机电系统装置的制造方法_2

文档序号:8269246阅读:来源:国知局
部分形 成在所述装置的光学非作用区域中的一或多个存储电容器及有源开关。此类非作用区包含 装置中的不用于提供光的显示元件区,例如,被遮蔽而不接收光的区及在反射性结构后方 的区。包含集成存储电容器的EMS装置可增加与像素相关联的电容,进而减少像素泄漏、减 小驱动电压及/或提高显示器的图像刷新。此类存储电容器可包含第一板或层、第二板或 层及可为(例如)安置在所述第一和第二层之间的电介质层的间隔物层。在一些实施方案 中,所述可移动元件包含所述存储电容器的所述第一和第二层及所述间隔物层。在一些实 施方案中,所述可移动层的第一和第二导电层中的一者可形成存储电容器的可移动电极及 一个端子,且所述第一和第二导电层中的另一者可形成存储电容器的可电耦合到开关的第 二端子。使用可移动元件的层形成存储电容器可通过利用EMS装置的已经存在的组件执行 多个光学及/或电功能来提高像素阵列的集成度,进而减小像素阵列占据面积。在一些实 施方案中,有源开关还形成在光学掩模结构上方以进一步提高显示器集成度。
[0032] 可实施本发明中所描述的标的物的特定实施方案以实现以下优点中的一或多者。 举例来说,本发明中描述的一些实施方案相对于显示器的某些其它配置(例如,省略了存 储电容器的其它有源矩阵显示器)缩小显示器的驱动电压及/或减少像素电流泄漏的影 响。此外,一些实施方案与不具有存储电容器的有源矩阵相比提高了显示器的图像刷新率 (即,增加在显示器上的图像在开始降级之前必须被更新之前的时间长度)。也就是说,通 过减少泄漏,存储电容器可使得显示元件能够在不需要刷新的情况下维持写入到显示元件 的色彩或图像数据。此外,一些实施方案提高显示器的组件的集成,进而允许与其中存储电 容器作为单独的组件而添加(不使用用于其结构的现有层中的任一者)的设计相比使用较 小的裸片区域制造显示器。另外,一些实施方案可用于增加与显示器的像素相关联的电容。 一些实施方案可用于通过使用已经用于形成像素的层以形成存储电容器来减轻制造复杂 度。一些实施方案可用于减少阵列的电力消耗及/或以其它方式提高阵列的性能。此外, 通过使形成为可移动元件的部分的存储电容器与驱动电压串联,在可移动元件与固定电极 之间的电间隙可延伸超过可移动电极与固定电极之间的光学或物理间隙。因为移动的稳定 范围,所以EMS装置可受限于电间隙的三分之一,在一些实施方案中,可延伸通过光学或物 理间隙的移动的稳定范围。以此方式,本文中描述的实施方案与不包含存储电容器以补偿 电荷泄漏效应的其它装置或包含减少像素的作用区域的离散存储电容器的其它装置相比, 可改进电荷泄漏对显示装置的刷新率、电力消耗及色彩变化的影响,而不会不利地影响装 置的填充因数。
[0033] 所描述的实施方案可适用的合适EMS或MEMS装置或设备的实例为反射式显示装 置。反射式显示装置可并有干涉式调制器(MOD)显示元件,所述干涉式调制器(MOD)显 示元件可经实施以使用光学干涉原理选择性地吸收及/或反射入射在其上的光。頂0D显示 元件可包含部分光学吸收器、可关于吸收器移动的反射器,及界定在吸收器与反射器之间 的光学谐振空腔。在一些实施方案中,反射器可移动到两个或两个以上不同位置,所述位置 可改变光学谐振空腔的大小且借此影响頂0D的反射率。頂0D显示元件的反射光谱可创建 相当宽广的光谱带,所述光谱带可跨越可见光波长移位以产生不同色彩。可通过改变光学 谐振空腔的厚度来调整光谱带的位置。一种改变光学谐振空腔的方式是通过改变反射器相 对于吸收器的位置。
[0034] 图1为描绘干涉式调制器(MOD)显示装置的一系列显示元件或显示元件阵列中 的两个邻近的IM0D显示元件的等角视图说明。IM0D显示装置包含一或多个干涉式EMS (例 如,MEMS)显示元件。在这些装置中,干涉式MEMS显示元件可按明亮或黑暗状态来配置。在 明亮("松弛"、"开启"或"接通"等)状态下,显示元件反射大部分入射可见光。相反地,在 黑暗("经激活"、"关闭"或"切断"等)状态下,显示元件反射极少入射可见光。MEMS显示 元件可经配置以主要在特定光波长下反射,从而允许除黑白显示器之外,还有彩色显示器。 在一些实施方案中,通过使用多个显示元件,可实现原色的不同强度及灰度。
[0035] MOD显示装置可包含可按行及列布置的MOD显示元件阵列。阵列中的每一显示 元件可包含至少一对反射及半反射层,例如,可移动反射层(即,可移动层,还被称作机械 层)及固定的部分反射层(即,静止层),其定位于彼此相距可变的及可控制距离以形成气 隙(还被称作光学间隙、空腔或光学谐振空腔)。可移动反射层可在至少两个位置之间移 动。举例来说,在第一位置(即,松弛位置)中,可移动反射层可定位在距固定部分反射层 一定距离处。在第二位置(即,经激活位置)中,可移动反射层可定位成更接近部分反射 层。从所述两层反射的入射光可取决于可移动反射层的位置及入射光的波长相长地及/或 相消地干涉,从而产生每一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 件未经激活时,显示元件可能处于反射状态,从而反射可见光谱内的光,且当显示元件经激 活时,显示元件可能处于黑暗状态,从而吸收及/或相消地干涉可见光范围内的光。然而, 在一些其它实施方案中,MOD显示元件可在未经激活时处于黑暗状态,且在经激活时处于 反射状态。在一些实施方案中,施加电压的引入可驱动显示元件改变状态。在一些其它实 施方案中,施加电荷可驱动显示元件改变状态。
[0036] 图1中的阵列的所描绘部分包含呈MOD显示元件12形式的两个邻近的干涉式 MEMS显示元件。在右边的显示元件12(如所说明)中,可移动反射层14被说明为处于靠 近、邻近或触碰光学堆叠16的经激活位置中。跨越右边的显示元件12施加的电压V bias足 以移动并维持可移动反射层14处于经激活位置。在左边的显示元件12 (如所说明)中,说 明可移动反射层14处于距光学堆叠16 -定距离(所述距离可基于设计参数来预定)的松 弛位置,所述光学堆叠包含部分反射层。跨越左边的显示元件12施加的电压%不足以引 起如同右边的显示元件12的情形一般可移动反射层14到经激活位置的激活。
[0037] 在图1中,一般通过指示入射在IM0D显示元件12上的光13及从左边的显示元件 12反射的光15的箭头来说明MOD显示元件12的反射性质。可经由透明衬底20朝向光 学堆叠16透射入射于显示元件12上的大部分光13。可经由光学堆叠16的部分反射层透 射入射于光学堆叠16上的光的一部分,且将经由透明衬底20反射回一部分。可从可移动 反射层14朝向(且穿过)透明衬底20反射回光13的透过光学堆叠16的部分。在从光学 堆叠16的部分反射层反射的光与从可移动反射层14反射的光之间的干涉(相长及/或相 消)将部分确定在装置的检视或衬底侧上从显示元件12反射的光15的波长的强度。在一 些实施方案中,透明衬底20可为玻璃衬底(有时被称作玻璃板或面板)。玻璃衬底可为或 包含(例如)硼硅酸盐玻璃、碱石灰玻璃、石英、派热克斯玻璃(Pyrex)或其它合适的玻璃 材料。在一些实施方案中,玻璃衬底可具有〇. 3毫米、0. 5毫米或0. 7毫米的厚度,但在一些 实施方案中,玻璃衬底可能较厚(例如,几十毫米)或较薄(例如,小于0.3毫米)。在一些 实施方案中,可使用非玻璃衬底,例如聚碳酸酯、丙烯酸树脂、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET) 或聚醚醚酮(PEEK)衬底。在此类实施方案中,非玻璃衬底很可能具有小于0. 7毫米的厚度, 但衬底可取决于设计考虑而更厚。在一些实施方案中,可使用非透明衬底,例如基于金属箔 或不锈钢的衬底。举例来说,基于反向頂OD的显示器(其包含固定反射层及部分透射且部 分反射的可移动层)可经配置以从衬底的与图1的显示元件12对置的一侧来查看且可通 过非透明衬底来支撑。
[0038] 光学堆叠16可包含单个层或若干层。所述层可包含以下各层中的一或多者:电极 层、部分反射及部分透射层,及透明电介质层。在一些实施方案中,光学堆叠16具导电性、 部分透明性及部分反射性,且可(例如)通过将上述层中的一或多者沉积到透明衬底20上 而制造。电极层可由多种材料形成,例如各种金属,例如氧化铟锡(ITO)。部分反射层可由 诸如各种金属(例如,铬及/或钼)、半导体及电介质的部分反射之多种材料形成。部分反 射层可由一或多个材料层形成,且所述层中的每一者可由单个材料或材料的组合形成。在 一些实施方案中,光学堆叠16的某些部分可包含用作部分光学吸收器及电导体两者的单 个半透明厚度的金属或半导体,而不同的导电性更强的层或部分(例如,光学堆叠16的导 电层或显示元件的其它结构的导电层)可用来在頂OD显示元件之间用总线传送信号。光 学堆叠16还可包含覆盖一或多个导电层或导电/部分吸收层的一或多个绝缘或电介质层。
[0039] 在一些实施方案中,光学堆叠16的(若干)层中的至少一些可被图案化成平行条 带且可形成显示装置中的行电极,如下文进一步描述。如所属领域的技术人员将理解,术语 "经图案化"在本文中用以指掩蔽以及蚀刻过程。在一些实施方案中,高度导电且反射材料 (例如,铝(A1))可用于可移动反射层14,且这些条带可形成显示装置中的列电极。可移动 反射层14可形成为一或多个经沉积金属层的一系列平行带(与光学堆叠16的行电极正 交)以形成沉积于支撑件上的柱状物,例如所说明的柱18,且介入牺牲材料位于柱18之间。 当蚀刻掉牺牲材料时,所界定的间隙19或光学空腔室可形成于可移动反射层14与光学堆 叠16之间。在一些实施方案中,柱18之间的间距可为约lym到1000 ym,而间隙19可大 致小于10, 〇〇〇埃(A)。
[0040] 在一些实施方案中,每一 MOD显示元件(不管处于经激活还是松弛状态)均可被 视为通过固定反射层及移动反射层形成的电容器。当未施加电压时,可移动反射层14保 持处于机械松弛状态(如由图1中的左边上的MOD 12所说明),其中间隙19介于可移动 反射层14与光学堆叠16之间。然而,当将电位差(例如电压)施加到选定行及列中的至 少一者时,对应像素处的形成在行与列电极的交叉点处的
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