Устройство, имеющее проводящую светопоглощающую маску, и способ его изготовления

Устройство, имеющее проводящую светопоглощающую маску, и способ его изготовления

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники, к которой относится изобретение

Область изобретения относится к микроэлектромеханическим системам (МЭМС).

Уровень техники

Микроэлектромеханические системы (МЭМС) включают в себя микромеханические элементы, исполнительные механизмы и электронику. Микромеханические элементы могут быть созданы с использованием осаждения, травления и/или других процессов микрообработки, при осуществлении которых стравливают части подложек и/или осажденных слоев материалов, или добавляют слои для формирования электрических и электромеханических устройств. Один тип устройства на основе МЭМС называют интерферометрическим модулятором. Интерферометрический модулятор может содержать пару электропроводных пластин, причем одна из них или обе они могут быть прозрачными и/или отражающими полностью или частично и выполненными с возможностью относительного перемещения после приложения соответствующего электрического сигнала. Одна пластина может содержать стационарный слой, осажденный на подложке, другая пластина может содержать металлическую мембрану, отделенную от стационарного слоя воздушным зазором. Такие устройства имеют широкий диапазон применения, и в данной области техники могло бы оказаться выгодным использование и/или модификация характеристик устройств этих типов таким образом, что возникнет возможность использования их конструктивных особенностей при усовершенствовании существующих изделий и создании новых изделий, которые еще не разработаны.

Осуществление изобретения

Система, способ и устройства согласно изобретению - все эти объекты имеют несколько аспектов, ни один из которых не является единственно обуславливающим желательные неотъемлемые признаки изобретения. Теперь, без ограничения объема притязаний изобретения, будет приведено краткое описание наиболее важных признаков. После рассмотрения нижеследующего описания и, в частности, после прочтения раздела под названием «Подробное описание некоторых вариантов осуществления», можно будет понять, каким образом признаки этого изобретения обеспечивают преимущества по сравнению с другими дисплейными устройствами.

В определенных вариантах осуществления предложено оптическое устройство, которое содержит подложку. Оптическое устройство также содержит интерферометрический светомодулирующий элемент, расположенный на подложке. Светомодулирующий элемент имеет оптическую характеристику, которая изменяется в ответ на напряжение, приложенное к этому модулирующему элементу. Оптическое устройство также содержит электропроводную оптическую маску, расположенную на подложке и отстоящую от модулирующего элемента. Оптическая маска электрически связана с модулирующим элементом для создания одного или более электрических каналов для приложения напряжений к упомянутому модулирующему элементу.

В определенных вариантах осуществления предложен способ подачи электрического сигнала на множество интерферометрических оптических элементов дисплея. Интерферометрические оптические элементы выполнены с возможностью индивидуального возбуждения путем приложения к ним напряжения. Способ предусматривает обеспечение электрической связи электропроводной оптической маски с одним или более интерферометрическими оптическими элементами. Способ также предусматривает приложение напряжения к оптической маске для возбуждения упомянутого одного или более интерферометрических оптических элементов.

В определенных вариантах осуществления предложен способ изготовления интерферометрического оптического устройства. Способ предусматривает формирование электропроводной оптической маски на подложке. Эта оптическая маска поглощает свет. Способ также предусматривает формирование интерферометрического оптического компонента на подложке, отстоящего от оптической маски. Интерферометрический оптический компонент имеет возбужденное состояние и невозбужденное состояние. Интерферометрический оптический компонент изменяется, совершая переход между возбужденным состоянием и невозбужденным состоянием, в ответ на приложенное напряжение. Каждое состояние имеет характеристический оптический отклик на падающий свет. Способ также предусматривает электрическое соединение оптической маски с интерферометрическим оптическим компонентом таким образом, что, по меньшей мере, часть оптической маски представляет собой шину для приложения напряжения к интерферометрическому оптическому компоненту.

В определенных вариантах осуществления предложен способ изготовления оптического устройства, содержащего, по меньшей мере, один активный интерферометрический оптический компонент, сформированный на прозрачной подложке. Способ предусматривает идентификацию зоны, которая должна быть светопоглощающей, на подложке. Идентифицированная зона смещена вбок от упомянутого, по меньшей мере, одного активного интерферометрического оптического компонента. Способ также предусматривает изготовление проводящей светопоглощающей оптической маски на идентифицированной зоне перед изготовлением упомянутого, по меньшей мере, одного активного интерферометрического оптического компонента. Маску соединяют с этим активным оптическим компонентом.

В некоторых вариантах осуществления предложено оптическое устройство, которое содержит средство обеспечения опоры оптического устройства. Оптическое устройство также содержит средство интерферометрической модуляции света. Это средство модуляции расположено на средстве обеспечения опоры. Средство модуляции имеет оптическую характеристику, которая изменяется в ответ на напряжение, приложенное к средству модуляции. Оптическое устройство также содержит средство поглощения света. Это средство поглощения расположено на средстве обеспечения опоры и отстоит от средства модуляции. Средство поглощения электрически связано со средством модуляции для создания одного или более электрических каналов для приложения напряжений к упомянутому средству модуляции.

Краткое описание чертежей

На фиг.1 представлен изометрический вид, изображающий часть дисплея на основе интерферометрических модуляторов в одном варианте его осуществления, в котором перемещаемый отражающий слой первого интерферометрического модулятора находится в невозбужденном положении, а перемещаемый отражающий слой второго интерферометрического модулятора находится в возбужденном положении.

На фиг.2 представлена блок-схема системы, иллюстрирующая один вариант осуществления электронного устройства, включающего в себя дисплей на основе имеющей размер 3×3 матрицы интерферометрических модуляторов.

На фиг.3 представлен график зависимости положения перемещаемого зеркала от приложенного напряжения для одного возможного варианта осуществления интерферометрического модулятора согласно фиг.1.

На фиг.4 представлена иллюстрация группы напряжений строк и столбцов, которые можно использовать для возбуждения дисплея на основе интерферометрических модуляторов.

Фиг.5А иллюстрирует один возможный кадр данных изображения в дисплее, содержащем имеющую размер 3×3 матрицу интерферометрических модуляторов, согласно фиг.2.

Фиг.5В иллюстрирует одну возможную временную диаграмму для сигналов строк и столбцов, которые можно использовать для записи кадра, показанного на фиг.5А.

На фиг.6А представлено поперечное сечение устройства согласно фиг.1.

На фиг.6В представлено поперечное сечение интерферометрического модулятора в альтернативном варианте его осуществления.

На фиг.6С представлено поперечное сечение интерферометрического модулятора в еще одном альтернативном варианте его осуществления.

На фиг.7А представлен вид сбоку в сечении первого возможного интерферометрического модулятора в первом состоянии.

На фиг.7В представлен вид сбоку в сечении интерферометрического модулятора согласно фиг.7А во втором состоянии.

На фиг.7С представлен вид сбоку в сечении второго возможного интерферометрического модулятора в первом состоянии.

На фиг.7D представлен вид сбоку в сечении интерферометрического модулятора согласно фиг.7C во втором состоянии.

На фиг.8А представлен вид сверху части матрицы интерферометрических модуляторов, иллюстрирующий неактивные зоны, содержащие структуры, включенные во множество элементов изображения.

На фиг.8В представлен вид сверху части матрицы интерферометрических модуляторов, иллюстрирующий неактивные зоны, содержащие структуры, включенные во множество элементов изображения.

На фиг.9 показано поперечное сечение устройства на основе микроэлектромеханических систем (МЭМС), имеющего маску или светопоглощающую область в соответствии с одним вариантом осуществления изобретения.

На фиг.10 показано поперечное сечение еще одного варианта осуществления устройства на основе МЭМС, имеющего маску или светопоглощающую область в соответствии с одним вариантом осуществления изобретения.

На фиг.11 представлено поперечное сечение, иллюстрирующее различные слои, которые могут быть включены в состав устройства на основе МЭМС, имеющего проводящую маску.

На фиг.12 представлено поперечное сечение, соответствующее стадии изготовления устройства на основе МЭМС, имеющего проводящую маску, иллюстрирующее отражающий слой хрома, осажденный на подложке.

На фиг.13 представлено поперечное сечение, соответствующее стадии изготовления устройства на основе МЭМС, имеющего проводящую маску, иллюстрирующее отражающий слой хрома согласно фиг.12 с удаленными частями слоя хрома.

На фиг.14 представлено поперечное сечение, соответствующее стадии изготовления устройства на основе МЭМС, имеющего проводящую маску, иллюстрирующее дополнительные слои, нанесенные на устройство, выполненное согласно варианту осуществления, показанному на фиг.13.

На фиг.15 представлено поперечное сечение, соответствующее стадии изготовления устройства на основе МЭМС, имеющего проводящую маску, иллюстрирующее этап формирования рисунка и травления, проводимый для формирования выемок под столбики.

На фиг.16 представлено поперечное сечение, соответствующее стадии изготовления устройства на основе МЭМС, имеющего проводящую маску, иллюстрирующее формирование столбиков в выемках, показанных на фиг.15.

На фиг.17 представлено поперечное сечение, соответствующее стадии изготовления устройства на основе МЭМС, имеющего проводящую маску, иллюстрирующее результат осаждения механической мембраны на устройство, выполненное согласно варианту осуществления, показанному на фиг.16, и удаление удаляемого слоя для формирования воздушного зазора.

На фиг.18 представлено поперечное сечение устройства на основе МЭМС, иллюстрирующее вариант осуществления проводящей маски, в котором электрически параллельное соединение сформировано между двумя слоями маски и перемещаемой механической мембраной.

На фиг.19 представлено поперечное сечение устройства на основе МЭМС, иллюстрирующее вариант осуществления проводящей маски, в котором электрически параллельное соединение сформировано между двумя слоями маски и неперемещаемым электродным слоем.

На фиг.20 представлено поперечное сечение устройства на основе МЭМС, иллюстрирующее вариант осуществления проводящей маски, в котором электрически параллельное соединение сформировано между первым отражающим слоем маски и перемещаемой механической мембраной.

На фиг.21 представлено поперечное сечение устройства на основе МЭМС, иллюстрирующее вариант осуществления проводящей маски, в котором электрически параллельное соединение сформировано между первым и вторым отражающими слоями маски и перемещаемой механической мембраной.

На фиг.22 представлено поперечное сечение устройства на основе МЭМС, иллюстрирующее вариант осуществления проводящей маски, в котором одно электрически параллельное соединение сформировано между первым отражающим слоем маски и неперемещаемым электродным слоем, а еще одно электрически параллельное соединение сформировано между вторым отражающим слоем маски и перемещаемой механической мембраной.

На фиг.23А и 23В представлены блок-схемы системы, иллюстрирующие вариант осуществления дисплейного устройства, содержащего множество интерферометрических модуляторов.

Подробное описание некоторых вариантов осуществления

Нижеследующее подробное описание посвящено некоторым конкретным вариантам осуществления изобретения. В этом описании делаются ссылки на чертежи, причем одинаковые детали обозначены одинаковыми позициями на всех чертежах.

Приводимые в этом описании ссылки на «один вариант осуществления» или «вариант осуществления» означают, что некоторый конкретный признак, некоторая конкретная структура или характеристика, описанный или описанная в связи с этим вариантом осуществления, присущ или присуща, по меньшей мере, одному варианту осуществления изобретения. Случаи употребления словосочетания «в одном варианте осуществления» в различных местах описания не обязательно относятся все к одному и тому же варианту осуществления или к отдельным либо альтернативным вариантам осуществления, взаимоисключая другие варианты осуществления. Кроме того, описаны различные признаки, которые могут присутствовать в некоторых вариантах осуществления и отсутствовать в других. Точно так же, описаны различные требования, которые могут быть предъявлены к некоторым вариантам осуществления и не предъявлены к другим вариантам осуществления.

Желание рассматривать видеоданные на имеющих высокое разрешение дисплеях мобильных устройств при одновременном удовлетворении требований к мощности реализуется путем минимизации сопротивления шин управления дисплеями. По этим и другим причинам желательно увеличить проводимость сигнальных шин при одновременной минимизации объема дополнительного пассивного или неактивного оптического содержимого в дисплее. В настоящем изобретении - в одном варианте его осуществления - предложен многоцелевой оптический компонент, который действует как проводящая оптическая маска, например - «черная маска», поглощая окружающий или паразитный свет и усиливая оптический отклик дисплейного устройства за счет увеличения контраста, а также функционируя как слой соединительных шин. В некоторых приложениях, проводящая маска может отражать свет заранее определенной длины волны таким образом, что она будет иметь цвет, отличный от черного. Проводящая маска, также именуемая в дальнейшем просто «маской», может быть электрически связана с одним или более элементами на дисплее для создания одного или более электрических каналов для приложения напряжений к одному или более элементов дисплея. Например, в зависимости от желаемой конфигурации с проводящей маской можно соединить один или более электродов строк или столбцов, чтобы уменьшить сопротивление соединяемого электрода строки или столбца. В одном варианте осуществления дисплейное устройство на основе МЭМС, например - на основе матрицы интерферометрических модуляторов, - содержит динамический оптический компонент (например, динамический интерферометрический модулятор) и статический оптический компонент (например, статический интерферометрический модулятор), смещенный вбок от динамического оптического компонента. Статический оптический компонент функционирует как «черная маска», поглощая окружающий или паразитный свет в неактивных зонах дисплея, чтобы усилить оптический отклик динамического оптического компонента, и действует как электрическая шина либо для электрода строки, либо для электрода столбца матрицы интерферометрических модуляторов. Например, неактивные зоны могут включать в себя одну или более зон дисплейного устройства на основе МЭМС, отличных от зоны, соответствующей перемещаемому отражающему слою. Неактивная зона также может включать в себя зону дисплейного устройства, которая не используется для отображения изображения или данных, представляемых на дисплейном устройстве.

Хотя для иллюстрации одного варианта осуществления будет описано устройство на основе МЭМС, которое включает в себя интерферометрический модулятор, следует понять, что изобретение охватывает и другие оптические устройства, в общем случае - такие, как различные дисплейные и оптоэлектронные устройства для создания изображений, которые имеют неактивные зоны, обеспечивающие светопоглощение, но которые не включают в себя интерферометрические модуляторы (например, жидкокристаллические дисплеи (ЖКД) и плазменные дисплеи). Из нижеследующего описания будет ясно, что изобретение можно воплотить в любом устройстве, выполненном для отображения изображения, либо в движении (например, видеоизображения), либо в статике (например, фотографического изображения), будь то текст или картинка. Более конкретно, предполагается, что изобретение можно воплотить в совокупности электронных устройств или связать с совокупностью электронных устройств, например - но не в ограничительном смысле - таких, как мобильные телефоны, радиоустройства, персональные цифровые секретари (ПЦС), карманные или портативные компьютеры, приемники и/или навигаторы Глобальной системы позиционирования (ГСП), съемочные камеры, плееры стандарта МР3, видеомагнитофонные камеры, игровые консоли, наручные часы, будильники, калькуляторы, телевизионные мониторы, дисплеи с плоскими экранами, мониторы компьютеров, автомобильные дисплеи (например, дисплеи счетчиков пройденного пути, и т.д.), органы управления и/или дисплеи кабин пилотов, дисплей кадров съемочной камеры (например, дисплей съемочной камеры заднего обзора в транспортном средстве), электронные фотоаппараты, электронные рекламные щиты или дорожные знаки, проекционные аппараты, архитектурные сооружения, средства монтажа в корпус и средства достижения эстетических впечатлений (например, отображения изображений на ювелирном изделии). Устройства на основе МЭМС, которые по конструкции аналогичны описываемым здесь, можно также использовать в приложениях, не связанных с индикацией или отображением, например, в электронных коммутирующих устройствах.

Один вариант осуществления дисплея на основе интерферометрических модуляторов, содержащий интерферометрический элемент дисплея на основе МЭМС, изображен на фиг.1. В этих устройствах элементы изображения находятся либо в освещенном, либо в затемненном состоянии. В освещенном («включенном» или «открытом») состоянии, элемент дисплея отражает большую часть падающего видимого света по направлению к пользователю. Находясь в затемненном («выключенном» или «закрытом») состоянии, дисплейный элемент отражает мало падающего света по направлению к пользователю. В зависимости от варианта осуществления светоотражательные свойства во «включенном» и «выключенном» состояниях могут меняться местами. Элементы изображения на основе МЭМС можно конфигурировать с возможностью доминирующего отражения на длинах волн выбранных цветов, что позволяет создать цветной дисплей, а не только черно-белый.

На фиг.1 представлен изометрический вид, изображающий два последовательных элемента изображения в ряду элементов изображения визуального дисплея, при этом каждый элемент изображения включает в себя интерферометрический модулятор на основе МЭМС. В некоторых вариантах осуществления дисплей на основе интерферометрических модуляторов включает в себя матрицу строк и столбцов этих интерферометрических модуляторов. Каждый интерферометрический модулятор включает в себя пару отражающих слоев, располагающихся на изменяемом и регулируемом расстоянии друг от друга, для образования резонансной оптической полости, по меньшей мере, один размер которой является изменяемым. В одном варианте осуществления один из отражающих слоев можно перемещать между двумя положениями. В первом положении, именуемом здесь невозбужденным положением, перемещаемый слой располагается на относительно большом расстоянии от фиксированного частично отражающего слоя. Во втором положении, перемещаемый слой располагается ближе к частично отражающему слою, находясь рядом с ним. Падающий свет, который отражается от обоих слоев, интерферирует конструктивно или деструктивно, в зависимости от положения перемещаемого отражающего слоя, вследствие чего получается либо полностью отражающее, либо не отражающее состояние каждого элемента изображения.

Часть матрицы элементов изображения, показанная на фиг.1, включает в себя два соседних интерферометрических модулятора 12а и 12b. В интерферометрическом модуляторе 12а, показанном слева, перемещаемый и высокоотражающий слой 14а изображен в невозбужденном положении на заранее заданном расстоянии от фиксированного частично отражающего слоя 16а. В интерферометрическом модуляторе 12b, показанном справа, перемещаемый сильно высокоотражающий слой 14b изображен в возбужденном положении рядом с фиксированным частично отражающим слоем 16b.

Фиксированные слои 16а, 16b являются электропроводными, частично прозрачными и частично отражающими, и могут быть изготовлены, например, путем осаждения одного или более слоев, каждый из которых состоит из хрома и оксида индия-олова, на прозрачную подложку 20. В этих слоях сформированы рисунки с получением параллельных полос, которые могут образовывать электроды строк в дисплейном устройстве, что подробнее описывается ниже. Перемещаемые слои 14а, 14b могут быть выполнены в виде серии параллельных полос осажденного слоя металла или осажденных слоев металла (перпендикулярных электродам 16а, 16b строк), которые осаждены поверх столбиков 18, и промежуточного удаляемого материала, осажденного между столбиками 18. Когда удаляемый материал стравливают, деформируемые слои металла оказываются отделенными от фиксированных слоев металла ограниченным воздушным зазором 19. Для деформируемых слоев можно использовать материал с высокой электрической проводимостью и высокой отражательной способностью, например алюминий, а эти полосы могут образовывать электроды столбцов в дисплейном устройстве.

При отсутствии приложенного напряжения полость 19 между слоями 14а, 16а сохраняется, а деформируемый слой находится в механически ненапряженном состоянии, что иллюстрируется элементом 12а изображения на фиг.1. Вместе с тем, когда к выбранным строке и столбцу приложена разность потенциалов, конденсатор, образованный на пересечении электродов строки и столбца в соответствующем элементе изображения, становится заряженным, и электростатические силы притягивают электроды друг к другу. Если напряжение является достаточно высоким, перемещаемый слой деформируется и принудительно подводится к фиксированному слою (на фиксированном слое можно осадить диэлектрический материал, который не показан на этом чертеже, чтобы предотвратить короткое замыкание и управлять разделительным расстоянием), что иллюстрируется элементом 12b изображения, показанным справа на фиг.1. Это поведение оказывается тем же самым безотносительно полярности приложенной разности потенциалов. Таким образом, возбуждение строки и столбца, которое может обеспечить управление отражающими и не отражающими состояниями отражающих элементов изображения, оказывается во многом аналогичным тому, которое имеет место в технологиях производства обычных ЖКД и других дисплеев.

Фиг.2-5В иллюстрируют один возможный способ и систему для использования матрицы интерферометрических модуляторов в приложении к дисплею. На фиг.2 представлена блок-схема системы, иллюстрирующая один вариант осуществления электронного устройства, которое может включать в себя аспекты данного изобретения. В возможном варианте осуществления электронное устройство включает в себя процессор 21, который может быть любым одно- или многокристальным микропроцессором общего назначения, таким, как ARM, Pentium^®, Pentium II^®, Pentium III^®, Pentium IV^®, Pentium^®Pro, 8051, MIPS^®, Power PC^®, ALPHA^®, или любым микропроцессором специального назначения, таким, как процессор цифровых сигналов, микроконтроллер или программируемая вентильная матрица. Как принято в данной области техники, процессор 21 может быть выполнен с возможностью выполнения одного или более модулей программного обеспечения. В дополнение к воплощению операционной системы процессор может быть выполнен с возможностью выполнения одного или более приложений программного обеспечения, включая web-браузер, телефонное приложение, программу электронной почты или любое другое приложение программного обеспечения.

В одном варианте осуществления процессор 21 также выполнен с возможностью связи с контроллером 22 матрицы. В одном варианте осуществления контроллер 22 матрицы включает в себя схему 24 возбуждения строк и схему 26 возбуждения столбцов, которые выдают сигналы в матрицу 30 элементов изображения. Поперечное сечение этой матрицы, проиллюстрированное на фиг.1, показано линиями 1-1 на фиг.2. Протокол возбуждения строк и/или столбцов для интерферометрических модуляторов на основе МЭМС может обладать преимуществом наличия гистерезиса у этого устройства, иллюстрируемое на фиг.3. Например, может потребоваться разность потенциалов 10 вольт, чтобы заставить перемещаемый слой деформироваться с переходом из невозбужденного состояния в возбужденное состояние. Вместе с тем, когда напряжение становится меньше этой величины, перемещаемый слой поддерживает свое состояние при падении напряжения ниже 10 вольт. В возможном варианте осуществления согласно фиг.3, перемещаемый слой не полностью освобождается от возбуждения до тех пор, пока напряжение не падает ниже 2 вольт. Таким образом, в примере, иллюстрируемом на фиг.3, существует диапазон напряжения, составляющий примерно от 3 до 7 вольт, в котором есть интервал прикладываемого напряжения, в пределах которого устройство устойчиво в любом - возбужденном или невозбужденном - состоянии. Этот интервал именуется далее «интервалом гистерезиса» или «интервалом устойчивости». Для матрицы дисплея, имеющей характеристики гистерезиса согласно фиг.3, протокол возбуждения строк и/или столбцов можно разработать так, что во время стробирования строк те элементы изображения в стробируемой строке, которые должны быть возбуждены, подвергаются воздействию разности напряжений примерно 10 вольт, а элементы изображения, которые должны остаться невозбужденными, подвергаются воздействию разности напряжений, близкой к нулю вольт. После подачи строб-импульса элементы изображения подвергаются воздействию разности напряжений установившегося состояния, составляющей примерно 5 вольт, так что они остаются в том состоянии, в которое переводит их строб-импульс строки. После записи каждый элемент изображения «видит» разность потенциалов в «интервале устойчивости», размер которого в этом примере составляет 3-7 вольт. Этот признак делает конструкцию элемента изображения, проиллюстрированную на фиг.1, устойчивой в одинаковых условиях приложенного напряжения как в возбужденном, так и в невозбужденном ранее существовавшем состоянии. Поскольку каждый элемент изображения интерферометрического модулятора - в возбужденном или невозбужденном состоянии - по существу, представляет собой конденсатор, образованный фиксированным и перемещаемым отражающими слоями, это устойчивое состояние можно поддерживать при напряжении, находящемся в пределах интервала гистерезиса, почти без рассеяния мощности. Если приложенный потенциал фиксирован, ток в элемент изображения почти не протекает.

В типичных приложениях кадр дисплея можно создавать, назначая набор электродов столбцов в соответствии с желаемым набором возбуждаемых элементов изображения в первой строке. Затем к электроду строки 1 прикладывают импульс строки, возбуждающий элементы изображения, соответствующие назначенным шинам столбцов. Затем назначенный набор электродов столбцов изменяют в соответствии с желаемым набором возбуждаемых элементов изображения во второй строке. Затем к электроду строки 2 прикладывают импульс строки, возбуждающий элементы изображения в строке 2 в соответствии с назначенными электродами столбцов. Импульс строки 2 не влияет на элементы изображения строки 1, так что они остаются в том состоянии, в котором они находились во время действия импульса строки 1. Этот процесс можно последовательно повторить для всей серии строк, чтобы получить кадр. Вообще говоря, кадры регенерируют и/или обновляют новыми данными дисплея путем постоянного повторения этого процесса с получением некоторого желательного количества кадров в секунду. Также известно и может быть использовано совместно с настоящим изобретением широкое множество протоколов возбуждения электродов строк и столбцов матриц элементов изображения, предназначенных для получения кадров дисплея.

Фиг.4, 5А и 5В иллюстрируют один возможный протокол возбуждения для создания кадра дисплея на имеющей размер 3×3 матрице согласно фиг.2. Фиг.4 иллюстрирует возможный набор уровней напряжений столбцов и строк, который можно использовать для элементов изображения, обладающих кривыми гистерезиса согласно фиг.3. В варианте осуществления, показанном на фиг.4, возбуждение элементов изображения обуславливает установление напряжения -V_{смещения} для соответствующего столбца и установление напряжения +ΔV для соответствующей строки, которые могут составлять -5 вольт и +5 вольт соответственно. Снятие возбуждения с элемента изображения достигается путем установления напряжения +V_{смещения} для соответствующего столбца и установления того же напряжения +ΔV для соответствующей строки, что приводит к нулевой разности потенциалов на этом элементе изображения. В тех строках, где напряжение строки поддерживается на уровне нуля вольт, элементы изображения оказываются устойчивыми, в каком бы состоянии они сначала не находились и безотносительно того, под каким напряжением -+V_{смещения} или -V_{смещения} - находится столбец.

На фиг.5В представлена временная диаграмма, изображающая серию сигналов рядов и строк применительно к имеющей размер 3×3 матрице согласно фиг.2, причем эта диаграмма обуславливает компоновку дисплея, проиллюстрированную на фиг.5А, где возбужденные элементы изображения оказываются не отражающими. Перед записью кадра, проиллюстрированного посредством фиг.5А, элементы изображения могут находиться в любом состоянии, и в этом примере все строки находятся под напряжением 0 вольт, а все столбцы - под напряжением +5 вольт. Если приложены такие напряжения, то все элементы изображения устойчивы в своих существующих возбужденных или невозбужденных состояниях.

На фиг.5А элементы изображения (1,1), (1,2), (2,2), (3,2) и (3,3) показаны возбужденными. Чтобы достичь этого, в течение «времени включения шины» для строки 1, устанавливают напряжение -5 вольт для столбцов 1 и 2 и напряжение +5 вольт для столбца 3. Это не изменяет состояние каких-либо элементов изображения, потому что все элементы изображения остаются в интервале устойчивости, составляющем 3-7 вольт. Затем строку 1 стробируют импульсом, который сначала обуславливает скачок от 0 до 5 вольт, а затем - обратный скачок до 0 вольт. Это обеспечивает возбуждение элементов (1,1) и (1,2) изображения и снятие возбуждения с элемента (1,3) изображения. Ни на какие другие элементы изображения влияние не оказывается. Чтобы установить строку 2 в желаемое состояние, для столбца 2 устанавливают напряжение -5 вольт, а для столбцов 1 и 3 устанавливают напряжение +5 вольт. Такой же строб-импульс, прикладываемый затем к строке 2, возбудит элемент (2,2) изображения и снимет возбуждение с элементов (2,1) и (2,3) изображения. И опять, ни на никакие другие элементы изображения в матрице влияние не оказывается. Установку строки 3 осуществляют точно так же, устанавливая для столбцов 2 и 3 напряжение -5 вольт, а для столбца 1 - напряжение +5 вольт. Строб-импульс строки 3 устанавливает элементы изображения строки 3 так, как показано на фиг.5А. После записи кадра потенциалы строк становятся нулевыми, а потенциалы столбцов могут остаться на любом из уровней +5 или -5 вольт, после чего дисплей оказывается устойчивым в компоновке согласно фиг.5А. Следует понять, что ту же процедуру можно применить для матриц, содержащих дюжины или сотни строк и столбцов. Следует также понять, что в рамках вышеизложенных принципов синхронизации, последовательность приложения и уровни напряжений, используемых для осуществления возбуждения строк и столбцов, можно изменять в широких пределах, а вышеописанный пример является лишь иллюстративным, и вместе с настоящим изобретением можно использовать любой способ приложения напряжений возбуждения.

Подробности конструкции интерферометрических модуляторов, которые работают в соответствии с принципами, изложенными выше, могут изменяться в широких пределах. Например, фиг.6А-6С иллюстрируют три разных варианта осуществления конструкции перемещаемых зеркал. На фиг.6А представлено поперечное сечение для разных вариантов осуществления согласно фиг.1, в которых полоса металлического материала 14 расположена на перпендикулярно выступающих столбиках 18. На фиг.6В показано, что перемещаемый отражающий материал 14 прикреплен к столбикам только в углах - на привязях 32. На фиг.6С показано, что перемещаемый отражающий материал 14 свисает с деформируемого слоя 34. Этот вариант осуществления имеет преимущества, заключающиеся в том, что структурную компоновку и выбор материалов, используемых в качестве отражающего материала 14, можно оптимизировать по оптическим свойствам, а структурную компоновку и выбор материалов, используемых в качестве деформируемого слоя 34, можно оптимизировать по желательным механическим свойствам. Производство интерферометрических устройств различных типов описано во множестве опубликованных документов, например, в опубликованной заявке 2004/0051929, поданной в США. Для изготовления вышеописанных конструкций можно использовать огромное множество хорошо известных способов, предусматривающих технологическую последовательность, включающую в себя этапы осаждения материала, формирования рисунка и травления.

Фиг.7А-7D иллюстрируют некоторые аспекты двух структур интерферометрического модулятора, описанных выше. Фиг.7А иллюстрирует упрощенную функциональную схему интерферометрического модулятора 50 в одном возможном варианте осуществления. Интерферометрический модулятор 50 содержит подложку 20, оптический диэлектрический слой 16, два столбика 18 и зеркало 14, соединенное со столбиками 18 таким образом, что его лицевая поверхность ориентирована в плоскости, которая параллельна плоскости верхней лицевой поверхности диэлектрического слоя 16. Зеркало 14 на фиг.7А показано в механически ненапряженном первом состоянии, в котором оно отражает падающий свет, когда интерферометрический модулятор виден, например, из положения 110 наблюдения. Расстояние между оптическим диэлектрическим слоем 16 и зеркалом 14 подобрано таким образом, что свет отражается только на выбранной длине волны. Детали способа выбора геометрий и материалов подробно описаны в патенте США №5835255 и заявке №09/066843 на патент США. На фиг.7А столбики 18, зеркало 14 и оптический диэлектрический слой 16 показаны ограничивающими оптическую полость 55.

Фиг.7В иллюстрирует упрощенную функциональную схему интерферометрического модулятора 50, показанного на фиг.6А, в котором зеркало 14 находится во втором состоянии. На фиг.7В зеркало 14 показано смещенным к оптическому диэлектрическому слою 16, сплющивая оптическую полость 55. Зеркало 14 смещено за счет приложения потенциала напряжения между электродами, соединенными с зеркалом 14 и оптическим диэлектрическим слоем 16. Вследствие перевода зеркала 14 во второе состояние, в котором зеркало оказывается в контакте с оптическим диэлектрическим слоем 16 или располагается в непосредственной близости к нему, оптические свойства интерферометрического модулятора 50 во втором состоянии изменяются по сравнению с теми, которые были в первом состоянии. Свет, отраженный от интерферометрического модулятора 50 во втором состоянии (фиг.7В), имеет другой цвет, нежели свет, отраженный от интерферометрическ