TW201439641A - 具有側壁樑之機電系統 - Google Patents

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TW201439641A
TW201439641A TW103100847A TW103100847A TW201439641A TW 201439641 A TW201439641 A TW 201439641A TW 103100847 A TW103100847 A TW 103100847A TW 103100847 A TW103100847 A TW 103100847A TW 201439641 A TW201439641 A TW 201439641A
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Richard S Payne
Nesbitt W Hagood
Timothy J Brosnihan
Joyce H Wu
Mark B Andersson
Jasper Lodewyk Steyn
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Pixtronix Inc
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    • G01P2015/0808—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values being provided with a particular type of spring-mass-system for defining the displacement of a seismic mass due to an external acceleration for defining in-plane movement of the mass, i.e. movement of the mass in the plane of the substrate
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    • G01P2015/0814—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values being provided with a particular type of spring-mass-system for defining the displacement of a seismic mass due to an external acceleration for defining in-plane movement of the mass, i.e. movement of the mass in the plane of the substrate for one single degree of freedom of movement of the mass for translational movement of the mass, e.g. shuttle type
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Abstract

本發明提供用於具有側壁樑之機電系統之系統、方法及裝置。在一態樣中，一器件包含：一基板，其具有一第一電極及一第二電極；及一可移動梭，其與該基板單片整合且具有一第一壁、一第二壁及一基底。該第一壁及該第二壁各具有係一第二尺寸之至少四倍大之一第一尺寸。該第一壁及該第二壁界定該梭之實質上平行垂直側，且該基底正交於該第一壁及該第二壁而定位且形成該梭之一水平底部，從而對該第一壁及該第二壁提供結構支撐。該第一壁及該第一電極界定一第一電容器且該第二壁及該第二電極界定一第二電容器。

Description

具有側壁樑之機電系統
本發明係關於機電系統及器件以及機電感測器及致動器之形成。
機電系統(EMS)包含具有電元件及機械元件、致動器、傳感器、感測器、光學組件(諸如鏡及光學膜)及電子器件之器件。可以包含(但不限於)微尺度及奈米尺度之各種尺度製造EMS器件或元件。例如，微機電系統(MEMS)器件可包含具有在約一微米至數百微米或更大之範圍內之大小之結構。奈米機電系統(NEMS)器件可包含具有小於一微米之大小(例如，包含小於幾百奈米之大小)之結構。可使用沈積、蝕刻、微影術及/或蝕除基板及/或經沈積材料層之部分或添加層之其他微機械加工程序產生機電元件以形成電器件及機電器件。
通常使用較舊基於矽之積體電路處理設備製造MEMS。基於玻璃之製造技術已難以利用，此係因為習知微機電器件製造方法通常與基於玻璃之顯示技術不相容。又，可在大尺度基於玻璃之微製造中加劇與習知積體電路(IC)製造相關聯之應力及應力梯度問題。
本發明之系統、方法及器件各具有若干發明態樣，該若干發明態樣之單單一者不單獨作為本文中揭示之所要屬性。
本發明中所描述之標的之一發明態樣可實施於一器件中，該器件包含：一基板，其具有一第一電極及一第二電極；及一可移動梭，其與該基板單片整合且具有一第一壁、一第二壁及一基底。該第一壁及該第二壁各具有係一第二尺寸之至少四倍大之一第一尺寸。該第一壁及該第二壁界定該梭之實質上平行垂直側，且該基底正交於該第一壁及該第二壁而定位且形成該梭之一水平底部。該第一壁及該第一電極界定一第一電容器且該第二壁及該第二電極界定一第二電容器。
在一些實施方案中，該基底可對該第一壁及該第二壁提供結構支撐且限制該第一壁及該第二壁之移動。在一些實施方案中，該第一壁在一第一方向上面向該第一電極且該第二壁在一第二相反方向上面向該第二電極，以提供一差動電容器感測器。在一些實施方案中，該基板可包含一透明區段且該可移動梭包含用於調變穿過該基板之該透明區段之光之一微機電(MEM)快門元件。在一些實施方案中，該可移動梭可包含選自包括一加速度計、一揚聲器、一麥克風及一壓力感測器之至少一者之一群組之一組件之一傳感器。在一些實施方案中，該器件可包含與該基板單片整合且經組態以量測該器件之一定向之一微機電系統(MEMS)陀螺儀陣列。
本發明中所描述之標的之另一發明態樣可以製造一機電器件之一方法實施，該方法包含：提供具有一第一電極及一第二電極之一基板；及在該基板上單片形成一可移動梭。形成該梭包含：形成一第一壁及一第二壁，其等各界定該梭之一垂直側且各具有係一第二尺寸之至少四倍大之一第一尺寸；及形成正交於該第一壁及該第二壁而定位且界定該梭之一水平底部之一基底，其中該第一壁及該第二壁耦合至該基底以形成一波形結構。該第一壁及該第一電極界定一第一電容器且該第二壁及該第二電極界定一第二電容器。
在一些實施方案中，形成該第一壁包含形成該第一壁以在一第 一方向上面向該第一電極，且形成該第二壁包含形成該第二壁以在一第二相反方向上面向該第二電極。該方法可進一步包含組態該第一電容器及該第二電容器以提供一差動電容器感測器。在一些實施方案中，單片形成該可移動梭可包含提供用於調變穿過該基板之一透明區段之光之一MEM快門元件。在一些實施方案中，單片形成該可移動梭可包含提供選自由一加速度計、一揚聲器、一麥克風及一壓力感測器組成之一群組之一組件之一傳感器。
在一些實施方案中，該方法可包含提供與該基板單片整合且經組態以相對於該基板固持該可移動梭之一繫鏈樑。在一些實施方案中，提供該基板可包含提供選自包括玻璃、熔融矽石、一絕緣陶瓷及一聚合絕緣體之至少一者之群組之一絕緣體。
本發明中所描述之標的之另一發明態樣可實施於一顯示器中，該顯示器包含：一基板，其具有一第一電極及一第二電極；複數個微機電系統(MEMS)快門，其等安置於該基板上且經組態以調變光；及一可移動梭，其與該基板單片整合且具有一第一壁、一第二壁及一基底。該第一壁及該第二壁各具有係一第二尺寸之至少四倍大之一第一尺寸，且其中該第一壁、該第二壁及該基底經耦合以實質上界定一U形。該第一壁及該第一電極界定一第一電容器且該第二壁及該第二電極界定一第二電容器。
在一些實施方案中，該可移動梭可包含選自包含一加速度計、一揚聲器、一麥克風、一傾斜感測器及一壓力感測器之至少一者之一群組之一組件之一傳感器。在一些實施方案中，該第一壁及該第二壁可界定該梭之平行垂直側，該基底可正交於該第一壁及該第二壁而定位且該基底可對該第一壁及該第二壁提供支撐且可限制該第一壁及該第二壁之移動。在一些實施方案中，該第一壁可在一第一方向上面向該第一電極且該第二壁可在一第二相反方向上面向該第二電極，以提 供一差動電容器感測器。在一些實施方案中，該基板可包含選自包含玻璃、熔融矽石、一絕緣陶瓷及一聚合絕緣體之至少一者之群組之一絕緣體。在一些實施方案中，該顯示器可包含與該基板單片整合且經組態以相對於該基板固持該可移動梭之一繫鏈樑。在一些實施方案中，該顯示器可包含安置於該基板上且經組態以量測該顯示器之一定向之一MEMS陀螺儀陣列，該MEMS陀螺儀陣列包含併入該可移動梭之至少一陀螺儀。
在隨附圖式及下文描述中闡述本發明中所描述之標的之一或多個實施方案之細節。儘管主要根據基於EMS及MEMS之顯示器描述本發明中所提供之實例，然本文中所提供之概念亦可應用於其他類型之顯示器，諸如液晶顯示器(LCD)、有機發光二極體(「OLED」)顯示器及場發射顯示器。自描述、圖式及申請專利範圍將明白其他特徵、態樣及優點。注意，以下圖之相對尺寸可不按比例繪製。
100‧‧‧直視基於MEMS之顯示裝置/顯示裝置/顯示器
102a‧‧‧光調變器
102b‧‧‧光調變器
102c‧‧‧光調變器
102d‧‧‧光調變器
103‧‧‧光調變器陣列/陣列/像素陣列/調變器陣列
104‧‧‧影像/經投影之影像/新影像/彩色影像/影像狀態
105‧‧‧燈
106‧‧‧像素/特定像素/彩色像素
108‧‧‧快門
109‧‧‧光圈
110‧‧‧寫入啟用互連件/互連件
112‧‧‧資料互連件/互連件
114‧‧‧共同互連件/互連件
150‧‧‧方塊圖
152‧‧‧掃描驅動器/驅動器
153‧‧‧共同驅動器/驅動器
154‧‧‧資料驅動器/驅動器
156‧‧‧數位控制器電路
157‧‧‧傳入影像信號
158‧‧‧輸入處理模組
159‧‧‧圖框緩衝器
160‧‧‧時序控制模組/模組
162‧‧‧紅色燈/燈
164‧‧‧綠色燈/燈
166‧‧‧藍色燈/燈
167‧‧‧白色燈/燈
168‧‧‧燈驅動器/驅動器
180‧‧‧程式化鏈路
182‧‧‧電力供應輸入
200‧‧‧基於快門之光調變器/快門總成/光調變器
202‧‧‧快門
203‧‧‧表面
204‧‧‧致動器
205‧‧‧柔性電極樑致動器/致動器
206‧‧‧柔性負載樑/負載樑/柔性部件/樑
207‧‧‧彈簧
208‧‧‧負載錨
211‧‧‧光圈/孔
216‧‧‧柔性驅動樑/驅動樑/樑
218‧‧‧驅動樑錨/驅動錨
300‧‧‧控制矩陣
301‧‧‧像素
302‧‧‧彈性快門總成/快門總成
303‧‧‧致動器
304‧‧‧基板
306‧‧‧掃描線互連件/寫入啟用掃描線互連件
307‧‧‧寫入啟用電壓源
308‧‧‧資料互連件
309‧‧‧資料電壓源
310‧‧‧電晶體
312‧‧‧電容器
320‧‧‧基於快門之光調變器陣列/像素陣列/陣列/光調變器陣列/快門元件陣列
322‧‧‧光圈層
324‧‧‧光圈
400‧‧‧基於快門之光調變器/光調變器/雙致動器快門總成
402‧‧‧致動器/快門敞開致動器/靜電致動器
404‧‧‧致動器/快門閉合致動器/靜電致動器
406‧‧‧快門
407‧‧‧光圈層
408‧‧‧錨
409‧‧‧光圈/矩形光圈
412‧‧‧快門光圈/光圈
416‧‧‧預定義重疊/重疊
500‧‧‧顯示裝置/經組合顯示裝置/顯示器總成
502‧‧‧基於快門之光調變器/快門總成
503‧‧‧快門
504‧‧‧透明基板/基板
505‧‧‧錨
506‧‧‧反射膜/反射光圈層/面向後反射層/光圈層
508‧‧‧表面光圈/光圈
512‧‧‧漫射體
514‧‧‧亮度增強膜
516‧‧‧平面光導/光導/背光
517‧‧‧幾何光重導引器/稜鏡
518‧‧‧光源/燈
519‧‧‧反射體
520‧‧‧面向前反射膜/膜
521‧‧‧光線
522‧‧‧蓋板
524‧‧‧黑色基質
526‧‧‧間隙
527‧‧‧機械支撐件/間隔件
528‧‧‧黏著密封件
530‧‧‧工作流體
532‧‧‧總成支架
536‧‧‧反射體
621‧‧‧處理器
622‧‧‧陣列驅動器
627‧‧‧網路介面
628‧‧‧圖框緩衝器
629‧‧‧驅動器控制器
630‧‧‧顯示器/顯示陣列
640‧‧‧顯示器件/顯示器
641‧‧‧外殼
643‧‧‧天線
644‧‧‧揚聲器
646‧‧‧麥克風
647‧‧‧收發器
648‧‧‧輸入器件
650‧‧‧電源供應器
652‧‧‧調節硬體
700‧‧‧系統
702‧‧‧處理器
704‧‧‧微機械模組
706‧‧‧介面電路/控制電路
708‧‧‧加速度計
710‧‧‧互連件
712‧‧‧共同基板
714‧‧‧共同基板之表面
716‧‧‧顯示器
718‧‧‧互連件
800‧‧‧模具
802‧‧‧犧牲層/下伏犧牲層
804‧‧‧結構層/層
806‧‧‧特徵/U形特徵
808‧‧‧水平頂表面/頂表面
810‧‧‧水平底表面/底表面
812‧‧‧垂直側壁樑/側壁樑/初生側壁樑
814‧‧‧垂直側壁樑/側壁樑/初生側壁樑
816‧‧‧結構材料
818‧‧‧蝕刻
820‧‧‧第一初生側壁樑/第一側壁樑/側壁樑
822‧‧‧第二初生側壁樑/第二側壁樑
824‧‧‧遮罩層
826‧‧‧蝕刻
828‧‧‧氣隙
850‧‧‧基板
902a‧‧‧電極/基板電極
902b‧‧‧電極/基板電極
902c‧‧‧電極/基板電極
904a‧‧‧電容器/第一電容器
904b‧‧‧電容器
904c‧‧‧電容器
906‧‧‧繫鏈
908a‧‧‧互連墊
908b‧‧‧互連墊
908c‧‧‧互連墊
908d‧‧‧互連墊
910‧‧‧繫鏈
912‧‧‧第三平面
914‧‧‧樑部分
930‧‧‧梭/可移動梭
932a‧‧‧錨/第一錨
932b‧‧‧錨/第二錨
932c‧‧‧錨/第三錨
932d‧‧‧錨/第四錨
936‧‧‧第一平面
938‧‧‧第二平面
942a‧‧‧頂壁/梭之表面/梭之頂表面
942b‧‧‧頂壁/梭之表面/梭之頂表面
942c‧‧‧頂壁/梭之表面/梭之頂表面
944a‧‧‧底壁/梭之表面/底表面/第一底壁
944b‧‧‧底壁/梭之表面/底表面
944c‧‧‧底壁/梭之表面/底表面
946a‧‧‧側壁樑/側壁
946b‧‧‧側壁樑/側壁
946c‧‧‧側壁樑/側壁
946d‧‧‧側壁樑/側壁
946e‧‧‧側壁樑/側壁
946f‧‧‧側壁樑/側壁
950‧‧‧基板
952a‧‧‧互連件/第一互連件
952b‧‧‧互連件/第二互連件
952c‧‧‧互連件/第三互連件
952d‧‧‧互連件/第四互連件
954‧‧‧基板之表面
956‧‧‧介面電路
958‧‧‧加速度計
1000‧‧‧感測器
1002‧‧‧蓋板
1004a‧‧‧犧牲層
1004b‧‧‧犧牲層
1006a‧‧‧犧牲層
1006b‧‧‧犧牲層
1008a‧‧‧結構材料/結構層
1008b‧‧‧結構材料/結構層
1010‧‧‧梭
1010a‧‧‧圓環
1010b‧‧‧圓環
1012a‧‧‧環氧樹脂
1012b‧‧‧環氧樹脂
1014a‧‧‧間隔件
1014b‧‧‧間隔件
1018‧‧‧腔室
1020a‧‧‧電極/蓋板電極/第一蓋板電極
1020b‧‧‧電極/蓋板電極
1020c‧‧‧電極/蓋板電極
1022a‧‧‧電容器
1022b‧‧‧電容器
1022c‧‧‧電容器
1024a‧‧‧指狀物
1024b‧‧‧指狀物
1026a‧‧‧指狀物
1026b‧‧‧指狀物
1028a‧‧‧指狀物
1028b‧‧‧指狀物
1100‧‧‧加速度計
1102a‧‧‧電極/第一電極
1102b‧‧‧電極/第二電極
1104a‧‧‧電容器/電容性感測器/第一電容器
1104b‧‧‧電容器/電容性感測器/第二電容器
1106a‧‧‧側壁樑/第一側壁樑
1106b‧‧‧側壁樑/第二側壁樑
1112a‧‧‧梭之第一段
1116‧‧‧輸出信號
1118‧‧‧輸出信號
1126‧‧‧繫鏈
1128‧‧‧錨
1202‧‧‧快門
1204‧‧‧加速度計
1300‧‧‧方法
1302‧‧‧方塊
1304‧‧‧方塊
1306‧‧‧方塊
1308‧‧‧方塊
1400‧‧‧微機電系統(MEMS)陀螺儀陣列/陀螺儀陣列
1402‧‧‧第一微機電系統(MEMS)陀螺儀/陀螺儀/第一陀螺儀元件/陀螺儀元件
1404‧‧‧第二微機電系統(MEMS)陀螺儀/陀螺儀/第二陀螺儀 元件/陀螺儀元件
1406‧‧‧第三微機電系統(MEMS)陀螺儀/陀螺儀
1408‧‧‧第四微機電系統(MEMS)陀螺儀/陀螺儀/第四陀螺儀元件/陀螺儀元件
1410‧‧‧基板
1412‧‧‧第一陀螺儀元件/陀螺儀元件
1414‧‧‧第二陀螺儀元件/陀螺儀元件
1416‧‧‧第三陀螺儀元件/陀螺儀元件
1418‧‧‧第四陀螺儀元件/陀螺儀元件
1422‧‧‧第一彈簧/彈簧
1424‧‧‧第二彈簧/彈簧
1426‧‧‧第三彈簧/彈簧
1428‧‧‧第四彈簧/彈簧
1500‧‧‧微機電系統(MEMS)元件陣列/陣列
1502‧‧‧基於快門之光調變器
1504‧‧‧致動器
1508‧‧‧快門元件
1510‧‧‧第一光圈
1512‧‧‧第二光圈
t1‧‧‧厚度
t2‧‧‧厚度
Vat‧‧‧致動臨限值電壓
Vd‧‧‧資料電壓
Vm‧‧‧維持電壓
Vwe‧‧‧寫入啟用電壓
參考以下圖式自以下詳細描述將更易於理解前述論述。
圖1A係一例示性顯示裝置之一等角視圖；圖1B係圖1A之顯示裝置之一方塊圖；圖2係適於併入至圖1A之基於MEMS之顯示器中之一闡釋性基於快門之光調變器之一透視圖；圖3A係適於控制併入至圖1A之基於MEMS之顯示器中之光調變器之一控制矩陣之一示意圖；圖3B係連接至圖3A之控制矩陣之一基於快門之光調變器陣列之一透視圖；圖4A及圖4B係分別處於敞開及閉合狀態中之一雙致動快門總成之平面視圖；圖5係一基於快門之顯示裝置之一截面視圖； 圖6A及圖6B係繪示包含複數個光調變器顯示元件之一顯示器件40之系統方塊圖；圖7係一MEMS系統之一實例；圖8A至圖8E係根據一實例之處於不同製造階段之包含一側壁樑之一基板之一區域之一截面視圖之示意圖式；圖9A係包含電極之一感測器結構之一實例之一俯視圖；圖9B係包含電極之一感測器結構之一實例之一截面視圖；圖10係根據一實例之具有一蓋之一感測器之一截面視圖；圖11A係包含電極之一感測器結構之一實例之一俯視圖；圖11B係包含電極之一感測器結構之一實例之一截面視圖；圖12係形成於一基板上之一組快門及一加速度計之一實例之一截面視圖；圖13係根據一實例製造一機電器件之一方法之一流程圖；圖14係一MEMS陀螺儀陣列之一透視圖；及圖15係包含陀螺儀元件及一快門之一MEMS元件陣列之一透視圖。
在各個圖式中，相同參考數字及符號指示相同元件。
以下描述係關於用於描述本發明之發明態樣之目的之某些實施方案。然而，一般技術者將易於認知，本文中之教示可以許多不同方式應用。經描述之實施方案可在經組態以顯示無論係動態(諸如視訊)或是靜態(諸如靜止影像)及無論係文字、圖形或圖像之一影像之任何器件、裝置或系統中實施。更特定言之，預期所描述之實施方案可包含於各種電子器件中或與各種電子器件相關聯，該等電子器件諸如(但不限於)：行動電話、啟用多媒體網際網路之蜂巢式電話、行動電視接收器、無線器件、智慧型電話、Bluetooth®器件、個人資料助理 (PDA)、無線電子郵件接收器、手持式或可攜式電腦、小筆電、筆記型電腦、智慧型筆電、平板電腦、印表機、影印機、掃描儀、傳真器件、全球定位系統(GPS)接收器/導航器、相機、數位媒體播放器(諸如MP3播放器)、攝錄影機、遊戲控制台、腕錶、時鐘、計算器、電視監視器、平板顯示器、電子閱讀器件(例如，電子閱讀器)、電腦監視器、汽車顯示器(包含里程表及速度計顯示器等)、駕駛艙控制器件及/或顯示器、攝影機景觀顯示器(諸如一車輛中之一後視攝影機之顯示器)、電子照片、電子廣告牌或標誌牌、投影儀、建築結構、微波爐、冰箱、立體聲系統、卡帶錄影機或播放器、DVD播放器、CD播放器、VCR、收音機、可攜式記憶體晶片、洗衣器、乾衣器、洗衣/乾衣器、停車計時器、包裝(諸如在包含微機電系統(MEMS)應用之機電系統(EMS)應用以及非EMS應用中)、美學結構(諸如一件珠寶或衣物之影像顯示器)及各種EMS器件。本文中之教示亦可用於非顯示器應用中，諸如(但不限於)：電子切換器件、射頻濾波器、感測器、加速度計、陀螺儀、運動感測器件、磁力計、消費性電子器件之慣性組件、消費性電子器件產品之零件、變容二極體、液晶器件、電泳器件、驅動方案、製造程序及電子測試設備。因此，該等教示不旨在限於僅在圖式中描繪之實施方案，而是如一般技術者將易於明白般具有廣泛適用性。
本文中揭示用於提供具有一電容性元件之基於玻璃之器件且用於製造此等器件之系統及方法。該等器件包含一電容性元件及一可移動梭且係由習知基於玻璃之顯示器製造程序形成。該等器件可包含微機械器件及MEMS器件。在一實施方案中，該等器件係具有整合於顯示器基板上之額外組件(諸如加速度計、陀螺儀、揚聲器及麥克風)之MEMS快門顯示器。
在一實施方案中，一器件包含具有第一電極及第二電極之一基 板以及與該基板單片整合之一可移動梭。該可移動梭具有界定該梭之實質上平行垂直側之第一壁及第二壁以及正交於該第一壁及該第二壁而定位且形成該梭之一水平底部之一基底。該第一壁及該第一電極界定一第一電容器且該第二壁及該第二電極界定一第二電容器。在此實施方案中，該第一壁及該第二壁具有係一第二尺寸之至少四倍大之一第一尺寸。在一實施方案中，該基底對該第一壁及該第二壁提供結構支撐且限制該第一壁及該第二壁之移動。該可移動梭可為一加速度計、一陀螺儀、一揚聲器、一麥克風及一壓力感測器之一或多者之部分。
根據各種實施方案，本文中所揭示之系統及方法允許形成包含一波形結構(諸如一梭)之多種微機械致動器及感測器。根據一優點，提供用於包含微機械結構之基於玻璃之顯示器製造平台之系統及方法，與使用習知基於矽之方法及設計產生之結構相比，產生該等微機械結構較便宜。
根據某些實施方案，使用習知基於玻璃之顯示器製造技術製造微系統促進顯示器、感測器、致動器及介面電路之單片整合。因此，實施方案可用於開發完全整合之系統，諸如顯示器、加速度計、麥克風、揚聲器、壓力感測器、能量捕集器件、機械共振器或其等之任何組合。加速度計可用於(例如)示意動作辨識或傾斜感測。
本文中所揭示之基於玻璃之結構將功能組件整合至顯示系統中，藉此藉由消除將離散功能組件添加至顯示系統中以用於提供功能性而降低器件成本。此外，雖然用於玻璃器件製造之設計規則大於用於可比較之基於矽之結構之設計規則，但用於玻璃器件製造之成本比用於可比較基於矽之器件之製造之成本低約99倍。在一實例中，行動電話通常具有一或多個加速度計且將該等加速度計整合於顯示系統中可導致一成本節省，此對於器件之大量生產可尤其重要。在其他實例 中，麥克風、揚聲器、陀螺儀及磁力計可整合於顯示系統中。在各種實施方案中，加速度計、陀螺儀及磁力計可用於(例如)傾斜、示意動作、GPS填入(fill in)及遊戲整合。
圖1A係一直視基於MEMS之顯示裝置100之一示意圖。該顯示裝置100包含配置成列及行之複數個光調變器102a至102d(一般而言「光調變器102」)。基於MEMS之顯示裝置100可為一基於玻璃之器件且可包含整合式電容性元件。在顯示裝置100中，光調變器102a及102d處於允許光通過之敞開狀態中。光調變器102b及102c處於阻擋光通過之閉合狀態中。藉由選擇性地設定光調變器102a至102d之狀態，可利用顯示裝置100以在藉由一燈或若干燈105照明之情況下形成用於一背光顯示之一影像104。在另一實施方案中，裝置100可藉由反射源自該裝置前方之周圍光形成一影像。在另一實施方案中，裝置100可藉由反射來自定位於顯示器前方之一燈或若干燈之光(即，藉由使用一前光)形成一影像。在閉合狀態或敞開狀態之一者中，光調變器102藉由(例如且不限於)阻斷、反射、吸收、過濾、偏光、繞射或以其他方式變更光之一性質或路徑而干擾一光學路徑中之光。
在顯示裝置100中，各光調變器102對應於影像104中之一像素106。在其他實施方案中，顯示裝置100可利用複數個光調變器以形成影像104中之一像素106。例如，顯示裝置100可包含三個色彩特定光調變器102。藉由選擇性地敞開對應於一特定像素106之該等色彩特定光調變器102之一或多者，顯示裝置100可產生影像104中之一彩色像素106。在另一實例中，顯示裝置100包含每像素106兩個或兩個以上光調變器102以提供一影像104中之灰階。關於一影像，一「像素」對應於藉由該影像之解析度定義之最小像元。關於顯示裝置100之結構組件，術語「像素」係指經利用以調變形成影像之一單一像素之光之經組合機械及電組件。
顯示裝置100係一直視顯示器，因為其不需要成像光學器件。使用者藉由直接查看顯示裝置100而看見一影像。在替代實施方案中，顯示裝置100併入至一投影顯示器中。在此等實施方案中，顯示器藉由將光投影至一螢幕上或至一墻上而形成一影像。在投影應用中，顯示裝置100實質上小於經投影之影像104。
直視顯示器可在一透射或反射模式中操作。在一透射顯示器中，光調變器過濾或選擇性地阻斷源自定位於顯示器後方之一燈或若干燈之光。來自該等燈之光視情況注入至一光導或「背光」中。透射式直視顯示器實施方案通常構建於透明基板或玻璃基板上以促進其中含有光調變器之一基板直接定位於背光之頂部上之一夾層總成配置。在一些透射顯示器實施方案中，藉由使一彩色濾光器材料與各調變器102相關聯而產生一色彩特定光調變器。在其他透射顯示器實施方案中，如下文所描述，可使用一場序色彩方法藉由交替具有不同原色之燈之照明而產生色彩。
各光調變器102包含一快門108及一光圈109。為照明影像104中之一像素106，定位快門108使得其允許光穿過光圈109朝向一觀看者。為使一像素106保持未照亮，定位快門108使得其阻擋光通過光圈109。藉由經圖案化通過一反射或光吸收材料之一開口界定該光圈109。
顯示裝置亦包含連接至基板及光調變器用於控制快門之移動之一控制矩陣。該控制矩陣包含一系列電互連件(例如，互連件110、112及114)，包含每列像素至少一寫入啟用互連件110(亦稱為一「掃描線互連件」)、用於各行像素之一資料互連件112及提供一共同電壓至全部像素或至少提供至來自顯示裝置100中之多行及多列兩者之像素之一共同互連件114。回應於施加一適當電壓(「寫入啟用電壓Vwe」)，用於一給定像素列之寫入啟用互連件110準備該列中之像素 以接受新的快門移動指令。資料互連件112以資料電壓脈衝形式傳達該等新的移動指令。在一些實施方案中，施加至資料互連件112之資料電壓脈衝直接促成快門之一靜電移動。在其他實施方案中，資料電壓脈衝控制切換器(例如，電晶體或其他非線性電路元件)，該等切換器控制單獨致動電壓(其等之量值通常高於資料電壓)至光調變器102之施加。接著，施加此等致動電壓導致快門108之靜電驅動移動。
圖1B係顯示裝置100之一方塊圖150。參考圖1A及圖1B，除上文所描述之顯示裝置100之元件以外，如該方塊圖150中所描繪，顯示裝置100包含複數個掃描驅動器152(亦稱為「寫入啟用電壓源」)及複數個資料驅動器154(亦稱為「資料電壓源」)。該等掃描驅動器152施加寫入啟用電壓至掃描線互連件110。該等資料驅動器154施加資料電壓至資料互連件112。在顯示裝置之一些實施方案中，資料驅動器154經組態以提供類比資料電壓至光調變器，尤其在以類比方式導出影像104之灰階之情況下。在類比操作中，設計光調變器102使得當透過資料互連件112施加中間電壓之一範圍時，導致快門108中之中間敞開狀態之一範圍及因此影像104中之中間照明狀態或灰階之一範圍。
在其他情況中，資料驅動器154經組態以僅施加一精簡組之2、3或4數位電壓位準至控制矩陣。此等電壓位準經設計以依數位方式對快門108之各者設定一敞開狀態或一閉合狀態。
掃描驅動器152及資料驅動器154連接至數位控制器電路156(亦稱為「控制器156」。該控制器156包含一輸入處理模組158，該輸入處理模組158將一傳入影像信號157處理成適於顯示器100之空間定址及灰階能力之一數位影像格式。將各影像之像素定位及灰階資料儲存於一圖框緩衝器159中使得可視需要將該資料饋出至資料驅動器154。以幾近連續方式將按藉由列及影像圖框分組之預定序列組織之資料發送至資料驅動器154。資料驅動器154可包含串列轉並列資料轉換器、位準 移位且對於一些應用，其包含數位轉類比電壓轉換器。
顯示裝置100視情況包含一組共同驅動器153(亦稱為共同電壓源)。在一些實施方案中，該等共同驅動器153(例如)藉由供應電壓至一系列共同互連件114而提供一DC共同電位至光調變器陣列103內之全部光調變器。在其他實施方案中，共同驅動器153遵循來自控制器156之命令發出電壓脈衝(例如能夠驅動及/或起始陣列103之多個列及行中之全部光調變器之同時致動之全域致動脈衝)或信號至該光調變器陣列103。
藉由控制器156中之一時序控制模組160使用於不同顯示功能之全部驅動器(例如，掃描驅動器152、資料驅動器154及共同驅動器153)在時間上同步。來自模組160之時序命令經由燈驅動器168之照明、像素陣列103內之特定列之寫入啟用及定序、來自資料驅動器154之電壓之輸出及提供光調變器致動之電壓之輸出而協調紅色燈、綠色燈及藍色燈以及白色燈(分別為162、164、166及167)。
控制器156判定定序或定址方案，藉由該定序或定址方案可將陣列103中之快門108之各者重設至適於一新影像104之照明位準。可按週期性間隔設定新影像104。例如，對於視訊顯示器，以自10赫茲至300赫茲之範圍內之頻率刷新彩色影像104或視訊圖框。在一些實施方案中，將一影像圖框設定至陣列103與燈162、164及166之照明同步，使得用一系列交替色彩(諸如紅色、綠色及藍色)照明交替影像圖框。每一各自色彩之影像圖框稱為一彩色子圖框。在此方法(稱為場序色彩方法)中，若彩色子圖框以超過20Hz之頻率交替，則人腦將使交替圖框影像平均化成對具有一廣泛且連續範圍之色彩之一影像之感知。在替代實施方案中，可在顯示裝置100中採用具有原色之四個或四個以上燈，採用除紅色、綠色及藍色以外之原色。
在一些實施方案中，若顯示裝置100經設計用於快門108在敞開 狀態與閉合狀態之間進行數位切換，則控制器156判定定址序列及/或影像圖框之間之時間間隔以產生具有適當灰階之影像104。將在一特定圖框中藉由控制一快門108敞開之時間量而產生不同位準之灰階之程序稱為分時灰階。在分時灰階之一些實施方案中，控制器156根據該像素所要照明位準或灰階判定在各圖框內允許一快門108保持於敞開狀態中之時間週期或時間分率。在其他實施方案中，對於各影像圖框，控制器156設定陣列103之多個列及行中之複數個子圖框影像且該控制器變更持續時間，在該持續時間內與在針對灰階之一寫碼字內採用之一灰階值或有義值成比例地照明各子圖框影像。例如，一系列子圖框影像之照明時間可與二進位寫碼系列1、2、4、8...成比例地改變。接著，在一子圖框影像內，根據針對灰階之像素之二進位寫碼字內之一對應位置處之值將陣列103中之各像素之快門108設定為敞開狀態或閉合狀態。
在其他實施方案中，控制器與一特定子圖框影像所要之灰階值成比例地變更來自燈162、164及166之光之強度。許多混合技術亦可用於自快門108之一陣列形成色彩及灰階。例如，上文所描述之分時技術可結合使用每像素多個快門108，或可透過子圖框時序及燈強度兩者之一組合建立一特定子圖框影像之灰階值。在一些實施方案中，藉由控制器156憑藉個別列(亦稱為掃描線)之一循序定址將用於一影像狀態104之資料載入至調變器陣列103。
對於序列中之各列或掃描線，掃描驅動器152施加一寫入啟用電壓至用於陣列103之該列之寫入啟用互連件110且隨後資料驅動器154針對選定列中之各行供應對應於所要快門狀態之資料電壓。此程序重複直至已針對陣列中之全部列載入資料。在一些實施方案中，用於資料載入之選定列之序列係線性的，自陣列中之頂部進行至底部。在其他實施方案中，選定列之序列經偽隨機化以最小化視覺假影。在進一 步實施方案中，藉由區塊組織定序，其中對於一區塊，(例如)藉由僅循序定址陣列之每第五列而將僅用於影像狀態104之一特定分率之資料載入至該陣列。
在一些實施方案中，用於將影像資料載入至陣列103之程序在時間上與致動快門108之程序分離。在此等實施方案中，調變器陣列103可包含用於該陣列103中之各像素之資料記憶體元件且控制矩陣可包含用於攜載來自共同驅動器153之觸發信號以根據儲存於記憶體元件中之資料起始快門108之同時致動之一全域致動互連件。可藉由時序控制模組160協調各種定址序列。
在替代實施方案中，像素陣列103及控制該等像素之控制矩陣可配置成除矩形列及行以外之組態。例如，該等像素可配置成六邊形陣列或曲線列及行。一般而言，如本文中所使用般，術語掃描線應係指共用一寫入啟用互連件之任何複數個像素。
顯示器100包含複數個功能區塊，其等包含時序控制模組160、圖框緩衝器159、掃描驅動器152、資料驅動器154以及驅動器153及168。各區塊可理解為表示一可區分硬體電路及/或可執行程式碼之一模組。在一些實施方案中，該等功能區塊係提供為藉由電路板及/或纜線連接在一起之相異晶片或電路。或者，許多此等電路可連同像素陣列103一起製造在相同玻璃或塑膠基板上。在其他實施方案中，來自方塊圖150之多個電路、驅動器、處理器及/或控制功能可一起整合在一單一矽晶片內，接著該單一矽晶片直接接合至固持像素陣列103之透明基板。
控制器156包含一程式化鏈路180，藉由該程式化鏈路180，可根據特定應用之需要變更實施於該控制器156內之定址、色彩及/或灰階演算法。在一些實施方案中，程式化鏈路180傳遞來自環境感測器(諸如周圍光或溫度感測器)之資訊使得控制器156可對應於環境條件而調 整成像模式或背光功率。控制器156亦包含提供燈以及光調變器致動所需之電力之一電力供應輸入182。在必要之情況下，驅動器152、153、154及/或168可包含用於將182處之一輸入電壓轉變成足以致動快門108或照明燈(諸如燈162、164、166及167)之各種電壓之DC-DC轉換器或可與該等DC-DC轉換器相關聯。
MEMS光調變器
圖2係適於併入至圖1A之基於MEMS之顯示裝置100中之一闡釋性基於快門之光調變器200之一透視圖。該光調變器200可由玻璃形成。該基於快門之光調變器200(亦稱為快門總成200)包含耦合至一致動器204之一快門202。該致動器204係由兩個單獨柔性電極樑致動器205(「致動器205」)形成。快門202在一側上耦合至該等致動器205。致動器205使快門202在實質上平行於一表面203之一運動平面中在該表面203上方橫向移動。快門202之相對側耦合至一彈簧207，該彈簧207提供與藉由致動器204施加之力相反之一恢復力。在一些實施方案中，如下文更詳細描述，快門202可為波形。在一些應用中，光調變器200可包含電容性元件。
各致動器205包含將快門202連接至一負載錨208之一柔性負載樑206。該等負載錨208連同該等柔性負載樑206一起用作機械支撐件，從而使快門202保持懸置接近於表面203。負載錨208將柔性負載樑206及快門202實體連接至表面203且將該等負載樑206電連接至一偏壓電壓(在一些例項中，連接至接地)。
各致動器205亦包含定位成鄰近於各負載樑206之一柔性驅動樑216。該等驅動樑216在一端處耦合至在該等驅動樑216之間共用之一驅動樑錨218。各驅動樑216之另一端自由移動。各驅動樑216經彎曲使得其在驅動樑216之自由端及負載樑206之錨定端附近最接近負載樑206。
表面203包含用於容許光通過之一或多個光圈211。若快門總成200形成於由(例如)矽製成之一不透明基板上，則表面203係該基板之一表面且藉由蝕刻一孔陣列穿過該基板而形成光圈211。若快門總成200形成於由(例如)玻璃或塑膠製成之一透明基板上，則表面203係沈積於該基板上之一光阻斷層之一表面且藉由將該表面203蝕刻成一孔陣列211而形成光圈。光圈211之形狀可為大致圓形、橢圓形、多邊形、蛇形或不規則。
在操作中，併入光調變器200之一顯示裝置經由驅動樑錨218將一電位施加至驅動樑216。一第二電位可施加至負載樑206。驅動樑216與負載樑206之間之所得電位差將驅動樑216之自由端牽拉朝向負載樑206之錨定端，且將負載樑206之快門端牽拉朝向驅動樑216之錨定端，藉此朝向驅動錨218橫向驅動快門202。柔性部件206充當彈簧使得在移除跨樑206及216之電壓時，負載樑206將快門202推回至其起始位置中，從而釋放儲存於負載樑206中之應力。
快門總成200(亦稱為一彈性快門總成)併有一被動恢復力(諸如一彈簧)以用於在移除電壓之後使一快門返回至其靜止或鬆弛位置。許多彈性恢復機構及各種靜電耦合可設計至靜電致動器中或結合該等靜電致動器設計，在快門總成200中繪示之柔性樑係僅一實例。其他實例係描述於美國專利申請案第11/251,035號及第11/326,696號中，該等案之全文以引用的方式併入本文中。例如，可提供一高度非線性電壓位移回應，其有利於在操作之「敞開」狀態對「閉合」狀態之間之一急劇轉變，且在許多情況中對快門總成提供一雙穩態或滯後操作特性。其他靜電致動器可經設計具有更多增量電壓位移回應及顯著降低之滯後性(如可用於類比灰階操作)。
彈性快門總成內之致動器205據說在一閉合或致動位置與一鬆弛位置之間操作。然而，設計者可選擇放置光圈211使得每當致動器205 處於其鬆弛位置中時，快門總成200處於「敞開」狀態(即，使光通過)或「閉合」狀態(即，阻斷光)。為闡釋性目的，下文假定本文中所描述之彈性快門總成係設計為在其等之鬆弛狀態中敞開。
在許多情況中，一組雙重「敞開」及「閉合」致動器可提供為一快門總成之部分使得控制電子器件能夠將快門靜電地驅動至敞開狀態及閉合狀態之各者中。
圖3A係適於控制併入至圖1A之基於MEMS之顯示裝置100中之光調變器之一控制矩陣300之一示意圖。在一些實施方案中，該控制矩陣可用於控制一波形梭矩陣，該波形梭矩陣包含如下文更詳細描述之波形梭。圖3B係連接至圖3A之控制矩陣300之一基於快門之光調變器陣列320之一透視圖。控制矩陣300可定址一像素陣列320(「陣列320」)。各像素301包含藉由一致動器303控制之一彈性快門總成302(諸如圖2之快門總成200)。各像素亦包含一光圈層322，該光圈層322包含光圈324。
控制矩陣300可製造為在一基板304之表面上之一漫射或薄膜沈積電路，快門總成302形成於該表面上。控制矩陣300可包含用於該控制矩陣300中之各列像素301之一掃描線互連件306及用於該控制矩陣300中之各行像素301之一資料互連件308。各掃描線互連件306將一寫入啟用電壓源307電連接至像素301之一對應列中之像素301。各資料互連件308將一資料電壓源(「Vd源」)309電連接至像素301之一對應行中之像素301。在控制矩陣300中，資料電壓Vd提供致動快門總成302所需之大部分能量。因此，資料電壓源309亦用作一致動電壓源。
參考圖3A及圖3B，對於各像素301或對於像素陣列320中之各快門總成302，控制矩陣300包含一電晶體310及一電容器312。各電晶體310之閘極電連接至陣列320中像素301所處之列之掃描線互連件306。各電晶體310之源極電連接至其對應資料互連件308。各快門總成302 之致動器303包含兩個電極。各電晶體310之汲極並聯電連接至對應電容器312之一電極及對應致動器303之電極之一者。電容器312之另一電極及快門總成302中之致動器303之另一電極連接至一共同電位或接地電位。在替代實施方案中，可用半導體二極體及/或金屬-絕緣體-金屬夾層型切換元件取代電晶體310。
在操作中，為形成一影像，控制矩陣300藉由將Vwe輪流施加至各掃描線互連件306而循序寫入啟用陣列320中之各列。對於一寫入啟用列，施加Vwe至該列中之像素301之電晶體310之閘極允許電流透過電晶體310流動通過資料互連件308以施加一電位至快門總成302之致動器303。雖然寫入啟用該列，但資料電壓Vd係選擇性地施加至資料互連件308。在提供類比灰階之實施方案中，按照定位於寫入啟用掃描線互連件306與資料互連件308之交叉點處之像素301之所要亮度改變施加至各資料互連件308之資料電壓。在提供數位控制方案之實施方案中，選擇資料電壓為一相對較低量值電壓(即，接近接地之一電壓)或滿足或超過Vat(致動臨限值電壓)。回應於施加Vat至一資料互連件308，對應快門總成302中之致動器303致動，敞開該快門總成302中之快門。即時在控制矩陣300停止施加Vwe至一列之後，施加至資料互連件308之電壓亦保持儲存於像素301之電容器312中。因此，電壓Vwe無需等待且保持在一列上達足夠長時間以使快門總成302致動；此致動可在自該列移除寫入啟用電壓之後進行。電容器312亦用作為陣列320內之記憶體元件，儲存致動指令達如照明一影像圖框所需般長之週期。
陣列320之像素301以及控制矩陣300係形成於一基板304上。該陣列包含安置於該基板304上之一光圈層322，該光圈層322包含用於該陣列320中之各自像素301之一組光圈324。該等光圈324與各像素中之快門總成302對準。在一實施方案中，基板304係由一透明材料(諸 如玻璃或塑膠)製成。在另一實施方案中，基板304係由一不透明材料製成，但在該基板304中蝕刻孔以形成光圈324。
與控制矩陣300同時處理或在相同基板上之後續處理步驟中處理快門總成302之組件。使用與液晶顯示器之薄膜電晶體陣列之製造相同之許多薄膜技術製造控制矩陣300中之電組件。可用技術係描述於Den Boer之Active Matrix Liquid Crystal Displays(Elsevier，阿姆斯特丹，2005年)中，其全文以引用的方式併入本文中。使用類似於微機械加工技術或來自微機械(即，MEMS)器件之製造之技術製造快門總成。例如，快門總成302可由藉由一化學氣相沈積程序沈積之非晶矽薄膜形成。
可使快門總成302連同致動器303一起為雙穩態。即，快門可存在於至少兩個平衡位置(例如，敞開位置或閉合)中，其中需要較少電力或不需要電力以將該等快門固持於任一位置中。更特定言之，快門總成302可為機械雙穩態。一旦將快門總成302之快門設定於適當位置中，便無需電能或保持電壓以維持該位置。快門總成302之實體元件上之機械應力可將快門固持於適當位置中。
亦可將快門總成302連同致動器303一起製成電雙穩態。在一電雙穩態快門總成中，存在低於快門總成之致動電壓之一電壓範圍，若將該電壓範圍施加至一閉合致動器(在快門敞開或閉合之情況下)，則即使對該快門施加一反向力，仍使該致動器保持閉合且使快門保持於適當位置中。可藉由一彈簧(諸如在基於快門之光調變器200中之彈簧207)施加該反向力，或可藉由一反向致動器(諸如一「敞開」或「閉合」致動器)施加該反向力。
將光調變器陣列320描繪為具有每像素一單一MEMS光調變器。其他實施方案係可行的，其中在各像素中提供多個MEMS光調變器，藉此在各像素中提供不僅僅二進位「開啟」或「關閉」光學狀態之可 能性。寫碼區域分割灰階之特定形式係可行的，其中在像素中提供多個MEMS光調變器且其中與光調變器之各者相關聯之光圈324具有不相等面積。
在其他實施方案中，可用光調變器陣列320內之快門總成302取代基於滾筒之光調變器220、光分接頭250或基於電濕潤之光調變陣列270以及其他基於MEMS之光調變器。圖4A及圖4B繪示適於包含在各種實施方案中之一替代性基於快門之光調變器(快門總成)400。該光調變器400係一雙致動器快門總成之一實例且在圖4A中展示為處於一敞開狀態中。圖4B係處於一閉合狀態中之雙致動器快門總成400之一視圖。與快門總成200相比，快門總成400於一快門406之任一側上包含致動器402及404。各致動器402及404係獨立控制。一第一致動器(一快門敞開致動器402)用以敞開快門406。一第二反向致動器(快門閉合致動器404)用以閉合快門406。致動器402及404二者皆為柔性樑電極致動器。該等致動器402及404藉由實質上在平行於一光圈層407(該快門懸置於該光圈層407上方)之一平面中驅動快門406而敞開及閉合該快門406。快門406藉由附接至致動器402及404之錨408懸置於該光圈層407上方之一短距離處。包含沿著快門406之移動軸附接至該快門406之兩端之支撐件減少該快門406之平面外運動且將該運動實質上限制於平行於基板之一平面。藉由與圖3A之控制矩陣300類比，適於與快門總成400一起使用之一控制矩陣可能包含用於反向快門敞開及快門閉合致動器402及404之各者之一電晶體及一電容器。
快門406包含可使光穿過之兩個快門光圈412。光圈層407包含一組三個光圈409。在圖4A中，快門總成400係處於敞開狀態中且因此，已致動快門敞開致動器402，快門閉合致動器404係處於其鬆弛位置中且光圈412與光圈409之中心線重合。在圖4B中，快門總成400已移動至閉合狀態且因而，快門敞開致動器402係處於其鬆弛位置中， 已致動快門閉合致動器404且快門406之光阻斷部分現處於適當位置中以阻斷光透射穿過光圈409(展示為虛線)。
各光圈具有圍繞其周邊之至少一邊緣。例如，矩形光圈409具有四個邊緣。在其中於光圈層407中形成圓形、橢圓形、卵形或其他彎曲光圈之替代實施方案中，各光圈僅可具有一單一邊緣。在一些其他實施方案中，光圈無需在數學意義上分離或分開，而是可連接。換言之，雖然光圈之部分或經塑形區段可維持對應於各快門，但可連接若干此等區域使得由多個快門共用該光圈之一單一連續周長。
為允許具有多種出射角之光穿過處於敞開狀態中之光圈412及409，有利的是對快門光圈412提供大於光圈層407中之光圈409之一對應寬度或大小之一寬度或大小。為有效地阻止光在閉合狀態中逸出，快門406之光阻斷部分可經配置以與光圈409重疊。圖4B展示快門406中之光阻斷部分之邊緣與形成於光圈層407中之光圈409之一邊緣之間之一預定義重疊416。
靜電致動器402及404經設計使得其等之電壓位移行為提供一雙穩態特性至快門總成400。對於快門敞開致動器及快門閉合致動器之各者，存在低於致動電壓之一電壓範圍，若在該致動器處於閉合狀態中(在快門敞開或閉合之情況下)時施加該電壓範圍，則即使在將一致動電壓施加至反向致動器之後，仍將使該致動器保持閉合且使快門保持於適當位置中。克服此一反向力維持一快門之位置所需之最小電壓係稱為一維持電壓Vm。
圖5係併有基於快門之光調變器(快門總成)502之一顯示裝置500之一截面視圖。各快門總成併有一快門503及一錨505。未展示柔性樑致動器，該等柔性樑致動器在連接於錨505與快門503之間時有助於使快門懸置於表面上方之一短距離處。快門總成502安置於一透明基板504上，該透明基板504可由塑膠或玻璃製成。安置於該基板504上之 一面向後反射層(反射膜)506界定定位於快門總成502之快門503之閉合位置下方之複數個表面光圈508。該反射膜506將未穿過表面光圈508之光反射回朝向顯示裝置500之後部。反射光圈層506可為不具有藉由許多氣相沈積技術(包含濺鍍、蒸鍍、離子電鍍、雷射燒蝕或化學氣相沈積)以薄膜方式形成之包含物之一細粒狀金屬膜。在另一實施方案中，面向後反射層506可由一鏡(諸如一介電鏡)形成。一介電鏡係製造為在高折射率材料與低折射率材料之間交替之介電薄膜之一堆疊。使快門503與反射膜506分離之垂直間隙(快門在該垂直間隙內自由移動)係在0.5微米至10微米之範圍中。該垂直間隙之量值可小於快門503之邊緣與處於閉合狀態中之光圈508之邊緣之間之橫向重疊，諸如圖4B中所展示之重疊416。
顯示裝置500包含使基板504與一平面光導516分離之一選用漫射體512及/或一選用亮度增強膜514。該光導包含一透明(即，玻璃或塑膠)材料。該光導516係藉由一或多個光源518照明，從而形成一背光。該等光源518可為(例如但不限於)：白熾燈、螢光燈、雷射或發光二極體(LED)。一反射體519有助於引導來自燈518之光朝向光導516。一面向前反射膜520安置於背光516後面，反射光朝向快門總成502。未穿過快門總成502之一者之光線(諸如來自背光之光線521)將返回至該背光且再次自膜520反射。以此方式，首輪未能離開顯示器以形成一影像之光可再循環且可用於透射穿過快門總成502之陣列中之其他敞開之光圈。已展示此光再循環增加顯示器之照明效率。
光導516包含使來自燈518之光重導引朝向光圈508且因此朝向顯示器之前部之一組幾何光重導引器或稜鏡517。該等光重導引器可模製於截面形狀可替代地為三角形、梯形或彎曲之光導516之塑膠本體中。稜鏡517之密度通常隨著距燈518之距離而增加。
在替代實施方案中，光圈層506可由一光吸收材料製成，且在替 代實施方案中，快門503之表面可塗佈有一光吸收材料或一光反射材料。在替代實施方案中，光圈層506可直接沈積於光導516之表面上。在替代實施方案中，光圈層506無需安置於與快門503及錨505相同之基板上(參見下文所描述之MEMS向下組態)。
在一實施方案中，光源518可包含不同色彩(例如，紅色、綠色及藍色)之燈。可藉由使用不同色彩之燈以足以使人腦將不同色彩之影像平均化成一單一多色影像之一速率循序照明影像而形成一彩色影像。使用快門總成502之陣列形成各種色彩特定影像。在另一實施方案中，光源518包含具有三種以上不同色彩之燈。例如，光源518可具有紅色、綠色、藍色及白色燈或紅色、綠色、藍色及黃色燈。
一蓋板522形成顯示裝置500之前部。該蓋板522之後側可用一黑色基質524覆蓋以增加對比度。在替代實施方案中，蓋板包含彩色濾光器，例如，對應於快門總成502之不同者之相異紅色、綠色及藍色濾光器。蓋板522係支撐於距快門總成502一預定距離處以形成一間隙526。藉由機械支撐件或間隔件527及/或藉由將蓋板522附接至基板504之一黏著密封件528維持該間隙526。
該黏著密封件528密封在一工作流體530中。該工作流體530經設計具有可低於約10厘泊之黏度且具有可高於約2.0之相對介電常數及高於約104V/cm之介電崩潰強度。工作流體530亦可用作一潤滑劑。在一實施方案中，工作流體530係具有一高表面濕潤能力之一疏水性液體。在替代實施方案中，工作流體530具有大於或小於基板504之折射率之一折射率。
當基於MEMS之顯示器總成包含用於工作流體530之一液體時，該液體至少部分圍繞該基於MEMS之光調變器之移動部分。為降低致動電壓，該液體具有可低於70厘泊或甚至低於10厘泊之一黏度。具有低於70厘泊之黏度之液體可包含具有低分子量(低於4000克/莫耳或在 一些情況中低於400克/莫耳)之材料。合適工作流體530包含(但不限於)：去離子水、甲醇、乙醇及其他醇、鏈烷烴、烯烴、醚、矽酮油、氟化矽酮油或其他天然或合成溶劑或潤滑劑。有用的工作流體可為聚二甲基矽氧烷(諸如六甲基二矽氧烷及八甲基三矽氧烷)或烷基甲基矽氧烷(諸如己基五甲基二矽氧烷)。有用的工作流體可為烷，諸如辛烷或癸烷。有用的流體可為硝基烷，諸如硝基甲烷。有用的流體可為芳香族化合物，諸如甲苯或二乙基苯。有用的流體可為酮，諸如丁酮或甲基異丁基甲酮。有用的流體可為氯碳化合物，諸如氯苯。有用的流體可為氟氯碳化物，諸如二氯氟乙烷或三氟氯乙烯。且針對此等顯示器總成考慮之其他流體包含乙酸丁酯、二甲基甲醯胺。
對於許多實施方案，併入以上流體之一混合物係有利的。例如，烷之混合物或聚二甲基矽氧烷之混合物可為有用，其中混合物包含具有一分子量範圍之分子。亦可藉由混合來自不同族之流體或具有不同性質之流體最佳化性質。例如，六甲基二矽氧烷之表面濕潤性質可與丁酮之低黏度組合以產生一改良流體。
一金屬片或模製塑膠總成支架532圍繞邊緣將蓋板522、基板504、背光516及其他組件部分固持在一起。可使用螺釘或內縮突片緊固該總成支架532以增加剛性至經組合顯示裝置500。在一些實施方案中，藉由環氧樹脂灌注化合物將光源518模製於適當位置中。反射體536有助於將自光導516之邊緣逸出之光返回至該光導中。圖5中未展示提供控制信號以及電力至快門總成502及燈518之電互連件。
在其他實施方案中，可用顯示器總成500內之快門總成502取代基於滾筒之光調變器220、光分接頭250或基於電濕潤之光調變陣列270以及其他基於MEMS之光調變器。
顯示裝置500係稱為MEMS向上組態，其中基於MEMS之光調變器形成於基板504之一前表面(即，面向觀看者之表面)上。快門總成 502直接構建於反射光圈層506之頂部上。在一替代實施方案(稱為MEMS向下組態)中，快門總成係安置於與其上形成有反射光圈層之基板分離之一基板上。其上形成有反射光圈層(界定複數個光圈)之基板在本文中稱為光圈板。在MEMS向下組態中，承載基於MEMS之光調變器之基板代替顯示裝置500中之蓋板522且經定向使得基於MEMS之光調變器定位於頂部基板之後表面(即，背離觀看者且面向背光516之表面)上。藉此，該等基於MEMS之光調變器定位成與反射光圈層直接相對且跨與該反射光圈層之一間隙。可藉由連接光圈板與其上形成有MEMS調變器之基板之一系列間隔件柱維持該間隙。在一些實施方案中，間隔件安置於陣列中之各像素內或各像素之間。使MEMS光調變器與其等對應光圈分離之間隙或距離可小於10微米，或小於快門與光圈之間之重疊(諸如重疊416)之一距離。
圖6A及圖6B係繪示包含複數個光調變器顯示元件之一顯示器件640之系統方塊圖。該顯示器件640可為(例如)一智慧型電話、一蜂巢式電話或行動電話。然而，該顯示器件640之相同組件或其略微變動亦闡釋各種類型之顯示器件，諸如電視、電腦、平板電腦、電子讀取器、手持式器件及可攜式媒體器件。
顯示器件640包含一外殼641、一顯示器630、一天線643、一揚聲器645、一輸入器件648及一麥克風646。該外殼641可由包含射出模製及真空成形之各種製造程序之任一者形成。此外，該外殼641可由各種材料之任一者製成，包含(但不限於)：塑膠、金屬、玻璃、橡膠及陶瓷或其等之一組合。該外殼641可包含可移除部分(未展示)，該等可移除部分可與具有不同色彩或含有不同標誌、圖像或符號之其他可移除部分互換。
如本文中所描述，顯示器640可為多種顯示器之任一者，包含一雙穩態或類比顯示器。顯示器630亦可經組態以包含一平板顯示器(諸 如電漿、EL、OLED、STN LCD或TFT LCD)或一非平板顯示器(諸如一CRT或其他顯像管器件)。此外，如本文中所描述，顯示器630可包含一基於光調變器之顯示器。
圖6A中示意性地繪示顯示器件640之組件。顯示器件640包含一外殼641，且可包含至少部分圍封於該外殼641中之額外組件。例如，顯示器件640包含一網路介面627，該網路介面627包含可耦合至一收發器647之一天線643。該網路介面627可為可顯示於顯示器件640上之一影像資料源。因此，該網路介面627係一影像源模組之一實例，但處理器621及輸入器件648亦可用作一影像源模組。收發器647連接至一處理器621，該處理器621連接至調節硬體652。該調節硬體652可經組態以調節一信號(諸如過濾或以其他方式操縱一信號)。該調節硬體652可連接至一揚聲器645及一麥克風646。處理器621亦可連接至一輸入器件648及一驅動器控制器629。該驅動器控制器629可耦合至一圖框緩衝器628及一陣列驅動器622，該陣列驅動器622繼而可耦合至一顯示陣列630。顯示器件640中之一或多個元件(包含圖6A中未特定描繪之元件)可經組態以用作為一記憶體器件且經組態以與處理器621通信。在一些實施方案中，一電源供應器650可提供電力至特定顯示器件640設計中之實質上全部組件。
網路介面627包含天線643及收發器647使得顯示器件640可經由一網路與一或多個器件通信。該網路介面627亦可具有一些處理能力以免除(例如)處理器621之資料處理要求。天線643可傳輸及接收信號。在一些實施方案中，天線643根據IEEE 16.11標準(包含IEEE 16.11(a)、(b)或(g))或IEEE 802.11標準(包含IEEE 802.11a、b、g、n及其進一步實施方案)傳輸及接收RF信號。在一些其他實施方案中，天線643根據Bluetooth®標準傳輸及接收RF信號。在一蜂巢式電話之情況中，天線643可經設計以接收分碼多重存取(CDMA)、分頻多重存取 (FDMA)、分時多重存取(TDMA)、全球行動通信系統(GSM)、GSM/通用封包無線電服務(GPRS)、增強型資料GSM環境(EDGE)、陸地中繼無線電(TETRA)、寬頻CDMA(W-CDMA)、演進資料最佳化(EV-DO)、1xEV-DO、EV-DO Rev A、EV-DO Rev B、高速封包存取(HSPA)、高速下行鏈路封包存取(HSDPA)、高速上行鏈路封包存取(HSUPA)、演進型高速封包存取(HSPA+)、長期演進(LTE)、AMPS或用於在一無線網路(諸如利用3G、4G或5G技術之一系統)內通信之其他已知信號。收發器647可預處理自天線643接收之信號，使得可藉由處理器621接收且進一步操縱該等信號。收發器647亦可處理自處理器621接收之信號，使得可經由天線643自顯示器件640傳輸該等信號。
在一些實施方案中，收發器647可由一接收器取代。此外，在一些實施方案中，網路介面627可由一影像源取代，該影像源可儲存或產生待發送至處理器621之影像資料。處理器621可控制顯示器件640之整體操作。處理器621接收資料(諸如來自網路介面627或一影像源之經壓縮影像資料)且將該資料處理成原始影像資料或易於處理成原始影像資料之一格式。處理器621可將經處理資料發送至驅動器控制器629或至圖框緩衝器628以用於儲存。原始資料通常係指識別一影像內之各位置處之影像特性之資訊。例如，此等影像特性可包含色彩、飽和度及灰階位準。
處理器621可包含用以控制顯示器件640之操作之一微控制器、CPU或邏輯單元。調節硬體652可包含用於將信號傳輸至揚聲器645及用於自麥克風646接收信號之放大器及濾波器。調節硬體652可為顯示器件640內之離散組件或可併入於處理器621或其他組件內。
驅動器控制器629可直接自處理器621或自圖框緩衝器628獲取藉由處理器621產生之原始影像資料且可適當地重新格式化該原始影像資料以使其高速傳輸至陣列驅動器622。在一些實施方案中，驅動器 控制器629可將原始影像資料重新格式化成具有一類光柵格式之一資料流，使得其具有適於跨顯示陣列630掃描之一時間順序。接著，驅動器控制器629將經格式化之資訊發送至陣列驅動器622。儘管一驅動器控制器629(諸如一LCD控制器)通常係作為一獨立積體電路(IC)與系統處理器621相關聯，然可以許多方式實施此等控制器。例如，控制器可作為硬體嵌入於處理器621中、作為軟體嵌入於處理器621中或與陣列驅動器622完全整合於硬體中。
陣列驅動器622可自驅動器控制器629接收經格式化之資訊且可將視訊資料重新格式化成每秒多次施加至來自顯示器之顯示元件之x-y矩陣之數百個及有時數千個(或更多)引線之一平行波形組。
在一些實施方案中，驅動器控制器629、陣列驅動器622及顯示陣列630適於本文中所描述之任何類型之顯示器。例如，驅動器控制器629可為一習知顯示控制器或一雙穩態顯示控制器(諸如一光調變器顯示元件控制器)。此外，陣列驅動器622可為一習知驅動器或一雙穩態顯示驅動器(諸如一光調變器顯示元件驅動器)。此外，顯示陣列630可為一習知顯示陣列或一雙穩態顯示陣列(諸如包含一光調變器顯示元件陣列之一顯示器)。在一些實施方案中，驅動器控制器629可與陣列驅動器622整合。此一實施方案在高度整合系統(例如，行動電話、可攜式電子器件、手錶或小面積顯示器)中可為有用的。
在一些實施方案中，輸入器件648可經組態以允許(例如)一使用者控制顯示器件640之操作。該輸入器件648可包含一小鍵盤(諸如一QWERTY鍵盤或一電話小鍵盤)、一按鈕、一切換器、一搖桿、一觸敏螢幕、與顯示陣列630整合之一觸敏螢幕或一壓敏或熱敏膜。麥克風646可組態為顯示器件640之一輸入器件。在一些實施方案中，透過麥克風646之語音命令可用於控制顯示器件640之操作。
電源供應器650可包含多種能量儲存器件。例如，電源供應器 650可為一可充電電池，諸如鎳鎘電池或鋰離子電池。在使用一可充電電池之實施方案中，可使用來自(例如)一壁式插座或一光伏打器件或陣列之電力對該可充電電池充電。或者，該可充電電池可無線地充電。電源供應器650亦可為一可再生能源、一電容器或一太陽能電池(包含塑膠太陽能電池或太陽能電池漆)。電源供應器650亦可經組態以自一壁式插座接收電力。
在一些實施方案中，控制可程式化性駐留於可定位於電子顯示系統中之若干位置中之驅動器控制器629中。在一些其他實施方案中，控制可程式化性駐留於陣列驅動器622中。可在任何數目個硬體及/或軟體組件及各種組態中實施上文所描述之最佳化。
顯示器件640可為(例如)一智慧型電話、一蜂巢式電話或行動電話。然而，顯示器件640之相同組件或其略微變動亦闡釋各種類型之顯示器件，諸如電視、電腦、平板電腦、電子讀取器、手持式器件及可攜式媒體器件。
提供用於自習知基於玻璃之顯示器製造程序製造包含微機械器件之器件之系統及方法。本文中亦提供由習知基於玻璃之顯示器製造程序形成之具有一電容性元件之器件。根據各種實施方案，該等器件可包含在顯示器基板上亦具有額外組件(諸如加速度計、陀螺儀、揚聲器及麥克風)之微機電系統(MEMS)快門顯示器。此允許將此等組件整合於MEMS快門顯示器上。
該等製造方法在大面積基板(諸如在便宜的LCD製造中使用之基板)上使用大臨界尺寸微影。大臨界尺寸微影包含(例如)大於約1微米之臨界尺寸。經製造之器件包含：具有形成於一可移動梭上方之電容性元件之MEMS器件；具有形成於一可移動梭下方之電容性元件之MEMS器件；及具有經形成鄰近於一可移動梭之電容性元件之MEMS器件。在一些實施方案中，電容性元件可形成可對雜訊較不敏感之一 差動電容器。如下文更詳細論述，圖9A及圖9B在下文分別展示在基板上包含電極以提供電容性能力之一例示性MEMS感測器結構(一加速度計958)之一俯視圖及截面視圖。
根據各種實施方案，本文中所揭示之系統及方法允許形成包含一波形結構(諸如一梭)之多種微機械致動器及感測器。提供用於包含微機械結構(其等小於可使用習知方法及設計產生之結構)之基於玻璃之顯示器製造平台之系統及方法。
一波形結構包含一或多個側壁樑，其等係藉由較高之高度對寬度高寬比特性化之元件。側壁樑亦用作用於支撐下伏基板上方之波形結構(諸如梭)之繫鏈。在許多應用中，相較於一習知平坦、剛性板，一波形結構具有更高強度、更大硬度、更大結構完整性、更高可靠性及更低熱敏感度之至少一者。在一些應用中，一波形結構能夠形成用於感測該結構之位置或引發其運動之多個電容器。
根據某些實施方案，使用習知基於玻璃之顯示器製造技術製造微系統促進顯示器、感測器、致動器及介面電路之單片整合。因此，實施方案可用於開發包含組件(諸如顯示器、加速度計、陀螺儀、麥克風、揚聲器、壓力感測器、能量捕集器件、機械共振器或其等之任何組合)之完全整合之系統。加速度計可用於(例如)示意動作辨識或傾斜感測。
本文中詳細描述包含波形結構之致動器及感測器之一些實例，且致動器及感測器之替代實施方案亦可包含如本文中所描述之波形結構。一些實施方案包含一或多個致動器，諸如(但不限於)：揚聲器、機械共振器、光學調變器及空間光調變器。一些實施方案包含基於一環境刺激(諸如但不限於：壓力、聲能、熱能、存在一化學品及核能)提供輸出信號之一或多個感測器。
圖7描繪一微機械系統之一實例。系統700包含一處理器702及一 微機械模組704。該處理器702係自該微機械模組704接收信號及將信號傳輸至該微機械模組704、執行電腦程式以及將資訊儲存於記憶體中之一通用處理器。該微機械模組704係包含一顯示器及用於基於該模組之加速度提供一電信號之一感測器之一傳感器模組。微機械模組704包含一介面電路706、一加速度計708及一顯示器716。介面電路706、加速度計708及顯示器716係單片整合於一共同基板712之表面714上。儘管該闡釋性實例包含一加速度計708，然其他類型之微機械感測器或致動器可用於微機械模組704中。在一些實施方案中，微機械模組704並不包含一顯示器716。
介面電路706包含用於提供偏壓信號至加速度計708且放大及調節來自該加速度計708之輸出信號之控制電子器件。該介面電路706亦包含用於控制顯示器716之顯示元件之一控制矩陣。介面電路706及加速度計708經由互連件710電耦合。介面電路706提供經調節之輸出信號至處理器702。
加速度計708基於一整合式保證質量之一加速度提供一輸出信號。加速度計708在互連件710上提供該輸出信號至介面電路706。在下文參考圖9A及圖9B更詳細描述加速度計708。
顯示器716係一基於MEMS快門之顯示器，其經由互連件718與控制電路706電耦合。基於MEMS快門之顯示器之實例及其等製造方法係描述於上文及美國專利申請案第12/483,062號中，該案之全文以引用的方式併入本文中。在一些實施方案中，顯示器716係一基於非MEMS快門之顯示器。可用於顯示器716之顯示器包含(但不限於)：薄膜液晶顯示器及基於有機發光二極體之顯示器。
在一些實施方案中，系統700包含一微機械模組704，該微機械模組704包含一個以上微機械器件。在某些實施方案中，微機械模組704包含一或多個感測器、一或多個致動器或感測器及致動器之任何 組合。
側壁樑
在一實施方案中，本文中引用之側壁樑結構係由一結構材料層形成之一樑。一側壁樑係藉由包含以下者之操作形成：在安置於一基板上之一可移除模具上方保形地沈積結構材料，其中該模具包含水平表面及一或多個垂直表面；自該模具之水平表面選擇性地移除該結構材料(諸如經由一定向蝕刻)；及移除該模具。一側壁樑具有實質上等於如沈積於一可移除模具之一垂直側壁樑上之一結構層材料之厚度之一水平尺寸。在移除模具之後，藉由一間隙使該側壁樑與一基板分離。一側壁樑通常藉由大於1之一高度對寬度高寬比特性化，其中高度係該樑在垂直方向上之尺寸且寬度係該樑在水平方向上之尺寸之較窄者。在一些實施方案中，側壁樑具有大於2之一高度對寬度高寬比或大於4之一高度對寬度高寬比。
如本文中所使用，術語「水平」及「垂直」取決於基板之定向。「水平」係定義為實質上平行於藉由基板之主要尺寸界定之平面，且「垂直」係定義為實質上正交於藉由該基板之主要尺寸界定之平面。
圖8A至圖8E描繪根據一實例之處於不同製造階段之包含一側壁樑之一基板之一區域之一截面視圖之示意圖式。圖8A描繪藉由在基板850上沈積犧牲層802且在該犧牲層802中形成特徵806而形成之一模具800。該特徵806係包含一水平頂表面808、一水平底表面810以及垂直側壁樑812及814之一U形通道。犧牲層802係可在組成側壁樑之結構材料上方選擇性地移除之一材料。
在各種實施方案中，犧牲層802具有在約0.2微米至約5微米之範圍內或在約0.2微米至約10微米之範圍內之一厚度。在一實施方案中，犧牲層802包含通孔，該等通孔之各者界定用於一錨之一模具之 一第一部分。使用習知光微影技術形成通孔且該等通孔向下延伸至互連墊。在一應用中，在形成通孔之後，犧牲層802在一高溫下完全硬化使得其不再經光微影圖案化。在一些實施方案中，於犧牲層802上形成一第二犧牲層以允許形成額外特徵(諸如錨、繫鏈、梭及側壁樑)。
在一應用中，將一光可定義聚醯亞胺用作犧牲層802之材料，此係因為其可使用習知光微影技術容易地圖案化。此外，光可定義聚醯亞胺可在使用一習知電漿蝕刻或非定向反應性離子蝕刻之一釋放蝕刻期間容易地移除。在其他應用中，其他材料可用於犧牲層802，諸如酚甲醛樹脂、聚合物、光阻劑、非光可定義聚醯亞胺、玻璃、半導體、金屬及介電質。在一實例中，用於犧牲層802之材料係具有小於1之甲醛對酚莫耳比之酚甲醛樹脂，諸如酚醛清漆樹脂。對犧牲層802之材料之選取可基於許多考量，諸如其在整體結構中優於其他材料之蝕刻選擇性、其在高溫下維持其形狀之能力、其可相對容易地塑形及/或圖案化、程序熱預算、沈積溫度及對用於完整器件內之元件之結構材料之選取。
圖8B描繪在模具800上沈積結構層804之後模具800之區域。該結構層804包含一結構材料816。結構層804經沈積使得其保形於下伏犧牲層802及U形特徵806。因此，結構材料816係安置為一連續層，該連續層包含安置於頂表面808及底表面810之各者上之水平部分以及安置於側壁樑812及814上之垂直部分。結構層804之水平部分之已沈積層厚度(即，安置於頂表面808及底表面810之各者上之結構材料816之厚度)等於厚度t1，而結構層804之垂直部分之已沈積層厚度(即，安置於側壁樑812及814之各者上之結構材料816之厚度)等於厚度t2。
在一實例中，結構層804係具有大約0.4微米之一厚度之一非晶矽層且在全部曝露表面上實質上均勻(即，t1及t2之各者實質上等於0.4 微米)。在其他實例中，結構層804之厚度係在大約0.01微米至5微米之範圍內。在一些實例中，t1及t2並不相同。結構層804之厚度影響其用於之結構之可靠性及效能(例如，彈性、敏感度及硬度)。因此，例如，結構層804之厚度可基於一梭及繫鏈之所要機械行為。在各種實施方案中，結構層804可具有任何厚度。此外，在一些實施方案中，結構層804可由任何合適材料(諸如多晶矽、碳化矽、介電質、金屬、玻璃、陶瓷、介電質、鍺、III-V半導體及II-VI半導體)組成。
結構層804經沈積使得其保形於藉由下伏犧牲層802形成之模具。沈積結構層804導致形成垂直元件，該等垂直元件為初生側壁樑812及814。
一第一層在其安置為一第二層之曝露表面上之一連續層時實質上保形於一下伏第二層，使得該第一層及該第二層具有實質上相同之形狀。在一些實施方案中，第一層之已沈積層厚度在第二層(該第一層沈積於該第二層上)之全部表面上實質上均勻(即，t1及t2實質上相等)。可藉由(例如)選取沈積方法、前驅物氣體及沈積條件影響已沈積層厚度之均勻性。因此，一實質上保形層之厚度可在安置於水平表面上之層之部分與安置於實質上垂直表面上之層之部分之間具有一些變動。該變動通常在一數量級內(即，t110*t2)。
在沈積層804之後，在一蝕刻818中蝕刻該層804。該蝕刻818係自曝露水平表面移除結構材料但並未明顯影響安置於垂直表面上之結構材料之一高度定向蝕刻。因此，該蝕刻818自頂表面808及底表面810但並未自側壁樑812及814移除結構材料816。在一些實施方案中，用於定向蝕刻之蝕刻劑可包含反應性氣體(諸如氟碳化合物、氧氣、氯氣及/或三氯化硼)之一電漿。在一些應用中，可將其他氣體(諸如氮氣、氬氣及/或氦氣)添加至電漿或反應性氣體。
圖8C描繪在蝕刻818之後模具800之區域。在蝕刻818之後，結構 材料816保留於側壁樑812及814上。側壁樑812上之結構材料816表示一第一初生側壁樑820。類似地，側壁樑814上之結構材料816表示一第二初生側壁樑822。在一些實施方案中，第一側壁樑820及第二側壁樑822之各者係一微機械器件之設計元件。在此等實施方案中，可在此刻移除模具800。然而，在一些實施方案中，在移除模具800之前移除第一初生側壁樑820及第二初生側壁樑822之一者。
圖8D描繪一側壁樑之移除。在安置於側壁樑812上之結構材料上方安置一遮罩層824以保護該結構材料免受蝕刻826中之侵蝕。該蝕刻826係適於移除曝露結構材料之一非定向蝕刻。因此，該蝕刻826自曝露表面移除結構材料而不考慮表面之定向。因此，蝕刻826自側壁樑814移除結構材料816。該非定向蝕刻可為一等向性蝕刻劑，諸如一腐蝕性液體或一化學活性離子化氣體(諸如一電漿)。
圖8E描繪經完全形成及釋放之第一側壁樑820。在移除犧牲層802之後，側壁樑820脫離基板850且藉由一氣隙828與基板850分離。
波形結構
在一些實施方案中，側壁樑係一波形結構之一元件。一波形結構係具有經定位與一基底成一角度且耦合至該基底之一或多個側壁之一可移動元件。該一或多個側壁耦合至該基底限制該等側壁之移動。在一實例中，一側壁正交於基底而定位。可將波形結構塑形成具有平行及交替之脊與溝槽之摺疊。在一實例中，該波形結構係一梭。在一些實施方案中，一波形結構包含：多個第一表面，其等在一第一平面中實質上共面且實質上平行於基板之平面；多個第二表面，其等在一第二平面中實質上共面且實質上平行於基板之平面；及多個側壁樑，其等在一第三平面中實質上共面且實質上正交於基板之平面。波形結構之實例包含連續之梭以及經分段且因此實質上不連續之梭。
圖9A及圖9B分別展示包含電極902a至902c之一例示性感測器結 構之一俯視圖及截面視圖。該等電極902a至902c係形成於基板950上且提供電容性能力。
根據闡釋性植入，圖9A及圖9B中所展示之感測器結構係一加速度計958且包含一基板950、一梭930、電容器904a至904c、錨932a至932d、繫鏈906及910、互連件952a至952d以及互連墊908a至908d。該梭930係一波形結構且用作為該加速度計958之一質量。該梭930可沿著x方向相對於基板950移動。
藉由電容器904a至904c感測梭930之位置。如圖9B中之截面中所展示，梭930具有一頂壁942a至942c、一底壁944a至944c及側壁樑946a至946f。該等側壁樑946a至946f係藉由一側壁樑程序形成之側壁之類型，諸如關於圖8A至圖8E所描述。該等經描繪之側壁946a至946f之各者具有一高高寬比，其中側壁具有係另一尺寸(諸如寬度)之至少四倍大之一尺寸(諸如長度)。第一電容器904a之一電極承載於可移動梭930之第一底壁944a上且另一電極902a形成於基板950之表面上。基於電容器904a至904c之彙總電容藉由一輸出信號指示梭930之位置。在互連件952a至952d上提供該輸出信號至一介面電路956。
該介面電路956包含用於調節及放大來自電容器904a至904c之輸出信號之電路。在一些實施方案中，介面電路956包含用於提供電壓至電容器904a至904c之一或多者之控制電路。適於形成電路元件之例示性程序以及例示性電路係提供於2008年7月29日發佈之美國專利第7,405,852號(其以引用的方式併入本文中)中。儘管介面電路956定位於基板950之一特定界定區域內，然在其他實施方案中，一或多個電路元件係安置於加速度計958之結構內或附近基板950上。
梭930、繫鏈906及910以及錨932a至932d形成於基板950上。電極902a至902c係安置於基板950之表面954上之導電非晶矽之區域。互連件952a至952d係安置於基板950之表面954上之導電非晶矽之跡線。第 一互連件954a提供梭930與介面電路956之間之電連接能力。第二互連件952b、第三互連件952c及第四互連件952d分別提供介面電路956與電極902a至902c之間之電連接能力。
互連墊908a至908d之各者係適於提供隨後形成之錨932a至932d與互連件952a至952d之間之電連接能力之導電非晶矽之一區域。互連墊908a至908d形成於其中待形成一錨932a至932d以確保各錨932a至932d之基板950上方之總高度實質上相等之各位點處。在一些實施方案中，一互連墊並不形成於各錨932a至932d之位點處。梭930透過第一互連件952a及第一錨932a電連接至接地電位。
在一些實施方案中，電極902a至902c、互連件952a至952d及互連墊908a至908d之一或多者包含除非晶矽以外之一導電材料。適用於電極、互連件及互連墊之任一者中之材料包含(但不限於)：金屬、半導體材料、矽化物、導電聚合物、金屬氧化物、氮化鈦及類似物。
繫鏈906自錨932a至932d延伸以將梭930支撐於基板950上方。繫鏈906支撐梭930使得該梭930之表面942a至942c及944a至944c分別在第一平面936及第二平面938中共面。該第一平面936及該第二平面938實質上與一第三平面912平行，該第三平面912係基板950之表面954之平面。
如所展示，繫鏈906之各者之樑部分914係沿著x方向選擇性地具彈性之一側壁樑且該等繫鏈906共同地實現梭930僅沿著x方向之運動。因此，加速度計958提供一電輸出信號，該電輸出信號係基於沿著x方向授予一保證質量(在當前實例中為梭930)之加速度。
繫鏈910係作為繫鏈906之形成之部分形成於第一錨932a與第四錨932d之間及第二錨932b與第三錨932c之間之側壁樑。根據一實施方案，繫鏈910並不提供功能性且可在不影響加速度計958之情況下移除該等繫鏈910。藉由將繫鏈910之各者之各端機械連接至一錨932a至 932d，然而，在一些實施方案中避免移除繫鏈910所需之製造步驟。然而，在一些實施方案中，在加速度計958之製造期間移除繫鏈910。因此，一加速度計958可不包含繫鏈。
圖10展示根據一實例具有一蓋板1002之一感測器1000之一截面視圖。在任選形成一腔室1018之後，該感測器1000包含圖9A及圖9B中所展示之加速度計958。蓋板1002可為一顯示器(諸如一DMS顯示器)之玻璃頂部且加速度計958可構建於與顯示器之光調變器相同之基板950上。此提供傾斜敏感之一顯示器。蓋板1002可實質上類似於基板950。特定言之，該蓋板1002可由與該基板950相同之材料形成。
根據一實施方案，蓋板電極1020a至1020c係形成於蓋板1002之表面1016上。該等蓋板電極1020a至1020c之各者具有一U形。該等蓋板電極1020a至1020c類似於基板電極902a至902c。然而，各電極1020a、1020b及1020c分別包含延伸超過蓋板1002之表面1016且實質上匹配梭930之頂表面942a、942b及942c之形狀之一對指狀物1024a至1024b、1026a至1026b及1028a至1028b。蓋板電極1020a、1020b及1020c與頂表面942a、942b及942c分別共同界定蓋板電容器1022a、1022b及1022c。
間隔件1014a及1014b形成於蓋板1002之表面1016上。該等間隔件1014a、1014b係光可定義聚醯亞胺之一圓環。該等間隔件1014a、1014b匹配在形成加速度計958期間形成於基板950之表面954上之圓環1010a、1010b之形狀。間隔件1014a、1014b及圓環1010a、1010b之各者具有足以圍繞梭930、繫鏈906及錨932a、932b之一內徑。一結構材料1008a、1008b保護犧牲層1004a、1004b及1006a、1006b免於藉由一犧牲層蝕刻移除。
在一些實施方案中，間隔件1014a、1014b之各者係具有等於腔室1018之所要高度之一厚度之材料之一圓環。在此等實施方案中，可不 包含圓環1010a、1010b。適用於間隔件1014a、1014b中之材料包含(但不限於)：聚醯亞胺、樹脂、聚合物、酚醛清漆樹脂、環氧樹脂及金屬。在一些實施方案中，間隔件1014a、1014b係藉由旋塗、蒸鍍、濺鍍及電鍍技術之一或多者安置於蓋板1002上。在一些實施方案中，間隔件1014a、1014b係形成於基板950之表面954上。
蓋板1002與基板950對準且配接。根據一實施方案，在蓋板1002與基板950對準且配接之後，將環氧樹脂1012a、1012b施覆至間隔件1014a、1014b及圓環1010a、1010b之外垂直表面。環氧樹脂1012a、1012b將犧牲層1004a、1004b、1006a及1006b、結構層1008a、1008b、間隔件1014a、1014b以及圓環1010a、1010b機械接合在一起以共同界定腔室1018。
在一些實施方案中，腔室1018係實質上密封且保護加速度計958免受環境影響。該腔室1018亦能夠控制加速度計958周圍之環境。例如，在一些實施方案中，腔室1018填充有一氣體(諸如一惰性氣體)。在一些實施方案中，腔室1018填充有具有一高介電常數之一氣體以減輕非所要之靜電充電效應。在一些實施方案中，在腔室1018內形成一真空以減輕氣壓對梭930之移動之影響。在又一些其他實施方案中，腔室1018填充有一流體(諸如一絕緣、低黏度、高介電常數潤滑流體)。
蓋板1002及間隔件1014a、1014b通常提供為一基於玻璃之顯示器製造程序之部分。因此，此等元件可在較少或無額外成本之情況下包含在一微機械致動器或感測器中。
在諸如圖10中所展示之實施方案中，蓋板1002包含電極1020a至1020c。蓋板電極1020a至1020c之各者之指狀物1024a至1024f(沿著x方向)對準於頂表面942a至942c使得在梭930處於其靜止狀態中時蓋板電極1020a至1020c之各者之指狀物1024a至1024f之各者與其各自頂表面 942a至942c之可用區域之大約一半重疊。例如，第一蓋板電極1020a之指狀物1024a及1024d與梭930之頂表面942a對準，使得該頂表面942a之區域之約一半面向指狀物1024a及1024b。因此，藉由電容器1022a至1022c展現之電容變化增加來自加速度計958之輸出信號，藉此改良該加速度計958之敏感度。
在一些實施方案中，利用基板電極902a至902c與底表面944a至944c之間沿著x方向之偏移以允許電容器904a至904c之一或多者用作用於引發梭930之運動之一靜電致動器。在一些實施方案中，利用蓋板電極1020a至1020c與頂表面942a至942c之間沿著x方向之偏移以允許電容器1022a至1022c之一或多者用作用於引發梭930之運動之一靜電致動器。
圖11A及圖11B分別展示包含電極1102a、1102b之一感測器結構之一實例之一俯視圖及一截面視圖。圖11B中所描繪之截面視圖係通過圖11A之線e-e獲取。該感測器結構係一加速度計1100且包含一梭1010、繫鏈1126、錨1128及電容器1104a、1104b。該加速度計1100使用側壁樑1106a、1106b以形成電容性感測器1104a、1104b。側壁樑1106a、1106b具有一高高寬比，提供(例如)一相對較小寬度及相對較大高度。此提供用於承載可用在一電容器中之類型之一電極之至少一相對較大表面。
第一電容器1104a包含一第一電極1102a及梭1010之一第一段1112a之一第一側壁樑1106a。該第一電容器1104a提供一輸出信號1101至一介面電路。輸出信號1116係基於該第一電容器1104a之電容值，該電容值係基於第一電極1102a與第一側壁樑1106a之間之分離。類似地，第二電容器1104b包含一第二電極1102b及梭1010之一第二側壁樑1106b。
第一電容器1104a及第二電容器1104b配置成一差動電容配置。梭 1010沿著x方向之移動引發輸出信號1116及1118中之實質上相等及相反之變化。因此，加速度計1100提供基於輸出信號1106與1108之間之差異之一敏感度輸出信號。
圖12展示形成於一基板1206上之一組快門1202及一加速度計1204之一實例之一截面視圖。構建於一柔性樑之側壁樑上之電容性感測器可形成於與調變用於顯示器之光之MEM快門相同之基板上。加速度計1204實質上與上文所論述之加速度計958相同。該加速度計1204可併入至可用於偵測顯示器在空間上之定向之一傾斜感測器中。
圖13展示根據一實例製造一機電器件之一方法1300之一流程圖。在方塊1302處，提供具有一第一電極及一第二電極之一基板。在方塊1304處，於該基板上形成一可移動梭之一第一壁。在方塊1306處，於該基板上形成該可移動梭之一第二壁。該第一壁及該第二壁各界定一單片形成之可移動梭之一垂直側。此外，該第一壁及該第二壁各具有係一第二尺寸之至少四倍大之一第一尺寸。在方塊1308處，於該基板上形成一基底。該基底正交於該第一壁及該第二壁而定位且界定梭之一水平底部。該第一壁及該第二壁耦合至該基底以形成一波形結構。如關於上文圖9A、圖9B、圖10、圖11A及圖11B所描述，第一壁及第一電極界定一第一電容器且第二壁及第二電極界定一第二電容器。
圖14係包含第一MEMS陀螺儀1402、第二MEMS陀螺儀1404、第三MEMS陀螺儀1406、第四MEMS陀螺儀1408之一MEMS陀螺儀陣列1400之一透視圖。該MEMS陀螺儀陣列1400量測包含該MEMS陀螺儀陣列1400之器件之定向。根據一特徵，一陀螺儀陣列1400比一單一陀螺儀提供更精確陀螺儀量測，此係因為可平均掉任何誤差。第一MEMS陀螺儀1402、第二MEMS陀螺儀1404、第三MEMS陀螺儀1406及第四MEMS陀螺儀1408各包含一陀螺儀元件(分別為第一陀螺儀元 件1412、第二陀螺儀元件1414、第三陀螺儀元件1416及第四陀螺儀元件1418)。第一陀螺儀元件1412、第二陀螺儀元件1414、第三陀螺儀元件1416及第四陀螺儀元件1418分別藉由第一彈簧1422、第二彈簧1424、第三彈簧1426及第四彈簧1428支撐於基板1410上方。
根據一實施方案，第一陀螺儀元件1412及第三陀螺儀元件1416沿著x軸振動，其中第一陀螺儀元件1412在第一彈簧1422之間振動且第二陀螺儀元件1416在第二彈簧1426之間振動。第二陀螺儀元件1414及第四陀螺儀元件1416沿著y軸振動，其中第二陀螺儀元件1414在第二彈簧1424之間振動且第四陀螺儀元件1416在第四彈簧1428之間振動。該等陀螺儀之各者之移動經量測且可用於判定基板1410之移動。
根據一實施方案，一電極可包含於彈簧1422、1424、1426及1428之一或多者中且電極可與陀螺儀元件1412、1414、1416及1418互動以在各陀螺儀1402、1404、1406及1408中形成一電容性元件。該電容性元件可用於(例如)藉由量測各自陀螺儀元件1412、1414、1416及1418與各自彈簧1422、1424、1426及1428之間之距離而量測該等陀螺儀元件1412、1414、1416及1418之振動。
根據一實施方案，MEMS陀螺儀陣列1400係錨定於一玻璃基板上。使用一玻璃基板而非一矽基板可導致顯著成本節省。根據另一實施方案，MEMS陀螺儀陣列1400係放置於一電路陣列上方。例如，MEMS陀螺儀陣列1400可放置於一薄膜電晶體上方。該薄膜電晶體可用於感測陀螺儀移動、估計誤差及陀螺儀之一般控制。在一進一步實施方案中，MEMS陀螺儀陣列1400係與基板單片整合。
圖15係包含第一陀螺儀元件1402、第二陀螺儀元件1404及第四陀螺儀元件1408以及一基於快門之光調變器1502之一MEMS元件陣列1500之一透視圖。圖15繪示一陀螺儀陣列可易於整合於一MEMS顯示器件中且可使用用於一MEMS顯示器件上之其他MEMS元件之相同程 序製造。基於快門之光調變器可實質上類似於上文關於圖2所描述之快門總成200，且包含快門元件1508中之第一光圈1510及一光圈層中之第二光圈1512。一致動器1504係用於沿著x軸移動快門元件1508且控制第一光圈1510與第二光圈1512之對準。
MEMS元件陣列1500可整合於包含一大快門陣列之一顯示器中。例如，包含陀螺儀元件1402、1404及1408之陣列1500可為具有數百或數千個快門元件之一陣列之一角隅。例如，展示於圖3B中之快門元件陣列320可重複數百次以形成包含具有數千個快門元件之一陣列之一顯示器，且可用如陣列1500中所展示之陀螺儀元件1402、1404及1408取代一些該等快門元件。以此方式，僅包含兩個或兩個以上陀螺儀元件之一陀螺儀陣列可整合於一顯示器之快門陣列中以提供陀螺儀特徵，諸如關於該顯示器之定向及/或移動之資訊。
如本文中所使用，涉及一項目清單「之至少一者」之一片語係指該等項目之任何組合，包含單一部件。作為一實例，「a、b或c之至少一者」旨在涵蓋：a、b、c、a-b、a-c、b-c及a-b-c。
結合本文中所揭示之實施方案描述之各種闡釋性邏輯、邏輯塊、模組、電路及演算法步驟可實施為電子硬體、電腦軟體或兩者之組合。已在功能性方面大體上描述且在上文所描述之各種闡釋性組件、區塊、模組、電路及步驟中繪示硬體及軟體之可互換性。是否在硬體或軟體中實施此功能性取決於特定應用及強加於整個系統之設計限制。
可使用以下各者實施或執行用於實施結合本文中所揭示之態樣描述之各種闡釋性邏輯、邏輯塊、模組及電路之硬體及資料處理裝置：一通用單晶片或多晶片處理器、一數位信號處理器(DSP)、一特定應用積體電路(ASIC)、一場可程式化閘陣列(FPGA)或其他可程式化邏輯器件、離散閘或電晶體邏輯、離散硬體組件或其等之經設計以 執行本文中所描述之功能之任何組合。一通用處理器可為一微處理器或任何習知處理器、控制器、微控制器或狀態機。一處理器亦可實施為計算器件之一組合(諸如一DSP與一微處理器之一組合)、複數個微處理器、結合一DSP核心之一或多個微處理器或任何其他此組態。在一些實施方案中，可藉由專用於一給定功能之電路執行特定步驟及方法。
在一或多個態樣中，可將所描述之功能實施於硬體、數位電子電路、電腦軟體、韌體中，包含本說明書中所揭示之結構及其等之結構等效物或其等之任何組合。本說明書中所描述之標的之實施方案亦可實施為在一電腦儲存媒體上編碼以藉由資料處理裝置執行或控制資料處理裝置之操作之一或多個電腦程式(即，電腦程式指令之一或多個模組)。
熟習此項技術者可易於明白本發明中所描述之實施方案之各種修改，且本文中所定義之一般原理可在不脫離本發明之精神或範疇之情況下應用於其他實施方案。因此，申請專利範圍不旨在限於本文中所展示之實施方案，但符合與本文中所揭示之本發明、原理及新穎特徵一致之最廣範疇。此外，一般技術者將易於理解，術語「上」及「下」有時係為了便於描述圖式而使用且指示對應於一適當定向頁面上之圖定向之相對位置，且可能不反映(例如)如所實施之一IMOD顯示元件之適當定向。
亦可在一單一實施方案中組合實施於本說明書中在單獨實施方案之內容背景下描述之特定特徵。相反，亦可在多個實施方案中單獨實施或以任何合適子組合實施在一單一實施方案之內容背景下描述之各種特徵。此外，儘管上文可將特徵描述為以特定組合起作用且即使最初如此主張，然在一些情況中，來自所主張之組合之一或多個特徵可自組合切除且所主張之組合可係關於一子組合或一子組合之變動。
類似地，雖然在圖式中以一特定順序描繪操作，但一般技術者將易於認知，不需要以所展示之特定順序或循序順序執行此等操作或執行全部經繪示之操作以達成所要結果。此外，圖式可以一流程圖形式示意性地描繪一或多個例示性程序。然而，未經描繪之其他操作可併入於經示意性地繪示之例示性程序中。例如，可在經繪示之操作之任一者之前、之後、之同時或之間執行一或多個額外操作。在某些境況中，多重任務處理及並行處理可為有利的。此外，在上文所描述之實施方案中之各種系統組件之分離不應理解為在全部實施方案中皆需要此分離，且應理解為所描述之程式組件及系統通常可一起整合於一單一軟體產品中或可封裝至多個軟體產品中。此外，其他實施方案係在以下申請專利範圍之範疇內。在一些情況中，敘述於申請專利範圍中之動作可以一不同順序執行且仍達成所要結果。
100‧‧‧直視基於MEMS之顯示裝置/顯示裝置/顯示器
102a‧‧‧光調變器
102b‧‧‧光調變器
102c‧‧‧光調變器
102d‧‧‧光調變器
104‧‧‧影像/經投影之影像/新影像/彩色影像/影像狀態
105‧‧‧燈
106‧‧‧像素/特定像素/彩色像素
108‧‧‧快門
109‧‧‧光圈
110‧‧‧寫入啟用互連件/互連件
112‧‧‧資料互連件/互連件
114‧‧‧共同互連件/互連件

Claims (25)

  1. 一種器件，其包括：一基板，其具有一第一電極及一第二電極；及一可移動梭，其與該基板單片整合且具有一第一壁、一第二壁及一基底，其中該第一壁及該第二壁各具有係一第二尺寸之至少四倍大之一第一尺寸，其中該第一壁及該第二壁界定該梭之實質上平行垂直側，且該基底正交於該第一壁及該第二壁而定位且形成該梭之一水平底部，及其中該第一壁及該第一電極界定一第一電容器，且該第二壁及該第二電極界定一第二電容器。
  2. 如請求項1之器件，其中該基底對該第一壁及該第二壁提供結構支撐且限制該第一壁及該第二壁之移動。
  3. 如請求項1之器件，其中該第一壁在一第一方向上面向該第一電極且該第二壁在一第二相反方向上面向該第二電極，以提供一差動電容器感測器。
  4. 如請求項1之器件，其中該基板包含選自包括玻璃、熔融矽、一絕緣陶瓷及一聚合絕緣體之至少一者之群組之一絕緣體。
  5. 如請求項1之器件，其中該基板包含一透明區段，及該可移動梭包含用於調變穿過該基板之該透明區段之光之一微機電(MEM)快門元件。
  6. 如請求項1之器件，其中 該可移動梭包含選自包括一加速度計、一揚聲器、一麥克風及一壓力感測器之至少一者之一群組之一組件之一傳感器。
  7. 如請求項1之器件，其進一步包括與該基板單片整合且經組態以相對於該基板固持該可移動梭之一繫鏈樑。
  8. 如請求項1之器件，其進一步包括與該基板單片整合且經組態以量測該器件之一定向之一微機電系統(MEMS)陀螺儀陣列。
  9. 如請求項1之器件，其進一步包括：一顯示器；一處理器，其經組態以與該顯示器通信，該處理器經組態以處理影像資料；及一記憶體器件，其經組態以與該處理器通信。
  10. 如請求項9之器件，其進一步包括：一驅動器電路，其經組態以將至少一信號發送至該顯示器；及一控制器，其經組態以將該影像資料之至少一部分發送至該驅動器電路。
  11. 如請求項9之器件，其進一步包括：一影像源模組，其經組態以將該影像資料發送至該處理器，其中該影像源模組包括一接收器、收發器及傳輸器之至少一者。
  12. 如請求項9之器件，其進一步包括：一輸入器件，其經組態以接收輸入資料且將該輸入資料傳達至該處理器。
  13. 一種製造一機電器件之方法，其包括：提供具有一第一電極及一第二電極之一基板；及於該基板上單片形成一可移動梭，其中形成該梭包含 形成一第一壁及一第二壁，其等各界定該梭之一垂直側且各具有係一第二尺寸之至少四倍大之一第一尺寸；及形成一基底，其正交於該第一壁及該第二壁而定位且界定該梭之一水平底部，其中該第一壁及該第二壁耦合至該基底以形成一波形結構，其中該第一壁及該第一電極界定一第一電容器，且該第二壁及該第二電極界定一第二電容器。
  14. 如請求項13之方法，其中形成該第一壁包含形成該第一壁以在一第一方向上面向該第一電極，及形成該第二壁包含形成該第二壁以在一第二相反方向上面向該第二電極，其中該方法進一步包括組態該第一電容器及該第二電容器以提供一差動電容器感測器。
  15. 如請求項13之方法，其中單片形成該可移動梭包含提供用於調變穿過該基板之一透明區段之光之一MEM快門元件。
  16. 如請求項13之方法，其中單片形成該可移動梭包含提供選自由一加速度計、一揚聲器、一麥克風及一壓力感測器組成之一群組之一組件之一傳感器。
  17. 如請求項13之方法，其進一步包括提供一繫鏈樑，該繫鏈樑與該基板單片整合且經組態以相對於該基板固持該可移動梭。
  18. 如請求項13之方法，其中提供該基板包含提供選自包括玻璃、熔融矽、一絕緣陶瓷及一聚合絕緣體之至少一者之群組之一絕緣體。
  19. 一種顯示器，其包括： 一基板，其具有一第一電極及一第二電極；複數個微機電系統(MEMS)快門，其等安置於該基板上且經組態以調變光；及一可移動梭，其與該基板單片整合且具有一第一壁、一第二壁及一基底，其中該第一壁及該第二壁各具有係一第二尺寸之至少四倍大之一第一尺寸，且其中該第一壁、該第二壁及該基底經耦合以實質上界定一U形，及其中該第一壁及該第一電極界定一第一電容器，且該第二壁及該第二電極界定一第二電容器。
  20. 如請求項19之顯示器，其中該可移動梭包含選自包括一加速度計、一揚聲器、一麥克風、一傾斜感測器及一壓力感測器之至少一者之一群組之一組件之一傳感器。
  21. 如請求項19之顯示器，其中該第一壁及該第二壁界定該梭之平行垂直側，該基底正交於該第一壁及該第二壁而定位，及該基底對該第一壁及該第二壁提供支撐且限制該第一壁及該第二壁之移動。
  22. 如請求項19之顯示器，其中該第一壁在一第一方向上面向該第一電極且該第二壁在一第二相反方向上面向該第二電極，以提供一差動電容器感測器。
  23. 如請求項19之顯示器，其中該基板包含選自包括玻璃、熔融矽、一絕緣陶瓷及一聚合絕緣體之至少一者之群組之一絕緣體。
  24. 如請求項19之顯示器，其進一步包括一繫鏈樑，該繫鏈樑與該基板單片整合且經組態以相對於該基板固持該可移動梭。
  25. 如請求項19之顯示器，其進一步包括安置於該基板上且經組態以量測該顯示器之一定向之一MEMS陀螺儀陣列，該MEMS陀螺儀陣列包含併有該可移動梭之至少一陀螺儀。
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