CN104058363A - 基于mems透射光阀的显示装置及其形成方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于MEMS透射光阀的显示装置及其形成方法，包括提供包括底层半导体、中间埋层和顶层半导体的多层复合半导体衬底；在所述顶层半导体中形成导光口；在所述顶层半导体剩余部分中制备至少一个MOS器件；在所述MOS器件上形成互连层和层间介质层；在所述导光口上形成与互连层导电相连的MEMS透射光阀，所述MEMS透射光阀被所述层间介质层包围；在所述层间介质层上表面形成透明背板，以及去除所述底层半导体。
Description
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透射光阀的显示装置及其形成方法。
背景技术
传统的液晶显示装置中，存在光的利用率低、视角范围小、结构复杂、成本高等缺点，因此随着MEMS（微电子机械系统）技术的发展，在显示装置中开始利用MEMS透射光阀替换液晶层，从而控制背光源发出的光的透光率来实现液晶的显示。采用高速高效的MEMS透射光阀替换液晶，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。
图1为一种现有的MEMS透射光阀显示装置的结构示意图，如图1所示，现有技术的具有MEMS透射光阀的显示装置包括：玻璃基板5；背光源10；用于反射背光源10发射的光线的反光镜20；固定光栅30，所述固定光栅30具有开口31；与所述固定光栅30相对设置的可动光栅40，所述可动光栅40设置于卡口（未图示）内；与所述可动光栅40相连的感应电极50；以及与所述感应电极50相对的驱动电极60；与所述驱动电极60相连的TFT开关70；控制TFT开关70的驱动电路90。所述驱动电极60和所述感应电极50在TFT开关70的驱动下，带动可动光栅40水平方向移动，当固定光栅30的开口31被可动光栅40挡住时，从背光源10中发射的光线不能透过开口31，当固定光栅30的开口31未被可动光栅40挡住时，从背光源10中发射的光线可以透过开口31。
可见，现有采用MEMS透射光阀的显示装置的工艺都是采用在玻璃基板上形成TFT和MEMS透射光阀，利用TFT来控制MEMS透射光阀的打开和闭合，从而实现显示，其显示装置的驱动电路需要在另外的芯片中形成，因此形成的显示装置体积较大，显示面板和半导体制造工艺不兼容，因此显示面板和驱动电路等集成电路不能在相同的工艺中形成，使得显示装置的兼容性差。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种基于MEMS透射光阀的显示装置及其形成方法。这种方法能够使得显示面板和驱动电路与半导体工艺兼容起来。解决现有TFT-MEMS透射光阀的显示装置工艺复杂，制造成本较高的问题。
为了解决上述技术问题，本发明所利用的技术方案是提供一种基于MEMS透射光阀的显示装置的形成方法，包括下列步骤：
提供包括底层半导体、中间埋层和顶层半导体的多层复合半导体衬底；
在所述顶层半导体中形成导光口；
在所述顶层半导体剩余部分中制备至少一个MOS器件；
在所述MOS器件上形成互连层和层间介质层；
在所述导光口上形成与互连层导电相连的MEMS透射光阀，所述MEMS透射光阀被所述层间介质层包围；
在所述层间介质层上表面形成透明背板，以及
去除所述底层半导体。
可选的，形成导光口的步骤包括：用干法或湿法去除部分顶层半导体，形成导光口预留孔洞；
用透明介电质填埋导光口预留孔洞，形成导光孔。
可选的，所述形成透明背板的方法包括键合透明背板和粘结透明背板。
可选的，所述透明背板面向MEMS透射光阀的一面具有导光板，所述导光板为垂直入光导光板。
可选的，所述透明背板面向MEMS透射光阀的一面具有导光板，所述导光板为侧向入光导光板。
可选的，所述侧向入光导光板为微型反射镜，其与MEMS透射光阀垂直对准。
可选的，所述多层复合半导体衬底为SOI衬底。
可选的，所述形成MEMS透射光阀的步骤包括在所述导光口上形成牺牲层，在牺牲层中形成MEMS透射光阀；
在去除所述底层半导体的步骤之后还包括去除所述牺牲层。
一种基于MEM透射光阀的显示装置，包括：底层半导体、中间埋层和顶层半导体形成的多层复合半导体衬底，在所述顶层半导体中具有导光口；；
所述顶层半导体中至少包括一个MOS器件；
位于所述MOS器件上的互连层和透明层间介质层；
位于所述导光口上的与互连层导电相连的MEMS透射光阀，所述MEMS透射光阀位于透明层间介质层构成的空腔内；以及
位于所述空腔顶部的透明层间介质层上表面的透明背板。
可选的，所述透明背板面向MEMS透射光阀的一面具有导光板，所述导光板为垂直入光导光板。
可选的，所述透明背板面向MEMS透射光阀的一面具有导光板，所述导光板为侧向入光导光板。
可选的，所述侧向入光导光板为微型反射镜，其与MEMS透射光阀垂直对准。
可选的，所述多层复合半导体衬底为SOI衬底。
在SOI上面制备驱动电路和MEM透射光阀，能够有效的降低漏电流，提高电路的性能和可靠性。
此外，本发明能够获得更高性能的驱动电路和感光单元之间的对准精度，简化了工艺制程，优化了器件性能，缩短制作周期，减小了器件尺寸，降低了制造成本。
附图说明
图1是现有技术中的基于MEMS透射光阀显示装置的结构示意图。
图2是本发明基于MEMS透射光阀显示装置的形成方法的流程示意图。
图3至图20是本发明一个实施例的基于MEMS透射光阀显示装置的形成方法的结构示意图。
具体实施方式
以下配合附图及本发明的实施例，进一步阐述本发明为了达到目的所采取的技术方案。
本发明所利用的技术方案是提供一种基于MEMS透射光阀的显示装置的形成方法，图2是本发明基于MEMS透射光阀显示装置的形成方法的流程示意图。如图2所示，包括下列步骤：
S10，提供包括底层半导体、中间埋层和顶层半导体的多层复合半导体衬底；
S11，在所述顶层半导体中形成导光口；
S12，在所述顶层半导体剩余部分中制备至少一个MOS器件；
S13，在所述MOS器件上形成互连层和层间介质层；
S14，在所述导光口上形成与互连层导电相连的MEMS透射光阀，所述MEMS透射光阀被所述层间介质层包围；
S15，在所述顶部的透明层间介质层上表面形成透明背板；
S16，去除所述底层半导体。
在本发明的一个实施例中，所述MEMS透射光阀的形成方法包括：在所述互连层上沉积第一牺牲层；在所述第一牺牲层上形成可动光栅，并在第一牺牲层和可动光栅外围形成第一密封环；在所述第一牺牲层上形成第二牺牲层；在所述第二牺牲层上形成相对所述可动光栅设置的固定光栅，并在所述第二牺牲层和所述固定光栅外围形成第二密封环；在所述固定光栅和所述第二密封环顶部形成封盖；在形成透明背板之后去除所述第一牺牲层和第二牺牲层，密封所述封盖。
其中所述多层复合半导体衬底为SOI衬底。底层半导体是硅，中间埋层为氧化硅，顶层半导体为硅。
在本发明的形成方法中，在所述顶层半导体中形成包括至少一个所述MOS器件电连接的驱动电路。驱动电路可以是一个MOS器件，还可以是多个MOS器件电连接构成的驱动电路。
在所述牺牲层中形成光栅电极和驱动电极，所述光栅电极与所述可动光栅电连接，所述驱动电极和所述MOS器件的电极电连接。
所述MOS器件电连接MEMS透射光阀，通过所述驱动电路施加电信号至所述MEMS透射光阀，控制MEMS透射光阀中可动光栅与固定光栅的相对位置，当所述驱动电极和光栅电极具有电位差时，所述可动光栅沿驱动电极方向相对于固定光栅移动。
利用键合或粘结剂将所述透明背板粘结到所述空腔顶部的透明层间介质层上表面。
在所述透明背板中形成导光板，在所述导光板位于透明背板面向MEMS透射光阀的一侧。
在本发明的一个实施例中，在去除所述底层半导体之后，在所述中间埋层外表面形成微透镜层。
在本发明的另一个变形结构中，在去除所述底层半导体之后，在所述中间埋层外表面依次形成滤光层和微透镜层。
去除所述底层半导体，即通常意义的衬底减薄通常可以采用机械研磨、化学机械抛光、干法刻蚀或者湿法刻蚀的方法。优选的减薄方案为：先采用机械研磨的方法将725微米的底层半导体减薄至50微米左右；然后利用化学机械抛光的方法减薄至10微米左右，在该过程当中可以有效的去除上一步骤当中形成的缺陷，避免在进一步的工艺当中碎片；最后利用干法或湿法刻蚀的方法除去剩余的底层半导体，暴露出中间埋层，由于干法和湿法刻蚀都能够实现很高的选择比，可以尽可能少的伤害到中间埋层，有利于实现高平整度。
本发明还提供一种基于MEM透射光阀的显示装置，包括：底层半导体、中间埋层和顶层半导体形成的多层复合半导体衬底，在所述顶层半导体中具有导光口；所述顶层半导体中至少包括一个MOS器件；位于所述MOS器件上的互连层和层间介质层；位于所述导光口上的与互连层导电相连的MEMS透射光阀，所述MEMS透射光阀位于层间介质层构成的空腔内；以及位于所述空腔顶部的透明层间介质层上表面的透明背板。
在本发明的一个实施例中，所述MEMS透射光阀包括可动光栅、与所述可动光栅电连接的光栅电极、相对所述光栅电极设置的驱动电极和相对所述可动光栅设置的固定光栅。
在所述顶层半导体中包括由所述MOS器件构成的驱动电路，所述MOS器件的电极与驱动电极电连接。驱动电路可以是包括一个MOS器件，还可以是包括多个MOS器件。
所述MOS器件电连接所述MEMS透射光阀，通过所述驱动电路施加电信号至所述MEMS透射光阀，控制所述MEMS透射光阀中可动光栅与固定光栅的相对位置，当所述驱动电极和光栅电极具有电位差时，所述可动光栅沿驱动电极方向相对于固定光栅移动。
所述MEMS透射光阀和驱动电路电连接的存储电容，所述存储电容具有两个极板，一个极板连接MEMS透射光阀和驱动电路之间，另一个极板接地。
所述互连层的材料为导电金属或导电非金属。在一个优选的实施例中，所述透明背板面向MEMS透射光阀的一侧具有导光板，所述导光板为垂直入光导光板。
在本发明的一个实施例中，所述透明背板面向MEMS透射光阀的一面具有导光板，所述导光板为侧向入光导光板。所述侧向入光导光板为微型反射镜，其与MEMS透射光阀垂直对准。
在前面的背景技术的描述中，可知背景技术中所描述的现有基于MEMS透射光阀的显示装置中不能将显示装置和驱动电路与半导体工艺兼容起来。本发明主要就是将显示装置和驱动电路与半导体工艺兼容起来做出的改进。下面结合附图对本发明的具体实施例作出详细说明。
如图3所示，衬底10为SOI（Silicon-On-Insulator，绝缘衬底上的硅）衬底，其自下而上依次包括底层硅10a、埋层氧化层10b和顶层硅10c。在本实施例中优选埋层氧化层10b的厚度为50nm-10um，顶层硅10c的厚度为10nm-10um。
图4至图6为在SOI衬底10上形成浅沟槽隔离的结构示意图。如图4所示，形成隔离氧化层和氮化物沉积。将衬底10送入扩散区后，进行清洗以除去沾污和氧化，经过漂洗和甩干后，衬底10进入高温氧化设备，在顶层硅10c上面生长一层厚度为15nm的氧化层11在氧化层11的表面生成一薄层氮化硅12。
如图5所示，浅槽隔离和STI槽刻蚀。如图6所示，生长衬垫氧化层和沟槽氧化物填充，化学机械抛光。图7是在衬底10上形成MOS器件的结构示意图。具体工艺如下：在衬底10上沉积厚度约为100～1000nm的多晶硅13，再通过刻蚀技术在多晶硅13上面刻出多晶硅栅的精细结构。最后在上面进行光刻、掩膜、离子注入形成源漏极。
如图8所示，在MOS器件上形成第一金属互连层14。具体形成工艺为：在MOS器件上面化学气相沉积第一透明层间介质层15，刻蚀出沟槽，这些沟槽定义出了局部互连金属的路径形式。在局部互连的沟槽中制备钨塞。在第一透明层间介质层15上面沉积第一金属互连层14。之后在第一金属互连层14的上面沉积第二透明层间介质层21。
如图9所示，在第二透明层间介质层21上面沉积第三透明层间介质层31，第三透明层间介质层的厚度比第二透明层间介质层的厚度要高，之后进行光刻、刻蚀工艺，在第三透明层间介质层31上面刻出一个凹槽，凹槽位于MOS器件电极的一侧。之后用化学气相沉积在凹槽中沉积第一牺牲层32，化学机械抛光第一牺牲层32的表面，使其和第三透明层间介质层31具有相同的平面。优选地，第一牺牲层的材料为非晶碳。
如图10所示，在第二透明层间介质层21和第三透明层间介质层31的表面形成第二金属通孔和第二金属插塞22，第二金属插塞22位于第二通孔中。
如图11所示，在第三透明层间介质层31表面沉积第二金属互连层24，采用光刻掩膜版光刻、刻蚀出所需要金属互连图形。第二金属互连层24与第二金属通孔中的第二金属插塞22相连接，并且其中的一个金属压点26连接驱动电极23，另一个金属压点27和光栅电极25相连接。
如图12所示，用化学气相沉积在第三透明层间介质层31上覆盖第二牺牲层32b，在第二牺牲层32b上形成光刻胶层，之后图形化形成的光刻胶层，然后以图形化的光刻胶为掩膜，刻蚀去除未被图形化的光刻胶层覆盖的牺牲层，形成预订图形的第二牺牲层32b。在本实施例中，第二牺牲层的左端与金属压点27的右端、第一牺牲层32的右上端面相连接，其也可以不与金属压点27的右端和/或第一牺牲层32的右上端面相连接。沉积金属层，金属层覆盖在第二牺牲层32b的上面，对金属层进行刻蚀，形成位于金属压点27一侧的可动光栅MS，并在第二牺牲层32b和可动光栅MS外围形成第一密封环（图中未示出）。可动光栅MS包括驱动电极23、光栅电极25及可动光栅的可动部分MS1、MS2、MS3。可动光栅的可动部分MS1、MS2、MS3之间的间隙MS12将作为可动光栅MS的透光部分，所述光栅电极25和可动光栅的可动部分MS1、MS2、MS3为电连接状态。
作为其他的实施例，如图13和图14所示，我们也可以先在第三透明层间介质层31表面覆盖第二牺牲层32b，在第二牺牲层32b上形成光刻胶层，之后图形化形成的光刻胶层，然后以图形化的光刻胶为掩膜，刻蚀去除未被图形化的光刻胶层覆盖的牺牲层，形成预订图形的第二牺牲层32b。之后在第三透明层间介质层31表面沉积第二金属互连层24，采用光刻掩膜版光刻、刻蚀出所需要金属互联图形。第二金属互连层24与第二金属通孔中的第二金属插塞22相连接，并且其中的一个金属压点26连接驱动电极23，另一个金属压点27和光栅电极25相连接。在本实施例中，第二牺牲层的左端与金属压点27的右端、第一牺牲层32的右上端面相连接，其也可以不与金属压点27的右端和/或第一牺牲层32的右上端面相连接。在形成第二金属互连层24的同时形成位于金属压点27一侧的可动光栅MS，并在第二牺牲层32b和可动光栅MS外围形成第一密封环（图中未示出）。可动光栅MS包括驱动电极23、光栅电极25及可动光栅的可动部分MS1、MS2、MS3。可动光栅的可动部分MS1、MS2、MS3之间的间隙MS12将作为可动光栅MS的透光部分，所述光栅电极25和可动光栅的可动部分MS1、MS2、MS3为电连接状态。
如图15所示，沉积第四透明层间介质层ILD4并填充第三牺牲层32c，在第三透明层间介质层31表面上化学气相沉积第四透明层间介质层ILD4，化学机械抛光第四透明层间介质层ILD4。在第四透明层间介质层ILD4表面形成光刻胶层，之后图形化形成的光刻胶层，然后以图形化的光刻胶层作为掩膜，刻蚀去除未被图形化的光刻胶覆盖的介质层，形成预定图形的第四透明层间介质层ILD4。所形成的第四透明层间介质层ILD4的厚度高于第二牺牲层32b和可动光栅的间隙MS12的厚度。用化学气相沉积在预定图形的第四透明层间介质层ILD4上面覆盖第三牺牲层32c。化学机械抛光所形成的第三牺牲层32c。使得第三牺牲层32c与第四透明层间介质层ILD4具有相同的平面，从而得到一个全局平坦化的表面。
如图16所示，形成固定光栅SS。具体工艺如下，在第三牺牲层32c和第四透明层间介质层ILD4的表面形成光刻胶层，之后图形化形成的光刻胶层，然后以图形化的光刻胶层作为掩膜，刻蚀形成第三金属通孔H3，所形成的第三金属通孔H3与第二金属互连层24相接触。之后通过物理气相沉积第三金属插塞P3和第三金属互连层M3，化学机械抛光第三金属互连层M3。在第三金属互连层M3的表面形成光刻胶层，之后图形化形成的光刻胶层，然后以图形化的光刻胶层作为掩膜，刻蚀去除未被图形化的光刻胶覆盖的第三金属互连层M3，使得第三金属互连层M3与第三金属通孔H3中的第三金属插塞P3电连接。同时在第三牺牲层32c和所述固定光栅SS外围形成第二密封环（图中未示出）。其中固定光栅SS的固定部分SS1、SS2、SS3之间的空隙SS12作为固定光栅SS的透光部分。固定光栅之间的空隙SS12和可动光栅之间的空隙MS12上下相互对齐。并且图形化的第三金属互连层M3中具有凹槽MC，凹槽MC靠近第三牺牲层32c上表面，并作为牺牲层释放的通道。之后在固定光栅SS和第二密封环顶部化学气相沉积第五透明层间介质层ILD5形成封盖，并在第五透明层间介质层ILD5上面制备牺牲层释放孔SRH，牺牲层释放孔SRH正对置与凹槽MC。
上述仅是本发明的一个实施例，在其他的实施例中也可以先形成固定光栅，在固定光栅相对置的上面形成可动光栅，或者采用不同的工艺流程形成光阀。
如图17所示，在第五透明层间介质层ILD5表面形成一层密封层RL。采用键合工艺，将透明背板G键合在密封层RL上。在透明背板G中可以制备导光板，在本实施例中所述导光板为一个三角形的反射镜TR，反射镜TR位于固定光栅SS的正上方。反射镜TR可以是任意形状的三角形，其目的在于将水平或近视水平方向的光线反射到垂直或近乎垂直通过固定光栅SS。另外，透明背板G上面还具有一层高分子导光板LGP，高分子导光板LGP将充当底层硅10a去除后的机械支撑结构。本领域的技术人员应该知道，在本实施例中，高分子导光板LGP、透明层间介质层的折射率需要优化以实现小入射角时全反射，大入射角时部分反射，从而更好的利用光线，增强显示效果。在其他的实施例中，还可以采用粘结剂将透明背板G粘结到密封层RL上。粘结剂可以采用本领域技术人员已知的粘结剂，在此不作限定。
如图18所示，去除衬底10上的底层硅10a，采用化学机械抛光将底层硅10a去除，并对埋层氧化层10b化学机械抛光，抛光后埋层氧化层10b的表面粗糙度不大于10nm，更可以是1nm以下，得到一个全局平坦化的表面，更有利于光线的透过并得到一个好的显示效果。本领域技术人员应该知道，可以采用化学机械抛光去除底层半导体并得到一个平坦化的表面，还可以先采用干法刻蚀或湿法刻蚀去除大部分的底层半导体，最后采用化学机械抛光去除底层硅10a得到一个全局平坦化的表面。
接着，干法去除第一牺牲层32、第二牺牲层32b、第三牺牲层32c，在第三透明层间介质层31和固定光栅SS之间形成空腔。在本实施例中可以刻蚀埋层氧化层10b和顶层硅10c、氧化层11、氮化硅12，在其中形成暴露第一牺牲层32的孔洞，利用该孔洞去除第一牺牲层32、第二牺牲层32b、第三牺牲层32c。之后形成封盖，将该孔洞密封。
本发明先不去除牺牲层，透明背板形成之后，以透明背板作为提托衬底后，反面精细研磨去除底层半导体，刻蚀衬底及介电质填层（SiO2）形成释放孔，去除碳以释放MEMS，让后薄膜真空封盖空腔和MEMS。目的是避免在键合透明背板作为提托衬底时，不至于损坏MEMS器件，把去除放到最后做。
在另一实施例中，也可以先去除第一牺牲层、第二牺牲层和第三牺牲层后再键合透明背板。
如图19所示，依次在抛光后的埋层氧化层10b上面形成滤光层FL及微透镜ML，以增加对入射光的汇聚与吸收。滤光层FL及微透镜ML的结构和制作方法都是本领域比较常见的。在其他实施例中，还可以采用其他结构或制作方法，比如滤光层FL可以分为RGB三种，他们的排布可以是常见的矩形、三角形、梅花形，也可以是其他规则或不规则形状。本领域的技术人员可知，在埋层氧化层10b的上面可以只形成微透镜ML。
图20是实施例中的变形结构，其区别在于埋层氧化层10b上面只形成了微透镜ML，其他结构相同，在此不作具体描述。
本实施方式的基于MEMS透射光阀的显示装置的形成方法还包括形成与所述MEMS透射光阀和驱动电路电连接的存储单元，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MEM透射光阀和驱动电路之间，另一极板接地。
作为本发明的一个使用实施例，由MOS器件构成的驱动电路对驱动电极施加一个电位，使得驱动电极和光栅电极之间形成电位差，如电位差范围为2-50V时，则驱动电极和光栅电极之间形成静电力，所述静电力可使得可动光栅的可动部分向驱动电极移动，从而使得可动光栅和相对可动光栅设置的固定光栅之间形成相对位移，控制可动光栅和固定光栅的相对位置，使得对从固定光栅透过的光进行选择性的透出。
上述实施例是用于例示性说明本发明的原理及其功效，但是本发明并不限于上述实施方式。任何熟悉此项技术的人员均可在不违背本发明的精神及范畴下，在权利要求保护范围内，对上述实施例进行修改。因此本发明的保护范围，应如本发明的权利要求书所列。
Claims (13)
1.一种基于MEMS透射光阀的显示装置的形成方法，其特征在于，包括下列步骤：
提供包括底层半导体、中间埋层和顶层半导体的多层复合半导体衬底；
在所述顶层半导体中形成导光口；
在所述顶层半导体剩余部分中制备至少一个MOS器件；
在所述MOS器件上形成互连层和层间介质层；
在所述导光口上形成与互连层导电相连的MEMS透射光阀，所述MEMS透射光阀被所述层间介质层包围；
在所述层间介质层上表面形成透明背板，以及
去除所述底层半导体。
2.根据权利要求1所述的基于MEMS透射光阀的显示装置的形成方法，其特征在于，形成导光口的步骤包括：用干法或湿法去除部分顶层半导体，形成导光口预留孔洞；
用透明介电质填埋导光口预留孔洞，形成导光孔。
3.根据权利要求1所述的基于MEM透射光阀的显示装置的形成方法，其特征在于，所述形成透明背板的方法包括键合透明背板和粘结透明背板。
4.根据权利要求1所述的基于MEMS透射光阀的显示装置的形成方法，其特征在于，所述透明背板面向MEMS透射光阀的一侧具有导光板，所述导光板为垂直入光导光板。
5.根据权利要求1所述的基于MEMS透射光阀的显示装置的形成方法，其特征在于，所述透明背板面向MEMS透射光阀的一面具有导光板，所述导光板为侧向入光导光板。
6.根据权利要求5所述的基于MEMS透射光阀的显示装置的形成方法，其特征在于，所述侧向入光导光板为微型反射镜，其与MEMS透射光阀垂直对准。
7.根据权利要求1所述的基于MEMS透射光阀的显示装置的形成方法，其特征在于，所述多层复合半导体衬底为SOI衬底。
8.根据权利要求1所述的基于MEMS透射光阀的显示装置的形成方法，其特征在于，所述形成MEMS透射光阀的步骤包括在所述导光口上形成牺牲层，在牺牲层中形成MEMS透射光阀；
在去除所述底层半导体的步骤之后还包括去除所述牺牲层。
9.一种基于MEM透射光阀的显示装置，其特征在于，包括：
底层半导体、中间埋层和顶层半导体形成的多层复合半导体衬底，在所述顶层半导体中具有导光口；
所述顶层半导体中至少包括一个MOS器件；
位于所述MOS器件上的互连层和透明层间介质层；
位于所述导光口上的与互连层导电相连的MEMS透射光阀，所述MEMS透射光阀位于透明层间介质层构成的空腔内；以及
位于所述空腔顶部的透明层间介质层上表面的透明背板。
10.根据权利要求9所述的基于MEMS透射光阀的显示装置，其特征在于，所述透明背板面向MEMS透射光阀的一面具有导光板，所述导光板为垂直入光导光板。
11.根据权利要求9所述的基于MEMS透射光阀的显示装置，其特征在于，所述透明背板面向MEMS透射光阀的一面具有导光板，所述导光板为侧向入光导光板。
12.根据权利要求9所述的基于MEMS透射光阀的显示装置，其特征在于，所述侧向入光导光板为微型反射镜，其与MEMS透射光阀垂直对准。
13.根据权利要求9所述的基于MEMS透射光阀的显示装置，其特征在于，所述多层复合半导体衬底为SOI衬底。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105467579A (zh) * | 2016-02-03 | 2016-04-06 | 京东方科技集团股份有限公司 | 一种mems光阀、显示装置 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TWI676285B (zh) * | 2017-05-04 | 2019-11-01 | 國立交通大學 | 無電極遮光之發光二極體顯示器的結構及其製程 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1289063A (zh) * | 1999-09-17 | 2001-03-28 | 国际商业机器公司 | 液晶光阀、生产液晶光阀的方法以及投影型液晶显示装置 |
| US20040106221A1 (en) * | 2002-05-28 | 2004-06-03 | Hunter James A. | Integrated driver process flow |
| WO2011142455A1 (ja) * | 2010-05-14 | 2011-11-17 | 日本電気株式会社 | 表示素子、表示器及び投射型表示装置 |
| CN102279465A (zh) * | 2011-07-22 | 2011-12-14 | 上海丽恒光微电子科技有限公司 | 显示装置、投影装置、近眼显示装置及其形成方法 |
| CN102902099A (zh) * | 2011-07-28 | 2013-01-30 | 上海丽恒光微电子科技有限公司 | 平板显示装置 |
Family Cites Families (37)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100634831B1 (ko) * | 1999-12-04 | 2006-10-17 | 엘지.필립스 엘시디 주식회사 | 미세 광변조기를 이용한 투과형 표시소자 |
| US7083997B2 (en) * | 2000-08-03 | 2006-08-01 | Analog Devices, Inc. | Bonded wafer optical MEMS process |
| TW548860B (en) * | 2001-06-20 | 2003-08-21 | Semiconductor Energy Lab | Light emitting device and method of manufacturing the same |
| US6587613B2 (en) * | 2001-07-24 | 2003-07-01 | Innovative Technology Licensing, Llc | Hybrid MEMS fabrication method and new optical MEMS device |
| JP3558066B2 (ja) * | 2002-02-19 | 2004-08-25 | ソニー株式会社 | Ｍｅｍｓ素子とその製造方法、光変調素子、ｇｌｖデバイスとその製造方法、及びレーザディスプレイ |
| US7417782B2 (en) * | 2005-02-23 | 2008-08-26 | Pixtronix, Incorporated | Methods and apparatus for spatial light modulation |
| JP2004349513A (ja) * | 2003-05-22 | 2004-12-09 | Seiko Epson Corp | 薄膜回路装置及びその製造方法、並びに電気光学装置、電子機器 |
| DE102005002967B4 (de) * | 2005-01-21 | 2011-03-31 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Verfahren zum Herstellen eines Bauelementes mit einem beweglichen Abschnitt |
| US9229222B2 (en) * | 2005-02-23 | 2016-01-05 | Pixtronix, Inc. | Alignment methods in fluid-filled MEMS displays |
| US9158106B2 (en) * | 2005-02-23 | 2015-10-13 | Pixtronix, Inc. | Display methods and apparatus |
| US7999994B2 (en) * | 2005-02-23 | 2011-08-16 | Pixtronix, Inc. | Display apparatus and methods for manufacture thereof |
| US8043950B2 (en) * | 2005-10-26 | 2011-10-25 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device and manufacturing method thereof |
| US7638835B2 (en) * | 2006-02-28 | 2009-12-29 | Saifun Semiconductors Ltd. | Double density NROM with nitride strips (DDNS) |
| US7741687B2 (en) * | 2006-03-10 | 2010-06-22 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Microstructure, semiconductor device, and manufacturing method of the microstructure |
| US7767484B2 (en) * | 2006-05-31 | 2010-08-03 | Georgia Tech Research Corporation | Method for sealing and backside releasing of microelectromechanical systems |
| US8088670B2 (en) * | 2007-04-18 | 2012-01-03 | Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. | Method for manufacturing bonded substrate with sandblast treatment |
| WO2009014781A2 (en) * | 2007-05-02 | 2009-01-29 | Nucryst Pharmaceuticals Corp. | Metal-containing materials for treatment of bacterial conditions |
| KR101495153B1 (ko) * | 2007-06-01 | 2015-02-24 | 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 | 반도체 기판의 제작 방법 및 반도체장치 |
| US8299506B2 (en) * | 2008-12-01 | 2012-10-30 | Honeywell International Inc. | Integration of MEMS and CMOS devices on a chip |
| US8441007B2 (en) * | 2008-12-25 | 2013-05-14 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Display device and manufacturing method thereof |
| KR101620525B1 (ko) * | 2009-08-07 | 2016-05-13 | 삼성디스플레이 주식회사 | 멤스를 이용한 표시 장치 및 그 구동 방법 |
| KR20120068772A (ko) * | 2009-09-16 | 2012-06-27 | 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 | 발광 장치 및 이의 제조 방법 |
| KR101097344B1 (ko) * | 2010-03-09 | 2011-12-23 | 삼성모바일디스플레이주식회사 | 플렉서블 디스플레이 장치의 제조 방법 |
| US8891051B2 (en) * | 2010-10-25 | 2014-11-18 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Backlight and display device |
| US8536021B2 (en) * | 2010-12-24 | 2013-09-17 | Io Semiconductor, Inc. | Trap rich layer formation techniques for semiconductor devices |
| TWI569041B (zh) * | 2011-02-14 | 2017-02-01 | 半導體能源研究所股份有限公司 | 顯示裝置 |
| JP5856759B2 (ja) * | 2011-06-03 | 2016-02-10 | ピクストロニクス，インコーポレイテッド | 表示装置 |
| US9496255B2 (en) * | 2011-11-16 | 2016-11-15 | Qualcomm Incorporated | Stacked CMOS chipset having an insulating layer and a secondary layer and method of forming same |
| US8658444B2 (en) * | 2012-05-16 | 2014-02-25 | International Business Machines Corporation | Semiconductor active matrix on buried insulator |
| US9227842B2 (en) * | 2013-02-27 | 2016-01-05 | Invensense, Inc. | Method for MEMS structure with dual-level structural layer and acoustic port |
| JP2014178557A (ja) * | 2013-03-15 | 2014-09-25 | Pixtronix Inc | 表示装置 |
| US9140928B2 (en) * | 2013-03-15 | 2015-09-22 | Lexvu Opto Microelectronics Technology (Shanghai) Ltd | Panel display device |
| JP6456598B2 (ja) * | 2013-04-19 | 2019-01-23 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | 表示装置 |
| US9059123B2 (en) * | 2013-07-24 | 2015-06-16 | International Business Machines Corporation | Active matrix using hybrid integrated circuit and bipolar transistor |
| US9224755B2 (en) * | 2013-09-06 | 2015-12-29 | Globalfoundries Inc. | Flexible active matrix display |
| WO2015060318A1 (en) * | 2013-10-22 | 2015-04-30 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device and manufacturing method of the same |
| CN104795418B (zh) * | 2015-04-24 | 2018-09-18 | 上海珏芯光电科技有限公司 | 感光成像装置及其制造方法 |
-
2013
- 2013-03-22 CN CN201310095739.0A patent/CN104058363B/zh active Active
-
2014
- 2014-03-17 US US14/215,076 patent/US9772489B2/en active Active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1289063A (zh) * | 1999-09-17 | 2001-03-28 | 国际商业机器公司 | 液晶光阀、生产液晶光阀的方法以及投影型液晶显示装置 |
| US20040106221A1 (en) * | 2002-05-28 | 2004-06-03 | Hunter James A. | Integrated driver process flow |
| WO2011142455A1 (ja) * | 2010-05-14 | 2011-11-17 | 日本電気株式会社 | 表示素子、表示器及び投射型表示装置 |
| CN102279465A (zh) * | 2011-07-22 | 2011-12-14 | 上海丽恒光微电子科技有限公司 | 显示装置、投影装置、近眼显示装置及其形成方法 |
| CN102902099A (zh) * | 2011-07-28 | 2013-01-30 | 上海丽恒光微电子科技有限公司 | 平板显示装置 |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105467579A (zh) * | 2016-02-03 | 2016-04-06 | 京东方科技集团股份有限公司 | 一种mems光阀、显示装置 |
| CN105467579B (zh) * | 2016-02-03 | 2017-03-22 | 京东方科技集团股份有限公司 | 一种mems光阀、显示装置 |
| US10437044B2 (en) | 2016-02-03 | 2019-10-08 | Boe Technology Group Co., Ltd. | MEMS light valve and display device |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US20140284632A1 (en) | 2014-09-25 |
| US9772489B2 (en) | 2017-09-26 |
| CN104058363B (zh) | 2016-01-20 |
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