CN107577042A

CN107577042A - Mems显示器

Info

Publication number: CN107577042A
Application number: CN201610520523.8A
Authority: CN
Inventors: 爱德华·帕克奇亚恩
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2016-07-04
Filing date: 2016-07-04
Publication date: 2018-01-12

Abstract

本发明涉及MEMS显示器。机电光调制器和背光灯提供有效的、低成本和高性能显示器。提供了一种显示器，包括：光吸收层，其具有光透射区、包括用于朝着所述光吸收层反射光的后部反射器的背光灯和多个调制器，每个调制器包括位于所述背光灯和所述光吸收层之间的遮光板，所述遮光板具有光透射区和面向所述背光灯用于使从所述背光灯发射的所述光再循环的光反射表面，其中所述遮光板使用多个支持架被支承在表面之上，所述多个支持架实质上位于包括在第一位置和第二位置之间的遮光板运动的遮光板边界内。

Description

MEMS显示器

相关技术的讨论

目前，液晶显示器占据了平板显示器主要市场。基于机电光调制器的显示器被提出作为对LCD的可行替换物。本发明公开了可在图像性能、光效率和成本方面与LCD竞争的机电光调制器和显示器。

发明概述

下文是本发明的例证性实施方式的简略描述。它作为序言被提供以帮助本领域中的技术人员更快地理解接下来的详细设计讨论，且无论如何也不意欲限制本文所附的、以便特别指出本发明的权利要求的范围。

本说明书公开了几个机电光调制器。根据本发明的例证性实施方式，调制器包括一个或两个静电致动器、使用多个支持架在基底的表面之上支承的遮光板，所述多个支持架在遮光板的第一端和第二端处附接到遮光板。在操作中，致动器将力施加到遮光板。遮光板支持架限制在力的方向上的遮光板运动并允许遮光板实质上在力的横向方向上移动。遮光板在横向方向上在第一位置和第二位置之间移动而没有与静止零件或表面物理接触。每个静电致动器包括定位成彼此实质上平行且距离接近的两个电极。在一些实施方式中，遮光板是导电的并充当致动器电极之一。在其它设计中，遮光板包括以直角从遮光板的边缘延伸的法兰，并形成具有固定电极的静电致动器。固定电极可定位成实质上接近法兰以形成有效的静电致动器。

遮光板支持架位于遮光板和表面之间，因此在显示器中，遮光板可定位成彼此实质上接近，只允许在它们之间的用于遮光板运动的空间。在一些调制器中，遮光板使用悬臂梁被支承在表面上。本发明公开了制造悬臂梁和由悬臂梁支承的遮光板的方法。本发明还公开了显示器，其包括：具有光透射区的光吸收层、包括用于朝着光吸收层反射光的后部反射器的背光灯和多个调制器，每个调制器包括位于背光灯和光吸收层之间的遮光板，所述遮光板具有光透射区和面向背光灯用于使从背光灯发射的光再循环的光反射表面，其中从背光灯射到遮光板的所述光透射区上的光，当遮光板在第一位置处时透射穿过光吸收层的光透射区，并当遮光板在第二位置处时在光吸收层中被吸收。

本发明还公开了另一显示器，其包括：多个调制器，每个调制器包括具有光透射区的遮光板；以及具有表面和多个嵌入式光反射器的基底，其中所述嵌入式光反射器使光从基底的所述表面离开基底并会聚在遮光板的相应的光透射区处。

前述内容以及本发明的其它目的在附图中被示出并在接下来的说明书中被描述。

附图的简要说明

图1A是根据本发明的例证性实施方式的遮光板组件的透视图。

图1B是图1A所示的遮光板组件的前视图。

图2A是用于制造图1A所示的遮光板组件的示例性模具的顶视图。

图2B是沿着图2A中的线2B截取的截面图。

图3A是根据本发明的例证性实施方式的光调制器的透视图。

图3B是图3A所示的光调制器的前视图。

图3C是在图3A中所示的光调制器的前视图，示出遮光板位于第一位置处。

图3D是在图3A中所示的光调制器的前视图，示出遮光板位于第二位置处。

图4A是根据本发明的例证性实施方式的光调制器的透视图。

图4B是图4A所示的光调制器的前视图。

图5A是根据本发明的例证性实施方式的光调制器的透视图。

图5B是图5A所示的光调制器的前视图。

图6A是根据本发明的例证性实施方式的光调制器的透视图。

图6B是图6A所示的光调制器的侧视图。

图6C是示出在图6A所示的光调制器中的遮光板支持架的透视图。

图6D是图6A所示的光调制器的顶视图。

图6E是在图6A中所示的光调制器的顶视图，示出遮光板位于第一位置处。

图6F是在图6A中所示的光调制器的顶视图，示出遮光板位于第二位置处。

图7A是根据本发明的例证性实施方式的光调制器的顶视图。

图7B是图7A所示的光调制器的侧视图。

图7C是示出在图7A所示的光调制器中的遮光板支持架的顶视图。

图7D是在图7A中所示的光调制器的顶视图，示出遮光板位于第一位置处。

图8A是根据本发明的例证性实施方式的遮光板支持架的透视图。

图8B是用于制造图8A所示的遮光板支持架的模具的透视图。

图8C是示出用于制造图8A所示的遮光板支持架的步骤的沿着图8B中的线C-C截取的截面图。

图8D是示出用于制造图8A所示的遮光板支持架的步骤的顶视图。

图8E是示出用于制造图8A所示的遮光板支持架的步骤的前视图。

图8F是示出用于制造图8A所示的遮光板支持架的步骤的前视图。

图8G是示出用于制造图8A所示的遮光板支持架的步骤的顶视图。

图8J是示出用于制造图8A所示的遮光板支持架的步骤的侧视图。

图9A是根据本发明的例证性实施方式的遮光板的透视图。

图9B是用于制造图9A所示的遮光板的模具的透视图。

图9C是示出用于制造图9A所示的遮光板的步骤的沿着图9B中的线C-C截取的截面图。

图9D是示出用于制造图9A所示的遮光板的步骤的透视图。

图9E是示出用于制造图9A所示的遮光板的步骤的沿着图9D中的线E-E截取的截面图。

图9F是示出用于制造图9A所示的遮光板的步骤的沿着图9D中的线F-F截取的截面图。

图10A是根据本发明的例证性实施方式的显示器背光灯的透视图。

图10B是图10A所示的显示器背光灯的侧视图。

图10C是在图10B中指定为10C的区域的放大视图。

图11A到图11D是示出根据本发明的例证性实施方式的用于制造具有嵌入式光反射器的光层的步骤的截面图。

图12A到图12C是示出根据本发明的例证性实施方式的用于制造具有嵌入式光反射器的基底的步骤的截面图。

图13A是根据本发明的例证性实施方式的显示器盖组件的平面图。

图13B是沿着图13A中的线13B截取的截面图。

图14A是根据本发明的例证性实施方式的显示器的截面图，示出了遮光板位于第一位置处。

图14B是图14A中所示的显示器的截面图，示出了遮光板位于第二位置处。

图15A是根据本发明的例证性实施方式的显示器的截面图，示出了遮光板位于第一位置处。

图15B是图15A中所示的显示器的截面图，示出了遮光板位于第二位置处。

本发明的描述

图1A是根据本发明的例证性实施方式的遮光板组件100的透视图而图1B是其前视图。遮光板组件100包括使用支持架104和105在透明基底102的表面103之上支承的遮光板101。支持架104附接在遮光板101的第一端106处，而支持架105附接在遮光板101的第二端107处。支持架104和105实质上是笔直的，且相对于彼此和相对于表面103倾斜并与表面103形成在70度和85度之间的角113。支持架104和105在大于在遮光板101上的支持架104和105的附接点之间的距离115的距离114处使用焊盘109附接到基底102的表面103。遮光板组件100可构造成具有相对于彼此倾斜并在小于距离115的距离114处附接到表面103的支持架104和105。支持架104和105和焊盘109由薄导电材料构造并提供从表面103到遮光板101的电连接。遮光板101还由包括导电层的薄导电材料或多层薄膜构造。遮光板101包括光透射区108和光阻隔或阻挡区110。光阻挡区110比光透射区108更大(更宽和更长)。光透射区108透射射到光透射区108上的90％的光或更多的光，而光阻挡区110阻挡至少99％的光。

遮光板101的外边缘或所有边缘成斜角以防止遮光板101弯曲。可在模具上由金属(例如铝和硅合金)制造遮光板100。在一个实现中，遮光板101的所有表面可具有光吸收面漆。在另一实现中，遮光板101可具有光反射第一表面120和光吸收第二表面121。光反射表面120反射80％或更多的光，而光吸收表面121吸收80％的光或更多的光。

在模具的平滑表面上沉积铝层将给遮光板101提供镜状第一表面120，且黑色氧化物层可通过阳极氧化在第二表面121上形成。黑色氧化物层可在腐蚀光透射区108之后形成，所以光透射区108的内边缘将覆盖有黑色氧化物层。

此外，氧化铬或铌可沉积或黑色有机树脂可应用到遮光板101表面以形成光吸收表面。

在没有限制的情况下，遮光板组件100的部分可具有下面的尺寸。遮光板101可具有在50微米到1000微米之间的宽度115和从0.5微米到5微米的厚度。光透射区108可具有从2微米到50微米的宽度122。支持架104和105可具有从2微米到20微米的宽度和从0.5微米到5微米的厚度。支持架104和105可具有比光透射区108的宽度122大1.5倍到3倍的长度112。

图2A和图2B示出用于制造遮光板组件100的模具200。图2A是模具200的顶视图，而图2B是沿着图2A中的线2B截取的横截面视图。

使用灰度级或多个掩模光刻法在基底102的表面103上构造模具200。牺牲材料层201沉积在表面103上。凹槽203和凹入区206在层201的表面205上形成。通过沉积并选择性地腐蚀在模具200的表面上的导电膜的薄层来构造遮光板组件100。支持架104和105在凹槽203的侧壁204上形成。侧壁204具有相对于表面103的与支持架104和105相同的倾角113。凹入区206设置成构造具有成斜角的边缘的遮光板101。成斜角的边缘帮助防止遮光板101形成弓形或弯曲。导电材料的方向和保形沉积的组合可用于控制支持架104和105及遮光板101的相对厚度。

图3A到图3D示出根据本发明的例证性实施方式的光调制器300。

参考图3A和图3B，调制器300包括图1A的遮光板组件100和盖组件303。盖组件303包括使用隔板306和307在基底102的表面103之上支承的透明基底304。两个电极308和309在基底304的内表面305上形成。

电极308和导电遮光板101形成第一静电致动器311，而电极309和导电遮光板101形成第二静电致动器312。在操作中，施加在电极308和遮光板101之间的电压电位产生将附接在遮光板101的第一端106处的支持架104拉到相对于表面103几乎直立的位置并将遮光板101横向移动(图3C)到第一位置的静电力(图3C)，或施加在电极309和遮光板101之间的电压电位产生将附接在遮光板101的第二端107处的支持架105拉到相对于表面103几乎直立的位置并将遮光板101横向移动(图3C)到第二位置的静电力(图3D)。

在支持架104和105中的所存储的机械力将遮光板101从第一位置或第二位置返回到如在图3B中所示的机械静止或中性位置。

在调制器300中，第一致动器311和第二致动器312每个实质上在相同的方向上将力施加到遮光板101并在相反的方向上横向移动遮光板101。

在图3C中，箭头314指示由第一致动器311施加到遮光板101的力的方向，而箭头315指示遮光板101从机械静止位置到第一位置的横向运动的方向。遮光板101从机械静止位置横向移动到第一位置比在由第一致动器311施加到遮光板101的力的方向上多至少五倍(at least five times)。

在图3D中，箭头316指示由第二致动器312施加到遮光板101的力的方向，而箭头317指示由遮光板101到第二位置的横向运动的方向。

将增加的电压施加到致动器311和将减小的电压施加到致动器312，将在第一位置和第二位置之间逐渐移动遮光板，或将固定电压施加到致动器311和将可变电压施加到致动器312也将在第一位置和第二位置之间逐渐移动遮光板。

在显示器中，电极308和309可形成得更宽并由位于连续的行或列中的遮光板组件共用。

图4A和图4B示出根据本发明的例证性实施方式的光调制器400。调制器400包括遮光板组件401和盖组件418。遮光板组件401包括使用支持架406和407在透明基底402的表面403之上支承的遮光板410。支持架407附接在遮光板410的第一端408处，而支持架406附接在遮光板410的第二端409处。遮光板410由电绝缘体或电介质材料形成并包括光透射区411和光阻挡区412。遮光板410还包括第一电极405和第二电极404。支持架407提供从表面403到电极405的电连接，而支持架406提供从表面403到电极404的电连接。

盖组件418包括使用隔板416和417在表面403上支承的透明基底413。盖组件418还包括在基底413的内表面414上由例如薄氧化铟的材料形成的透明导电层415。

在调制器400中，具有导电层415的第一电极405形成第一静电致动器418，而具有导电层415的第二电极404形成第二静电致动器419。

在操作中，第一致动器将支持架407拉到相对于表面403几乎直立的位置并将遮光板410横向移动到第一位置，而第二致动器将支持架406拉到相对于表面403几乎直立的位置并将遮光板410横向移动到第二位置。在支持架406和407中的所存储的机械力将遮光板410从第一位置或第二位置返回到机械静止或中性位置，如在图4B中所示的。

图5A和5B示出根据本发明的例证性实施方式的光调制器500。调制器500包括在基底501的表面502上由聚合物形成的隔板508和509以及遮光板组件503。遮光板组件503包括遮光板507和由导电材料形成并使用导电焊盘512和513附接到隔板508和509的遮光板支持架505和506。

调制器500还包括在基底501的表面502上形成的两个电极510和511。电极510和导电遮光板507形成第一静电致动器514，而电极511和导电遮光板507形成第二静电致动器515。

遮光板组件503可与遮光板组件401类似地构造，且两个电极510和511可以用透明导电层代替。

图6A到图6F示出根据本发明的例证性实施方式的光调制器600。参考图6A到图6C，调制器600包括由导电材料构造的遮光板601并包括光透射区602和光阻挡区603。

遮光板使用在遮光板601和表面605之间的和实质上在遮光板601的边界内形成的四个悬臂梁606和607被支承在基底604的表面605上(图6C)。每个悬臂梁606和607的第一端使用接线柱609和导电焊盘610附接到表面605，而第二端使用接线柱608附接到遮光板601。悬臂梁606附接在遮光板601的第一端618处，而悬臂梁607附接在遮光板601的第二端617处。梁606和607定位成实质上平行于表面605并与表面605间隔开第一间隙619。梁606和607还定位成实质上平行于遮光板601并与遮光板601间隔开第二间隙620。悬臂梁606和607可被形成为薄且长的，使得其可弯曲或折曲而不需要相当大的力。此外，梁606和607可形成有对表面605垂直地定向以支承遮光板601的重量的足够的高度。

遮光板601还包括在从法线到表面605的5度内的从遮光板601的第一端或边缘618朝着表面605延伸的第一法兰613。遮光板601还包括在从法线到表面605的5度内的从第二边缘617朝着表面605延伸的第二法兰615。

梁606和607相对于法兰613的表面629倾斜并形成在70度到89度之间的角628(图6D)。

调制器600还包括从表面605接近于直角延伸的两个电极614和616。电极614使用导电焊盘611附接到表面605，而电极616使用导电焊盘612附接到表面605。电极614和法兰613形成第一静电致动器622，而电极616和法兰615形成第二静电致动器621。

在操作中，致动器622将第一力625施加到遮光板601，拉附接在遮光板601的第一端618处的梁606并实质上在相对于第一力625的横向方向626上将遮光板601移动到第一位置(图6E)，而致动器621将第二力627施加到遮光板601，拉附接在遮光板601的第二端617处的梁607并实质上在相对于第二力627的横向方向628上将遮光板601移动到第二位置(图6F)。遮光板601在横向方向626上比在第一力625的方向上多移动至少5倍(at least 5times)。

在梁606和607中的所存储的机械力将遮光板601从第一位置或第二位置返回到如在图6D中所示的机械静止或中性位置。遮光板601在实质上平行于表面605的平面中在第一位置和第二位置之间移动。

当遮光板601从机械静止位置(图6D)移动到第一位置(图6E)时，在附接到梁607的端部的接线柱608和609之间的线性距离增加。由于这个原因，梁607形成为稍微弯曲以补偿在接线柱608和609之间的线性距离增加。

图7A到图7D示出根据本发明的例证性实施方式的光调制器700。调制器700包括由导电材料构造的遮光板701并包括光透射区702和光阻挡区703。遮光板701还包括在第一端706处附接到遮光板701的第一法兰708。遮光板701使用四个悬臂梁712和714被支承在基底705的表面704上(图7C)。

每个悬臂梁712和714的第一端使用接线柱716和导电焊盘717附接到表面704，而第二端使用接线柱715附接到遮光板701。悬臂梁714附接在遮光板701的第一端706处，而悬臂梁712附接在遮光板701的第二端707处。悬臂梁712和714实质上是笔直的。悬臂梁714相对于法兰708倾斜并形成在70度到89度之间的角717，而悬臂梁712与法兰708形成接近于90度的角731。

调制器700还包括从表面704垂直地延伸并使用导电焊盘710附接到表面704的电极709。电极709和遮光板701的法兰708形成静电致动器711。

在操作中，致动器711在方向720上拉附接在遮光板701的第一端706处的梁714并实质上在相对于方向720的横向方向721上将遮光板701移动到第一位置(图7D)。在梁712和714中的所存储的机械力将遮光板701从第一位置返回到机械静止或中性位置(图7A)。遮光板701在实质上平行于表面704的平面中的位置之间移动。

调制器700还可包括由在第二端707处附接到遮光板701的第二法兰722形成的第二静电致动器725和从表面704垂直地延伸并使用导电焊盘724附接到表面704的第二电极723。在调制器700中，支持架712限制遮光板701和第二法兰722以移动得更接近第二电极723，从而第二电极723可位于第二法兰722的近距离处以形成有效的致动器。

在显示器中，像素处理电压可施加到第二致动器725用于将遮光板701选择性地保持在机械中性位置处。

图8A到图8F示出类似于在调制器600和700中的、根据本发明的例证性实施方式的遮光板支持架800的制造步骤。图8A示出包括悬臂梁803的遮光板支持架800。梁803的第一端附接到使用焊盘805将梁803连接到基底802的表面801的第一接线柱804，而梁803的第二端附接到以后连接到遮光板的第二接线柱806。第一接线柱804和第二接线柱806每个具有三个侧面和顶部。

支持架800在模具807上形成。第一制造步骤是在基底802的表面801上由牺牲材料形成模具807(图8B)。模具807形成有矩形棱柱的形状并具有四个侧壁808、809、810和811和顶部812。侧壁在相对于法线的+/-5度内与表面801垂直地定向。接下来的步骤是通过磁控管溅射来在模具807的表面和表面801上沉积导电材料814的保形层以及通过电泳沉积或喷涂将正光致抗蚀剂815的保形层涂敷在导电层814上(图8C)。

下一步骤是将第一光掩模816定位在模具807上(图8D)以及以小于2度的发散度和相对于表面801的在45度到75度之间的倾角817的准直和倾斜射线的UV光源从侧壁808和809的方向照亮光致抗蚀剂层815(图8E和8F)。模具807和第一光掩模816阻挡来自在光致抗蚀剂层815上的区的UV光，这些区界定在悬臂梁803、第一接线柱804、第二接线柱806和焊盘805的几何形状。另一步骤是将第二光掩模818定位在模具807上(图8G)以及从侧壁811的方向照亮光致抗蚀剂层815(图8J)。这将照亮应用在侧壁811的下部分上的光致抗蚀剂层815。如果第二接线柱806形成有在模具807的侧壁808和809和顶部上形成的仅仅两侧，则可省略图8G和8J所示的步骤。

在从所有三个方向照亮之后，光致抗蚀剂层815被显影，且导电层814的未保护区通过腐蚀被移除。在模具807上形成的悬臂梁803具有等于导电层814的厚度的宽度。

在导电层814由可反射UV光的材料(例如铝)形成的情况下，可在应用光致抗蚀剂层815之前在导电层814上应用或形成光吸收层。这将减少来自水平表面和垂直表面的UV光的反射。为了减少来自光致抗蚀剂层815的表面的反射，模具和掩模可浸入具有与光致抗蚀剂层815类似的折射率的液体中。

图9A到图9F示出类似于调制器600和700的、根据本发明的例证性实施方式的遮光板900和电极905的制造步骤。

图9A示出包括光透射区901和法兰902的遮光板900。遮光板900连接到上面所述的支持架800的接线柱806。图9A还示出使用焊盘904附接到基底802的表面801的电极905。

第一制造步骤在基底802的表面801上由牺牲材料形成包括两个矩形棱柱911和912的模具910(图9B)。棱柱911包括四个侧壁914、915、916、917和顶部918。棱柱912包括四个侧壁920、921、923、924和顶部925。侧壁在离法线+/-5度内相对于表面801垂直地定向。通孔926在棱柱911的顶部918上形成以用于将遮光板900连接到支持架800的接线柱806。

接下来的步骤是将导电材料930的保形层沉积在模具910的表面和表面801上以及将负光致抗蚀剂931的保形层沉积在导电层930上(图9C)。

下一步骤是将光掩模932定位在模具900上(图9D)以及从侧壁916和924的方向用具有准直和倾斜射线的UV光源照亮光致抗蚀剂层931(图9E和9F)。

掩模932阻挡应用在侧壁915、916、917、920和923的表面和顶表面918的区上的光致抗蚀剂层931的UV光照射，遮光板900的光透射区901在顶表面918的该区上形成。模具阻挡侧壁914和921的表面的下部分(其中法兰902和电极905在该下部分上形成)和在侧壁914和921之间的表面801的一部分。

在从两个方向照亮之后，光致抗蚀剂层931被显影且导电层930的未保护区被腐蚀。

下一步骤是移除牺牲层并释放遮光板900和支持架800。

遮光板900可被形成为包括法兰，例如在遮光板900的所有四个边缘上的法兰902。这些法兰可有效地阻止杂散光离开显示器，从而提高对比度。

图10A、10B和10C示出根据本发明的例证性实施方式的显示器背光灯1000。图10A是背光灯1000的透视图，图10B是背光灯1000的侧视图，而图10C在图10B中被指定为10C的区域的放大视图。

背光灯1000包括由丙烯酸树脂或具有值在1.45和1.6之间的折射率n1的其它透明材料构造的通常平面的光波导1001。光波导1001包括顶表面1002、底表面1003、相对的侧表面1004和1005以及光输入端1006。底表面1003相对于顶表面1002倾斜并形成具有在大约0.1度到2.0度之间的值的角1009(图10B)。底表面1003在远离光输入端1006的方向上与顶表面1002一起会聚。

背光灯1000还包括位于光波导1001的底表面1003近侧的光吸收膜1010和位于光输入端1006近侧的多个光源1011。

背光灯1000还包括由具有值在大约1.45和1.6之间的折射率n2的实质上透明的材料构造的第一光层1015。第一光层1015包括光出射表面1016、光输入表面1017和位于光输入表面1017和光出射表面1016之间的多个嵌入式光反射器1018。光反射器1018由薄光反射材料(例如铝或银)形成。光反射器1018可具有实质上平坦的表面或具有在大约20微米到80微米的曲率半径的横截面的弯曲表面。光反射器1018相对于光波导1001的顶表面1002倾斜并形成具有大约20度和40度之间的值的角1026。

背光灯1000还包括在第一光层1015的光输入表面1017和光波导1001的顶表面1002之间形成的第二光层1020。第二光层1020由含氟聚合物或具有值在大约1.3和1.4的折射率n3的其它实质上透明的材料构造。

在操作中，从光波导1001的光输入端1006进入的光射线1023从顶表面1002和底表面1003反射，并朝着相对于顶表面1002的法线改变角。当到顶表面1002的入射角小于由光波导1001的折射率n1和第二光层1020的折射率n3定义的临界角1024(图10C)时，光射线1023离开光波导1001。穿过第二光层1020的光射线1023从光输入表面1017进入第一光层1015并改变由第一光层1015的折射率n2定义的角。进入第一光层1015的大部分光射线1023在内部从光出射表面1016反射。光射线通过从嵌入式光反射器1018反射来从光出射表面1016离开第一光层1015。从弯曲光反射器1018反射的光射线从光出射表面1016离开第一光层1015并会聚在离光出射表面1016的距离1025处。

背光灯1000还可包括透明基底例如玻璃基底和插在第一光层1015和第二光层1020之间的二向色滤波器层。

在图11A到图11D中示出用于制造具有嵌入式光反射器或光反射小面1106的光层1108的步骤。在步骤(A)中，使用光刻法由透明UV固化液体聚合物在基底1103上构造微棱柱1101。在步骤(B)中，基底1103关于角1105倾斜(图11B)，且微棱柱1101的延伸部分1104由相同的液体聚合物形成。也可模制具有延伸部分1104的微棱柱1101。在步骤(C)中，反射镜膜沉积在延伸部分1104的每个小面上以形成光反射小面1106。在步骤(D)中，凹槽1107填充有相同的UV固化液体聚合物。图11D示出具有嵌入式光反射小面106的光层1108的完整构造。

光层1108可与在上面公开的调制器300和400中的遮光板组件100或401组合。光层1108可在构造遮光板组件100或401之前被构造在基底上并位于遮光板支持架之间。对于具有位于离基底的表面的近距离处的遮光板的调制器500、600或700，嵌入式光反射器可被构造在基底中。

图12A、12B和12C示出根据本发明的例证性实施方式的制造具有嵌入式光反射器1205的玻璃基底1200的步骤。第一步骤是腐蚀在玻璃基底1200中的凹槽1203。接下来的三个步骤类似于上面描述的步骤B、C和D。第二步骤是使基底1200倾斜并由UV固化液体聚合物形成在每个凹槽内部的延伸部分1204。第三步骤是将反射镜膜沉积在延伸部分1204上以形成光反射小面1205。第四步骤是用相同的UV固化液体聚合物填充凹槽。图12C示出构造有嵌入式光反射器1205的玻璃基底1200。固化的聚合物优选地具有与玻璃基底1200实质上相同的折射率。在背光灯1000中，第一光层1015可以用玻璃基底1200代替，以及调制器500、600或700可被构造在玻璃基底1200上。

图13A和图13B示出根据本发明的例证性实施方式的显示器盖组件1400。盖组件1400包括具有第一表面1402和第二表面1403的透明基底1401。盖组件1400还包括在第一表面1402上形成的光扩散层1404和在光扩散层1404上形成的光吸收层1405。对于具有200微米或更小的厚度的薄基底，扩散层1404可在第二表面或外表面1403上形成，且光吸收层1405可在基底1401的内表面1402上形成。光吸收层1405包括光透射区1407和不透明光吸收区1406。盖组件1400还可包括电极，例如在具有光反射镜表面的光吸收层1405的不透明光吸收区1406上形成的调制器300的电极308和309或透明导电层(例如在调制器400)中的电极415。

光吸收层1405可由导电材料形成。导电光吸收层1405可充当在显示器中的EMI或静电屏蔽或致动器(例如在调制器400中的致动器)的电极。

光吸收层1405可吸收射到不透明光吸收区1406上的80％的光或更多的光并透射少于1％的光。

基于机电光调制器的显示器可包括布置在行和列中的大量调制器。在显示器中的每个图像元素或像素可包括一个或多个调制器。为了例证性目的，下面的附图示出只有一个调制器的显示器。

图14A和图14B示出根据本发明的例证性实施方式的显示器1500的横截面视图。显示器1500包括盖组件1501、调制器1502和包括后部反射器1504的背光灯1503。盖组件1501包括透明基底1505、在基底1505的第一表面1507上形成的光扩散器层1506和在光扩散器层1506上形成的光吸收层1508。光吸收层1508包括光透射区1509和不透明光吸收区1510。调制器1502包括具有光透射区1514和光阻挡区1515的遮光板1511。面向背光灯1503的遮光板1511的表面是光反射表面，且面向光吸收层1508的表面是光吸收表面。光吸收层1508的光透射区1509比遮光板1511的光透射区1514大且比遮光板1511的光阻挡区1515小。在图14A中遮光板1511在第一位置或接通位置上，而在图14B中遮光板1511在第二位置或断开位置上。从背光灯1503射到遮光板1511的光透射区1514的光1520，当遮光板1511在第一位置(图14A)上时透射穿过光吸收层1508的光透射区1509，并当遮光板在第二位置(图14B)上时在光吸收层1508中被吸收。射到遮光板1511的光阻挡区1515上的光反射回到背光灯1503并通过从后部反射器1504反射而再循环。调制器1502可以是上面公开的调制器中的任何一个或包括具有面向背光灯1503以用于使从背光灯1503发射的光再循环的光反射表面的遮光板的调制器。

设计调制器很重要的是，其中遮光板支持架不比遮光板所需的占据实质上更多的显示表面，使得遮光板可定位成实质上彼此接近，只允许遮光板运动和在它们之间的一些导体的空间。

上面公开的遮光板组件满足这个要求。与遮光板支持架位于遮光板的侧面处并占据多于50％的显示表面的一些现有技术的遮光板组件比较，在上面公开的遮光板组件中，遮光板支持架位于遮光板和表面(遮光板在该表面之上被支承)之间并实质上位于遮光板的边界内，该边界包括在第一和第二位置之间的遮光板运动。

这通过增加相对于显示表面的总光透射区来增加光效率并减小在显示器的行和列之间的间隙。

在显示器1500中，光吸收层1508可由导电材料形成并可代替在上面公开的调制器400中的电极415。

调制器300的电极308和309可在具有面向背光灯1503的光反射表面的光吸收层1508上形成，且遮光板101可被支承在基底1521的表面1522上。调制器600的遮光板601和调制器700的遮光板701也可被支承在基底1521的表面1522上。调制器500的隔板508和509可在光吸收层1508上形成且遮光板503可由隔板508和509悬挂。

在显示器1500中，背光灯1503发射表面光且可以是从LCD显示器已知的边缘照亮或直接照亮的背光灯。

图15A和15B示出根据本发明的例证性实施方式的显示器1700的横截面视图。显示器1700包括盖组件1701、调制器1702和背光灯1703。盖组件1701包括透明基底1705、在基底1705的第一表面1707上形成的光扩散器层1706和在光扩散器层1706上形成的光吸收层1708。光吸收层1708包括光透射区1709和光吸收区1710。调制器1702包括具有光透射区1714和光阻挡区1715的遮光板1711。面向背光灯1703的遮光板1711的表面可以是光反射表面或光吸收表面，且面向光吸收层1708的表面是光吸收表面。光吸收层1708的光透射区1709大于遮光板1711的光透射区1714并小于遮光板1711的光阻挡区1715。调制器1702还包括具有光出射表面1721和嵌入式光反射小面1717的基底1716。小面1717是弯曲的，并使来自背光灯1703的光1720离开基底1716并会聚在遮光板1711的光透射区1714处。遮光板1711被支承在基底1716的表面1721上。背光灯1703包括光波导1719和位于光波导1719和基底1716之间的光层1718。背光灯1703类似于图10A到图10C的背光灯1000。背光灯1703还包括位于光波导1719后面用于吸收杂散光或从遮光板1711反射的光的光吸收层1704。

在图15A中遮光板1711在第一位置或接通位置处，而在图15B中遮光板1711在第二位置或断开位置处。从基底1716发射的光1720，当遮光板1711在第一位置上(图15A)时透射穿过遮光板1711的光透射区1714和光吸收层1708的光透射区1709，并当遮光板1711在第二位置上(图15B)时被遮光板1711的光阻挡区1715阻挡。从遮光板1711的光阻挡区1715反射回的光在光吸收层1704中被吸收。

在显示器1700中，与平面反射器比较，弯曲反射器1717增加显示器的视角并减小在接通位置和断开位置之间的遮光板1711的所需移动距离。

上面所述的显示器还可包括用于维持在基底之间的精确距离的隔板、在一个或两个基底上形成的行和列导体、一个或多个薄膜晶体管和用于处理显示器像素的存储电容器、接地或电源面、用于重置显示像素的公共互连、二向色滤波器或滤色器和抗反射涂层。

上面描述的显示器可被标记为机电、微机械、微机电或微机电系统(MEMS)显示器。上面所述的显示器可以是单色显示器、彩色显示器或色序显示器。

现在已经根据专利法规的要求详细描述了本发明，本领域中的技术人员在各个部分或它们的相关组件或制造方法中做出改变和修改以便满足特定的要求或条件将没有困难。可做出这些变化和修改而不偏离如在下面的权利要求中阐述的本发明的范围和精神。

Claims

1.一种显示器，包括：

光吸收层，其具有光透射区、包括用于朝着所述光吸收层反射光的后部反射器的背光灯和多个调制器，每个调制器包括位于所述背光灯和所述光吸收层之间的遮光板，所述遮光板具有光透射区和面向所述背光灯用于使从所述背光灯发射的所述光再循环的光反射表面，其中所述遮光板使用多个支持架被支承在表面之上，所述多个支持架实质上位于包括在第一位置和第二位置之间的遮光板运动的遮光板边界内。

2.如权利要求1所述的显示器，其中从所述背光灯射到所述遮光板的所述光透射区上的光，当所述遮光板在所述第一位置上时透射穿过所述光吸收层的所述光透射区，并当所述遮光板在所述第二位置上时在所述光吸收层中被吸收。

3.如权利要求1所述的显示器，其中所述光吸收层由导电材料形成，且所述遮光板包括第一电极和第二电极，其中所述第一电极和第二电极中的每个形成具有所述导电光吸收层的静电致动器。

4.如权利要求1所述的显示器，其中所述多个支持架附接在所述遮光板的第一端和第二端处，以及其中附接在所述第一端和所述第二端处的所述支持架相对于彼此倾斜并相对于所述表面倾斜。

5.如权利要求1所述的显示器，其中所述支持架是悬臂梁，所述悬臂梁与所述遮光板间隔开第一间隙并与所述表面间隔开第二间隙。

6.如权利要求1所述的显示器，其中所述多个支持架附接在所述遮光板的第一端和第二端处，以及其中附接在所述第一端处的所述支持架是实质上笔直的，而附接在所述第二端处的所述支持架是弯曲的。

7.如权利要求1所述的显示器，其中所述遮光板包括从所述遮光板的边缘延伸并形成具有固定电极的静电致动器的法兰，以及其中所述静电致动器将第一力施加到所述遮光板并实质上在相对于所述第一力的横向方向上移动所述遮光板。

8.如权利要求1所述的显示器，其中每个所述调制器还包括致动器，所述致动器将第一力施加到所述遮光板并实质上在相对于所述第一力的横向方向上在实质上平行于所述光吸收层的平面中移动所述遮光板。

9.如权利要求1所述的显示器，其中每个所述调制器还包括在具有面向所述背光灯的光反射表面的所述光吸收层上形成的电极。

10.一种显示器，包括：

光吸收层，其具有光透射区、包括用于朝着所述光吸收层反射光的后部反射器的背光灯和多个调制器，每个调制器包括位于所述背光灯和所述光吸收层之间的遮光板，所述遮光板具有光透射区和面向所述背光灯用于使从所述背光灯发射的所述光再循环的光反射表面，其中所述遮光板使用多个支持架被支承在表面之上，所述多个支持架位于所述遮光板和所述表面之间并与所述遮光板间隔开第一间隙而与所述表面间隔开第二间隙。

11.如权利要求10所述的显示器，其中所述支持架是悬臂梁。

12.如权利要求10所述的显示器，其中每个所述调制器还包括致动器，所述致动器将第一力施加到所述遮光板并实质上在相对于所述第一力的横向方向上在实质上平行于所述光吸收层的平面中移动所述遮光板。

13.如权利要求10所述的显示器，其中所述多个支持架附接在所述遮光板的第一端和第二端处，以及其中附接在所述第一端处的所述支持架是实质上笔直的，而附接在所述第二端处的所述支持架是弯曲的。

14.如权利要求10所述的显示器，其中所述遮光板包括从所述遮光板的边缘延伸并形成具有固定电极的静电致动器的法兰，以及其中所述静电致动器将第一力施加到所述遮光板并实质上在相对于所述第一力的横向方向上移动所述遮光板。