CN1307457C - 微机电光学显示元件 - Google Patents

Abstract

一种微机电光学显示元件，包括一导电层、一介电层、一反射层以及多个支撑柱，支撑柱设置于介电层及反射层之间。其中支撑柱呈倒锥台形，且支撑柱侧面与介电层呈一锐角，并具有水平延伸的顶部，使反射层以相距一既定间距而悬浮设置于支撑柱相对于介电层的一侧。

Description

微机电光学显示元件

技术领域

本发明涉及一种微机电光学显示元件，特别是涉及一种微机电光学显示元件的支撑结构。

背景技术

美国专利公告第6,574,033号及6,794,119号分别揭露一种新型微机电光学显示元件(Microelectrooptomechanical systems，MEMO)，其透过悬浮的反射结构，配合干涉原理，达成影像显示的目的。

图1A为现有微机电光学显示元件的结构示意图，微机电光学显示元件10的玻璃基板12表面具有一导电层13及一介电层14，反射层18由多个支撑柱16所支撑，并以一间距d₁悬浮设置于介电层14上。支撑柱16由高分子材料沉积形成，在支撑柱16的顶端具有横向延伸的顶部162，可增加支撑柱16对悬浮反射层18的黏着强度，并分担部分反射层18变形时所产生的应力。

如图1A所示，当具有多波长λ₁，λ₂，...，λ_n的入射光穿过玻璃基板12而由反射层18反射时，一特定波长λ₁的光线会因建设性干涉增强而反射出去，其余波长λ₂，...，λ_n的光线则因破坏性干涉而相互抵消，其中，产生建设性干涉的波长由介电层14与反射层18的间距d1所决定。如图1B所示，当导电层13及反射层18受外加电流作用时，反射层18与介电层14吸附在一起，使反射率下降而呈暗态。因此，现有的微机电光学显示元件10便可藉由控制外加电流，达到呈像的目的。

图2A为上述支撑柱16在制造工艺中牺牲层15移除之前的剖面图。如图2A所示，现有微机电光学显示元件是在牺牲层15的特定位置形成与介电层14垂直的插塞孔152，并在插塞孔152中填充高分子材料，用以形成支撑柱16以及可分担反射层18弯曲应力的顶部162。由于顶部162的厚度会影响介电层14与反射层18的间距以及反射层18变形时的反应时间，因此，顶部162要尽可能越薄越好。然而，如图2B所示，因为插塞孔152的关系，当顶部162的沉积厚度低于一既定厚度时，顶部162中央会明显下凹，使顶部162与支撑柱16的中央柱状区的连接厚度g变薄，导致顶部162极易因机械强度不足而断裂，进而使现有微机电光学显示元件的可靠度不易提升。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的就在于使微机电光学显示元件在不影响其反应速度的状态下，提高支撑结构的机械强度，进而提升微机电光学显示元件的可靠度。

本发明提供一种微机电光学显示元件，包括一导电层、一介电层、一反射层以及多个支撑柱。其中支撑柱呈倒锥台形，支撑柱的表面与介电层夹一锐角，反射层以相距一既定间距悬浮设置于支撑柱相对于介电层的一侧。

在一优选实施例中，导电层由透明的氧化锡铟或铬薄膜所构成，介电层由SiOx或SiNx所构成。支撑柱由光致抗蚀剂材料所构成，支撑柱的表面与介电层所呈的锐角介于15°至70°，以45°为最佳，且支撑柱在与反射层接触的一端具有一水平延伸的顶部，该顶部可为蕈状，此顶部的厚度介于300至1500之间。其次，反射层由银、铝、铷化铝、镍或铬所构成，且反射层与介电层间的既定间距介于1000至8000。

本发明还提供一种微机电光学显示元件的制造工艺，包括下列步骤：首先，在一玻璃基板表面形成一导电层，并在该导电层表面依序形成一介电层及一牺牲层；接着，图案化该牺牲层以在牺牲层中形成多个插塞孔，且各个插塞孔表面与介电层呈一锐角，并在各插塞孔中以沉积方式形成多个支撑柱；最后，在牺牲层及支撑柱表面形成一反射层，并移除牺牲层，使支撑柱得以支撑相对于介电层一侧的反射层。

在一优选实施例中，上述导电层由透明的氧化锡铟或铬薄膜所构成，介电层由SiOx或SiNx所构成。上述牺牲层的厚度介于1000至8000之间，牺牲层可由钼、钽、硅或锗所构成。各插塞孔呈倒锥台形，插塞孔的表面与介电层所呈的锐角介于15°至70°，以45°为最佳。支撑柱可由光致抗蚀剂材料所构成，且支撑柱在与反射层接触的一端具有一水平延伸的顶部，该顶部可为蕈状，此顶部的厚度介于300至1500。其次，反射层由银、铝、铷化铝、镍或铬所构成。

本发明还提供一种微机电光学显示元件，包括一介电层、一反射层以及多个支撑柱，支撑柱连接介电层及反射层，且支撑柱的侧面与介电层之间呈一锐角，上述锐角大约介于15°至70°，以45°为最佳。

在一优选实施例中，介电层由SiOx或SiNx所构成。支撑柱呈倒锥台形且由光致抗蚀剂材料所构成，支撑柱具有一水平延伸的顶部，该顶部可为蕈状，用以与反射层连接，此顶部的厚度约介于300至1500。其次，反射层由银、铝、铷化铝、镍或铬所构成，反射层与介电层间具有一既定间距，此既定间距介于1000至8000。

为使本发明的上述及其它目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举具体的优选实施例，并配合附图做详细说明。

附图说明

图1A和1B为显示现有微机电光学显示元件的结构示意图；

图2A和2B为显示支撑柱在制造工艺中，牺牲层移除前的剖面图；

图3为本发明微机电光学显示元件的支撑柱的剖面图；以及

图4A-4C为本发明微机电光学显示元件的制造工艺示意图。

简单符号说明

10微机电光学显示元件

12玻璃基板

13导电层

14介电层

15牺牲层

152插塞孔

16支撑柱

162顶部

18反射层

20微机电光学显示元件

22玻璃基板

23导电层

24介电层

25牺牲层

252插塞孔

26支撑柱

262顶部

28反射层

d d₁ d₂反射层与介电层的间距

g连接厚度

h厚度

d₀牺牲层厚度

λ₁，λ₂，λ_n光波长

θ锐角

具体实施方式

图3为本发明微机电光学显示元件的支撑柱的局部剖面图。微机电光学显示元件的玻璃基板22表面具有导电层23及介电层24，反射层28由多个支撑柱26所支撑(图中仅以一个支撑柱26代表)，反射层28以相距一既定间距d的方式，悬浮设置于支撑柱26相对于介电层24的一侧。

如图3所示，支撑柱26的侧面与介电层24夹一锐角θ，使支撑柱26呈一上宽下窄的倒锥台形结构，而支撑柱26在与反射层28接触的一端具有水平延伸的顶部262，可增加支撑柱26对悬浮反射层28的黏着强度，并分担部分反射层28变形时所产生的应力。

其中，为了加大顶部262与支撑柱26中央柱状区的连接厚度g的宽度，以增加顶部262的机械强度，锐角θ介于15°与70°之间，以45°为最佳，顶部262的厚度大约介于300至1500，而顶部262可为蕈状。如此，除了可缩短反射层28的反应时间之外，顶部262与支撑柱26中央柱状区的连接厚度g较厚，机械强度也高于传统的支撑结构(如图2B中所示)，可避免悬浮的反射层28在反复上下振动时，因机械强度不足而损坏，进而提升微机电光学显示元件的可靠度。

图4A～4C为本发明微机电光学显示元件20的制造工艺示意图。如图4A所示，首先，在玻璃基板22表面以溅射的方式形成透明的氧化锡铟或铬薄膜，并蚀刻成具有适当宽度的导线，作为本发明微机电光学显示元件20的导电层23。接着，依序在上述导电层23表面溅射形成一介电层24及一厚度d₀介于1000与8000之间的牺牲层25，其中牺牲层25的厚度依据所要反射的波长而定，其材料可为钼、钽、硅或锗其中之一。接着，利用黄光及蚀刻制造工艺在牺牲层25中的特定位置形成多个插塞孔252，各插塞孔252的表面与介电层24之间呈一锐角θ，锐角θ大约介于15°至70°，以45°为最佳。

如图4B所示，接下来，以支撑物(未绘出)填充该些插塞孔252以形成支撑柱26，该支撑物例如是正型光致抗蚀剂、负型光致抗蚀剂或是其它高分子材料，并利用黄光制造工艺定义出支撑柱26的顶部262，再经高温烘烤使支撑柱26硬化，即可得到所需的支撑结构。其中，在制造工艺完成后，顶部262的厚度是依据微机电光学显示元件20的反应时间以及所需的机械强度而定，且顶部262的厚度h在300与1 500之间为最佳。

如图4C所示，在高温烘烤完成后，在牺牲层25、支撑柱26及顶部262上沉积具有良好机械特性及高反射率的金属反射层28，如：银、铝、铷化铝、镍或铬等，并以黄光、蚀刻制造工艺定义适当的反射层28图形，最后，再以XeFe₂进行干蚀刻，移除图4B中的牺牲层25，使反射层28以既定间距d，悬浮设置于支撑柱26相对于介电层24的一侧，即可完成本发明微机电光学显示元件20。

虽然本发明以优选实施例揭露如上，然而其并非用以限定本发明，本领域的技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，可作些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围应当以后附的权利要求所界定者为准。

Claims (9)

1.一种微机电光学显示元件，包括：

一导电层；

一介电层，设置于该导电层上；

一反射层，以相距一既定间距设置于该介电层之上；以及

多个支撑柱，设置于该介电层以及该反射层之间，该介电层与该些支撑柱的侧面呈锐角。

2.如权利要求1所述的微机电光学显示元件，其中该锐角约为15°至70°。

3.如权利要求1所述的微机电光学显示元件，其中该些支撑柱包含光致抗蚀剂材料。

4.如权利要求1所述的微机电光学显示元件，其中该些支撑柱呈倒锥台形。

5.如权利要求1所述的微机电光学显示元件，其中该些支撑柱在与该反射层接触的一端各具有一水平延伸的顶部。

6.如权利要求5所述的微机电光学显示元件，其中该些顶部的厚度介于300至1500。

7.如权利要求5所述的微机电光学显示元件，其中该顶部成蕈状。

8.如权利要求7所述的微机电光学显示元件，其中该些顶部的厚度介于300至1500。

9.如权利要求1所述的微机电光学显示元件，其中该锐角约为45°。

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