Способ и устройство для монтажа подложки в корпус
Изобретение относится к микроэлектромеханическим системам (МЭМС) и монтажу таких систем в корпусе. Технический результат направлен на усовершенствование конструкции изделий. Дисплейное устройство содержит матрицу подвижных зеркал, выполненных с возможностью интерферометрически модулировать свет. Причем это дисплейное устройство содержит прозрачную подложку; интерферометрический модулятор, содержащий упомянутую матрицу подвижных зеркал. Причем упомянутый интерферометрический модулятор выполнен с возможностью модулировать свет, пропускаемый сквозь упомянутую прозрачную подложку; и заднюю тонкую пленку, уплотняющую упомянутую матрицу подвижных зеркал внутри корпуса между упомянутой прозрачной подложкой и упомянутой задней тонкой пленкой, при этом между упомянутой матрицей подвижных зеркал и упомянутой задней тонкой пленкой существует зазор. Способ реализуется вышеуказанным устройством. 6 н. и 39 з.п. ф-лы, 13 ил.
Область техники, к которой относится изобретение
Область изобретения относится к микроэлектромеханическим системам (МЭМС) и монтажу таких систем в корпуса. Более конкретно, область изобретения относится к интерферометрическим модуляторам и способам изготовления таких модуляторов с тонкопленочными задними панелями.
Предшествующий уровень техники
Микроэлектромеханические системы (МЭМС) включают в себя микромеханические элементы, исполнительные механизмы и электронику. Микромеханические элементы могут быть созданы с использованием осаждения, травления и/или других процессов микрообработки, при осуществлении которых вытравливают части подложек и/или осажденных слоев материалов или добавляют слои для формирования электрических и электромеханических устройств. Один тип устройства на основе МЭМС называют интерферометрическим модулятором. Интерферометрический модулятор может содержать пару электропроводных пластин, причем одна из них или обе они могут быть прозрачными и/или отражающими полностью или частично и выполненными с возможностью относительного перемещения после приложения соответствующего электрического сигнала. Одна пластина может содержать стационарный слой, осажденный на подложке, другая пластина может содержать металлическую мембрану, отделенную от стационарного слоя воздушным зазором. Такие устройства имеют широкий диапазон применения, и в данной области техники могло бы оказаться выгодным использование и/или модификация характеристик устройств этих типов таким образом, что возникнет возможность использования их конструктивных особенностей при усовершенствовании существующих изделий и создании новых изделий, которые еще не разработаны.
Раскрытие изобретения
Система, способ и устройства согласно изобретению - все эти объекты имеют несколько аспектов, ни один из которых не является единственно обуславливающим желательные неотъемлемые признаки изобретения. Теперь, без ограничения объема изобретения, будет приведено краткое описание наиболее важных признаков. После рассмотрения нижеследующего описания и, в частности, после прочтения раздела под названием «Подробное описание конкретных вариантов реализации», можно будет понять, каким образом признаки этого изобретения обеспечивают преимущества по сравнению с другими дисплейными устройствами.
В одном варианте реализации предложена корпусная структура для дисплейного устройства на основе интерферометрического модулятора, исключающая необходимость в отдельной задней панели, осушающем веществе и уплотнении. Это дисплейное устройство включает в себя прозрачную подложку, интерферометрический модулятор, выполненный с возможностью модулировать свет, пропускаемый сквозь прозрачную подложку, и заднюю тонкую пленку, расположенную на модуляторе и уплотняющую модулятор внутри корпуса между прозрачной подложкой и задней тонкой пленкой. Между модулятором и тонкой пленкой существует зазор, созданный за счет удаления временного слоя.
Согласно изобретению также предложено дисплейное устройство, содержащее матрицу подвижных зеркал, выполненных с возможностью интерферометрически модулировать свет, причем это дисплейное устройство содержит прозрачную подложку; интерферометрический модулятор, содержащий упомянутую матрицу подвижных зеркал, причем упомянутый интерферометрический модулятор выполнен с возможностью модулировать свет, пропускаемый сквозь упомянутую прозрачную подложку; и заднюю тонкую пленку, уплотняющую упомянутую матрицу подвижных зеркал внутри корпуса между упомянутой прозрачной подложкой и упомянутой задней тонкой пленкой, при этом между упомянутой матрицей подвижных зеркал и упомянутой задней тонкой пленкой существует зазор. Предпочтительно, упомянутый зазор сформирован вследствие удаления временного слоя, расположенного между упомянутой матрицей подвижных зеркал и упомянутой задней тонкой пленкой. Предпочтительно, задняя тонкая пленка содержит герметичный материал. Предпочтительно, тонкая пленка выполнена из никеля или из алюминия.
Согласно изобретению также предложен способ изготовления дисплея, содержащего матрицу подвижных зеркал, выполненных с возможностью интерферометрически модулировать свет, включающий в себя обеспечение наличия прозрачной подложки; формирование интерферометрического модулятора на прозрачной подложке, причем упомянутый интерферометрический модулятор содержит упомянутую матрицу подвижных зеркал; и осаждение задней тонкой пленки поверх матрицы подвижных зеркал и прозрачной подложки для уплотнения упомянутой матрицы подвижных зеркал между упомянутой прозрачной подложкой и упомянутой задней тонкой пленкой, при этом между упомянутой матрицей подвижных зеркал и упомянутой задней тонкой пленкой существует зазор. Предпочтительно, способ дополнительно включает в себя осаждение временного слоя на упомянутом интерферометрическом модуляторе перед осаждением упомянутой задней тонкой пленки и удаление упомянутого временного слоя после осаждения упомянутой задней тонкой пленки для обеспечения зазора между упомянутым интерферометрическим модулятором и упомянутой задней тонкой пленкой. Предпочтительно, способ дополнительно включает в себя формирование рисунка на упомянутой задней тонкой пленке для создания по меньшей мере одного отверстия в упомянутой задней тонкой пленке. Предпочтительно, способ дополнительно включает в себя формирование рисунка на упомянутой задней тонкой пленке для открытия по меньшей мере части упомянутого временного слоя. Предпочтительно, заднюю тонкую пленку формируют из алюминия, никеля или наносимого центрифугированием стекла. Предпочтительно, заднюю тонкую пленку формируют из герметичного материала. Предпочтительно, временный слой формируют из наносимого центрифугированием стекла.
Согласно изобретению также предложено дисплейное устройство на основе микроэлектромеханических систем, содержащее матрицу подвижных зеркал, выполненных с возможностью интерферометрически модулировать свет, причем это дисплейное устройство содержит прозрачную подложку; интерферометрический модулятор, сформированный на прозрачной подложке, причем этот интерферометрический модулятор содержит упомянутую матрицу подвижных зеркал; и заднюю тонкую пленку, уплотненную на прозрачной подложке для инкапсуляции матрицы подвижных зеркал между прозрачной подложкой и задней тонкой пленкой, при этом между матрицей подвижных зеркал и задней тонкой пленкой существует полость. Предпочтительно, полость создана за счет удаления временного слоя между матрицей подвижных зеркал и задней тонкой пленкой. Предпочтительно, полость позволяет перемещаться одному или более подвижным зеркалам в матрице подвижных зеркал. Предпочтительно, задняя тонкая пленка содержит герметичный материал. Предпочтительно, дисплейное устройство дополнительно содержит покрывающий слой, осажденный поверх задней тонкой пленки, причем этот покрывающий слой предпочтительно содержит паронепроницаемый материал, например полимер. Предпочтительно, задняя тонкая пленка содержит металл или полимер.
Согласно изобретению также предложено дисплейное устройство, содержащее матрицу подвижных зеркал, выполненных с возможностью интерферометрически модулировать свет, причем это дисплейное устройство содержит прозрачную подложку; интерферометрический модулятор, содержащий упомянутую матрицу подвижных зеркал, при этом упомянутый интерферометрический модулятор выполнен с возможностью модулировать свет, пропускаемый сквозь прозрачную подложку, и при этом упомянутый интерферометрический модулятор сформирован на этой прозрачной подложке; заднюю тонкую пленку, осажденную поверх матрицы подвижных зеркал, причем эта задняя тонкая пленка уплотняет матрицу подвижных зеркал внутри корпуса между прозрачной подложкой и задней тонкой пленкой; и полость между матрицей подвижных зеркал и задней тонкой пленкой, причем эта полость образована за счет удаления временного материала. Предпочтительно, задняя тонкая пленка является герметичной. Предпочтительно, задняя тонкая пленка выполнена из металла или полимера.
Согласно изобретению также предложено дисплейное устройство, содержащее пропускающее средство для пропускания света сквозь него; модулирующее средство, выполненное с возможностью модулировать свет, пропускаемый сквозь пропускающее средство, причем это модулирующее средство содержит матрицу подвижных зеркал; и уплотняющее средство для уплотнения матрицы подвижных зеркал внутри корпуса между пропускающим средством и уплотняющим средством, при этом уплотняющее средство содержит тонкую пленку, и при этом между матрицей подвижных зеркал и уплотняющим средством существует полость. Предпочтительно, полость образована за счет удаления временного слоя между матрицей подвижных зеркал и уплотняющим средством. Предпочтительно, уплотняющее средство содержит герметичный материал. Предпочтительно, тонкая пленка является проницаемой для дифторида ксенона, а уплотняющее средство дополнительно содержит герметичный материал, сформированный поверх тонкой пленки. Предпочтительно, дисплейное устройство дополнительно содержит процессор, который электрически связан с упомянутой матрицей подвижных зеркал, причем упомянутый процессор выполнен с возможностью обрабатывать данные изображения; и запоминающее устройство, электрически связанное с упомянутым процессором. Предпочтительно, дисплейное устройство дополнительно содержит схему возбуждения, выполненную с возможностью посылать по меньшей мере один сигнал в упомянутую матрицу подвижных зеркал. Предпочтительно, дисплейное устройство дополнительно содержит контроллер, выполненный с возможностью посылать по меньшей мере часть упомянутых данных изображения в упомянутую схему возбуждения. Предпочтительно, дисплейное устройство дополнительно содержит модуль источника изображения, выполненный с возможностью посылать упомянутые данные изображения в упомянутый процессор, причем упомянутый модуль источника изображения предпочтительно содержит по меньшей мере один из приемника, приемопередатчика и передатчика. Предпочтительно, дисплейное устройство дополнительно содержит устройство ввода, выполненное с возможностью принимать вводимые данные и передавать упомянутые вводимые данные в упомянутый процессор.
Согласно изобретению также предложено дисплейное устройство, содержащее матрицу подвижных зеркал, выполненных с возможностью интерферометрически модулировать свет, причем это дисплейное устройство изготовлено способом, включающим в себя обеспечение наличия прозрачной подложки; формирование интерферометрического модулятора, содержащего упомянутую матрицу подвижных зеркал и выполненного с возможностью модулировать свет, пропускаемый сквозь упомянутую прозрачную подложку, на упомянутой прозрачной подложке; и осаждение задней тонкой пленки для уплотнения упомянутой матрицы подвижных зеркал между упомянутой прозрачной подложкой и упомянутой задней тонкой пленкой, при этом между упомянутой матрицей подвижных зеркал и упомянутой задней тонкой пленкой существует полость. Предпочтительно, полость создана за счет удаления временного слоя между матрицей подвижных зеркал и задней тонкой пленкой. Предпочтительно, задняя тонкая пленка содержит герметичный материал. Предпочтительно, задняя тонкая пленка является проницаемой для дифторида ксенона, и эта задняя тонкая пленка дополнительно содержит герметичный материал, сформированный поверх тонкой пленки. Предпочтительно, задняя тонкая пленка содержит металл, например никель или алюминий. Предпочтительно, дисплейное устройство содержит сотовый телефон.
Краткое описание чертежей
Эти и другие аспекты изобретения будет легче понять, изучив нижеследующее подробное описание и прилагаемые чертежи (представленные не в масштабе), которые следует понимать как иллюстрирующие изобретение, а не ограничивающие его, при этом:
на фиг.1 представлен изометрический вид, изображающий часть дисплея на основе интерферометрических модуляторов в одном варианте его реализации, в котором подвижный отражающий слой первого интерферометрического модулятора находится в невозбужденном положении, а подвижный отражающий слой второго интерферометрического модулятора находится в возбужденном положении;
на фиг.2 представлена блок-схема системы, иллюстрирующая один вариант реализации электронного устройства, включающего в себя дисплей на основе, имеющей размер 3×3 матрицы интерферометрических модуляторов;
на фиг.3 представлен график зависимости положения подвижного зеркала от приложенного напряжения для одного примерного варианта реализации интерферометрического модулятора по фиг.1;
на фиг.4 представлена иллюстрация группы напряжений строк и столбцов, которые можно использовать для возбуждения дисплея на основе интерферометрических модуляторов;
фиг.5А и 5В иллюстрируют одну примерную временную диаграмму для сигналов строк и столбцов, которые можно использовать для записи кадра данных изображения в дисплей на основе имеющей размер 3×3 матрицы интерферометрических модуляторов по фиг.2;
на фиг.6А представлено поперечное сечение устройства по фиг.1;
на фиг.6В представлено поперечное сечение интерферометрического модулятора в альтернативном варианте его реализации;
на фиг.6С представлено поперечное сечение интерферометрического модулятора в еще одном альтернативном варианте его реализации;
фиг.7 схематически иллюстрирует корпусную структуру согласно одному варианту реализации, в которой интерферометрический модулятор смонтирован без обычной задней панели;
на фиг.8 представлена блок-схема последовательности операций способа монтажа интерферометрических модуляторов в корпус в одном варианте реализации;
фиг.9 схематически иллюстрирует корпусную структуру согласно одному варианту реализации, в которой поверх интерферометрического модулятора осажден временный слой;
фиг.10 схематически иллюстрирует корпусную структуру, в которой поверх временного слоя осаждена тонкая пленка;
на фиг.11 представлен вид сверху в одном варианте реализации корпусной структуры 800 после осаждения тонкой пленки 820 и формирования на ней рисунка и перед освобождением от временного слоя 850;
фиг.12 схематически иллюстрирует корпусную структуру, в которой интерферометрический модулятор смонтирован в соответствии с одним вариантом реализации и имеет покрывающий слой;
на фиг.13А и 13В представлены блок-схемы системы, иллюстрирующие вариант реализации дисплейного устройства визуального отображения, содержащего множество интерферометрических модуляторов.
Подробное описание конкретных вариантов реализации
Нижеследующее подробное описание посвящено некоторым конкретным вариантам реализации изобретения. Вместе с тем, изобретение может быть реализовано множеством различных путей. В этом описании делаются ссылки на чертежи, причем одинаковые детали обозначены одинаковыми позициями на всех чертежах. Из нижеследующего описания будет ясно, что изобретение можно воплотить в любом устройстве, которое предназначено для отображения изображения, либо в движении (например, видеоизображения), либо в статике (например, фотографического изображения), будь то текст или картинка. Более конкретно, предполагается, что изобретение можно воплотить в или совместить с самыми разными электронными устройствами, такими как, но не ограничиваясь ими, мобильные телефоны, беспроводные устройства, персональные цифровые секретари (ПЦС), карманные или портативные компьютеры, приемники и/или навигаторы Глобальной системы позиционирования (ГСП или GPS), съемочные камеры, плееры стандарта МРЗ, видеокамеры, игровые консоли, наручные часы, настенные или напольные часы, будильники, калькуляторы, телевизионные мониторы, дисплеи с плоскими экранами, мониторы компьютеров, автомобильные дисплеи (например, дисплеи счетчиков пройденного пути и т.д.), органы управления и/или дисплеи кабин пилотов, дисплей поля зрения съемочной камеры (например, дисплей съемочной камеры заднего обзора в транспортном средстве), электронные фотоаппараты, электронные рекламные щиты или дорожные знаки, проекционные аппараты, архитектурные сооружения, упаковка и эстетические конструкции (например, дисплей изображений на ювелирном изделии). Устройства на основе МЭМС, которые по конструкции аналогичны описываемым здесь, можно также использовать в тех областях применения, которые не связаны с индикацией или отображением, таких как электронные коммутирующие устройства.
Один вариант реализации дисплея на основе интерферометрических модуляторов, содержащего интерферометрический элемент дисплея на основе МЭМС, изображен на фиг.1. В этих устройствах пиксели (т.е. элементы изображения) находятся либо в освещенном, либо в затемненном состоянии. В освещенном («включенном» или «открытом») состоянии элемент дисплея отражает большую часть падающего видимого света по направлению к пользователю. Находясь в затемненном («выключенном» или «закрытом») состоянии, элемент дисплея отражает мало падающего видимого света по направлению к пользователю. В зависимости от варианта реализации светоотражательные свойства во «включенном» и «выключенном» состояниях могут меняться местами. Пиксели МЭМС могут быть выполнены с возможностью отражать преимущественно на выбранных цветах, что позволяет создать цветной дисплей, а не только черно-белый.
На фиг.1 представлен изометрический вид, изображающий два соседних пикселя в ряду пикселей дисплея визуального отображения, при этом каждый пиксель содержит интерферометрический модулятор на основе МЭМС. В некоторых вариантах реализации дисплей на основе интерферометрических модуляторов включает в себя матрицу строк и столбцов из этих интерферометрических модуляторов. Каждый интерферометрический модулятор включает в себя пару отражающих слоев, располагающихся на изменяемом и регулируемом расстоянии друг от друга с образованием резонансной оптической полости с по меньшей мере одним изменяемым размером. В одном варианте реализации один из отражающих слоев можно перемещать между двумя положениями. В первом положении, именуемом здесь невозбужденным положением, подвижный слой располагается на относительно большом расстоянии от неподвижного частично отражающего слоя. Во втором положении подвижный слой располагается ближе к частично отражающему слою, находясь рядом с ним. Падающий свет, который отражается от обоих слоев, интерферирует конструктивно или деструктивно в зависимости от положения подвижного отражающего слоя, вследствие чего получается либо полностью отражающее, либо неотражающее состояние каждого пикселя.
Показанная на фиг.1 часть матрицы пикселей включает в себя два соседних интерферометрических модулятора 12а и 12b. В интерферометрическом модуляторе 12а, показанном слева, подвижный и высокоотражающий слой 14а изображен в невозбужденном положении на заранее заданном расстоянии от неподвижного частично отражающего слоя 16а. В интерферометрическом модуляторе 12b, показанном справа, подвижный высокоотражающий слой 14b изображен в возбужденном положении рядом с неподвижным частично отражающим слоем 16b.
Неподвижные слои 16а, 16b являются электропроводными, частично прозрачными и частично отражающими и могут быть изготовлены, например, путем осаждения одного или более слоев, каждый из которых состоит из хрома и оксида индия-олова, на прозрачную подложку 20. В этих слоях сформированы рисунки в виде параллельных полос, которые могут образовывать электроды строк в дисплейном устройстве, что подробнее описывается ниже. Подвижные слои 14а, 14b могут быть выполнены в виде серии параллельных полос осажденного слоя металла или осажденных слоев металла (перпендикулярных электродам 16а, 16b строк), которые осаждены поверх столбиков 18, и промежуточного временного материала, осажденного между столбиками 18. Когда временный материал вытравливают, деформируемые слои металла оказываются отделенными от неподвижных слоев металла ограниченным воздушным зазором 19. Для деформируемых слоев можно использовать материал с высокой электрической проводимостью и высокой отражательной способностью, такой как алюминий, а эти полосы могут образовывать электроды столбцов в дисплейном устройстве.
При отсутствии приложенного напряжения полость 19 между слоями 14а, 16а сохраняется, а деформируемый слой находится в механически ненапряженном состоянии, что иллюстрируется пикселем 12а на фиг.1. Вместе с тем, когда к выбранным строке и столбцу приложена разность потенциалов, конденсатор, образованный на пересечении электродов строки и столбца в соответствующем пикселе, становится заряженным, и электростатические силы притягивают электроды друг к другу. Если напряжение является достаточно высоким, подвижный слой деформируется и принудительно подводится к неподвижному слою (на неподвижном слое можно осадить диэлектрический материал, который не показан на этом чертеже, чтобы предотвратить короткое замыкание и управлять разделительным расстоянием), что иллюстрируется пикселем 12b справа на фиг.1. Это поведение оказывается тем же самым безотносительно полярности приложенной разности потенциалов. Таким образом, возбуждение строки и столбца, которое может обеспечить управление отражающими и неотражающими состояниями пикселей, оказывается во многом аналогичным тому, которое используется в технологиях производства обычных жидкокристаллических (ЖКД) и других дисплеев.
Фиг.2-5 иллюстрируют один примерный способ и систему для использования матрицы интерферометрических модуляторов применительно к дисплею. На фиг.2 представлена блок-схема системы, иллюстрирующая один вариант реализации электронного устройства, которое может включать в себя аспекты данного изобретения. В примерном варианте реализации это электронное устройство включает в себя процессор 21, который может быть любым одно- или многокристальным микропроцессором общего назначения, таким как ARM, Pentium®, Pentium II®, Pentium III®, Pentium IV®, Pentium® Pro, 8051, MIPS®, Power PC®, ALPHA®, или любым микропроцессором специального назначения, таким как процессор цифровых сигналов, микроконтроллер или программируемая вентильная матрица. Как принято в данной области техники, процессор 21 может быть приспособлен для исполнения одного или более модулей программного обеспечения. В дополнение к исполнению операционной системы процессор может быть приспособлен для исполнения одного или более приложений программного обеспечения, включая web-браузер, телефонное приложение, программу электронной почты или любое другое приложение программного обеспечения.
В одном варианте реализации процессор 21 также выполнен с возможностью связи с контроллером 22 матрицы. В одном варианте реализации контроллер 22 матрицы включает в себя схему 24 возбуждения строк и схему 26 возбуждения столбцов, которые выдают сигналы в матрицу 30 пикселей. Поперечное сечение этой матрицы, проиллюстрированное на фиг.1, показано линиями 1-1 на фиг.2. Протокол возбуждения строк/столбцов для интерферометрических модуляторов на основе МЭМС может использовать преимущество наличия свойства гистерезиса у этих устройств, иллюстрируемого на фиг.3. Например, может потребоваться разность потенциалов 10 вольт, чтобы заставить подвижный слой деформироваться из невозбужденного состояния в возбужденное состояние. Вместе с тем, когда напряжение становится меньше этой величины, подвижный слой сохраняет свое состояние при падении напряжения ниже 10 вольт. В примерном варианте реализации согласно фиг.3 подвижный слой не полностью освобождается от возбуждения до тех пор, пока напряжение не падает ниже 2 вольт. Таким образом, в примере, иллюстрируемом на фиг.3, существует диапазон напряжения, составляющий примерно от 3 до 7 В, в котором есть интервал прикладываемого напряжения, в пределах которого устройство устойчиво в любом - возбужденном или невозбужденном - состоянии. Этот интервал именуется далее «интервалом гистерезиса» или «интервалом устойчивости». Для матрицы дисплея, имеющей характеристики гистерезиса согласно фиг.3, протокол возбуждения строк/столбцов можно разработать так, что во время стробирования строк те пиксели в стробируемой строке, которые должны быть возбуждены, подвергаются воздействию разности потенциалов (напряжению) примерно 10 вольт, а пиксели, которые должны остаться невозбужденными, подвергаются воздействию разности потенциалов, близкой к нулю вольт. После подачи строб-импульса пиксели подвергаются воздействию разности потенциалов устойчивого состояния, составляющей примерно 5 вольт, так что они остаются в том состоянии, в которое переводит их строб-импульс строки. После записи каждый пиксель «видит» разность потенциалов в «интервале устойчивости», размер которого в этом примере составляет 3-7 вольт. Этот признак делает конструкцию пикселя, проиллюстрированную на фиг.1, устойчивой в одинаковых условиях приложенного напряжения как в возбужденном, так и в невозбужденном, ранее существовавшем состоянии. Поскольку каждый пиксель интерферометрического модулятора - в возбужденном или невозбужденном состоянии - по существу представляет собой конденсатор, образованный неподвижным и подвижным отражающими слоями, это устойчивое состояние может поддерживаться при напряжении в пределах интервала гистерезиса почти без рассеяния мощности. Если приложенный потенциал фиксирован, ток в пиксель по существу не протекает.
В типичных применениях кадр дисплея можно создавать, назначая набор электродов столбцов в соответствии с желаемым набором возбуждаемых пикселей в первой строке. Затем к электроду строки 1 прикладывают импульс строки, возбуждающий пиксели, соответствующие назначенным шинам столбцов. Затем назначенный набор электродов столбцов изменяют в соответствии с желаемым набором возбуждаемых пикселей во второй строке. Затем к электроду строки 2 прикладывают импульс строки, возбуждающий пиксели в строке 2 в соответствии с назначенными электродами столбцов. Пиксели строки 1 не затрагиваются импульсом строки 2 и остаются в том состоянии, в которое они были установлены во время импульса строки 1. Этот процесс можно последовательным образом повторить для всей серии строк, чтобы получить кадр. Вообще говоря, кадры регенерируют и/или обновляют новыми отображаемыми данными путем постоянного повторения этого процесса с получением некоторого желательного количества кадров в секунду. Также известно и может быть использовано совместно с настоящим изобретением широкое множество протоколов возбуждения электродов строк и столбцов матриц пикселей для получения кадров изображения.
Фиг.4 и 5 иллюстрируют один возможный протокол возбуждения для создания кадра изображения на имеющей размер 3×3 матрице согласно фиг.2. Фиг.4 иллюстрирует возможный набор уровней напряжений столбцов и строк, который можно использовать для пикселей, обладающих кривыми гистерезиса согласно фиг.3. В варианте реализации по фиг.4 возбуждение пикселя подразумевает установление напряжения -Vсмещения для соответствующего столбца и установление напряжения +ΔV для соответствующей строки, которые могут составлять -5 вольт и +5 вольт соответственно. Снятие возбуждения с пикселя достигается путем установления напряжения +Vсмещения для соответствующего столбца и установления того же напряжения +ΔV для соответствующей строки, что приводит к нулевой разности потенциалов на этом пикселе. В тех строках, где напряжение строки поддерживается на уровне нуля вольт, пиксели устойчивы, в каком бы состоянии они сначала не находились, вне зависимости от того, находится ли столбец под напряжением
+Vсмещения или -Vсмещения.
На фиг.5В представлена временная диаграмма, изображающая серию сигналов строк и столбцов, подаваемых на имеющую размер 3×3 матрицу согласно фиг.2, которые приведут к компоновке дисплея, проиллюстрированной на фиг.5А, где возбужденные пиксели являются неотражающими. Перед записью кадра, проиллюстрированного на фиг.5А, пиксели могут находиться в любом состоянии, и в этом примере все строки находятся под напряжением 0 вольт, а все столбцы - под напряжением +5 вольт. Если приложены такие напряжения, то все пиксели устойчивы в своих существующих возбужденных или невозбужденных состояниях.
На фиг.5А пиксели (1,1), (1,2), (2,2), (3,2) и (3,3) показаны возбужденными. Чтобы достичь этого, в течение «времени включения шины» для строки 1 устанавливают напряжение -5 вольт для столбцов 1 и 2 и напряжение +5 вольт для столбца 3. Это не изменяет состояние каких-либо пикселей, потому что все пиксели остаются в интервале устойчивости, составляющем 3-7 вольт. Затем строку 1 стробируют импульсом, который сначала имеет скачок от 0 до 5 вольт, а затем - обратный скачок до 0 вольт. Это возбуждает пиксели (1,1) и (1,2) и снимает возбуждение с пикселя (1,3). Ни на какие другие пиксели в этой матрице влияние не оказывается.
Чтобы установить строку 2 в желаемое состояние, для столбца 2 устанавливают напряжение -5 вольт, а для столбцов 1 и 3 устанавливают напряжение +5 вольт. Такой же строб-импульс, прикладываемый затем к строке 2, возбудит пиксель (2,2) и снимет возбуждение с пикселей (2,1) и (2,3). И опять, ни на никакие другие пиксели матрицы влияние не оказывается. Установку строки 3 осуществляют точно так же, устанавливая для столбцов 2 и 3 напряжение -5 вольт, а для столбца 1 - напряжение +5 вольт. Строб-импульс строки 3 устанавливает пиксели строки 3 так, как показано на фиг.5А. После записи кадра потенциалы строк становятся нулевыми, а потенциалы столбцов могут остаться на любом из уровней +5 или -5 вольт, после чего дисплей оказывается устойчивым в компоновке согласно фиг.5А. Следует понимать, что ту же процедуру можно применить для матриц, содержащих дюжины или сотни строк и столбцов. Следует также понимать, что синхронизацию, последовательность приложения и уровни напряжений, используемых для осуществления возбуждения строк и столбцов, можно изменять в широких пределах в рамках вышеизложенных общих принципов, а вышеописанный пример является лишь иллюстративным, и вместе с настоящим изобретением можно использовать любой способ приложения напряжений возбуждения.
Подробности конструкции интерферометрических модуляторов, которые работают в соответствии с изложенными выше принципами, могут изменяться в широких пределах. Например, фиг.6А-6С иллюстрируют три разных варианта реализации конструкции перемещаемых зеркал. На фиг.6А представлено поперечное сечение для варианта реализации согласно фиг.1, в котором полоса металлического материала 14 расположена на ортогонально простирающихся опорах 18. На фиг.6В подвижный отражающий материал 14 прикреплен к опорам только в углах - на привязях 32. На фиг.6С подвижный отражающий материал 14 свисает с деформируемого слоя 34. Этот вариант реализации имеет преимущества, поскольку структурную компоновку и выбор материалов, используемых в качестве отражающего материала 14, можно оптимизировать по оптическим свойствам, а структурную компоновку и выбор материалов, используемых в качестве деформируемого слоя 34, можно оптимизировать по желательным механическим свойствам. Производство интерферометрических устройств различных типов описано во множестве различных опубликованных документов, например в публикации заявки на патент США №2004/0051929 от 18.03.2004. Для изготовления вышеописанных конструкций можно использовать огромное множество хорошо известных способов, предусматривающих последовательность этапов осаждения материала, формирования рисунка и травления.
Фиг.7 иллюстрирует корпусную структуру 800, в которой интерферометрический модулятор 830 смонтирован на прозрачной подложке 810 без обычной задней панели или крышки. Корпусная структура 800, проиллюстрированная на фиг.7, может исключить необходимость не только в задней панели, но и в отдельном уплотнении, а также в осушающем веществе.
В соответствии с вариантом реализации, показанным на фиг.7, вместо уплотнения задней панели на прозрачной подложке для инкапсуляции интерферометрического модулятора 830, как указано выше, поверх прозрачной подложки 810 осаждена тонкая пленка или надстроечная структура 820 для инкапсуляции интерферометрического модулятора 830 внутри корпусной структуры 800. Тонкая пленка 820 защищает интерферометрический модулятор 830 от вредных элементов, присутствующих в окружающей среде.
Ниже будет проведено более подробное рассмотрение способа монтажа интерферометрического модулятора в корпус в соответствии с вариантом реализации, показанным на фиг.7. Корпуса и способы монтажа в корпуса, описываемые в данной заявке, можно использовать для монтажа в корпус любого интерферометрического модулятора, включая, но не ограничиваясь ими, вышеописанные интерферометрические модуляторы.
Как сказано выше, интерферометрический модулятор 830 выполнен с возможностью отражения света сквозь прозрачную подложку и включает в себя подвижные детали, такие как подвижные зеркала 14а, 14b. Следовательно, чтобы позволить таким подвижным деталям перемещаться, между такими подвижными деталями и тонкой пленкой 820 предпочтительно создают зазор или полость 840. Зазор или полость 840 позволяет перемещаться механическим деталям, таким как подвижные зеркала 14а, 14b, интерферометрического модулятора 830. Следует понимать, что перед тем как можно будет осадить тонкую пленку 820 для инкапсуляции интерферометрического модулятора 830, поверх интерферометрического модулятора 830 и прозрачной подложки 810 предпочтительно осаждают временный слой 850 (показанный на фиг.9), а затем удаляют этот слой, чтобы создать полость 840 между интерферометрическим модулятором 830 и тонкой пленкой 820. Это будет подробнее описано ниже.
На фиг.8 показан один вариант реализации способа монтажа в корпус интерферометрического модулятора без обычной задней панели или крышки. Сначала на этапе 900 обеспечивают прозрачную подложку 810, а на этапе 910 формируют интерферометрический модулятор 830 на прозрачной подложке 810. Интерферометрический модулятор 830 предпочтительно формируют в соответствии с процессами, описанными со ссылкой на фиг.1-6. Прозрачная подложка 810 может быть любым прозрачным веществом, которое способно иметь тонкую пленку, на которой формируют устройства на основе МЭМС. Такие прозрачные вещества включают в себя, но не ограничиваются ими, стекло, пластмассу и прозрачные полимеры. Изображения отображаются через прозрачную подложку 810, которая служит поверхностью формирования изображений.
После того как на прозрачной подложке 810 сформирован интерферометрический модулятор 830, на этапе 920 предпочтительно осаждают временный слой 850 поверх верхних поверхностей интерферометрического модулятора 830 и прозрачной подложки 810. Затем на этапе 930 на временном слое 850 формируют рисунок, пользуясь фотолитографическими методами. Этот процесс формирования рисунка предпочтительно ограничивает временный слой 850 очертаниями интерферометрического модулятора 830, обнажая прозрачную подложку 810 вокруг периферии интерферометрического модулятора 830. После того как временный слой 850 осажден и на нем сформирован рисунок, на этапе 940 поверх всей структуры осаждают тонкую пленку 820. Затем на этапе 950 на тонкой пленке 820 формируют рисунок, пользуясь фотолитографическими методами. Этот процесс формирования рисунка предпочтительно ограничивает тонкую пленку 820 очертаниями временного слоя 850. Этот этап формирования рисунка также создает в тонкой пленке 820 поверхностные элементы, которые делают возможным последующее удаление временного слоя 850. Следует отметить, что в этот момент процесса внутри структуры интерферометрического модулятора могут оставаться или не оставаться дополнительные временные слои. Этап 930 формирования рисунка обеспечивает возможность удаления временного слоя 850, а также удаления любых временных слоев, остающихся внутри интерферометрического модулятора 830. На этапе 960 временный слой 850 и любые временные слои, остающиеся внутри интерферометрического модулятора 830, удаляют, оставляя полость 840 между интерферометрическим модулятором 830 и тонкой пленкой 820, что завершает обработку интерферометрического модулятора 830. На этапе 970 упомянутые поверхностные элементы или отверстия в тонкой пленке 820 уплотняют.
В соответствии с одним вариантом реализации интерферометрический модулятор 830 предпочтительно формируют на прозрачной подложке 810. Следует понимать, что неподвижные зеркала 16а, 16b интерферометрического модулятора 830 находятся рядом с прозрачной подложкой 810, а подвижные зеркала 14а, 14b сформированы над неподвижными зеркалами 16а, 16b, так что подвижные зеркала 14а, 14b могут перемещаться внутри полости 840 корпусной структуры в варианте реализации, показанном на фиг.7.
Для формирования интерферометрического модулятора 830 в одном варианте реализации прозрачную подложку 810 покрывают оксидом индия-олова (ITO). ITO можно осаждать стандартными методами осаждения, включая химическое осаждение из паровой фазы (ХОПФ) и напыление, предпочтительно до толщины примерно 500. Поверх ITO предпочтительно осаждают относительно тонкий слой хрома. Затем двойной слой ITO/хрома травят и формируют на нем рисунок столбцов, чтобы сформировать электроды 16а, 16b столбцов. Поверх столбцов из ITO/хрома предпочтительно формируют слой диоксида кремния (SiO2), чтобы создать частично отражающие неподвижные зеркала 16а, 16b. На эту структуру предпочтительно осаждают временный слой кремния (Si) (а позже освобождаются от него), чтобы создать резонансную оптическую полость между неподвижными зеркалами 16а, 16b и подвижными зеркалами 14а, 14b.
В других вариантах реализации этот временный слой можно сформировать из молибдена (Мо), вольфрама (W) или титана (Ti).
Еще один зеркальный слой, предпочтительно выполненный из алюминия, осаждают поверх временного слоя кремния для формирования подвижных зеркал 14а, 14b интерферометрического модулятора 830. Этот зеркальный слой осаждают и формируют в нем рисунок строк, перпендикулярных электродам 16а, 16b столбцов, чтобы создать вышеописанную матрицу строк/столбцов. В других вариантах реализации зеркальный слой может содержать высокоотражающие металлы, например такие, как серебро (Аg) или золото (Au). В альтернативном варианте этот зеркальный слой может быть «пакетом» металлов, выполненных с возможностью придания надлежащих оптических и механических свойств.
Временный слой кремния удаляют, предпочтительно пользуясь процессом газового травления, после того как сформированы подвижные зеркала 14а, 14b, чтобы создать оптическую полость между неподвижными зеркалами 16а, 16b и подвижными зеркалами 14а, 14b. В одном варианте реализации временный слой вытравливают после того, как сформирована тонкая пленка 820. Для удаления временного слоя кремния можно воспользоваться стандартными методами травления. Конкретное освобождающее травление будет зависеть от освобождаемого материала. Например, для удаления временного слоя кремния можно использовать дифторид ксенона (XeF2). В одном варианте реализации временный слой кремния между зеркалами 16а, 16b, 14а, 14b удаляют, после того как сформирована тонкая пленка 820. Специалист в данной области техники поймет, что каждый слой интерферометрического модулятора 830 предпочтительно осаждают и формируют на нем рисунок, пользуясь стандартными методами осаждения и стандартными фотолитографическими методами.
Как показано на фиг.9, после того как на прозрачной подложке 810 сформирован интерферометрический модулятор 830, поверх верхних поверхностей интерферометрического модулятора 830 на прозрачной подложке 810 осаждают еще один временный слой 850. Этот временный слой 850 можно формировать, например, из такого материала, как молибден (Мо), кремний (Si), вольфрам (W) или титан (Ti), от которого можно освободиться после осаждения тонкой пленки 820. В одном варианте реализации временный слой 850 формируют из такого материала, как полимер, наносимое центрифугированием стекло или оксид. Эти процессы удаления, которые могут отличаться в зависимости от материала временного слоя, будут описаны более подробно ниже.
Специалисту будет понятно, что верхний временный слой 850 может формироваться из любого материала из молибдена (Мо), кремния (Si), вольфрама (W), титана (Ti), полимера, наносимого центрифугированием стекла или оксида в течение такого периода времени, что этот материал обеспечивает достаточное сглаживание ступеньки и может быть осажден до желаемой толщины. Толщина временного слоя 850 должна быть достаточной для разделения тонкой пленки 820 и интерферометрического модулятора 830. В одном варианте реализации верхний временный слой 850 осаждают до толщины в диапазоне примерно от 1000 до 1 мкм, а более предпочтительно - в диапазоне примерно от 1000 до 5000. В одном варианте реализации формирование рисунка на временном слое 850 и его травление проводят, пользуясь стандартными фотолитографическими методами.
В одном варианте реализации тонкую пленку 820 можно осаждать поверх всей верхней поверхности временного слоя 850, как показано на фиг.10. Тонкую пленку 820 можно сформировать поверх временного слоя 850, пользуясь известными методами осаждения. После того как на тонкой пленке 820 сформирован рисунок и она подвергнута травлению, от временного слоя 850 освобождаются, чтобы сформировать полость 840, в которой смогут перемещаться подвижные зеркала 14а, 14b, как показано на фиг.8.
На тонкой пленке 820 предпочтительно формируют рисунок и травят ее для формирования в ней по меньшей мере одного отверстия, через которое можно вводить внутрь корпусной структуры 800 освобождающий материал, такой как дифторид ксенона (XeF2), чтобы освободиться от временного слоя 850. Количество и размер этих отверстий зависят от желательной скорости освобождения от временного слоя 850. Эти отверстия могут располагаться в любом месте в тонкой пленке 820. В определенных вариантах реализации от временного слоя 850 и временного слоя внутри интерферометрического модулятора (между неподвижными зеркалами 16а, 16b и подвижными зеркалами 14а, 14b) можно освобождаться одновременно. В других вариантах реализации временный слой 850 и временный слой внутри интерферометрического модулятора 850 не удаляют одновременно, при этом временный слой 850 удаляют перед удалением временного слоя внутри интерферометрического модулятора.
Альтернативный метод освобождения представлен вариантом реализации, показанным на фиг.11. На фиг.11 представлен вид сверху в одном варианте реализации корпусной структуры 800, после того как была осаждена тонкая пленка 820 и на ней был сформирован рисунок, и перед освобождением от временного слоя 850. Как показано на фиг.11, временный слой 850 осаждают и формируют на нем рисунок таким образом, что этот слой имеет множество выступов 855. Затем осаждают тонкую пленку 820 поверх временного слоя 850 и прозрачной подложки 810. После того как тонкая пленка 820 осаждена, ее затем предпочтительно вытравливают на каждой стороне, как показано на фиг.11. Затем можно подвергнуть корпусную структуру 800 воздействию освобождающего материала, такого как дифторид ксенона (XeF2), который сначала реагирует с открытым материалом временного слоя 850, а затем попадает в корпусную структуру 800 через отверстия, созданные в выступах 855 за счет удаления временного слоя 850 на сторонах корпусной структуры. Должно быть понятно, что количество и размер выступов 855 будут зависеть от желаемой скорости освобождения от временного слоя 850.
Чтобы удалить временный слой молибдена (Мо), кремния (Si), вольфрама (W) или титана (Ti), можно ввести дифторид ксенона (XeF2) внутрь корпусной структуры 800 через отверстие или отверстия в тонкой пленке 820. Такие отверстия в тонкой пленке 820 предпочтительно создают путем вытравливания отверстия в тонкой пленке 820. Дифторид ксенона (XeF2) реагирует с временным слоем 850, удаляя его и оставляя полость 840 между интерферометрическим модулятором 830 и тонкой пленкой 820. Временный слой 850, сформированный из наносимого центрифугированием стекла или оксида, предпочтительно подвергают газовому травлению или парофазному травлению, чтобы удалить временный слой 850, после того как осаждена тонкая пленка 820. Специалист поймет, что процесс удаления будет зависеть от материала временного слоя 850.
Специалисту также будет ясно, что полость 840 обязательно располагается позади интерферометрического модулятора 830, чтобы позволить свободно перемещаться механическим деталям, таким как подвижные зеркала 14а, 14b, интерферометрического модулятора 830. Результирующая высота h полости 840 зависит от толщины временного слоя 850.
В некоторых вариантах реализации тонкая пленка 820 может быть материалом любого типа, который является герметичным или гидрофобным, включая, но не ограничиваясь ими, никель, алюминий, а также металлы и фольга других типов. Тонкую пленку 820 также можно сформировать из изолятора, включая, но не ограничиваясь ими, диоксид кремния, оксид алюминия или нитриды.
В альтернативном варианте тонкую пленку 820 можно сформировать из негерметичного материала. Подходящие негерметичные материалы включают в себя полимеры, например такие, как полиметилметакрилат (ПММА), эпоксидные смолы и органические или неорганические материалы типа стекла, наносимого центрифугированием (СНЦ). Если для получения тонкой пленки 820 используют негерметичные материалы, то поверх негерметичной тонкой пленки предпочтительно формируют покрывающий слой 860, как показано на фиг.12, чтобы обеспечить дополнительную защиту интерферометрическому модулятору 830 после того как удален временный слой 850, как показано на фиг.12. Такой покрывающий слой 860 предпочтительно выполнен из паронепроницаемого материала и имеет толщину от примерно 1000 до примерно 10000. В одном варианте реализации покрывающий слой 860 представляет собой барикс (Barix®) - тонкую пленку, проставляемую в продажу фирмой Vitex Systems, Inc., Сан-Хосе, штат Калифорния, США. Такое покрытие может быть многослойным, в котором некоторые слои могут служить целям герметичности по газу, а некоторые слои, как описано ниже, могут служить механическим целям.
В определенных вариантах реализации, в которых тонкая пленка 820 представляет собой гидрофобный материал, она не обязательно создает герметичное уплотнение, но все же может исключить необходимость в обычной задней панели. Следует понимать, что на последующем этапе монтажа в корпус на уровне модулей можно ввести любой другой влагонепроницаемый слой.
Тонкую пленку 820 можно осаждать способом химического осаждения из паровой фазы (ХОПФ) или другими способами осаждения до толщины примерно 1 мкм. Специалист поймет, что толщина тонкой пленки 820 может зависеть от конкретных свойств материала, выбранного для тонкой пленки 820.
Тонкая пленка 820 может быть либо прозрачной, либо непрозрачной. Поскольку изображения отображаются не сквозь тонкую пленку 820, а сквозь прозрачную подложку 810, ясно, что тонкая пленка 820 не обязательно должна быть прозрачной. Специалист поймет, что для формирования тонкой пленки 820 можно использовать прозрачные материалы, такие как наносимое центрифугированием стекло, потому что они могут иметь такие свойства, которые подходят для использования таких материалов в качестве тонкой пленки 820 для защиты интерферометрического модулятора 830. Например, такой материал, как наносимое центрифугированием стекло, которое является прозрачным, может обеспечить повышенную прочность и защиту интерферометрическому модулятору 830 внутри корпусной структуры 800.
После освобождения от временного слоя 850 отверстие(я) в тонкой пленке 820 предпочтительно уплотняют. В одном варианте реализации для уплотнения этих отверстий используют эпоксидную смолу. Специалист поймет, что можно использовать другие материалы, а также что предпочтительными являются те материалы, которые обладают высокой вязкостью. Если отверстия достаточно малы (например, менее 1 мкм), то для уплотнения этих отверстий можно использовать еще один слой материала тонкой пленки 820.
В некоторых вариантах реализации, включая определенные варианты реализации с герметичной тонкой пленкой 820, но не ограничиваясь ими, покрывающий слой 860 можно осаждать поверх тонкой пленки 820, после того как удален временный слой 850, как показано на фиг.12. Покрывающий слой предпочтительно выполнен из полимера и предпочтительно имеет толщину от примерно 1 мкм до нескольких миллиметров. Покрывающий слой 860 придает тонкой пленке 820 дополнительную прочность и жесткость. В определенных вариантах реализации, когда отверстие(я) в тонкой пленке 820 достаточно мало(ы) (например, менее 1 мкм), для уплотнения этих отверстий можно использовать покрывающий слой 860, а не еще один слой тонкой пленки 820, как описано выше.
Тонкая пленка 820 предпочтительно герметично уплотняет внутреннее пространство корпусной структуры 800 от окружающей среды, как показано на фиг.7. Поскольку тонкая пленка 820 может обеспечить герметичное уплотнение, необходимость в осушающем веществе уже отпадает, так как герметичное уплотнение предотвращает попадание влаги в корпусную структуру 800 из окружающей среды. В еще одном варианте реализации тонкая пленка 820 обеспечивает полугерметичное уплотнение, а внутри корпусной структуры 800 предусматривают осушающее вещество для поглощения избыточной влаги.
Осушающее вещество можно использовать для борьбы с влагой, находящейся внутри корпусной структуры 800. Вместе с тем, поскольку тонкая пленка 820 может обеспечить герметичное уплотнение в зависимости от выбираемого материала, для предотвращения проникновения влаги из атмосферы во внутреннее пространство корпусной структуры 800 осушающее вещество не обязательно. В случае полугерметичной тонкой пленки 820 количество требуемого осушающего вещества уменьшается.
В одном варианте реализации способ монтажа интерферометрического модулятора в корпус в соответствии с этим вариантом реализации предусматривает перенесение формирования уплотнения корпусной структуры 800 на стадию предварительной обработки и исключение необходимости в отдельной задней панели, осушающем веществе и уплотнении, тем самым снижая стоимость монтажа в корпус. В еще одном варианте реализации тонкая пленка 820 уменьшает количество требуемого осушающего вещества, а не исключает необходимость в осушающем веществе. Монтаж в корпус в соответствии с этими вариантами реализации смягчает ограничения по материалам как в отношении осушающего вещества, так и в отношении уплотнения, тем самым обеспечивая более широкий выбор материалов, геометрий и возможностей снижения затрат. Тонкая пленка 820 может смягчить требования к герметичности, не только обеспечивая исключение задней панели, но и обеспечивая возможность введения любых дополнительных требований к влагонепроницаемости при монтаже в корпус на модульном уровне. В общем случае желательно поддерживать корпусную структуру как можно более тонкой, и корпусная структура 800, показанная на фиг.7, обеспечивает такую тонкую структуру.
Устранение необходимости в осушающем веществе также обеспечивает получение еще более тонкой корпусной структуры 800. В типичном случае корпусов, содержащих осушающие вещества, прогнозируемый срок службы устройства может зависеть от срока службы осушающего вещества. Когда осушающее вещество полностью израсходуется, дисплей на основе интерферометрических модуляторов выйдет из строя, так как в корпусную структуру попадет достаточно влаги для того, чтобы вызывать повреждение интерферометрического модулятора. Теоретический минимальный срок службы устройства определяется потоком водяного пара в корпус, а также количеством и типом осушающего вещества. В этой корпусной конструкции 800 интерферометрический модулятор 830 не выйдет из строя из-за израсходованного осушающего вещества, поскольку корпусная конструкция 800 согласно этому варианту реализации не содержит никакого осушающего вещества.
В еще одном варианте реализации тонкая пленка 820 не герметична и может быть проницаемой для дифторида ксенона (XeF2) или другого удаляющего газа, который реагирует с временным слоем 850, удаляя его и оставляя полость 840 между интерферометрическим модулятором 830 и тонкой пленкой 820. В соответствии с этим вариантом реализации некоторые подходящие материалы для тонкой пленки 820 включают в себя пористый глинозем и определенные аэрогели, но не ограничиваются ими. В этом варианте реализации не обязательно формировать в тонкой пленке 820 какие-либо отверстия, поскольку она проницаема для дифторида ксенона (XeF2) или другого удаляющего газа. После удаления временного слоя 850 поверх тонкой пленки 820 предпочтительно осаждают герметичный покрывающий слой 860 для герметичного уплотнения корпусной структуры 800. В этих вариантах реализации покрывающий слой 860 предпочтительно формируют из металла.
На фиг.13А и 13В представлены блок-схемы системы, иллюстрирующие один вариант реализации дисплейного устройства 2040. Дисплейное устройство (устройство с дисплеем) 2040 может быть, например, сотовым или мобильным телефоном. Однако те же самые или немного измененные компоненты дисплейного устройства 2040 могут служить иллюстрацией различных типов дисплейных устройств, таких как телевизионные приемники (телевизоры) и портативные медиаплееры.
Дисплейное устройство 2040 включает в себя корпус 2041, дисплей 2030, антенну 2043, динамик 2045, устройство 2048 ввода и микрофон 2046. Корпус 2041 в общем случае изготовлен посредством любого из множества различных процессов изготовления, которые известны специалистам в данной области техники, включая литьевое формование и вакуумное формование. Кроме того, корпус 2041 может быть выполнен из любого из множества различных материалов, включая, но не ограничиваясь ими, пластмассу, металл, стекло, резину и керамику или любую их комбинацию. В одном варианте реализации корпус 2041 включает в себя съемные части (не показаны), которые могут быть выполнены взаимозаменяемыми с другими съемными частями другого цвета либо содержащими другие логотипы, изображения или символы.
Дисплей 2030 примерного дисплейного устройства 2040 может быть любым из множества различных дисплеев, включая дисплей с двумя устойчивыми состояниями, описываемый здесь. В других вариантах реализации дисплей 2030 включает в себя дисплей с плоским экраном, такой как, например, плазменный, электролюминесцентный (EL), на органических светодиодах (OLED), ЖКД на нематических сильно скрученных жидких кристаллах (STN LCD) или ЖКД на тонкопленочных транзисторах (TFT LCD), как описано выше, либо дисплей с неплоским экраном, такой как электронно-лучевая трубка (ЭЛТ) или любое другое электровакуумное устройство, хорошо известное специалистам в данной области техники. Однако для целей описания настоящего варианта реализации дисплей 2030 включает в себя дисплей на основе интерферометрических модуляторов, как описано выше.
Компоненты примерного дисплейного устройства 2040 в одном варианте его реализации схематически изображены на фиг.13В. Иллюстрируемое примерное дисплейное устройство 2040 включает в себя корпус 2041 и может включать в себя дополнительные компоненты, по меньшей мере частично заключенные в этом корпусе. Например, в одном варианте реализации примерное дисплейное устройство 2040 включает в себя сетевой интерфейс 2027, который включает в себя антенну 2043, которая подключена к приемопередатчику 2047. Приемопередатчик 2047 соединен с процессором 2021, который соединен с аппаратным средством 2052 предварительного формирования сигнала. Аппаратное средство 2052 предварительного формирования сигнала может быть выполнено с возможностью предварительного формирования некоторого сигнала (например, фильтрации сигнала). Аппаратное средство 2052 предварительного формирования сигнала соединено с динамиком 2045 и микрофоном 2046. Процессор 2021 также соединен с устройством 2048 ввода и контроллером 2029 схемы возбуждения. Контроллер 2029 схемы возбуждения подключен к буферу 2028 кадров и к схеме 2022 возбуждения матрицы, которая в свою очередь подключена к матрице дисплея 2030. Источник 2050 питания обеспечивает всем компонентам электропитание, требуемое конструкцией конкретного примерного дисплейного устройства 2040.
Сетевой интерфейс 2027 включает в себя антенну 2043 и приемопередатчик 2047, так что примерное дисплейное устройство 2040 может осуществлять связь с одним или более устройствами по сети. В одном варианте реализации сетевой интерфейс 2027 также может быть наделен некоторыми функциональными возможностями обработки, чтобы сделать менее жесткими требования к процессору 2021. Антенна 2043 представляет собой любую антенну, известную специалистам в области передачи и приема сигналов. В одном варианте реализации антенна передает и принимает ВЧ-сигналы, соответствующие стандарту IEEE 802.11, включая IEEE 802.11(а), (b) или (g). В еще одном варианте реализации антенна передает и принимает ВЧ-сигналы, соответствующие стандарту BLUETOOTH. В случае сотового телефона антенна предназначена для приема сигналов, соответствующих стандартам множественного доступа с кодовым разделением каналов (МДКРК или CDMA), глобальной системы мобильной связи (GSM), усовершенствованной мобильной телефонной связи (УМТС или AMPS) или других известных сигналов, которые используются для связи в беспроводной сотовой телефонной сети. Приемопередатчик 2047 предварительно обрабатывает сигналы, принимаемые от антенны 2043, так что процессор 2021 может принимать их и проводить с ними дальнейшие манипуляции. Приемопередатчик 2047 также обрабатывает сигналы, принимаемые от процессора 2021, таким образом, что их можно передавать из примерного дисплейного устройства 2040 через антенну 2043.
В альтернативном варианте реализации приемопередатчик 2047 может быть заменен приемником. В еще одном альтернативном варианте реализации сетевой интерфейс 2027 может быть заменен источником изображений, который может хранить или генерировать данные изображений, посылаемые в процессор 2021. Например, источник изображений может быть цифровым видеодиском (DVD) или дисководом на жестких дисках, который содержит данные изображений, или модулем программного обеспечения, который генерирует данные изображений.
Процессор 2021 в общем случае управляет всей работой примерного дисплейного устройства 2040. Процессор 2021 принимает данные, такие как сжатые данные изображения, от сетевого интерфейса 2027 или источника изображения и обрабатывает эти данные в исходные данные изображения или в формат, который легко обрабатывается в исходные данные изображения. Затем процессор 2021 посылает обработанные данные в контроллер 2029 схемы возбуждения или в буфер 2028 кадров для хранения. Исходными данными обычно называют информацию, которая идентифицирует характеристики изображения для каждой точки в пределах изображения. Например, такие характеристики изображения могут включать в себя цвет, насыщенность и уровень серого.
В одном варианте реализации процессор 2021 включает в себя микроконтроллер, центральный процессор (ЦП) или логический блок для управления работой примерного дисплейного устройства 2040. Аппаратное средство 2052 предварительного формирования сигнала в общем случае включает в себя усилители и фильтры для передачи сигналов в динамик 2045 и для приема сигналов из микрофона 2046. Аппаратное средство 2052 предварительного формирования сигнала может представлять собой дискретные компоненты внутри примерного дисплейного устройства 2040 или может быть встроено внутрь процессора 2021 или других компонентов.
Контроллер 2029 схемы возбуждения берет исходные данные изображения, генерируемые процессором 2021, либо непосредственно из процессора 2021, либо из буфера 2028 кадров и надлежащим образом переформатирует исходные данные изображения для высокоскоростной передачи в схему 2022 возбуждения матрицы. В частности, контроллер 2029 схемы возбуждения переформатирует исходные данные изображения в поток данных, имеющий растрообразный формат, так что он имеет временной порядок, подходящий для сканирования по матрице дисплея 2030. Затем контроллер 2029 схемы возбуждения посылает отформатированную информацию в схему 2022 возбуждения матрицы. Хотя контролер 2029 возбуждения, такой как контроллер ЖКД, часто связан с процессором 2021 системы, таким как автономная интегральная схема (ИС), такие контроллеры могут быть воплощены многими путями. Они могут быть внедрены в процессор 2021 как аппаратные средства, внедрены в процессор 2021 как программные средства или полностью интегрированы в аппаратные средства схемы 2022 возбуждения матрицы.
Как правило, схема 2022 возбуждения матрицы принимает отформатированную информацию из контроллера 2029 схемы возбуждения и переформатирует видеоданные в параллельный набор сигналов определенной формы, которые много раз в секунду подаются к сотням, а иногда и тысячам выводов, идущих от двухкоординатной (x-y) матрицы пикселей дисплея.
В одном варианте реализации контроллер 2029 схемы возбуждения, схема 2022 возбуждения матрицы и матрица дисплея 2030 подходят для любого из типов описываемых здесь дисплеев. Например, в одном варианте реализации контроллер 2029 схемы возбуждения является контроллером обычного дисплея или контроллером дисплея с двумя устойчивыми состояниями (например, контроллером интерферометрических модуляторов). В еще одном варианте реализации схема 2022 возбуждения матрицы является обычной схемой возбуждения или схемой возбуждения дисплея с двумя устойчивыми состояниями (например, дисплея на основе интерферометрических модуляторов). В одном варианте реализации контроллер 2029 схемы возбуждения интегрирован со схемой 2022 возбуждения матрицы. Такой вариант реализации является обычным в системах с высокой степенью интеграции, таких как сотовые телефоны, наручные часы и другие дисплеи с малой площадью изображения. В еще одном варианте реализации матрица дисплея 2030 является матрицей типичного дисплея или матрицей дисплея с двумя устойчивыми состояниями (например, дисплея, включающего в себя матрицу интерферометрических модуляторов).
Устройство 2048 ввода позволяет пользователю управлять работой примерного дисплейного устройства 2040. В одном варианте реализации устройство 2048 ввода включает в себя клавиатуру, такую как клавиатура стандарта QWERTY или клавиатура телефона, кнопка, переключатель, сенсорный (т.е. чувствительный к нажатию) экран, нажимная или теплочувствительная мембрана. В одном варианте реализации микрофон 2046 является устройством ввода для примерного дисплейного устройства 2040. Когда микрофон 2046 используют для ввода данных в устройство, пользователь может выдавать голосовые (речевые) команды для управления операциями примерного дисплейного устройства 2040.
Источник 2050 питания может включать в себя множество различных устройств аккумулирования энергии, которые хорошо известны в данной области техники. Например, в одном варианте реализации источник 2050 питания представляет собой перезаряжаемую (аккумуляторную) батарею, такую как никель-кадмиевая батарея или литий-ионная батарея. В еще одном варианте реализации источник 2050 питания представляет собой возобновляемый источник энергии, конденсатор или солнечный элемент, включая пластмассовый солнечный элемент, и краску с функцией солнечного элемента. В еще одном варианте реализации источник 2050 питания выполнен с возможностью получения энергии от настенной розетки.
В некоторых воплощениях функциональные возможности программируемости управления заложены, как описано выше, в контроллере схемы возбуждения, который может находиться в нескольких местах в электронной системе дисплея. В некоторых случаях программируемость управления обеспечивается в схеме 2022 возбуждения матрицы. Специалисты в данной области техники поймут, что вышеописанную оптимизацию можно воплотить в любом количестве компонентов аппаратных средств и/или программных средств и в различных конфигурациях.
Хотя в вышеизложенном подробном описании проиллюстрированы, описаны и указаны новые признаки изобретения применительно к конкретным вариантам его реализации, следует понимать, что специалистами в данной области техники без отклонения от существа изобретения могут быть проделаны различные исключения, замены и изменения как по форме, так и по содержанию проиллюстрированного устройства или способа. Следует понимать, что настоящее изобретение можно воплотить в форме, которая не обладает всеми вышеуказанными признаками и преимуществами, поскольку некоторые признаки могут быть использованы или практически воплощены отдельно от других.
1. Дисплейное устройство, содержащее матрицу подвижных зеркал, выполненных с возможностью интерферометрически модулировать свет, причем это дисплейное устройство содержит:
прозрачную подложку;
интерферометрический модулятор, содержащий упомянутую матрицу подвижных зеркал, причем упомянутый интерферометрический модулятор выполнен с возможностью модулировать свет, пропускаемый сквозь упомянутую прозрачную подложку; и
заднюю тонкую пленку, уплотняющую упомянутую матрицу подвижных зеркал внутри корпуса между упомянутой прозрачной подложкой и упомянутой задней тонкой пленкой, при этом между упомянутой матрицей подвижных зеркал и упомянутой задней тонкой пленкой существует зазор.
2. Дисплейное устройство по п.1, в котором упомянутый зазор сформирован вследствие удаления временного слоя, расположенного между упомянутой матрицей подвижных зеркал и упомянутой задней тонкой пленкой.
3. Дисплейное устройство по п.1, в котором задняя тонкая пленка содержит герметичный материал.
4. Дисплейное устройство по п.1, в котором тонкая пленка выполнена из никеля.
5. Дисплейное устройство по п.1, в котором тонкая пленка выполнена из алюминия.
6. Способ изготовления дисплея, содержащего матрицу подвижных зеркал, выполненных с возможностью интерферометрически модулировать свет, включающий в себя:
обеспечение наличия прозрачной подложки;
формирование интерферометрического модулятора на прозрачной подложке, причем упомянутый интерферометрический модулятор содержит упомянутую матрицу подвижных зеркал; и
осаждение задней тонкой пленки поверх матрицы подвижных зеркал и прозрачной подложки для уплотнения упомянутой матрицы подвижных зеркал между упомянутой прозрачной подложкой и упомянутой задней тонкой пленкой, при этом между упомянутой матрицей подвижных зеркал и упомянутой задней тонкой пленкой существует зазор.
7. Способ по п.6, дополнительно включающий в себя:
осаждение временного слоя на упомянутом интерферометрическом модуляторе перед осаждением упомянутой задней тонкой пленки; и
удаление упомянутого временного слоя после осаждения упомянутой задней тонкой пленки для обеспечения зазора между упомянутым интерферометрическим модулятором и упомянутой задней тонкой пленкой.
8. Способ по п.7, дополнительно включающий в себя формирование рисунка на упомянутой задней тонкой пленке для создания по меньшей мере одного отверстия в упомянутой задней тонкой пленке.
9. Способ по п.7, дополнительно включающий в себя формирование рисунка на упомянутой задней тонкой пленке для открытия части упомянутого временного слоя.
10. Способ по п.6, в котором заднюю тонкую пленку формируют из алюминия.
11. Способ по п.6, в котором заднюю тонкую пленку формируют из никеля.
12. Способ по п.6, в котором заднюю тонкую пленку формируют из наносимого центрифугированием стекла.
13. Способ по п.6, в котором заднюю тонкую пленку формируют из герметичного материала.
14. Способ по п.7, в котором временный слой формируют из наносимого центрифугированием стекла.
15. Дисплейное устройство на основе микроэлектромеханических систем, содержащее матрицу подвижных зеркал, выполненных с возможностью интерферометрически модулировать свет, причем это дисплейное устройство содержит:
прозрачную подложку;
интерферометрический модулятор, сформированный на прозрачной подложке, причем этот интерферометрический модулятор содержит упомянутую матрицу подвижных зеркал; и
заднюю тонкую пленку, уплотненную на прозрачной подложке для инкапсуляции матрицы подвижных зеркал между прозрачной подложкой и задней тонкой пленкой, при этом между матрицей подвижных зеркал и задней тонкой пленкой существует полость.
16. Дисплейное устройство по п.15, в котором полость создана за счет удаления временного слоя между матрицей подвижных зеркал и задней тонкой пленкой.
17. Дисплейное устройство по п.15, в котором полость позволяет перемещаться одному или более подвижным зеркалам в матрице подвижных зеркал.
18. Дисплейное устройство по п.15, в котором задняя тонкая пленка содержит герметичный материал.
19. Дисплейное устройство по п.15, дополнительно содержащее покрывающий слой, осажденный поверх задней тонкой пленки.
20. Дисплейное устройство по п.19, в котором покрывающий слой содержит паронепроницаемый материал.
21. Дисплейное устройство по п.19, в котором покрывающий слой содержит полимер.
22. Дисплейное устройство по п.15, в котором задняя тонкая пленка содержит металл.
23. Дисплейное устройство по п.15, в котором задняя тонкая пленка содержит полимер.
24. Дисплейное устройство, содержащее матрицу подвижных зеркал, выполненных с возможностью интерферометрически модулировать свет, причем это дисплейное устройство содержит:
прозрачную подложку;
интерферометрический модулятор, содержащий упомянутую матрицу подвижных зеркал, при этом упомянутый интерферометрический модулятор выполнен с возможностью модулировать свет, пропускаемый сквозь прозрачную подложку, и при этом упомянутый интерферометрический модулятор сформирован на этой прозрачной подложке;
заднюю тонкую пленку, осажденную поверх матрицы подвижных зеркал, причем эта задняя тонкая пленка уплотняет матрицу подвижных зеркал внутри корпуса между прозрачной подложкой и задней тонкой пленкой; и полость между матрицей подвижных зеркал и задней тонкой пленкой, причем эта полость образована за счет удаления временного материала.
25. Дисплейное устройство по п.24, в котором задняя тонкая пленка является герметичной.
26. Дисплейное устройство по п.24, в котором задняя тонкая пленка выполнена из металла.
27. Дисплейное устройство по п.24, в котором задняя тонкая пленка выполнена из полимера.
28. Дисплейное устройство, содержащее:
пропускающее средство для пропускания света сквозь него;
модулирующее средство, выполненное с возможностью модулировать свет, пропускаемый сквозь пропускающее средство, причем это модулирующее средство содержит матрицу подвижных зеркал; и
уплотняющее средство для уплотнения матрицы подвижных зеркал внутри корпуса между пропускающим средством и уплотняющим средством, при этом уплотняющее средство содержит заднюю тонкую пленку, и при этом между матрицей подвижных зеркал и уплотняющим средством существует полость.
29. Дисплейное устройство по п.28, в котором полость образована за счет удаления временного слоя между матрицей подвижных зеркал и уплотняющим средством.
30. Дисплейное устройство по п.28, в котором уплотняющее средство содержит герметичный материал.
31. Дисплейное устройство по п.28, в котором тонкая пленка является проницаемой для дифторида ксенона, а уплотняющее средство дополнительно содержит герметичный материал, сформированный поверх тонкой пленки.
32. Дисплейное устройство по п.1, дополнительно содержащее:
процессор, который электрически связан с упомянутой матрицей подвижных зеркал, причем упомянутый процессор выполнен с возможностью обрабатывать данные изображения; и
запоминающее устройство, электрически связанное с упомянутым процессором.
33. Дисплейное устройство по п.32, дополнительно содержащее:
схему возбуждения, выполненную с возможностью посылать по меньшей мере один сигнал в упомянутую матрицу подвижных зеркал.
34. Дисплейное устройство по п.33, дополнительно содержащее:
контроллер, выполненный с возможностью посылать по меньшей мере часть упомянутых данных изображения в упомянутую схему возбуждения.
35. Дисплейное устройство по п.32, дополнительно содержащее:
модуль источника изображения, выполненный с возможностью посылать упомянутые данные изображения в упомянутый процессор.
36. Дисплейное устройство по п.35, в котором упомянутый модуль источника изображения содержит по меньшей мере один из приемника, приемопередатчика и передатчика.
37. Дисплейное устройство по п.32, дополнительно содержащее:
устройство ввода, выполненное с возможностью принимать вводимые данные и передавать упомянутые вводимые данные в упомянутый процессор.
38. Дисплейное устройство, содержащее матрицу подвижных зеркал, выполненных с возможностью интерферометрчески модулировать свет, причем это дисплейное устройство изготовлено способом, включающим в себя:
обеспечение наличия прозрачной подложки;
формирование интерферометрического модулятора, содержащего упомянутую матрицу подвижных зеркал и выполненного с возможностью модулировать свет, пропускаемый сквозь упомянутую прозрачную подложку, на упомянутой прозрачной подложке; и
осаждение задней тонкой пленки для уплотнения упомянутой матрицы подвижных зеркал между упомянутой прозрачной подложкой и упомянутой задней тонкой пленкой, при этом между упомянутой матрицей подвижных зеркал и упомянутой задней тонкой пленкой существует полость.
39. Дисплейное устройство по п.38, в котором полость создана за счет удаления временного слоя между матрицей подвижных зеркал и задней тонкой пленкой.
40. Дисплейное устройство по п.38, в котором задняя тонкая пленка содержит герметичный материал.
41. Дисплейное устройство по п.38, в котором задняя тонкая пленка является проницаемой для дифторида ксенона, и эта задняя тонкая пленка дополнительно содержит герметичный материал, сформированный поверх тонкой пленки.
42. Дисплейное устройство по п.38, в котором задняя тонкая пленка содержит металл.
43. Дисплейное устройство по п.42, в котором металл содержит никель.
44. Дисплейное устройство по п.42, в котором металл содержит алюминий.
45. Дисплейное устройство по п.1, причем это дисплейное устройство содержит сотовый телефон.
