并入多個(gè)電介質(zhì)層的顯示裝置的制造方法
【專利說明】
[0001] 相關(guān)申請(qǐng)秦
[0002] 本專利申請(qǐng)案主張于2012年12月19日申請(qǐng)的標(biāo)題為"并入多個(gè)電介質(zhì)層的顯示 裝置值ISPLAYDEVICEINCORPORATINGMULTIPLEDIELECTRICLAYERS)"的第 13/719, 648 號(hào)美國實(shí)用新型申請(qǐng)案，且所述申請(qǐng)案轉(zhuǎn)讓給本發(fā)明的受讓人且特此W引用的方式明確并 入。
技術(shù)領(lǐng)域
[000引本發(fā)明設(shè)及機(jī)電系統(tǒng)（EM巧。具體來說，本發(fā)明設(shè)及具有多個(gè)電介質(zhì)層的EMS顯示 裝置。
【背景技術(shù)】
[0004] 顯示裝置可包含用于使快口在形成于光圈板中的光圈上方在打開位置與關(guān)閉位 置之間移動(dòng)的機(jī)電系統(tǒng)（EM巧快口組合件陣列。用于提供光的背光放置于所述光圈板后 面，W使得當(dāng)所述快口處于打開位置時(shí)，所述快口允許光穿過所述光圈朝向所述顯示裝置 的前部傳播。在典型制造過程中，快口組合件和光圈板經(jīng)涂布有純化層（例如，電介質(zhì)層） W保護(hù)其免受后續(xù)制造步驟（例如，封裝）的影響。所述純化層還提供對(duì)所述快口組合件 的若干導(dǎo)電部分的隔離。包含其相應(yīng)快口和快口致動(dòng)元件的快口組合件被浸沒于流體內(nèi)W 潤滑快口的移動(dòng)且減少靜態(tài)阻力的可能性。流體還改進(jìn)顯示裝置的光學(xué)性能。
[0005] 在顯示裝置的制造或操作期間，電荷可累積于顯示裝置的各種表面上方。具體來 說，電荷可不均勻地累積于沉積于快口和光圈板上的純化層的表面上。此外，由于算法/電 路需求所引起的對(duì)快口/電極的不對(duì)稱驅(qū)動(dòng)可導(dǎo)致快口致動(dòng)元件的一或多個(gè)部分上的電 荷積聚的差異。目P，快口致動(dòng)元件的一個(gè)表面上可積聚比另一表面上多的電荷。電荷的不 均勻累積可導(dǎo)致靜電力施加于快口上。此可引起介于從使快口的致動(dòng)速度變慢到快口暫時(shí) 或永久地陷入于打開或關(guān)閉位置中或粘到光圈板的范圍的顯示裝置的操作缺陷。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的系統(tǒng)、方法和裝置各自具有若干創(chuàng)新方面，所述方面中的任何單個(gè)方面 不單獨(dú)地決定本文中所揭示的所要屬性。
[0007] 本發(fā)明中所描述的目標(biāo)物的一個(gè)創(chuàng)新方面可實(shí)施于具有光阻擋層的設(shè)備中，所述 光阻擋層界定用于使光通過的多個(gè)開口、安置于襯底上。所述設(shè)備還包含；至少一個(gè)光調(diào)制 器，其經(jīng)配置W響應(yīng)于圖像數(shù)據(jù)而調(diào)制傳播穿過所述多個(gè)開口中的至少一者的光；第一電 介質(zhì)層，其安置于所述光阻擋層的至少一部分上方和實(shí)質(zhì)上平行于所述襯底的所述至少一 個(gè)光調(diào)制器的表面上方W及實(shí)質(zhì)上垂直于所述襯底的所述至少一個(gè)光調(diào)制器的表面上方； 及第二電介質(zhì)層，其具有低于所述第一電介質(zhì)層的電陷阱密度的電陷阱密度，直接且實(shí)質(zhì) 上保形地安置于所述第一電介質(zhì)層上方。
[0008] 在某些實(shí)施方案中，所述第一電介質(zhì)層比所述第二電介質(zhì)層厚。在某些實(shí)施方案 中，所述第一電介質(zhì)層包含經(jīng)化學(xué)氣相沉積的材料且所述第二電介質(zhì)層包含經(jīng)原子層沉積 的材料。在某些實(shí)施方案中，所述設(shè)備包含流體，至少一個(gè)光調(diào)制器浸沒于所述流體中，W 使得所述流體與所述第二電介質(zhì)層接觸。
[0009] 在某些實(shí)施方案中，所述設(shè)備還包含用于將從至少一個(gè)光調(diào)制器接收的經(jīng)調(diào)制光 透射到所述設(shè)備的前側(cè)的蓋板，其中所述第二電介質(zhì)層另外安置于面向所述至少一個(gè)光調(diào) 制器的所述蓋板的一部分上方。在某些其它實(shí)施方案中，所述設(shè)備包含用于將從至少一個(gè) 光調(diào)制器接收的經(jīng)調(diào)制光透射到所述設(shè)備的前側(cè)的蓋板，其中所述第一電介質(zhì)層和所述第 二電介質(zhì)層安置于面向所述至少一個(gè)光調(diào)制器的所述蓋板的一部分上方。
[0010] 在某些實(shí)施方案中，所述第一電介質(zhì)層的厚度在大約lOnm到大約3(K)nm的范圍 內(nèi)。在某些實(shí)施方案中，所述第二電介質(zhì)層的厚度在大約Inm到大約lOOnm的范圍內(nèi)。
[0011] 在某些實(shí)施方案中，所述設(shè)備還包含；顯示器，其具有光阻擋層和至少一個(gè)光調(diào)制 器；處理器，其經(jīng)配置W與所述顯示器通信，所述處理器經(jīng)配置W處理圖像數(shù)據(jù)；及存儲(chǔ)器 裝置，其經(jīng)配置W與所述處理器通信。在某些實(shí)施方案中，所述顯示器進(jìn)一步包含；驅(qū)動(dòng)器 電路，其經(jīng)配置W將至少一個(gè)信號(hào)發(fā)送到所述顯示器；及控制器，其經(jīng)配置W將所述圖像數(shù) 據(jù)的至少一部分發(fā)送到所述驅(qū)動(dòng)器電路。在某些其它實(shí)施方案中，所述顯示器進(jìn)一步包含 圖像源模塊，其經(jīng)配置W將所述圖像數(shù)據(jù)發(fā)送到所述處理器，其中所述圖像源模塊包括接 收器、收發(fā)器和發(fā)射器中的至少一者。在某些實(shí)施方案中，所述顯示器進(jìn)一步包含輸入裝 置，所述輸入裝置經(jīng)配置W接收輸入數(shù)據(jù)且將所述輸入數(shù)據(jù)傳送到所述處理器。
[0012] 本發(fā)明中所描述的目標(biāo)物的另一創(chuàng)新方面可實(shí)施于用于形成快口組合件的方法 中，所述方法包含；在襯底上形成快口組合件，所述快口組合件包含快口和禪合到所述快口 的致動(dòng)器；將第一電介質(zhì)層沉積于所述快口組合件和所述襯底上方；及將第二電介質(zhì)層實(shí) 質(zhì)上保形地沉積于所述第一電介質(zhì)層上方，所述第二電介質(zhì)層具有低于所述第一電介質(zhì)層 的電陷阱密度的電陷阱密度。
[0013] 在某些實(shí)施方案中，沉積所述第一電介質(zhì)層包含：將所述第一電介質(zhì)層沉積于實(shí) 質(zhì)上平行于所述襯底的所述快口組合件的表面上方和實(shí)質(zhì)上垂直于所述襯底的所述快口 組合件的表面上方。
[0014] 在某些實(shí)施方案中，所述方法進(jìn)一步包含：將第一電介質(zhì)層沉積到第一厚度和將 第二電介質(zhì)層沉積到第二厚度，其中所述第一厚度大于所述第二厚度。在某些實(shí)施方案中， 所述方法進(jìn)一步包含將快口組合件浸沒于流體中，W使得所述流體與所述第二電介質(zhì)層接 觸。
[0015] 在某些實(shí)施方案中，所述方法進(jìn)一步包含：提供蓋板，所述蓋板經(jīng)配置W用于透射 被允許繞過所述快口到顯示設(shè)備的前部的經(jīng)調(diào)制光；及將所述第一電介質(zhì)層沉積于經(jīng)配置 W面向所述快口組合件的所述蓋板的一部分上方。在某些該些實(shí)施方案中，所述方法進(jìn)一 步包含將所述第二電介質(zhì)層安置于所述第一電介質(zhì)層上方，所述第一電介質(zhì)層沉積于面向 所述快口組合件的所述蓋板的所述部分上方。
[0016] 在某些實(shí)施方案中，形成所述快口組合件包含：在所述襯底上形成模具，在所述模 具上方形成所述快口組合件，W及移除所述模具，借此釋放所述快口組合件。在某些該些實(shí) 施方案中，所述方法進(jìn)一步包含；在移除所述模具之前，沉積第一電介質(zhì)材料和沉積第二電 介質(zhì)材料。在某些其它實(shí)施方案中，所述方法進(jìn)一步包含；在移除所述模具之后，沉積所述 第一電介質(zhì)材料和沉積所述第二電介質(zhì)材料。
[0017] 在某些實(shí)施方案中，沉積所述第一電介質(zhì)層包含；形成在大約lOnm到大約300nm 的范圍內(nèi)的所述第一電介質(zhì)層的厚度。在某些實(shí)施方案中，沉積所述第二電介質(zhì)層包含：形 成在大約Inm到大約lOOnm的范圍內(nèi)的所述第二電介質(zhì)層的厚度。
[0018] 在某些實(shí)施方案中，沉積所述第一電介質(zhì)層包含：采用化學(xué)氣相沉積技術(shù)來沉積 所述第一電介質(zhì)層。在某些實(shí)施方案中，沉積所述第二電介質(zhì)層包含；采用原子層沉積技術(shù) 來沉積所述第二電介質(zhì)層。
[0019] 本發(fā)明中所描述的目標(biāo)物的另一創(chuàng)新方面可實(shí)施于具有光阻擋裝置的設(shè)備中，所 述光阻擋裝置安置于襯底上，W用于界定用于使光通過的多個(gè)開口。所述設(shè)備進(jìn)一步包含： 光調(diào)制裝置，其用于響應(yīng)于圖像數(shù)據(jù)而調(diào)制傳播穿過所述多個(gè)開口中的至少一者的光；第 一電介質(zhì)裝置，其安置于所述光阻擋裝置的至少一部分上方和所述光調(diào)制裝置的表面上方 W用于提供第一絕緣層；及第二電介質(zhì)裝置，其實(shí)質(zhì)上保形地安置于所述第一電介質(zhì)裝置 上方W用于提供第二絕緣層，其中所述第二電介質(zhì)裝置的電陷阱密度小于所述第一電介質(zhì) 裝置的電陷阱密度。在某些實(shí)施方案中，所述第二電介質(zhì)裝置比所述第一電介質(zhì)裝置厚。
[0020] 在某些實(shí)施方案中，所述設(shè)備還包含用于促進(jìn)所述光調(diào)制裝置的移動(dòng)的潤滑裝 置，其中所述潤滑裝置與所述第二電介質(zhì)裝置接觸。在某些實(shí)施方案中，所述設(shè)備還包含用 于使從所述光調(diào)制器裝置接收的經(jīng)調(diào)制光通過的覆蓋裝置，其中所述第二電介質(zhì)裝置另外 安置于面向所述光調(diào)制裝置的所述覆蓋裝置的一部分上方。
[0021] 在下文的附圖和描述中闡明本說明書中所描述的目標(biāo)物的一或多個(gè)實(shí)施方案的 細(xì)節(jié)。盡管主要就基于MEMS的顯示器描述本
【發(fā)明內(nèi)容】
中所提供的實(shí)例，但本文中所提供的 概念可適用于其它類型的顯示器（例如液晶顯示器（LCD)、有機(jī)發(fā)光二極管（0LED)、電泳顯 示器和場發(fā)射顯示器）W及其它非顯示MEMS裝置（例如MEMS麥克風(fēng)、傳感器和光開關(guān)）。 將從描述、圖式和權(quán)利要求書明白其它特征、方面和優(yōu)點(diǎn)。注意，下圖的相對(duì)尺寸可不按比 例繪制。
【附圖說明】
[0022] 圖1A展示直觀式基于MEMS的顯示設(shè)備的實(shí)例性示意圖。
[0023] 圖1B展示主機(jī)裝置的實(shí)例性框圖。
[0024] 圖2展示說明性基于快口的光調(diào)制器的實(shí)例性透視圖。
[00巧]圖3A展示控制矩陣的實(shí)例性示意圖。
[0026] 圖3B展示連接到圖3A的控制矩陣的基于快口的光調(diào)制器陣列的透視圖。
[0027] 圖4A和圖4B展示雙重致動(dòng)器快口組合件的實(shí)例性視圖。
[0028] 圖5展示并入有基于快口的光調(diào)制器的顯示設(shè)備的實(shí)例性橫截面圖。
[0029] 圖6A到6E展示實(shí)例性復(fù)合快口組合件的構(gòu)造階段的橫截面圖。
[0030] 圖7A到7D展示具有窄側(cè)壁梁的實(shí)例性快口組合件的構(gòu)造階段的等角視圖。
[0031] 圖8展示具有單個(gè)層純化層的實(shí)例性顯示設(shè)備的橫截面圖。
[0032] 圖9展示具有多層保護(hù)涂層的實(shí)例性顯示設(shè)備的橫截面圖。
[0033] 圖10展示具有多層保護(hù)涂層的另一實(shí)例性顯示設(shè)備的橫截面圖。
[0034] 圖11展示具有多層保護(hù)涂層的又一實(shí)例性顯示設(shè)備的橫截面圖。
[0035] 圖12展示用于在顯示設(shè)備的一或多個(gè)部分上方提供多個(gè)電介質(zhì)層的實(shí)例性過程 的流程圖。
[0036] 圖13A和13B展示說明包含一組顯示元件的顯示裝置的實(shí)例性系統(tǒng)框圖。
[0037] 在各個(gè)圖式中，相似參考編號(hào)和標(biāo)示指示相似元件。
【具體實(shí)施方式】
[0038] W下描述是針對(duì)出于描述本發(fā)明的創(chuàng)新方面的目的的某些實(shí)施方案。然而，所屬 領(lǐng)域的技術(shù)人員將容易認(rèn)識(shí)到，可W許多不同方式應(yīng)用本文中的教示。所描述的實(shí)施方案 可在可經(jīng)配置W顯示圖像的任何裝置、設(shè)備或系統(tǒng)中實(shí)施，而不論圖像是在運(yùn)動(dòng)中（例如， 視頻）還是靜止的（例如，靜態(tài)圖像），且不論圖像為文字的、圖形的還是圖片的。更確切地 說，預(yù)期所描述的實(shí)施方案可包含在例如（但不限于）W下各者等多種電子裝置中或與例 如（但不限于）W下各者等多種電子裝置相關(guān)聯(lián)：移動(dòng)電話、具多媒體因特網(wǎng)功能的蜂窩式 電話、移動(dòng)電視接收器、無線裝置、智能電話、Blucloolh貨裝置、個(gè)人數(shù)據(jù)助理（PDA)、無線電 子郵件接收器、手持式或便攜式計(jì)算機(jī)、上網(wǎng)本、筆記本計(jì)算機(jī)、智能本、平板計(jì)算機(jī)、打印 機(jī)、復(fù)印機(jī)、掃描器、傳真裝置、全球定位系統(tǒng)（GP巧接收器/導(dǎo)航儀、相機(jī)、數(shù)字媒體播放器 (例如，MP3播放器）、便攜式攝像機(jī)、游戲控制臺(tái)、腕表、時(shí)鐘、計(jì)算器、電視監(jiān)視器、平板顯 示器、電子閱讀裝置（例如，電子閱讀器）、計(jì)算機(jī)監(jiān)視器、汽車顯示器（包含里程表及速度 計(jì)顯示器等）、駕駛艙控制及/或顯示器、攝像機(jī)景觀顯示器（例如，車輛中的后視攝像機(jī)的 顯示器）、電子照片、電子布告板或標(biāo)牌、投影儀、建筑結(jié)構(gòu)、微波、冰箱、立體聲系統(tǒng)、盒式記 錄器或播放器、DVD播放器、CD播放器、VCR、收音機(jī)、便攜式存儲(chǔ)器巧片、洗衣機(jī)、烘干機(jī)、洗 衣機(jī)/烘干機(jī)、停車計(jì)時(shí)器、包裝（例如，機(jī)電系統(tǒng)（EM巧應(yīng)用中，包含微機(jī)電系統(tǒng)（MEM巧應(yīng) 用W及非EMS應(yīng)用）、美觀性結(jié)構(gòu)（例如，關(guān)于一件珠寶或服裝的圖像的顯示）及多種EMS 裝置。本文中的教示還可用于非顯示器應(yīng)用中，例如（但不限于）電子切換裝置、射頻濾波 器、傳感器、加速度計(jì)、巧螺儀、運(yùn)動(dòng)感測(cè)裝置、磁力計(jì)、用于消費(fèi)型電子裝置的慣性組件、消 費(fèi)型電子產(chǎn)品的零件、變?nèi)萜鳌⒁壕аb置、電泳裝置、驅(qū)動(dòng)方案、制造工藝及電子測(cè)試裝備。 因而，所述教示并不希望僅限于圖中所描繪的實(shí)施方案，而實(shí)際上具有廣闊的可應(yīng)用性，如 所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將容易明白的。
[0039] 顯示設(shè)備可包含用于響應(yīng)于圖像數(shù)據(jù)而顯現(xiàn)圖像的多個(gè)機(jī)電系統(tǒng)（EM巧裝置。 EMS裝置可包含納米機(jī)電系統(tǒng)（NEMS)、微機(jī)電系統(tǒng)（MEM巧或較大規(guī)模機(jī)電系統(tǒng)裝置。顯示 設(shè)備可采用形成于襯底上方的EMS快口組合件，所述EMS快口組合件包含快口和禪合到所 述快口的致動(dòng)器。可通過將多個(gè)電介質(zhì)層沉積于所述快口組合件和所述襯底上方來減少沉 積于所述快口組合件和所述襯底上方的純化層上的電荷的非所要的不均勻累積。
[0040] 在某些實(shí)施方案中，該些電介質(zhì)層包含外電介質(zhì)層和內(nèi)電介質(zhì)層。內(nèi)電介質(zhì)層可 直接沉積于快口組合件和襯底上，且外電介質(zhì)層沉積于內(nèi)電介質(zhì)層上方。外電介質(zhì)層可具 有低于內(nèi)電介質(zhì)層的電陷阱密度的電陷阱密度。外電介質(zhì)層還具有高于內(nèi)電介質(zhì)層的表面 保形性的表面保形性。外電介質(zhì)層可與快口浸沒于其中的流體接觸。外電介質(zhì)層的較低電 陷阱密度減少快口組合件和襯底上方的電荷積聚。減少的電荷積聚會(huì)減少快口與襯底之間 可能出現(xiàn)的靜電力的量值。由于施加于快口（除了快口組合件的各種其它組件之外）的靜 電力的量值減少，所W快口的非所要的操作的風(fēng)險(xiǎn)也減少。在某些實(shí)施方案中，多個(gè)電介質(zhì) 層可包含兩個(gè)w上電介質(zhì)層。在此些實(shí)施方案中，多個(gè)電介質(zhì)層可經(jīng)沉積w使得最外部電 介質(zhì)層實(shí)現(xiàn)所要的保形和所要的電陷阱密度。
[0041] 在某些實(shí)施方案中，外電介質(zhì)層的厚度小于內(nèi)電介質(zhì)層的厚度。在某些實(shí)施方案 中，蓋板還沉積有用于減少電荷積聚的一或多個(gè)電介質(zhì)層。蓋板上的該些電介質(zhì)層可類似 于沉積于快口組合件和襯底上的電介質(zhì)層。
[0042] 可實(shí)施本發(fā)明中所描述的目標(biāo)物的特定實(shí)施方案W實(shí)現(xiàn)W下潛在優(yōu)點(diǎn)中的一或 多者。將多個(gè)電介質(zhì)層沉積于快口組合件和襯底上方會(huì)減少快口組合件上的電荷積聚和非 所要的靜電力。具體來說，具有較低電陷阱密度的外電介質(zhì)層經(jīng)配置W與快口組合件浸沒 于其中的流體接觸。歸因于外電介質(zhì)層的較低電陷阱密度，快口組合件的各種部分上方的 電荷積聚會(huì)減少。
[0043] 在某些實(shí)施方案中，多個(gè)電介質(zhì)層還沉積于與襯底相對(duì)的蓋板上方且接近快口組 合件。因此，蓋板上方也減少電荷積聚。此進(jìn)一步減少快口組合件與蓋板之間的非所要的 靜電力。
[0044]由于一或多個(gè)內(nèi)電介質(zhì)層不與流體接觸，因此其可由較低成本材料和沉積技術(shù)形 成。如此，內(nèi)電介質(zhì)層可被制得較厚W為快口組合件提供指定的電介質(zhì)擊穿強(qiáng)度。
[0045] 圖1A展示直觀式基于MEMS的顯示設(shè)備100的示意圖。顯示設(shè)備100包含布置成 行和列的多個(gè)光調(diào)制器102a到102d(統(tǒng)稱"光調(diào)制器102")。在顯示設(shè)備100中，光調(diào)制 器102a和102d處于打開狀態(tài)，從而允許光通過。光調(diào)制器10化和102c處于關(guān)閉狀態(tài)，從 而阻礙光通過。通過選擇性地設(shè)定光調(diào)制器102a到102d的狀態(tài)，顯示設(shè)備100可用于形 成背光照明顯示器（如果由一或多個(gè)燈105照明）的圖像104。在另一實(shí)施方案中，設(shè)備 100可通過反射源自所述設(shè)備前部的周圍光而形成圖像。在另一實(shí)施方案中，設(shè)備100可通 過反射來自定位于所述顯示器前部的一或多個(gè)燈的光（即，通過使用前光）而形成圖像。
[0046] 在某些實(shí)施方案中，每一光調(diào)制器102對(duì)應(yīng)于圖像104中的一像素106。在某些其 它實(shí)施方案中，顯示設(shè)備100可利用多個(gè)光調(diào)制器來形成圖像104中的像素106。舉例來說， 顯示設(shè)備100可包含=個(gè)色彩特定光調(diào)制器102。通過選擇性地打開對(duì)應(yīng)于特定像素106 的色彩特定光調(diào)制器102中的一或多者，顯示設(shè)備100可在圖像104中生成色彩像素106。 在另一實(shí)例中，顯示設(shè)備100包含每像素106兩個(gè)或更多個(gè)光調(diào)制器102W在圖像104中 提供照度水平。關(guān)于圖像，"像素"對(duì)應(yīng)于由圖像的分辨率定義的最小圖元。關(guān)于顯示設(shè)備 100的結(jié)構(gòu)組件，術(shù)語"像素"是指用于調(diào)制形成所述圖像的單個(gè)像素的光的組合式機(jī)械與 電組件。
[0047] 顯示設(shè)備100是直觀式顯示器，原因在于其可不包含通常在投影應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)的成 像光學(xué)件。在投影顯示器中，將形成于所述顯示設(shè)備的表面上的圖像投影到屏幕上或墻壁 上。所述顯示設(shè)備實(shí)質(zhì)上小于所投影圖像。在直觀式顯示器中，用戶通過直接注視所述顯 示設(shè)備來察看所述圖像，所述顯示設(shè)備含有所述光調(diào)制器且任選地含有用于增強(qiáng)在所述顯 示器上所看到的亮度和/或?qū)Ρ榷鹊谋彻饣蚯肮狻?br>[0048] 直觀式顯示器可在透射模式或反射模式中操作。在透射顯示器中，光調(diào)制器過濾 或選擇性地阻擋源自定位于所述顯示器后面的一或多個(gè)燈的光。來自所述燈的光任選地注 入到光導(dǎo)或"背光"中W使得可均勻地照明每一像素。透射直觀式顯示器通常構(gòu)建到透明 或玻璃襯底上W促進(jìn)其中含有光調(diào)制器的一個(gè)襯底直接定位于背光頂