并入有提升光圈层的显示设备及其制造方法_5

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92] 形成显示设备1500的过程完成于:移除模具1599(阶段1410)。图101中所展示 的结果包含将EAL 1541支撑于下伏快门组合件上方的锚1525,所述下伏快门组合件包含 还由锚1525支撑的快门1528。锚1525由在上述图案化阶段之后所留下的结构材料层1516 和光圈层材料1540的部分形成。
[0193] 在一些实施方案中,使用标准MEMS释放方法来移除模具,其例如包含使模具暴露 于氧等离子体、湿式化学蚀刻或气相蚀刻。然而,当用于形成模具的牺牲层的数目增加以产 生EAL时,牺牲材料的移除可变为挑战,因为需要移除大量材料。另外,所述EAL的添加实 质上阻挡释放剂直接接近材料。因此,释放过程可能花费更长时间。尽管被选择成用于最 终显示器组合件中的大多数(如果不是所有)结构材料被选择成抵抗所述释放剂,但长期 暴露于此试剂仍可引起对各种材料的损坏。相应地,在一些其它实施方案中,可采用多种替 代性释放技术,其一些在下文中予以进一步描述。
[0194] 在一些实施方案中,通过形成穿过EAL的蚀刻孔而解决移除牺牲材料的挑战。蚀 刻孔增加释放剂到下伏牺牲材料的接近性。如上文关于图6C到6E所描述,所述蚀刻孔可 形成于位于EAL的光阻断区域(例如图6C中所展示的光阻断区域1155)外的区域中。在 一些实施方案中,所述蚀刻孔的大小足够大以允许流体(例如液体、气体或等离子体)蚀刻 剂移除形成模具的牺牲材料,同时保持足够小,使得其不会不利地影响光学性能。
[0195] 在一些其它实施方案中,使用能够通过从固体升华到气体而分解且无需使用化学 蚀刻剂的牺牲材料。在一些此类实施方案中,所述牺牲材料可通过烘烤使用模具来形成的 显示设备的一部分而升华。在一些实施方案中,所述牺牲材料可由降冰片烯或降冰片烯衍 生物组成或包含降冰片烯或降冰片烯衍生物。在牺牲模具中采用降冰片烯或降冰片烯衍生 物的一些此类实施方案中,可在约400°C范围内的温度下烘烤包含快门组合件、EAL和其支 撑模具的显示设备的部分约1小时。在一些其它实施方案中,所述牺牲材料可由在低于约 500°C的温度下升华的任何其它牺牲材料组成或可包含在低于约500°C的温度下升华的任 何其它牺牲材料,例如可在约200°C到约300°C的温度下(或在存在酸时的更低温度下)分 解的聚碳酸酯。
[0196] 在一些其它实施方案中,采用多相释放过程。例如,在一些此类实施方案中,所述 多相释放过程包含液体蚀刻和接着的干式等离子体蚀刻。一般来说,即使显示设备的结构 组件和电组件被选择成抵抗用于实现所述释放过程的蚀刻剂,但长期暴露于某些蚀刻剂 (具体来说,干式等离子体蚀刻剂)仍可损坏此些组件。因此,限制显示设备暴露于干式等 离子体蚀刻的时间是合意的。然而,液体蚀刻剂趋向于在完全释放显示设备时失效。采用多 相释放过程有效地解决所述两个问题。首先,液体蚀刻移除可通过形成于EAL中的光圈层 光圈和任何蚀刻孔而直接接近的模具的部分,从而在模具材料中的EAL下方产生空腔。其 后,施加干式等离子体蚀刻。所述空腔的初始形成增加可与所述干式等离子体蚀刻相互作 用的表面面积,从而加快所述释放过程,进而限制显示设备暴露于等离子体的时间量。
[0197] 如本文所描述,使制造过程1400与基于快门的光调制器的形成一起实施。在一些 其它实施方案中,可使用于制造EAL的过程与其它类型的显示元件(其包含光发射器(例 如0LED)或其它光调制器)的形成一起实施。
[0198] 图IlA展示并入有囊封EAL的实例性显示设备1600的横截面图。显示设备1600 实质上类似于图101中所展示的显示设备1500,这是因为:显示设备1600还包含显示设 备,其包含将EAL 1630支撑于也由锚1640支撑的下伏快门1528上方的锚1640。然而,显 示设备1600与图101中所展示的显示设备1500的不同之处在于:EAL 1630包含由结构材 料1656囊封的聚合物材料层1652。在一些实施方案中,结构材料1656可为金属。通过用结 构材料1656囊封聚合物材料1652而使EAL 1630在结构上对外力具弹性。因而,EAL 1630 可充当障壁以保护下伏快门组合件。此额外弹性可在遭受增加水平的滥用的产品(例如面 向儿童、建筑业和军工或抗震设备的其它用户的装置)中特别合意。
[0199] 图IlB到IlD展示图IlA中所展示的实例性显示设备1600的构建阶段的横截面 图。用于形成并入有囊封EAL的显示设备1600的制造过程开始于:以类似于上文相对于图 9和IOA到101所描述的方式的方式形成快门组合件和EAL。在沉积和图案化光圈层材料 1540 (如上文相对于图9和IOG和IOH中所展示的过程1400的阶段1408所描述)之后,形 成所述囊封EAL的过程继续在EAL 1541的顶部上沉积聚合物材料1652,如图IlB中所展 示。接着,所沉积的聚合物材料1652经图案化以形成与形成于光圈层材料1540中的光圈 1542对准的开口 1654。使开口 1654足够宽以暴露环绕光圈1542的下伏光圈层材料1540 的一部分。图IlC中展示此过程阶段的结果。
[0200] 形成EAL的过程继续在经图案化的聚合物材料1652的顶部上沉积和图案化第二 层光圈层材料1656,如图IlD中所展示。第二层光圈层材料1656可为与第光圈层材料1540 相同的材料,或其可为适合于囊封聚合物材料1652的某一其它结构材料。在一些实施方案 中,可通过施加各向异性蚀刻而图案化第二层光圈层材料1656。如图IlD中所展示,聚合物 材料1652保持由第二层光圈层材料1656囊封。
[0201] 形成EAL和快门组合件的过程完成于:移除由第一牺牲材料层1504、第二牺牲材 料层1508和第三层牺牲材料1530形成的模具的剩余部分。图IlA中展示结果。移除牺牲 材料的过程类似于上文相对于图101或图19所描述的过程。锚1640将快门组合件支撑于 下伏衬底1502上方且将囊封光圈层1630支撑于下伏快门组合件上方。
[0202] 或者,可通过将加强肋引入到EAL的表面中而获得添加的EAL弹性。除EAL利用 聚合物层的囊封之外或作为其替代,还可在EAL中包含加强肋。
[0203] 图12A展示并入有肋状EAL 1740的实例性显示设备1700的横截面图。显示设备 1700类似于图101中所展示的显示设备1500,原因在于:显示设备1700还包含通过多个锚 1725而支撑于衬底1702和下伏快门1528上方的EAL 1740。然而,显示设备1700与显示 设备1500的不同之处在于:EAL 1740包含用于强化EAL 1740的肋1744。通过在EAL 1740 内形成肋,EAL 1740可变得在结构上对外力更具弹性。因而,EAL 1740可充当障壁以保护 包含快门1528的显示元件。
[0204] 图12B到12E展示图12A中所展示的实例性显示设备1700的构建阶段的横截面 图。显示设备1700包含用于将肋状EAL 1740支撑于也由锚1725支撑的多个快门1528上方 的锚1725。用于形成此显示设备的制造过程开始于:以类似于上文相对于图IOA到101所 描述的方式的方式形成快门组合件和EAL。然而,在沉积和图案化第三牺牲材料层1530 (如 上文相对于图IOG所描述)之后,形成肋状EAL 1740的过程继续沉积第四牺牲层1752,如 图12B中所展示。接着,第四牺牲层1752经图案化以形成用于形成肋(其将最终形成于提 升光圈中)的多个凹槽1756。图12C中展示在图案化第四牺牲层1752之后所产生的模具 1799的形状。模具1799包含第一牺牲材料1504、第二牺牲材料1508、经图案化的结构材料 层1516、第三牺牲材料层1530和第四牺牲层1752。
[0205] 形成肋状EAL 1740的过程继续将光圈层材料层1780沉积到模具1799的所有暴 露表面上。在沉积光圈层材料层1780之后,光圈层材料层1780经图案化以形成充当光圈 层光圈(或"EAL光圈")1742的开口,如图12D中所展示。
[0206] 形成包含肋状EAL 1740的显示设备的过程完成于:移除模具1799的剩余部分, 即,第一牺牲材料层1504、第二牺牲材料层1508、第三层牺牲材料1530和第四层牺牲材料 1752的剩余部分。移除模具1799的过程类似于相对于图101所描述的过程。图12A中展 示所得的显示设备1700。
[0207] 图12E展示并入有具有抗粘滞凸块的EAL 1785的实例性显示设备1760的横截面 图。显示设备1760实质上类似于图12A中所展示的显示设备1700,但其与EAL 1740的不 同之处在于:EAL 1785在其中形成EAL 1740的肋1744的区域中包含多个抗粘滞凸块。
[0208] 可使用类似于用于制造显示设备1700的制造过程的制造过程来形成抗粘滞凸 块。当图案化光圈层材料层1780以形成EAL光圈1742的开口(如图12D中所展示)时, 光圈层材料层1780还经图案化以移除形成肋1744的基底部分1746 (图12D中所展示)的 光圈层材料。保留肋1744的侧壁1748。侧壁1748的底面1749可充当抗粘滞凸块。通过 使抗粘滞凸块形成于EAL 1785的底面处,防止快门粘滞到EAL 1785。
[0209] 图12F展示另一实例性显示设备1770的横截面图。显示设备1770类似于图12A 中所展示的显示设备1700,原因在于其包含肋状EAL 1772。与显示设备1700相比,显示设 备1770的肋状EAL 1772包含远离肋状EAL 1772下方的快门组合件向上延伸的肋1774。
[0210] 用于制造肋状EAL 1772的过程类似于用于制造显示设备1700的肋状EAL 1740 的过程。唯一差异在于:图案化沉积于模具1799上的第四牺牲层1752。在产生肋状EAL1740 时,使大多数第四牺牲层1752留作模具的部分,且使凹槽1756形成于第四牺牲层1752内 以形成肋1744的模具(如图12C中所展示)。相比而言,在形成EAL 1772时,移除大多数 第四牺牲层1752,从而留下随后在其上方形成肋1774的台面。
[0211] 图12G到12J展示适合用于图12A和12E的肋状EAL 1740和1772中的实例性肋 图案的平面图。图12G到12J中的每一者展示邻近于一对EAL光圈1742的一组肋1744。 在图12G中,肋1744跨越EAL线性延伸。在图12H中,肋1744环绕EAL光圈1742。在图 121中,肋1744沿两个轴跨越EAL延伸。最后,在图12J中,肋1744呈跨越EAL形成于周期 性位置处的隔离凹槽形式。在一些其它实施方案中,多种额外肋图案可用于强化EAL。
[0212] 在一些实施方案中,穿过EAL而形成的光圈层光圈可经配置以包含光分散结构, 以增加其中并入有所述光分散结构的显示器的观看角。
[0213] 图13展示并入有具有光分散结构1850的实例性EAL 1830的显示设备1800的一 部分。具体来说,显示设备1800实质上类似于图5A中所展示的显示设备1000。与显示设 备1000相比,显示设备1800包含形成于EAL 1830的提升光圈层光圈1836中的光分散结 构1850。在一些实施方案中,光分散结构1850可透明,使得光可穿过光分散结构1850。一 般来说,光分散结构1850致使穿过光圈层光圈1836的光反射、折射或散射,进而增加由显 示设备1800输出的光的角分布。此角分布的增加可增加显示设备1800的观看角。
[0214] 在一些实施方案中,可通过将一层透明材料1845(例如电介质或透明导体,例如 ΙΤ0)沉积于EAL 1830的暴露表面和其上形成EAL 1830的模具上而形成光分散结构1850。 接着,透明材料1845经图案化以使得光分散结构1850形成于其中最终形成光圈层光圈 1836的区域内。在一些实施方案中,可通过沉积和图案化反射材料层(例如金属或半导体 材料层)而制成光分散结构。
[0215] 图14A到14H展示并入有光分散结构1950a到1950h (统称为光分散结构1950)的 实例性EAL的部分的俯视图。光分散结构1950可形成的实例性图案包含水平条、垂直条、 对角条、或弯曲图案(参看图14A到14D)、Z字形图案或人字形图案(参看图14E)、圆形形 状(参看图14F)、三角形形状(参看图14G)或其它不规则形状(例如参看图14H)。在一 些实施方案中,光分散结构可包含不同类型的光分散结构的组合。穿过其内形成光分散结 构的提升光圈层光圈的光可基于形成于EAL的光圈层光圈内的光分散结构的类型而以不 同方式散射。例如,取决于光分散结构的特定几何形状和表面粗糙度,光可在其穿过形成光 分散结构的材料层之间的界面时折射,或其可反射或散射离开所述结构的边缘和表面。
[0216] 图15展示并入有包含透镜结构2010的EAL 2030的实例性显示设备2000的横截 面图。除显示设备2000包含形成于EAL 2030的光圈层光圈2036内的透镜结构2010之外, 显示设备2000实质上类似于图5中所展示的显示设备。透镜结构2010可经塑形以使得穿 过透镜结构2010的来自背光的光扩散到穿过空光圈层光圈的光先前无法到达的区域。此 提高显示器的观看角。在一些实施方案中,透镜结构2010可由透明材料(例如SiO 2或其它 透明电介质材料)制成。可通过将一层透明材料沉积于EAL的暴露表面和其中形成有EAL 2030的模具上且使用分级阶调蚀刻掩蔽来选择性地蚀刻材料而形成透镜结构2010。
[0217] 在一些实施方案中,穿过下伏衬底的光阻断层而形成的光圈或穿过快门而形成的 快门光圈还可包含类似于图13、14A到14H中所展示的光分散结构的光分散结构或类似于 图15中所展示的透镜结构的透镜结构2010。在一些其它实施方案中,彩色滤光器阵列可 耦合到EAL或与EAL -体地形成,使得每一 EAL光圈由彩色滤光器覆盖。在此些实施方案 中,可通过使用单独的快门组合件群组来同时显示多个色彩子域(或与多个色彩子域相关 联的子帧)而形成图像。
[0218] 某些基于快门的显示设备利用复杂电路以用于驱动像素阵列的快门。在一些实施 方案中,由电路发送电流穿过电互连件所消耗的电力与所述互连件上的寄生电容成比例。 因而,可通过减小电互连件上的寄生电容而减少显示器的电力消耗。减小电互连件上的寄 生电容的方式是通过增加所述电互连件与其它导电组件之间的距离。
[0219] 然而,随着显示器制造商增加像素密度以提高显示器分辨率,每一像素的大小有 所减小。因而,电组件布置于更小空间内,从而减小分离邻近的电组件可用的空间。因此, 归因于寄生电容的电力消耗可能增加。减小寄生电容且不损害像素大小的方式是通过在显 示设备的EAL的顶部上形成一或多个电互连件。通过将电互连件定位于EAL的顶部上,可 在EAL的顶部上的互连件与下伏衬底上的EAL下方的互连件之间引入大距离。此距离实质 上减小EAL的顶部上的电互连件与形成于下伏衬底上的任何导电组件之间的寄生电容。电 容的减小引起电力消耗对应地减少。电容的减小还增加信号传播穿过互连件的速度,从而 增加可寻址显示器的速度。
[0220] 图16展示具有EAL 2130的实例性显示设备2100的横截面图。除显示设备2100 包含形成于EAL 2130的顶部上的电互连件2110之外,显示设备2100实质上类似于图5A 中所展示的显示设备1000。
[0221] 在一些实施方案中,电互连件2110可形成于支撑EAL 2130的锚2140的顶部上。 在一些实施方案中,电互连件2110可与其上形成电互连件2110的EAL 2130电隔离。在一 些此类实施方案中,首先在EAL 2130上沉积电绝缘材料层且接着可在所述电绝缘材料上 形成电互连件2110。在一些实施方案中,电互连件2110可为列互连件,例如图3B中所展示 的数据互连件808。在一些其它实施方案中,电互连件2110可为行互连件,例如图3B中所 展示的扫描线互连件806。在一些其它实施方案中,电互连件2110可为共同互连件,例如还 展示于图3B中的致动电压互连件810或全局更新互连件812。
[0222] 在一些实施方案中,电互连件2110可电耦合到显示设备2100的快门2120。在 一些此类实施方案中,电互连件2110经由支撑EAL 2130和下伏快门组合件两者的导电锚 2140而直接电耦合到快门2120。例如,在其中EAL 2130包含导电材料且电绝缘材料沉积 于EAL 2130上方的实施方案中,在沉积将形成互连件2110的材料之前,所述绝缘材料可经 图案化以暴露耦合到和/或形成锚2140的部分的EAL 2130的一部分。接着,当沉积互连 件材料时,所述互连件材料形成与EAL的所述暴露部分的电连接,从而允许电流从电互连 件2110流动穿过EAL 2130,且沿着锚2140流动到由锚支撑的快门2120上。在一些实施方 案中,EAL 2130经像素化以使得其包含多个电隔离的导电区域。在一些实施方案中,电互 连件2110经配置以将电压提供到所述电隔离的导电区域中的一或多者的电组件。
[0223] 显示设备还包含形成于下伏透明衬底2102(其类似于图5中所展示的透明衬底 1002)的顶部上的若干其它电互连件2112。在一些实施方案中,电互连件2112可为列互连 件、行互连件或共同互连件中的一者。在一些实施方案中,互连件经选择以用于定位在EAL 的顶部上和EAL下方,以增加切换式互连件(即,载送相对频繁地改变的电压的互连件,例 如数据互连件)之间的距离。例如,在一些实施方案中,行互连件可定位于EAL的顶部上, 而数据互连件定位于衬底上的EAL下方。类似地,在一些其它实施方案中,行互连件放置于 衬底上的EAL下方,且数据互连件定位于EAL的顶部上。保持于相对恒定电压的互连件可 在电容相关电力消耗主要是因切换事件而发生时定位成彼此相对更接近。
[0224] 在一些实施方案中,EAL可支撑仅除电互连件之外的额外电组件。例如,EAL可支 撑电容器、晶体管或其它形式的电组件。图17中展示并入有安装了 EAL的电组件的显示设 备的实例。
[0225] 图17展示实例性显示设备2200的一部分的透视图。所述显示设备包含类似于图 3B的控制矩阵860的控制矩阵。在显示设备2200中,致动电压互连件810和充电晶体管 845形成于EAL 2230的顶部上。
[0226] EAL 2230由还支撑下伏光阻挡组件807 (在此情况中为快门)的锚2240支撑。更 具体来说,致动器2208的负载电极2210远离锚2240而延伸且连接到光阻挡组件807。负 载电极2210为光阻挡组件807提供物理支撑,且在EAL 2230的顶部上提供穿过充电晶体 管845到致动电压互连件810的电连接。所述致动器还包含从第二锚2214 (其耦合到下伏 衬底)延伸但未到达EAL的驱动电极2212。
[0227] 在操作中,当将电压施加到致动电压互连件810时,接通充电晶体管845,且电流 通过锚2240和负载电极2210以使光阻挡组件807上的电压上升到致动电压。同时,电流 流过锚2240到EAL的底侧上的电隔离区域2250,使得光阻挡组件807和电隔离区域2250 保持于相同电位。
[0228] 为了制造EAL 2230,将导电层沉积于模具(例如图IOF中所展示的模具1599)的 顶部上。接着,所述导电层经图案化以使所述导电层的各种区域电隔离,使得每一区域对应 于一下伏快门组合件。接着,将电绝缘层沉积于导电层的顶部上。所述绝缘层经图案化以 暴露所述导电层的部分以允许形成于EAL的顶部上的互连件或其它电组件与EAL电连接。 接着,使用薄膜光刻过程(其包含沉积和图案化额外电介质层、半导体层和导电材料层)来 将致动电压互连件810和充电晶体管845制造于电绝缘层的顶部上。在一些实施方案中, 使用铟镓锌氧化物(IGZO)相容的制造过程来形成在EAL的顶部上所形成的致动电压互连 件810、充电晶体管845和任何其它电组件。例如,充电晶体管可包含IGZO沟道。在一些其 它实施方案中,使用其它导电氧化物材料或其它IV族半导体来形成一些电组件。在一些其 它实施方案中,使用更传统的半导体材料(例如非晶硅或低温多晶硅(LTPS))来形成电组 件。
[0229] 尽管图17仅展示EAL的顶部上的互连件和晶体管的制造,但其它电组件可直接形 成于EAL上或安装到EAL。例如,EAL还可支撑写入启用晶体管830、数据存储电容器835、 更新晶体管840中的一或多者,以及其它开关、水平移位器、中继器、放大器、寄存器和其它 集成电路组件。例如,EAL可支撑经选择以支持触摸屏幕功能的电路。
[0230] 在其中EAL支撑一或多个数据互连件(例如图3A和3B中所展示的数据互连件 808)的一些其它实施方案中,EAL还可支撑沿所述互连件的一或多个缓冲器以重新驱动沿 所述互连件传递的信号以减小互连件上的负载。例如,每一数据互连件可沿其长度包含1 个与约10个之间的缓冲器。在一些实施方案中,可使用一或两个反相器来实施所述缓冲 器。在一些其它实施方案中,可包含更复杂的缓冲器电路。通常,在显示器衬底上不存在用 于此些缓冲器的足够空间。然而,在一些实施方案中,EAL可提供足够额外空间以用于使此 些缓冲器可行。
[0231] 可通过将形成显示器的前面的盖片附接到后透明衬底而组装某些显示设备。所述 盖片具有穿过其而形成前光圈的光阻断层。所述透明衬底包含穿过其而形成后光圈的光阻 断层。所述透明衬底可支撑具有光调制器的多个显示
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