提高imod的色彩性能的制作方法
【专利说明】
[0001] 优先权主张
[0002] 本申请案主张标题为"提高頂OD的色彩性能aMPROVING COLOR PERFORMANCE OF 頂0DS) "且于2013年3月13日申请的第13/801，134号美国专利申请案的优先权，所述美 国专利申请案以引用的方式并入本文中。
技术领域
[0003] 本发明涉及机电系统和装置，且更特定而言涉及用于实施反射显示装置的机电系 统。
【背景技术】
[0004] 机电系统（EMS)包含多个装置，其具有电及机械元件、激活器、换能器、传感器、例 如镜面及光学膜等光学组件及电子器件。EMS装置或元件可以多种尺度制造，包含（但不限 于）微尺度及纳米尺度。举例来说，微机电系统（MEMS)装置可包含大小在约一微米到数百 微米或以上的范围内的结构。纳米机电系统（NEMS)装置可包含大小小于一微米（包含例 如小于数百纳米的大小）的结构。可使用沉积、蚀刻、光刻及/或蚀刻掉衬底及/或所沉积 材料层的部分或添加层以形成电及机电装置的其它微机械加工工艺来形成机电元件。
[0005] -种类型的EMS装置被称作干涉式调制器（MOD)。术语頂OD或干涉光调制器是 指使用光学干涉吸收的原理选择性地吸收和/或反射光的装置。在一些实施方案中，頂OD 显示元件可包含一对导电板，所述导电板中的一者具有高反射率且一者是部分吸收性的。 所述对导电板能够在施加适当电信号后即刻进行相对运动。举例来说，一个板可包含沉积 于衬底上方、衬底上或由衬底支撑的固定层且另一板可包含通过空气间隙与所述固定层分 离的部分吸收薄膜。一个板相对于另一板的位置可改变来自IMOD显示元件的所反射光的 光谱。基于HTOD的显示装置具有广泛范围的应用，且预期将其用于提高现有产品并形成新 广品，尤其是具有显不能力的广品。
[0006] -些頂OD是双稳态頂0D，此是指其可仅在高反射率和低反射率两个位置中配置。 在高反射率位置处，双稳态頂OD中的每一像素反射RGB原色中的仅一者。在一些实施方案 中，包含此类双稳态頂OD的显示器可并入有三个子像素以显示图像像素。在包含多状态干 涉式调制器（MS-頂0D)或模拟頂OD(A-頂0D)的显示装置中，每一像素可具有两个以上位置 (或间隙间距），且像素的反射色彩可由单个頂OD的吸收体堆叠与反射体堆叠之间的间隙 间距或"间隙高度"确定。如此，每一像素可反射多种色彩。一些A-HTOD可在大量间隙高 度之间以实质上连续方式定位，而MS-頂OD可通常在较少数目个间隙高度中定位。
【发明内容】
[0007] 本发明的系统、方法和装置各自具有若干创新方面，所述创新方面中没有单一者 单独决定本文中所揭示的所要属性。
[0008] 本发明中所阐述的目标物的一个创新方面可实施于干涉式调制器（HTOD)中。所 述HTOD可包含衬底、安置于所述衬底上的吸收体堆叠和包含金属镜的可移动反射体堆叠 和电介质堆叠。所述电介质堆叠可安置于所述吸收体堆叠与所述金属镜之间。与在缺乏所 述电介质堆叠的情况下从所述可移动反射体堆叠反射的光相比，所述电介质堆叠可经配置 以针对从所述可移动反射体堆叠反射的光减小驻波节点分离，以使得所述IMOD经配置以 用于在所述反射体堆叠紧密接近所述吸收体堆叠时反射白色色彩。
[0009] 所述可移动反射体堆叠可进一步经配置以相对于所述吸收体堆叠在若干个位置 之间移动。所述位置中的每一者可与包含用于反射所述白色色彩的白色状态、黑色状态和 一或多个其它彩色状态的頂OD色彩状态对应。
[0010] 所述頂OD可包含连接到所述可移动反射体堆叠或连接到所述吸收体堆叠的第一 突出部。所述第一突出部可具有第一高度且可经配置以在所述可移动反射体堆叠移动接近 所述吸收体堆叠时致使所述可移动反射体堆叠相对于所述吸收体堆叠倾斜。在一些实施方 案中，所述第一突出部可经配置以在所述可移动反射体堆叠移动接近所述吸收体堆叠时致 使所述可移动反射体堆叠相对于所述吸收体堆叠倾斜小于1度。所述第一突出部可经配置 以在所述可移动反射体堆叠倾斜时和/或在所述頂OD处于白色状态时导致色彩平均。所 述第一突出部可连接到所述可移动反射体堆叠的面对所述吸收体层的表面。
[0011] 所述頂OD可包含至少第二突出部。所述第二突出部可具有不同于所述第一高度 的第二高度。在一些实施方案中，所述MOD可包含多个额外突出部。所述额外突出部可具 有变化的高度，所述高度中的至少一些高度可不同于所述第一高度。
[0012] 在一些实施方案中，所述电介质堆叠可包含高折射率层和低折射率层。所述低折 射率层可具有比所述高折射率层的色散低的色散。举例来说，所述低折射率层可至少部分 由SiON或SiO2B成且所述高折射率层可至少部分由TiO 2、ZrO2S Nb 205形成。
[0013] 显示装置可包含頂OD。所述显示装置可包含经配置以控制所述显示装置的控制系 统。所述控制系统可经配置以处理图像数据。所述控制系统可包含经配置以将至少一个信 号发送到所述显示装置的驱动器电路和经配置以将所述图像数据的至少一部分发送到所 述驱动器电路的控制器。所述控制系统可包含经配置以将所述图像数据发送到所述处理器 的图像源模块。所述图像源模块可包含接收器、收发器和发射器中的至少一者。所述显示 装置可包含经配置以接收输入数据且将所述输入数据传递到所述控制系统的输入装置。
[0014] 本发明中所阐述的目标物的另一创新方面可实施于涉及控制HTOD的方法中。所 述方法可涉及：接收可移动反射体堆叠与吸收体堆叠之间的所施加电压差；响应于所述所 施加电压差而将所述可移动反射体堆叠移动到接近所述吸收体堆叠的位置；及通过致使安 置于所述可移动反射体堆叠或所述吸收体堆叠上的第一突出部与另一堆叠进行接触而使 所述可移动反射体堆叠相对于所述吸收体堆叠倾斜小于1度。
[0015] 在一些实施方案中，所述第一突出部具有第一高度。所述倾斜过程可涉及致使第 二突出部与所述可移动反射体堆叠或所述吸收体堆叠进行接触。所述第二突出部可具有第 二高度。所述倾斜过程可涉及致使多个额外突出部与所述可移动反射体堆叠或所述吸收体 堆叠进行接触。所述多个额外突出部可具有可不同于所述第一高度的变化高度。所述倾斜 过程可在頂OD处于白色状态时导致色彩平均。
[0016] 本发明中所阐述的目标物的另一创新方面可实施于包含衬底和安置于所述衬底 上的吸收体堆叠的MOD中。所述吸收体堆叠可包含吸收体层。所述吸收体层可包含具有 在红色波长处的红色消光系数值和在蓝色波长处的蓝色消光系数值的材料。所述蓝色消光 系数值可为比所述红色消光系数值高的值。
[0017] 所述頂OD还可包含经配置以相对于所述吸收体堆叠在若干个位置之间移动的可 移动反射体堆叠。所述位置中的每一者可与包含用于反射白色色彩的白色状态、黑色状态 和一或多个彩色状态的頂OD色彩状态对应。所述頂OD可经配置以在所述可移动反射体堆 叠紧密接近所述吸收体堆叠时反射白色色彩。所述可移动反射体堆叠可包含金属镜和安置 于所述吸收体堆叠与所述金属镜之间的电介质堆叠。
[0018] 所述吸收体堆叠可包含阻抗匹配层。在一些实施方案中，所述阻抗匹配层可包含 一对高色散和低色散层。所述低色散层可包含SiOjP/或SiON。所述高色散材料可包含 1102或Si 3N4。所述吸收体层可至少部分由钒、锗和/或锇形成。
[0019] 所述IMOD可包含连接到所述可移动反射体堆叠或连接到所述吸收体堆叠的第一 突出部。所述第一突出部可具有第一高度且可经配置以在所述可移动反射体堆叠移动接近 所述吸收体堆叠时致使所述可移动反射体堆叠相对于所述吸收体层倾斜。举例来说，所述 第一突出部可经配置以在所述可移动反射体堆叠移动接近所述吸收体堆叠时致使所述可 移动反射体堆叠相对于所述吸收体堆叠倾斜小于1度。所述第一突出部可经配置以在所述 可移动反射体堆叠倾斜时导致色彩平均。所述第一突出部可经配置以在所述MOD处于白 色状态时导致色彩平均。在一些实施方案中，所述第一突出部可连接到所述可移动反射体 堆叠的面对所述吸收体层的表面。
[0020] 附图和以下描述中阐述本发明中所描述的标的物的一或多个实施方案的细节。将 从所述描述、图式和权利要求书明白其它特征、方面和优点。应注意，下图的相对尺寸可不 按比例绘制。
【附图说明】
[0021] 图1是描绘HTOD显示装置的一系列显示元件或显示元件阵列中的两个邻近干涉 式调制器（MOD)显示元件的等角视图说明。
[0022] 图2是说明并入有包含三元件乘以三元件的頂OD显示元件阵列的基于頂OD的显 示器的电子装置的系统框图。
[0023] 图3是说明頂OD显示器或显示元件的制造过程的流程图。
[0024] 图4A到4E是在制作頂OD显示器或显示元件的过程中的各个阶段的横截面说明。
[0025] 图5A和5B是包含EMS元件阵列和背板的机电系统（EMS)封装的一部分的示意性 部分分解透视图。
[0026] 图6A到6E展示頂OD可如何经配置以产生不同色彩的实例。
[0027] 图7展示可包含于HTOD中的层的实例。
[0028] 图8是展示图7的IMOD的驻波场强度的图。
[0029] 图9是展示在（u'，ν'）色彩空间中图7的頂OD的白色状态的图表。
[0030] 图10是针对图7的頂OD展示照度Y和在L*a*b*空间中到D65的距离dE随间隙 高度而变的图表。
[0031] 图11展示经配置以在处于白色状态位置时倾斜的HTOD的实例。
[0032] 图12是针对图11的頂OD展示照度和dE随镜倾斜角度而变的图表。
[0033] 图13是概述控制例如图11中所展示的IMOD的IMOD的过程的流程图。
[0034] 图14是展示頂OD的红色状态光谱的实例的图表。
[0035] 图15是展示用以产生图14的图表的頂OD的白色状态光谱的图表。
[0036] 图16是展示钒的消光系数随波长而变的图表。
[0037] 图17展示具有钒吸收体层的IMOD的实例。
[0038] 图18是展示类似于图17的頂OD的两个頂OD的红色状态光谱的图表。
[0039] 图19A和19B是说明包含多个頂OD显示元件的显示装置40的系统框图。
[0040] 在各个图式中，相同的参考数字和名称指示相同的元件。
【具体实施方式】
[0041] 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、设备或系统中实施，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、Bluetooth?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、全球定位系统（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、立体声系统、盒式记 录器或播放器、DVD播放器、⑶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，机电系统（EMS)应用中，包含微机电系统（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