TWI516799B - 具有用於控制顯示元件之懸置部分之位置的靜電致動總成之設備以及用於形成靜電致動器之方法 - Google Patents

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Description

具有用於控制顯示元件之懸置部分之位置的靜電致動總成之設備以及用於形成靜電致動器之方法 [相關申請案]
本專利申請案主張2013年1月30日申請且讓渡給其受讓人並以引用方式明確併入本文中之標題為「LOW-VOLTAGE MEMS SHUTTER ASSEMBLIES」之美國實用申請案第13/754,548號之優先權。
本發明係關於機電系統(EMS)。特定言之,本發明係關於提供用於EMS之薄保護塗層。
顯示裝置可包含機電系統(EMS)快門總成之一陣列。各快門總成包含定位於一光圈上方之一快門及用於使快門移動至該光圈上方或鄰近於該光圈之敞開及閉合位置中之一致動器。致動器包含定位於附接至快門之一負載樑附近之一驅動樑。藉由將電位提供給驅動樑及負載樑之任一者或兩者,在驅動樑與負載樑之間產生靜電力。此等靜電力吸引負載樑朝向驅動樑。負載樑朝向驅動樑之運動亦使快門相對於光圈移動。
用以致動該致動器之電壓部分係負載樑及驅動樑之厚度及硬度之一函數。較厚負載樑及驅動樑通常需要高於較薄負載樑及驅動樑之一致動電壓。負載樑及驅動樑之厚度部分係沈積在該等樑上方之一保護塗層之厚度之一函數。在一典型製造程序期間,在一犧牲模具上方沈積形成前述快門總成之材料。一旦沈積並適當地圖案化快門總成材 料,便移除模具。隨後,在快門總成之所有曝露表面上方沈積一保護塗層以保護快門總成材料使之不與在快門總成周圍引入之流體相互作用且有助於防止在致動器樑之間形成短路。然而,保護塗層(其通常係一介電質)增加致動器之厚度。此增加的厚度繼而增加用以致動該致動器之電壓。
本發明之系統、方法及裝置各自具有若干發明態樣,該若干發明態樣之單單一者不單獨作為本文揭示之所要屬性。
本發明中描述之標的之一發明態樣可實施於具有用於控制一顯示元件之一懸置部分之位置之一靜電致動總成之一設備中。靜電致動總成包含:至少兩個懸置相對樑,其等包含用於支撐懸置部分之一負載樑及與負載樑相對之一驅動樑,該兩個懸置樑之各者具有兩個主表面;及一保護塗層,其僅安置在該至少兩個懸置相對樑之至少一者之一主表面上方,其中該保護塗層經圖案化以形成複數個凸起段。在一些實施方案中,該保護塗層包含一電絕緣體。在其他實施方案中,該電絕緣體包含一介電材料。
在一些實施方案中,該至少兩個懸置相對樑之一者經塑形為一環,該環具有一內主表面及一外主表面,其中該保護塗層僅安置在該外主表面上方。在一些實施方案中,該保護塗層之一厚度係在約10nm至約400nm之一範圍內。
在一些實施方案中,該保護塗層僅安置在該外主表面與該至少兩個懸置相對樑之另一者之一主表面相對之一部分上方。在一些其他實施方案中,該保護塗層僅安置在該至少兩個懸置相對樑之各者之一主表面上方。在一些其他實施方案中,該保護塗層僅安置在該至少兩個懸置相對樑之僅一者之一主表面上方。
在一些實施方案中,安置在該至少兩個懸置相對樑之第一者上 之至少一凸起段經定位與該至少兩個懸置相對樑之第二者之位於兩個凸起段之間之一部分相對。該部分之一長度等於或大於該至少一凸起段之一長度。
在一些實施方案中,該設備亦包含:一顯示器,其具有面向前光反射層、反射圓形偏光層及吸收圓形偏光層;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;及一記憶體裝置,其經組態以與該處理器通信。
在一些實施方案中,該顯示器進一步包含一驅動器電路,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。在一些實施方案中,該顯示器進一步包含: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含一接收器、收發器及傳輸器之至少一者;及一輸入裝置,其經組態以接收輸入資料並將該輸入資料傳達至該處理器。
本發明中描述之標的之另一發明態樣可以用於形成一靜電致動器之一方法來實施,該方法包含在一基板上形成一模具。該模具包含一第一壁及與該第一壁相對之一第二壁。該方法進一步包含:在該第一壁及該第二壁上沈積一樑材料;圖案化該樑材料以形成一第一柔性樑及與該第一柔性樑相對之一第二柔性樑;在該第一柔性樑及該第二柔性樑上方沈積一保護塗層以分別形成一第一保護塗層及一第二保護塗層;及在沈積該保護塗層之後,移除該模具以釋放用作該靜電致動器之相對電極之該第一柔性樑及該第二柔性樑。
在一些實施方案中,該方法進一步包含:在移除該模具之前圖案化該第一保護塗層及該第二保護塗層之一者之至少一部分。在一些此等實施方案中,圖案化該第一保護塗層及該第二保護塗層之一者之至少一部分包含保留經組態以彼此相對之該第一柔性樑及該第二柔性 樑之表面上之該第一保護塗層及該第二保護塗層之部分。在一些其他此等實施方案中,圖案化該第一保護塗層及該第二保護塗層之一者之至少一部分包含移除該第一保護塗層及該第二保護塗層之一者之部分以形成複數個凸起段。
在一些實施方案中,該方法進一步包含:在移除該模具之前,圖案化該保護塗層以移除該第一保護塗層之部分以形成第一複數個凸起段且移除第二保護塗層以形成第二複數個凸起分段。在一些此等實施方案中,該第一複數個凸起段之至少一凸起段經組態以接觸該第二柔性樑之一部分。
在一些實施方案中,該方法進一步包含:圖案化該第一保護塗層及該第二保護塗層之至少一者以自該第一柔性樑及該第二柔性樑之非相對表面移除該第一保護塗層之部分及該第二保護塗層之部分。在一些實施方案中,沈積該保護塗層包含分別形成在約10nm至約400nm之一範圍內之該第一保護塗層及該第二保護塗層之厚度。
在隨附圖式及下文描述中陳述本說明書中描述之標的之一或多個實施方案之細節。雖然主要根據基於MEMS之顯示器描述發明內容中提供之實例,但是本文中提供之概念亦可應用於其他類型的顯示器(諸如液晶顯示器(LCD)、有機發光二極體(OLED)顯示器、電泳顯示器及場發射顯示器)以及其他非顯示器MEMS裝置,諸如MEMS麥克風、感測器及光學開關。自描述、圖式及申請專利範圍將容易地明白其他特徵、態樣及優點。應注意,下列圖之相對尺寸不一定按比例繪製。
21‧‧‧處理器
22‧‧‧陣列驅動器
27‧‧‧網路介面
28‧‧‧圖框緩衝器
29‧‧‧驅動器控制器
30‧‧‧顯示陣列/顯示器
40‧‧‧顯示裝置
41‧‧‧外殼
43‧‧‧天線
45‧‧‧揚聲器
46‧‧‧麥克風
47‧‧‧收發器
48‧‧‧輸入裝置
50‧‧‧電源供應器
52‧‧‧調節硬體
100‧‧‧直視基於微機電系統(MEMS)之顯示設備
102a‧‧‧光調變器
102b‧‧‧光調變器
102c‧‧‧光調變器
102d‧‧‧光調變器
104‧‧‧影像/影像狀態
105‧‧‧燈具
106‧‧‧像素
108‧‧‧快門
109‧‧‧光圈
110‧‧‧電互連件/掃描線互連件
112‧‧‧電互連件/資料互連件
114‧‧‧電互連件/共同互連件
120‧‧‧主機裝置
122‧‧‧主機處理器
124‧‧‧環境感測器/環境感測器模組/感測器模組
126‧‧‧使用者輸入模組
128‧‧‧顯示設備
130‧‧‧掃描驅動器
132‧‧‧資料驅動器
134‧‧‧控制器/數位控制器電路
138‧‧‧共同驅動器/共同電壓源
140‧‧‧燈具
142‧‧‧燈具
144‧‧‧燈具
146‧‧‧燈具
148‧‧‧燈具驅動器
150‧‧‧顯示元件陣列
200‧‧‧基於快門之光調變器
202‧‧‧快門
203‧‧‧表面
204‧‧‧致動器
205‧‧‧柔性電極樑致動器
206‧‧‧柔性負載樑/柔性構件
207‧‧‧彈簧
208‧‧‧負載錨
211‧‧‧光圈孔
216‧‧‧柔性驅動樑
218‧‧‧驅動樑錨/驅動錨
300‧‧‧控制矩陣
301‧‧‧像素
302‧‧‧彈性快門總成
303‧‧‧致動器
304‧‧‧基板
306‧‧‧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/Vd
310‧‧‧電晶體
312‧‧‧電容器
320‧‧‧像素陣列/基於快門之光調變器陣列
322‧‧‧光圈層
324‧‧‧光圈
400‧‧‧雙致動器快門總成
402‧‧‧致動器
404‧‧‧致動器
406‧‧‧快門
407‧‧‧光圈層
408‧‧‧錨
409‧‧‧光圈
412‧‧‧快門光圈
416‧‧‧重疊
500‧‧‧顯示設備
502‧‧‧基於快門之光調變器/快門總成
503‧‧‧快門
504‧‧‧透明基板
505‧‧‧錨
506‧‧‧反射膜/反射光圈層/面向後反射層
508‧‧‧表面光圈
512‧‧‧漫射體
514‧‧‧亮度增強膜
516‧‧‧平面光導
517‧‧‧光重導引器/稜鏡
518‧‧‧光源/燈具
519‧‧‧反射體
520‧‧‧面向前反射膜/膜
521‧‧‧光線
522‧‧‧覆蓋板
524‧‧‧黑色基質
526‧‧‧間隙
527‧‧‧機械支撐件/間隔件
528‧‧‧黏著密封劑
530‧‧‧流體
532‧‧‧總成托架
536‧‧‧反射體
600‧‧‧複合快門總成
601‧‧‧快門
602‧‧‧柔性樑
603‧‧‧基板
604‧‧‧錨結構/錨區域
605‧‧‧第一機械層
606‧‧‧光圈層
607‧‧‧導體層
609‧‧‧第二機械層
611‧‧‧囊封介電質
613‧‧‧犧牲層
614‧‧‧導電表面
700‧‧‧快門總成
701‧‧‧第一犧牲材料
702‧‧‧開口/通孔
703‧‧‧模具/犧牲模具/犧牲材料
705‧‧‧第二犧牲層/第二犧牲材料
708‧‧‧底部水平位準/底部水平表面
709‧‧‧垂直側壁/第一柔性樑
710‧‧‧頂部水平位準//頂部水平表面
712‧‧‧快門
714‧‧‧錨
715‧‧‧錨
716‧‧‧彈簧樑/側壁樑
718‧‧‧柔性致動器樑/側壁樑/柔性驅動樑
720‧‧‧柔性致動器樑/側壁樑/柔性負載樑/第二柔性樑
724‧‧‧點
725‧‧‧光圈層
726‧‧‧基板
800‧‧‧快門總成
801‧‧‧介電材料
805‧‧‧第二致動器總成
820‧‧‧負載樑
822‧‧‧負載樑
854‧‧‧第一致動器總成/致動器
856‧‧‧環狀物驅動樑
857‧‧‧環狀物驅動樑
858‧‧‧負載樑
859‧‧‧負載樑
860‧‧‧快門
862‧‧‧第一負載錨
863‧‧‧第二負載錨
864‧‧‧第一驅動錨/環狀物驅動樑
865‧‧‧環狀物驅動樑
866‧‧‧驅動錨
867‧‧‧負載錨
868‧‧‧負載錨
869‧‧‧驅動錨
875‧‧‧周邊樑
876‧‧‧周邊樑
900‧‧‧快門總成
901‧‧‧犧牲模具/模具
902‧‧‧凸起模具部分
903‧‧‧凸起模具部分
904‧‧‧介電材料
905‧‧‧側壁/凸起模具部分
906‧‧‧側壁/凸起模具部分
950‧‧‧快門總成
951‧‧‧第一犧牲層/第一模具層
952‧‧‧第二犧牲層/第二模具層
953a‧‧‧凸起模具部分
953b‧‧‧凸起模具部分
954‧‧‧介電材料
954a‧‧‧介電材料部分
954b‧‧‧介電材料部分
955‧‧‧驅動樑
956‧‧‧負載樑
957‧‧‧快門
1002‧‧‧介電材料
1003‧‧‧介電材料
1004‧‧‧介電材料
1005‧‧‧介電材料
1005a‧‧‧凸起分段
1005b‧‧‧凸起段
1005c‧‧‧凸起段
1005d‧‧‧凸起段
1006‧‧‧介電材料
1100‧‧‧程序
1101‧‧‧階段
1102‧‧‧階段
1103‧‧‧階段
1104‧‧‧階段
1105‧‧‧階段
1106‧‧‧階段
圖1A展示一直視基於MEMS顯示設備之一例示性示意圖。
圖1B展示一主機裝置之一例示性方塊圖。
圖2展示一闡釋性基於快門之光調變器之一例示性透視圖。
圖3A展示一控制矩陣之一例示性示意圖。
圖3B展示連接至圖3A之控制矩陣之基於快門之光調變器之一陣列之一透視圖。
圖4A及圖4B展示一雙致動器快門總成之例示性視圖。
圖5展示併有基於快門之光調變器之一顯示設備之一例示性截面視圖。
圖6A至圖6E展示一例示性複合快門總成之建構階段之截面視圖。
圖7A至圖7D展示具有窄側壁樑之一例示性快門總成之建構階段之等角視圖。
圖8A至圖8C展示另一例示性快門總成之建構階段之等角視圖及截面視圖。
圖9展示一快門總成之一俯視圖。
圖10A至圖10F展示致動總成之各種實例之部分。
圖11展示用於在一快門總成之一或多個部分上方提供一保護塗層之一程序之一例示性流程圖。
圖12A至圖12D展示另一例示性快門總成之建構階段之截面視圖。
圖13A及圖13B展示圖解說明包含一組顯示元件之一顯示裝置之例示性系統方塊圖。
在各個圖式中,相似參考數字及符號指示相似元件。
下列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,一般技術者應容易辨識,本文中的教示可以許多不同方式應用。所描述之實施方案可在可經組態以顯示無論係動態(諸如視訊)或靜態(諸如靜止影像)及無論係文字、圖形或圖像之一影像之任何 裝置、設備或系統中實施。更特定言之,預期所描述之實施方案可包含在多種電子裝置中或與多種電子裝置相關聯,該等電子裝置諸如(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、無線裝置、智慧型電話、Bluetooth®裝置、個人資料助理(PDA)、無線電子郵件接收器、掌上型或可攜式電腦、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、傳真裝置、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、遊戲主控台、腕錶、時鐘、計算器、電視監視器、平板顯示器、電子閱讀裝置(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)、電子相冊、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)應用及非EMS應用中)、美學結構(諸如一件珠寶或衣服上之影像顯示器)及多種EMS裝置。本文中的教示亦可用於非顯示器應用中,諸如(但不限於)電子切換裝置、射頻濾波器、感測器、加速度計、陀螺儀、運動感測裝置、磁力計、消費型電子器件之慣性組件、消費型電子器件產品之部件、變容二極體、液晶裝置、電泳裝置、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容易明白般具有廣泛適用性。
一顯示設備可包含回應於影像資料用於呈現影像之複數個機電系統(EMS)裝置。EMS裝置可包含奈米機電系統(NEMS)、微機電系統(MEMS)或較大尺度之機電系統裝置。顯示設備可採用一快門總成, 該快門總成包含具有一柔性驅動樑及一柔性負載樑之至少一致動器。
用以致動該致動器之電壓(「致動電壓」)部分取決於塗敷於快門總成之一保護塗層之特性。藉由限制負載樑及驅動樑之表面上之保護塗層之厚度及/或存在來減小此保護塗層之沈積對致動電壓之影響。例如,可在自其上形成快門總成之犧牲模具釋放快門總成之前塗敷保護塗層。由於負載樑及驅動樑之一些主表面在塗敷保護塗層時仍與一犧牲模具接觸,故此等主表面並未塗佈有保護塗層。在釋放之後,所得負載樑及驅動樑相對較薄,這係因為該等樑之各者僅塗佈在一主表面上。因此,可使用一較低致動電壓以致動該致動器。
在一些實施方案中,圖案化保護塗層使得將移除其之部分以進一步減小負載樑及驅動樑之硬度。例如,將保護塗層圖案化為凸起段(該等段之間具有間隙),其等可稱為脊。由此圖案化引起的負載樑及驅動樑之硬度的減小容許減小靜電力,且因此減小用以致動致動器之致動電壓。圖案化亦可藉由減小致動器樑與快門總成所浸入之一流體之間的擠壓膜阻尼效應來減小致動器之致動時間。
可實施本發明中描述之標的之特定實施方案以實現下列潛在優點之一或多者。在自其上方形成快門之一犧牲模具釋放快門總成之前在快門總成上方沈積並圖案化一保護塗層導致相對較薄且較不硬之致動器樑。較薄且較不硬的致動器樑使用較低致動電壓以操作致動器。
在一些實施方案中,僅在致動器樑之一主表面之一部分上方安置保護塗層以進一步減小致動器樑之厚度及硬度。這導致致動電壓進一步減小。
在一些實施方案中,將保護塗層圖案化為不連續以進一步減小致動器樑之硬度。不連續保護塗層亦減小致動器樑與快門總成所浸入之一流體之間的擠壓膜阻尼效應,從而減小致動快門所花費的時間。
圖1A展示一直視基於MEMS之顯示設備100之一示意圖。該顯示 設備100包含配置成列與行之複數個光調變器102a至102d(一般而言「光調變器102」)。在該顯示設備100中,光調變器102a及102d係在敞開狀態中,容許光通過。光調變器102b及102c係在閉合狀態中,阻礙光通過。藉由選擇性地設定光調變器102a至102d之狀態,可利用顯示設備100以在藉由一燈具或若干燈具105照明之情況下形成一背光顯示器之一影像104。在另一實施方案中,該設備100可藉由反射源自該設備前面之周圍光形成一影像。在另一實施方案中,該設備100可藉由反射來自定位於該顯示器前面之一燈具或若干燈具之光(即,藉由使用一前光)形成一影像。
在一些實施方案中,各光調變器102對應於影像104中之一像素106。在一些其他實施方案中,該顯示設備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,該顯示設備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之色彩特定光調變器102之一或多者,該顯示設備100可產生該影像104中之一彩色像素106。在另一實例中,該顯示設備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中之照度位準。關於一影像,一「像素」對應於藉由影像之解析度定義之最小圖像元素。關於該顯示設備100之結構組件,術語「像素」係指用以調變形成影像之一單一像素之光之組合機械及電組件。
該顯示設備100係一直視顯示器,此乃因其可不包含通常在投影應用中發現之成像光學器件。在一投影顯示器中,將形成於顯示設備之表面上之影像投影至一螢幕上或一壁上。顯示設備實質上小於所投影之影像。在一直視顯示器中,使用者藉由直接觀看顯示設備看見影像,該顯示設備含有光調變器及視需要用於增強在顯示器上看見之亮度及/或對比度之一背光或前光。
直視顯示器可以一透射或反射模式操作。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面之一燈具或若干燈具之光。來自該等燈具之光視需要注入至一光導或「背光」中,使得可均勻照明各像素。透射直視顯示器通常構建於透明或玻璃基板上以促進一夾層總成配置,其中含有光調變器之一基板直接定位於背光之頂部上。
各光調變器102可包含一快門108及一光圈109。為照明該影像104中之一像素106,定位該快門108使得其容許光穿過該光圈109朝向一觀看者。為使一像素106保持未照亮,定位該快門108使得其阻礙光通過光圈109。藉由經圖案化穿過各光調變器102中之一反射或光吸收材料之一開口界定光圈109。
顯示設備亦包含連接至基板及光調變器以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」)、針對各行像素之一資料互連件112及提供一共同電壓給全部像素或至少提供給來自該顯示設備100中之多行及多列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」),針對給定列之像素之寫入啟用互連件110準備該列中之像素以接受新的快門移動指令。該等資料互連件112以資料電壓脈衝之形式傳達新的移動指令。在一些實施方案中,施加至該等資料互連件112之資料電壓脈衝直接促成快門之一靜電移動。在一些其他實施方案中,資料電壓脈衝控制開關(例如,電晶體或其他非線性電路元件),該等開關控制量值通常高於資料電壓之單獨致動電壓至光調變器102之施加。接著,施加此等致動電壓導致該等快門108之靜電驅動移動。
圖1B展示一主機裝置120(即,蜂巢式電話、智慧型電話、PDA、MP3播放器、平板電腦、電子閱讀器、小筆電、筆記型電腦等等)之一方塊圖之一實例。該主機裝置120包含一顯示設備128、一主機處理 器122、環境感測器124、一使用者輸入模組126及一電源。
該顯示設備128包含複數個掃描驅動器130(亦稱為「寫入啟用電壓源」)、複數個資料驅動器132(亦稱為「資料電壓源」)、一控制器134、共同驅動器138、燈具140至146、燈具驅動器148及顯示元件(諸如圖1A中所示之光調變器102)之一陣列150。該等掃描驅動器130施加寫入啟用電壓至掃描線互連件110。該等資料驅動器132施加資料電壓至該等資料互連件112。
在顯示設備之一些實施方案中,該等資料驅動器132經組態以提供類比資料電壓給顯示元件陣列150,尤其在以類比方式導出影像104之照度位準之情況下。在類比操作中,設計光調變器102使得在透過該等資料互連件112施加中間電壓之一範圍時,導致快門108中之一系列中間敞開狀態及因此影像104中之一系列中間照明狀態或照度位準。在其他情況中,該等資料驅動器132經組態以僅施加縮減組之2、3或4數位電壓位準至該等資料互連件112。此等電壓位準經設計以依數位方式設定該等快門108之各者之一敞開狀態、一閉合狀態或其他離散狀態。
該等掃描驅動器130及該等資料驅動器132連接至一數位控制器電路134(亦稱為「控制器134」)。該控制器以一幾乎串列方式發送按藉由列及影像圖框分組之預定序列組織之資料至該等資料驅動器132。該等資料驅動器132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。
顯示設備視需要包含一組共同驅動器138,亦稱為共同電壓源。在一些實施方案中,該等共同驅動器138(例如)藉由供應電壓給一系列共同互連件114而提供一DC共同電位給顯示元件陣列150內之全部顯示元件。在一些其他實施方案中,該等共同驅動器138遵循來自該控制器134之命令發出電壓脈衝(例如,能夠驅動及/或起始該陣列150 之多個列及行中之全部顯示元件之同時致動之全域致動脈衝)或信號至顯示元件陣列150。
藉由該控制器134使用於不同顯示功能之全部驅動器(例如,掃描驅動器130、資料驅動器132及共同驅動器138)在時間上同步。來自該控制器之時序命令經由燈具驅動器148、顯示元件陣列150內之特定列之寫入啟用及定序、來自該等資料驅動器132之電壓輸出及提供顯示元件致動之電壓輸出而協調紅色燈具、綠色燈具、藍色燈具及白色燈具(分別為140、142、144及146)之照明。在一些實施方案中,燈具係發光二極體(LED)。
控制器134判定定序或定址方案,快門108之各者可藉由該定序或定址方案重新設定為適於一新影像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,按自10赫茲(Hz)至300赫茲(Hz)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,一影像圖框至陣列150之設定與該等燈具140、142、144及146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係稱為一色彩子圖框。在稱為場序彩色方法之此方法中,若色彩子圖框按超過20Hz之頻率交替,則人腦將把交替圖框影像平均化為對具有一廣泛且連續色彩範圍之一影像之感知。在替代實施方案中,可在顯示設備100中採用具有原色之四個或四個以上燈具,採用除紅色、綠色及藍色外之原色。
在一些實施方案中,如先前所述,若該顯示設備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,則該控制器134藉由分時灰階之方法形成一影像。在一些其他實施方案中,該顯示設備100可透過每像素使用多個快門108提供灰階。
在一些實施方案中,藉由該控制器134憑藉亦稱為掃描線之個別列之一循序定址將用於一影像狀態104之資料載入至顯示元件陣列 150。對於該序列中之各列或掃描線,掃描驅動器130施加一寫入啟用電壓至該陣列150之該列之寫入啟用互連件110,且隨後資料驅動器132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。重複此程序,直到已針對該陣列150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呈線性,自該陣列150之頂部行進至底部。在一些其他實施方案中,選定列之序列經偽隨機化以最小化視覺假影。又,在一些其他實施方案中,藉由區塊組織定序,其中對於一區塊,(例如)藉由僅循序定址該陣列150之每第5列而將影像狀態104之僅某一分率之資料載入至該陣列150。
在一些實施方案中,將影像資料載入至陣列150之程序在時間上與致動陣列150中之顯示元件之程序分離。在此等實施方案中,顯示元件陣列150可包含用於該陣列150中之各顯示元件之資料記憶體元件,且控制矩陣可包含用於攜載來自共同驅動器138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。
在替代性實施方案中,顯示元件陣列150及控制該等顯示元件之控制矩陣可配置成除矩形列及行外之組態。例如,該等顯示元件可配置成六邊形陣列或曲線列及行。一般而言,如本文使用,術語掃描線應係指共用一寫入啟用互連件之任何複數個顯示元件。
該主機處理器122通常控制主機之操作。例如,該主機處理器122可為用於控制一可攜式電子裝置之一通用或專用處理器。關於包含於該主機裝置120內之顯示設備128,該主機處理器122輸出影像資料以及關於主機之額外資料。此資訊可包含來自環境感測器之資料,諸如周圍光或溫度;關於主機之資訊,包含(例如)主機之一操作模式或主機之電源中所剩餘之電量;關於影像資料之內容之資訊;關於影像資料類型之資訊;及/或用於顯示設備在選擇一成像模式中使用之 指令。
該使用者輸入模組126直接或經由該主機處理器122傳遞使用者之個人偏好至該控制器134。在一些實施方案中,該使用者輸入模組126受控於其中使用者程式化個人偏好(諸如「較深色彩」、「較佳對比度」、「較低功率」、「增加的亮度」、「運動」、「現場動作」或「動畫」)之軟體。在一些其他實施方案中,使用諸如一開關或撥號盤之硬體將此等偏好輸入至主機。至控制器134之複數個資料輸入引導該控制器提供資料給對應於最佳成像特性之各種驅動器130、132、138及148。
亦可包含一環境感測器模組124作為主機裝置120之部分。該環境感測器模組124接收關於周圍環境之資料,諸如溫度及/或周圍照明條件。該感測器模組124可經程式化以區分裝置係在室內或辦公環境中操作還是在明亮的白天之室外環境及夜間之室外環境中操作。該感測器模組124將此資訊傳達至顯示控制器134,使得該控制器134可回應於周圍環境而最佳化觀看條件。
圖2展示一闡釋性基於快門之光調變器200之一透視圖。該基於快門之光調變器200適用於併入至圖1A之直視基於MEMS之顯示設備100中。該光調變器200包含耦合至一致動器204之一快門202。該致動器204可由兩個單獨柔性電極樑致動器205(「致動器205」)形成。該快門202在一側上耦合至該等致動器205。該等致動器205在一表面203上方實質上平行於該表面203之一運動平面中橫向移動快門202。該快門202之相對側耦合至一彈簧207,該彈簧207提供相對與藉由致動器204施加之力相反之一恢復力。
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保持懸置在該表面203附近。該表面203包含用於允許 光通過之一或多個光圈孔211。該等負載錨208將該等柔性負載樑206及該快門202實體連接至該表面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)。
若基板不透明(諸如矽),則藉由蝕刻一孔陣列穿過該基板而在該基板中形成光圈孔211。若該基板透明(諸如玻璃或塑膠),則在沈積於該基板上之一光阻斷材料層中形成光圈孔211。該等光圈孔211之形狀可為大致圓形、橢圓形、多邊形、蛇形或不規則。
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,使得其最接近驅動樑216之自由端附近之負載樑206及負載樑206之錨定端。
在操作中,併有光調變器200之一顯示設備經由該驅動樑錨218施加一電位至該等驅動樑216。可施加一第二電位至該等負載樑206。驅動樑216與負載樑206之間之所得電位差拉動驅動樑216之自由端朝向負載樑206之錨定端,且拉動負載樑206之快門端朝向驅動樑216之錨定端,藉此橫向驅動快門202朝向驅動錨218。柔性構件206充當彈簧,使得在移除跨該等樑206及216之電壓電位時,負載樑206將快門202推動回至其初始位置中,從而釋放儲存於負載樑206中之應力。
一光調變器(諸如光調變器200)併有一被動恢復力(諸如一彈簧)以在已移除電壓後使快門返回至其靜止位置。其他快門總成可併有用於使快門移動至敞開或閉合狀態中之一組雙重「敞開」及「閉合」致動器及單獨組之「敞開」及「閉合」電極。
存在多種方法,藉由該等方法,可經由一控制矩陣控制快門及光圈之一陣列以產生具有適當照度位準之影像(在許多情況中係移動影像)。在一些情況中,借助於連接至顯示器之周邊上之驅動器電路 之列及行互連件之一被動矩陣陣列完成控制。在其他情況中,在該陣列(所謂的主動矩陣)之各像素內包含切換及/或資料儲存元件以改良顯示器之速度、照度位準及/或電力耗散效能。
圖3A展示一控制矩陣300之一例示性示意圖。該控制矩陣300適用於控制併入至圖1A之基於MEMS之顯示設備100中之光調變器。圖3B展示連接至圖3A之控制矩陣300之基於快門之光調變器之一陣列320之一透視圖。該控制矩陣300可定址一像素陣列320(「陣列320」)。各像素301可包含受控於一致動器303之一彈性快門總成302,諸如圖2之快門總成200。各像素亦可包含一光圈層322,該光圈層322包含光圈324。
該控制矩陣300係製作為其上形成快門總成302之一基板304之表面上之一漫射或薄膜沈積電路。該控制矩陣300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309(「Vd源」)電連接至像素之一對應行中之像素301。在控制矩陣300中,Vd源309提供用於致動快門總成302之大部分能量。因此,該資料電壓源(Vd源)309亦用作一致動電壓源。
參考圖3A及圖3B,對於像素陣列320中之各像素301或各快門總成302,該控制矩陣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之閘極容許電流透過電晶體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,相對於定位於寫入啟用掃描線互連件306與資料互連件308之交叉處之像素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,將資料電壓選擇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(致動臨限電壓)。回應於施加Vat至一資料互連件308,對應快門總成中之致動器303致動,敞開該快門總成302中之快門。即使在控制矩陣300停止施加Vwe至一列後,施加至資料互連件308之電壓仍保持儲存在像素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致動快門總成302;此致動可在自該列移除寫入啟用電壓後進行。電容器312亦用作陣列320內之記憶體元件,從而儲存用於照明一影像圖框之致動指令。
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320包含安置在該基板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。在一些實施方案中,該基板304係由諸如玻璃或塑膠之一透明材料製成。在一些其他實施方案中,該基板304係由一不透明材料製成,但在該基板304中蝕刻若干孔以形成光圈324。
可使快門總成302連同致動器303一起製成雙穩態。即,快門可存在至少兩個平衡位置(例如,敞開或閉合)中,其中將快門固持在任意位置中需要極少功率或不需要功率。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之快門設定在適當位置中,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在適當位置中。
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相反力,仍使該致動器保持閉合且使該快門保持適當位置中。可藉由彈簧(諸如圖2A中描繪之基於快門之光調變器200中之彈簧207)施加該相反力,或可藉由一相對致動器(諸如一「敞開」或「閉合」致動器)施加該相反力。
該光調變器陣列320被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多於僅二進位「開啟」或「關閉」光學狀態之可能性。寫碼分區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。
圖4A及圖4B展示一雙致動器快門總成400之例示性視圖。如圖4A中描繪之雙致動器快門總成400係在一敞開狀態中。圖4B展示處於一閉合狀態中之雙致動器快門總成400。與快門總成200相比,快門總成400包含在一快門406之任一側上之致動器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。一第二相對致動器(快門閉合致動器404)用以閉合快門406。該等致動器402及404二者皆係柔性樑電極致動器。該等致動器402及404藉由實質上在平行於一光圈層407(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 沿快門406之移動軸附接至該快門406之兩端之支撐件減小該快門406之平面外運動並將該運動實質上限制於平行於基板之一平面。藉由類似於圖3A之控制矩陣300,適於與快門總成400一起使用之一控制矩陣可能包含用於相對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係在敞開狀態中,且因而已致動快門敞開致動器402,快門閉合致動器404係在其鬆弛位置中,且快門光圈412之中線與兩個光圈層光圈409之中線重合。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係在其鬆弛位置中,已致動快門閉合致動器404,且快門406之光阻斷部分現處在適當位置中以阻斷光透射穿過光圈409(描繪為虛線)。
各光圈在其周邊周圍具有至少一邊緣。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性實施方案中,各光圈可僅具有一單一邊緣。在一些其他實施方案中,在數學意義上,該等光圈無需分離或拆散,而是可連接。即,當光圈之部分或塑形區段可維持對應於各快門時,可連接若干此等區段使得藉由多個快門共用該光圈之一單一連續周長。
為容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,較佳的是快門406之光阻斷部分與光圈409重疊。圖4B展示介於快門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經設計使得其等電壓位移行為提供一雙穩態特性給快門總成400。對於快門敞開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時(在快門敞開或閉合之情況下)施加該電壓範圍,則即使在施加一致動電壓至相對致動器後,亦將使該致動器保持閉合且使快門保持在適當位置中。克服此一相反力維持一快門之位置所需的最小電壓被稱為一維持電壓Vm
圖5展示併有基於快門之光調變器(快門總成)502之一顯示設備500之一例示性截面視圖。各快門總成502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之間時有助於將快門503懸置在表面上方之一短距離處。快門總成502安置在一透明基板504上,此一基板係由塑膠或玻璃製成。安置在該基板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。反射膜506將未穿過該等表面光圈508之光向後反射回朝向該顯示設備500之後部。反射光圈層506可為不具備藉由若干氣相沈積技術(包含濺鍍、蒸鍍、離子電鍍、雷射燒蝕或化學氣相沈積(CVD))以薄膜方式形成之包含物之一細粒狀金屬膜。在一些其他實施方案中,面向後反射層506可由一鏡(諸如一介電鏡)形成。一介電鏡可製作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。該垂直間隙之量值較佳小於快門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中描繪之重疊416。
顯示設備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516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515。該等光源518可為(例如且不限於)白熾燈、螢光燈、雷射或發光二極體(LED)。一反射體519有助於引導來自燈具518之光朝向光導516。一面向前反射膜520安置在背光515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515之光線521)將返回至該背光515且再次自膜520反射。依此方式,首輪未能離開顯示設備500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包含使來自燈具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。光重導引器517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具518之距離而增加。
在一些實施方案中,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。在一些其他實施方案中,光圈層506可直接沈積在光導516之表面上。在一些實施方案中,光圈層506無需安置在與快門503及錨505相同之基板上(諸如在下文描述之MEMS向下組態中)。
在一些實施方案中,光源518可包含不同色彩(例如,紅色、綠色及藍色)之燈具。可藉由使用不同色彩之燈具以足以使人腦將不同色彩的影像平均化為一單一多色影像之一速率循序照明影像來形成一彩色影像。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的燈具。例如,光源518可具有紅色、綠色、藍色及白色燈具或紅色、綠色、藍色及黃色燈具。在一些其他實施方案中,光源518可包含青色、紫紅色、黃色以及白色燈具、紅色、綠色、藍色及白色燈具。在一些其他實施方案中,可在光源518中包含額外燈具。例如,若使用5種色彩,則光源518可包含紅色、綠色、藍色、青色及黃色燈具。在一些其他實施方案中,光源518可包含白色、橙色、藍色、紫色及綠色燈具或白色、藍色、黃色、紅色及青色燈具。若使用6種色彩,則光源518可包含紅 色、綠色、藍色、青色、紫紅色及黃色燈具或白色、青色、紫紅色、黃色、橙色及綠色燈具。
一覆蓋板522形成顯示設備500之前部。可用一黑色基質524覆蓋覆蓋板522之後側以增加對比度。在替代實施方案中,覆蓋板包含彩色濾光片,例如對應於快門總成502之不同快門之相異紅色、綠色及藍色濾光片。覆蓋板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/或藉由將覆蓋板522附接至基板504之一黏著密封件528來維持間隙526。
該黏著密封劑528密封在一流體530中。該流體530經設計具有較佳低於約10厘泊之黏度且具有較佳高於約2.0之相對介電常數及高於約104V/cm之介電崩潰強度。該流體530亦可用作一潤滑劑。在一些實施方案中,該流體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,該流體530具有大於或小於基板504之折射率之一折射率。
併有機械光調變器之顯示器可包含數百、數千或在一些情況中數百萬個移動元件。在一些裝置中,一元件之每一移動為靜摩擦提供停用該等元件之一或多者之機會。可藉由將全部部件浸入一流體(亦稱為流體530)中且將該流體(例如,用一黏著劑)密封在一MEMS顯示單元中之一流體空間或間隙內來促進此移動。該流體530通常係具有一低摩擦係數、低黏度且長期具有最小降級影響之一流體。當基於MEMS之顯示器總成包含用於該流體530之一液體時,該液體至少部分包圍基於MEMS之光調變器之一些移動部件。在一些實施方案中,為減小致動電壓,該液體具有低於70厘泊之一黏度。在一些其他實施方案中,該液體具有低於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之材料:低於4000克/莫耳,或在一些情況中低於400克/莫耳。亦可適用於此等實施方案之流體530包含(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。有用的流體可為聚二甲基矽氧烷(PDMS)(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(諸如已基五甲基二矽氧烷)。有用的流體可為烷,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。針對此等顯示器總成考慮之其他流體包含乙酸丁酯及二甲基甲醯胺。用於此等顯示器之又其他有用的流體包含氫氟醚、全氟聚醚、氫氟聚醚、戊醇及丁醇。例示性合適的氫氟醚包含乙基九氟丁基醚及2-三氟甲基-3-乙氧基十二氟己烷。
一金屬片或模製塑膠總成托架532圍繞邊緣將覆蓋板522、基板504、背光515及其他組件部分固持在一起。使用螺釘或內縮突片緊固總成托架532以增加組合顯示設備500之剛性。在一些實施方案中,藉由環氧樹脂灌注化合物將光源518模製在適當位置中。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516中。圖5中未描繪提供控制信號以及電力給快門總成502及燈具518之電互連件。
在一些其他實施方案中,一基於輥之光調變器、一光分接頭或一基於電濕潤之光調變陣列以及其他基於MEMS之光調變器可用顯示設備500內之快門總成502替代。
顯示設備500係稱為MEMS向上組態,其中基於MEMS之光調變器係形成於基板504之一前表面(即,面向觀看者之表面)上。快門總成502直接構建在反射光圈層506之頂部上。在一替代實施方案(稱為MEMS向下組態)中,快門總成安置在與其上形成反射光圈層之基板分離之一基板上。其上形成界定複數個光圈之反射光圈層之基板在本 文稱為光圈板。在MEMS向下組態中,承載基於MEMS之光調變器之基板代替顯示設備500中之覆蓋板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,背離觀看者且面向光導516之表面)上。基於MEMS之光調變器藉此經定位與反射光圈層直接相對且跨與反射光圈層506之一間隙。可藉由連接光圈板及其上形成MEMS調變器之基板之一系列間隔件柱來維持間隙。在一些實施方案中,該等間隔件係安置在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較佳小於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至圖6E展示一例示性複合快門總成之建構階段之截面視圖。圖6A展示一完成複合快門總成600之一例示性截面視圖。該快門總成600包含一快門601、兩個柔性樑602及構建於一基板603上之一錨結構604及一光圈層606。複合快門總成600之元件包含一第一機械層605、一導體層607、一第二機械層609及一囊封介電質611。該等機械層605或609之至少一者可沈積至超過0.15微米之厚度,這係因為該等機械層605或609之一者或二者用作該快門總成600之主負載軸承及機械致動構件,但在一些實施方案中,該等機械層605及609可較薄。用於機械層605及609之候選材料包含(不限於):諸如鋁(Al)、銅(Cu)、鎳(Ni)、鉻(Cr)、鉬(Mo)、鈦(Ti)、鉭(Ta)、鈮(Nb)、釹(Nd)之金屬或其等之合金;介電材料,諸如氧化鋁(Al2O3)、氧化矽(SiO2)、五氧化二鉭(Ta2O5)或氮化矽(Si3N4);或半導材料,諸如類金剛石碳、矽(Si)、鍺(Ge)、砷化鎵(GaAs)、碲化鎘(CdTe)或其等之合金。該等層之至少一者(諸如導體層607)應導電,以將電荷攜載至致動元件上且自該等致動元件攜載電荷。候選材料包含(但不限於)Al、Cu、Ni、Cr、Mo、Ti、Ta、Nb、Nd或其等之合金或半導材料,諸如類金剛石碳、Si、Ge、GaAs、CdTe或其等之合金。在一些實施方案中,採用 半導體層,該等半導體摻雜有雜質,諸如磷(P)、砷(As)、硼(B)或Al。圖6A描繪用於複合物之一夾層組態,其中機械層605及609(具有類似厚度及機械性質)係沈積於導體層607之任一側上。在一些實施方案中,夾層結構有助於確保在沈積之後剩餘之應力及/或由溫度變動而施加之應力將不會作用以引起快門總成600之彎曲、翹曲或其他變形。
在一些實施方案中,該複合快門總成600中之該等層之順序可顛倒,使得該快門總成600之外部係由一導體層形成,而該快門總成600之內部係由一機械層形成。
該快門總成600可包含一囊封介電質611。在一些實施方案中,可以保形方式塗敷介電塗層,使得均勻地塗佈快門601、錨604及樑602之所有曝露底表面、頂表面及側表面。可藉由熱氧化及/或一絕緣體(諸如Al2O3、氧化鉻(Cr2O3)(III)、二氧化鈦(TiO2)、二氧化鉿(HfO2)、氧化釩(V2O5)、氧化鈮(Nb2O5)、Ta2O5、SiO2或Si3N4)之保形CVD或經由原子層沈積沈積類似材料來生長此等薄膜。該介電塗層可經塗敷具有在10nm至1微米之範圍中之厚度。在一些實施方案中,可使用濺鍍及蒸鍍以將該介電塗層沈積至側壁上。
圖6B至圖6E展示用以形成圖6A中描繪之快門總成600之一例示性程序之特定中間製造階段之結果之例示性截面視圖。在一些實施方案中,該快門總成600構建於一預先存在控制矩陣(諸如薄膜電晶體之主動矩陣陣列,諸如圖3A及圖3B中描繪之控制矩陣)之頂部上。
圖6B展示形成快門總成600之一例示性程序中之一第一階段之結果之一截面視圖。如圖6B中描繪,沈積並圖案化一犧牲層613。在一些實施方案中,將聚醯亞胺用作一犧牲層材料。其他候選犧牲層材料包含(但不限於)聚合物材料,諸如聚醯胺、含氟聚合物、苯並環丁烯、聚苯基喹喔啉、聚對二甲基苯或聚降冰片烯。選取此等材料原因 在於其等具有平坦化粗糙表面、在超過250℃之處理溫度下維持機械整體性之能力,且在移除期間易於蝕刻及/或熱分解。在其他實施方案中,該犧牲層613係由一光阻劑形成,諸如聚乙酸乙烯酯、聚乙二醇及酚醛樹脂或酚醛清漆樹脂。在一些實施方案中,使用SiO2作為一替代犧牲層材料,只要其他電子或結構層抵抗用於移除SiO2之氫氟酸溶液,則可優先移除SiO2。一此合適的抗腐蝕材料係Si3N4。另一替代犧牲層材料係Si,只要電子或結構層抵抗用於移除Si之氟電漿或二氟化氙(XeF2)(諸如大部分金屬及Si3N4),則可優先移除Si。又另一替代犧牲層材料係Al,只要其他的電子或結構層抵抗強鹼溶液(諸如濃縮氫氧化鈉(NaOH)溶液),則可優先移除Al。合適的材料包含(例如)Cr、Ni、Mo、Ta及Si。又另一替代犧牲層材料係Cu,只要其他電子或結構層抵抗硝酸溶液或硫酸溶液,則可優先移除Cu。此等材料包含(例如)Cr、Ni及Si。
接著,圖案化該犧牲層613以於錨區域604處曝露孔或通孔。在採用聚醯亞胺或其他非光敏性材料作為犧牲層材料之實施方案中,犧牲層材料可經配方以包含光敏劑,從而容許在一顯影劑溶液中優先移除透過一UV光罩曝露之區域。可藉由下列步驟圖案化由其他材料形成之犧牲層:以一額外光阻劑層塗佈犧牲層613;圖案化該光阻劑;及最終使用該光阻劑作為一蝕刻遮罩。替代地可藉由使用一硬遮罩(其可為SiO2薄層或金屬(諸如,Cr))塗佈犧牲層613來圖案化該犧牲層613。接著,可藉由光阻劑及濕式化學蝕刻將一光圖案轉印至該硬遮罩。在該硬遮罩中顯影的圖案可抵抗乾式化學蝕刻、各向異性蝕刻或電漿蝕刻-可用以將深且狹窄的錨孔賦予犧牲層613中之技術。
在已在該犧牲層613中敞開錨區域604之後,可以化學方式或經由一電漿之濺鍍效應蝕刻曝露且下伏之導電表面614,以移除任何表面氧化物層。此一接觸蝕刻階段可改良下伏導電表面614與快門材料 之間之歐姆接觸。在圖案化犧牲層613之後,可透過使用溶劑清潔或酸蝕刻來移除任何光阻劑層或硬遮罩。
接著,在用於構建如圖6C中描繪之快門總成600之程序中,沈積快門材料。該快門總成600係由多個薄膜組成:第一機械層605、導體層607及第二機械層609。在一些實施方案中,該第一機械層605係一非晶矽(a-Si)層,該導體層607係Al且該第二機械層609係a-Si。第一機械層605、導體層607及第二機械層609係在低於犧牲層613發生物理降級之溫度之一溫度下沈積。例如,聚醯亞胺在高於約400℃之溫度下分解。因此,在一些實施方案中,第一機械層605、導體層607及第二機械層609係在低於約400℃之溫度下沈積,從而容許使用聚醯亞胺作為一犧牲層材料。在一些實施方案中,氫化非晶矽(a-Si:H)係可用於第一機械層605及第二機械層609之一機械材料,這係因為氫化非晶矽可在約250℃至約350℃之範圍中之溫度下藉由電漿增強型化學氣相沈積(PECVD)自矽烷氣體以相對無應力狀態生長至在約0.15微米至約3微米之範圍中之厚度。在一些此等實施方案中,磷化氫氣體(PH3)係用作一摻雜劑,使得可生長電阻低於約1ohm-cm之a-Si。在替代實施方案中,可使用一類似PECVD技術沈積Si3N4、富矽Si3N4或SiO2材料作為第一機械層605或沈積類金剛石碳、Ge、SiGe、CdTe或用於該第一機械層之其他半導電材料。PEVCD沈積技術之一優點在於,該沈積可相當保形,即,PEVCD沈積技術可塗佈狹窄導通孔之多種傾斜表面或內表面。即使切割至犧牲層材料中之錨或導通孔呈現幾乎垂直側壁,該PEVCD技術亦可在錨之底部水平表面與頂部水平表面之間提供一實質上連續塗層。
除了PECVD技術之外,可用於生長第一機械層605及第二機械層609之替代合適的技術亦包含RF或DC濺鍍、金屬有機CVD、蒸鍍、電鍍或無電電鍍。
在一些實施方案中,對於該導體層607,可利用一金屬薄膜,諸如Al。在一些其他實施方案中,可選取替代性金屬,諸如Cu、Ni、Mo或Ta。包含此一導電材料用於兩個目的。該導電材料減小快門601之總薄片電阻且其有助於阻止可見光穿過快門601,這係因為a-Si之厚度即使小於2微米(如快門601之一些實施方案中可使用),其亦可在一定程度上透射可見光。可藉由濺鍍或以一更保形方式憑藉CVD技術、電鍍或無電電鍍來沈積導電材料。
圖6D展示用於形成快門總成600之下一組處理階段之結果。當犧牲層613仍位於基板603上時,光學遮罩並蝕刻第一機械層605、導體層607及第二機械層609。首先,塗敷一光阻劑材料,接著透過一光罩曝露該光阻劑材料,且接著顯影以形成一蝕刻遮罩。接著,可在基於氟之電漿化學中蝕刻非晶矽、Si3N4及SiO2。亦可使用HF濕式化學蝕刻SiO2機械層;且可使用濕式化學或基於氯之電漿化學蝕刻導體層607中之任何金屬。
透過光罩施加之圖案形狀可影響機械性質,諸如硬度、柔性及致動器及快門總成600之快門601中之電壓回應。快門總成600包含以截面展示之柔性樑602。各柔性樑602經塑形使得寬度小於快門材料之總高度或厚度。在一些實施方案中,樑尺寸比率係維持於約1.4:1或更大,且該等柔性樑602之高度或厚度大於其等寬度。
圖6E中描繪用於構建快門總成600之例示性製造程序之後續階段之結果。移除犧牲層613,這使得自基板603釋放所有移動部件,惟在錨固點處除外。在一些實施方案中,在氧氣電漿中移除聚醯亞胺犧牲材料。亦可在氧氣電漿中或在一些情況中藉由熱解移除用於犧牲層613之其他聚合物材料。可藉由濕式化學蝕刻或藉由氣相蝕刻移除一些犧牲層材料(諸如SiO2)。
在一最終程序中(圖6A中描繪該最終程序之結果),在快門總成 600之所有曝露表面上沈積囊封介電質611。在一些實施方案中,可以一保形方式塗敷該囊封介電質611,使得使用CVD均勻地塗佈該快門601及該等樑602之所有底表面、頂表面及側表面。在一些其他實施方案中,僅塗佈該快門601之頂表面及側表面。在一些實施方案中,將Al2O3用於該囊封介電質611且藉由原子層沈積將Al2O3沈積至約10奈米至約100奈米之範圍中之厚度。
最後,可將抗黏滯塗層塗敷至該快門601及該等樑602之表面。此等塗層防止一致動器之兩個獨立樑之間之非所要黏合或黏著。合適的塗層包含碳膜(石墨及類金剛石兩者)及含氟聚合物,及/或低蒸氣壓潤滑劑以及氯矽烷、碳氫氯矽烷、碳氟氯矽烷,諸如甲氧基封端矽烷、全氟矽烷、胺基矽烷、矽氧烷及羧酸基單體及物種。可藉由曝露於一分子蒸氣或藉由CVD分解前驅體化合物而塗敷此等塗層。可藉由快門表面之化學變化(諸如藉由氟化、矽烷化、矽氧烷化)或絕緣表面之氫化來產生抗黏滯塗層。
用於基於MEMS之快門顯示器中之一類合適致動器包含柔性致動器樑,其等用於控制橫向於顯示器基板或在顯示器基板之平面中之快門運動。當該等致動器樑變得更柔性時,用於致動此等快門總成之電壓降低。若該等樑經塑形使得平面中運動相對於平面外運動較佳或提升,則亦改良對經致動運動之控制。因此,在一些實施方案中,柔性致動器樑具有一矩形截面,使得該等樑之高度或厚度大於該等樑之寬度。
一長的矩形樑相對於在一特定平面內之彎曲之硬度係該樑在該平面中之最薄尺寸之三次冪。因此,有利的是減小柔性樑之寬度以減小用於平面內運動之致動電壓。然而,當使用習知的光微影設備來界定且製造快門及致動器結構時,該等樑之最小寬度可限於光學器件之解析度。且雖然已經開發用於在具有狹窄特徵的光阻劑中界定圖案之 光微影設備,但是此等設備係昂貴的且可以單次曝光而完成其上方之圖案化之面積有限。為在大的玻璃面板或其他透明基板上進行經濟光微影,通常將圖案化解析度或最小特徵大小限於若干微米。
圖7A至圖7D展示具有狹窄側壁樑之一例示性快門總成700之建構階段之等角視圖。此替代程序產生柔性致動器樑718及720及一柔性彈簧樑716(統稱為「側壁樑716、718及720」),該等樑之寬度遠小於對大的玻璃面板之習知微影限制。在圖7A至圖7D中描繪之程序中,快門總成700之柔性樑係形成為由一犧牲材料製成之一模具上之側壁特徵。該程序被稱為一側壁樑程序。
如圖7A中描繪,形成具有側壁樑716、718及720之快門總成700之程序开始於沈積且圖案化一第一犧牲材料701。界定於該第一犧牲材料701中之圖案產生開口或通孔702,在該等開口或通孔702內最終將形成用於該快門總成700之錨。該第一犧牲材料701之沈積及圖案化在概念上類似於針對圖6A至圖6E描述之沈積及圖案化,且使用類似於針對圖6A至圖6E描述之沈積及圖案化之材料及技術。
形成該等側壁樑716、718及720之程序繼續,其中沈積且圖案化一第二犧牲材料705。圖7B展示在圖案化該第二犧牲材料705之後產生之一模具703之形狀。該模具703亦包含該第一犧牲材料701及其先前界定之通孔702。圖7B中之模具703包含兩個相異水平位準。該模具703之底部水平位準708藉由該第一犧牲層701之頂表面建立且可在已蝕除該第二犧牲材料705之區域中接達。該模具703之頂部水平位準710藉由該第二犧牲材料705之頂表面建立。圖7B中描繪之模具703亦包含實質上垂直側壁709。上文關於圖6A至圖6E之犧牲層613描述用作第一犧牲材料701及第二犧牲材料705之材料。
形成該等側壁樑716、718及720之程序繼續,其中將快門材料沈積且圖案化至犧牲模具703之所有曝露表面上,如圖7C中描繪。上文 關於圖6A至圖6E之第一機械層605、導體層607及第二機械層609描述用於形成快門712之合適材料。將該快門材料沈積至小於約2微米之一厚度。在一些實施方案中,該快門材料經沈積以具有小於約1.5微米之一厚度。在一些其他實施方案中,該快門材料經沈積以具有小於約1.0微米之一厚度,且可薄至0.10微米。在沈積之後,如圖7C中描繪般圖案化該快門材料(其可為如上所述之若干材料之一複合物)。首先,在該快門材料上沈積一光阻劑。接著,圖案化該光阻劑。顯影至該光阻劑中之圖案經設計使得該快門材料在一後續蝕刻階段之後仍保持在該快門712之區域中以及錨714處。
該製造程序繼續,其中施加一各向異性蝕刻,從而導致圖7C中描繪之結構。在一電漿氛圍中對基板726或者靠近基板726之一電極施加一電壓偏壓來實行快門材料之各向異性蝕刻。偏壓基板726(在電場垂直於該基板726之表面之情況下)導致離子以幾乎垂直於該基板726之一角度朝向該基板726加速。此等加速離子與蝕刻化學品耦合導致法向於該基板726之平面之一方向上之蝕刻速率遠快於平行於該基板726之方向上之蝕刻速率。藉此實質上消除對由一光阻劑保護之區域中之快門材料之底切蝕刻。沿著模具703之垂直側壁709(其等實質上平行於加速離子之軌道),快門材料亦實質上受到保護而免受各向異性蝕刻影響。此經保護側壁快門材料形成用於支撐快門712之側壁樑716、718及720。沿著模具703之其他(非光阻劑保護)水平表面(諸如頂部水平表面710或底部水平表面708),快門材料已藉由蝕刻實質上完全移除。
只要供應基板726或緊靠基板726之一電極之電偏壓,便可在一RF或DC電漿蝕刻裝置中達成用以形成側壁樑716、718及720之各向異性蝕刻。對於RF電漿蝕刻之情況,可藉由使基板固持器與激勵電路之接地板切斷連接而獲得一等效自偏壓,藉此容許基板電位在電漿中 浮動。在一些實施方案中,可提供一蝕刻氣體,諸如三氟甲烷(CHF3)、全氟丁烯(C4F8)或三氯甲烷(CHCl3),其中碳及氫及/或碳及氟皆係該蝕刻氣體之成分。當與一定向電漿耦合(再次透過基板726之電壓偏壓達成)時,自由碳(C)、氫(H)及/或氟(F)原子可遷移至該等垂直側壁709,在該等垂直側壁709處,該等原子累積一被動或保護性似聚合物塗層。此似聚合物塗層進一步保護側壁樑716、718及720免受蝕刻或化學侵蝕。
在移除第二犧牲材料705及第一犧牲材料701的剩餘部分之後,完成形成側壁樑716、718及702之程序。圖7D中展示結果。移除犧牲材料之程序類似於關於圖6E描述之程序。沈積於該模具703之該等垂直側壁709上之材料保留為側壁樑716、718及720。側壁樑716用作為將錨714機械地連接至快門712之一彈簧,且亦提供一被動恢復力並抵消由柔性樑718及720形成之致動器施加之力。該等錨714連接至一光圈層725。該等側壁樑716、718及720高且狹窄。該等側壁樑716、718及720(當由該模具703之表面形成時)之寬度類似於所沈積之快門材料之厚度。在一些實施方案中,側壁樑716之寬度將與快門712之厚度相同。在一些其他實施方案中,樑寬度將為該快門712之厚度之約1/2。該等側壁樑716、718及720之高度係由第二犧牲材料705或(換言之),由關於圖7B描述之圖案化操作期間產生之模具703之深度判定。只要所沈積之快門材料之厚度經選取小於約2微米,圖7A至圖7D中描繪之程序便可良好地適用於生產狹窄樑。實際上,對於許多應用,0.1微米至2.0微米之厚度範圍相當合適。習知光微影將圖7A、圖7B及圖7C中所示之圖案化特徵限於更大尺寸,例如容許最小解析特徵不小於2微米或5微米。
圖7D描繪快門總成700之一等角視圖,其係在上述程序中之釋放操作之後形成,從而產生具有高縱橫比之截面之柔性樑。例如,只要 第二犧牲材料705之厚度大於快門材料之厚度之4倍以上,則樑高度與樑寬度之所得比率將經產生為一類似比率,即,大於約4:1。
一選用階段(上文未圖解說明但包含為導致圖7C之程序之部分)涉及各向異性蝕刻側壁樑材料以使柔性負載樑720與柔性驅動樑718分離或解除耦合。例如,已透過使用一各向異性蝕刻自側壁移除點724處之快門材料。一各向異性蝕刻係蝕刻速率在所有方向上實質上相同之蝕刻,使得不再保護諸如點724之區域中之側壁材料。只要不對基板726施加一偏壓電壓,便可在一典型電漿蝕刻設備中完成各向異性蝕刻。亦可使用濕式化學蝕刻技術或氣相蝕刻技術達成一各向異性蝕刻。在此選用第四遮罩及蝕刻階段之前,側壁樑材料基本上連續地存在於該模具703中之凹入特徵之周長周圍。第四遮罩及蝕刻階段係用以分離且分割側壁材料,從而形成相異樑718及720。透過光阻劑施配之一第四程序且透過一遮罩曝光而達成在點724處分離樑718與樑720。在此情況下,光阻劑圖案經設計以保護側壁樑材料在除分離點724之外之所有點處免受各向異性蝕刻。
作為側壁程序中之一最後階段,在該等側壁樑716、718及720之外表面周圍沈積一囊封介電質。
為保護沈積於該模具703之垂直側壁709上之快門材料且產生具有實質上均勻截面之側壁樑716、718及720,可遵循一些特定程序指導方針。例如,在圖7B中,可將該等側壁709製成儘可能垂直。該等垂直側壁709及/或曝露表面處之傾斜部易於受到各向異性蝕刻。在一些實施方案中,可藉由圖7B處之圖案化操作(諸如以一各向異性方式圖案化第二犧牲材料705)產生垂直側壁709。結合第二犧牲層705之圖案化使用一額外光阻劑塗層或一硬遮罩容許在各向異性蝕刻第二犧牲材料705時使用侵蝕性電漿及/或高基板偏壓,同時緩解光阻劑之過度磨損。只要在UV曝光期間小心地控制焦點深度,便可在可光成像犧 牲材料中產生垂直側壁709且在光阻劑之最終固化期間避免過度收縮。
在側壁樑處理期間提供幫助之另一程序指導方針係關於快門材料沈積之保形性。無關於模具703之表面之定向(垂直或水平),可用類似厚度之快門材料覆蓋該等表面。當使用CVD沈積時,可達成此保形性。特定言之,可採用下列保形技術:PECVD、低壓化學氣相沈積(LPCVD)及原子或自限制層沈積(ALD)。在上述CVD技術中,可藉由一表面上之反應速率限制薄膜之生長速率,這與將表面曝露至一定向源原子通量相反。在一些實施方案中,生長於垂直表面上之材料之厚度係生長於水平表面上之材料之厚度之至少50%。或者,可在提供一金屬晶種層(其在電鍍之前塗佈該等表面)之後藉由無電電鍍或電鍍自溶液保形地沈積快門材料。
在上述製造程序中,如圖7D中所示,透過一鈍化階段處理經釋放之快門總成。在鈍化階段期間,在快門總成之曝露表面上方沈積一介電塗層。通常,例如,使用諸如CVD、PECVD、物理氣相沈積(PVD)、ALD或蒸鍍之沈積技術以一保形方式塗敷介電塗層,使得快門總成(包含快門712及樑718及720)之所有底表面、頂表面及側表面均勻地塗佈有介電材料。
薄且狹窄的柔性驅動樑718各具有兩個主表面:一主表面面向柔性負載樑720且另一主表面面向相反方向。類似地,薄且狹窄的柔性負載樑720之各者亦具有兩個主表面,其中一主表面實質上面向驅動樑718且另一主表面面向相反方向。樑718及720之兩個主表面在鈍化階段期間曝露於沈積氣體。因此,柔性驅動樑718及柔性負載樑720之各者之兩個主表面皆將塗佈有介電塗層。
在各樑之兩個主表面上具有介電塗層增加柔性驅動樑718及柔性負載樑720之厚度。用以致動致動器之電壓部分係柔性驅動樑718及負 載樑720之厚度及硬度之一函數。具體言之,電壓隨著厚度及硬度的增加而增加。因此,沈積在柔性驅動樑718及負載樑720之兩個主表面上之保形介電塗層非所要地導致致動致動器所需之電壓增加。
具有較薄及/或較不完整保護塗層之快門總成可產生具有較低致動電壓之致動器。下文論述此等快門總成及其等製造程序之實例。
圖8A至圖8C展示另一例示性快門總成之建構階段之等角視圖及截面視圖。圖8A至圖8C中所示之建構階段可用於開始於圖7A至圖7C中所示之建構階段之一製造程序,且用作圖7D中所示之建構階段之替代品。使用此等替代性建構階段產生一快門總成800。一般而言,圖8A至圖8C中所示之建構階段與關於圖7D論述之製造程序之剩餘部分之不同之處在於:在對應於圖8A至圖8C中所示之建構階段之製造程序中,在釋放快門總成800之前使用一介電材料801塗佈快門總成800。換言之,在快門總成700仍由犧牲模具703支撐時沈積介電材料801,從而導致圖8A中所示之快門總成800。
更特定言之,圖8A展示一快門總成800之一建構階段之一等角視圖,其源自在圖7C中所示之快門總成700及犧牲模具703上方沈積一介電材料801。可使用ALD、CVD、PECVD、PVD或蒸鍍沈積介電材料801。用於介電材料801之材料可包含(但不限於)氮化矽(SiNx)、氧化鋁(Al2O3)、氧化矽(SiOx)、碳化矽(SiCx)、SiOxNy、NbOx、氧化鉿(HfOx)、氧化鈦(TiOx)、氧化鋅(ZnOx)、類金剛石碳及使用一或多種介電材料之多層或複合膜。
參考圖8A,當快門總成800仍由犧牲模具703支撐時在快門總成800及犧牲模具703上沈積介電材料801。因此,在介電材料801的沈積期間,僅快門總成800之未接觸犧牲模具703之表面將塗佈有介電材料801。例如,如圖8A中之快門總成800之放大視圖所示,僅驅動樑718之一主表面(即,未接觸犧牲模具703之側壁之主表面)塗佈有介電材 料801。類似地,僅負載樑720之一主表面塗佈有介電材料801。又,僅快門712之未接觸犧牲模具703之表面塗佈有介電材料801。類似地,僅彈簧樑716之未接觸犧牲模具703之表面塗佈有介電材料801。
沿軸A-A取得之快門總成800之一部分之一截面進一步展示快門總成800之塗佈有介電材料801之部分。例如,驅動樑718及負載樑720面向彼此之表面塗佈有介電材料801,而接觸第二犧牲材料705之表面未塗佈有介電材料801。
圖8B展示在已圖案化介電材料801之後快門總成800之一建構階段之一等角視圖及一截面視圖。在沈積介電材料801之後,圖案化沈積材料801使得介電材料801保留在快門總成800之所要部分上。例如,圖案化介電材料801使得介電材料801僅保留在驅動樑718及負載樑720之主表面上。然而,自犧牲模具703之表面移除介電材料801。例如,自犧牲模具703之頂部水平表面710及底部水平表面708移除介電材料801。如圖8B中所示,亦自快門712移除介電材料801。然而,在一些其他實施方案中,圖案化可代替性地保留快門712之頂表面上之介電材料801。在一些其他實施方案中,介電材料801亦可保留在彈簧樑716之表面上方。如圖10A至圖10F中所示,在一些實施方案中,沈積在驅動樑718及負載樑720上之介電材料801經圖案化以選擇性地移除沈積在驅動樑718及負載樑720上之一些或所有介電材料801。
沿軸A-A取得之一截面展示在圖案化之後,介電材料801保留在驅動樑718之未接觸模具703且面向相對負載樑720之主表面上方。類似地,介電材料801保留在負載樑720之未接觸模具703且面向相對驅動樑718之主表面上方。
實行介電材料801之沈積使得快門總成800之各個部分上方之介電材料801之厚度介於約10nm至約400nm之間。在一些例項中,快門總成800之一些部分上方之介電材料801之厚度不同於其他部分上方之 厚度。例如,驅動樑718及負載樑720之部分上方之介電材料801之厚度可小於快門712上方之介電材料801之厚度。在一些實施方案中,一旦快門總成最終自犧牲材料703釋放,驅動樑718及負載樑720上方之介電材料801之厚度經選擇為儘可能薄以提供薄且可撓驅動樑718及負載樑720。具有薄且可撓驅動樑718及負載樑720容許減小用以操作致動器之致動電壓之量值。然而,驅動樑718及負載樑720上方之介電材料801經選擇為足夠厚以在致動期間耐受致動電壓而不經歷驅動樑718及負載樑720接觸時之絕緣崩潰。
在一些實施方案中,可藉由以下者圖案化介電材料801:使用一光阻劑層塗佈介電材料801,接著光圖案化光阻劑且最後使用光阻劑作為一蝕刻遮罩。在一些其他實施方案中,可藉由使用一硬遮罩塗佈介電材料801來圖案化介電材料801,硬遮罩可為材料(諸如二氧化矽、鉻、鋁、氮化鈦(TiN)、Si、Mo、鎢鉬(MoW)及鉻鉬(MoCr))之一薄層。硬遮罩通常具有約0.1微米至1微米之厚度。接著,藉由光阻劑及濕式化學蝕刻將一光圖案轉印至硬遮罩。此後接著諸如乾式化學蝕刻、各向異性蝕刻或電漿蝕刻之蝕刻技術以圖案化介電材料801。
在快門總成800上方適當地圖案化介電材料801之後,移除犧牲模具703。移除犧牲模具703釋放快門總成800且自基板726(除錨固點處之外)釋放所有移動部件。
圖8C展示在自犧牲模具703釋放快門總成800之後快門總成800之一建構階段之一等角視圖及一截面視圖。如所示,在等角視圖中,在釋放之後,快門總成800藉由錨714、彈簧樑716及負載樑720支撐在基板726上方。驅動樑718亦藉由錨715懸置在基板上方且與負載樑720相對。沿軸A-A取得之截面視圖展示驅動樑718、負載樑720及快門712懸置在基板726及光圈層725上方。此外,介電材料801僅沈積在柔性驅動樑718及柔性負載樑720之各者之一主表面上方,從而導致較薄且 較不硬的柔性樑。
圖9展示一快門總成900之一俯視圖。特定言之,快門總成900包含其上已形成快門總成900之一模具901。快門總成900包含兩個致動器總成(一第一致動器總成854及一第二致動器總成805)及一快門860。
第一致動器總成854包含形成於模具901之凸起模具部分902及903之側壁周圍且附接至一第一驅動錨869之一對環狀物驅動樑856及857。環狀物驅動樑856及857各包含兩個主表面:一內主表面,其與凸起模具部分902或903接觸;及一外主表面,其塗佈有一介電材料904。第一致動器總成854亦包含一對負載樑858及859。兩個負載樑858及859之一第一端附接至快門860。負載樑858之另一端附接至一第一負載錨862。負載樑859之另一端附接至一第二負載錨863。負載樑858及859亦具有兩個主表面,其等之僅一者塗佈有介電材料904。第一致動器總成854亦包含附接至第一負載錨862及第二負載錨863之一周邊樑875。周邊樑875及負載樑858及859係形成於模具901之一圍封空間之側壁上。與形成於凸起模具部分902及903之外側壁上之驅動樑856及857相比,周邊樑及負載樑858及859係形成於圍封模具之包圍凸起部分902及903之一下部之一壁之內部上。周邊樑875及負載樑858及859沿著圍封空間之邊界形成一環狀物。由於環狀物中不存在終端(如圍封空間周圍的邊界所期望),故避免使負載樑858及859與快門總成900之其他組件分離之一額外光微影步驟。
第二致動器總成805亦包含附接至一驅動錨866之兩個環狀物驅動樑864及865。環狀物驅動樑864及865分別形成於犧牲模具901之凸起模具部分905及906之側壁周圍。僅驅動樑864及865之未接觸側壁905及906之外主表面塗佈有介電材料904。第二致動器總成805亦包含附接至快門860及負載錨867及868之一對負載樑820及822。同樣,僅 負載樑820及822之未接觸犧牲模具901之主表面塗佈有介電材料904。第二致動器總成805亦包含附接至負載錨867及868之一周邊樑876。如同負載樑858及859及周邊樑875,周邊樑876及負載樑820及822亦在模具901之一圍封空間周圍形成一環狀物。特定言之,周邊樑876及負載樑820及822形成於圍封模具之包圍凸起部分905及906之下部之一壁之內部上。由於環狀物中不存在終端,故避免使負載樑820及822與快門總成900之其他組件分離之一額外光微影步驟。
在釋放之後,僅環狀物驅動樑856、857、864及865之各者之一主表面將塗佈有介電材料904。類似地,僅負載樑858、859、820及822之各者之一主表面將塗佈有介電材料904。這導致較薄且更可撓驅動樑及負載樑。
圖10A至圖10F展示致動總成之各種實例之部分。特定言之,圖10A至圖10F展示可形成於快門總成900上之介電塗層中之各種圖案。圖10A至圖10F之各者僅探討上述圖9之第一致動器總成854之一部分。然而,應瞭解,經圖解說明之圖案可施加於第一致動器總成854之其他部分以及第二致動器總成805。
圖10A展示第一致動器總成854之一實施方案,其中介電材料904經圖案化使得其得以自負載樑858之主表面移除。這導致負載樑858相對較薄且因此硬度小於上述圖9中描述之負載樑858(其中介電材料904沈積在負載樑858之一主表面上)。自負載樑858移除介電材料進一步減小致動器854之致動電壓,同時維持驅動樑856與負載樑858之間之介電材料904之一中介保護層。
圖10B展示適用於第一致動器總成854上之一介電材料1002之另一例示性圖案。特定言之,圖10B展示僅安置在與負載樑858相對之環狀物驅動樑856之主表面之部分上之介電材料1002。即,介電材料1002僅安置於在第一致動器總成854之致動期間可潛在地接觸相對負 載樑858之環狀物驅動樑856之外主表面之該部分上。自負載樑858之整個主表面移除介電材料904。因此,如同圖10A,圖10B中所示之介電材料圖案進一步減小致動器854之致動電壓,同時維持驅動樑856與負載樑858之間之一中介保護層。
圖10C展示適用於第一致動器總成854之一介電材料之又另一例示性圖案。特定言之,圖10C展示圖案化為環狀物驅動樑856及負載樑858上方之凸起段之介電材料1003。此等凸起段亦可被稱為脊。該等段之間的間隙減小環狀物驅動樑856及負載樑858之硬度。快門總成900通常浸入至一潤滑流體中。介電材料904之分段(呈凸起段之形式)亦減小在致動期間表現於環狀物驅動樑856與負載樑858之間的擠壓膜阻尼效應。特定言之,介電材料1003之凸起段之間的通道容許流體在第一致動器總成854之操作期間環狀物驅動樑856及負載樑858被牽拉朝向彼此時自該等樑之間逸出。減小擠壓膜阻尼效應可進一步降低足以完全致動第一致動器總成854之電壓且亦可增加其致動速度。
圖10D展示適用於第一致動器總成854上之一介電材料1004之又另一例示性圖案。特定言之,圖10D中所示之實例類似於上文圖10C中論述之實例,惟介電材料1004之凸起段僅保留於可潛在地接觸相對負載樑858之環狀物驅動樑856之外主表面之部分上除外。環狀物驅動樑856之剩餘部分上缺少介電材料1004會減小環狀物驅動樑856之硬度。
圖10E展示適用於第一致動器總成854上之一介電材料1005之一進一步例示性圖案。特定言之,在圖10E中,介電材料1005經圖案化使得僅在第一致動器總成854之操作期間可潛在地彼此接觸之環狀物驅動樑856及負載樑858之主表面之部分上安置凸起段1005a至1005d。在一些實施方案中,凸起段1005a及1005b經圖案化使得當負載樑858經牽拉朝向環狀物驅動樑856時,凸起段1005a變成位於負載樑858之 凸起段1005c與1005d之間之一間隙中。類似地,凸起段1005d經圖案化使得在致動期間,凸起段1005d變成位於環狀物驅動樑856之兩個凸起段1005a與1005b之間之一間隙中。在一些實施方案中,凸起段之間的間隙之一長度可至少大於或等於凸起段之一長度。例如,凸起段1005c與1005d之間的間隙之長度可大於或等於凸起段1005a之長度。凸起段1005a至1005d之配置容許當完全致動第一致動器總成854時環狀物驅動樑856及負載樑858緊密靠近。這容許進一步致動距離同時保留介電材料之一中介層以用於保護目的。
圖10F展示適用於第一致動器總成854上之一介電材料1006之一進一步例示性圖案。特定言之,圖10F展示介電材料1006(呈凸起段之形式)僅保留在環狀物驅動樑856之外主表面上。實質上自負載樑858之表面移除介電材料1006。在一些實施方案中,情境可顛倒,使得凸起段代替性地保留在負載樑858之主表面上,而實質上自環狀物驅動樑856移除介電材料904。
圖11展示用於在快門總成之一或多個部分上方提供一保護塗層之一程序1100之一例示性流程圖。方法開始於在一基板上形成一模具(階段1101),其中該模具包含一第一壁及一第二壁。如上文關於圖7描述,在基板726上形成模具703,其中該模具具有垂直側壁709。
隨後,在第一壁及第二壁上沈積一樑材料(階段1102)。圖案化該樑材料以形成一第一柔性樑及與第一柔性樑相對之一第二柔性樑(階段1103)。上述圖7C中可見此等程序之結果,其中在犧牲模具703上方沈積並隨後圖案化一樑材料以形成第一柔性樑718及與第一柔性樑718相對之第二柔性樑720。
在圖案化柔性樑之後,在第一柔性樑及第二柔性樑上方沈積一保護塗層以形成一第一保護塗層及一第二保護塗層(階段1104)。上文已關於圖8描述此階段,其中在柔性驅動樑718上方安置一第一保護塗 層(呈一介電塗層之形式)且其中在柔性負載樑720上方安置第二保護塗層(亦呈一介電塗層之形式)。
用於保護塗層之材料可包含(不限於)氮化矽(SiNx)或氧化鋁(Al2O3)。除介電材料以外,其他合適的保護塗層包含SiOx、SiCx、SiOxNy、NbOx、HfOx、TiOx、ZnOx、類金剛石碳、使用一或多種介電材料之多層或複合膜。用以沈積保護塗層之技術可包含(不限於)原子層沈積、CVD或PECVD。
可視需要圖案化第一保護塗層及第二保護塗層以進一步減小第一柔性樑及第二柔性樑之硬度(階段1105)。上文關於圖10A至圖10F描述多種合適的圖案。
最後,在沈積保護塗層之後,移除模具,藉此釋放第一柔性樑及第二柔性樑以用作一靜電致動器之相對電極(階段1106)。圖8C中圖解說明此階段之結果,其中移除犧牲模具703,藉此釋放快門總成700,包含柔性驅動樑718及柔性負載樑720。柔性驅動樑718及柔性負載樑720形成快門總成700之靜電致動器之相對電極。
圖12A至圖12D展示另一例示性快門總成950之建構階段之截面視圖。圖12A至圖12D中所示之製造階段與圖8A至圖8C中所示之階段的類似之處在於,在自一支撐模具釋放快門總成950之前實行一介電材料954之沈積。然而,不同於圖8A至圖8C中所示之階段(其中在沈積快門層之後實行介電材料801之沈積),在圖12A至圖12D中所示之製造階段中,在沈積快門層之前實行介電材料954之沈積。此差異可歸因於用於形成圖12A至圖12D中之快門總成950之一不同模具設計。下文詳細地論述圖12A至圖12D中所示之不同模具設計及相關聯之製造階段。
圖12A至圖12D中所示之製造階段可開始於上文圖7A中所示之階段之後。如上文論述,在圖7A中所示之階段中,在基板726上方沈積 光圈層725。接著,圖案化光圈層725以在光圈層725內形成開口或光圈。如圖12A中所示,在圖案化光圈層725之後,在光圈層725上方沈積一第一犧牲層951及一第二犧牲層952。接著,圖案化第二犧牲層952以形成一模具,在該模具上方將形成快門總成950。圖12A之截面中展示模具之兩個所得凸起部分953a及953b。
在圖案化第二犧牲層952以形成模具之後,使用一介電材料954塗佈模具。介電材料954可類似於上文參考圖8A至圖8C論述之介電材料801,且可使用類似沈積技術進行沈積。沈積介電材料954使得其實質上塗佈模具之所有部分,包含(如所示)凸起模具部分953a及953b。
隨後,如圖12B中所示般圖案化介電材料954使得介電材料954保留在凸起模具部分953a之側壁上。例如,介電材料部分954a及954b保留在凸起部分953a之側壁上方。在一些實施方案中,介電材料954亦可保留在凸起部分953b之頂表面上方。可使用用以圖案化上文參考圖8A至圖8C論述之介電材料801之相同技術圖案化介電材料954。在一些實施方案中,可圖案化介電層以容許在下伏電路與致動器(其等形成於後續製造階段中)之間形成電接觸件。
在圖案化介電材料954之後,如圖12C中所示般在介電材料954上方沈積並圖案化一快門材料。用於圖12C中所示之階段中之快門材料可類似於用於圖7C中所示之階段中之快門材料。圖案化快門材料使得其保留在模具之側壁上之介電部分上方。例如,快門材料保留在介電部分954a及954b上方,其等繼而沈積在凸起模具部分953a之側壁上方。因此,在介電部分954a上方形成一柔性驅動樑955且在介電部分954b上方形成一柔性負載樑956。亦圖案化快門材料使得其保留在凸起模具部分953b上方以形成一快門957。亦可形成用於支撐快門957及柔性樑955及956之額外組件,諸如一驅動錨、一負載錨及一彈簧樑,但是為簡單起見在圖12C之截面中並未展示該等額外組件。
柔性驅動樑955及柔性負載樑956之形狀及大小可分別類似於圖8C中所示之柔性驅動樑718及柔性負載樑720。然而,雖然圖8C之柔性樑718及負載樑720係形成於模具703之兩個分離凸起模具部分之側壁上方,但是(相比之下)圖12C之柔性驅動樑955及柔性負載樑956係形成於相同凸起模具部分953a之兩個側壁上方。經組態以在致動期間彼此接合之柔性驅動樑955及柔性負載樑956之主表面分別與介電部分954a及954b接觸。因此,藉由在沈積快門材料之前沈積介電材料954,在釋放之後,將使用介電材料954a及954b適當地塗佈柔性驅動樑955及柔性負載樑956之接合主表面。
在已圖案化快門材料之後,如圖12D中所示般移除第一模具層951及第二模具層952。這釋放快門957及柔性驅動樑955及負載樑956。如上文提及,藉由在沈積快門材料之前沈積介電材料954,可在不使用任何介電材料塗佈柔性驅動樑955及負載樑956之非接合主表面之情況下使用介電材料部分954a及954b適當地塗佈柔性驅動樑955及負載樑956之接合主表面。這導致較薄且較不硬的柔性樑。
圖13A及13B係圖解說明包含一組顯示元件之一顯示裝置40之系統方塊圖。該顯示裝置40可為(例如)一智慧型電話、一蜂巢式或行動電話。然而,該顯示裝置40之相同組件或其稍微變動亦圖解說明各種類型的顯示裝置,諸如電視機、電腦、平板電腦、電子閱讀器、手持式裝置及可攜式媒體裝置。
該顯示裝置40包含一外殼41、一顯示器30、一天線43、一揚聲器45、一輸入裝置48及一麥克風46。該外殼41可由多種製造程序之任一程序形成,包含射出模製及真空成形。此外,該外殼41可由多種材料之任一材料製成,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41可包含可移除部分(未展示),該等可移除部分可與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。
如本文所述,顯示器30可為多種顯示器之任一者,包含雙穩態或類比顯示器。該顯示器30亦可經組態以包含一平板顯示器(諸如電漿、電致發光(EL)顯示器、OLED、超扭轉向列(STN)顯示器、LCD或薄膜電晶體(TFT)LCD)或一非平板顯示器(諸如一陰極射線管(CRT)或其他顯像管裝置)。此外,如本文所述,該顯示器30可包含一基於機械光調變器之顯示器。
圖13A中示意地圖解說明顯示裝置40之組件。該顯示裝置40包含一外殼41,且可包含至少部分圍封在該外殼41中之額外組件。例如,該顯示裝置40包含一網路介面27,該網路介面27包含可耦合至一收發器47之一天線43。網路介面27可為可顯示於顯示裝置40上之一影像資料源。因此,網路介面27係一影像源模組之一實例,但是處理器21及輸入裝置48亦可用作一影像源模組。該收發器47係連接至一處理器21,該處理器21係連接至調節硬體52。該調節硬體52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52可連接至一揚聲器45及一麥克風46。該處理器21亦可連接至一輸入裝置48及一驅動器控制器29。該驅動器控制器29可耦合至一圖框緩衝器28及一陣列驅動器22,該陣列驅動器22繼而可耦合至一顯示陣列30。顯示裝置40中之一或多個元件(包含圖13A中未具體描繪之元件)可經組態以用作一記憶體裝置且經組態以與處理器21通信。在一些實施方案中,一電源供應器50可提供電力給特定顯示裝置40設計中之實質上全部組件。
該網路介面27包含天線43及收發器47,使得該顯示裝置40可經由一網路與一或多個裝置通信。該網路介面27亦可具有一些處理能力以舒解(例如)處理器21之資料處理要求。該天線43可傳輸及接收信號。在一些實施方案中,該天線43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或n及其等進一步實施方案)傳輸及接收射頻(RF)信號。在一些其他實施方案中,該天線43根據Bluetooth®標準傳輸及接收RF信號。在一蜂巢式電話之情況中,該天線43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+)、長期演進技術(LTE)、AMPS或用以在一無線網路(諸如利用3G、4G或5G技術之一系統)內通信之其他已知信號。該收發器47可預處理自該天線43接收之信號,使得該處理器21可接收並進一步操縱該等信號。該收發器47亦可處理自該處理器21接收之信號,使得該等信號可經由該天線43自該顯示裝置40傳輸。
在一些實施方案中,該收發器47可由一接收器取代。此外,在一些實施方案中,該網路介面27可由可儲存或產生待發送至該處理器21之影像資料之一影像源取代。該處理器21可控制顯示裝置40之總體操作。該處理器21接收資料(諸如來自該網路介面27或一影像源之壓縮影像資料)並將資料處理為原始影像資料或可易於處理為原始影像資料之一格式。該處理器21可將經處理之資料發送至該驅動器控制器29或該圖框緩衝器28以進行儲存。原始資料通常係指識別一影像內之每一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。
該處理器21可包含用以控制顯示裝置40之操作之一微控制器、CPU或邏輯單元。該調節硬體52可包含用於將信號傳輸至揚聲器45及 自麥克風46接收信號之放大器及濾波器。該調節硬體52可為顯示裝置40內之離散組件或可併入該處理器21或其他組件內。
該驅動器控制器29可直接自該處理器21或自該圖框緩衝器28取得由該處理器21產生之原始影像資料且可適當地重新格式化原始影像資料以使其高速傳輸至該陣列驅動器22。在一些實施方案中,該驅動器控制器29可將該原始影像資料重新格式化為具有類光柵格式之一資料流,使得其具有適合跨該顯示陣列30掃描之一時序。接著,該驅動器控制器29將經格式化之資訊發送至該陣列驅動器22。雖然一驅動器控制器29(諸如一LCD控制器)通常係作為一獨立積體電路(IC)而與系統處理器21相關聯,但是此等控制器可以許多方式實施。例如,控制器可作為硬體嵌入於處理器21中、作為軟體嵌入於處理器21中或與陣列驅動器22完全整合於硬體中。
該陣列驅動器22可自該驅動器控制器29接收經格式化之資訊且可將視訊資料重新格式化為一組平行波形,該等波形係每秒多次地施加至來自顯示器之顯示元件之x-y像素矩陣之數百及有時數千個(或更多)引線。
在一些實施方案中,驅動器控制器29、陣列驅動器22及顯示陣列30係適合本文描述之任何類型的顯示器。例如,該驅動器控制器29可為一習知顯示控制器或一雙穩態顯示控制器。此外,該陣列驅動器22可為一習知驅動器或一雙穩態顯示驅動器。此外,該顯示陣列30可為一習知顯示陣列或一雙穩態顯示陣列。在一些實施方案中,該驅動器控制器29可與該陣列驅動器22整合。此一實施方案可用於高度整合系統(例如行動電話、可攜式電子器件、手錶及其他小面積顯示器)中。
在一些實施方案中,輸入裝置48可經組態以容許(例如)一使用者控制顯示裝置40之操作。該輸入裝置48可包含一小鍵盤(諸如一 QWERTY鍵盤或一電話小鍵盤)、一按鈕、一開關、一搖桿、一觸敏螢幕、與顯示陣列30整合之一觸敏螢幕或一壓敏膜或熱敏膜。麥克風46可組態為顯示裝置40之一輸入裝置。在一些實施方案中,透過麥克風46之語音命令可用於控制該顯示裝置40之操作。
電源供應器50可包含多種能量儲存裝置。例如,該電源供應器50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,該可充電電池可使用來自(例如)一壁式插座或一光伏打裝置或陣列之電力進行充電。或者,該可充電電池可無線地充電。該電源供應器50亦可為一可再生能源、一電容器或一太陽能電池(包含一塑膠太陽能電池或一太陽能電池漆)。該電源供應器50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在可定位於電子顯示系統中之若干位置中之驅動器控制器29中。在一些其他實施方案中,控制可程式化性駐留在該陣列驅動器22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述最佳化。
如本文中使用,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,包含單個部件。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。
結合本文揭示之實施方案進行描述之各種闡釋性邏輯、邏輯塊、模組、電路及演算法程序可實施為電子硬體、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述各種闡釋性組件、方塊、模組、電路及程序中圖解說明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以實施結合本文揭示之態樣進行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設備: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裝置、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裝置之一組合(例如,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程序及方法。
在一或多個態樣中,可將所描述的功能實施於硬體、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設備執行或控制資料處理設備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)。
若在軟體中實施,則功能可作為一或多個指令或程式碼儲存在一電腦可讀媒體上或經由該電腦可讀媒體傳輸。本文揭示之一方法或演算法之程序可在可駐留在一電腦可讀媒體上之一處理器可執行軟體模組中實施。電腦可讀媒體包含電腦儲存媒體及通信媒體二者,通信媒體包含可經啟用以將一電腦程式自一位置傳送至另一位置之任何媒體。一儲存媒體可為可藉由一電腦存取之任何可用媒體。舉例而言(且不限於),此電腦可讀媒體可包含RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM或其他光碟儲存器、磁碟儲存器或其他磁性儲存裝置,或可用以儲存呈指令或資料結構形式之所要程式碼及可藉由一電腦存取之任何其他媒體。再者,任何連接亦可被適當地稱為一電腦可讀媒體。如本文使用,磁碟及光碟包含光碟(CD)、雷射光碟、光碟、數位多功能光碟(DVD)、軟碟及藍光光碟,其中磁碟通常磁性地重現資料而光碟 用雷射光學地重現資料。上述組合亦應包含於電腦可讀媒體之範疇內。此外,一方法或演算法之操作可作為程式碼與指令之一或任何組合或集合而駐留在一機器可讀媒體及電腦可讀媒體上,該機器可讀媒體及電腦可讀媒體可併入至一電腦程式產品中。
熟習此項技術者可容易明白在本發明中描述之實施方案之各種修改,且在不脫離本發明之精神或範疇之情況下,本文定義之一般原理亦可應用於其他實施方案。因此,申請專利範圍不旨在限於本文展示之實施方案,但符合與本文所揭示之本發明、原理及新穎特徵一致之最廣範疇。
此外,一般技術者將容易明白,術語「上」及「下」有時係為便於描述圖而使用且指示對應於一適當定向頁面上之圖式定向之相對位置,且可能不反映如所實施之任何裝置之適當定向。
在本說明書中於單獨實施方案之背景內容下描述之特定特徵亦可在一單一實施方案中組合實施。相反,在一單一實施方案之背景內容下描述之各種特徵亦可在多個實施方案中單獨實施或以任何適當子組合實施。此外,雖然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,但在一些情況中,來自所主張之組合之一或多個特徵可自組合中切除且所主張的組合可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,但是這不應被理解為要求以所展示之特定順序或循序順序執行此等操作,或執行所有經圖解說明之操作以達成所要結果。進一步言之,圖式可以一流程圖之形式示意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圖解說明之例示性程序中。例如,可在經圖解說明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。此外,在上述實施方案中之各種系統組件之分離不應理解為在所有實施方案中皆 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封裝至多個軟體產品中。此外,其他實施方案係在下列申請專利範圍之範疇內。在一些情況中,申請專利範圍中敘述之動作可以一不同順序執行且仍達成所要結果。
703‧‧‧模具/犧牲模具/犧牲材料
710‧‧‧頂部水平位準/頂部水平表面
712‧‧‧快門
714‧‧‧錨
715‧‧‧錨
718‧‧‧柔性致動器樑/側壁樑/柔性驅動樑
720‧‧‧柔性致動器樑/側壁樑/柔性負載樑/第二柔性樑
724‧‧‧點
725‧‧‧光圈層
726‧‧‧基板
800‧‧‧快門總成
801‧‧‧介電材料

Claims (19)

  1. 一種具有用於控制一顯示元件之一懸置部分之位置的靜電致動總成之設備,該靜電致動總成包括:兩個懸置相對樑,其等包含用於支撐該懸置部分之一第一樑及與該第一樑相對之一第二樑,該兩個懸置相對樑之各者具有兩個主表面且一起形成一靜電致動器;及一保護塗層,其僅安置在該兩個懸置相對樑之至少一者之一主表面之部分上方,其中該保護塗層經圖案化以形成複數個凸起段。
  2. 如請求項1之設備,其中該保護塗層包含一電絕緣體。
  3. 如請求項2之設備,其中該電絕緣體包含一介電材料。
  4. 如請求項1之設備,其中該保護塗層之一厚度係在約10nm至約400nm之一範圍內。
  5. 如請求項1之設備,其中該兩個懸置相對樑之一者係塑形為一環狀物,該環狀物具有一內主表面及一外主表面,其中該保護塗層僅安置在外主表面之部分上方。
  6. 如請求項5之設備,其中該保護塗層僅安置在與該兩個懸置相對樑之另一者之一主表面相對之該外主表面之一部分上方。
  7. 如請求項1之設備,其中該保護塗層僅安置在該兩個懸置相對樑之各者之一主表面上方。
  8. 如請求項1之設備,其中安置在該兩個懸置相對樑之第一者上之該複數個凸起段之至少一者經定位與安置在該兩個懸置相對樑之第二者上之該等凸起段之兩者之間之一間隙相對,其中該間隙之一長度等於或大於該複數個凸起段之該至少一者之一長度。
  9. 如請求項1之設備,其進一步包括:一顯示器,其包含:該顯示元件;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;及一記憶體裝置,其經組態以與該處理器通信。
  10. 如請求項9之設備,該顯示器進一步包含: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之設備,該顯示器進一步包含: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之設備,該顯示器進一步包含:一輸入裝置,其經組態以接收輸入資料並將該輸入資料傳達至該處理器。
  13. 一種用於形成一靜電致動器之方法,其包括:在一基板上形成一模具,其中該模具包含一第一壁及與該第一壁相對之一第二壁;在該第一壁及該第二壁上沈積一樑材料;圖案化該樑材料以形成一第一柔性樑及與該第一柔性樑相對之一第二柔性樑;在該第一柔性樑與該第二柔性樑上方沈積一保護塗層以分別形成一第一保護塗層及一第二保護塗層;及在沈積該保護塗層之後,移除該模具以釋放用作該靜電致動 器之相對電極之該第一柔性樑及該第二柔性樑,其中圖案化該第一保護塗層及該第二保護塗層之一者之至少一部分包含移除該第一保護塗層及該第二保護塗層之一者之部分以形成複數個凸起段。
  14. 如請求項13之方法,其進一步包括:在移除該模具之前圖案化該第一保護塗層及該第二保護塗層之一者之至少一部分。
  15. 如請求項14之方法,其中圖案化該第一保護塗層及該第二保護塗層之一者之至少一部分包含保留經組態以彼此相對之該第一柔性樑及該第二柔性樑之表面上之該第一保護塗層及該第二保護塗層之部分。
  16. 如請求項13之方法,其進一步包括在移除該模具之前,圖案化該保護塗層以移除該第一保護塗層之部分以形成第一複數個凸起段且移除該第二保護塗層之部分以形成第二複數個凸起段。
  17. 如請求項16之方法,其中該第一複數個凸起段之至少一凸起段經組態以接觸該第二柔性樑之一部分。
  18. 如請求項13之方法,其進一步包括:圖案化該第一保護塗層及該第二保護塗層之至少一者以自該第一柔性樑及該第二柔性樑之非相對表面移除該第一保護塗層之部分及該第二保護塗層之部分。
  19. 如請求項13之方法,其中沈積該保護塗層包含分別形成在約10nm至約400nm之一範圍內之該第一保護塗層及該第二保護塗層之厚度。
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