CN101688974A - 衬底上的集成干涉式调制器与太阳能电池 - Google Patents

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Abstract

本发明的实施例涉及包括干涉式调制器及太阳能电池的干涉式显示器装置及制造所述装置的方法。在一些实施例中，所述太阳能电池经配置以将能量提供到所述干涉式调制器。所述太阳能电池及所述干涉式调制器可形成于同一衬底上方。所述太阳能电池的层可与所述干涉式调制器的层共享。

Description

衬底上的集成干涉式调制器与太阳能电池
相关申请案的交叉参考
本申请案主张2007年7月5日申请的题为“衬底上的集成干涉式调制器与太阳能电池(INTEGRATED IMODS AND SOLAR CELLS ON A SUBSTRATE)”的美国申请案第11/773,757号以及2008年3月30日申请的题为“衬底上的集成干涉式调制器与太阳能电池(INTEGRATED IMODS AND SOLAR CELLS ON A SUBSTRATE)”的欧洲申请案第08153162.6号的权利，所述申请案的全文以引用的方式并入本文中。
技术领域
本发明的实施例涉及包括太阳能电池的干涉式显示器装置及制造所述干涉式显示器装置的方法。
背景技术
微机电系统(MEMS)包含微机械元件、激活器和电子装置。可使用沉积、蚀刻和/或其它蚀刻掉衬底和/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，干涉式调制器可包括一对导电板，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，一个板可包括沉积在衬底上的固定层，且另一个板可包括通过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
在一些实施例中，提供一种包含干涉式调制器及太阳能电池的显示器装置，其中所述太阳能电池经配置以为干涉式调制器提供能量。所述装置可进一步包含电容器，其中所述电容器经配置以存储来自太阳能电池及/或电池的能量，其中所述电池经配置以存储来自太阳能电池的能量。所述装置可包含干涉式调制器阵列。所述太阳能电池可位于阵列中的干涉式调制器中的至少两者之间及/或阵列周边外部。干涉式调制器的至少一种材料可与太阳能电池的至少一种材料相同。干涉式调制器的至少一种材料可与太阳能电池的至少一种材料厚度相同。干涉式调制器的至少一种材料及太阳能电池的至少一种材料可包含氧化铟锡。干涉式调制器的电极层可包含干涉式调制器的至少一种材料。
所述装置可进一步包含：包括干涉式调制器的显示器；经配置以与所述显示器通信的处理器，所述处理器经配置以处理图像数据；及经配置以与所述处理器通信的存储器装置。所述装置可进一步包含经配置以将至少一个信号发送到显示器的驱动器电路、经配置以将图像数据的至少一部分发送到所述驱动器电路的控制器、经配置以经所述图像数据发送到处理器的图像源模块、及经配置以接收输入数据并将所述输入信号传送到所述处理器的输入装置中的一者或一者以上。所述图像源模块可包含接收器、收发器及发射器中的至少一者。
在一些实施例中，提供一种制造光学装置的方法，其可包含：在衬底上形成干涉式装置，其中形成干涉式装置包含在所述衬底上沉积多个层；及在所述衬底上形成太阳能电池，其中形成太阳能电池包含在所述衬底上沉积多个层。所述方法可进一步包含在太阳能电池与干涉式调制器之间形成共享层。所述共享层可为操作层，可包含氧化铟锡，及/或可包含干涉式装置的电极层。
形成干涉式装置可包含：在衬底上形成第一电极层；在所述第一电极上形成牺牲层；在所述牺牲层上形成电极层；及移除所述牺牲层的至少一部分。形成太阳能电池可包含：在衬底上形成p掺杂层；在所述p掺杂层上形成本征层；及在所述本征层上形成n掺杂层。
通过本文所揭示的方法来制造微机电(MEMS)装置。
在一些实例中，提供一种使用太阳能电池的方法，其可包含：使用太阳能电池将光能转换成电能；使用电能对能量存储装置充电；及将能量存储装置连接到干涉式调制器；及将来自能量存储装置的能量提供到干涉式调制器。所述能量存储装置可为电池。太阳能电池及干涉式调制器可形成于同一衬底上方。太阳能电池可与干涉式调制器共享至少一个层。
在一些实例中，提供一种装置，其包含：用于将太阳能转换为电能的装置；用于以干涉方式调制光的装置；及用于将电能提供到干涉式调制装置的装置。所述装置可进一步包含用于存储电能的装置。用于将太阳能转换为电能的装置及用于以干涉方式调制光的装置可形成于同一衬底上。
在一些实例中，提供一种计算机可读媒体，其可包含用于操作干涉式调制器的指令，所述指令包括用于将时变电压施加到干涉式调制器的指令，其中所述电压由连接到太阳能电池的能量存储装置供应。
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反射层处于松弛位置，且第二干涉式调制器的可移动反射层处于激活位置。
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器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和图6B是说明包括多个干涉式调制器的视觉显示器装置的实施例的系统框图。
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为说明在制造干涉式调制器的方法的实施例中的某些步骤的流程图。
图9为说明制造MEMS装置的方法的实施例的流程图。
图10为说明制造MEMS装置的方法的实施例的流程图。
图11A到图11O示意性说明用于制造MEMS装置的方法的实施例。
图12A到图12C为不同太阳能电池的横截面。
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，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不论运动(例如，视频)还是固定(例如，静止图像)的且不论文字还是图画的图像的任何装置中。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)、手持式或便携式计算机、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)、座舱控制器和/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，一件珠宝上的图像显示器)。具有与本文中描述的装置类似的结构的MEMS装置也可用于例如电子切换装置的非显示器应用中。
干涉式调制器显示器需要电源来控制电极位置，且因此控制装置的光反射率。在本发明的实施例中，将干涉式调制器与太阳能电池结合。提供用于在同一衬底上形成干涉式调制器及太阳能电池的方法。
图1中说明包括干涉式MEMS显示器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，显示器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，显示器元件将极少的入射可见光反射到用户。依据实施例而定，可颠倒“接通”和“断开”状态的光反射性质。MEMS像素可经配置以主要在选定色彩下反射，除了黑与白之外，其还允许彩色显示。
图1是描述视觉显示器的一系列像素中的两个相邻像素的等角视图，其中每一像素包括MEMS干涉式调制器。在一些实施例中，干涉式调制器显示器包括这些干涉式调制器的一行/列阵列。每一干涉式调制器包含一对反射层，其定位成彼此相距可变且可控制的距离以形成具有至少一个可变尺寸的谐振光学间隙。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，可移动反射层定位成距固定部分反射层相对较大的距离。在第二位置(本文中称为激活位置)中，可移动反射层定位成更紧密邻近所述部分反射层。视可移动反射层的位置而定，从所述两个层反射的入射光相长地或相消地进行干涉，从而为每一像素产生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含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处于距包含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)通常包括若干熔合层(fused layer)，所述熔合层可包含例如氧化铟锡(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。部分反射层可由为部分反射的多种材料(例如，各种金属、半导体及电介质)形成。部分反射层可由一个或一个以上材料层形成，且层中的每一者可由单一材料或材料的组合形成。
在一些实施例中，光学堆叠16的层经图案化成为多个平行条带，且如下文中进一步描述，可在显示器装置中形成行电极。可移动反射层14a、14b可形成为沉积金属层(一层或多层)的一系列平行条带(与行电极16a、16b垂直)，所述金属层沉积在柱18和沉积于柱18之间的介入牺牲材料的顶部上。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，且这些条带可在显示器装置中形成列电极。
在不施加电压的情况下，间隙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框图。在所述示范性实施例中，所述电子装置包含处理器21，其可为任何通用单芯片或多芯片微处理器(例如ARM、
Figure G2008800228472D00051
Pro、8051、
Figure G2008800228472D00052
)，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，包含网络浏览器、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通信。在一个实施例中，所述阵列驱动器22包含将信号提供到显示器阵列或面板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展示图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性质。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中所说明的实例中，存在约3到7V的经施加电压窗口，在所述窗口内，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“滞后窗口”或“稳定窗口”。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，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“稳定窗口”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断言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，从而激活对应于所断言的列线的像素。接着改变所述组已断言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，从而根据已断言的列电极而激活行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器数据刷新且/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广泛种类的协议也是众所周知的且可结合本发明使用。
图4、图5A和图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说明可用于使像素展示出图3的滞后曲线的一组可能的列和行电压电平。在图4实施例中，激活像素涉及将适当列设定为-Vbias，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+Vbias，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+Vbias还是-Vbias，像素在任何其最初所处的状态中均是稳定的。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+Vbias，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-Vbias，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，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。在对图5A中说明的帧进行写入之前，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(1ine 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伏的稳定窗口中，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)像素且松弛了(1，3)像素。阵列中其它像素均不受影响。为了视需要设定行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A中所示。在对帧进行写入之后，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。还将应了解，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和图6B是说明显示器装置40的实施例的系统框图。显示器装置40可为(例如)蜂窝式电话或移动电话。然而，显示器装置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器装置。
显示器装置40包含外壳41、显示器30、天线43、扬声器45、输入装置48和麦克风46。外壳41通常由所属领域的技术人员众所周知的多种制造工艺的任一者形成，所述工艺包含注射模制和真空成形。另外，外壳41可由多种材料的任一者制成，所述材料包含(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包含可去除部分(未图示)，所述可去除部分可与其它具有不同颜色或含有不同标记、图画或符号的可去除部分互换。
如本文中所描述，示范性显示器装置40的显示器30可为包含双稳态显示器(bi-stable display)在内的多种显示器的任一者。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包含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或其它电子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包含干涉式调制器显示器。
图6B中示意说明示范性显示器装置40的一个实施例的组件。所说明的示范性显示器装置40包含外壳41且可包含至少部分封围在所述外壳41中的额外组件。举例来说，在一个实施例中，示范性显示器装置40包含网络接口27，所述网络接口27包含耦合到收发器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进而耦合到显示器阵列30。根据特定示范性显示器装置40设计的要求，电源50将功率提供到所有组件。
网络接口27包含天线43和收发器47使得示范性显示器装置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(包含IEEE 802.11(a)、(b)或(g))来发射和接收RF信号。在另一实施例中，所述天线根据蓝牙(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或其它用于在无线手机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从示范性显示器装置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大致上控制示范性显示器装置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性的信息。举例来说，这些图像特性可包含颜色、饱和度和灰度级。
在一个实施例中，处理器21包含微控制器、CPU或逻辑单元以控制示范性显示器装置40的操作。调节硬件52通常包含放大器和滤波器，以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可为示范性显示器装置40内的离散组件，或可并入在处理器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发射到阵列驱动器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似光栅的格式的数据流，使得其具有适于在显示器阵列30上进行扫描的时间次序。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的速度被施加到来自显示器的x-y像素矩阵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，包含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器装置40的操作。在一个实施例中，输入装置48包含例如QWERTY键盘或电话键区的键区、按钮、开关、触敏屏幕或压敏或热敏薄膜。在一个实施例中，麦克风46是用于示范性显示器装置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器装置40的操作。
电源50可包含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，包含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经配置以从壁式插座接收功率。
在某些实施例中，如上文中所描述，控制可编程性驻存在驱动器控制器中，所述驱动器控制器可位于电子显示器系统中的若干位置中。在某些实施例中，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，其中金属材料条带14沉积在垂直延伸的支撑件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。在图7C中，可移动反射层14从可包括柔性金属的可变形层34悬置下来。所述可变形层34直接或间接地连接到围绕可变形层34的周边的衬底20。这些连接在本文中称为支柱。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保持悬置在间隙上方，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。而是，支柱由平坦化材料形成，其用于形成支柱插塞42。图7E中说明的实施例是基于图7D中展示的实施例，但也可适于与图7A-7C中说明的实施例以及未图示的额外实施例的任一者一起发挥作用。在图7E中所示的实施例中，已使用金属或其它导电材料的额外层来形成总线结构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以光学方式遮蔽在反射层的与衬底20相对侧的干涉式调制器的部分，其包含可变形层34。这允许对遮蔽区域进行配置和操作而不会消极地影响图像质量。此遮蔽允许图7E中的总线结构44，其提供使调制器的光学性质与调制器的机电性质分离的能力，例如，寻址或由所述寻址引起的移动。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而发挥作用。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，所述益处由可变形层34执行。这允许用于反射层14的结构设计和材料在光学性质方面得以优化，且用于可变形层34的结构设计和材料在所需的机械性质方面得以优化。
图8说明干涉式调制器的制造过程800的实施例中的某些步骤。所述步骤可连同图8中未展示的其它步骤一起存在于用于制造例如图1与图7所说明的通用型的干涉式调制器的过程中。参见图1、图7及图8，过程800开始于步骤805处，其中在衬底20上形成光学堆叠16。衬底20可为例如玻璃或塑料的透明衬底，且可能已经受先前准备步骤(例如，清洁)以有助于有效形成光学堆叠16。如上所讨论，光学堆叠16为导电、部分透明及部分反射的，且可(例如)通过将所述层中的一者或一者以上沉积到透明衬底20上而制成。在一些实施例中，所述层经图案化成平行条带，且可形成显示器装置中的行电极。在一些实施例中，光学堆叠16包含在一个或一个以上金属层(例如，反射层及/或导电层)上沉积的绝缘层或介电层。在一些实施例中，绝缘层为光学堆叠16的最上层。
图8中说明的过程800在步骤810处继续，其中在光学堆叠16上形成牺牲层。稍后移除所述牺牲层(例如在步骤825)以形成如下文所讨论的腔19，且因此所述牺牲层未展示于图1所说明的所得干涉式调制器12中。在光学堆叠16上形成牺牲层可包含以经选择以在随后移除之后提供具有所要大小的腔19的厚度来沉积XeF2可蚀刻材料(例如钼或非晶硅)。可使用例如物理气相沉积(PVD，例如溅射)、等离子增强化学气相沉积(PECVD)、热化学气相沉积(热CVD)或旋涂等沉积技术来进行牺牲材料的沉积。
图8中说明的过程800在步骤815处继续，其中形成支撑结构，例如如图1及图7所说明的柱18。形成柱18可包含以下步骤：图案化牺牲层以形成支撑结构孔；接着使用例如PECVD、热CVD或旋涂等沉积方法将材料(例如聚合物)沉积到所述孔中以形成柱18。在一些实施例中，在牺牲层中形成的支撑结构孔延伸穿过牺牲层及光学堆叠16两者到下伏衬底20，使得柱18的下端接触衬底20(如图7A中所说明)。在其它实施例中，在牺牲层中形成的孔延伸穿过牺牲层，但不穿过光学堆叠16。举例来说，图7D说明支撑柱插塞42的下端与光学堆叠16接触。
图8中说明的过程800在步骤820处继续，其中形成例如图1及图7中所说明的可移动反射层14等可移动反射层。可移动反射层14可通过使用一个或一个以上沉积步骤(例如反射层(例如铝、铝合金)沉积)连同一个或一个以上图案化、掩蔽及/或蚀刻步骤一起而形成。如上文所论述，可移动反射层14通常为导电的，且本文可将其称为导电层。在一些实施例中，反射层包括铝。由于牺牲层仍存在于在过程800的步骤820处形成的部分制成的干涉式调制器中，所以在此阶段，可移动反射层14通常并不可移动。本文中可将含有牺牲层的部分制成的干涉式调制器称为“未释放”干涉式调制器。
图8中说明的过程800在步骤825处继续，其中形成腔，例如图1及图7中所说明的腔19。腔19可通过将牺牲材料(在步骤810处沉积的)暴露于蚀刻剂而形成。举例来说，可通过干式化学蚀刻来移除可蚀刻牺牲材料(例如钼或非晶硅)，例如，通过将牺牲层暴露于气态或蒸气蚀刻剂(例如从固态二氟化氙(XeF2)得到的蒸气)持续一段可有效移除所要量的材料的时间，所述干式化学蚀刻通常选择性地相对于腔19周围的结构。还可使用其它蚀刻方法，例如湿式蚀刻及/或等离子蚀刻。由于在过程800的步骤825期间移除牺牲层，所以在此阶段之后，可移动反射层14通常为可移动的。在移除牺牲材料之后，本文可将所得完全或部分制成的干涉式调制器称为“已释放”干涉式调制器。
图9说明在MEMS装置的制造过程900的实施例中的某些步骤。所述步骤可连同图9中未展示的其它步骤一起存在于制造过程中。过程900开始于步骤905处，其中提供衬底。衬底20可为例如玻璃或塑料的透明衬底，且可能已经受先前准备步骤，例如清洁。过程900在步骤910处继续，其中在所述衬底上形成干涉式装置。所述干涉式装置可(例如)通过过程800或通过任何替代性制造方法而形成。过程900在步骤915处继续，其中在衬底上形成太阳能电池。太阳能电池可由任何适合的方法形成。在一些实施例中，步骤910的至少部分发生于步骤915之前。在一些实施例中，步骤915的至少部分发生于步骤910之前。步骤910可在步骤915开始之前完成，或步骤915可在步骤910开始之前完成。在一些实施例中，步骤910及步骤915同时发生。
在一些实施例中，太阳能电池及干涉式装置形成于同一衬底上使得太阳能电池邻近干涉式装置。干涉式装置可包括与太阳能电池所包括的材料相同的材料。共同材料对于所述装置两者均可操作。即，共同材料可具有一些用于所述装置两者的功能的操作目的。在一些实施例中，干涉式装置可包括与太阳能电池的层相同厚度且相同材料的层。共同材料再次对于所述装置两者可操作。在一些实施例中，干涉式装置的层在与太阳能电池的层大体上相同的时间形成。
在一些实施例中，干涉式装置包括干涉式调制器阵列。太阳能电池可定位于干涉式调制器阵列的外部。所述装置可包括一个或一个以上太阳能电池。
在另一实施例中，太阳能电池及干涉式装置形成于不同衬底上。两个衬底可接着直接或间接地彼此附接。所述衬底可经附接(例如)使得干涉式装置邻近于太阳能电池。在另一实施例中，太阳能电池相对于入射光定位于干涉式装置的后侧。在一些实施例中，太阳能电池的一个或一个以上部分可形成于一个衬底上，且干涉式装置的一个或一个以上部分可形成于另一衬底上。所述两个衬底可接着直接或间接地彼此附接。
在一些实施例中，太阳能电池经配置以将能量提供到干涉式装置。太阳能电池可经配置以将能量提供到一个或一个以上干涉式调制器。太阳能电池可(例如)通过对电池或电容器进行充电而间接将能量提供到干涉式装置。电池或电容器可连接到所述干涉式装置。
图10为说明制造MEMS装置的方法的实施例中的某些步骤的流程图。所述步骤可连同图10中未展示的其它步骤一起存在于制造过程中。图11A到图11O示意性地说明使用例如光刻、沉积、掩蔽、蚀刻(例如，例如等离子蚀刻的干式方法及湿式方法)等的常规半导体制造技术来制造MEMS装置的方法的实施例。沉积可包含例如化学气相沉积(CVD，其包含等离子增强CVD及热CVD)及溅涂的“干式”方法及例如旋涂的湿式方法。
参见图10及图11，过程100开始于步骤105，其中提供衬底200。衬底200可为例如玻璃或塑料的透明衬底，且可能已经受先前准备步骤，例如清洁。
过程100在步骤110处继续，其中在衬底200上形成透明电极层205。透明电极层205可(例如)通过在衬底200上沉积导电透明材料而制成。透明电极层205可包括(例如)氧化铟锡。
过程100在步骤115处继续，其中形成太阳能电池。太阳能电池可形成于透明电极层205上或上方。在一些实施例中，太阳能电池(例如)通过在透明电极层205上沉积一个或一个以上层而制成。在一些实施例中，太阳能电池包含p掺杂硅层及n掺杂硅层。在一些实施例中，硅为非晶硅。在一些实施例中，如图11A所示，太阳能电池包括底部太阳能电池层210、中部太阳能电池层215及顶部太阳能电池层220。底部太阳能电池210可包括p掺杂非晶硅。中部太阳能电池层215可包括无掺杂或本征非晶硅。顶部太阳能电池层220可包括n掺杂非晶硅。在一些实施例中，太阳能电池层210、215及220包括硅替代非晶硅或包括多晶硅替代非晶硅。底部太阳能电池层210可为(例如)约50埃到约200埃厚。中部太阳能电池层215可为(例如)约3000埃到约30000埃厚。顶部太阳能电池层220可为(例如)约50埃到约200埃厚。如图11B所示，太阳能电池层210、215及220可经图案化及蚀刻以形成非晶硅堆叠。太阳能电池层210、215及220可由任何能够光产生及分离电荷载流子的材料形成，且可包含三层以下或以上。所述层可包含(例如)多晶硅、微晶硅、碲化镉、硒化/硫化铜铟、光电化学电池、聚合物、纳米晶体或其它纳米粒子。应了解，太阳能电池无需在步骤120开始之前完全形成。
过程100于步骤120处继续，其中形成如图11C中所示的保护层225。所述保护层225可包括(例如)氧化硅(SiOx)、氮化硅(SixNy)或氮氧化硅(SiOxNy)。所述保护层225可包括绝缘材料。如图11D所示，所述保护层225可经图案化及蚀刻。蚀刻的保护层225可继续围绕太阳能电池。
过程100在步骤125处继续，其中形成如图11E中所展示的金属层230。金属层230可包括(例如)钼、铬或钼铬材料。金属层230可为(例如)约50埃到约100埃厚。如图11F所示，金属层230及透明电极层205可经图案化及蚀刻。金属层230可在透明电极层205图案化及蚀刻之前经图案化及蚀刻。透明电极层205可经图案化及蚀刻以形成至少两个组件：位于太阳能电池下方的太阳能电池电极层205a及位于将形成干涉式调制器的位置处的干涉式调制器电极层205b。金属层230可经图案化及蚀刻以形成至少两个组件：太阳能电池金属层230a及干涉式调制器金属层230b。太阳能电池金属层230a可在太阳能电池电极层205a上方但邻近于太阳能电池。干涉式调制器金属层230b可在干涉式调制器电极层205b上方。
过程100在步骤130处继续，其中形成如图11G中所示的介电层235。介电层235可包括(例如)氧化物。介电层235可包括(例如)氧化硅或氧化铝。介电层235可至少部分用作绝缘层。
过程100在步骤135处继续，其中形成如图11H中所示的牺牲层240。稍后移除牺牲层240以形成如下文讨论的腔270a，且因此牺牲层240未展示于所得MEMS装置中。牺牲层240在介电层235上方的形成可包含以经选择以在随后移除之后提供具有所要大小的腔270a的厚度来沉积XeF2可蚀刻材料(例如钼或非晶硅)。可使用例如物理气相沉积(PVD，例如溅射)、等离子增强化学气相沉积(PECVD)、热化学气相沉积(热CVD)或旋涂的沉积技术来进行牺牲材料的沉积。如图11I所示，牺牲层240可经图案化及蚀刻。蚀刻的牺牲层可包含牺牲层组件240a，其位于干涉式调制器的腔所要处的位置。在一些实例中，如图11I所示，形成一个以上的牺牲层组件240a。在其它实例中，仅形成一个牺牲层组件240a。
过程100在步骤140处继续，其中形成支撑件245a。如图11J所示，支撑件可通过首先沉积支撑层245而形成。支撑层245可包括(例如)氧化材料。支撑层245可包括非导电材料。如图11K所示，支撑层245可经图案化及蚀刻以形成一个或一个以上支撑件245a。支撑件245a可位于邻近牺牲层组件240a处。支撑层240的蚀刻可包括蚀刻掉支撑层240在牺牲层组件240a顶部上的至少一部分。
过程100在步骤145处继续，其中形成如图11L所示的通路250a到250c。通路250a到250c可通过蚀刻太阳能电池顶部上的层、太阳能金属层230a及/或干涉式调制器金属层230b的至少部分而形成。在一些实施例中，步骤145可与步骤140大体上同时执行。
过程100在步骤150处继续，其中形成如图11M所示的第二电极层255。所述第二电极层255可为导电的。所述第二电极层255可如图11N所示经图案化及蚀刻以形成两个太阳能电池电极260a及260b、至少一个可移动膜265及iMoD电极260c。两个太阳能电池电极260a及260b与iMoD电极260c可定位于通路250a到250c上，且在一些实施例中可定位于通路250a到250c中。第一太阳能电池电极260a可定位于太阳能电池堆叠上方，且在一些实施例中可定位于太阳能电池堆叠上。第二太阳能电池电极260b可定位于太阳能电池金属层230a上方，且在一些实施例中可定位于太阳能电池金属层230a上。iMoD电极260c可定位于干涉式调制器金属层230b上方，且在一些实施例中可定位于干涉式调制器金属层230b上。由于牺牲层组件240a仍存在，所以至少一个可移动膜265通常在此阶段为不可移动的。至少一个可移动膜265可定位于牺牲层组件240a上方，且在一些实施例中可定位于牺牲层组件240a上。在一些实施例中，单独的可移动膜265定位于每一牺牲层组件240a上方，且在一些实施例中定位于每一牺牲层组件240a上。在一些实施例中，由第二电极层255所形成的组件中无一者彼此接触。在一些实施例中，第一太阳能电池电极260a、第二太阳能电池电极260b、iMoD电极260c及至少一个可移动膜265中无一者直接彼此接触。
一个或一个以上腔270a可通过将牺牲层组件240a暴露于蚀刻剂而形成。举例来说，可通过干式化学蚀刻(例如，通过将牺牲层暴露于气态或蒸气蚀刻剂(例如从固态二氟化氙(XeF2)得到的蒸气)持续一段有效移除所要量材料的时间可移除例如钼或非晶硅的可蚀刻牺牲材料，所述干式化学蚀刻通常选择性地相对于一个或一个以上腔270a周围的结构。还可使用例如湿式蚀刻及/或等离子蚀刻的其它蚀刻方法。牺牲层组件240a的移除通常导致至少一个可移动膜265在此阶段之后可移动。
可对过程100作出例如添加步骤、蚀刻变化、移除步骤或重排序步骤的变化。举例来说，干涉式调制器电极层205b可由与太阳能电池电极层205a不同的初始层形成。作为另一实例，介电层可经蚀刻使得在太阳能电池电极层205a上方无介电层。作为又一实例，太阳能电池电极260a及260b可经连接以对电池进行充电，所述电池可连接到iMoD电极260c。
各种类型的太阳能电池可包含在本文所描述的装置中。上述过程100描述一种类型的太阳能电池，其包括在步骤215中形成的层。
在一些实施例中，如图12A所示，太阳能电池形成于衬底上且包括太阳能电池电极层205a、底部太阳能电池层210、中部太阳能电池层215、顶部太阳能电池层220及太阳能电池电极260a。如上所述，在一个实施例中，底部太阳能电池层210包括p掺杂非晶硅，中部太阳能电池层215包括非晶硅，及顶部太阳能电池层220包括n掺杂非晶硅。在另一实施例中，底部太阳能电池层210包括p掺杂非晶碳化硅，中部太阳能电池层215包括非晶硅，及顶部太阳能电池层220包括n掺杂非晶硅。
在一些实施例中，如图12B所示，太阳能电池形成于衬底上且包括太阳能电池电极层205a、底部太阳能电池层210、中部太阳能电池层215、顶部太阳能电池层220、第二底部太阳能电池层305、第二中部太阳能电池层310、第二顶部太阳能电池层315及太阳能电池电极260a。第二底部太阳能电池层305、第二中部太阳能电池层310及第二顶部太阳能电池层315可定位于顶部太阳能电池层220上方且定位于太阳能电池电极260a下方。底部太阳能电池210、中部太阳能电池层215及顶部太阳能电池层220可包括上述材料。第二底部太阳能电池层305可包括p掺杂非晶碳化硅。第二中部太阳能电池层310可包括非晶硅。第二顶部太阳能电池层315可包括n掺杂非晶硅。
在一些实施例中，如图12C所示，太阳能电池形成于衬底上且包括太阳能电池电极层205a、底部太阳能电池层210、中部太阳能电池层215、顶部太阳能电池层220、第二底部太阳能电池层305、第二中部太阳能电池层310、第二顶部太阳能电池层315、第三底部太阳能电池层320、第三中部太阳能电池层325、第三顶部太阳能电池层330及太阳能电池电极260a。第三底部太阳能电池层320、第三中部太阳能电池层325及第三顶部太阳能电池层330可定位于第二顶部太阳能电池层315上方且定位于太阳能电池电极260a下方。底部太阳能电池210、中部太阳能电池层215、顶部太阳能电池层220及第二底部太阳能电池层305、第二中部太阳能电池层310、第二顶部太阳能电池层315可包括上述材料。第三底部太阳能电池层320可包括p掺杂非晶碳化硅。第三中部太阳能电池层325可包括非晶锗化硅。第三顶部太阳能电池层330可包括n掺杂非晶硅。
应了解，其它类型的太阳能电池可并入本文所描述的装置中。在一个实施例中，举例来说，装置的太阳能电池组件包括光电容器。
尽管以上详细描述已展示、描述且指出了本发明在应用到多种实施例时的新颖特征，但应了解，所属领域的技术人员可在不脱离本发明的精神的情况下在所说明的装置或过程的形式及细节方面作出各种省略、替代及改变。本发明的范围由所附的权利要求书而非前文的描述指示。在权利要求书的等效物的含义及范围内的所有改变将包括在权利要求书的范围内。

Claims (32)

1.一种显示器装置，其包括：
干涉式调制器；以及
太阳能电池，其中所述太阳能电池经配置以为所述干涉式调制器提供能量。
2.根据权利要求1所述的装置，其进一步包括电容器，其中所述电容器经配置以存储来自所述太阳能电池的能量。
3.根据权利要求1或2所述的装置，其进一步包括电池，其中所述电池经配置以存储来自所述太阳能电池的能量。
4.根据权利要求1到3中任一权利要求所述的装置，其中所述装置包括干涉式调制器阵列。
5.根据权利要求4所述的装置，其中所述太阳能电池位于所述阵列中的所述干涉式调制器中的至少两者之间。
6.根据权利要求4所述的装置，其中所述太阳能电池位于所述阵列的周边外部。
7.根据权利要求1到6中任一权利要求所述的装置，其中所述干涉式调制器的至少一种材料与所述太阳能电池的至少一种材料相同。
8.根据权利要求7所述的装置，其中所述干涉式调制器的所述至少一种材料的厚度与所述太阳能电池的所述至少一种材料的厚度相同。
9.根据权利要求7或8所述的装置，其中所述干涉式调制器的所述至少一种材料及所述太阳能电池的所述至少一种材料包括氧化铟锡。
10.根据权利要求7到9中任一权利要求所述的装置，其中所述干涉式调制器的电极层包括所述干涉式调制器的所述至少一种材料。
11.根据权利要求1到10中任一权利要求所述的装置，其进一步包括：
显示器，其包括所述干涉式调制器；
处理器，其经配置以与所述显示器通信，所述处理器经配置以处理图像数据；以及
存储器装置，其经配置以与所述处理器通信。
12.根据权利要求11所述的装置，其进一步包括经配置以将至少一个信号发送到所述显示器的驱动器电路。
13.根据权利要求12所述的装置，其进一步包括经配置以将所述图像数据的至少一部分发送到所述驱动器电路的控制器。
14.根据权利要求11到13中任一权利要求所述的装置，其进一步包括经配置以将所述图像数据发送到所述处理器的图像源模块。
15.根据权利要求14所述的装置，其中所述图像源模块包括接收器、收发器及发射器中的至少一者。
16.根据权利要求11到15中任一权利要求所述的装置，其进一步包括经配置以接收输入数据并将所述输入数据传送到所述处理器的输入装置。
17.一种制造光学装置的方法，其包括：
在衬底上形成干涉式装置，其中所述形成所述干涉式装置包括在所述衬底上沉积多个层；以及
在所述衬底上形成太阳能电池，其中所述形成所述太阳能电池包括在所述衬底上沉积多个层。
18.根据权利要求17所述的方法，其进一步包括形成共享层，所述共享层由所述太阳能电池及所述干涉式调制器两者共享。
19.根据权利要求18所述的方法，其中所述共享层为操作层。
20.根据权利要求17或19所述的方法，其中所述共享层包括氧化铟锡。
21.根据权利要求17到20中任一权利要求所述的方法，其中所述共享层包括所述干涉式装置的电极层。
22.根据权利要求17到21中任一权利要求所述的方法，其中形成所述干涉式装置包括：
在所述衬底上形成第一电极层；
在所述第一电极上形成牺牲层；
在所述牺牲层上形成电极层；以及
移除所述牺牲层的至少一部分。
23.根据权利要求17到22中任一权利要求所述的方法，其中所述形成所述太阳能电池包括：
在所述衬底上形成p掺杂层；
在所述p掺杂层上形成本征层；以及
在所述本征层上形成n掺杂层。
24.一种通过根据权利要求17到23中任一权利要求所述的方法制造的微机电(MEMS)装置。
25.一种使用太阳能电池的方法，其包括：
使用所述太阳能电池将光能转换成电能；
使用所述电能对能量存储装置进行充电；
将所述能量存储装置连接到干涉式调制器；以及
从所述能量存储装置将能量提供到所述干涉式调制器。
26.根据权利要求25所述的方法，其中所述能量存储装置为电池。
27.根据权利要求25或26所述的方法，其中在同一衬底上方形成所述太阳能电池及所述干涉式调制器。
28.根据权利要求25到27中任一权利要求所述的方法，其中所述太阳能电池与所述干涉式调制器共享至少一个层。
29.一种装置，其包括：
用于将太阳能转换成电能的装置；
用于以干涉方式调制光的装置；以及
用于将电能提供到所述干涉式调制装置的装置。
30.根据权利要求29所述的装置，其进一步包括用于存储所述电能的装置。
31.根据权利要求29或30所述的装置，其中所述用于将太阳能转换成电能的装置及所述用于以干涉方式调制光的装置形成于同一衬底上。
32.一种计算机可读媒体，其包括用于操作干涉式调制器的指令，所述指令包括用于将时变电压施加到干涉式调制器的指令，其中所述电压由连接到太阳能电池的能量存储装置供应。
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