BRPI0312490B1

BRPI0312490B1 - Método de fabricação de um dispositivo mostrador refletivo e dispositivo mostrador refletivo

Info

Publication number: BRPI0312490B1
Application number: BRPI0312490-8A
Authority: BR
Inventors: W Miles Mark
Original assignee: Qualcomm Mems Technologies, Inc.
Priority date: 2002-07-02
Filing date: 2003-06-27
Publication date: 2018-01-16
Also published as: KR101122992B1; JP2012078870A; KR20110038741A; KR101122991B1; WO2004006003A1; JP4979755B2; JP2010020350A; BR0312490A; CA2490975A1; HK1082054A1; RU2005102486A; EP2515159A2; US6741377B2; JP4429900B2; AU2003247815A1; KR20100092985A; RU2344450C2; CN100405135C; KR101059706B1; EP2515159A3

Abstract

"dispositivo tendo uma máscara absorvedora de luz, e método de fabricação do mesmo". a invenção provê um método para fabricar um dispositivo óptico compreendendo pelo menos um componente óptico formado em um substrato transparente. o método compreende a determinação de uma área do substrato que deve ser absorvedora de luz; e a fabricação de uma máscara absorvedora de luz na área determinada antes de fabricar pelo menos um dito componente óptico. a invenção também provê um dispositivo óptico compreendendo um substrato (102); e um primeiro e um segundo componentes ópticos formados no substrato, onde o primeiro componente óptico (104) tem dois modos, cada modo produzindo uma resposta óptica diferente à luz incidente, e onde o segundo componente óptico (108) absorve luz e é formado no substrato antes do primeiro componente óptico ser formado.

Description

(54) Título: MÉTODO DE FABRICAÇÃO DE UM DISPOSITIVO MOSTRADOR REFLETIVO E DISPOSITIVO MOSTRADOR REFLETIVO (51) lnt.CI.: G02F 1/03; G02B 1/10; G02B 26/00; G02B 6/12; G03F 9/00; G03C 5/00 (30) Prioridade Unionista: 02/07/2002 US 10/190,400 (73) Titular(es): QUALCOMM MEMS TECHNOLOGIES, INC.

(72) Inventor(es): MILES, MARK, W

MÉTODO DE FABRICAÇÃO DE UM DISPOSITIVO MOSTRADOR

REFLETIVO E DISPOSITIVO MOSTRADOR REFLETIVO

CAMPO DA INVENÇÃO

Esta invenção se refere a dispositivos ópticos.

Em particular se refere a dispositivos micro-ópticos eletromecânicos e a um método para fabricá-los.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

Hoje, uma grande variedade de dispositivos ópticos como dispositivos de Sistemas Micro-Eletro-Mecânicos (SMEM) podem ser fabricados usando técnicas de fabricação de micro-maquinaria e micro-eletrônica.

Por exemplo, em alguns casos, dispositivos de

SMEM podem incluir componentes ópticos e são mais especificamente referidos como Sistemas Micro-Opto-Eletro-Mecânicos ou dispositivos de SMOEM. Um exemplo de tal dispositivo de SMOEM é o dispositivo Modulador Interferométrico (MODI) descrito na patente U.S. 5,835,255. Os dispositivos MODI da patente U.S.

5,835,255 podem ser fabricados como um arranjo usado em um mostrador refletivo em que cada MODI funciona como um pixel para prover uma resposta óptica desejada.

Para melhorar a desejada resposta óptica, a contribuição da luz ambiente refletida de certas áreas inativas dos MODIs deve ser reduzida. Assim, estas áreas inativas dos MODIs devem ser feitas de modo a serem absorvedoras de luz, tipificando a necessidade de mascarar, ou fazê-las absorvedoras de luz, as áreas inativas de dispositivos ópticos em geral.

RESUMO DA INVENÇÃO

De acordo com um aspecto da invenção é provido um método para fabricar um dispositivo que inclui pelo menos um componente óptico formado em um substrato transparente, o método compreendendo a determinação de uma área do substrato que será absorvedora de luz; e a fabricação de uma máscara absorvedora de luz na área determinada antes de fabricar pelo menos um dito componente óptico.

De acordo com um segundo aspecto da invenção, é provido um dispositivo que compreende um substrato; um primeiro e um segundo componentes ópticos formados no substrato, em que o primeiro componente óptico tem dois modos, cada um produzindo uma resposta óptica diferente à luz incidente, e onde o segundo componente óptico absorve a luz e é formado no substrato antes que o primeiro componente óptico seja formado.

De acordo com um terceiro aspecto da invenção é provido um método para fabricar um dispositivo, o método incluindo a formação de um componente óptico estático em um substrato, onde o componente óptico estático absorve luz; e a formação de um componente óptico dinâmico adjacente ao componente óptico estático, onde o componente óptico dinâmico compreende um estado dirigido e um não-dirigido cada um tendo uma resposta óptica característica ã luz incidente.

De acordo com um aspecto adicional da invenção é provido um dispositivo que inclui um substrato; um componente óptico estático no substrato, onde o componente óptico estático absorve a luz; e um componente óptico dinâmico adjacente ao componente óptico estático, onde o componente óptico dinâmico inclui um estado dirigido e um não-dirigido cada um tendo uma resposta óptica característica à luz incidente.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

Na figura 1 os desenhos mostram uma vista de um mostrador tendo áreas inativas que foram mascaradas conforme a presente invenção;

Na figura 2 os desenhos mostram um dispositivo de SMEM em corte transversal tendo uma máscara negra ou região absorvedora de luz conforme uma forma de incorporação da invenção;

A figura 3 mostra outra forma de incorporação de um dispositivo de SMEM tendo uma máscara negra ou região absorvedora de luz conforme outra forma de incorporação da invenção;

A figura 4 exibe as várias camadas que compõem as camadas absorvedoras de luz ou de máscara negra do dispositivo de SMEM da figura 2; e

As figuras 5A a 5G mostram várias etapas na fabricação de um dispositivo de SMEM conforme a invenção.

DESCRIÇÃO DETALHADA

Na seguinte descrição, para propósitos de explicação, numerosos detalhes específicos estão colocados mais adiante para prover uma completa compreensão da invenção. Porém, será aparente para uma pessoa qualificada no estado da arte que a invenção pode ser realizada sem estes detalhes específicos.

Ao fazer referência nesta especificação a uma forma de incorporação significa que uma característica ou estrutura particular descrita em relação à forma de incorporação é incluída em pelo menos uma forma de incorporação da invenção. 0 aparecimento da frase em uma forma de incorporação em vários pontos desta especificação não significa necessariamente que todos eles se refiram à mesma forma de incorporação, nem são incorporações separadas ou alternativas mutuamente exclusivas de outras formas de incorporação. Além disso, são descritas várias características que pode ser exibidas por algumas formas de incorporação e não por outras. Semelhantemente, são descritas várias exigências que pode ser requeridas por algumas formas de incorporação mas não por outras.

A presente invenção revela, em uma forma de incorporação, um dispositivo de SMEM na forma de um dispositivo de SMOEM que inclui um componente óptico estático e um componente óptico dinâmico, em que o componente óptico estático age como máscara negra para absorver luz ambiente ou luz perdida para assim melhorar a resposta óptica do componente óptico dinâmico.

Embora um dispositivo de SMEM que inclui um MODI seja usado para descrever a presente invenção, deve ser entendido que a invenção cobre outros dispositivos ópticos tais como vários mostradores de imagens e dispositivos opto-eletrônicos em geral; os quais têm áreas inativas onde se exige que sejam absorvedoras de luz, mas que não incluem MODIs.

Referindo-nos agora à figura 1, o desenho mostra uma vista de um dispositivo mostrador 100. Deve ser entendido que muitos componentes do mostrador 100 foram omitidos para não obscurecer a presente invenção. A dispositivo mostrador 100 inclui dois componentes ópticos ativos na forma de dispositivos MODI 104 compreendendo tipicamente um arranjo de filmes refletivos que quando dirigidos a um substrato 102 na direção indicada pelas :5 setas 106 produz uma resposta óptica desejada. A operação dos dispositivos MODI 104 foi descrita na patente U.S. 5,835,255 que é aqui citada para referência. Os números de referência 108 indicam áreas inativas dos dispositivos MODI 104 que são requeridos para serem absorvedores de luz ou para funcionarem como uma máscara negra de forma que quando um espectador olha para o mostrador 100 de uma direção indicada pela seta 110, a resposta óptica real produzida pelos dispositivos MODI 104 não é degradada pela reflexão da luz ambiente das áreas inativas 108.

Cada área inativa 108 pode ser fabricada com materiais selecionados para ter uma resposta óptica que absorve ou atenua a luz. De acordo com formas de incorporação da invenção, cada área inativa 108 pode ser fabricada como um empilhamento de filmes finos. Por exemplo, em uma forma de incorporação, a pilha de filmes finos pode incluir uma camada dielétrica não-absorvedora de luz intercalada entre duas camadas de cromo refletoras de luz, como será mais completamente descrito mais adiante. Em outras formas de incorporação, as áreas inativas 108 podem incluir uma única camada de materiais orgânicos ou inorgânicos que atenuam ou absorvem luz.

A figura 2 dos desenhos mostra uma seção transversal de um dispositivo MODI 200 conforme uma forma de incorporação da invenção. 0 dispositivo MODI 200 inclui um componente ativo compreendendo uma camada refletiva de cromo 204, uma camada de óxido de silício 206, um espaçamento de ar 208, e uma membrana mecânica 210 fabricada em um substrato 202. A membrana mecânica 210 é suportada por postes de polímero 212. Em uso, a membrana mecânica 210 é dirigida para entrar em contato com a camada de óxido de silício 206 para produzir uma resposta óptica desejada quando vista a partir da direção indicada pela seta 214.

As áreas de cada MODI 200 no qual os postes poliméricos 212 são formados não são parte do componente ativo do

MODI e então precisam ser absorvedoras de luz para reduzir a luz perdida ou a luz ambiente que interfere com a resposta óptica desejada dos componentes ativos do MODI. Estas áreas inativas definem componentes estáticos que são indicados através de áreas 216, circundadas por linhas tracejadas, e são fabricados para formar uma pilha de filmes selecionados de tal forma que a pilha tem a propriedade óptica que é absorvedora de luz. Em uma forma de incorporação, a invenção envolve a determinação de quais áreas de substrato 202 necessitam ser absorvedoras de luz e a fabricação de u'a máscara absorvedora de luz ou máscara negra nas áreas determinadas antes de formar os componentes ópticos ativos dos MODIs. A máscara negra pode incluir uma pilha de filmes finos que em uma forma de incorporação podem incluir uma base de cromo 218, uma camada mediana de óxido 220 e as camadas de cromo 204.

Fazendo referência agora à figura 3, os desenhos mostram o numeral 300 indicando geralmente outra forma de incorporação de um dispositivo de MODI conforme um aspecto da invenção. O dispositivo MODI 300 é semelhante ao dispositivo MODI

200 e, concordantemente, foram usados números de referência semelhantes para indicar os mesmos componentes ou componentes semelhantes. A diferença principal entre o MODI 300 e o MODI 200 é que o poste polimérico 212 inteiro compreende um material orgânico, por exemplo, uma resina negra foto-definível tal como o material conhecido como DARC 100 pela Brewer Science Inc., que

Ί funciona efetivamente como u'a máscara absorvedora de luz ou máscara negra. Uma vantagem do MODI 300 é que os postes 212 executam duas funções. Primeiramente, os postes 212 funcionam como um apoio mecânico para a membrana mecânica 210. Em segundo lugar, os postes 212 funcionam como uma máscara óptica para mascarar ou tornar absorvedoras de luz as áreas inativas do MODI.

A figura 4 exibe um desenho esquemático em que são mostradas várias camadas que compõem a máscara negra de filme fino conforme uma forma de incorporação da invenção.

Referindo-se agora à figura 4, ê mostrada u'a máscara negra de filme fino 402 fabricada em um substrato 400. A máscara negra 402 inclui três camadas de filme que compreendem uma camada de cromo 404, uma camada de óxido de silício 406 e uma camada de alumínio 408. Podem ser selecionados vários materiais para produzir a máscara negra. Em uma forma de incorporação, os filmes que compõem a máscara negra são os mesmos filmes que são usado na fabricação dos componentes ativos do MODI, tornando possível usar os mesmos parâmetros de deposição para fabricar os componentes ativos e inativos.

Os vários estágios na fabricação da máscara negra

402 de filme fino serão descritos agora com referência aos desenhos das figuras 5A-5G.

Com referência à figura 5A, depois de uma etapa preparatória inicial em que um substrato de vidro 500 é preparado, por exemplo, sendo limpo, uma camada refletiva de cromo 502 é depositada, por exemplo por pulverização, para cobrir o substrato 500. Em uma forma de incorporação, a espessura da camada de cromo 502 pode ser de aproximadamente 60 angstrons.

Depois disso, a camada de cromo 502 é desenvolvida criando uma padronagem usando técnicas convencionais para deixar áreas espaçadas de cromo que servirão como uma camada base para uma pilha de filme fino que serve como uma máscara negra (ver fíg. 5B).

Uma camada de óxido compondo u'a máscara negra, por exemplo SiO₂, tipicamente com 300 a 800 angstrons, é então depositada por pulverização, formando uma cobertura. A espessura da máscara negra de camada de óxido depende da qualidade do mascaramento negro que é requerido.

A seguir, uma camada refletiva de cromo 506 adicional é pulverizada formando uma cobertura na camada de máscara negra de óxido 504. A camada 506 tem tipicamente 60 angstrons de espessura, sua espessura exata sendo dependente do brilho exigido do último mostrador, uma camada mais fina compondo um mostrador mais brilhante.

Posteriormente, camadas 508 e 510 são respectivamente pulverizadas cobrindo a camada 506. A camada 508 compreende óxido de silício e tem aproximadamente 300 a 800 angstrons considerando que a camada 510 é uma camada sacrificatória compreendendo molibdênio e terá tipicamente 0,2 a 1,2 mícrons de espessura. Assim, as camadas 504 a 510 definem uma pilha de filme espesso no substrato 502 como pode ser visto na figura 5C.

Com referência à figura 5D, uma padronagem e uma etapa de gravura são executadas para formar recessos 512 que se estendem pela pilha de filme fino até as áreas espaçadas de cromo

502 .

Fazendo referência à figura 5E, postes poliméricos 514 são formados nos recessos 512 por rotação de um material foto-resistente negativo, como por exemplo o material conhecido como NR7-350P da empresa Futurex Inc., sobre a pilha de filme fino, expondo-o através de uma máscara adequada e desenvolvendo-o para formar os postes 514. Estas etapas são convencionais e deste modo não serão descritas mais adiante.

Com referência agora à figura 5F, uma membrana 516 mecânica compreendendo uma liga de alumínio, em uma forma de incorporação, é depositada por pulverização cobrindo a camada de molibdênio 510.

Depois disso, a camada de molibdênio 510 é gravada deixando um espaçamento de ar 516 como mostrado no desenho da f igura 5G.

Embora a presente invenção tenha sido descrita com referência a formas de incorporação exemplares, específicas, é evidente que podem ser feitas várias modificações e mudanças nestas formas de incorporação sem que se perca o amplo espírito da invenção conforme definido pelas reivindicações. Em concordância com isto, as especificações e desenhos apresentados devem ser considerados como ilustrativos ao invés de restritivos.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Método de fabricação de um dispositivo mostrador refletivo compreendendo primeiro e segundo componentes ópticos formados em um substrato transparente (102, 202, 500), o primeiro componente óptico tendo dois modos, cada modo produzindo uma resposta óptica diferente à luz incidente no mesmo, o método caracterizado por compreender:

a determinação de uma área (108) do substrato que deve ser absorvedora de luz, onde a área determinada é deslocada lateralmente do primeiro componente óptico;

a fabricação do segundo componente óptico compreendendo uma máscara absorvedora de luz na área determinada, a fabricação compreendendo:

depositar uma primeira camada refletora de luz (218, 404, 502) no substrato;

depositar uma camada dielétrica (220, 406, 504) na primeira camada refletora de luz; e depositar uma segunda camada refletora de luz (204, 408) na camada dielétrica; e formar pelo menos uma estrutura de apoio sobre o segundo componente óptico, a estrutura de apoio configurada para apoiar pelo menos uma porção do primeiro componente óptico.
2. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o primeiro componente óptico compreende um pixel, a máscara absorvedora de luz sendo uma área que circunda o pixel.
3. Método, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que cada uma dentre as primeira e segunda camadas refletoras de luz inclui um material metálico.
4. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que a camada dielétrica compreende uma camada de óxido não-absorvedor de luz (220, 406, 504) .
5. Método, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que o pixel compreende um modulador interferométrico.
6. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que a primeira camada refletora de luz inclui cromo, a segunda camada refletora de luz inclui alumínio e a camada dielétrica inclui dióxido de silício.
7. Dispositivo mostrador refletivo, caracterizado por compreender:

um substrato (102, 202, 500); uma estrutura de apoio; e primeiro e segundo componentes ópticos formados no substrato, onde o primeiro componente óptico tem dois modos, cada modo produzindo uma resposta óptica diferente à luz incidente no mesmo, e onde pelo menos uma porção do primeiro componente óptico é apoiado pela estrutura de apoio e onde o segundo componente óptico:

é disposto sob a estrutura de apoio; é deslocada lateralmente do primeiro componente, absorve luz, e compreende uma pilha de filme, onde a pilha de filme compreende primeira (218,

404, 502) e segunda (204, 408) camadas refletoras de luz e uma camada dielétrica (220, 406, 504) disposta entre as mesmas.
8. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que o primeiro componente óptico compreende uma parte de um modulador interferométrico (104, 200,

300) .
9. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que o segundo componente óptico é formado ao redor do modulador interferométrico.
10. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que cada uma dentre as primeira e segunda camadas refletoras de luz compreende um material metálico.
11. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que a primeira camada refletora de luz e a segunda camada refletora de luz compreende cromo.
12. Dispositivo, de acordo com as reivindicações 7 a 11, caracterizado pelo fato de que a estrutura de apoio compreende um poste (212, 514) .
13. Dispositivo, de acordo com a reivindicação

5 12, caracterizado pelo fato de que o segundo componente óptico está sob o poste (212, 514).
14. Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 7 a 13, caracterizado pelo fato de que o primeiro componente óptico forma parte de um dispositivo MEMs.

10 15. Dispositivo, de acordo com a reivindicação

14, caracterizado pelo fato de que o dispositivo MEMs compreende um modulador interferométrico compreendendo uma membrana mecânica (210, 516) que se move próximo ao substrato e um filme refletivo formando parte do primeiro componente óptico quando o modulador
15 interferométrico for ativado.
16. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que o modulador interferométrico inclui pelo menos uma camada da pilha de filme.
17. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 7, 20 caracterizado pelo fato de que a primeira camada refletora de luz inclui cromo, a segunda camada refletora de luz inclui alumínio e a camada dielétrica inclui dióxido de silício.

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