CN104871086A - 具有静粘滞力减少特征的显示设备 - Google Patents

具有静粘滞力减少特征的显示设备 Download PDF

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CN104871086A CN201380061656.8A CN201380061656A CN104871086A CN 104871086 A CN104871086 A CN 104871086A CN 201380061656 A CN201380061656 A CN 201380061656A CN 104871086 A CN104871086 A CN 104871086A
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乔伊·H·吴
贾斯柏·L·史汀
尤金·E·非克
凯特·尼·奇列里格
蒂莫西·J·布罗斯尼汉
理查德·S·佩恩
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Abstract

本发明揭示一种显示设备,其包含安置于由衬底的面界定的第一表面上的多个机电系统EMS装置。每一EMS装置包含可在实质上平行于所述第一表面的平面中移动的组件。所述设备还包含第二表面,所述第二表面接近于所述衬底定位以使得所述多个EMS装置位于所述第一表面与所述第二表面之间。另外,每一EMS装置包含定位于所述可移动组件与所述第二表面之间的至少一个抗静粘滞力突出部。

Description

具有静粘滞力减少特征的显示设备
相关申请案
本专利申请案主张在2012年11月27日申请的标题为“具有静粘滞力减少特征的显示设备(DISPLAY APPARATUS WITH STICTION REDUCTION FEATURES)”的第13/686,464号美国实用新型申请案的优先权,且所述美国实用新型申请案转让给本发明的受让人且特此以引用方式明确并入本文中。
技术领域
本发明涉及机电系统(EMS)。特定来说,本发明涉及用于避免EMS显示器中的静粘滞力的机构。
背景技术
某些显示器经设计以通过使用快门来调制光而产生图像。这些快门由快门组合件支撑及致动,所述快门组合件除了快门外还包含用于致动所述快门的致动器及用于将所述快门支撑于衬底上方的锚定件。出于各种原因,所述快门可与其它表面接触。所述快门与此些表面之间的静粘滞力可永久地或实质上永久地将所述快门粘附到所述表面,从而使其不可操作。
发明内容
本发明的系统、方法及装置各自具有若干创造性方面,所述方面中的任一单个方面均不单独地负责本文中所揭示的期望属性。
本发明中所描述的标的物的一个创造性方面可实施于一种设备中,所述设备包含安置于由衬底的面界定的第一表面上的多个机电系统(EMS)装置。每一EMS装置包含可在实质上平行于所述第一表面的平面中移动的组件。所述设备还包含第二表面,所述第二表面接近于所述衬底定位以使得所述多个EMS装置位于所述第一表面与所述第二表面之间。另外,每一EMS装置包含定位于所述可移动组件与第二表面之间的至少一个抗静粘滞力突出部。
在某些实施方案中,所述抗静粘滞力组件耦合到所述第二表面。在某些其它实施方案中,所述抗静粘滞力组件远离所述可移动组件朝向所述第二表面延伸。在某些实施方案中,所述抗静粘滞力组件在所述第二表面与多个EMS装置之间延伸。在某些实施方案中,所述第二表面包含经锚定到所述第一表面且与第二衬底间隔开的光圈层。在某些实施方案中,所述抗静粘滞力突出部定位于所述可移动组件与所述第一表面及所述第二表面两者之间。在某些实施方案中,所述抗静粘滞力突出沿着与所述快门的运动轴对准的所述快门的边缘及/或中心轴定位。在某些其它实施方案中,所述至少一个抗静粘滞力突出部横跨所述第二表面在多个可移动组件上方或下方。
在某些实施方案中,所述EMS装置中的每一者的所述可移动部分包括第一梁,且所述抗静粘滞力突出部防止相应EMS装置的所述第一梁与第二梁之间的机械静粘滞力。在某些此些实施方案中,所述抗静粘滞力突出部从所述第一及第二梁中的一者朝向所述第二表面延伸。在某些其它实施方案中,所述抗静粘滞力突出部从所述第二表面朝向所述第一及第二梁中的至少一者延伸。在某些其它实施方案中,所述EMS装置中的每一者的所述可移动部分包括快门,且所述抗静粘滞力突出部防止所述快门与所述第一及第二表面中的一者之间的静电静粘滞力。
在某些实施方案中,所述抗静粘滞力突出部具有小于或等于大约5微米的平行于所述第一表面的至少一个尺寸。在某些实施方案中,所述抗静粘滞力突出部具有大于大约1厘米的平行于所述第一表面的第二尺寸。在一个实施方案中,所述至少一个抗静粘滞力突出部具有倾斜侧壁。
在某些实施方案中,所述EMS装置包含显示元件且所述设备包含并入有所述显示元件的显示器。在某些实施方案中,所述显示元件包含光调制器。举例来说,所述光调制器可为微机电系统(MEMS)快门组合件。
在某些实施方案中,所述设备包含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。在此些实施方案中,所述设备还包含经配置以与所述处理器通信的存储器装置。在某些实施方案中,所述设备还可包含经配置以发送至少一个信号到所述显示器的驱动器电路及经配置以发送所述图像数据的至少一部分到所述驱动器电路的控制器。在某些实施方案中,所述显示器还可包含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,例如包含接收器、收发器或发射器。所述设备还可包含输入装置,其经配置以接收输入数据且将所述输入数据传送到所述处理器。
本发明中所描述的标的物的另一创造性方面可实施于一种设备中,所述设备包含安置于由衬底的面界定的第一表面上的多个EMS装置。每一EMS装置包含可在实质上平行于所述第一表面的平面中移动的组件。所述设备还包含第二表面,所述第二表面接近所述第一表面定位以使得所述多个EMS装置位于所述衬底与所述第二表面之间。针对所述EMS装置中的每一者,显示器包含定位于所述可移动组件与所述第一表面或所述第二表面之间的至少一个伸长抗静粘滞力突出部。在某些实施方案中,所述至少一个伸长抗静粘滞力突出部实质上延伸相应可移动组件的两个边缘之间的整个距离。
在某些实施方案中,所述伸长抗静粘滞力突出部横跨所述第一表面及所述第二表面中的一者在多个可移动组件上方或下方。在某些实施方案中,所述多个EMS装置安置于所述第一表面及第二表面中的一者上在经界定区内,且所述至少一个伸长抗静粘滞力突出部从大约所述经界定区的第一边缘延伸到大约所述经界定区的第二边缘。
在某些实施方案中,所述至少一个伸长抗静粘滞力突出部沿着与所述可移动组件的运动轴对准的所述可移动组件的中心轴定位。在某些实施方案中,所述至少一个伸长抗静粘滞力突出部沿着所述可移动组件的边缘定位。
在某些实施方案中,所述伸长抗静粘滞力突出部具有沿着实质上平行于所述可移动组件的运动轴的轴延伸的长度。在某些实施方案中,所述伸长抗静粘滞力突出部是实质上透明的且跨越所述第一表面、所述第二表面或所述可移动组件中所界定的至少一个光透射区延伸。
在某些实施方案中,针对相应EMS装置的所述伸长抗静粘滞力突出部包含接近所述EMS装置的所述可移动组件的对应边缘定位的至少两个伸长抗静粘滞力突出部。在某些其它实施方案中,所述伸长抗静粘滞力突出部耦合到所述第一表面。在某些其它实施方案中,所述伸长抗静粘滞力突出部耦合到所述第二表面。在某些其它实施方案中,所述伸长抗静粘滞力突出部耦合到所述可移动组件。
在某些实施方案中,所述EMS装置包含用于调制光以形成图像的光调制器。举例来说,所述光调制器可为MEMS基于快门的光调制器。
本发明中所描述的标的物的另一创造性方面可实施于一种设备中,所述设备包含安置于由衬底的面界定的第一表面上的多个EMS装置。每一EMS装置包含可在实质上平行于所述第一表面的平面中移动的组件。所述EMS装置还包含形成致动器的第一梁及第二梁。所述设备还包含第二表面,所述第二表面接近所述第一表面定位以使得所述多个EMS装置位于所述衬底与所述第二表面之间。针对所述EMS装置中的每一者,显示器包含定位于所述可移动组件与所述第一表面或所述第二表面之间的至少一个伸长抗静粘滞力突出部。所述抗静粘滞力突出部经配置以防止所述相应EMS装置的所述第一梁与所述第二梁之间的机械静粘滞力。
在某些实施方案中,针对每一EMS装置的所述抗静粘滞力突出部耦合到所述第一表面或所述第二表面。在某些实施方案中,所述抗静粘滞力突出部远离所述第一或第二表面延伸,且所述抗静粘滞力突出部足够高以使得所述抗静粘滞力突出部的远端与所述第一及第二梁中的至少一者之间的垂直距离小于所述第一及第二梁的高度。在某些其它实施方案中,所述抗静粘滞力突出部远离所述第一及第二梁中的一者朝向所述第一或第二表面延伸,且所述抗静粘滞力突出部足够高以使得所述抗静粘滞力突出部的所述远端与所述第一表面或所述第二表面之间的垂直距离小于所述第一及第二梁的高度。
在某些实施方案中,所述EMS装置包含用于调制光以形成图像的光调制器。举例来说,所述光调制器可为MEMS基于快门的光调制器。
在随附图式及以下说明中陈述本说明书中所描述的标的物的一或多个实施方案的细节。尽管本发明内容中所提供的实例主要就基于MEMS的显示器方面加以描述,但本文中所提供的概念可适用于其它类型的显示器(例如液晶显示器(LCD)、有机发光二极管(OLED)显示器、电泳显示器及场发射显示器)以及其它非显示器的MEMS装置(例如MEMS麦克风、传感器及光学开关)。根据所述说明、图式及权利要求书将明了其它特征、方面及优点。注意,以下图的相对尺寸可能并不按比例绘制。
附图说明
图1A展示直观式基于MEMS的显示设备的实例性示意图。
图1B展示主机装置的实例性框图。
图2展示说明性基于快门的光调制器的实例性透视图。
图3A展示控制矩阵的实例性示意图。
图3B展示连接到图3A的控制矩阵的基于快门的光调制器阵列的透视图。
图4A及图4B展示双重致动器快门组合件的实例性视图。
图5展示并入有基于快门的光调制器的显示设备的实例性横截面图。
图6A到6E展示实例性复合快门组合件的构造阶段的横截面图。
图7A到7D展示具有窄侧壁梁的实例性快门组合件的构造阶段的等距视图。
图8A展示显示设备的一部分的横截面图。
图8B展示包含于图8A中所示的显示设备中的快门的平面图。
图9A展示另一实例性显示设备的一部分的横截面图。
图9B展示包含于图9A中所示的显示设备中的光圈层的平面图。
图10A展示另一实例性显示设备的一部分的横截面图。
图10B展示包含于图10A中所示的显示设备中的光圈层的平面图。
图10C展示图10A及10B中所示的光圈层的第二平面图。
图11A展示另一实例性显示设备的一部分的横截面图。
图11B展示包含于图11A中所示的显示设备中的快门组合件的平面图。
图11C展示另一实例性显示设备的横截面图。
图11D展示包含于显示设备1150中的快门组合件1151的平面图。
图12A及12B展示包含抗静粘滞力突出部的额外实例性快门组合件的部分的横截面图。
图13A到13C展示包含抗静粘滞力突出部的显示设备的额外实例。
图14展示包含抗机械静粘滞力突出部的实例性快门组合件的等距视图。
图15及16展示说明包含一组显示元件的显示装置的实例性系统框图。
各图式中,相同的参考符号及名称指示相同元件。
具体实施方式
某些机电系统(EMS)装置(例如纳米机电系统(NEMS)、微机电系统(MEMS)或较大型装置)包含经配置以在平行于一或多个平面表面的平面中移动的可移动组件。并入有此些组件的许多EMS装置面临组件由于平面外运动(从而使组件与其它表面接触)而永久地粘附到此些表面的可能性。此运动可由于作用于所述可移动组件上的静电电荷累积或由于机械冲击或其它力而发生。所述可移动组件可与其上制作有EMS装置的衬底、制作于所述衬底上在所述EMS装置上面的其它平面表面或邻近于所述可移动组件定位的相对衬底的表面接触。在其它情形中,通常定位于共同平面中的EMS装置的可移动组件可由于机械冲击而彼此缠结。在这些实例中的任一者中,非期望接触可使得所述特定EMS装置不可操作。
并入有此些EMS装置的一个种类的设备是基于快门的显示设备。此些设备包含快门,所述快门通过在平行于其制作于其上的表面以及平行于相对衬底(例如显示器盖板或后光圈层)的平面内移动而调制光。如果此些快门中的许多者粘附到衬底或另一介入表面,则由显示设备所呈现的图像的质量将实质上下降。
为防止此情形发生,可将各种抗静粘滞力突出部并入到此些显示设备中。在某些实施方案中,可将抗静粘滞力突出部并入到面向一或两个邻近衬底的快门的一或两个表面上。在某些其它实施方案中,抗静粘滞力突出部可形成于衬底自身上,朝向快门向外延伸。在各种实施方案中,抗静粘滞力突出部可为大体点状突出部,具有大体圆柱形、矩形、多边形或不规则横截面。在其它实施方案中,抗静粘滞力突出部可经伸长。举例来说,如果制作于衬底中的一者上,那么所述伸长抗静粘滞力突出部可在多个快门下方延伸,且在某些情形中,在整行或整列的快门下方延伸。
为防止由于悬置组件彼此缠结所致的机械静粘滞力,可将抗机械静粘滞力突出部并入到基于快门的显示器中。举例来说,在某些实施方案中,快门由包含相对的负载及驱动梁电极的静电致动器驱动。为防止这些电极彼此交叉,抗机械静粘滞力突出部放置于衬底上在驱动梁电极的上面及/或下面,或所述抗机械静粘滞力突出部直接从所述梁电极中的一者延伸。抗机械静粘滞力突出部足够高以使得抗机械静粘滞力突出部的远端与邻近电极梁(在第一实例中)或相对衬底(在第二实例中)之间的任何剩余间隙过窄而不允许负载梁通过所述间隙。这防止负载梁可能与驱动梁交叉且缠结。
可实施本发明中所描述的标的物的特定实施方案来实现以下潜在优点中的一或多者。在EMS装置(例如MEMS显示器)中包含抗静粘滞力突出部有助于确保装置随时间的恰当操作。所述突出部防止在平行于邻近平面表面的平面中移动的EMS装置中的组件的表面与此些平面表面充分接触而使得所述表面彼此粘附。此些表面的实例包含其上制作有EMS装置的衬底的表面、相对衬底的表面以及制作于与EMS装置相同的衬底上的经提高集成式光圈层的面向快门的表面。
伸长抗静粘滞力突出部提供减少可移动组件由于所述组件的变形或因所述组件以一角度接近邻近平面表面而与所述平面表面接触的可能性的额外优势。此外,伸长抗静粘滞力突出部还有助于减轻以下风险:可移动组件如果被迫离开其既定运动平面则可被驱动到一隔离点状抗静粘滞力突出部的侧中,从而可能损坏装置。
抗机械静粘滞力突出部提供减少EMS装置的组件之间的机械静粘滞力的风险的额外益处。举例来说,抗机械静粘滞力突出部可防止梁响应于机械冲击而在彼此上方交叉且被卡住。
图1A展示直观式基于MEMS的显示设备100的示意图。显示设备100包含布置成行及列的多个光调制器102a到102d(统称“光调制器102”)。在显示设备100中,光调制器102a及102d处于敞开状态,从而允许光通过。光调制器102b及102c处于关闭状态,从而阻碍光通过。通过选择性地设定光调制器102a到102d的状态,显示设备100可用于形成背光照明显示器(如果由一或多个灯105照明)的图像104。在另一实施方案中,设备100可通过反射源自所述设备前面的周围光来形成图像。在另一实施方案中,设备100可通过反射来自定位于所述显示器前面的一或多个灯的光(即,通过使用前光)来形成图像。
在某些实施方案中,每一光调制器102对应于图像104中的一像素106。在某些其它实施方案中,显示设备100可利用多个光调制器来形成图像104中的像素106。举例来说,显示设备100可包含三个色彩特定的光调制器102。通过选择性地敞开对应于特定像素106的色彩特定的光调制器102中的一或多者,显示设备100可在图像104中产生色彩像素106。在另一实例中,显示设备100包含每像素106两个或两个以上光调制器102以在图像104中提供明度级。相对于图像,“像素”对应于由图像的分辨率定义的最小图片元素。相对于显示设备100的结构组件,术语“像素”指用于调制形成所述图像的单个像素的光的组合机械与电组件。
显示设备100是直观式显示器,因为其可不包含通常在投影应用中发现的成像光学装置。在投影显示器中,将形成于所述显示设备的表面上的图像投影到屏幕上或墙壁上。所述显示设备实质上小于所投影图像。在直观式显示器中,用户通过直接注视所述显示设备来察看所述图像,所述显示设备含有光调制器及任选地用于增强在所述显示器上所看到的亮度及/或对比度的背光或前光。
直观式显示器可以透射模式或反射模式操作。在透射显示器中,光调制器过滤或选择性地阻挡源自定位于所述显示器后面的一或多个灯的光。来自所述灯的光任选地注入到光导或“背光”中以使得可均匀地照明每一像素。透射直观式显示器通常构建到透明或玻璃衬底上以促进其中含有光调制器的一个衬底直接定位于背光顶部上的夹层组合件布置。
每一光调制器102可包含快门108及光圈109。为照明图像104中的像素106,快门108经定位以使得其允许光通过光圈109朝向观看者。为保持像素106未被照亮,快门108经定位以使得其阻碍光通过光圈109。光圈109由穿过每一光调制器102中的反射或吸光材料图案化的开口界定。
所述显示设备还包含连接到所述衬底且连接到光调制器以用于控制快门的移动的控制矩阵。所述控制矩阵包含一系列电互连件(例如,互连件110、112及114),包含每像素行至少一个写入启用互连件110(也称为“扫描线互连件”)、每一像素列的一个数据互连件112及提供共同电压到所有像素或至少到来自显示设备100中的多个列及多个行两者的像素的一个共同互连件114。响应于施加适当电压(“写入启用电压,VWE”),给定像素行的写入启用互连件110使所述行中的像素准备好接受新快门移动指令。数据互连件112以数据电压脉冲的形式传递新移动指令。在某些实施方案中,施加到数据互连件112的数据电压脉冲直接促成快门的静电移动。在某些其它实施方案中,数据电压脉冲控制开关,例如,晶体管或其它非线性电路元件,所述开关控制单独致动电压(其量值通常高于数据电压)到光调制器102的施加。这些致动电压的施加然后导致快门108的静电驱动移动。
图1B展示主机装置120(即,手机、智能电话、PDA、MP3播放器、平板计算机、电子阅读器等)的框图的实例。主机装置120包含显示设备128、主机处理器122、环境传感器124、用户输入模块126及电源。
显示设备128包含多个扫描驱动器130(也称作“写入启用电压源”)、多个数据驱动器132(也称作“数据电压源”)、控制器134、共同驱动器138、灯140到146、灯驱动器148及显示元件阵列150(例如图1A中所示的光调制器102)。扫描驱动器130施加写入启用电压到扫描线互连件110。数据驱动器132施加数据电压到数据互连件112。
在所述显示设备的某些实施方案中,数据驱动器132经配置以提供模拟数据电压到显示元件阵列150,尤其在图像104的明度级将以模拟方式导出的情形中。在模拟操作中,光调制器102经设计以使得当通过数据互连件112施加一范围的中间电压时,在快门108中产生一范围的中间敞开状态且因此在图像104中产生一范围的中间照明状态或明度级。在其它情形中,数据驱动器132经配置以仅施加一组减少的2、3或4个数字电压电平到数据互连件112。这些电压电平经设计而以数字方式设定快门108中的每一者的敞开状态、关闭状态或其它离散状态。
扫描驱动器130及数据驱动器132连接到数字控制器电路134(也称为“控制器134”)。所述控制器以主要串行方式发送数据到数据驱动器132,所述数据组织成按行且按图像帧分组的预定序列。数据驱动器132可包含串行到并行数据转换器、电平移位及在某些应用情形中数字/模拟电压转换器。
所述显示设备任选地包含一组共同驱动器138(也称作共同电压源)。在某些实施方案中,共同驱动器138(举例来说)通过将电压供应到一系列共同互连件114而提供DC共同电位到显示元件阵列150内的所有显示元件。在某些其它实施方案中,共同驱动器138遵循来自控制器134的命令而发出电压脉冲或信号到显示元件阵列150,举例来说,能够驱动及/或起始150阵列的多个行及列中的所有显示元件的同时致动的全局致动脉冲。
用于不同显示功能的所有驱动器(例如,扫描驱动器130、数据驱动器132及共同驱动器138)由控制器134时间同步。来自所述控制器的时序命令协调经由灯驱动器148的红色、绿色及蓝色以及白色灯(分别为140、142、144及146)的照明、显示元件阵列150内的特定行的写入启用及定序、来自数据驱动器132的电压的输出及提供显示元件致动的电压的输出。
控制器134确定可借以将快门108中的每一者复位为适于新图像104的照明级的定序或寻址方案。可以周期性间隔设定新图像104。例如,对于视频显示,以在介于从10赫兹(Hz)到300赫兹的范围的频率刷新彩色图像104或视频帧。在某些实施方案中,图像帧到阵列150的设定与灯140、142、144及146的照明同步以使得用一系列交替色彩(例如,红色、绿色及蓝色)照明交替图像帧。每一相应色彩的图像帧称作色彩子帧。在称作场序彩色方法的此方法中,如果色彩子帧以超过20Hz的频率交替,则人类大脑将把交替帧图像平均化为对具有广泛及连续范围的色彩的图像的感知。在替代实施方案中,在显示设备100中可采用具有原色的四个或四个以上灯,从而采用除红色、绿色及蓝色以外的原色。
在某些实施方案中,在显示设备100经设计用于快门108在敞开与关闭状态之间的数字切换的情形下,控制器134通过时分灰阶的方法形成图像,如先前所描述。在某些其它实施方案中,显示设备100可通过使用每像素多个快门108来提供灰阶。
在某些实施方案中,图像状态104的数据由控制器134通过对个别行(也称作扫描线)的顺序寻址加载到显示元件阵列150。对于所述序列中的每一行或扫描线,扫描驱动器130将写入启用电压施加到阵列150的所述列的写入启用互连件110,且随后数据驱动器132为选定行中的每一列供应对应于所要快门状态的数据电压。重复此过程直到已针对阵列150中的所有行加载数据为止。在某些实施方案中,用于数据加载的选定行的顺序是线性的,在阵列150中从顶部进行到底部。在某些其它实施方案中,将选定行的顺序伪随机化,以便使视觉假象最小化。且在某些其它实施方案中,按块组织定序,其中针对一块,将图像状态104的仅某一分数的数据加载到阵列150,例如通过仅依序寻址阵列150的每第5行。
在某些实施方案中,将图像数据加载到阵列150的过程与致动阵列150中的显示元件的过程在时间上分离。在这些实施方案中,显示元件阵列150可包含用于阵列150中的每一显示元件的数据存储器元件,且控制矩阵可包含全局致动互连件以用于从共同驱动器138携载触发信号以根据存储器元件中所存储的数据起始快门108的同时致动。
在替代实施方案中,显示元件阵列150及控制所述显示元件的控制矩阵可布置成除矩形行及列以外的配置。举例来说,所述显示元件可布置成六边形阵列或曲线行及列。通常,如本文中所使用,术语扫描线应指共享写入启用互连件的任何多个显示元件。
主机处理器122通常控制主机的操作。举例来说,主机处理器122可为用于控制便携式电子装置的通用或专用处理器。相对于包含在主机装置120内的显示设备128,主机处理器122输出图像数据以及关于主机的额外数据。此种信息可包含:来自环境传感器的数据,例如周围光或温度;关于主机的信息,包含(例如)主机的操作模式或主机的电源中所剩余的电力量;关于图像数据的内容的信息;关于图像数据类型的信息;及/或用于显示设备在选择成像模式中使用的指令。
用户输入模块126直接或经由主机处理器122将用户的个人偏好传达到控制器134。在某些实施方案中,用户输入模块126由用户借以编程个人偏好(例如“较深色彩”、“较佳对比度”、“较低电力”、“增加的亮度”、“体育”、“现场演出”或“动画”)的软件控制。在某些其它实施方案中,使用硬件(例如开关或拨盘)将这些偏好输入到主机。到控制器134的多个数据输入引导所述控制器将对应于最佳成像特性的数据提供到各种驱动器130、132、138及148。
环境传感器模块124还可作为所述主机装置120的一部分而被包含。环境传感器模块124接收关于周围环境的数据,例如温度和或周围照明条件。传感器模块124可经编程以相对于在明亮白天的室外环境及在夜间的室外环境区分所述装置是否正在室内环境或办公环境中操作。传感器模块124将此信息传送到显示器控制器134,以使得所述控制器134可响应于周围环境而优化观看条件。
图2展示说明性基于快门的光调制器200的透视图。所述基于快门的光调制器200适于并入到图1A的直观式基于MEMS的显示设备100中。光调制器200包含耦合到致动器204的快门202。致动器204可由两个单独的顺应性电极梁致动器205(“致动器205”)形成。快门202在一侧上耦合到致动器205。致动器205使快门202沿实质上平行于表面203的运动平面在表面203上方横向移动。快门202的相对侧耦合到提供与由致动器204施加的力相反的恢复力的弹簧207。
每一致动器205包含将快门202连接到负载锚208的顺应性负载梁206。负载锚208连同顺应性负载梁206一起充当机械支撑件,从而保持快门202接近于表面203悬置。表面203包含用于容许光通过的一或多个光圈孔211。负载锚208将顺应性负载梁206及快门202物理连接到表面203,且将负载梁206电连接到偏置电压(在某些实例中,接地)。
如果所述衬底是不透明的(例如硅),则通过穿过衬底蚀刻孔阵列来在所述衬底中形成光圈孔211。如果衬底是透明的(例如玻璃或塑料),则光圈孔211形成于沉积于衬底上的光阻挡材料层中。光圈孔211可呈大体圆形、椭圆形、多边形、蛇形或不规则形状。
每一致动器205还包含邻近于每一负载梁206定位的顺应性驱动梁216。驱动梁216在一个端处耦合到在若干驱动梁216之间共享的驱动梁锚218。每一驱动梁216的另一端自由移动。每一驱动梁216弯曲以使得其在驱动梁216的自由端及负载梁206的经锚定端附近最靠近负载梁206。
在操作中,并入有光调制器200的显示设备经由驱动梁锚218将电位施加到驱动梁216。可将第二电位施加到负载梁206。驱动梁216与负载梁206之间的所得电位差朝向负载梁206的经锚定端牵拉驱动梁216的自由端,且朝向驱动梁216的经锚定端牵拉负载梁206的快门端,借此朝向驱动锚218横向驱动快门202。顺应性部件206充当弹簧,以便当跨越梁206及216电位的电压被移除时,负载梁206将快门202推回到其初始位置中,从而释放存储在负载梁206中的应力。
光调制器(例如,光调制器200)并入有被动恢复力(例如弹簧)以用于在已移除电压之后使快门返回到其静止位置。其它快门组合件可并入有用于将快门移动到敞开或关闭状态中的一组双重“敞开”及“关闭”致动器及若干组单独“敞开”及“关闭”电极。
存在可借以经由控制矩阵控制快门及光圈阵列以产生具有适当明度级的图像(在许多情形中,移动图像)的各种方法。在某些情形中,控制是借助连接到所述显示器的外围上的驱动器电路的行及列互连件的无源矩阵阵列来实现。在其它情形中,适当地将切换及/或数据存储元件包含在阵列(所谓的有源矩阵)的每一像素内以改善显示器的速度、明度级及/或功率耗散性能。
图3A展示控制矩阵300的实例性示意图。控制矩阵300适于控制并入到图1A的基于MEMS的显示设备100中的光调制器。图3B展示连接到图3A的控制矩阵300的基于快门的光调制器的阵列320的透视图。控制矩阵300可寻址像素阵列320(“阵列320”)。每一像素301可包含由致动器303控制的例如图2的快门组合件200的弹性快门组合件302。每一像素还可包含光圈层322,所述光圈层包含光圈324。
控制矩阵300经制作为快门组合件302形成于其上的衬底304的表面上的扩散或薄膜沉积电路。控制矩阵300针对控制矩阵300中的每一行像素301包含扫描线互连件306且针对控制矩阵300的每一列像素301包含数据互连件308。每一扫描线互连件306将写入启用电压源307电连接到一行对应像素301中的像素301。每一数据互连件308将数据电压源309(“Vd源”)电连接到一列对应像素中的像素301。在控制矩阵300中,Vd源309提供将用于致动快门组合件302的能量的大部分。因此,数据电压源(Vd源309)还用作致动电压源。
参见图3A及3B,针对每一像素301或针对像素阵列320中的每一快门组合件302,控制矩阵300包含晶体管310及电容器312。每一晶体管310的栅极电连接到像素301位于其中的阵列320中的行的扫描线互连件306。每一晶体管310的源极电连接到其对应数据互连件308。每一快门组合件302的致动器303包含两个电极。每一晶体管310的漏极并联电连接到对应电容器312的一个电极及对应致动器303的电极中的一者。电容器312的另一电极及快门组合件302中的致动器303的另一电极连接到共同或接地电位。在替代实施方案中,可用半导体二极管及/或金属绝缘体金属夹层型开关元件来替换晶体管310。
在操作中,为形成图像,控制矩阵300通过轮流施加Vwe到每一扫描线互连件306来依序写入启用阵列320中的每一行。对于经写入启用行,施加Vwe到所述行中的像素301的晶体管310的栅极允许电流能够通过晶体管310流动穿过数据互连件308以施加一电位到快门组合件302的致动器303。在写入启用所述行的同时,将数据电压Vd选择性地施加到数据互连件308。在提供模拟灰阶的实施方案中,施加到每一数据互连件308的数据电压相对于位于经写入启用扫描线互连件306与数据互连件308的相交处的像素301的所期望亮度而变化。在提供数字控制方案的实施方案中,将数据电压选择为相对低量值电压(即,接近于接地的电压)或者满足或超过Vat(致动阈值电压)。响应于将Vat施加到数据互连件308,对应快门组合件中的致动器303致动,从而敞开所述快门组合件302中的快门。施加到数据互连件308的电压甚至在控制矩阵300停止将Vwe施加到一行之后仍保持存储于像素301的电容器312中。因此,电压Vwe不必在一行上等待并保持足够长以便快门组合件302致动的时间;此致动可在已从所述行移除写入启用电压之后进行。电容器312还充当阵列320内的存储器元件,从而存储用于照明图像帧的致动指令。
像素301以及阵列320的控制矩阵300形成于衬底304上。阵列320包含安置于衬底304上的光圈层322,所述光圈层包含用于阵列320中的相应像素301的一组光圈324。光圈324与每一像素中的快门组合件302对准。在某些实施方案中,衬底304由例如玻璃或塑料的透明材料制成。在某些其它实施方案中,衬底304由不透明材料制成,但在所述不透明材料中蚀刻孔以形成光圈324。
快门组合件302连同致动器303可制成为双稳态的。即,所述快门可存在于至少两个平衡位置(例如,敞开或关闭)中而需要极少或不需要功率来使其保持处于任一位置中。更特定来说,快门组合件302可为机械双稳态的。一旦将快门组合件302的快门设定处于适当位置中,则不需要电能或保持电压来维持所述位置。快门组合件302的物理元件上的机械应力可使所述快门保持于适当位置中。
快门组合件302连同致动器303还可制成为电双稳态的。在电双稳态快门组合件中,存在低于所述快门组合件的致动电压的一电压范围,所述电压范围如果施加到关闭的致动器(同时所述快门敞开或关闭)则使所述致动器保持关闭并使所述快门保持处于适当位置中,即使对所述快门施加相反力也是如此。所述相反力可由弹簧(例如图2A中所描绘的基于快门的光调制器200中的弹簧207)施加,或者所述相反力可由例如“敞开”或“关闭”的致动器的相反致动器施加。
光调制器阵列320经描绘为每像素具有单个MEMS光调制器。其中在每一像素中提供多个MEMS光调制器,借此在每一像素中提供不只是二元式“接通”或“关断”光学状态的可能性的其它实施方案也是可能的。其中提供像素中的多个MEMS光调制器且其中与所述光调制器中的每一者相关联的光圈324具有不等面积的某些形式的经译码区域划分灰阶是可能的。
图4A及4B展示双重致动器快门组合件400的实例性视图。如图4A中所描绘,所述双重致动器快门组合件400处于敞开状态。图4B展示处于关闭状态的双重致动器快门组合件400。与快门组合件200对比,快门组合件400包含快门406的两侧上的致动器402及404。独立控制每一致动器402及404。第一致动器(快门敞开致动器402)用来敞开快门406。第二相反致动器(快门关闭致动器404)用来关闭快门406。致动器402及404两者都是顺应性梁电极致动器。致动器402及404通过实质沿平行于快门406悬置于其上方的光圈层407的平面驱动快门406来敞开和关闭所述快门。快门406通过附接到致动器402及404的锚408悬置于光圈层407上方的短距离处。包含沿着其移动轴附接到快门406的两端的支撑件减少快门406的平面外运动且限制实质到平行于所述衬底的平面的运动。照图3A的控制矩阵300类推,适于与快门组合件400一起使用的控制矩阵可包含用于相反的快门敞开致动器402及快门关闭致动器404中的每一者的一个晶体管及一个电容器。
快门406包含光可通过其的两个快门光圈412。光圈层407包含一组三个光圈409。在图4A中,快门组合件400处于敞开状态,且,如此,快门敞开致动器402已致动,快门关闭致动器404处于其松弛位置中,且快门光圈412的中心线与光圈层光圈409中的两者的中心线重合。在图4B中,快门组合件400已移动到关闭状态,且,如此,快门敞开致动器402处于其松弛位置中,快门关闭致动器404已致动,且快门406的光阻挡部分此刻处于适当位置中以阻挡光透射过光圈409(描绘为虚线)。
每一光圈具有环绕其外围的至少一个边缘。举例来说,矩形光圈409具有四个边缘。在其中在光圈层407中形成圆形、椭圆形、卵形或其它曲线状光圈的替代实施方案中,每一光圈可具有仅单个边缘。在某些其它实施方案中,所述光圈在数学意义上无需分离或分开,而是可连接。即,虽然所述光圈的部分或经塑形区段可维持与每一快门的对应,但可连接这些区段中的若干者以使得所述光圈的单个连续周边由多个快门共享。
为了允许光以各种射出角度通过处于敞开状态的光圈412及409,为快门光圈412提供大于光圈层407中的光圈409的对应宽度或大小的宽度或大小是有利的。为了在关闭状态下有效地阻挡光逸出,快门406的光阻挡部分与光圈409重叠是优选的。图4B展示快门406中的光阻挡部分的边缘与形成于光圈层407中的光圈409的一个边缘之间的预定义重叠416。
静电致动器402及404经设计以使得其电压位移行为给快门组合件400提供双稳态特性。针对快门敞开致动器及快门关闭致动器中的每一者,存在低于所述致动电压的电压范围,所述电压范围如果在所述致动器处于关闭状态(同时所述快门敞开或关闭)时施加则将使所述致动器保持关闭且使所述快门保持处于适当位置中,即使在施加致动电压到相反致动器之后也是如此。克服此相反力来维持快门的位置所需的最小电压称作维持电压Vm。
图5展示并入有基于快门的光调制器(快门组合件)502的显示设备500的实例性横截面图。每一快门组合件502并入有快门503及锚505。未展示顺应性梁致动器,所述顺应性梁致动器当在锚505与快门503之间连接时有助于将快门503悬置于表面上方的短距离处。快门组合件502安置于透明衬底504(例如由塑料或玻璃制成的衬底)上。安置于衬底504上的后向式反射层(反射膜)506界定位于快门组合件502的快门503的关闭位置下方的多个表面光圈508。反射膜506将未通过表面光圈508的光往后朝向显示设备500的后部反射。反射光圈层506可为通过若干种气相沉积技术(包含溅镀、蒸镀、离子电镀、激光烧蚀或化学气相沉积(CVD))以薄膜方式形成的无夹杂物的细粒金属膜。在某些其它实施方案中,后向式反射层506可由镜(例如电介质镜)形成。电介质镜可制作为在高折射率材料与低折射率材料之间交替的电介质薄膜堆叠。将快门503与反射膜506分离的垂直间隙(在其内快门自由地移动)介于0.5微米到10微米的范围中。垂直间隙的量值优选地小于快门503的边缘与处于关闭状态的光圈508的边缘之间的横向重叠,例如图4B中所描绘的重叠416。
显示设备500包含将衬底504与平面光导516分离的任选漫射体512及/或任选亮度增强膜514。光导516包含透明(即,玻璃或塑料)材料。光导516由一或多个光源518照明,形成背光。举例来说且无限制,光源518可为白炽灯、萤光灯、激光或发光二极管(LED)。反射体519有助于从灯518朝向光导516引导光。前向式反射膜520安置于背光516之后,从而朝向快门组合件502反射光。来自并未通过快门组合件502中的一者的背光的例如射线521的光射线将返回到背光且再次从膜520反射。以此方式,未能在第一次通过时离开显示设备500以形成图像的光可经回收且可用于透射穿过快门组合件502的阵列中的其它敞开光圈。已经展示此光回收增加显示器的照明效率。
光导516包含一组几何光重定向器或棱镜517,其将光从灯518朝向光圈508且因此朝向显示器的前部重新定向。光重定向器517可以在横截面上可替代地为三角形、梯形或曲线状的形状经模制到光导516的塑料主体中。棱镜517的密度通常随距灯518的距离而增加。
在某些实施方案中,光圈层506可由光吸收材料制成,且在替代实施方案中,快门503的表面可涂覆有光吸收或光反射材料。在某些其它实施方案中,光圈层506可直接沉积于光导516的表面上。在某些实施方案中,光圈层506不必安置于与快门503及锚505相同的衬底上(例如在下文所描述的MEMS朝下配置中)。
在某些实施方案中,光源518可包含不同色彩(举例来说,红色、绿色及蓝色)的灯。可通过用不同色彩的灯以足以使人类大脑将不同色彩图像平均化为单个多色彩图像的速率来依序照明图像而形成彩色图像。使用快门组合件502的阵列来形成各种色彩特定图像。在另一实施方案中,光源518包含具有三种以上不同色彩的灯。举例来说,光源518可具有红色、绿色、蓝色及白色灯,或红色、绿色、蓝色及黄色灯。在某些其它实施方案中,光源518可包含青色、洋红色、黄色及白色灯,红色、绿色、蓝色及白色灯。在某些其它实施方案中,光源518中可包含额外灯。举例来说,如果使用五种色彩,那么光源518可包含红色、绿色、蓝色、青色及黄色灯。在某些其它实施方案中,光源518可包含白色、橙色、蓝色、紫色及绿色灯或白色、蓝色、黄色、红色及青色灯。如果使用六种色彩,则光源518可包含红色、绿色、蓝色、青色、洋红色及黄色灯,或白色、青色、洋红色、黄色、橙色及绿色灯。
盖板522形成显示设备500的前部。盖板522的后侧可覆盖有黑基质524以增加对比度。在替代实施方案中,盖板包含彩色滤光器,举例来说,对应于快门组合件502中的不同者的不同红色、绿色及蓝色滤光器。盖板522经支撑于远离快门组合件502的预定距离处,形成间隙526。间隙526由机械支撑件或间隔件527及/或由将盖板522附接到衬底504的粘合密封件528来维持。
粘合密封件528密封流体530。流体530经工程设计具有优选地低于大约10厘泊的粘度且具有优选地高于大约2.0的相对电介质常数以及超过大约104V/cm的电介质击穿强度。流体530还可用作润滑剂。在某些实施方案中,流体530是具有高表面润湿能力的疏水性液体。在替代实施方案中,流体530具有大于或小于衬底504的折射率的折射率。
并入有机械光调制器的显示器可包含数百、数千或在某些情形中数百万移动元件。在某些装置中,元件的每次移动提供了静摩擦力使元件中的一或多者停用的机会。通过将所有部件浸入流体(也称为流体530)中且(例如,借助粘合剂)将所述流体密封于MEMS显示器单元中的流体空间或间隙内来促进此移动。流体530通常是在长期内具有低摩擦系数、低粘度及最小降级效应的流体。当基于MEMS的显示器组合件包含用于流体530的液体时,所述液体至少部分地环绕基于MEMS的光调制器的移动部件中的某些移动部件。在某些实施方案中,为减小致动电压,所述液体具有低于70厘泊的粘度。在某些其它实施方案中,所述液体具有低于10厘泊的粘度。具有低于70厘泊的粘度的液体可包含具有低分子量的材料:低于4000克/摩尔,或在某些情形中,低于400克/摩尔。还可适合于此些实施方案的流体530包含(但不限于)去离子水、甲醇、乙醇及其它醇、石蜡、烯烃、乙醚、聚硅氧油、氟化聚硅氧油或其它天然或合成溶剂或润滑剂。有用流体可为聚二甲基硅氧烷(PDMS)(例如六甲基二硅氧烷及八甲基三硅氧烷),或烷基甲基硅氧烷(例如己基五甲基二硅氧烷)。有用流体可为烷烃、例如辛烷或癸烷。有用流体可为硝基烷烃,例如硝基甲烷。有用流体可为芳香族化合物,例如甲苯或邻二乙苯。有用流体可为酮,例如丁酮或甲基异丁基酮。有用流体可为氯碳化物,例如氯苯。有用流体可为氟氯碳化物,例如二氯氟乙烷或三氟氯乙烯。针对这些显示器组合件考虑的其它流体包含醋酸丁酯及二甲基甲酰胺。用于这些显示器的其它有用流体包含氢氟醚、全氟聚醚、氢氟聚醚、戊醇及丁醇。实例性适合的氢氟醚包含乙基九氟丁基醚以及2-(三氟甲基)-3-乙氧基十二氟己烷。
金属片或经模制塑料组合件支架532在边缘周围将盖板522、衬底504、背光及其它组件部件固持在一起。用螺丝或凹进突片紧固组合件支架532以给组合式显示设备500添加刚性。在某些实施方案中,通过环氧灌装化合物将光源518模制于适当位置中。反射体536有助于将从光导516的边缘逸出的光返回到光导516中。图5中未描绘给快门组合件502及灯518提供控制信号以及电力的电互连件。
在某些其它实施方案中,可用基于辊的光调制器220、光分接头250或基于电润湿的光调制器阵列270(如图2A到2D中描绘)以及其它基于MEMS的光调制器代替显示设备500内的快门组合件502。
显示设备500称为MEMS朝上配置,其中基于MEMS的光调制器形成于衬底504的前表面(即,面朝向观看者的表面)上。快门组合件502直接构建于反射光圈层506的顶部上。在替代实施方案(称为MEMS朝下配置)中,快门组合件安置于与其上形成有反射光圈层的衬底分离的衬底上。其上形成有反射光圈层的界定多个光圈的衬底在本文中称为光圈板。在MEMS朝下的配置中,承载基于MEMS的光调制器的衬底替代显示设备500中的盖板522且经定向以使得基于MEMS的光调制器定位于顶部衬底的后表面(即,背对观看者且朝向背光516的表面)上。基于MEMS的光调制器借此直接定位而与反射光圈层506相对且从其跨越一间隙。所述间隙可通过连接光圈板与其上形成有MEMS调制器的衬底的一系列间隔柱维持。在某些实施方案中,间隔件安置于阵列中的每一像素内或其之间。将MEMS光调制器与其对应光圈分离的间隙或距离优选地小于10微米,或小于快门与光圈之间的重叠(例如重叠416)的距离。
图6A到6E展示实例性复合快门组合件的构造阶段的横截面图。图6A展示完整复合快门组合件600的实例性横截面图。快门组合件600包含快门601、两个顺应性梁602及建立于衬底603及光圈层606上的锚结构604。复合快门组合件600的元件包含第一机械层605、导体层607、第二机械层609及囊封电介质611。机械层605或609中的至少一者可沉积到超过0.15微米的厚度,因为机械层605或609中的一者或两者用作快门组合件600的主要负载承受及机械致动部件,但在某些实施方案中,机械层605及609可为更薄的。机械层605及609的候选材料包含但不限于:金属,例如铝(Al)、铜(Cu)、镍(Ni)、铬(Cr)、钼(Mo)、钛(Ti)、钽(Ta)、铌(Nb)、钕(Nd)或其合金;电介质材料,例如氧化铝(Al2O3)、氧化硅(SiO2)、五氧化二钽(Ta2O5)或氮化硅(Si3N4);或半导体材料,例如类钻碳、硅(Si)、锗(Ge)、砷化镓(GaAs)、碲化镉(CdTe)或其合金。所述层中的至少一者(例如导体层607)应为导电的以便携载电荷到致动元件上及将电荷从致动元件携载走。候选材料包含但不限于Al、Cu、Ni、Cr、Mo、Ti、Ta、Nb、Nd或其合金或例如类钻碳、Si、Ge、GaAs、CdTe或其合金的半导体材料。在采用半导体层的某些实施方案中,半导体掺杂有例如磷(P)、砷(As)、硼(B)或Al的杂质。图6A描绘复合物的夹层配置,其中具有类似厚度及机械性质的机械层605及609沉积于导体层607的任一侧上。在某些实施方案中,夹层结构有助于确保沉积之后剩余的应力及/或由温度变化所强加的应力将不起作用以导致快门组合件600的弯曲、翘曲或其它变形。
在某些实施方案中,复合快门组合件600中的层的次序可颠倒,以使得快门组合件600的外部由导体层形成,同时快门组合件600的内部由机械层形成。
快门组合件600可包含囊封电介质611。在某些实施方案中,电介质涂层可以保形方式施加,以使得快门601、锚604及梁602的所有暴露底部、顶部及侧表面得以均匀涂覆。此些薄膜可通过以下方式生长:通过热氧化,及/或通过对绝缘体(例如,Al2O3、氧化铬(III)(Cr2O3)、氧化钛(TiO2)、氧化铪(HfO2)、氧化钒(V2O5)、氧化铌(Nb2O5)、Ta2O5、SiO2或Si3N4)的保形CVD或通过经由原子层沉积来沉积类似材料。电介质涂层可以介于10nm到1微米的范围中的厚度涂覆。在某些实施方案中,可使用溅镀及蒸镀来将电介质涂层沉积到侧壁上。
图6B到6E展示用于形成图6A中所描绘的快门组合件600的实例性过程的某些中间制造阶段的结果的实例性横截面图。在某些实施方案中,快门组合件600建立于预先存在的控制矩阵的顶部上,例如薄膜晶体管的有源矩阵阵列,例如图3A及3B中所描绘的控制矩阵。
图6B展示形成快门组合件600的实例性过程中的第一阶段的结果的横截面图。如图6B中所示,沉积并图案化牺牲层613。在某些实施方案中,聚酰亚胺用作牺牲层材料。其它候选牺牲层材料包含但不限于聚合物材料,例如聚酰胺、氟聚合物、苯环丁烯、聚苯喹喏啉(polyphenylquinoxylene)、聚对二甲苯或聚降莰烯。这些材料是针对其平坦化粗糙表面、在超过250℃的处理温度下维持机械完整性及其在移除期间易于蚀刻及/或热分解的能力而被挑选。在其它实施方案中,牺牲层613由光致抗蚀剂形成,例如聚乙酸乙烯酯、聚乙烯基乙烯及酚树脂或酚醛清漆树脂。某些实施方案中所使用的替代牺牲层材料是SiO2,其可优先移除,只要其它电子或结构层抵抗用于其移除的氢氟酸溶液。一种此类适合抗蚀剂材料是Si3N4。另一替代牺牲层材料是Si,其可优先移除,只要电子或结构层抵抗用于其移除的氟等离子或二氟化氙(XeF2),例如大部分金属及Si3N4。另一替代牺牲层材料是Al,其可优先移除,只要其它电子或结构层抵抗强碱溶液,例如浓缩氢氧化钠(NaOH)溶液。举例来说,适合材料包含Cr、Ni、Mo、Ta及Si。另一替代牺牲层材料是Cu,其可优先移除,只要其它电子或结构层抵抗硝酸或硫酸溶液。举例来说,此类材料包含Cr、Ni及Si。
接下来,牺牲层613经图案化以暴露锚区604处的孔或通孔。在采用聚酰亚胺或其它非光活性材料作为牺牲层材料的实施方案中,牺牲层材料可经配制以包含光活性剂,允许通过UV光掩模暴露的区在显影剂溶液中优先移除。由其它材料形成的牺牲层可通过以下步骤加以图案化:将牺牲层613涂覆于额外光致抗蚀剂层中,光图案化所述光致抗蚀剂及最终使用光致抗蚀剂作为蚀刻掩模。替代地,牺牲层613可通过用硬掩模(其可为薄SiO2层或例如Cr的金属)涂覆牺牲层613来加以图案化。然后通过光致抗蚀剂及湿式化学蚀刻的方式将光图案转印到硬掩模。在硬掩模中形成的图案可抵抗干式化学蚀刻、各向异性蚀刻或等离子蚀刻(其为可用于将深且窄的锚孔赋予到牺牲层613中的技术)。
当已在牺牲层613中开通锚区604之后,可以化学方式或经由等离子的溅镀效应来蚀刻所暴露及下伏的导电表面614以移除任何表面氧化层。此接触蚀刻阶段可改善下伏导电表面614与快门材料之间的欧姆接触。在图案化牺牲层613之后,可通过使用溶剂清洁或酸蚀刻来移除任何光致抗蚀剂层或硬掩模。
接下来,在建立快门组合件600的过程中,如图6C中所描绘,沉积快门材料。快门组合件600由多个薄膜构成:第一机械层605、导体层607及第二机械层609。在某些实施方案中,第一机械层605为非晶硅(a-Si)层,导体层607是Al且第二机械层609是a-Si。在低于针对牺牲层613发生物理降级的温度的温度下沉积第一机械层605、导体层607及第二机械层609。举例来说,聚酰亚胺在高于大约400℃的温度下分解。因此,在某些实施方案中,在低于大约400℃的温度下沉积第一机械层605、导体层607及第二机械层609,从而允许使用聚酰亚胺作为牺牲层材料。在某些实施方案中,氢化非晶硅(a-Si:H)是对第一机械层605及第二机械层609有用的机械材料,因为其可在大约250℃到大约350℃的范围中的温度下通过来自硅烷气体的等离子增强化学气相沉积(PECVD)的方式以相对无应力状态生长到介于大约0.15微米到大约3微米的范围中的厚度。在此些实施方案中的某些实施方案中,使用磷气(PH3)作为掺杂物,以使得a-Si可在低于大约1欧姆-厘米的电阻率的情况下生长。在替代实施方案中,类似PECVD技术可用于沉积Si3N4、富硅Si3N4或SiO2材料作为第一机械层605或沉积类钻碳、Ge、SiGe、CdTe或其它半导体材料以用于第一机械层605。PECVD沉积技术的优点是沉积可为相当保形的,即,其可涂覆窄通孔的各种倾斜表面或内部表面。即使经切割到牺牲层材料中的锚孔或通孔存在几乎垂直侧壁,PECVD技术也可在锚的底部与顶部水平表面之间提供实质上连续涂层。
除PECVD技术外,适用于第一机械层605及第二机械层609的生长的替代适合技术包含RF或DC溅镀、有机金属CVD、蒸镀、电镀或无电极电镀。
针对导体层607,在某些实施方案中,利用金属薄膜,例如Al。在某些其它实施方案中,可挑选替代金属,例如Cu、Ni、Mo或Ta。包含此导电金属起到两个用途。其减少快门601的整体片电阻,且其有助于阻挡可见光通过快门601,因为如快门601的某些实施方案中可使用,a-Si(如果小于大约2微米厚)可在某程度上透射可见光。导电材料可通过溅镀或以较保形方式、通过CVD技术、电镀或无电极电镀来沉积。
图6D展示用于形成快门组合件600的下一组处理阶段的结果。第一机械层605、导体层607及第二机械层609经光掩蔽及蚀刻,同时牺牲层613仍位于衬底603上。首先,施加光致抗蚀剂材料,然后通过光掩模曝光,且然后经显影以形成蚀刻掩模。然后可以基于氟的等离子化学物质蚀刻非晶硅、Si3N4及SiO2。还可使用HF湿式化学物来蚀刻SiO2机械层;且可借助湿式化学物或基于氯的等离子化学物质来蚀刻导体层607中的任何金属。
通过光掩模施加的图案形状可影响机械性质,例如快门组合件600的致动器及快门601中的刚性、顺从性及电压响应。快门组合件600包含以横截面展示的顺应性梁602。每一顺应性梁602经塑形以使得宽度小于快门材料的总高度或厚度。在某些实施方案中,梁尺寸比率维持于大约1.4:1或更大,其中与其宽度相比,顺应性梁602是更高或更厚的。
图6E中描绘用于建立快门组合件600的实例性制造过程的后续阶段的结果。牺牲层613经移除,此将所有移动部件从衬底603释放,锚定点处除外。在某些实施方案中,以氧化等离子移除聚酰亚胺牺牲材料。用于牺牲材料613的其它聚合物材料也可以氧化等离子或在某些情形中通过热解来移除。某些牺牲层材料(例如SiO2)可通过湿式化学蚀刻或通过气相蚀刻来移除。
在最终过程(图6A中描绘其结果)中,将囊封电介质611沉积于快门组合件600的所有暴露表面上。在某些实施方案中,可以保形方式施加囊封电介质611,以使得块状601及梁602的所有底部、顶部及侧表面均使用CVD得以均匀涂覆。在某些其它实施方案中,仅快门601的顶部及侧表面得以涂覆。在某些实施方案中,Al2O3用于囊封电介质611且通过原子层沉积而沉积到介于大约10纳米到大约100纳米的范围中的厚度。
最后,可将抗静粘滞力涂层施加到快门601及梁602的表面。这些涂层防止致动器的两个独立梁之间的非所要的粘合或粘附。适合涂层包含碳膜(石墨及类钻两者)以及氟聚合物,及/或低汽压润滑剂,以及氯硅烷、烃类氯硅烷、氟碳氯硅烷,例如甲氧基对端硅烷、全氟化胺基硅烷、硅氧烷及基于羧酸的单体及物种。可通过暴露于分子蒸汽或通过前驱物化合物借助于CVD的分解来施加这些涂层。抗静粘滞力涂层还可通过快门表面的化学变化(例如通过绝缘表面的氟化、硅烷改质、硅氧化或氢化)来形成
供在基于MEMS快门显示器中使用的一个种类的适合致动器包含用于控制横向于显示衬底或在显示衬底的平面中的快门运动的顺应性致动器梁。用于此些快门组合件的致动的电压随着致动器梁变得更顺应性而减少。如果梁经塑形以使得平面内运动相对于平面外运动而得以优选或促进,那么对致动运动的控制也改善。因此,在某些实施方案中,顺应性致动器梁具有矩形横截面,以使得与所述梁的宽度相比,所述梁是更高或更厚的。
长矩形梁相对于在特定平面内弯曲的刚性随着所述梁在所述平面中的最薄尺寸的三次方按比例缩放。因此,有利的是减少顺应性梁的宽度以减少平面内运动的致动电压。然而,当使用常规光刻设备来界定及制作快门及致动器结构时,梁的最小宽度可限于光学装置的分辨率。且尽管光刻设备已经开发用于界定具有窄特征的光致抗蚀剂中的图案,但此设备是昂贵的,且在其上方图案化可以单次暴露完成的区域是有限的。针对玻璃或其它透明衬底的大平面上方的经济光刻,图案化分辨率或最小特征大小通常限于几微米。
图7A到7D展示具有窄侧壁梁的实例性快门组合件700的构造阶段的等距视图。此替代过程产生顺应性致动器梁718及720及顺应性弹簧梁716(统称为“侧壁梁716、718及720”),所述梁具有充分低于对大玻璃面板的常规光刻限制的宽度。在图7A到7D中所描绘的过程中,快门组合件700的顺应性梁经形成为由牺牲材料制成的模具上的侧壁特征。所述过程称为侧壁梁过程。
形成具有侧壁梁716、718及720的快门组合件700的过程,如图7A中所描绘,以对第一牺牲材料701的沉积及图案化开始。第一牺牲材料701中界定的图案产生开口或通孔702,最终快门组合件700的锚将形成于所述开口或通孔内。对第一牺牲材料701的沉积及图案化在概念上与针对关于图6A到6E所描述的沉积及图案化所描述的那些类似,且使用与其类似的材料及技术。
形成侧壁梁716、718及720的过程以第二牺牲材料705的沉积及图案化继续。图7B展示在对第二牺牲材料705的图案化之后产生的模具703的形状。模具703还包含第一牺牲材料701及其先前界定的通孔702。图7B中的模具703包含两个相异水平层级。模具703的底部水平层级708通过第一牺牲层701的顶部表面建立,且可在其中第二牺牲材料705已经蚀除的那些区域中接达。模具703的顶部水平层级710通过第二牺牲材料705的顶部表面建立。图7B中所描绘的模具703还包含实质上垂直侧壁709。供用作第一牺牲材料701及第二牺牲材料705的材料在上文相对于图6A到6E的牺牲层613加以描述。
形成侧壁梁716、718及720的过程以将快门材料沉积到牺牲模具703的所有经暴露表面上并加以图案化继续,如图7C中所描绘。供用于形成快门712的适合材料在上文相对于图6A到6E的第一机械层605、导体层607及第二机械层609加以描述。快门材料经沉积到小于大约2微米的厚度。在某些实施方案中,快门材料经沉积以具有小于大约1.5微米的厚度。在某些其它实施方案中,快门材料经沉积以具有小于大约1.0微米的厚度,且与大约0.10微米一样薄。在沉积之后,将快门材料(其为如上文所描述的若干材料的复合物)图案化,如图7C中所描绘。首先,将光致抗蚀剂沉积于快门材料上。然后,将光致抗蚀剂图案化。形成到光致抗蚀剂中的图案经设计以使得快门材料在后续蚀刻阶段之后保持于快门712的区中以及锚714处。
制造过程以施加各向异性蚀刻继续,导致图7C中所描绘的结构。快门材料的各向异性蚀刻是在等离子气氛中实施,其中将电压偏置施加到衬底726或接近于衬底726的电极。经加偏置的衬底726(其中电场垂直于衬底726的表面)导致离子以几乎垂直于衬底726的角度朝向衬底726加速。此些经加速的离子连同蚀刻化学物导致与平行于衬底726的方向相比沿垂直于衬底726的平面的方向快得多的蚀刻速率。借此实质上消除对由光致抗蚀剂保护的区中的快门材料的底切蚀刻。沿着模具703的垂直侧壁709(其实质上平行于经加速的离子的轨道),快门材料还实质上受保护免于各向异性蚀刻。此受保护侧壁快门材料形成用于支撑快门712的侧壁梁716、718及720。沿着模具703的其它(非经光致抗蚀剂保护的)水平表面,例如顶部水平表面710或底部水平表面708,快门材料已经通过蚀刻实质上完全移除。
用于形成侧壁梁716、718及720的各向异性蚀刻可在RF或DC等离子蚀刻装置中实现,只要考虑到供应对衬底726或紧密接近于衬底726的电极的电偏置。针对RF等离子蚀刻的情形,可通过使衬底支架从激励电路的接地板断开连接而获得等效自偏置,借此允许衬底电位在等离子中浮动。在某些实施方案中,可能提供蚀刻气体,例如三氟甲烷(CHF3)、全氟丁烯(C4F8)或氯仿(CHCl3),其中碳与氢气两者及/或碳与氟两者是蚀刻气体中的成分。当连同定向等离子(再次通过对衬底726的电压偏置实现)时,解放的碳(C)、氢(H)及/或氟(F)原子可迁移到其中其建立被动或保护性准聚合物涂层的垂直侧壁709。此准聚合物涂层进一步保护侧壁梁716、718及720免于蚀刻或化学侵蚀。
形成侧壁梁716、718及720的过程是借助移除第二牺牲材料705及第一牺牲材料701的剩余部分而完成。图7D中展示结果。移除牺牲材料的过程类似于相对于图6E所描述的过程。沉积于模具703的垂直侧壁709上的材料保持为侧壁梁716、718及720。侧壁梁716用作将锚714机械连接到快门712的弹簧,且还提供被动恢复力且抵抗由从顺应性梁718及720形成的致动器施加的力。锚714连接到光圈层725。侧壁梁716、718及720是高且窄的。侧壁梁716、718及720的宽度(如由模具703的表面形成)类似于如所沉积的快门材料的厚度。在某些实施方案中,侧壁梁716的宽度将与快门712的厚度相同。在某些其它实施方案中,梁宽度将为快门712的厚度的大约1/2。侧壁梁716、718及720的高度由第二牺牲材料705的厚度或换句话说由模具703的深度(如在关于图7B描述的图案化操作期间所产生)确定。只要所沉积快门材料的厚度经挑选小于大约2微米,图7A到7D中所描绘的过程将充分适于窄梁的产生。事实上,针对许多应用,0.1微米到2.0微米的厚度范围是相当适合的。常规光刻将把图7A、7B及7C中所示的经图案化特征限制于大得多的尺寸,例如允许最小解析特征不小于2微米或5微米。
图7D描绘在上文所描述过程中的释放操作(产生具有高纵横比的横截面的顺应性梁)之后所形成的快门组合件700的等距视图。只要第二牺牲材料705的厚度例如大于快门材料的厚度的大约4倍大,梁高度对梁宽度的所得比率将产生为类似比率,即,大于大约4:1。
任选阶段(上文未说明但被包含作为导致图7C的过程的部分)涉及对侧壁梁材料进行各向同性蚀刻以将顺应性负载梁720与顺应性驱动梁718分离或解耦。举例来说,已通过使用各向同性蚀刻来将点724处的快门材料从侧壁移除。各向同性蚀刻是所有方向上的蚀刻速率实质上相同的蚀刻,以使得例如点724的区中的侧壁材料不再受保护。各向同性蚀刻可在典型等离子蚀刻设备中完成,只要未将偏置电压施加到衬底726。还可使用湿式化学或气相蚀刻技术来实现各向同性蚀刻。在此任选的第四掩蔽及蚀刻阶段之前,侧壁梁材料基本上连续围绕模具703中的凹入特征的周边存在。第四掩模及蚀刻阶段用于分离及划分侧壁材料,形成相异的梁718及720。通过光致抗蚀剂施配及经由掩模暴露的第四过程实现点724处的梁718及720的分离。在此情形中光致抗蚀剂图案经设计以保护侧壁梁材料免于在所有点处的各向同性蚀刻,分离点724处除外。
作为侧壁过程中的最终阶段,将囊封电介质沉积于侧壁梁716、718及720的外部表面周围。
为了保护沉积于模具703的垂直侧壁709上的快门材料及产生实质上均匀横截面的侧壁梁716、718及720,可遵循某些特定处理准则。举例来说,在图7B中,侧壁709可经制成尽可能垂直。垂直侧壁709及/或暴露表面处的斜率变得可易受各向异性蚀刻。在某些实施方案中,垂直侧壁709可由图7B处的图案化操作(例如以各向异性方式对第二牺牲材料705的图案化)产生。额外光致抗蚀剂涂层或硬掩模的使用结合对第二牺牲层705的图案化允许在对第二牺牲材料705的各向异性蚀刻中使用侵蚀性等离子及/或高衬底偏置,同时减轻光致抗蚀剂的过度磨损。垂直侧壁709还可以可光成像牺牲材料产生,只要注意在UV暴露期间控制焦点深度及在抗蚀剂最终固化期间避免过度收缩。
在侧壁梁处理期间有帮助的另一处理准则涉及快门材料沉积的保形性。模具703的表面可覆盖有类似厚度的快门材料,而不论那些表面的定向(垂直或水平)如何。此些保形性可在借助CVD沉积时实现。特定来说,可采用以下保形技术:PECVD、低压化学气相沉积(LPCVD)及原子或自限层沉积(ALD)。在以上CVD技术中,薄膜的生长速率可受表面上的反应速率限制,而非使表面暴露于源原子的定向通量。在某些实施方案中,垂直表面上生长的材料的厚度是水平表面上生长的材料的厚度的至少50%。替代地,在提供在电镀之前涂覆表面的金属晶种层之后,可通过无电极电镀或电镀从溶液保形地沉积快门材料。
导致图7D中的快门组合件700的过程是四掩模过程,意味着并入有四个相异光刻阶段的过程,其中光敏聚合物是通过经由光掩模照明所期望图案而曝光。光刻阶段(也称为掩蔽步骤)是MEMS装置的制造中最昂贵部分之一,且因此期望形成具有减少数目个掩蔽阶段的制造过程。
图8A展示实例性显示设备800的一部分的横截面图。图8B展示包含于图8A的显示设备800中的快门组合件801的平面图。图8A中所示的横截面图是沿着图8B中的线8A-8A'截取。显示设备800包含形成于快门804上且远离其延伸的抗静粘滞力突出部802。参考图8A及8B,快门组合件801建立于用作覆盖薄片的显示器组合件800的衬底806上,面向背光807。即,快门组合件801以称为MEMS向下配置的配置制作。
快门组合件801包含通过负载锚808经由负载梁810支撑于衬底806上方的快门804。快门804的一个表面面向衬底806且另一表面面向背光807。接近于负载梁810定位的驱动梁812通过驱动锚813支撑于衬底806上方。同时,驱动梁812及负载梁810形成定位于快门804的任一侧上的静电致动器的相对电极。
快门804的面向背光的表面经定位接近于相对衬底(称为光圈板814)。在某些实施方案中,光圈板814包含光圈层816。光圈层816包含面向覆盖薄片衬底的表面及面向背光的表面,且由光反射层及/或光吸收层形成。在某些实施方案中,光圈层816是通过将反射层沉积于光圈板814上及将光吸收层沉积于光反射层的顶部上来形成。光透射区820(也称为光圈)跨越光圈层816定位以允许光通过光圈板814及光圈层816以由对应快门(例如快门804)加以调制。快门组合件801通过将形成于快门中的光圈815(称为快门光圈815)选择性地移动成与对应光透射区820对准及不对准来调制光。
在某些实施方案中,快门804的面向背光的表面维持距光圈层816的面向覆盖薄片的表面仅数微米。在某些实施方案中,快门804的面向背光的表面与光圈层816的面向覆盖薄片的表面之间的间隙介于3微米到10微米之间。在某些其它实施方案中,间隙介于5微米到7微米之间。
快门804包含从快门804的平面延伸出的突起817。突起817为快门804提供额外刚性且有助于在快门804处于闭合位置中时截获通过光圈层的光透射区820的光,如图8A中所示。
在跨越一对负载梁810及驱动梁812施加电压时,在实质上平行于衬底806的平面中驱动快门804。然而,由于各种因素,快门804无法始终完全在所述平面中移动。可发生此平面外运动(非限制性),这归因于在显示模块的操作或封装期间的电荷累积,或由于对显示设备800的机械冲击。因为快门804与光圈层816以及通过光透射区820暴露的光圈板814之间的间隙如此小,所以存在快门将与两个表面中的任一者接触的可能性。如此一来,快门804可能由于静粘滞力而永久性地粘附到光圈层816或经暴露光圈板814。
为避免快门804粘附到光圈层816或光圈板814,显示设备800包含形成于快门804的面向背光的表面上并从其延伸的一组抗静粘滞力突出部802。针对快门804,抗静粘滞力突出部802沿着与快门804的运动方向对准的其中心轴以及沿着其边缘定位。在某些其它实施方案中,抗静粘滞力突出部802仅形成于快门804的拐角上或仅沿着其边缘。在某些其它实施方案中,抗静粘滞力突出部802或额外抗静粘滞力突出部802以规则或随机图案定位于快门804上的额外位置中。
在某些实施方案中,在释放或蚀除用于作为快门组合件801的模具的牺牲材料层之前,通过使用光刻来图案化沉积于快门804的面向背光的表面上的材料而形成抗静粘滞力突出部802。用于形成抗静粘滞力突出部802的适合材料包含电介质,例如Si3N4、二氧化硅(SiO2)、Al2O3、氮氧化硅(Si2N2O)、HfO2、硅酸乙酯(Si(OC2H5)4或TEOS)、聚酰亚胺及光致抗蚀剂。为限制抗静粘滞力突出部802的远端与光圈层816及光圈板814的面向覆盖薄片的表面之间的接触的量,通常,使衬底806的平面中的抗静粘滞力突出部802的尺寸保持尽可能小(给定用以形成所述抗静粘滞力突出部的图案化过程)。因此,在某些实施方案中,快门804的平面中的抗静粘滞力突出部802的面积介于大约4平方微米与大约25平方微米之间,但也可使用较大抗静粘滞力突出部802,例如图10A及10B中所示的那些。在某些其它实施方案中,快门804包含更小的抗静粘滞力突出部802。
抗静粘滞力突出部802的高度可取决于抗静粘滞力突出部802在快门804上的精确放置而变化。一般来说,抗静粘滞力突出部经形成为足够高以防止快门的表面接触光圈层816或光圈板814,考虑到快门使其形状变形或以一角度接近光圈层816的可能性。在某些实施方案中,抗静粘滞力突出部802介于大约0.3微米到大约2.0微米之间高。在某些其它实施方案中,抗静粘滞力突出部介于0.5微米与1.5微米之间高。高度在第一实例中通过沉积于快门804上以经图案化成抗静粘滞力突出部802的材料层的厚度界定。在某些实施方案中,形成抗静粘滞力突出部802的材料层可使用半色调或灰阶光掩模来图案化,从而在快门804上的不同位置处产生不同高度的抗静粘滞力突出部802。
在某些实施方案中,如图8A及8B中所示,抗静粘滞力突出部802是大体正方形形状,其中侧壁实质上垂直于快门804的平面。在某些其它实施方案中,抗静粘滞力突出部具有规则或不规则多边形或任何其它封闭形状或曲线的形状的横截面。在某些实施方案中,抗静粘滞力突出部802具有倾斜侧壁以有助于防止抗静粘滞力突出部在快门804的致动期间被卡住于显示器的其它特征上。
图9A展示另一实例性显示设备900的横截面图。图9B展示包含于图9A中所示的显示设备900中的光圈层916的平面图。图9A中所示的横截面是沿着图9B中所示的线9A-9A'截取。显示设备900类似于图8A中所示的显示设备800,包含在实质上平行于光圈层916及覆盖薄片906的平面中驱动的快门904。相比来说,包含于图9A中所示的显示器组合件900中的快门904缺少任何抗静粘滞力突出部。替代地,抗静粘滞力突出部902形成于面向覆盖薄片906的光圈层916的表面上。抗静粘滞力突出部902定位于光圈层916上以使得其位于快门904的边缘下方成敞开及关闭快门状态,且在与快门904的运动轴对准的所述快门的中心轴下方。抗静粘滞力突出部902可具有类似于图8A中所描绘的抗静粘滞力突出部802的形状及尺寸。
在某些实施方案中,使用光刻从沉积于光圈层916的面向覆盖薄片的表面上的聚合物抗蚀剂层图案化抗静粘滞力突出部902。在抗静粘滞力突出部定位于由光圈层916界定的光透射区920内的实施方案中,抗静粘滞力突出部由实质上透明材料形成,以防止阻碍从背光907发射的光通过所述区。在抗静粘滞力突出部902形成于光圈层916的光阻挡部分上的实施方案中,抗静粘滞力突出部902可由光吸收或透明聚合物形成。抗静粘滞力突出部902经图案化以具有类似于上文针对抗静粘滞力突出部802所陈述的尺寸的尺寸。
图10A展示另一实例性显示设备1000的一部分的横截面图。图10B展示图10A中所示的光圈层1016的平面图。图10A中所示的横截面图是跨越图10B中所示的线10A-10A'截取。图10C展示图10A及10B中所示的光圈层1016的第二平面图。
参考图10A到10C,如同图8A及9A中所示的显示设备800及900,显示设备1000以MEMS向下配置构造。即,显示设备1000包含MEMS快门1004,所述MEMS快门形成于显示设备1000的前衬底1006上以使得MEMS快门1004面向背光1007,且支撑于相对光圈层1016上方。如同图9中所示的显示设备900,显示设备1000包含形成于光圈层1016上的抗静粘滞力突出部1002。
与图9中所示的抗静粘滞力突出部902相比来说,显示设备1000包含伸长抗静粘滞力突出部1002。如图10B中所示,伸长抗静粘滞力突出部1002可在多个快门组合件1001下方连续延伸。如图10C中所示,在某些实施方案中,伸长抗静粘滞力突出部1002可横跨跨越位于由将前衬底1006耦合到光圈层1016的边缘密封1032定界的区内的显示表面1030的实质上整个距离。伸长抗静粘滞力突出部1002有助于减小快门1004在较小、隔离的抗静粘滞力突出部之间与光圈层1016或光圈板1014接触的风险,举例来说,如果快门1004以一角度接近光圈层1016及光圈板1014或快门1004在此些隔离的抗静粘滞力突出部周围变形则所述风险将发生。
如图10B及10C中所示,光圈层1016包含每行快门组合件三个伸长抗静粘滞力突出部1002。在某些其它实施方案中,光圈层1016可放弃位于快门1004的中心轴下方的伸长抗静粘滞力突出部1002,使一个抗静粘滞力突出部1002在快门1004的两个相对边缘中的每一者下方。在某些其它实施方案中,显示设备1000包含每快门1004三个以上伸长抗静粘滞力突出部1002。
在一些实施方案中,伸长抗静粘滞力突出部1002是大约0.5微米到1.5微米高且经图案化以具有相对小宽度以减小伸长抗静粘滞力突出部1002可与快门的接触的量。因此,在一些实施方案中,伸长抗静粘滞力突出部1002是大约2微米到大约5微米宽。如上文所指示,伸长抗静粘滞力突出部可形成于光圈层1016上以使得其在一或多个快门组合件1001下方延伸,取决于显示器的大小而具有大约100微米到数十厘米或更多的长度。
在其中伸长抗静粘滞力突出部1002与由光圈层1016界定的光透射区1020交叉的实施方案中,如图10B中所示,伸长抗静粘滞力突出部1002由透明聚合物形成以使由伸长抗静粘滞力突出部1002所致的光吸收性及重定向最小化。在其中抗静粘滞力突出部1002经布局以避免光透射区1020的实施方案中,抗静粘滞力突出部1002可由透明或光吸收材料构造。
图10A到10C中所示的伸长抗静粘滞力突出部1002经构造以使得其实质上平行于快门1004的运动方向延续。在其它实施方案中,伸长抗静粘滞力突出部1002可经构造以垂直于快门1004的运动方向或以非平行于快门1004的运动方向的其它角度延伸。
图11A展示另一实例性显示设备1100的横截面图。图11B展示图11A中所示的快门组合件1101的平面图。图11A中所示的横截面图是沿着图11B中的线11A-11A'截取。
如同图10A到10C中所示的显示设备1000,显示设备1100是包含伸长抗静粘滞力突出部1102的经MEMS向下配置的显示设备。然而,与图10A到10C中所示的伸长抗静粘滞力突出部1002不同,图11A及11B中的伸长抗静粘滞力突出部1102经构造以使得其形成于包含于显示设备1100中的快门1104的表面上或与其成整体,且远离其延伸。特定来说,其朝向上面形成有显示设备1100的衬底1106延伸。另外,为图解说明起见,快门1104具有比显示设备800、900及1000中包含的那些形状简单的形状。即,快门1104的形状是实质上平面的且省略形成于图8A到10A中所描绘的快门804、904及1004中的突出部。
快门1104包含三个抗静粘滞力突出部1102,沿着平行于快门1104的运动方向延续的每一边缘有一个,且沿着与快门的运动方向对准的其中心轴有一个。沿着快门1104的边缘的抗静粘滞力突出部1102沿着快门1104的实质上整个边缘延伸。沿快门1104的中心向下延续的抗静粘滞力突出部1102包含在其接近通过快门1104界定的快门光圈1105时的断裂。在某些其它实施方案中,快门1104仅包含沿着其边缘的抗静粘滞力突出部1102且放弃中心抗静粘滞力突出部1102。
抗静粘滞力突出部1102由在沉积将形成快门1104及致动器梁的材料之前沉积于模具的上部表面上的电介质材料构造。更具体来说,在其中牺牲材料的上部层中的特征经图案化以形成界定梁及锚材料将沉积于其上的侧壁的模具(如图7B中所示)的制造过程的相同阶段处,额外沟槽经图案化到所述牺牲材料中在抗静粘滞力突出部1102的期望位置处。为形成不延伸到支撑快门1104的致动器梁的全高度的抗静粘滞力突出部1102,通过使用半色调或灰阶光掩模来图案化所述牺牲材料以使形成于其中的特征的深度变化而形成介于大约0.1微米到2.0微米深及大约2微米到大约5微米宽的范围中的浅沟槽。然后,在沉积快门及梁材料之前,用于抗静粘滞力突出部1102的电介质材料沉积于牺牲材料上方且经图案化以移除除沟槽中以外的材料。然后将梁及快门材料沉积于抗静粘滞力突出部1102的顶部上且加以图案化,如图7C中所示。
图12A与12B展示包含抗静粘滞力突出部的额外实例性快门组合件1200及1250的部分的横截面图。参考图12A,显示设备1200具有MEMS向上配置,其中MEMS快门组合件1202形成于后MEMS衬底1204上,朝向显示设备1200的前部向外延伸。显示设备1200包含也形成于MEMS衬底1204上的经提高集成式光圈层1208。光圈1209形成于光阻挡层1212中,所述光阻挡层形成于MEMS衬底上的快门组合件1202下方。对应光圈1213经界定于快门组合件1202上方在经提高集成式光圈层1208中。MEMS快门组合件1202包含相对于光阻挡层1212中的光圈1209及经提高集成式光圈层1208中的光圈1213横向移动的快门1210。通过选择性阻挡或解除阻挡这些光圈1209及1213,快门组合件1202调制从定位于MEMS衬底1204后面的背光(未展示)发出的光以形成图像。
图11C展示另一实例性显示设备1150的横截面图。图11D展示包含于显示设备1150中的快门组合件1151的平面图。图11C的横截面图是沿着图11D中所示的线11B-11B'截取。
显示设备1150类似于图11A中所示的显示设备1100。然而,显示设备1150包含形成于包含于快门组合件1151中的快门1154的面向后的表面上或与其成整体的伸长抗静粘滞力突出部1152。相比来说,图11A中所示的伸长抗静粘滞力突出部1102是形成于快门1104的面向前的表面上或与其成整体。另外,快门1154包含类似于图8A及8B的快门804中所示的突起817的突起1167。如图11D中所示,伸长抗静粘滞力突出部1152实质上延伸快门1154的邻近边缘之间的整个长度,其中在快门突起1167处具有断裂。在某些其它实施方案中,突起1167是较短的,且伸长抗静粘滞力突出部实质上延伸快门1154的整个长度而无中断。伸长抗静粘滞力突出部1152是仅使用不同掩模以与图8A及8B中所示的抗静粘滞力突出部802实质上相同的方式使用光刻形成。优选地,伸长抗静粘滞力突出部是相对薄的,例如介于大约2微米与大约5微米之间,及介于大约0.1微米与2.0微米之间高。
如同图8A到11D中所示的显示设备800、900、1000及1100,显示设备1200包含抗静粘滞力突出部1214。与显示设备800、900、1000及1100相比来说,图12A中所示的抗静粘滞力突出部1214并非既定防止快门与衬底之间的静粘滞力。而是,抗静粘滞力突出部1214既定防止快门1210与经提高集成式光圈层1208之间的静粘滞力。因此,快门1210包含远离其面向前的表面朝向经提高集成式光圈层1208延伸的若干抗静粘滞力突出部。然而,在某些其它实施方案中,快门1210可包含朝向MEMS衬底1204向下延伸的额外抗静粘滞力突出部。如关于图8A及8B的抗静粘滞力突出部802,抗静粘滞力突出部1214可经制作以具有有助于防止其被卡住于显示器的其它表面(例如,经提高光圈层1208中的光圈1213的侧)上的倾斜侧壁。
在将经提高集成式光圈层1208形成于快门1210上面之前,使用标准图案化技术来将抗静粘滞力突出部1214图案化到沉积于快门1210的表面上的电介质材料层中,来形成抗静粘滞力突出部1214。在某些实施方案中,抗静粘滞力突出部1214采取隔离的突出部的形式,类似于图8B或9B中所示的那些突出部。在某些其它实施方案中,抗静粘滞力突出部采取伸长抗静粘滞力突出部的形式。
图12B展示显示设备1250,其与图12A中所示的显示设备1200相同,相对于包含于显示设备1200中的抗静粘滞力突出部1264的数目及定位除外。特定来说,图12B中所示的抗静粘滞力突出部1264形成于经提高集成式光圈层1258的面向后的表面上或与其成整体且远离其朝向显示设备1250中所包含的快门1260延伸。另外,因为抗静粘滞力突出部1264不与快门1260一起行进,所以充足数目个抗静粘滞力突出部1264定位于经提高集成式光圈层1258的面向后的侧上以防止在快门1260处于敞开、关闭或中间状态中时快门1260与经提高集成式光圈层1258之间的接触。如上文借助图12A的显示设备1200所指示,显示设备1250还可包含远离其快门1260的面向后的表面延伸的额外抗静粘滞力突出部以防止快门与其制作于其上的衬底1254之间的静粘滞力。
虽然上文已提供可并入到显示设备中的抗静粘滞力突出部的各种配置的若干实例,但任何数目个额外组合也是可能的。图13A到13C中展示若干额外实例。
图13A到13C展示包含抗静粘滞力突出部的显示设备1300、1320及1350的额外实例。每一显示设备1300、1320及1350分别包含两组抗静粘滞力突出部1302a与1302b、1322a与1322b及1352a与1352b。
图13A展示包含形成于快门1304的后表面上或与其成整体且从其朝向光圈板1314延伸的第一组抗静粘滞力突出部1302a的显示设备1300。显示设备1300包含形成于快门1304制作于其上的前衬底1306上或与其成整体且从其朝向快门1304的面向前的表面延伸的第二组抗静粘滞力突出部1302b。
图13B展示包含形成于快门1304的面向前的表面上或与其成整体且从其朝向快门1324制作于其上的前衬底1326延伸的第一组抗静粘滞力突出部1322a的显示设备1320。显示设备1320包含以伸长抗静粘滞力突出部的形式形成于光圈板1314上或与其成整体且从其朝向快门1324的面向后的表面延伸的第二组抗静粘滞力突出部1322b。
图13C展示包含形成于快门1354制作于其上的前衬底1356上或与其成整体且朝向快门1354的面向前的表面延伸的第一组抗静粘滞力突出部1352a的显示设备1350。显示设备1350包含以伸长抗静粘滞力突出部的形式形成于光圈板1314上或与其成整体且从其朝向快门1324的面向后的表面延伸的第二组抗静粘滞力突出部1352b。
图14展示包含抗机械静粘滞力突出部1402的实例性快门组合件1400的等距视图。抗机械静粘滞力突出部1402是既定减轻快门组合件1400的组件之间的机械静粘滞力的风险的突出部,如下文进一步所描述。快门组合件1400包含用于使快门1404在相对衬底1406上方移动的静电致动器。静电致动器由一对负载梁1408及一对驱动梁1410形成。负载梁1408通过对应负载锚1409耦合到下伏MEMS衬底(未展示)。驱动梁1410通过驱动锚1411耦合到下伏MEMS衬底。
跨越梁1408与1410施加电位差导致朝向驱动梁1410牵引负载梁1408,使快门1404在相对于光透射区1415实质上平行于相对衬底1406的平面中移动。
在正常操作中,快门1404的运动实质上保持在平行于相对衬底1406的平面中。然而,机械冲击(例如,导致包含快门组合件1400的装置下降)可导致快门1404的实质平面外运动。在此些情形中,如果快门组合件1400缺少抗机械静粘滞力突出部1402,那么负载梁1408将可能最终在驱动梁1410上方交叉且与其接触。在快门1404将试图返回到其正常位置时,梁1408与梁1410之间的接触可在梁1408与梁1410之间造成足够摩擦而防止快门1404返回到其正常位置。
为防止此潜在机械静粘滞力,快门组合件1410包含形成于在驱动梁1410下方的相对衬底1406的表面上或与其成整体且远离其延伸的若干抗机械静粘滞力突出部1402。抗机械静粘滞力突出部1402足够高以使得抗机械静粘滞力突出部1402的远端与驱动梁1410的下部边缘之间的间隙h1小于负载梁1408的高度h2。此布置给负载梁1408留下不足以配合于抗机械静粘滞力突出部1402与驱动梁1410之间的空间,借此防止梁1408及1410在第一实例中交叉。抗机械静粘滞力突出部1402可使用标准图案化技术(例如光刻)由聚合物制作。抗机械静粘滞力突出部1402可由任何材料形成且具有上文针对形成本文中所描述的其它抗静粘滞力突出部中的任何者所陈述的横截面形状中的任何者。在某些实施方案中,取决于相应高度h1及h2,抗机械静粘滞力突出部1402可从大约1微米到大约3微米高或更高。
在某些其它实施方案中,快门组合件另外或替代地包含从MEMS衬底的表面朝向驱动梁1410延伸的抗机械静粘滞力突出部1402。在某些其它实施方案中,快门组合件包含远离驱动梁1410或负载梁1408朝向MEMS衬底及/或相对衬底1406向外延伸的抗机械静粘滞力突出部1402。在这些实施方案中的每一者中,抗机械静粘滞力突出部1402经定大小成足够长以使得其防止负载梁1408在驱动梁1410上方或下方交叉且可能被卡住。
图15及16展示说明包含一组显示元件的显示装置40的系统框图。举例来说,显示装置40可为智能电话、蜂窝式或移动电话。然而,显示装置40的相同组件或其稍微变化形式还说明例如电视、计算机、平板计算机、电子阅读器、手持式装置及便携式媒体装置等各种类型的显示装置。
显示装置40包含外壳41、显示器30、天线43、扬声器45、输入装置48及麦克风46。外壳41可由各种制造过程中的任一者形成,包含注射模制及真空成形。另外,外壳41可由各种材料中的任一者制成,其包含但不限于:塑料、金属、玻璃、橡胶及陶瓷或其组合。外壳41可包含可移除部分(未展示),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移除部分互换。
显示器30可为各种显示器中的任一者,包含双稳态显示器或模拟显示器,如本文中所描述。显示器30还可经配置以包含平板显示器,例如等离子显示器、EL、OLED、STN LCD或TFT LCD,或非平板显示器,例如CRT或其它电子管装置。
图15中示意性地说明显示装置40的组件。显示装置40包含外壳41且可包含至少部分地封围于其中的额外组件。举例来说,显示装置40包含网络接口27,网络接口27包含可耦合到收发器47的天线43。网络接口27可为可在显示装置40上显示的图像数据的源。因此,网络接口27为图像源模块的一个实例,但处理器21及输入装置48也可用作图像源模块。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,过滤或以其它方式操纵信号)。调节硬件52可连接到扬声器45及麦克风46。处理器21还可连接到输入装置48及驱动器控制器29。驱动器控制器29可耦合到帧缓冲器28且耦合到阵列驱动器22,所述阵列驱动器又可耦合到显示器阵列30。显示装置40中的一或多个元件(包含图15中未具体描绘的元件)可经配置以充当存储器装置且经配置以与处理器21通信。在某些实施方案中,电力供应器50可为特定显示装置40设计中的实质上所有组件提供电力。
网络接口27包含天线43及收发器47,以使显示装置40可经由网络与一或多个装置进行通信。网络接口27还可具有某些处理能力以减轻(例如)处理器21的数据处理要求。天线43可发射及接收信号。在一些实施方案中,天线43根据IEEE 16.11标准(包含IEEE 16.11(a)、(b)或(g))或IEEE 802.11标准(包含IEEE 802.11a、b、g、n及其进一步实施方案)发射及接收RF信号。在某些其它实施方案中,天线43根据标准发射及接收RF信号。在蜂窝式电话的情形中,天线43经设计以接收码分多址(CDMA)、频分多址(FDMA)、时分多址(TDMA)、全球移动通信系统(GSM)、GSM/通用包无线电服务(GPRS)、增强型数据GSM环境(EDGE)、地面中继式无线电(TETRA)、宽带-CDMA(W-CDMA)、演进数据优化(EV-DO)、1xEV-DO、EV-DO修订版A、EV-DO修订版B、高速包接入(HSPA)、高速下行链路包接入(HSDPA)、高速上行链路包接入(HSUPA)、演进式高速包接入(HSPA+)、长期演进(LTE)、AMPS或用于在无线网络(例如利用3G、4G或5G技术的系统)内通信的其它已知信号。收发器47可预处理从天线43接收的信号,以使得其可由处理器21接收并由其进一步操纵。收发器47还可处理从处理器21接收的信号,以使得可经由天线43从显示装置40发射所述信号。
在某些实施方案中,可由接收器来代替收发器47。另外,在某些实施方案中,可由图像源来替换网络接口27,所述图像源可存储或产生待发送到处理器21的图像数据。处理器21可控制显示器装置40的总体操作。处理器21从网络接口27或图像源接收数据(例如经压缩图像数据),且将所述数据处理成原始图像数据或处理成可容易被处理成原始图像数据的格式。处理器21可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进行存储。原始数据通常指识别图像内的每一位置处的图像特性的信息。举例来说,此些图像特性可包含色彩、饱和度及灰阶级。
处理器21可包含微控制器、CPU或用于控制显示装置40的操作的逻辑单元。调节硬件52可包含用于将信号发射到扬声器45及用于从麦克风46接收信号的放大器及滤波器。调节硬件52可为显示装置40内的离散组件,或可并入于处理器21或其它组件内。
驱动器控制器29可直接从处理器21或从帧缓冲器28获取由处理器21产生的原始图像数据,并可适当地将原始图像数据重新格式化以供高速发射到阵列驱动器22。在某些实施方案中,驱动器控制器29可将原始图像数据重新格式化成具有光栅状格式的数据流,以使得其具有适合于跨越显示器阵列30进行扫描的时间次序。然后,驱动器控制器29将经格式化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)常常作为独立集成电路(IC)与系统处理器21相关联,但此些控制器可以许多方式实施。举例来说,控制器可作为硬件嵌入于处理器21中、作为软件嵌入于处理器21中或以硬件形式与阵列驱动器22完全集成在一起。
阵列驱动器22可从驱动器控制器29接收经格式化信息且可将视频数据重新格式化成一组平行波形,所述组平行波形每秒多次地施加到来自显示器的x-y显示元件矩阵的数百条且有时数千条(或更多)引线。
在某些实施方案中,驱动器控制器29、阵列驱动器22及显示器阵列30适用于本文中所描述的显示器类型中的任一者。举例来说,驱动器控制器29可为常规显示器控制器或双稳态显示器控制器。另外,阵列驱动器22可为常规驱动器或双稳态显示器驱动器。此外,显示器阵列30可为常规显示器阵列或双稳态显示器阵列。在某些实施方案中,驱动器控制器29可与阵列驱动器22集成。此实施方案在高度集成系统(例如,移动电话、便携式电子装置、手表或小面积显示器)中可为有用的。
在某些实施方案中,输入装置48可经配置以允许(例如)用户控制显示装置40的操作。输入装置48可包含小键盘(例如QWERTY键盘或电话小键盘)、按钮、开关、摇杆、触敏式屏幕、与显示器阵列30集成的触敏式屏幕、或者压敏或热敏隔膜。麦克风46可经配置而作为显示装置40的输入装置。在某些实施方案中,可使用通过麦克风46的话音命令来控制显示装置40的操作。
电力供应器50可包含各种能量存储装置。举例来说,电力供应器50可为可再充电式电池,例如镍镉电池或锂离子电池。在使用可再充电电池的实施方案中,可使用来自(例如)壁式插座或光伏装置或阵列的电力来给所述可再充电电池充电。替代地,可再充电电池可以无线方式充电。电力供应器50还可为可再生能量源、电容器或太阳能电池,包含塑料太阳能电池或太阳能电池涂料。电力供应器50还可经配置以从壁式插座接收电力。
在某些实施方案中,控制可编程性驻存于驱动器控制器29中,所述驱动器控制器可位于电子显示器系统中的若干处。在某些其它实施方案中,控制可编程性驻存于阵列驱动器22中。上文所描述的优化可以任何数目个硬件及/或软件组件实施且可以各种配置实施。
可将结合本文中所揭示的实施方案描述的各种说明性逻辑、逻辑块、模块、电路及算法过程实施为电子硬件、计算机软件或两者的组合。已就功能性大体描述了硬件与软件的可互换性,且在上文所描述的各种说明性组件、块、模块、电路及过程中加以说明。此功能性是以硬件还是软件实施取决于特定应用及强加于整个系统的设计约束。
可借助通用单芯片或多芯片处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或其它可编程逻辑装置、离散门或晶体管逻辑、离散硬件组件或经设计以执行本文中所描述的功能的其任一组合来实施或执行用于实施结合本文中所揭示的方面所描述的各种说明性逻辑、逻辑块、模块及电路的硬件及数据处理设备。通用处理器可为微处理器或任一常规处理器、控制器、微控制器或状态机。还可将处理器实施为计算装置的组合,例如DSP与微处理器的组合、多个微处理器、一或多个微处理器连同DSP核心或任一其它此类配置。在某些实施方案中,可通过特定于给定功能的电路来执行特定过程及方法。
在一或多个方面中,可以硬件、数字电子电路、计算机软件、固件、包含本说明书中所揭示的结构及其结构等效物或其任何组合来实施所描述的功能。还可将本说明书中所描述的标的物的实施方案实施为一或多个计算机程序,即,编码于计算机存储媒体上以供数据处理设备执行或用以控制数据处理设备的操作的一或多个计算机程序指令模块。
如果以软件实施,那么所述功能可存储于计算机可读媒体上或作为计算机可读媒体上的一或多个指令或代码进行发射。本文中所揭示的方法或算法的过程可实施于可驻存于计算机可读媒体上的处理器可执行软件模块中。计算机可读媒体包含计算机存储媒体及通信媒体,通信媒体包含可经启用以将计算机程序从一个地方传递到另一地方的任一媒体。存储媒体可为可由计算机存取的任何可用媒体。借助实例而非限制的方式,此些计算机可读媒体可包含RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM或其它光盘存储装置、磁盘存储装置或其它磁性存储装置或者可用于存储呈指令或数据结构形式的所期望程序代码且可由计算机存取的任一其它媒体。此外,可将任一连接适当地称为计算机可读媒体。如本中所用,磁盘及光盘包含压缩光盘(CD)、激光光盘、光学光盘、数字多功能光盘(DVD)、软磁盘及蓝光光盘,其中磁盘通常以磁性方式复制数据而光盘借助激光以光学方式复制数据。上述的组合也应包含于计算机可读媒体的范围内。另外,方法或算法的操作可作为一个或任何代码及指令的组合或集合驻存于可并入到计算机程序产品中的机器可读媒体及计算机可读媒体上。
所属领域的技术人员可易于明了对本发明中所描述的实施方案的各种修改,且本文中所定义的一般原理可适用于其它实施方案而不背离本发明的精神或范围。因此,权利要求书并不既定限于本文中所展示的实施方案,而应被赋予与本发明、本文中所揭示的原理及新颖特征相一致的最宽广范围。
另外,所属领域的技术人员应易于了解,术语“上部”及“下部”有时是为便于描述所述图而使用,且指示对应于所述图在适当定向的页面上的定向的相对位置,且可能不反映如所实施的任何装置的适当定向。
还可将在本说明书中在单独实施方案的上下文中描述的某些特征以组合形式实施于单个实施方案中。相反,也可将在单个实施方案的上下文中描述的各种特征单独地或以任一适合子组合的形式实施于多个实施方案中。此外,尽管上文可将特征描述为以某些组合形式起作用且甚至最初如此主张,但在某些情形中,可从所主张组合去除来自所述组合的一或多个特征,且所主张组合可针对子组合或子组合的变化形式。
类似地,虽然在图式中以特定次序描绘操作,但不应将这理解为要求以所展示的特定次序或以顺序次序执行此些操作,或执行所有所说明的操作以实现期望的结果。此外,所述图式可以流程图的形式示意性地描绘一个多个实例性过程。然而,未描绘的其它操作可并入于示意性地说明的实例性过程中。举例来说,可在所说明操作中的任一者之前、之后、与其同时或在其之间执行一或多个额外操作。在某些情形中,多任务及并行处理可为有利的。此外,上文所描述的实施方案中的各种系统组件的分离不应被理解为要求在所有实施方案中进行此分离,而应理解为所描述的程序组件及系统通常可一起集成于单个软件产品中或封装到多个软件产品中。另外,其它实施方案也属于所附权利要求书的范围内。在某些情形下,权利要求书中所引述的动作可以不同次序执行且仍实现期望的结果。

Claims (47)

1.一种设备,其包括:
多个机电系统EMS装置,其安置于衬底的第一表面上,每一EMS装置包含可在实质上平行于所述第一表面的平面中移动的组件;
第二表面,其接近所述衬底定位以使得所述多个EMS装置位于所述第一表面与所述第二表面之间;以及
针对所述EMS装置中的每一者,至少一个抗静粘滞力突出部,其定位于所述可移动组件与所述第二表面之间。
2.根据权利要求1所述的设备,其中所述至少一个抗静粘滞力突出部耦合到第二表面。
3.根据权利要求1所述的设备,其中针对每一EMS装置,所述至少一个抗静粘滞力突出部形成于所述可移动组件上且远离所述可移动组件朝向所述第二表面延伸。
4.根据权利要求1所述的设备,其针对所述EMS装置中的每一者包括定位于所述可移动组件与所述第一表面之间的至少一个抗静粘滞力突出部。
5.根据权利要求1所述的设备,其中所述至少一个抗静粘滞力突出部沿着与所述可移动组件的运动轴对准的所述可移动组件的中心轴定位。
6.根据权利要求1所述的设备,其中所述至少一个抗静粘滞力突出部定位于大约所述可移动组件的边缘处。
7.根据权利要求1所述的设备,其中所述至少一个抗静粘滞力突出部横跨所述第二表面在多个可移动组件上方或下方。
8.根据权利要求1所述的设备,其中所述EMS装置中的每一者的所述可移动部分包括第一梁,且所述抗静粘滞力突出部防止相应EMS装置的所述第一梁与第二梁之间的机械静粘滞力。
9.根据权利要求8所述的设备,其中所述抗静粘滞力突出部从所述第一及第二梁中的一者朝向所述第二表面延伸。
10.根据权利要求8所述的设备,其中所述抗静粘滞力突出部从所述第二表面朝向所述第一及第二梁中的至少一者延伸。
11.根据权利要求8所述的设备,其中所述抗静粘滞力突出部经定位及定大小以防止使所述第一及第二梁交叉。
12.根据权利要求1所述的设备,其中所述EMS装置中的每一者的所述可移动部分包括快门,且所述抗静粘滞力突出部防止所述快门与所述第一表面及所述第二表面中的一者之间的静电静粘滞力。
13.根据权利要求1所述的设备,其中所述抗静粘滞力突出部具有小于或等于大约5微米的平行于所述衬底的至少一个尺寸。
14.根据权利要求10所述的设备,其中所述抗静粘滞力突出部具有大于大约1厘米的平行于所述衬底的第二尺寸。
15.根据权利要求1所述的设备,其中所述至少一个抗静粘滞力突出部包含倾斜侧壁。
16.根据权利要求1所述的设备,其中所述第二表面包括光圈层,所述光圈层锚定到所述第一表面且与第二衬底间隔开。
17.根据权利要求1所述的设备,其中所述EMS装置包括显示元件,且所述设备包括并入有所述显示元件的显示器。
18.根据权利要求17所述的设备,其中所述显示元件包括光调制器。
19.根据权利要求18所述的设备,其中所述光调制器包括微机电系统MEMS快门组合件。
20.根据权利要求17所述的设备,其进一步包括:
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。
21.根据权利要求17所述的设备,其进一步包括:
驱动器电路,其经配置以将至少一个信号发送到所述显示器;以及
控制器,其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。
22.根据权利要求20所述的设备,其进一步包括图像源模块,所述图像源模块经配置以将所述图像数据发送到所述处理器,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。
23.根据权利要求20所述的设备,其进一步包括经配置以接收输入数据且将所述输入数据传送到所述处理器的输入装置。
24.一种设备,其包括:
多个机电系统EMS装置,其安置于衬底的第一表面上,每一EMS装置包含可在实质上平行于所述第一表面的平面中移动的组件;
第二表面,其接近所述第一表面定位以使得所述多个EMS装置位于所述衬底与所述第二表面之间;以及
针对所述EMS装置中的每一者,至少一个伸长抗静粘滞力突出部,其定位于所述可移动组件与所述第一及第二表面中的一者之间。
25.根据权利要求24所述的设备,其中所述至少一个伸长抗静粘滞力突出部实质上延伸所述可移动组件的两个边缘之间的整个距离。
26.根据权利要求24所述的设备,其针对所述EMS装置中的每一者包括定位于所述可移动组件与所述第一及第二表面中的另一者之间的至少一个抗静粘滞力突出部。
27.根据权利要求24所述的设备,其中所述至少一个伸长抗静粘滞力突出部沿着与所述可移动组件的运动轴对准的所述可移动组件的中心轴定位。
28.根据权利要求24所述的设备,其中所述至少一个伸长抗静粘滞力突出部定位于大约所述可移动组件的边缘处。
29.根据权利要求24所述的设备,其中所述至少一个伸长抗静粘滞力突出部横跨所述第二表面在多个可移动组件上方或下方。
30.根据权利要求29所述的设备,其中所述多个EMS装置安置于所述第一表面上在经界定区内,且所述至少一个伸长抗静粘滞力突出部从大约所述经界定区的第一边缘延伸到大约所述经界定区的第二边缘。
31.根据权利要求24所述的设备,其中所述至少一个伸长抗静粘滞力突出部具有沿着实质上平行于所述可移动组件的运动轴的轴延伸的长度。
32.根据权利要求24所述的设备,其中所述至少一个伸长抗静粘滞力突出部是实质上透明的且跨越所述第一表面、所述第二表面及所述可移动组件中的一者中所界定的至少一个光透射区延伸。
33.根据权利要求24所述的设备,其中针对相应EMS装置的所述至少一个伸长抗静粘滞力突出部包括接近所述EMS装置的所述可移动组件的对应边缘定位的至少两个伸长抗静粘滞力突出部。
34.根据权利要求24所述的设备,其中所述至少一个伸长抗静粘滞力突出部耦合到所述第一表面。
35.根据权利要求24所述的设备,其中所述至少一个伸长抗静粘滞力突出部耦合到所述第二表面。
36.根据权利要求24所述的设备,其中所述至少一个伸长抗静粘滞力组件耦合到所述可移动组件。
37.根据权利要求21所述的设备,其针对所述EMS装置中的每一者包括定位于所述可移动组件与所述第一及第二表面两者之间的至少一个抗静粘滞力突出部。
38.根据权利要求24所述的设备,其中所述EMS装置包括用于调制光以形成图像的光调制器。
39.根据权利要求38所述的设备,其中所述光调制器包括微机电系统MEMS基于快门的光调制器。
40.一种设备,其包括:
多个机电系统EMS装置,其安置于由衬底的面界定的第一表面上,每一EMS装置包含:
可移动组件,其可在实质上平行于所述第一表面的平面中移动,以及
第一及第二梁,其形成致动器;
第二表面,其接近所述衬底定位以使得所述多个EMS装置位于所述第一表面与所述第二表面之间;以及
针对所述EMS装置中的每一者,至少一个抗静粘滞力突出部,其定位于所述可移动组件与所述第一及第二表面中的一者之间,其中所述至少一个抗静粘滞力突出部经配置以防止所述相应EMS装置的所述第一梁与所述第二梁之间的机械静粘滞力。
41.根据权利要求40所述的设备,其中针对每一EMS装置的所述至少一个抗静粘滞力突出部耦合到所述第一表面及所述第二表面中的一者。
42.根据权利要求40所述的设备,其中所述至少一个抗静粘滞力突出部远离所述第一及第二表面中的一者延伸,且所述至少一个抗静粘滞力突出部足够高以使得所述至少一个抗静粘滞力突出部的远端与所述第一及第二梁中的至少一者之间的垂直距离小于所述第一及第二梁的高度。
43.根据权利要求40所述的设备,其中所述至少一个抗静粘滞力突出部远离所述第一及第二梁中的一者朝向所述第一表面延伸,且所述至少一个抗静粘滞力突出部足够高以使得所述至少一个抗静粘滞力突出部的所述远端与所述第一表面之间的垂直距离小于所述第一及第二梁的所述高度。
44.根据权利要求40所述的设备,其中所述至少一个抗静粘滞力突出部远离所述第一及第二梁中的一者朝向所述第二表面延伸,且所述至少一个抗静粘滞力突出部足够高以使得所述至少一个抗静粘滞力突出部的所述远端与所述第二表面之间的所述垂直距离小于所述第一及第二梁的所述高度。
45.根据权利要求40所述的设备,其针对所述EMS装置中的每一者包括定位于所述可移动组件与所述第一及第二表面两者之间的至少一个抗静粘滞力突出部。
46.根据权利要求40所述的设备,其中所述EMS装置包括用于调制光以形成图像的光调制器。
47.根据权利要求46所述的设备,其中所述光调制器包括微机电系统MEMS基于快门的光调制器。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109589798A (zh) * 2018-12-12 2019-04-09 南方科技大学 分离膜的阈通量的测量方法和测量设备

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20070205969A1 (en) 2005-02-23 2007-09-06 Pixtronix, Incorporated Direct-view MEMS display devices and methods for generating images thereon
US8310442B2 (en) 2005-02-23 2012-11-13 Pixtronix, Inc. Circuits for controlling display apparatus
US9261694B2 (en) 2005-02-23 2016-02-16 Pixtronix, Inc. Display apparatus and methods for manufacture thereof
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
US8526096B2 (en) 2006-02-23 2013-09-03 Pixtronix, Inc. Mechanical light modulators with stressed beams
US8169679B2 (en) 2008-10-27 2012-05-01 Pixtronix, Inc. MEMS anchors
US9134552B2 (en) * 2013-03-13 2015-09-15 Pixtronix, Inc. Display apparatus with narrow gap electrostatic actuators
US9897796B2 (en) * 2014-04-18 2018-02-20 Snaptrack, Inc. Encapsulated spacers for electromechanical systems display apparatus
CN204808776U (zh) * 2015-07-07 2015-11-25 京东方科技集团股份有限公司 一种柔性显示装置
CN108242426B (zh) * 2016-12-23 2020-04-07 上海新微技术研发中心有限公司 一种半导体器件及其制造方法
US11253963B1 (en) 2020-08-17 2022-02-22 Raytheon Company Separable component assembly having reduced seal stiction

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101221911A (zh) * 2006-11-21 2008-07-16 视频有限公司 封装微器件
US20090195855A1 (en) * 2006-02-23 2009-08-06 Pixtronix, Inc. Mechanical light modulators with stressed beams
US20100110518A1 (en) * 2008-10-27 2010-05-06 Pixtronix, Inc. Mems anchors
US20100181652A1 (en) * 2009-01-16 2010-07-22 Honeywell International Inc. Systems and methods for stiction reduction in mems devices

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6674562B1 (en) 1994-05-05 2004-01-06 Iridigm Display Corporation Interferometric modulation of radiation
US5771321A (en) * 1996-01-04 1998-06-23 Massachusetts Institute Of Technology Micromechanical optical switch and flat panel display
US7460336B1 (en) 1999-05-07 2008-12-02 Sae Magnetics (H.K.) Ltd. Slider design including stiction reduction pads
US6175170B1 (en) 1999-09-10 2001-01-16 Sridhar Kota Compliant displacement-multiplying apparatus for microelectromechanical systems
US7746529B2 (en) 2005-02-23 2010-06-29 Pixtronix, Inc. MEMS display apparatus
US7880952B2 (en) * 2007-05-03 2011-02-01 Silicon Quest Kabushiki-Kaisha Mirror device with an anti-stiction layer
US20120107992A1 (en) 2010-10-28 2012-05-03 Freescale Semiconductor, Inc. Method of producing layered wafer structure having anti-stiction bumps

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20090195855A1 (en) * 2006-02-23 2009-08-06 Pixtronix, Inc. Mechanical light modulators with stressed beams
CN101221911A (zh) * 2006-11-21 2008-07-16 视频有限公司 封装微器件
US20100110518A1 (en) * 2008-10-27 2010-05-06 Pixtronix, Inc. Mems anchors
US20100181652A1 (en) * 2009-01-16 2010-07-22 Honeywell International Inc. Systems and methods for stiction reduction in mems devices

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109589798A (zh) * 2018-12-12 2019-04-09 南方科技大学 分离膜的阈通量的测量方法和测量设备
CN109589798B (zh) * 2018-12-12 2021-05-25 南方科技大学 分离膜的阈通量的测量方法和测量设备

Also Published As

Publication number Publication date
US9201236B2 (en) 2015-12-01
TWI495901B (zh) 2015-08-11
WO2014085404A1 (en) 2014-06-05
TW201426004A (zh) 2014-07-01
US20140145926A1 (en) 2014-05-29

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