具有靜粘滯力減少特征的顯示設(shè)備的制造方法
【專利說明】
[0001] 相關(guān)申請秦
[0002] 本專利申請案主張?jiān)?012年11月27日申請的標(biāo)題為"具有靜粘滯力減少特征的 顯示設(shè)備值ISPLAYAPPARATUSmHSTICTIONREDUCTIONFEATURE巧"的第 13/686, 464 號美國實(shí)用新型申請案的優(yōu)先權(quán)，且所述美國實(shí)用新型申請案轉(zhuǎn)讓給本發(fā)明的受讓人且特 此W引用方式明確并入本文中。
技術(shù)領(lǐng)域
[000引本發(fā)明設(shè)及機(jī)電系統(tǒng)（EM巧。特定來說，本發(fā)明設(shè)及用于避免EMS顯示器中的靜粘 滯力的機(jī)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0004] 某些顯示器經(jīng)設(shè)計(jì)W通過使用快口來調(diào)制光而產(chǎn)生圖像。該些快口由快口組合件 支撐及致動，所述快口組合件除了快口外還包含用于致動所述快口的致動器及用于將所述 快口支撐于襯底上方的錯(cuò)定件。出于各種原因，所述快口可與其它表面接觸。所述快口與 此些表面之間的靜粘滯力可永久地或?qū)嵸|(zhì)上永久地將所述快口粘附到所述表面，從而使其 不可操作。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的系統(tǒng)、方法及裝置各自具有若干創(chuàng)造性方面，所述方面中的任一單個(gè)方 面均不單獨(dú)地負(fù)責(zé)本文中所揭示的期望屬性。
[0006] 本發(fā)明中所描述的標(biāo)的物的一個(gè)創(chuàng)造性方面可實(shí)施于一種設(shè)備中，所述設(shè)備包含 安置于由襯底的面界定的第一表面上的多個(gè)機(jī)電系統(tǒng)（EM巧裝置。每一EMS裝置包含可在 實(shí)質(zhì)上平行于所述第一表面的平面中移動的組件。所述設(shè)備還包含第二表面，所述第二表 面接近于所述襯底定位W使得所述多個(gè)EMS裝置位于所述第一表面與所述第二表面之間。 另外，每一EMS裝置包含定位于所述可移動組件與第二表面之間的至少一個(gè)抗靜粘滯力突 出部。
[0007] 在某些實(shí)施方案中，所述抗靜粘滯力組件禪合到所述第二表面。在某些其它實(shí)施 方案中，所述抗靜粘滯力組件遠(yuǎn)離所述可移動組件朝向所述第二表面延伸。在某些實(shí)施方 案中，所述抗靜粘滯力組件在所述第二表面與多個(gè)EMS裝置之間延伸。在某些實(shí)施方案中， 所述第二表面包含經(jīng)錯(cuò)定到所述第一表面且與第二襯底間隔開的光圈層。在某些實(shí)施方案 中，所述抗靜粘滯力突出部定位于所述可移動組件與所述第一表面及所述第二表面兩者之 間。在某些實(shí)施方案中，所述抗靜粘滯力突出沿著與所述快口的運(yùn)動軸對準(zhǔn)的所述快口的 邊緣及/或中屯、軸定位。在某些其它實(shí)施方案中，所述至少一個(gè)抗靜粘滯力突出部橫跨所 述第二表面在多個(gè)可移動組件上方或下方。
[0008] 在某些實(shí)施方案中，所述EMS裝置中的每一者的所述可移動部分包括第一梁，且 所述抗靜粘滯力突出部防止相應(yīng)EMS裝置的所述第一梁與第二梁之間的機(jī)械靜粘滯力。在 某些此些實(shí)施方案中，所述抗靜粘滯力突出部從所述第一及第二梁中的一者朝向所述第二 表面延伸。在某些其它實(shí)施方案中，所述抗靜粘滯力突出部從所述第二表面朝向所述第一 及第二梁中的至少一者延伸。在某些其它實(shí)施方案中，所述EMS裝置中的每一者的所述可 移動部分包括快口，且所述抗靜粘滯力突出部防止所述快口與所述第一及第二表面中的一 者之間的靜電靜粘滯力。
[0009] 在某些實(shí)施方案中，所述抗靜粘滯力突出部具有小于或等于大約5微米的平行于 所述第一表面的至少一個(gè)尺寸。在某些實(shí)施方案中，所述抗靜粘滯力突出部具有大于大約1 厘米的平行于所述第一表面的第二尺寸。在一個(gè)實(shí)施方案中，所述至少一個(gè)抗靜粘滯力突 出部具有傾斜側(cè)壁。
[0010] 在某些實(shí)施方案中，所述EMS裝置包含顯示元件且所述設(shè)備包含并入有所述顯示 元件的顯示器。在某些實(shí)施方案中，所述顯示元件包含光調(diào)制器。舉例來說，所述光調(diào)制器 可為微機(jī)電系統(tǒng)（MEM巧快口組合件。
[0011] 在某些實(shí)施方案中，所述設(shè)備包含經(jīng)配置W與所述顯示器通信的處理器。所述處 理器經(jīng)配置W處理圖像。在此些實(shí)施方案中，所述設(shè)備還包含經(jīng)配置W與所述處理器通信 的存儲器裝置。在某些實(shí)施方案中，所述設(shè)備還可包含經(jīng)配置W發(fā)送至少一個(gè)信號到所述 顯示器的驅(qū)動器電路及經(jīng)配置W發(fā)送所述圖像數(shù)據(jù)的至少一部分到所述驅(qū)動器電路的控 制器。在某些實(shí)施方案中，所述顯示器還可包含經(jīng)配置W將所述圖像數(shù)據(jù)發(fā)送到所述處理 器的圖像源模塊，例如包含接收器、收發(fā)器或發(fā)射器。所述設(shè)備還可包含輸入裝置，其經(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)明中所描述的標(biāo)的物的另一創(chuàng)造性方面可實(shí)施于一種設(shè)備中，所述設(shè)備包含 安置于由襯底的面界定的第一表面上的多個(gè)EMS裝置。每一EMS裝置包含可在實(shí)質(zhì)上平行 于所述第一表面的平面中移動的組件。所述設(shè)備還包含第二表面，所述第二表面接近所述 第一表面定位W使得所述多個(gè)EMS裝置位于所述襯底與所述第二表面之間。針對所述EMS 裝置中的每一者，顯示器包含定位于所述可移動組件與所述第一表面或所述第二表面之間 的至少一個(gè)伸長抗靜粘滯力突出部。在某些實(shí)施方案中，所述至少一個(gè)伸長抗靜粘滯力突 出部實(shí)質(zhì)上延伸相應(yīng)可移動組件的兩個(gè)邊緣之間的整個(gè)距離。
[0013] 在某些實(shí)施方案中，所述伸長抗靜粘滯力突出部橫跨所述第一表面及所述第二表 面中的一者在多個(gè)可移動組件上方或下方。在某些實(shí)施方案中，所述多個(gè)EMS裝置安置于 所述第一表面及第二表面中的一者上在經(jīng)界定區(qū)內(nèi)，且所述至少一個(gè)伸長抗靜粘滯力突出 部從大約所述經(jīng)界定區(qū)的第一邊緣延伸到大約所述經(jīng)界定區(qū)的第二邊緣。
[0014] 在某些實(shí)施方案中，所述至少一個(gè)伸長抗靜粘滯力突出部沿著與所述可移動組件 的運(yùn)動軸對準(zhǔn)的所述可移動組件的中屯、軸定位。在某些實(shí)施方案中，所述至少一個(gè)伸長抗 靜粘滯力突出部沿著所述可移動組件的邊緣定位。
[0015] 在某些實(shí)施方案中，所述伸長抗靜粘滯力突出部具有沿著實(shí)質(zhì)上平行于所述可移 動組件的運(yùn)動軸的軸延伸的長度。在某些實(shí)施方案中，所述伸長抗靜粘滯力突出部是實(shí)質(zhì) 上透明的且跨越所述第一表面、所述第二表面或所述可移動組件中所界定的至少一個(gè)光透 射區(qū)延伸。
[0016] 在某些實(shí)施方案中，針對相應(yīng)EMS裝置的所述伸長抗靜粘滯力突出部包含接近所 述EMS裝置的所述可移動組件的對應(yīng)邊緣定位的至少兩個(gè)伸長抗靜粘滯力突出部。在某些 其它實(shí)施方案中，所述伸長抗靜粘滯力突出部禪合到所述第一表面。在某些其它實(shí)施方案 中，所述伸長抗靜粘滯力突出部禪合到所述第二表面。在某些其它實(shí)施方案中，所述伸長抗 靜粘滯力突出部禪合到所述可移動組件。
[0017] 在某些實(shí)施方案中，所述EMS裝置包含用于調(diào)制光W形成圖像的光調(diào)制器。舉例 來說，所述光調(diào)制器可為MEMS基于快口的光調(diào)制器。
[0018] 本發(fā)明中所描述的標(biāo)的物的另一創(chuàng)造性方面可實(shí)施于一種設(shè)備中，所述設(shè)備包含 安置于由襯底的面界定的第一表面上的多個(gè)EMS裝置。每一EMS裝置包含可在實(shí)質(zhì)上平行 于所述第一表面的平面中移動的組件。所述EMS裝置還包含形成致動器的第一梁及第二 梁。所述設(shè)備還包含第二表面，所述第二表面接近所述第一表面定位W使得所述多個(gè)EMS 裝置位于所述襯底與所述第二表面之間。針對所述EMS裝置中的每一者，顯示器包含定位 于所述可移動組件與所述第一表面或所述第二表面之間的至少一個(gè)伸長抗靜粘滯力突出 部。所述抗靜粘滯力突出部經(jīng)配置W防止所述相應(yīng)EMS裝置的所述第一梁與所述第二梁之 間的機(jī)械靜粘滯力。
[0019] 在某些實(shí)施方案中，針對每一EMS裝置的所述抗靜粘滯力突出部禪合到所述第一 表面或所述第二表面。在某些實(shí)施方案中，所述抗靜粘滯力突出部遠(yuǎn)離所述第一或第二表 面延伸，且所述抗靜粘滯力突出部足夠高W使得所述抗靜粘滯力突出部的遠(yuǎn)端與所述第一 及第二梁中的至少一者之間的垂直距離小于所述第一及第二梁的高度。在某些其它實(shí)施方 案中，所述抗靜粘滯力突出部遠(yuǎn)離所述第一及第二梁中的一者朝向所述第一或第二表面延 伸，且所述抗靜粘滯力突出部足夠高W使得所述抗靜粘滯力突出部的所述遠(yuǎn)端與所述第一 表面或所述第二表面之間的垂直距離小于所述第一及第二梁的高度。
[0020] 在某些實(shí)施方案中，所述EMS裝置包含用于調(diào)制光W形成圖像的光調(diào)制器。舉例 來說，所述光調(diào)制器可為MEMS基于快口的光調(diào)制器。
[0021] 在隨附圖式及W下說明中陳述本說明書中所描述的標(biāo)的物的一或多個(gè)實(shí)施方案 的細(xì)節(jié)。盡管本
【發(fā)明內(nèi)容】
中所提供的實(shí)例主要就基于MEMS的顯示器方面加W描述，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)顯示器、電泳顯示器及場發(fā)射顯示器）W及其它非顯示器的MEMS裝置（例如MEMS 麥克風(fēng)、傳感器及光學(xué)開關(guān)）。根據(jù)所述說明、圖式及權(quán)利要求書將明了其它特征、方面及優(yōu) 點(diǎn)。注意，W下圖的相對尺寸可能并不按比例繪制。
【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及圖4B展示雙重致動器快口組合件的實(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)造階段的等距視圖。
[0031] 圖8A展不顯不設(shè)備的一部分的橫截面圖。
[0032] 圖8B展示包含于圖8A中所示的顯示設(shè)備中的快口的平面圖。
[0033] 圖9A展示另一實(shí)例性顯示設(shè)備的一部分的橫截面圖。
[0034] 圖9B展示包含于圖9A中所示的顯示設(shè)備中的光圈層的平面圖。
[00巧]圖10A展不另一實(shí)例性顯不設(shè)備的一部分的橫截面圖。
[0036] 圖10B展示包含于圖10A中所示的顯示設(shè)備中的光圈層的平面圖。
[0037] 圖10C展示圖10A及10B中所示的光圈層的第二平面圖。
[0038] 圖11A展示另一實(shí)例性顯示設(shè)備的一部分的橫截面圖。
[0039] 圖11B展示包含于圖11A中所示的顯示設(shè)備中的快口組合件的平面圖。
[0040] 圖11C展示另一實(shí)例性顯示設(shè)備的橫截面圖。
[0041] 圖11D展示包含于顯示設(shè)備1150中的快口組合件1151的平面圖。
[0042] 圖12A及12B展示包含抗靜粘滯力突出部的額外實(shí)例性快口組合件的部分的橫截 面圖。
[0043] 圖13A到13C展示包含抗靜粘滯力突出部的顯示設(shè)備的額外實(shí)例。
[0044] 圖14展示包含抗機(jī)械靜粘滯力突出部的實(shí)例性快口組合件的等距視圖。
[0045] 圖15及16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。
[0046] 各圖式中，相同的參考符號及名稱指示相同元件。
【具體實(shí)施方式】
[0047]某些機(jī)電系統(tǒng)（EM巧裝置（例如納米機(jī)電系統(tǒng)（NEMS)、微機(jī)電系統(tǒng)（MEM巧或較大 型裝置）包含經(jīng)配置W在平行于一或多個(gè)平面表面的平面中移動的可移動組件。并入有此 些組件的許多EMS裝置面臨組件由于平面外運(yùn)動（從而使組件與其它表面接觸）而永久地 粘附到此些表面的可能性。此運(yùn)動可由于作用于所述可移動組件上的靜電電荷累積或由于 機(jī)械沖擊或其它力而發(fā)生。所述可移動組件可與其上制作有EMS裝置的襯底、制作于所述 襯底上在所述EMS裝置上面的其它平面表面或鄰近于所述可移動組件定位的相對襯底的 表面接觸。在其它情形中，通常定位于共同平面中的EMS裝置的可移動組件可由于機(jī)械沖 擊而彼此纏結(jié)。在該些實(shí)例中的任一者中，非期望接觸可使得所述特定EMS裝置不可操作。
[0048] 并入有此些EMS裝置的一個(gè)種類的設(shè)備是基于快口的顯示設(shè)備。此些設(shè)備包含快 n，所述快口通過在平行于其制作于其上的表面W及平行于相對襯底（例如顯示器蓋板或 后光圈層）的平面內(nèi)移動而調(diào)制光。如果此些快口中的許多者粘附到襯底或另一介入表 面，則由顯示設(shè)備所呈現(xiàn)的圖像的質(zhì)量將實(shí)質(zhì)上下降。
[0049] 為防止此情形發(fā)生，可將各種抗靜粘滯力突出部并入到此些顯示設(shè)備中。在某些 實(shí)施方案中，可將抗靜粘滯力突出部并入到面向一或兩個(gè)鄰近襯底的快口的一或兩個(gè)表面 上。在某些其它實(shí)施方案中，抗靜粘滯力突出部可形成于襯底自身上，朝向快口向外延伸。 在各種實(shí)施方案中，抗靜粘滯力突出部可為大體點(diǎn)狀突出部，具有大體圓柱形、矩形、多邊 形或不規(guī)則橫截面。在其它實(shí)施方案中，抗靜粘滯力突出部可經(jīng)伸長。舉例來說，如果制作 于襯底中的一者上，那么所述伸長抗靜粘滯力突出部可在多個(gè)快口下方延伸，且在某些情 形中，在整行或整列的快口下方延伸。
[0050] 為防止由于懸置組件彼此纏結(jié)所致的機(jī)械靜粘滯力，可將抗機(jī)械靜粘滯力突出部 并入到基于快口的顯示器中。舉例來說，在某些實(shí)施方案中，快口由包含相對的負(fù)載及驅(qū)動 梁電極的靜電致動器驅(qū)動。為防止該些電極彼此交叉，抗機(jī)械靜粘滯力突出部放置于襯底 上在驅(qū)動梁電極的上面及/或下面，或所述抗機(jī)械靜粘滯力突出部直接從所述梁電極中的 一者延伸?？箼C(jī)械靜粘滯力突出部足夠高W使得抗機(jī)械靜粘滯力突出部的遠(yuǎn)端與鄰近電極 梁（在第一實(shí)例中）或相對襯底（在第二實(shí)例中）之間的任何剩余間隙過窄而不允許負(fù)載 梁通過所述間隙。該防止負(fù)載梁可能與驅(qū)動梁交叉且纏結(jié)。
[0051] 可實(shí)施本發(fā)明中所描述的標(biāo)的物的特定實(shí)施方案來實(shí)現(xiàn)W下潛在優(yōu)點(diǎn)中的一或 多者。在EMS裝置（例如MEMS顯示器）中包含抗靜粘滯力突出部有助于確保裝置隨時(shí)間 的恰當(dāng)操作。所述突出部防止在平行于鄰近平面表面的平面中移動的EMS裝置中的組件的 表面與此些平面表面充分接觸而使得所述表面彼此粘附。此些表面的實(shí)例包含其上制作有 EMS裝置的襯底的表面、相對襯底的表面W及制作于與EMS裝置相同的襯底上的經(jīng)提高集 成式光圈層的面向快口的表面。
[0052] 伸長抗靜粘滯力突出部提供減少可移動組件由于所述組件的變形或因所述組件 W-角度接近鄰近平面表面而與所述平面表面接觸的可能性的額外優(yōu)勢。此外，伸長抗靜 粘滯力突出部還有助于減輕W下風(fēng)險(xiǎn)：可移動組件如果被迫離開其既定運(yùn)動平面則可被驅(qū) 動到一隔離點(diǎn)狀抗靜粘滯力突出部的側(cè)中，從而可能損壞裝置。
[0053] 抗機(jī)械靜粘滯力突出部提供減少EMS裝置的組件之間的機(jī)械靜粘滯力的風(fēng)險(xiǎn)的 額外益處。舉例來說，抗機(jī)械靜粘滯力突出部可防止梁響應(yīng)于機(jī)械沖擊而在彼此上方交叉 且被卡住。
[0054] 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 行及列的多個(gè)光調(diào)制器102a至Ij102d(統(tǒng)稱"光調(diào)制器102")。在顯示設(shè)備100中，光調(diào)制 器102a及102d處于敞開狀態(tài)，從而允許光通過。光調(diào)制器10化及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)備前面的周圍光來形成圖像。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面的一或多個(gè)燈的光（即，通過使用前光）來形成圖像。 [00巧]在某些實(shí)施方案中，每一光調(diào)制器102對應(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)色彩特定的光調(diào)制器102。通過選擇性地敞開對應(yīng)于特定像素 106的色彩特定的光調(diào)制器102中的一或多者，顯示設(shè)備100可在圖像104中產(chǎn)生色彩像素 106。在另一實(shí)例中，顯示設(shè)備100包含每像素106兩個(gè)或兩個(gè)W上光調(diào)制器102W在圖像 104中提供明度級。相對于圖像，"像素"對應(yīng)于由圖像的分辨率定義的最小圖片元素。相 對于顯示設(shè)備100的結(jié)構(gòu)組件，術(shù)語"像素"指用于調(diào)制形成所述圖像的單個(gè)像素的光的組 合機(jī)械與電組件。
[0056] 顯示設(shè)備100是直觀式顯示器，因?yàn)槠淇刹话ǔＴ谕队皯?yīng)用中發(fā)現(xiàn)的成像光 學(xué)裝置。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)備含有光調(diào)制器及任選地用于增強(qiáng)在所述顯示器上所看到 的亮度及/或?qū)Ρ榷鹊谋彻饣蚯肮狻?br>[0057] 直觀式顯示器可W透射模式或反射模式操作。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部上的夾層組合件布置。
[0058] 每一光調(diào)制器102可包含快口 108及光圈109。為照明圖像104中的像素106,快 口 108經(jīng)定位W使得其允許光通過光圈109朝向觀看者。為保持像素106未被照亮，快口 108經(jīng)定位W使得其阻礙光通過光圈109。光圈109由穿過每一光調(diào)制器102中的反射或 吸光材料圖案化的開口界定。
[0059] 所述顯示設(shè)備還包含連接到所述襯底且連接到光調(diào)制器W用于控制快口的移動 的控制矩陣。所述控制矩陣包含一系列電互連件（例如，互連件110、112及114)，包含每像 素行至少一個(gè)寫入啟用互連件11〇(也稱為"掃描線互連件"）、每一像素列的一個(gè)數(shù)據(jù)互連 件112及提供共同電壓到所有像素或至少到來自顯示設(shè)備100中的多個(gè)列及多個(gè)行兩者的 像素的一個(gè)共同互連件114。響應(yīng)于施加適當(dāng)電壓（"寫入啟用電壓，VWE")，給定像素行的 寫入啟用互連件110使所述行中的像素準(zhǔn)備好接受新快口移動指令。數(shù)據(jù)互連件112W數(shù) 據(jù)電壓脈沖的形式傳遞新移動指令。在某些實(shí)施方案中，施加到數(shù)據(jù)互連件112的數(shù)據(jù)電 壓脈沖直接促成快口的靜電移動。在某些其它實(shí)施方案中，數(shù)據(jù)電壓脈沖控制開關(guān)，例如， 晶體管或其它非