具有分段电极机电系统

申请号 CN201480014003.9 申请日 2014-03-10 公开(公告)号 CN105143956A 公开(公告)日 2015-12-09
申请人 高通MEMS科技公司; 发明人 爱德华·杰·廉·陈; 约翰·贤哲·洪; 琼·厄克·李; 伊萨克·克拉克·莱因斯;
摘要 本 发明 提供用于在 机电系统 EMS装置内增加可移动层的稳定行进 位置 范围的系统、方法以及设备。在一个方面中, 电隔离 的浮动 电极 可被设置在可移动层内的驱动电极和固定电极之间,以便增加所述可移动层的稳定行进范围。通过将所述电隔离的浮动电极分段成多个隔离电极段,响应于所述可移动层的倾斜的 不平衡 的电荷积聚可被限制以进一步增加所述可移动层的所述稳定行进范围。
权利要求

1.一种机电系统EMS装置,其包括:
第一电极,其由衬底支撑
可移动层,其通过间隙与所述第一电极分离;
第二电极,其由所述可移动层支撑,其中所述第一电极或者第二电极中的一个电极是包含位于第一驱动电极与第二驱动电极之间的多个隔离电极段的分段电极,其中所述多个隔离电极段中的每一个既与所述第一驱动电极和第二驱动电极又与其他隔离电极段均电隔离,且其中所述第一电极或者第二电极中的另一个用作第一驱动电极;以及第二驱动电极,其中在所述第一驱动电极和所述第二驱动电极之间的电压施加以静电方式使所述可移动层位移。
2.根据权利要求1所述的EMS装置,其中所述第一驱动电极和所述分段电极形成第一电容器,且其中所述第二驱动电极和所述分段电极形成与所述第一电容器串联的第二电容器。
3.根据权利要求1或2中任一权利要求所述的EMS装置,其中所述装置包含干涉式调制器
4.根据权利要求3所述的EMS装置,其中:
所述可移动层可在稳定位置范围内移动,其中所述第一驱动电极和所述第二驱动电极之间的电压施加将所述可移动层维持在所述稳定位置范围内的位置处;
当所述可移动层抵靠所述第一电极塌缩时,所述干涉式调制器能够实质上反射白光;
以及
当所述可移动层维持在所述稳定位置范围内的至少一个位置中时,所述干涉式调制器能够显现黑色。
5.根据权利要求1至4中任一权利要求所述的EMS装置,其另外包含驱动电路,所述驱动电路能够在所述第一驱动电极和所述第二驱动电极之间施加电压范围,以使所述可移动层移动穿过松弛位置与距所述第一电极的最小稳定距离之间的稳定位置范围,在所述松弛位置中在所述第一驱动电极和所述第二驱动电极之间不施加电压。
6.根据权利要求5所述的EMS装置,其中所述最小稳定距离小于所述松弛位置和所述第一电极之间的距离的40%。
7.根据权利要求1或2中任一权利要求所述的EMS装置,其中所述第二电极是所述分段电极。
8.根据权利要求7所述的EMS装置,其中所述可移动层包含:
所述第二驱动电极,其中所述驱动电极和所述第一电极之间的电压施加以静电方式使所述可移动层位移,且其中所述多个隔离电极段位于所述第二驱动电极和固定电极之间,以及
电介质层,其位于所述第二驱动电极和所述第一电极之间,其中所述多个隔离电极段中的每一个既与所述第二驱动电极又与所述其他隔离电极段电隔离。
9.根据权利要求7或8所述的EMS装置,其中所述多个隔离电极段从所述可移动层的边缘凹入。
10.根据权利要求7至9中任一权利要求所述的EMS装置,其中所述第一电极包含光学吸收体,且其中所述隔离电极段包含反射材料。
11.根据权利要求1或2中任一权利要求所述的EMS装置,其中所述第一电极是包含所述多个隔离电极段的分段光学吸收体。
12.根据权利要求11所述的EMS装置,其中所述第二驱动电极与所述分段光学吸收体电隔离,且其中所述分段光学吸收体设置于所述固定电极和所述第二电极之间。
13.根据权利要求12所述的EMS装置,其中所述第二驱动电极比所述分段光学吸收体对可见光波长更具透射性。
14.根据权利要求12所述的EMS装置,其中所述第二驱动电极包含实质上透明厚度的导电化物。
15.根据权利要求12至14中任一权利要求所述的EMS装置,其中所述衬底位于所述第一驱动电极和所述分段光学吸收体之间。
16.根据权利要求12至14中任一权利要求所述的EMS装置,其中所述第一驱动电极位于所述衬底和所述分段光学吸收体之间。
17.根据权利要求12至16中任一权利要求所述的EMS装置,其中所述分段光学吸收体包含分段光学吸收体区段之间的至少一个间隙,所述装置另外包含与分段光学吸收体结构电隔离的第二光学吸收体结构,与所述分段光学吸收体区段之间的所述至少一个间隙对准。
18.根据权利要求17所述的EMS装置,其中所述第二光学吸收体结构的至少一部分具有与分段光学吸收体区段之间的所述至少一个间隙实质上相同的尺寸和形状。
19.根据权利要求1至18中任一权利要求所述的EMS装置,其中每一个别隔离电极段在所有侧面上都由电介质材料包围。
20.根据权利要求19所述的EMS装置,其中所述多个隔离电极段包含由电介质材料的两个实质上垂直区段分离的四个隔离电性段。
21.根据权利要求1至20中任一权利要求所述的EMS装置,其中所述固定电极的表面积小于所述隔离电极段的表面积。
22.根据权利要求1至21中任一权利要求所述的EMS装置,进一步包含:
处理器,其能够与所述第一驱动电极和所述第二驱动电极中的至少一个通信,所述处理器能够处理图像数据;以及
存储器,其能够与所述处理器通信。
23.根据权利要求22所述的EMS装置,进一步包含:
驱动器电路,其能够将至少一个信号发送到所述第一电极和所述驱动电极中的至少一个;以及
控制器,其能够将所述图像数据的至少一部分发送到所述驱动器电路。
24.根据权利要求22或23中任一权利要求所述的EMS装置,进一步包含能够将所述图像数据发送到所述处理器的图像源模,其中所述图像源模块包含接收器、收发器以及发射器中的至少一个。
25.根据权利要求22至24中任一权利要求所述的EMS装置,进一步包含输入装置,其配置成接收输入数据并向所述处理器传送所述输入数据。
26.一种制造机电系统EMS装置的方法,其包括:
在衬底上方形成第一电介质层;
在所述第一电介质层上方形成第一电极层;
在所述第一电极层中形成多个隔离电极段;
在所述多个隔离电极段上方形成第二电介质层;以及
在所述第二电介质层上方形成第二电极层。
27.根据权利要求26所述的方法,其中形成多个隔离电极段包含图案化所述第一电极层,以形成通过延伸穿过所述第一电极层的两个实质上垂直切口来分离的一组四个隔离电性段。
28.根据权利要求26所述的方法,其中形成第一电介质层包含形成电介质层的堆叠,所述电介质层的堆叠包含:
第一电介质子层,其包含具有第一折射率的第一材料;以及
第二电介质子层,其包含具有第二折射率的第二材料,其中所述第一折射率大于所述第二折射率。
29.根据权利要求28所述的方法,其中形成所述电介质层的堆叠包含:
在牺牲层上方形成所述第一电介质子层;以及
在所述第一电介质子层上方形成所述第二电介质子层。
30.根据权利要求26所述的方法,其中所述第一电介质层形成于位于第三电极层上方的牺牲层上方,所述方法另外包含在形成所述第二电极层之后执行蚀刻以移除所述牺牲层,从而在所述第一电介质层和所述第三电极之间形成间隙。
31.根据权利要求26所述的方法,其中所述第一电介质层形成于第三电极层上方,所述方法另外包含:
在所述第二电介质层上方形成牺牲层,其中所述第二电极层形成于所述牺牲层上方;
以及
在形成所述第二牺牲层之后执行蚀刻以移除所述第二牺牲层,从而在所述第二电介质层和所述第二电极之间形成间隙。
32.一种机电系统EMS装置,其包括:
第一电极,其由衬底支撑;
可移动层,其通过间隙与所述第一电极分离;
第二电极,其由所述可移动层支撑,其中所述第一电极或第二电极中的一个是浮动电极,所述浮动电极包含用于抑制所述可移动层内的电荷不平衡积聚以增加所述可移动层的稳定位置范围的装置,且其中所述第一电极或第二电极中的所述另一个用作第一驱动电极;以及
第二驱动电极,其中所述第一驱动电极和所述第二驱动电极之间的电压施加以静电方式使所述可移动层位移。
33.根据权利要求32所述的EMS装置,其中所述浮动电极是分段电极,其中所述抑制装置包含位于所述第一驱动电极与所述第二驱动电极之间的多个隔离电极段,且其中所述多个隔离电极段中的每一个既与所述第一驱动电极和第二驱动电极又与所述其他隔离电极段两者电隔离。
34.根据权利要求33所述的EMS装置,其中所述第一驱动电极和所述分段电极形成第一电容器,且其中所述第二驱动电极和所述分段电极形成与所述第一电容器串联的第二电容器。
35.根据权利要求33或34中任一权利要求所述的EMS装置,其中所述第二电极是所述分段电极,且其中所述可移动层包含:
所述第二驱动电极,其中所述驱动电极和所述第一电极之间的电压施加以静电方式使所述可移动层位移,且其中所述多个隔离电极段位于所述第二驱动电极和固定电极之间,以及
电介质层,其位于所述第二驱动电极和所述第一电极之间,其中所述多个隔离电极段中的每一个既与所述第二驱动电极又与所述其他隔离电极段电隔离。
36.根据权利要求33或34中任一权利要求所述的EMS装置,其中所述第一电极是分段光学吸收体,所述分段光学吸收体包含所述多个隔离电极段,其中所述第二驱动电极与所述分段光学吸收体电隔离,且其中所述分段光学吸收体设置于所述固定电极和所述第二电极之间。
37.根据权利要求36所述的EMS装置,其中所述第二驱动电极比所述分段光学吸收体对可见光波长更具透射性。

说明书全文

具有分段电极机电系统

技术领域

[0001] 本发明涉及具有分段电极的机电系统(EMS)装置以及其制造方法。

背景技术

[0002] 机电系统(EMS)包含具有电子元件和机械元件的装置、致动器、转换器、传感器、诸如反射镜和光学膜的光学组件、以及电子电路。EMS装置或元件可以以各种尺度(包括但不限于微米尺度和纳米尺度)来制造。例如,微机电系统(MEMS)装置可以包含具有从大约一微米至数百微米或更大尺寸范围的结构。纳机电系统(NEMS)装置可以包含具有小于一微米的尺寸(包括诸如比数百纳米更小的尺寸)的结构。机电元件可以通过使用沉积、蚀刻、光刻和/或其他微加工过程来创建,其中所述过程蚀刻掉衬底和/或所沉积的材料层的一部分,或增加层以形成电子和机电装置。
[0003] 一种类型的EMS装置被称为干涉式调制器(IMOD)。术语IMOD或干涉式光调制器指的是使用光学干涉原理选择性地吸收和/或反射光的装置。在一些实施例中,IMOD显示元件可以包含一对导电板,所述一对导电板中的一个或者二者可以是整体或部分透明的和/或反射性的,并且能够在施加适当的电信号时相对运动。例如,一个板可以包含沉积在衬底上方、位于衬底上或由衬底支撑的静止层,并且另一个板可以包含被气隙从静止层隔开的反射膜。一个板相对于另一个板的位置可以改变在IMOD显示元件上的入射光的光学干涉。基于IMOD的显示装置具有广泛的应用范围,并且用于改进现有产品并创造新产品,特别是具有显示性能的新产品。
[0004] 当EMS装置包含可移动层时,可移动层通过其可以被静电移动的稳定行进位置范围可至少部分地被可移动层倾斜的倾向限制。此倾斜可以至少部分地由于EMS装置制造中的变化或缺陷。可移动层的转动稳定性可以影响EMS的稳定运行范围,且转动不稳定性可以限制EMS装置的性能。

发明内容

[0005] 本发明的系统、方法和装置每个都具有若干创新方面,其中没有单个方面仅对在本文中所揭示的属性负责。
[0006] 本发明中所述主题的一个创新方面可以在机电系统(EMS)装置中实现,包含由衬底支撑的第一电极、由间隙与第一电极分离的可移动层、由可移动层所支撑的第二电极,其中第一电极或第二电极中的一个是分段电极,其包含位于第一驱动电极和第二驱动电极之间的多个隔离电极段,其中多个隔离电极段中的每一个从第一驱动电极和第二驱动电极以及从另外的隔离电极段两者电隔离,并且其中第一电极或第二电极中的另一个用作第一驱动电极和第二驱动电极,其中第一驱动电极和第二驱动电极之间的电压施加以静电方式使可移动层位移。
[0007] 在一些实施方案中,第一驱动电极和分段电极可以形成第一电容器,并且第二驱动电极和分段电极可以形成与第一电容器串联的第二电容器。在一些实施方案中,每个单独的隔离电极段可以在所有侧面上由电介质材料包围。在另外的实施方案中,多个隔离电极段可以包含由电介质材料的两个基本上垂直的区段所分离的四个隔离电性段。
[0008] 在一些实施方案中,所述装置可以包含干涉式调制器。在另外的实施方案中,可移动层在稳定位置范围内是可移动的,在所述稳定位置范围中在第一驱动电极和第二驱动电极之间的电压施加保持可移动层位于稳定位置范围内的位置处,当可移动层紧靠第一电极压缩时,干涉式调制器可以能够基本上反射白光,并且当可移动层被保持在稳定位置范围内的至少一个位置中时,干涉式调制器能够显示黑色。
[0009] 在一些实施方案中,所述装置可另外包含驱动电路,所述驱动电路能够在第一驱动电极与第二驱动电极之间施加一系列的电压,以使可移动层穿过在其中不在第一驱动电极与第二驱动电极之间施加电压的松弛位置与距第一电极的最小稳定距离之间的稳定位置范围中。在另外的实施方案中,所述最小稳定距离可小于松弛位置与第一电极之间的距离的40%。
[0010] 在一些实施方案中,第二电极可以是分段电极。在另外的实施方案中,可移动层可包含第二驱动电极,其中驱动电极与第一电极之间的电压施加以静电方式使可移动层位移,且其中多个隔离电极段位于第二驱动电极与固定电极之间;以及电介质层,其位于第二驱动电极与第一电极之间,其中多个隔离电极段的每一个与第二驱动电极和其他隔离电极段电隔离。在另外的实施方案中,第一电极可包含光学吸收体,并且隔离电极段可包含反射材料。
[0011] 在一些实施方案中,第一电极可以是包含多个隔离电极段的分段光学吸收体。在另外的实施方案中,第二驱动电极可与分段光学吸收体电隔离,且其中分段光学吸收体布置于固定电极与第二电极之间。在另外的实施方案中,对于可见光波长,第二驱动电极可比分段光学吸收体更具有透射性。在另外的实施方案中,分段光学吸收体可包含在分段光学吸收体区段之间的至少一个间隙,并且所述装置可另外包含与分段光学吸收体结构电隔离的第二光学吸收体结构,与分段光学吸收体区段之间的至少一个间隙对准。在另外的实施方案中,第二光学吸收体结构的至少一部分可以是与分段光学吸收体区段之间的至少一个间隙基本上相同的尺寸和形状。
[0012] 在本发明中所述主题的另一创新性方面可以在一种用于制作机电系统(EMS)装置的方法中实施,所述方法包含:在衬底上方形成第一电介质层,在第一电介质层上方形成第一电极层,在第一电极层中形成多个隔离电极段,在多个隔离电极段上方形成第二电介质层,以及在第二电介质层上方形成第二电极层。
[0013] 在一些实施方案中,形成多个隔离电极段可包含对第一电极层进行图案化,以形成借由延伸穿过第一电极层的两个基本上垂直的切口来分离的一组四个隔离电性段。在一些实施方案中,形成第一电介质层可包含形成电介质层堆叠,所述电介质层堆叠包含第一电介质子层,所述第一电介质子层包含具有第一折射率的第一材料;以及第二电介质子层,所述第二电介质子层包含具有第二折射率的第二材料,其中第一折射率大于第二折射率。
[0014] 在本发明中所述主题的另一创新性方面可以在一种机电系统(EMS)装置中实施,所述EMS装置包含:第一电极,其由衬底支撑;可移动层,其通过间隙与第一电极分离;第二电极,其由可移动层支撑,其中第一电极或第二电极中的一个为浮动电极,其包含用于抑制在可移动层内电荷的不平衡积聚以增加可移动层的稳定位置范围的装置,且其中第一电极或第二电极中的另一个充当第一驱动电极;以及第二驱动电极,其中第一驱动电极与第二驱动电极之间的电压施加以静电方式使可移动层位移。
[0015] 在一些实施方案中,浮动电极可以是分段电极,其中抑制装置包含位于第一驱动电极与第二驱动电极之间的多个隔离电极段,且其中多个隔离电极段的每一个与第一及第二驱动电极以及其他隔离电极段电隔离。在另外的实施方案中,第一驱动电极和分段电极可形成第一电容器,而第二驱动电极和分段电极可形成与第一电容器串联的第二电容器。
[0016] 在一些实施方案中,第二电极可以是分段电极,并且可移动电极可包含第二驱动电极,其中在驱动电极与第一电极之间的电压施加以静电方式使可移动层静电位移,且其中多个隔离电极段位于第二驱动电极与固定电极之间;以及电介质层,其位于第二驱动电极与第一电极之间,其中多个隔离电极段中的每一个与第二驱动电极和其他隔离电极段电隔离。在一些实施方案中,第一电极可以是分段光学吸收体,其包含多个隔离电极段,其中第二驱动电极与分段光学吸收体电隔离,且其中分段光学吸收体布置于固定电极与第二电极之间。
[0017] 在附图和以下说明中阐明了本发明中所述主题的一或多个实施方案的细节。尽管在本发明中提供的示例主要就基于EMS及MEMS的显示器来进行说明,但是本文中提供的概念可适用于其他类型的显示器,诸如液晶显示器、有机发光二极管(OLED)显示器以及场发射显示器。通过说明书、附图和权利要求书,其他功能、方面及优点将变得显而易见。需要注意的是,以下附图的相对尺寸可以并不按比例进行绘制。

附图说明

[0018] 图1是示出干涉式调制器(IMOD)显示装置的一系列或阵列显示元件中的两个相邻IMOD显示元件的等距视图。
[0019] 图2是示出电子装置的系统框图,所述电子装置并入包含IMOD显示元件的3元件×3元件阵列的基于IMOD的显示器。
[0020] 图3是示出IMOD显示器或显示元件的制造过程流程图
[0021] 图4A至4E是对在制造IMOD显示器或显示元件的过程中的各种阶段的横截面视图。
[0022] 图5A和5B是包含机电系统(EMS)元件阵列和背板的EMS封装的一部分的示意性部分分解透视图。
[0023] 图6是示出以模拟方式驱动的IMOD的示例的示意性横截面视图。
[0024] 图7是示出包含隔离电极的模拟IMOD的另一示例的示例的示意性横截面视图。
[0025] 图8A是示出模拟IMOD的另一示例的示例的示意性横截面视图,其中隔离电极分离成多个隔离电极段。
[0026] 图8B是沿着图8A的线8B–8B截取的图8A的模拟IMOD的可移动层的横截面视图。
[0027] 图9A至9D是制造具有隔离电极段的模拟IMOD的过程的各个阶段的横截面视图。
[0028] 图10是示出具有隔离电极段的模拟IMOD的制造过程的流程图,所述制造过程可包含图9A至9D中示出的阶段。
[0029] 图11是经过图案化以包含支撑臂的可移动层的示例的横截面视图。
[0030] 图12A是示出其中光学吸收体分离成多个隔离电极段的模拟IMOD的另一示例的示例的示意性横截面视图。
[0031] 图12B是图12A的模拟IMOD的示例光学吸收体的横截面视图。
[0032] 图13A至13C是制造具有包含隔离电极段的光学吸收体的模拟IMOD的示例过程中的各个阶段的横截面视图。
[0033] 图14A和14B是制造增加包含隔离电极段的光学吸收体的填充因子的模拟IMOD的示例过程中的其他阶段的横截面视图。
[0034] 图15是图14B的模拟IMOD的示例光学吸收体的横截面视图。
[0035] 图16是示出具有包含隔离电极段的光学吸收体的模拟IMOD的示例制造过程的流程图,所述制造过程可包含图13A至13C中示出的阶段。
[0036] 图17A和17B是示出包含多个IMOD显示元件的显示装置的系统框图。
[0037] 在各附图中,相同的参考标号和标记表示相同的元件。

具体实施方式

[0038] 以下描述涉及用于描述本发明的创新方面的目的某些实施方案。然而,本领域普通技术人员将认识到本文中的教导可以以多种不同的方式来应用。所描述的实施方案可在任何可配置为显示图像(无论图像是运动的(诸如视频)或是静止的(诸如静止图像),并且无论是文本、图形或者图片)的装置、设备或系统中实施。更具体地,可以设想所述的实施方案可包含在或与各种电子装置有关,例如,但不限于:移动电话、具有多媒体互联网功能的蜂窝式电话、移动电视接收机、无线装置、智能手机、 装置、个人数据助理(PDA)、无线电子邮件接收机、手持或便携式计算机、上网本、笔记本电脑、智能本、平板电脑打印机、复印机、扫描仪、传真设备、全球定位系统(GPS)接收机/导航仪、照相机、数字媒体播放器(诸如MP3播放器)、便携式摄像机、游戏控制台、腕表、时钟、计算器、电视监视器、平板显示器、电子阅读装置(例如,电子阅读器)、计算机监视器、自动显示器(包含里程表和速度计的显示器等)、驾驶舱控制器和/或显示器、照相机视图显示器(诸如车辆中后视照相机的显示器)、电子照片、电子广告牌或标志、投影仪、建筑结构、微波箱、立体声系统、盒式磁带录音机或播放器、DVD播放器、CD播放器、VCR、收音机、便携式存储芯片、洗衣机烘干机、洗衣机/烘干机、停车计时器、封装(诸如在机电系统(EMS)应用(包含微机电系统(MEMS)应用以及非EMS应用)中)、美学结构(诸如在珠宝或衣服上的图像显示)和各种EMS装置。本文中的教导也可用于非显示器应用(诸如,但不限于,电子开关装置、射频滤波器、传感器、加速度计、陀螺仪、运动感测装置、磁强计、用于消费类电子产品的惯性组件、部分消费类电子产品、变容二极管、液晶装置、电泳装置、驱动方案、制造过程和电子测试设备)中。因而,教导并非仅限于附图中描述的实施方案,而是具有广泛适用性,这对于本领域普通技术人员来说是显而易见的。
[0039] 通过在稳定位置范围内驱动EMS装置的可移动层,可以提供所述EMS装置的额外精度和功能。例如,具有可移动反射层的IMOD可以以多状态(且当多个状态的数量足够大时,类似物或近类似物)方式被驱动,以在位置范围上移动可移动反射层以使IMOD反射可能的颜色范围。稳定位置的范围可取决于例如EMS装置的结构和组件,但是也可受EMS装置制造中的缺陷或变化的影响。在一些EMS装置中,当可移动层在位置稳定范围边缘附近时,由于导致可移动层的倾斜和随后的坍塌的可移动层上的不平衡的电荷积聚,轻微的转动不稳定性可导致静电移动的可移动层的意外坍塌。这种EMS装置的稳定位置的实际范围可明显小于具有相同设计的EMS装置的稳定位置的理论范围。通过将可移动层中的电极分离至电隔离电极段,产生于转动不稳定性的一些电荷积聚可被约束到它在EMS装置的可移动层上施加更少转矩的位置,从而增加EMS装置的稳定位置的范围。
[0040] 在本发明中描述的主题的特定实施方案可被实施以实现一或多个如下潜在优点。在一些实施方案中,沿两个垂直轴分离可移动电极提供了EMS装置稳定范围的显著增加,而总电极面积没有显著减少。在EMS装置是配置为以多状态方式被驱动的IMOD的实施方案中,延伸多状态IMOD的稳定行进范围可延伸可通过多状态IMOD反射的颜色范围。
[0041] 所述实施方案可以应用于的合适的EMS或MEMS装置或设备的示例是反射型显示装置。反射型显示装置可以合并干涉式调制器(IMOD)显示元件,其可以被实现以使用光学干涉原理选择性地吸收和/或反射入射到其上的光。IMOD显示元件可以包含局部光学吸收体、相对于吸收体可移动的反射物以及在吸收体和反射物之间限定的光学谐振腔。在一些实施方案中,反射物可以被移向两个或多个不同位置,其可以改变光学谐振腔的尺寸并且从而影响IMOD的反射率。IMOD显示元件的反射谱可以产生相当宽的光谱带,所述光谱带可以横跨可见光波长移动以生成不同的颜色。光谱带的位置可以通过改变光学谐振腔的厚度来调整。改变光学谐振腔的一种方式是通过改变反射物相对于吸收体的位置。
[0042] 图1是描绘干涉式调制器(IMOD)显示装置的一系列或阵列显示元件中的两个相邻IMOD显示元件的等距视图图示。IMOD显示装置包含一或多个干涉式EMS(诸如MEMS、显示元件)。在这些装置中,干涉式MEMS显示元件可以配置为处于明亮状态或黑暗状态。在明亮(“松弛的”,“开放”或“打开”等等)状态下,显示元件反射大部分入射可见光。相反地,在黑暗(“致动”、“关闭”或“切断”等等)状态下,显示元件反射极少的入射可见光。
MEMS显示元件可以被配置为主要在特定波长的光处反射以允许除了黑色和白色之外的颜色显示。在一些实施方案中,通过使用多个显示元件,可以实现不同强度的色彩基色和灰色深浅度。
[0043] IMOD显示装置可以包含IMOD显示元件的阵列,其可以以行和列排列。阵列中的每个显示元件可以包含至少一对反射和半反射层,诸如可移动反射层(即可移动层,也称作机械层)和固定的部分反射层(即静止层),其被定位在彼此可变和可控的距离处以形成气隙(也称作光缝隙、腔或光学谐振腔)。可移动反射层可以在至少两个位置之间移动。例如,在第一位置即松弛位置中,可移动反射层可以被定位在距固定的部分反射层的一定距离处。在第二位置即致动位置中,可移动反射层可以被定位更接近部分反射层。取决于可移动反射层的位置和入射光的波长,从两个层反射的入射光可以建设性地和/或破坏性地干涉,产生每个显示元件的全反射或非反射状态。在一些实施方案中,当显示元件未被致动时,显示元件可以处于反射状态,反射在可见光谱内的光,并且当显示元件被致动时,显示元件可以处于黑暗状态,吸收和/或破坏性地干涉在可见范围内的光。然而,在一些其他实施方案中,当IMOD显示元件未被致动时,IMOD显示元件可以处于黑暗状态,并且当被致动时,其处于反射状态。在一些实施方案中,施加电压的引入可以驱动显示元件以改变状态。在一些其他实施方案中,施加电荷可以驱动显示元件以改变状态。
[0044] 图1中描绘出的阵列部分包含以IMOD显示元件12的形式的两个相邻的干涉式MEMS显示元件。在右侧的显示元件12(如图所示)中,示出的可移动反射层14处于接近、紧邻或接触光学堆叠16的致动位置。施加在右侧的显示元件12上的电压Vbias足以移动可移动反射层14并且还保持可移动反射层14处于致动位置。在左侧的显示元件12(如图所示)中,示出的可移动反射层14处于距包含部分反射层的光学堆叠16一定距离的松弛位置(其可以基于设计参数预先确定)处。施加在左侧的显示元件12上的电压V0不足以使可移动反射层14的致动至诸如在右侧的显示元件12的致动位置。
[0045] 在图1中,IMOD显示元件12的反射特性总体上用箭头示出,所述箭头指示入射到IMOD显示元件12上的光13和从左侧的显示元件12反射的光15。入射到显示元件12上的光13的大部分可以穿过透明衬底20朝向光学堆叠16透射。入射到光学堆叠16上的光的一部分可以透射穿过光学堆叠16的部分反射层,并且一部分将穿过透明衬底20被反射回。透射穿过光学堆叠16的光13的部分可以从可移动反射层14被反射向后朝向(并穿过)透明衬底20。光学堆叠16的部分反射层所反射的光和可移动反射层14所反射的光之间的干涉(建设性和/或破坏性)将部分地确定从所述装置的观察侧或衬底侧上的显示元件12所反射的光15的波长强度。在一些实施方案中,透明衬底20可以是玻璃衬底(有时被称为玻璃板或面板)。玻璃衬底可以是或包含例如酸盐玻璃、钠玻璃、石英玻璃、耐热玻璃或其他合适的玻璃材料。在一些实施方案中,玻璃衬底可以具有0.3毫米、0.5毫米或0.7毫米的厚度,虽然在一些实施方案中玻璃衬底可以更厚(诸如几十毫米)或更薄(诸如小于0.3毫米)。在一些实施方案中,可以使用非玻璃衬底,例如聚酸酯、丙烯酸酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)或聚醚醚(PEEK)衬底。在这种实施方案中,非玻璃衬底将可能具有小于0.7毫米的厚度,虽然取决于设计考虑衬底可能更厚。在一些实施方案中,诸如金属箔或不锈基衬底的非透明衬底可以使用。例如,基于反IMOD的显示器,其包含固定反射层和部分透射且部分反射的可移动层,其配置成从作为图1的显示元件12的衬底的相反侧被观察到,并且可以由非透明衬底来支撑。
[0046] 光学堆叠16可以包含单个层或若干层。所述层可以包含一或多个电极层、部分地反射且部分地透射的层以及透明电介质层。在一些实施方案中,光学堆叠16是导电的、部分透明且部分反射地,并且可以例如通过将一或多个以上层沉积到透明衬底20上来制成。电极层可以由诸如各种金属的多种材料形成,例如由化铟(ITO)形成。部分反射层可以由可以部分反射的诸如各种金属(例如,铬和/或钼)、半导体以及电介质的多种材料形成。部分反射层可以由一层或多层材料形成,并且所述层的每一层可以由单一材料或材料的组合形成。在一些实施方案中,光学堆叠16的某些部分可以包含单一半透明厚度的金属或半导体,其既用作部分的光学吸收体并且也用作电导体,而不同的更加导电的(例如,光学堆叠16或显示元件的其他结构)层或部分可以用于IMOD显示元件之间的总线信号。光学堆叠16还可以包含一或多个绝缘层或电介质层,其覆盖一或多个导电层或导电的/部分吸收的层。
[0047] 在一些实施方案中,光学堆叠16的至少一些层可以被图案化为平行条带,并且可以在显示装置中形成行电极,如下面进一步描述的。本领域普通技术人员将理解的是,术语“图案化”在本文中用于指代掩模和蚀刻过程。在一些实施方案中,高度导电且反射的材料(诸如(Al))可以用于可移动反射层14,且这些条带在显示装置中可以形成列电极。可移动反射层14可以形成为一系列平行条带的沉积金属单层或多层(与光学堆叠16的行电极正交)以形成沉积在支撑件(诸如所示的支柱18)和位于支柱18之间的介入牺牲材料之上的列。当牺牲材料被蚀刻掉时,在可移动反射层14和光学堆叠16之间可以形成经界定间隙19或光学腔。在一些实施方案中,支柱18之间的间隔可以为约1μm至1000μm,而间隙19可以为约小于10,000埃
[0048] 在一些实施方案中,每个IMOD显示元件,无论处于致动状态或是松弛状态,都可以视为由固定反射层及移动反射层所形成的电容器。在不施加电压时,如图1左侧的显示元件12所示,可移动反射层14保持处于机械松弛状态,其中在可移动反射层14和光学堆叠16之间存在间隙19。然而,当电位差即电压施加到选定行和列中的至少一者时,在对应显示元件处的行和列电极交叉处形成的电容器变为带电,且静电将电极拉到一起。如果所施加的电压超出值,则可移动反射层14可以变形并且移动接近或抵靠光学堆叠16。光学堆叠16内的电介质层(未示出)可防止短路并控制层14和层16之间的分离距离,如图1右侧的致动的显示元件12所示。无论所施加的电位差的极性如何,行为可以是相同的。虽然在一些情况下阵列中的一系列显示元件可被称为“行”或“列”,但是本领域普通技术人员将很容易理解将一个方向称为“行”而另一个方向称为“列”是任意的。也就是说,在一些定向中,行可以被视为列,而列可以被视为行。在一些实施方案中,行可以被称为“共同”线,而列可以被称为“段”线,或反之亦然。此外,显示元件可以被均匀地布置在正交行和列(“阵列”)中,或以非线性配置来布置,例如,彼此相对而具有一定的位置偏移(“赛克”)。术语“阵列”和“马赛克”可以指任何一种配置。因此,虽然显示器被称为包括“阵列”或“马赛克”,但是元件本身无需彼此正交地布置,或以均匀的分布来设置,而在任何情况下,其可以包含具有对称形状和不均匀分布元件的布置。
[0049] 图2是示出合并了基于IMOD的显示器的电子装置的系统框图,所述基于IMOD的显示器包含IMOD显示元件的3元件×3元件阵列。所述电子装置包含处理器21,其可以经配置以执行一或多个软件。除了执行操作系统之外,处理器21还可经配置以执行一或多个软件应用程序,包含网络浏览器、电话应用程序、电子邮件程序或任何其他软件应用程序。
[0050] 处理器21可以经配置以与阵列驱动器22通信。阵列驱动器22可以包含行驱动器电路24和列驱动器电路26,其向例如显示阵列或面板30提供信号。图1所示的IMOD显示装置的横截面通过图2的线1-1示出。虽然图2为了清楚起见示出IMOD显示元件的3x3阵列,但是显示阵列30可以包含非常多的IMOD显示元件,并且在行中可以具有与列中不同数量的IMOD显示元件,且反之亦然。
[0051] 图3是示出IMOD显示器或显示元件的制造过程80的流程图。图4A至4E是用于制造IMOD显示器或显示元件的制造过程80中的各个阶段的横截面视图。在一些实施方案中,可以实施制造过程80以制造一或多个EMS装置,诸如IMOD显示器或显示元件。这种EMS装置的制造还可以包含未在图3中示出的其他框。过程80在框82处以在衬底20上方形成光学堆叠16开始。图4A示出在衬底20上方形成的这种光学堆叠16。衬底20可以是透明衬底,诸如相对于图1在上面讨论的材料(诸如玻璃或塑料)。衬底20可以是柔性的或相对刚性的并且不弯曲的,并且可以经受现有的制备工艺例如清洗,以促进光学堆叠16的有效形成。如上面所讨论的,光学堆叠16可以是导电的、部分透明的、部分反射的以及部分吸收性的,并且例如可以通过将具有所需性能的一或多个层沉积到透明衬底20上来制成。
[0052] 在图4A中,光学堆叠16包含具有子层16a和16b的多层结构,虽然一些其他实施方案中,可以包含更多或更少的子层。在一些实施方案中,子层16a和16b的一个可以配置有光学吸收特性和导电特性两者,诸如组合的导体/吸收体子层16a。在一些实施方案中,子层16a和16b的一个可以包含钼-铬(钼铬或MoCr)或具有合适的复折射率的其他材料。另外,子层16a和16b的一或多个可以图案化为平行条带,且可形成显示装置中的行电极。
这种图案化能够通过掩膜与蚀刻过程或本领域内已知的其他合适过程来执行。在一些实施方案中,子层16a和16b的一个可以是绝缘层或电介质层,诸如沉积于一或多个底层金属和/或氧化物层(诸如一或多个反射和/或导电层)上方的上部子层16b。另外,可将光学堆叠16图案化为形成显示器的行的单独且平行的条带。在一些实施方案中,光学堆叠的至少一个子层(诸如光学吸收体层)可以是相当薄(例如,相对于本发明中所示的其他层),尽管子层16a和16b在图4A至4E中示出得有点厚。
[0053] 过程80在框84处继续,在光学堆叠16上方形成牺牲层25。由于稍后将牺牲层25移除(见框90)以形成腔体19,因此所得的IMOD显示元件中未示出牺牲层25。图4B示出包含形成于光学堆叠16上方的牺牲层25的部分制造的装置。在光学堆叠16上方形成牺牲层25可包含在所选的厚度上沉积二氟化氙(XeF2)可蚀刻材料(例如钼(Mo)或非晶硅(Si)),从而在进行随后的移除之后提供具有期望的设计尺寸的间隙或腔体19(也参见图4E)。可使用诸如物理气相沉积(PVD,其包含许多不同技术,诸如溅)、等离子体增强化学气相沉积(PECVD)、热化学气相沉积(热CVD)或旋涂等沉积技术来执行牺牲材料的沉积。
[0054] 过程80在框86处继续,形成诸如支撑柱18的支撑结构。支撑柱18的形成可包含对牺牲层25进行图案化,以形成支撑结构孔隙,然后使用诸如PVD、PECVD、热CVD或旋涂等沉积方法将材料(诸如聚合物或无机材料,如氧化硅)沉积至所述孔中,以形成支撑柱18。在一些实施方案中,形成于牺牲层中的支撑结构孔可延伸穿过牺牲层25和光学堆叠16,到下方衬底20,以使得支撑柱18的下端与衬底20接触。可替代地,如图4C所示,形成于牺牲层25中的孔可延伸穿过牺牲层25,但是未穿过光学堆叠16。例如,图4E示出与光学堆叠16的上表面相接触的支撑柱18的下端。将支撑结构材料层沉积于牺牲层25上方并对远离牺牲层25中孔的支撑结构材料的部分进行图案化,从而形成支撑柱18或其他支撑结构。支撑结构可位于孔内,如图4C所示,但是也可至少部分地在牺牲层25的一部分上方延伸。如上文所述,牺牲层25和/或支撑柱18的图案化可以通过掩膜和蚀刻过程来执行,但是也可通过替代的图案化方法来执行。
[0055] 过程80在框88处继续,形成可移动反射层或膜,诸如图4D中所示的可移动反射层14。可移动反射层14可以通过使用一或多个沉积步骤形成,包含例如反射层(诸如铝、铝合金或其他反射材料)沉积,连同一或多个图案化、掩模和/或蚀刻步骤。可移动反射层14可以被图案化成单个和平行条带,其形成例如显示器的列。可移动反射层14可以是导电的,且被称为导电层。在一些实施方案中,可移动反射层14可以包含多个子层14a、14b和
14c,如图4D中所示。在一些实施方案中,子层中的一或多个,诸如子层14a和14c,可以包含出于它们的光学性能而选择的高度反射的子层,而另一子层14b可以包含出于其机械性能而选择的机械子层。在一些实施方案中,机械子层可以包含电介质材料。由于牺牲层25仍然存在于在框88处形成的部分制成的IMOD显示元件中,因此在此阶段可移动反射层14通常是不可移动的。含有牺牲层25的部分制成的IMOD显示元件,在本文中也可以被称为“未释放的”IMOD。
[0056] 过程80在框90处继续,形成腔体19。腔体19可以通过将牺牲材料25(在框84处沉积而成)暴露于蚀刻剂而形成。例如,可蚀刻的牺牲材料(诸如钼或非晶硅)可以通过将牺牲层25暴露于气态或蒸气态蚀刻剂(诸如从固态XeF2得到的蒸气),持续将所需量的材料进行有效移除的一段时间,通过干化学蚀刻方法移除。相对于腔体19周围结构的牺牲材料通常被选择性地移除。也可以使用其他蚀刻法,诸如湿蚀刻和/或等离子蚀刻。由于牺牲层25在框90期间被移除,因此可移动反射层14在所述阶段之后通常是可移动的。在移除牺牲材料25之后,所得的全部或部分制成的IMOD显示元件可以在本文中被称为“释放的”IMOD。
[0057] 在一些实施方案中,EMS组件或装置(诸如基于IMOD的显示器)的封装可以包含背板(另外也称为底板、玻璃后板、或凹玻璃),其可经配置以保护EMS组件免于损坏(诸如免受机械干扰或潜在的损害性物质)。背板也可以为各种各样的组件提供结构支撑,所述这些组件包含但不限于驱动器电路、处理器、存储器、互连阵列、蒸气屏障、产品外壳等。在一些实施方案中,背板的使用可以便于组件的集成,并且从而减少便携式电子装置的体积、重量和/或制造成本。
[0058] 图5A和5B是EMS封装91的一部分(包含EMS元件的阵列36和背板92)的示意性分解局部透视图。图5A示出背板92的两个部被切去以更好地示出背板92的某些部分,而图5B示出没有角部被切去。EMS阵列36可以包含衬底20、支撑柱18以及可移动层14。在一些实施方案中,EMS阵列36可以包含在透明衬底上具有一或多个光学堆叠部分16的IMOD显示元件阵列,且可移动层14可以实现为可移动反射层。
[0059] 背板92可以基本上为平面形,或可以具有至少一个轮廓面(例如背板92可以形成有凹部和/或突出部)。背板92可以由任何合适的材料制成,而不论材料是透明的或不透明的、导电的或绝缘的。用于背板92的合适材料包含但不限于玻璃、塑料、陶瓷、聚合物、层合物、金属、金属箔、柯伐合金(Kovar)以及电镀柯伐合金。
[0060] 如图5A和5B所示,背板92可以包含一或多个背板组件94a和94b,其可以部分地或全部地嵌入到背板92中。如在图5A中所见,背板组件94a嵌入到背板92中。如图5A和5B中可见,背板组件94b布置在背板92的表面中形成的凹部93内。在一些实施方案中,背板组件94a和/或94b可以从背板92的表面突出。虽然背板组件94b布置在面向衬底20的背板92的一侧上,但在其他实施方案中,背板组件可以布置在背板92的另一侧上。
[0061] 背板组件94a和/或94b可以包含一或多个有源或无源电气组件,诸如晶体管、电容器、电感器、电阻器、二极管、开关和/或集成电路(IC),诸如封装的、标准的或分立式集成电路。可以在各种实施方案中使用的背板组件的其他示例包含天线、电池和传感器(诸如电传感器、触摸传感器、光学传感器或化学传感器)或薄膜沉积装置。
[0062] 在一些实施方案中,背板组件94a和/或94b可以与EMS阵列36的部分电连接。导电结构(诸如迹线、凸起、支柱、或通孔)可以形成于背板92或衬底20的一个或两者上,且可以彼此接触或与其他导电组件接触,以在EMS阵列36和背板组件94a和/或94b之间形成电连接。例如,图5B包含背板92上的一或多个导电通孔96,其可以与从EMS阵列36内的可移动层14向上延伸的电触点98对齐。在一些实施方案中,背板92还可以包含一或多个绝缘层,其将背板组件94a和/或94b与EMS阵列36的其他组件电绝缘。在一些实施方案中,其中背板92是由可透汽材料制成,背板92的内表面可以涂覆有蒸汽屏障(未示出)。
[0063] 背板组件94a和94b可以包含一种或多种干燥剂,其用来吸收可能进入EMS封装91的任何分。在一些实施方案中,干燥剂(或其他水分吸收材料,诸如吸收剂)也可以分别从任何其他背板组件提供,例如作为用粘合剂安装到背板92上(或在其内形成的凹部中)的片材。可替代地,干燥剂可以整合到背板92内。在一些其他实施方案中,干燥剂可以直接或间接地涂覆到其他背板组件上,例如通过喷涂装、丝网印染、或任何其他合适的方法。
[0064] 在一些实施方案中,EMS阵列36和/或背板92可以包含机械支座97,以保持背板组件和显示元件之间的距离,并且从而防止在那些组件之间的机械干扰。在图5A和5B所示的实施方案中,机械支座97形成为从背板92突出的支柱,其与EMS阵列36的支撑柱18对齐。可选地或另外地,机械支座(诸如轨道或支柱)可以沿EMS封装91的边缘设置。
[0065] 虽然在图5A和5B中未示出,但可以提供密封件,其部分地或完全地包围EMS阵列36。所述密封件连同背板92和衬底20一起可以形成封闭EMS阵列36的保护腔体。所述密封件可以是半密封件,诸如传统的环氧基粘合剂。在一些其他实施方案中,所述密封件可以是不透气的密封件,例如薄膜金属焊件或玻璃粉。在一些其他实施方案中,所述密封件可以包含聚异丁烯(PIB)、聚酯、液相旋涂玻璃焊料、聚合物、塑料或其他材料。在一些实施方案中,增强的密封剂可以用于形成机械支座。
[0066] 在可选实施方案中,密封圈可以包含背板92或衬底20的一个或两者的延伸部。例如,密封圈可以包含背板92的机械延伸部(未示出)。在一些实施方案中,密封圈可以包含单独的部件,诸如O型圈或其他环形部件。
[0067] 在一些实施方案中,EMS阵列36和背板92在附接或耦接在一起之前分别形成。例如,衬底20的边缘可以附接并密封到背板92的边缘,如上面所讨论的。可替代地,EMS阵列36和背板92可以形成并连接在一起作为EMS封装91。在一些其他实施方案中,EMS封装91可以由任何其他适当的方式制成,诸如通过沉积在EMS阵列36上形成背板92的组件的方式。
[0068] 图1的IMOD 12仅示出了两个位置:释放位置,其中在可移动层14和导电吸收体层16之间未施加电压;以及致动状态,其中足以使可移动层14紧靠导电吸收体层16压缩的电压被施加。然而,IMOD 12也可以用多状态或类似的或近似的方式驱动。EMS装置诸如IMOD 12可以基本上起到并联平板电容器的作用,其中电极中的一个相对于另一个电极是可移动的。可移动电极诸如可移动层14将移动至静电力和回复力之间的平衡位置,所述静电力由可移动电极和固定电极(诸如导电吸收体16)之间的电压差而导致,所述回复力是由于可移动层14从静止位置移动导致。在一些实施方案中,可移动层14或类似的可移动电极可以包含反射层,且在本文中可以互换地被称为镜面或可移动镜面。然而,尽管某些实施方案中可能称为镜面或可移动镜面,但应当理解,那些实施方案中的描述不一定旨在排除其他限制,其中可移动层可能具有较少反射性或者另外地不太适合作为镜面,除非另有明确说明。
[0069] 图6是示出以多状态方式驱动的IMOD的示例的示意性横截面。应当理解,术语“多状态”也可以包含以类似方式驱动IMOD的想法,尤其是当可IMOD可被驱动成的可能状态数量变得非常大时。阵列驱动器22或另一电压源可以用于在可移动层14和导电吸收体16之间施加小于IMOD 12的致动电压的电压,以便将可移动层14在腔体19的最大高度h和稳定行进范围RS端部处的最小稳定高度hS之间的IMOD 12的稳定行进范围RS内移动。
在所示的实施方案中,其中电压直接施加在可移动层14和导电吸收体16之间,稳定的移动范围RS将大致为最大间隙高度h的三分之一高度。当施加等于或超过IMOD 12的致动电压的电压时,可移动层14将紧靠导电吸收体层16压缩。
[0070] 由于可移动镜面14相对于导电吸收体层16移动,镜面14和光学吸收体16之间的间隙19的高度将变化,且IMOD 12所反射的颜色将变化。以多状态方式驱动的IMOD 12可以因此提供特定的颜色响应,以响应于特定电压的施加。可以通过对IMOD 12的组件选择特定的材料、以及在可移动镜面14和光学吸收体16之间夹杂插入层的方式来部分地控制此颜色响应,以当镜面14处于压缩状态时保持镜面14和光学吸收体16之间的所需间隔。
[0071] 然而,当以多状态方式驱动时,IMOD 12的受限稳定行进范围对IMOD 12的稳定行进范围内的可能颜色范围设置了限制。例如,在一些实施方案中,在压缩位置处具有白色状态的IMOD 12的设计将IMOD 12的黑色状态置于间隙的底部附近,在IMOD 12的稳定行进范围之外。更一般地说,IMOD 12的稳定行进范围可以限制可以由IMOD 12反射的颜色,且如果稳定行进范围更大,则在IMOD 12的稳定行进范围外侧的镜面14的位置可以对应于可以由IMOD 12反射的另外颜色。即使当IMOD 12被设计成具有足够大以反射所需颜色范围的稳定行进范围时,在实践中IMOD 12的制造中的缺陷可能会降低IMOD 12的实际稳定行进范围,且更大的稳定行进范围将提供增加的可靠性。在一些实施方案中,可以对IMOD或类似的EMS装置的结构进行修改,以便为可移动层诸如可移动镜面提供增加的稳定行进范围。
[0072] 图7是示出包含隔离电极的多状态IMOD的另一个示例的示例的示意性横截面。IMOD 100包含由衬底120支撑的光学吸收体116。如上所述,光学吸收体116可以用作如图所示的固定电极,或者可以形成于另一导电层附近,所述另一导电层形成固定电极的一部分。可移动层130通过具有最大高度h的间隙119与光学吸收体116分离。可移动层130包含驱动电极160,其设置在与光学吸收体116相对的可移动层130的一侧,电介质层150,以及隔离电极140,所述隔离电极140布置在与驱动电极160相对的电介质层150的一侧。
隔离电极140可以在IMOD 100种用作镜面或反射层,类似于图1和6的IMOD 12的反射物
14。
[0073] 在一些实施方案中可以为阵列驱动器和相关电路的电压源122与驱动电极160和光学吸收体116电连接,且可以在驱动电极130和光学吸收体116之间施加电压,以控制可移动层130相对于光学吸收体116的位置,并改变IMOD 100所反射的颜色。与图1和6中的IMOD 12的反射物14不同,隔离电极140未与电压源122或其他阵列驱动器电路电连接。与上述双稳态的操作相比,电压源122和相关电路配置成施加多个离散的驱动电压,以多状态、近似的或类似的方式驱动IMOD 100。
[0074] 由于隔离或“浮动”电极140布置在驱动电极160和光学吸收体116之间,因此IMOD100不再表现为单个的电容器(其中驱动电极160和光学吸收体116作为电容器极板),而是表现为彼此串联的两个电容器。由于这点,镜面的稳定行进范围大幅度地增加,当以多状态方式驱动时,明显增加可以由IMOD 100反射的颜色范围。在一些实施方案中,所选择的电介质层150的厚度使得可移动层130的有效稳定行进范围大致为驱动电极160和光学吸收体116之间的电距离的1/3。当电介质层150的厚度足够大时,可移动层130的稳定行进范围可以增加到初始间隙距离的大致60%。然而,在达到理想的稳定行进范围RI的理论端值之前,在可移动层130中的变化或缺陷可以限制可移动层130的稳定行进范围。在其他实施方案中,串联电容器可以在与阵列驱动器122相关的电路内的驱动薄膜晶体管中实现,而不是在可移动层130自身内实现。
[0075] 在一些实施方案中,如上所述,IMOD 100的稳定范围可以并非由于间隙119的剩余部分内缺少稳定位置而造成可移动层130在理想的稳定行进范围RI的理想端值处紧靠光学吸收体116压缩而终止,而是由于可移动层130的倾斜或转动不稳定而终止。由于制造缺陷,可移动层130可以稍微非对称地被支撑,其中在可移动层130一侧的回复力大于在可移动层130另一侧的回复力。由于可移动层130移动超过了通过间隙的路线的大致60%处的某一点,其中间隙119减小至最小稳定高度hs,因此回复力的不平衡导致镜面的初始倾斜。最小稳定高度hs在理想的稳定行进范围RI之内,但在实践中,实际的稳定行进范围RS小于理想的稳定行进范围RI。可移动层130中的这种倾斜在最靠近光学吸收体116的隔离电极140的部分上诱发额外的电荷积聚,紧靠光学吸收体116压缩可移动层130的边缘。
[0076] 在一些实施方案中,可以通过抑制可移动层内的电荷积聚来最小化或控制电荷积聚的累积效应。特别地,通过将浮动电极分成多个隔离电极段,可以抑制这些电极段之间的电荷流动,增加EMS装置例如IMOD的稳定行进范围。
[0077] 图8A是示出多状态IMOD的另一个示例的示例的示意性横截面,其中隔离电极被分为多个隔离电极段。图8A的IMOD 200类似于图1的IMOD 100,并且包含由衬底202支撑的光学吸收体216,所述光学吸收体216通过具有最大高度h的间隙219与可移动层诸如镜面230间隔开。镜面230包含多个隔离电极段240a和240b以及驱动电极260,所述驱动电极260位于电介质层250上与隔离电极段240a和240b相对的一侧。另外的电介质材料诸如下面的电介质层252可以在电极段240a和240b的下面和之间延伸,以便确保电极段240a和240b保持彼此电隔离,且与IMOD 200的其他导电组件电隔离。电压源222(诸如阵列驱动器)以及相关电路可以用于在驱动电极260和光学吸收体216之间施加电压。如上面所讨论的,阵列驱动器和相关电路可以与处理器通信连接,允许处理器经由阵列驱动器和相关电路与驱动电极260和光学吸收体216的每一者均通信连接。
[0078] 图8B是图8A的多状态IMOD的可移动层沿图8A中直线8B-8B所截取的横截面视图。可以看出,镜面230包含通过电介质材料250的各个部分而彼此分离的四个对称的电极段240a-240d。特别地,电极段沿着镜面220的两个垂直的旋转轴线被分段。电介质材料252的条带254将电极段240a和240b与电极段240c和240d分别隔离。类似地,电介质材料252的条带256将电极段240a和240c与电极段240b和240d分别隔离。如图所示,条带254和256一般互相垂直,以沿着两个垂直的旋转轴线将浮动电极分段。电介质材料的外部区段245延伸到电极段240a-240d的外缘周围,以完全封装电极段240a-240d。
[0079] 图2A和2B中所示的将浮动电极分段成IMOD 200的多个电极段240a-240d增加了镜面230的稳定行进范围RS。当与图7中所示的IMOD 100的最小稳定高度hS相比时,倾斜不稳定性导致镜面230压缩时的最小稳定高度hS更接近于光学吸收体216。如上所述,镜面230的稳定行进范围RS的这种增加是由于电极段240a-240d彼此相互隔离而导致。从图8A中可以看出,镜面230的实际稳定行进范围RS比IMOD 100的镜面130的稳定行进范围(见图7)更接近于理想的稳定行进范围RI。
[0080] 当镜面230开始倾斜时,隔离电极段240a-240d中的两个将距离光学吸收体216更近,并且隔离电极段240a-240d中的另外两个将距离光学吸收体216更远。如果隔离电极是单个电极,则将移动到电极段240a–240d的外缘(最接近于光学吸收体216)的电荷量少于将移动到隔离电极的外缘的电荷量。在一些实施方案中,如果隔离电极是单个电极,则将移动到电极段240a–240d的外缘(最接近于光学吸收体216)的电荷量可以大约是将移动到隔离电极的外缘的电荷量的一半量级。在不同的实施方案中,将移动到分段电极的外缘的准确电荷量可以不同,且由于电荷在倾斜电极中的非线性电容性分布,所述准确电荷量可以略多于一半,但仍将明显少于非分段电极中的电荷量。这种电荷积聚的分割,其发生是因为未向下倾斜的镜面230的一侧上更远电极段上的电荷不能移动通过分开的电介质材料254或256。相反,未向下倾斜的镜面230的一侧上电极段中的电荷将积聚在与分开的电介质材料254或256相邻的这些较远电极段的内缘上。因而,电极段240a–240d提供了一种抑制镜面230内电荷不平衡积聚的方法,以增加镜面230的稳定位置范围。
[0081] 因为这些内边缘偏离了向下倾斜并朝向光学吸收体216的镜面230的边缘,所以由于在较远电极段边缘上的电荷积聚导致的静电引力引起的旋转力矩将不会像如果隔离电极是连续结构引起的旋转力矩一样大。较小旋转力矩是由于较远电极段上的电荷积聚的位置与镜面250的倾斜或旋转轴线之间的较短距离。在所示实施方案中,其中浮动电极分为四个大致对称的电极段240a-240d,一对较远电极段上的电荷积聚可施加作用于非常靠近镜面230的旋转轴线的点上的力,并且因此在镜面230上几乎没有施加旋转力矩。
[0082] 因为可由于镜面230的倾斜而转移的电荷受到电极段240a-240d的分段的限制,所以IMOD 200的镜面230的稳定行进范围RS大约增加至最大间隙高度h的80%。对于给定的IMOD设计,当与相同设计(包含连续浮动电极,诸如如图7中所示的IMOD 100的电极140)相比较时,浮动电极的分段可显著增加可由IMOD 200反射的颜色的范围。
[0083] 隔离电极段和周围电介质材料被设计和制造以确保电极段的电隔离。如果电极段没有良好绝缘,且电荷随时间变化积聚于电极段上,则EMS装置的操作将受到影响。由于电极段的隔离性,在一些实施方案中,积聚电荷可能难以或不可能去除。
[0084] 图9A至9E是制造具有隔离电极段的多状态IMOD的过程中的各个阶段的横截面示图。图10是示出具有隔离电极段的多状态IMOD的制造过程的流程图,所述制造过程可包含图9A至9E中示出的阶段。在一些实施方案中,制造过程也可包含相对于图4A至4C所示和所描述的阶段.
[0085] 制造过程400开始于框405,其中至少第一电介质层形成于牺牲层上方。如在图9A中可看出,导电吸收体层316形成于衬底302上,牺牲层325形成于导电吸收体层316上方,且第一电介质层352形成于牺牲层325上方。
[0086] 如上面关于图4A至4C所讨论的,导电吸收体层316不必为单层,而是相反可包含光学吸收体层和导电层,并且附加光学层可在牺牲层325形成之前形成于导电吸收体层316上方。图9A中未示出的附加组件(诸如导电总线结构或掩膜或屏蔽结构)也可在牺牲层325形成之前形成。例如,如关于图4C所述,导电吸收体层316可被图案化以在牺牲材料325形成之前形成条带电极,并且牺牲层可类似图案化以在上覆层沉积之前形成用于支撑结构(未在图9A中示出)的孔。
[0087] 在一些实施方案中,第一电介质层352可包含一个以上的层,并且电介质层352中的一个层或多层的材料和厚度可根据它们的光学性能选择。在其他实施方案中,诸如当非光学EMS装置形成时,导电吸收体层316可用不透明材料替换,并且电介质层352的光学性能可能并不重要。
[0088] 在IMOD或其他光学EMS装置的一些实施方案中,第一电介质层352可以是形成于牺牲层325上方的离散电介质层的堆叠,尽管为了方便起见,其被称为“层”且在整个说明书的图8A、图9A以及别处显示为单层。例如,在一些实施方案中,第一电介质层352可以是堆叠,其包含在牺牲层325上方形成且包含具有高折射率材料的第一电介质子层,接着是在第一电介质子层上方形成且包含具有比形成第一电介质子层的材料的低折射率的另一材料的第二电介质子层。较低折射率的电介质子层可以比较高折射率的电介质子层具有更低的色散。在一些实施方案中,较高折射率的电介质子层可以包含诸如二氧化(TiO2)、二氧化锆(ZrO2)、或五氧化铌(Nb2O5)的材料,虽然其他电介质材料也可以使用。同样,在一些实施方案中,较低折射率的电介质子层可以包含诸如二氧化硅(SiO2)或氮氧化硅(SiON)的材料。
[0089] 在一些实施方案中,第一电介质层352可以包含电介质堆叠,配置成使得当包含第一电介质层352的可移动层抵靠静止电极(诸如导电吸收体层316)塌缩时干涉式调制器能够反射白色,且干涉式调制器配置成当可移动层维持在稳定位置范围内的至少一个位置中时显现黑色。
[0090] 在一个具体的实施方案中,第一电介质层352可以包含形成于牺牲层325上方且包含厚度大致为21纳米的TiO2层的第一电介质子层,以及形成于第一电介质子层上方且包含厚度大致为80纳米的SiON层的第二电介质子层。在另一个具体的实施方案中,第一电介质层352可以包含形成于牺牲层325上方且包含厚度大致为31纳米的TiO2层的第一电介质子层,以及形成于第一电介质子层上方且包含厚度大致为72纳米的SiON层的第二电介质子层。在其他特定实施方案中,其他材料和/或其他厚度可以用于在第一电介质层352中形成电介质子层,且任何适当数量的子层可包含在第一电介质层352中。
[0091] 在其他实施方案中,形成第一电介质层352的堆叠中的电介质子层的顺序可以相反,以使得由较高折射率材料形成的电介质子层可以在由较低折射率材料形成的电介质子层之后和之上形成,以使得较高折射率材料更接近于随后沉积的分段电极和/或反射物。
[0092] 然后,制造过程400前进到框410,其中第一电极层形成于第一电介质层上方。如图9A中还可以看到的,第一电极层340形成于第一电介质层352上方。第一电极层340可以用作多状态IMOD内中的镜面,且第一电极层340的材料和厚度可以部分地根据电极层340的反射率进行选择。在一些实施方案中,电极层340可以包含铝(Al)或铝合金层。然而,如上所述,在非光学EMS装置中,电极层340的反射率可以是不相关的,并且可以使用较低反射率的材料。
[0093] 然后,制造过程400前进至框415,其中第一电极层图案化以形成多个隔离电极段。如图9B中可看到的,第一电极层340已经图案化以形成至少隔离电性段340a和340b。在一些实施方案中,第一电极层340图案化,以对于正在制造的每一个多状态IMOD元件,形成四个对称的隔离电极段,诸如隔离电性段340a和340b。然而,在其他实施方案中,可以形成其他数量和形状的隔离电极段。增加隔离电极段的数量超过4个,其可以增加在已制成的IMOD中可移动层的稳定行进范围。然而,由于隔离电极段之间的额外切口,在隔离电极段数量上的进一步增加将减小由隔离电极段所覆盖的面积,增加了IMOD的致动电压并降低了镜面的填充因数。
[0094] 然后制造过程400前进到框420,其中第二电介质层形成于多个隔离电极段上方。如在图9B中同样可见的,第二电介质层350在隔离电性段340a和340b上方延伸,并且与第一电介质层352一起包围隔离电性段340a和340b。因此隔离电性段340a和340b在所有侧面上都由电介质材料包围,所述电介质材料填充诸如在隔离电性段340a和340b之间区域356的区域。在示出的实施方案中,第二电介质层350的上表面示为平面的,但是在一些实施方案中,第二电介质层350在下层隔离电性段340a和340b上方可以是共形的。第二电介质层350和任何覆盖层的形状可以基于用于形成第二电介质层350的材料和沉积过程而变化。如上文关于第一电介质层352所讨论的,在一些实施方案中,第二电介质层350还可以包含层的堆叠,并且为了方便和清楚起见作为单层示出和描述。
[0095] 然后制造过程400前进到框425,其中第二电极层形成于第二电介质层上方。如在图9B中可见的,第二电极层360在厚度上可以与第一电极层340相似,所述第一电极层340被图案化以形成隔离电性段340a和340b。通过由相同材料并以与第一电极层340大致相同的厚度形成第二电极层360,可以归因于沉积条件或温度变化的在电极层340和360内的应力通常可以彼此平衡并防止可移动层的不希望的弯曲。在一些实施方案中,具有与用于形成电介质层352的一层或多层相同的厚度并从与其相同的材料形成的附加层(未示出)可以形成于第二电极层360上方,从而提供附加的对称性和应力平衡。
[0096] 在图10中所示的框之后,可以执行释放蚀刻以移除牺牲层并释放IMOD。图9D示出在执行释放蚀刻以移除牺牲层325(见图9C)从而形成腔体319后的IMOD 300。
[0097] 第一电介质层352、第二电介质层350以及第二电极层360可已经预先被图案化(未示出)以有利于可移动层或镜子330朝向导电吸收体316的运动,并有利于将邻近的IMOD 300彼此电隔离。在一些实施方案中,这些层中的一或多个可以在沉积任何覆盖层之前被图案化,而在其他实施方案中,这些层可以在形成第二电极层360和任何覆盖层之后经由一或多个蚀刻过程被图案化。在一些实施方案中,可移动层330可以被图案化以形成沿着连接IMOD 300的行或列延伸的条带,并且可以包含另外的横向切口,以有利于当可移动层330被静电向下拉时将至少可移动层330的隔离电性段340a和340b保留在大致平行于导电吸收体层316的位置中。在其他实施方案中,可移动层330可以被图案化以形成支撑可移动层330的部分的材料的系链(tether)或条带,可移动层330包含隔离电性段340a和340b。
[0098] 图11是被图案化以包含支撑臂的可移动层示例的横截面视图。可以看出,在延伸穿过隔离电极段540a-540d的截面中所示的可移动层530已被图案化以包含从包含隔离电极段540a-540d的中心区域542的每一侧延伸的支撑臂570。每个支撑臂570经由连接区域572沿着中心区域542的一侧与中心区域542接触。每个支撑臂570通常平行于支撑臂570附接的中心区域542的那侧延伸。支撑臂570的端部574可以例如与支撑结构(未示出)接触以将可移动层530悬置于导电吸收体层上方。虽然在图11的横截面视图中不可见,但是可移动层530还包含与隔离电极段电隔离的驱动电极。驱动电极可以经由例如用于形成沿支撑臂570中的至少一个支撑臂延伸的驱动电极的相同金属层的连续部分与阵列驱动器及关联的电路电连接。
[0099] 在一些实施方案中,EMS装置结构的结构可以与上述实施方案结合以其他方式被修改以增加EMS装置的稳定行进范围。在其他实施方案中,可以减小在可移动层下面的固定电极的面积以便最小化可以由在可移动层的一端处的电荷积聚引起的倾斜力矩。如果固定电极被制成较小,同时仍然保持基本上居中,则通过确保力作用在更接近倾斜轴的可移动层上的点处,来减小通过电荷积聚引起的倾斜力矩的大小。然而,如上面所讨论的,电极尺寸的这样的减小可以增加致动镜面所需的电压,并且因此表示在增加的稳定范围和驱动装置所需的增加功率消耗之间的折衷。
[0100] 每当电极被带向另一导体层时,电极的分段可以用于增加所述电极或包含这种电极的可移动层的稳定行进范围。在其他实施方案中,例如可以提供三端子EMS装置,其可以包含例如被配置成使EMS装置的可移动层在相反方向中静电移动的两个电极,这可以以在EMS装置的设计和/或操作中增加的复杂性为代价,增加EMS装置的稳定行进范围。在三端子EMS装置中,在由其他电极建立的电场内的浮动电极的分段因此可以类似地防止由在浮动电极上的非平衡电荷积聚导致的倾斜。
[0101] 本文中所述的实施方案的其他修改和组合也是可能的。例如,一些实施方案可以包含分段浮动电极以及较小的固定电极,以进一步增加EMS装置的稳定行进范围。在一些实施方案中,减小固定电极的尺寸可以减小光学吸收体的尺寸,当EMS装置是诸如干涉式调制器的显示元件时,此依次减小可以减小EMS装置的光学有效区的尺寸。在另外的实施方案中,可以通过将光学吸收体分段成与驱动电路和组件电连通的电活性内部区域和与电活性内部区电隔离的电失活外部区,而在基本上未减小显示器的光学有效面积的情况下减小固定电极的尺寸。通过提供分段光学吸收体,可以减小固定电极的尺寸以减小倾斜力矩,而这以增加的致动电压为代价,同时光学吸收体的总面积可以是与分段电极的总面积基本上相同的大小以最小化在显示元件的光学有效区中的减小。在其他这种实施方案中,固定电极可以是与光学吸收体分开的组件,并且可以被设置在光学吸收体层上方或下方,并且与光学吸收体电隔离。
[0102] 例如,图12A是示出模拟IMOD的另一示例的示例的示意性横截面,其中光学吸收体被分离成多个隔离电极段。图12A的模拟IMOD 600包含由衬底602支撑的光学堆叠610,所述光学堆叠610包含第一驱动电极612和分段光学吸收体,所述分段光学吸收体包括隔离光学吸收体段618a和618b。第一电介质层615使第一驱动电极612与隔离光学吸收体段618a和618b电隔离,并且覆盖隔离光学吸收体段618a和618b的第二电介质层620覆盖隔离光学吸收体段618a和618b的顶部和侧面,确保隔离光学吸收体段618a和618b的电隔离。
[0103] 图12A的模拟IMOD 600还包含可移动层630。如图所示,可移动层630包含第二驱动电极640、支撑层650(其可以由电介质材料形成,如上面所讨论的)以及在支撑层650的相对侧上作为驱动电极的附加层660。与图7中绘出的实施方案相反,例如第二驱动电极640无需与可以提供在模拟IMOD 600中的主要机械功能的附加层660电隔离。在一些实施方案中,附加层660可以包含与第二驱动电极640的材料和厚度基本上相同的材料和厚度,并且可以提供在可移动层630中的平衡应力以控制可移动层630的变形。
[0104] 图12A的模拟IMOD 600还包含可移动层630。如图所示,可移动层630包含第二驱动电极640、可由如上所讨论的电介质材料形成的支撑层650,以及在支撑层650的相对侧上作为驱动电极的附加层660。与图7中所示的实施方案相比,例如,第二驱动电极640不必与附加层660电隔离,这可在模拟IMOD 600中起到主要机械功能。在一些实施方案中,附加层660可包括与第二驱动电极640基本上相同的材料以及厚度,并且可用于平衡可移动层630中的应力,以控制可移动层630的变形。
[0105] 在一些实施方案中,阵列驱动器622在第一驱动电极612与第二驱动电极640之间施加电压。如相对于先前实施方案所讨论的,包括呈光学吸收体形式的浮动电极增加了可移动层的稳定行进范围,并且对浮动电极进行图案化以形成隔离光学吸收体分段618a和618b将可移动层630的稳定行进范围进一步增加到甚至更接近于理想稳定行进范围RI的稳定行进范围Rs。具体而言,通过将浮动电极图案化成隔离光学吸收体分段618a及618b,减少了可积聚于浮动电极的边缘处的电荷量。这继而使可在可移动层630的边缘上发挥作用的静电力的局部增加最小化,在倾斜不稳定性导致可移动层紧靠光学堆叠610压缩之前增加稳定行进范围。
[0106] 图12B是图12A的模拟IMOD的示例性光学吸收体的横截面视图。在图12B中可见,光学吸收体已经进行图案化,以形成四个电隔离光学吸收体分段618a、618b、618c及618d。由来自第二电介质层620的电介质材料填充的间隙617a分别将电极段240a和240b与电极段240c和240d隔离。类似地,由来自第二电介质层620的电介质材料填充的间隙617b将电极段240a和240c与电极段240b和240d隔离。为了将填充因子维持得尽可能大,可使间隙617a及617b的宽度尽可能小,同时仍维持隔离光学吸收体分段618a、618b、618c及
618d之间的电隔离。在一些实施方案中,间隙617a及617b可以是3um宽,尽管也可使用具有较大或较小宽度的间隙,具体取决于所采用的制作程序及材料。来自第二电介质层620的电介质材料也可围绕隔离光学吸收体分段618a、618b、618c及618d的边缘延伸,以增强隔离光学吸收体分段618a、618b、618c及618d的电隔离。
[0107] 图13A至13C是制作具有包含隔离电极段的光学吸收体的模拟IMOD的示例性过程中各阶段的横截面示图。在图13A中,第一驱动电极层已经形成于衬底602上且经图案化以形成一或多个驱动电极612。如上面所讨论的,驱动电极612可以在一些实施方案中包含基本上透明厚度的导电氧化物(例如ITO),虽然也可使用其他材料。
[0108] 在图13B中,第一电介质层615已形成于驱动电极612上方,并且光学吸收体层616已经形成于第一电介质层615上方。由于第一电介质层615位于驱动电极612与光学吸收体层616之间,因此光学吸收体层616将与驱动电极612电隔离并且可充当浮动电极。
在替代实施方案(未示出)中,第一驱动电极612可形成于与光学吸收体层616相对的衬底602的侧上,并且衬底602自身可用于将光学吸收体层616与第一驱动电极612电隔离。
[0109] 在图13C中,光学吸收体层616已经被图案化以形成隔离光学吸收体段618a和618b。在所示的实施方案中,光学吸收体层616已经被图案化,以通过形成延伸到页面中、并将隔离光学吸收体段618a与光学吸收体段618b分开的一个间隙617b,以及形成大体上垂直于间隙617b而延伸的第二个间隙(未示出,见图12B的间隙617a),从而形成四个隔离光学吸收体段。如上面所讨论的,在其他实施方案中,光学吸收体层616可以被图案化以形成其他图案,具有数量更多或更少的隔离光学吸收体段。在光学吸收体层616被图案化之后,第二电介质层620已经在隔离光学吸收体段618a和618b上方形成,填充它们之间的间隙617b,并在隔离光学吸收体段618a和618b的顶缘和外缘上方延伸,以与EMS装置的相邻或上面的组件(未示出)形成电隔离。
[0110] 如上面所讨论的,如果间隙617a和617b制成尽可能窄,则光学吸收体段618a、618b、618c和618d的骨料粒径可以制成尽可能大,增加模拟IMOD 600的光学有源区域,其中反射层与光学吸收体间隔开。图14A和14B是模拟IMOD的示例性制作过程中其他阶段的横截面图,其增加了包含隔离电极段的光学吸收体填充因数。在图13A–13C中所示的阶段之后,图14A和14B中所述的过程可以继续。在图14A中可以看出,光学吸收体材料的层
724已经沉积在第二电介质层620上。层724可以包含光学吸收体层616中所用的相同材料。
[0111] 在图14B中,光学吸收体材料的层724已经被图案化,以形成延伸到页面中的光学吸收体材料的条带726b,以及大体上垂直于光学吸收体的条带726b延伸的条带726a(未示出,见图15),从而形成十字形的光学吸收体726(见图15)。
[0112] 图15是图14B的模拟IMOD的示例性光学吸收体的横截面视图。从图15中可以看出,光学吸收体条带726a与间隙617a重叠并对齐,所述间隙617a将电极段240a和240b与电极段240c和240d隔离,并且光学吸收体条带726b与间隙617b重叠并对齐,间隙617b将电极段240a和240c与电极段240b和240d隔离。虽然在图14B和15中所示的光学吸收体条带726a和726b比它们所重叠的间隙617a和617b的宽度更宽,但在一些实施方案中,光学吸收体条带726a和726b的宽度可以基本上与间隙617a和617b相同,或者可具有比间隙617a和617b更窄的宽度。
[0113] 通过在隔离光学吸收体段618a、618b、618c及618d和额外的隔离光学吸收体区段726之间形成第二电介质层620,可以提供表现为基本上连续的光学吸收体层,同时在各个光学吸收体组件之间保持电隔离。特别地,隔离光学吸收体段618a、618b、618c和618d之间的间隙617a和617b可以部分地或全部地被额外的隔离光学吸收体区段726掩蔽,以使得当从一个大致上与衬底602正交的方向观察时,各个光学吸收体部分看起来像是单个的光学吸收体。
[0114] 图16是示出具有光学吸收体的模拟IMOD(包含隔离电极段)的制造过程的流程图,其可以包含图13A–13C中所示的阶段。在一些实施方案中,制造过程也可以包含图13A–14B中所示和所描述的阶段。
[0115] 在制造过程800的框805中,至少第一电极形成于衬底上方。如上面参考图13A所讨论的,在一些实施方案中,第一电极可以包含透明导体,诸如铟锡氧化物(ITO),或者另一种透明的导电氧化物。
[0116] 在制造过程800的框810中,第一电介质层形成于第一电极上方。在制造过程800的框815中,光学吸收体层形成于第一电介质层上方。如参考图13B所讨论的,第一电介质层在第一电极和光学吸收体材料之间提供电隔离,以使得光学吸收体材料可以形成浮动电极的一部分。
[0117] 在制造过程800的框820中,光学吸收体层经过图案化,以形成隔离电极段。在一些实施方案中,可形成两个垂直间隙,形成尺寸及形状类似的四个大体呈矩形的隔离电极段。然而,在一些实施方案中,可形成隔离电极段的其他图案,因为更多数量的隔离电极段可使可移动层的倾斜稳定性进一步增加,在减小显示器的填充因子的同时增加可移动层的稳定行进范围。
[0118] 在制造过程800的框825中,在由经过图案化的光学吸收材料形成的隔离电极段上方形成第二电介质层。如相对于图13C所讨论的,第二电介质层可覆盖隔离电极段并填充隔离电极段之间的间隙,从而将隔离电极段与外部组件以及彼此之间电隔离。
[0119] 如上文所述,制造过程800可包含图16的流程图中未示出的其他处理阶段。例如,可在第二电介质层上方形成额外光学吸收体结构,其被设定尺寸以覆盖在框820处形成的隔离电极段之间的间隙,并且可在所述额外光学吸收体结构上方形成第三电介质层。
[0120] 图17A和17B是示出包含多个IMOD显示元件的显示装置40的系统框图。例如,显示装置40可以是智能电话、蜂窝式电话或移动电话。然而,显示装置40的相同部件或其微小的变化形式也是说明各种类型的显示装置,诸如电视、计算机、平板电脑、电子阅读器、手持式装置和便携式媒体装置。
[0121] 显示装置40包含壳体41、显示器30、天线43、扬声器45、输入装置48和麦克46。壳体41可由各种制造过程中的任何一种形成,包含注射成型和真空成型。此外,壳体41可由各种材料中的任一种制成,其中包含但不限于塑料、金属、玻璃、橡胶和陶瓷或其组合。壳体41可以包含可移除的部分(未示出),其可以与不同颜色或含有不同标志、图片或符号的其他可移除部分互换。
[0122] 显示器30可以是任何的各种显示器,包含双稳态显示器或模拟显示器,如本文中所述。显示器30也可经配置以包含平板显示器,诸如等离子、EL、OLED、STN LCD或TFT LCD,或者非平板显示器,诸如CRT或其他显像管装置。此外,显示器30可包含基于IMOD的显示器,如本文中所述。
[0123] 图17B中示意性地示出显示装置40的组件。显示装置40包含壳体41,并且可包含至少部分地封闭于其中的其他组件。例如,显示装置40包含网络接口27,其包含可耦接至收发器47的天线43。网络接口27可以是可在显示装置40上显示的图像数据源。因此,网络接口27是图像源模块的一个示例,但是,处理器21及输入装置48也可用作图像源模块。收发器47连接到处理器21,所述处理器21被连接到调节硬件52。调节硬件52可以配置成调节信号(例如,滤波或以其他方式操纵信号)。调节硬件52可以连接到扬声器45和麦克风46。处理器21也可以连接到输入装置48和驱动器控制器29。驱动器控制器29可耦接至缓冲器28和阵列驱动器22,所述阵列驱动器22又可耦接至显示器阵列30。显示装置40中的一或多个元件(包含图17A中未具体示出的元件)可以配置成用作存储装置并可配置成与处理器21进行通信。在一些实施方案中,电源50可基本上为特定显示装置40设计中的所有组件提供电力。
[0124] 网络接口27包含天线43和收发器47以使显示装置40可通过网络与一或多个装置通信。网络接口27还可具有某些处理能力以减轻,例如处理器21的数据处理要求。天线43可以发射和接收信号。在一些实施方案中,天线43根据IEEE16.11标准发射和接收RF信号,包含IEEE16.11(a)、(b)或(g)或IEEE802.11标准,包含IEEE802.11a、b、g、n,以及其进一步的实施方案。在一些其他实施方案中,天线43根据 标准发射和接收RF信号。
在蜂窝电话的情况下,天线43可以被设计成接收码分多址(CDMA)、频分多址(FDMA)、时分多址(TDMA),全球移动通讯系统(GSM)、GSM/通用分组无线电业务(GPRS)、增强数据GSM环境(EDGE)、陆地集群无线电(TETRA)、宽带CDMA(W-CDMA)、演进数据优化(EV-DO)、1xEV-DO、EV-DO版本A、EV-DO版本B,高速分组接入(HSPA)、高速下行链路分组接入(HSDPA)、高速上行链路分组接入(HSUPA)、演进式高速分组接入(HSPA+)、长期演进(LTE)、AMPS或用于在无线网络内进行通信,如利用3G、4G或5G技术的系统的其他已知信号。收发器47可以预加工从天线43接收的信号,以使得他们可接收并进一步由处理器21处理。收发器47还可以处理从处理器21接收的信号,以使得可经由天线43从显示装置40发射所述信号。
[0125] 在一些实施方案中,收发器47可由接收器代替。此外,在一些实施方案中,网络接口27可由图像源代替,其可以存储或产生图像数据以被发送到处理器21。处理器21可以控制显示装置40的总体运行。处理器21接收数据,诸如来自网络接口27或图像源的压缩图像数据,并将数据处理成原始图像数据或转换为可易于处理成原始图像数据的格式。处理器21可以将处理的数据发送给驱动器控制器29或发送到帧缓冲器28以用于存储。原始数据通常是指识别图像内每一位置处的图像特性的信息。例如,此些图像特性可包含颜色、饱和度和灰度等级。
[0126] 处理器21可以包含微控制器、CPU或显示装置40的控制操作的逻辑单元。调节硬件52可以包含用于将信号发送给扬声器45的放大器和滤波器,并用于从麦克风46接收信号。调节硬件52可以是显示装置40内的分立元件,或可并入处理器21或其他元件内。
[0127] 驱动器控制器29可以直接从处理器21或从帧缓冲器28采集由处理器21产生的原始图像数据,并能适当地重新格式化原始图像数据以供高速传输到阵列驱动器22。在一些实施方案中,驱动器控制器29能够将原始图像数据重新格式化成具有光栅状格式的数据流,以使得其具有适于扫描整个显示阵列30的时间次序。然后驱动器控制器29向阵列驱动器22发送格式化的信息。虽然驱动器控制器29,诸如LCD控制器通常与系统处理器21关联而作为独立的集成电路(IC),但这些控制器可以许多方式实施。例如,控制器可以嵌入处理器21中作为硬件,嵌入处理器21中作为软件,或与阵列驱动器22一起完全集成在硬件中。
[0128] 阵列驱动器22可以从驱动器控制器29接收格式化的信息并且将视频数据重新格式化为一组平行波形,所述波形以每秒多次的速度被施加到数百并且有时是数千(或更多)条来自显示元件的显示器的x-y矩阵的引线。
[0129] 在一些实施方案中,驱动器控制器29、阵列驱动器22以及显示阵列30适用于本文描述的任意类型的显示器。例如,驱动器控制器29可以是常规的显示控制器或双稳显示控制器(诸如,IMOD显示元件控制器)。此外,阵列驱动器22可以是常规驱动器或双稳态显示器驱动器(诸如IMOD显示元件驱动器)。此外,显示阵列30可以是常规显示阵列或双稳态显示阵列(诸如包含IMOD显示元件的阵列的显示器)。在一些实施方案中,驱动器控制器29可以与阵列驱动器22集成。这种实施方案在高度集成系统中可以是有用的,例如,移动电话、便携式电子装置、表或小面积显示器。
[0130] 在一些实施例中,所述输入装置48可配置成允许例如使用者控制显示装置40的操作。所述输入装置48可以包含键盘,诸如QWERTY键盘或电话键盘、按钮、开关、摇臂、触敏显示屏、与显示阵列30结合的触敏显示屏,或压敏或热敏膜。所述麦克风46可以配置成用于显示装置40的输入装置。在一些实施例中,通过麦克风46的语音命令可以用于控制显示装置40的操作。
[0131] 电源50可包含多种能量存储装置。例如,电源50可以是可再充电电池,诸如镍镉电池锂离子电池。在使用可再充电电池的实施方案中,可再充电电池可以是使用来自,例如,墙壁插座或光电装置或阵列的电可充电的。可选地,可再充电电池可以无线充电。电源50还可以是可再生能源、电容器或太阳能电池,包含塑料太阳能电池或太阳能电池漆。电源
50也可以配置为从墙上插座接收电力。
[0132] 在一些实施方案中,控制可编程性驻存在驱动器控制器29中,所述驱动器控制器29可位于电子显示系统中的若干位置处。在一些其他实施方案中,控制可编程性驻存在阵列驱动器22中。上述的优化可以任何数量的硬件和/或软件组件且以各种配置来实施。
[0133] 如本文所用,指“至少其中一个”项目列表的短语,是指那些项目的任意组合,包含单个成员。举例来说,“至少a、b或c中的一个”意指覆盖:a、b、c、a-b、a-c、b-c以及a-b-c。
[0134] 各种说明性逻辑、逻辑块、模块、电路和结合本文所揭示的实施方案所描述的算法步骤可以被实施为电子硬件、计算机软件,或两者的组合。硬件及软件的可互换性已经根据功能被大体上描述,且在上述各种说明性组件、块、模块、电路和步骤中示出。所述功能是否实施于硬件或软件将取决于特定的应用和施加于整个系统的设计约束条件。
[0135] 结合本文所揭示的各方面描述的用于实施各种说明性逻辑、逻辑块、模块和电路的硬件和数据处理装置可用以下装置来实施或执行:通用单芯片或多芯片处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程阵列(FPGA)或其他可编程逻辑装置、离散门或晶体管逻辑、离散硬件组件或其经设计以执行本文所述的功能的任何组合。通用处理器可以是微处理器,或任何常规处理器、控制器、微控制器,或状态机。处理器还可实施为计算装置的组合,诸如DSP与微处理器的组合、多个微处理器的组合、结合DSP核心的一或多个微处理器或任何其他此类配置。在一些实施方案中,特定步骤和方法可通过给定功能特定的电路来执行。
[0136] 在一或多个方面,所述功能可以实施于硬件、数字电子电路、计算机软件、固件、包含本说明书中揭示的结构及其结构上的等价物,或者其任意组合。本说明书中所描述的主题的实施例也可以实施为一或多个计算机程序,即在计算机存储媒体上编码的、供数据处理设备执行或者用于控制数据处理设备操作的计算机程序指令的一个或更多个模块。
[0137] 如果在软件中实现,则可以将功能作为计算机可读媒体上的一个或者多个指令或者代码来存储或传送。本文中所揭示的方法或者算法的步骤可以在可以存在于计算机可读媒体上的处理器可执行软件模块中实现。计算机可读媒体包含计算机存储媒体和通信媒体两者,其中通信媒体包含可以使得能够将计算机程序从一个地方传送至另一地方的任何媒体。存储媒体可以是可以由计算机存取的任何可用媒体。以示例而非限制的方式,这种计算机可读媒体可以包含:RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM或者其他光盘存储器、磁盘存储器或其他磁性储存设备、或者可以用于以可以由计算机存取的指令或者数据结构的形式存储期望程序代码的任何其他媒体。此外,任何连接可以适当地被称为计算机可读媒体。如本文中所使用,磁盘及光盘包含:压缩光盘(CD)、激光光盘、光学光盘、数字多功能光盘(DVD)、软磁盘以及蓝光光盘,其中磁盘通常磁性地再现数据,而光盘使用激光光学地再现数据。上述的组合也可以被包含在计算机可读媒体的范围内。另外,方法或算法的操作可以驻留作为在机器可读媒体和计算机可读媒体上的代码和指令中的一个或任意组合或集合,其可以合并入计算机程序产品中。
[0138] 对在本发明中所描述的实施方案的各种修改对本领域技术人员来说可以是很明显的,并且在不脱离本发明的精神或范围的情况下,本文中所限定的一般原理可以应用于其他实施方案。因此,权利要求书不旨在限于本文中所示的实施方案,而是符合与本文中所揭示的所述发明、原理和新颖特征一致的最广泛范围。另外,本领域普通技术人员将容易理解,术语“上部”和“下部”有时是为了便于描述附图使用,并且指示对应于在合适定向页面上的附图定向的相对位置,并且可以不反映例如如所实施的IMOD显示元件的适当定向。
[0139] 在本说明书中在各个实施方案的上下文中描述的某些特征也可以在单个实施方案中组合实现。相反地,在单个实施方案的上下文中描述的各种特征也可以单独地或以任何合适的子组合在多个实施方案中实现。此外,虽然特征可以在上面被描述为在某些组合中起作用并且甚至最初如此要求,但是在一些情况下来自所要求组合的一个或者多个特征可以从组合中删除,并且所要求的组合可以涉及子组合或者子组合的变型。
[0140] 类似地,虽然按照具体顺序在附图中描绘了操作,但是本领域技术人员将容易认识到,这种操作无需按照所示出的特定顺序或者连续的顺序来执行,或者所有示出的操作被执行,以实现期望的结果。此外,附图可以以流程图的形式示意性地描绘一个或者多个示例性过程。然而,未被描绘的其他操作可以并入被示意性示出的示例性过程中。例如,一个或者多个另外的操作可以在所示操作中的任何一个操作之前、之后、同时、或者之间执行。在某些情况下,多重任务和并行处理可以是有利的。此外,在上面描述的实施方案中的各个系统部件的分离不应当理解为在所有实施方案中要求这样的分离,并且应当将其理解为所描述的程序部件和系统通常可以一起整合到单个软件产品中或封装成多个软件产品。另外,其他实施方案处于所附权利要求书的范围内。在一些情况下,在权利要求书中所列的动作可以按照不同的顺序执行并仍然实现期望的结果。
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