CN104871066A - 并入多个电介质层的显示装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供用于为快门组合件提供多个电介质涂层的***、方法和设备。所述多个电介质涂层包含外电介质涂层和一或多个内电介质涂层。所述外电介质涂层具有低于所述一或多个内电介质涂层的电陷阱密度的电陷阱密度。较低的电陷阱密度会减少所述快门组合件的各种表面上方的电荷积聚的量。电荷积聚的此减少还会减小可导致所述快门组合件的不正确操作的静电力。
Description
相关申请案
本专利申请案主张于2012年12月19日申请的标题为“并入多个电介质层的显示装置(DISPLAY DEVICE INCORPORATING MULTIPLE DIELECTRIC LAYERS)”的第13/719,648号美国实用新型申请案，且所述申请案转让给本发明的受让人且特此以引用的方式明确并入。
技术领域
本发明涉及机电***(EMS)。具体来说，本发明涉及具有多个电介质层的EMS显示装置。
背景技术
显示装置可包含用于使快门在形成于光圈板中的光圈上方在打开位置与关闭位置之间移动的机电***(EMS)快门组合件阵列。用于提供光的背光放置于所述光圈板后面，以使得当所述快门处于打开位置时，所述快门允许光穿过所述光圈朝向所述显示装置的前部传播。在典型制造过程中，快门组合件和光圈板经涂布有钝化层(例如，电介质层)以保护其免受后续制造步骤(例如，封装)的影响。所述钝化层还提供对所述快门组合件的若干导电部分的隔离。包含其相应快门和快门致动元件的快门组合件被浸没于流体内以润滑快门的移动且减少静态阻力的可能性。流体还改进显示装置的光学性能。
在显示装置的制造或操作期间，电荷可累积于显示装置的各种表面上方。具体来说，电荷可不均匀地累积于沉积于快门和光圈板上的钝化层的表面上。此外，由于算法/电路需求所引起的对快门/电极的不对称驱动可导致快门致动元件的一或多个部分上的电荷积聚的差异。即，快门致动元件的一个表面上可积聚比另一表面上多的电荷。电荷的不均匀累积可导致静电力施加于快门上。此可引起介于从使快门的致动速度变慢到快门暂时或永久地陷入于打开或关闭位置中或粘到光圈板的范围的显示装置的操作缺陷。
发明内容
本发明的***、方法和装置各自具有若干创新方面，所述方面中的任何单个方面不单独地决定本文中所揭示的所要属性。
本发明中所描述的目标物的一个创新方面可实施于具有光阻挡层的设备中，所述光阻挡层界定用于使光通过的多个开口、安置于衬底上。所述设备还包含：至少一个光调制器，其经配置以响应于图像数据而调制传播穿过所述多个开口中的至少一者的光；第一电介质层，其安置于所述光阻挡层的至少一部分上方和实质上平行于所述衬底的所述至少一个光调制器的表面上方以及实质上垂直于所述衬底的所述至少一个光调制器的表面上方；及第二电介质层，其具有低于所述第一电介质层的电陷阱密度的电陷阱密度，直接且实质上保形地安置于所述第一电介质层上方。
在某些实施方案中，所述第一电介质层比所述第二电介质层厚。在某些实施方案中，所述第一电介质层包含经化学气相沉积的材料且所述第二电介质层包含经原子层沉积的材料。在某些实施方案中，所述设备包含流体，至少一个光调制器浸没于所述流体中，以使得所述流体与所述第二电介质层接触。
在某些实施方案中，所述设备还包含用于将从至少一个光调制器接收的经调制光透射到所述设备的前侧的盖板，其中所述第二电介质层另外安置于面向所述至少一个光调制器的所述盖板的一部分上方。在某些其它实施方案中，所述设备包含用于将从至少一个光调制器接收的经调制光透射到所述设备的前侧的盖板，其中所述第一电介质层和所述第二电介质层安置于面向所述至少一个光调制器的所述盖板的一部分上方。
在某些实施方案中，所述第一电介质层的厚度在大约10nm到大约300nm的范围内。在某些实施方案中，所述第二电介质层的厚度在大约1nm到大约100nm的范围内。
在某些实施方案中，所述设备还包含：显示器，其具有光阻挡层和至少一个光调制器；处理器，其经配置以与所述显示器通信，所述处理器经配置以处理图像数据；及存储器装置，其经配置以与所述处理器通信。在某些实施方案中，所述显示器进一步包含：驱动器电路，其经配置以将至少一个信号发送到所述显示器；及控制器，其经配置以将所述图像数据的至少一部分发送到所述驱动器电路。在某些其它实施方案中，所述显示器进一步包含图像源模块，其经配置以将所述图像数据发送到所述处理器，其中所述图像源模块包括接收器、收发器和发射器中的至少一者。在某些实施方案中，所述显示器进一步包含输入装置，所述输入装置经配置以接收输入数据且将所述输入数据传送到所述处理器。
本发明中所描述的目标物的另一创新方面可实施于用于形成快门组合件的方法中，所述方法包含：在衬底上形成快门组合件，所述快门组合件包含快门和耦合到所述快门的致动器；将第一电介质层沉积于所述快门组合件和所述衬底上方；及将第二电介质层实质上保形地沉积于所述第一电介质层上方，所述第二电介质层具有低于所述第一电介质层的电陷阱密度的电陷阱密度。
在某些实施方案中，沉积所述第一电介质层包含：将所述第一电介质层沉积于实质上平行于所述衬底的所述快门组合件的表面上方和实质上垂直于所述衬底的所述快门组合件的表面上方。
在某些实施方案中，所述方法进一步包含：将第一电介质层沉积到第一厚度和将第二电介质层沉积到第二厚度，其中所述第一厚度大于所述第二厚度。在某些实施方案中，所述方法进一步包含将快门组合件浸没于流体中，以使得所述流体与所述第二电介质层接触。
在某些实施方案中，所述方法进一步包含：提供盖板，所述盖板经配置以用于透射被允许绕过所述快门到显示设备的前部的经调制光；及将所述第一电介质层沉积于经配置以面向所述快门组合件的所述盖板的一部分上方。在某些这些实施方案中，所述方法进一步包含将所述第二电介质层安置于所述第一电介质层上方，所述第一电介质层沉积于面向所述快门组合件的所述盖板的所述部分上方。
在某些实施方案中，形成所述快门组合件包含：在所述衬底上形成模具，在所述模具上方形成所述快门组合件，以及移除所述模具，借此释放所述快门组合件。在某些这些实施方案中，所述方法进一步包含：在移除所述模具之前，沉积第一电介质材料和沉积第二电介质材料。在某些其它实施方案中，所述方法进一步包含：在移除所述模具之后，沉积所述第一电介质材料和沉积所述第二电介质材料。
在某些实施方案中，沉积所述第一电介质层包含：形成在大约10nm到大约300nm的范围内的所述第一电介质层的厚度。在某些实施方案中，沉积所述第二电介质层包含：形成在大约1nm到大约100nm的范围内的所述第二电介质层的厚度。
在某些实施方案中，沉积所述第一电介质层包含：采用化学气相沉积技术来沉积所述第一电介质层。在某些实施方案中，沉积所述第二电介质层包含：采用原子层沉积技术来沉积所述第二电介质层。
本发明中所描述的目标物的另一创新方面可实施于具有光阻挡装置的设备中，所述光阻挡装置安置于衬底上，以用于界定用于使光通过的多个开口。所述设备进一步包含：光调制装置，其用于响应于图像数据而调制传播穿过所述多个开口中的至少一者的光；第一电介质装置，其安置于所述光阻挡装置的至少一部分上方和所述光调制装置的表面上方以用于提供第一绝缘层；及第二电介质装置，其实质上保形地安置于所述第一电介质装置上方以用于提供第二绝缘层，其中所述第二电介质装置的电陷阱密度小于所述第一电介质装置的电陷阱密度。在某些实施方案中，所述第二电介质装置比所述第一电介质装置厚。
在某些实施方案中，所述设备还包含用于促进所述光调制装置的移动的润滑装置，其中所述润滑装置与所述第二电介质装置接触。在某些实施方案中，所述设备还包含用于使从所述光调制器装置接收的经调制光通过的覆盖装置，其中所述第二电介质装置另外安置于面向所述光调制装置的所述覆盖装置的一部分上方。
在下文的附图和描述中阐明本说明书中所描述的目标物的一或多个实施方案的细节。尽管主要就基于MEMS的显示器描述本发明内容中所提供的实例，但本文中所提供的概念可适用于其它类型的显示器(例如液晶显示器(LCD)、有机发光二极管(OLED)、电泳显示器和场发射显示器)以及其它非显示MEMS装置(例如MEMS麦克风、传感器和光开关)。将从描述、图式和权利要求书明白其它特征、方面和优点。注意，下图的相对尺寸可不按比例绘制。
附图说明
图1A展示直观式基于MEMS的显示设备的实例性示意图。
图1B展示主机装置的实例性框图。
图2展示说明性基于快门的光调制器的实例性透视图。
图3A展示控制矩阵的实例性示意图。
图3B展示连接到图3A的控制矩阵的基于快门的光调制器阵列的透视图。
图4A和图4B展示双重致动器快门组合件的实例性视图。
图5展示并入有基于快门的光调制器的显示设备的实例性横截面图。
图6A到6E展示实例性复合快门组合件的构造阶段的横截面图。
图7A到7D展示具有窄侧壁梁的实例性快门组合件的构造阶段的等角视图。
图8展示具有单个层钝化层的实例性显示设备的横截面图。
图9展示具有多层保护涂层的实例性显示设备的横截面图。
图10展示具有多层保护涂层的另一实例性显示设备的横截面图。
图11展示具有多层保护涂层的又一实例性显示设备的横截面图。
图12展示用于在显示设备的一或多个部分上方提供多个电介质层的实例性过程的流程图。
图13A和13B展示说明包含一组显示元件的显示装置的实例性***框图。
在各个图式中，相似参考编号和标示指示相似元件。
具体实施方式
以下描述是针对出于描述本发明的创新方面的目的的某些实施方案。然而，所属领域的技术人员将容易认识到，可以许多不同方式应用本文中的教示。所描述的实施方案可在可经配置以显示图像的任何装置、设备或***中实施，而不论图像是在运动中(例如，视频)还是静止的(例如，静态图像)，且不论图像为文字的、图形的还是图片的。更确切地说，预期所描述的实施方案可包含在例如(但不限于)以下各者等多种电子装置中或与例如(但不限于)以下各者等多种电子装置相关联：移动电话、具多媒体因特网功能的蜂窝式电话、移动电视接收器、无线装置、智能电话、装置、个人数据助理(PDA)、无线电子邮件接收器、手持式或便携式计算机、上网本、笔记本计算机、智能本、平板计算机、打印机、复印机、扫描器、传真装置、全球定位***(GPS)接收器/导航仪、相机、数字媒体播放器(例如，MP3播放器)、便携式摄像机、游戏控制台、腕表、时钟、计算器、电视监视器、平板显示器、电子阅读装置(例如，电子阅读器)、计算机监视器、汽车显示器(包含里程表及速度计显示器等)、驾驶舱控制及/或显示器、摄像机景观显示器(例如，车辆中的后视摄像机的显示器)、电子照片、电子布告板或标牌、投影仪、建筑结构、微波、冰箱、立体声***、盒式记录器或播放器、DVD播放器、CD播放器、VCR、收音机、便携式存储器芯片、洗衣机、烘干机、洗衣机/烘干机、停车计时器、包装(例如，机电***(EMS)应用中，包含微机电***(MEMS)应用以及非EMS应用)、美观性结构(例如，关于一件珠宝或服装的图像的显示)及多种EMS装置。本文中的教示还可用于非显示器应用中，例如(但不限于)电子切换装置、射频滤波器、传感器、加速度计、陀螺仪、运动感测装置、磁力计、用于消费型电子装置的惯性组件、消费型电子产品的零件、变容器、液晶装置、电泳装置、驱动方案、制造工艺及电子测试装备。因而，所述教示并不希望仅限于图中所描绘的实施方案，而实际上具有广阔的可应用性，如所属领域的技术人员将容易明白的。
显示设备可包含用于响应于图像数据而显现图像的多个机电***(EMS)装置。EMS装置可包含纳米机电***(NEMS)、微机电***(MEMS)或较大规模机电***装置。显示设备可采用形成于衬底上方的EMS快门组合件，所述EMS快门组合件包含快门和耦合到所述快门的致动器。可通过将多个电介质层沉积于所述快门组合件和所述衬底上方来减少沉积于所述快门组合件和所述衬底上方的钝化层上的电荷的非所要的不均匀累积。
在某些实施方案中，这些电介质层包含外电介质层和内电介质层。内电介质层可直接沉积于快门组合件和衬底上，且外电介质层沉积于内电介质层上方。外电介质层可具有低于内电介质层的电陷阱密度的电陷阱密度。外电介质层还具有高于内电介质层的表面保形性的表面保形性。外电介质层可与快门浸没于其中的流体接触。外电介质层的较低电陷阱密度减少快门组合件和衬底上方的电荷积聚。减少的电荷积聚会减少快门与衬底之间可能出现的静电力的量值。由于施加于快门(除了快门组合件的各种其它组件之外)的静电力的量值减少，所以快门的非所要的操作的风险也减少。在某些实施方案中，多个电介质层可包含两个以上电介质层。在此些实施方案中，多个电介质层可经沉积以使得最外部电介质层实现所要的保形和所要的电陷阱密度。
在某些实施方案中，外电介质层的厚度小于内电介质层的厚度。在某些实施方案中，盖板还沉积有用于减少电荷积聚的一或多个电介质层。盖板上的这些电介质层可类似于沉积于快门组合件和衬底上的电介质层。
可实施本发明中所描述的目标物的特定实施方案以实现以下潜在优点中的一或多者。将多个电介质层沉积于快门组合件和衬底上方会减少快门组合件上的电荷积聚和非所要的静电力。具体来说，具有较低电陷阱密度的外电介质层经配置以与快门组合件浸没于其中的流体接触。归因于外电介质层的较低电陷阱密度，快门组合件的各种部分上方的电荷积聚会减少。
在某些实施方案中，多个电介质层还沉积于与衬底相对的盖板上方且接近快门组合件。因此，盖板上方也减少电荷积聚。此进一步减少快门组合件与盖板之间的非所要的静电力。
由于一或多个内电介质层不与流体接触，因此其可由较低成本材料和沉积技术形成。如此，内电介质层可被制得较厚以为快门组合件提供指定的电介质击穿强度。
图1A展示直观式基于MEMS的显示设备100的示意图。显示设备100包含布置成行和列的多个光调制器102a到102d(统称“光调制器102”)。在显示设备100中，光调制器102a和102d处于打开状态，从而允许光通过。光调制器102b和102c处于关闭状态，从而阻碍光通过。通过选择性地设定光调制器102a到102d的状态，显示设备100可用于形成背光照明显示器(如果由一或多个灯105照明)的图像104。在另一实施方案中，设备100可通过反射源自所述设备前部的周围光而形成图像。在另一实施方案中，设备100可通过反射来自定位于所述显示器前部的一或多个灯的光(即，通过使用前光)而形成图像。
在某些实施方案中，每一光调制器102对应于图像104中的一像素106。在某些其它实施方案中，显示设备100可利用多个光调制器来形成图像104中的像素106。举例来说，显示设备100可包含三个色彩特定光调制器102。通过选择性地打开对应于特定像素106的色彩特定光调制器102中的一或多者，显示设备100可在图像104中生成色彩像素106。在另一实例中，显示设备100包含每像素106两个或更多个光调制器102以在图像104中提供照度水平。关于图像，“像素”对应于由图像的分辨率定义的最小图元。关于显示设备100的结构组件，术语“像素”是指用于调制形成所述图像的单个像素的光的组合式机械与电组件。
显示设备100是直观式显示器，原因在于其可不包含通常在投影应用中发现的成像光学件。在投影显示器中，将形成于所述显示设备的表面上的图像投影到屏幕上或墙壁上。所述显示设备实质上小于所投影图像。在直观式显示器中，用户通过直接注视所述显示设备来察看所述图像，所述显示设备含有所述光调制器且任选地含有用于增强在所述显示器上所看到的亮度和/或对比度的背光或前光。
直观式显示器可在透射模式或反射模式中操作。在透射显示器中，光调制器过滤或选择性地阻挡源自定位于所述显示器后面的一或多个灯的光。来自所述灯的光任选地注入到光导或“背光”中以使得可均匀地照明每一像素。透射直观式显示器通常构建到透明或玻璃衬底上以促进其中含有光调制器的一个衬底直接定位于背光顶部上的夹层组合件布置。
每一光调制器102可包含快门108和光圈109。为照明图像104中的像素106，快门108经定位以使得其允许光通过光圈109朝向观看者。为保持像素106未被点亮，快门108经定位以使得其阻碍光通过光圈109。光圈109是由穿过每一光调制器102中的反射或吸光材料图案化的开口界定。
所述显示设备还包含连接到所述衬底且连接到所述光调制器以用于控制快门的移动的控制矩阵。所述控制矩阵包含一系列电互连件(例如，互连件110、112和114)，所述一系列电互连件包含每行像素至少一个写入启用互连件110(还称作“扫描线互连件”)、每一列像素的一个数据互连件112，以及将共同电压提供到所有像素或至少来自显示设备100中的多个列和多个行两者的像素的一个共同互连件114。响应于施加适当电压(“写入启用电压，VWE”)，给定行像素的写入启用互连件110使所述行中的像素准备好接受新快门移动指令。数据互连件112以数据电压脉冲的形式传送新移动指令。在某些实施方案中，施加到数据互连件112的数据电压脉冲直接促成快门的静电移动。在某些其它实施方案中，数据电压脉冲控制开关，例如，晶体管或其它非线性电路元件，所述开关控制单独致动电压(其量值通常高于数据电压)到光调制器102的施加。这些致动电压的施加随后导致快门108的静电驱动移动。
图1B展示主机装置120(即，手机、智能电话、PDA、MP3播放器、平板计算机、电子阅读器、上网本、笔记本计算机等)的框图的实例。主机装置120包含显示设备128、主机处理器122、环境传感器124、用户输入模块126和电源。
显示设备128包含多个扫描驱动器130(还称作“写入启用电压源”)、多个数据驱动器132(还称作“数据电压源”)、控制器134、共同驱动器138、灯140到146、灯驱动器148和显示元件阵列150(例如图1A中所示的光调制器102)。扫描驱动器130将写入启用电压施加到扫描线互连件110。数据驱动器132将数据电压施加到数据互连件112。
在所述显示设备的某些实施方案中，数据驱动器132经配置以将模拟数据电压提供到显示元件阵列150，尤其在图像104的照度水平将以模拟方式导出的情形中。在模拟操作中，光调制器102经设计以使得当通过数据互连件112施加一范围的中间电压时，在快门108中产生一范围的中间打开状态且因此在图像104中产生一范围的中间照明状态或照度水平。在其它情形中，数据驱动器132经配置以仅将一组减少的2、3或4个数字电压电平施加到数据互连件112。这些电压电平经设计而以数字方式设定快门108中的每一者的打开状态、关闭状态或其它离散状态。
扫描驱动器130和数据驱动器132连接到数字控制器电路134(还称作“控制器134”)。所述控制器以几乎连续方式将数据发送到数据驱动器132，所述数据以按行且按图像帧分组的预定序列组织。数据驱动器132可包含串行到并行数据转换器、水平移位和用于某些应用的数/模电压转换器。
所述显示设备任选地包含一组共同驱动器138(还称作共同电压源)。在某些实施方案中，共同驱动器138(例如)通过将电压供应到一系列共同互连件114而将DC共同电位提供到显示元件阵列150内的所有显示元件。在某些其它实施方案中，共同驱动器138遵循来自控制器134的命令而将电压脉冲或信号发出到显示元件阵列150，举例来说，能够驱动和/或起始150阵列的多个行和列中的所有显示元件的同时致动的全局致动脉冲。
用于不同显示功能的所有驱动器(例如，扫描驱动器130、数据驱动器132和共同驱动器138)通过控制器134而时间同步。来自所述控制器的时序命令经由灯驱动器148协调红色、绿色和蓝色以及白色灯(分别为140、142、144和146)的照明、显示元件阵列150内的特定行的写入启用和定序、来自数据驱动器132的电压的输出，以及提供显示元件致动的电压的输出。在某些实施方案中，所述灯是发光二极管(LED)。
控制器134确定可借以将快门108中的每一者重设为适于新图像104的照明水平的定序或寻址方案。可以周期性间隔设定新图像104。例如，对于视频显示，以在介于从10赫兹(Hz)到300赫兹的范围的频率刷新彩色图像104或视频帧。在某些实施方案中，图像帧到阵列150的设定与灯140、142、144和146的照明同步，以使得用一系列交替色彩(例如，红色、绿色和蓝色)照明交替图像帧。每一相应色彩的图像帧被称作色彩子帧。在称作场序式色彩方法的此方法中，如果色彩子帧以超过20Hz的频率交替，则人类大脑将把交替帧图像平均化为对具有广泛和连续范围的色彩的图像的感知。在替代实施方案中，在显示设备100中可采用具有原色的四个或更多个灯，从而采用原色而不是红色、绿色和蓝色。
在某些实施方案中，在显示设备100经设计以用于快门108在打开与关闭状态之间的数字切换的情形下，控制器134通过时分灰阶的方法形成图像，如先前所描述。在某些其它实施方案中，显示设备100可通过使用每像素多个快门108来提供灰阶。
在某些实施方案中，图像状态104的数据由控制器134通过对个别行(还称作扫描线)的顺序寻址而被加载到显示元件阵列150。对于所述序列中的每一行或扫描线，扫描驱动器130将写入启用电压施加到阵列150的所述行的写入启用互连件110，且随后数据驱动器132为选定行中的每一列供应对应于所要快门状态的数据电压。重复此过程，直到已针对阵列150中的所有行加载数据为止。在某些实施方案中，用于数据加载的选定行的顺序是线性的，在阵列150中从顶部进行到底部。在某些其它实施方案中，将选定行的顺序伪随机化，以便使视觉假影最小化。且在某些其它实施方案中，按块组织定序，其中针对一块，例如通过仅依序寻址阵列150中的每第5行而将图像状态104的仅某一分数的数据加载到阵列150。
在某些实施方案中，用于将图像数据加载到阵列150的过程与致动阵列150中的显示元件的过程在时间上分开。在这些实施方案中，显示元件阵列150可包含用于阵列150中的每一显示元件的数据存储器元件，且控制矩阵可包含全局致动互连件以用于从共同驱动器138携载触发信号以根据存储器元件中所存储的数据而起始快门108的同时致动。
在替代实施方案中，显示元件阵列150和控制所述显示元件的控制矩阵可布置成除矩形行和列以外的配置。举例来说，所述显示元件可布置成六边形阵列或曲线行和列。通常，如本文中所使用，术语“扫描线”应指共享写入启用互连件的任何多个显示元件。
主机处理器122通常控制主机的操作。举例来说，主机处理器122可用于控制便携式电子装置的通用或专用处理器。关于包含在主机装置120内的显示设备128，主机处理器122输出图像数据以及关于主机的额外数据。此信息可包含：来自环境传感器的数据，例如周围光或温度；关于主机的信息，包含(例如)主机的操作模式或主机的电源中所剩余的电力的量；关于图像数据的内容的信息；关于图像数据的类型的信息；及/或供显示设备在选择成像模式中使用的指令。
用户输入模块126直接或经由主机处理器122将用户的个人偏好传达到控制器134。在某些实施方案中，用户输入模块126由用户借以编程个人偏好(例如“较深色彩”、“较佳对比度”、“较低功率”、“增加的亮度”、“体育”、“现场演出”或“动画片”)的软件控制。在某些其它实施方案中，使用硬件(例如开关或转盘)将这些偏好输入到主机。到控制器134的多个数据输入引导所述控制器将数据提供到对应于最佳成像特性的各种驱动器130、132、138和148。
环境传感器模块124还可作为主机装置120的一部分而被包含。环境传感器模块124接收关于周围环境的数据，例如温度和/或周围照明条件。传感器模块124可经编程以区分所述装置是正在室内或办公室环境还是在明亮白天的室外环境还是在夜间的室外环境中操作。传感器模块124将此信息传送到显示器控制器134，以使得控制器134可响应于周围环境而优化观看条件。
图2展示说明性基于快门的光调制器200的透射图。基于快门的光调制器200适于并入到图1A的直观式基于MEMS的显示设备100中。光调制器200包含耦合到致动器204的快门202。致动器204可由两个单独的柔顺电极梁致动器205(“致动器205”)形成。快门202在一侧上耦合到致动器205。致动器205使快门202沿实质上平行于表面203的运动平面在表面203上方横向移动。快门202的相对侧耦合到弹簧207，弹簧207提供与由致动器204所施加的力相反的恢复力。
每一致动器205包含将快门202连接到负载锚208的柔顺负载梁206。负载锚208连同柔顺负载梁206一起用作机械支撑件，从而保持快门202接近于表面203而悬置。表面203包含用于容许光通过的一或多个光圈孔211。负载锚208将柔顺负载梁206和快门202物理连接到表面203，且将负载梁206电连接到偏压(在某些情况下，接地)。
如果所述衬底是不透明的(例如硅)，则通过穿过衬底蚀刻孔阵列而在所述衬底中形成光圈孔211。如果衬底是透明的(例如玻璃或塑料)，则光圈孔211形成于沉积在衬底上的光阻挡材料层中。光圈孔211可呈大体圆形、椭圆形、多边形、蜿蜒形或不规则形状。
每一致动器205还包含邻近于每一负载梁206而定位的柔顺驱动梁216。驱动梁216在一端处耦合到在若干个驱动梁216之间共享的驱动梁锚218。每一驱动梁216的另一端自由移动。每一驱动梁216弯曲，以使得其在驱动梁216的自由端和负载梁206的经锚定端附近最靠近负载梁206。
在操作中，并入有光调制器200的显示设备经由驱动梁锚218将电位施加到驱动梁216。可将第二电位施加到负载梁206。驱动梁216与负载梁206之间的所得电位差朝向负载梁206的经锚定端牵拉驱动梁216的自由端，且朝向驱动梁216的经锚定端牵拉负载梁206的快门端，借此朝向驱动锚218横向驱动快门202。柔顺部件206充当弹簧，以使得当跨越梁206和216电位的电压被移除时，负载梁206将快门202推回到其初始位置中，从而释放存储在负载梁206中的应力。
光调制器(例如，光调制器200)并入有被动恢复力(例如弹簧)以用于在已移除电压之后使快门返回到其静止位置。其它快门组合件可并入有用于将快门移动到打开或关闭状态中的一组双重“打开”和“关闭”致动器和若干组单独“打开”和“关闭”电极。
存在可借以经由控制矩阵来控制快门和光圈阵列以产生具有适当照度水平的图像(在许多情形中是移动图像)的各种方法。在某些情形中，控制是借助连接到显示器的周边上的驱动器电路的行和列互连件的无源矩阵阵列来实现。在其它情形中，适当地将切换和/或数据存储元件包含在阵列(所谓的有源矩阵)的每一像素内以改进显示器的速度、照度水平和/或电力耗散性能。
图3A展示控制矩阵300的实例性示意图。控制矩阵300适于控制并入到图1A的基于MEMS的显示设备100中的光调制器。图3B展示连接到图3A的控制矩阵300的基于快门的光调制器的阵列320的透视图。控制矩阵300可寻址像素阵列320(“阵列320”)。每一像素301可包含由致动器303控制的例如图2的快门组合件200等弹性快门组合件302。每一像素还可包含光圈层322，所述光圈层322包含光圈324。
控制矩阵300被制成快门组合件302形成于其上的衬底304的表面上的扩散或薄膜沉积电路。控制矩阵300针对控制矩阵300中的每一行像素301包含扫描线互连件306且针对控制矩阵300的每一列像素301包含数据互连件308。每一扫描线互连件306将写入启用电压源307电连接到一行对应像素301中的像素301。每一数据互连件308将数据电压源309(“Vd源”)电连接到一列对应像素中的像素301。在控制矩阵300中，Vd源309提供将用于致动快门组合件302的能量的大部分。因此，数据电压源(Vd源309)还用作致动电压源。
参见图3A和3B，针对每一像素301或针对像素阵列320中的每一快门组合件302，控制矩阵300包含一晶体管310和一电容器312。每一晶体管310的栅极电连接到像素301位于其中的阵列320中的行的扫描线互连件306。每一晶体管310的源极电连接到其对应数据互连件308。每一快门组合件302的致动器303包含两个电极。每一晶体管310的漏极并联电连接到对应电容器312的一个电极和对应致动器303的电极中的一者。电容器312的另一电极和快门组合件302中的致动器303的另一电极连接到共同或接地电位。在替代实施方案中，可用半导体二极管和/或金属绝缘体金属夹层型开关元件来取代晶体管310。
在操作中，为形成图像，控制矩阵300通过依次将Vwe施加到每一扫描线互连件306而依序写入启用阵列320中的每一行。对于经写入启用行，将Vwe施加到所述行中的像素301的晶体管310的栅极允许电流能够通过晶体管310流动穿过数据互连件308以将一电位施加到快门组合件302的致动器303。在所述行经写入启用时，将数据电压Vd选择性地施加到数据互连件308。在提供模拟灰阶的实施方案中，施加到每一数据互连件308的数据电压相对于位于经写入启用扫描线互连件306与数据互连件308的相交处的像素301的所要亮度而改变。在提供数字控制方案中的实施方案中，将数据电压选择为相对低量值的电压(即，接近于接地的电压)或者满足或超过Vat(致动阈值电压)。响应于将Vat施加到数据互连件308，对应快门组合件中的致动器303致动，从而打开所述快门组合件302中的快门。施加到数据互连件308的电压甚至在控制矩阵300停止将Vwe施加到一行之后仍保持存储于像素301的电容器312中。因此，电压Vwe不必在一行上等待并保持足够长以让快门组合件302致动的时间；此致动可在已从所述行移除所述写入启用电压之后进行。电容器312还充当阵列320内的存储器元件，从而存储用于照明图像帧的致动指令。
阵列320的像素301以及控制矩阵300形成于衬底304上。阵列320包含安置于衬底304上的光圈层322，所述光圈层包含用于阵列320中的相应像素301的一组光圈324。光圈324与每一像素中的快门组合件302对准。在某些实施方案中，衬底304由例如玻璃或塑料等透明材料制成。在某些其它实施方案中，衬底304由不透明材料制成，但在所述不透明材料中蚀刻孔以形成光圈324。
快门组合件302连同致动器303可制成双稳态。即，所述快门可存在于至少两个平衡位置(例如，打开或关闭)中，其中几乎不需要电力来使其保持处于任一位置中。更具体来说，快门组合件302可为机械双稳态的。一旦将快门组合件302的快门设定处于适当位置中，则不需要电能或保持电压来维持所述位置。快门组合件302的物理元件上的机械应力可使所述快门保持于适当位置中。
快门组合件302连同致动器303还可制成电双稳态。在电双稳态快门组合件中，存在低于所述快门组合件的致动电压的电压范围，所述电压范围如果施加到关闭的致动器(其中所述快门打开或关闭)就会使所述致动器保持关闭并使所述快门保持处于适当位置中，即使对所述快门施加反作用力也如此。所述反作用力可由弹簧(例如图2A中所描绘的基于快门的光调制器200中的弹簧207)施加，或者所述反作用力可由例如“打开”或“关闭”的致动器等相反致动器施加。
光调制器阵列320经描绘为每像素具有单个MEMS光调制器。其它实施方案是可能的，其中在每一像素中提供多个MEMS光调制器，借此在每一像素中提供不只是二元“接通”或“关断”光学状态的可能性。其中提供像素中的多个MEMS光调制器且其中与所述光调制器中的每一者相关联的光圈324具有不等区域的某些形式的编码区域分割灰阶是可能的。
图4A和4B展示双重致动器快门组合件400的实例性视图。如图4A中所描绘，双重致动器快门组合件400处于打开状态。图4B展示处于关闭状态的双重致动器快门组合件400。与快门组合件200对比，快门组合件400包含快门406的任一侧上的致动器402和404。独立地控制每一致动器402和404。第一致动器(快门打开致动器402)用来打开快门406。第二相反致动器(快门关闭致动器404)用来关闭快门406。致动器402和404两者都是柔顺梁电极致动器。致动器402和404通过实质上在平行于快门406悬置于其上方的光圈层407的平面中驱动快门406来打开和关闭所述快门。快门406通过附接到致动器402和404的锚408悬置于光圈层407上方的短距离处。包含沿着其移动轴附接到快门406的两端的支撑件会减少快门406的平面外运动且将运动实质上限制于平行于所述衬底的平面。与图3A的控制矩阵300类似，适于与快门组合件400一起使用的控制矩阵可能包含用于相反的快门打开致动器402和快门关闭致动器404中的每一者的一个晶体管和一个电容器。
快门406包含光可通过其的两个快门光圈412。光圈层407包含一组三个光圈409。在图4A中，快门组合件400处于打开状态，且如此，快门打开致动器402已致动，快门关闭致动器404处于其松弛位置中，且快门光圈412的中心线与光圈层光圈409中的两者的中心线重合。在图4B中，快门组合件400已移动到关闭状态，且如此，快门打开致动器402处于其松弛位置中，快门关闭致动器404已致动，且快门406的光阻挡部分现在处于适当位置中以阻挡光透射过光圈409(描绘为虚线)。
每一光圈具有在其周边周围的至少一个边缘。举例来说，矩形光圈409具有四个边缘。在其中在光圈层407中形成圆形、椭圆形、卵形或其它曲线状光圈的替代实施方案中，每一光圈可具有仅单个边缘。在某些其它实施方案中，所述光圈在数学意义上无需分开或不相交，而是可连接。即，虽然所述光圈的部分或塑形区段可维持与每一快门的对应，但可连接这些区段中的若干者以使得所述光圈的单个连续周边由多个快门共享。
为了允许光以多种射出角度通过处于打开状态的光圈412和409，为快门光圈412提供大于光圈层407中的光圈409的对应宽度或大小的宽度或大小是有利的。为了在关闭状态下有效地阻挡光逸出，快门406的光阻挡部分与光圈409重叠是优选的。图4B展示快门406中的光阻挡部分的边缘与形成于光圈层407中的光圈409的一个边缘之间的预定义重叠416。
静电致动器402和404经设计以使得其电压位移行为向快门组合件400提供双稳态特性。针对快门打开致动器和快门关闭致动器中的每一者，存在低于所述致动电压的电压范围，所述电压范围如果在所述致动器处于关闭状态(其中所述快门打开或关闭)时施加就将使所述致动器保持关闭且使所述快门保持处于适当位置中，甚至在将致动电压施加到所述相反致动器之后也如此。克服此反作用力来维持快门的位置所需的最小电压称作维持电压Vm。
图5展示并入有基于快门的光调制器(快门组合件)502的显示设备500的实例性横截面图。每一快门组合件502并入有快门503和锚505。未展示柔顺梁致动器，所述柔顺梁致动器当在锚505与快门503之间连接时有助于将快门503悬置于表面上方的短距离处。快门组合件502安置于透明衬底504(例如由塑料或玻璃制成的衬底)上。安置于衬底504上的后向式反射层(反射膜)506界定位于快门组合件502的快门503的关闭位置下方的多个表面光圈508。反射膜506将未通过表面光圈508的光向后朝向显示设备500的后部反射。反射光圈层506可为通过若干种气相沉积技术(包含溅镀、蒸镀、离子电镀、激光烧蚀或化学气相沉积(CVD))以薄膜方式形成的无夹杂物的细粒金属膜。在某些其它实施方案中，后向式反射层506可由反射镜(例如电介质反射镜)形成。电介质反射镜可制成在高折射率材料与低折射率材料之间交替的电介质薄膜堆叠。将快门503与反射膜506分离的垂直间隙(快门在其内自由地移动)介于0.5微米到10微米的范围中。垂直间隙的量值优选小于快门503的边缘与处于关闭状态的光圈508的边缘之间的横向重叠，例如图4B中所描绘的重叠416。
显示设备500包含将衬底504与平面光导516分离的任选的漫射体512和/或任选的亮度增强膜514。光导516包含透明(即，玻璃或塑料)材料。光导516通过一或多个光源518照明，从而形成背光。举例来说且无限制，光源518可为白炽灯、荧光灯、激光或发光二极管(LED)。反射体519有助于从灯518朝向光导516引导光。前向式反射膜520安置于背光516之后，从而朝向快门组合件502反射光。来自并未通过快门组合件502中的一者的背光的例如射线521等光射线将返回到背光且再次从膜520反射。以此方式，未能在第一遍次离开显示设备500以形成图像的光可被回收且可用于透射穿过快门组合件502的阵列中的其它打开光圈。已经展示此光回收会增加显示器的照明效率。
光导516包含一组几何光转向器或棱镜517，其将光从灯518朝向光圈508且因此朝向显示器的前部重新引导。光转向器517可以在横截面上可替代地为三角形、梯形或曲线状的形状被模制到光导516的塑料主体中。棱镜517的密度通常随距灯518的距离而增加。
在某些实施方案中，光圈层506可由光吸收材料制成，且在替代实施方案中，快门503的表面可涂布有光吸收或光反射材料。在某些其它实施方案中，光圈层506可直接沉积于光导516的表面上。在某些实施方案中，光圈层506不需要安置于与快门503和锚505相同的衬底上(例如在下文所描述的MEMS向下配置中)。
在某些实施方案中，光源518可包含不同色彩(举例来说，红色、绿色和蓝色)的灯。可通过用不同色彩的灯以足以使人类大脑将不同色彩的图像平均化为单个多色彩图像的速率来依序照明图像而形成彩色图像。使用快门组合件502的阵列来形成各种色彩特定图像。在另一实施方案中，光源518包含具有三种以上不同色彩的灯。举例来说，光源518可具有红色、绿色、蓝色和白色灯，或红色、绿色、蓝色和黄色灯。在某些其它实施方案中，光源518可包含青色、洋红色、黄色和白色灯，红色、绿色、蓝色和白色灯。在某些其它实施方案中，光源518中可包含额外灯。举例来说，如果使用五种色彩，光源518可包含红色、绿色、蓝色、青色和黄色灯。在某些其它实施方案中，光源518可包含白色、橙色、蓝色、紫色和绿色灯或白色、蓝色、黄色、红色和青色灯。如果使用六种色彩，则光源518可包含红色、绿色、蓝色、青色、洋红色和黄色灯，或白色、青色、洋红色、黄色、橙色和绿色灯。
盖板522形成显示设备500的前部。盖板522的后侧可覆盖有黑矩阵524以增加对比度。在替代实施方案中，盖板包含彩色滤光器，例如，对应于快门组合件502中的不同者的不同红色、绿色和蓝色滤光器。盖板522被支撑在远离快门组合件502预定距离处，从而形成间隙526。间隙526通过机械支撑件或间隔件527和/或通过将盖板522附接到衬底504的粘附性密封件528来维持。
粘附性密封件528密封流体530。流体530经设计成具有优选低于约10厘泊的粘度且具有优选高于约2.0的相对介电常数以及超过约104V/cm的电介质击穿强度。流体530还可用作润滑剂。在某些实施方案中，流体530是具有高表面润湿能力的疏水性液体。在替代实施方案中，流体530具有大于或小于衬底504的折射率的折射率。
并入有机械光调制器的显示器可包含数百、数千或在某些情形中包含数百万移动元件。在某些装置中，元件的每一移动提供使静摩擦力停用元件中的一或多者的机会。通过将所有部件浸入流体(还称为流体530)中且(例如，使用粘附剂)将所述流体密封于MEMS显示器单元中的流体空间或间隙内来促进此移动。流体530通常是长期具有低摩擦系数、低粘度和最小降级效应的流体。当基于MEMS的显示器组合件包含用于流体530的液体时，所述液体至少部分环绕基于MEMS的光调制器的移动部件中的某些移动部件。在某些实施方案中，为减小致动电压，所述液体具有低于70厘泊的粘度。在某些其它实施方案中，所述液体具有低于10厘泊的粘度。具有低于70厘泊的粘度的液体可包含具有低分子量的材料：低于4000克/莫耳，或在某些情形中，低于400克/莫耳。还可适合于此些实施方案的流体530包含(不限于)去离子水、甲醇、乙醇和其它醇、石蜡、烯烃、***、硅酮油、氟化硅酮油或其它天然或合成溶剂或润滑剂。有用的流体可为聚二甲基硅氧烷(PDMS)(例如六甲基二硅氧烷和八甲基三硅氧烷)，或烷基甲基硅氧烷(例如己基五甲基二硅氧烷)。有用的流体可为烷类、例如辛烷或癸烷。有用的流体可为硝基烷类，例如硝基甲烷。有用的流体可为芳香族化合物，例如甲苯或邻二乙苯。有用的流体可为酮，例如丁酮或甲基异丁基酮。有用的流体可为氯碳化物，例如氯苯。有用的流体可为氟氯碳化物，例如二氯氟乙烷或三氟氯乙烯。针对这些显示器组合件考虑的其它流体包含醋酸丁酯和二甲基甲酰胺。用于这些显示器的其它有用流体包含氢氟醚、全氟聚醚、氢氟聚醚、戊醇和丁醇。实例性合适的氢氟醚包含乙基九氟丁基醚以及2-(三氟甲基)-3-乙氧基十二氟己烷。
金属片或经模制塑料组合件固持器532在边缘周围将盖板522、衬底504、背光和其它组件部件固持在一起。用螺丝或凹进接头片紧固组合件固持器532以给组合式显示设备500添加刚性。在某些实施方案中，通过环氧封装化合物将光源518模制于适当位置中。反射体536有助于将从光导516的边缘溢出的光返回到光导516中。图5中未描绘向快门组合件502和灯518提供控制信号以及电力的电互连件。
在某些其它实施方案中，可用基于辊的光调制器220、光分接头250或基于电润湿的光调制器阵列270(如图2A到2D中所描绘)以及其它基于MEMS的光调制器代替显示设备500内的快门组合件502。
显示设备500被称作MEMS向上配置，其中基于MEMS的光调制器形成于衬底504的前表面(即，面朝向观看者的表面)上。快门组合件502直接构建于反射光圈层506的顶部上。在替代实施方案(称为MEMS向下配置)中，快门组合件安置于与其上形成有反射光圈层的衬底分离的衬底上。其上形成有反射光圈层的界定多个光圈的衬底在本文中称为光圈板。在MEMS向下的配置中，承载基于MEMS的光调制器的衬底替代显示设备500中的盖板522且经定向以使得基于MEMS的光调制器定位于顶部衬底的后表面(即，背对观看者且朝向光导516的表面)上。基于MEMS的光调制器借此直接定位成与反射光圈层506相对且跨越间隙。间隙可通过连接光圈板与其上形成有MEMS调制器的衬底的一系列间隔柱维持。在某些实施方案中，间隔件安置于阵列中的每一像素内或其之间。将MEMS光调制器与其对应光圈分离的间隙或距离优选小于10微米，或小于快门与光圈之间的重叠(例如重叠416)的距离。
图6A到6E展示实例性复合快门组合件的构造阶段的横截面图。图6A展示完成的复合快门组合件600的实例性横截面图。快门组合件600包含快门601、两个柔顺梁602和建置于衬底603和光圈层606上的锚结构604。复合快门组合件600的元件包含第一机械层605、导体层607、第二机械层609和囊封电介质611。机械层605或609中的至少一者可沉积到超过0.15微米的厚度，这是因为机械层605或609中的一者或两者用作快门组合件600的主要负载支承和机械致动部件，但在某些实施方案中，机械层605和609可更薄。机械层605和609的候选材料包含(不限于)：金属，例如铝(Al)、铜(Cu)、镍(Ni)、铬(Cr)、钼(Mo)、钛(Ti)、钽(Ta)、铌(Nb)、钕(Nd)或其合金；电介质材料，例如氧化铝(Al2O3)、氧化硅(SiO2)、五氧化二钽(Ta2O5)或氮化硅(Si3N4)；或半导体材料，例如类钻碳、硅(Si)、锗(Ge)、砷化镓(GaAs)、碲化镉(CdTe)或其合金。所述层中的至少一者(例如导体层607)应为导电的，以便携载电荷到致动元件上且将电荷从致动元件携载走。候选材料包含(不限于)Al、Cu、Ni、Cr、Mo、Ti、Ta、Nb、Nd或其合金或例如类金刚石碳、Si、Ge、GaAs、CdTe或其合金的半导体材料。在采用半导体层的某些实施方案中，半导体掺杂有例如磷(P)、砷(As)、硼(B)或Al等杂质。图6A描绘复合物的夹层配置，其中具有类似厚度和机械性质的机械层605和609沉积于导体层607的任一侧上。在某些实施方案中，夹层结构有助于确保沉积之后剩余的应力和/或由温度变化所强加的应力将不起作用以导致快门组合件600的弯曲、扭曲或其它变形。
在某些实施方案中，复合快门组合件600中的层的次序可颠倒，以使得快门组合件600的外部由导体层形成，同时快门组合件600的内部由机械层形成。
快门组合件600可包含囊封电介质611。在某些实施方案中，可以保形方式施加电介质涂层，以使得快门601、锚604和梁602的所有暴露底部、顶部、和侧表面都被均匀涂布。此些薄膜可通过以下方式生长：热氧化，和/或对绝缘体(例如，Al2O3、氧化铬(III)(Cr2O3)、氧化钛(TiO2)、氧化铪(HfO2)、氧化钒(V2O5)、氧化铌(Nb2O5)、Ta2O5、SiO2或Si3N4)的保形CVD或经由原子层沉积来沉积类似材料。电介质涂层可以介于10nm到1微米的范围中的厚度涂布。在某些实施方案中，可使用溅镀和蒸镀来将电介质涂层沉积到侧壁上。
图6B到6E展示用于形成图6A中所描绘的快门组合件600的实例性过程的某些中间制造阶段的结果的实例性横截面图。在某些实施方案中，快门组合件600建置于预先存在的控制矩阵的顶部上，例如薄膜晶体管的有源矩阵阵列，例如图3A和3B中所描绘的控制矩阵。
图6B展示形成快门组合件600的实例性过程的第一阶段的结果的横截面图。如图6B中所示，沉积并图案化牺牲层613。在某些实施方案中，聚酰亚胺用作牺牲层材料。其它候选牺牲层材料包含(不限于)聚合物材料，例如聚酰胺、氟聚合物、苯环丁烯、聚苯喹喏啉(polyphenylquinoxylene)、聚对二甲苯或聚降冰片烯。这些材料是针对其平面化粗糙表面、在超过250℃的处理温度下维持机械完整性和其在移除期间易于蚀刻和/或热分解的能力而被挑选出的。在其它实施方案中，牺牲层613由光致抗蚀剂形成，例如聚乙酸乙烯酯、聚乙烯基乙烯和酚树脂或酚醛清漆树脂。某些实施方案中所使用的替代牺牲层材料是SiO2，其可优先移除，只要其它电子或结构层能忍耐用于其移除的氢氟酸溶液即可。一种此类合适的耐受材料Si3N4。另一替代牺牲层材料是Si，其可优先移除，只要电子或结构层能忍耐用于其移除的氟等离子或氟化氙(XeF2)即可，例如大部分金属和Si3N4。另一替代牺牲层材料是Al，其可优先移除，只要其它电子或结构层能忍耐强碱溶液(例如浓缩氢氧化钠(NaOH)溶液)即可。举例来说，合适材料包含Cr、Ni、Mo、Ta和Si。另一替代牺牲层材料是Cu，其可优先移除，只要其它电子或结构层能忍耐硝酸或硫酸溶液即可。举例来说，此类材料包含Cr、Ni和Si。
接下来，牺牲层613经图案化以暴露锚区604处的孔或通孔。在采用聚酰亚胺或其它非光活性材料作为牺牲层材料的实施方案中，牺牲层材料可经配制以包含光活性剂，从而允许通过UV光掩模暴露的区在显影剂溶液中被有效移除。由其它材料形成的牺牲层可通过以下步骤进行图案化：将牺牲层613涂布于额外的光致抗蚀剂层中；光图案化所述光致抗蚀剂；及最终使用光致抗蚀剂作为蚀刻掩模。可替代地通过使用硬掩模(其可为薄SiO2层或例如Cr等金属)涂布牺牲层613来图案化牺牲层613。然后通过光致抗蚀剂和湿式化学蚀刻将光图案转移到硬掩模。在硬掩模中形成的图案可抵抗干式化学蚀刻、各向异性蚀刻或等离子体蚀刻技术(其可用于将深且窄的锚孔赋予到牺牲层613中)。
当已在牺牲层613中开通锚区604之后，可以化学方式或经由等离子体的溅镀效应来蚀刻所暴露和下伏的导电表面614以移除任何表面氧化层。此接触蚀刻阶段可改进下伏导电表面614与快门材料之间的欧姆接触。在图案化牺牲层613之后，可通过使用溶剂清洁或酸蚀刻来移除任何光致抗蚀剂层或硬掩模。
接下来，在构建快门组合件600的过程中，如图6C中所描绘，沉积快门材料。快门组合件600由多个薄膜构成：第一机械层605、导体层607和第二机械层609。在某些实施方案中，第一机械层605是非晶硅(a-Si)层、导体层607是Al且第二机械层609是a-Si。在低于牺牲层613在其处发生物理降级的温度的温度下，沉积第一机械层605、导体层607和第二机械层609。举例来说，聚酰亚胺在高于大约400℃的温度下分解。因此，在某些实施方案中，在低于大约400℃的温度下沉积第一机械层605、导体层607和第二机械层609，允许使用聚酰亚胺作为牺牲层材料。在某些实施方案中，氢化非晶硅(a-Si:H)是对第一机械层605和第二机械层609有用的机械材料，这是因为其可在大约250℃到大约350℃的范围中的温度下通过来自硅烷气体的等离子体增强型化学气相沉积(PECVD)的方式以相对无应力的状态生长到介于大约0.15微米到大约3微米的范围中的厚度。在此些实施方案中的某些实施方案中，使用磷化氢气体(PH3)作为掺杂物，以使得a-Si可生长为具有低于大约1欧姆-厘米的电阻率。在替代实施方案中，类似的PECVD技术可用于沉积Si3N4、富硅Si3N4或SiO2材料以作为第一机械层605或沉积类金刚石碳、Ge、SiGe、CdTe或其它半导体材料以用于第一机械层605。PECVD沉积技术的优点是沉积可相当保形，即，其可涂布窄通孔的多种倾斜表面或内表面。即使经切割到牺牲层材料中的锚孔或通孔呈现几乎垂直的侧壁，PECVD技术也可在锚的底部和顶部水平表面之间提供实质上连续的涂层。
除PECVD技术外，可用于第一机械层605和第二机械层609的生长的替代的合适技术包含RF或DC溅镀、有机金属CVD、蒸镀、电镀或无电电镀。
对于导体层607，在某些实施方案中，利用金属薄膜，例如Al。在某些其它实施方案中，可挑选替代金属，例如Cu、Ni、Mo或Ta。包含此导电金属起到两个用途。其减少快门601的整体片电阻，且其有助于阻挡可见光通过快门601，这是因为a-Si(如果小于大约2微米厚)(如快门601的某些实施方案中可使用)可在某一程度上透射可见光。导电材料可通过溅镀或以更保形方式、通过CVD技术、电镀或无电电镀来沉积。
图6D展示用于形成快门组合件600的下一组处理阶段的结果。第一机械层605、导体层607和第二机械层609经光掩盖和蚀刻，同时牺牲层613仍位于衬底603上。首先，施加光致抗蚀剂材料，然后通过光掩模曝光，且然后经显影以形成蚀刻掩模。然后可以基于氟的等离子体化学物蚀刻非晶硅、Si3N4和SiO2。还可使用HF湿式化学物来蚀刻SiO2机械层；可借助湿式化学或基于氯的等离子体化学物来蚀刻导体层607中的任何金属。
通过光掩模施加的图案形状可影响机械性质，例如快门组合件600的致动器和快门601中的刚性、柔顺性和电压响应。快门组合件600包含以横截面展示的柔顺梁602。每一柔顺梁602经塑形以使得宽度小于快门材料的总高度或厚度。在某些实施方案中，梁尺寸比率维持在大约1.4:1或更大，其中与其宽相比，柔顺梁602更高或更厚。
图6E中描绘用于构建快门组合件600的实例性制造过程的后续阶段的结果。牺牲层613经移除，此将所有移动部件从衬底603移除，在锚点处除外。在某些实施方案中，以氧化等离子体移除聚酰亚胺牺牲材料。用于牺牲材料613的其它聚合物材料还可以氧化等离子体或在某些情形中通过热解来移除。某些牺牲层材料(例如SiO2)可通过湿式化学蚀刻或通过气相蚀刻来移除。
在最终过程(图6A中描绘其结果)中，将囊封电介质611沉积于快门组合件600的所有暴露表面上。在某些实施方案中，可以保形方式施加囊封电介质611，以使得快门601和梁602的所有底部、顶部和侧表面都使用CVD均匀涂布。在某些其它实施方案中，仅快门601的顶部和侧表面被涂布。在某些实施方案中，Al2O3用于囊封电介质611且通过原子层沉积而沉积到介于大约10纳米到大约100纳米的范围中的厚度。
最后，可将抗静态阻力涂层施加到快门601和梁602的表面。这些涂层防止致动器的两个独立梁之间的非所要的粘滞性或粘附。合适的涂层包含碳膜(石墨和类金刚石两者)以及氟聚合物，和/或低蒸气压润滑剂，以及氯硅烷、烃类氯硅烷、氟碳氯硅烷，例如甲氧基封端的硅烷、全氟化胺基硅烷、硅氧烷和基于羧酸的单体和物质。可通过暴露于分子蒸气或通过前驱体化合物的分解而借助CVD施加这些涂层。还可通过快门表面的化学变化(例如通过绝缘表面的氟化、硅烷化、硅氧化或氢化)来形成抗静态阻力涂层。
供在基于MEMS快门显示器中使用的一个种类的合适致动器包含用于控制横向于显示衬底或在显示衬底的平面中的快门运动的柔顺致动器梁。用于此些快门组合件的致动的电压减小，因为致动器梁变得更柔顺。如果梁经塑形以使得平面内运动相对于平面外运动是优选或得到促进的，则对致动运动的控制还得到提高。因此，在某些实施方案中，柔顺致动器梁具有矩形横截面，以使得与所述梁宽相比，所述梁更高或更厚。
长矩形梁相对于在特定平面内弯曲的刚性以所述梁在所述平面中的最薄尺寸的三次方调整比例。因此，减小柔顺梁的宽度以减小平面内运动的致动电压是有利的。然而，当使用常规的光刻设备来界定和制造快门和致动器结构时，梁的最小宽度可受限于光学器件的分辨率。且尽管光刻设备已经开发以用于在光致抗蚀剂中界定具有窄特征的图案，但此设备是昂贵的，且在其上方可以单次曝光完成图案化的区域是有限的。为了玻璃或其它透明衬底的大面板上方的经济光刻，图案化分辨率或最小特征大小通常限于数微米。
图7A到7D展示具有窄侧壁梁的实例性快门组合件700的构造阶段的等角视图。此替代过程产生柔顺致动器梁718和720和柔顺弹簧梁716(统称为“侧壁梁716、718和720”)，所述梁具有充分低于对大玻璃面板的常规光刻限制的宽度。在图7A到7D中所描绘的过程中，快门组合件700的柔顺梁形成为由牺牲材料制成的模具上的侧壁特征。所述过程被称作侧壁梁过程。
如图7A中所描绘，形成具有侧壁梁716、718和720的快门组合件700的过程开始于对第一牺牲材料701的沉积和图案化。第一牺牲材料701中界定的图案形成开口或通孔702，最终快门组合件700的锚将形成于所述开口或通孔内。对第一牺牲材料701的沉积和图案化在概念上与针对关于图6A到6E所描述的沉积和图案化所描述的内容类似，且使用与其类似的材料和技术。
形成侧壁梁716、718和720的过程以第二牺牲材料705的沉积和图案化继续。图7B展示在对第二牺牲材料705的图案化之后形成的模具703的形状。模具703还包含第一牺牲材料701和其先前界定的通孔702。图7B中的模具703包含两种不同水平面。模具703的底部水平面708通过第一牺牲层701的顶部表面建立，且可在其中第二牺牲材料705已被蚀刻掉的那些区域中接近。模具703的顶部水平面710通过第二牺牲材料705的顶部表面建立。图7B中所描绘的模具703还包含实质上垂直侧壁709。供用作第一牺牲材料701和第二牺牲材料705的材料在上文关于图6A到6E的牺牲层613进行了描述。
形成侧壁梁716、718和720的过程以将快门材料沉积到牺牲模具703的所有暴露表面上并进行图案化而继续，如图7C中所描绘。用于形成快门712的合适材料在上文关于图6A到6E的第一机械层605、导体层607和第二机械层609进行了描述。快门材料被沉积到小于大约2微米的厚度。在某些实施方案中，快门材料经沉积以具有小于大约1.5微米的厚度。在某些其它实施方案中，快门材料经沉积以具有小于大约1.0微米的厚度，且薄至大约0.10微米。在沉积之后，将快门材料(其可由如上文所描述的若干材料构成)图案化，如图7C中所描绘。首先，将光致抗蚀剂沉积于快门材料上。然后，将光致抗蚀剂图案化。形成到光致抗蚀剂中的图案经设计以使得快门材料在后续蚀刻阶段之后保持于快门712的区中以及锚714处。
制造过程以施加各向异性蚀刻而继续，从而产生图7C中所描绘的结构。快门材料的各向异性蚀刻是在等离子体气氛中实施，其中将偏压施加到衬底726或接近于衬底726的电极。经偏置的衬底726(其中电场垂直于衬底726的表面)导致离子以几乎垂直于衬底726的角度朝向衬底726加速。次些经加速的离子连同蚀刻化学物导致与平行于衬底726的方向相比在垂直于衬底726的平面的方向上的快得多的蚀刻速率。借此实质上消除对由光致抗蚀剂保护的区中的快门材料的底切蚀刻。沿着模具703的垂直侧壁709(其实质上平行于经加速的离子的轨道)，快门材料还实质上免受各向异性蚀刻。此受保护的侧壁快门材料形成用于支撑快门712的侧壁梁716、718和720。沿着模具703的其它(非经光致抗蚀剂保护的)水平表面，例如顶部水平表面710或底部水平表面708，快门材料已经被蚀刻实质上完全移除。
用于形成侧壁梁716、718和720的各向异性蚀刻可在RF或DC等离子体蚀刻装置中实现，只要供应对衬底726或紧密接近衬底726的电极的电偏压的提供。针对RF等离子体蚀刻的情形，可通过使衬底固持器从激励电路的接地板断开连接而获得等效自偏压，借此允许衬底电位在等离子体中浮动。在某些实施方案中，可能提供蚀刻气体，例如三氟甲烷(CHF3)、全氟丁烯(C4F8)或氯仿(CHCl3)，其中碳与氢气两者和/或碳与氟两者都是蚀刻气体中的成分。当与定向等离子体耦合(再次通过对衬底726的电压偏置实现)时，经解离的碳(C)、氢(H)和/或氟(F)原子可迁移到其中其建立被动或保护性似聚合物涂层的垂直侧壁709。此似聚合物涂层进一步保护侧壁梁716、718和720免受蚀刻或化学侵蚀。
形成侧壁梁716、718和720的过程是借助移除第二牺牲材料705和第一牺牲材料701的剩余部分而完成。图7D中展示结果。移除牺牲材料的过程类似于关于图6E所描述的过程。沉积于模具703的垂直侧壁709上的材料保持为侧壁梁716、718和720。侧壁梁716用作将锚714机械连接到快门712的弹簧，且还提供被动回复力且抵抗由从柔顺梁718和720形成的致动器施加的力。锚714连接到光圈层725。侧壁梁716、718和720是高且窄的。侧壁梁716、718和720的宽度(如由模具703的表面形成)类似于如所沉积的快门材料的厚度。在某些实施方案中，侧壁梁716的宽度将与快门712的厚度相同。在某些其它实施方案中，梁宽度将是快门712的厚度的大约1/2。侧壁梁716、718和720的高度由第二牺牲材料705的厚度，或换句话说，由模具703的深度(如由关于图7B描述的图案化操作期间所形成)确定。只要所沉积快门材料的厚度经挑选小于大约2微米，图7A到7D中所描绘的过程将充分适于窄梁的产生。事实上，对于许多应用，0.1微米到2.0微米的厚度范围是相当合适的。常规的光刻将限制图7A、7B和7C中所示的经图案化特征，举例来说，允许不小于2微米或5微米的最小解析特征。
图7D描绘在上文所描述过程中的释放操作(产生具有高纵横比的横截面的柔顺梁)之后所形成的快门组合件700的等角视图。只要第二牺牲材料705的厚度(例如)大于快门材料的厚度的大约4倍，梁高度对梁宽度的所得比率将产生为类似比率，即，大于大约4:1。
任选的阶段(上文未说明但被包含作为导致图7C的过程的一部分)涉及对侧壁梁材料进行各向同性蚀刻以将柔顺负载梁720与柔顺驱动梁718分离或解耦。举例来说，已通过使用各向同性蚀刻来将点724处的快门材料从侧壁移除。各向同性蚀刻是所有方向上的蚀刻速率实质上相同的蚀刻，以使得例如点724等区中的侧壁材料不再受保护。各向同性蚀刻可在典型等离子体蚀刻设备中完成，只要未将偏压施加到衬底726。还可使用湿式化学或气相蚀刻技术来实现各向同性蚀刻。在此任选的第四掩盖和蚀刻阶段之前，侧壁梁材料基本上连续围绕模具703中的凹入特征的周边而存在。第四掩盖和蚀刻阶段用于分离和划分侧壁材料，从而形成不同的梁718和720。通过光致抗蚀剂施配和穿过掩模的曝光的第四过程实现点724处的梁718和720的分离。在此情形中光致抗蚀剂图案经设计以保护侧壁梁材料免于在所有点处进行各向同性蚀刻，分离点724处除外。
作为侧壁过程中的最终阶段，囊封电介质安置于侧壁梁716、718和720的外部表面周围。
为了保护沉积于模具703的垂直侧壁709上的快门材料且产生实质上均匀横截面的侧壁梁716、718和720，可遵循某些特定过程准则。举例来说，在图7B中，可将侧壁709制得尽可能垂直。垂直侧壁709和/或暴露表面处的斜率变得可易受各向异性蚀刻。在某些实施方案中，垂直侧壁709可由图7B处的图案化操作(例如以各向异性操作对第二牺牲材料705的图案化)产生。额外的光致抗蚀剂涂层或硬掩模的使用结合对第二牺牲层705的图案化允许在对第二牺牲材料705的各向异性蚀刻中使用侵蚀性等离子体和/或高衬底偏压，同时减轻对光致抗蚀剂的过度磨损。垂直侧壁709还可以可光成像牺牲材料产生，只要注意在UV曝光期间控制焦距且在抗蚀剂最终固化期间避免过度收缩。
在侧壁梁处理期间有帮助的另一过程准则涉及快门材料沉积的保形性。模具703的表面可覆盖有类似厚度的快门材料，而不论那些表面(垂直或水平)的定向如何。此保形性可在使用CVD沉积时实现。具体来说，可采用以下保形技术：PECVD、低压化学气相沉积(LPCVD)和原子或自限层沉积(ALD)。在以上CVD技术中，薄膜的生长速率可受表面上的反应速率限制，这与使表面暴露于源原子的方向性通量形成对比。在某些实施方案中，垂直表面上生长的材料的厚度是水平表面上生长的材料的厚度的至少50％。替代地，在提供在电镀之前涂布表面的金属种子层之后，可通过无电电镀或电镀从溶液保形地沉积快门材料。
图8展示具有单层钝化层的实例性显示设备800的横截面图。具体来说，图8展示显示设备800，其中电荷累积或电荷积聚801在快门组合件803的电介质层802上方。显示设备800包含盖板804、快门组合件803、光圈层805、透明衬底806、背光807和光源808。光源808将光引入到背光809中。来自背光809的光朝向面向显示设备800的前部的盖板804传播穿过形成于光圈层805中的一或多个光圈810。盖板804包含光吸收层812以用于从显示装置的前部吸收周围光以改进显示设备800的对比度比率。光圈层805和光吸收层812可统称为光阻挡层。
快门组合件803包含通过致动器814和锚815悬置于光圈层805上方的快门813。致动器814经致动以使快门813在光圈810上方移动，以使得快门813实质上在关闭位置中覆盖光圈810且在打开位置中不覆盖光圈810。快门组合件803浸没于流体816中以用于提供润滑和减少静态阻力的可能性。
快门组合件803和光圈层805经涂布有电介质层802以用于提供钝化。电介质层802向快门组合件803和光圈层805提供保护和绝缘。举例来说，钝化层802可提供保护以免受后续制造和封装过程的影响。此外，电介质层802可向并入到快门组合件803中的载流导体提供绝缘。
然而，电介质层802可经历在其表面上方的电荷累积或积聚。举例来说，图8展示在涂布快门813的电介质层802的表面上的电荷积聚801。此电荷积聚801继而在不相等充电的表面之间产生静电力。举例来说，可由于快门813与光圈层805之间的差分电荷积聚而产生静电力。这些静电力可在显示装置的操作中引入缺陷，例如使快门813的致动速度变慢，快门813暂时或永久地陷入于非所要的打开或关闭或位置中等。差分电荷积聚还可在致动器814的各种组件之间(例如，在驱动梁与负载梁之间)发生。此差分电荷积聚还可产生可导致显示装置的操作中的缺陷的静电力。
虽然图8展示电荷积聚801仅位于快门813的一部分上方，应理解，电荷积聚可在涂布有电介质涂层802的显示装置800的任何部分处发生。举例来说，电荷积聚可发生于沉积于快门813、致动器814、锚815或涂布有电介质材料802的快门组合件803的任何其它部分上的电介质涂层802上方。此外，虽然图8中展示的电荷积聚801包含负电荷，但应理解电荷积聚可替代地包含正电荷。
电荷积聚801通常是在电介质层802的表面上存在电陷阱和在流体816中存在移动电荷的结果。电陷阱的密度越高，电荷积聚801越大。形成于电介质层802上方的电陷阱的密度部分地随电介质层802中所使用的电介质材料而变。通常，钝化阶段使用具有高电陷阱密度的电介质材料(由于较低的材料和处理成本)，以及可沉积所述电介质材料的较高速度。
电陷阱的密度还可受沉积电介质层802中所采用的技术影响。举例来说，沉积电介质层802中所采用的典型技术(例如化学气相沉积(CVD)或等离子体增强型化学气相沉积(PECVD))可产生具有较高电陷阱密度的电介质层802。
如下文参考图9到12所论述，可通过采用多层电介质来减少电陷阱的密度且继而减少电荷积聚801。通过减少电荷积聚801，快门组合件803的非所要的操作的风险可减少。
图9展示具有多层保护涂层的实例性显示设备900的横截面图。具体来说，图9中所示的显示设备900包含图8中所示的显示设备800的所有组件。相比而言，在显示设备900中，快门组合件803和光圈层805却涂布有两个电介质层：第一内电介质层(IDL)902和第一外电介质层(ODL)903。在钝化阶段期间实施两个电介质层的沉积，以使得将第一ODL 903沉积于第一IDL 902上方。如此，第一ODL 903与流体816接触。在图9中所示的实施方案中，在将快门组合件803从快门组合件803形成于其上方的牺牲模具释放之后，实施钝化阶段。因此，两个电介质层实质上涂布快门组合件803的所有暴露表面。举例来说，两个电介质层覆盖实质上平行于衬底806的快门813的表面且还覆盖实质上垂直于衬底806的表面。此外，两个电介质层涂布致动器814、锚815和光圈层805。然而，在某些其它实施方案中，可在释放快门组合件803之前实施钝化阶段，在此些实施方案中，快门组合件803中的仅某些部分将涂布有两个电介质材料。
第一IDL 902和第一ODL 903可采用具有不同性质的电介质材料。具体来说，与用于第一ODL 903的电介质材料相关联的电陷阱密度显著小于与用于第一IDL 902的电介质材料相关联的电陷阱密度。举例来说，用于第一ODL 903的电介质材料的电陷阱密度可低至大约1010cm-2eV-1，而用于第一IDL 902的电介质材料的电陷阱密度可高达大约1014cm-2eV-1。第一ODL 903可采用例如(不限于)以下电介质材料：高质量氧化硅(SiO2)、高质量氧化铝(Al2O3)或高质量SiNx；而第一IDL 902可采用例如(不限于)以下电介质材料：氢化氮化硅(SiNx:H)、TiO2、HfO2、V2O5、Nb2O5、Ta2O5、氮氧化硅(SiON)、二氧化锆(ZrO2)或氧化镧(La2O2)。在某些实施方案中，类似电介质材料(例如氮化硅)可用于第一IDL 902和第一ODL 903两者。然而，在此些实施方案中，用于第一ODL 903的电介质材料的电陷阱密度低于用于第一IDL 902的类似电介质材料的电陷阱密度。用于IDL 902和ODL 903两者的类似电介质材料的电陷阱密度可通过若干操纵因素(例如沉积技术、温度和等离子体条件)来实现。
由于第一ODL 903具有较低的电陷阱密度，所以快门组合件803的各个部分上方的电荷积聚也减少。举例来说，与图8中的显示设备800上所示的电荷积聚801相比，显示设备900中的快门813上方的电荷积聚将相对低。类似地，电荷积聚还将在致动器814、锚815和衬底806上方减少。快门组合件803和衬底806的各个部分上方的电荷积聚的此减少使这些部分之间的电压差减小。因此，还减小由于这些电压差而产生的静电力。通过减小的非所要的静电力，还减少快门组合件803的非所要操作的风险。
在某些实施方案中，用于沉积第一IDL 902的沉积技术可不同于用于沉积第一ODL903的沉积技术。举例来说，可使用例如CVD或PECVD等技术来沉积第一IDL 902，而可使用例如原子层沉积(ALD)等沉积技术来沉积第一ODL 903。在某些其它实施方案中，类似沉积技术可用于沉积第一IDL 902和第一ODL 903两者。
在某些实施方案中，第一IDL 902的厚度大于第一ODL 903的厚度。通常，相对薄的第一ODL 903足以减少电荷积聚。因此，在其中使用相对昂贵且耗时的技术(例如ALD)沉积第一ODL 903的实施方案中，仍可在不招致实质成本或额外处理时间的情况下沉积较薄的第一ODL 903。在此些实施方案中，然后可使用较不昂贵且较快速的沉积技术(例如CVD和PECVD)将第一IDL 902沉积到特定厚度，以使得第一IDL 902和第一ODL 903的组合厚度满足显示设备900的电介质击穿强度规格。举例来说，IDL 902可被沉积到大约10nm到大约300nm的厚度且ODL 903可被沉积到大约1nm到大约100nm的厚度。第一IDL 902可采用用于图8的电介质层802的相同材料和沉积技术。
在某些实施方案中，除第一IDL 902和第一ODL 903外，一或多个电介质层还可沉积于快门组合件803和衬底806上方。这些额外电介质层可用于提供额外电绝缘。通常，额外电介质层经沉积以使得具有最小电陷阱密度的电介质层是最后沉积的，以使得其可与流体816接触。
流体816中的移动电荷可在存在于快门813的致动期间产生的电场的情况下在流体816内移动。但这些电荷可由于在沉积于快门813与致动器814上的电介质的表面上存在电陷阱而积聚于所述电介质的表面上(或其实，沉积于具有电介质涂层的显示装置800的任何组件上)。因此，积聚电荷不再能够响应于电场而在流体内移动。在某些情况中，电荷的积聚可随电场的重复改变的极性(其在快门813的重复致动和解除致动期间发生)而变得甚至更糟(即，增加)。
然而，当使用具有低陷阱密度的电介质时，电介质的表面上的电荷的积聚显著减少。此外，由于电荷随电场的重复改变的极性而消散，因此具有较低陷阱密度的电介质上方的电荷积聚可实际上甚至进一步减少。因此，甚至当经历相同电场时，具有不同电陷阱密度的电介质的两个表面可随时间具有不同的积聚电荷量值。不同的积聚电荷量值导致可影响快门813的操作的电场。
因此，通过最后沉积具有最小电陷阱密度的电介质，表面涂布有相同的低电陷阱密度电介质。因此，不仅电荷积聚减少，而且即使确实发生某一电荷积聚，各种表面上方的此积聚的量值将相对类似。此导致作用于快门813上的电场的量值的减小，且因此导致快门813的非所要操作的风险的减少。
通常，用于第一IDL 902和第一ODL 903的材料包含实质上透明材料，例如SiO2、Al2O3、SiNx、SiNx:H、TiO2、HfO2、V2O5、Nb2O5、Ta2O5、SiON、ZrO2和La2O2。因此，第一IDL 902和/或第一ODL 903可在光圈810上方延伸，如图9中所示，而实质上不阻挡光传播穿过光圈810。
图10展示具有多层保护涂层的另一实例性显示设备1000的横截面图。显示设备1000实质上与图9中所示的显示设备900相同，除在盖板804和光阻挡层812上包含多层保护涂层(包含于本文中)以外。更具体来说，盖板804和光阻挡层812涂布有第二内电介质层(第二IDL)1002，和第二外电介质层(第二ODL)1003。类似于图9的显示设备900的显示设备1000还包含沉积于快门组合件803和衬底806上方的内电介质层、第一IDL 902和外电介质层、第一ODL 903。
第二ODL 1003(其面向快门组合件803)与流体816直接接触。类似于第一ODL 903，第二ODL 1003具有相对低的电陷阱密度。因此，第二ODL 1003减少显示设备1000的盖板804附近的电荷积聚。在某些实施方案中，第二IDL 1002和第二ODL 1003可采用的材料、可具有的厚度及沉积可使用的沉积技术分别与上文针对第一IDL 902和第一ODL 903所论述的类似。将类似材料和沉积技术用于沉积于快门组合件803上方的第一ODL 903和沉积于盖板804和光阻挡层812上方的第二ODL 1003两者的一个益处是：即使确实发生某一电荷积聚，此电荷积聚将在这两层上类似。具有类似的电荷积聚会减小快门813与盖板804或光阻挡层812之间的电压差和静电力。
在某些实施方案中，除第二IDL 1002和第二ODL 1003外，盖板804还可包含若干电介质层。在某些实施方案中，第二IDL 1002和第二ODL 1003可包含实质上透明材料，使得其可涂布由光阻挡层812界定的盖板804的暴露部分而不阻碍光通过盖板804。
图11展示具有多层保护涂层的又一实例性显示设备1100的横截面图。显示设备1100与图9中所示的显示设备900实质上相同，除了在盖板804和光阻挡层812上包含单一保护涂层以外。更具体来说，盖板804和光阻挡层涂布有第三电介质层1103。第三电介质层1103与流体816接触。与图10的显示设备1000不同，显示装置1100在盖板804上不包含内电介质层(例如第二IDL 1002)。第三电介质层1103可采用具有类似于用于图9和10的第一ODL 903和第二ODL 1003的厚度的厚度的材料，且可使用与其类似的技术来沉积，如上文所论述。第三电介质层1103可包含实质上透明材料，且可因此沉积于未被光阻挡层812覆盖的盖板804的部分上方。
上文对沉积多个电介质层的论述是关于具有MEMS向上配置的显示设备(举例来说，在图9到11中)进行了描述。如上文所陈述，在MEMS向上配置中，快门组合件形成于衬底的前表面(即，面朝向观看者的表面)上。举例来说，参考图9，快门组合件803经形成且由衬底806的前向式表面支撑(经由锚815)。然而，应注意，上文所论述的多种电介质沉积技术可同样适用于其中显示设备以MEMS向下配置形成的实施方案中。还如上文所陈述，在MEMS向下配置中，快门组合件形成于前衬底的后向式表面上。举例来说，如果图9的显示设备900将被修改成MEMS向下配置，则快门组合件803将形成于盖板804的后向式表面上且由其支撑。光圈层805将沉积于快门组合件803与盖板804之间。在此经修改的MEMS向下配置中，两个电介质层902和903将沉积于快门组合件803、光圈层805和盖板804的暴露部分两者上方。
图12展示用于在显示设备的一或多个部分上方提供多个电介质层的实例性过程的流程图。具体来说，过程1200包含：在具有多个开口的衬底上形成快门组合件，其中所述快门组合件包含耦合到快门的致动器(阶段1201)。所述过程还包含：将第一电介质层沉积于快门组合件和衬底上方(阶段1202)及将具有低于第一电介质层的电陷阱密度的电陷阱密度的第二电介质层实质上保形地沉积于第一电介质层上方(阶段1202)。下文进一步论述图12中所示的过程1200。
如上文所陈述，过程1200包含在衬底上方形成快门组合件(阶段1201)。上文关于图6A到6E及7A到7D描述合适的快门形成过程的两个实例。这些快门制造过程中的最终阶段是释放步骤，其中移除快门组合件形成于其上方的牺牲模具，借此释放快门组合件。
随后，过程1200包含将第一电介质层沉积于快门组合件和衬底上方(阶段1202)。此过程阶段的结果可在图9中看见，如上文所论述，其中第一IDL 902已沉积于快门组合件803的实质上所有表面上方和衬底806上方。第一IDL 902还已沉积于包含光圈810的光圈层805上方。由于第一IDL 902实质上透明，因此其可允许传播穿过光圈810的光朝向快门904和显示设备900的前部通过。可使用例如(不限于)CVD或PECVD的沉积技术来实施第一IDL 902的沉积。第一IDL 902可包含例如(不限于)以下材料：SiNx:H、SiNx、TiO2、HfO2、V2O5、Nb2O5或Ta2O5、SiON、ZrO2和La2O2。
在沉积第一电介质层之后，过程1200包含：沉积第二电介质层(阶段1203)。此阶段还在上文关于图9进行了论述，图9展示实质上保形地沉积于第一IDL 902上方的第二电介质层、第一ODL 903。此外，如上文所陈述，第一ODL 903具有低于第一IDL 902的电陷阱密度的电陷阱密度。可使用例如(不限于)ALD的沉积技术来实施第一ODL 903的沉积。第一ODL 903可包含例如(不限于)氧化硅(SiO2)、氧化铝(Al2O3)或SiNx的材料(具有比用于第一IDL 902的材料的电陷阱密度低的电陷阱密度)。第一ODL 903还实质上透明，且可允许光传播穿过光圈810。
在某些实施方案中，一或多个额外电介质层可沉积于第二电介质层上方(阶段1203)。这些额外电介质层可经沉积以改进沉积的保形性或减小最外部电介质层的电陷阱密度。
在某些实施方案中，可在释放快门组合件之前实施将第一电介质层沉积于快门组合件上方(阶段1202)。此意味着在沉积第一电介质层的同时快门组合件仍由牺牲模具支撑。由于快门组合件与牺牲模具接触，因此仅快门组合件的某些表面将暴露于第一电介质材料的沉积。然后可将第二电介质材料沉积于第一电介质层上方(阶段1203)，从而用第二电介质层涂布快门组合件的暴露表面。在可能的图案化步骤之后，移除牺牲模具以释放快门组合件。所得的经释放快门组合件将使快门组合件的仅表面的子组涂布有两个电介质层。此可增加未经涂布表面上方的电荷积聚的风险。但在释放快门组合件之前将两个电介质层沉积于快门组合件上方会产生相对较薄且较不具刚性的致动器梁。较薄且较不具刚性的梁提供致动电压的减小和快门的操作速度的增加的益处。在某些实施方案中，这些益处的重要性可超过未经涂布表面上方的电荷积聚的风险的可能增加。在此些实施方案中，然后可在释放快门组合件之前实施第一和第二电介质层的沉积。
图13A及13B是说明包含一组显示元件的显示装置40的***框图。显示装置40可为(例如)智能手机、蜂窝式或移动电话。然而，显示装置40的相同组件或其轻微变化还说明各种类型的显示装置，例如电视机、计算机、平板计算机、电子阅读器、手持式装置及便携式媒体装置。
显示装置40包含外壳41、显示器30、天线43、扬声器45、输入装置48和麦克风46。外壳41可由多种制造工艺中的任一者形成，所述制造工艺包含注射模制和真空成形。另外，外壳41可由多种材料中的任一者制成，所述材料包含(但不限于)：塑料、金属、玻璃、橡胶及陶瓷或其组合。外壳41可包含可与不同色彩或含有不同标志、图片或符号的其它可移除部分互换的可移除部分(未展示)。
如本文中描述，显示器30可为多种显示器(包含双稳态或模拟显示器)中的任一者。显示器30还可经配置以包含平板显示器(例如等离子、电致发光(EL)显示器、OLED、超扭曲向列(STN)显示器、LCD或薄膜晶体管(TFT)LCD)或非平板显示器(例如阴极射线管(CRT)或其它显像管装置)。另外，显示器30可包含基于机械光调制器的显示器，如本文中所描述。
图13A中示意性地说明显示装置40的组件。显示装置40包含外壳41，且可包含至少部分地封围在其中的额外组件。举例来说，显示装置40包含网络接口27，网络接口27包含可耦合到收发器47的天线43。网络接口27可为可显示于显示装置40上的图像数据的源。因此，网络接口27为图像源模块的一个实例，但处理器21及输入装置48也可充当图像源模块。收发器47连接到处理器21，处理器21连接到调节硬件52。调节硬件52可经配置以调节信号(例如，对信号进行滤波或以其它方式操纵信号)。调节硬件52可连接到扬声器45及麦克风46。处理器21还可连接到输入装置48及驱动器控制器29。驱动器控制器29可耦合到帧缓冲器28，且耦合到阵列驱动器22，阵列驱动器22又可耦合到显示器阵列30。显示装置40中的一或多个元件(包含并未在图13A特定描绘的元件)可经配置以充当存储器装置，且经配置以与处理器21通信。在一些实施方案中，电源供应器50可将电力提供到特定显示装置40设计中的实质上所有组件。
网络接口27包含天线43和收发器47以使得显示装置40可经由网络与一或多个装置通信。网络接口27还可具有一些处理能力以减轻(例如)处理器21的数据处理需求。天线43可发射及接收信号。在一些实施方案中，天线43根据IEEE 16.11标准(包含IEEE16.11(a)、(b)或(g))或IEEE 802.11标准(包含IEEE 802.11a、b、g、n及其进一步的实施方案)来发射和接收RF信号。在一些其它实施方案中，所述天线43根据标准来发射和接收RF信号。在蜂窝式电话的情况下，天线43可经设计以接收码分多址(CDMA)、频分多址(FDMA)、时分多址(TDMA)、全球移动通信***(GSM)，GSM/通用分组无线电服务(GPRS)、增强型数据GSM环境(EDGE)、陆地集群无线电(TETRA)、宽带-CDMA(W-CDMA)、演进数据优化(EV-DO)、1xEV-DO、EV-DO版本A、EV-DO版本B、高速分组接入(HSPA)、高速下行链路分组接入(HSDPA)、高速上行链路分组接入(HSUPA)、演进型高速分组接入(HSPA+)、长期演进(LTE)、AMPS，或用于在无线网络(例如利用3G、4G或5G技术的***)内通信的其它已知信号。收发器47可预处理从天线43接收到的信号，使得处理器21可接收所述信号并进一步对所述信号进行操纵。收发器47还可处理从处理器21接收到的信号，使得可经由天线43从显示装置40发射所述信号。
在一些实施方案中，收发器47可由接收器取代。另外，在一些实施方案中，网络接口27可由可存储或产生待发送到处理器21的图像数据的图像源取代。处理器21可控制显示装置40的整个操作。处理器21接收例如来自网络接口27或图像源的压缩图像数据的数据，并将所述数据处理成原始图像数据或处理成可容易被处理成原始图像数据的格式。处理器21可将已处理的数据发送到驱动器控制器29或发送到帧缓冲器28以供存储。原始数据通常是指识别图像内每一位置处的图像特性的信息。举例来说，这些图像特性可包含颜色、饱和度和灰度级。
处理器21可包含微控制器、CPU或逻辑单元以控制显示装置40的操作。调节硬件52可包含放大器及滤波器以将信号发射到扬声器45及从麦克风46接收信号。调节硬件52可为显示装置40内的离散组件，或可并入于处理器21或其它组件内。
驱动器控制器29可直接从处理器21或从帧缓冲器28获取由处理器21产生的原始图像数据，且可适当地重新格式化原始图像数据以将其高速发射到阵列驱动器22。在一些实施方案中，驱动器控制器29可将原始图像数据重新格式化成具有类光栅格式的数据流，使得其具有适合于跨越显示阵列30而扫描的时间次序。接着，驱动器控制器29将已格式化的信息发送到阵列驱动器22。尽管驱动器控制器29(例如LCD控制器)通常与***处理器21相关联以作为独立的集成电路(IC)，但可以许多方式实施这些控制器。举例来说，控制器可作为硬件嵌入处理器21中、作为软件嵌入处理器21中或与阵列驱动器22完全集成于硬件中。
阵列驱动器22可从驱动器控制器29接收经格式化信息且可将视频数据重新格式化成一组平行波形，所述组平行波形每秒多次施加到来自显示器的x-y显示元件矩阵的数百及有时数千(或更多)引线。
在一些实施方案中，驱动器控制器29、阵列驱动器22及显示阵列30适合于本文中所述的任何类型的显示器。举例来说，驱动器控制器29可为常规显示器控制器或双稳态显示器控制器。另外，阵列驱动器22可为常规驱动器或双稳态显示器驱动器。另外，显示阵列30可为常规显示阵列或双稳态显示阵列。在一些实施方案中，驱动器控制器29可与阵列驱动器22集成。此实施方案在例如移动电话、便携式电子装置、手表或小面积显示器的高度集成的***中可为有用的。
在一些实施方案中，输入装置48可经配置以允许(例如)用户控制显示装置40的操作。输入装置48可包含例如QWERTY键盘或电话小键盘的小键盘、按钮、开关、摇杆、触敏屏幕、集成有显示阵列30的触敏屏幕或者压敏或热敏薄膜。麦克风46可配置为显示装置40的输入装置。在一些实施方案中，通过麦克风46的话音命令可用于控制显示装置40的操作。
电源供应器50可包含多种能量存储装置。举例来说，电源供应器50可为可再充电电池，例如，镍镉电池或锂离子电池。在使用可再充电电池的实施方案中，可再充电电池可使用来自(例如)壁式插座或光伏装置或阵列的电力来充电。替代地，可再充电电池可无线地来充电。电力供应器50还可为可再生能源、电容器或太阳能电池，包含塑料太阳能电池或太阳能电池涂料。电力供应器50还可经配置以从壁式插座接收电力。
在一些实施方案中，控制可编程性驻留于可位于电子显示***中的若干位置中的驱动器控制器29中。在一些其它实施方案中，控制可编程性驻留于阵列驱动器22中。上述优化可实施在任何数目的硬件和/或软件组件中且可以各种配置实施。
如本文所使用，涉及项目列表中的“至少一者”的短语指代那些项目的任何组合，包含单一成员。作为实例，“以下各者中的至少一者：a、b或c”意在涵盖：a、b、c、a-b、a-c、b-c和a-b-c。
可将结合本文中所揭示的实施方案而描述的各种说明性逻辑、逻辑块、模块、电路和算法过程实施为电子硬件、计算机软件或两者的组合。硬件与软件的此互换性已大致关于其功能性而描述，且在上文所描述的各种说明性组件、块、模块、电路及过程中进行说明。所述功能性是实施为硬件还是软件取决于特定应用及强加于整个***的设计约束。
可用通用单芯片或多芯片处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或其它可编程逻辑装置、离散门或晶体管逻辑、离散硬件组件，或其经设计以执行本文所描述的功能的任何组合来实施或执行用于实施结合本文中所揭示的方面而描述的各种说明性逻辑、逻辑块、模块和电路的硬件和数据处理设备。通用处理器可为微处理器，或任何常规的处理器、控制器、微控制器或状态机。处理器还可实施为计算装置的组合，例如，DSP与微处理器的组合、多个微处理器的组合、一或多个微处理器与DSP核心的联合，或任何其它此配置。在一些实施方案中，可由专用于给定功能的电路来执行特定过程及方法。
在一或多个方面中，可以硬件、数字电子电路、计算机软件、固件(包含本说明书中所揭示的结构及其结构等效物)或以其任何组合来实施所描述的功能。本说明书中所述的标的物的实施方案还可实施为一或多个计算机程序(即，计算机程序指令的一或多个模块)，其在计算机存储媒体上被编码以由数据处理设备执行或用以控制数据处理设备的操作。
如果以软件实施，则功能可作为一或多个指令或代码存储于计算机可读媒体上或经由所述计算机可读媒体进行传输。本文中揭示的方法或算法的步骤可实施于可驻留在计算机可读媒体上的处理器可执行软件模块中。计算机可读媒体包含计算机存储媒体和通信媒体两者，通信媒体包含可经启用以将计算机程序从一个位置传送到另一位置的任何媒体。存储媒体可为可通过计算机存取的任何可用媒体。例如(且不限于)，此计算机可读媒体可包含RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM或其它光盘存储器、磁盘存储器或其它磁性存储装置，或可用以存储呈指令或数据结构的形式的所要程序代码且可由计算机存取的任何其它媒体。而且，任何连接可适当地称为计算机可读媒体。如本文中所使用，磁盘和光盘包含压缩光盘(CD)、激光光盘、光学光盘、数字多功能光盘(DVD)、软盘和蓝光光盘，其中磁盘通常磁性地重现数据，光盘使用激光光学地重现数据。以上各者的组合也应包含于计算机可读媒体的范围内。此外，方法或算法的操作可作为代码与指令的一个或任何组合或代码与指令的集合而驻留在机器可读媒体和计算机可读媒体上，所述机器可读媒体和计算机可读媒体可并入到计算机程序产品中。
所属领域的技术人员将易于明白本发明中所描述的实施方案的各种修改，且可在不背离本发明的精神或范围的情况下将本文中所界定的一般原理应用于其它实施方案。因此，本发明无意限于本文中所展示的实施方案，而是将赋予本发明与本文中所揭示的此揭示内容、原理和新颖特征相一致的最广范围。
另外，所属领域的技术人员将易于了解，术语“上部”及“下部”有时用以使图式描述简易，且指示与适当定向页上的图式的定向对应的相对位置，且可能不反映所实施的任何装置的适当定向。
在单独实施方案的背景下描述于本说明书中的某些特征还可组合地实施于单一实施方案中。相反，还可在多个实施方案中单独地或以任何适合子组合实施在单一实施方案的背景下所描述的各种特征。再者，虽然特征可在上文中被描述为以某些组合作用且甚至最初被如此主张，但在一些情况下，可从所述组合删除来自所主张的组合的一或多个特征，且所述所主张的组合可针对子组合或子组合的变化。
类似地，虽然图式中以特定次序描绘操作，但此不应被理解为需要以所展示的特定次序或以连续次序执行此类操作或需要执行全部所说明的操作以实现合意的结果。此外，图式可以流程图的形式示意性地描绘一个以上实例过程。然而，未描绘的其它操作可并入于示意性地说明的实例过程中。举例来说，可在所说明的操作中的任一者之前、之后、同时地或在其之间执行一或多个额外的操作。在某些状况中，多任务处理及并行处理可为有利的。再者，上述实施方案中的各种***组件的分离不应被理解为全部实施方案中需要此分离，且应了解，所描述的程序组件及***可一般一起集成在单一软件产品中或封装到多个软件产品中。另外，其它实施方案在所附权利要求书的范围内。在一些情况下，权利要求书中所叙述的动作可以不同次序执行且仍实现合意的结果。
Claims (29)
1.一种设备，其包括：
光阻挡层，其界定用于使光通过的多个开口，安置于衬底上；
至少一个光调制器，其响应于图像数据，经配置以调制传播穿过所述多个开口中的至少一者的光；
第一电介质层，其安置于所述光阻挡层的至少一部分上方和所述至少一个光调制器的实质上平行于所述衬底的表面上方以及所述至少一个光调制器的实质上垂直于所述衬底的表面上方；及
第二电介质层，其具有低于所述第一电介质层的电陷阱密度的电陷阱密度，直接且实质上保形地安置于所述第一电介质层上方。
2.根据权利要求1所述的设备，其中所述第一电介质层厚于所述第二电介质层。
3.根据权利要求1所述的设备，其中所述第一电介质层包含经化学气相沉积的材料且所述第二电介质层包含经原子层沉积的材料。
4.根据权利要求1所述的设备，其进一步包括流体，所述至少一个光调制器浸没于所述流体中，以使得所述流体与所述第二电介质层接触。
5.根据权利要求1所述的设备，其进一步包括用于将从至少一个光调制器接收的经调制光透射到所述设备的前侧的盖板，其中所述第二电介质层另外安置于面向所述至少一个光调制器的所述盖板的一部分上方。
6.根据权利要求1所述的设备，其进一步包括用于将从至少一个光调制器接收的经调制光透射到所述设备的前侧的盖板，其中所述第一电介质层和所述第二电介质层安置于面向所述至少一个光调制器的所述盖板的一部分上方。
7.根据权利要求1所述的设备，其中所述第一电介质层的厚度在大约10nm到大约300nm的范围内。
8.根据权利要求1所述的设备，其中所述第二电介质层的厚度在大约1nm到大约100nm的范围内。
9.根据权利要求1所述的设备，其进一步包括：
显示器，其包含：
所述光阻挡层和所述至少一个光调制器；
处理器，其经配置以与所述显示器通信，所述处理器经配置以处理图像数据；及
存储器装置，其经配置以与所述处理器通信。
10.根据权利要求9所述的设备，所述显示器进一步包含：
驱动器电路，其经配置以将至少一个信号发送到所述显示器；及
控制器，其经配置以将所述图像数据的至少一部分发送到所述驱动器电路。
11.根据权利要求9所述的设备，所述显示器进一步包含：
图像源模块，其经配置以将所述图像数据发送到所述处理器，其中所述图像源模块包括接收器、收发器和发射器中的至少一者。
12.根据权利要求9所述的设备，所述显示器进一步包含：
输入装置，其经配置以接收输入数据并将所述输入数据传送到所述处理器。
13.一种用于形成快门组合件的方法，其包括：
在衬底上形成快门组合件，所述快门组合件包含快门和耦合到所述快门的致动器；
将第一电介质层沉积于所述快门组合件和所述衬底上方；及
将具有低于所述第一电介质层的电陷阱密度的电陷阱密度的第二电介质层实质上保形地沉积于所述第一电介质层上方。
14.根据权利要求13所述的方法，其中沉积所述第一电介质层包含：将所述第一电介质层沉积于实质上平行于所述衬底的所述快门组合件的表面上方和实质上垂直于所述衬底的所述快门组合件的表面上方。
15.根据权利要求13所述的方法，其进一步包括：将所述第一电介质层沉积到第一厚度且将所述第二电介质层沉积到第二厚度，其中所述第一厚度大于所述第二厚度。
16.根据权利要求13所述的方法，其进一步包括：将所述快门组合件浸没于流体中，以使得所述流体与所述第二电介质层接触。
17.根据权利要求13所述的方法，其进一步包括：提供盖板，所述盖板经配置以用于透射经调制光，所述经调制光被允许绕过所述快门到显示设备的前部；及将所述第一电介质层沉积于经配置以面向所述快门组合件的所述盖板的一部分上方。
18.根据权利要求17所述的方法，其进一步包括：将所述第二电介质层沉积于所述第一电介质层上方，所述第一电介质层沉积于面向所述快门组合件的所述盖板的所述部分上方。
19.根据权利要求13所述的方法，其中形成所述快门组合件包含：
在所述衬底上形成模具；
在所述模具上方形成所述快门组合件；及
移除所述模具以释放所述快门组合件。
20.根据权利要求19所述的方法，其进一步包括：在移除所述模具之前沉积所述第一电介质材料且沉积所述第二电介质材料。
21.根据权利要求19所述的方法，其进一步包括：在移除所述模具之后沉积所述第一电介质材料且沉积所述第二电介质材料。
22.根据权利要求13所述的方法，其中沉积所述第一电介质层包含：形成在大约10nm到大约300nm的范围内的所述第一电介质层的厚度。
23.根据权利要求13所述的方法，其中沉积所述第二电介质层包含：形成在大约1nm到大约100nm的范围内的所述第二电介质层的厚度。
24.根据权利要求13所述的方法，其中沉积所述第一电介质层包含：采用化学气相沉积技术来沉积所述第一电介质层。
25.根据权利要求13所述的方法，其中沉积所述第二电介质层包含：采用原子层沉积技术来沉积所述第二电介质层。
26.一种显示设备，其包括：
光阻挡装置，其安置于衬底上，用于界定用于使光通过的多个开口；
光调制装置，其响应于图像数据，用于调制传播穿过所述多个开口中的至少一者的光；
第一电介质装置，其安置于所述光阻挡装置的至少一部分上方和所述光调制装置的表面上方以用于提供第一绝缘层；及
第二电介质装置，其实质上保形地安置于所述第一电介质装置上方以用于提供第二绝缘层，其中所述第二电介质装置的电陷阱密度小于所述第一电介质装置的电陷阱密度。
27.根据权利要求26所述的显示装置，其中所述第二电介质装置厚于所述第一电介质装置。
28.根据权利要求26所述的显示装置，其进一步包括：用于促进所述光调制装置的移动的润滑装置，其中所述润滑装置与所述第二电介质装置接触。
29.根据权利要求26所述的显示装置，其进一步包括：用于使从所述光调制器装置接收的经调制光通过的覆盖装置，其中所述第二电介质装置另外安置于面向所述光调制装置的所述覆盖装置的一部分上方。
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