CN1755476A - 干涉式调制的方法和支柱结构 - Google Patents

Abstract

一种干涉式调制器包括一包含一光学元件的支柱结构。在一优选实施例中，在所述支柱结构中的光学元件为一反射元件，例如，镜面。在另一实施例中，所述支柱结构中的光学元件为一标准具，例如，一暗色标准具。所述支柱结构中的光学元件可减少原本将由所述支柱结构回射的光的数量。在各实施例中，所述支柱结构中的光学元件通过将光重新引导入所述干涉腔内来增加所述干涉式调制器的亮度。例如，在一些实施例中，所述支柱结构中的光学元件增加了干涉式调制器的背光照明。

Description

干涉式调制的方法和支柱结构

技术领域

本发明主要涉及光学调制器装置和制造光学调制器的方法，且更特定地说，涉及用于显示器中的干涉式调制器。

背景技术

可将多种不同类型的空间光调制器用于成像应用。一种类型的空间光调制器为干涉式调制器。可将干涉式调制器装置排列成一阵列配置，以提供一具有有利的运行和性能特征的显示器组合。干涉式调制器装置通过使用光学干涉提供具有丰富颜色特征以及低功率消耗的显示器来运作。干涉式调制器具有至少两种状态且被配置以在所述状态中的至少一个状态下，反射入射光并干涉以向观察者呈现对应的不同外观。在一个状态下，一相对窄带反射可向观察者呈现出清楚的颜色，诸如红色、绿色或蓝色。在另一状态下，干涉式调制器可影响所述入射光，以致向一观察者呈现出反射暗色或黑色外观。

为了在各种观察状态下提供增强的对比度，需要干涉式装置阵列在暗色状态下呈现一更加统一的暗色或黑色外观。同样，在有色观察状态下需要呈现出更加丰富和更加鲜明的颜色。

发明内容

本发明的系统、方法及装置各具有若干方面，任一单个方面均不能单独决定其所期望的属性。现将对其更突出的特性作简要说明，而并不限定本发明的范围。在考虑这一论述，尤其是在阅读了题为“具体实施方式”的部分之后，人们即可理解本发明的系统、方法及装置的特征如何提供其优点，包括譬如改良的设备性能。

一实施例提供了一包括一支柱结构的空间光调制器(例如，干涉式调制器)，其中所述支柱结构包含一光学元件。在一优选实施例中，在所述支柱结构中的光学元件为一反射元件，例如，镜面。在另一实施例中，在所述支柱结构中的光学元件为一标准具，例如，一暗色标准具(dark etalon)。在另一实施例中，所述支柱结构包含一反射元件和一暗色标准具。

可以各种方式配置在所述支柱结构中的光学元件。例如，在一些实施例中，在所述支柱结构中的光学元件减少了否则将从所述支柱结构回射的光的数量。在其他实施例中，在所述支柱结构中的光学元件增加了干涉式调制器的背光。在各种实施例中，在所述支柱结构中的光学元件通过将光重新引导入干涉腔内来增加干涉式调制器的亮度。

另一实施例提供了一种制造干涉式调制器的方法。在此方法中，将一反射层沉积在一衬底之上以形成一第一镜面。在所述第一镜面上沉积一牺牲层。在所述牺牲层中形成孔径且在所述孔径中沉积支柱材料。在所述支柱材料上形成一光学元件且在所述牺牲层和光学元件上形成一可移动的第二镜面。除去所述牺牲层，以形成一干涉腔。

另一实施例包含一种包含用于反射光和产生光学干涉的第一和第二构件的干涉式调制器。所述干涉式调制器进一步包含用于支撑所述第二反射构件以便分离所述第一和第二反射构件的构件。所述第二反射构件可相对于所述第一反射构件移动。所述支撑构件包中括用于操纵进入所述支撑构件的光的构件。

另一实施例包含一种调制光的方法。在此方法中，反射已传播至第一和第二反射表面的光从而产生光学干涉。由至少一个支柱结构来支撑此第二反射表面。操纵传播入所述支柱构件中的光，且相对于所述第一反射表面移动所述第二反射表面从而影响光学干涉。

以下将更加详细地描述这些和其他实施例。

附图说明

从下文描述和附图(不按比例)将不难发现本发明的这些和其他方面，下文的描述和附图意欲说明而非限制本发明，且其中：

图1为一等角视图，其显示一干涉式调制器显示器的一个实施例的一部分，其中一第一干涉式调制器的一可移动反射镜处于一释放位置，且一第二干涉式调制器的一可移动反射镜处于一激励位置。

图2为一系统方框图，其显示一包含一3×3干涉式调制器显示器的电子装置的一个实施例。

图3为图1所示干涉式调制器的一个例示性实施例的可移动镜位置与所施加电压的关系图。

图4为可用于驱动干涉式调制器显示器的几组行电压和列电压的示意图。

图5A显示在图2所示的3×3干涉式调制器显示器中的一个例示性显示数据帧。

图5B显示可用于写入图5A所示帧的行信号和列信号的一个例示性时序图。

图6A为一图1所示的装置的截面图。

图6B为一干涉式调制器的一替代实施例的一截面图。

图6C为一干涉式调制器的另一替代实施例的一截面图。

图7A显示一示意性说明一透明的支柱结构的干涉式调制器的横截面。图7B显示一示意性说明一反射性的支柱结构的干涉式调制器的横截面。

图8A为一具有金属支柱的干涉式调制器的阵列的显微照相的再现。图8B为一具有二氧化硅支柱的干涉式调制器的阵列的显微照相的再现。

图9显示一示意性说明包含反射元件的支柱结构的干涉式调制器的横截面，其中一些所述反射元件形成了标准具。

图10显示一示意性说明包含反射元件的支柱结构的背光照明(backlit)干涉式调制器的横截面，其中所述反射元件被配置以用于将光引导入干涉式调制器的光学空腔内。

图11显示一示意性说明包含反射元件的支柱结构的顺光照明(front lit)干涉式调制器的横截面，其中所述反射元件被配置以增加所述干涉式调制器的亮度。

图12显示一说明了制造一具有一包含一光学元件的支柱结构的干涉式调制器的过程的流程图。

图13A和图13B为一系统方块图，说明包含复数个干涉式调制器的视觉显示装置的实施例。

具体实施方式

如下文更加全面描述的那样，可将反射光学元件包括在干涉式调制器中的支柱结构内。在一些实施例中，这些反射光学元件可形成反射一特定颜色或波长范围的标准具。这些标准具可包含(例如)暗色标准具，会导致观察者观察时所述支柱结构呈暗色。当所述干涉式调制器处于一暗色状态下时，此等光学元件可通过提供一更加均匀的暗色或黑色外观(减小显示器相对明亮的区域)来增加显示器的对比度。同样地，当所述干涉式调制器处于一明亮状态下时，提供未被明亮区域“洗掉”的更加明亮更加鲜明的颜色。也可包括将照明(背光照明或正光照明)引导至所述干涉式调制器的光学空腔内的反射元件。

从下文描述中将不难发现，本文中所描述的结构可在任何经配置以显示一无论是运动(视频)或静止(静止图像)且无论是文字或图片形式的图像的装置中实施。更具体而言，预期所述结构和方法可在例如(但不限于)以下多种电子装置中实施或与这些电子装置相关联：移动电话、无线装置、个人数据助理(PDA)、手持式计算机或便携式计算机、GPS接收器/导航器、照相机、MP3播放器、摄录机(camcorder)、游戏机、手表、时钟、计算器、电视监视器、平板显示器、计算机监视器、汽车显示器(例如，里程表显示器等)、驾驶舱控制器及/或显示器、照相机视图显示器(例如，车辆的后视照相机显示器)、电子照片、电子告示牌或标牌、投影仪、建筑结构(例如砖瓦的布局)、包装及美学结构(例如，一件珠宝的图像显示器)。更一般而言，可在电子交换装置、其制造和使用中实施本文中所描述的结构和方法。

以下的详细描述是针对本发明的一些特定实施例。然而，可以许多不同的方式实施本发明。在此描述中，参考了附图，在所有附图中，相同的部分被标识以相同的数字。

图1说明一包含一干涉式MEMS显示元件的干涉式调制器显示器的实施例。在此等装置中，像素处于亮或暗的状态下。在亮(“开”或“打开”)状态下，所述显示元件将很大一部分的入射可见光反射给使用者。当处于暗(“关”或“关闭”)状态下时，所述显示元件几乎不把入射可视光反射给使用者。视所述实施例而定，可颠倒“开”和“关”状态的光反射特性。可配置MEMS像素以主要反射选定颜色，允许在黑白显示之外的彩色显示。

图1为一显示在一可视显示器的一系列像素中的两个相邻像素的等角视图，其中各像素包含一MEMS干涉式调制器。在一些实施例中，一干涉式调制器显示器包含一由这些干涉式调制器组成的行/列阵列。各干涉式调制器包括一对反射层，所述反射层彼此相隔一可变和可控距离以形成一具有至少一个可变维的光学谐振腔。在一实施例中，所述反射层中的一个可在两个位置之间移动。在第一位置中，参考本文中的释放状态，所述可移动层安置在离一固定的部分反射层相对较远的距离处。在第二位置中，所述可移动层安置在更加接近地邻接所述部分反射层处。从所述两层反射的入射光视可移动反射层的位置而定积极地或消极地干涉，为每个像素产生一全反射或非反射状态。

图1中所显示的像素阵列部分包括两个相邻接的干涉式调制器12a和12b。在左边的干涉式调制器12a中，所说明的可移动且高反射的层14a处于离固定的部分反射层16a一预定距离处的释放位置处。在右边的干涉式调制器12b中，所显示的可移动高反射层14b处于邻接所述固定的部分反射层16b的激励位置处。

固定层16a、16b为导电、部分透明且部分反射的，且可通过例如在一透明衬底20上沉积一或多个由铬和氧化铟锡造成的层来制成。将这些层图案化成平行的条带，且可在一显示装置中形成行电极，这在下文将进一步描述。可将所述可移动层14a、14b形成为沉积在支柱18顶上的一或多个沉积金属层层(与行电极16a、16b垂直)的一系列平行条和一沉积在支柱18之间的介入牺牲材料。当蚀刻掉所述牺牲材料时，通过一界定的气隙19将所述可变形金属层从所述固定金属层中分离出来。高导电的和反射材料(诸如，铝)可用作可变形层，且这些条可在一显示装置中形成列电极。

无施加电压的情况下，空腔19保持在层14a、16a之间，且可变形层处于由图1中的像素12a所显示的机械放松状态。然而，当将一电位差施加至一选定行和列时，在对应像素的行和列电极的交叉部分处所形成的电容器变为充电，且静电力将所述电极拉到一起。若电压足够高，则使可移动层变形且被压抵于所述固定层(可在所述固定层上沉积一在此图中未示的介电材料，以防止短路且控制间距)，如图1中右边的像素12b所示。无论所施加的电位差的极性如何，运转状态(behavior)均相同。以此方式，可控制所述反射与非反射像素状态的行/列激励在许多方面与常规的LCD和其他显示技术相类似。

图2至图5B显示一个在显示器应用中使用一干涉式调制器阵列的例示性过程及系统。图2为一系统方块图，其显示一可包含本发明若干方面的电子装置的一个实施例。在所述例示性实施例中，所述电子装置包括一处理器21，其可为任何通用单芯片或多芯片微处理器，例如ARM、Pentium^、PentiumII^、Pentium III^、Pentium IV^、Pentium^Pro、8051、MIPS^、Power PC^、ALPHA^或任何专用微处理器，例如数字信号处理器、微控制器或可编程门阵列。按照业内惯例，可将处理器21配置以执行一个或多个软件模块。除执行一个操作系统外，还可将所述处理器配置以执行一个或多个软件应用程序，包括网页浏览器、电话应用程序、电子邮件程序或任何其他软件应用程序。

在一实施例中，处理器21还配置成与一阵列控制器22进行通信。在一实施例中，阵列控制器22包括向像素阵列30提供信号的行驱动电路24和列驱动电路26。图1中所示阵列的截面图在图2中以线1-1示出。对于MEMS干涉式调制器而言，所述行/列激励协议可利用图3中所示的这些装置的滞后特性。其可能需要例如10伏的电位差来使像素从释放状态变形至受激励状态。然而，当电压从所述值降低时，随着电压回降至10伏以下，所述可移动层保持其状态。在图3所示的例示性实施例中，可移动层不会完全释放，直到电压降至2伏以下。因而，在图3所示的实例中存在一电压范围(为约3至7V)，在所述电压范围中存在一施加电压窗口，在所述窗口内，装置将保持在释放或受激励状态。这在本文中称为“滞后窗口”或“稳定窗口”。对于具有图3的滞后特征的显示器阵列，行/列激励协议可设计成在行选通期间，使所选通行中待激励的像素暴露于一约10伏的电压差，并使待释放的像素暴露于一接近0伏的电压差。在选通之后，使像素暴露于一约5伏的稳态电压差，以使其保持于行选通使其所处的任何状态。在被写入之后，在本实例中，每一像素在“稳定窗口”内均经历一3-7伏的电位差。所述特性使图1所示的像素设计在相同的施加电压条件下稳定在一既有的激励状态或释放状态下。由于无论是处于受激励状态还是释放状态，干涉式调制器的每一像素基本上都是一由所述固定镜及移动反射镜形成的电容器，所以所述稳定状态可在一滞后窗口内保持在一电压下而几乎无功率消耗。如果所施加的电位固定，则基本上无电流流入像素。

在典型应用中，可通过根据第一行中所期望的一组受激励像素确定一组列电极而形成一显示帧。此后，将行脉冲施加于行1的电极，从而激励与所确定的列线对应的像素。此后，将所确定的一组列电极变成与第二行中所期望的一组受激励像素对应。接着，将脉冲施加于行2电极，从而根据所确定的列电极来激励行2中的适当像素。行1的像素不受行2脉冲的影响，且保持在其在行1脉冲期间所设定的状态下。可按顺序性方式对整个系列的行重复此过程，以产生所述帧。通常，通过以某一所需帧数/秒的速度连续重复此过程，用新的显示数据刷新和/或更新这些帧。其他还有很多种用于驱动像素阵列的行和列电极以产生显示帧的协议也已经为人们所熟知，且可与本发明结合使用。

图4、图5A和图5B显示用于在图2所示的3×3阵列上形成一显示帧的一种可能的激励协议。图4显示可用于那些展现图3的滞后曲线的像素的可能的一组列和行电压电平。在图4所示的实施例中，激励一像素包括将适当的列设定至-V_bias，并将适当的行设定至+ΔV，可分别对应于-5V和+5V。通过将适当的列设定至+V_bias并将适当的行设定至相同的+ΔV来实现像素的释放，在像素上产生0伏的电位差。在那些行电压保持在0伏的行中，像素稳定在其最初所处的任何状态，而与所述列是处于+V_bias还是-V_bias无关。

图5B为一显示一系列施加至图2所示的3×3阵列的行和列信号的时序图，其将形成图5A所示的显示器排列，其中受激励像素为非反射性的。在写入图5A所示的帧之前，像素可处于任何状态，且在本实例中，所有的行均处于0伏，且所有的列均处于+5伏。在这些施加电压下，所有的像素稳定于其现有的受激励状态或释放状态。

在图5A所示的帧中，像素(1，1)、(1，2)、(2，2)、(3，2)和(3，3)受激励。为实现此，在行1的“行时间(line time)”期间，将列1和列2设定为-5伏，且将列3设定为+5伏。这不会改变任何像素的状态，因为所有的像素均保持处于3-7伏的稳定窗口内。此后，通过一从0伏上升至5伏然后又回到0伏的脉冲来选通行1。此激励了像素(1，1)和(1，2)并释放了像素(1，3)。阵列中的其他像素均不受影响。为将行2设定为所期望的状态，将列2设定为-5伏，且将列1和列3设定为+5伏。此后，向行2施加相同的选通脉冲将激励像素(2，2)并释放像素(2，1)和(2，3)。同样，阵列中的其他像素均不受影响。类似地，通过将列2和列3设定为-5伏并将列1设定为+5伏而对行3进行设定。行3的选通脉冲将行3像素设定为如图5A所示。在写入帧之后，行电位为0，而列电位可保持在+5伏或-5伏，且此后显示器将稳定于图5A所示的排列。应了解，可对由数十或数百个行和列构成的阵列使用相同的程序。还应了解，用于执行行和列激励的电压的时间、顺序及电平可在上述的一般原理内有很大变化，且上述实例仅为例示性的，而任何激励电压方法均可用于本发明。

按照上述原理运行的干涉式调制器的详细结构可有很大不同。例如，图6A-6C显示移动镜结构的三个不同实施例。图6A为图1所示实施例的截面图，其中一金属材料条带14沉积于垂直延伸的支撑件18上。在图6B中，可移动反射材料14仅附接到支撑件的隅角处，于系链32上。在图6C中，可移动反射材料14从一可变形膜34悬挂下来。本实施例具有优势，因为反射材料14的结构设计及所用材料可在光学特性方面得到优化，且可变形层34的结构设计和所用材料可在所期望的机械特性方面得到优化。在许多公开文件中，包括(例如)第2004/0051929号美国公开申请案，描述了各种不同类型的干涉式装置的制造。可将多种已知的技术用于产生以上所描述的涉及一系列材料沉积、图案化和蚀刻步骤的结构。

以上所描述的一般设计的干涉式调制器包含至少一个支柱结构。(参看，例如，图1和图6中的支柱18)。“支柱”或“支柱结构”为位于干涉腔侧面或隅角处(或在毗连的干涉腔之间)，用于支撑电极(和/或镜)和/或维持或有助于维持电极(和/或镜面)间所需距离的结构。因此，所述支柱结构可邻接于一开区域且可为一垂直延伸支撑件(例如，支撑件18)。如上所述，由支柱结构支撑的电极或镜面可包含一柔性构件，所述柔性构件随着在腔内施加电场而在干涉式调制器中的开区域中弯曲。支柱结构一般具有大约3至大约15微米的宽度，但是支柱结构的宽度可在此范围之外。支柱结构的形状也可变化。所述支柱结构可具有一近似地对应于干涉腔高度(例如，在上和下镜面之间的间隔)的高度。然而，支柱结构的高度可更大或更小的。例如，可使所述支柱结构形成在一材料层上或在一支座上且因此可将其升至所述下镜面上的电平。同样地，所述支柱结构可延伸至一高于上镜面的高度或至一低于下镜面的深度。参看，例如，图6C，其中显示了附接于一由所述支柱结构所支撑的电极的上镜面。

可由各种彼此具有明显不同光学特性的材料(例如，金属、二氧化硅、金属氧化物、聚合物等)来形成支柱结构。已发现，所述支柱结构的配置及构成其的材料可很大地影响干涉式调制器的性能。例如，图7A显示了一示意性说明一透明支柱结构305和一干涉腔310的干涉式调制器的横截面。如图7A中的一系列箭头325所示，穿过衬底315进入且进入支柱结构305的光可从上镜面结构320反射再往回穿过衬底315退出。当是出于与由所述一系列箭头325所示的反射光的光学特征无关的原因而选择支柱305的配置和用于制造支柱305的材料时，支柱的光学特征基本上不受控制且未必是有利的。

如另一实例，图7B显示一示意性说明一反射支柱结构350和一干涉腔355的干涉式调制器的横截面。如图7B中的一系列箭头365所示，穿过衬底360进入的光自支柱350的底部反射再往回穿过衬底360退出。如同图7A，由一系列箭头365所示的入射光的光学特征是不受控制的且未必是有利的。

如另一实例，图8A显示一具有金属支柱的干涉式调制器的阵列的显微照相。亮点405是由从金属支柱的底部反射的光产生。图8B显示了一类似的显微照相，其中暗点410是由穿过透明二氧化硅支柱的光产生。暗点410的颜色通常不同于从干涉式调制器退出的光。

现已发现，可将光学元件并入到干涉式调制器的支柱结构中以提供各种所需的光学效应。在一实施例中，所述光学元件为一反射器。此反射器可具有各种配置。例如，图9显示一示意性说明包含光学元件的支柱结构的干涉式调制器的横截面。在图9中，将一反射器550是制造于一透明支柱结构555内。此反射器550具有一用于反射入射在其上的入射光的反射表面。此反射器550可包含一诸如金属的反射材料。可使用半导体制造技术来形成所述反射器550，例如，通过沉积二氧化硅作为下支柱部分555A，接着形成包含诸如金属的反射器550，接着沉积额外的二氧化硅作为上支柱部分555B。在所述支柱结构内的光学元件也可为一反射器，所述反射器为标准具的一个组件(Fabry-Perot干涉仪)，例如，由上金属反射器570和反射器575所形成的标准具565。所述标准具565形成一含有(例如)二氧化硅的支柱结构材料的光学空腔(Fabry-Perot空腔)。可通过控制在所述支柱结构585内的反射器570的垂直位置(以及在反射器570和575之间的材料)来控制退出标准具565的反射光580的颜色。可通过调节反射器的垂直位置调节反射光580的颜色以呈现一黑色外观，以便吸收几乎全部的入射光或可见入射光或不将其往回反射给观察者，从而产生一暗色标准具。也可通过将两个金属反射器层590、592并入图9所说明的支柱结构中，将一标准具588(例如，暗色或有色标准具)并入到一支柱结构中。可通过控制在所述反射器层之间的支柱材料591的厚度来调节标准具588的颜色。

将图9所示的反射器550、570、590和592具有大体上平行于反射器575的反射表面。所属领域的技术人员将了解可将诸如反射器的光学元件定向在各种角度且可配置为各种形状。图10显示可被并入到干涉式调制器的支柱结构中的光学元件的其他实例。在图10中，已使用半导体制造技术将反射器605、610、615、620制造到支柱结构606、611、616、621内。使反射器605、610、615、620的表面以各种角度倾斜。可使用所属领域的技术人员所熟知的各种技术制造具有有角表面的光学元件。举例而言，所述技术包括锥形角蚀刻(参看，例如，第5,473,710号美国专利)。在图10的左侧，上镜面625处于一高出的位置。如由一系列箭头635所示，来自背光源630的光从反射器605、610的倾斜表面反射到上镜面625。因此，反射器605、610为配置用于将光引导入干涉腔623内的光学元件的实例。所引导的光也从上镜面625反射且按照箭头626所示退出，从而增加了干涉式调制器的亮度。

在图10的右侧，上镜面650处于一降低位置。如一系列箭头665所示，来自背光源660的光从反射器615、620的倾斜表面反射，大体上反射回源660(而非穿过支柱结构)。图10还显示了通过将两个金属反射器671、672并入包括反射器620的支柱结构621中来形成一暗色标准具673。因此，图10显示了在支柱结构内使用光学元件来控制背光照明和在相同支柱结构中并入多个光学元件。所属领域的技术人员将了解，图10说明了一光学元件在支柱结构中的性能可根据一邻近的干涉式调制器的状态(例如，驱动或不驱动)而变化。

图11说明了在一支柱结构中使用光学元件，以通过将来自干涉式调制器前端的光重新引导入干涉腔内而增加干涉式调制器的亮度。在图11的左侧，上镜面705处于一高出的位置。一系列箭头710代表来自前端光源702的光，其进入支柱结构715，从有角反射器720反射至上镜面705，且接着往回大体上在光源702的方向上退出干涉腔725，由此增加了亮度。在图11的右侧，上镜面750处于一降低位置，且一类似配置用于通过重新引导光(由一系列箭头755所示)远离光源703来增加黑色度。因此，来自前端光源703的光从反射器760的有角表面反射且在大体上远离光源703的方向中从干涉腔765的背面退出。

所属领域的技术人员将了解，可将各种具有若干配置的光学元件并入到支柱结构中。所述光学元件的非限制性实例包括反射器、标准具、光散射元件(诸如微观玻璃粒子)、光衍射元件、全内反射(TIR)元件和折射元件。透镜和棱镜均有可能。诸如反射器表面的光学元件的表面可以为弯曲的(例如球面的或抛物线的)或平坦的，且以各种角度倾斜或下倾。同样，可以各种方式配置透镜，例如，凸面的、凹面的等等，而且也可在所述支柱结构内以各种角度倾斜或下倾。非对称以及对称的形状和构造均可能。所述光学元件的表面可为光滑或粗糙的。反射可为镜面反射或漫射。所述光学元件可定位在所述支柱结构中的不同位置。所述光学元件可定位在不同高度处且在所述支柱内可为偏离中心的。所述光学元件可具有不同的定向而且可以是倾斜的。不同的支柱结构可具有具不同特征的光学元件。

另一实例提供了一种用于制造一干涉式调制器的方法。可使用所属领域的技术人员所熟知的技术来执行方法800的步骤(图12)。所述过程开始于步骤805，将一反射层沉积到一衬底上以形成一第一镜面。可通过(例如)化学气相沉积一诸如金属(例如，氧化铟锡和/或铬)的半反射材料来执行反射层的沉积。步骤805中的第一镜面的形成可进一步包含在所述金属层上沉积一介电材料(例如，二氧化硅)。所属领域的技术人员将了解，所述第一镜面可为一光学堆叠，且因此步骤805中的第一镜面的形成可涉及沉积多个金属层，例如，铬和氧化铟锡。

此过程继续至步骤810，在第一镜面上沉积一牺牲层。举例而言，可通过化学气相沉积一材料来执行牺牲层的沉积，所述材料可在一后来的蚀刻步骤中选择性地去除。所述牺牲材料的实例包括钼和硅。此过程继续至步骤815，使用所属领域的技术人员所熟知的掩蔽技术(masking)和蚀刻技术在所述牺牲层中形成孔径。此过程继续至步骤820，在孔径中沉积支柱材料。可使用光学上透射可见光的支柱材料。合适的支柱材料的实例包括二氧化硅和光致抗蚀剂，可通过(例如)已知的旋压和化学气相沉积技术沉积所述支柱材料。在一实施例中，所沉积的支柱材料部分地填充所述孔径，这取决于所述支柱内的光学元件的所需垂直位置。在随后的步骤825中，将用于形成光学元件的材料层沉积在孔径内的支柱材料上。可使用各种已知的沉积和/或图案化方法(诸如用于有角表面的锥形蚀刻)形成所述光学元件。视需要，可将额外的支柱材料沉积在孔径内的光学元件上。

此过程继续至步骤830，在牺牲层和光学元件上形成一可移动的第二镜面。可以各种方式执行所述可移动的第二镜面的形成，这取决于以上所讨论的所需镜面配置。此过程继续至步骤835，除去所述牺牲层以由此形成一干涉腔。可使用各种蚀刻方法来有效除去所述牺牲层，例如，通过使牺牲层暴露至一诸如XeF₂的蚀刻剂来选择性地去除诸如钼和硅的牺牲材料。所属领域的技术人员将了解，可根据需要修改图12中所示的方法以产生具有各种配置的干涉式调制器。

所属领域的技术人员将了解，一支柱结构可包含复数个光学元件。举例而言，可使用上述制造方法的局部修改将两个或两个以上的反射器制造在一支柱结构中的不同高度处。所属领域的技术人员还将了解，在一支柱结构中使用复数个光学元件可用于提供各种光学益处或其组合，例如，比使用单一光学元件更多样的颜色。

图13A和图13B为显示一显示装置2040的一实施例的系统方框图。所述显示装置2040可为(例如)一蜂窝式电话或移动电话。然而，显示装置2040的相同组件或其轻微变型也可例示不同类型的显示装置，例如电视或便携式媒体播放器。

显示装置2040包括一外壳2041、一显示器2030、一天线2043、一扬声器2045、一输入装置2048及一麦克风2046。外壳2041通常由所属领域的技术人员所熟知的各种制造工艺中的任何一种制成，包括注射成型及真空成形。另外，外壳2041可由多种材料中的任何一种制成，包括(但不限于)塑料、金属、玻璃、橡胶和陶瓷或其组合。在一实施例中，外壳2041包括可与其他具有不同颜色或包含不同标志、图片或符号的可移动部分互换的可移动部分(未示出)。

例示性显示装置2040的显示器2030可为许多种显示器中的任何一种，包括如本文中所述的双稳态显示器。在其他实施例中，如所属领域的技术人员所熟知，显示器2030包括一平板显示器，例如，如上所述的等离子体、EL、OLED、STN LCD或TFT LCD；或一非平板显示器，例如CRT或其他电子管装置。不过，如本文所述，出于说明本实施例的目的，显示器2030包含一干涉式调制器显示器。图13B示意性地显示例示性显示装置2040的一个实施例的组件。所示例示性显示装置2040包括一外壳2041且可包括其他至少部分地封闭在外壳2041内的组件。例如，在一实施例中，例示性显示装置2040包括一网络接口2027，网络接口2027包括一耦接至一收发器2047的天线2043。收发器2047连接至与调节硬件2052相连的处理器202 1。调节硬件2052可配置成调节一信号(例如对信号进行滤波)。调节硬件2052连接至一扬声器2045及一麦克风2046。处理器2021也连接至一输入装置2048及一驱动控制器2029。驱动控制器2029耦接至一帧缓冲器2028及阵列驱动器2022，阵列驱动器2022又耦接至一显示器阵列2030。一电源2050根据所述特定例示性显示装置2040的设计的要求向所有组件提供功率。

网络接口2027包括天线2043及收发器2047，以使例示性显示装置2040可通过网络与一个或多个装置通信。在一实施例中，网络接口2027还可具有某些处理功能，以降低对处理器2021的要求。天线2043为所属领域的技术人员习知的任一种用于发射和接收信号的天线。在一实施例中，所述天线根据IEEE 802.11标准(包括IEEE 802.11(a)、(b)或(g))发射和接收RF信号。在另一实施例中，所述天线根据蓝牙(BLUETOOTH)标准发射和接收RF信号。倘若为一蜂窝式电话，则所述天线设计成接收用于在一无线蜂窝电话网络内进行通信的CDMA、GSM、AMPS或其他习知信号。收发器2047预处理自天线2043接收的信号，以使这些信号可由处理器2021接收及进一步处理。收发器2047还处理自处理器2021接收到的信号，以便可通过天线2043自例示性显示装置2040发射这些信号。

在一替代实施例中，收发器2047可由一接收器替代。在另一替代实施例中，网络接口2027可由一可储存或产生待发送至处理器2021的图像数据的图像源替代。例如，所述图像源可为一数字视频光盘(DVD)或一包含图像数据的硬盘驱动器或一产生图像数据的软件模块。

处理器2021通常控制例示性显示装置2040的整体运行。处理器2021自网络接口2027或一图像源接收数据，例如经压缩的图像数据，并将所述数据处理成原始图像数据或一种易于处理成原始图像数据的格式。此后，处理器2021将处理后的数据发送至驱动控制器2029或帧缓冲器2028进行存储。原始数据通常指标识一图像内每一位置处的图像特征的信息。例如，这些图像特征可包括颜色、饱和度及灰度级。

在一实施例中，处理器2021包括一微处理器、CPU或用于控制例示性显示装置2040的运行的逻辑单元。调节硬件2052通常包括用于向扬声器2045传输信号及从麦克风2046接收信号的放大器及滤波器。调节硬件2052可为例示性显示装置2040内的离散组件，或者可并入处理器2021或其他组件内。

驱动控制器2029直接从处理器2021或从帧缓冲器2028接收由处理器2021产生的原始图像数据，并将所述原始图像数据适当地重新格式化，以高速传输至阵列驱动器2022。具体而言，驱动控制器2029将原始图像数据重新格式化为一具有一光栅类格式的数据流，以使其具有一适用于扫描整个显示器阵列2030的时间次序。此后，驱动控制器2029将格式化后的信息发送至阵列驱动器2022。尽管一驱动控制器2029(例如一LCD控制器)通常作为一独立的集成电路(IC)与系统处理器2021相关联，但这些控制器可按多种方式实施。其可作为硬件嵌入处理器2021中、作为软件嵌入处理器2021中、或以硬件形式与阵列驱动器2022完全集成在一起。

通常，阵列驱动器2022自驱动控制器2029接收格式化后的信息并将视频数据重新格式化为一组平行的波形，所述组平行的波形每秒许多次地施加至来自显示器的x-y像素矩阵的数百且有时是数千条引线。

在一实施例中，驱动控制器2029、阵列驱动器2022及显示器阵列2030适用于本文所述的任何类型的显示器。例如，在一实施例中，驱动控制器2029为一传统的显示控制器或一双稳态显示控制器(例如一干涉式调制器控制器)。在另一实施例中，阵列驱动器2022为一传统驱动器或一双稳态显示驱动器(例如一干涉式调制器显示器)。在一实施例中，一驱动控制器2029与阵列驱动器2022集成在一起。此一实施例在例如蜂窝式电话、表及其他小面积显示器等高度集成的系统中很常见。在又一实施例中，显示器阵列2030为一典型的显示器阵列或一双稳态显示器阵列(例如一包含一干涉式调制器阵列的显示器)。

输入装置2048允许使用者能控制例示性显示装置2040的运行。在一实施例中，输入装置2048包括一小键盘(例如QWERTY键盘或电话小键盘)、一按钮、一开关、一触敏屏幕、一压敏或热敏膜。在一实施例中，麦克风2046是例示性显示装置2040的一输入装置。当使用麦克风2046向所述装置输入数据时，可由使用者提供语音命令来控制例示性显示装置2040的运行。

电源2050可包括所属领域中众所周知的各种能量存储装置。例如，在一实施例中，电源2050是一可再充电的蓄电池，例如镍-镉蓄电池或锂离子蓄电池。在另一实施例中，电源2050是一可再生能源、电容器或太阳能电池，包括塑料太阳能电池及太阳能电池涂料。在另一实施例中，电源2050经配置以从墙上插座接收电力。

如上文所述，在某些实施方案中，控制可编程性驻存于一驱动控制器中，所述驱动控制器可位于电子显示系统中的数个位置上。在某些情形中，控制可编程性驻存于阵列驱动器2022中。所属领域的技术人员将了解，可以任意数量的硬件及/或软件组件及不同的配置来实施上述优化。

尽管上文具体实施方式已经显示、描述和指出了本发明应用于各种实施例的新颖特征，但是应理解，所属领域的技术人员可在不脱离本发明的精神的情形下对所示的装置或过程的形式和细节做出各种省略、替代或者改变。应了解，由于一些特征可独立于其他特征来使用或实践，所以本发明可具体体现为不提供本文所述的全部特征和优点的形式。

Claims (29)

1.一种包含一支柱结构的干涉式调制器，其中所述支柱结构包含一光学元件。

2.如权利要求1所述的干涉式调制器，其中所述光学元件包含一标准具的一个镜面。

3.如权利要求2所述的干涉式调制器，其中所述标准具为一暗色标准具。

4.如权利要求1所述的干涉式调制器，其中所述光学元件被配置以使光偏转。

5.如权利要求1所述的干涉式调制器，其中所述光学元件被配置以反射光。

6.如权利要求1所述的干涉式调制器，其中所述光学元件被配置以散射光。

7.如权利要求1所述的干涉式调制器，其中所述光学元件包含一反射表面。

8.如权利要求7所述的干涉式调制器，其中所述反射表面被配置以将光引导入所述干涉式调制器的一干涉腔内。

9.如权利要求8所述的干涉式调制器，其中所述反射表面被配置以增加所述干涉式调制器的背光。

10.如权利要求8所述的干涉式调制器，其中所述支柱结构进一步包含一暗色标准具。

11.如权利要求8所述的干涉式调制器，其中所述反射表面被配置以增加所述干涉式调制器的亮度。

12.如权利要求1所述的干涉式调制器，其进一步包含界定一光学空腔的一第一镜面和一可移动的第二镜面，所述第一镜面和所述第二镜面中的至少一个是由所述支柱结构来支撑。

13.一种制造一干涉式调制器的方法，其包含：

在一衬底之上沉积一反射层，以形成一第一镜面；

在所述第一镜面上沉积一牺牲层；

在所述牺牲层内形成孔径；

在所述孔径内沉积支柱材料；

在所述支柱材料上形成一光学元件；

在所述牺牲层和所述光学元件上形成一可移动的第二镜面；及

除去所述牺牲层，从而形成一干涉腔。

14.如权利要求13所述的方法，其中形成所述光学元件包含锥形蚀刻。

15.如权利要求13所述的方法，其中形成所述光学元件包含形成一反射镜、一标准具或一微透镜。

16.如权利要求13所述的方法，其进一步包含在所述光学元件上沉积额外的支柱材料。

17.一种通过权利要求13-16中任一权利要求所述的方法制成的干涉式调制器。

18.一种干涉式调制器，其包含：

用于反射光和产生光学干涉的第一和第二构件，所述第二反射构件可

相对于所述第一反射构件移动；和

用于支撑所述第二反射构件以便分离所述第一与所述第二构件的构件，

其中所述支撑构件中包括用于操纵进入所述支撑构件的光的构件。

19.如权利要求18所述的干涉式调制器，其中所述第一和所述第二反射构件包含至少局部反射表面。

20.如权利要求18或19所述的干涉式调制器，其中所述支撑构件包含至少一个支柱结构。

21.如权利要求18所述的干涉式调制器，其中所述操纵构件包含一光学元件。

22.一种包含权利要求1-12和17-21中任一权利要求所述的干涉式调制器的显示装置，其进一步包含：

一与所述干涉式调制器电通信的处理器，所述处理器被配置以处理图像数据；

一与所述处理器电通信的存储装置。

23.如权利要求22所述的装置，其进一步包含：

一第一控制器，其被配置以发送至少一个信号至所述至少一个显示器；和

一第二控制器，其被配置以发送至少一部分所述图像数据至所述第一控制器。

24.如权利要求23所述的装置，其进一步包含：

一图像源模块，其被配置以发送所述图像数据至所述处理器。

25.如权利要求24所述的装置，其中所述图像源模块包含一接收器、收发器和发射器中的至少一个。

26.如权利要求22所述的装置，其进一步包含：

一输入装置，其被配置以接收输入数据且将所述输入数据传送至所述处理器。

27.一种调制光的方法，其包含：

反射传播至第一和第二反射表面的光，从而产生光学干涉，所述第二反射表面是由至少一个支柱结构来支撑；

操纵传播至所述支柱结构中的光；和

相对于所述第一反射表面移动所述第二反射表面，从而影响所述光学干涉。

28.如权利要求27所述的方法，其中所述操纵光包含将所述光引导至所述第一和所述第二反射表面中的至少一个。

29.如权利要求27所述的方法，其中所述操纵光包含将所述光反射至所述第一和所述第二反射表面中的至少一个。

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