在子像素之间具有开口的显示装置及其制造方法 【技术领域】
本发明涉及机电系统。更具体来说， 本发明涉及用于改进例如干涉式调制器等机 电系统的性能的方法及设备。背景技术
机电系统包括具有电组件及机械组件、 致动器、 变换器、 传感器、 光学组件 ( 例如， 镜 ) 及电子元件的装置。可制造各种尺度 ( 包括 ( 但不限于 ) 微尺度及纳米尺度 ) 的机电 系统。举例来说， 微机电系统 (MEMS) 装置可包括大小在约一微米到数百微米或更大范围内 的结构。纳米机电系统 (NEMS) 装置可包括大小小于一微米的结构， 包括 ( 例如 ) 大小小于 数百纳米的结构。 可使用以下微机械加工工艺来产生机电元件 ： 沉积、 蚀刻、 光刻， 及 / 或蚀 刻掉衬底及 / 或所沉积材料层的若干部分或添加若干层以形成电装置及机电装置的其它 微机械加工工艺。 一种类型的机电系统装置被称为干涉式调制器。 如本文中所使用， 术语干 涉式调制器或干涉光调制器是指使用光学干涉原理来选择性地吸收及 / 或反射光的装置。 在某些实施例中， 干涉式调制器可包含一对导电板， 所述对导电板中的一者或两者可完全 或部分透明及 / 或具有反射性， 且能够在施加适当电信号后相对运动。在一特定实施例中， 一个板可包含沉积于衬底上的固定层， 且另一个板可包含通过气隙与所述固定层分开的金 属膜。如本文中更详细描述， 一个板相对于另一个板的位置可改变入射于干涉式调制器上 的光的光学干涉。所述装置具有广泛应用， 且在此项技术中利用及 / 或修改这些类型的装 置的特性使得可利用其特征来改进现有产品及产生尚未开发出的新产品将是有益的。 发明内容
在一个方面中， 提供制造机电装置的方法。所述方法包含 ： 提供衬底、 在所述衬底 上形成可移动结构、 在所述可移动结构中形成多个电隔离列， 及在所述多个列中的至少一 者中产生至少一个狭槽。 所述可移动结构包含第一可变形层及与所述第一可变形层实质上 连续接触的反射层 ； 所述可移动结构导电 ； 且通过一个或一个以上支撑结构与所述衬底间 隔开。 所述列沿第一方向延伸。 所述狭槽由第一尺寸及大于第一尺寸的第二尺寸界定， 所述 第二尺寸沿实质上垂直于第一方向的第二方向延伸。在所述方面的一实施例中， 每一列包 含多个可独立致动的子部分。在另一实施例中， 所述狭槽一般位于一列的两个邻近子部分 之间。在另一实施例中， 每一子部分具有四个隅角区， 每一隅角区由不同支撑结构支撑。在 另一实施例中， 所述方法进一步包含在所述列中的至少一者中产生多个狭槽。在另一实施 例中， 一列中的一对连续狭槽界定所述列的子部分。 在另一实施例中， 所述第二尺寸从第一 支撑结构附近的第一位置延伸到与所述第一支撑结构邻近的第二支撑结构附近的第二位 置。在另一实施例中， 所述第二尺寸实质上等于两个邻近支撑结构之间的距离。在另一实 施例中， 所述第二尺寸略微大于两个邻近支撑结构之间的距离。 在另一实施例中， 所述狭槽 包含多个间隔开的穿孔。在另一实施例中， 在所述列中的至少一者中产生至少一个狭槽是 在列的中心部分处进行。在另一实施例中， 产生至少一个狭槽包含在所述狭槽的末端与所述列的边缘之间留下一部分可移动结构。在另一实施例中， 所述列一般具有直边缘。在另 一实施例中， 所述方法进一步包含在所述第一可变形层上形成第二可变形层。在另一实施 例中， 所述第一可变形层包含电介质材料。 在另一实施例中， 所述方法进一步包含在衬底上 沉积牺牲层。 在另一实施例中， 所述方法进一步包含图案化所述牺牲层以形成孔隙。 在另一 实施例中， 所述方法进一步包含至少部分在所述牺牲层中的所述孔隙内形成支撑结构。在 另一实施例中， 所述方法进一步包含在衬底上形成光学堆叠。 在另一实施例中， 所述装置包 含 MEMS 装置。在另一实施例中， 所述装置包含干涉式调制器。
在另一方面中， 一种机电系统装置包含衬底及位于所述衬底上的多个可变形电 极。每一可变形电极包含可变形层及与所述可变形层实质上连续接触的反射层， 每一可变 形层沿第一方向延伸， 每一可变形电极沿相对边缘由多个支撑件支撑， 且每一可变形电极 具有至少一个开口。每一开口由第一尺寸及大于所述第一尺寸的第二尺寸界定， 所述第二 尺寸沿一般垂直于所述第一方向的第二方向延伸。在所述方面的一实施例中， 所述可变形 电极彼此物理上分开。在另一实施例中， 所述可变形电极彼此电隔离。在另一实施例中， 开 口一般安置在可变形电极的可独立致动的子部分之间。在另一实施例中， 每一开口一般在 一对支撑件之间延伸。 在另一实施例中， 每一开口具有第一端及第二端， 第一端安置在第一 支撑件的一部分上， 第二端安置在第二支撑件的一部分上。 在另一实施例中， 所述第二尺寸 实质上等于一对支撑件之间的距离。在另一实施例中， 所述第二尺寸略微大于一对支撑件 之间的距离。在另一实施例中， 每一可变形电极包含多个所述开口。在另一实施例中， 一可 变形电极中的一对连续开口界定所述可变形电极的子部分。在另一实施例中， 所述第二尺 寸经选择以实质上消除可变形电极的邻近子部分之间的串扰。在另一实施例中， 所述装置 进一步包含安置在衬底上的第二反射层。在另一实施例中， 所述可变形反射层及所述第二 反射层界定光学腔。在另一实施例中， 所述装置包含 MEMS 装置。在另一实施例中， 所述装 置包含干涉式调制器。
在另一方面中， 一种机电系统装置包含衬底、 用于反射光的构件、 用于将所述反射 构件支撑于所述衬底上的构件， 及用于降低所述反射构件的邻近子部分之间的串扰同时经 由所述反射构件维持导电性的构件。所述反射构件导电且可朝向衬底变形。在所述方面的 一实施例中， 所述用于降低串扰的构件包含所述反射构件中的一个或一个以上开口。在另 一实施例中， 所述反射构件包含可变形层。在另一实施例中， 所述反射构件包含电介质层。 在另一实施例中， 所述支撑构件包含多个支撑件。 在另一实施例中， 所述支撑构件安置在所 述反射构件的子部分的隅角区附近。
在另一方面中， 一种显示装置包含具有衬底及位于所述衬底上的多个可变形电极 的机电系统装置。每一可变形电极包含可变形层及与所述可变形层实质上连续接触的反 射层， 每一可变形层沿第一方向延伸， 每一可变形电极沿相对边缘由多个支撑件支撑， 且每 一可变形电极具有至少一个开口。每一开口由第一尺寸及大于所述第一尺寸的第二尺寸 界定， 所述第二尺寸沿一般垂直于所述第一方向的第二方向延伸。在所述方面的一实施例 中， 所述显示装置进一步包含 ： 经配置以与所述显示器通信的处理器， 所述处理器经配置以 处理图像数据 ； 及经配置以与所述处理器通信的存储器装置。在另一实施例中， 所述显示 装置进一步包含经配置以将至少一个信号发送到所述显示器的驱动器电路。 在另一实施例 中， 所述显示装置进一步包含经配置以将所述图像数据的至少一部分发送到所述驱动器电路的控制器。在另一实施例中， 所述显示装置进一步包含经配置以将所述图像数据发送到 所述处理器的图像源模块。 在另一实施例中， 所述图像源模块包含接收器、 收发器及发射器 中的至少一者。在另一实施例中， 所述显示装置进一步包含经配置以接收输入数据且将所 述输入数据传送到所述处理器的输入装置。 附图说明
图 1 为描绘干涉式调制器显示器的一个实施例的一部分的等角视图， 其中第一干 涉式调制器的可移动反射层处于松弛位置， 且第二干涉式调制器的可移动反射层处于致动 位置。
图 2 为说明并入有 3×3 干涉式调制器显示器的电子装置的一个实施例的系统框 图。
图 3 为图 1 的干涉式调制器的一个示范性实施例的可移动镜位置相对于所施加的 电压的图。
图 4 为可用以驱动干涉式调制器显示器的一组行电压及列电压的说明。
图 5A 及图 5B 说明可用以将显示数据的帧写入到图 2 的 3×3 干涉式调制器显示 器的行信号及列信号的一个示范性时序图。
图 6A 及图 6B 为说明包含多个干涉式调制器的视觉显示装置的实施例的系统框图。 图 7A 为图 1 的装置的横截面。
图 7B 为干涉式调制器的替代实施例的横截面。
图 7C 为干涉式调制器的另一替代实施例的横截面。
图 7D 为干涉式调制器的又一替代实施例的横截面。
图 7E 为干涉式调制器的额外替代实施例的横截面。
图 8 为说明制造干涉式调制器的方法的实施例中的某些步骤的流程图。
图 9A 为描绘干涉式调制器显示器的一个实施例的一部分的图。
图 9B 为图 9A 的装置沿图 9A 中的线 9B-9B 所获的横截面。
图 9C 为图 9A 的装置沿图 9A 中的线 9C-9C 所获的横截面。
图 10A 为描绘干涉式调制器显示器的另一实施例的一部分的图， 其中狭槽设置于 子像素边界处的列中。
图 10B 为图 10A 的装置沿图 10A 中的线 10B-10B 所获的横截面。
图 10C 为图 10A 的装置沿图 10A 中的线 10C-10C 所获的横截面。
图 11 为根据另一实施例的显示器的一部分的透视图。
图 12A 为描绘干涉式调制器显示器的另一实施例的一部分的图。
图 12B 为描绘干涉式调制器显示器的又一实施例的一部分的图。
图 13 为说明制造干涉式调制器的方法的另一实施例中的某些步骤的流程图。
图 14 为说明制造干涉式调制器的方法的另一实施例中的某些步骤的流程图。
图 15A 为说明干涉式调制器的滞后性质的曲线图。
图 15B 为说明根据一个实施例的在可移动反射层的边界区中具有狭槽的干涉式 调制器的滞后性质的曲线图。
附图仅为示意性的且并非按比例绘制。具体实施方式
以下详述是针对某些具体实施例。 然而， 可以众多不同方式来应用本文中的教示。 举例来说， 如所属领域的技术人员所理解， 尽管本文中在 MEMS 干涉式调制器的背景下描述 特定实施例， 但本发明的实施例可有利地用于其它 MEMS 装置以及 NEMS 装置中。 在此描述中 参看图式， 其中相似部分始终用相似数字表示。可在经配置以显示图像 ( 无论是运动图像 ( 例如， 视频 ) 还是静止图像 ( 例如， 静态图像 ) 且无论是文字的还是图片的 ) 的任何装置 中实施所述实施例。更明确来说， 预期所述实施例可实施于各种电子装置中或与所述电子 装置相关联， 所述电子装置例如 ( 但不限于 ) 移动电话、 无线装置、 个人数据助理 (PDA)、 手 持式或便携式计算机、 GPS 接收器 / 导航器、 相机、 MP3 播放器、 摄录一体机、 游戏控制台、 腕 表、 钟表、 计算器、 电视监视器、 平板显示器、 计算机监视器、 汽车显示器 ( 例如， 里程表显示 器等 )、 驾驶舱控制器及 / 或显示器、 相机视图显示器 ( 例如， 车辆中后视相机的显示器 )、 电子照片、 电子广告牌或电子标记、 投影仪、 建筑结构、 包装及美学结构 ( 例如， 一件珠宝的 图像显示 )。 与本文中所述的装置结构类似的机电装置也可用于非显示器应用中， 例如用于 电子开关装置中。 本文中所述的实施例提供具有改进性能的机电系统装置 ( 且特定来说， 干涉式调 制器装置 ) 及其制造方法。特定来说， 描述用于降低显示器中邻近像素或子像素之间的串 扰的实施例， 如用于促进同时释放显示器中像素或子像素的所有边缘的实施例。在一个方 面中， 一种干涉式调制器显示器包括排列为实质上平行的条带或列的导电可变形层。所述 列联合行电极界定显示器的多个可个别致动的子像素。所述列具有横向狭槽， 一般安置在 每一子像素的边界区处。 横向狭槽的长度可经选择以使给定列的邻近子像素之间的机械串 扰降到最低， 同时维持足够材料用以连接邻近子像素以免邻近子像素或连接其的材料的电 特性 ( 包括导电性及电容 ) 显著降级。在另一方面中， 一种制造机电系统装置的方法包括 形成一可变形层， 所述可变形层具有多个电隔离列， 一个或一个以上横向狭槽设置于所述 列中位于所述列的邻近子像素之间的边界区域处。
包含干涉式 MEMS 显示元件的一个干涉式调制器显示器实施例说明于图 1 中。在 这些装置中， 像素处于亮状态或暗状态。处于亮 (“松弛” 或 “打开” ) 状态时， 显示元件将 大部分入射可见光反射向用户。当处于暗 (“致动” 或 “关闭” ) 状态时， 显示元件几乎不向 用户反射入射可见光。视实施例而定， “开” 与 “关” 状态的光反射性质可颠倒。MEMS 像素 可经配置以主要在选定颜色下反射， 从而获得除黑色及白色外的彩色显示。
图 1 为描绘视觉显示器的一系列像素中的两个邻近像素的等角视图， 其中每一像 素包含一 MEMS 干涉式调制器。在一些实施例中， 干涉式调制器显示器包含这些干涉式调制 器的行 / 列阵列。每一干涉式调制器包括一对反射层， 所述对反射层按彼此间可变且可控 制的距离定位以形成具有至少一个可变尺寸的谐振光学间隙。在一个实施例中， 所述反射 层中的一者可在两个位置间移动。 处于第一位置 ( 本文中称作松弛位置 ) 时， 可移动反射层 定位于距固定的部分反射层相对较远的距离处。 处于第二位置 ( 本文中称作致动位置 ) 时， 可移动反射层定位于与所述部分反射层较紧密邻近处。 从所述两个层反射的入射光视可移 动反射层的位置而相长或相消地干涉， 从而针对每一像素产生整体反射或非反射状态。
图 1 中所描绘的像素阵列部分包括两个邻近的干涉式调制器 12a 及 12b。在左边 的干涉式调制器 12a 中， 可移动反射层 14a 说明为处于与包括部分反射层的光学堆叠 16a 相距预定距离的松弛位置中。在右边的干涉式调制器 12b 中， 可移动反射层 14b 说明为处 于与光学堆叠 16b 邻近的致动位置中。
如本文中所提及， 光学堆叠 16a 及 16b( 统称为光学堆叠 16) 通常包含若干熔合 层， 所述熔合层可包括例如氧化铟锡 (ITO) 的电极层、 例如铬的部分反射层及透明电介质。 光学堆叠 16 因此为导电、 部分透明且部分反射性的， 且可 ( 例如 ) 通过在透明衬底 20 上沉 积以上诸层中的一者或一者以上而制成。所述部分反射层可由具部分反射性的各种材料 ( 例如各种金属、 半导体及电介质 ) 形成。所述部分反射层可由一个或一个以上材料层形 成， 且所述层中的每一者可由单一材料或材料组合形成。
在一些实施例中， 光学堆叠 16 的层被图案化为平行条带， 且可形成如下文进一步 描述的显示装置中的列电极。可移动反射层 14a、 14b 可形成为一个或多个经沉积的金属层 的一系列平行条带 ( 与 16a、 16b 的行电极正交 ) 以形成沉积于柱 18 及沉积于柱 18 之间的 介入牺牲材料的顶部上的列。当蚀刻掉所述牺牲材料时， 可移动反射层 14a、 14b 与光学堆 叠 16a、 16b 以界定的间隙 19 分开。例如铝的高导电性及反射性材料可用于反射层 14， 且 这些条带可形成显示装置中的列电极。注意， 图 1 可能未按比例绘制。在一些实施例中， 柱 18 之间的间隔可为约 10-100um， 而间隙 19 可为约＜ 1000 埃。 如在图 1 中通过像素 12a 说明， 在未施加电压的情况下， 可移动反射层 14a 与光学 堆叠 16a 之间仍保留间隙 19， 其中可移动反射层 14a 处于机械松弛状态。 然而， 当对选定行 及列施加电位 ( 电压 ) 差时， 在对应像素处的行电极与列电极的相交点处形成的电容器变 得带电， 且静电力将电极拉在一起。如果电压足够高， 则可移动反射层 14 变形且压抵光学 堆叠 16。光学堆叠 16 内的电介质层 ( 此图中未说明 ) 可防止短路且控制层 14 与 16 之间 的分开距离， 如由图 1 中右边的经致动像素 12b 所说明。无论所施加电位差的极性如何， 所 述行为总是相同的。
图 2 到图 5 说明在显示器应用中使用干涉式调制器阵列的一个示范性过程及系 统。
图 2 为说明可并入有干涉式调制器的电子装置的一个实施例的系统框图。所述 电子装置包括处理器 21， 所述处理器 21 可为任何通用单芯片或多芯片微处理器 ( 例如， ARM Pentium 8051、 MIPS Power PC 或 ALPHA )， 或任何专用微处理器 ( 例如， 数 字信号处理器、 微控制器或可编程门阵列 )。如此项技术中的惯例， 处理器 21 可经配置以 执行一个或一个以上软件模块。除执行操作系统外， 处理器可经配置以执行一个或一个以 上软件应用程序， 包括网页浏览程序、 电话应用程序、 电子邮件程序或任何其它软件应用程 序。
在一个实施例中， 处理器 21 还经配置以与阵列驱动器 22 通信。在一个实施例中， 阵列驱动器 22 包括将信号提供到显示阵列或面板 30 的行驱动器电路 24 及列驱动器电路 26。图 1 中所说明的阵列的横截面由图 2 中的线 1-1 展示。注意， 虽然为了清晰起见图 2 说明 3×3 干涉式调制器阵列， 但显示阵列 30 可含有极大量干涉式调制器， 且在行中与在列 中所具有的干涉式调制器数目可不同 ( 例如， 每行 300 个像素乘每列 190 个像素 )。
图 3 为图 1 的干涉式调制器的一个示范性实施例的可移动镜位置相对于所施加电
压的图。对于 MEMS 干涉式调制器来说， 行 / 列致动方案可利用如图 3 中所说明的这些装置 的滞后性质。干涉式调制器可能需要 ( 例如 )10 伏特电位差来使可移动层从松弛状态变形 为致动状态。然而， 当电压从所述值减小时， 随着电压跌回到 10 伏特以下， 所述可移动层维 持其状态。 在图 3 的示范性实施例中， 可移动层直到电压降到 2 伏特以下时才完全松弛。 因 此， 存在一电压范围 ( 在图 3 中所说明的实例中为约 3V 到 7V)， 在所述电压范围中存在一 施加电压窗， 在所述施加电压窗内装置稳定于松弛或致动状态。 此窗在本文中被称为 “滞后 窗” 或 “稳定窗” 。对于具有图 3 的滞后特性的显示阵列来说， 行 / 列致动方案可经设计使 得在行选通期间， 待致动的所选通行中的像素暴露于约 10 伏特的电压差， 且待松弛的像素 暴露于接近零伏特的电压差。在选通后， 使像素暴露于约 5 伏特的稳定状态或偏置电压差， 使得其保持于行选通将其置于的任何状态。在此实例中， 每一像素在被写入后经历 3 伏特 到 7 伏特的 “稳定窗” 内的电位差。此特征使图 1 中所说明的像素设计在相同施加电压条 件下稳定于致动的或松弛的预先存在的状态。由于干涉式调制器的每一像素 ( 无论处于致 动状态还是松弛状态 ) 基本上为由固定及移动反射层形成的电容器， 因此可在滞后窗内的 一电压下保持此稳定状态， 而几乎无功率耗散。 如果所施加的电位固定， 则基本上无电流流 入所述像素中。
如下文进一步描述， 在典型应用中， 可通过根据第一行中的所要致动像素集合发 送数据信号集合 ( 每一者具有某一电压电平 ) 通过列电极集合来产生图像的帧。接着将行 脉冲施加到第一行电极， 从而致动对应于所述数据信号集合的像素。接着改变所述数据信 号集合以对应于第二行中的所要致动像素集合。接着将脉冲施加到第二行电极， 从而根据 数据信号致动第二行中的适当像素。第一行像素不受第二行脉冲的影响， 且保持于其在第 一行脉冲期间被设定的状态。可以相继方式对整个系列的行重复此过程以产生帧。一般通 过以每秒产生某一所要数目个帧来不断地重复此过程而以新图像数据来再新及 / 或更新 帧。可使用广泛各种方案来驱动像素阵列的行电极及列电极以产生图像帧。
图 4 及图 5 说明一种在图 2 的 3×3 阵列上产生显示帧的可能致动方案。图 4 说 明可由展现出图 3 的滞后曲线的像素使用的列电压电平及行电压电平的可能集合。在图 4 的实施例中， 致动一像素包括将适当列设定为 -Vbias 及将适当行设定为 +ΔV， 其可分别对 应于 -5 伏特及 +5 伏特。通过将适当列设定为 +Vbias 及将适当行设定为相同 +ΔV， 从而 在整个像素上产生零伏特电位差来实现像素松弛。在行电压保持于零伏特的那些行中， 像 素稳定于其最初所处的任何状态， 无论所述列处于 +Vbias 或是 -Vbias。还如图 4 中所说 明， 可使用与上述电压极性相反的电压， 例如致动一像素可包括将适当列设定为 +Vbias 及 将适当行设定为 -ΔV。在此实施例中， 通过将适当列设定为 -Vbias 及将适当行设定为相 同 -ΔV， 从而在整个像素上产生零伏特电位差来实现像素释放。
图 5B 为展示施加到图 2 的 3×3 阵列的一系列行信号及列信号的时序图， 其将产 生图 5A 中所说明的显示配置， 其中致动像素为非反射性的。在写入图 5A 中所说明的帧之 前， 所述像素可处于任何状态， 且在此实例中， 所有行最初均处于 0 伏特且所有列均处于 +5 伏特。在这些施加的电压下， 所有像素均稳定于其现有的致动或松弛状态。
在图 5A 的帧中， 像素 (1， 1)、 (1， 2)、 (2， 2)、 (3， 2) 及 (3， 3) 被致动。为实现此情 形， 在行 1 的 “线时间” 期间， 将列 1 及列 2 设定为 -5 伏特， 且将列 3 设定为 +5 伏特。因为 所有像素均保持在 3 伏特到 7 伏特的稳定窗内， 所以此情形并不改变任何像素的状态。接着， 通过从 0 伏特上升到 5 伏特再返回到零伏特的脉冲对行 1 进行选通。此情形致动 (1， 1) 及 (1， 2) 像素并松弛 (1， 3) 像素。阵列中的其它像素不受影响。为了按需要设定行 2， 将列 2 设定为 -5 伏特且将列 1 及列 3 设定为 +5 伏特。施加到行 2 的相同选通接着将致动像素 (2， 2) 且松弛像素 (2， 1) 及 (2， 3)。再次， 阵列中的其它像素不受影响。通过将列 2 及列 3 设定为 -5 伏特且将列 1 设定为 +5 伏特而类似地设定行 3。如图 5A 中所展示， 行 3 选通设 定行 3 像素。在写入所述帧之后， 行电位为零， 且列电位可保持于 +5 或 -5 伏特， 且显示器 接着稳定于图 5A 的布置。相同程序可用于数十或数百个行及列的阵列。在上文概述的通 用原理内， 用以进行行及列致动的时序、 顺序及电压电平可广泛地变化， 且以上实例仅为示 范性的， 且任何致动电压方法均可与本文中所述的系统及方法一起使用。
图 6A 及图 6B 为说明显示装置 40 的实施例的系统框图。显示装置 40 可为 ( 例 如 ) 蜂窝式电话或移动电话。然而， 显示装置 40 的相同组件或其略微变化也说明各种类型 的显示装置， 例如电视机及便携式媒体播放器。
显示装置 40 包括外壳 41、 显示器 30、 天线 43、 扬声器 45、 输入装置 48 及麦克风 46。 一般通过各种制造方法 ( 包括注射模制及真空成形 ) 中的任一者来形成外壳 41。此外， 外 壳 41 可由各种材料 ( 包括 ( 但不限于 ) 塑料、 金属、 玻璃、 橡胶及陶瓷 ) 中的任一者或其组 合制成。在一个实施例中， 外壳 41 包括可与具有不同颜色或含有不同标识、 图片或符号的 其它可移除部分互换的可移除部分 ( 未图示 )。 如本文中所述， 示范性显示装置 40 的显示器 30 可为各种显示器 ( 包括双稳态显 示器 ) 中的任一者。在其它实施例中， 显示器 30 包括平板显示器， 例如如上所述的等离子、 EL、 OLED、 STN LCD 或 TFT LCD ； 或非平板显示器， 例如 CRT 或其它管式装置。然而， 为描述 本实施例的目的， 如本文中所述， 显示器 30 包括干涉式调制器显示器。
示范性显示装置 40 的一个实施例的组件示意性地说明于图 6B 中。所说明的示范 性显示装置 40 包括外壳 41， 且可包括至少部分封闭于其中的额外组件。举例来说， 在一个 实施例中， 示范性显示装置 40 包括网络接口 27， 所述网络接口 27 包括耦合到收发器 47 的 天线 43。收发器 47 连接到处理器 21， 处理器 21 连接到调节硬件 52。调节硬件 52 可经配 置以调节信号 ( 例如， 对信号进行滤波 )。调节硬件 52 连接到扬声器 45 及麦克风 46。处 理器 21 还连接到输入装置 48 及驱动器控制器 29。驱动器控制器 29 耦合到帧缓冲器 28 及 阵列驱动器 22， 阵列驱动器 22 又耦合到显示阵列 30。电源 50 按特定示范性显示装置 40 设计的要求将电力提供到所有组件。
网络接口 27 包括天线 43 及收发器 47， 使得示范性显示装置 40 可经由网络与一 个或一个以上装置通信。在一个实施例中， 网络接口 27 也可具有一定程度的处理能力以缓 解对处理器 21 的要求。天线 43 为用于发射及接收信号的任何天线。在一个实施例中， 天 线根据 IEEE 802.11 标准 ( 包括 IEEE 802.11(a)、 (b) 或 (g)) 来发射及接收 RF 信号。在 另一实施例中， 天线根据蓝牙 (BLUETOOTH) 标准发射及接收 RF 信号。在蜂窝式电话的情况 下， 天线经设计以接收 CDMA、 GSM、 AMPS、 W-CDMA 或用以在无线移动电话网络内通信的其它 已知信号。收发器 47 预处理从天线 43 接收的信号， 使得所述信号可由处理器 21 接收且进 一步操纵。收发器 47 还处理从处理器 21 接收的信号， 使得所述信号可经由天线 43 从示范 性显示装置 40 发射。
在一替代实施例中， 收发器 47 可由接收器替换。在又一替代实施例中， 网络接口
27 可由图像源替换， 所述图像源可存储或产生待发送到处理器 21 的图像数据。举例来说， 图像源可为数字视频光盘 (DVD) 或含有图像数据的硬盘驱动器， 或产生图像数据的软件模 块。
处理器 21 一般控制示范性显示装置 40 的整体操作。处理器 21 接收数据 ( 例如， 来自网络接口 27 或图像源的压缩图像数据 )， 且将所述数据处理为原始图像数据或易于处 理为原始图像数据的格式。处理器 21 接着将经处理的数据发送到驱动器控制器 29 或发送 到帧缓冲器 28 以供存储。 原始数据通常指识别图像内的每一位置处的图像特性的信息。 举 例来说， 所述图像特性可包括颜色、 饱和度及灰度阶。
在一个实施例中， 处理器 21 包括微控制器、 CPU 或逻辑单元以控制示范性显示装 置 40 的操作。调节硬件 52 一般包括用于将信号传输到扬声器 45 及用于从麦克风 46 接收 信号的放大器及滤波器。调节硬件 52 可为示范性显示装置 40 内的离散组件， 或可并入处 理器 21 或其它组件内。
驱动器控制器 29 直接从处理器 21 或从帧缓冲器 28 取得由处理器 21 产生的原始 图像数据， 且适当地重新格式化所述原始图像数据以供高速传输到阵列驱动器 22。具体来 说， 驱动器控制器 29 将原始图像数据重新格式化为具有光栅状格式的数据流， 使得其具有 适合于横穿显示阵列 30 扫描的时间次序。接着， 驱动器控制器 29 将经格式化的信息发送 到阵列驱动器 22。虽然例如 LCD 控制器的驱动器控制器 29 常作为单独集成电路 (IC) 与系 统处理器 21 相关联， 但可以许多方式实施所述控制器。其可作为硬件嵌入处理器 21 中、 作 为软件嵌入处理器 21 中， 或以硬件形式与阵列驱动器 22 完全集成。 通常， 阵列驱动器 22 从驱动器控制器 29 接收经格式化的信息， 且将视频数据重新 格式化为一组平行波形， 所述组波形每秒内有多次被施加到来自显示器的 x-y 像素矩阵的 数百条 ( 且有时数千条 ) 引线。
在一个实施例中， 驱动器控制器 29、 阵列驱动器 22 及显示阵列 30 适合于本文中所 述的显示器类型中的任一者。举例来说， 在一个实施例中， 驱动器控制器 29 为常规显示控 制器或双稳态显示控制器 ( 例如， 干涉式调制器控制器 )。在另一实施例中， 阵列驱动器 22 为常规驱动器或双稳态显示驱动器 ( 例如， 干涉式调制器显示器 )。在一个实施例中， 驱动 器控制器 29 与阵列驱动器 22 集成。此实施例在高度集成的系统 ( 例如， 蜂窝式电话、 手表 及其它小面积显示器 ) 中是常见的。在又一实施例中， 显示阵列 30 为典型显示阵列或双稳 态显示阵列 ( 例如， 包括干涉式调制器阵列的显示器 )。
输入装置 48 允许用户控制示范性显示装置 40 的操作。在一个实施例中， 输入装 置 48 包括小键盘 ( 例如， QWERTY 键盘或电话小键盘 )、 按钮、 开关、 触敏屏幕、 压敏或热敏 膜。在一个实施例中， 麦克风 46 为示范性显示装置 40 的输入装置。当使用麦克风 46 将数 据输入到装置时， 可由用户提供语音命令来控制示范性显示装置 40 的操作。
电源 50 可包括如此项技术中众所周知的各种能量存储装置。举例来说， 在一个实 施例中， 电源 50 为可再充电电池， 例如镍镉电池或锂离子电池。在另一实施例中， 电源 50 为再生能源、 电容器或太阳能电池 ( 包括塑料太阳能电池及太阳能电池漆 )。 在另一实施例 中， 电源 50 经配置以从壁式插座接收电力。
在一些实施例中， 如上所述， 控制可编程性驻留于可位于电子显示系统中的若干 位置处的驱动器控制器中。在一些情况下， 控制可编程性驻留于阵列驱动器 22 中。上述优
化可在任何数目个硬件及 / 或软件组件中实施且可以各种配置实施。
根据以上所述的原理操作的干涉式调制器的结构的细节可广泛地变化。举例来 说， 图 7A 到图 7E 说明可移动反射层 14 及其支撑结构的五个不同的实施例。图 7A 为图 1 的实施例的横截面， 其中金属材料条带 14 沉积于正交延伸的支撑件 18 上。在图 7B 中， 每 一干涉式调制器的可移动反射层 14 形状为正方形或矩形且仅在系栓件 (tether)32 上附接 到支撑件的隅角处。在图 7C 中， 可移动反射层 14 形状为正方形或矩形且从可变形层 34 悬 吊， 可变形层 34 可包含柔性金属。可变形层 34 在可变形层 34 的周边周围直接或间接连接 到衬底 20。 这些连接在本文中被称作支撑柱。 图 7D 中所说明的实施例具有支撑柱插塞 42， 可变形层 34 停置于插塞 42 上。 如在图 7A 到图 7C 中， 可移动反射层 14 保持悬吊于间隙上， 但可变形层 34 并不通过填充位于可变形层 34 与光学堆叠 16 之间的孔而形成支撑柱。相 反， 支撑柱是由平坦化材料形成， 所述平坦化材料用以形成支撑柱插塞 42。图 7E 中所说明 的实施例是基于图 7D 中所展示的实施例， 但也可适于与图 7A 到图 7C 中所说明的实施例中 任一者以及未展示的额外实施例一起起作用。在图 7E 中所展示的实施例中， 已使用金属或 其它导电材料的额外层来形成总线结构 44。此情形允许沿干涉式调制器的背部路由信号， 从而消除本来可能必须在衬底 20 上形成的若干电极。 在例如图 7 中所示的实施例的实施例中， 干涉式调制器充当直视装置， 其中从透 明衬底 20 的前侧观看图像， 所述侧与上面布置有调制器的一侧相对。在这些实施例中， 反 射层 14 光学地遮挡反射层的与衬底 20 相对的一侧上的干涉式调制器部分， 包括可变形层 34。此情形允许在对图像质量无消极影响的情况下配置及操作被遮挡区域。举例来说， 所 述遮挡允许实现图 7E 中的总线结构 44， 所述结构提供将调制器的光学性质与调制器的机 电性质 ( 例如， 寻址及由所述寻址导致的移动 ) 分开的能力。此可分开式调制器架构允许 彼此独立地选择用于调制器的机电方面及光学方面的结构设计及材料并使之彼此独立地 起作用。此外， 图 7C 到图 7E 中所示的实施例具有由反射层 14 的光学性质与其机械性质解 耦 ( 由可变形层 34 进行 ) 所致的额外益处。此情形允许相对于光学性质来优化用于反射 层 14 的结构设计及材料， 及相对于所要机械性质来优化用于可变形层 34 的结构设计及材 料。
图 8 说明光学调制器 ( 例如， 干涉式调制器 ) 的制造过程 800 的实施例中的某些 步骤。所述步骤可与图 8 中未展示的其它步骤一起存在于用于制造 ( 例如 ) 图 1 及图 7 中 所说明的通用类型的干涉式调制器的方法中。参看图 1、 图 7 及图 8， 过程 800 开始于步骤 805， 其中在衬底 20 上形成光学堆叠 16。衬底 20 可为例如玻璃或塑料的透明衬底， 且可能 已执行先前预备步骤 ( 例如， 清洁 ) 以促进有效地形成光学堆叠 16。 如上所论述， 光学堆叠 16 为导电、 部分透明及部分反射的， 且可 ( 例如 ) 通过在透明衬底 20 上沉积所述层中的一 者或一者以上而制成。 在一些实施例中， 所述层经图案化成平行条带， 且可形成显示装置中 的行电极。如本文中所使用， 及如将为所属领域的技术人员所理解， 本文中使用术语 “图案 化” 来指图案化以及蚀刻工艺。在一些实施例中， 光学堆叠 16 包括沉积在一个或一个以上 金属层 ( 例如， 反射层及 / 或导电层 ) 上的绝缘层或电介质层。
图 8 中所说明的过程 800 在步骤 810 处继续， 其中在光学堆叠 16 上形成牺牲层。 稍后移除所述牺牲层 ( 例如， 在步骤 825 处 ) 以形成如下文所论述的腔 19， 且因此所述牺牲 层未展示于图 1 中所说明的所得干涉式调制器 12 中。在光学堆叠 16 上形成牺牲层可包括
沉积 XeF2 可蚀刻材料 ( 例如， 钼或非晶硅 )， 沉积厚度经选择以在随后移除之后提供具有所 要大小的腔 19。可使用沉积技术来进行牺牲材料的沉积， 例如物理气相沉积 (PVD， 例如溅 镀 )、 等离子增强化学气相沉积 (PECVD)、 热化学气相沉积 ( 热 CVD) 或旋涂。
图 8 中所说明的过程 800 在步骤 815 处继续， 其中形成一支撑结构， 例如图 1 及图 7 中所说明的柱 18。柱 18 的形成可包括以下步骤 ： 图案化所述牺牲层以形成支撑结构孔 隙， 接着使用例如 PECVD、 热 CVD 或旋涂等沉积法将材料 ( 例如， 聚合物或氧化硅 ) 沉积到所 述孔隙中以形成柱 18。在一些实施例中， 在牺牲层中形成的支撑结构孔隙延伸穿过牺牲层 及光学堆叠 16 到下伏衬底 20， 使得柱 18 的下端接触衬底 20( 如图 7A 中所说明 )。在其它 实施例中， 在牺牲层中形成的孔隙延伸穿过牺牲层， 但不穿过光学堆叠 16。举例来说， 图 7D 说明支撑柱插塞 42 的下端与光学堆叠 16 接触。
图 8 中所说明的过程 800 在步骤 820 处继续， 其中形成可移动反射层或膜， 例如图 1 及图 7 中所说明的可移动反射层 14。可通过使用一个或一个以上沉积步骤 ( 例如， 反射 层 ( 例如， 铝、 铝合金 ) 沉积 ) 连同一个或一个以上图案化、 掩蔽及 / 或蚀刻步骤而形成可 移动反射层 14。如上文所论述， 可移动反射层 14 通常为导电的， 且本文中可将其称为导电 层。由于牺牲层仍存在于在过程 800 的步骤 820 处形成的部分制成的干涉式调制器中， 因 此在此阶段可移动反射层 14 通常不可移动。含有牺牲层的部分制成的干涉式调制器在本 文中可称为 “未释放” 干涉式调制器。
图 8 中所说明的过程 800 在步骤 825 处继续， 其中形成一腔， 例如图 1 及图 7 中所 说明的腔 19。腔 19 可通过将牺牲材料 ( 步骤 810 处所沉积 ) 暴露于蚀刻剂而形成。举例 来说， 可通过干式化学蚀刻， 通常相对于腔 19 周围的结构选择性地移除例如钼或非晶硅的 可蚀刻牺牲材料， 例如通过将牺牲层暴露于气态或蒸汽蚀刻剂 ( 例如， 源自固态二氟化氙 (XeF2) 的蒸汽 ) 历时可有效移除所要量的材料的时段。也可使用其它蚀刻方法， 例如湿式 蚀刻及 / 或等离子蚀刻。由于在过程 800 的步骤 825 期间移除牺牲层， 因此在此阶段之后， 可移动反射层 14 通常为可移动的。在移除牺牲材料之后， 所得完全或部分制成的干涉式调 制器在本文中可称为 “已释放” 干涉式调制器。
在一些实施例中， MEMS 显示器可包含一个或一个以上像素， 所述一个或一个以上 像素各自包含多个子像素。每一子像素可包含可独立移动及 / 或可独立致动的光学调制 器。 通过所述配置， 视个别子像素的特定配置及对所致动子像素的选择而定， 单一像素可经 配置以反射多种颜色。举例来说， 在一个实施例中， MEMS 显示器可经配置使像素分成九个 子像素， 其中在处于非致动 ( 松弛 ) 状态时， 一列中三个子像素经配置以反射蓝光、 邻近列 中三个子像素经配置以反射绿光， 且下一列中三个子像素经配置以反射红光。在所述配置 中， 指定像素组成的列中的调制器可具有不同大小的气隙及 / 或不同厚度。在所述实例中， 个别地致动不同子像素组合使像素反射不同颜色。
图 9A 为描绘干涉式调制器显示器 900 的一个实施例的一部分的图， 其包括三个平 行行电极 902 及排列成垂直于行电极 902 延伸的列的可变形 ( 或以其它方式可移动 ) 反射 层的三个条带 904。 在所说明的实施例中， 行电极 902 与列电极 904 的重叠部分界定九个子 像素 906( 包含各三个子像素 906a、 906b 及 906c)。支撑件 908 安置在每一子像素的隅角区 处， 在行电极 902 的边界区上或附近， 且经配置以支撑列电极 904 的边缘部分。所属领域的 技术人员应理解， 行电极可为光学堆叠的导电部分。举例来说， 在一些实施例中， 在此处及以下论述中对行电极的提及将被理解为对光学堆叠 ( 例如， 图 7A 到图 7E 中所说明的光学 堆叠 16) 的导电金属层 ( 例如， ITO) 的提及。尽管为清晰起见图式中描绘行电极的一些部 分可省略光学堆叠的其它层 ( 例如， 部分反射层， 及 / 或一个或一个以上透明电介质层 )， 但 所属领域的技术人员应理解所述其它层可视特定应用的需要而存在。 列电极可包含可具有 光反射性及导电性的一个或一个以上层， 且可朝向光学堆叠移动。
图 9B 展示图 9A 中所说明的显示器 900 的一部分的横截面， 且还展示下伏于光学 堆叠的衬底 910， 其包括行电极 902、 部分反射及部分透射层 903 及电介质层 912a、 912b。 图 9B 中还说明下伏于支撑件 908 的光学掩模结构 909。 光学掩模结构 909( 也称为 “黑掩模” 结 构 ) 可经配置以吸收环境光或杂散光且通过增加对比率来改进显示装置的光学响应。在一 些应用中， 光学掩模可反射预定波长的光以呈现不同于黑色的颜色。光学掩模结构也可导 电， 且因此可经配置以充当电汇流层。导电总线结构可经配置以具有比行电极及 / 或列电 极自身低的电阻以改进阵列中子像素的响应时间。 导电总线结构也可与光学掩模结构分开 来提供。 导电掩模或其它导电总线结构可电耦合到显示器上的元件中的一者或一者以上以 向施加到显示元件中的一者或一者以上的电压提供一个或一个以上电路径。举例来说， 视 所要配置而定， 行电极或列电极中的一者或一者以上可连接到导电总线结构以降低所连接 行电极或列电极的电阻。在一些实施例中， 导电总线结构可经由一个或一个以上通孔 ( 图 9B 中未展示 ) 连接到行电极 902， 所述一个或一个以上通孔可安置在支撑件 908 下或任何 其它适合位置。
在一些实施例中， 列电极 904 可包含多个层。举例来说， 图 9B 中所说明的列电极 904 包含反射层 904a 及柔性层 904b。在一些实施例中， 柔性层 904b 可直接形成于反射层 904a 上及 / 或与反射层 904a 连续接触。视特定应用而定， 柔性层 904b 可包含电介质材料、 导电材料或任何其它适合材料。在一些实施例中， 反射层 904a 包含铝。
此外， 在一些实施例中， 指定像素的列 904 可具有不同厚度， 及 / 或可具有厚度相 同或不同的多个层。举例来说， 如图 9C 中所说明， 子像素 906a 的列电极 904 可包含单一 反射层 904a 及单一柔性支撑层 904b。子像素 906b 的列电极 904 可具有额外支撑层 904c 以使子像素 906b 的硬度相对于子像素 906a 增加。子像素 906c 的列电极 904 可具有又一 支撑层 904d 以使子像素 906c 的硬度相对于子像素 906b 增加。各种支撑层 904b、 904c 及 904d 可包含相同或不同材料， 且可视特定应用的需要而具有相同或不同厚度。在一些实施 例中， 显示器中的子像素也可经配置以在其列与光学堆叠之间具有不同大小的气隙。举例 来说， 如图 9C 中所示， 子像素 906a 经配置以在所说明的显示器中具有相对最大的气隙， 子 像素 906b 具有稍较小的气隙， 且子像素 906c 经配置以在所说明显示器中具有相对最小的 气隙。通过所述配置， 显示器中的子像素可经配置以在类似的致动电压下反射各种所需颜 色。
干涉式调制器显示器 900 可使用图 8 的过程 800 制造。行电极 902 可作为光学堆 叠的一部分在步骤 805 处形成。行电极 902 可以任何适合方式形成， 例如其可形成为单一 层， 所述单一层接着经图案化且蚀刻以使行 902 彼此分开且电隔离。可在沿每一子像素的 周边的区中的牺牲层内形成的孔隙内形成支撑件 908 来支撑可变形反射层或膜的列 904 的 边缘部分。可移动反射层的平行条带 904 可在步骤 820 处形成。平行条带 904 可在牺牲层 及支撑件 908 上形成以便在步骤 825 处移除牺牲层时受支撑。平行条带 904 初始可形成为单一层， 所述单一层接着经图案化且蚀刻以使列电极 904 彼此分开且因此使列电极 904 彼 此物理上隔离且电隔离。
在一些情况下， 具有图 9A、 图 9B 及图 9C 中所示的一般配置的 MEMS 显示器可展现 每一列内邻近子像素之间的不良机械串扰 ； 即， 特定子像素的状态可受其相邻子像素的状 态的影响， 致使在任一子像素或两个子像素中产生不希望的偏转， 这使任一子像素或两个 子像素的光学性能退化。又， 在一些情况下， 具有图 9 中所示的一般配置的 MEMS 显示器已 展现不良的软释放问题 ； 即， 个别子像素的各边缘可能并非一次性从致动状态全部释放， 而 是可能改为在不同释放电压下释放， 从而产生较小的可用滞后窗。 举例来说， 如果一子像素 经致动且接着释放， 则所述子像素的最接近于同一列中的邻近子像素的边缘可能在比其其 它两个边缘低的电压下释放。 例如这些配置的配置中所展现的串扰及软释放问题可能是归 因于行方向及列方向上可变形层的变化的硬度。
在子像素边界处或边界附近的列中产生横向狭槽可促进独立地移动可移动反射 层的相邻子像素区， 借此降低子像素之间的机械串扰。 此外， 在列中产生横向狭槽改进了子 像素边缘周围的应力状态的均匀性， 且因此促进同时释放子像素的边缘。因此横向狭槽可 减少软释放问题且增加显示器的可用滞后窗。此外， 在列中产生横向狭槽也可改进整个子 像素上所反射颜色的均匀性。 图 10A 为描绘干涉式调制器显示器 1000 的一个实施例的一部分的图， 其包括三个 平行行电极 1002 及排列成垂直于行电极 1002 延伸的列的可变形反射层的三个条带 1004。 在所说明的实施例中， 行电极 1002 与列 1004 的重叠部分界定九个子像素 1006。尽管未说 明， 但应理解， 行电极 1002 与列 1004 可在纵向及横向方向上延伸以连接阵列中的多个像 素。在所说明的像素内， 支撑件 1008 安置在每一子像素的隅角区处， 在行电极 1002 的边界 区上或附近。支撑件 1008 经配置以支撑列 1004 的边缘部分。如图中所示， 支撑件 1008 可 具有大体上八边形的横截面。或者， 支撑件 1008 可具有任何其它适合形状的横截面， 例如 圆形、 椭圆形、 矩形、 菱形或正方形。
如图 10A 中可见， 在列 1004 中的每一者中提供开口或狭槽 1020。横向狭槽 1020 可具有宽度 ( 或第一 ) 尺寸及长度 ( 或第二 ) 尺寸， 长度尺寸大于其宽度尺寸， 且经形成而 使得长度尺寸可沿大体上垂直于列 1004 的延伸方向的方向延伸。在一些实施例中， 长度尺 寸实质上或精确地垂直于列 1004 延伸的方向延伸。狭槽 1020 可产生在给定列 1004 的邻 近子像素之间的边界区中， 一般在支撑列 1004 边缘的每一对支撑件 1008 之间产生。通过 使列在每一条带内可变形层的邻近子像素区之间的边界区处不连续， 可成功地减轻子像素 之间的机械串扰。
如图中所示， 狭槽 1020 可包含一般在特定列 1004 的两个边缘之间延伸的细长开 口。狭槽 1020 一般可为矩形， 一般为长椭圆形， 或可具有适合于其既定目的的任何其它配 置。狭槽 1020 的长度可经选择以实质上消除列 1004 中邻近子像素之间的机械串扰， 同时 留下足量材料来连接邻近子像素以免使显示器的电特性 ( 例如， 列 1004 的导电性或电容 ) 降级。狭槽 1020 可具有实质上类似于列 1004 之间的横向间隔的宽度， 或可具有符合其既 定目的的任何其它宽度。在一些实施例中， 如图 10A 中所说明， 在列 1004 的平行边缘之间 的中心 ( 或中间 ) 区中产生狭槽 1020， 留下在狭槽 1020 两端处沿列 1004 的边缘延伸的可 变形层的材料。
图 10B 及图 10C 展示贯穿图 10A 中所说明的显示器 1000 的不同横截面。图 10B 及图 10C 额外展示下伏于光学堆叠的衬底 1010， 其包括行电极 1002、 部分反射及部分透射 层 1003 及电介质层 1012a、 1012b。图 10B 是贯穿列 1004 的边缘部分且远离狭槽 1020 而获 取。如图 10B 中可见， 列 1004 具有包括反射层 1004a 及柔性支撑层 1004b 的多层结构。又， 构成列 1004( 包括层 1004a、 1004b) 的材料在整个所说明的部分中连续。另一方面， 图 10C 是贯穿列 1004 的中心部分而获取且延伸通过狭槽 1020。如图 10C 中可见， 构成列 1004( 包 括层 1004a、 1004b) 的材料在整个所说明的部分中在支撑件 1008 附近的位置处不连续。
图 11 为说明根据另一实施例的显示器 1100 的透视图， 其包含界定若干子像素 1106 的行电极 1102 及导电可变形列 1104。支撑件 1108 一般安置在行电极 1102 与列 1104 之间。所说明的支撑件 1108 具有大体上矩形的横截面。多个横向狭槽 1120 设置于列 1104 中的每一者中以至少以机械方式部分地分开每一列 1104 中的邻近子像素 1106， 同时经由 列 1104 维持足够的电连接。 如图中所示， 狭槽 1120 可安置在支撑件 1108 之间大致中心处， 以便在狭槽 1120 的任一端上留下可变形层中大约等量的材料以连接邻近子像素 1106。这 可有助于在整个可变形层中维持一致的电性质 ( 例如， 阻抗 )。然而， 在一些实施例中， 狭 槽可不在正中处， 以便在狭槽的每一端与列的每一边缘之间留下可变形层中的不同量的材 料。 图 12A 为说明根据另一实施例的显示器 1200 的俯视平面图， 其包含界定若干子像 素 1206 的行电极 1202 及导电可变形列 1204。支撑件 1208 一般安置在行电极 1202 与列 1204 之间。多个横向狭槽 1220 设置于列 1204 中的每一者中以至少按机械方式部分地分 开每一列 1204 中的邻近子像素 1206， 同时经由列 1204 维持足够的电连接。在图 12 中所 说明的实施例中， 狭槽 1220 所具有的长度大致从第一支撑件 1208 的边缘 1212 延伸到第二 支撑件 1208 的边缘 1214， 借此在每一支撑件 1208 上 ( 狭槽 1220 的末端与列 1204 的边缘 之间 ) 留下可变形列 1204 的连接部分以连接每一子像素 1206 之间的可变形列。在一些实 施例中， 狭槽所具有的长度可略微大于支撑件 1220 中的两者之间的距离， 即， 狭槽可经定 尺寸以使得狭槽 1220 的末端延伸略微越过两个邻近支撑件 1208 的边缘 1212、 1214。狭槽 1220 可经定尺寸以使每一列 1204 中邻近子像素 1206 的机械分开最大化， 同时避免在沿列 1204 的边缘保留过窄材料条带的情况下可能产生的潜在问题。 所述问题可包括机械层由于 工艺变化而变得完全不连续的可能性， 以及列 1204 的电阻增加。举例来说， 狭槽可经定尺 寸以便在狭槽 1220 的每一端与列 1204 的边缘之间留下约 2μm 的材料。在其它实施例中， 狭槽可经定尺寸以便在狭槽 1220 的每一端与列 1204 的边缘之间留下超过约 2μm 的材料 ； 例如， 狭槽可经定尺寸以在狭槽 1220 的每一端与列的边缘之间留下约 3μm 的材料。
在一些实施例中， 支撑件 ( 或支撑柱 ) 经配置以便在可移动层中跨越子像素的列 及狭槽方向实现大体上相同的硬度。举例来说， 在一个实施例中， 子像素形状为正方形， 其 在列方向及狭槽方向上的长度大体上相同。在所述实施例中， 支撑柱在列方向及狭槽方向 上可均具有大体上对称的配置。 所述形状的实例包括正方形、 八边形及圆形。 在另一实施例 中， 子像素形状为矩形， 其沿一个方向的长度比沿另一方向的长度要长。在所述实施例中， 支撑柱可经配置而具有跨越所述两个方向有所变化的尺寸。 所述形状的实例包括矩形及长 椭圆形形状。视像素排列而定， 正方形及菱形柱也是可能的。也可谨记工艺考虑因素来选 择支撑柱的形状。 举例来说， 在一些实施例中， 支撑柱可为较长尺寸沿狭槽方向延伸的矩形
形状。 在所述实施例中， 狭槽的长度可相对较小， 留下相对较多的材料来连接同一列中的邻 近子像素。
在一些实施例中， 多个开口可设置于邻近子像素之间的每一边界区处以减少邻近 子像素之间的机械连接。举例来说， 可在用于支撑列的任一边缘的两个支撑件之间的可变 形层中产生一系列穿孔或孔 ( 两个、 三个或更多个 )。在一些实施例中， 孔可为圆形或长椭 圆形。所述系列可沿大体上与列的延伸方向垂直的方向延伸。图 12B( 例如 ) 展示根据实 施例的显示器 1201。显示器 1201 包括与图 12A 的显示器 1200 大体上相同的特征， 包括界 定若干子像素 1206 的行电极 1202 及导电可变形列 1204。然而， 在图 12B 中， 在邻近子像素 1206 之间的边界区处设置一系列孔 1221。每一系列孔 1221 具有大于孔 1221 的宽度的长 度， 且因此形成大体上垂直于列 1204 的延伸方向延伸的狭槽。每一系列孔 1221 大体上可 在邻近支撑件 1208 的边缘 1212、 1214 之间延伸以按机械方式部分地分开邻近子像素且改 进显示器 1201 的性能。
在列中邻近子像素之间的边界区处添加横向狭槽可用以使整个子像素结构更对 称， 如此在子像素的纵向边缘及横向边缘两者中 ( 即， 在分开个别列的边缘及狭槽附近的 边缘中 ) 产生平衡的硬度。所述配置可减少子像素软释放问题且显著增加可用的滞后窗。 狭槽具有如下额外优点 ： 在子像素致动期间促进空气较快速地流过可变形层， 借此用以减 少潜在的阻尼串扰 ； 且增加子像素对快速致动的响应时间。此外， 如所属领域的技术人员 所理解， 如本文中所述， 添加狭槽可提供这些及其它益处而无需额外掩模、 工艺步骤或制造 成本。横向狭槽可易于在制造显示器期间实施， 例如可在与在可变形层中进行机械切割以 产生所述列相同的工艺步骤期间实施。举例来说， 参看图 8， 横向狭槽可在过程 800 的步骤 820 处形成于可变形层中。
现参看图 13， 说明 MEMS 装置的制造过程 1300 的实施例中的某些步骤。所述步骤 可与图 13 中未展示的其它步骤一起存在于用于制造 ( 例如 ) 图 10 到图 12 中所说明的通 用类型干涉式调制器的过程中。参看图 13， 过程 1300 开始于步骤 1302 处， 其中提供衬底。 衬底可为透明衬底， 例如玻璃或塑料 ； 或不透明衬底， 例如硅 ； 且如本文中其它处所述可能 已执行先前预备步骤 ( 例如， 清洁 ) 以促进有效形成光学堆叠。
图 13 中所说明的过程 1300 在步骤 1304 处继续， 其中在衬底上形成可移动结构。 可移动结构可包括反射层及至少一个可变形层， 例如图 10B 中所说明的反射层 1004a 及可 变形层 1004b。 可形成反射层以便与可变形层实质上连续接触。 可移动结构可导电， 且可通 过一个或一个以上支撑结构 ( 例如， 图 10B 中所说明的支撑件 1008) 与衬底间隔开。支撑 件可以任何适合方式形成或置于衬底上， 且可具有符合其既定目的的任何适合配置。
图 13 中所说明的过程 1300 接着移动到步骤 1306， 在此期间在可移动结构中形成 电隔离列。在步骤 1308 处， 在列中的一者或一者以上中产生一个或一个以上横向狭槽。产 生狭槽可包括图案化且蚀刻列以便部分地物理上分开每一列内的邻近子部分。步骤 1308 处所产生的狭槽可在列中沿大体上横向方向延伸 ； 即， 沿大体上与列的延伸方向垂直的方 向延伸。在一些实施例中， 步骤 1306 与 1308 可 ( 例如 ) 使用相同掩模来同时实施。在其 它实施例中， 步骤 1306 及 1308 可相继实施。
现参看图 14， 说明 MEMS 装置的制造过程 1400 的实施例中的某些步骤。由所述过 程产生的 MEMS 装置可为光学调制器， 例如干涉式调制器。过程 1400 开始于步骤 1402 处，其中在衬底上形成光学堆叠。 衬底可为透明衬底， 例如玻璃或塑料， 且可能已执行先前预备 步骤 ( 例如， 清洁 ) 以促进有效形成光学堆叠。如上所论述， 光学堆叠为导电、 部分透明及 部分反射的， 且可 ( 例如 ) 通过在透明衬底上沉积所述层中的一者或一者以上而制成。在 一些实施例中， 所述层经图案化以形成平行条带， 且可形成显示装置中的行电极。 在一些实 施例中， 光学堆叠包括在一个或一个以上金属层 ( 例如， 反射层及 / 或导电层 ) 上沉积的绝 缘层或电介质层。
图 14 中所说明的过程 1400 在步骤 1404 处继续， 其中在光学堆叠上形成牺牲层。 稍后移除牺牲层以形成如本文中所论述的腔， 且因此牺牲层未展示于 ( 例如 ) 图 10 及图 12 中所说明的一些干涉式调制器中。在光学堆叠上形成牺牲层可包括沉积 XeF2 可蚀刻材料， 例如钼或非晶硅， 沉积厚度经选择以在随后移除之后提供具有所要大小的腔。可使用沉积 技术来进行牺牲材料的沉积， 例如物理气相沉积 (PVD， 例如溅镀 )、 等离子增强化学气相沉 积 (PECVD)、 热化学气相沉积 ( 热 CVD) 或旋涂。
图 14 中所说明的过程 1400 在步骤 1406 处继续， 其中形成支撑结构， 例如如图 10 中所说明的支撑件 1008。支撑件 1008 的形成可包括以下步骤 ： 图案化所述牺牲层以形成 支撑结构孔隙， 接着使用例如 PECVD、 热 CVD 或旋涂等沉积法将一材料 ( 例如， 聚合物或氧化 硅 ) 沉积到所述孔隙中以形成支撑件。在一些实施例中， 在牺牲层中形成的支撑结构孔隙 延伸穿过牺牲层及光学堆叠到下伏衬底， 使得柱的下端接触衬底 ( 如图 7A 中所说明 )。在 其它实施例中， 在牺牲层中形成的孔隙延伸穿过牺牲层， 但不穿过光学堆叠。举例来说， 图 7D 说明支撑柱插塞 42 的下端与光学堆叠 16 接触。
图 14 中所说明的过程 1400 在步骤 1408 处继续， 其中形成可移动反射层或膜， 例 如图 1 及图 7A 中所说明的导电可变形层。可移动反射层可通过使用一个或一个以上沉积 步骤 ( 例如， 反射层 ( 例如， 铝、 铝合金 ) 沉积 ) 连同一个或一个以上图案化、 掩蔽及 / 或蚀 刻步骤而形成。由于牺牲层仍存在于在过程 1400 的步骤 1408 处形成的部分制成的干涉式 调制器中， 因此在此阶段， 可移动反射层可能不可变形或以其它方式移动。
图 14 中所说明的过程 1400 在步骤 1410 处继续， 其中在可移动反射层中形成列。 此步骤可包括移除可移动反射层的一个或一个以上部分以形成物理上分开及电分开的列， 例如图 10 中所说明的列 1004， 其沿大体上与步骤 1402 中所形成的行电极垂直的方向延伸。 如本文中所述， 列与行的重叠区形成装置的子像素。过程 1400 接着移动到步骤 1412， 在此 期间在每一列内子像素的边界处在每一列中形成横向狭槽。狭槽可在每一列的中心区中 产生， 以便留下沿每一列的两个边缘延伸的连续材料条带。在一些实施例中， 步骤 1410 与 1412( 例如 ) 使用相同掩模同时进行。在其它实施例中， 步骤 1410 与 1412 也可相继进行。
图 15A 及图 15B 展示说明无狭槽的干涉式调制器 ( 图 15A) 及根据实施例配置的干 涉式调制器 ( 例如， 具有狭槽 )( 图 15B) 的滞后性质的图。如所属领域的技术人员所了解， 根据实施例配置的干涉式调制器 ( 图 15B) 与无狭槽的调制器 ( 图 15A) 相比展现较宽的滞 后窗， 且因此具有较大的可用操作电压窗。由图也显而易见， 无狭槽的调制器 ( 图 15A) 展 现软释放问题。相比之下， 根据实施例配置的干涉式调制器 ( 图 15B) 中的释放是急剧的。
实例 1
MEMS 显示器经配置以具有干涉式调制器， 所述干涉式调制器在光学堆叠与可变形 层之间具有不同大小的气隙， 其中可变形层排列为平行条带或列。在每一列的邻近子像素之间的边界区中未设置狭槽。列可变形层为夹于两层铝 (Al) 之间的氮氧化硅 (SiON) 层。 所述列如在掩模上所绘为约 36μm 宽， 且在制造后为约 35μm。列可变形层的总厚度如下 ： 高间隙＝ 100nm ； 中等间隙＝ 250nm ； 低间隙＝ 350nm。调制器展现以下特性 ：
比较性实例 1A
MEMS 显示器经配置以具有干涉式调制器， 所述干涉式调制器在光学堆叠与可变形 层之间具有不同大小的气隙， 其中可变形层排列为平行条带或列。在每一列的邻近子像素 之间的边界区中设置狭槽。列可变形层为安置于两层铝之间的氮氧化硅层。所述列如在掩 模上所绘为约 36μm 宽， 且在制造后为约 35μm。所形成的狭槽如掩模上所绘为约 29μm 长乘 2μm 宽， 且在制造后为约 30μm 长乘 3μm 宽。列可变形层的总厚度如下 ： 高间隙＝ 100nm ； 中等间隙＝ 250nm ； 低间隙＝ 350nm。调制器展现以下特性 ：
此实例说明在干涉式调制器装置的列中邻近子像素之间的边界区处设置狭槽可 增加装置的滞后窗， 且改进装置的释放特性。
尽管以上详细描述已展示、 描述且指出本发明在应用于各种实施例时的新颖特 征， 但应理解所属领域的技术人员可在不脱离本发明的精神的情况下对所说明的装置或过 程的形式及细节进行各种省略、 替代及改变。 如将认识到， 本发明可以未提供本文中所阐述 的所有特征及益处的形式来体现， 因为一些特征可与其它特征分开使用或实践。