嵌入式表面漫射器的制造方法
【专利说明】
[00011 优先权
[0002] 本申请案主张题为"嵌入式表面漫射器(EMBEDDED SURFACE DIFFUSER)"且在2013 年10月18日申请的美国专利申请案第14/057，975号的优先权，所述申请在此以引用的方式 并入。
技术领域
[0003] 本发明涉及漫射器堆叠，尤其是适合于显示装置的漫射器堆叠。
【背景技术】
[0004] 机电系统(EMS)包含具有电和机械元件的装置、致动器、换能器、传感器、光学组件 (例如，镜)和电子装置。可以包含(但不限于)微尺度和纳米尺度的多种尺度制造 EMS。举例 来说，微机电系统(MEMS)装置可包含具有范围从约一微米到数百微米或更大的大小的结 构。纳米机电系统(NEMS)装置可包含具有小于一微米的大小(例如，包含小于数百纳米的大 小）的结构。可使用沉积、蚀刻、微影和/或蚀刻掉衬底和/或所沉积材料层的部分或添加层 以形成电和机电装置的其它微机械加工工艺来创造机电元件。
[0005] -种类型的EMS装置叫作干涉调制器(頂(?)。如本文中所使用，术语MOD或干涉光 调制器指使用光学干涉的原理选择性吸收和/或反射光的装置。在一些实施方案中，頂〇D可 包含高度反射性金属板和部分吸收性且部分透明和/或反射性板，且能够在施加了恰当电 信号后相对运动。在实施中，一个板可包含沉积于衬底上的静止层，且另一板可包含与静止 层分开一气隙的反射膜。一个板相对于另一者的位置可改变入射于IM0D上的光的光学干涉 和反射光谱。IM0D装置具有广泛范围的应用，且预期用于改进现有产品和创造新产品过程 中，尤其是具有信息显示能力的那些产品。
[0006] 在例如干涉调制器(MOD)显示器的反射性显示器中，包含一漫射器层或堆叠可为 有利的。这些漫射器可改进显示装置的视角。此外，包含MOD显示器的反射性显示器可具有 光源的镜面反射，其可显得眩光且由此降级在显示器上展示的图像，且漫射器可减少这些 镜面反射。
【发明内容】
[0007] 本发明的系统、方法和装置各具有若干创新方面，其中无单一者单独负责本文中 所揭示的合乎需要的属性。
[0008] 本发明中描述的标的物的一个创新方面可实施于一种设备中，所述设备包含:第 一薄膜，其具有第一折射率;和第二薄膜，其接近所述第一薄膜，所述第二薄膜具有高于所 述第一折射率的第二折射率。所述第一薄膜与所述第二薄膜之间的界面可包含具有基本上 随机化大小的微透镜的阵列。
[0009] 在一些实施方案中，所述微透镜可包含基本上球形、多边形或圆锥形特征的部分。 所述微透镜可包含形成于所述第一薄膜中的凹面。所述微透镜可包含所述第二薄膜的填充 所述凹面的部分。
[0010] 所述设备还可包含接近所述第二薄膜而安置的像素阵列和接近所述第一薄膜而 安置的基本上透明的衬底。在一些实施方案中，所述像素可包含干涉调制器(BTOD)像素。在 一些此等实施中，所述MOD像素可包含多态頂0D像素。在一些此等实施中，所述像素阵列中 的单一像素可与多个微透镜对应。举例来说，所述像素阵列中的单一像素可与10个或10以 上微透镜对应。
[0011] 所述基本上透明的衬底可能够充当光导。在一些实施方案中，所述光导可包含多 个光提取特征，其能够从所述光导提取光且能够将所述光的至少一部分提供到所述像素阵 列。在一些实施方案中，包覆层可安置于所述基本上透明的衬底与所述第一薄膜之间。举例 来说，所述包覆层可具有低于所述第一折射率的第三折射率。在一些实施方案中，所述第一 薄膜具有比所述基本上透明的衬底的折射率低的折射率。
[0012] 所述设备可包含控制系统，其可能够处理图像数据且可能够根据所述经处理的图 像数据控制所述像素阵列。所述控制系统可包含能够将至少一个信号发送到所述像素阵列 的驱动器电路和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的控制器。所述 设备可包含能够将所述图像数据发送到所述控制系统的图像源模块。所述图像源模块可包 含接收器、收发器和传输器中的至少一者。所述设备可包含输入装置，其能够接收输入数据 且能够将所述输入数据传达到所述控制系统。
[0013] 本发明中描述的标的物的另一创新方面可实施于一种制造漫射器堆叠的方法中。 所述方法可涉及将具有第一折射率的第一薄膜沉积于基本上透明的层上。在一些实施方案 中，所述基本上透明的层可包含具有低于所述第一折射率的第三折射率的包覆层和基本上 透明的衬底。所述方法可涉及将可在本文中被称作"凹坑"或"凹面"的特征蚀刻到所述第一 薄膜中。在一些实施方案中，所述凹面可具有基本上随机的大小。
[0014] 在一些实施方案中，所述方法可涉及在所述蚀刻工艺后将抗反射层沉积于所述第 一薄膜上。在一些实施方案中，所述抗反射层可为保形的。所述方法可涉及将第二薄膜沉积 于所述第一薄膜上(或所述抗反射层上），以形成具有基本上随机化大小的微透镜的阵列。 在一些实施方案中，所述第二薄膜可具有高于所述第一折射率的第二折射率。
[0015] 所述方法可涉及在所述第二薄膜上形成像素阵列。在一些实施方案中，所述像素 可包含干涉调制器(MOD)像素，其中的至少一些可为多态頂0D像素。
[0016] 此说明书中所描述的标的物的一或多个实施的细节在随附图式和以下描述中阐 明。虽然在此
【发明内容】
中提供的实例主要就基于MEMS的显示器来描述，但本文中提供的概 念可适用于其它类型的显示器，例如，液晶显示器(IXD)、有机发光二极管(0LED)显示器、电 泳显示器及场发射显示器。其它特征、方面和优势将从描述、图式和权利要求书变得显而易 见。应注意，以下诸图的相对尺寸可能未按比例绘制。
【附图说明】
[0017] 图1为包含漫射器堆叠的实例元件的框图。
[0018] 图2A到2C展示穿过漫射器堆叠的实例的横截面。
[0019]图2D和2E展示具有不同深度和曲率半径的微透镜的实例。
[0020]图3为概述制造漫射器堆叠的工艺的实例的流程图。
[0021] 图4A到4F为说明在制造漫射器堆叠的工艺的实例中的阶段的横截面图。
[0022] 图5A到5C说明在制造包含基本上圆锥形特征的部分的微透镜的工艺的一个实例 中的阶段。
[0023] 图6A和6B展示具有不同形状的微透镜的实例。
[0024]图7展示描绘在干涉调制器(MOD)显示装置的一系列像素中的两个邻近像素的等 角视图的实例。
[0025]图8展示说明并有3x3BTOD显示器的电子装置的系统框图的实例。
[0026]图9A到9E为BTOD显示元件的不同实施的横截面说明。
[0027] 图10为说明用于BTOD显示器或显示元件的制造工艺的流程图。
[0028]图11A到11E为在制造 BTOD显示器或显示元件的工艺中的各种阶段的横截面说明。
[0029] 图12A和12B展示说明包含如本文中所描述的触摸传感器的显示装置的系统框图 的实例。
[0030] 各种图式中的相同参考数字和标示指示相同元件。
【具体实施方式】
[0031] 为了描述本发明的创新方面的目的，以下描述是针对某些实施。然而，所属领域的 一般技术人员将易于认识到，本文中的教示可以许多不同方式来应用。所描述的实施方案 可实施于可能够显示图像(无论是运动（例如，视频)或是静止(例如，静态图像）的，且无论 是文字、图形或是图像)的任何装置、设备或系统中。更具体地说，预期所描述的实施可包含 于例如(但不限于）以下各者的多种电子装置中或与所述电子装置相关联:移动电话、具备 多媒体互联网能力的蜂窝电话、移动电视接收器、无线装置、智能手机、Bluetooth?装置、个 人数据助理(PDA)、无线电子邮件接收器、手持式或便携式计算机、上网本、笔记本、智能本、 平板计算机、打印机、复印机、扫描器、传真装置、全球定位系统(GPS)接收器/导航器、摄影 机、数字媒体播放器(例如，MP3播放器）、摄录影机、游戏控制台、手表、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 程表和速度计显示器等）、座舱控制器和/或显示器、相机景观显示器(例如，车辆中的后视 相机的显不器）、电子相片、电子广告牌或标识、投影仪、架构结构、微波炉、冰箱、立体声系 统、盒式录音机或播放器、DVD播放器、CD播放器、VCR、收音机、便携式存储器芯片、洗衣机、 干燥器、洗衣机/干燥器、停车仪、封装(例如，在包含微机电系统(MEMS)应用程序的机电系 统(EMS)应用程序以及非EMS应用程序中）、美学结构（例如，关于一件珠宝或服装的图像的 显示)和多种EMS装置。本文中的教示还可用于非显示器应用中，例如，（但不限于）电子切换 装置、射频滤波器、传感器、加速计、回转仪、运动传感装置、磁力计、用于消费型电子装置的 惯性组件、消费型电子装置产品的零件、变容器、液晶装置、电泳装置、驱动方案、制造工艺 和电子测试设备。因此，教示并不意图限于仅在图中描绘的实施，而是具有广泛适用性，如 将易于对所属领域的一般技术人员显而易见。
[0032] 提供足够混浊度同时使反射和非吾人所乐见的伪影最小化可具有挑战性。此外， 当前可用漫射器大体由塑料或类似材料形成。此材料可具有过低而不能与其它制造工艺相 容的熔点。本文中描述的一些实施提供可基本上透明（具有少量反向散射和低的反射率)同 时提供相当大的混浊度值的漫射器。
[0033] 本文中描述的一些实施包含一种装置，其具有具第一折射率的第一薄膜及接近所 述第一薄膜的第二薄膜。所述第二薄膜可具有高于第一折射率的第二折射率。所述第一薄 膜与所述第二薄膜之间的界面可包含具有基本上随机化大小的微透镜的阵列。微透镜可包 含基本上球形、多边形、圆锥形等的特征的区段。根据一些实施，第一和第二薄膜可安置于 显示装置像素阵列与基本上透明的衬底(例如，玻璃衬底、聚合物衬底等)之间。
[0034] 微透镜可包含形成于第一薄膜中的凹面或凹坑。举例来说，可根据蚀刻工艺(其可 包含干式蚀刻和/或湿式蚀刻)使凹面形成于第一薄膜中。所述微透镜可包含所述第二薄膜 的填充所述凹面的部分。第二薄膜的这些部分可为基本上填充凹面的钝化层的部分。在一 些实施方案中，抗反射层可安置于第一薄膜与第二薄膜之间。在一些实施方案中，抗反射层 与形成于第一薄膜中的凹面或凹坑一致。
[0035] 可实施本发明中所描述的标的物的特定实施以实现以下潜在优点中的一或多者。 一些实施可提供少量反向散射和低反射率同时