專利名稱：具有寬帶特性的干涉式光學(xué)顯示系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用作干涉式調(diào)制器(iMoD)的微機電系統(tǒng)。更特定來說，本發(fā)明涉及用于改進(jìn)干涉式調(diào)制器的制造的系統(tǒng)與方法?！?br> 背景技術(shù)：
微機電系統(tǒng)(MEMS)包括微機械兀件、致動器和電子裝置?？墒褂贸练e、蝕刻和/或其它微切削加工エ藝來形成微機械元件，所述エ藝蝕刻掉襯底和/或沉積材料層的部分或其添加層以形成電氣和機電裝置。一種類型的MEMS裝置被稱作干涉式調(diào)制器。如本文所用的術(shù)語，干涉式調(diào)制器或干渉式光調(diào)制器是指使用光學(xué)干渉原理選擇性地吸收和/或反射光的裝置。在某些實施例中，干涉式調(diào)制器可包含ー對導(dǎo)電板，所述導(dǎo)電板中的一者或二者可完全或部分透明和/或具反射性，且能夠在施加適當(dāng)電信號時相對運動。在一特定實施例中，一板可包含沉積在襯底上的固定層且另一板可包含通過氣隙與所述固定層分開的金屬膜。如在本文中更詳細(xì)地描述，一個板相對于另一板的位置可改變?nèi)肷湓诟缮媸秸{(diào)制器上的光的光學(xué)干渉。此類裝置具有較廣范圍的應(yīng)用，且利用和/或修改這些類型的裝置的特性使得其特征可用于改進(jìn)現(xiàn)有產(chǎn)品并形成尚未開發(fā)的新產(chǎn)品在此項技術(shù)中將是有益的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的系統(tǒng)、方法和裝置各具有若干方面，所述方面中的任一者不能夠單獨地產(chǎn)生其所要屬性。在不限制本發(fā)明的范圍的情況下，將簡要論述其較顯著的特征。在考慮此論述之后，且尤其在閱讀標(biāo)題為“具體實施方式
”的部分之后，將了解本發(fā)明的特征如何提供優(yōu)于其它顯示裝置的優(yōu)勢。一實施例提供一種制造MEMS顯示裝置的方法，所述方法包含提供透明襯底和在所述透明襯底上形成干涉式調(diào)制器陣列，其中所述干涉式調(diào)制器包含消光系數(shù)(k)低于光在所述干涉式調(diào)制器的操作光學(xué)范圍內(nèi)的波長的閾值的材料。另ー實施例提供ー種形成干涉式調(diào)制器陣列的方法，所述方法包含在所述透明襯底上形成光學(xué)堆疊，在所述光學(xué)堆疊上沉積犧牲層，在所述犧牲層上形成導(dǎo)電層，以及移除所述犧牲層的至少一部分進(jìn)而在所述襯底與所述導(dǎo)電層之間形成空腔。另ー實施例提供ー種MEMS顯示裝置，所述MEMS顯示裝置通過包含以下操作的方法制造提供透明襯底并在所述透明襯底上形成干涉式調(diào)制器陣列，其中所述干涉式調(diào)制器包含折射率隨著所述波長増加而增加的材料。另ー實施例提供一種干涉式顯示裝置，其包含用于透射光的構(gòu)件和用于干涉地反射穿過所述透射構(gòu)件的光的構(gòu)件，其中所述反射構(gòu)件包含消光系數(shù)(k)低于光在所述干涉式調(diào)制器的操作光學(xué)范圍內(nèi)的波長的閾值的材料。另ー實施例提供ー種MEMS顯示裝置，其包含襯底和沉積在所述襯底上的干渉式調(diào)制器陣列，其中所述陣列包含消光系數(shù)(k)低于光在所述干涉式調(diào)制器的操作光學(xué)范圍內(nèi)的波長的閾值的材料。此實施例的顯示裝置進(jìn)ー步包含與所述陣列電連通的處理器，所述處理器經(jīng)配置以處理圖像數(shù)據(jù)；以及與所述處理器電連通的存儲器裝置。在下文中更詳細(xì)地描述這些和其它實施例。


圖I為描繪干涉式調(diào)制器顯示器的一個實施例的一部分的等角視圖，其中第一干涉式調(diào)制器的可移動反射層處于松弛位置且第二干涉式調(diào)制器的可移動反射層處于致動位置。
圖2為說明并入有3X3干涉式調(diào)制器顯示器的電子裝置的一個實施例的系統(tǒng)方框圖。圖3為對于圖I的干涉式調(diào)制器的一個示范性實施例的可移動鏡面位置對所施加電壓的圖。圖4為可用于驅(qū)動干涉式調(diào)制器顯示器的ー組行電壓與列電壓的說明。圖5A說明在圖2的3X3干涉式調(diào)制器顯示器中顯示數(shù)據(jù)的ー個示范性幀。圖5B說明可用于寫入圖5A的巾貞的行與列信號的ー個不范性時序圖。圖6A與圖6B為說明包含多個干涉式調(diào)制器的視覺顯示裝置的實施例的系統(tǒng)方框圖。圖7A為圖I的裝置的橫截面。圖7B為干涉式調(diào)制器的替代實施例的橫截面。圖7C為干涉式調(diào)制器的另ー替代實施例的橫截面。圖7D為干涉式調(diào)制器的又一替代實施例的橫截面。圖7E為干涉式調(diào)制器的額外替代實施例的橫截面。圖8為說明在制造干涉式調(diào)制器的方法的實施例中的某些步驟的流程圖。圖9A為干涉式調(diào)制器的實施例的橫截面。圖9B為干涉式調(diào)制器的替代實施例的橫截面。圖9C為干涉式調(diào)制器的另ー替代實施例的橫截面。圖9D為干涉式調(diào)制器的另ー實施例的橫截面。圖9E為干涉式調(diào)制器的額外實施例的橫截面。圖10為說明隨著波長在干涉式調(diào)制器的操作光學(xué)范圍內(nèi)増加折射率增加且消光系數(shù)(k)減小的材料(例如，Ge)的色散曲線。圖IlA為用于亮態(tài)中光譜響應(yīng)模擬的干涉式調(diào)制器的一個實施例的橫截面。圖IlB為用于暗態(tài)中光譜響應(yīng)模擬的干涉式調(diào)制器的一個實施例的橫截面。圖12為利用Ge作為吸收劑的圖11的模型化干涉式調(diào)制器的模擬光譜響應(yīng)，其展示寬帶白特性。圖13A為對應(yīng)于在亮態(tài)釋放的干涉式調(diào)制器的未釋放干涉式調(diào)制器的一個實施例的橫截面。圖13B為對應(yīng)于在暗態(tài)釋放的干涉式調(diào)制器的未釋放干涉式調(diào)制器的一個實施例的橫截面。圖14為沉積在襯底上的90 AGe層的實驗色散曲線。圖15為圖13的未釋放干涉式調(diào)制器的實驗與模擬光譜響應(yīng)的比較。圖16為圖13的未釋放干涉式調(diào)制器的實驗與模擬光譜響應(yīng)的另ー比較。圖17展示兩個干涉式調(diào)制器的模擬光譜響應(yīng)(A)為包含Ge的干涉式調(diào)制器且(B)為包含n : k比為4 : I. 6的吸收劑的干涉式調(diào)制器，其在不色散情況下具有Ge的平均n與k值。圖18展示(A)包含CuO的干涉式調(diào)制器與⑶包含n k比為2. 5 0.8的吸收劑的干涉式調(diào)制器的模擬光譜響應(yīng)，其為在不色散情況下CuO的平均n與k值。圖19展示包含n : k比為7 : 2. 4的部分反射材料的干涉式調(diào)制器的模擬光譜響應(yīng)。圖20展示包含n : k比為4 : I的部分反射材料的干涉式調(diào)制器的模擬光譜響
應(yīng)。
具體實施例方式以下具體實施方式
針對于本發(fā)明的某些特定實施例。然而，本發(fā)明可以多種不同的方式體現(xiàn)。在此描述中，對圖式作出參考，在所有圖式中，相同的部件用相同標(biāo)號表示。從以下描述將明白，所述實施例可實施在經(jīng)配置以顯示圖像的任何裝置中，無論圖像為運動的(例如，視頻)或靜止的(例如，靜止圖像)，和無論是文本的還是圖形的。更特定來說，預(yù)期所述實施例可實施在多種電子裝置中或與多種電子裝置相關(guān)聯(lián)，例如(但不限干)移動電話、無線裝置、個人數(shù)據(jù)助理(PDA)、手持式或便攜式計算機、GPS接收器/導(dǎo)航器、相機、MP3播放器、攝影機、游戲控制臺、腕表、時鐘、計算器、電視監(jiān)視器、平板顯示器、計算機監(jiān)視器、汽車顯示器(例如，里程表顯示器等)、駕駛艙內(nèi)控制件和/或顯示器、相機視圖顯示器(例如，車輛中后視相機顯示器)、電子相片、電子布告欄或符號、投影儀、建筑結(jié)構(gòu)、封裝、和美學(xué)結(jié)構(gòu)(例如，在一件珠寶上顯示圖像)。具有類似于本文所述結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)的MEMS裝置也可用于非顯示應(yīng)用中，例如用于電子開關(guān)裝置中。本發(fā)明的ー個實施例為使用消光系數(shù)(k)低于光波長在干涉式調(diào)制器的操作光學(xué)范圍內(nèi)的閾值的材料。另ー實施例可使用隨著波長在操作光學(xué)范圍內(nèi)増加折射率(n)增加和/或消光系數(shù)(k)減小的材料。作為ー實例，所述材料可為鍺或基于鍺的合金(例如SixGe1J。包括此材料的顯示裝置能夠在“亮”態(tài)時反射寬帶白色，當(dāng)其處于“暗”態(tài)時對裝置的暗度不產(chǎn)生影響。在一實施例中，在干渉裝置的吸收劑層內(nèi)使用鍺層以提供將寬帶白光反射到觀看者的裝置。在另ー實施例中，所述材料與處于堆疊分層結(jié)構(gòu)中的金屬組合。所述金屬允許顯示裝置光學(xué)性能的額外細(xì)調(diào)。具體來說，鄰近于所述材料添加金屬層允許暗態(tài)中減小的反射率(暗度)且因此改進(jìn)顯示裝置的對比度。當(dāng)然，應(yīng)認(rèn)識到，本發(fā)明的實施例并不限于這些或任何特定層厚度。在圖I中說明ー個包含干渉MEMS顯示元件的干涉式調(diào)制器顯示器實施例。在這些裝置中，像素處于亮態(tài)或暗態(tài)。在亮(“接通”或“打開”)態(tài)中，顯示元件將大部分入射可見光反射到用戶。當(dāng)處于暗(“斷開”或“關(guān)閉”)態(tài)中時，顯示元件將很少的入射可見光反射到用戶。視實施例而定，“接通”與“斷開”狀態(tài)的光反射性質(zhì)可為相反的。MEMS像素可經(jīng)配置以主要反射選定色彩的光，從而允許除顯示黒色與白色之外的彩色顯示。圖I為描繪視覺顯示器的一系列像素中兩個鄰近像素的等角視圖，其中每ー像素包含MEMS干涉式調(diào)制器。在某些實施例中，干涉式調(diào)制器顯示器包含這些干涉式調(diào)制器的行/列陣列。每ー干涉式調(diào)制器包括ー對反射層，其彼此相距一可變且可控制的距離以形成具有至少ー個可變尺寸的諧振光學(xué)腔。在一實施例中，所述反射層中的一者可在兩個位置之間移動。在第一位置中，其在本文中被稱作松弛位置，可移動反射層以距固定的部分反射層相對大的距離而定位。在第二位置中，其在本文中被稱作致動位置，可移動反射層更鄰近于所述部分反射層而定位。從兩個層反射的入射光依據(jù)可移動反射層的位置而相長或相消地干渉，從而產(chǎn)生每ー像素的總體反射狀態(tài)或非反射狀態(tài)。在圖I中的像素陣列的所描繪的部分包括兩個鄰近的干涉式調(diào)制器12a與12b。在左邊的干涉式調(diào)制器12a中，可移動反射層14a被說明為處于距光學(xué)堆疊16a —預(yù)定距離的松弛位置中，所述光學(xué)堆疊包括部分反射層。在右邊的干涉式調(diào)制器12b中，可移動反 射層14b被說明為處于鄰近于光學(xué)堆疊16b的致動位置中。如在本文中所提及的光學(xué)堆疊16a與16b (統(tǒng)稱作光學(xué)堆疊16)通常包含若干熔融層，其可包括電極層(例如氧化銦錫(IT0))、部分反射層(例如鉻)，和透明介電質(zhì)。因此，光學(xué)堆疊16導(dǎo)電、部分透明且部分反射，且可(例如)通過將上述層中的一者或ー者以上沉積到透明襯底20上而制造。在某些實施例中，所述層被圖案化成平行條帶，且可如下文進(jìn)ー步所述在顯示裝置內(nèi)形成行電極?？梢苿臃瓷鋵?4a、14b可形成為沉積在柱18頂部的ー個或ー個以上沉積金屬層的一系列平行條帶(與16a、16b的行電極正交)和在所述柱18之間沉積的插入犧牲性材料。當(dāng)將犧牲性材料蝕刻掉之后,可移動反射層14a、14b通過經(jīng)界定間隙19與光學(xué)堆疊16a、16b分開。例如鋁的高傳導(dǎo)性和反射材料可用于反射層14，且這些條帶可在顯示裝置中形成列電極。在不施加電壓的情況下，空腔19保持在可移動反射層14a與光學(xué)堆疊16a之間，其中可移動反射層14a處于機械松弛狀態(tài)，如圖I的像素12a所說明。然而，當(dāng)向選定行與列施加電位差時，在對應(yīng)像素處行電極與列電極的交點所形成的電容器變?yōu)槌潆姡异o電カ將電極拉到一起。如果電壓足夠高，則可移動反射層14變形并被迫抵靠光學(xué)堆疊16上。在光學(xué)堆疊16內(nèi)的介電層(在此圖中未說明)可防止短路并控制層14與16之間的分離距離，如在圖I右部由像素12b所說明。無論所施加電位差的極性，所述特性均相同。以此方式，可控制反射與非反射像素狀態(tài)的行/列致動在許多方面類似于在常規(guī)LCD與其它顯示技術(shù)中所使用的行/列致動。圖2到圖5說明在顯示應(yīng)用中使用干涉式調(diào)制器陣列的一個示范性方法與系統(tǒng)。圖2為說明可并入本發(fā)明的方面的電子裝置的一個實施例的系統(tǒng)方框圖。在所述示范性實施例中，電子裝置包括處理器21，其可為任何通用單芯片或多芯片微處理器，例如ARM、PentiumPentium \l\ Pentium IIIs、Pentium IV1'、Pentium" Pro、8051、MIPS\
PowerPC 、ALPHA、或任何專用微處理器，例如數(shù)字信號處理器、微控制器或可編程門陣列。如在此項技術(shù)中常規(guī)的是，處理器21可經(jīng)配置以執(zhí)行ー個或ー個以上軟件模塊。除了執(zhí)行操作系統(tǒng)之外，處理器可經(jīng)配置以執(zhí)行ー個或ー個以上軟件應(yīng)用程序，包括網(wǎng)頁瀏覽器、電話應(yīng)用程序、電子郵件程序或任何其它軟件應(yīng)用程序。在一個實施例中，處理器21也經(jīng)配置以與陣列驅(qū)動器22通信。在一實施例中，陣列驅(qū)動器22包括行驅(qū)動器電路24和列驅(qū)動器電路26，其將信號提供到面板或顯示器陣列(顯示器)30。通過圖2中的線1-1展示在圖I中所說明的陣列的橫截面。對于MEMS干渉式調(diào)制器，行/列致動協(xié)議可利用在圖3中所說明的這些裝置的滯后性質(zhì)。其可需要(例如)10伏電位差以使可移動層從松弛狀態(tài)變形為致動狀態(tài)。然而，當(dāng)所述電壓從那個值減小時，可移動層當(dāng)電壓降低回落到10伏以下時維持其狀態(tài)。在圖3的示范性實施例中，可移動層并不完全松弛直到電壓降落低于2伏。因此，存在ー電壓范圍，在圖3所說明的實例中為約3到7V，其中存在施加電壓的窗，在所述窗內(nèi)，所述裝置在松弛狀態(tài)或致動狀態(tài)穩(wěn)定。此在本文中被稱作“滯后窗”或“穩(wěn)定窗”。對于具有圖3的滯后特性的顯示器陣列，行/列致動協(xié)議可經(jīng)設(shè)計以使得在行選通期間，在待致動的選通行中的像素暴露于約10伏的電壓差，且將要松弛的像素暴露于接近零伏的電壓差。在選通之后，像素暴露于約5伏的穩(wěn)定態(tài)電壓差，使得其保持行選通使其所處的任何狀態(tài)。在寫入之后，在此實例中，每ー像素經(jīng)歷在3到7伏的“穩(wěn)定窗”內(nèi)的電位差。此特征使得在圖I中所說明的像素設(shè)計在致動或松弛預(yù)先存在的狀態(tài)中在相同的所施加電壓條件下穩(wěn)定。由于干涉式調(diào)制器的每ー像素， 無論處于致動狀態(tài)或松弛狀態(tài)，基本上為通過固定反射層與移動反射層而形成的電容器，可在幾乎無功率消散的情況下在滯后窗內(nèi)的電壓下保持所以此穩(wěn)定狀態(tài)。如果所施加電位是固定的，那么基本上無電流流入像素內(nèi)。在典型應(yīng)用中，可通過根據(jù)在第一行中經(jīng)致動像素的所要集合確定列電極的集合來形成顯示幀。接著將行脈沖施加到行I電極，響應(yīng)于所斷言的列線而致動像素。接著所斷言的列電極的集合變?yōu)閷?yīng)于第二行中經(jīng)致動像素的所要集合。接著將脈沖施加到行2電極，根據(jù)所斷言的列電極致動在行2中的適當(dāng)像素。行I像素并不受行2脈沖影響，且在行I脈沖期間保持為其被設(shè)定的狀態(tài)。此可以循序方式在整個系列的行上重復(fù)以產(chǎn)生幀。一般來說，通過每秒以某些所要數(shù)目的幀持續(xù)重復(fù)此過程而使用新的顯示數(shù)據(jù)刷新和/或更新幀。用于驅(qū)動像素陣列的行電極與列電極以產(chǎn)生顯示幀的多種協(xié)議也是眾所周知的，且可結(jié)合本發(fā)明而使用。圖4與圖5說明用于在圖2的3X3陣列上形成顯示幀的ー種可能致動協(xié)議。圖4說明可用于展示圖3的滯后曲線的像素的列電壓電平與行電壓電平的可能集合。在圖4實施例中，致動ー像素涉及將適當(dāng)列設(shè)定為-Vbias,以及將適當(dāng)行設(shè)定為+AV，其可分別對應(yīng)于_5伏和+5伏。使像素松弛伴有將適當(dāng)列設(shè)定為+Vbias，和將適當(dāng)行設(shè)定為+A V，在像素上產(chǎn)生零伏電位差。在其中行電壓保持為零伏的那些行中，像素在其初始所處的任何狀態(tài)中穩(wěn)定，無論所述列是在+Vbias或_Vbias。如在圖4中也說明，應(yīng)了解，可使用極性與上述電壓相反的電壓，例如，致動像素可涉及將適當(dāng)列設(shè)定為+Vbias，和將適當(dāng)行設(shè)定為-A V。在此實施例中，釋放像素伴有將適當(dāng)列設(shè)定為-Vbias,和將適當(dāng)行設(shè)定為同樣的-A V,在像素上產(chǎn)生零伏電位差。圖5B為展示施加到圖2的3X3陣列的一系列行信號與列信號的時序圖，其將產(chǎn)生圖5A中所說明的顯示布置，其中經(jīng)致動的像素是非反射性的。在寫入在圖5A中所說明的幀之前，所述像素可處于任何狀態(tài)，且在此實例中，所有行處于0伏，且所有列處于+5伏。具有這些施加的電壓，所有像素在其現(xiàn)有經(jīng)致動或松弛的狀態(tài)中穩(wěn)定。
在圖5A幀中，像素(1，1)、(1,2), (2,2), (3,2)和(3，3)被致動。為了實現(xiàn)此，在行I的“線時間”期間，列I與2被設(shè)定為-5伏，且列3被設(shè)定為+5伏。此并不改變?nèi)魏蜗袼氐臓顟B(tài)，因為所有像素保持于3到7伏穩(wěn)定窗中。接著使用從0升到5伏和返回到零的脈沖來選通行I。此致動(1，1)與(1，2)像素并使(1，3)像素松弛。在此陣列中的其它像素并不受影響。為將行2設(shè)為所要的，列2被設(shè)定為-5伏，且列I與3被設(shè)定為+5伏。施加到行2的相同選通將接著致動像素(2，2)并使像素(2，I)和(2，3)松弛。同樣，并不影響陣列的其它像素。通過設(shè)定列2與3為-5伏和列I為+5伏類似地設(shè)定行3。如圖5A所示，所述行3選通設(shè)定行3像素。在寫入所述幀之后，行電位為零，且列電位可保持為+5或-5伏，且顯示器接著在圖5A的布置中穩(wěn)定。應(yīng)了解，可采用相同程序用于數(shù)十或數(shù)百行與列的陣列。也應(yīng)了解，用于執(zhí)行行與列致動的電壓的時序、序列和電平可在上文所概述的 一般原理內(nèi)廣泛變化，且上述實例僅為示范性的，且任何致動電壓方法可與本文所述的系統(tǒng)與方法一起使用。圖6A與圖6B為說明顯示裝置40的一實施例的系統(tǒng)方框圖。顯示裝置40可為(例如)蜂窩式電話或移動電話。然而，顯示裝置40的相同組件或其略微變化也說明各種類型的顯示裝置，例如電視和便攜式媒體播放器。顯示裝置40包括外殼41、顯示器30、天線43、揚聲器45、麥克風(fēng)46和輸入裝置48。外殼41通常由所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員所眾所周知的多種制造方法中的任ー種形成，包括注射模制和真空成形。此外，外殼41可由多種材料中的任何材料制成，包括(但不限于)塑料、金屬、玻璃、橡膠和陶瓷或其組合。在一實施例中，外殼41包括可移除部分(未圖示)，其可與不同色彩的其它可移除部分互換，或含有不同的標(biāo)志、圖片或符號。示范性顯示裝置40的顯示器30可為多種顯示器中的任何顯示器，包括如本文所述的雙穩(wěn)態(tài)顯示器。在其它實施例中，顯示器30包括平板顯示器,例如等離子體、EL、OLED、STN IXD或TFT IXD (如上文所述)，或非平板顯示器，例如CRT或其它顯像管裝置，如所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員眾所周知的。然而，為了描述本實施例，顯示器30包括干涉式調(diào)制器顯示器(如本文所述)。在圖6B中示意說明示范性顯示裝置40的一個實施例的組件。所說明的示范性顯示裝置40包括外殼41且可包括至少部分封閉在其中的額外組件。舉例來說，在一個實施例中，示范性顯示裝置40包括網(wǎng)絡(luò)接ロ 27，網(wǎng)絡(luò)接ロ 27包括耦合到收發(fā)器47的天線43。收發(fā)器47連接到處理器21，處理器21連接到調(diào)節(jié)硬件52。調(diào)節(jié)硬件52可經(jīng)配置以調(diào)節(jié)信號(例如，過濾信號)。所述調(diào)節(jié)硬件52連接到揚聲器45和麥克風(fēng)46。處理器21也連接到輸入裝置48和驅(qū)動器控制器29。驅(qū)動器控制器29耦合到幀緩沖器28和陣列驅(qū)動器22，陣列驅(qū)動器22接著耦合到顯示器陣列30。電源50根據(jù)特定示范性顯示裝置40設(shè)計的需要向所有組件提供功率。網(wǎng)絡(luò)接ロ 27包括天線43和收發(fā)器47，使得示范性顯示裝置40可在網(wǎng)絡(luò)上與一個或ー個以上裝置通信。在一實施例中，網(wǎng)絡(luò)接ロ 27也可具有減輕處理器21的要求的某些處理能力。天線43為所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員眾所周知的用于傳輸并接收信號的任何天線。在一實施例中，天線根據(jù)IEEE 802. 11標(biāo)準(zhǔn)(包括IEEE 802. 11 (a), (b)或(g))傳輸并接收RF信號。在另ー實施例中，天線根據(jù)BLUETOOTH標(biāo)準(zhǔn)傳輸并接收RF信號。在蜂窩式電話的情況下，天線經(jīng)設(shè)計以接收CDMA、GSM、AMPS或用于在無線手機網(wǎng)絡(luò)內(nèi)通信的其它已知信號。收發(fā)器47預(yù)先處理從天線43所接收的信號，使得其可通過處理器21接收并通過處理器21進(jìn)ー步操縱。收發(fā)器47也處理從處理器21接收的信號使得其可從示范性顯示裝置40經(jīng)由天線43傳輸。在一替代實施例中，收發(fā)器47可被接收器取代。在又一替代實施例中，網(wǎng)絡(luò)接ロ27可被圖像源取代，所述圖像源可存儲或產(chǎn)生將發(fā)送到處理器21的圖像。舉例來說，所述圖像源可為含有圖像數(shù)據(jù)的數(shù)字視頻光碟(DVD)或硬盤驅(qū)動器，或產(chǎn)生圖像數(shù)據(jù)的軟件模塊。處理器21通?？刂剖痉缎燥@示裝置40的整體操作。處理器21接收數(shù)據(jù)，例如來自網(wǎng)絡(luò)接ロ 27或圖像源的經(jīng)壓縮圖像數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)處理為原始圖像數(shù)據(jù)或處理為易于處理為原始圖像數(shù)據(jù)的格式。處理器21接著將經(jīng)處理的數(shù)據(jù)發(fā)送到驅(qū)動器控制器29或發(fā)送到幀緩沖器28以用于存儲。原始數(shù)據(jù)通常指在圖像內(nèi)的每ー位置處確定圖像特性的信息。舉例來說，此類圖像特性可包括色彩、飽和度和灰階水平。
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在一實施例中，處理器21包括微控制器、CPU、或邏輯單元以控制示范性顯示裝置40的操作。調(diào)節(jié)硬件52通常包括放大器和濾波器以用于將信號傳輸?shù)綋P聲器45，且用于從麥克風(fēng)46接收信號。調(diào)節(jié)硬件52可為示范性顯示裝置40內(nèi)的離散組件，或可并入在處理器21或其它組件內(nèi)。驅(qū)動器控制器29直接從處理器21或從幀緩沖器28取得由處理器21產(chǎn)生的原始圖像數(shù)據(jù)并適當(dāng)?shù)刂匦赂袷交紙D像數(shù)據(jù)以高速傳輸?shù)疥嚵序?qū)動器22。具體來說，驅(qū)動器控制器29將原始圖像數(shù)據(jù)重新格式化為具有類似光柵格式的數(shù)據(jù)流，使得其具有適于在顯示器陣列30上掃描的時間順序。接著，驅(qū)動器控制器29將經(jīng)格式化的信息發(fā)送到陣列驅(qū)動器22。盡管例如LCD控制器的驅(qū)動器控制器29通常作為獨立集成電路(IC)與系統(tǒng)處理器相關(guān)聯(lián)，但此類控制器可以多種方式實施。其可作為硬件嵌在處理器21內(nèi)，作為軟件嵌在處理器21內(nèi)或與陣列驅(qū)動器22 —起完全整合在硬件中。通常，陣列驅(qū)動器22從驅(qū)動器控制器29接收經(jīng)格式化的信息，并將視頻數(shù)據(jù)重新格式化為每秒多次施加到來自顯示器的像素x-y矩陣的數(shù)百且有時數(shù)千導(dǎo)線的波形的平行集合。在一實施例中，驅(qū)動器控制器29、陣列驅(qū)動器22和顯示器陣列30適用于本文所述的所述類型的顯示器中的任何顯示器。舉例來說，在一實施例中，驅(qū)動器控制器29為常規(guī)顯示器控制器或雙穩(wěn)態(tài)顯示器控制器(例如，干涉式調(diào)制器控制器)。在另ー實施例中，陣列驅(qū)動器22為常規(guī)驅(qū)動器或雙穩(wěn)態(tài)顯示器驅(qū)動器(例如，干涉式調(diào)制器顯示器)。在ー實施例中，驅(qū)動器控制器29與陣列驅(qū)動器22整合。此類實施例在高度整合的系統(tǒng)中較常見，例如蜂窩式電話、表和其它小面積顯示器。在又一實施例中，顯示器陣列30是典型顯示器陣列或雙穩(wěn)態(tài)顯示器陣列(例如，包括干涉式調(diào)制器陣列的顯示器)。輸入裝置48允許用戶控制示范性顯示裝置40的操作。在一實施例中，輸入裝置48包括鍵臺，例如QWERTY鍵盤或電話鍵臺、按鈕、開關(guān)、觸敏屏幕、壓敏或熱敏薄膜。在ー個實施例中，麥克風(fēng)46為用于示范性顯示器裝置40的輸入裝置。當(dāng)麥克風(fēng)46用于將數(shù)據(jù)輸入到裝置時，可由用戶提供語音命令以控制示范性顯示裝置40的操作。電源50可包括如此項技術(shù)中所眾所周知的多種能量存儲裝置。舉例來說，在ー實施例中，電源50為可再充電電池，例如鎳鎘電池或鋰離子電池。在另ー實施例中，電源50為可再生能源、電容器或太陽能電池，包括塑料太陽能電池和太陽能電池油漆。在另ー實施例中，電源50經(jīng)配置以從墻上插座接收功率。在某些實施方案中，如上文所述的控制編程能力駐留在驅(qū)動器控制器中，所述驅(qū)動器控制器可位于在電子顯示系統(tǒng)中的若干位置。在某些情況下，控制編程能力駐留在陣列驅(qū)動器22中。所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將認(rèn)識到上述優(yōu)化可實施在任何數(shù)目的硬件中和/或軟件組件中和各種配置中。根據(jù)上述所述原理操作的干涉式調(diào)制器的結(jié)構(gòu)的細(xì)節(jié)可廣泛變化。舉例來說，圖7A到7E說明可移動反射層14和其支撐結(jié)構(gòu)的五個不同實施例。圖7A為圖I的實施例的橫截面圖，其中金屬材料條帶14沉積在正交延伸的支撐結(jié)構(gòu)18上。在圖7B中，可移動反射層14僅附接到系鏈32上隅角處的支撐物。在圖7C中，可移動反射層14從可變形層34懸置，其可包含柔性材料。可變形層34直接或間接連接到圍繞可變形層34周邊的襯底20。這些連接在本文中可被稱作支撐柱。在圖7D中所說明的實施例具有包括支撐柱塞柱42的支撐結(jié)構(gòu)18，在支撐柱塞柱42上擱置有可變形層34?？梢苿臃瓷鋵?4保持懸置于空腔上， 如在圖7A到7C中，但可變形層34不通過填充可變形層34與光學(xué)堆疊16之間的孔而形成支撐柱18。而是，支撐柱18包含平坦化材料，其用于形成支撐柱塞柱42。在圖7E中所說明的實施例是基于在圖7D中所展示的實施例，但也可適于與在圖7A到7C中所說明的實施例以及未展示的實施例中的任一者一起工作。在圖7E所示實施例中，額外金屬層或其它導(dǎo)電材料層已用于形成總線結(jié)構(gòu)44。此允許沿干涉式調(diào)制器的背部路由信號，從而消除在原本可能在襯底20上形成的多個電扱。在例如在圖7中所展示的那些實施例的實施例中，干涉式調(diào)制器充當(dāng)直觀裝置，其中從透明襯底20的前側(cè)觀看圖像，所述側(cè)與布置有調(diào)制器的側(cè)相対。在這些實施例中，反射層14在光學(xué)上屏蔽在與所述襯底20相対的反射層的側(cè)上的干涉式調(diào)制器的某些部分，包括可變形層34與總線結(jié)構(gòu)44 (圖7E)。此允許對所屏蔽的區(qū)域進(jìn)行配置和對其進(jìn)行操作而不對圖像質(zhì)量產(chǎn)生不利的影響。此可分離的調(diào)制器架構(gòu)允許用于調(diào)制器的機電方面與光學(xué)方面的結(jié)構(gòu)設(shè)計與材料彼此獨立地進(jìn)行選擇和起作用。此外，圖7C到圖7E中所展示的實施例具有因反射層14的光學(xué)性質(zhì)與其機械性質(zhì)去耦而得到的額外益處，其通過可變形層34執(zhí)行。此允許相對于光學(xué)性質(zhì)對用于反射層14的結(jié)構(gòu)設(shè)計和材料進(jìn)行優(yōu)化，且相對于所要機械性質(zhì)對用于可變形層34的結(jié)構(gòu)設(shè)計和材料進(jìn)行優(yōu)化。一個實施例提供一種制造MEMS顯示裝置的方法，其包含提供透明襯底和在所述透明襯底上形成干涉式調(diào)制器的陣列，其中所述干涉式調(diào)制器包含消光系數(shù)(k)低于光在所述干涉式調(diào)制器的操作光學(xué)范圍內(nèi)的波長的閾值的材料。形成干涉式調(diào)制器陣列包含在所述透明襯底上形成光學(xué)堆疊，在所述光學(xué)堆疊上沉積犧牲層，在所述犧牲層上形成導(dǎo)電層，并移除所述犧牲層的至少一部分，進(jìn)而在所述襯底與所述導(dǎo)電層之間形成空腔。圖8說明反射寬帶白光的干涉式調(diào)制器的制造方法800的實施例中的某些步驟。所述步驟可與圖8未展示的其它步驟一起存在于制造(例如)在圖I、圖7和圖9中所說明的一般類型的干涉式調(diào)制器的過程中。參看圖8與圖9A，過程800始于步驟805，在步驟805提供透明襯底。在某些實施例中，透明襯底20為玻璃、塑料或其它對光透明，也可支持干涉式調(diào)制器陣列的制造的材料。所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)了解，本文所用的術(shù)語“透明”涵蓋對于干涉式調(diào)制器的操作波長大體上透明的材料，且因此透明襯底無需透射光的所有波長且可吸收光在干涉式調(diào)制器的操作波長處的一部分。在某些實施例中，透明襯底20可為較大面積顯示器。過程800在步驟810繼續(xù)，在步驟810中，在透明襯底20上形成光學(xué)堆疊16。因此，如上文所述，光學(xué)堆疊16導(dǎo)電，部分透明且部分反射，且可(例如)通過將上述層中的一者或一者以上沉積到透明襯底20上而制造。在某些實施例中，所述層被圖案化到平行條帶內(nèi)，且可在顯示裝置內(nèi)形成行電極。在某些實施例中，光學(xué)堆疊16包括沉積在部分反射材料23 (例如，所述材料)的ー個或ー個以上層上的介電層24。
參看為一個實施例的ー實例的圖9A，形成光學(xué)堆疊16包含在所述襯底20的至少一部分上沉積一部分反射材料23 (例如,所述材料)和在部分反射材料23上沉積介電層24。通常，介電層的厚度為約100到約800埃(A)。部分反射材料23(例如，所述材料)具有低于光波長在干涉式調(diào)制器的操作光學(xué)范圍內(nèi)的閾值的消光系數(shù)(k)。在一實施例中，k的閾值為約2. 5。在某些實施例中，部分反射材料23可具有針對光在干涉式調(diào)制器的操作光學(xué)范圍內(nèi)的波長保持大體上恒定的K值。在某些其它實施例中，部分反射材料23的k值可隨著光波長在干涉式調(diào)制器的操作光學(xué)范圍內(nèi)増加而減小。某些實施例也可具有折射率(n)隨著光波長在干涉式調(diào)制器的操作光學(xué)范圍內(nèi)増加而增加的部分反射材料。干涉式調(diào)制器的操作光學(xué)范圍可為約300nm到約800nm波數(shù),優(yōu)選約350nm到約750nm,且更優(yōu)選約400nm到約700nm。在某些實施例中，所述部分反射材料23 (例如，所述材料)包含硅鍺合金(例如，SixGe1J。在另ー實施例中，部分反射材料23(例如，所述材料)可為鍺。部分反射層的厚度可為約20到約400 A,優(yōu)選約50到約200 A。在某些實施例中，SixGei_x(x =0-1)的各種組分可通過改變X值與y值獲得，且此變化可用于參數(shù)n與k的“細(xì)調(diào)”，其接著產(chǎn)生能夠調(diào)諧高強度經(jīng)反射寬帶白光的光譜性質(zhì)的能力。在其它實施例中，部分反射材料23 (例如，所述材料)的n與k性質(zhì)可通過使用濃度為約0. 01 %到約10%的雜質(zhì)摻雜鍺或含鍺合金(例如，SixGe1J而調(diào)諧。所述雜質(zhì)可為(但不限于)B、P、As、C、In、Al或Ga。在一實施例中，部分反射材料23具有從約2. 5到約6的n與k比。在另ー實施例中，部分反射材料23具有為約3的n與k比。另ー實施例針對于在透明襯底上形成富鍺層，其中在富鍺層上有類似SiO2的層。在此實施例中，形成光學(xué)堆疊包含在襯底上沉積含鍺合金(例如，SixGe1J,和在例如02、N20、03或NO的氧化環(huán)境中熱氧化經(jīng)沉積的SixGeh合金，其中Si優(yōu)先氧化以形成透明氧化硅介電層，留下具有所要n & k性質(zhì)的富鍺部分反射材料層。在某些實施例中，經(jīng)沉積的含鍺合金的厚度可為約20到約500 A。在另ー實施例中，部分反射材料23與在堆疊層體結(jié)構(gòu)中的金屬組合。金屬層包含選自由鉻、鑰、折射材料和折射合金組成的群組。所述金屬允許顯示裝置光學(xué)性能的額外細(xì)調(diào)。具體來說，鄰近于所述材料添加金屬層允許在暗態(tài)中減小的反射率(暗度)&因此改進(jìn)顯示裝置的對比度。在一實施例中，鉻層厚度為I到50、10到40、或25到35 A在另ー實施例中，金屬層厚度為I到50、10到40或25到33 A在圖8中所說明的過程800在步驟815繼續(xù)，其中在步驟815中，在光學(xué)堆疊16上沉積犧牲層。之后移除犧牲層(例如，在步驟830)以形成如下文所論述的空腔19，且因此在圖I、圖7和圖9所說明的所得干涉式調(diào)制器12中并未展示犧牲層。在光學(xué)堆疊16上形成犧牲層可包括沉積XeF2-可蝕刻材料，例如鑰、鎢和非晶硅，沉積厚度經(jīng)選擇以提供(在后續(xù)的移除之后)具有所要大小的空腔19。在某些實施例中，犧牲層可為可熱汽化的材料(例如，有機聚合物)?？蔁崞牟牧峡蔀樵诩訜岬狡瘻囟葧r汽化以使得大體上所有聚合物(例如，>95重量％)被汽化的固體材料。汽化溫度范圍優(yōu)選足夠高，使得可熱汽化材料在正常制造溫度下保持完整，但足夠低以避免在汽化期間損壞所存在的其它材料。在一實施例中，可熱汽化材料可為可熱汽化的聚合物?？墒褂枚喾N可熱汽化聚合物。舉例來說，一種此類可熱汽化材料為可熱解聚的聚碳酸酯(HDP)，例如聚(環(huán)己烯碳酸酷)、脂肪族聚碳酸酯，其可由CO2與環(huán)氧化物制造，參見第6，743，570B2號美國專利。也可使用其它HDP?？墒褂贸Ｒ?guī)沉積技術(shù)來執(zhí)行光學(xué)堆疊與犧牲材料的沉積，例如物理汽相沉積(PVD，例如濺鍍)、等離子體增強型化學(xué)汽相沉積(PECVD)、熱化學(xué)汽相沉積(熱VCD)、分子束沉積、旋涂、離子植入、離子束輔助式沉積、電鍍或脈沖雷射沉積(PLD)?？赏ㄟ^(例如)印刷技術(shù)(其中的一者為噴墨沉積)來將犧牲層沉積在選定位置。在一實施例中，犧牲層被印刷在鄰近于柱結(jié)構(gòu)位置的位置上(已沉積的柱結(jié)構(gòu)或?qū)⒁练e的柱結(jié)構(gòu)位置)。在某些實施例中，支撐結(jié)構(gòu)形成步驟(在圖9中未圖示)可在步驟815之后且在 步驟820中的導(dǎo)電層14形成之前發(fā)生。如圖I、圖7和圖9中所展示的柱18的形成可包括以下步驟圖案化所述犧牲層以形成支撐結(jié)構(gòu)孔，接著沉積非導(dǎo)電材料(例如，聚合物)到孔內(nèi)以形成柱18，使用例如PECVD、熱CVD、旋涂、離子植入、離子束沉積或PLD的沉積方法。圖案化步驟可包含例如電子束光刻和圖像轉(zhuǎn)印的技木。步驟820可接著在犧牲層上和在柱上形成導(dǎo)電層14，使得在步驟825中移除犧牲層之后將支撐導(dǎo)電層14。在某些實施例中，形成于犧牲層中的支撐結(jié)構(gòu)孔延伸穿過犧牲層和光學(xué)堆疊16到下伏襯底20，使得柱18的下端接觸襯底20，如圖7A所說明。在其它實施例中，形成于犧牲層中的孔延伸穿過犧牲層，但并不穿過光學(xué)堆疊16。舉例來說，圖7C說明與光學(xué)堆疊16接觸的支撐柱塞柱42的下端。在一實施例中，XeF2-可蝕刻材料可用于形成所述柱結(jié)構(gòu)的至少部分。適于柱結(jié)構(gòu)的XeF2-可蝕刻材料包括鑰和含娃材料,例如娃自身(包括非晶娃、多晶硅和結(jié)晶硅)以及硅鍺和氮化硅。在另ー實施例中，柱或柱結(jié)構(gòu)可為聚合物。在圖8中說明的過程800在步驟820繼續(xù)，在步驟820中形成可移動反射層，例如在圖I、圖7和圖9中所說明的可移動反射層14?？赏ㄟ^采用ー個或ー個以上沉積步驟而形成可移動反射層14，例如，反射層(例如，鋁、鋁合金)沉積，以及ー個或ー個以上圖案化、遮蓋和/或蝕刻步驟。如上文所論述，可移動反射層14通常是導(dǎo)電的，且可在本文中被稱作導(dǎo)電層。由于犧牲層仍存在于在過程800的步驟820中所形成的部分制造的干涉式調(diào)制器中，因此可移動反射板14通常在此階段不可移動。含有犧牲層的部分制造的干涉式調(diào)制器可在本文中被稱作“未釋放”干涉式調(diào)制器。在圖8中所說明的過程800在步驟825繼續(xù)，在步驟825中形成空腔，例如，如在圖1、7和9中所展示的空腔19?？赏ㄟ^將犧牲性材料(在步驟815沉積)暴露于蝕刻劑而形成空腔19。舉例來說，例如可通過干化學(xué)蝕刻移除鑰或非晶硅的可蝕刻犧牲性材料，例如，通過將犧牲層暴露于氣態(tài)或汽化蝕刻劑(例如從固體ニ氟化氙(XeF2)得到的蒸汽)并持續(xù)有效地移除所要量的材料(通常選擇性地相對于圍繞空腔19的結(jié)構(gòu))的一段時期。也可使用其它蝕刻方法，例如濕蝕刻和/或等離子體蝕刻。在某些實施例中，汽化步驟825包含加熱?？稍诩訜岚迳?、在烘箱中、在干燥爐中或通過使用能夠?qū)崿F(xiàn)并維持足以汽化所述可熱汽化材料的溫度并持續(xù)大體上汽化所有犧牲性材料的足夠長的時間的任何加熱裝置進(jìn)行加熱。因此在過程800的步驟825期間移除犧牲層，可移動反射層14通常在此階段之后可移除。在移除犧牲性材料之后，所得全部或部分制造的干涉式調(diào)制器可在本文中被稱作“釋放的”干涉式調(diào)制器。在某些實施例中，過程800可包括額外步驟且所述步驟可從圖8的說明重新布置。圖9A到圖9E說明MEMS顯示裝置的各種實施例，MEMS裝置包含襯底20和沉積在所述襯底20上的干涉式調(diào)制器陣列，其中所述陣列包含消光系數(shù)(k)低于光波長在干渉式調(diào)制器的操作光學(xué)范圍內(nèi)的閾值的材料23。襯底20可為較大面積的透明襯底，例如玻璃、塑料或?qū)τ诠馔该鞯钠渌牧?。因此，透明襯底也為用于透射光的構(gòu)件。干涉式調(diào)制器也為用于干涉地反射穿過所述透射構(gòu)件(例如，透明襯底)的光的構(gòu)件。所述干涉式調(diào)制器可包含光學(xué)堆疊16,導(dǎo)電層14 (例如,可移動層)、支撐結(jié)構(gòu)(例如,柱或柱結(jié)構(gòu)18)和將光學(xué)堆疊與導(dǎo)電層分開的空腔19。材料23 (例如，部分反射層)通常具有能夠補償空腔中絕緣層或介電層和空氣的波長變化的色散/消光系數(shù)狀態(tài)。在一實施例中，所述材料具有在圖10中所說明的色散/消光系數(shù)曲線。圖10展示具有隨著波長在操作光學(xué)范圍內(nèi)増加而增加的折射率和減小的消光系數(shù)的鍺的色散/消光系數(shù)狀態(tài)。具有類似色散和/或消光系數(shù) 狀態(tài)的材料允許較高的全反射而不損害在暗/斷開狀態(tài)下的有利的較高的可見光吸收度。在某些實施例中，在操作光學(xué)范圍中全反射可為約30%到約70%。材料層23 (例如，鍺、鍺合金、經(jīng)摻雜鍺或含經(jīng)摻雜鍺的合金層)的典型厚度可在約50到約200 A的范圍中。在某些實施例中，部分反射材料23(例如，所述材料)可沉積在透明襯底20上。在一個實施例中，透明導(dǎo)電材料25(例如，ITO或其它透明導(dǎo)電氧化物，例如ZnO)可沉積在部分反射材料23上(參見圖9A)。在另ー實施例中，部分反射材料23(例如，所述材料)可沉積在透明導(dǎo)電材料25上(參見圖9B)。在此情況下，透明導(dǎo)電材料25可在沉積部分反射材料23 (例如，所述材料)之前沉積在所述襯底的至少一部分上。透明導(dǎo)電材料25可為任何光學(xué)透明導(dǎo)電材料且典型厚度為約100到800 A。透明導(dǎo)電材料25的厚度由層的位置和所要空腔大小而確定。在某些實施例中，透明導(dǎo)電材料25包含基于錫的氧化物、基于銻的氧化物或基于銦的氧化物。在圖9C所展示的另ー實施例中，透明導(dǎo)電材料25(例如，HO)可省略，因為鍺或含鍺合金層自身也可經(jīng)配置以充當(dāng)導(dǎo)電層，尤其當(dāng)摻雜III族元素(例如，B、Al或Ga)或V族元素(例如，P、As或Sb)時。在圖9D中所說明的另ー實施例中，部分反射材料23(例如，所述材料)可整合在透明襯底20內(nèi)。透明襯底20可摻雜有部分反射材料23。此可通過將所述材料離子植入到襯底20內(nèi)，并允許使用任何已知半導(dǎo)體處理技術(shù)使所述材料在所述襯底內(nèi)形成部分反射材料23的帶或?qū)佣M(jìn)行。在此實施例中，包含所述材料的襯底的所述部分可被視作光學(xué)堆疊16的一部分。在圖9E中展示的又一實施例中，部分反射材料23的帶可整合在介電層24(例如，絕緣層)內(nèi)。舉例來說，薄介電層(例如，SiO2)首先沉積，接著在其上沉積部分反射材料23，且最后在部分反射材料23上沉積更多的Si02。視情況，透明導(dǎo)電材料25(例如，HO)可在沉積絕緣層或介電層24之前沉積在作為電導(dǎo)體的襯底上。實例 I基于圖11中展示的未釋放的干涉式調(diào)制器的一個實施例模型化干涉式調(diào)制器裝置模擬。模型化結(jié)構(gòu)包括玻璃襯底20，在玻璃襯底20上的光學(xué)堆疊16、將光學(xué)堆疊16與Al反射層14分開的空腔19。光學(xué)堆疊16含有在襯底20上的ITO層102，在ITO層102上的部分反射材料23和在部分反射材料23上的介電層24。對于此實例，使用Ge作為部分反射材料23。通過改變ITO層、Ge和介電層的厚度，能夠優(yōu)化干涉式調(diào)制器的特性(例如對比度、反射率、白平衡或其組合)。使用來自薄膜中心公司(Thin Film Center Inc.)(圖森，亞利桑那州)的易森舍麥克勞德(Essential Macleod)的PC軟件程序基于每ー層的厚度、折射率(n)和消光系數(shù)(k)作為波長的函數(shù)來計算堆疊的反射率和透射率。在此模擬中的層的最佳輸入厚度對于ITO層102為330 A,對于部分反射材料23,鍺為99 A,對于介電層24，SiO2為119 A且Al2O3為80 A,且對于Al反射層14為300A?？涨?9在亮態(tài)中具有1900 A的間隔(圖11A)且在暗態(tài)中具有0 A的間隔(圖11B)。使用Ge作為部分反射層(例如，吸收劑)的寬帶白干涉式調(diào)制器的所模擬光譜響應(yīng)在其亮態(tài)中展示超過50%的反射率且在亮態(tài)與暗態(tài)之間展示100 I的對比度(圖12)。實例 2基于圖11中展示的未釋放的干涉式調(diào)制器的一個實施例來模型化另ー干涉式調(diào)·制器裝置模擬。模型化結(jié)構(gòu)包括玻璃襯底20，在玻璃襯底上的光學(xué)堆疊16、將光學(xué)堆疊16與Al反射層14分開的空腔19。光學(xué)堆疊16含有在襯底20上的ITO層102，在ITO層102上的部分反射材料23和在部分反射材料23上的介電層24。然而，在此實例中金屬層(例如，Cr或Mo)在部分反射材料23上或下方經(jīng)模型化。通過改變IT0，Ge、金屬層和介電層的厚度，能夠優(yōu)化干涉式調(diào)制器的特性(例如對比度、反射率、白平衡或其組合)。使用來自薄膜中心公司(Thin Film Center Inc.)(圖森,亞利桑那州)的易森舍麥克勞德(EssentialMacleod)軟件程序基于每ー層的厚度、折射率(n)和消光系數(shù)(k)并依據(jù)波長來計算堆疊的反射率和透射率。在此模擬中所述層的最佳輸入厚度對于ITO層為330 A,對于Ge層為100 A,對于介電層Cr為10到40 A，SiO2為119 A且Al2O3為80，且對于Al層為300 A。空腔19在亮態(tài)中具有1850 A的間隔且在暗態(tài)中具有OA的間隔。作為吸收劑的Ge與金屬(例如Cr或Mo)的組合能夠改進(jìn)對比度約25%。實例 3通過在玻璃襯底20上沉積90 A的Ge作為部分反射層23來制造圖13中所展示的未釋放干涉式調(diào)制器。SiO2絕緣層101沉積在Ge層上，且接著在SiO2層101上以大于300 A的厚度沉積Al反射層14。在未釋放干涉式調(diào)制器中的SiO2絕緣層101表示在釋放干涉式調(diào)制器中的空腔。SiO2絕緣層101的厚度等于部分反射層23與Al反射層14(即，在釋放的干涉式調(diào)制器中的可移動層)之間的間隔的距離。制備具有450 A與1080 A SiO2層的裝置。具有450人3102層(圖13B)的裝置等效于在暗態(tài)中的釋放的干涉式調(diào)制器，而IOSOASiO2裝置(圖13A)等效于在亮態(tài)中的釋放的干涉式調(diào)制器。測量兩個裝置的光譜響應(yīng)并與使用來自薄膜中心公司(Thin Film Center Inc.)(圖森，亞利桑那州)的易森舍麥克勞德(Essential Macleod)軟件程序所產(chǎn)生的模擬數(shù)據(jù)進(jìn)行比較。圖14為通過濺鍍沉積的90 AGe層的實驗色散曲線，其證實Ge為隨著波長在操作光學(xué)范圍內(nèi)(即，400到700nm)增加而折射率(n)増加和/或消光系數(shù)(k)減小的材料中的一者。圖15為具有90 IGe作為部分反射層的這些未釋放干涉式調(diào)制器的光譜響應(yīng)。模擬與實驗數(shù)據(jù)均顯示在400與700nm波長之間總反射率范圍在亮態(tài)中為30%到70% (例如，具有1080人SiO2層)且在暗態(tài)中低于10% (例如，具有450人3102層)。實例 4通過在玻璃襯底上沉積70 AGe作為部分反射層23而制造如在圖13中所展示的一系列未釋放干涉式調(diào)制器。SiO2絕緣層101沉積在Ge層上，且接著在SiO2層101上以大于300A的厚度沉積Al反射層14。在未釋放的干涉式調(diào)制器中的SiO2絕緣層101表示在釋放的干涉式調(diào)制器中的空腔。SiO2絕緣層101的厚度等于部分反射層23與反射層14(即，在釋放的干涉式調(diào)制器中的可移動層)之間的間隔的距離。在此實例中，使用四種不同厚度的SiO2絕緣層101來建構(gòu)四種裝置。在一裝置中，441 \ 5i02層沉積在Ge層上以形成等效于暗態(tài)中的釋放的干涉式調(diào)制器的裝置(圖13B)。使用不同厚度的SiO2來制造三種其它裝置(圖13A)以用于在不同空腔大小情況下的亮態(tài)中的光譜響應(yīng)測量。對于這些裝置中的姆ー者，SiO2厚度為1084 A、1277 A和1488 A。圖16展不70 AGe作為部分反射層的這 些未釋放的干涉式調(diào)制器的光譜響應(yīng)。模擬與實驗數(shù)據(jù)均顯示全反射率范圍在不同亮態(tài)中為30%到70%且在暗態(tài)中低于20%。實例5基于在圖11中展示的未釋放干涉式調(diào)制器的一實施例來模型化另ー干涉式調(diào)制器裝置模擬。模型化結(jié)構(gòu)包括玻璃襯底20，在玻璃襯底20上的光學(xué)堆疊16、將光學(xué)堆疊16與Al反射層14分開的空腔19。光學(xué)堆疊16含有在ITO層上的部分反射材料23，和在部分反射材料23上的介電層。在此模擬中的層的輸入厚度對于Ge層為90 A，對于介電層SiO2為250 A,且對于Al層為300 A?？涨?9在売態(tài)中具有1700 A的間隔(圖11A)且在暗態(tài)中具有100 A的間隔(圖11B)。不同n k比的部分反射材料23(例如，吸收劑)經(jīng)模擬展示調(diào)諧n與k參數(shù)的效果。圖17展示井比較兩種干涉式調(diào)制器的模擬光譜響應(yīng)(A)為包含Ge的干涉式調(diào)制器且(B)為包含n : k比為4 : I. 6的吸收劑的干涉式調(diào)制器，其在不色散情況下具有Ge的平均n與k值。圖18展示(A)包含CuO的干涉式調(diào)制器以及⑶包含n k比為2. 5 0.8的吸收劑的干涉式調(diào)制器(其為在不色散情況下CuO的平均n與k值)的模擬光譜響應(yīng)。使用某些部分反射材料的平均n與k值的模擬能夠預(yù)測實際材料在干涉式調(diào)制器的操作光學(xué)范圍內(nèi)如何響應(yīng)。圖19展示包含n k比為7 2. 4的部分反射材料的干涉式調(diào)制器的模擬光譜響應(yīng)。圖20展示包含n : k比為4 : I的部分反射材料的干涉式調(diào)制器的模擬光譜響應(yīng)。這些模擬的結(jié)果暗示優(yōu)選的n與k比為約2. 5到約6，且更優(yōu)選為約3。
權(quán)利要求
1.一種裝置，其包含 襯底；以及 由所述襯底支持的干涉式調(diào)制器，其中所述干涉式調(diào)制器配置成反射穿過所述襯底的入射光的至少一部分，并且其中所述干涉式調(diào)制器包含 所述襯底上的可移動層，以及 所述可移動層和所述襯底之間的吸收劑，其中所述吸收劑具有低于光波長在所述干涉式調(diào)制器的操作光學(xué)范圍內(nèi)的閾值的消光系數(shù)(k)，其中k保持大體上恒定或者隨著所述光波長在所述干涉式調(diào)制器的操作光學(xué)范圍內(nèi)增加而減小。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的裝置，其中所述閾值為約2.5。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的裝置，其中所述干涉式調(diào)制器配置成反射寬帶白光，所述寬帶白光在所述操作光學(xué)范圍上具有約30%到約70%的反射率水平。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的裝置，其中所述襯底包含吸收劑。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的裝置，其中所述吸收劑沉積在所述襯底上。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的裝置，其中所述吸收劑包含鍺、鍺合金、經(jīng)摻雜鍺或含經(jīng)摻雜鍺的合金中的至少一種。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的裝置，其中所述可移動層包含鋁和鋁合金中的至少一種。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的裝置，其中所述吸收劑包含金屬層。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的裝置，其中所述金屬層包含鉻、鑰、折射金屬和折射合金中的至少一種。
10.根據(jù)權(quán)利要求I所述的裝置，其中所述操作光學(xué)范圍為從約300nm到約SOOnm的波長。
11.根據(jù)權(quán)利要求I所述的裝置，進(jìn)一步包含 顯示器； 與所述顯示器電連通的處理器，所述處理器經(jīng)配置以處理圖像數(shù)據(jù)；以及 與所述處理器電連通的存儲器裝置。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的裝置，其進(jìn)一步包含 經(jīng)配置以將至少一個信號發(fā)送到所述顯示器的驅(qū)動器電路。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的裝置，其進(jìn)一步包含 經(jīng)配置以將所述圖像數(shù)據(jù)的至少一部分發(fā)送到所述驅(qū)動器電路的控制器。
14.根據(jù)權(quán)利要求11所述的裝置，其進(jìn)一步包含 經(jīng)配置以將所述圖像數(shù)據(jù)發(fā)送到所述處理器的圖像源模塊。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的裝置，其中所述圖像源模塊包含接收器、收發(fā)器和傳輸器中的至少一者。
16.根據(jù)權(quán)利要求11所述的裝置，其進(jìn)一步包含 經(jīng)配置以接收輸入數(shù)據(jù)并將所述輸入數(shù)據(jù)傳送到所述處理器的輸入裝置。
17.根據(jù)權(quán)利要求I所述的裝置，其中所述吸收劑具有折射率(n)，其中所述吸收劑具有從約2. 5到約6的n與k比。
18.根據(jù)權(quán)利要求I所述的裝置，其中所述吸收劑具有低于可見光波長的閾值的k。
19.根據(jù)權(quán)利要求I所述的裝置，其中所述干涉式調(diào)制器的操作光學(xué)范圍包括可見光波長。
20.一種裝置，其包含 襯底；以及 由所述襯底支持的干涉式調(diào)制器，其中所述干涉式調(diào)制器配置成反射穿過所述襯底的入射光的至少一部分，并且其中所述干涉式調(diào)制器包含 所述襯底上的可移動層，以及 所述可移動層和所述襯底之間的吸收劑，其中所述吸收劑具有低于可見光波長的閾值的消光系數(shù)(k)，其中k保持大體上恒定或者隨著所述光波長對于可見光波長增加而減小。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的裝置，其中所述閾值為約2.5。
22.根據(jù)權(quán)利要求20所述的裝置，其中所述干涉式調(diào)制器配置成以高于可見光波長范圍上的反射率閾值的反射率水平反射光，從而反射寬帶白光。
23.根據(jù)權(quán)利要求20所述的裝置，其中所述吸收劑具有折射率(n)，其中所述吸收劑具有從約3的n與k比。
24.一種制造顯示器裝置的方法，其包含 形成干涉式調(diào)制器陣列，其中形成所述干涉式調(diào)制器陣列包括 在透明襯底上形成吸收劑層，以及 在所述吸收劑層上形成可移動層，所述吸收劑層具有低于光波長在所述干涉式調(diào)制器的操作光學(xué)范圍內(nèi)的閾值的消光系數(shù)(k)，其中k保持大體上恒定或者隨著所述光波長在所述干涉式調(diào)制器的操作光學(xué)范圍內(nèi)增加而減小。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的方法，其中所述閾值為約2.5。
26.根據(jù)權(quán)利要求24所述的方法，其中形成所述干涉式調(diào)制器陣列包括 在所述透明襯底上形成光學(xué)堆疊； 在所述光學(xué)堆疊上沉積犧牲層； 在所述犧牲層上形成導(dǎo)電層；以及 移除犧牲層的至少一部分，進(jìn)而在所述襯底與所述導(dǎo)電層之間形成空腔。
27.根據(jù)權(quán)利要求24所述的方法，其中形成吸收劑層包含 提供包括所述吸收劑層的襯底。
28.根據(jù)權(quán)利要求24所述的方法，其中所述吸收劑層具有折射率(n)，其中所述吸收劑具有從約3的n與k比。
全文摘要
本發(fā)明為具有寬帶特性的干涉式光學(xué)顯示系統(tǒng)，可通過并入具有低于光波長在干涉式調(diào)制器的操作光學(xué)范圍內(nèi)的閾值的消光系數(shù)(k)的材料在MEMS顯示裝置中實現(xiàn)寬帶白色。一個實施例提供一種制造所述MEMS顯示裝置的方法，所述方法包含在透明襯底(20)的至少一部分上沉積所述材料(23)，在所述材料層上沉積介電層(24)，在所述介電質(zhì)上形成犧牲層，在所述犧牲層上沉積導(dǎo)電層(14)，以及通過移除所述犧牲層的至少一部分而形成空腔(19)。合適的材料可包含鍺、具有各種組分的鍺合金、經(jīng)摻雜鍺或含經(jīng)摻雜鍺的合金，且可沉積在所述透明襯底上，并入在所述透明襯底或所述介電層內(nèi)。
文檔編號G02B26/00GK102759794SQ201210242068
公開日2012年10月31日 申請日期2007年4月2日 優(yōu)先權(quán)日2006年4月10日
發(fā)明者葉夫根尼·古塞夫, 徐剛, 馬雷克·米恩克 申請人:高通Mems科技公司