具体实施方式
以下详细描述是针对本发明的某些特定实施例。然而,本发明可以多种不同方式实施。在本描述中,参考附图,其中相似的部分始终用相似的参考符号来表示。通过以下描述将明了,实施例可实施在经配置以显示图像(无论是运动的(例如,视频)或是静态的(例如,静止图像),且无论是文本或是图示)的任何装置中。更明确来说,期望实施例可实施在各种电子装置中或可与各种电子装置相关联,所述电子装置例如为(但不限于)移动电话、无线装置、个人数据助理(PDA)、手持式或便携式计算机、GPS接收器/导航仪、相机、MP3播放器、可携式摄像机、游戏机、腕表、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)、驾驶舱控制和/或显示器、相机视图的显示(例如,车辆中后视相机的显示)、电子照片、电子广告牌或标志、投影仪、建筑结构、封装和美学结构(例如,对一件珠宝的图像显示)。还可在非显示应用(例如在电子切换装置)中使用具有与本文所述的那些结构类似的结构的MEMS装置。
在一个方面,本发明装置是可产生两个图像(在每一分离的观看表面各产生一个图像)的干涉仪调制器显示器。每一图像或观看表面是在平面的一相对侧。在一个实施例中,这通过使用具有两个反射表面的单个可移动层来实现。通过使用支撑堆叠使可移动层悬置在两个部分反射表面之间。反射表面中的一者可朝着第一部分反射表面移动,且另一反射表面可朝着第二部分反射表面在相反的方向上移动。此允许在装置的第一观看表面上和第二观看表面上产生图像。在另一实施例中,使用两个可移动层。每一可移动层具有面向不同的部分反射层的反射层。每一层由支撑堆叠支撑和分离。可移动层中的每一者与部分反射层之间的移动允许在装置的两个表面上产生图像。某些实施例允许同时产生和观看两个图像,每一图像位于分离的观看表面上。在某些实施例中,所产生图像可完全彼此独立。在其它实施例中,尽管可产生两个图像,每个观看表面上各产生一个图像,但当单个可移动层产生两个图像时,所述图像在其图案方面是相关的。
图1中说明包含干涉仪MEMS显示元件的一个干涉仪调制器显示器实施例。在这些装置中,像素可处于亮状态或暗状态。在亮(“接通”或“开启”)状态,显示元件将大部分的入射可见光反射向用户。当处于暗(“关断”或“关闭”)状态时,显示元件将很少的入射可见光反射向用户。视实施例而定,可颠倒“接通”和“关断”状态的光反射特性。MEMS像素可经配置以主要以选定色彩反射,从而允许除黑和白之外的彩色显示。
图1是描绘视觉显示器的一系列像素中的两个邻近像素的等角视图,其中每个像素都包含一MEMS干涉仪调制器。在一些实施例中,干涉仪调制器显示器包含这些干涉仪调制器的行/列阵列。每个干涉仪调制器都包括一对反射层,其定位在距彼此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反射层中的一者。在第一位置(本文称为松弛位置)中,可移动反射层定位在距固定的部分反射层相对较大的距离处。在第二位置(本文称为激活位置)中,可移动反射层更接近地邻近部分反射层而定位。视可移动反射层的位置而定,从两个层反射的入射光相长地或相消地进行干涉,从而产生每个像素的整体反射或非反射状态。
图1中的像素阵列的描绘部分包括两个邻近的干涉仪调制器12a和12b。在左边的干涉仪调制器12a中,说明可移动反射层14a处于松弛位置,距光学堆叠16a预定距离,所述光学堆叠16a包括部分反射层。在右边的干涉仪调制器12b中,说明可移动反射层14b处于邻近光学堆叠16b的激活位置中。
如本文所参考,光学堆叠16a和16b(共同称为光学堆叠16)通常由几个熔合层组成,所述熔合层可包括电极层(例如氧化铟锡(ITO))、部分反射层(例如铬)和透明电介质。因此,光学堆叠16导电,部分透明且部分反射,且可(例如)通过将上述层中的一个或一个以上沉积到透明衬底20上来制造。在一些实施例中,所述层被图案化为平行带,且如下文进一步所述,可形成显示装置中的行电极。可移动反射层14a,14b可形成为沉积金属层的一系列平行带(与16a,16b的行电极正交),所述金属层沉积在柱18和沉积在柱18之间的介入牺牲材料的顶部上。当将牺牲材料蚀刻掉时,可移动反射层14a,14b与光学堆叠16a,16b间隔开界定的间隙19。例如铝的高度导电且反射的材料可用于反射层14,且这些带可形成显示装置中的列电极。
在无施加电压的情况下,腔19保持在可移动反射层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中的像素12a所说明。然而,当将电位差施加到选定的行和列时,形成于对应像素处的行和列电极的交叉处的电容器被充电,且静电力将电极拉到一起。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(此图中未说明)可防止短路并控制层14与16之间的间隔距离,如图1中右边的像素12b所说明。不管所施加的电位差的极性如何,所述行为都是相同的。以此方式,可控制反射对非反射像素状态的行/列激活在许多方面与常规LCD和其它显示器技术中所使用的行/列激活类似。
图2到图5说明在显示器应用中使用干涉仪调制器阵列的一个示范性工艺和系统。
图2是说明可合并有本发明的方面的电子装置的一个实施例的系统方框图。在示范性实施例中,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
Pentium
Pro、8051、
Power
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。如在此项技术中常规的是,处理器21可经配置以执行一个或一个以上软件模块。除执行操作系统之外,处理器还可经配置以执行一个或一个以上软件应用程序,包括网页浏览器、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通信。在一个实施例中,阵列驱动器22包括行驱动器电路24和列驱动器电路26,这两者向面板或显示器阵列(显示器)30提供信号。由图2中的线1-1展示图1中所说明的阵列的横截面。对于MEMS干涉仪调制器来说,行/列激活协议可利用图3中所说明的这些装置的滞后特性。其可能需要(例如)10伏的电位差来促使可移动层从松弛状态变形到激活状态。然而,当电压从所述值减小时,当电压回落到10伏以下时,可移动层仍保持其状态。在图3的示范性实施例中,可移动层不完全松弛,直到电压下降到2伏以下。因此存在一电压范围,在图3中所说明的实例中为约3V到7V,其中存在施加电压窗,在所述施加电压窗内,装置在松弛或激活状态下都是稳定的。这在本文被称为“滞后窗”或“稳定窗”。对于具有图3的滞后特性的显示器阵列来说,可设计行/列激活协议,使得在行选通期间,要激活的选通行中的像素暴露于约10伏的电压差,且要松弛的像素暴露于接近零伏的电压差。在选通后,像素暴露于约5伏的稳定状态电压差,使得它们保持在行选通将它们置于的任何状态中。在被写入后,每个像素都经历在此实例中为3-7伏的“稳定窗”内的电位差。在激活或松弛的预存在状态中,此特征使图1中所说明的像素设计在相同的施加电压条件下稳定。由于干涉仪调制器的每个像素(无论处于激活状态还是松弛状态)在本质上为由固定和移动的反射层形成的电容器,所以可在几乎无功率消耗的情况下,在滞后窗内的电压下保持此稳定状态。如果所施加的电位固定,那么实质上无电流流入像素中。
在典型应用中,可通过根据第一行中的所需组的激活像素确立一组列电极来创建显示帧。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,将确立组的列电极改变为对应于第二行中的所需组的激活像素。接着,将脉冲施加到行2电极,根据所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,且保持在它们在行1脉冲期间被设定成的状态中。这可能以循序方式重复整串行以产生帧。通常,通过以每秒某一所需数目的帧的速度连续重复此过程来以新的显示数据刷新和/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,且可结合本发明而使用。
图4和图5说明用于在图2的3×3阵列上产生显示帧的一个可能的激活协议。图4说明可用于显示图3的滞后曲线的像素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的列设定为-Vbias,且将适当的行设定为+ΔV,其可分别对应于-5伏和+5伏。通过将适当的列设定为+Vbias且将适当的行设定为同一+ΔV,以在像素上产生零伏电位差,来实现使像素松弛。在行电压保持在零伏的那些行中,无论列处于+Vbias还是-Vbias,像素都在它们初始处于的任何状态中稳定。如图4中还说明,将了解,可使用与上文所述的那些电压具有相反极性的电压,(例如)激活像素可涉及将适当的列设定为+Vbias,且将适当的行设定为-ΔV。在此实施例中,通过将适当的列设定为-Vbias且将适当的行设定为同一-ΔV,以在像素上产生零伏电位差,来实现释放所述像素。
图5B是展示施加到图2的3×3阵列的一系列行和列信号的时序图,其将导致图5A中所说明的显示配置,其中所激活的像素是非反射性的。在写入图5A中所说明的帧之前,像素可处于任何状态,且在此实例中,所有的行都处于0伏,且所有的列都处于+5伏。在这些施加的电压下,所有的像素都在它们现有的激活或松弛状态中稳定。
在图5A帧中,激活像素(1,1)、(1,2)、(2,2)、(3,2)和(3,3)。为了这样实现,在行1的“线时间”期间,将列1和2设定为-5伏,且将列3设定为+5伏。这不改变任何像素的状态,因为所有的像素都保持在3-7伏的稳定窗中。接着,以从0达到5伏且返回零的脉冲来选通行1。这激活(1,1)和(1,2)像素并松弛(1,3)像素。阵列中的其它像素都不受影响。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的同一选通将接着激活像素(2,2),并松弛像素(2,1)和(2,3)。同样,阵列中的其它像素都不受影响。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。如图5A中所示,行3选通设定行3像素。在写入帧后,行电位为零,且列电位可保持在+5伏或-5伏,且显示器接着在图5A的配置中稳定。将了解,同一程序可用于具有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概述的一般原理内广泛地变化,且上文的实例仅仅是示范性的,且任何激活电压方法都可与本文所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)蜂窝式或移动电话。然而,显示装置40的相同组件或其微小变化还说明各种类型的显示装置,例如电视和便携式媒体播放器。
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。通常根据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)来形成外壳41。另外,外壳41可由多种材料中的任何一种形成,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),其可与具有不同色彩或含有不同标志、图片或符号的其它可去除部分互换。
如本文所述,示范性显示装置40的显示器30可为多种显示器中的任何一种,包括双稳态显示器。在其它实施例中,显示器30包括:平板显示器,例如等离子、EL、OLED、STN LCD或TFT LCD,如上文所述;或非平板显示器,例如CRT或其它电子管装置(tubedevice),如所属领域的技术人员众所周知。然而,出于描述本实施例的目的,显示器30包括干涉仪调制器显示器,如本文所述。
图6B中示意性地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,且可包括至少部分地被封围在其中的额外组件。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还连接到输入装置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,阵列驱动器22接着耦合到显示器阵列30。如特定示范性显示装置40设计所要求,电源50向所有的组件提供电力。
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可通过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还可具有一些处理能力以减轻处理器21的要求。天线43可为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,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,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,将天线设计为接收CDMA、GSM、AMPS或用于在无线手机网络中通信的其它已知信号。收发器47预处理从天线43接收到的信号,使得它们可由处理器21接收并由处理器21进一步操纵。收发器47还处理从处理器21接收到的信号,使得它们可经由天线43从示范性显示装置40发射。
在替代实施例中,收发器47可被接收器取代。在又一替代实施例中,网络接口27可被图像源取代,图像源可存储或产生要发送到处理器21的图像数据。举例来说,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的总体操作。处理器21接收数据,例如来自网络接口27或图像源的经压缩图像数据,并将数据处理成原始图像数据或处理成容易处理成原始图像数据的格式。接着,处理器21将经处理的数据发送到驱动器控制器29或发送到帧缓冲器28以用于存储。原始数据通常涉及识别图像内的每个位置处的图像特征的信息。举例来说,此类图像特征可包括色彩、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,这两者用于将信号传输到扬声器45,和用于从麦克风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,或可并入处理器21或其它组件中。
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,且适当地重新格式化原始图像数据以高速传输到阵列驱动器22。具体地说,驱动器控制器29将原始图像数据重新格式化为具有类似光栅格式的数据流,使得其具有适合于在显示器阵列30上扫描的时间顺序。接着,驱动器控制器29将经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)通常作为独立集成电路(IC)与系统处理器21关联,但是可以很多方式来实施此类控制器。它们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接收经格式化的信息,并将视频数据重新格式化为一组平行波形,其每秒很多次地被施加到来自显示器的x-y像素矩阵的数百个且有时数千个引线。
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适合于本文所述类型的显示器中的任何一种。举例来说,在一个实施例中,驱动器控制器29为常规显示器控制器或双稳态显示器控制器(例如,干涉仪调制器控制器)。在另一实施例中,阵列驱动器22为常规驱动器或双稳态显示器驱动器(例如,干涉仪调制器显示器)。在一个实施例中,驱动器控制器29与阵列驱动器22集成在一起。此类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较为常见。在另一实施例中,显示器阵列30为典型的显示器阵列或双稳态显示器阵列(例如,包括干涉仪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包括键盘(例如QWERTY键盘或电话键区)、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为示范性显示装置40的输入装置。当麦克风46用于将数据输入到所述装置时,语音命令可由用户提供,以用于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为可再充电电池,例如镍镉电池或锂离子电池。在另一实施例中,电源50为可再生能源、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经配置以从壁装电源插座接收电力。
在一些实施中,如上文所述,控制可编程性驻存在驱动器控制器中,驱动器控制器可位于电子显示系统中的几个位置中。在一些情况下,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认识到,可在任何数目的硬件和/或软件组件中且在各种配置中实施上文所述的优化。
根据上文所陈述的原理来操作的干涉仪调制器的结构的细节可广泛地改变。举例来说,图7A-7E说明可移动反射层14和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,其中金属材料带14沉积在正交延伸的支撑件18上。在图7B中,可移动反射层14在系链32上仅在角落处附接到支撑件。在图7C中,可移动反射层14从可变形层34悬置,可变形层34可包含柔性材料。可变形层34绕可变形层34的周长直接或间接连接到衬底20。这些连接在本文被称为支撑柱。图7D中所说明的实施例具有支撑柱插塞42,可变形层34搁置在支撑柱插塞42上。如图7A-7C中,可移动反射层14保持悬挂在腔上,但可变形层34不通过填充可变形层34与光学堆叠16之间的孔而形成支撑柱。而是,支撑柱由平面化材料形成,所述平面化材料用于形成支撑柱插塞42。图7E中所说明的实施例是基于图7D中所示的实施例,但还可适用于与图7A-7C中所说明的实施例中的任何一者以及未图示的额外实施例合作。在图7E中所示的实施例中,金属或其它导电材料的外加层已经用于形成总线结构44。这允许信号沿着干涉仪调制器的背部路由,从而消除了可能原本必须形成于衬底20上的许多电极。
在例如图7中所示的那些实施例的实施例中,干涉仪调制器充当直观装置,其中从透明衬底20的前侧来观看图像,所述前侧与其上配置有调制器的侧相对。在这些实施例中,反射层14在反射层的相对衬底20的那侧以光学方式遮蔽干涉仪调制器的一些部分,包括可变形层34和总线结构44。这允许在不负面地影响图像质量的情况下对被遮蔽的区域进行配置和操作。此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彼此独立地起作用。此外,图7C-7E中所示的实施例具有从使反射层14的光学特性与其机械特性脱离获得的额外益处,所述益处由可变形层34来执行。这允许用于反射层14的结构设计和材料在光学特性方面被优化,且用于可变形层34的结构设计和材料在所需的机械特性方面被优化。
如上所述,干涉仪调制器通过控制撞击调制器表面的光的自干涉来调制光。举例来说,美国专利第5,835,255号揭示图1中所示的干涉仪调制器(参看美国专利第5,835,255号中的图20B)。美国专利第5,835,255号中的全部内容以全文引用的方式并入本文中。
如图8中所示,干涉仪调制器还可包括干涉仪腔的相对表面之间的绝缘介电层508。当驱动干涉仪调制器时,绝缘层508防止层502与506之间的直接接触,从而防止短路。
如图8中所示,在传统的干涉仪调制器中,在玻璃衬底500上具有单个观看表面。也就是说,可由装置的用户通过在箭头510的方向上透视衬底500来观看腔。取决于激活状态和腔的尺寸,每个腔可向观看者呈现出白色、黑色或特定的色彩。因此个别可控制腔的阵列可形成反射性显示装置以用于各种应用,包括手机、PDA和膝上型计算机。
A.具有两个观看表面的干涉仪调制器
在某些应用中,具有一种在装置的两侧都包括可观看显示区域的显示装置是有用的。具有(例如)一种能在两侧产生图像,同时保持较薄轮廓的面板显示器是特别有利的。虽然只要通过将两个显示装置背对背地放置便可产生双侧显示器,但这可导致相对厚或笨重的装置。因此,可产生两个图像,同时保持较薄或最小轮廓的装置会是有用的。这些装置可以多种方式来实现。
图9中展示这样一种装置的一个实例。所述装置包含两个衬底500a和500b,其可由支撑堆叠510固定在一起。图9中的装置的下部类似于图8中所示的装置。如上文,图9中的实施例含有大体上对光透明的第一衬底500a。在第一衬底上的是第一部分反射层(还被称作部分透射层)502a。部分反射层502a选择性地反射光。在此层502a上的是介电层508a(或保护涂层)。在这些层上并穿过这些层的是支撑堆叠510。支撑堆叠510连接第一衬底500a、第二衬底500b。在某些实施例中,支撑堆叠直接连接到衬底。在其它实施例中,支撑堆叠连接到介电层或另一层,且进而允许对衬底的机械结合。支撑堆叠由各种支撑部分504a和504b(在上文被称作柱)组成。支撑部分的大小和形状可发生变化。支撑堆叠510进一步连接第一介电层508a和第二介电层508b。额外的支撑部分可在(例如)介电层508a与508b以及衬底500a与500b之间连接第一衬底和第二衬底。
由支撑堆叠510支撑的是可移动层506。如上文,可移动层506可弯曲以允许腔室498a在大小上的改变。当从方向510a观看装置时,可移动层的移动是在方向602上。当从方向510b观看装置时,可移动层的移动是在方向604上。此移动大体垂直于层的平面。在可移动层的两侧是反射表面710和711。
在所描绘的实施例中,反射表面710和711以及腔498中的可移动层506的表面是成一个整体;然而,它们不需要是单一结构。举例来说,反射表面710或711可以是反射部分的一部分,所述反射部分接着连接到可移动层506。反射部分可以仅为可移动层506的一部分,其中反射表面710或711处于所述部分。或者,反射部分可以是指专用于反射表面的一部分,从而指示一独立部分主要用于层的移动。举例来说,图7B-7E中展示可能的反射部分,项目14,其中可移动的且更明确地说是可变形层是项目32或34,而反射表面位于项目14的底部上。一般来说,术语可移动层可用于描述当装置从打开位置转变为关闭位置时发生移动的所有部分。“可变形层”用于描述缺乏其它特征(例如反射特性),但仍可移动的那些层或层的一部分。另外,所属领域的技术人员将了解,可移动层还将包含第二电极。
可移动层506被包含在腔498中。可由第一部分反射层502a和第二部分反射层502b界定所述腔。两个层可具有与其关联的介电层508a和508b,以及其它层或装置。腔498被划分为子腔498a和498b,其大小可依据可移动层506在主腔498中的位置而改变。当可移动层506偏离到第一部分反射层502a时,腔498a的大小被减小。当可移动层506偏离到第二部分反射层502b时,腔498b的大小被减小。一般来说,可移动层506在三个位置800、801和802中的一者上所用的静止时间最多,且可依据与部分反射层502a、502b相关联的电极和与可移动层506相关联的电极之间的电荷,以及可移动层506的机械特性而在三个位置之间移动。
支撑堆叠进一步将第一介电层508a连接到第二介电层508b。第二介电层508b与也对光部分或选择性透明的第二部分反射层502b相关联。再有,尽管第二部分反射层可充当第三电极,但在某些实施例中,当第二部分反射层可能不具有所需的电气特性时,存在连接到第二部分反射层的一独立电极。在第二部分反射层502b上的是第二衬底500b。在某些实施例中,在第一、第二衬底或两个衬底500b、500a中的是孔720。如下文更详细解释,孔720仅需足够大和靠得足够靠近以允许蚀刻剂进入将为腔498的区域,尽管在所有实施例中并不都需要如此,如下文所述。
图10中描绘替代实施例。在此实施例中,两个可移动层506a和506b用于达成两个图像,在平面表面的每一侧达成一个图像。在此实施例中,可同时产生两个图像,在显示器表面的每一侧产生一个图像。
在此实施例中,同样具有被支撑堆叠510支撑的两个衬底500a和500b,同样,支撑堆叠510包含支撑部分504a和504b。还具有至少一额外的支撑部分504b,以及其它可能的支撑部分以将衬底500a和500b完全连接在一起。支撑部分504c的高度可足以避免可移动部分506a与506b之间不必要或有害的接触。
类似于上述实施例,第一衬底500a对光大体上透明,且被第一部分反射表面502a覆盖。如果第一电极不同于部分反射层,那么也可将其包括在内。在第一部分反射层502a上的是介电层508a。在介电层508a上的是与其它支撑部分关联以连接到500a和500b的支撑部分504a。再有,第二衬底500b与第二部分反射层502b相关联,而所述第二部分反射层502b进一步与介电层508b相关联,且视情况,假定第二部分反射层也未充当电极,其还与第四电极相关联。
在部分反射层502b与502a之间的是腔498。由支撑堆叠510支撑的是可在腔498内移动的两个可移动层506a和506b。腔498进一步被划分为三个子腔498a、498c和498b。腔498a和498b类似于图9中描绘的腔498a和498b。可移动层506a的移动导致腔498a和498c的大小上的改变。可移动层506b的移动导致腔498b和498c的大小上的改变。可移动层可在大体垂直于第一和第二电极层502a和502b的平面的方向上移动,以便在适当时改变可移动层710和711的表面与部分反射层502a或502b之间的距离。可移动层506a经配置以在方向602上在位置800与位置801a之间移动。可移动层506b经配置以在方向604上在位置802与801b之间移动。可移动层506a包含第二电极,且可移动层506b包含第三电极。
如上文,可移动层506a和506b可经配置以具有反射表面710和711,进而允许可移动层充当干涉仪调制器中的反射表面。然而,反射表面710和711还可类似于图7B-7E中所示的那些反射表面,例如,与可变形层分离。
所属领域的技术人员将了解,在所描绘的实施例中,部分反射层502a和502b以及可移动层506、506a和506b还经配置以充当电极。然而,在某些实施例中,层的电极方面与层的光学特性分离。因而,在适当时可添加专用电极层。或者,或另外,在某些实施例中,可在各个层之间划分层的可移动特性,而不是单一层。因此,在不脱离本发明教示的情况下,可包括额外的层,或将当前层的功能分配给其它层。
如所讨论,一层可包含子层,且可在特定子层之间划分层的各种功能。举例来说,可移动层506移动两个反射表面710和711。在某些实施例中,反射表面710和711是可移动层本身。因此,一单一层可允许移动且可反射光。在其它实施例中,在特定结构或层中划分这些和其它功能。举例来说,可具有允许反射部分进行移动的装置的可变形部分,且视情况为一专用的电极层。如何可进一步限定或调节某些层的另一实例是部分反射层502。如上文所述,光学堆叠可包含电极层、部分反射层和透明介电层。在图9和图10中,仅展示部分反射层和介电层。电极层可以是一专用电极层(未图示),或其可为与部分反射层相同的层。如本文所用,被描述为在可移动或反射表面与部分反射层或介电层之间发生的移动是由与所述层中的每一者连接或相关联的电极驱动的。
如所属领域的技术人员将了解,在适当时可添加额外的层或衬底。举例来说,在某些实施例中,可添加额外的衬底层。这对将额外的支撑或保护添加到衬底500b会是有用的。所述额外的衬底可直接粘附到衬底500b,或例如通过连接(例如,粘结)在装置的周边上而添加。
B.双侧干涉仪调制装置的制造
制造图9和图10中所描绘的实施例的初始步骤类似于针对图1中所描绘的实施例在上文描述的步骤。美国专利第5,835,255号还一般描述了制造过程,其全文以引用的方式并入本文中。一般来说,一个步骤可沉积第一衬底500a、第一支撑部分504a、第一部分反射层502a、介电层508a和具有反射表面710的可移动层506。
除了这些步骤之外,在可移动层506上添加(例如,沉积)另一层或另一支撑部分504b。这从下部腔498a在可移动层506的另一侧形成第二上部腔498b。如所属领域的技术人员所了解,当制造时,腔将含有牺牲材料,如上文更详细的描述。在将另一层(或多层)沉积在牺牲材料上之后移除牺牲材料。另外,可移动层506将具有第二反射表面711,或连接到第二反射表面711。在此之后,添加另一介电层508b,且接着添加第二部分反射层502b。最终,可添加第二衬底500b(例如,通过沉积),且第二衬底500b可以是(例如)第二支撑部分或504b上的SiO2,或支撑堆叠510上的SiO2。或者,可通过使用环氧树脂将第二衬底500b附接到装置。在一优选实施例中,环氧树脂大体上光学透明。第二衬底可直接附接到第二部分反射层502b或附接到图9中所示的额外的支撑部分。
如上文,通过制造固定的一组层而得到腔498、498a和498b,其中使用例如钼的牺牲层填充腔。在沉积了层之后,通过将层暴露于蚀刻剂气体使用干式蚀刻移除牺牲材料。对这些实施例感兴趣的是两个衬底层500a和500b附接到单个支撑堆叠的事实。这可需要额外的步骤或细微的修改,因为两个衬底在某些情况下可有效密封装置的内部,并防止蚀刻剂到达牺牲材料。同样,为了制造图9或图10中的装置,尤其达成额外的腔空间498b,或498b和498c,在衬底500b或500a中包括小孔720会是有利的。所述孔仅需要足够大和足够靠近地允许干燥气体接触牺牲材料,最初在所述牺牲材料下方填充空间498a和498b。在某些实施例中,第二衬底500b没有沉积在第二部分反射层或第二电极502a的表面上,而是经由充分透明的环氧树脂或胶水附接到电极层;因此,不需要孔720。
可以类似方式完成图10中展示的制造第二实施例。同样,一个步骤应用额外的支撑部分504b,除了第一可移动层506a之外,这次应用额外的可移动层506b和额外的支撑部分504c。另外,反射表面710和711仅需存在于可移动层506a和506b的相应侧上,以便分别从方向510a或510b反射光。在某些实施例中,可移动层更加复杂,其实例在图7b-7d中,其中反射表面14与直接允许移动的层34(还被称作可变形层)分离。可变形层可与反射表面分离,尽管在需要时反射层仍将移动。再次,与部分反射层502a(或502b)相比,由反射表面710(或711)的所需间隔或移动602(或604)来部分确定支撑部分504a和504b的大小。支撑部分504c的大小优选足够大以防止可移动层506a与506b之间的任何不希望的互动。如所属领域的技术人员所了解,在此实施例中,可移动层506a和506b可同时操作以在装置的侧上产生图像。因此,两个可移动层506a之间的间隔可考虑到电荷可在层上建立,这可能帮助它们的互动。
C.利用单个装置产生两个图像的方法
在完成后,可从方向510a和510b观看到两侧反射型显示器。如果从方向510a观看显示器,那么如上文所述适当地驱动与506和502a(例如,可移动层和一个部分反射层)相关联的行和列电极,以将在松弛的中心位置801与驱动或激活位置800之间的镜面移动地更加靠近部分反射层502a。此移动如箭头602所示。此激活状态导致腔498a坍塌。在某些实施例中,当光从方向510a进入,且腔498a没有坍塌时,光撞击反射表面710且可通过部分反射层502a并离开腔。当光从方向510a进入且腔498a坍塌时,光受阻碍而不能离开腔。在其它实施例中,反射选定的光来代替吸收光。
如果从方向510b观看显示器,那么如上所述适当地驱动与层506和502b相关联的行和列电极,以将在松弛位置801与激活位置802之间的镜面移动成更靠近部分反射层502b。此移动如箭头604所示。此驱动状态导致腔498b坍塌。在某些实施例中,当光从方向510b进入,且腔498b没有坍塌时,光撞击反射表面711且可通过部分反射层502b并离开腔。当光从方向510b进入且腔498b坍塌时,光受阻碍而不能离开腔498b。在其它实施例中,反射选定的光来代替吸收光。
尽管图9展示在两侧具有大体相等的腔尺寸的对称装置,但应了解,可产生非对称的腔。另外,所属领域的技术人员将了解,当装置具有其可停留的三个位置时,当在从方向510a观看与从方向510b观看之间转变时,可需要额外的时间或电力,因为可移动层506可能必须转变通过或转变到位置801,在仅具有两个可安置可移动层的位置的装置中不需要这个步骤。
尽管可从两侧观看到此显示器,但每次对其驱动以仅在一侧产生图像,因为在一侧产生图像可在相对侧产生不同的所形成的视觉外观。这在需要两侧显示器的许多应用中不是问题,但每次仅看到一侧。一个实例可为贝壳状手机设计,其中铰链型键区盖在外侧和内侧都具有显示器。在图9中所示的显示器安装在此应用中的情况下,打开手机可触发行506和列502a以产生所需的内部显示,且当关闭手机时,发生行506和列502b的操作以产生所需的外部显示。如所属领域的技术人员将了解,存在单个可观看层可同时产生两个图像的用途的实施例。举例来说,可移动层可在位置802与801和位置801与800之间足够快速并频繁地转变,以在两侧产生图像。另外,不同色彩的图像也可在使用期间在装置的相对侧呈现出来,即使相反侧的色彩可能不够理想。或者,可使用照明源来使用特定频率的光照明显示器的每一侧,两个频率彼此偏移,使得不会在同时照明每一侧。通过在一侧具有照明的情况下对所述侧图像的显示进行定时,且对另一侧采用相同的方式,可显得如同一次产生两个图像。
图10中所描绘的第二实施例对两个相等的干涉仪调制装置以类似的方式操作,尽管有某些额外参数要考虑。当光从第一方向510a进入时,其穿过第一衬底500a和第一部分反射层502a和介电层508a并撞击连接到可移动层506a的反射表面710。反射表面710位于位置800或位置801a处,这取决于流过与层506a和502a相关联的电极的电流。在某些实施例中,当可移动层506a位于靠近介电层的位置800处且腔498a坍塌时,光被保留在腔中。可移动层506a在方向602上移动,以确定针对装置的此部分而反射的光的数量和产生的图像或信号。当可移动层506a位于位置801a处且腔498a没有坍塌时,光再次通过衬底500a进入,穿过部分反射层502a和介电层508a,且由反射表面710反射。在某些实施例中,在此位置允许选定的光离开腔。在其它实施例中,在此位置吸收光。
从方向510b进入的光穿过大体上透明的衬底500b、部分反射层502b和介电层508b。其接着被与可移动层506b相关联的反射表面711反射。再次,可移动层506b在方向604上移动以改变腔498b以及腔498c的大小。当腔498b的大小被最小化时,腔498b坍塌,且可移动层位于位置802处。在某些实施例中,在坍塌位置处,由装置反射通过方向510b进入的选定的光。在其它实施例中,在坍塌位置处,由装置吸收通过方向510b进入的光。同样,在某些实施例中,当可移动层位于位置801b处,且腔498b的大小不坍塌时,由装置吸收光。在其它实施例中,当腔没有坍塌时,允许选定的光离开装置。
在此实施例中,可完全分离地驱动由与层502a和506a相关联的电极形成的行/列阵列和由与层502b和506b相关联的电极界定的行/列。因此,当从相对侧观看时,此装置可同时产生两个独立的反射显示。
D.额外的双侧显示器
尽管上述装置可具有单个支撑堆叠510,但并不是总是需要单个支撑堆叠。在图11中描绘的实施例中,单个衬底500a的两侧都用于可从方向510a和510b观看的装置中。此装置具有被衬底500a分离的支撑部分或堆叠510和610。
此装置可包含第一衬底500a,其上面有电极层502a和第一介电层508a。在这些层上的是支撑部分504a,其支撑具有反射表面711的可移动层506。在此可移动层506上的是另一支撑部分504b,其支撑第二介电层(任选的)和部分反射层502b。在此之上的是任选的大体上透明的第二衬底500b。在第一衬底500a的相对侧的是第二电极层602a和第三介电层608a。在这些层上的是第三支撑部分604a,其支撑具有反射表面711的可移动层606。在此可移动层606上的是第四支撑部分604b,其支撑第四介电层(任选的)608b和第二部分反射层602b。如下文所注意,此第二部分反射层602b不需要充当电极。在第二部分反射层602b上的是任选的大体上透明的衬底600。可添加额外的大体上透明的衬底以用于额外的强度或保护。
在某些实施例中,此实施例与上述实施例之间的一个差异在于层502a和602a主要是用于移位可移动层506和606的电极。也就是说,当在502b与反射表面711之间或在602b与反射表面710之间发生光学互动时,层502a和602a不需要具有任何特定的光学特性。另外,在某些实施例中,层502b和602b不需要具有任何电气特性,因为它们不需要吸引可移动层506或606。而是,可仅针对层502b和602b的光学特征来选择层502b和602b。另外,在某些实施例中,支撑堆叠可主要包含两个单独且分离的支撑部分504a和604a,且任何额外的支撑部分504b或604b可小得多。这是因为层504b和604b可足够高来允许可移动层506和606进行操作。如所属领域的技术人员所了解,所有这些差异不需要包括在每个实施例中。在某些实施例中,孔被安置在任选的第二和第三衬底中。
在图11中的实施例中,可同时产生两个图像。如所属领域的技术人员所了解,在这个实施例中,系统的光学特性可以是上述系统的相反情况。也就是说,当激活可移动层时,装置将吸收光并产生“暗”图像。当未激活或松弛可移动层时,装置将反射光并产生“亮”图像。另外,如所属领域的技术人员将了解,制造此装置的方法可类似于上文针对图9和10的实施例而描述的方法,主要不同之处在于层、衬底或支撑部分的数目和位置。另外,因为层502a、602a、502b和602b的功能可部分不同于图9和10中的实施例(如上所述),因此所属领域的技术人员将了解还可如何改变这些层和步骤中所使用的材料。如所属领域的技术人员将了解,上文讨论的任何组成或方法在适当时可与此实施例组合。
如所属领域的技术人员将了解,在某些实施例中,衬底500a不需要对光透明。在某些实施例中,衬底500a包含彼此附接的两个或两个以上衬底。