用于为干涉式调制器显示器提供热补偿的系统和方法

摘要

本发明的各种实施例涉及用于MEMS装置的热补偿的方法和系统。在某些实施例中，干涉式调制器包括位于衬底上的第一电极和柔性第二电极。柔性第二电极是可包含铝或含铝材料的可移动层，而所述衬底可包含玻璃。当干涉式调制器经受温度变化时，热膨胀速率的差异导致所述可移动层上的拉伸应变减小。本发明实施例提供经配置以补偿热膨胀的膜。所述膜具有小于所述衬底的热膨胀系数以便当将MEMS暴露于热能时补偿可移动层相对于衬底的膨胀。所述膜补偿衬底与可移动层的材料之间的热膨胀失配，以便抑制不合需要的光学特性。

说明书

技术领域

本发明的领域涉及微机电系统(microelectromechanical system，MEMS)。

背景技术

微机电系统(MEMS)包括微机械元件、激活器和电子元件。可使用沉积、蚀刻和/或其它蚀刻去除衬底和/或已沉积材料层的部分或者添加层以形成电装置和机电装置的微加工工艺来产生微机械元件。一种类型的MEMS装置称为干涉式调制器。如本文所使用，术语干涉式调制器或干涉式光调制器指的是一种使用光学干涉原理选择性地吸收且/或反射光的装置。在某些实施例中，干涉式调制器可包含一对导电板，其中之一或两者可能整体或部分透明且/或具有反射性，且能够在施加适当电信号时进行相对运动。在特定实施例中，一个板可包含沉积在衬底上的固定层，且另一个板可包含由气隙与固定层分离的金属薄膜。如本文更详细描述，一个板相对于另一个板的位置可改变入射在干涉式调制器上的光的光学干涉。这些装置具有较广范围的应用，且在此项技术中，利用且/或修改这些类型装置的特性使得其特征可被发掘用于改进现有产品和创建尚未开发的新产品，将是有益的。

发明内容

本发明的系统、方法和装置各具有若干方面，其中任何单个方面均不仅仅负责其期望的属性。在不限定本发明范围的情况下，现将简要论述其较突出的特征。考虑此论述之后，且尤其在阅读题为“具体实施方式”的部分之后，将了解本发明的特征如何提供优点，所述优点包括(例如)一种干涉式调制器，其使用热补偿膜来增加由于衬底与可移动层的膨胀速率的失配而造成的干涉式调制器的可移动层中的拉伸应力。

一实施例提供一种干涉式调制器，其包含位于衬底上的第一电极和柔性第二电极。所述柔性第二电极是可包含铝或含铝材料的可移动层，而所述衬底可包含玻璃。当干涉式调制器经历温度变化时，可移动层与衬底的热膨胀速率的差异导致可移动层上的拉伸应变减小。此应变可削弱或破坏可移动层，从而导致在电极上施加电压时可移动层激活失效。因此，需要一种补偿热膨胀差异的方法以便减小可移动层上的应变并避免干涉式调制器的过早失效。

在某些实施例中，一种用于微机电系统(MEMS)装置的热补偿的系统包含以第一热膨胀系数为特征的衬底。所述系统进一步包含耦合到衬底的部件，和以第二热膨胀系数为特征并耦合到所述部件的可移动层。所述系统进一步包含膜，其定位成邻近衬底并具有小于第一热膨胀系数的第三热膨胀系数，其中所述膜经配置以当将MEMS装置暴露于热能时补偿可移动层相对于衬底的膨胀。

在某些实施例中，一种光调制器包含衬底、衬底上方的第一电极层，和衬底上方的第二电极层。所述光调制器进一步包含：支撑件，其将衬底耦合到第二电极层并在第一电极层与第二电极层之间形成腔；反射表面，其大体上平行于第一电极层并耦合到第二电极层；和膜，其经配置以响应于增加的温度而在第二电极层中引发拉伸应力。

在某些实施例中，一种光调制器包含光调制器支撑构件、第一电信号传导构件，和第二电信号传导构件。所述光调制器进一步包含：耦合构件，其用于将光调制器支撑构件耦合到第二电信号传导构件并在第一电信号传导构件与第二电信号传导构件之间形成腔；和光反射构件，其大体上平行于第一电信号传导构件并耦合到第二电信号传导构件。所述光调制器进一步包含拉伸应力引发构件，其用于响应于增加的温度而在第二电信号传导构件中引发应力。

在某些实施例中，一种制造光调制器的方法包含：提供衬底；在衬底上方形成第一电极层；和在衬底上方形成第二电极层。所述方法进一步包含：形成经配置以响应于增加的温度而在第二电极层中引发拉伸应力的膜；形成将衬底耦合到第二电极层的支撑件；和形成大体上平行于第一电极层并耦合到第二电极层的反射表面，所述反射表面可沿着大体上垂直于所述反射表面的方向移动。

在某些实施例中，一种方法平衡热系数以维持具有由腔分离的衬底和可移动层的MEMS装置中的张力。所述方法包含：选择具有第一热膨胀系数的材料用作衬底；和至少部分基于所述第一热膨胀系数来选择具有第二热膨胀系数的材料用作可移动层，以便当将MEMS装置暴露于增加的温度时维持可移动层中的张力。

在某些实施例中，一种方法操作具有由腔分离的衬底和可移动层的干涉式调制器，所述腔经配置以引起电磁辐射的至少两个波长之间的干涉。所述方法包含：朝衬底移动可移动层，所述衬底具有第一热膨胀系数且所述可移动层具有第二热膨胀系数，所述第一系数不同于所述第二系数；和响应于增加的温度而在可移动层中引发应力以便维持可移动层中的张力。

在某些实施例中，一种方法平衡热系数以维持具有由腔分离的衬底和可移动层的干涉式调制器中的张力，所述腔经配置以引起电磁辐射的至少两个波长之间的干涉。所述方法包含：选择具有第一热膨胀系数的材料用作衬底；选择具有第二热膨胀系数的材料用作可移动层；和至少部分基于所述第一热膨胀系数与所述第二热膨胀系数的比较来选择一膜，以便维持可移动层中的张力。

在某些实施例中，一种方法平衡热系数以维持具有由腔分离的衬底和可移动层的MEMS装置中的张力。所述方法包含：选择一材料用作MEMS装置的可移动层，所述材料经配置以当悬置在MEMS装置的支撑结构之间时在第一温度下处于张力A且在第二温度下处于张力B，其中所述张力B小于所述张力A；和选择一材料用作MEMS装置的第二层，所述材料具有一热膨胀系数，当可移动层处于第二温度时，所述热膨胀系数使可移动层维持在张力A。

下文更详细描述这些和其它实施例。

附图说明

图1是描绘干涉式调制器显示器的一个实施例的一部分的等角视图，其中第一干涉式调制器的可移动层处于松弛位置，且第二干涉式调制器的可移动层处于激活位置。

图2是说明并入有3×3干涉式调制器显示器的电子装置的一个实施例的系统方框图。

图3是图1的干涉式调制器的一个示范性实施例的可移动镜位置对所施加电压的图。

图4是可用于驱动干涉式调制器显示器的一组行和列电压的说明。

图5A说明图2的3×3干涉式调制器显示器中的显示数据的一个示范性帧。

图5B说明可用于写入图5A的帧的行和列信号的一个示范性时序图。

图6A和6B是说明包含多个干涉式调制器的视觉显示装置的实施例的系统方框图。

图7A是图1的装置的横截面。

图7B是干涉式调制器的替代实施例的横截面。

图7C是干涉式调制器的另一替代实施例的横截面。

图7D是干涉式调制器的又一替代实施例的横截面。

图7E是干涉式调制器的额外替代实施例的横截面。

图8示意说明包括具有特意设计的拉伸强度σ_i的可移动层的干涉式调制器阵列。

图9示意说明包括具有特意设计的拉伸强度σ_i的可移动层并进一步包括沉积在衬底上的热补偿膜的干涉式调制器阵列。

图10提供描绘由于热补偿膜且由于衬底的热膨胀，应力变化作为温度的函数的曲线图。

图11A是并入有热补偿膜的图1的装置的横截面。

图11B是并入有热补偿膜的干涉式调制器的替代实施例的横截面。

图11C是并入有热补偿膜的干涉式调制器的另一替代实施例的横截面。

图11D是并入有热补偿膜的干涉式调制器的又一替代实施例的横截面。

图11E是并入有热补偿膜的干涉式调制器的额外替代实施例的横截面。

图12示意说明包括沉积在玻璃衬底上的厚铬层作为第一电极和铝层作为柔性第二电极的干涉式调制器。

具体实施方式

以下详细描述针对本发明的某些特定实施例。然而，本发明可以许多不同方式实施。在本描述内容中参看了附图，在附图中所有相同部分用相同标号表示。如从以下描述中将了解，所述实施例可实施在经配置以显示图像(不论是运动(例如，视频)还是固定(例如，静止图像)且不论是文字还是图画)的任何装置中。更明确地说，预期所述实施例可实施在多种电子装置中或与多种电子装置关联，所述多种电子装置例如(但不限于)移动电话、无线装置、个人数据助理(PDA)、手提式或便携式计算机、GPS接收器/导航器、相机、MP3播放器、摄像机、游戏控制台、手表、时钟、计算器、电视监视器、平板显示器、计算机监视器、汽车显示器(例如，里程表显示器等)、驾驶舱控制器和/或显示器、相机视图的显示器(例如，车辆中后视相机的显示器)、电子相片、电子广告牌或指示牌、投影仪、建筑结构、包装和美学结构(例如，一件珠宝上的图像的显示器)。具有与本文中描述的结构类似的结构的MEMS装置也可用于例如电子切换装置的非显示器应用中。

本发明实施例提供经配置以补偿MEMS装置的热膨胀的膜。所述膜定位成邻近所述衬底且具有小于所述衬底的热膨胀系数以便当将所述MEMS暴露于热能时补偿可移动反射层相对于衬底的膨胀。所述膜补偿衬底与反射层的材料之间的热膨胀的失配，以便当将所述MEMS暴露于热能时抑制例如激活与释放电压的转变等不合需要的光学特性的出现并维持适当的机电性能。

图1中说明包含干涉式MEMS显示元件的一个干涉式调制器显示器的实施例。在这些装置中，像素处于明亮状态或黑暗状态。在明亮(“接通”或“开启”)状态下，显示元件将入射可见光的大部分反射到用户。当在黑暗(“断开”或“关闭”)状态下时，显示元件将极少的入射可见光反射到用户。依据实施例，可颠倒“接通”和“断开”状态的光反射性质。MEMS像素可经配置而主要以选定色彩反射，从而允许除了黑白以外的色彩显示。

图1是描绘视觉显示器的一系列像素中的两个相邻像素的等角视图，其中每一像素包含MEMS干涉式调制器。在一些实施例中，干涉式调制器显示器包含这些干涉式调制器的一行/列阵列。每一干涉式调制器包括一对反射层，其定位成彼此相距可变且可控制的距离处，以形成具有至少一个可变尺寸的谐振光学腔。在一个实施例中，可在两个位置之间移动所述反射层之一。在第一位置(本文中称为松弛位置)中，可移动反射层定位在距固定部分反射层相对较大的距离处。在第二位置(本文中称为激活位置)中，可移动反射层更紧密邻近所述部分反射层而定位。依据可移动反射层的位置，从所述两个层反射的入射光相长地或相消地进行干涉，从而产生每一像素的全反射状态或非反射状态。

图1中像素阵列的所描绘部分包括两个相邻干涉式调制器12a和12b。在左侧干涉式调制器12a中，说明可移动反射层14a处于距包括部分反射层的光学堆叠16a预定距离处的松弛位置中。在右侧干涉式调制器12b中，说明可移动反射层14b处于邻近于光学堆叠16b的激活位置中。

如本文所引用的光学堆叠16a和16b(统称为光学堆叠16)通常包含若干熔合层(fusedlayer)，所述熔合层可包括例如氧化铟锡(ITO)的电极层、例如铬的部分反射层和透明电介质。因此，光学堆叠16是导电的、部分透明且部分反射的，且可通过(例如)将上述层的一者或一者以上沉积到透明衬底20上来制造。在一些实施例中，所述层经图案化成为多个平行条，且如下文中进一步描述，可在显示装置中形成行电极。可移动反射层14a、14b可形成为沉积在柱18上的所沉积金属层(一层或多层)的一系列平行条(与行电极16a、16b垂直)和沉积于柱18之间的介入牺牲材料。当蚀刻去除牺牲材料时，可移动反射层14a、14b通过所界定的间隙19而与光学堆叠16a、16b分离。例如铝的高度导电且反射的材料可用于反射层14，且这些条可在显示装置中形成列电极。可用于可移动层14的其它材料包括Ni和Cr。

在不施加电压的情况下，腔19保留在可移动反射层14a与光学堆叠16a之间，其中可移动反射层14a处于机械松弛状态，如图1中像素12a所说明。然而，当将电位差施加到选定的行和列时，形成在相应像素处的行电极与列电极的交叉处的电容器变得带电，且静电力将所述电极拉在一起。如果电压足够高，那么可移动反射层14发生变形且被迫抵靠光学堆叠16。光学堆叠16内的介电层(在此图中未图示)可防止短路并控制层14与16之间的分离距离，如图1中右侧的像素12b所说明。不管所施加的电位差的极性如何，表现均相同。以此方式，可控制反射像素状态对非反射像素状态的行/列激活在许多方面类似于常规LCD和其它显示技术中所使用的行/列激活。

图2到图5B说明在显示器应用中使用干涉式调制器阵列的一个示范性工艺和系统。

图2是说明可并入有本发明各方面的电子装置的一个实施例的系统方框图。在所述示范性实施例中，所述电子装置包括处理器21，其可为任何通用单芯片或多芯片微处理器(例如ARM、Pentium^、Pentium II^、Pentium III^、Pentium IV^、Pentium^Pro、8051、MIPS^、Power PC^、ALPHA^)，或任何专用微处理器(例如数字信号处理器、微控制器)，或可编程门阵列。如此项技术中常规的做法，处理器21可经配置以执行一个或一个以上软件模块。除了执行操作系统外，所述处理器可经配置以执行一个或一个以上软件应用程序，包括网络浏览器、电话应用程序、电子邮件程序或任何其它软件应用程序。

在一个实施例中，处理器21还经配置以与阵列驱动器22连通。在一个实施例中，所述阵列驱动器22包括将信号提供到面板或显示器阵列(显示器)30的行驱动器电路24和列驱动器电路26。在图2中以线1-1呈现图1中说明的阵列的横截面。对于MEMS干涉式调制器来说，行/列激活协议可利用图3中说明的这些装置的滞后特性。可能需要(例如)10伏的电位差来促使可移动层从松弛状态变形为激活状态。然而，当电压从所述值减小时，可移动层在电压降回10伏以下时维持其状态。在图3的示范性实施例中，可移动层直到电压降到2伏以下时才完全松弛。因此在图3中说明的实例中存在约3到7V的电压范围，在所述范围中存在所施加电压窗，在所述窗内装置在松弛状态或激活状态中均是稳定的。此窗口在本文中称为“滞后窗”或“稳定窗”。对于具有图3的滞后特性的显示阵列来说，可设计行/列激活协议，使得在行选通期间，已选通行中待激活的像素暴露于约10伏的电压差，且待松弛的像素暴露于接近零伏的电压差。在选通之后，所述像素暴露于约5伏的稳态电压差，使得其维持在行选通使其所处的任何状态中。在此实例中，每一像素在被写入之后经历3-7伏的“稳定窗”内的电位差。此特征使图1中说明的像素设计在相同的施加电压条件下在激活或松弛预存在状态下均是稳定的。因为干涉式调制器的每一像素(不论处于激活还是松弛状态)本质上是由固定反射层和移动反射层形成的电容器，所以可在滞后窗口内的一电压下维持此稳定状态而几乎无功率消耗。本质上，如果所施加的电压是固定的，那么实质上没有电流流入像素中。

在典型应用中，可通过根据第一行中所需组的激活像素确立所述组列电极来产生显示帧。接着将行脉冲施加到行1电极，从而激活对应于所确立的列线的像素。接着改变所述组已确立列电极以对应于第二行中所需组的激活像素。接着将脉冲施加到行2电极，从而根据已确立的列电极而激活行2中的适当像素。行1像素不受行2脉冲影响，且维持在其在行1脉冲期间被设定的状态中。可以连续方式对整个系列的行重复此过程以产生帧。通常，通过以每秒某一所需数目的帧的速度连续地重复此过程来用新的显示数据刷新且/或更新所述帧。用于驱动像素阵列的行和列电极以产生显示帧的多种协议也是众所周知的且可结合本发明使用。

图4、5A和5B说明用于在图2的3×3阵列上形成显示帧的一个可能的激活协议。图4说明可用于使像素呈现出图3的滞后曲线的可能的一组列和行电压电平。在图4实施例中，激活像素涉及将适当列设定为-V_bias，且将适当行设定为+ΔV，其分别可对应于-5伏和+5伏。松弛像素是通过将适当列设定为+V_bias，且将适当行设定为相同的+ΔV，从而在像素上产生零伏电位差而实现的。在行电压维持在零伏的那些行中，不管列处于+V_bias还是-V_bias，像素在其最初所处的任何状态中均是稳定的。同样如图4中所说明，将了解，可使用具有与上述电压的极性相反的极性的电压，例如，激活像素可涉及将适当列设定为+V_bias，且将适当行设定为-ΔV。在此实施例中，释放像素是通过将适当列设定为-V_bias，且将适当行设定为相同的-ΔV，从而在像素上产生零伏电位差而实现的。

图5B是呈现施加到图2的3×3阵列的一系列行和列信号的时序图，所述系列的行和列信号将产生图5A中说明的显示器布置，其中被激活像素为非反射的。在写入图5A中说明的帧之前，像素可处于任何状态，且在本实例中所有行均处于0伏，且所有列均处于+5伏。在这些所施加的电压的情况下，所有像素在其既有的激活或松弛状态中均是稳定的。

在图5A的帧中，像素(1，1)、(1，2)、(2，2)、(3，2)和(3，3)被激活。为了实现此目的，在行1的“线时间(line time)”期间，将列1和2设定为-5伏，且将列3设定为+5伏。因为所有像素均保留在3-7伏的稳定窗中，所以这并不改变任何像素的状态。接着用从0升到5伏且返回零的脉冲选通行1。这激活了(1，1)和(1，2)像素且松弛(1，3)像素。阵列中其它像素均不受影响。为了根据需要设定行2，将列2设定为-5伏，且将列1和3设定为+5伏。施加到行2的相同选通接着将激活像素(2，2)且松弛像素(2，1)和(2，3)。同样，阵列中其它像素均不受影响。通过将列2和3设定为-5伏且将列1设定为+5伏来类似地设定行3。行3选通设定行3像素，如图5A中所示。在写入帧之后，行电位为零，且列电位可维持在+5或-5伏，且接着显示器在图5A的布置中是稳定的。将了解，可将相同程序用于数十或数百个行和列的阵列。还将了解，用于执行行和列激活的电压的时序、序列和电平可在上文所概述的一般原理内广泛变化，且上文的实例仅为示范性的，且任何激活电压方法均可与本文描述的系统和方法一起使用。

图6A和6B是说明显示装置40的实施例的系统方框图。显示装置40可为(例如)蜂窝式电话或移动电话。然而，显示装置40的相同组件或其稍微变化形式也说明例如电视和便携式媒体播放器的各种类型的显示装置。

显示装置40包括外壳41、显示器30、天线43、扬声器45、输入装置48和麦克风46。通常由所属领域的技术人员众所周知的多种制造工艺(包括注射成型和真空成形)中的任一者形成外壳41包括。另外，外壳41可由多种材料中的任一者制成，所述材料包括(但不限于)塑料、金属、玻璃、橡胶和陶瓷，或其组合。在一个实施例中，外壳41包括可去除部分(未图示)，所述可去除部分可与其它具有不同色彩或含有不同标记、图画或符号的可去除部分互换。

如本文中所描述，示范性显示装置40的显示器30可为包括双稳态显示器(bi-stabledisplay)在内的多种显示器中的任一者。在其它实施例中，如所属领域的技术人员众所周知，显示器30包括例如如上所述的等离子、EL、OLED、STN LCD或TFT LCD的平板显示器，或例如CRT或其它显像管装置的非平板显示器。然而，出于描述本实施例的目的，如本文中所描述，显示器30包括干涉式调制器显示器。

图6B中示意说明示范性显示装置40的一个实施例的组件。所说明的示范性显示装置40包括外壳41，且可包括至少部分被封闭在所述外壳41中的额外组件。举例来说，在一个实施例中，示范性显示装置40包括网络接口27，所述网络接口27包括耦合到收发器47的天线43。收发器47连接到处理器21，处理器21连接到调节硬件52。调节硬件52可经配置以调节信号(例如，对信号进行滤波)。调节硬件52连接到扬声器45和麦克风46。处理器21也连接到输入装置48和驱动器控制器29。驱动器控制器29耦合到帧缓冲器28且耦合到阵列驱动器22，所述阵列驱动器22进而耦合到显示阵列30。根据特定示范性显示装置40设计的要求，电源50将电力提供到所有组件。

网络接口27包括天线43和收发器47，使得示范性显示装置40可经由网络与一个或一个以上装置通信。在一个实施例中，网络接口27也可具有某些处理能力以减轻对处理器21的要求。天线43是所属领域的技术人员已知的用于发射和接收信号的任何天线。在一个实施例中，所述天线根据IEEE 802.11标准(包括IEEE 802.11(a)、(b)或(g))来发射和接收RF信号。在另一实施例中，所述天线根据BLUETOOTH标准来发射和接收RF信号。在蜂窝式电话的情况下，所述天线经设计以接收CDMA、GSM、AMPS或其它用于在无线蜂窝电话网络内通信的已知信号。收发器47预处理从天线43接收到的信号，使得处理器21可接收所述信号并进一步对所述信号进行处理。收发器47还处理从处理器21接收到的信号，使得可经由天线43从示范性显示装置40发射所述信号。

在一替代实施例中，收发器47可由接收器代替。在又一替代实施例中，网络接口27可由可存储或产生待发送到处理器21的图像数据的图像源代替。举例来说，所述图像源可为数字视频光盘(DVD)或含有图像数据的硬盘驱动器，或产生图像数据的软件模块。

处理器21通常控制示范性显示装置40的全部操作。处理器21接收例如来自网络接口27或图像源的经压缩图像数据的数据，并将所述数据处理成原始图像数据或处理成易被处理成原始图像数据的格式。处理器21接着将已处理的数据发送到驱动器控制器29或发送到帧缓冲器28以供存储。原始数据通常是指识别图像内每一位置处的图像特征的信息。举例来说，这些图像特性可包括色彩、饱和度和灰度级。

在一个实施例中，处理器21包括微控制器、CPU或逻辑单元以控制示范性显示装置40的操作。调节硬件52通常包括放大器和滤波器，其两者用于将信号发射到扬声器45，且用于从麦克风46接收信号。调节硬件52可为示范性显示装置40内的离散组件，或可合并到处理器21或其它组件内。

驱动器控制器29直接从处理器21或从帧缓冲器28取得由处理器21产生的原始图像数据，并适当地重新格式化所述原始图像数据以供高速传输到阵列驱动器22。具体来说，驱动器控制器29将原始图像数据重新格式化为具有类光栅格式的数据流，使得其具有适于在显示器阵列30上扫描的时间次序。接着，驱动器控制器29将已格式化的信息发送到阵列驱动器22。尽管驱动器控制器29(例如LCD控制器)通常与系统处理器21关联而作为独立的集成电路(IC)，但可以许多方式实施这些控制器。其可作为硬件嵌入处理器21中，作为软件嵌入处理器21中，或与阵列驱动器22完全集成在硬件中。

通常，阵列驱动器22从驱动器控制器29接收已格式化的信息且将视频数据重新格式化为一组平行波形，所述波形以每秒多次地被施加到来自显示器的x-y像素矩阵中的数百且有时数千个引线。

在一个实施例中，驱动器控制器29、阵列驱动器22和显示器阵列30适用于本文描述的任意类型的显示器。举例来说，在一个实施例中，驱动器控制器29是常规显示器控制器或双稳态显示器控制器(例如，干涉式调制器控制器)。在另一实施例中，阵列驱动器22是常规驱动器或双稳态显示器驱动器(例如，干涉式调制器显示器)。在一个实施例中，驱动器控制器29与阵列驱动器22集成。此实施例在例如蜂窝式电话、手表和其它小面积显示器的高度集成系统中是普遍的。在又一实施例中，显示器阵列30是典型的显示器阵列或双稳态显示器阵列(例如，包括干涉式调制器阵列的显示器)。

输入装置48允许用户控制示范性显示装置40的操作。在一个实施例中，输入装置48包括例如QWERTY键盘或电话键区的键区、按钮、开关、触敏屏幕、压敏或热敏薄膜。在一个实施例中，麦克风46是用于示范性显示装置40的输入装置。当使用麦克风46将数据输入到所述装置时，用户可提供声音命令以便控制示范性显示装置40的操作。

电源50可包括此项技术中众所周知的多种能量存储装置。举例来说，在一个实施例中，电源50是例如镍镉电池或锂离子电池的可再充电电池。在另一实施例中，电源50是可再生能源、电容器或太阳能电池，包括塑料太阳能电池和太阳能电池涂料。在另一实施例中，电源50经配置以从壁装插座接收电力。

在某些实施方案中，如上文中所描述，控制可编程性驻存在驱动器控制器中，其可位于电子显示系统中的若干位置中。在某些情况下，控制可编程性驻存在阵列驱动器22中。所属领域的技术人员将了解，上述最优化可实施在任何数目的硬件和/或软件组件中且可以各种配置实施。

根据上文陈述的原理而操作的干涉式调制器的结构的细节可广泛变化。举例来说，图7A-7E说明可移动反射层14及其支撑结构的五个不同实施例。图7A是图1的实施例的横截面，其中金属材料条14沉积在垂直延伸的支撑件或柱18上。在图7B中，可移动反射层14在系链(tether)32上仅在隅角处附接到支撑件18。在图7C中，可移动反射层14从可包含柔性金属的可变形层34悬垂下来。所述可变形层34绕可变形层34的周边直接或间接地连接到衬底20。这些连接在本文中称为支撑结构或柱18。图7D中说明的实施例具有支柱插塞42，可变形层34搁置在所述支柱插塞42上。如图7A-7C所示，可移动反射层14保持悬置在腔上方，但可变形层34并不通过填充可变形层34与光学堆叠16之间的孔而形成所述支柱18。而是，支柱18包括用于形成支柱插塞42的平坦化材料。图7E中说明的实施例是基于图7D中呈现的实施例，但也可适于与图7A-7C中说明的实施例中的任一者以及未图示的额外实施例一起发挥作用。在图7E中所示的实施例中，已使用金属或其它导电材料的外加层来形成总线结构44。这允许信号沿着干涉式调制器的背面进行路由，从而消除许多原本可能必须形成在衬底20上的电极。

在例如图7中所示的那些实施例的实施例中，干涉式调制器充当直接观看装置，其中从透明衬底20的前侧观看图像，所述侧与上面布置有调制器的一侧相对。在这些实施例中，反射层14在反射层的与衬底20相对的那侧以光学方式遮蔽干涉式调制器的一些部分，其包括可变形层34和总线结构44。这允许对遮蔽区域进行配置和操作而不会负面地影响图像质量。这种可分离的调制器结构允许选择用于调制器的机电方面和光学方面的结构设计和材料且使其彼此独立发挥作用。此外，图7C-7E中所示的实施例具有源自反射层14的光学性质与其机械性质脱离的额外益处，所述脱离由可变形层34执行。这允许用于反射层14的结构设计和材料在光学特性方面得以最优化，且用于可变形层34的结构设计和材料在期望的机械性质方面得以最优化。

返回参看图1，制造可移动层14使得在断开状态下，其处于拉伸应力下，且因此平行于透明衬底20。如上所述，衬底20可包含例如玻璃、硅、塑料、迈拉、石英或类似物的材料。这些衬底20材料可以低于可移动层14的热膨胀速率的速率而经受热膨胀，可移动层14可包含例如铝的金属。表1中罗列多种材料的热膨胀速率。

表1

材料膨胀速率(10^-5in/in/℃)温度冕牌玻璃1.3-1.4室温火石玻璃1.5室温耐热玻璃，0.3室温铝及其合金2.1-2.5100-390℃银2.0100-390℃Cr-Ni-Fe超合金1.7-1.9540-980℃耐热合金(铸件)1.1-1.9540-980℃铜1.4-1.8100-390℃镍基超合金1.8540-980℃钴基超合金1.2-1.7540-980℃铍铜1.7100-390℃铜镍及镍银1.6-1.7100-390℃镍及其合金1.2-1.7540-980℃Cr-Ni-Co-Fe超合金1.4-1.6540-980℃金1.4100-390℃钛&其合金0.9-1.3540-980℃钴1.2540-980℃钯1.2100-390℃铍1.1室温钍1.1室温碳化铍1.0540-980℃低膨胀镍合金0.3-1.0100-390℃二硅化钼0.9100-390℃钌0.9室温

铂0.9100-390℃钒0.9室温铑0.8室温碳化钽0.8540-980℃氮化硼0.8540-980℃碳化钛0.7540-980℃铱0.7室温碳化锆0.7540-980℃锇和钽0.6室温锆及其合金0.6室温铪0.6室温氧化锆0.61205-1580℃钼及其合金0.5-0.6室温碳化硅0.39-.41205-1580℃钨0.4室温电瓷0.4100-390℃锆石0.2-0.3100-390℃碳化硼0.31205-1580℃碳和石墨0.2-0.3100-390℃

衬底20与可移动层14之间的热膨胀失配可导致可移动层14中的拉伸应力增加或减小。当将MEMS装置暴露于热能时，增加或减小的拉伸应力可改变MEMS装置的操作特征。为了补偿热膨胀失配，使用热补偿膜。

干涉式调制器阵列依赖可移动层14中的拉伸应力来维持机械刚性，借此维持干涉式调制器的适当的机电性能。所有材料均随着温度变化而改变尺寸，包括干涉式调制器中的主要材料层、玻璃衬底20和可移动层14中。随着温度增加超过装置中的干涉式调制器通常所经历的范围，衬底20与可移动层14之间的热膨胀系数的差异所引发的应力可对干涉式调制器的机电性能造成较大影响。所述影响本身可表现为干涉式调制器的激活与释放电压的转变。

虽然玻璃衬底20可随着温度升高而膨胀，但可移动层14的热膨胀系数可能更大。另外，可移动层14不能横向自由膨胀，从而导致随着温度升高压缩应力增加。此压缩应力减小所设计的进入可移动层14中的拉伸应力，从而改变干涉式调制器性能，为了抵消此效果，优选将热补偿膜添加到干涉式调制器。在某些实施例中，热补偿膜可定位在衬底20下方，在衬底20上方，或嵌在衬底20内。举例来说，热补偿膜可定位在腔19上方并邻近可移动层14。

在某些实施例中，热补偿膜包含呈现出低、零或负热膨胀的材料。使用这些材料有助于控制热膨胀，并可允许将材料设计成具有在复合物的单个组份的值之间的值的特定热膨胀。使装置零件的热膨胀匹配对于避免两个组件之间的界面处的破裂或分离可能也是合乎需要的，且当装置中的电子或光学组件将被准确定位时需要最小膨胀。

具有负热膨胀系数的膜随着温度增加而收缩。在某些实施例中，使用负系数膜来使衬底20“弯曲”，从而增加经由柱18附着到衬底20的机械膜中的拉伸应力。

图8描绘在设计温度下干涉式调制器阵列的横截面。所述干涉式调制器阵列包括具有特意设计的拉伸应力σ_i的可移动层14。随着温度增加，衬底20和可移动层14膨胀。然而，可移动层14的热膨胀系数大于衬底20的热膨胀系数。因为可移动层14锚定在支撑件或柱18处，所以柱18之间的可移动层14膨胀并有效地减小拉伸应力。图8中还描绘腔19。

可通过将热补偿膜900沉积在衬底20上来补偿此效果，如图9所说明。热补偿膜900可具有低或负的热膨胀系数。随着温度增加，热补偿膜900膨胀的程度小于衬底20膨胀的程度，从而使衬底20稍许弯曲并向可移动层14施予拉伸应力。具有负热膨胀系数(NTE)的热补偿膜900的实施例随着温度增加而收缩，从而使衬底20稍微弯曲并向可移动层14施予拉伸应力。这抵消了可移动层14中由于其热膨胀而引起的应力的减小。图9中还描绘腔19和支撑结构或柱18。

热补偿膜900和衬底20的热膨胀在界面处产生应变，从而在衬底和热补偿膜900中产生应力。衬底20中的应力可通过等式1来估计：

σ_F＝(E_F/(1-v_F))(α_s-α_NTE)(T-300)    等式1

其中σ_f是界面处热补偿膜900中的应力，Ef是热补偿膜900的弹性模数，v_f是膜的泊松比，α是热膨胀系数，且T是温度(K)。表2列举可从位于纽约的Corning的Corning购得的一种示范性材料Corning 1737F的值。这些值可用于计算温度引发的拉伸应力作为所述示范性材料的温度的函数。可将此插入用于估计所引发的应力将使衬底20弯曲多大程度的众所周知的表达式，Stoney等式中。