專利名稱：具有嵌入式微透鏡陣列的顯示器的制作方法
技術領域：
本公開涉及機電系統(tǒng)。相關技術描述機電系統(tǒng)包括具有電氣及機械元件、致動器、換能器、傳感器、光學組件(例如，鏡子)以及電子器件的設備。機電系統(tǒng)可以在各種尺度上制造，包括但不限于微米尺度和納米尺度。例如，微機電系統(tǒng)(MEMS)器件可包括具有范圍從大約一微米到數(shù)百微米或以上的大小的結構。納米機電系統(tǒng)(NEMS)器件可包括具有小于一微米的大小(包括，例如小于幾百納米的大小)的結構。機電元件可使用沉積、蝕刻、光刻和/或蝕刻掉基板和/或所沉積材料層的部分或添加層以形成電氣及機電器件的其它微機械加工工藝來制作?！N類型的機電系統(tǒng)器件被稱為干涉測量(interferometric)調制器(IMOD)。如本文所使用的，術語干涉測量調制器或干涉測量光調制器是指使用光學干涉原理來選擇性地吸收和/或反射光的器件。在一些實現(xiàn)中，干涉測量調制器可包括一對導電板，這對導電飯中的一者或兩者可以是完全或部分透明的和/或反射性的，且能夠在施加恰適電信號時進行相對運動。在一實現(xiàn)中，一塊板可包括沉積在基板上的靜止層，而另一塊板可包括與該靜止層相隔一氣隙的金屬膜。一塊板相對于另一塊板的位置可改變入射在該干涉測量調制器上的光的光學干涉。干涉測量調制器器件具有范圍廣泛的應用，且預期將用于改善現(xiàn)有產(chǎn)品以及創(chuàng)造新產(chǎn)品，尤其是具有顯示能力的那些產(chǎn)品。概述本公開的系統(tǒng)、方法和設備各自具有若千個創(chuàng)新性方面，其中并不由任何單個方面全權負責本文中所公開的期望屬性。本公開中所描述的主題內容的一個創(chuàng)新性方面可實現(xiàn)在制造顯示元件的方法中。該方法包括在具有第一表面和第二表面的基板中形成微透鏡。該第一表面與該第二表面間隔開，并且該微透鏡部署成毗鄰于該基板的該第一表面。該方法進一步包括在該基板的該第一表面上方形成光調制器，其中該光調制器部署在該微透鏡上方。該光調制器可包括光學腔，該光學腔被配置成被調整以便干涉地調制光。形成微透鏡可包括在該基板的該第一表面中形成腔，以及在該第一表面上形成第一介電層。第一介電層的折射率可不同于該基板的折射率，并且第一介電層可至少部分地填充該基板的該第一表面中的該腔。形成微透鏡可進一步包括在第一介電層上形成第二介電層，其中第二介電層的折射率不同于第一介電層的折射率。形成微透鏡可包括用掩模來掩蔽該基板的該第一表面的至少一部分，該掩模包括至少一個開口 ；以及使摻雜劑擴散至該基板中?？蛇x擇摻雜劑以改變該基板的折射率。形成光調制器可包括在該基板的該第一表面上方形成部分反射器，以及在該部分反射器上方形成可移動反射器。該可移動反射器可與該部分反射器間隔開以提供該光學腔，且該可移動反射器可被配置成相對于該部分反射器移動以便在該光學腔中干涉地調制光。一種顯示器可包括多個顯示元件，其中這些顯示元件中的一個、一些或所有顯示元件可以是根據(jù)此方法的實現(xiàn)而形成的。本公開中所描述的主題內容的另一個創(chuàng)新性方面可實現(xiàn)在機電系統(tǒng)器件中。該器件可包括具有第一側和第二側的基板。該基板可具有基板折射率。該器件還可包括部署在該基板中的微透鏡。該微透鏡可部署成毗鄰于該基板的該第一側。該微透鏡可包括具有第一折射率的第一透鏡和具有第二折射率的第二透鏡。該第二折射率可不同于該第一折射率。該第一折射率和該第二折射率中的至少一者可不同于該基板折射率。該器件還可包括部署在該基板的該第一側上的光調制器。該光調制器可與該微透鏡基本對準。該光調制器可包括光學腔，該光學腔被配置成被調整以便干涉地調制光。本公開中所描述的主題內容的另一個創(chuàng)新性方面可實現(xiàn)在機電系統(tǒng)設備中。該設備可包括用于折射光的裝置。該折射裝置可部署在具有第一側和第二側以及基板折射率的基板中。該折射裝置可部署成毗鄰于該基板的該第一側。該折射裝置可包括具有第一折射率的用于折射光的第一裝置和具有第二折射率的用于折射光的第二裝置。該第二折射率可不同于該第一折射率，并且該第一折射率和該第二折射率中的至少一者可不同于該基板折射率。該設備還可包括部署在該基板的該第一側上的用于調制光的裝置。該光調制裝置可與該折射裝置基本對準。該光調制裝置可包括光學腔，該光學腔被配置成被調整以便干涉地調制光。本說明書中所描述的主題內容的一個或多個實現(xiàn)的詳情在附圖及以下描述中闡述。其它特征、方面和優(yōu)點將從該描述、附圖和權利要求書中變得明了。注意，以下附圖的相對尺寸可能并非按比例繪制。附圖簡要說明

圖1示出描繪了干涉測量調制器(IMOD)顯示設備的一系列像素中的兩個毗鄰像素的等軸視圖的示例。圖2示出解說納入了 3X3干涉測量調制器顯示器的電子設備的系統(tǒng)框圖的示例。圖3A示出解說圖1的干涉測量調制器的可移動反射層位置相對于所施加電壓的圖示的示例。圖3B示出解說在施加各種共用電壓和分段電壓時干涉測量調制器各種狀態(tài)的表的示例。圖4A示出解說圖2的3X3干涉測量調制器顯示器中的一幀顯示數(shù)據(jù)的圖示的示例。圖4B示出可用于寫圖4A中所解說的該幀顯示數(shù)據(jù)的共用信號和分段信號的時序圖的示例。圖5A示出圖1的干涉測量調制器顯示器的局部橫截面的示例。圖5B-5E示出干涉測量調制器的不同實現(xiàn)的橫截面的示例。
圖6示出解說干涉測量調制器的制造過程的流程圖的示例。圖7A-7E示出制作干涉測量調制器的方法中的各個階段的橫截面示意圖解的示例。圖8示出包括嵌入在基板中的微透鏡陣列的顯示器的橫截面的示例。圖9A-9E示出包括嵌入在基板中的微透鏡陣列的顯示器的橫截面的示例。圖10示出解說由通過嵌入在基板中的微透鏡進行的光會聚所引起的在光調制器中心附近的照明增大的示例計算的圖表。圖1lA和IlB示出解說具有微透鏡的光調制器的光強度分布的示例計算的俯視圖的照明標繪。圖12A-12G示出示意性地解說制造顯示器的方法的示例橫截面，該顯示器包括具有微透鏡和光調制器的顯示元件的陣列。圖13A-13G示出示意性地解說制造顯示器的方法的示例橫截面，該顯示器800包括具有復合微透鏡和光調制器的顯示元件的陣列。圖14A-14C示出示意性地解說制造顯示器的方法的示例橫截面，該顯示器包括具有分級折射率(或梯度折射率)微透鏡和光調制器的顯示元件的陣列。圖15示出解說制造包括光調制器和微透鏡的顯示元件的方法的流程圖的示例。圖16A和16B示出解說包括多個干涉測量調制器的顯示設備的系統(tǒng)框圖的示例。各個附圖中相似的附圖標記和命名指示相似要素。詳細描述以下詳細描述針對旨在用于描述創(chuàng)新性方面的某些實現(xiàn)。然而，本文的教示可用眾多不同方式來應用。所描述的實現(xiàn)可在配置成顯示圖像的任何設備中實現(xiàn)，無論該圖像是運動的(例如，視頻)還是不動的(例如，靜止圖像)，且無論其是文本的、圖形的還是畫面的。更具體而言，構想了這些實現(xiàn)可在各種各樣的電子設備中實現(xiàn)或與各種各樣的電子設備相關聯(lián)，這些電子設備諸如但不限于:移動電話、具有因特網(wǎng)能力的多媒體蜂窩電話、移動電視接收機、無線設備、智能電話、藍牙設備、個人數(shù)據(jù)助理(PDA)、無線電子郵件接收器、手持式或便攜式計算機、上網(wǎng)本、筆記本、智能本、打印機、復印機、掃描儀、傳真設備、GPS接收機/導航儀、相機、MP3播放器、攝錄像機、游戲控制臺、手表、鐘表、計算器、電視監(jiān)視器、平板顯示器、電子閱讀設備(例如，電子閱讀器)、計算機監(jiān)視器、汽車顯示器(例如，里程表顯示器等)、駕駛座艙控件和/或顯示器、相機取景顯示器(例如，車輛中的后視相機的顯示器)、電子照片、電子告示牌或招牌、投影儀、建筑結構、微波爐、冰箱、立體音響系統(tǒng)、卡式錄音機或播放器、DVD播放器、CD播放器、VCR、無線電、便攜式存儲器芯片、洗衣機、烘干機、洗衣機/烘干機、封裝(例如，MEMS和非MEMS)、美學結構(例如，關于一件珠寶的圖像的顯示)以及各種各樣的機電系統(tǒng)設備。本文中的教示還可用在非顯示器應用中，諸如但不限于:電子交換設備、射頻濾波器、傳感器、加速計、陀螺儀、運動感測設備、磁力計、用于消費者電子設備的慣性組件、消費者電子產(chǎn)品的部件、可變電抗器、液晶設備、電泳設備、驅動方案、制造工藝、電子測試裝備。因此，這些教示無意被局限于只是在附圖中描繪的實現(xiàn)，而是具有如本領域普通技術人員將容易明白的廣泛應用性。在光調制器的某些實現(xiàn)中，若入射光被引導朝向光調制器的中心區(qū)域且遠離光調制器的邊緣，則由該調制器所產(chǎn)生的反射率和/或色彩飽和度可得到改善。向光調制器供電的電連接占據(jù)了顯示器件上的設計空間，且入射在這些連接上的光通常對由該器件所產(chǎn)生的圖像沒有貢獻。將入射光引導朝向調制器的中心區(qū)域可準許原本將入射至電連接上的光被調制器調制且對圖像作出貢獻，此舉可改善該器件的亮度。相應地，本文所描述的顯示器件的某些實現(xiàn)包括多個顯示元件，該多個顯示元件各自包括光調制器和微透鏡，該微透鏡用于使入射光朝向該光調制器的中心區(qū)域集中、會聚和/或聚焦。該微透鏡可嵌入在基本透明的基板(例如，玻璃)中并Btt鄰于該基板的其上方部署有光調制器的表面。在一些此類實現(xiàn)中，微透鏡相對靠近光調制器，并且可集中來自相對較寬角度范圍的光(例如，與部署在該基板的遠離光調制器的相對表面上的微透鏡相比較而言)。這些微透鏡可以是單元件透鏡、復合透鏡(包括兩個或更多元件)或分級折射率(或梯度折射率)透鏡?？蓪崿F(xiàn)本公開中所描述的主題內容的具體實現(xiàn)以達成以下潛在優(yōu)點中的一項或更多項。包括具有微透鏡的顯示元件的顯示器件可提供改善的反射率、色彩飽和度、亮度和/或對比度。例如，微透鏡可使入射光朝向顯示元件的反射層的中心區(qū)域會聚或集中(并遠離反射層的邊緣)，以使得反射率變化和/或色彩不飽和量可減少。另外，通過使入射光朝向該反射層的中心區(qū)域會聚或集中，原本將入射在黑色掩模(若使用)上的一些光將被該顯示元件反射，并由此將對該顯示器所產(chǎn)生的圖像作出貢獻?？蓱盟枋鰧崿F(xiàn)的合適MEMS器件的一個示例是反射式顯示設備。反射式顯示設備可納入干涉測量調制器(MOD)以使用光學干涉原理來選擇性地吸收和/或反射入射到其上的光。MOD可包括吸收體、可相對于該吸收體移動的反射體、以及限定在該吸收體與該反射體之間的光學諧振腔。該反射體可被移至兩個或多個不同位置，這可以改變光學諧振腔的大小并由此影響該干涉測量調制器的反射。IMOD的反射譜可創(chuàng)建相當廣的譜帶，這些譜帶可跨可見波長移位以產(chǎn)生不同顏色。譜帶的位置可通過改變光學諧振腔的厚度(即，通過改變反射體的位置)來調整。圖1示出描繪了干涉測量調制器(IMOD)顯示設備的一系列像素中的兩個毗鄰像素的等軸視圖的示例。該IMOD顯示設備包括一個或多個干涉測量MEMS顯示元件。在這些設備中，MEMS顯示元件的像素可處于亮狀態(tài)或暗狀態(tài)。在亮(“松弛”、“打開”或“接通”)狀態(tài)，顯示元件將入射可見光的很大部分反射掉(例如，去往用戶)。相反，在暗(“致動”、“關閉”或“關斷”)狀態(tài)，顯示元件幾乎不反射所入射的可見光。在一些實現(xiàn)中，可顛倒接通和關斷狀態(tài)的光反射性質。MEMS像素可配置成主導性地在特定波長上發(fā)生反射，從而除了黑白以外還允許彩色顯示。IMOD顯示設備可包括MOD的行/列陣列。每個頂OD可包括一對反射層，即，可移動反射層和固定的部分反射(partially reflective)層,這些反射層定位在彼此相距可變且可控的距離處以形成氣隙(也稱為光學間隙或腔)?？梢苿臃瓷鋵涌稍谥辽賰蓚€位置之間移動。在第一位置(即，松弛位置)，可移動反射層可定位在離該固定的部分反射層有相對較大距離處。在第二位置(即，致動位置)，該可移動反射層可定位成更靠近該部分反射層。取決于可移動反射層的位置，從這兩個層反射的入射光可相長地或相消地干涉，從而產(chǎn)生每個像素總體上的反射或非反射的狀態(tài)。在一些實現(xiàn)中，頂OD在未致動時可處于反射狀態(tài)，此時反射可見譜內的光，并且在未致動時可處于暗狀態(tài)，此時反射在可見范圍之外的光(例如，紅外光)。然而，在一些其它實現(xiàn)中，頂OD可在未致動時處于暗狀態(tài)，而在致動時處于反射狀態(tài)。在一些實現(xiàn)中，所施加電壓的引入可驅動像素改變狀態(tài)。在一些其它實現(xiàn)中，所施加電荷可驅動像素改變狀態(tài)。圖1中所描繪的像素陣列部分包括兩個毗鄰的干涉測量調制器12。在左側(如圖所示)的M0D12中，可移動反射層14圖解為處于離光學堆棧16有預定距離的松弛位置，光學堆棧16包括部分反射層?？缱髠鹊腎MOD 12施加的電壓Vtl不足以引起對可移動反射層14的致動。在右側的IMOD 12中，可移動反射層14圖解為處于靠近或毗鄰光學堆棧16的致動位置?？缬覀鹊腗OD 12施加的電壓Vila足以將可移動反射層14維持在致動位置。在圖1中，這些像素12的反射性質用指示入射在像素12上的光的箭頭13、以及從左側的像素12反射的光的箭頭15來一般化地解說。盡管未詳細地解說，但本領域普通技術人員將理解，入射在像素12上的光13的絕大部分將透射穿過透明基板20去往光學堆棧16。入射在光學堆棧16上的光的一部分將透射穿過光學堆棧16的部分反射層，且一部分將被反射回去穿過透明基板20。光13透射穿過光學堆棧16的那部分將在可移動反射層14處朝向透明基板20反射回去(且穿過透明基板20)。從光學堆棧16的部分反射層反射的光與從可移動反射層14反射的光之間的干涉(相長的或相消的)將決定從像素12反射的光15的波長。光學堆棧16可包括單層或若干層。該(些)層可包括電極層、部分反射且部分透射層以及透明介電層中的一者或多者。在一些實現(xiàn)中，光學堆棧16是導電的、部分透明且部分反射的，并且可以例如通過將上述層中的一者或多者沉積在透明基板20上來制造。電極層可由各種各樣的材料形成，諸如各種金屬，例如氧化銦錫(ITO)。部分反射層可由各種各樣的部分反射的材料形成，諸如各種金屬，例如鉻(Cr)、半導體以及電介質。部分反射層可由一層或多層材料形成，且每一層可由單種材料或由材料組合形成。在一些實現(xiàn)中，光學堆棧16可包括單個半透明的金屬或半導體厚層，其既用作光吸收體又用作導體，而(例如，IMOD的光學堆棧16或其它結構的)不同的、更導電的層或部分可用于在IMOD像素之間匯流信號。光學堆棧16還可包括覆蓋一個或多個導電層或導電/吸收層的一個或多個絕緣或介電層。在一些實現(xiàn)中，光學堆棧16的(諸)層可被圖案化為平行條帶，并且可如下文進一步描述地形成顯示設備中的行電極。如本領域技術人員將理解的，術語“圖案化”在本文中用于指掩模以及蝕刻工藝。在一些實現(xiàn)中，可將高傳導且高反射的材料(諸如，鋁(Al))用于可移動反射層14，且這些條帶可形成顯示設備中的列電極?？梢苿臃瓷鋵?4可形成為一個或數(shù)個沉積金屬層的一系列平行條帶(與光學堆棧16的行電極正交)，以形成沉積在柱子18以及各個柱子18之間所沉積的居間犧牲材料頂上的列。當該犧牲材料被蝕刻掉時，便可在可移動反射層14與光學堆棧16之間形成限定的間隙19或即光學腔。在一些實現(xiàn)中，各個柱子18之間的間距可在1-1OOOum的數(shù)量級上，而間隙19可在< 10，000埃(A)的數(shù)量級上。在一些實現(xiàn)中，IMOD的每個像素(無論處于致動狀態(tài)還是松弛狀態(tài))實質上是由該固定反射層和移動反射層形成的電容器。在無電壓被施加時，可移動反射層14a保持在機械松弛狀態(tài)，如由圖1中左側的像素12所解說的，其中在可移動反射層14與光學堆棧16之間存在間隙19。然而，當將電位差(例如，電壓)施加至所選行和列中的至少一者時，在對應像素處的該行電極和列電極的交叉處形成的電容器變?yōu)閹щ姷模异o電力將這些電極拉向一起。若所施加電壓超過閾值，則可移動反射層14可形變并且移動到靠近或靠倚光學堆棧16。光學堆棧16內的介電層(未不出)可防止短路并控制層14與層16之間的分隔距離，如圖1中右側的致動像素12所解說的。不管所施加電位差的極性如何，行為都是相同的。雖然陣列中的一系列像素在一些實例中可被稱為“行”或“列”，但本領域普通技術人員將容易理解，將一個方向稱為“行”并將另一方向稱為“列”是任意的。要重申的是，在一些取向中，行可被視為列，而列被視為行。此外，顯示元件可均勻地排列成正交的行和列(“陣列”)，或排列成非線性配置，例如關于彼此具有某些位置偏移(“馬賽克”)。術語“陣列”和“馬賽克”可以指任一種配置。因此，雖然將顯示器稱為包括“陣列”或“馬賽克”，但在任何實例中，這些元件本身不一定要彼此正交地排列、或部署成均勻分布，而是可包括具有非對稱形狀以及不均勻分布的元件的布局。圖2示出解說納入了 3X3干涉測量調制器顯示器的電子設備的系統(tǒng)框圖的示例。該電子設備包括處理器21，其可配置成執(zhí)行一個或多個軟件模塊。除了執(zhí)行操作系統(tǒng)，處理器21還可配置成執(zhí)行一個或多個軟件應用，包括web瀏覽器、電話應用、電子郵件程序、或任何其它軟件應用。處理器21可配置成與陣列驅動器22通信。陣列驅動器22可包括例如向顯示器陣列或面板30提供信號的行驅動器電路24和列驅動器電路26。圖1中所解說的MOD顯示設備的橫截面由圖2中的線1-1示出。盡管圖2為清晰起見解說了 3X3的IMOD陣列，但顯示陣列30可包含很大數(shù)目的M0D，并且可在行中具有與列中不同的數(shù)目的M0D，以及反之。圖3A示出解說圖1的干涉測量調制器的可移動反射層位置相對于所施加電壓的圖示的示例。對于MEMS干涉測量調制器，行/列(即，共用/分段)寫規(guī)程可利用這些器件的如圖3A中所解說的滯后(hysteresis)性質。干涉測量調制器可能需要例如約10伏的電位差以使可移動反射層或鏡從松弛狀態(tài)改變?yōu)橹聞訝顟B(tài)。當電壓從該值減小時，可移動反射層隨電壓降回至例如10伏以下而維持其狀態(tài)，然而，可移動反射層并不完全松弛，直至電壓降至2伏以下。因此，如圖3A中所示，存在一電壓范圍(大約為3至7伏)，在此電壓范圍中有該器件要么穩(wěn)定于松弛狀態(tài)要么穩(wěn)定于致動狀態(tài)的所施加電壓窗口。該窗口在本文中稱為“滯后窗”或“穩(wěn)定態(tài)窗”。對于具有圖3A的滯后特性的顯示陣列30，行/列寫規(guī)程可被設計成每次尋址一行或多行，以使得在對給定行尋址期間，被尋址行中要被致動的像素暴露于約10伏的電壓差，而要被松弛的像素暴露于接近O伏的電壓差。在尋址之后，這些像素暴露于約5伏的穩(wěn)態(tài)或偏置電壓差，以使得它們保持在先前的閘選狀態(tài)中。在該示例中，在被尋址之后，每個像素都經(jīng)受落在約3-7伏的“穩(wěn)定態(tài)窗”內的電位差。該滯后性質特征使得(例如圖1中所解說的)像素設計能夠在相同的所施加電壓條件下保持穩(wěn)定在要么致動要么松弛的事先存在的狀態(tài)中。由于每個MOD像素(無論是處于致動狀態(tài)還是松弛狀態(tài))實質上是由固定反射層和移動反射層形成的電容器，因此該穩(wěn)定狀態(tài)在落在該滯后窗內的平穩(wěn)電壓下可得以保持，而基本上不消耗或損失功率。此外，若所施加電壓電位保持基本上固定，則實質上很少或沒有電流流入MOD像素中。在一些實現(xiàn)中，可根據(jù)對給定行中像素的狀態(tài)所期望的改變(若有)，通過沿該組列電極施加“分段(segment)”電壓形式的數(shù)據(jù)信號來創(chuàng)建圖像的幀。可輪流尋址該陣列的每一行，以使得每次寫該幀的一行。為了將期望數(shù)據(jù)寫到第一行中的像素，可在諸列電極上施加與該第一行中的像素的期望狀態(tài)相對應的分段電壓，并且可向第一行電極施加特定的“共用(common)”電壓或信號形式的第一行脈沖。該組分段電壓隨后可被改變?yōu)閷趯Φ诙兄邢袼氐臓顟B(tài)所期望的改變(若有)，且可向第二行電極施加第二共用電壓。在一些實現(xiàn)中，第一行中的像素不受沿諸列電極施加的分段電壓上的改變的影響，而是保持于它們在第一共用電壓行脈沖期間被設定的狀態(tài)?？砂错樞蚍绞綄φ麄€行系列(或替換地對整個列系列)重復此過程以產(chǎn)生圖像幀。通過以每秒某個期望數(shù)目的幀來不斷地重復此過程，便可用新圖像數(shù)據(jù)來刷新和/或更新這些幀?？缑總€像素施加的分段信號和共用信號的組合(即，跨每個像素的電位差)決定每個像素結果所得的狀態(tài)。圖3B示出解說在施加各種共用電壓和分段電壓時干涉測量調制器各種狀態(tài)的表的示例。如本領域普通技術人員將容易理解的，可將“分段”電壓施加于列電極或行電極，并且可將“共用”電壓施加于列電極或行電極中的另一者。如圖3B中(以及圖4B中所示的時序圖中)所解說的，當沿共用線施加有釋放電壓VCeel時，沿該共用線的所有干涉測量調制器元件將被置于松弛狀態(tài)，替換地稱為釋放狀態(tài)或未致動狀態(tài)，不管沿各分段線所施加的電壓如何(即，高分段電壓VSh和低分段電壓VSJ。具體而言，當沿共用線施加有釋放電壓VC.時，在沿該像素的對應分段線施加高分段電壓VSh和低分段電壓V&這兩種情況下，跨該調制器的電位電壓(替換地稱為像素電壓)皆落在松弛窗(參見圖3A，也稱為釋放窗)內。當在共用線上施加有保持電壓時(諸如高保持電壓VCmd H或低保持電壓VCmilL)，該干涉測量調制器的狀態(tài)將保持恒定。例如，松弛的IMOD將保持在松弛位置，而致動的IMOD將保持在致動位置。保持電壓可被選擇成使得在沿對應的分段線施加高分段電壓VSh和低分段電壓這兩種情況下，像素電壓皆將保持落在穩(wěn)定態(tài)窗內。因此，分段電壓擺幅(即，高分段電壓VSh與低分段電壓VSlj之差)小于正穩(wěn)定態(tài)窗或負穩(wěn)定態(tài)窗任一者的寬度。當在共用線上施加有尋址或即致動電壓(諸如高尋址電壓VCadd h或低尋址電壓VCadd l)時，通過沿各自相應的分段線施加分段電壓，就可選擇性地將數(shù)據(jù)寫到沿該線的各調制器。分段電壓可被選擇成使得致動是取決于所施加的分段電壓。當沿共用線施加有尋址電壓時，施加一個分段電壓將結果得到落在穩(wěn)定態(tài)窗內的像素電壓，從而使該像素保持未致動。相反，施加另一個分段電壓將結果得到超出該穩(wěn)定態(tài)窗的像素電壓，從而導致該像素的致動。引起致動的特定分段電壓可取決于使用了哪個尋址電壓而變化。在一些實現(xiàn)中，當沿共用線施加有高尋址電壓VCadd H時，施加高分段電壓VSh可使調制器保持在其當前位置，而施加低分段電壓V&可引起該調制器的致動。作為推論，當施加有低尋址電壓VCadd^時，分段電壓的效果可以是相反的，其中高分段電壓VSh引起該調制器的致動，而低分段電壓對該調制器的狀態(tài)無影響(即，保持穩(wěn)定)。在一些實現(xiàn)中，可使用總是產(chǎn)生相同極性的跨調制器電位差的保持電壓、尋址電壓和分段電壓。在一些其它實現(xiàn)中，可使用使調制器的電位差的極性交變的信號。跨調制器極性的交變(即，寫規(guī)程極性的交變)可減少或抑制在反復的單極性寫操作之后可能發(fā)生的電荷累積。圖4A示出解說圖2的3X3干涉測量調制 器顯示器中的一幀顯示數(shù)據(jù)的圖示的示例。圖4B示出可用于寫圖4A中所解說的該幀顯示數(shù)據(jù)的共用信號和分段信號的時序圖的示例。可將這些信號施加于例如圖2的3X3陣列，這將最終結果導致圖4A中所解說的線時間60e的顯示布局。圖4A中的致動調制器處于暗狀態(tài)，即，其中所反射光的大體部分在可見譜之外，從而給例如觀看者造成暗觀感。在寫圖4A中所解說的幀之前，這些像素可處于任何狀態(tài)，但圖4B的時序圖中所解說的寫規(guī)程假設了在第一線時間60a之前，每個調制器皆已被釋放且駐留在未致動狀態(tài)中。在第一線時間60a期間:在共用線I上施加有釋放電壓70;在共用線2上施加的電壓始于高保持電壓72且移向釋放電壓70;并且沿共用線3施加有低保持電壓76。因此，沿共用線I的調制器(共用1，分段I)、(共用1，分段2)和(共用1，分段3)在第一線時間60a的歷時里保持在松弛或即未致動狀態(tài)，沿共用線2的調制器(2，I)、(2,2)和(2，3)將移至松弛狀態(tài)，而沿共用線3的調制器(3，1)、(3,2)和(3，3)將保持在其先前狀態(tài)中。參考圖3B，沿分段線1、2和3施加的分段電壓將對諸干涉測量調制器的狀態(tài)沒有影響，這是因為在線時間60a期間，共用線1、2或3皆不暴露于引起致動的電壓水平(即，VC.-松弛和VChold l-穩(wěn)定)。在第二線時間60b期間，共用線I上的電壓移至高保持電壓72，并且由于沒有尋址或即致動電壓施加在共用線I上，因此沿共用線I的所有調制器皆保持在松弛狀態(tài)中，不管所施加的分段電壓如何。沿共用線2的諸調制器由于釋放電壓70的施加而保持在松弛狀態(tài)中，而當沿共用線3的電壓移至釋放電壓70時，沿共用線3的調制器(3，I)、(3,2)和
(3,3)將松弛。在第三線時間60c期間，通過在共用線I上施加高尋址電壓74來尋址共用線I。由于在該尋址電壓的施加期間沿分段線I和2施加了低分段電壓64，因此跨調制器(1，1)和(1，2)的像素電壓大于這些調制器的正穩(wěn)定態(tài)窗的高端(即，電壓差分超過了預定義閾值)，并且調制器(1，1)和(1，2)被致動。相反，由于沿分段線3施加了高分段電壓62，因此跨調制器(1，3)的像素電壓小于調制器(1，1)和(1，2)的像素電壓，并且保持在該調制器的正穩(wěn)定態(tài)窗內；調制器(1，3)因此保持松弛。同樣在線時間60c期間，沿共用線2的電壓減小至低保持電壓76，且沿共用線3的電壓保持在釋放電壓70，從而使沿共用線2和3的調制器留在松弛位置。在第四線時間60d期間，共用線I上的電壓返回至高保持電壓72，從而使沿共用線I的調制器留在其各自相應的被尋址狀態(tài)中。共用線2上的電壓減小至低尋址電壓78。由于沿分段線2施加了高分段電壓62，因此跨調制器(2，2)的像素電壓低于該調制器的負穩(wěn)定態(tài)窗的下端，從而導致調制器(2，2)致動。相反，由于沿分段線I和3施加了低分段電壓64，因此調制器(2，I)和(2，3)保持在松弛位置。共用線3上的電壓增大至高保持電壓72，從而使沿共用線3的調制器留在松弛狀態(tài)中。最終，在第五線時間60e期間，共用線I上的電壓保持在高保持電壓72，且共用線2上的電壓保持在低保持電壓76，從而使沿共用線I和2的調制器留在其各自相應的被尋址狀態(tài)中。共用線3上的電壓增大至高尋址電壓74以尋址沿共用線3的調制器。由于在分段線2和3上施加了低分段電壓64，因此調制器(3，2)和(3，3)致動，而沿分段線I施加的高分段電壓62使調制器(3，I)保持在松弛位置。因此，在第五線時間60e結束時，該3X3像素陣列處于圖4A中所示的狀態(tài)，且只要沿這些共用線施加有保持電壓就將保持在該狀態(tài)中，而不管在沿其它共用線(未示出)的調制器正被尋址時可能發(fā)生的分段電壓變化如何。在圖4B的時序圖中，給定的寫規(guī)程(即，線時間60a_60e)可包括使用高保持和尋址電壓或使用低保持和尋址電壓。一旦針對給定的共用線已完成該寫規(guī)程(且該共用電壓被設為與致動電壓具有相同極性的保持電壓)，該像素電壓就保持在給定的穩(wěn)定態(tài)窗內且不會穿越松弛窗，直至在該共用線上施加了釋放電壓。此外，由于每個調制器在被尋址之前作為該寫規(guī)程的一部分被釋放，因此可由調制器的致動時間而非釋放時間來決定必需的線時間。具體地，在調制器的釋放時間大于致動時間的實現(xiàn)中，釋放電壓的施加可長于單個線時間，如圖4B中所描繪的。在一些其它實現(xiàn)中，沿共用線或分段線施加的電壓可變化以計及不同調制器(諸如不同顏色的調制器)的致動電壓和釋放電壓的差異。根據(jù)上文闡述的原理來操作的干涉測量調制器的結構細節(jié)可以廣泛地變化。例如，圖5A-5E示出包括可移動反射層14及其支承結構的干涉測量調制器的不同實現(xiàn)的橫截面的示例。圖5A示出圖1的干涉測量調制器顯示器的局部橫截面的示例，其中金屬材料條帶(即，可移動反射層14)沉積在從基板20正交延伸出的支承18上。在圖5B中，每個IMOD的可移動反射層14為大致方形或矩形的形狀，且在拐角處或拐角附近靠系帶32附連至支承。在圖5C中，可移動反射層14為大致方形或矩形的形狀且懸掛于可形變層34，可形變層34可包括柔性金屬?？尚巫儗?4可圍繞可移動反射層14的周界直接或間接連接至基板20。這些連接在本文中稱為支承柱。圖5C中所示的實現(xiàn)具有源自可移動反射層14的光學功能與其機械功能(這由可形變層34實施)解耦的附加益處。這種解耦允許用于反射層14的結構設計和材料與用于可形變層34的結構設計和材料被彼此獨立地優(yōu)化。圖示出IMOD的另一示例,其中可移動反射層14包括反射子層14a?？梢苿臃瓷鋵?4支托在支承結構(諸如，支承柱18)上。支承柱18提供了可移動反射層14與下靜止電極(即，所解說IMOD中的光學堆棧16的部分)的分離，從而使得(例如當可移動反射層14處在松弛位置時)在可移動反射層14與光學堆棧16之間形成間隙19。可移動反射層14還可包括傳導層14c和支承層14b，傳導層14c可配置成用作電極。在此示例中，傳導層14c部署在支承層14b的在基板20遠端的一側上，而反射子層14a部署在支承層14b的在基板20近端的另一側上。在一些實現(xiàn)中，反射子層14a可以是傳導性的并且可部署在支承層14b與光學堆棧16之間。支承層14b可包括一層或多層介電材料，例如氧氮化硅(SiON)或二氧化硅(SiO2)。在一些實現(xiàn)中，支承層14b可以是諸層的堆棧，諸如舉例而言Si02/Si0N/Si02三層堆棧。反射子層14a和傳導層14c中的任一者或這兩者可包括例如具有約0.5%Cu的Al合金或其它反射性金屬材料。在介電支承層14b上方和下方采用傳導層14a、14c可平衡應力并提供增強的傳導性。在一些實現(xiàn)中，反射子層14a和傳導層14c可由不同材料形成以用于各種各樣的設計目的，諸如達成可移動反射層14內的特定應力分布。如圖中所解說的，一些實現(xiàn)還可包括黑色掩模結構23。黑色掩模結構23可形成于光學非活躍區(qū)域中(例如，在各像素之間或在柱子18下方)以吸收環(huán)境光或雜散光。黑色掩模結構23還可通過抑制光從顯示器的非活躍部分反射或透射穿過顯示器的非活躍部分以由此提高對比率來改善顯示設備的光學性質。另外，黑色掩模結構23可以是傳導性的并且配置成用作電匯流層。在一些實現(xiàn)中，行電極可連接至黑色掩模結構23以減小所連接的行電極的電阻。黑色掩模結構23可使用各種各樣的方法來形成，包括沉積和圖案化技術。黑色掩模結構23可包括一層或多層。例如，在一些實現(xiàn)中，黑色掩模結構23包括用作光學吸收體的鉗鉻(MoCr)層、3102層、以及用作反射體和匯流層的鋁合金，其厚度分別在約30-80 A、500-丨000 A和500-6000 A的范圍內。這一層或多層可使用各種各樣的技術來圖案化，包括光刻和干法蝕刻，包括例如用于MoCr及SiO2層的CF4和/或02，以及用于鋁合金層的(:12和/或BC13。在一些實現(xiàn)中，黑色掩模23可以是標準具(etalon)或干涉測量堆棧結構。在此類干涉測量堆棧黑色掩模結構23中，傳導性的吸收體可用于在每行或每列的光學堆棧16中的下靜止電極之間傳送或匯流信號。在一些實現(xiàn)中，分隔層35可用于將吸收體層16a與黑色掩模23中的傳導層大體上電隔離。圖5E示出IMOD的另一示例，其中可移動反射層14是自支承的。不同于圖5D，圖5E的實現(xiàn)不包括支承柱18。作為代替，可移動反射層14在多個位置接觸底下的光學堆棧16，且可移動反射層14的曲度提供足夠的支承以使得在跨該干涉測量調制器的電壓不足以引起致動時，可移動反射層14返回至圖5E的未致動位置。出于清晰起見，可包含多個(若干)不同層的光學堆棧16在此處被不為包括光學吸收體16a和電介質16b。在一些實現(xiàn)中，光學吸收體16a既可用作固定電極又可用作部分反射層。在諸實現(xiàn)中，諸如圖5A-5E中所示的那些實現(xiàn)中，頂OD用作直視設備，其中是從透明基板20的前側(即，與布置調制器的一側相對的那側)來觀看圖像。在這些實現(xiàn)中，可對該設備的背部(即，該顯示設備的在可移動反射層14后面的任何部分，包括例如圖5C中所解說的可形變層34)進行配置和操作而不沖突或不利地影響該顯示設備的圖像質量，因為反射層14在光學上屏蔽了該設備的那些部分。例如，在一些實現(xiàn)中，在可移動反射層14后面可包括總線結構(未圖解)，這提供了將調制器的光學性質與該調制器的機電性質(諸如，電壓尋址和由此類尋址所導致的移動)分離的能力。另外，圖5A-5E的實現(xiàn)可簡化處理(諸如，舉例而言圖案化)。圖6示出解說干涉測量調制器的制造過程80的流程圖的示例，并且圖7A-7E示出此類制造過程80的相應階段的橫截面示意圖解的示例。在一些實現(xiàn)中，可實現(xiàn)制造過程80加上圖6中未示出的其它框以制造例如圖1和5中所解說的一般類型的干涉測量調制器。參考圖1、5和6，過程80在框82處開始以在基板20上方形成光學堆棧16。圖7A解說了在基板20上方形成的此類光學堆棧16?；?0可以是透明基板(諸如，玻璃或塑料)，其可以是柔性的或是相對堅硬且不易彎曲的，并且可能已經(jīng)歷了在先制備工藝(例如，清洗)以便于高效地形成光學堆棧16。如上文所討論的，光學堆棧16可以是導電的、部分透明且部分反射的，并且可以是例如通過將具有期望性質的一層或多層沉積在透明基板20上來制造的。在圖7A中，光學堆棧16包括具有子層16a和16b的多層結構，但在一些其它實現(xiàn)中可包括更多或更少的子層。在一些實現(xiàn)中，子層16a、16b中的一者可配置成具有光學吸收和傳導性質兩者，諸如組合式導體/吸收體子層16a。另外，子層16a、16b中的一者或多者可被圖案化成平行條帶，并且可形成顯示設備中的行電極。此類圖案化可通過掩模和蝕刻工藝或本領域已知的另一合適工藝來執(zhí)行。在一些實現(xiàn)中，子層16a、16b中的一者可以是絕緣層或介電層，諸如沉積在一個或多個金屬層(例如，一個或多個反射和/或傳導層)上方的子層16b。另外，光學堆棧16可被圖案化成形成顯示器的諸行的個體且平行的條帶。過程80在框84處繼續(xù)以在光學堆棧16上方形成犧牲層25。犧牲層25稍后被移除(例如，在框90處)以形成腔19，且因此在圖1中所解說的結果所得的干涉測量調制器12中未示出犧牲層25。圖7B解說包括形成在光學堆棧16上方的犧牲層25的經(jīng)部分制造的器件。在光學堆棧16上方形成犧牲層25可包括以所選厚度來沉積二氟化氙(XeF2)可蝕刻材料(諸如，鑰(Mo)或非晶硅(Si))，該厚度被選擇成在后續(xù)移除之后提供具有期望設計大小的間隙或腔19 (也參見圖1和7E)。沉積犧牲材料可使用諸如物理汽相沉積(PVD，例如濺鍍)、等離子體增強型化學汽相沉積(PECVD)、熱化學汽相沉積(熱CVD)、或旋涂等沉積技術來實施。過程80在框86處繼續(xù)以形成支承結構(例如，圖1、5和7C中所解說的柱子18)。形成柱子18可包括:圖案化犧牲層25以形成支承結構孔，然后使用沉積方法(諸如PVD、PECVD、熱CVD或旋涂)將材料(例如，聚合物或無機材料，例如氧化硅)沉積至該孔中以形成柱子18。在一些實現(xiàn)中，在犧牲層中形成的支承結構孔可延伸穿過犧牲層25和光學堆棧16兩者到達底下的基板20，從而柱子18的下端接觸基板20，如圖5A中所解說的。替換地，如圖7C中所描繪的，在犧牲層25中形成的孔可延伸穿過犧牲層25，但不穿過光學堆棧16。例如，圖7E解說了支承柱18的下端與光學堆棧16的上表面接觸?？赏ㄟ^在犧牲層25上方沉積支承結構材料層并將該支承結構材料的位于遠離犧牲層25中的孔的部分圖案化來形成柱子18或其它支承結構。這些支承結構可位于這些孔內(如圖7C中所解說的)，但是也可至少部分地延伸在犧牲層25的一部分上方。如上所述，對犧牲層25和/或支承柱18的圖案化可通過圖案化和蝕刻工藝來執(zhí)行，但也可通過替換的蝕刻方法來執(zhí)行。過程80在框88處繼續(xù)以形成可移動反射層或膜，諸如圖1、5和7D中所解說的可移動反射層14?？梢苿臃瓷鋵?4可通過采用一個或多個沉積步驟(例如，反射層(例如，鋁、鋁合金)沉積)連同一個或多個圖案化、掩模和/或蝕刻步驟來形成?？梢苿臃瓷鋵?4可以是導電的，且被稱為導電層。在一些實現(xiàn)中，可移動反射層14可包括如圖7D中所示的多個子層14a、14b、14c。在一些實現(xiàn)中，這些子層中的一者或多者(諸如子層14a、14c)可包括為其光學性質所選擇的高反射子層，且另一子層14b可包括為其機械性質所選擇的機械子層。由于犧牲層25仍存在于在框88處形成的經(jīng)部分制造的干涉測量調制器中，因此可移動反射層14在此階段通常是不可移動的。包含犧牲層25的經(jīng)部分制造的MOD在本文也可稱為“未脫?！?MOD。如上文結合圖1所描述的，可移動反射層14可被圖案化成形成顯示器的諸列的個體且平行的條帶。過程80在框90處繼續(xù)以形成腔，例如圖1、5和7E中所解說的腔19。腔19可通過將(在框84處沉積的)犧牲材料25暴露于蝕刻劑來形成。例如，可蝕刻的犧牲材料(諸如Mo或非晶Si)可通過干法化學蝕刻來移除，例如通過將犧牲層25暴露于氣態(tài)或蒸氣蝕刻劑(諸如，由固態(tài)XeF2得到的蒸氣)長達能有效地移除期望量的材料(通常是相對于圍繞腔19的結構選擇性地移除)的一段時間來移除。還可使用其他蝕刻方法，例如濕法蝕刻和/或等離子蝕刻。由于在框90期間移除了犧牲層25，因此可移動反射層14在此階段之后通常是可移動的。在移除犧牲材料25之后，結果所得的已完全或部分制造的MOD在本文中可被稱為“已脫?！表擮D。在一些實現(xiàn)中，包括干涉測量調制器的顯示器可具有可導致該顯示器所產(chǎn)生的圖像的質量降低的某些缺陷。例如，干涉測量調制器的反射層14的反射率跨反射層14可能是非均勻的，這可導致從該調制器反射的光的非均勻性。反射層14可能是不平坦的(例如，略微彎曲)，這可導致由該調制器所反射的光的色彩變化。此類色彩變化傾向于使由調制器所產(chǎn)生的色彩不飽和。另外，向調制器提供電壓的電連接占據(jù)了顯示器上的空間，并由此減少了可用于反射圖像的光的區(qū)域。在一些實現(xiàn)中，這些電連接由黑色掩模隱藏以保持顯示器的對比度。入射在該黑色掩模上的光對該顯示器所產(chǎn)生的經(jīng)反射圖像沒有貢獻。
本文所描述的實現(xiàn)被配置成減少或避免這些缺陷中的一些或所有缺陷。例如，在一些實現(xiàn)中，與整個反射層14相比，反射層14的中心區(qū)域傾向于更平坦并且具有更均勻的反射率(根據(jù)波長而變)。因此，使入射光朝向反射層14的中心區(qū)域(并遠離該反射層的邊緣)會聚或集中可減少反射率變化以及該調制器的色彩不飽和量。另外，通過使入射光朝向調制器的中心區(qū)域會聚或集中，原本將入射在黑色掩模上的一些光將被該調制器反射，并由此對該顯示器所產(chǎn)生的圖像作出貢獻。為了使光朝向調制器的中心會聚或集中，本文公開的某些實現(xiàn)使用毗鄰于調制器地嵌入在基板中的微透鏡陣列。入射光被這些微透鏡折射，并會聚、集中和/或聚焦至反射層的中心區(qū)域上。圖8示出包括多個顯示元件801的顯示器800的橫截面的示例。這些顯示元件801可排列成一維或二維陣列，該陣列可以是周期性的和/或非周期性的。在所解說的實現(xiàn)中，每個顯示元件801包括透鏡或微透鏡804以及光調制器802。在各種實現(xiàn)中，光調制器802可包括本文所描述的任何光調制器，諸如舉例而言參照圖1和5A-5E所示出和描述的任何干涉測量調制器。在圖8中所示的實現(xiàn)中，光調制器802包括部分反射器(諸如舉例而言，在光學堆棧16內的部分反射器)以及可移動反射器(諸如舉例而言，可移動反射層14)。該部分反射器與該可移動反射器間隔開或定位成遠離該可移動反射器(例如，通過柱子18)以提供光學腔806。該可移動反射器可(響應于合適的電信號而)朝向或遠離該部分反射器移動以調整光學腔806以及間隙19的高度，由此調整光學腔806中的光的干涉測量調制。光調制器802可部署在基板20的第一表面818上方。例如，在圖8中所示的實現(xiàn)中，光調制器802部署在第一表面818上(例如,光學堆棧16部署在第一表面818上)。在其它實現(xiàn)中，一個或多個層(例如，間隔層、鈍化層、濾光層、漫射層等)可部署在基板20的第一表面818與光調制器802之間?；?0具有第二表面816,該第二表面816與第一表面818間隔該基板20的厚度。在使用中，顯示器800大體上取向成使得基板20的第二表面816接近用戶而基板20的第一表面818遠離用戶。當光調制器802在打開與關閉狀態(tài)之間致動時，入射在顯示器800上的光以各種量被反射。在圖8中所示的實現(xiàn)中，微透鏡804毗鄰于在打開及關閉狀態(tài)之間致動的第一表面818地部署在(例如，嵌入在)基板20中?？纱_定微透鏡804的大小和形狀以使得微透鏡804與基板20的第二表面816間隔開。如圖8中示意性地解說的，微透鏡804的一部分(例如，表面819)可與基板20的第一表面818基本齊平。在各種實施例中，每個微透鏡804具有部署在第一表面818的大約IOOym內的表面819，以使得這些微透鏡從第一表面818凹陷或突出。在其它實現(xiàn)中，微透鏡804的表面819在第一表面818的大約50 μ m內、在第一表面818的大約25 μ m內、在第一表面818的大約15 μ m內、在第一表面818的大約10 μ m內、在第一表面818的大約5 μ m內、或在距第一表面818的某個其它合適距離內。在一些實現(xiàn)中，微透鏡804部署成毗鄰于第一表面818的距離小于大約諸光調制器802的節(jié)距。微透鏡804可包括具有與基板20的折射率不同的折射率(或諸折射率)的一種或多種材料。微透鏡的折射率可大于基板20的折射率，從而微透鏡804為正(或即會聚)透鏡。例如，微透鏡804可包括具有約為2.05的折射率的氮化硅(SiN)，而基板20可包括具有約為1.51的折射率的玻璃(例如，SiO2)。微透鏡804可(補充地或替換地)包括氮氧化硅(SiON)、聚酰亞胺、氧化銦錫(ITO)、非晶硅、二氧化鐵(TiO2)、氧化鋁(Al2O3)、或其組合。如圖8中示意性地解說的，微透鏡804可基本上定形為球體的一部分(例如，半球體)以形成平凸透鏡。也可使用其它形狀，諸如舉例而言橢圓體、卵形體、圓柱體、棱柱、多面體，等等。微透鏡804的大小可與諸光調制器802的節(jié)距相當。例如，微透鏡的直徑(或橫向大小)可約小于或大致等于該節(jié)距。微透鏡804的曲率半徑可約大于、大致等于或約小于光調制器的大小。例如，圖8中示意性地解說的微透鏡804的曲率半徑大致為光調制器802的大小的一半。在一些實現(xiàn)中，微透鏡804的曲率半徑大致為諸光調制器的節(jié)距D的一半(例如，參見圖gA)?？蛇x擇微透鏡的曲率半徑以提供光朝向光調制器中心的合適程度的會聚或集中。在一些實現(xiàn)中，諸微透鏡804的節(jié)距與諸光調制器的節(jié)距D基本匹配。在一些實現(xiàn)中，每個光調制器802基本部署在相應的微透鏡804上方。例如，如圖8中示意性地示出的，每個光調制器802的中心與其相應的微透鏡804的中心基本對準。在其它實現(xiàn)中，一個光調制器802可部署在兩個或更多個微透鏡上方。圖8示意性地示出旨在解說而非限制嵌入式微透鏡804的特征的示例。在圖8中，光線812被示為入射在顯示器800上。若在顯示器800中沒有使用微透鏡804，則光線812將沿由點線示意性地解說的路徑傳播，并且將在位置807處遭遇反射層14。微透鏡804在顯示器800中的存在使得光線812沿由虛線示意性地解說的路徑折射，并且在位置808處遭遇反射層14，該位置808比位置807更靠近該反射層的中心。相應地，此示例示意性地解說微透鏡804可如何使光朝向反射層14的中心會聚或集中(同時參見圖1lA和11B)。在一些實施例中，可選擇微透鏡804的焦距以將光聚焦至反射層14上或在光學腔806中提供焦點。與其中微透鏡陣列部署成毗鄰于基板的第二表面816 (例如，接近用戶的表面)的顯示器800相比，其中微透鏡陣列部署成毗鄰于基板20的第一表面818的顯示器800的實現(xiàn)可具有優(yōu)點。在一些實現(xiàn)中，基板20厚度可通常遠大于毗鄰顯示元件之間的節(jié)距或間距。例如，該節(jié)距可在從約ΙΟμπι至50μηι的范圍中，且基板厚度可在從約200 μ m至IOOOym的范圍中。因此，部署成毗鄰于基板20的第一表面818的微透鏡陣列將通常比部署成毗鄰于基板20的第二表面816的微透鏡陣列更靠近光調制器。部署成靠近光調制器802的微透鏡陣列與部署成距這些調制器遠得多的微透鏡陣列(其只能從幾乎垂直于基板20的窄角度范圍將光集中至調制器上)相比可實現(xiàn)成從更寬的角度范圍使光朝向調制器集中。另外，與部署在基板的第二表面816中或基板的第二表面816上的微透鏡陣列(其中該微透鏡陣列可能更容易暴露并且可能被擦傷或損壞)相比，Btt鄰于第一表面818地部署在基板20中的微透鏡陣列將不太可能因顯示器800的日常使用而損壞。微透鏡陣列的細節(jié)可寬泛地變化。圖9A-9E示出示意性地解說包括微透鏡804的陣列的顯示器800的不同實現(xiàn)的橫截面的示例。圖9A示出總體上類似于圖8中所示的示例的示例。光調制器802 (或顯示元件801)的陣列的節(jié)距為D。在此實現(xiàn)中，每個調制器802部署在相應的微透鏡804上方，因此微透鏡804的陣列的節(jié)距也為D。在一些實現(xiàn)中，微透鏡804的焦距被選擇成與光調制器802的陣列的節(jié)距D相當。圖9B示出顯示器800的一種實現(xiàn)，其中間隔層820將微透鏡804與光調制器802分開。比起在不具有間隔層820的某些實現(xiàn)中而言，間隔層820可準許由微透鏡804折射的光移至更靠近光調制器802的中心。在一些實現(xiàn)中，間隔層820的厚度在從約0.01 μ m至約2μ m的范圍中。也可使用其它厚度的間隔層820,諸如舉例而言小于約5 μ m、小于約10 μ m,等等。間隔層820可以是基本透明的材料(例如，玻璃)。在一些實現(xiàn)中，間隔層820包括折射率大致等于基板20的折射率的材料。間隔層820可包括用于濾光的濾光材料(例如，濾色片)和/或用于使光漫射的漫射材料。在一些實現(xiàn)中，可使用多個間隔層820，例如基本透明的間隔層和漫射層。間隔層820的許多變化是可能的。一個或多個間隔層820可與本文所描述的任何實現(xiàn)一起使用。圖9C示意性地解說其中諸微透鏡804合并在一起并在基板20的第一表面818附近交迭而不是彼此間隔開的分立元件的實現(xiàn)。該微透鏡陣列的毗鄰于基板20的第一表面818的一部分822基本上起到使微透鏡804與光調制器802分開的間隔層的作用。圖9D示意性地解說其中微透鏡804包括具有第一透鏡824和第二透鏡828的復合透鏡的實現(xiàn)。在此實現(xiàn)中，第一透鏡824為具有凸外表面832a、凹內表面832b、以及基本平坦的表面832c的凹凸透鏡。第二透鏡828為具有凸外表面834a和基本平坦的表面834b的平凸透鏡。在所解說的實現(xiàn)中，第二透鏡828的凸外表面834a與第一透鏡824的凹內表面832b接觸。第一透鏡824可包括折射率不同于包括第二透鏡828的材料的折射率的材料。第一透鏡824和第二透鏡828的折射率中的一者或兩者可不同于基板20的折射率。在一些實現(xiàn)中，第二透鏡828的折射率小于第一透鏡824的折射率。此類實現(xiàn)的一個潛在優(yōu)點在于:第二透鏡828傾向于使光朝向垂直于反射層14的方向折射，此舉可改善調制器802的色彩響應。在其它實現(xiàn)中，該復合透鏡可包括比圖9D中示意性地示出的兩個透鏡824、828更多的透鏡。另外，在其它實現(xiàn)中，透鏡824、828可具有與圖9D中示意性地示出的不同的形狀和/或大小。在各種實現(xiàn)中，第二透鏡828至少部分地部署在或嵌入在第一透鏡824中。第一透鏡824可包括基本平坦的表面832c，第二透鏡可包括基本平坦的表面834b，以使得基本平坦的表面832c和基本平坦的表面834b與基板20的第一表面818基本共面。在一些實現(xiàn)中，外表面832a表面的至少一部分和/或外表面834a的至少一部分從基板20的第一表面818朝向基板的第二表面816延伸。表面832a、834a中的至少一者可以基本上是球體的一部分。圖9E示意性地解說其中微透鏡804包括分級折射率(或梯度折射率)透鏡的實現(xiàn)。在分級折射率透鏡中，折射率在透鏡的中心與表面之間變化(例如，如通過微透鏡804中所示的點畫來示意性地表示的)。在分級折射率透鏡的一些實現(xiàn)中，透鏡中心附近的折射率大于透鏡表面附近的折射率?？蛇x擇折射率變化(以及其它因素)以提供由透鏡所折射的光的期望程度的會聚或集中。圖10示出解說由通過嵌入在基板中的微透鏡進行的光會聚所引起的在光調制器中心附近的照明增大的示例計算的圖表?？v軸是亮度效率比，其為(在圖9A-9E中所示的配置中，在微透鏡中心正上方的調制器中心處測量的)峰值光強度與在無微透鏡的情況下將發(fā)生的平均光強度之比。橫軸為基板20的第一表面818與光調制器802之間的間距。該示例計算是使用可從美國亞利桑那州圖森(Tucson,Arizona)的Breault研究組織(BreaultResearch Organization)獲得的高級系統(tǒng)分析程序(ASAP )執(zhí)行的。在該計算中，假設微透鏡為具有15 μ m的半徑且由具有2.05的折射率的SiN形成的半球形。假設基板為具有1.51的折射率的玻璃。光垂直入射在基板上。圖10示出在此示例計算中，亮度效率比從約1.6 (對于0.0l μ m的間距)增大至約2 (對于約2 μ m的間距)。圖1lA和IlB示出解說具有微透鏡的光調制器的光強度分布的示例計算的俯視圖的照明標繪。在圖1lA和IlB中，基板20的第一表面818與光調制器之間的間距分別為0.Ο μπι和2.Ομπι。在這些解說性俯視圖中，光調制器在圖1lA和IlB的X-Y平面中的每個方向上在-ΙΟΟμπι與+ΙΟΟμπι之間延伸。微透鏡的中心位于這些照明標繪的中心處(例如，在X=0，Y=O處)。微透鏡的橫截面為圓形(由曲線852示出)，并且具有15 μ m的半徑。每個圖形右側和底側的插圖示出分別沿穿過該照明標繪的中心的垂直和水平剖面的強度概況(例如，通量/μ m2，以任意單位計)。這些照明標繪和插圖表明，與透鏡852外部的位置853處的強度相比，在微透鏡中心正下方的位置850處的光強度增大。由于光朝向中心850會聚，該照明分布在離中心850約15 μ m的距離處具有強度較低的圓形“谷地”854。下表列出針對基板的下表面與光調制器之間的不同間距的示例強度(以任意單位計)及亮度效率比。
權利要求
1.一種制造顯示元件的方法，所述方法包括: 在具有第一表面和第二表面的基板中形成微透鏡，所述第一表面與所述第二表面間隔開，所述微透鏡部署成毗鄰于所述基板的所述第一表面；以及 在所述基板的所述第一表面上方形成光調制器，所述光調制器部署在所述微透鏡上方，所述光調制器包括光學腔，所述光學腔被配置成被調整以便干涉地調制光。
2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，形成所述微透鏡包括: 在所述基板的所述第一表面中形成腔:以及 在所述第一表面上形成第一介電層，所述第一介電層的折射率不同于所述基板的折射率，所述第一介電層至少部分地填充所述基板的所述第一表面中的所述腔。
3.如權利要求2所述的方法，其特征在于，所述第一介電層的折射率大于所述基板的折射率。
4.如權利要求2所述的方法，其特征在于，所述基板包括玻璃，并且所述第一介電層包括氮化硅、氮氧化硅和聚酰亞胺中的至少一者。
5.如權利要求2所述的方法，其特征在于，形成所述腔包括: 用掩模來掩蔽所述基板的所述第一表面的至少一部分，所述掩模包括至少一個開口 ；以及 用蝕刻劑來蝕刻所述基板。
6.如權利要求5所述的方法，其特征在于，所述蝕刻劑包括各向同性蝕刻劑。
7.如權利要求5所述的方法，其特征在于，所述基板包括玻璃，并且所述蝕刻劑包括氟化氫。
8.如權利要求2所述的方法，其特征在于，形成所述微透鏡進一步包括平坦化所述第一介電層。
9.如權利要求8所述的方法，其特征在于，平坦化所述第一介電層包括化學機械拋光所述第一介電層的表面。
10.如權利要求8所述的方法，其特征在于，形成所述微透鏡進一步包括在經(jīng)平坦化的第一介電層上形成間隔層。
11.如權利要求2所述的方法，其特征在于，形成所述微透鏡進一步包括在所述第一介電層上形成第二介電層，所述第二介電層的折射率不同于所述第一介電層的折射率。
12.如權利要求11所述的方法，其特征在于，進一步包括平坦化至少所述第二介電層。
13.如權利要求1所述的方法，其特征在于，形成所述微透鏡包括: 用掩模來掩蔽所述基板的所述第一表面的至少一部分，所述掩模包括至少一個開口 ；以及 使摻雜劑擴散至所述基板中，所述摻雜劑被選擇成改變所述基板的折射率。
14.如權利要求13所述的方法，其特征在于，所述摻雜劑被選擇成增大所述基板的折射率。
15.如權利要求13所述的方法，其特征在于，所述基板包括玻璃，并且所述摻雜劑包括硼。
16.如權利要求13所述的方法，其特征在于，使所述摻雜劑擴散包括加熱所述基板。
17.如權利要求1所述的方法，其特征在于，形成所述光調制器包括:在所述基板的所述第一表面上方形成部分反射器；以及 在所述部分反射器上萬形成可移動反射器，所述可移動反射器與所述部分反射器間隔開以提供所述光學腔，所述可移動反射器被配置成相對于所述部分反射器移動以便在所述光學腔中干涉地調制光。
18.—種包括多個顯示元件的顯示器，每個顯示元件是根據(jù)如權利要求1所述的方法制造的。
19.如權利要求18所述的顯示器，其特征在于，進一步包括: 處理器，其被配置成與所述顯示器通信，所述處理器被配置成處理圖像數(shù)據(jù)；以及 存儲器設備，其配置成與所述處理器通信。
20.如權利要求19所述的顯示器，其特征在于，進一步包括驅動器電路，所述驅動器電路被配置成將至少一個信號發(fā)送給所述顯示器。
21.如權利要求20所述的顯示器，其特征在于，進一步包括控制器，其配置成將所述圖像數(shù)據(jù)的至少一部分發(fā)送給所述驅動器電路。
22.如權利要求19所述的顯示器，其特征在于，進一步包括圖像源模塊，其配置成將所述圖像數(shù)據(jù)發(fā)送給所述處理器。
23.如權利要求22所述的顯示器，其特征在于，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。
24.如權利要求19所述的顯示器，其特征在于，進一步包括輸入設備，其配置成接收輸入數(shù)據(jù)并將所述輸入 數(shù)據(jù)傳達給所述處理器。
25.—種機電系統(tǒng)器件,所述器件包括: 具有第一側和第二側的基板，所述基板具有基板折射率； 部署在所述基板中的微透鏡，所述微透鏡毗鄰于所述基板的所述第一側，所述微透鏡包括具有第一折射率的第一透鏡和具有第二折射率的第二透鏡，所述第二折射率不同于所述第一折射率，所述第一折射率和所述第二折射率中的至少一者不同于所述基板折射率；以及 部署在所述基板的所述第一側上方的光調制器，所述光調制器與所述微透鏡基本對準，所述光調制器包括光學腔，所述光學腔被配置成被調整以便干涉地調制光。
26.如權利要求25所述的器件，其特征在于，所述第二折射率小于所述第一折射率。
27.如權利要求25所述的器件，其特征在于，所述第一透鏡、所述第二透鏡、或者所述第一透鏡和所述第二透鏡兩者包括氮化硅、氮氧化硅和聚酰亞胺中的至少一者。
28.如權利要求25所述的器件，其特征在于，所述第一透鏡具有第一表面和第二表面，所述第一表面比所述第二表面延伸得更靠近所述基板的所述第二側，并且所述第二透鏡具有第三表面和第四表面，所述第三表面比所述第四表面延伸得更靠近所述基板的所述第二側，所述第三表面與所述第二表面接觸。
29.如權利要求28所述的器件，其特征在于，所述第一表面、所述第二表面和所述第三表面基本為球體的部分。
30.如權利要求25所述的器件，其特征在于，所述光調制器具有第一橫向大小，所述微透鏡具有第二橫向大小，所述第二橫向大小大致小于所述第一橫向大小。
31.如權利要求30所述的器件，其特征在于，所述微透鏡的焦距大致大于所述光調制器的所述第一橫向大小。
32.如權利要求25所述的器件，其特征在于，所述第二透鏡至少部分地部署在所述第一透鏡中。
33.如權利要求25所述的器件，其特征在于，所述第一透鏡包括基本平坦的第一表面，所述第二透鏡包括基本平坦的第二表面，所述第一表面和所述第二表面與所述基板的所述第一側基本共面。
34.如權利要求33所述的器件，其特征在于，所述第一透鏡包括彎曲的第三表面，所述第二透鏡包括彎曲的第四表面，所述第三表面的至少一部分和所述第四表面的至少一部分從所述基板的所述第一側朝向所述基板的所述第二側延伸。
35.如權利要求34所述的器件，其特征在于，所述第三表面和所述第四表面中的至少一者基本為球體的一部分。
36.如權利要求25所述的器件，其特征在于，所述第一透鏡包括凹凸透鏡，并且所述第二透鏡包括平凸透鏡。
37.如權利要求25所述的器件，其特征在于，所述光調制器包括: 部署在所述基板的所述第一側上的部分反射器；以及 可移動反射器，其與所述部分反射器間隔開一間隙，由此提供所述光學腔。
38.如權利要求25所述的器件，其特征在于，進一步包括部署在所述基板的所述第一側與所述光調制器之間的間隔層。
39.一種機電系統(tǒng)設備，所述設備包括: 用于折射光的裝置，所述折射裝置部署在具有第一側和第二側以及基板折射率的基板中，所述折射裝置部署成毗鄰于所述基板的所述第一側，所述折射裝置包括具有第一折射率的用于折射光的第一裝置和具有第二折射率的用于折射光的第二裝置，所述第二折射率不同于所述第一折射率，所述第一折射率和所述第二折射率中的至少一者不同于所述基板折射率；以及 部署在所述基板的所述第一側上的用于調制光的裝置，所述光調制裝置與所述折射裝置基本對準，所述光調制裝置包括光學腔，所述光學腔被配置成被調整以便干涉地調制光。
40.如權利要求39所述的設備，其特征在于，所述第二折射率小于所述第一折射率。
41.如權利要求39所述的設備，其特征在于，所述用于折射光的裝置包括微透鏡，所述第一折射裝置包括第一透鏡，并且所述第二折射裝置包括第二透鏡。
42.如權利要求41所述的設備，其特征在于，所述第二透鏡至少部分地部署在所述第一透鏡中。
43.如權利要求41所述的設備，其特征在于，所述第一透鏡是凹凸透鏡，并且所述第二透鏡是平凸透鏡。
44.如權利要求39所述的設備，其特征在于，所述光調制裝置包括干涉測量光調制器。
45.如權利要求44所述的設備，其特征在于，所述干涉測量光調制器包括: 部署在所述基板的所述第一側上的部分反射器；以及 可移動反射器，其與所述部分反射器間隔開一間隙，由此提供所述光學腔。
46.如權利要求39所述的設備，其特征在于，進一步包括用于將所述光折射裝置與所述光調制裝置分離的裝置，所述分離裝置部署在所述基板的所述第一側與所述光調制裝置之間。
47.如權利要 求46所述的設備，其特征在于，所述分離裝置包括間隔層。
全文摘要
本公開提供了用于引導入射光朝向干涉測量調制器顯示器的中心區(qū)域的方法、系統(tǒng)和裝置。在一方面，一種顯示器包括毗鄰于基板的第一表面嵌入在該基板中的微透鏡的陣列?？蓪⒐庹{制器的陣列部署在該基板的該第一表面上方?？蓪⒐庹{制器部署在相應的微透鏡上方。這些微透鏡可將入射光會聚或集中至相應的光調制器的中心區(qū)域上。這些微透鏡可包括單元件透鏡、復合透鏡和/或分級折射率透鏡。還公開了制造此類顯示器的各種方法。
文檔編號G02B26/00GK103168266SQ201180050131
公開日2013年6月19日 申請日期2011年10月13日 優(yōu)先權日2010年10月18日
發(fā)明者R·A·馬丁, K·阿弗拉托尼 申請人:高通Mems科技公司