并入多个电介质层的显示装置的制造方法
【专利说明】
[0001] 相关申请秦
[0002] 本专利申请案主张于2012年12月19日申请的标题为"并入多个电介质层的显示 装置值ISPLAYDEVICEINCORPORATINGMULTIPLEDIELECTRICLAYERS)"的第 13/719, 648 号美国实用新型申请案，且所述申请案转让给本发明的受让人且特此W引用的方式明确并 入。
技术领域
[000引本发明设及机电系统（EM巧。具体来说，本发明设及具有多个电介质层的EMS显示 装置。
【背景技术】
[0004] 显示装置可包含用于使快口在形成于光圈板中的光圈上方在打开位置与关闭位 置之间移动的机电系统（EM巧快口组合件阵列。用于提供光的背光放置于所述光圈板后 面，W使得当所述快口处于打开位置时，所述快口允许光穿过所述光圈朝向所述显示装置 的前部传播。在典型制造过程中，快口组合件和光圈板经涂布有纯化层（例如，电介质层） W保护其免受后续制造步骤（例如，封装）的影响。所述纯化层还提供对所述快口组合件 的若干导电部分的隔离。包含其相应快口和快口致动元件的快口组合件被浸没于流体内W 润滑快口的移动且减少静态阻力的可能性。流体还改进显示装置的光学性能。
[0005] 在显示装置的制造或操作期间，电荷可累积于显示装置的各种表面上方。具体来 说，电荷可不均匀地累积于沉积于快口和光圈板上的纯化层的表面上。此外，由于算法/电 路需求所引起的对快口/电极的不对称驱动可导致快口致动元件的一或多个部分上的电 荷积聚的差异。目P，快口致动元件的一个表面上可积聚比另一表面上多的电荷。电荷的不 均匀累积可导致静电力施加于快口上。此可引起介于从使快口的致动速度变慢到快口暂时 或永久地陷入于打开或关闭位置中或粘到光圈板的范围的显示装置的操作缺陷。
【发明内容】
[0006] 本发明的系统、方法和装置各自具有若干创新方面，所述方面中的任何单个方面 不单独地决定本文中所揭示的所要属性。
[0007] 本发明中所描述的目标物的一个创新方面可实施于具有光阻挡层的设备中，所述 光阻挡层界定用于使光通过的多个开口、安置于衬底上。所述设备还包含；至少一个光调制 器，其经配置W响应于图像数据而调制传播穿过所述多个开口中的至少一者的光；第一电 介质层，其安置于所述光阻挡层的至少一部分上方和实质上平行于所述衬底的所述至少一 个光调制器的表面上方W及实质上垂直于所述衬底的所述至少一个光调制器的表面上方； 及第二电介质层，其具有低于所述第一电介质层的电陷阱密度的电陷阱密度，直接且实质 上保形地安置于所述第一电介质层上方。
[0008] 在某些实施方案中，所述第一电介质层比所述第二电介质层厚。在某些实施方案 中，所述第一电介质层包含经化学气相沉积的材料且所述第二电介质层包含经原子层沉积 的材料。在某些实施方案中，所述设备包含流体，至少一个光调制器浸没于所述流体中，W 使得所述流体与所述第二电介质层接触。
[0009] 在某些实施方案中，所述设备还包含用于将从至少一个光调制器接收的经调制光 透射到所述设备的前侧的盖板，其中所述第二电介质层另外安置于面向所述至少一个光调 制器的所述盖板的一部分上方。在某些其它实施方案中，所述设备包含用于将从至少一个 光调制器接收的经调制光透射到所述设备的前侧的盖板，其中所述第一电介质层和所述第 二电介质层安置于面向所述至少一个光调制器的所述盖板的一部分上方。
[0010] 在某些实施方案中，所述第一电介质层的厚度在大约lOnm到大约3(K)nm的范围 内。在某些实施方案中，所述第二电介质层的厚度在大约Inm到大约lOOnm的范围内。
[0011] 在某些实施方案中，所述设备还包含；显示器，其具有光阻挡层和至少一个光调制 器；处理器，其经配置W与所述显示器通信，所述处理器经配置W处理图像数据；及存储器 装置，其经配置W与所述处理器通信。在某些实施方案中，所述显示器进一步包含；驱动器 电路，其经配置W将至少一个信号发送到所述显示器；及控制器，其经配置W将所述图像数 据的至少一部分发送到所述驱动器电路。在某些其它实施方案中，所述显示器进一步包含 图像源模块，其经配置W将所述图像数据发送到所述处理器，其中所述图像源模块包括接 收器、收发器和发射器中的至少一者。在某些实施方案中，所述显示器进一步包含输入装 置，所述输入装置经配置W接收输入数据且将所述输入数据传送到所述处理器。
[0012] 本发明中所描述的目标物的另一创新方面可实施于用于形成快口组合件的方法 中，所述方法包含；在衬底上形成快口组合件，所述快口组合件包含快口和禪合到所述快口 的致动器；将第一电介质层沉积于所述快口组合件和所述衬底上方；及将第二电介质层实 质上保形地沉积于所述第一电介质层上方，所述第二电介质层具有低于所述第一电介质层 的电陷阱密度的电陷阱密度。
[0013] 在某些实施方案中，沉积所述第一电介质层包含：将所述第一电介质层沉积于实 质上平行于所述衬底的所述快口组合件的表面上方和实质上垂直于所述衬底的所述快口 组合件的表面上方。
[0014] 在某些实施方案中，所述方法进一步包含：将第一电介质层沉积到第一厚度和将 第二电介质层沉积到第二厚度，其中所述第一厚度大于所述第二厚度。在某些实施方案中， 所述方法进一步包含将快口组合件浸没于流体中，W使得所述流体与所述第二电介质层接 触。
[0015] 在某些实施方案中，所述方法进一步包含：提供盖板，所述盖板经配置W用于透射 被允许绕过所述快口到显示设备的前部的经调制光；及将所述第一电介质层沉积于经配置 W面向所述快口组合件的所述盖板的一部分上方。在某些该些实施方案中，所述方法进一 步包含将所述第二电介质层安置于所述第一电介质层上方，所述第一电介质层沉积于面向 所述快口组合件的所述盖板的所述部分上方。
[0016] 在某些实施方案中，形成所述快口组合件包含：在所述衬底上形成模具，在所述模 具上方形成所述快口组合件，W及移除所述模具，借此释放所述快口组合件。在某些该些实 施方案中，所述方法进一步包含；在移除所述模具之前，沉积第一电介质材料和沉积第二电 介质材料。在某些其它实施方案中，所述方法进一步包含；在移除所述模具之后，沉积所述 第一电介质材料和沉积所述第二电介质材料。
[0017] 在某些实施方案中，沉积所述第一电介质层包含；形成在大约lOnm到大约300nm 的范围内的所述第一电介质层的厚度。在某些实施方案中，沉积所述第二电介质层包含：形 成在大约Inm到大约lOOnm的范围内的所述第二电介质层的厚度。
[0018] 在某些实施方案中，沉积所述第一电介质层包含：采用化学气相沉积技术来沉积 所述第一电介质层。在某些实施方案中，沉积所述第二电介质层包含；采用原子层沉积技术 来沉积所述第二电介质层。
[0019] 本发明中所描述的目标物的另一创新方面可实施于具有光阻挡装置的设备中，所 述光阻挡装置安置于衬底上，W用于界定用于使光通过的多个开口。所述设备进一步包含： 光调制装置，其用于响应于图像数据而调制传播穿过所述多个开口中的至少一者的光；第 一电介质装置，其安置于所述光阻挡装置的至少一部分上方和所述光调制装置的表面上方 W用于提供第一绝缘层；及第二电介质装置，其实质上保形地安置于所述第一电介质装置 上方W用于提供第二绝缘层，其中所述第二电介质装置的电陷阱密度小于所述第一电介质 装置的电陷阱密度。在某些实施方案中，所述第二电介质装置比所述第一电介质装置厚。
[0020] 在某些实施方案中，所述设备还包含用于促进所述光调制装置的移动的润滑装 置，其中所述润滑装置与所述第二电介质装置接触。在某些实施方案中，所述设备还包含用 于使从所述光调制器装置接收的经调制光通过的覆盖装置，其中所述第二电介质装置另外 安置于面向所述光调制装置的所述覆盖装置的一部分上方。
[0021] 在下文的附图和描述中阐明本说明书中所描述的目标物的一或多个实施方案的 细节。尽管主要就基于MEMS的显示器描述本
【发明内容】
中所提供的实例，但本文中所提供的 概念可适用于其它类型的显示器（例如液晶显示器（LCD)、有机发光二极管（0LED)、电泳显 示器和场发射显示器）W及其它非显示MEMS装置（例如MEMS麦克风、传感器和光开关）。 将从描述、图式和权利要求书明白其它特征、方面和优点。注意，下图的相对尺寸可不按比 例绘制。
【附图说明】
[0022] 图1A展示直观式基于MEMS的显示设备的实例性示意图。
[0023] 图1B展示主机装置的实例性框图。
[0024] 图2展示说明性基于快口的光调制器的实例性透视图。
[00巧]图3A展示控制矩阵的实例性示意图。
[0026] 图3B展示连接到图3A的控制矩阵的基于快口的光调制器阵列的透视图。
[0027] 图4A和图4B展示双重致动器快口组合件的实例性视图。
[0028] 图5展示并入有基于快口的光调制器的显示设备的实例性横截面图。
[0029] 图6A到6E展示实例性复合快口组合件的构造阶段的横截面图。
[0030] 图7A到7D展示具有窄侧壁梁的实例性快口组合件的构造阶段的等角视图。
[0031] 图8展示具有单个层纯化层的实例性显示设备的横截面图。
[0032] 图9展示具有多层保护涂层的实例性显示设备的横截面图。
[0033] 图10展示具有多层保护涂层的另一实例性显示设备的横截面图。
[0034] 图11展示具有多层保护涂层的又一实例性显示设备的横截面图。
[0035] 图12展示用于在显示设备的一或多个部分上方提供多个电介质层的实例性过程 的流程图。
[0036] 图13A和13B展示说明包含一组显示元件的显示装置的实例性系统框图。
[0037] 在各个图式中，相似参考编号和标示指示相似元件。
【具体实施方式】
[0038] W下描述是针对出于描述本发明的创新方面的目的的某些实施方案。然而，所属 领域的技术人员将容易认识到，可W许多不同方式应用本文中的教示。所描述的实施方案 可在可经配置W显示图像的任何装置、设备或系统中实施，而不论图像是在运动中（例如， 视频）还是静止的（例如，静态图像），且不论图像为文字的、图形的还是图片的。更确切地 说，预期所描述的实施方案可包含在例如（但不限于）W下各者等多种电子装置中或与例 如（但不限于）W下各者等多种电子装置相关联：移动电话、具多媒体因特网功能的蜂窝式 电话、移动电视接收器、无线装置、智能电话、Blucloolh货装置、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、笔记本计算机、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（GP巧接收器/导航仪、相机、数字媒体播放器 (例如，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、汽车显示器（包含里程表及速度 计显示器等）、驾驶舱控制及/或显示器、摄像机景观显示器（例如，车辆中的后视摄像机的 显示器）、电子照片、电子布告板或标牌、投影仪、建筑结构、微波、冰箱、立体声系统、盒式记 录器或播放器、DVD播放器、CD播放器、VCR、收音机、便携式存储器巧片、洗衣机、烘干机、洗 衣机/烘干机、停车计时器、包装（例如，机电系统（EM巧应用中，包含微机电系统（MEM巧应 用W及非EMS应用）、美观性结构（例如，关于一件珠宝或服装的图像的显示）及多种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、加速度计、巧螺仪、运动感测装置、磁力计、用于消费型电子装置的惯性组件、消 费型电子产品的零件、变容器、液晶装置、电泳装置、驱动方案、制造工艺及电子测试装备。 因而，所述教示并不希望仅限于图中所描绘的实施方案，而实际上具有广阔的可应用性，如 所属领域的技术人员将容易明白的。
[0039] 显示设备可包含用于响应于图像数据而显现图像的多个机电系统（EM巧装置。 EMS装置可包含纳米机电系统（NEMS)、微机电系统（MEM巧或较大规模机电系统装置。显示 设备可采用形成于衬底上方的EMS快口组合件，所述EMS快口组合件包含快口和禪合到所 述快口的致动器。可通过将多个电介质层沉积于所述快口组合件和所述衬底上方来减少沉 积于所述快口组合件和所述衬底上方的纯化层上的电荷的非所要的不均匀累积。
[0040] 在某些实施方案中，该些电介质层包含外电介质层和内电介质层。内电介质层可 直接沉积于快口组合件和衬底上，且外电介质层沉积于内电介质层上方。外电介质层可具 有低于内电介质层的电陷阱密度的电陷阱密度。外电介质层还具有高于内电介质层的表面 保形性的表面保形性。外电介质层可与快口浸没于其中的流体接触。外电介质层的较低电 陷阱密度减少快口组合件和衬底上方的电荷积聚。减少的电荷积聚会减少快口与衬底之间 可能出现的静电力的量值。由于施加于快口（除了快口组合件的各种其它组件之外）的静 电力的量值减少，所W快口的非所要的操作的风险也减少。在某些实施方案中，多个电介质 层可包含两个w上电介质层。在此些实施方案中，多个电介质层可经沉积w使得最外部电 介质层实现所要的保形和所要的电陷阱密度。
[0041] 在某些实施方案中，外电介质层的厚度小于内电介质层的厚度。在某些实施方案 中，盖板还沉积有用于减少电荷积聚的一或多个电介质层。盖板上的该些电介质层可类似 于沉积于快口组合件和衬底上的电介质层。
[0042] 可实施本发明中所描述的目标物的特定实施方案W实现W下潜在优点中的一或 多者。将多个电介质层沉积于快口组合件和衬底上方会减少快口组合件上的电荷积聚和非 所要的静电力。具体来说，具有较低电陷阱密度的外电介质层经配置W与快口组合件浸没 于其中的流体接触。归因于外电介质层的较低电陷阱密度，快口组合件的各种部分上方的 电荷积聚会减少。
[0043] 在某些实施方案中，多个电介质层还沉积于与衬底相对的盖板上方且接近快口组 合件。因此，盖板上方也减少电荷积聚。此进一步减少快口组合件与盖板之间的非所要的 静电力。
[0044]由于一或多个内电介质层不与流体接触，因此其可由较低成本材料和沉积技术形 成。如此，内电介质层可被制得较厚W为快口组合件提供指定的电介质击穿强度。
[0045] 图1A展示直观式基于MEMS的显示设备100的示意图。显示设备100包含布置成 行和列的多个光调制器102a到102d(统称"光调制器102")。在显示设备100中，光调制 器102a和102d处于打开状态，从而允许光通过。光调制器10化和102c处于关闭状态，从 而阻碍光通过。通过选择性地设定光调制器102a到102d的状态，显示设备100可用于形 成背光照明显示器（如果由一或多个灯105照明）的图像104。在另一实施方案中，设备 100可通过反射源自所述设备前部的周围光而形成图像。在另一实施方案中，设备100可通 过反射来自定位于所述显示器前部的一或多个灯的光（即，通过使用前光）而形成图像。
[0046] 在某些实施方案中，每一光调制器102对应于图像104中的一像素106。在某些其 它实施方案中，显示设备100可利用多个光调制器来形成图像104中的像素106。举例来说， 显示设备100可包含=个色彩特定光调制器102。通过选择性地打开对应于特定像素106 的色彩特定光调制器102中的一或多者，显示设备100可在图像104中生成色彩像素106。 在另一实例中，显示设备100包含每像素106两个或更多个光调制器102W在图像104中 提供照度水平。关于图像，"像素"对应于由图像的分辨率定义的最小图元。关于显示设备 100的结构组件，术语"像素"是指用于调制形成所述图像的单个像素的光的组合式机械与 电组件。
[0047] 显示设备100是直观式显示器，原因在于其可不包含通常在投影应用中发现的成 像光学件。在投影显示器中，将形成于所述显示设备的表面上的图像投影到屏幕上或墙壁 上。所述显示设备实质上小于所投影图像。在直观式显示器中，用户通过直接注视所述显 示设备来察看所述图像，所述显示设备含有所述光调制器且任选地含有用于增强在所述显 示器上所看到的亮度和/或对比度的背光或前光。
[0048] 直观式显示器可在透射模式或反射模式中操作。在透射显示器中，光调制器过滤 或选择性地阻挡源自定位于所述显示器后面的一或多个灯的光。来自所述灯的光任选地注 入到光导或"背光"中W使得可均匀地照明每一像素。透射直观式显示器通常构建到透明 或玻璃衬底上W促进其中含有光调制器的一个衬底直接定位于背光顶