專利名稱：光子微機電系統(tǒng)和結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及微機電系統(tǒng)(MEMS)。
背景技術(shù)：
微機電系統(tǒng)(MEMS)包括微機械元件、激勵器和電子設(shè)備。微機械元件可采用 沉積、蝕刻或其他可蝕刻掉襯底和/或所沉積材料層的若干部分或可添加若干層以形成電氣和機電裝置的微機械加工工藝制成。一種類型的MEMS裝置被稱為干涉式調(diào)制器。如本文所使用，術(shù)語干涉式調(diào)制器或干涉式光調(diào)制器指利用光學(xué)干涉的原理選擇性地吸收和/或反射光的裝置。在某些實施例中，干涉式調(diào)制器可包含一對導(dǎo)電板，其中之一或二者可為全部或部分地透明和/或反射的，且能夠在施加一個適當(dāng)?shù)碾娦盘枙r做出相對運動。在一特定實施例中，一個板可包含一沉積在一襯底上的靜止層，且另一板可包含一通過氣隙而與所述靜止層分開的金屬膜。在本文的較詳細(xì)描述中，一個板相對于另一板的位置可改變?nèi)肷湓谒龈缮媸秸{(diào)制器上的光的光學(xué)干涉。上述裝置具有廣泛的應(yīng)用范圍，且在此項技術(shù)中，利用和/或修改這些類型裝置的特性、以使其特性可用于改善現(xiàn)有產(chǎn)品和制造目前尚未開發(fā)的新產(chǎn)品將頗為有益。

發(fā)明內(nèi)容
在某些實施例中，一光學(xué)裝置包含一不透明的襯底。所述光學(xué)裝置進(jìn)一步包含一第一光學(xué)層，其至少部分地透射且至少部分地反射入射光。所述光學(xué)裝置進(jìn)一步包含一第二光學(xué)層，其至少部分地反射入射光。所述第二光學(xué)層與第一光學(xué)層間隔開。所述第一光學(xué)層與所述第二光學(xué)層中的至少一者可在一在第一光學(xué)層與第二光學(xué)層之間具有一第一距離的第一位置與一在第一光學(xué)層與第二光學(xué)層之間具有一第二距離的第二位置之間移動。所述第一光學(xué)層與所述第二光學(xué)層中的至少一者在第一位置與第二位置之間的移動調(diào)制所述裝置的反射率。在某些實施例中，一光學(xué)裝置包含用于反射光的第一構(gòu)件。所述第一反射構(gòu)件至少部分地透射且至少部分地反射入射光。所述光學(xué)裝置進(jìn)一步包含用于反射光的第二構(gòu)件。所述第二反射構(gòu)件至少部分地反射入射光。所述第二反射構(gòu)件與所述第一反射構(gòu)件間隔開。所述第一反射構(gòu)件與所述第二反射構(gòu)件中的至少一者可在一在第一反射構(gòu)件與第二反射構(gòu)件之間具有一第一距離的第一位置與一在第一反射構(gòu)件與第二反射構(gòu)件之間具有一第二距離的第二位置之間移動。所述第一反射構(gòu)件與所述第二反射構(gòu)件中的至少一者在第一位置與第二位置之間的移動調(diào)制所述裝置的反射率。所述光學(xué)裝置進(jìn)一步包含用于支撐第一反射構(gòu)件與第二反射構(gòu)件中的至少一者的構(gòu)件，所述支撐構(gòu)件是不透明的。在某些實施例中，一種方法制造一光學(xué)裝置。所述方法包含提供一不透明襯底。所述方法進(jìn)一步包含在所述不透明襯底上形成一個或一個以上的層。所述一個或一個以上的層包括一第一光學(xué)層，其至少部分地透射且至少部分地反射入射光。所述一個或一個以上的層包括一第二光學(xué)層，其至少部分地反射入射光。所述第二光學(xué)層與所述第一光學(xué)層間隔開。所述第一光學(xué)層與所述第二光學(xué)層中的至少一者可在一在第一與第二光學(xué)層之間具有一第一距離的第一位置與一在第一與第二光學(xué)層之間具有一第二距離的第二位置之間移動。所述第一光學(xué)層與所述第二光學(xué)層中的至少一者在第一位置與第二位置之間的移動調(diào)制所述裝置的反射率。在某些實施例中，一種方法調(diào)制光。所述方法包含提供一光學(xué)裝置。所述光學(xué)裝置包含一不透明襯底。所述光學(xué)裝置進(jìn)一步包含一第一光學(xué)層，其至少部分地透射且至少部分地反射入射光。所述光學(xué)裝置進(jìn)一步包含一第二光學(xué)層，其至少部分地反射入射光。所述第二光學(xué)層與所述第一光學(xué)層間隔開。所述第一光學(xué)層與所述第二光學(xué)層中的至少一者可在一在第一與第二光學(xué)層之間具有一第一距離的第一位置與一在第一與第二光學(xué)層之間具有一第二距離的第二位置之間移動。所述方法進(jìn)一步包含在用光照射所述裝置的同時移動所述第一光學(xué)層與所述第二光學(xué)層中的至少一者?！?br>

圖IA是一并入一防反射涂層和集成補充照明裝置的例示性顯示襯底的示意性橫截面。圖IB示意性地說明了補充照明裝置的另一方案。圖2示意性地說明了一微機械加工弧光燈光源的例示性制造工藝的細(xì)節(jié)。圖3說明了在一顯示器中干涉式調(diào)制器陣列的例示性偏壓中心驅(qū)動方案。圖4A是說明一基于“基底+顏料”的概念的例示性彩色顯示方案的圖。圖4B是一提供可重新配置場的以顯示器為中心的產(chǎn)品的例示性系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。圖4C示意性地說明了一例示性通用以顯示器為中心的產(chǎn)品。圖5A示意性地說明了一例示性干涉式調(diào)制器(展示為非受激勵狀態(tài))的幾何形狀，其從機電運轉(zhuǎn)狀態(tài)(behavior)去稱光學(xué)運轉(zhuǎn)狀態(tài)。圖5B示意性地說明了在受激勵狀態(tài)下的圖5A中的干涉式調(diào)制器。圖5C為展示在黑白狀態(tài)下的圖5A和圖5B的干涉式調(diào)制器設(shè)計的性能的曲線。圖為展示在數(shù)種彩色狀態(tài)下的圖5A和圖5B的干涉式調(diào)制器設(shè)計的性能的曲線。圖6A示意性地說明了另一例示性干涉式調(diào)制器，其從機電運轉(zhuǎn)狀態(tài)耦光學(xué)運轉(zhuǎn)狀態(tài)且隱藏了支撐結(jié)構(gòu)，所述干涉式調(diào)制器展示為非受激勵狀態(tài)。圖6B示意性地說明了在受激勵狀態(tài)下的圖6A中的干涉式調(diào)制器。圖7A示意性地說明了在一狀態(tài)下的例示性干涉式調(diào)制器設(shè)計，其利用了各向異性應(yīng)力膜。圖7B示意性地說明了在另一狀態(tài)下的圖7A的干涉式調(diào)制器。圖8A示意性地說明了一利用旋轉(zhuǎn)激勵的例示性干涉式調(diào)制器。圖SB示意性地說明了圖8A的干涉式調(diào)制器的例示性制造順序。圖9A是一例示性MEMS開關(guān)的結(jié)構(gòu)圖。
圖9B是基于MEMS開關(guān)的例示性行驅(qū)動器的結(jié)構(gòu)圖。圖9C是基于MEMS開關(guān)的例示性列驅(qū)動器的結(jié)構(gòu)圖。圖9D是基于MEMS開關(guān)的例示性“與非”門的結(jié)構(gòu)圖。圖9E是一并入基于MEMS的邏輯和驅(qū)動器組件的例示性顯示系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。圖IOA到圖IOH示意性地說明了一例示性MEMS開關(guān)的結(jié)構(gòu)、制造和操作。
圖101和圖IOJ說明了兩個替代例示性開關(guān)設(shè)計。圖IlA示意性地說明了一例示性基于微環(huán)的2-D光子結(jié)構(gòu)。圖IlB示意性地說明了一例示性周期性2-D光子結(jié)構(gòu)。圖12示意性地說明了一例示性3-D光子結(jié)構(gòu)。圖13A示意性地說明了一并入一微環(huán)結(jié)構(gòu)且在非受激勵狀態(tài)下的例示性干涉式調(diào)制器。圖13B示意性地說明了在受激勵狀態(tài)下的圖13A的的干涉式調(diào)制器。圖13C示意性地說明了一并入一周期性2-D光子結(jié)構(gòu)的例示性干涉式調(diào)制器。圖14A示意性地說明了一用作光學(xué)開關(guān)的例示性干涉式調(diào)制器。圖14B示意性地說明了用作光學(xué)衰減器的圖14A的干涉式調(diào)制器的例示性變形。圖15A示意性地說明了一用作光學(xué)開關(guān)或光學(xué)去耦器的干涉式調(diào)制器。圖15B示意性地說明了用作NXN光學(xué)開關(guān)的干涉式調(diào)制器的組合。圖16示意性地說明了一可調(diào)干涉式調(diào)制器結(jié)構(gòu)的例示性制造順序。圖17A示意性地說明了一并入一波長選擇開關(guān)中的例示性可調(diào)干涉式調(diào)制器結(jié)構(gòu)。圖17B示意性地說明了進(jìn)一步并入固態(tài)裝置中的圖17A的波長選擇開關(guān)。圖17C示意性地說明了與波長選擇開關(guān)集成的碰撞結(jié)合組件。圖18A是一例示性雙通道均衡器/混頻器的示意性代表。圖18B示意性地說明了采用基于干涉式調(diào)制器的組件的圖18A的均衡器/混頻器的例示性建構(gòu)。圖19示意性地說明了一連續(xù)的基于卷的制造工藝。圖20A到圖20F示意性地說明了一干涉式調(diào)制器的膜層中的變形導(dǎo)致了由所述干涉式調(diào)制器所顯示的顏色的變化。圖20G示意性地說明了一可用于評估一沉積薄膜的剩余應(yīng)力狀態(tài)的例示性系統(tǒng)。圖2IA到圖2IE示意性地說明了不連續(xù)膜。圖2IA示意性地說明了一具有獨特的防反射性質(zhì)的不連續(xù)薄膜的例示性形式。圖21B和圖21C示意性地說明了在早期形成階段中的例示性薄膜。圖21D和圖21E示意性地說明了一例示性多孔不連續(xù)薄膜。圖22A示意性地說明了一反轉(zhuǎn)型干涉式調(diào)制器，其中所述配置去耦所述裝置的光學(xué)和機電性質(zhì)。圖22B示意性地說明了另一例示性反轉(zhuǎn)型干涉式調(diào)制器，其中所述襯底是高度反射的。圖23A和圖23B是說明一包含干涉式調(diào)制器的例示性顯示裝置的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。
具體實施方式
以下具體實施方式
涉及本發(fā)明的某些具體實施例。但是，本發(fā)明可通過許多種不同的方式實施。在本文的實施方式中將參照附圖，在附圖中，相似部件自始至終使用相似的編號標(biāo)識。根據(jù)以下描述將不難發(fā)現(xiàn)，本發(fā)明可在任何被配置以顯示一無論是運動(視頻)或靜止(靜止圖像)且無論是文字或圖片形式的圖像的裝置中實施。更具體而言，預(yù)期本發(fā)明可在例如(但不限于)以下等多種電子裝置中實施或與這些電子裝置相關(guān)聯(lián)移動電話、無線裝置、個人數(shù)據(jù)助理(PDA)、手持式計算機或便攜式計算機、GPS接收器/導(dǎo)航器、照相機、MP3播放器、攝錄機(camcorder)、游戲機、手表、時鐘、計算器、電視監(jiān)視器、平板顯示器、計算機監(jiān)視器、汽車顯示器(例如，里程表顯示器等)、駕駛艙控制器和/或顯示器、照相機視圖顯示器(例如，車輛的后視照相機顯示器)、電子照片、電子告示牌或標(biāo)牌、投影儀、建筑結(jié)構(gòu)(例如磚瓦的布局)、包裝和美學(xué)結(jié)構(gòu)(例如，一件珠寶的圖像顯示器)。與本文所描述的結(jié)構(gòu)類似的MEMS裝置也可用于諸如電子開關(guān)裝置的非顯示應(yīng)用中。防反射涂層一個先前描述的干涉式調(diào)制器設(shè)計的屬性在于其暗狀態(tài)的效率，其中其可吸收入射到其上的光的多達(dá)99.7%。這較高的暗狀態(tài)效率有益于反射顯示器。在所描述的設(shè)計中，干涉式調(diào)制器在非受激勵狀態(tài)下反射一某顏色的光，且在受激勵狀態(tài)下吸收光。 因為干涉式調(diào)制器陣列存在于一襯底上，所以所述襯底的固有反射減小了吸收的潛在可能性。在玻璃襯底的情況下，反射量通常為可見光譜的約4%。因此，不管干涉式調(diào)制器結(jié)構(gòu)的吸收能力如何，一暗狀態(tài)僅可與所述襯底將允許的前表面反射一樣暗。一種改良一基于干涉式調(diào)制器的顯示器的總體性能的方法是通過并入防反射涂層(AR涂層)。這些涂層可包含沉積在一襯底表面上的一個或一個以上電介質(zhì)薄膜層，且其經(jīng)設(shè)計以減少來自彼表面的反射。這些薄膜有許多不同的可能配置，且其設(shè)計和制造是我們所熟知的技術(shù)。一種簡單的薄膜設(shè)計是氟化鎂的單一涂層，其厚度大約為相關(guān)光的四分之一波長。另一實例使用了沉積在玻璃上的四分之一波長的氟化鉛薄膜，隨后是四分之一波長的氟化鎂薄膜，另一第三實例是在兩層薄膜之間插入一硫化鋅薄膜。圖IA說明了一例示性方法，其中一 AR涂層可并入一干涉式調(diào)制器顯示器中以改良所述顯示系統(tǒng)的性能。在圖IA中，AR涂層100 (如上所述可包含一層或多層薄膜)沉積在結(jié)合到玻璃襯底106上的玻璃層102的表面上，在玻璃襯底106的相對側(cè)制造干涉式調(diào)制器陣列108。在某些實施例中AR涂層100的存在通過將較多的入射光109耦合入玻璃層102來減少從所述表面反射的入射光109的量。結(jié)果是由干涉式調(diào)制器陣列108對較多的入射光109起作用，且當(dāng)所述干涉式調(diào)制器操作于吸收模式下時可獲得一較暗的顯示狀態(tài)。在某些實施例中AR涂層100也可直接沉積在玻璃襯底106上與干涉式調(diào)制器陣列108相對的一側(cè)的表面上。
_0]集成照明裝置圖IA也展示了在某些實施例中如何可將補充照明光源供給所述顯示器。在圖IA的例示性實施例中，一陣列的顯微弧光燈104被制造于玻璃層102中?；」鉄魹橛行У墓庠础v史上曾經(jīng)采用與制造普通燈泡相關(guān)的技術(shù)來制造弧光燈。在美國專利第4，987，496號中描述了此種燈的一典型形式。制成一玻璃容器，且將分別制造的電極封閉于所述容器中。在填充一適當(dāng)?shù)臍怏w之后，將所述容器密封。雖然可將此種燈泡制造的足夠小，但是其制造方法可能不適合于此種燈泡的較大整體陣列的制造。
用于制造微機械結(jié)構(gòu)的技術(shù)可應(yīng)用于制造顯微放電燈或弧光燈。因為這些“微型燈”的顯微大小，所以在某些實施例中驅(qū)動“微型燈”的電壓和電流顯著低于要求供給利用常規(guī)方法和大小制造的弧光燈的電壓和電流。在圖IA的實例中，制造所述陣列使得由燈104發(fā)出的光113由一固有反射層111導(dǎo)向干涉式調(diào)制器陣列108，此將在下文描述。圖2提供關(guān)于如何制造一個此種例示性燈(經(jīng)優(yōu)化用于一平板顯示器)的細(xì)節(jié)。如下描述順序。如在步驟I中可見，采用濕式或干式化學(xué)蝕刻來蝕刻玻璃層200以形成一反射碗201。所述碗的深度和形狀由每一燈所需的照明面積決定。一淺碗將產(chǎn)生一較廣的反射束擴展而一拋物線狀碗將傾向于準(zhǔn)直所反射的光。所述碗的直徑可在10微米到數(shù)百微米間變化。在某些實施例中此尺寸由從觀察者的角度可為可接受地模糊的顯示面積量來決定。其也是微型燈的陣列密度的函數(shù)。在步驟2中，使用標(biāo)準(zhǔn)沉積技術(shù)(例如，濺鍍)和標(biāo)準(zhǔn)光刻技術(shù)來沉積且圖案化一反射器/金屬鹵化物層204和犧牲層202。所述反射器/金屬鹵化物層可為包含鋁(反射器)和諸如碘化鉈、碘化鉀和碘化銦的金屬鹵化物的薄膜堆疊。所述金屬鹵化物可(雖然非本質(zhì)上)增強所產(chǎn)生光的性質(zhì)。所述犧牲層可為諸如硅 的層。然后，在步驟3中，沉積且圖案化電極層206以形成兩個獨立的電極。此材料可為諸如鎢的難熔金屬，且將具有足以提供機械支撐的厚度，約為數(shù)千埃。然后利用一干式釋放技術(shù)來移除犧牲層202。在某些實施例中通過將組合件(以一陣列的這些燈的形式)結(jié)合到一類似玻璃板的襯底106 (圖IA中展示)使得將所述反射器面向所述板來密封所述組合件。使用諸如氙的氣體回填在密封過程中由燈形成的空腔到約一個大氣壓力的壓力。此可通過在先前已經(jīng)填充氙的氣密室內(nèi)執(zhí)行密封過程來完成。在步驟4中，對每一燈的電極施加足夠電壓將導(dǎo)致在電極末端之間的氣體中放電，和導(dǎo)致在遠(yuǎn)離反射器204的方向上發(fā)出光205。如果間隙間距為約數(shù)百微米或更少，那么此電壓可低至數(shù)十伏特。如果電極材料以極小的應(yīng)力沉積，那么犧牲層202將決定電極在所述碗內(nèi)的位置。在此情形下，在某些實施例中選擇厚度以使放電定位在所述碗的焦點上。如果存在剩余應(yīng)力(其將引起電極在被釋放時移動)，那么在某些實施例中選擇厚度以補償此運動。一般來說，所述厚度將僅為所述碗深度的某個分?jǐn)?shù)，從幾微米到幾十微米。再看圖1A，其中展示光沿一路徑113傳播。因此，光朝所述干涉式調(diào)制器陣列發(fā)出，在其處光被作用且隨后沿路徑Iio被所述陣列反射到界面107和觀察者115?？蓪⑺鰺糁圃斐刹话ǚ瓷鋵邮沟闷淇扇虬l(fā)光。經(jīng)制造成具有或不具有反射器的燈可用于需要顯微光源或光源陣列的多種應(yīng)用中。這些應(yīng)用可包括投影顯示器、用于發(fā)射性平板顯示器的背光或用于內(nèi)部(住宅、建筑物)或外部(汽車、手電筒)用途的普通光源。參看圖1B，其中展示一種替代例示性補充照明光源方法。光導(dǎo)118包含一已結(jié)合到襯底112的玻璃或塑料層。光源116 (其可包含任何數(shù)目的發(fā)射光源，諸如熒光管、LED陣列或前述微型燈陣列)安裝在所述光導(dǎo)的相對側(cè)。使用一準(zhǔn)直儀120使光122耦合于所述光導(dǎo)中，從而使得大部分光通過全內(nèi)反射而收集在所述導(dǎo)向器內(nèi)。散射墊124時所述光導(dǎo)的一區(qū)域，其已使用濕式或干式化學(xué)方法變粗糙。所述散射墊涂有一材料或薄膜堆疊126，其存在一朝著襯底112的反射表面和一朝著觀察者128的吸收表面。當(dāng)收集在導(dǎo)向器內(nèi)的光入射在散射墊上時，違反了全內(nèi)反射的條件且光的某些部分129在所有方向上散射。正常情況下朝觀察者128逸入周圍介質(zhì)中的散射光由于反射涂層側(cè)126的存在而反射進(jìn)入襯底112。類似于前述的微型燈，某些實施例的散射墊被制造成一陣列，其中每一墊被形成所需尺寸使得其直視模糊的顯示器部分幾乎不能被看到。雖然這些尺寸較小(約為數(shù)十微米)，但是由于下面的干涉式調(diào)制器陣列114的固有光學(xué)效率其可提供足夠的補充照明。所述散射墊的形狀可為圓形、矩形或可最小化觀察者的知覺的任意形狀。在一陣列中的定址元件在某些實施例中，為了顯示目的而以協(xié)調(diào)方式激勵干涉式調(diào)制器的陣列，以一通常已知為“每次傳送一行”的方式將一電壓序列施加到所述陣列的行和列上?；靖拍顬槭┘右蛔銐螂妷旱揭惶囟ㄐ猩?，使得施加到選定列上的電壓根據(jù)所述列電壓而引起在選定行上的相應(yīng)元件激勵或釋放。某些實施例中的閾值和所施加電壓必須使得僅在選定行上的元件受所施加的列電壓的影響。通過依序選擇包含所述顯示器的所述行組可在一段時期內(nèi)定址整個陣列?！?br> 在圖3中展示了完成此目的的一個例示性簡單方法。滯后曲線300是一反射性干涉式調(diào)制器的電光相應(yīng)的理想表示。X軸展示所施加的電壓，且I軸展示所反射光的振幅。因為當(dāng)電壓增加超過接通閾值(pull-in threshold)時，所述干涉式調(diào)制器結(jié)構(gòu)激勵且變?yōu)楦叨任招?，所以某些實施例的干涉式調(diào)制器展示出滯后現(xiàn)象。當(dāng)降低所施加的電壓時，必須使所施加的電壓降到釋放閾值以下以使得所述結(jié)構(gòu)退回非受激勵的狀態(tài)。所述接通閾值和釋放閾值之間的差值產(chǎn)生了滯后窗口。在美國專利第5，986，796號中討論了所述滯后效應(yīng)以及一替代的定址方案。在某些實施例中可通過始終維持一偏壓Vbias以保持所述干涉式調(diào)制器在其受驅(qū)動或是在被釋放的狀態(tài)中的任何狀態(tài)下來利用所述滯后窗口。電壓Voff和Von對應(yīng)于激勵或釋放所述干涉式調(diào)制器結(jié)構(gòu)所需的電壓。在某些實施例中通過使用已知為列驅(qū)動器和行驅(qū)動器的電子設(shè)備來將電壓施加給所述列和行以驅(qū)動所述陣列。已將干涉式調(diào)制器制造為具有6伏特的接通閾值和3伏特的釋放閾值。對于所述裝置，Vbias、Voff和Von的典型值分別為4. 5伏特、O伏特和9伏特。在圖3中，時序圖302說明可施加以激勵干涉式調(diào)制器的陣列的波形種類，所述干涉式調(diào)制器的陣列展示一類似于曲線300的滯后曲線?？偣灿形鍌€電壓(兩個列電壓和三個行電壓)用于某些實施例。在某些實施例中選擇所述電壓使得Vcoll正好是Vbias值的兩倍，且VcolO是零伏特。在某些實施例中選擇所述行電壓使得在Vsel H)與VcolO之間的差值等于Von，且Vsel H)與Vcoll之間的差值等于Voff。相反地，在某些實施例中，VselFl與Vcoll之間的差值等于Von，且Vsel Fl與VcolO之間的差值等于Voff。定址發(fā)生在交替的幀O和I中。在一例示性定址順序中，在幀O期間將行O的數(shù)據(jù)載入所述列驅(qū)動器，導(dǎo)致根據(jù)所述數(shù)據(jù)是二進(jìn)制的一還是零來分別施加Vcoll或VcolO的電壓電平。在安排好數(shù)據(jù)之后，行驅(qū)動器O施加一具有Vsel H)值的選擇脈沖。這導(dǎo)致存在VcolO的列上的任何干涉式調(diào)制器變?yōu)槭芗?，且存在Vcoll的列上的干涉式調(diào)制器釋放。依序?qū)⑾乱恍械臄?shù)據(jù)載入所述列且施加一選擇脈沖到此行等等，直至到達(dá)所述顯示器的末端。定址然后再次從行O開始；然而這次所述定址發(fā)生在幀I內(nèi)。在所述幀之間的差異在于轉(zhuǎn)換了在數(shù)據(jù)電壓與列電壓之間的對應(yīng)關(guān)系，現(xiàn)由VcolO代表二進(jìn)制零，且所述行選擇脈沖現(xiàn)為Vsel Fl的電平。利用此技術(shù)，在某些實施例中施加給顯示陣列的全部電壓極性隨每一幀而交替。這尤其對基于MEMS的顯示器有益，因為其允許補償在僅施加單一極性的電壓時可發(fā)生的任何DC電平電荷累積。在所述結(jié)構(gòu)內(nèi)的電荷累積可顯著地偏移所述干涉式調(diào)制器或其他MEMS裝置的電光曲線。彩色顯示方案因為干涉式調(diào)制器是具有各種潛在光學(xué)響應(yīng)的通用裝置，所以使得許多不同的彩色顯示方案具有不同的屬性。一個潛在的方案利用了這個事實存在能夠在相同的干涉式調(diào)制器中實現(xiàn)彩色狀態(tài)、黑暗或黑色狀態(tài)和白色狀態(tài)的二進(jìn)制干涉式調(diào)制器設(shè)計。這種能力可用于實現(xiàn)一可描述為“基底+顏料”的彩色方案。使用此術(shù)語的原因在于所述方法類似于通過將顏料添加到一白色基底以完成想要的顏色從而產(chǎn)生油漆顏色的方式。通過使用此方法，一某些油漆可通過控制添加到基底的顏料的種類和數(shù)量而獲得一光譜中的任何顏色和任何水平的飽和度。相同方法可用于描述一并入有彩色和黑白像素的顯示器。如圖4A所示,一示范性像素400包含五個子像素元件402、404、406和408,每個子像素能夠分別反射紅光、綠光、藍(lán)光和白光。所有子像素都能夠處于一黑暗狀態(tài)。通過使用 于美國專利第5，835，255號中所論述的與脈沖寬度調(diào)制相關(guān)的技術(shù)來實現(xiàn)對每個子像素的亮度控制。與適當(dāng)選擇的相對子像素的大小相結(jié)合，此可導(dǎo)致產(chǎn)生一像素，其中對所述像素亮度及飽和度執(zhí)行較大程度的控制。例如，通過最小化白色子像素的總體亮度，可實現(xiàn)高度飽和的色彩。相反，通過最小化彩色子像素的亮度或通過與白色子像素相結(jié)合地將彩色子像素的亮度最大化，可實現(xiàn)明亮的黑白模式。很明顯也可獲得在其之間的所有變化形態(tài)。_0] 使用者對彩色方案的控制先前所描述彩色方案的某些實施例以及一基于干涉式調(diào)制器的顯示器在分辨率、灰階深度和刷新率方面的固有屬性提供了顯示性能上的彈性。給定此范圍，向使用者提供一包含此顯示器的產(chǎn)品使得使用者對其總體特征加以控制是有益的?；蛘撸@示器自動地適應(yīng)不同的觀看需要同樣可為具有優(yōu)勢的。例如，如果在僅觀看文本的情形下，那么使用者可能想要于黑白模式下使用產(chǎn)品。然而，在另一情形下，所述使用者可能想要觀看高質(zhì)量的彩色靜止圖像，或在又一模式下其可能想要觀看現(xiàn)場直播視頻。這些模式中的每個模式盡管都潛在地處于一給定干涉式調(diào)制器顯示器配置的范圍內(nèi)，但都要求某些屬性的平衡。平衡包括低刷新率，如果要求高分辨率成像；或包括實現(xiàn)高灰階深度的能力，如果僅要求黑色和白色。為了向使用者提供這種按需彈性，某些實施例的控制器硬件可在某種程度上加以重新配置。平衡是此事實的結(jié)果任何顯示器僅具有一某些量的帶寬，其根本上受到像素元件響應(yīng)時間的限制且因此決定了在一給定時間內(nèi)可顯示的信息量。圖4B中說明一個可提供此類彈性的示范性顯示器結(jié)構(gòu)。在此方框圖中，邏輯控制器412通過使用各種IC(集成電路)技術(shù)中的一種技術(shù)而實施，其中包括可編程邏輯裝置(PLA)和場可編程門陣列(FPGA)，其允許在出廠之后改變或重新配置所述組件的功能。此類在傳統(tǒng)上用于諸如數(shù)字信號處理或圖像壓縮的特殊應(yīng)用的裝置可為這些處理提供高性能，同時在并入有這些裝置的產(chǎn)品的設(shè)計階段期間提供彈性。某些實施例的控制器412將信號和數(shù)據(jù)提供至用于定址顯示器418的驅(qū)動電子設(shè)備414和416。常規(guī)控制器是基于IC或特殊應(yīng)用集成電路(ASIC)，其在制造期間依靠其設(shè)計而有效地“被編程”。某些實施例的控制器412包含一包含有許多基礎(chǔ)和較高水平的邏輯組件(邏輯門和邏輯模塊或門組件)的內(nèi)部芯片布局(Chip layout)。通過使用諸如PLA或FPGA的場可編程裝置，不同顯示配置可從一可為存儲器或常規(guī)微處理器及存儲器的組件410以硬件應(yīng)用程序或“硬件應(yīng)用程序(hardapp.) ”的形式被加載至顯示控制器組件中。所述存儲器可為EEPROM(電可擦寫可編程只讀存儲器)或其它可編程存儲裝置的形式，且所述處理器可采用簡單微控制器的形式，其功能為將硬件應(yīng)用程序從存儲器中加載至FPGA，除非此加載過程由與所述產(chǎn)品的通用功能相關(guān)聯(lián)的任何處理器來執(zhí)行。此方法較具優(yōu)勢，原因在于以相對簡單的電路其可能實現(xiàn)寬廣范圍的不同顯示器效能配置和混合的顯示器掃描速率，且具有將其結(jié)合起來的潛能。屏幕的一部分(例如)可作為一低分辨率的文本輸入?yún)^(qū)域而加以操作，同時另一部分提供對所收到電子郵件的高質(zhì)量的再現(xiàn)。在顯示器總體帶寬的限制下，此可通過改變顯示器不同區(qū)段的刷新率和掃描次數(shù)來實現(xiàn)?？煽焖賿呙璧头直媛饰谋緟^(qū)域且對應(yīng)于一位或兩位的灰階深度僅掃描一次或兩次?？煽焖賿呙韪叨仍佻F(xiàn)的電子郵件區(qū)域且對應(yīng)于三位或四位的灰階而掃描三次或四次?？膳渲秒娮赢a(chǎn)品 的功能。圖4C展示一通用便攜式電子產(chǎn)品418的示范性配置，其于其核心420處具有一可編程邏輯裝置或均等裝置。在諸如PDA(個人數(shù)字助理)和電子管理器的許多以顯示器為中心的個人電子產(chǎn)品中，中央處理器是一使用一精簡的指令集的RISC(精簡指令集計算機)的變形。盡管RISC處理器為支持大多數(shù)個人電腦的CPU的更具效率的變形，但其仍然是為執(zhí)行重復(fù)任務(wù)(諸如從存儲器中檢索指令)而消耗大量能量的通用處理器?！皀g for General-Purpose”， Proc.IEEE Workshop on FPGA-based CustomComputing Machines, 1998 中有詳細(xì)描述。再次參看圖4C，在某些實施例中，硬件應(yīng)用程序處理器420處于1/0設(shè)備和周邊設(shè)備的集合的中心處，且其將基于當(dāng)前所加載的硬件應(yīng)用程序的性質(zhì)和功能來采用、修改或忽略所述I/o設(shè)備和周邊設(shè)備。在某些實施例中，所述硬件應(yīng)用程序可從存在于產(chǎn)品中的存儲器422中而加載，或經(jīng)由RF或IR界面424而從一外部源中加載，其可從互聯(lián)網(wǎng)、蜂窩網(wǎng)絡(luò)或其它電子裝置下載硬件應(yīng)用程序，連同與一某些硬件應(yīng)用程序相關(guān)的內(nèi)容。硬件應(yīng)用程序的其它實例包括音頻界面432的語音識別或語音合成算法、筆控輸入426的手寫識別算法和顯示器428與圖像輸入裝置430的圖像壓縮和處理模式。此產(chǎn)品可依靠其主要組件，以顯示器作為主要的使用者界面和可重新配置的核心處理器來執(zhí)行無數(shù)功能。此裝置的全部能量消耗可在數(shù)十毫瓦的數(shù)量級上，相對而言現(xiàn)有產(chǎn)品所消耗能量的數(shù)量級為數(shù)百毫瓦。從光學(xué)特征上解耦機電特征“ng for General-Purpose,y, Proc. IEEE Workshopng for General-Purpose,y,Proc. IEEE Workshop on FPGA-based Custom Computing Machines, 1998 中有詳細(xì)描述。再次參看圖4C，在某些實施例中，硬件應(yīng)用程序處理器420處于1/0設(shè)備和周邊設(shè)備的集合的中心處，且其將基于當(dāng)前所加載的硬件應(yīng)用程序的性質(zhì)和功能來采用、修改或忽略所述I/o設(shè)備和周邊設(shè)備。在某些實施例中，所述硬件應(yīng)用程序可從存在于產(chǎn)品中的存儲器422中而加載，或經(jīng)由RF或IR界面424而從一外部源中加載，其可從互聯(lián)網(wǎng)、蜂窩網(wǎng)絡(luò)或其它電子裝置下載硬件應(yīng)用程序，連同與一某些硬件應(yīng)用程序相關(guān)的內(nèi)容。硬件應(yīng)用程序的其它實例包括音頻界面432的語音識別或語音合成算法、筆控輸入426的手寫識別算法和顯示器428與圖像輸入裝置430的圖像壓縮和處理模式。此產(chǎn)品可依靠其主要組件，以顯示器作為主要的使用者界面和可重新配置的核心處理器來執(zhí)行無數(shù)功能。此裝置的全部能量消耗可在數(shù)十毫瓦的數(shù)量級上，相對而言現(xiàn)有產(chǎn)品所消耗能量的數(shù)量級為數(shù)百毫瓦。從光學(xué)特征上解耦機電特征美國專利第6，674，562號先前已描述了用于從一干涉式調(diào)制器的光學(xué)性能解耦其機電性能的示范性干涉式調(diào)制器設(shè)計。本文所描述的某些實施例利用一反轉(zhuǎn)型干涉式調(diào)制器配置，其實例在圖5A、圖5B、圖6A、圖6B、圖22A和圖22B中得以說明，以從光學(xué)性能上至少部分地解耦機電性能。類似于許多其它干涉式調(diào)制器設(shè)計，反轉(zhuǎn)型干涉式調(diào)制器設(shè)計使用靜電力來改變一干涉腔的幾何形狀。本文所描述的某些實施例從干涉式調(diào)制器的光學(xué)運轉(zhuǎn)狀態(tài)解耦干涉式調(diào)制器的機電運轉(zhuǎn)狀態(tài)，進(jìn)而允許適用于干涉式調(diào)制器的某些組件的結(jié)構(gòu)設(shè)計和材料獨立于其光學(xué)性質(zhì)而被加以選擇?！ぴ趫D5A和圖5B所展示的示范性干涉式調(diào)制器中，電極502被制造于襯底500上且通過絕緣薄膜504而與膜/鏡面506電絕緣。所述電極502與觀看表面相對地放置且僅用作一電極，而非用作一鏡面。一光學(xué)腔室505形成于膜/鏡面506與第二鏡面508之間。由一透明上層結(jié)構(gòu)510提供對于第二鏡面508的支撐，所述上層結(jié)構(gòu)可為一厚的沉積有機物，諸如SU-8、聚酰亞胺或一無機材料。在某些實施例中，不施加電壓，膜/鏡面506保持于圖5A所展示的一相對于第二鏡面508的某些位置處，其由制造期間所沉積的犧牲層厚度來決定。對于約四伏的激勵電壓，數(shù)千埃的厚度可為適當(dāng)?shù)摹Ｈ绻龅诙R面由一適當(dāng)材料(例如，鉻)制成且所述鏡面/膜由一反射性材料(諸如鋁)制成，那么所述結(jié)構(gòu)將反射可為觀察者512所察覺的某些頻率的光511。具體而言，如果所述鉻層足夠薄以達(dá)到半透明(約40埃)，且所述鋁層足夠厚以達(dá)到不透明(至少500埃)，那么所述結(jié)構(gòu)可具有一較為廣泛的光學(xué)響應(yīng)。圖5C和圖分別展示圖5A和圖5B的示范性干涉式調(diào)制器的黑白和彩色響應(yīng)的實例。在某些此類實施例中，光學(xué)響應(yīng)是由腔室長度和組成層的厚度來決定的。圖5B展示出將電壓施加于圖5A的示范性干涉式調(diào)制器的主電極502與膜/鏡面506之間所產(chǎn)生的結(jié)果。如圖5B所示，膜/鏡面506垂直位移，因此改變了光學(xué)腔室的長度且因此改變了干涉式調(diào)制器的光學(xué)性質(zhì)。圖5C展示一示范性反射性光學(xué)響應(yīng)，其具有兩個可能狀態(tài)當(dāng)裝置被完全激勵時顯示黑色狀態(tài)521 ;當(dāng)裝置被不完全激勵時顯示一白色狀態(tài)523。圖展示一示范性光學(xué)響應(yīng)，以顏色峰值525、527和529分別對應(yīng)于藍(lán)色、綠色和紅色。因此，某些實施例中所述裝置的機電運作狀態(tài)可獨立于光學(xué)性能而受控制。在某些實施例中，襯底500、主電極502或絕緣薄膜504的材料和配置會影響干涉式調(diào)制器的機電性質(zhì)，但并不顯而易見地影響干涉式調(diào)制器的光學(xué)性能。在某些此類實施例中，一或一個以上的這些元件可獨立于包含有第二鏡面的材料而加以選擇。機械/鏡面層2210與金屬鏡面2214之間。機械/鏡面層2210由第一支撐柱2208支撐，且透明層2216由第二支撐柱2212支撐。在某些實施例中，導(dǎo)體2204連接至一驅(qū)動機構(gòu)且適用于機械/鏡面層2210的靜電位移。圖22A中機械/鏡面層2210的實線展示一未驅(qū)動或未位移狀態(tài)，而圖22A中機械/鏡面層2210的虛線展示一被驅(qū)動或位移狀態(tài)。通機械/鏡面層2210與金屬鏡面2214之間。機械/鏡面層2210由第一支撐柱2208支撐，且透明層2216由第二支撐柱2212支撐。在某些實施例中，導(dǎo)體2204連接至一驅(qū)動機構(gòu)且適用于機械/鏡面層2210的靜電位移。圖22k中機械/鏡面層2210的實線展示一未驅(qū)動或未位移狀態(tài)，而圖22A中機械/鏡面層2210的虛線展示一被驅(qū)動或位移狀態(tài)。通常對機械/鏡面層2210加以選擇以當(dāng)其與電介質(zhì)2206接觸時對入射光產(chǎn)生一所期望的光學(xué)響應(yīng)。在某些實施例中，觀察者2201從襯底2202的相對邊側(cè)觀察圖像。當(dāng)機械/鏡面層2210在某些實施例中經(jīng)受靜電位移時，第一腔室2218塌陷且第二腔室2220膨脹，使得金屬鏡面層2214與機械/鏡面層2210之間的間隙擴大。如美國專利第6，055，090號中所描述的其它示范性簡單干涉式調(diào)制器設(shè)計通過使用干涉而實現(xiàn)一反射性彩色狀態(tài)且經(jīng)由吸收而實現(xiàn)一黑暗狀態(tài)。因為所得的駐波峰值最優(yōu)地處于第二腔室2220內(nèi)以使吸收最大化，所以在某些此類示范性干涉式調(diào)制器中可實現(xiàn)黑暗狀態(tài)。當(dāng)機械/鏡面層2210移動到接觸或更靠近電介質(zhì)2206時，駐波移出所在位置，依據(jù)電介質(zhì)2206與機械/鏡面層2210之間的預(yù)定間隙而反射藍(lán)光、綠光或紅光。通過將金屬鏡面層2214與機械/鏡面層2210之 間的間隙變窄，調(diào)制器可大體上反射可見光譜中所有的波長，以導(dǎo)致一反射性白光狀態(tài)。如上文所述，在某些實施例中，一反轉(zhuǎn)型干涉式調(diào)制器的觀察者2201從襯底的相對邊側(cè)觀察圖像，而不是通過襯底觀察圖像。在某些實施例中，襯底包含位于可移動鏡面上與顯示側(cè)相對的一側(cè)且大體上不與經(jīng)調(diào)制的光互相作用的一部分反轉(zhuǎn)型干涉式調(diào)制器。如本文所使用，術(shù)語“顯示側(cè)”用于指代反轉(zhuǎn)型干涉式調(diào)制器的可供觀察者看到經(jīng)調(diào)制光的一側(cè)。圖22A的襯底2202、導(dǎo)體2204和電介質(zhì)層2206都處于機械/鏡面層2210的下方，進(jìn)而位于與機械/鏡面層2210的顯示側(cè)相對的一側(cè)。在機械/鏡面層2210大體上不透明(例如，全反射)的某些實施例中，從顯示側(cè)照射到調(diào)制器2200上并由調(diào)制器2200調(diào)制的光大體上不受襯底2202、導(dǎo)體2204或電介質(zhì)層2206的光學(xué)性質(zhì)的影響。因此，在某些實施例中，襯底2202、導(dǎo)體2204和電介質(zhì)層2206中的至少一者可被選擇為大體上對光不透明的(例如，不透明的、高反射性的或半透明的)。在某些實施例中，襯底2202包含導(dǎo)體2204、電介質(zhì)層2206或包含導(dǎo)體2204與電介質(zhì)層2206兩者。反轉(zhuǎn)型干涉式調(diào)制器的襯底、導(dǎo)體和電介質(zhì)層中的至少一者是不透明的某些實施例提供其它反轉(zhuǎn)型干涉式調(diào)制器中所未發(fā)現(xiàn)的優(yōu)點。例如，典型反轉(zhuǎn)型干涉式調(diào)制器在襯底上或于襯底內(nèi)具有導(dǎo)電跡線，且這些導(dǎo)電跡線電耦接到導(dǎo)體。如果襯底大體上是透明的，那么從顯示側(cè)看去這些導(dǎo)電跡線是“浮動的”而無需任何可視的支撐結(jié)構(gòu)。當(dāng)從顯示側(cè)觀看反轉(zhuǎn)型干涉式調(diào)制器時，所述導(dǎo)電跡線與透明襯底的組合可在調(diào)制器之間產(chǎn)生一呈灰色或具有莫爾條紋圖案(moire pattern)的周邊部分。此外,可從顯示側(cè)看到從下方(例如，穿過襯底的一透明部分)進(jìn)入到調(diào)制器的光。因此，當(dāng)從顯示側(cè)觀看時，采用具有一透明襯底的反轉(zhuǎn)型干涉式調(diào)制器的顯示器展現(xiàn)出減弱的對比度。光罩或遮片可用于試圖避免此類對比度減弱的情況，然而，這些光罩要求向所述反轉(zhuǎn)型干涉式調(diào)制器添加入額外的結(jié)構(gòu)和處理步驟。在某些實施例中，襯底被選擇為不透明的(例如，不透明的、高反射性的或半透明的)，使得其與導(dǎo)電跡線的光學(xué)外觀相匹配，進(jìn)而當(dāng)從顯示側(cè)觀察時提供一均勻的周邊部分。在某些其它實施例中，襯底被選擇為不透明的且非反射性的(例如，黑暗)，使得其與所述反轉(zhuǎn)型干涉式調(diào)制器處于黑暗狀態(tài)時的顏色相匹配。在某些其它實施例中，對襯底加以選擇以避免采用光罩結(jié)構(gòu)或處理步驟。在某些實施例中，具有一不透明襯底有利地避免歸因于光刻期間的光散射所產(chǎn)生的處理問題。在某些實施例中，在反轉(zhuǎn)型干涉式調(diào)制器的制造期間，光刻技術(shù)用于形成調(diào)制器的各種特征。對于襯底上結(jié)構(gòu)的光刻制造，如果襯底大體上透過用于光刻的光(例如，紫外光)，那么而后由襯底下方的部件或表面所散射的光可導(dǎo)致光刻光的漫射。此光散射而后可影響(例如，限制清晰度、精度或最小尺寸)所得的光刻形成結(jié)構(gòu)的尺寸。類似地，一透明導(dǎo)體或一透明電介質(zhì)層可產(chǎn)生不想要的光刻光的散射，進(jìn)而影響覆蓋于上方的光刻形成結(jié)構(gòu)的尺寸。在本文所描述的某些實施例中，通過使用對光刻光大體上不透明的襯底來削弱或消除此類散射。在某些實施例中，具有一不透明襯底有利地遮蔽下方的電路免受雜散光的影響。在某些實施例中，反轉(zhuǎn)型干涉式調(diào)制器在一包含電路的半導(dǎo)體襯底(例如，硅)上制成，其 中所述電路包括(但不限于)被動組件(例如，薄膜電阻器、電容器、電感器)及主動組件(例如，二極管、晶體管、集成電路)。例如，一硅襯底可制成為具有可按比例縮放到干涉式調(diào)制器陣列大小的電容感應(yīng)電路。在某些實施例中，此類感應(yīng)電路可用于監(jiān)控陣列中每個干涉式調(diào)制器的狀態(tài)(例如，以提供存儲器功能)或用于感應(yīng)施加到襯底上的外力(例如，以提供觸摸屏功能)。在某些其它實施例中，襯底包含控制電路。如果襯底為透明的，那么雜散光可進(jìn)入到襯底的電路中。所述雜散光可潛在地?fù)p害電路或可于電路中產(chǎn)生電荷載體，進(jìn)而影響由電路所產(chǎn)生的噪音和信號的精確度。通過使用一不透明襯底，大體保護(hù)下方的襯底電路免受雜散光的影響。在某些實施例中，具有一不透明襯底有利地允許標(biāo)準(zhǔn)半導(dǎo)體處理設(shè)備用于制造干涉式調(diào)制器。例如，對于通過使用硅襯底來制造平板顯示器而言，各種制造步驟都依賴于硅晶片的取向。硅晶片的上表面通常具有形成于上面的各種結(jié)構(gòu)，使得硅晶片的經(jīng)處理上表面的光學(xué)性質(zhì)與未經(jīng)處理下表面的那些光學(xué)性質(zhì)不同?，F(xiàn)有的處理設(shè)備使用與未經(jīng)處理的下表面的光學(xué)性質(zhì)不同的經(jīng)處理上表面的光學(xué)性質(zhì)來確定硅晶片的取向。使用此現(xiàn)存的處理設(shè)備來制造具有一透明玻璃襯底的干涉式調(diào)制器是非常困難的。由于上表面上所形成的結(jié)構(gòu)從兩個表面上都能看到，所以上表面的光學(xué)性質(zhì)看起來大體上與下表面的光學(xué)性質(zhì)相同。因此，玻璃襯底并不提供現(xiàn)有處理設(shè)備用于確定晶片取向的兩個表面的不同光學(xué)性質(zhì)。為克服使用玻璃襯底中的困難，要求各種技術(shù)以將兩表面加以區(qū)分。然而，這些技術(shù)可能是繁雜的且難以與其它制造技術(shù)集成。在某些實施例中，通過使用一不透明襯底(例如，硅)，標(biāo)準(zhǔn)半導(dǎo)體處理設(shè)備可易于用于在所述襯底上形成干涉式調(diào)制器，因為上表面上所形成的結(jié)構(gòu)從下表面看去不再是可見的。在某些實施例中，具有一不透明襯底有利地允許干涉式調(diào)制器的制造與下方控制電路的制造集成在一起。例如，標(biāo)準(zhǔn)半導(dǎo)體處理設(shè)備可用于在一半導(dǎo)體(例如，硅)襯底上形成控制電路且在所述襯底上形成干涉式調(diào)制器。在某些實施例中，具有一不透明襯底有利地擴大控制電路的面積且有利地減少了與將控制電路集成于干涉式調(diào)制器內(nèi)相關(guān)的制約。對于其中具有控制電路的干涉式調(diào)制器而言，控制電路占據(jù)了原本可用于調(diào)制光的區(qū)域，進(jìn)而限制了呈光學(xué)活性的顯示區(qū)域。因此期望縮小由控制電路所占據(jù)的顯示區(qū)域部分。通過將控制電路置于干涉式調(diào)制器的光學(xué)組件下方的襯底內(nèi)或于襯底上，本文所描述的某些實施例有利地將控制電路從顯示區(qū)域移除且提供用于形成控制電路的較大區(qū)域。在某些實施例中，具有一不透明襯底有利地便利使用干涉式調(diào)制器陣列中所集成的照明光源。先前已對于將照明光源并入至一干涉式調(diào)制器中的情形加以描述。例如，對于反轉(zhuǎn)型干涉式調(diào)制器而言，照明光源(例如，有機發(fā)光二極管)可并入至干涉式調(diào)制器以從顯示器提供照明。然而，一透明襯底可為來自照明光源的光提供一通路以供其逃逸而不幫助增強所述顯示器的亮度。在某些實施例中，襯底的至少一部分為高反射性的，以減少來自照明光源的光穿過襯底的損耗。在某些實施例中，通過使用一反射性襯底可形成一替代的反轉(zhuǎn)型干涉式調(diào)制器結(jié)構(gòu)。圖22B示意性地說明其中襯底2202為高反射性的另一示范性反轉(zhuǎn)型干涉式調(diào)制器2200。圖22B的機械/鏡面層2210是部分透明且部分反射性的。例如，在某些實施例中，機械/鏡面層2210包含一用于部分透射且反射光的薄鉻層和一用于施加一適當(dāng)電壓以激勵干涉式調(diào)制器2200的透明ITO層。圖22B的襯底2202是高反射性的且用作一靜止反射 體(stationary reflector)。在某些實施例中，干涉式調(diào)制器2200進(jìn)一步包含一處于襯底2202上的鈍化層2222、一處于鈍化層2222上的導(dǎo)體2204和一處于導(dǎo)體2204上的電介質(zhì)層2206。在某些實施例中，導(dǎo)體2204包含一透明ITO層，而在某些其它實施例中，導(dǎo)體2204包含一具有一鈍化層的金屬。通過將適當(dāng)電壓施加至機械/鏡面層2210并施加至導(dǎo)體2204來激勵干涉式調(diào)制器2200使得機械/鏡面層2210相對于襯底2202移動，進(jìn)而改變其中間光學(xué)腔室的大小。在某些其它實施例中，導(dǎo)體2204是高反射性的且用作靜止反射體。如上文所述，在某些實施例中，通過解耦干涉式調(diào)制器的光學(xué)和機電性能，反轉(zhuǎn)式配置將襯底2202、導(dǎo)體2204和電介質(zhì)層2206置于反射性機械鏡面2210的與透明觀察表面2216相對的側(cè)面，且因此處于與干涉式調(diào)制器互相作用的光的光學(xué)路徑外部。因此，與其它干涉式調(diào)制器設(shè)計不同，用于制造襯底2202、導(dǎo)體2204和電介質(zhì)層2206的材料無需具有任何特定光學(xué)特征，而是可由任何適當(dāng)材料制成。在某些實施例中，在用于制成襯底2202、電介質(zhì)2206和導(dǎo)體2204的材料選擇上所具有的自由度有利地提供對干涉式調(diào)制器一或一個以上屬性的改良，其中這些屬性包括(但不限于)大小、物理耐用性、強度、重量、彈性、成本、制造時間/資源和機電性能。例如，在某些實施例中，襯底2202、電介質(zhì)2206和/或?qū)w2204可包含相對于先前的干涉式調(diào)制器配置所要求的透明材料具有較好結(jié)構(gòu)性質(zhì)的不透明材料。例如，比以前所要求的透明材料具有一較大密度和/或楊氏模數(shù)(Young’s modulus)的材料可適用于襯底2202、電介質(zhì)2206和/或?qū)w2204，以允許于干涉式調(diào)制器中使用強度較高且較小的組件。例如，通過使用一金屬襯底，可有利地減少襯底厚度，且因此減少干涉式調(diào)制器的整體厚度。此外，平面屏幕顯示器退貨的一般原因在于這些顯示器的玻璃襯底破損。通過將強度較高且較為耐用的材料用作襯底，可有利地延長顯示器的使用壽命。在某些實施例中，襯底2202、電介質(zhì)226 和 / 或?qū)w 2204 由密度大于 2. 5g/cm3、3. 0g/cm3、3. 5g/cm3、4. Og/cm3>5. 0g/cm3、6. Og/cm3或7. Og/cm3 ;和/或楊氏模數(shù)大于60吉帕斯卡、70吉帕斯卡、80吉帕斯卡、90吉帕斯卡、100吉帕斯卡、150吉帕斯卡、200吉帕斯卡或300吉帕斯卡的材料制成。反轉(zhuǎn)干涉式調(diào)制器的襯底可由包括不透明及半透明材料的任何適當(dāng)?shù)牟牧现瞥?。適當(dāng)?shù)囊r底材料包括(但不限于)金屬(例如，不銹鋼、鋁)、陽極化金屬、硅(例如，硅晶片)、多晶硅、塑料、陶瓷、聚合物(例如，聚酰亞胺、MYLAR )、碳(例如，石墨)、玻璃和石英以及合金和這些材料的復(fù)合物。在襯底包含一彈性塑料或金屬箔材料的某些實施例中，襯底具有足夠的彈性以被用于將電子電路(例如，薄膜晶體管、電阻器、電容器)形成于所述襯底(例如，經(jīng)由沉積或光刻技術(shù))上的“滾動條式”或“腹板式”處理過程中。在某些此類實施例中，電路可制成為跨過較大面積(例如，長度為一米或更長)且與大型干涉式調(diào)制器顯示器的后續(xù)制造過程相容。在一個實施例中，所述襯底為一包括一鈍化印刷電路板的不透明塑料襯底。在某些此類實施例中，所述鈍化印刷電路板可被制成為包括所要的電路，且薄膜處理可用于在鈍化印刷電路板上制成干涉式調(diào)制器。某些此類實施例有利地將電路板的制造過程與干涉式調(diào)制器的制造過程分開。所述襯底也可包含復(fù)數(shù)個襯底材料的層疊結(jié)構(gòu)。所述襯底可為剛性的或彈性的。例如，一彈性襯底可包含一薄層金屬或塑料箔片。盡管并不限制本文中所引用的厚度范圍，但襯底厚度可為約O. I毫米到約I. O毫米，且更優(yōu)選為從約O. 3毫米到約O. 7毫米。一薄層不透明襯底可通過諸如牽拉(例如，將一金屬片拉伸通過或穿過至少一個模具以使其更薄)的金屬形成操作來獲得。所述襯底優(yōu)選地為濕氣所無法滲透且被適當(dāng)?shù)剽g化。在各種實施例中，于一不透·明襯底的表面上形成一保護(hù)性鈍化層。在某些實施例中，形成所述鈍化層以使襯底用于后續(xù)處理(例如，形成導(dǎo)體或電介質(zhì)層)。在使用一金屬襯底的某些實施例中，所述鈍化層提供電絕緣以防止其它結(jié)構(gòu)與所述金屬襯底短路。保護(hù)性鈍化層無需為一獨立層，而是可通過初步鈍化處理而形成于所述不透明襯底的頂部。某些實施例的鈍化處理包括(但不限于)通過化學(xué)溶解方式從表面上移除外生鐵或鐵化合物，大多數(shù)情況通常以酸溶液移除表面污染而進(jìn)行處理，但并不會顯著影響不透明襯底本身。這些處理包括出于增強一保護(hù)性鈍化層的自發(fā)形成的目的，以諸如硝酸溶液的弱氧化物來化學(xué)地處理一不透明襯底。此外，所述鈍化步驟可包括氧化物沉積和一有機平面化層的旋涂。反轉(zhuǎn)干涉式調(diào)制器的電介質(zhì)層可包含此技術(shù)領(lǐng)域中所已知的任何適當(dāng)材料，諸如金屬氧化物(例如，氧化鋁或二氧化硅)、氮化硅等。如上文所述，一反轉(zhuǎn)干涉式調(diào)制器的電介質(zhì)層無需具有任何特定的光學(xué)特征，且因此可對所述電介質(zhì)層的結(jié)構(gòu)設(shè)計和材料加以選擇以優(yōu)化其電學(xué)性質(zhì)。例如，電介質(zhì)層可由否則不會用于其它干涉式調(diào)制器設(shè)計的不透明材料(例如，不透明、高反射性或半透明材料)組成。此外，反轉(zhuǎn)干涉式調(diào)制器中的電介質(zhì)層可大體上比其中電介質(zhì)層影響光學(xué)性能的干涉式調(diào)制器中相同材料的電介質(zhì)層較厚。一厚度增加的電介質(zhì)層可改良電介質(zhì)層和/或干涉式調(diào)制器的各個方面，諸如電學(xué)性質(zhì)和制造成本。一較厚的電介質(zhì)層也可于材料范圍、配置和制造方法上提供改良，這些材料范圍、配置和制造方法可用于干涉式調(diào)制器的電介質(zhì)層上與觀察表面相對側(cè)上的其它層，其中包括襯底和導(dǎo)體。例如，電化學(xué)鍍技術(shù)可用于在襯底上制成所述導(dǎo)體，隨后沉積一增厚的電介質(zhì)層。在各種實施例中，反轉(zhuǎn)干涉式調(diào)制器的電介質(zhì)層的厚度大于約200埃、300埃、400埃、500埃、600埃、700埃、800埃、900埃、1000埃、2000?；驍?shù)千埃。反轉(zhuǎn)型干涉式調(diào)制器可以各種方法制成且可應(yīng)用于各種構(gòu)造和配置。例如，可通過使用諸如光刻、沉積(例如，諸如化學(xué)氣相沉積(CVD)的“干式”方法和諸如旋涂的濕式方法)、遮罩、陰影遮罩、剝離處理和蝕刻(諸如，等離子蝕刻的干式方法和濕式方法)的半導(dǎo)體制成技術(shù)來制成反轉(zhuǎn)型干涉式調(diào)制器。與本文中所描述實施例相容的適當(dāng)技術(shù)的實例在美國專利第6，040, 937號中有描述。在一個實施例中，如圖22A所示的反轉(zhuǎn)型干涉式調(diào)制器是通過以下步驟制成的在不透明襯底2202上形成一保護(hù)性鈍化層2222，且然后通過沉積電極材料形成一導(dǎo)體2204且隨后加以圖案化和蝕刻。導(dǎo)體材料為導(dǎo)電的且可包含此項技術(shù)中已知的諸如金屬或摻雜半導(dǎo)體(諸如，硅)的任何適當(dāng)材料以具有所要的導(dǎo)電性(諸如，氧化銦錫)。在某些實施例中，所述導(dǎo)體和襯底包含一印刷電路板。然后，電介質(zhì)2206通過沉積，優(yōu)選地通過化學(xué)氣相沉積(CVD)而形成于導(dǎo)體2204上。其后，沉積一在隨后蝕刻步驟中將被移除的犧牲層(未圖示)。所述犧牲層可為此項技術(shù)中已知的任何適當(dāng)材料，其中包括(但不限于)鑰、硅、鎢或鈦。一蝕刻終止層優(yōu)選地用于所述犧牲層的頂部上，所述蝕刻終止層可為比所述犧牲層更能抵抗后續(xù)蝕刻步驟的材料，且可為金屬(例如，鈦、鋁、銀、鉻)、電介質(zhì)材料，其優(yōu)選為金屬氧化物(如氧化鋁)，或在此項技術(shù)中已知的任何其它適當(dāng)材料。所述犧牲層通過使用一光罩而被圖案化且蝕刻以形成第一支撐柱2208，隨后進(jìn)行可選的平面化處理。然后通過沉積(繼之以可選的平面化處理)來形成機械/鏡面層2210。在某些實施例中，機械/鏡面層可包含氮化硅、二氧化硅、氟化鎂或氟化鈣作為一襯底，且諸如鋁、銀或任何數(shù)量的金屬的金屬薄膜可以數(shù)百埃數(shù)量級而形成于所述襯底上。所述材料可基于光譜 性質(zhì)、電阻性質(zhì)等而加以選擇，且其可包括此項技術(shù)中所已知的及所使用的任何材料。視情況，可形成諸如金屬氧化物的一絕緣和/或反射增強薄膜。一蝕刻終止層可形成于機械/鏡面層2210的頂部上。將另一犧牲層沉積、圖案化且蝕刻以形成第二支撐柱2212 (繼之以可選的平面化處理)。將可包含Cr或此項技術(shù)中所已知的任何適當(dāng)材料的金屬鏡面層2214沉積且將透明層2216沉積其上。上述制造過程之后，(例如)執(zhí)行XeF2蝕刻以移除所述犧牲層。XeF2為F2氣體的便利源。此項技術(shù)中所已知的其它蝕刻劑(諸如F2)可用于替代XeF2或在XeF2之外額外地使用。圖6A展示一反轉(zhuǎn)型干涉式調(diào)制器的另一實例。如圖5中的實施例，于襯底600上所制成的電極602通過絕緣薄膜604而與膜/鏡面608電絕緣。電極602置于與觀察面相對之處且僅用作一電極而非同樣用作一鏡面。與圖5中所示實施例不同，將用于支撐膜/鏡面608的支撐結(jié)構(gòu)606定位以使得由膜/鏡面608將其隱藏。以此方式，有效減少了惰性區(qū)域的數(shù)量，因為觀察者614僅看到由膜/鏡面608所覆蓋的區(qū)域和相鄰干涉式調(diào)制器之間的極小空隙。此處不同于圖5中的結(jié)構(gòu)，其中膜支撐結(jié)構(gòu)是可見的且從色彩角度而言其構(gòu)成惰性區(qū)域和不準(zhǔn)確區(qū)域。圖6A說明處于非激勵狀態(tài)的結(jié)構(gòu)，其中膜/鏡面608與由透明上部結(jié)構(gòu)610支撐的第二鏡面612接觸。圖6B顯示處于受激勵狀態(tài)的相同結(jié)構(gòu)，其中膜/鏡面608朝向絕緣薄膜604、電極602和襯底600平移。在圖7A中，說明用于干涉式調(diào)制器結(jié)構(gòu)的另一幾何配置。此設(shè)計類似于美國專利第5，638，084號中所展示的設(shè)計。那個設(shè)計依賴于一受各向異性應(yīng)力的不透明塑料膜以使其自然地保持于一卷曲狀態(tài)。施加一電壓使得所述膜變平以提供一基于MEMS的光閘。所述裝置的功能可通過使其成為干涉式裝置而得以改良。圖7A中展示干涉式調(diào)制器的變形，其中薄膜堆疊704與作為美國專利第6，040，937號中論述的感應(yīng)吸收器干涉式調(diào)制器設(shè)計的基礎(chǔ)的電介質(zhì)/導(dǎo)體/絕緣體堆疊相類似。在某些實施例中，鋁膜702與堆疊704之間施加一電壓致使所述膜702平放抵住所述堆疊。在某些實施例的制造期間，鋁膜702，也可包括其它反射性金屬(銀、銅、鎳)、電介質(zhì)或涂布有一反射性金屬的底涂層的有機材料，被放置于一薄犧牲層(未圖示)上使得通過使用濕式蝕刻或氣相釋放技術(shù)而將其釋放。鋁膜702進(jìn)一步由一直接沉積于光堆疊704上的支撐突出部716機械地固定到襯底700上。由于此，因而入射到所述突出部與所述堆疊重疊之處的光被吸收，以使得此機械上的惰性區(qū)域同樣變?yōu)楣鈱W(xué)惰性的區(qū)域。此技術(shù)消除了在這個設(shè)計及其它干涉式調(diào)制器設(shè)計中使用一獨立黑色光罩的需要。在某些實施例中，入射光706完全被吸收或依據(jù)堆疊的層的間隙而反射特定頻率的光708。所述光學(xué)運轉(zhuǎn)狀態(tài)類似于美國專利第6，040, 937號中所描述的感應(yīng)吸收器干涉式調(diào)制器的運轉(zhuǎn)狀態(tài)。圖7B展示不施加電壓時所述裝置的配置。在某些實施例中，膜702中的剩余應(yīng)力使其卷曲成一緊密纏繞的線圈。剩余應(yīng)力可通過將一薄層材料718 (如圖7A中所示)沉積于膜702頂上來施加，所述薄層材料718具有極高的剩余拉伸應(yīng)力。鉻為一其中以低至數(shù)百埃的薄膜厚度可實現(xiàn)較高應(yīng)力的實例。由于膜702不再阻礙其路徑，因而允許光束706穿過堆疊704(如圖7A所示)。然后，光束712與板710相交。板710可保持于高吸收狀 態(tài)，在此情況下光束712被吸收；或保持于高反射狀態(tài)(一特定顏色或白色)，在此情況下光束712被反射成714。對于將調(diào)制器用于一反射性顯不器的情況,可將光堆疊704設(shè)計成當(dāng)所述裝置被激勵時其可反射一特定顏色(如果板710是吸收性的)或為吸收性的(如果板710是反射性的)。旋轉(zhuǎn)式激勵如圖8A所示，另一干涉式調(diào)制器的幾何形狀依賴于旋轉(zhuǎn)式激勵。通過使用于美國專利第6，040, 937號中所論述的示范性過程，將電極802、厚度約為1000埃的鋁薄膜及絕緣體806制成于襯底800上。支撐柱808和旋轉(zhuǎn)鉸鏈810支撐閘板812，于所述閘板812上沉積有一組反射性薄膜813。所述支撐閘板可為數(shù)千埃厚的鋁薄膜。其X-Y尺寸可處于數(shù)十到數(shù)百微米的數(shù)量級。所述薄膜可為干涉式的且被設(shè)計成反射特定顏色。以類似于美國專利第6，040，937號中描述的感應(yīng)吸收器的感應(yīng)吸收器形式存在的固定干涉式堆疊是滿足要求的。所述薄膜也可包含以彩色顏料浸潰的聚合物，或其可為鋁或銀以提供寬帶反射。對于某些實施例的電極802和閘板812加以設(shè)計，使得在所述兩者之間施加一電壓(例如，10伏特)而致使閘板812繞鉸鏈810的軸部分地或完全地旋轉(zhuǎn)。盡管通常一給定像素的所有閘板都一致地由共用總線電極804上的信號而驅(qū)動，但僅閘板818展示為處于旋轉(zhuǎn)狀態(tài)。如果鉸鏈與電極的距離被設(shè)計以使得在旋轉(zhuǎn)期間于某些點處電極的靜電吸引力克服鉸鏈的彈簧張力，那么此閘板可能經(jīng)歷一種形式的機電滯后。因此所述閘板將具有兩種機電穩(wěn)定狀態(tài)。在一透射操作模式中，閘板可阻礙入射光或允許其穿過。圖8A說明入射光822被反射回到觀察者820的反射模式。在此模式中且在一個狀態(tài)中，如果閘板812被金屬化，那么閘板812反射白光；或者如果其被涂覆有干涉式薄膜或顏料，那么其反射一特定顏色的光或一組顏色的光。美國專利第6，040, 937號中也描述了一干涉式堆疊的代表性厚度和所得顏色。在其它狀態(tài)中，允許光穿過閘板812，其中如果襯底800的表面涂覆有一吸收性薄膜或數(shù)層薄膜(未圖示)那么所述光可在襯底800中被吸收。這些薄膜可包含以有機薄膜浸潰的另一顏料或一被設(shè)計為吸收性的感應(yīng)吸收器堆疊。相反，閘板812可為高吸收性的(例如，黑色)且襯底800的一表面可以高反射性薄膜824或選擇性地以顏料或干涉式薄膜加以涂覆，以與上述顏色反射薄膜一起反射不同顏色的光。在某些實施例中，所述裝置的操作可通過添加輔助電極814而進(jìn)一步增強，當(dāng)所述輔助電極814被充電到感應(yīng)輔助電極814與閘板812之間的靜電吸引力的電勢時其為所述閘板提供額外的扭矩。輔助電極814包含一導(dǎo)體814與支撐結(jié)構(gòu)816的組合。所述電極可包含一厚度約為一千埃的透明導(dǎo)體，諸如ITO(氧化銦錫)。所有結(jié)構(gòu)及相關(guān)電極優(yōu)選地從整體上沉積于單一襯底表面上的材料加工獲得，且因此其歸因于對電極間隔空間的較好控制而易于被制造且可靠地被激勵。例如，如果此電極被安裝于一相對襯底上，那么所述裝置襯底與相對襯底表面上的變化將組合在一起而產(chǎn)生數(shù)微米或更多的偏差。因此，影響運轉(zhuǎn)狀態(tài)中的特定變化所要求電壓可在數(shù)十伏特或更多的量上變化。整塊式結(jié)構(gòu)精確地跟隨襯底表面的變化且?guī)缀醪粫艽祟愖兓挠绊憽DSB中的步驟1-7展示旋轉(zhuǎn)式調(diào)制器的示范性制造順序。在步驟I中，襯底830已涂覆有電極834和絕緣體832。典型的電極和絕緣體材料為鋁和二氧化硅，其中每一者的厚度為一千埃。在步驟2中將其圖案化。在步驟3中已將犧牲性隔離物836，如厚度為數(shù)微米的硅的材料沉積且圖案化且于步驟4中將其以柱/鉸鏈/閘板材料838加以涂覆。其可 為厚度約1000埃的鋁合金或鈦/鎢合金。在步驟5中，將材料838圖案化以形成總線電極844、支撐柱840和閘板842。在步驟6中沉積且圖案化閘板反射體846。在步驟7中，蝕刻掉犧牲性隔離物以得到完整的結(jié)構(gòu)。步驟7也顯示所述結(jié)構(gòu)的俯視圖，其中展示包含支撐柱848、扭轉(zhuǎn)臂850和閘板852的鉸鏈的細(xì)節(jié)。開關(guān)元件對于包含作為二進(jìn)制裝置的干涉式調(diào)制器的某些實施例而言，僅要求較小數(shù)量的電壓電平來定址一顯示器。驅(qū)動器電子設(shè)備無需產(chǎn)生實現(xiàn)灰階操作所要求的模擬信號。因此，所述電子設(shè)備可通過使用其它方法來實施。具體而言，所述驅(qū)動器電子設(shè)備和邏輯功能可通過使用基于MEMS的開關(guān)元件來實施。圖9A到圖9E說明某些實施例的概念。圖9A說明一基本開關(guān)構(gòu)造塊，通過施加一控制信號902而使一輸入端900連接至輸出端904。圖9B說明如何實施一行驅(qū)動器。上述定址方案的行驅(qū)動器要求三個電壓電平的輸出。將適當(dāng)?shù)目刂菩盘柺┘又了鲂序?qū)動器允許選擇所述輸入電壓電平中的一個以用于輸出端912。輸入電壓為對應(yīng)于圖9B中的906、908和910的Vcoll、VcolO和Vbias。類似地，對于圖9C中所示的列驅(qū)動器而言，適當(dāng)?shù)目刂菩盘栔率惯x擇一個或其它輸入電壓電平以傳送至輸出端920。輸入電壓為對應(yīng)于圖9C中的914、916和918的Vsel FUVsel H)和接地電壓。圖9D說明如何通過使用基本開關(guān)構(gòu)造塊934、936、938和940來構(gòu)造一邏輯裝置932 (在此情形下為一與非門)。所有這些組件可以一允許制造圖9E中所示顯示器子系統(tǒng)的方式而經(jīng)配置和組合。所述子系統(tǒng)包含邏輯控制器926、行驅(qū)動器924、列驅(qū)動器928和顯示陣列930，且其使用圖3中的上述定址方案。制造作為MEMS裝置的切換元件使得有可能通過使用單一處理過程來制造一整個的顯示系統(tǒng)。所述開關(guān)制造過程變成干涉式調(diào)制器制造過程的子過程且在圖IOA到圖IOH中得以說明。在圖IOA和圖IOB中展示步驟1，其分別展示初始階段的側(cè)視圖和俯視圖。箭頭1004指示側(cè)視圖的透視方向。襯底1000具有在其表面上沉積且圖案化的犧牲性隔離物1002、約2000埃厚的硅層。在圖IOC和圖IOD所示(從與圖IOA和圖IOB的相同透視方向觀看)的步驟2中，一結(jié)構(gòu)性材料，一數(shù)微米厚的鋁合金被沉積且圖案化以形成源極桿1010、漏極結(jié)構(gòu)1008和門結(jié)構(gòu)1006。數(shù)百埃的抗蝕金屬(諸如金、銥或鉬)電鍍于所述結(jié)構(gòu)材料上以在所述開關(guān)的使用壽命期間保持低的接觸電阻。在源極桿1010中蝕刻槽口 1012以有助于于所述桿在平行于襯底平面的平面上移動。圖IOE到圖IOH中說明了步驟3。圖IOE和圖IOG描繪前視圖，其中箭頭1016指示透視方向，而圖IOF和圖IOH描繪俯視圖。在步驟3中，將犧牲材料蝕刻掉以使源極桿1010保持原狀且自由移動。圖IOF展示處于非受激勵狀態(tài)1014中的開關(guān)。如圖IOH所示，在受激勵狀態(tài)1018中，電壓源1017將一電壓施加于源極桿1010與門結(jié)構(gòu)1006(如圖IOD所示)之間且源極桿1010朝向門1006偏移直至其接觸漏極1008，進(jìn)而在源極桿1010與漏極1008之間建立電接觸。激勵模式與襯底表面平行，因此允許一與主干涉式調(diào)制器的制造過程相容的制造過程。在某些實施例中，此處理過程也要求比用于制造在垂直于襯底表面的方向上激勵的開關(guān)的過程較少的步驟。
圖101和圖IOJ說明平面MEMS開關(guān)的兩個替代性設(shè)計。圖101中開關(guān)的不同之處在于一旦將一電壓施加于開關(guān)束1028與門結(jié)構(gòu)1022之間，開關(guān)束1028用于提供漏極1024與源極1022之間的接觸。在圖IOA到圖IOH的開關(guān)中，電流必須穿過源極桿到漏極可能影響開關(guān)閾值，使電路的設(shè)計變得復(fù)雜。圖101中的開關(guān)并非此類情況。圖IOJ中的開關(guān)顯示另一增強方式。在此情形下，絕緣體1040將開關(guān)桿1042與接觸桿1038電絕緣，所述接觸桿1038在將一電壓施加至門結(jié)構(gòu)1032與開關(guān)桿1042之間時提供漏極1034與源極1036之間的接觸。絕緣體1040可為可使用常規(guī)技術(shù)來沉積且圖案化的諸如SiO2的材料。此開關(guān)的使用消除了將開關(guān)驅(qū)動電壓與包含這些開關(guān)的電路中的邏輯信號電絕緣的需要。多維光子結(jié)構(gòu)一般來說，干涉式調(diào)制器的特征在于其元件具有有用的光學(xué)性質(zhì)且可通過激勵構(gòu)件而相對于自身或其他電元件、機械元件或光學(xué)元件移動。產(chǎn)生干涉堆疊的薄膜組合件為一較大級別結(jié)構(gòu)的子設(shè)備，我們應(yīng)稱之為多維光子結(jié)構(gòu)。概括地說，我們將一光子結(jié)構(gòu)定義為如下其具有因為所述結(jié)構(gòu)的幾何形狀和折射率的相關(guān)改變而修改電磁波的傳播的能力。這樣的結(jié)構(gòu)具有維數(shù)方面，因為其與主要沿一個或一個以上的軸的光相互作用。多維結(jié)構(gòu)也指光子帶隙結(jié)構(gòu)(PBG)或光子晶體。由JohnD. Joannopoulos等人所著的文本“Photonic Crystals”描述了周期性的光子結(jié)構(gòu)?！獋€一維PBG可以薄膜堆疊的形式發(fā)生。例如，圖16展不一以電介質(zhì)法布里-拍羅(Fabry-PeiOt)濾波器的形式的干涉式調(diào)制器的制造及其成品。薄膜堆疊1614和1618(其可為娃和二氧化娃的交替層,每一層厚度為四分之一波長)已制造在一襯底1600上以形成一并入中心空腔1616的干涉式調(diào)制器結(jié)構(gòu)。一般來說，所述堆疊在X和Y方向上是連續(xù)的，但是由于材料的折射率的變化(因為其包含具有高折射率和低折射率的交替層)而在Z軸上具有光學(xué)意義上的周期性?？蓪⒋私Y(jié)構(gòu)認(rèn)為是一維的，因為對于沿一個軸(在此情形下是Z軸)傳播的波來說將其周期性的效果最大化了。圖IIA和圖IlB說明了二維光子結(jié)構(gòu)的兩種表現(xiàn)形式。在圖IlA中，可采用熟知的技術(shù)來由大量熟知材料的其中一者(例如，五氧化二鉭和二氧化硅的合金)制造一微環(huán)諧振器1102。對與優(yōu)化用于在I. 55 μ m范圍內(nèi)的波長的裝置來說，典型的尺寸為W= I. 5ym,h = I. O μ m 和 r = 10 μ m。由于制造在一襯底上1100 (玻璃為一種可能，雖然存在許多其他的可能)上，所述結(jié)構(gòu)大體上是一環(huán)形波導(dǎo)，因而折射率和尺寸w、r和h確定了將在其中傳播的光的頻率和模式。所述諧振器(如果正確設(shè)計的話)可用作耦合入其中的寬帶輻射的頻率選擇濾波器。在此情形下，所述輻射通常在由定向符號1101指示的XY平面中傳播。此裝置的一維類似物將為使用單層鏡面制造的法布里-珀羅濾波器。兩種裝置由于由鏡面所形成的單層“邊界”而都不展示高階的光學(xué)周期性；然而，在廣泛意義上可將其認(rèn)為是光子結(jié)構(gòu)。圖IlB中展示了較傳統(tǒng)的PBG。制造在襯底1104上的柱狀陣列1106呈現(xiàn)了折射率在X和Y方向上的周期性變化。如果電磁輻射在由定向符號1103所指示的XY平面內(nèi)傳播，那么傳播穿過此介質(zhì)的電磁輻射將最顯著地受影響。因為其周期性質(zhì)，圖IlB的陣列共享一維薄膜堆疊的屬性(除其較高階的維數(shù)之外)。所述陣列對沿穿過所述陣列在所述XY平面內(nèi)的某些軸而言是周期性的，折射率在柱材料的折射率與周圍材料(通常為空氣)的折射率之間變化。利用與應(yīng)用于薄膜堆疊設(shè)計·相同的原理的變體的此陣列的適當(dāng)設(shè)計允許制造對在XY平面內(nèi)傳播的輻射作用的廣范圍的光學(xué)響應(yīng)(鏡面、帶通濾波器、邊緣濾波器等)。圖IlB中的陣列1106包括在尺寸和/或折射率方面不同的柱的形式的一奇點或缺陷1108。例如，此柱的直徑可比剩余柱的直徑(其直徑可約為四分之一波長)稍微較大或稍微較小，或其可為一不同材料(或許是空氣對二氧化硅)。所述陣列的總體大小由需要操縱的光學(xué)系統(tǒng)或組件的大小決定。取決于所要的運轉(zhuǎn)狀態(tài)，所述缺陷也可以缺少一個柱或多個柱(一行)的形式發(fā)生。此結(jié)構(gòu)類似于圖16的電介質(zhì)法布里-珀羅濾波器，但是其僅在二維中起作用。在此情形下，所述缺陷類似于空腔1616(如圖16所示)。剩余柱類似于相鄰的二維堆疊。圖IlB的結(jié)構(gòu)的相關(guān)尺寸可由間距為Sx的列X、間距為sy的列y(可將兩者中任何一者認(rèn)為是點陣常數(shù))、柱直徑d和陣列高度h來指示。類似于四分之一波長堆疊(一維等價物)，柱直徑和間距可約為四分之一波長。高度h由所要的傳播模式?jīng)Q定，其僅僅是用于單一模式傳播的波長的二分之一。將結(jié)構(gòu)的大小與其對光的影響相聯(lián)系的等式已為我們所熟知且記錄于John D. Joannopoulos等人所著的文本“Photonic Crystals”中。這種結(jié)構(gòu)也可使用用于制造諧振器1102(如圖IlA所示)的相同材料和技術(shù)來制造。例如，可采用常規(guī)技術(shù)來將單一硅薄膜沉積在一玻璃襯底上且使其圖案化，且采用反應(yīng)性離子蝕刻來蝕刻以產(chǎn)生高縱橫比的列。對于I. 55 μ m的波長，柱的直徑和間距可分別約為 O. 5 μ m 和 O. I μ m。光子結(jié)構(gòu)也使得有可能在限制性幾何約束下直接輻射。因此，其在以下應(yīng)用中非常有用當(dāng)尺寸約束非常嚴(yán)格時需要重新導(dǎo)向和/或選擇光的某些頻率或頻率帶?？芍圃焱ǖ纻鬏斣赬Y平面內(nèi)所傳播的光的波導(dǎo)，其可強迫光在小于光的波長的空間內(nèi)進(jìn)行90度轉(zhuǎn)彎。此可通過(例如)創(chuàng)建以可用作波導(dǎo)的以線性行形式的柱缺陷來完成。在圖12中說明一三維結(jié)構(gòu)。制造在襯底1200上的三維周期性結(jié)構(gòu)1202對在XY、YZ和XZ平面內(nèi)傳播的輻射起作用。通過適當(dāng)?shù)脑O(shè)計結(jié)構(gòu)和選擇其組分材料可獲得多種光學(xué)反應(yīng)。應(yīng)用相同的設(shè)計規(guī)則，然而此處可三維地應(yīng)用。缺陷以點、線或區(qū)域(相對于點和線)的形式出現(xiàn)，其在大小和/或折射率方面與周圍介質(zhì)不同。在圖12中，缺陷1204為單點元件,但是其也可為線性的或為線性的元件或區(qū)域與點的元件或區(qū)域的組合。例如,可制造點缺陷的“線性”或“蛇形”陣列，使得其跟隨穿過PBG的一任意三維路徑，且用作一對在其中傳播的光來說的嚴(yán)格約束的波導(dǎo)。所述缺陷通常位于內(nèi)部但是出于說明的目的而展示在表面上。在圖中說明了此結(jié)構(gòu)的相關(guān)尺寸。PBG的直徑、間距和材料完全是依賴應(yīng)用的，然而，也可應(yīng)用前述的設(shè)計規(guī)則和等式。三維PBG制造起來更復(fù)雜。如果應(yīng)用于三維，用于制造一維或二維特征的常規(guī)方法將涉及沉積、圖案化和蝕刻循環(huán)的多次應(yīng)用以在所述結(jié)構(gòu)中實現(xiàn)第三維。用于構(gòu)建周期性三維結(jié)構(gòu)的制造技術(shù)包括全息技術(shù)，其中將一光敏材料曝光于一駐波且以材料本身的折射率變化的形式復(fù)制所述波；在材料的沉積期間使用自組織有機材料或自組合材料，即依靠某些共聚合材料的固有粘性和定向性質(zhì)來制成柱形或球形結(jié)構(gòu)的陣列；陶瓷方法，其可涉及將受控尺寸的球形結(jié)構(gòu)的供給并入一液體懸浮液，其一旦固化就組織所述結(jié)構(gòu)，且其可通過溶解或高溫而移除；這些方法的組合；和在此項技術(shù)中已知的其他技術(shù)。共聚合自組合技術(shù)尤其有趣，因為其都是低溫且需要極小的或不需要光刻。一般來說，此技術(shù)涉及將一聚合物(一實例為聚苯喹啉-嵌段-聚苯乙烯(PPQmPSn))溶解于諸 如二硫化碳的溶劑中。將溶液涂布于一襯底上且允許所述溶劑蒸發(fā)之后，得到充氣聚合球的緊密填充的六角形排列。所述方法可重復(fù)多次以產(chǎn)生多層，且可通過操縱聚合物的組份(m和η)的重復(fù)單元的數(shù)目來控制所述陣列的周期。引入包含金屬、氧化物或半導(dǎo)體的納米大小的膠體可具有進(jìn)一步減少陣列周期以及增加聚合物的折射率的效果。可通過使用諸如聚焦離子束或原子力顯微鏡的工具來直接操縱在亞微米尺度的材料來弓I入缺陷。前者可用于在非常小的選定面積中移除或添加材料或用于改變材料的光學(xué)性質(zhì)。當(dāng)諸如由一聚焦離子束工具所使用的能量粒子束在其路徑上濺射離開材料時發(fā)生材料移除。當(dāng)聚焦離子束穿過含有氣體(諸如六氟化鎢(對于鎢導(dǎo)體)或四氟化硅(對于絕緣的二氧化硅))的揮發(fā)性金屬時發(fā)生材料添加。所述氣體分解，且組分沉積在射束與襯底接觸之處。原子力顯微法可用于在一分子尺度上移動材料。另一方法涉及使用稱為微電沉積的技術(shù)，其詳細(xì)描述于美國專利第5，641，391號中。在此方法中，單一顯微電極可用于定義使用多種材料和襯底的亞微米分辨率的三維特征。隨后可氧化以此方式沉積的金屬“缺陷”以形成一電介質(zhì)缺陷，圍繞所述電介質(zhì)缺陷可使用上述技術(shù)來制造PBG陣列。以其他材料的圖案的形式的表面特征在襯底(在其上制造PBG)上的存在也可用作用于在PBG的形成期間產(chǎn)生PBG內(nèi)的缺陷的模板。此與對襯底條件敏感的PBG工藝(主要指自組合方法)尤其有關(guān)。根據(jù)所述工藝的具體性質(zhì)，這些特征可促進(jìn)或抑制在種子周圍的高度局限區(qū)域中的PBG的“生長”。以此方法，可產(chǎn)生缺陷“種子”的圖案且隨后形成PBG，其中在PBG形成過程中缺陷產(chǎn)生于其內(nèi)部。因此，可通過將較大種類的多維光子結(jié)構(gòu)并入調(diào)制器本身來進(jìn)一步加寬已知為干涉式調(diào)制器的裝置類別。現(xiàn)在可通過改變光子結(jié)構(gòu)的幾何形狀和/或改變其與其他結(jié)構(gòu)的接近性來使本質(zhì)上是靜態(tài)裝置的任何種類的光子結(jié)構(gòu)成為動態(tài)。類似地，可通過靜電地改變空腔寬度來調(diào)諧包含兩鏡面(每一者都是一維光子結(jié)構(gòu))的微機械法布里-珀羅濾波器(如圖16所示)。圖13展示并入二維PBG的干涉式調(diào)制器設(shè)計的兩個實例。在圖13Α中，一截面圖1300顯示一自支撐的膜1304，其使用安裝在面對襯底1303的側(cè)上的一微環(huán)諧振器1306來制造。位于襯底塊1303內(nèi)部的波導(dǎo)1301和1302為平面且平行的，且可使用已知技術(shù)制造。在圖13A中，所述干涉式調(diào)制器展示位非受驅(qū)動狀態(tài)下，在微環(huán)與襯底之間具有一有限氣隙(數(shù)字)。制造所述微環(huán)使得其位置與襯底下方的成對波導(dǎo)重疊且對準(zhǔn)。微環(huán)的尺寸與上述圖IlA中的實例相同。橫截面1305展示波導(dǎo)的尺寸,其尺寸可為w = I μπκ h =
0.5 μ m和t = lOOnm。在非受驅(qū)動狀態(tài)，光1308在波導(dǎo)1302中不受干擾的傳播，且輸出光束1310光譜上與輸入1308相同。驅(qū)動所述干涉式調(diào)制器以強迫微環(huán)與襯底和波導(dǎo)密切接觸改變了所述裝置的光學(xué)運轉(zhuǎn)狀態(tài)?，F(xiàn)可通過消散現(xiàn)象而將在波導(dǎo)1302中傳播的光耦合入微環(huán)。所述微環(huán)(如果大小適當(dāng))用作一光學(xué)諧振器，其耦合來自波導(dǎo)1302的一選定頻率并將其注入波導(dǎo)1301。此展示于圖13B中，其中光束1312展示為在與輸入光束1308和輸出光束1310相反的方向上傳播。此裝置可用作一頻率選擇開關(guān)，其通過施加一電壓或應(yīng)用需要使所述結(jié)構(gòu)與下方的波導(dǎo)密切接觸的其他構(gòu)件來從一波導(dǎo)挑選特定波長。在B. E. Little等人的論文“Vertically Coupled Microring Resonator Channel Dropping Filter，，，IEEE PhotonicsTechnology Letters, 1999年第11卷第2期中描述了此幾何形狀的靜態(tài)版本。 在圖13C中說明了另一實例。在此情形下，一對波導(dǎo)1332與1330和諧振器1314以一柱形PBG的形式制造于襯底上。所述PBG是柱的均勻陣列，其中通過移除兩行來定義波導(dǎo)(每個波導(dǎo)一行)，且通過移除兩個柱來定義諧振器。俯視圖1333提供了波導(dǎo)1330與1332和諧振器1314的構(gòu)造的更多細(xì)節(jié)。尺寸依賴于相關(guān)波長以及所使用的材料。對于
1.55 μ m的波長,柱的直徑和間距可分別約為0. 5 μ m和I μ m。高度h決定將支持的傳播模式，且如果僅傳播單一模式那么其應(yīng)稍大于半個波長。在膜1315的內(nèi)表面上制造有兩個獨立的柱1311，其方向向下且具有與襯底上的柱相同的尺寸和相同的材料(或為一光學(xué)相當(dāng)材料)。將諧振器和柱設(shè)計成相互補充；在所述膜上安置柱之處在所述諧振器中相應(yīng)缺少一柱。當(dāng)干涉式調(diào)制器在非受驅(qū)動的狀態(tài)中時，在PBG與膜柱之間存在一至少數(shù)百納米的有限垂直氣隙1312，且因此不發(fā)生光學(xué)相互作用。諧振器中柱的缺少類似缺陷作用，導(dǎo)致在波導(dǎo)1330與1332之間的耦合。在此狀態(tài)中所述裝置所起的所用與圖13B中所展示的裝置相同，且沿波導(dǎo)1330傳播的選定頻率的光1328注入波導(dǎo)1332，且在與輸入光束1328和輸出光束1326相反的方向1329上傳播。然而，驅(qū)動干涉式調(diào)制器與PBG接觸將柱放入了諧振器中，此改變了其運轉(zhuǎn)狀態(tài)。通過放置膜柱而消除了所述諧振器的缺陷。在此狀態(tài)中的裝置所起的作用與圖13A中所示的裝置相同，其中光1328在無干擾的狀況下傳播。在H. A. Haus 的論文 “Channel drop filters in photonic crystals”，OpticsExpress, 1998年第3卷第I期中描述了此幾何形狀的靜態(tài)版本。光學(xué)開關(guān)在圖14A中，一基于感應(yīng)吸收器的裝置包括一自支撐的鋁膜1400(約為數(shù)十到數(shù)百平方微米)，其懸掛在材料堆疊1402上，所述堆疊1402包含在透明襯底1404上圖案化的金屬和氧化物的組合。在描述于美國專利第6，040, 937號中的感應(yīng)吸收器調(diào)制器中使用的薄膜可用于此目的。襯底上的薄膜也可包含一透明導(dǎo)體，諸如ITO(氧化銦錫)。所述結(jié)構(gòu)可在其下側(cè)上并入一光滑的金屬薄膜，諸如厚度為數(shù)百埃的鑰或鎢。
配置某些實施例的材料以便使所述裝置在非受驅(qū)動狀態(tài)中在一特定波長區(qū)域中反射，但是當(dāng)所述膜被驅(qū)動為接觸時變?yōu)楹苡形招?。?cè)視圖1410展示了看入襯底1412的側(cè)面的裝置視圖。光束1408以某任意角度傳播穿過襯底1412且入射在展示為非受驅(qū)動狀態(tài)下的干涉式調(diào)制器1406上。假設(shè)所述光的頻率對應(yīng)于在非受驅(qū)動狀態(tài)下的干涉式調(diào)制器的反射區(qū)域，則所述光以一余角1411被反射且傳播離開。側(cè)視圖1414展示了在受驅(qū)動狀態(tài)下的相同干涉式調(diào)制器。因為所述裝置現(xiàn)在很有吸收性，所以入射其上的光不再被反射而是由干涉式調(diào)制器的堆疊中的材料吸收。因此，在此配置中，干涉式調(diào)制器可用作在襯底內(nèi)傳播的光的光學(xué)開關(guān)，其中在所述襯底上制造所述干涉式調(diào)制器。機械加工所述襯底以形成高度拋光、高度平行(到相關(guān)光的波長的1/10內(nèi))且比光波長厚許多倍的表面。此允許所述襯底用作一襯底/波導(dǎo)，因為光束在平均平行于所述襯底的方向上傳播但是經(jīng)歷從一個表面到另一表面的多次反射。在此結(jié)構(gòu)中的光波經(jīng)常稱為襯底導(dǎo)向波。圖14B展示這個主題上的變化。膜1422經(jīng)光學(xué)堆疊1424圖案化在襯底1426上使得膜1422不再是矩形而是朝一端1420逐漸變窄。當(dāng)所述結(jié)構(gòu)的機械彈簧常數(shù)沿其長度 保持恒定時，電極面積減少。因此，可靜電施加的力的量在錐形的較窄端1420處較低。如果施加一逐漸增加的電壓，膜1422將首先在較寬端開始激勵且隨著電壓的增加激勵將沿箭頭1428 iu進(jìn)。對入射光來說，干涉式調(diào)制器操作為一具有依賴于所施加電壓的值的面積的吸收區(qū)域。側(cè)視圖1434展示當(dāng)不施加電壓時傳播光束的襯底的效果。圖1435(其從入射束的角度展示干涉式調(diào)制器)中的相應(yīng)反射面積1429展示了重疊于反射面積1429上的光束的“足跡”1431。因為整個反射面積1429是非吸收性的，所以光束1430以光束1432的形式從干涉式調(diào)制器1428被反射(具有極小損失)。在側(cè)視圖1436中，施加一臨時電壓值且因為圖1437中展示的反射面積1429現(xiàn)為部分地吸收性所以反射束1440在某種程度上衰減。圖1438和1439顯示因為反射面積1429為完全吸收性而導(dǎo)致的完全激勵的結(jié)果和所述束的完全衰減。因此，通過使用一錐形幾何形狀，可制成一可變的光學(xué)衰減器，其反應(yīng)直接與所施加的電壓值相關(guān)。在圖15A中說明了另一種光學(xué)開關(guān)。由諸如厚度為數(shù)千埃的鋁的金屬制造支撐框架1500，以此方式其電連接到鏡面1502。鏡面1502存在于透明光學(xué)支座1501上，所述支座結(jié)合到支撐1500。鏡面1502可包含單一金屬薄膜或金屬、氧化物和半導(dǎo)體薄膜的組合。支座1501由具有與襯底1504相同的或比其高的折射率的材料制成。此可為SiO2(相同折射率)或具有一可變折射率的聚合物。機械加工支座1501使得鏡面1502以45度角被支撐。可使用已知為模擬光刻的技術(shù)來完成支座1501的機械加工，所述技術(shù)依賴一光罩，所述光罩具有依據(jù)其光學(xué)密度而連續(xù)地可變的特征。通過適當(dāng)變化在一特定特征上的此密度，可在一使用此光罩曝光的光致抗蝕劑中形成三維形狀。所述形狀可接著通過反應(yīng)性離子蝕刻轉(zhuǎn)移到其他材料。整個組合件懸掛于導(dǎo)體1503上方，所述導(dǎo)體1503已圖案化以提供不受阻擋的“窗口”1505進(jìn)入下方襯底1504。即，蝕刻除去導(dǎo)體塊1503，使得暴露包含裸玻璃的窗口 1505。可激勵類似于其他干涉式調(diào)制器的開關(guān)以驅(qū)動整個組合件與所述襯底/波導(dǎo)接觸。側(cè)視圖1512展示了光學(xué)運轉(zhuǎn)狀態(tài)。光束1510以與法線成45度的角度在所述襯底內(nèi)傳播，所述角度防止其傳播出襯底的邊界以外。這是因為45度角大于已知為臨界角的角，所述臨界角允許待被反射的光束1508在襯底與外部介質(zhì)間的界面1519處通過全內(nèi)反射(TIR)的原理被反射且只有極小的損失或無損失。TIR原理依賴斯涅爾(Snell)定律，但是基本要求是在襯底外部介質(zhì)的折射率必須比襯底的折射率小。在側(cè)視圖1512中，所述裝置展示為具有處于非受驅(qū)動的狀態(tài)的開關(guān)1506，且光束1510以未受阻礙的方式傳播。如側(cè)視圖1514所示，當(dāng)開關(guān)1506受激勵為與襯底1516接觸時，改變了光束路徑1518。因為所述支座具有大于或等于襯底1516的折射率，所以光束在界面處不再經(jīng)歷TIR。光束傳播出襯底1516進(jìn)入光學(xué)支座，在其處其由鏡面反射。鏡面成45度角，使得反射束1518現(xiàn)在以與襯底的平面垂直的角度傳播。結(jié)果是因為光不再滿足TIR準(zhǔn)則所以其可傳播穿過襯底界面，且可由光纖耦合器1520捕捉，所述光纖耦合器1520安裝在襯底/波導(dǎo)的相對側(cè)上。在X. Zhou等人的論文“Waveguide PanelDisplay Using Electromechanical Spatial Modulators，，SID Digest, 1998 年第 XXIX 卷中描述了類似概念。設(shè)計此特定裝置用于發(fā)射性顯示器應(yīng)用。鏡面也可以一反射光柵的形 式實施，其可使用常規(guī)的圖案化技術(shù)被蝕刻進(jìn)入支座的表面。然而此方法由于多個衍射級(其對于薄膜鏡面不是問題)而展示波長依賴性和損失。此外，可用替代光學(xué)結(jié)構(gòu)來替換鏡面，其具有各自的屬性和缺點。這些結(jié)構(gòu)可分類為折射的、反射的和衍射的，且可包括微透鏡(透射與反射性兩者)、凹鏡或凸鏡、衍射光學(xué)元件、全息光學(xué)元件、棱鏡和可使用微制造技術(shù)制成的任何其他形式的光學(xué)元件。在使用一替代光學(xué)元件的情形下，根據(jù)微光學(xué)元件的性質(zhì)，支座和其賦予所述光學(xué)元件上的角度可為不必要的。此在干涉式調(diào)制器上的變化用作光的解耦開關(guān)。寬帶輻射或特定頻率(如果鏡面設(shè)計地正確)可隨意耦合出所述襯底/波導(dǎo)之外。側(cè)視圖1526展示一更詳細(xì)的實施例，其中成45度角的一額外固定鏡面1528已制造在襯底1524相對于解耦開關(guān)1506的相對側(cè)上。此鏡面與所述開關(guān)不同因為其不能被激勵。通過仔細(xì)選擇鏡面在兩種結(jié)構(gòu)上的角度，已由開關(guān)1506有效解耦出襯底1524的光1522可由再耦合鏡面1528再耦合入襯底(虛線)。然而，通過制造在XY平面內(nèi)具有不同定向的再耦合鏡面1528，所述鏡面組合可用于重新導(dǎo)向光在襯底/波導(dǎo)內(nèi)的任何新方向上。這兩種結(jié)構(gòu)的組合將稱作導(dǎo)向開關(guān)。再耦合鏡面也可用于耦合在垂直于表面的方向上傳播到襯底的任何光。圖15B展示導(dǎo)向開關(guān)的一陣列的一個實施例。向下看到襯底1535上，線性陣列1536是以垂直于XY平面的角度將光導(dǎo)向進(jìn)入襯底1535的光纖耦合器的一陣列。再耦合鏡面的一陣列(不可見)直接相對于所述光纖稱合器陣列定位以將光稱合入襯底1535。在襯底1535的表面上制造有導(dǎo)向開關(guān)的一陣列，其中1531為一代表性實例。以一方式定位所述開關(guān)使得從輸入光纖I禹合器1536的任一者I禹合入襯底的光可被導(dǎo)向到輸出光纖I禹合器1532的任一者上。以此方式，所述裝置可用作一 NXN光學(xué)開關(guān)，其可將任何數(shù)母的不同輸入中的任一者切換為任何數(shù)目的不同輸出中的任一者?？烧{(diào)濾波器返回到圖16，其展示了一以可調(diào)法布里-珀羅濾波器的形式的干涉式調(diào)制器。在此情形下，導(dǎo)電接觸墊1602與電介質(zhì)鏡面1604與1608和犧牲層1606 —起已沉積且圖案化在襯底1600上。此可由厚度為多個二分之一波長的硅薄膜組成。所述鏡面可包含具有交替高低折射率的材料(兩個實例為TiO2 (高折射率)和SiO2 (低折射率))的堆疊。所述層中的一層也可為空氣。沉積且圖案化絕緣層1610使得第二接觸墊1612僅接觸鏡面1608。隨后圖案化鏡面1608使得留下一由支架1615連接的鏡面“島”1614。所述島的側(cè)向尺寸主要由與其將相互作用的光束的大小決定。此通常約為數(shù)十到數(shù)百微米。部分地化學(xué)蝕刻犧牲層1606，但是以留下足夠大小的支座1613的方式以提供機械穩(wěn)定性，大概約為數(shù)十平方微米，如果鏡面1608的頂層和鏡面1604的底層輕微摻雜以能導(dǎo)電，那么在接觸墊1602與1612之間施加電壓將引起所述鏡面島位移。因此，所述結(jié)構(gòu)的光學(xué)反應(yīng)為可調(diào)的。圖17A展示此可調(diào)濾波器的應(yīng)用。在襯底1714的頂面上已制造有可調(diào)濾波器1704、鏡面1716和防反射涂層1712。一鏡面1717也制造在所述襯底的底面上，例如由諸如至少IOOnm厚的金的金屬制成。安裝在襯底頂面上的是一光學(xué)上層結(jié)構(gòu)1706，其內(nèi)表面(例如)通過添加一反射金薄膜而是至少95%的反射且也支撐一有角度的鏡面1710。在此裝置中，光束1702在襯底內(nèi)以大于臨界角的某個角度傳播，所述臨界角對于玻璃襯底和空氣介質(zhì)來說約為41度。因此，需要鏡面1716將光束1702保持在襯底/波導(dǎo)的邊界內(nèi)反彈。此配置允許在光傳播角度的選擇上有較大靈活性。光束1702入射在法布里-珀羅濾波器1704上，其透射一特定頻率的光1708同時·反射剩余光1709。被透射的頻率1708入射在反射性上層結(jié)構(gòu)1706上且從其處被反射，且由鏡面1716再次反射到有角度的鏡面1710上。鏡面1710為傾斜的，使得由濾波器1704透射的光以相對于襯底1714的法線角導(dǎo)向防反射涂層1712，且穿過襯底1714且進(jìn)入外部介質(zhì)。被反射的頻率1709在襯底1714內(nèi)在鏡面1717與1716之間反射，且最終經(jīng)1718反射穿過襯底1714且進(jìn)入外部介質(zhì)。因此所述裝置總體上用作一波長選擇濾波器?？墒褂枚喾N技術(shù)來制造上層結(jié)構(gòu)。一種技術(shù)包括整體微機械加工硅厚片以形成一精確深度(例如，約為所述襯底的厚度且至少數(shù)百微米)的空腔。在蝕刻所述空腔之后制造有角度的鏡面，且使用多種硅/玻璃結(jié)合技術(shù)來將整個組合件結(jié)合到例如玻璃的襯底上。圖17B是更精細(xì)的版本。在此實例中，添加第二可調(diào)濾波器1739以提供一額外的頻率選擇通道，其允許獨立地選擇兩個單獨的頻率。光束1730穿過襯底1744且入射在第一法布里-珀羅濾波器1732上，其透射一特定頻率的光1734同時反射剩余光。被透射的頻率1734入射在鏡面1736上且從其處被反射，且由一第二鏡面再次反射到兩個檢測器1738的其中之一上。在襯底1744內(nèi)，被反射的頻率在鏡面1740與一額外鏡面之間被反射到第二法布里-珀羅濾波器1739上，其透射一特定頻率的光且反射剩余光穿過襯底1744且進(jìn)入外部介質(zhì)。由第二濾波器1739透射的頻率在反射性上層結(jié)構(gòu)1742與一額外鏡面之間被反射到檢測器1738上。檢測器1738允許一較高程度的集成功能。圖17C并入集成電路。光束1750耦合入襯底1770且入射在可調(diào)濾波器1752上。此濾波器與圖17A和圖17B的濾波器不同因為其包括已制造于所述濾波器的可移動鏡面的表面上的再耦合鏡面1756。所述鏡面的角度使得由濾波器1752選擇的頻率現(xiàn)以光束1758的形式直接以垂直角度耦合回襯底。含于光束1750中的剩余頻率傳播直到其遇到再耦合鏡面1760，所述鏡面1760的角度使得其呈現(xiàn)一與傳播光束垂直的表面。所述光束因此將其路徑折回出所述裝置之外，在其處所述光束可由光學(xué)連接的其他裝置使用。光束1758入射在可檢測且解碼在所述光束內(nèi)的信息的IC 1764上。IC 1764可以FPGA或其他基于硅、硅/鍺或砷化鎵的集成電路的形式，其可從直接耦合到承載信息的光中得到益處。例如，可依靠雙向光路1722在IC 1764與1762之間形成一高頻寬光學(xué)互連。此通過鏡面1766與1788和再耦合鏡面1768的組合而形成。如果IC并入諸如垂直空腔表面發(fā)射激光器(VCESEL)或發(fā)光二極管(LED)中，那么可由IC發(fā)光。光可由任何數(shù)目的光學(xué)敏感組件檢測，其中所述組件的性質(zhì)依賴于用于制造IC的半導(dǎo)體技術(shù)。也可由已制造在暴露于傳播光的襯底的IC表面上的干涉式調(diào)制器來調(diào)制入射在IC上的光。采用襯底波導(dǎo)的光學(xué)混頻器圖18A和圖18B是采用一 TIR版本的襯底/波導(dǎo)實施的雙通道光學(xué)混頻器的說明。圖18A展示所述裝置的示意圖。含有多個波長的光具有兩種特定波長1801和1803，其被分離且導(dǎo)向兩個獨立的可變衰減器1805。其然后輸出到數(shù)個可能通道1807或進(jìn)入一光闌1813 中。圖18B顯示一實施例。輸入光穿過光纖耦合器1800導(dǎo)入所述裝置中，穿過防反射涂層1802且利用再耦合鏡面1806耦合入襯底1804。再耦合鏡面將光導(dǎo)向可調(diào)濾波器1808上，分離出頻率λ I且將所有未選擇的頻率1814導(dǎo)向一第二可調(diào)濾波器1809，其分離出頻 率λ 2，其中剩余頻率(光束1819)進(jìn)一步向下游通過TIR傳播。沿著由可調(diào)濾波器1808透射的頻率λ I的路徑，所述光(光束1815)通過鏡面1810再導(dǎo)回襯底波導(dǎo)，穿過AR涂層，且通過再耦合鏡面1811(其將光束1815導(dǎo)向衰減器1812)再耦合回襯底1804中。由第二可調(diào)濾波器1809透射的頻率λ 2由一類似于鏡面1810定位的鏡面再導(dǎo)向(光束1817)襯底1804中，其中所述光束沿一平行于光束1815的路徑。光束1815與1817在襯底1804內(nèi)通過TIR傳播，且其依靠光束再定位器1816而位移。光束再定位器1816產(chǎn)生與再耦合鏡面相同的結(jié)果，除了所述鏡面平行于襯底表面之外。因為所述鏡面以固定距離懸掛于襯底表面上方，所以相對襯底界面上的入射點的位置向右移動。此位移直接由所述再定位器的高度決定。含有未由第二可調(diào)濾波器1809選擇的波長的光束1819也依靠再定位器1818而位移。結(jié)果為當(dāng)所有三個光束(1815、1817和1819)入射在解耦開關(guān)1820與1824的一陣列上時，其同等地分開。其用于選擇性地將所述光束再導(dǎo)向兩個光組合器(1828為其中之一)中的一者中，或進(jìn)入檢測器/吸收器1830。光組合器將光從解耦開關(guān)1820與1824分別導(dǎo)入輸出光纖耦合器1822與1826中。可使用多種技術(shù)來制造光組合器。一種方法是采用反應(yīng)性離子蝕刻將聚合薄膜圖案化成支柱的形式，其中其頂部形成于一透鏡中。包含已結(jié)合到所述襯底的半導(dǎo)體裝置的吸收器/檢測器用以允許測量混頻器的輸出功率。光學(xué)上層結(jié)構(gòu)1829支撐外部光學(xué)組件且為所述混頻器提供一密封封裝。平面干涉式調(diào)制器與一襯底波導(dǎo)的組合提供易于制造、配置且耦合到外部世界的一系列光學(xué)裝置，因為所述裝置存在于波導(dǎo)和/或上層結(jié)構(gòu)上且能夠?qū)υ诓▽?dǎo)內(nèi)且在所述波導(dǎo)與所述上層結(jié)構(gòu)之間傳播的光操作。因為所有組件都以一平面方式制造，所以可通過在大面積上整體制造來實現(xiàn)規(guī)模經(jīng)濟，且不同零件可容易且精確地對準(zhǔn)和結(jié)合。此外，因為所有的主動組件在垂直于襯底的方向上展示激勵，所以其相對于較詳細(xì)的非平面鏡面和光束來說相對易于制造和驅(qū)動。主動電子組件可結(jié)合到上層結(jié)構(gòu)或襯底/波導(dǎo)上以增強功能性?；蛘?，可將主動裝置制造為上層結(jié)構(gòu)的一部分，如果其為諸如硅或砷化鎵的半導(dǎo)體時尤其如此。印屆Ij方式擊!丨造工藝因為其為平面的且因為許多層不要求需要專門襯底的半導(dǎo)體電特性，所以干涉式調(diào)制器以及許多其他MEMS結(jié)構(gòu)可利用類似于印刷工業(yè)的制造技術(shù)。這些類型的工藝通常涉及柔性且呈(例如)由紙或塑料形成的連續(xù)薄片形式的“襯底”。被稱作卷筒工藝，其通常涉及送入一系列工具中的一卷連續(xù)的襯底材料，每一工具選擇性地在襯底上涂布油墨以便依序構(gòu)造一全彩色圖形圖像。因為使用這種工藝可高速生成產(chǎn)品，所以這些工藝是讓人感興趣的。圖19是這種應(yīng)用于單一干涉式調(diào)制器的制造且通過擴展應(yīng)用于干涉式調(diào)制器陣列或其他微機電結(jié)構(gòu)的制造的順序示意圖。卷筒源1900是一卷諸如透明塑料的襯底材料。來自該卷材料的一段材料上的代表面積1902出于描述的目的僅含有單一裝置。壓印工具1904將一凹陷圖案壓入塑料薄片。這可通過一其上蝕刻有適當(dāng)突起圖案的金屬模板來完成。所述金屬模板安裝在一鼓上，所述鼓以足夠壓力壓在薄片上以使所述塑料變形而形成凹陷。圖1906對此進(jìn)行了說明。涂布機1908采用諸如濺鍍或蒸鍍等已知薄膜沉積工藝來沉積薄材料層。結(jié)果得到一包含氧化物、金屬、氧化物和犧牲薄膜的四個薄膜的堆疊
1910。這些材料對應(yīng)于感應(yīng)吸收器干涉式調(diào)制器設(shè)計。一工具1912分配、固化且曝光光致抗蝕劑以圖案化這些層。一旦已界定了圖案，就在工具1914中進(jìn)行薄膜蝕刻?；蛘?，可使用一已知為激光切除的工藝來完成圖案化。在此情形下，以一允許激光與移動襯底同步的方式在材料上掃描激光。激光的頻率和功率使得其可將相關(guān)材料蒸發(fā)為約幾微米的特征大小。調(diào)諧所述激光的頻率使得其可僅與襯底上的材料相互作用而不與襯底本身相互作用。因為蒸發(fā)進(jìn)行地太快，所以僅對襯底最小程度地加熱。在此裝置實例中，使用相同的圖案來蝕刻所有的薄膜。這可見于1918中，其中在應(yīng)用工具1916之后剝?nèi)ニ龉庵驴刮g劑。工具1920是另一沉積工具，其沉積將變?yōu)楦缮媸秸{(diào)制器的結(jié)構(gòu)層。鋁是此層1922的一種候選材料。此材料也可包括展示最小剩余應(yīng)力且可采用多種PVD和PECVD技術(shù)來沉積的有機材料。隨后分別使用工具1924、1926和1928將此層圖案化、蝕刻和剝離光致抗蝕劑。工具1930用于蝕刻去掉犧牲層。如果此層是硅，那么可使用用于此目的的氣相蝕刻劑XeF2來完成此工作。結(jié)果得到形成干涉式調(diào)制器的自支撐膜結(jié)構(gòu)1932。通過將柔性薄片1933結(jié)合到襯底薄片的頂面來完成所得裝置的封裝。這也可通過使用涂布工具1934已涂布有諸如金屬的密封薄膜的連續(xù)卷1936來供應(yīng)。使用結(jié)合工具1937將兩個薄片接合在一起以產(chǎn)生所得的封裝后的裝置1940。應(yīng)力測丨量剩余應(yīng)力是MEMS結(jié)構(gòu)的設(shè)計和制造中的一個要素。在干涉式調(diào)制器和其中在制造工藝中已機械釋放了結(jié)構(gòu)部件的其他結(jié)構(gòu)中，剩余應(yīng)力決定所述部件的所得幾何形狀。作為一干涉式裝置的干涉式調(diào)制器對可移動膜的所得幾何形狀的變化敏感。經(jīng)反射(或在其他設(shè)計情況下為經(jīng)透射的)顏色是所述空腔的氣隙間距的直接函數(shù)。因此，在沿一空腔長度的此距離上的變化可導(dǎo)致不可接受的顏色變化。另一方面，此性質(zhì)是決定所述結(jié)構(gòu)本身的剩余應(yīng)力的有用工具，因為顏色變化可用于決定膜變形的變化和程度。已知任何材料的變形狀態(tài)允許決定所述材料中的剩余應(yīng)力。計算機建模程序和算法可使用在變形狀態(tài)上的二維數(shù)據(jù)來決定此剩余應(yīng)力。因此，干涉式調(diào)制器結(jié)構(gòu)可提供一用于進(jìn)行這種評估的工具。
圖20A到圖20F展示如何可以此方式使用干涉式調(diào)制器的實例。從側(cè)面展示了以下干涉式調(diào)制器圖20A中的2000和2002、圖20C中的2004與2006和圖20E中的2008與2010，同時展示了分別穿過圖20B、20D和20F中的襯底從底側(cè)觀看的相同干涉式調(diào)制器。左邊的干涉式調(diào)制器是雙懸臂形式，且右邊的干涉式調(diào)制器是單懸臂形式。在圖20A的情形下，所述結(jié)構(gòu)材料沒有剩余應(yīng)力，且兩個膜都不展示變形。如圖20B所示，穿過襯底觀看的裝置展示一均勻顏色，此由在其上形成所述裝置的間隔層的厚度決定。圖20C中的干涉式調(diào)制器2004和2006展示具有一應(yīng)力梯度，其在頂部比在底部更具有壓縮力。結(jié)果所述結(jié)構(gòu)膜展示一變形，且在圖20D的仰視圖中顯示了顏色改變的性質(zhì)。對應(yīng)于干涉式調(diào)制器2004的膜的中間區(qū)域的顏色區(qū)域2018可為紅色，因為其比膜的側(cè)面區(qū)域2018距襯底更遠(yuǎn)。相反地，如果對應(yīng)于干涉式調(diào)制器2006的左側(cè)膜的部分的顏色區(qū)域2016為綠色，那么對應(yīng)于干涉式調(diào)制器2006的右側(cè)膜的部分的顏色區(qū)域2014可為藍(lán)色，因為其更靠近襯底。在圖20E中的干涉式調(diào)制器2008和2010展示處于以下狀態(tài)中應(yīng)力梯度在頂部·比在底部展示更高的張應(yīng)力。相應(yīng)地變形所述結(jié)構(gòu)部件，導(dǎo)致如圖20F的仰視圖中所展示的顏色變化。在此情形下，對應(yīng)于干涉式調(diào)制器2008的膜的中間部分的區(qū)域2024可為藍(lán)色，同時對應(yīng)于干涉式調(diào)制器2008的膜的外部部分的膜側(cè)面區(qū)域2024的部分可為綠色，因為其距襯底更遠(yuǎn)。類似地，如果對應(yīng)于干涉式調(diào)制器2010的膜的左側(cè)的區(qū)域2020為紅色，那么對應(yīng)于干涉式調(diào)制器2010的膜的右側(cè)的區(qū)域2022可為藍(lán)色，因為其距襯底更遠(yuǎn)。在圖20G中展示一系統(tǒng)，其可用于快速且準(zhǔn)確地評估一沉積薄膜的剩余應(yīng)力狀態(tài)。晶片2030包含干涉式調(diào)制器結(jié)構(gòu)的一陣列，其由具有可變的長度和寬度的單懸臂膜和雙懸臂膜組成。所述結(jié)構(gòu)膜由一機械和剩余應(yīng)力性質(zhì)較好特征化的材料制成。許多材料都是可能的，其經(jīng)受必需反射率的限制，假定在此情形下干涉式調(diào)制器不用于顯示目的，那么此必需反射率可相當(dāng)?shù)?。好的候選材料將包括結(jié)晶形態(tài)的材料(例如，硅、鋁、鍺)，其從一制造觀點來看是相容的或可變成相容的，其展示某種程度的反射率，且具有可特征化為較高精確度的機械性質(zhì)。制造且釋放這些“測試結(jié)構(gòu)”使其為獨立式的。如果材料沒有應(yīng)力，那么所述結(jié)構(gòu)將不展示顏色變化。然而如果不是這種情況的話，那么可通過使用高分辨率成像裝置2034來記錄顏色狀態(tài)或顏色地圖，所述高分辨率成像裝置2034可通過光學(xué)系統(tǒng)2032獲得高放大率的圖像。所述成像裝置連接到一計算機系統(tǒng)2036，所述計算機系統(tǒng)2036上駐存能夠記錄和處理圖像數(shù)據(jù)的硬件。所述硬件可包含可易于得到的高速處理板以便以高速率執(zhí)行數(shù)字計算。所述軟件可由收集程序組成以收集顏色信息和計算表面變形。核心程序?qū)⑹褂米冃螖?shù)據(jù)來決定在膜的厚度上的均勻應(yīng)力和應(yīng)力梯度的最佳組合，這能夠產(chǎn)生總體形狀。一種使用模式可產(chǎn)生具有非沉積應(yīng)力狀態(tài)的詳細(xì)記錄的“原始”測試晶片的集合，將其放好以備后用。當(dāng)需要決定一沉積薄膜的剩余應(yīng)力時，選擇一測試晶片且所述薄膜沉積在其頂部。沉積薄膜改變了所述結(jié)構(gòu)的幾何形狀，且因此改變其顏色地圖。利用駐存在所述計算機系統(tǒng)中的軟件，可比較測試晶片之前和之后的顏色地圖，且進(jìn)行所沉積薄膜中的剩余應(yīng)力精確評估。在沉積之后也可將所述測試結(jié)構(gòu)設(shè)計成受激勵。在具有新近沉積的薄膜的激勵期間對其運轉(zhuǎn)狀態(tài)的觀測可提供關(guān)于剩余應(yīng)力狀態(tài)的更多信息以及在許多激勵循環(huán)中薄膜性質(zhì)的改變。此技術(shù)也可用于決定薄膜在沉積時的薄膜應(yīng)力。通過適當(dāng)修改所述沉積系統(tǒng)，可制成允許所述成像系統(tǒng)實時觀察結(jié)構(gòu)且追蹤其顏色地圖變化的光學(xué)路徑。此可將有助于使用于控制沉積參數(shù)的反饋系統(tǒng)試圖以此方式控制剩余應(yīng)力。所述軟件和硬件可周期性地“詢問”測試晶片，且允許沉積工具操作者在薄膜成長時改變條件?？傮w上來說，此系統(tǒng)優(yōu)于用于測量剩余應(yīng)力的其他技術(shù)，這些其他技術(shù)或者單獨依賴機電激勵，或者利用昂貴且復(fù)雜的干涉系統(tǒng)來測量制成結(jié)構(gòu)的變形。前者的問題在于需要向裝置的較大陣列提供驅(qū)動電子設(shè)備和電子測量位移的不精確性。后者的問題在于在觀測下的薄膜的光學(xué)性質(zhì)和所需外部光學(xué)裝置和硬件的復(fù)雜性。不連續(xù)薄臘具有有趣性質(zhì)的另一類材料為結(jié)構(gòu)不均勻的薄膜。這些薄膜可以數(shù)種形式出現(xiàn)，且我們應(yīng)將其統(tǒng)稱為不連續(xù)薄膜。圖21A說明了一種形式的不連續(xù)薄膜。襯底2000可為已使輪廓2104、2106和2108蝕刻成其表面的金屬、電介質(zhì)或半導(dǎo)體。這些包含應(yīng)具有相關(guān)光的波長的某分?jǐn)?shù)的高度2110的個別結(jié)構(gòu)剖面的輪廓使用光刻和化學(xué)蝕刻技術(shù)來蝕刻以實現(xiàn)類似于由2104(三角形)、2106(圓柱形)和2108(克婁分斯坦(klopfenstein)錐形)所說明的剖面。任一個別剖面的基底2102的有效直徑也約為所述圖案的高度。雖然每一·輪廓是稍微不同的，但是其都共用享有從入射處橫穿進(jìn)入襯底中的特性，有效折射率從入射介質(zhì)的折射率逐漸變?yōu)楸∧ひr底2000本身的折射率。這種類型的結(jié)構(gòu)用作高級的防反射涂層，因為其與由薄膜組合制成的結(jié)構(gòu)相比不具有同樣多的角度依賴性。因此，其對較廣范圍的入射角度保持較高的防反射性。圖21B顯示一涂層2120，其已沉積在襯底2122上且也可由金屬、電介質(zhì)或半導(dǎo)體制成。在此情形下，所述薄膜仍處在形成的早期，厚度約低于1000埃。在多數(shù)沉積工藝期間，薄膜經(jīng)歷一逐漸成核過程，形成越長越大的材料位置直到其開始接合在一起，且在某種程度上形成一連續(xù)薄膜。圖21C展示薄膜2124的俯視圖。在早期階段的薄膜的光學(xué)性質(zhì)與連續(xù)薄膜的光學(xué)性質(zhì)不同。對于金屬而言，一不連續(xù)薄膜傾向于比其連續(xù)同等物展示更聞的損失。圖21D說明了不連續(xù)薄膜的第三形式。在此情形下，薄膜2130已沉積在襯底2132上厚度至少為一千埃，使得可將其認(rèn)為是連續(xù)的。使用類似于早期描述的自組合方法的技術(shù)在所述材料中產(chǎn)生“亞波長”(具有比相關(guān)波長小的直徑)洞2134的一圖案。在此情形下，聚合物可用作將蝕刻圖案傳印到下方材料中的光罩，且可使用反應(yīng)性離子蝕刻技術(shù)來蝕刻所述洞。因為所述材料是連續(xù)但多孔的，所以其不能像圖21B的早期薄膜一樣作用。相反，其光學(xué)性質(zhì)與未蝕刻薄膜不同，因為入射輻射經(jīng)歷較少損失且可展示基于表面等離子的透射峰值。另外，可操縱所述洞的幾何形狀以及入射角度和入射介質(zhì)的折射率來控制所透射光的光譜特征。圖21E展示多孔薄膜2136的俯視圖。在Tae Jin Kim的論文“Control ofoptical transmission through metals perforated with subwavelength hole arrays，，中描述了這些薄膜。雖然其結(jié)構(gòu)是規(guī)則的，但是其不同于PBG。所有這三種類型的不連續(xù)薄膜都是包括于干涉式調(diào)制器結(jié)構(gòu)中的候選者。S卩，其可在干涉式調(diào)制器結(jié)構(gòu)的靜態(tài)和/或可移動部分中用作一個或一個以上的材料薄膜。所有這三種都展示獨特的光學(xué)性質(zhì)，這些光學(xué)性質(zhì)可以主要依靠個別薄膜而非具有可變厚度的薄膜組合的結(jié)構(gòu)和幾何形狀的方式來控制。其可與其可包含的干涉式調(diào)制器的其他電子、光學(xué)和機械元件結(jié)合使用。在非常簡單的情形下，這些薄膜的每一者的光學(xué)性質(zhì)可通過表面?zhèn)鲗?dǎo)或光學(xué)干涉使其與其他薄膜直接接觸和緊密接近其他薄膜來得以改變。此可通過直接改變所述薄膜的傳導(dǎo)性和/或通過改變其周圍介質(zhì)的有效折射率來發(fā)生。因此可用具有較少復(fù)雜的制造工藝的較簡單結(jié)構(gòu)來獲得在個別干涉式調(diào)制器中的復(fù)雜光學(xué)響應(yīng)。視覺顯示裝置本發(fā)明的另外實施例包括視覺顯示裝置，其包含以一較大陣列制造的復(fù)數(shù)個干涉式調(diào)制器裝置以在一反射性顯示器中形成像素。圖23A和圖23B為說明一顯示裝置40的一實施例的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。顯示裝置40可為(例如)一蜂窩移動電話。然而，顯示裝置40的相同組件或其輕微變型也可說明不同類型的顯示裝置，例如電視或便攜式媒體播放器。顯不裝置40包括一外殼41、一顯不器30、一天線43、一揚聲器45、一輸入裝置48和一麥克風(fēng)46。外殼41通常由所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員所熟知的許多種制造工藝中的任何一種制成，包括注射成型和真空成形。另外,外殼41可由許多種材料中的任何一種制成，包括但不限于塑料、金屬、玻璃、橡膠和陶瓷或其組合。在一實施例中，外殼41包括可與其他具 有不同顏色或含有不同標(biāo)志、圖片或符號的可移動部分互換的可移動部分(未示出)。例示性顯示裝置40的顯示器30可為許多種顯示器中的任何一種，包括如本文中所述的雙穩(wěn)態(tài)顯示器。在其他實施例中，如所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員所熟知，顯示器30包括一平板顯示器，例如，如上所述的等離子體、EL、0LED、STN LCD或TFT IXD ;或一非平板顯示器，例如CRT或其他電子管裝置。不過，如本文所述，出于說明本實施例的目的，顯示器30包括一干涉式調(diào)制器顯示器。在圖23B中示意性地顯示例示性顯示裝置40的一個實施例的組件。所示例示性顯示裝置40包括一外殼41且可包括其他至少部分地封閉在外殼41內(nèi)的組件。例如，在一實施例中，例示性顯示裝置40包括一網(wǎng)絡(luò)接口 27，網(wǎng)絡(luò)接口 27包括一耦合至一收發(fā)器47的天線43。收發(fā)器47連接到與調(diào)節(jié)硬件52相連的處理器21。調(diào)節(jié)硬件52可配置成調(diào)節(jié)一信號(例如對信號進(jìn)行濾波)。調(diào)節(jié)硬件52連接到一揚聲器44和一麥克風(fēng)46。處理器21也連接到一輸入裝置48和一驅(qū)動控制器29。驅(qū)動控制器29耦合到一幀緩沖器28和陣列驅(qū)動器22，陣列驅(qū)動器22又耦合到一顯示器陣列30。一電源50根據(jù)該特定例示性顯示裝置40的設(shè)計的要求向所有組件提供功率。網(wǎng)絡(luò)接口 27包括天線43和收發(fā)器47，以使例示性顯示裝置40可通過網(wǎng)絡(luò)與一個或一個以上的裝置通信。在一實施例中，網(wǎng)絡(luò)接口 27還可具有某些處理功能，以降低對處理器21的要求。天線43為所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員習(xí)知的任一種用于發(fā)射和接收信號的天線。在一實施例中，所述天線根據(jù)IEEE 802. 11標(biāo)準(zhǔn)(包括IEEE 802. 11(a)、(b)或(g))發(fā)射和接收RF信號。在另一實施例中，所述天線根據(jù)藍(lán)牙(BLUETOOTH)標(biāo)準(zhǔn)發(fā)射和接收RF信號。在蜂窩電話的情況下，所述天線設(shè)計成接收用于在一無線蜂窩電話網(wǎng)絡(luò)內(nèi)進(jìn)行通信的CDMA、GSM、AMPS或其他已知信號。收發(fā)器47預(yù)處理自天線43接收的信號，以使這些信號可由處理器21接收且進(jìn)一步處理。收發(fā)器47還處理自處理器21接收到的信號，以便可通過天線43自例示性顯示裝置40發(fā)射這些信號。在一替代實施例中，收發(fā)器47可由一接收器替代。在另一替代實施例中，網(wǎng)絡(luò)接口 27可由一可存儲或產(chǎn)生待發(fā)送至處理器21的圖像數(shù)據(jù)的圖像源替代。例如，該圖像源可為一數(shù)字視頻光盤(DVD)或一含有圖像數(shù)據(jù)的硬盤驅(qū)動器或一產(chǎn)生圖像數(shù)據(jù)的軟件模塊。處理器21通常控制例示性顯示裝置40的整體運行。處理器21自網(wǎng)絡(luò)接口 27或一圖像源接收數(shù)據(jù)，例如經(jīng)壓縮的圖像數(shù)據(jù)，并將所述數(shù)據(jù)處理成原始圖像數(shù)據(jù)或一種易于處理成原始圖像數(shù)據(jù)的格式。此后，處理器21將處理后的數(shù)據(jù)發(fā)送到驅(qū)動控制器29或幀緩沖器28進(jìn)行存儲。原始數(shù)據(jù)通常指識別一圖像內(nèi)每一位置處的圖像特征的信息。例如，這些圖像特征可包括顏色、飽和度和灰度級。在一實施例中，處理器21包括一微處理器、CPU或用于控制例示性顯示裝置40的運行的邏輯單元。調(diào)節(jié)硬件52通常包括用于向揚聲器44發(fā)射信號和從麥克風(fēng)46接收信號的放大器和濾波器。調(diào)節(jié)硬件52可為例示性顯示裝置40內(nèi)的離散組件，或者可并入處理器21或其他組件內(nèi)。驅(qū)動控制器29直接從處理器21或從幀緩沖器28接收由處理器21產(chǎn)生的原始圖像數(shù)據(jù)，并將所述原始圖像數(shù)據(jù)適當(dāng)?shù)刂匦赂袷交?，以高速傳輸至陣列?qū)動器22。具體而言，驅(qū)動控制器29將原始圖像數(shù)據(jù)重新格式化為一具有一光柵類格式的數(shù)據(jù)流，以使其具有一適用于掃描整個顯示器陣列30的時間次序。此后，驅(qū)動控制器29將格式化后的信息發(fā)送至陣列驅(qū)動器22。盡管一驅(qū)動控制器29 (例如一 IXD控制器)通常作為一獨立的集成 處理器21中、作為軟件嵌入處理器21中、或以硬件形式與陣列驅(qū)動器22完全集成在一起。通常，陣列驅(qū)動器22自驅(qū)動控制器29接收格式化后的信息并將視頻數(shù)據(jù)重新格式化為一組平行的波形，該組平行的波形每秒許多次地施加至來自顯示器的χ-y像素矩陣的數(shù)百且有時是數(shù)千條引線。 在一實施例中，驅(qū)動控制器29、陣列驅(qū)動器22和顯示器陣列30適用于本文所述的任何類型的顯不器。例如，在一實施例中，驅(qū)動控制器29為一傳統(tǒng)的顯不控制器或一雙穩(wěn)態(tài)顯示控制器(例如一干涉式調(diào)制器控制器)。在另一實施例中，陣列驅(qū)動器22為一傳統(tǒng)驅(qū)動器或一雙穩(wěn)態(tài)顯示驅(qū)動器(例如一干涉式調(diào)制器顯示器)。在一實施例中，一驅(qū)動控制器29與陣列驅(qū)動器22集成在一起。此一實施例在例如蜂窩式電話、表和其他小面積顯示器等高度集成的系統(tǒng)中很常見。在又一實施例中，顯示器陣列30為一典型的顯示器陣列或一雙穩(wěn)態(tài)顯示器陣列(例如一包括一干涉式調(diào)制器陣列的顯示器)。輸入裝置48允許使用者能控制例示性顯示裝置40的運行。在一實施例中，輸入裝置48包括一小鍵盤(例如QWERTY鍵盤或電話小鍵盤)、一按鈕、一開關(guān)、一觸敏屏幕、一壓敏或熱敏膜。在一實施例中，麥克風(fēng)46是例示性顯示裝置40的一輸入裝置。當(dāng)使用麥克風(fēng)46向該裝置輸入數(shù)據(jù)時，可由使用者提供語音命令來控制例示性顯示裝置40的運行。電源50可包括所屬領(lǐng)域中眾所周知的各種能量存儲裝置。例如，在一實施例中，電源50是一可再充電的蓄電池，例如鎳-鎘蓄電池或鋰離子蓄電池。在另一實施例中，電源50是一可再生能源、電容器或太陽能電池，包括塑料太陽能電池和太陽能電池涂料。在另一實施例中，電源50經(jīng)配置以從墻上插座接收電力。如上文所述，在某些實施方案中，控制可編程性駐存于一驅(qū)動控制器中，該驅(qū)動控制器可位于電子顯示系統(tǒng)中的數(shù)個位置上。在某些情形中，控制可編程性駐存于陣列驅(qū)動器22中。所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將了解，可以任意數(shù)量的硬件和/或軟件組件和不同的配置來實施上述優(yōu)化。其他實施例在以下權(quán)利要求書的范疇內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種反轉(zhuǎn)型干涉式調(diào)制器顯示裝置，其包含 一襯底； 一設(shè)置于所述襯底上的靜止反射體； 一可變形的可移動層，至少部分地反射光且至少部分地透射光，該可移動層與所述靜止反射體間隔開以在兩者間形成一空腔，其中所述可移動光學(xué)層在一距離所述靜止反射體第一距離的釋放位置與一距離所述靜止反射體第二距離的受激勵位置之間可移動通過所述空腔，所述第一距離大于所述第二距離以當(dāng)所述可移動層在向所述靜止反射體移動時受激勵； 其中，所述裝置經(jīng)配置以當(dāng)所述可移動層位于距離所述靜止反射體第一距離的所述釋放位置時使用干涉而實現(xiàn)一反射性彩色狀態(tài)，且當(dāng)所述可移動層位于距離所述靜止反射體第二距離的所述受激勵位置時經(jīng)由吸收而實現(xiàn)一黑暗狀態(tài)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的裝置，其中所述可移動層包含鉻Cr。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的裝置，其中所述裝置進(jìn)一步包含設(shè)置于所述襯底上方并位于所述襯底與所述可移動層之間的第一電極，其中所述可移動層包含第二電極且所述可移動層響應(yīng)于施加于所述第一和第二電極間的電壓而在所述釋放位置和受激勵位置之間移動。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的裝置，進(jìn)一步包含一設(shè)置于所述襯底上并位于所述第一電極和所述襯底之間的鈍化層。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的裝置，其中所述第一電極和第二電極中的至少一個包含氧化銦錫ITOo
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的裝置，其中所述襯底包含金屬。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的裝置，其中所述襯底包含鋁、鋼、金屬箔、塑料、陶瓷材料、硅中的至少一個。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的裝置，其中所述靜止反射體包含所述襯底的一個表面，所述襯底表面位于所述襯底鄰近所述可移動層一側(cè)。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的裝置，其中所述襯底是柔性的。
10.根據(jù)權(quán)利要求I所述的裝置，其中所述襯底包含電路。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的裝置，其中所述襯底的不透明度足以遮蔽所述電路不受光照。
12.根據(jù)權(quán)利要求I所述的裝置，進(jìn)一步包含設(shè)置于所述襯底上方并位于所述襯底和所述可移動層之間的電介質(zhì)層。
13.根據(jù)權(quán)利要求3所述的裝置，其中所述襯底包含塑料，且其中所述第一電極包含所述靜止反射體。
14.根據(jù)權(quán)利要求3所述的裝置，其中所述裝置進(jìn)一步包含一設(shè)置于所述襯底與所述第一電極之間的鈍化層。
15.根據(jù)權(quán)利要求3所述的裝置，進(jìn)一步包含一設(shè)置于所述第一電極與所述可移動層之間的電介質(zhì)層。
16.根據(jù)權(quán)利要求I所述的裝置，其中所述襯底厚度在約O.I毫米與約I. O毫米之間。
17.根據(jù)權(quán)利要求I所述的裝置，進(jìn)一步包含 一顯示器，包含所述襯底、所述靜止反射體，和所述可變形的可移動層；一處理器，其與所述襯底電連通，所述處理器經(jīng)配置以處理圖像數(shù)據(jù)；和 一存儲裝置，其與所述處理器電連通。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的裝置，進(jìn)一步包含 第一控制器，經(jīng)配置以發(fā)送至少一信號至所述顯示器 '及 第二控制器，經(jīng)配置以發(fā)送所述圖像數(shù)據(jù)中的至少一部分至所述第一控制器。
19.根據(jù)權(quán)利要求17所述的裝置，其進(jìn)一步包含一經(jīng)配置以發(fā)送所述圖像數(shù)據(jù)到所述處理器的圖像源模塊。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的裝置，其中所述圖像源模塊包含一接收器、收發(fā)器和發(fā)送器中的至少一者。
21.根據(jù)權(quán)利要求17所述的裝置，其進(jìn)一步包含一經(jīng)配置以接收輸入數(shù)據(jù)且將所述輸入數(shù)據(jù)傳遞到所述處理器的輸入裝置。
22.—種反轉(zhuǎn)型干涉式調(diào)制器顯示裝置，其包含 用于支撐的支撐構(gòu)件； 設(shè)置于所述支撐構(gòu)件上的用于反射光的靜止光反射構(gòu)件； 一可移動構(gòu)件，至少部分地反射光且至少部分地透射光，該可移動構(gòu)件是可變形的且與所述靜止光反射構(gòu)件間隔開以在兩者間形成一空腔，其中所述可移動構(gòu)件在一距離所述靜止光反射構(gòu)件第一距離的釋放位置與一距離所述靜止光反射構(gòu)件第二距離的受激勵位置之間可移動通過所述空腔，所述第一距離大于所述第二距離以當(dāng)所述可移動層在向所述靜止光反射構(gòu)件移動時受激勵； 其中，所述裝置經(jīng)配置以當(dāng)所述可移動構(gòu)件位于距離所述靜止光反射構(gòu)件第一距離的所述釋放位置時使用干涉而實現(xiàn)一反射性彩色狀態(tài)，且當(dāng)所述可移動構(gòu)件位于距離所述靜止光反射構(gòu)件第二距離的所述受激勵位置時經(jīng)由吸收而實現(xiàn)一黑暗狀態(tài)。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的裝置，其中所述支撐構(gòu)件包含襯底。
24.根據(jù)權(quán)利要求22所述的裝置，其中所述靜止光反射構(gòu)件包含靜止反射體。
25.根據(jù)權(quán)利要求22所述的裝置，其中所述可移動構(gòu)件包含機械層，該機械層經(jīng)配置在所述受激勵位置和未受激勵位置之間可移動。
26.一種反轉(zhuǎn)型干涉式調(diào)制器顯示裝置的制造方法，其包含 提供一襯底； 于所述襯底上形成一靜止反射體； 于所述靜止反射體上形成一可變形的可移動層，所述可移動層至少部分地反射光且至少部分地透射光，該可移動層與所述靜止反射體間隔開以在兩者間形成一空腔，其中所述可移動層在一距離所述靜止反射體第一距離的釋放位置與一距離所述靜止反射體第二距離的受激勵位置之間可移動通過所述空腔，所述第一距離大于所述第二距離以當(dāng)所述可移動層在向所述靜止反射體移動時受激勵； 其中，所述裝置經(jīng)配置以當(dāng)所述可移動層位于距離所述靜止反射體第一距離的所述釋放位置時使用干涉而實現(xiàn)一反射性彩色狀態(tài)，且當(dāng)所述可移動層位于距離所述靜止反射體第二距離的所述受激勵位置時經(jīng)由吸收而實現(xiàn)一黑暗狀態(tài)。
27.根據(jù)權(quán)利要求26所述的方法，進(jìn)一步包含 于所述襯底上方形成位于所述襯底與所述可移動層之間的第一電極；及于所述第一電極上形成位于所述第一電極與所述可移動層之間的電介質(zhì)層； 其中形成所述可變形的可移動層包含形成第二電極，其中所述裝置經(jīng)配置以便所述可移動層響應(yīng)于施加于所述第一和第二電極間的電壓而在所述釋放位置和受激勵位置之間移動。
28.根據(jù)權(quán)利要求26所述的方法，其中所述襯底包含金屬。
29.根據(jù)權(quán)利要求26所述的方法，進(jìn)一步包含形成位于所述襯底和所述第一電極之間的鈍化層。
30.根據(jù)權(quán)利要求26所述的方法，其中所述襯底包含塑料。
31.一種調(diào)制光的方法，所述方法包含 提供一反轉(zhuǎn)型干涉式調(diào)制器顯示裝置，其包含 一襯底； 一設(shè)置于所述襯底上的靜止反射體； 一可變形的可移動層，至少部分地反射光且至少部分地透射光，該可移動層與所述靜止反射體間隔開以在兩者間形成一空腔，其中所述可移動層在一距離在所述靜止反射體一第一距離的釋放位置與一在所述靜止反射體一第二距離的受激勵位置之間可移動通過所述空腔，所述第一距離大于所述第二距離以當(dāng)所述可移動層在向所述靜止反射體移動時被激勵； 其中，所述裝置經(jīng)配置以當(dāng)所述可移動層位于距離所述靜止反射體第一距離的所述釋放位置時反射一定顏色的光，且當(dāng)所述可移動層位于距離所述靜止反射體第二距離的所述受激勵位置時經(jīng)由吸收而實現(xiàn)一黑暗狀態(tài)。
32.根據(jù)權(quán)利要求31所述的方法，其中所述光學(xué)裝置進(jìn)一步包含設(shè)置于所述襯底上方并位于所述襯底與所述可移動層之間的第一電極，其中所述可移動層包含第二電極且所述可移動層響應(yīng)于施加于所述第一和第二電極間的電壓而在所述釋放位置和受激勵位置之間移動。
33.根據(jù)權(quán)利要求32所述的方法，其中所述光學(xué)裝置進(jìn)一步包含一設(shè)置于所述第一電極和所述襯底之間的鈍化層。
34.根據(jù)權(quán)利要求32所述的方法，其中所述光學(xué)裝置進(jìn)一步包含設(shè)置于所述第一電極上并位于所述第一電極和所述可移動層之間的電介質(zhì)層。
全文摘要
一種光學(xué)裝置包括一不透明的襯底。所述光學(xué)裝置進(jìn)一步包括一第一光學(xué)層，其至少部分地透射且至少部分地反射入射光。所述光學(xué)裝置進(jìn)一步包括一第二光學(xué)層，其至少部分地反射入射光。所述第二光學(xué)層與所述第一光學(xué)層間隔開。所述第一光學(xué)層與所述第二光學(xué)層中的至少一者可在一在所述第一光學(xué)層與所述第二光學(xué)層之間具有一第一距離的第一位置與一在所述第一光學(xué)層與所述第二光學(xué)層之間具有一第二距離的第二位置之間移動。所述第一光學(xué)層與所述第二光學(xué)層中的至少一者在所述第一位置與所述第二位置之間的移動調(diào)制所述裝置的反射率。
文檔編號G02B26/00GK102902060SQ20121035950
公開日2013年1月30日 申請日期2005年9月26日 優(yōu)先權(quán)日2004年9月27日
發(fā)明者克拉倫斯·徐 申請人:高通Mems科技公司