CN102236164A - 基于mems光阀的显示装置及其形成方法 - Google Patents

Abstract

提供一种基于MEMS光阀的显示装置，包括：基底；基底表面的MEMS开关和MEMS光阀，MEMS开关包括：第一电极和第三电极；相对于第一电极和第三电极设置的第二电极，第二电极相对于第三电极具有接触凸起；当第一电极和第二电极具有电位差时，所述第二电极在静电力的作用下向第三电极靠拢，使得所述接触凸起与第三电极接触，以通过MEMS开关控制MEMS光阀。本发明还提供一种基于MEMS光阀的显示装置的形成方法。所述显示装置采用MEMS开关替代TFT开关，对显示装置显示信号的控制。所述MEMS开关结构简单，简化显示装置的制造工艺，降低制造成本。

Description

基于MEMS光阀的显示装置及其形成方法

技术领域

本发明涉及半导体制造领域，特别涉及一种基于MEMS光阀的显示装置及其形成方法。

背景技术

液晶平板显示器，特别TFT-LCD，是目前在亮度、对比度、功耗、寿命、体积和重量等综合性能方面全面赶上和超过CRT的显示器件，它的性能优良、大规模生产特性好，自动化程度高，原材料成本低廉，发展空间广阔，有可能是下一代显示器的主流产品。

液晶显示装置主要包括：基底，在该基底内设有背光源；像素电极，位于所述基底上，基底上还具有TFT(薄膜晶体管开关)阵列，该TFT(薄膜晶体管开关)阵列用于与像素电极电连接，控制像素电极的电位；与像素电极对应的彩色滤光板，以及位于像素电极和彩色滤光板之间的液晶层，并且在彩色滤光板面向液晶层的一面上形成有公共电极层。通过TFT(薄膜晶体管开关)阵列给像素电极提供电势，使公共电极层和像素电极之间具有电势差，通过该电势差使液晶层中的液晶偏转，根据电势差的大小控制液晶偏转的角度，从而可以控制背光源发出的光透过液晶层发送至彩色滤光板的光的多少。液晶显示装置中，使用的背光源为白光，首先只有成为偏振光才可以通过液晶层，偏振使得光的利用率仅有50％，当光再通过彩色滤光板，光的利用率最多只有33％，因此液晶显示装置中光的利用率比较低。此外，上述液晶显示装置还具有其他方面的缺陷：例如视角范围小，结构复杂、成本高等。

随着MEMS(微电子机械系统)技术的发展，在显示装置中利用MEMS光阀替换液晶层，从而控制背光源发出的光的透光率来实现液晶的显示。2008年3月26日公开的公开号为CN101151206A的中国专利公开了一种用基于MEMS光阀的显示装置，该专利采用高速高效的MEMS光阀替换液晶，不再需要偏光片、彩色滤光板以及ITO电极，可大幅度提高光效率、降低功耗以及制造成本。

但是，现有显示装置中的MEMS光阀，都是借助现有TFT-LCD平板微加工技术，结合TFT与MEMS光阀来控制显示信号，因此，该工艺仍然复杂，制造成本仍较高。

发明内容

提供一种基于MEMS光阀的显示装置及其形成方法，解决现有TFT-MEMS光阀的显示装置工艺复杂，制造成本较高的问题。

为解决上述问题，本发明提供一种基于MEMS光阀的显示装置，包括：

基底；

位于所述基底表面的MEMS开关和MEMS光阀，所述MEMS光阀至少包含有固定光栅和相对于固定光栅设置的可动光栅；

所述MEMS开关电连接于MEMS光阀，通过MEMS开关施加电信号至MEMS光阀，控制MEMS光阀中可动光栅与固定光栅的相对位置；

所述MEMS开关包括：第一电极和第三电极；相对于第一电极和第三电极设置的第二电极，第二电极相对于第三电极具有接触凸起；当第一电极和第二电极具有电位差时，所述第二电极在静电力的作用下向第三电极靠拢，使得所述接触凸起与第三电极接触，以通过MEMS开关控制MEMS光阀。

可选的，所述第二电极包括支撑段和导电层，所述导电层形成有接触凸起。

可选的，所述第一电极位于第三电极的一侧或两侧。

可选的，所述第一电极与第二电极间具有空腔。

可选的，所述第二电极或者第三电极和MEMS光阀电连接。

可选的，当第一电极和第二电极的电位差范围为2～50V时，所述第二电极与第三电极接触。

可选的，所述第一电极、第二电极和第三电极的材料为导电金属或导电非金属。

可选的，所述MEMS光阀还包括：

相对于可动光栅设置的驱动电极，及与所述可动光栅连接的光栅电极，当所述驱动电极和光栅电极具有电位差时，所述可动光栅沿朝向驱动电极方向，相对于固定光栅移动。

可选的，所述驱动电极位于可动光栅的一侧或两侧。

可选的，还包括与所述MEMS光阀和MEMS开关电连接的存储单元。

可选的，所述存储单元为存储电容，所述存储电容具有两个极板，其中一个极板连接于MEMS光阀和MEMS开关，另一极板接地。

本发明还提供一种基于MEMS光阀的显示装置的形成方法，包括以下步骤：

提供基底；

在所述基底上形成MEMS开关和MEMS光阀，所述MEMS光阀至少包含有固定光栅和相对于固定光栅设置的可动光栅；

其中，所述MEMS开关电连接于MEMS光阀，通过MEMS开关施加电信号至MEMS光阀，以控制MEMS光阀中可动光栅与固定光栅的相对位置：

所述MEMS开关的形成方法包括：

在基底上形成第一电极、第三电极及支撑段；

沉积第一介质层，所述第一介质层填充第一电极、第三电极和支撑段间的间隙，且所述第一介质层的表面与所述第一电极、第三电极及支撑段的表面齐平；

沉积牺牲层，所述牺牲层覆盖所述第一电极及第三电极，所述牺牲层的表面相对于第三电极具有凹陷；

在所述牺牲层上形成导电层，所述导电层相对于第三电极具有接触凸起，所述导电层与支撑段电连接，所述导电层和支撑段构成第二电极；

去除牺牲层，在所述第一电极、第二电极和第三电极间形成空腔。

可选的，所述第一电极位于所述第三电极的一侧或两侧。

可选的，所述第二电极或者第三电极和MEMS光阀电连接。

可选的，当第一电极和第二电极的电位差范围为2～50V时，所述接触凸起与第三电极接触。

可选的，所述第一电极、第二电极和第三电极的材料为导电金属或导电非金属。

可选的，所述可动光栅位于固定光栅的一侧，所述形成方法还包括在所述固定光栅的另一侧形成背光源。

可选的，同时形成所述MEMS开关和MEMS光阀，所述MEMS开关和MEMS光阀的形成方法包括：

提供基底，在所述基底上形成固定光栅；

在所述固定光栅上形成层间介质层；

在层间介质层上形成MEMS开关的第一电极、第三电极、支撑段及MEMS光阀的驱动电极；

沉积第一介质层，所述第一介质层填充第一电极、第三电极、支撑段和驱动电极间的间隙，且所述第一介质层的表面与所述第一电极、第三电极、支撑段及驱动电极的表面齐平；

沉积牺牲层，所述牺牲层覆盖所述第一电极及第三电极，所述牺牲层的表面对应第三电极的位置具有凹陷，同时所述牺牲层还覆盖有未形成有驱动电极的层间介质层表面；

在所述牺牲层上形成MEMS开关的导电层及MEMS光阀的可动光栅，所述导电层和支撑段构成第二电极；

去除牺牲层，在所述第一电极、第二电极和第三电极间形成第一空腔，所述可动光栅相对于固定光栅设置，且与层间介质层形成有第二空腔。

可选的，所述第一电极位于所述第三电极的一侧或两侧。

可选的，电连接第二电极和MEMS光阀或者电连接第三电极和MEMS光阀。

可选的，还包括形成光栅电极，所述光栅电极与所述MEMS光阀的可动光栅电连接。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

基于MEMS光阀的显示装置及其形成方法通过采用结构简单的MEMS开关替代传统的TFT开关，所述MEMS开关包括第一电极和第三电极，及与第三电极相对设置的第二电极，通过第二电极与第三电极接触与否控制MEMS光阀，从而实现对显示装置显示信号的控制。所述MEMS开关结构简单，大大简化了所述显示装置的制造工艺，降低制造成本。

进一步地，在形成MEMS光阀的同时也形成MEMS开关，利用所述MEMS开关控制MEMS光阀，从而实现显示装置显示信号的控制，大大简化了所述显示装置的制造工艺，降低制造成本。

附图说明

图1为一个实施例的基于MEMS光阀显示装置的电路结构示意图。

图2为一个实施例的基于MEMS光阀的显示装置中MEMS光阀结构示意图。

图3为另一个实施例的基于MEMS光阀的显示装置中MEMS光阀结构示意图。

图4为再一个实施例的基于MEMS光阀的显示装置中MEMS光阀结构示意图。

图5为一个实施例的基于MEMS光阀的显示装置中MEMS开关结构示意图。

图6为一个实施例的基于MEMS光阀的显示装置中MEMS开关结构俯视示意图。

图7为一个实施例的基于MEMS光阀的显示装置的形成方法流程示意图。

图8至图21为本发明一个实施例的基于MEMS光阀的显示装置的形成方法结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。

下面结合具体实施例详细说明本发明具体实施方式的显示装置。

图1为基于MEMS光阀显示装置的电路结构示意图。如图1所示，本实施例中显示装置包括：基底，位于基底上的多条扫描线11、12、......、1m，位于基底上的多条数据线21、22、......、2n，位于基底上的多个MEMS开关30、电容40以及MEMS光阀50；多条扫描线相互平行，多条数据线相互平行，且数据线与扫描线相互垂直。其中，所述MEMS开关30具有第一电极、第二电极和第三电极，所述扫描线与MEMS开关30的第一电极电连接，所述数据线与MEMS开关30的第二电极电连接，MEMS光阀50和MEMS开关30的第三电极电连接。

具体地，通过在MEMS开关30的第一电极和第二电极上施加一个电位差，使得MEMS开关30的第二电极与第三电极导通，又因第三电极和MEMS光阀50电连接，进而控制施加给MEMS光阀50的电压；其中，电容40连接于MEMS开关的第三电极和地之间。

在另一实施例中，第三电极和第二电极的连接方式可以互换，即所述数据线与MEMS开关30的第三电极电连接，MEMS光阀50和MEMS开关30的第二电极电连接。电容40连接于MEMS开关的第二电极和地之间。

图2所示为本实施例中基于MEMS光阀的显示装置中MEMS光阀结构示意图。如图2所示，包括：基底001，位于所述基底001上的固定光栅002，所述固定光栅002固定于基底001表面；与所述固定光栅002相对设置的可动光栅003；所述MEMS光阀还包括光栅电极006，所述光栅电极006一端电连接于可动光栅003；与所述光栅电极006相对设置的驱动电极005。

当所述光栅电极006与驱动电极005具有电位差时，光栅电极006、驱动电极005带有异种电荷，使得光栅电极006和驱动电极005之间产生静电力。在静电力的作用下，驱动电极005吸引光栅电极006向驱动电极005方向靠近，直至与驱动电极005相接触，进而带动与所述光栅电极006电连接的可动光栅003，所述可动光栅003与位于其下方的固定光栅002形成有相对位移，进而使得所述固定光栅002透出的光线可以有选择性地透过所述可动光栅003。所述驱动电极005、可动光栅003及光栅电极006的材料为导电金属或导电非金属。

其中，所述可动光栅003位于固定光栅002的一侧，所述固定光栅002的另一侧还形成有背光源(未图示)，所述背光源提供光线透过所述固定光栅002，并经过可动光栅003的间隙透出，若被所述可动光栅003不透光部分遮挡，则该部分光线不能透出。

本实施例中，所述驱动电极的两侧均形成有光栅电极，作为其他实施例，还可以仅在所述驱动电极的一侧形成有光栅电极。

本实施例中，所述驱动电极005仅位于可动光栅003的一侧，位于可动光栅003另一侧为固定支点007，用于固定可动光栅003。且所述固定支点007与所述可动光栅003之间的连接结构为图2示出的环形结构，即并未将所述可动光栅003和固定支点007进行笔直连接，而是通过两侧的环形结构008将所述固定支点007和可动光栅003连接。所述环形结构008具有弹性，使得可动光栅003和固定支点007间具有一定的可伸缩的空间，使得所述可动光栅003可以在静电力的作用下，朝向驱动电极005的方向移动。

作为其他实施例，所述驱动电极005还可以同时位于所述可动光栅003的两侧，以使得所述可动光栅003可以向两侧的驱动电极方向移动。

图3为另一具体实施例的MEMS光阀的平面示意图，参考图3，该具体实施例的固定光栅为圆形(图中未示)，具有多个扇形的透光开口，该固定光栅的形状与可动光栅31a的形状相配合；与固定光栅配合，所述可动光栅31a也为圆形，具有多个扇形的透光开口；卡口21a底部固定在基底上，且位于固定光栅的圆周边缘，圆形的可动光栅31a可在卡口21a内沿可动光栅31a的圆周方向旋转；所述可动电极32a、固定电极33a和固定电极34a的数量分别为四个，在所述可动光栅31a的圆周上均匀对称分布。固定电极33a和固定电极34a分别位于所述可动电极32a的两侧。可动电极32a的一端与所述圆形的可动光栅31a的圆周边缘固定电连接。

当通过MEMS开关给各个电极施加一定的电压，使固定电极33a、34a、可动电极32a之间具有电势差时，MEMS光阀会在静电力的作用下旋转，从而可以控制固定光栅的透光开口与可动光栅31a上的透光开口的吻合程度，控制固定光栅的透光。在此不对MEMS光阀的原理做详细说明。

图4为又一具体实施例的MEMS光阀的平面示意图，参考图4，该具体实施例的所述固定光栅为扇形(图中未示)，具有多个条状的透光开口，该固定光栅的形状与可动光栅31b的形状相配合；可动光栅31b为扇形，具有多个条状的透光开口(图中未标号)。卡口21b底部固定在基底上，位于所述扇形的固定光栅的两个圆弧边的两侧，所述扇形的可动光栅31b可在所述卡口21b内沿可动光栅31b的扇形边旋转；可动电极32b的一端与所述扇形的可动光栅31b的短圆弧边固定电连接。其中，固定电极33b、34b分别位于所述可动电极32b的两侧。

当通过MEMS开关给各个电极施加一定的电压，使固定电极33b、34b、可动电极32b之间具有电势差时，MEMS光阀会在静电力的作用下旋转，从而可以控制固定光栅的透光开口与可动光栅31b上的透光开口的吻合程度，控制固定光栅的透光。在此不对MEMS光阀的原理做详细说明。

以上仅列举出了有限的固定光栅和MEMS光栅的形状，本领域技术人员根据本发明的实质可以得知随着固定光栅20和可动光栅31形状的改变，相应的可动电极、固定电极形状位置要跟着变化。

图5为本实施例中基于MEMS光阀的显示装置中MEMS开关结构示意图。如图5所示，包括基底101，位于所述基底101上的第三电极1083及位于第三电极1083两侧的第一电极104；分别位于第一电极104两侧的支撑段1081；位于所述第三电极1083、第一电极104及支撑段1081间隙内的第一介质层103，所述第一介质层103与所述第三电极1083、第一电极104及支撑段1081表面齐平。

所述MEMS开关还包括位于所述第一层间介质层103上，且与所述第一电极104和第三电极1083相对设置的导电层1082。具体地，所述导电层1082的两端分别与支撑段1081电连接，所述导电层1082与第一电极104和第三电极1083形成有空腔。其中，所述导电层1082相对于所述第三电极1083具有接触凸起。所述支撑段1081和导电层1082构成第二电极108。

进一步地，所述第一电极104表面还形成有隔离层107，以避免所述导电层1082与所述第一电极104进行电接触。进一步地，所述MEMS开关表面还形成有第二介质层109。

本实施例中，所述第一电极104位于第三电极1083的两侧，作为其他实施例，所述第一电极104还可以位于所述第三电极1083的其中一侧。

如图6所示为图5所示的MEMS开关结构的俯视图，包括：位于所述第三电极1083两侧的第一电极104，及分别位于所述第一电极104两侧的第二电极的支撑段1081。所述第一电极104、第三电极1083及支撑段1081上方还形成有第二电极的导电层1082，所述导电层1082与所述支撑段1081电连接，同时所述导电层1082具有接触凸起(未图示)，所述接触凸起相对于所述第三电极1083设置。所述导电层1082和支撑段1081构成了第二电极108。

结合图2、图5和图6对MEMS开关和MEMS光阀的连接方式及工作原理进行说明。具体地，所述MEMS开关通过第二电极108或者第三电极1083与所述MEMS光阀进行电连接，作为一个实施例，所述第三电极1083与所述MEMS光阀的驱动电极005进行电连接。与所述驱动电极005相对设置的光栅电极006则可以接地或其他非零电位。

本实施例中，当对第一电极104和第二电极108施加一个电位差时，如所述电位差范围为2～50V，第一电极104、第二电极108带有异种电荷，使得第一电极104和第二电极108之间产生静电力。在静电力的作用下，第一电极104吸引第二电极108的导电层1082向下弯曲靠近，直至所述导电层1082的接触凸起与第三电极1083相接触。此时，第二电极108通过第三电极1083将电信号传送至与第三电极1083电连接的MEMS光阀驱动电极005，从而控制MEMS光阀的控制与关闭。

当电信号传送至与第三电极1083电连接的驱动电极005后，因为所述光栅电极006接地或具有不等于第三电极1083电位的非零电位，则驱动电极005与光栅电极006之间形成有电位差，即驱动电极005和光栅电极006带有异种电荷，使得驱动电极005和光栅电极006之间产生静电力。在静电力的作用下，驱动电极005吸引光栅电极006朝向驱动电极005的方向靠近。进而使得所述光栅电极006带动可动光栅003朝向驱动电极005的方向靠近，与固定光栅002间形成有相对位移，对透过固定光栅002的光线进行选择性透过。

本实施例中，第一电极104、第二电极108和第三电极1083的材料可以选自导电金属或导电非金属，如金、银、铜、铝、钛、铬、钼、镉、镍、钴、非晶硅、多晶硅、非晶锗硅、多晶锗硅其中之一或者他们的任意的组合。

作为其他实施例，所述MEMS开关的第三电极1083还可以电连接光栅电极006，对应地，与所述光栅电极006相对设置的驱动电极005则可以接地或不等于第三电极1083电位的非零电位。

本实施方式的基于MEMS光阀的显示装置还包括与所述MEMS光阀和MEMS开关电连接的存储单元，所述存储单元为存储电容，所述存储电容具有两个极板，其中一个极板连接于MEMS光阀和MEMS开关之间，另一极板接地。

本实施方式还提供一种基于MEMS光阀的显示装置的形成方法，包括：提供基底；在所述基底上形成MEMS开关和MEMS光阀，所述MEMS光阀至少包含有固定光栅和相对于固定光栅设置的可动光栅；其中，所述MEMS开关电连接于MEMS光阀，通过MEMS开关施加电信号至MEMS光阀，以控制MEMS光阀中可动光栅与固定光栅的相对位置。

其中，所述MEMS开关的形成方法包括：在基底上形成第一电极、第三电极及支撑段；沉积第一介质层，所述第一介质层填充第一电极、第三电极和支撑段间的间隙，且所述第一介质层的表面与所述第一电极、第三电极及支撑段的表面齐平；沉积牺牲层，所述牺牲层覆盖所述第一电极及第三电极，所述牺牲层的表面相对于第三电极具有凹陷；在所述牺牲层上形成导电层，所述导电层相对于第三电极具有接触凸起，所述导电层与支撑段电连接，所述导电层和支撑段构成第二电极；去除牺牲层，在所述第一电极、第二电极和第三电极间形成空腔。

其中，所述第一电极位于所述第三电极的一侧或两侧，且所述第二电极或者第三电极和MEMS光阀电连接。本实施例中，所述第三电极和MEMS光阀电连接。

所述第一电极和第二电极的材料为导电金属或导电非金属。所述可动光栅位于固定光栅的一侧，所述形成方法还包括在所述固定光栅的另一侧形成背光源。

后续地，还包括形成覆盖有MEMS开关表面的第二介质层。

具体地，当第一电极和第二电极的电位差范围为2～50V时，所述导电层在静电力的作用下向第三电极靠拢，使得所述接触凸起与第三电极接触。以将电信号传输至与MEMS开关电连接的MEMS光阀。

具体地，所述MEMS开关和MEMS光阀可以分别形成，其中，所述MEMS光阀的形成方法可以参照现有技术，此处就不详细叙述。作为一个实施例，也可以在同一步工艺流程中同时形成。如图7所示，包括：

执行步骤S201，提供基底，在所述基底上形成固定光栅；

执行步骤S202，在所述固定光栅上形成层间介质层；

执行步骤S203，在层间介质层上形成MEMS开关的第一电极、第三电极，支撑段及MEMS光阀的驱动电极，所述第一电极位于所述第三电极的两侧，所述支撑段位于所述第一电极的两侧；

执行步骤S204，沉积第一介质层，所述第一介质层填充第一电极、第三电极、支撑段和驱动电极间的间隙，且所述第一介质层的表面与所述第一电极、第三电极、支撑段和驱动电极的表面齐平；

执行步骤S205，沉积牺牲层，所述牺牲层覆盖所述第一电极及第三电极，所述牺牲层的表面对应于第三电极的位置具有凹陷，同时所述牺牲层还覆盖有未形成有驱动电极的层间介质层表面；

执行步骤S206，在所述牺牲层上形成MEMS开关的导电层及MEMS光阀的可动光栅，所述导电层和支撑段构成第二电极；

执行步骤S207，去除牺牲层，在所述第一电极、第二电极和第三电极间形成第一空腔，所述可动光栅相对于固定光栅设置，且与层间介质层形成有第二空腔。

图8至图21为本发明一个实施例的基于MEMS光阀的显示装置的形成方法结构示意图。如图8所示，提供基底200；所述基底200为玻璃基板；所述基底200内形成有背光源(图中未示)，且背光源包括红光光源、蓝光光源和绿光光源，所述红光光源、蓝光光源和绿光光源可以分别由蓝光LED、红光LED和绿光LED提供，也可以通过激光提供，所述激光包含红绿蓝三色激光。

如图9所示，在基底200上形成固定光栅201，具体形成工艺如下：用真空溅射法在基底200上形成导电层；在所述导电层上形成第一光刻胶层(未示出)，图形化所述第一光刻胶层，定义出固定光栅图形，所述固定光栅图形包括有遮光部分及透光部分；以图形化的第一光刻胶层为掩膜，用干法刻蚀法沿固定光栅图形刻蚀至露出基底200，形成固定光栅201。位于基底200内的背光源提供的光线可通过固定光栅201的透光部分透出。

本实施例中，所述固定光栅201的材料也可以是非导电材料，只要是可以隔绝光线的不透光材料即可，例如，未掺杂的多晶硅。

如图10所示，在所述固定光栅201上形成层间介质层202，形成方法为：用化学气相沉积法在固定光栅201上形成介质层，所述介质层同时填充满固定光栅201的透光部分；利用化学机械研磨法平坦化所述介质层，形成层间介质层202。

本实施例中，所述层间介质层202由透明材料形成，如SiO₂、SiN、SiON或者SiOC；光线可以透过层间介质层202。

如图11所示，在所述层间介质层202上形成若干的电极。具体地，所述若干的电极包含有第一电极205以及第三电极2042、支撑段2041。其中，所述第一电极205位于所述第三电极2042的两侧，作为其他实施例，所述第一电极205还可以仅位于第三电极2042的一侧。所述支撑段2041分别位于所述第一电极205的两侧。

电极还包括位于第一电极205一侧的第一驱动电极底部301和第二驱动电极底部302。所述第一驱动电极底部301和第二驱动电极底部302分别位于固定光栅透光部分的两侧。

具体形成工艺为：用物理气相沉积法在层间介质层202上形成沉积金属材料；在所述金属材料上形成第二光刻胶层(未示出)，并定义出分立图形；以第二光刻胶层为掩膜，沿所述分立图形刻蚀金属材料至露出层间介质层202；去除第二光刻胶层，形成分立的电极，包括有第一电极205以及第三电极2042、支撑段2041。

其中，所述分立的电极中，所述第一驱动电极底部301和第二驱动电极底部302为MEMS光阀部分的驱动电极底部，所述第一电极205以及第三电极2042、支撑段2041为MEMS开关的对应部分。本实施例中，在形成过程中，所述第三电极2042与MEMS光阀为电连接状态，具体所述第三电极2042与所述第一驱动电极底部301为电连接状态，使得所述第一驱动电极底部301可以接收第三电极2042的电信号，以达到MEMS开关对MEMS光阀的控制。

本实施例中，上述分立电极的材料可以是导电金属如金、银、铜、铝、钛、铬、钼、镉、镍、钴等其中之一或者其中的组合；也可以是导电非金属，如非晶硅、多晶硅、非晶锗硅、多晶锗硅等等；还可以导电金属和导电非金属组合。

如图12所示，沉积形成第一介质层206，所述第一介质层206位于上述分立电极的间隙，且所述第一介质层206的表面与所述分立电极的表面齐平。所述分立电极包括第一电极205、第三电极2042、支撑段2041及第一驱动电极底部301、第二驱动电极底部302。

进一步地，还包括形成覆盖于所述第一电极205表面的隔离层207。形成所述隔离层207的目的在于避免后续形成的第二电极和第一电极205进行电接触。

形成工艺可以如下：用化学气相沉积法在分立的电极上形成第一介质层206，并覆盖所述分立的电极，包括第一电极205以及第三电极2042、支撑段2041；平坦化所述第一介质层206至露出分立的电极；接着，形成覆盖第一电极205表面的隔离层207。

本实施例中，第一介质层206为透明材料，例如氧化硅，光线可以透过。覆盖第一电极205的隔离层207可以根据实际施加在第一电极205和后续形成的第二电极之间的电压选择不同介电常数的材料，比如SiO₂、SiN、SiON或者SiOC。

如图13所示，在第一介质层206上形成第一牺牲层208a。

所述第一牺牲层208a分别如下：位于MEMS开关的支撑段2041和第一驱动电极底部301之间的层间介质层206表面；固定光栅透光部分与第一驱动电极底部301之间的部分层间介质层206表面及固定光栅透光部分与第二驱动电极底部302之间的部分层间介质层206表面，用于后续形成位于与固定光栅对应的可动光栅部分的光栅电极；所述第一牺牲层208a还位于第二驱动电极底部302一侧的层间介质层206表面，所述一侧为第二驱动电极底部302远离固定光栅透光部分的一侧。

所述第一牺牲层208a的材料为非晶碳，具体形成第一牺牲层208a的工艺可以如下：用化学气相沉积法在第一层间介质层206上形成覆盖第一层间介质层206和隔离层207的牺牲层；在所述牺牲层上形成第三光刻胶层，之后图形化形成的第三光刻胶层，然后以图形化的第三光刻胶层为掩膜，刻蚀去除未被图形化的第三光刻胶层覆盖的牺牲层，形成预定图形的第一牺牲层208a。

如图14所示，形成第二牺牲层208b，所述第二牺牲层208b覆盖MEMS开关及MEMS光阀的暴露部分，所述第一牺牲层208a和第二牺牲层208b共同覆盖MEMS开关和MEMS光阀表面。其中，所述第二牺牲层208b低于所述第一牺牲层208a。

如图15所示，在所述第一牺牲层208a和第二牺牲层208b表面形成光刻胶，并通过硬掩膜层410对所述光刻胶进行图形化，形成图12所示的光刻胶层420。其中，对应于所述MEMS开关的第三电极2042，所述光刻胶层420形成有凹陷。所述光刻胶层420还暴露出部分的第二牺牲层208b表面，所述暴露的第二牺牲层208b的表面对应于MEMS开关的支撑段2041和MEMS光阀的第一驱动电极底部301和第二驱动电极底部302。

特别地，为在光刻胶层420上形成与MEMS开关的第三电极2042对应的凹陷，与所述待形成凹陷的硬掩膜层410的对应位置处形成有若干数目的小孔，通过在硬掩膜版层410上形成对应的若干数目小孔，提高对应位置的光刻胶层的刻蚀速率，使得对应于所述第三电极2042的光刻胶层420形成有凹陷。

如图15和图16所示，通过光刻胶层420刻蚀第一牺牲层208a和第二牺牲层208b，主要是对第二牺牲层208b进行刻蚀，以形成第二牺牲层208b′。因为光刻胶层420对应于第三电极2042的位置具有凹陷，凹陷处光刻胶层420的厚度较薄，阻挡作用较弱，进而对应于第三电极2042的第二牺牲层208b′形成有凹陷。

如图16所示，所述第二牺牲层208b′还暴露出支撑段2041表面、第一驱动电极底部301表面和第二驱动电极底部302表面。所述第一牺牲层208a和第二牺牲层208b′共同构成了牺牲层208。

如图17所示，沉积金属层209，所述金属层209覆盖有牺牲层208、支撑段2041顶部表面、第一驱动电极底部301顶部表面和第二驱动电极底部302顶部表面。所述牺牲层208包括第一牺牲层208a和第二牺牲层208b′，所述金属层209与MEMS开关的支撑段2041接触并电连接，同时所述金属层209还与MEMS光阀的第一驱动电极底部301和第二驱动电极底部302接触并电连接。

如图18所示，在金属层209上形成第二介质层210，所述第二介质层210完全覆盖所述金属层209。

如图19所示，对所述金属层209和第二介质层210进行刻蚀，形成位于第一驱动电极底部301和第二驱动电极底部302之间的可动光栅部分，所述可动光栅部分包括有光栅电极312、316及可动光栅313、314、315。所述可动光栅313、314、315之间的间隙将作为可动光栅的透光部分。所述光栅电极312、316与所述MEMS光阀的可动光栅313、314、315为电连接状态。

同时还形成有第一驱动电极底部301上的露出端311、及第二驱动电极底部302上的露出端317。所述第一驱动电极底部301和露出端311构成第一驱动电极，所述第二驱动电极底部302和露出端317构成第二驱动电极。

如图20所示，刻蚀去除位于支撑段2041与第一驱动电极311之间的金属层，使得所述支撑段2041绝缘于所述第一驱动电极311。同时形成MEMS开关的导电层2043，所述导电层2043和与其电连接的支撑段2041构成第二电极。

所述导电层2043覆盖有第二牺牲层208b′，且所述导电层2043的两端分别与第一电极支撑段2041电连接。其中，所述导电层2043具有接触凸起，在第一电极205和第二电极之间的静电力的作用下，所述导电层2043会向下弯曲，使得所述接触凸起与所述第三电极2042进行电连接，将电信号传输至与第三电极电连接的MEMS光阀。

如图21所示，去除第一牺牲层208a和第二牺牲层208b′，形成位于第一电极205和第二电极之间的第一空腔510；同时固定光栅表面的层间介质层206和可动光栅部分之间还形成有第二空腔520。

具体地，所述基于MEMS光阀的显示装置的工作原理包括：对第一电极205施加第一电位，对第二电极，包括导电层2043和支撑段2041施加第二电位，所述导电层2043在静电力的作用下，朝向第一电极205弯曲，使得所述第二电极导电层2043的接触凸起与所述第三电极2042接触，则所述第三电极2042具有第二电位。对应地，与所述第三电极2042电连接的第一驱动电极具有第二电位，同时所述可动光栅部分的可动光栅电极312为接地状态，或者是不同于第二电位的其他电位。

接着，在所述第一驱动电极与可动光栅电极之间形成有电位差，如电位差范围为2～50V时，则第一驱动电极和可动光栅形成有静电力，所述静电力使得可动光栅(包括可动光栅电极312、316及可动光栅313、314、315)向第一驱动电极移动，从而使得所述可动光栅部分与位于其下方的固定光栅之间形成有相对位移，以使得对固定光栅透出的光进行选择。当固定光栅的透光部分与可动光栅的透光部分具有重叠部分时，所述背光源提供的光线可以经固定光栅透出可动光栅。

本实施例中，在静电力的作用下，所述可动光栅朝向第一驱动电极的方向移动，作为其他实施例，为了使得所述可动光栅朝向第二驱动电极的方向移动，可以形成与所述驱动电极连接的另一侧的MEMS开关，所述MEMS开关的具体结构及形成方法可以参照前述。

进一步地，本实施例中，为使得所述可动光栅部分朝向第一驱动电极方向移动，所述第一驱动电极与第三电极2042电连接，所述可动光栅部分的可动光栅电极312接地或其他不同于第二电位的电位。作为其他实施例，还可以将所述第三电极2042与可动光栅电极312进行电连接，使得所述可动光栅电极312具有第二电位，同时所述第一驱动电极接地或其他不同于第二电位的电位。

本实施例中，MEMS开关通过第三电极2042和MEMS光阀进行电连接，作为其他实施例，还可以通过第二电极，包括导电层2043和支撑段2041和MEMS光阀进行电连接。

本实施方式的基于MEMS光阀的显示装置的形成方法还包括形成与所述MEMS光阀和MEMS开关电连接的存储单元，所述存储单元为存储电容，所述存储电容具有两个极板，其中一个极板连接于MEMS光阀和MEMS开关，另一极板接地。

本实施方式通过采用结构简单的MEMS开关替代传统的TFT开关，所述MEMS开关包括第一电极和第三电极，及与第三电极相对设置的第二电极，通过第二电极与第三电极接触与否控制MEMS光阀，从而实现对显示装置显示信号的控制。所述MEMS开关结构简单，大大简化了所述显示装置的制造工艺，降低制造成本。

本实施方式提供的基于MEMS光阀的显示装置的形成方法，在形成MEMS光阀的同时也形成MEMS开关，利用所述MEMS开关控制MEMS光阀，从而实现显示装置显示信号的控制。所述MEMS结构简单，大大简化了所述显示装置的制造工艺，降低制造成本。

虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (21)

1.一种基于MEMS光阀的显示装置，其特征在于，包括：

基底；

位于所述基底表面的MEMS开关和MEMS光阀，所述MEMS光阀至少包含有固定光栅和相对于固定光栅设置的可动光栅；

所述MEMS开关电连接于MEMS光阀，通过MEMS开关施加电信号至MEMS光阀，控制MEMS光阀中可动光栅与固定光栅的相对位置；

所述MEMS开关包括：第一电极和第三电极；相对于第一电极和第三电极设置的第二电极，第二电极相对于第三电极具有接触凸起；当第一电极和第二电极具有电位差时，所述第二电极在静电力的作用下向第三电极靠拢，使得所述接触凸起与第三电极接触，以通过MEMS开关控制MEMS光阀。

2.根据权利要求1所述的基于MEMS光阀的显示装置，其特征在于，所述第二电极包括支撑段和导电层，所述导电层形成有接触凸起。

3.根据权利要求1所述的基于MEMS光阀的显示装置，其特征在于，所述第一电极位于第三电极的一侧或两侧。

4.根据权利要求1所述的基于MEMS光阀的显示装置，其特征在于，所述第一电极与第二电极间具有空腔。

5.根据权利要求1所述的基于MEMS光阀的显示装置，其特征在于，所述第二电极或者第三电极和MEMS光阀电连接。

6.根据权利要求1所述的基于MEMS光阀的显示装置，其特征在于，当第一电极和第二电极的电位差范围为2～50V时，所述第二电极与第三电极接触。

7.根据权利要求1所述的基于MEMS光阀的显示装置，其特征在于，所述第一电极、第二电极和第三电极的材料为导电金属或导电非金属。

8.根据权利要求1所述的基于MEMS光阀的显示装置，其特征在于，所述MEMS光阀还包括：

相对于可动光栅设置的驱动电极，及与所述可动光栅连接的光栅电极，当所述驱动电极和光栅电极具有电位差时，所述可动光栅沿朝向驱动电极方向，相对于固定光栅移动。

9.根据权利要求8所述的基于MEMS光阀的显示装置，其特征在于，所述驱动电极位于可动光栅的一侧或两侧。

10.根据权利要求1所述的基于MEMS光阀的显示装置，其特征在于，还包括与所述MEMS光阀和MEMS开关电连接的存储单元。

11.根据权利要求10所述的基于MEMS光阀的显示装置，其特征在于，所述存储单元为存储电容，所述存储电容具有两个极板，其中一个极板连接于MEMS光阀和MEMS开关，另一极板接地。

12.一种基于MEMS光阀的显示装置的形成方法，其特征在于，包括以下步骤：

提供基底；

在所述基底上形成MEMS开关和MEMS光阀，所述MEMS光阀至少包含有固定光栅和相对于固定光栅设置的可动光栅；

其中，所述MEMS开关电连接于MEMS光阀，通过MEMS开关施加电信号至MEMS光阀，以控制MEMS光阀中可动光栅与固定光栅的相对位置：

所述MEMS开关的形成方法包括：

在基底上形成第一电极、第三电极及支撑段；

沉积第一介质层，所述第一介质层填充第一电极、第三电极和支撑段间的间隙，且所述第一介质层的表面与所述第一电极、第三电极及支撑段的表面齐平；

沉积牺牲层，所述牺牲层覆盖所述第一电极及第三电极，所述牺牲层的表面相对于第三电极具有凹陷；

在所述牺牲层上形成导电层，所述导电层相对于第三电极具有接触凸起，所述导电层与支撑段电连接，所述导电层和支撑段构成第二电极；

去除牺牲层，在所述第一电极、第二电极和第三电极间形成空腔。

13.根据权利要求12所述的形成方法，其特征在于，所述第一电极位于所述第三电极的一侧或两侧。

14.根据权利要求12所述的形成方法，其特征在于，所述第二电极或者第三电极和MEMS光阀电连接。

15.根据权利要求12所述的形成方法，其特征在于，当第一电极和第二电极的电位差范围为2～50V时，所述接触凸起与第三电极接触。

16.根据权利要求12所述的形成方法，其特征在于，所述第一电极、第二电极和第三电极的材料为导电金属或导电非金属。

17.根据权利要求12所述的形成方法，其特征在于，所述可动光栅位于固定光栅的一侧，所述形成方法还包括在所述固定光栅的另一侧形成背光源。

18.根据权利要求12所述的形成方法，其特征在于，同时形成所述MEMS开关和MEMS光阀，所述MEMS开关和MEMS光阀的形成方法包括：

提供基底，在所述基底上形成固定光栅；

在所述固定光栅上形成层间介质层；

在层间介质层上形成MEMS开关的第一电极、第三电极、支撑段及MEMS光阀的驱动电极；

沉积第一介质层，所述第一介质层填充第一电极、第三电极、支撑段和驱动电极间的间隙，且所述第一介质层的表面与所述第一电极、第三电极、支撑段及驱动电极的表面齐平；

沉积牺牲层，所述牺牲层覆盖所述第一电极及第三电极，所述牺牲层的表面对应第三电极的位置具有凹陷，同时所述牺牲层还覆盖有未形成有驱动电极的层间介质层表面；

在所述牺牲层上形成MEMS开关的导电层及MEMS光阀的可动光栅，所述导电层和支撑段构成第二电极；

去除牺牲层，在所述第一电极、第二电极和第三电极间形成第一空腔，所述可动光栅相对于固定光栅设置，且与层间介质层形成有第二空腔。

19.根据权利要求18所述的形成方法，其特征在于，所述第一电极位于所述第三电极的一侧或两侧。

20.根据权利要求18所述的形成方法，其特征在于，电连接所述第二电极和MEMS光阀或者电连接第三电极和MEMS光阀。

21.根据权利要求20所述的形成方法，其特征在于，还包括形成光栅电极，所述光栅电极与所述MEMS光阀的可动光栅电连接。

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