并入有多級快門的顯示設備的制造方法
【專利說明】并入有多級快口的顯示設備
[0001] 相關申請秦
[0002] 本專利申請案主張于2013年2月5日申請且標題為"并入有多級快口的顯示設備 值ISPLAYAPPARATUSINCORPORATINGMULTI-LEVELS皿TT邸巧"的第 13/759, 769 號美國實 用新型申請案的優先權，且所述申請案轉讓給本案受讓人且特此W引用方式明確并入本文 中。
技術領域
[0003]本發明設及成像顯示器領域，且具體來說，設及采用多級快口的成像顯示器。
【背景技術】
[0004] 一些顯示器（例如直觀式微機電系統（MEM巧顯示器）采用多個光調制器結合光 源來顯示圖像。每一光調制器通常包含可在通過其傳播光的光圈上方移動的單個快口。在 一些實施方案中，光調制器可經控制處于透射狀態、遮擋狀態或部分遮擋的一或多個狀態 中。
[0005]在一些顯示器方案中，灰階可使用時分灰階實現，其中圖像帖被分離成每色彩一 個W上子帖。舉例來說，圖像帖可被分離成每色彩兩個、=個、四個、五個、六個或六個W上 子帖。在一些時分灰階過程中，針對一色彩的每一帖顯示變化持續時間且/或處于變化光 源強度水平。
[0006] 如果所使用的光調制器是多狀態光調制器，則此些方案大大有益。多狀態光調制 器允許顯示器產生具有較少子帖的額外灰度階。所述多狀態光調制器通過提供完全透射、 部分透射或完全遮擋狀態來如此操作。然而，再現準確灰階需要對處于部分透射狀態中的 快口的位置的準確控制。
【發明內容】
[0007]本發明的系統、方法和裝置各自具有若干個創新方面，所述方面中的任何單個方 面都不單獨地決定本文中所揭示的合意屬性。
[0008]本發明中所描述的目標物的一個創新方面可實施于一種具有包含光阻擋層的設 備的設備中。所述設備進一步包含用于使光通過的光圈；安置于襯底上方的第一高度處的 第一快口，所述第一快口經配置W調制傳播穿過所述光圈的光；安置于所述襯底上方的第 二高度處的第二快口，所述第二高度不等于所述第一高度，所述第二快口經配置W調制傳 播穿過所述光圈的光。
[0009]在一些實施方案中，所述第一快口進一步經配置W在第一打開位置及第一關閉位 置中操作，使得在處于所述第一打開位置中時所述第一快口不遮擋所述光圈，且使得在處 于所述第一關閉位置中時所述第一快口遮擋所述光圈的第一部分，且其中所述第二快口進 一步經配置W在第二打開位置及第二關閉位置中操作，使得在處于所述第二打開位置中時 所述第二快口不遮擋所述光圈，且使得在處于所述第二關閉位置中時所述第二快口遮擋所 述光圈的第二部分。
[0010] 在一些實施方案中，所述第一快口進一步經配置W在所述第二快口正在所述第二 關閉位置中操作時在所述第一打開位置中操作，且在所述第二快口正在所述第二打開位置 中操作時在所述第一關閉位置中操作。在一些實施方案中，所述第一部分的面積不等于所 述第二部分的面積。
[0011] 在一些實施方案中，所述第一快口進一步經配置W在所述第二快口正在所述第二 打開位置中操作時在所述第一打開位置中操作，且在所述第二快口正在所述第二關閉位置 中操作時在所述第一關閉位置中操作。在一些實施方案中，所述光圈具有交叉槽形狀。在 一些其它實施方案中，光圈具有彎曲槽形狀。
[0012] 在一些實施方案中，所述設備進一步包含：顯示器；處理器，其經配置W與所述顯 示器通信，所述處理器經配置W處理圖像數據；及存儲器裝置，其經配置W與所述處理器 通信。在一些實施方案中，所述設備進一步包含經配置W將至少一個信號發送到所述顯示 器的驅動器電路，和經配置W將所述圖像數據的至少一部分發送到所述驅動器電路的控制 器。
[0013] 在一些實施方案中，所述設備進一步包含圖像源模塊，其經配置W將所述圖像數 據發送到所述處理器，其中所述圖像源模塊包含接收器、收發器和發射器中的至少一者。在 一些實施方案中，所述設備進一步包含輸入裝置，其經配置W接收輸入數據且將所述輸入 數據傳送到所述處理器。
[0014] 本發明中所描述的目標物的另一創新方面可實施于一種用于形成多級顯示裝置 的方法中，所述方法包含；在襯底上方形成第一模具；在所述第一模具上方圖案化第一快 口材料W形成第一快口；在所述第一快口上方形成第二模具；及在所述第二模具上方圖案 化第二快口材料W形成第二快n。在一些實施方案中，所述方法進一步包含；在圖案化所述 第二快口材料之后移除所述第一模具和所述第二模具。
[0015] 在一些實施方案中，所述方法進一步包含在形成所述第一模具之前在沉積于所述 襯底上的光圈層中形成光圈。在一些其它實施方案中，所述圖案化所述第一快口材料包含： 形成小于所述光圈的寬度的所述第一快口的寬度；且其中圖案化所述第二快口材料包含： 形成小于所述光圈的所述寬度的所述第二快口的寬度。
[0016] 本發明中所描述的目標物的另一創新方面可實施于一種具有光阻擋裝置的光圈 中，其包含：用于使光通過的光圈；第一光調制裝置，其安置于襯底上方的第一高度處，用 于調制傳播穿過所述光圈的光；及第二光調制裝置，其安置于所述襯底上方的第二高度處， 所述第二高度不等于所述第一高度，用于調制傳播穿過所述光圈的光。
[0017] 在一些實施方案中，所述第一光調制裝置經配置W在第一打開位置及第一關閉位 置中操作，W使得在處于所述第一打開位置中時所述第一光調制裝置經配置W不遮擋所述 光圈且在處于所述第一關閉位置中時所述第一光調制裝置經配置W遮擋所述光圈的第一 部分。所述第二光調制裝置經配置W在第二打開位置及第二關閉位置中操作，W使得在處 于所述第二打開位置中時所述第二光調制裝置經配置W不遮擋所述光圈且在所述第二關 閉位置中所述第二光調制裝置經配置W遮擋所述光圈的第二部分。
[0018] 在一些實施方案中，所述第一光調制裝置經配置W在所述第二光調制裝置正在所 述第二關閉位置中操作時在所述第一打開位置中操作且在所述第二光調制裝置正在所述 第二打開位置中操作時在所述第一關閉位置中操作。在一些實施方案中，所述第一部分的 面積不等于所述第二部分的面積。
[0019] 在一些實施方案中，所述第一光調制裝置進一步經配置W在所述第二快口正在所 述第二打開位置中操作時在所述第一打開位置中操作，且在所述第二快口正在所述第二關 閉位置中操作時在所述第一關閉位置中操作。
[0020] 在下文的附圖和描述中闡明本說明書中所描述的目標物的一或多個實施方案的 細節。盡管主要就基于MEMS的顯示器描述本
【發明內容】
中所提供的實例，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)、有機發光二極管（0LED)、電泳顯 示器和場發射顯示器）W及其它非顯示MEMS裝置（例如MEMS麥克風、傳感器和光開關）。 將從描述、圖式和權利要求書明白其它特征、方面和優點。注意，下圖的相對尺寸可不按比 例繪制。
【附圖說明】
[0021] 圖1A展示直觀式基于MEMS的顯示設備的實例性示意圖。
[0022] 圖1B展示主機裝置的實例性框圖。
[0023] 圖2展示說明性基于快口的光調制器的實例性透視圖。
[0024] 圖3A展示控制矩陣的實例性示意圖。
[0025] 圖3B展示連接到圖3A的控制矩陣的實例性基于快口的光調制器陣列的透視圖。
[0026] 圖4A和圖4B展示雙重致動器快口組合件的實例性視圖。
[0027] 圖5展示并入有基于快口的光調制器的顯示設備的實例性橫截面圖。
[002引圖6A到6E展示實例性復合快口組合件的構造階段的橫截面圖。
[0029] 圖7A到7D展示具有窄側壁梁的實例性快口組合件的構造階段的等角視圖。
[0030] 圖8展示具有多級快口的實例性顯示設備的橫截面圖。
[0031] 圖9A到9D展示圖8的顯示設備的多級快口的狀態的各種實例性俯視圖。
[0032] 圖10A到10D展示具有交叉槽光圈和多級快口的實例性快口組合件的各種俯視 圖。
[0033] 圖11展示具有彎曲槽光圈和多級快口的實例性光圈組合件的俯視圖
[0034]圖12A到12F展示具有多級快口的實例性快口組合件的構造階段的橫截面圖。 [00巧]圖13展示用于制作具有多級快口的快口組合件的過程的實例性流程圖。
[0036] 圖14A和14B展示圖解說明包含一組顯示元件的顯示裝置的實例性系統框圖。
[0037] 在各個圖式中，相似參考編號和標示指示相似元件。
【具體實施方式】
[0038]W下描述是針對出于描述本發明的創新方面的目的的一些實施方案。然而，所屬 領域的技術人員將容易認識到，可W許多不同方式應用本文中的教示。所描述的實施方案 可在可經配置W顯示圖像的任何裝置、設備或系統中實施，而不論圖像是在運動中（例如， 視頻）還是靜止的（例如，靜態圖像），且不論圖像為文字的、圖形的還是圖片的。更確切地 說，預期所描述的實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聯：移動電話、具多媒體因特網功能的蜂窩式 電話、移動電視接收器、無線裝置、智能電話、BludooUi?裝置、個人數據助理（PDA)、無線電 子郵件接收器、手持式或便攜式計算機、上網本、筆記本計算機、智能本、平板計算機、打印 機、復印機、掃描器、傳真裝置、全球定位系統（GP巧接收器/導航儀、相機、數字媒體播放器 (例如，MP3播放器）、便攜式攝像機、游戲控制臺、腕表、時鐘、計算器、電視監視器、平板顯 示器、電子閱讀裝置（例如，電子閱讀器）、計算機監視器、汽車顯示器（包含里程表及速度 計顯示器等）、駕駛艙控制及/或顯示器、攝像機景觀顯示器（例如，車輛中的后視攝像機的 顯示器）、電子照片、電子布告板或標牌、投影儀、建筑結構、微波、冰箱、立體聲系統、盒式記 錄器或播放器、DVD播放器、CD播放器、VCR、收音機、便攜式存儲器巧片、洗衣機、烘干機、洗 衣機/烘干機、停車計時器、包裝（例如，機電系統（EM巧應用中，包含微機電系統（MEM巧應 用W及非EMS應用）、美觀性結構（例如，關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、巧螺儀、運動感測裝置、磁力計、用于消費型電子裝置的慣性組件、消 費型電子產品的零件、變容器、液晶裝置、電泳裝置、驅動方案、制造工藝及電子測試裝備。 因而，所述教示并不希望僅限于圖中所描繪的實施方案，而實際上具有廣闊的可應用性，如 所屬領域的技術人員將容易明白的。
[0039] 多狀態快口組合件可包含W不同高度定位的多個快口。快口組合件內的每一快口 經配置W在兩個狀態之間操作。目P，每一快口在打開狀態（其中所述快口不遮擋穿過光圈 的光的通路）與關閉狀態（其中所述快口至少部分地遮擋穿過所述光圈的光）之間操作。 通過操作快口W使得多個快口中的至少一者處于打開狀態中且多個快口中的另一者處于 關閉狀態中，可整體地提供用于快口組合件的中間狀態。
[0040] 在一些實施方案中，多狀態快口組合件可具有定位于不同高度處的兩個快口，每 一快口經配置W在上文所提及的兩個狀態（即，打開狀態與關閉狀態）之間操作。在此些 實施方案中，快口組合件可在四個狀態中操作；完全透射狀態、完全遮擋狀態和兩個部分透 射狀態。在完全透射狀態中，兩個快口都處于打開狀態中。在完全遮擋狀態中，兩個快口都 處于關閉狀態中。在兩個部分透射狀態中，兩個快口中的一者處于關閉狀態中而兩個快口 中的另一者處于打開狀態中。
[0041] 在一些實施方案中，不同快口在其相應關閉位置中允許光傳到光圈或從光圈通過 的程度是不同的。上述情形可通過使快口覆蓋光圈到不同程度來實現。一個快口（處于關 閉位置中）可覆蓋（舉例來說）光圈的總面積的25%到50%，而另一快口（處于其相應關 閉位置中）可覆蓋（舉例來說）光圈的總面積的60%到80%。因此，在第一透射狀態中，其 中兩個快口中僅第一者處于關閉位置中，允許通過的光的量將不同于在第二透射狀態（其 中兩個快口中僅第二者處于關閉位置中）中允許通過的光的量。此允許快口組合件在兩個 部分透射狀態中允許或遮擋不同量的光。
[0042] 在一些實施方案中，光圈可具有矩形形狀。因此，快口組合件可包含矩形形狀多級 快口。替代地，光圈可具有不同形狀，例如交叉槽形狀或彎曲形狀。多級快口的形狀和大小 可經適當設計W使得每一快口可在打開狀態和關閉狀態中個別操作W為快口組合件提供 多狀態操作。
[0043] 本發明中所描述的目標物的特定實施方案可經實施W實現W下潛在優點中的一 或多者。通過提供多級二狀態快口，快口組合件可提供多狀態操作（即，兩個或兩個W上狀 態操作）。多級快口中的每一者在兩個狀態之間操作，此可使用相對較不復雜的電路來精確 且可靠地實現。該些二狀態快口（其定位于不同水平處）一起用于整體地為快口組合件提 供兩個W上總操作狀態。通過采用多個可靠且精確可控的二狀態快口，快口組合件在其各 種操作狀態中的每一者之間的操作也可W是精確且可靠的。
[0044] 多級快口中的每一者可經實施W部分地遮擋處于關閉狀態中的光圈同時不實質 上遮擋處于打開狀態中的光圈。在一些實施方案中，多級快口中的每一者遮擋處于其相應 關閉狀態中的光圈的程度是不同的。此允許快口組合件W不同的光通過能力在兩個不同中 間狀態中操作，為快口組合件提供總計四個不同狀態；完全透射狀態、第一部分透射狀態、 第二部分透射狀態和完全遮擋狀態。
[0045] 使處于不同水平處的兩個單獨快口實現完全遮擋和完全透射狀態會提供較快操 作和較低粘滯風險的益處。如上文所提及，兩個快口在其相應關閉狀態中部分地覆蓋光圈 W實現快口組合件的完全關閉狀態。此意味著，與單個快口設計（其需要快口至少行進光 圈的整個寬度W完全遮擋光圈）相比，每一快口必須僅行進光圈的總寬度的分數W實現完 全遮擋狀態。隨著每一快口行進的距離減小，移動快口所需的時間也減少。因此，快口組合 件整體地可相對較快地在完全透射或完全遮擋狀態之間轉變。
[0046] 此外，在快口定位于不同水平處，其在快口組合件處于完全遮擋狀態中時不接觸。 因此，減少兩個快口由于粘滯而彼此粘合的風險。
[0047] 在一些實施方案中，光圈具有交叉槽形狀用于改進各種觀看范圍內的光分布和對 比度中的一致性。
[0048] 圖1A展示直觀式基于MEMS的顯示設備100的示意圖。顯示設備100包含布置成 行和列的多個光調制器102a到102d(統稱"光調制器102")。在顯示設備100中，光調制 器102a和102d處于打開狀態，從而允許光通過。光調制器10化和102c處于關閉狀態，從 而阻礙光通過。通過選擇性地設定光調制器102a到102d的狀態，顯示設備100可用于形 成背光照明顯示器（如果由一或多個燈105照明）的圖像104。在另一實施方案中，設備 100可通過反射源自所述設備前部的周圍光而形成圖像。在另一實施方案中，設備100可通 過反射來自定位于所述顯示器前部的一或多個燈的光（即，通過使用前光）而形成圖像。
[0049] 在一些實施方案中，每一光調制器102對應于圖像104中的一像素106。在一些其 它實施方案中，顯示設備100可利用多個光調制器來形成圖像104中的像素106。舉例來說， 顯示設備100可包含=個色彩特定光調制器102。通過選擇性地打開對應于特定像素106 的色彩特定光調制器102中的一或多者，顯示設備100可在圖像104中生成色彩像素106。 在另一實例中，顯示設備100包含每像素106兩個或更多個光調制器102W在圖像104中 提供照度水平。關于圖像，"像素"對應于由圖像的分辨率定義的最小圖元。關于顯示設備 100的結構組件，術語"像素"是指用于調制形成所述圖像的單個像素的光的組合式機械與 電組件。
[0050] 顯示設備100是直觀式顯示器，原因在于其可不包含通常在投影應用中發現的成 像光學件。在投影顯示器中，將形成于所述顯示設備的表面上的圖像投影到屏幕上或墻壁 上。所述顯示設備實質上小于所投影圖像。在直觀式顯示器中，用戶通過直接注視所述顯 示設備來察看所述圖像，所述顯示設備含有所述光調制器且任選地含有用于增強在所述顯 示器上所看到的亮度和/或對比度的背光或前光。
[0051] 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燈的光。來自所述燈的光任選地注 入到光導或"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建到透明 或玻璃襯底上W促進其中含有光調制器的一個襯底直接定位于背光頂部上的夾層組合件 布置。
[0052] 每一光調制器102可包含快口 108和光圈109。為照明圖像104中的像素106,快 口 108經定位W使得其允許光通過光圈109朝向觀看者。為保持像素106未被點亮，快口 108經定位W使得其阻礙光通過光圈109。光圈109是由穿過每一光調制器102中的反射 或吸光材料圖案化的開口界定。
[0053] 所述顯示設備還包含連接到所述襯底且連接到所述光調制器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11〇、112和1