用于光调制显示器的薄膜堆叠的制作方法_3

文档序号:8449095阅读:来源:国知局
含快门108及孔口 109。为照明图像中的像素,定位快门108使 得其允许光穿过孔口 109朝向观看者。为保持像素未被照亮,定位快门108使得其阻塞穿 过孔口 109的光的通道。通过穿过反射性材料或光吸收材料图案化的开口界定所描绘实例 中的孔口 109。
[0049] 显示设备还包含连接到衬底及光调制器的用于控制快门的移动的控制矩阵。所述 控制矩阵包含一系列电互连件(例如,互连件110、112及114),所述系列电互连件包含每像 素行至少一写入启用互连件11〇(也称为"扫描线互连件")、用于各像素列的一个数据互连 件112及提供共同电压到全部像素或至少到来自显示设备100中的多列及多行两者的像素 的一个共同互连件114。响应于施加适当电压("写入启用电压V w/'),用于给定像素行的 写入启用互连件110使所述行中的像素准备好接受新的快门移动指令。数据互连件112以 数据电压脉冲形式传达所述新的移动指令。在一些实施方案中,施加到数据互连件112的 数据电压脉冲直接促成快门的静电移动。在其它实施方案中,数据电压脉冲控制开关(例 如晶体管或其它非线性电路元件),所述开关控制施加到光调制器102的通常在量值上高 于数据电压的单独致动电压。施加此些致动电压接着导致将快门108从第一位置移动到第 二位置的快门108的静电驱动移动。在一些实施方案中,此将快门108从开启位置移动到 关闭位置。然而,在一些其它实施方案中,致动电压可于第一位置与第二位置之间(所述第 一位置与所述第二位置介于开启位置与关闭位置之间的中间)驱动快门。
[0050] 在一些情况中,双组"开启"及"关闭"致动器可提供为快门总成的部分使得控制 电器能够静电地驱动快门到开启状态及关闭状态中的每一者中。
[0051] 在替代实施方案中,显示设备100包含除基于横向快门的光调制器以外的光调制 器。例如,替代实施方案可包含适于并入到图1的基于MEMS的显示设备100的替代实施方 案中的基于滚动致动器快门的光调制器。将理解,又其它MEMS光调制器已为人所知且可有 用地并入到本文中所描述的实施方案中。类似地,其它类型的快门控制系统可与包含方法 (可通过所述方法经由控制矩阵控制快门阵列以产生具有适当灰阶的图像(在许多情况中 为移动图像))的本文中所描述的显示器一起采用。在一些情况中,通过连接到显示器的周 边上的驱动器电路的行及列互连件的被动矩阵阵列完成控制。在其它情况中,在阵列(所 谓的主动矩阵)的各像素内包含切换及/或数据存储元件以改进显示器的速度、灰阶及/ 或功率消耗性能是适当的。此些控制系统的任一者可与本文中所描述的系统及方法一起采 用。
[0052] 快门总成102具有作为围绕快门108及孔口 109的矩形周边表面展示于图1中的 周边表面118。在一实施方案中,各快门总成102的周边表面118包含降低经反射离开所述 表面118的光的强度的光吸收层。在一实施方案中,光吸收层118包含在支撑显不器100 的基底或衬底上形成为膜堆叠的多个膜。通常,在快门总成102(其在此实施方案中通常是 穿过光刻工艺形成的MEMS快门总成)的形成期间通过半导体工艺形成膜材料的堆叠。
[0053] 图2为适于并入到图1的基于MEMS的显示器中的说明性基于快门的光调制器。 图2更详细描绘用光刻形成的快门总成(例如图1中所描绘的快门总成102)的实例。确 切地说,图2描绘四个快门总成202的阵列220。所述快门总成中的每一者包含具有三个 狭槽212A、212B及212C的快门210及形成于孔口层222(所述孔口层222形成于衬底204 上)中的多个孔口 224。一或多个致动器203驱动快门210以使所述快门210的狭槽212 相对于孔口 224对准。阵列220进一步包含表面212,所述表面212包含载运于孔口层222 上的光吸收材料。在一些实施方案中,表面212任选地在阵列220的快门总成202的制造 期间形成为沉积于衬底204上的薄膜堆叠。
[0054] 快门210为可移动的且可在孔口 224上方对准以使狭槽在孔口上方对准或使所述 快门210对准以阻断从孔口通过的光。在一实施方案中,衬底204是由使可见光谱中的光 通过的透明材料(例如玻璃或塑料或一些其它材料)制成。在另一实施方案中,衬底204 是由不透明材料制成且在所述衬底中蚀刻孔以形成孔口 224。
[0055] 使用类似于微加工技术或来自微机械(即,MEMS)装置的制造的技术制造快门总 成202。例如,快门总成202可由通过化学气相沉积工艺沉积的非晶硅的薄膜形成。
[0056] 在一些任选实施方案中,可使快门总成202连同致动器203为双稳定。即,快门可 存在于至少两个平衡位置(例如,开启位置或关闭位置)中,而需要较少电力或不需要电力 以将所述快门固持于任一位置中。更确切地说,快门总成202可为机械双稳定。一旦将快 门总成202的快门设定于位置中,就不需要电能或固持电压以维持所述位置。快门总成202 的物理元件上的机械应力可将快门固持于适当位置中。
[0057] 进一步任选地,可使快门总成202连同致动器203为电双稳定。在电双稳定快门 总成中,存在低于快门总成的致动电压的电压范围,如果将致动电压施加到经关闭致动器 (在快门经开启或关闭的情况下),那么使所述致动器保持关闭且将快门固持于位置中(即 使在所述快门上施加相对力)。可通过弹簧(例如基于快门的光调制器202中的弹簧207) 施加所述相对力,或可通过相对致动器(例如"开启"或"关闭"致动器)施加所述相对力。
[0058] 将光调制器阵列220描绘为每像素具有单一MEMS光调制器。其它实施方案是可行 的,其中于各像素中提供多个MEMS光调制器,借此在各像素中提供只有二元"开启"或"关 闭"光学状态以外的可能性。其中在各像素中提供多个MEMS光调制器且其中与光调制器中 的每一者相关联的孔口 224具有不相等区域的经译码区域划分灰阶的特定形式是可行的。
[0059] 阵列220的表面可包含光吸收层218,其降低经反射离开所述阵列220的表面218 的光(通常为明视光)的强度。图2说明通过减少离开表面218的反射,开启快门与背景 之间的对比度将改进。
[0060] 图3为说明传递到快门总成(例如图2的快门总成)的光的示意剖视图。图3图 示展示快门总成220的用于减少从所述快门总成220的表面反射的光的光吸收表面218的 动作。确切地说,图3描绘包含多个快门总成302的显示器300的剖视示图,所述多个快门 总成302包含出于调制穿过相应孔口 308的光的照度的目的可移到孔口 308上方且远离所 述孔口 308的快门303。即,快门303通过阻断穿过孔口 308行进的光或使所述光通过而调 制或改变在图像内的特定像素的照度。如在快门开启时像素的照度相对于在快门关闭时相 同像素的照度之间测量的对比率表示图像可多么清晰地呈现于显示器上的测量。快门在阻 断穿过孔口的光上的效率至少部分地决定了显示器300的对比率。
[0061] 图3更详细描绘快门303如何跨孔口 308移动以调制穿过所述孔口 308的光且 在经关闭快门303下方通过的光可如何通过反射离开快门总成302的表面而降低图像清 晰度。确切地说,图3描绘包含移到孔口 308上方以阻断光(例如从光源318产生的光线 321A及321B)的快门303的显示器300。光源318引导光到光导316中,所述光导将光导 引到快门总成302的表面下。反射性表面320朝向孔口 308向上反射光以通过快门303调 制。罩盖板322是抵靠快门总成302的一侧而布置的。
[0062] 图3将快门303A描绘为安置于孔口 308A上方。图3还将快门303B描绘为经间隔 远离孔口 308B使得来自光源318的光可从光导316穿过孔口 308B且穿过罩盖板322。图 3描绘处于开启位置的快门303B及处于关闭位置的快门303A。处于关闭位置的快门303A 应阻断来自光源318的光穿过孔口 308A及向前穿过罩盖板322。然而,图3描绘即使处于 关闭位置,处于特定角度的光还可穿过孔口 308A且穿过存在于经关闭快门303A与快门总 成302A的下表面之间的间隙326。穿过通过快门303A封闭的孔口(例如孔口 308A)的光 降低用于调制在快门处于开启位置及关闭位置时将穿过孔口 308A的光量的所述相应快门 303A的效率。图3中所描绘的间隙326允许处于足够高角度的光反射离开快门303A的面 向光源的表面且再次反射离开快门总成302A的相对表面。在所描绘的实例中,以相对于快 门303的水平表面成30°到50°或可能0°到50°的角度行进的光可避免被快门303A阻 断且穿过间隙326逸出。穿过间隙326行进的光321A可降低关闭快门的照度与开启快门 的照度之间的对比率。
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