CN104884992A - 并入高纵横比电互连件的显示设备 - Google Patents
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Abstract
本发明提供用于通过使用具有减小的占据面积的环形电互连件而使显示器能够具有更快的切换速率和更大的光圈比的系统、方法和设备。在一个方面中,显示设备包含显示元件阵列和连接到所述显示元件阵列中的至少一个显示元件的高纵横比电互连件,其中所述高纵横比电互连件形成界定闭合边界的环。
Description
相关申请案
本专利申请案主张2012年12月28日申请的标题为“并入高纵横比电互连件的显示设备(DISPLAY APPARATUS INCORPORATING HIGH-ASPECT RATIO ELECTRICALINTERCONNECTS)”的第13/730,359号美国实用新型申请案的优先权,所述申请案转让给本案受让人且明确以引用的方式并入本文中。
技术领域
本发明涉及显示器,且具体来说,本发明涉及用于显示器的电互连件。
背景技术
显示器中的电互连件的性质可影响寻址所述显示器所需的电力和时间。寻址时间和电力取决于包含以下各者的因素:互连件的横截面面积、形成互连件的材料的导电率,和由相邻互连件和其它金属层导致的任何寄生电容。
发明内容
本发明的系统、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都不单独地决定本文中所揭示的所要属性。
本发明中所描述的标的物的一个创新方面可实施于显示设备中,所述显示设备包含衬底和形成于所述衬底上的显示元件阵列。所述显示设备还包含连接到所述显示元件阵列中的至少一个显示元件的高纵横比电互连件。所述高纵横比电互连件具有大于至少约1:1且小于约10:1的纵横比。由多个基底结构将所述电互连件提升到所述衬底上方。所述多个基底结构中的至少一者在朝向相邻基底结构的方向上的长度大于使所述相邻基底结构分离的间隙的长度的约25%且小于所述长度的约95%。在一些实施方案中,第一基底结构的长度大于使相邻基底结构分离的间隙的长度的约90%且小于所述长度的约95%。
在一些实施方案中,所述电互连件形成界定闭合边界的环。在一些实施方案中,所述提升互连件的一部分由基底结构支撑且所述提升互连件的另一部分悬置于衬底上方。在一些实施方案中,所述基底结构具导电性。
在一些实施方案中,所述显示设备包含相对于所述电互连件交叉延伸的另一电互连件,且所述另一电互连件在所述电互连件下方延伸且穿过使相邻基底结构分离的间隙。在一些实施方案中,所述提升电互连件包含在第一端部处彼此连接的一对互连件区段。
在一些实施方案中,由沿所述电互连件的部分的所述基底结构使所述互连件区段彼此连接,其中所述基底结构支撑所述电互连件。由沿所述互连件的部分悬置于衬底上方的水平桥区段使所述互连件彼此连接,其中所述电互连件悬置于衬底上方。在一些实施方案中,所述对互连件区段中的每一者具有大于1:1且小于约10:1的横截面纵横比。
在一些实施方案中,所述显示元件中的每一者包含至少一个光调制器。在一些此类实施方案中,所述显示元件中的每一者包含基于快门的光调制器。在一些此类实施方案中,所述电互连件的至少一层由与所述基于快门的光调制器的对应层相同的材料形成。在一些实施方案中,所述电互连件和所述基于快门的光调制器悬置于衬底上方的实质上相同高度处。
在一些实施方案中,所述电互连件连接到所述显示元件阵列中的一行显示元件和所述显示元件阵列中的一列显示元件中的至少一者。在一些实施方案中,所述显示设备包含连接到所述显示元件阵列的薄膜晶体管阵列,且所述电互连件通过所述薄膜晶体管阵列中的至少一个薄膜晶体管而连接到所述至少一个显示元件。
在一些实施方案中,所述显示设备包含经配置以与所述显示器通信且经配置以处理图像数据的处理器。所述显示设备还包含经配置以与所述处理器通信的存储器装置。在一些此类实施方案中,所述显示设备包含经配置以将至少一个信号发送到所述显示设备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。
在一些实施方案中,所述显示设备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。所述图像源模块包含接收器、收发器和发射器中的至少一者。在一些实施方案中,所述显示设备包含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的输入装置。
本发明中所描述的标的物的另一创新方面可实施于显示设备中,所述显示设备包含显示元件阵列和连接到所述显示元件阵列中的至少一个显示元件的高纵横比电互连件。所述高纵横比电互连件形成界定闭合边界的环。所述高纵横比电互连件具有大于至少约1:1且小于约10:1的纵横比。在一些实施方案中,所述显示设备包含其上形成有所述显示元件阵列的衬底。在一些实施方案中,所述电互连件悬置于所述衬底上方。在一些此类实施方案中,所述显示设备进一步包含沿所述衬底彼此隔开的多个锚定器,且其中由所述锚定器将所述电互连件悬置于所述衬底上方。在一些实施方案中,所述锚定器具导电性。在一些实施方案中,所述显示设备包含相对于所述电互连件交叉延伸的另一电互连件,且所述另一电互连件在所述电互连件下方延伸且延伸穿过使相邻锚定器分离的间隙。
在一些实施方案中,所述锚定器中的至少一者在朝向相邻锚定器的方向上的长度小于使所述相邻锚定器分离的间隙的长度的约50%且大于所述长度的约5%。在一些实施方案中,所述锚定器中的至少一者在朝向相邻锚定器的方向上的长度小于使所述相邻锚定器分离的所述间隙的长度的约10%且大于所述长度的约5%。在一些实施方案中,所述锚定器中的至少一者在朝向相邻锚定器的方向上的长度大于使所述相邻锚定器分离的所述间隙的长度的约25%且小于所述长度的约95%。在一些实施方案中,所述多个锚定器中的至少一者在朝向相邻锚定器的方向上的长度大于使所述相邻锚定器分离的所述间隙的长度的约90%且小于所述长度的95%。
在一些实施方案中,所述电互连件包含在第一端部处彼此连接的一对互连件区段。在一些实施方案中,所述对互连件区段中的每一者具有大于约1:1且小于约10:1的横截面纵横比。在一些实施方案中,所述对互连件区段中的每一者具有大于至少2:1且小于约5:1的横截面纵横比。
本发明中所描述的标的物的另一创新方面可实施于一种制造显示器组合件的方法中。将模具材料沉积于衬底上以形成模具。将所述模具图案化以形成具有在朝向相邻开口的方向上的长度的开口,所述长度大于使所述相邻开口分离的间隙的长度的约25%。将所述模具图案化以形成具有侧壁和底部的沟槽。在所述开口上形成所述沟槽的一部分。将互连件材料沉积于所述模具的暴露表面上。接着,移除沉积于所述模具的所述暴露表面上的所述互连件材料,同时保留沉积于界定所述开口的所述暴露表面上的所述互连件材料的至少一部分以形成通过形成于所述开口的一部分中的基底结构而悬置于下伏衬底上方的电互连件。
在一些实施方案中,移除沉积于所述模具的所述暴露表面上的所述互连件材料,同时保留邻近于所述侧壁而沉积的所述互连件材料的至少一部分以形成环形电互连件。在一些实施方案中,沉积所述模具材料包含:沉积第一模具材料和第二模具材料。在一些实施方案中,所述第一模具材料经图案化以形成对应于用于支撑所述电互连件的所述基底结构的开口。
附图和以下描述中阐释本说明书中所描述的标的物的一或多个实施方案的细节。尽管此概述中所提供的实例的描述主要针对基于EMS的显示器,但本文所提供的概念可应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)显示器、电泳显示器和场发射显示器)和其它非显示器的EMS装置(例如EMS麦克风、传感器和光学开关)。将从描述、图式和权利要求书明白其它特征、方面和优点。应注意,下图的相对大小可不按比例绘制。
附图说明
图1A展示基于微机电系统(MEMS)的直观式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实例性透视图。
图4A和图4B展示双致动器快门组合件的实例性视图。
图5展示并入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展示显示器组合件的实例性透视图以演示传统较低纵横比互连件与本文所描述的较高纵横比互连件之间的差异。
图9展示并入较高纵横比互连件的直观式基于EMS的显示设备的实例性示意图。
图10展示并入较高纵横比互连件的显示设备的实例性横截面图。
图11展示并入较高纵横比互连件的显示器组合件的实例性透视图。
图12展示并入悬置互连件的显示器组合件的实例性透视图。
图13A展示并入悬置互连件的基于EMS的显示设备的实例性透视图。
图13B展示图13A的显示设备的一部分的横截面图。
图13C展示图13A的显示设备的另一部分的横截面图。
图14展示并入较高纵横比互连件的显示器组合件的实例性制造工艺的流程图。
图15A到15E展示并入较高纵横比互连件的实例性显示器组合件的构造阶段。
图16A到16F展示并入悬置式较高纵横比互连件的实例性显示器组合件的构造阶段。
图17A展示并入环形列互连件的基于EMS的显示设备的实例性透视图。
图17B展示图17A的显示设备的透视等角视图。
图17C和17D展示图17A的显示设备的部分的横截面图。
图18展示并入环形互连件的显示器组合件的实例性制造工艺的流程图。
图19A到19E展示用于形成显示器组合件的制造工艺的各种阶段。
图20A展示并入环形电互连件的基于EMS的显示设备的实例性透视图。
图20B展示图20A的显示设备的透视图。
图20C和20D展示图20A的显示设备的部分的横截面图。
图21A展示并入环形电互连件的基于EMS的显示设备的实例性透视图。
图21B展示图21A的显示设备的透视图。
图21C和21D展示图21A的显示设备的部分的横截面图。
图22A和22B是说明包含一组显示元件的显示装置的实例性系统框图。
各种图式中的相同参考符号和标示指示相同元件。
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一些实施方案。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、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、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展示的实施方案,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。
为允许制造具有减少数目个掩蔽阶段的显示设备,高纵横比电互连件可形成有一或多个环。包含所述环会避免原本将涉及使所述环的区段隔离的额外掩蔽阶段。在一些实施方案中,显示设备包含显示元件阵列和连接到所述阵列中的所述显示元件中的至少一者的高纵横比电互连件。所述电互连件在一个二维空间中形成界定闭合边界的环。在一些实施方案中,所述电互连件包含经由锚定器而悬置于下伏衬底上方的多个细长互连件区段。在一些实施方案中,所述电互连件包含经由实质上大于所述锚定器的基底结构而悬置于所述下伏衬底上方的多个提升互连件区段。
为提供具有较低数据加载功率和/或较低信号传播延迟的显示设备,电互连件的至少一部分经形成以便具有提升配置。在一些实施方案中,通过使所述电互连件的至少一部分配置有大于1:1的横截面纵横比而获得所述电互连件的提升配置。例如,所述互连件区段中的每一者可具有大于1:1的纵横比。在其它实施方案中,通过相邻的锚定器或基底结构将所述电互连件的所述部分悬置于衬底上方而获得所述电互连件的至少一部分的提升配置。所述电互连件的所述提升配置减少原本会对数据加载功率和/或信号传播延迟造成不利影响的与下伏层的电容性耦合。
本发明中所描述的标的物的特定实施方案可经实施以实现以下潜在优点中的一或多者。通过将高纵横比电互连件提升到下伏导电层上方(通过经由锚定器悬置所述高纵横比电互连件或经由基底结构悬置所述高纵横比电互连件)而增加所述电互连件与所述下伏导电层之间的距离。借此减少原本会对沿所述互连件的数据加载功率和/或信号传播速率造成不利影响的电容性耦合。因此,所述互连件可为显示器提供更快信号传播速率和因此更快切换速率。通过形成高纵横比电互连件而减小电互连件的占据面积。并入此减小的占据面积的互连件的显示器在衬底上具有专用于图像形成的更大空间,借此允许增加的光圈比和更明亮的显示器。可有利地并入具有此些性质的电互连件作为机电系统(EMS)显示器(例如基于MEMS的显示器)以及其它类型的显示器(例如LCD和OLED显示器)中的数据互连件。此外,将提升电互连件制造为环相对于制造不具有环的提升电互连件的成本减少了制造工艺的成本。这是因为如果提升互连件配置成环形状,则可在无需额外掩蔽阶段的情况下制造所述提升互连件。
在一些实施方案中,支撑环形互连件的锚定器或基底结构可具导电性。因此,环形互连件可经配置以经由锚定器或基底结构接收电信号,借此允许环形互连件从下伏电组件接收电信号,而不必形成仅用于将电信号提供到环形互连件的单独电组件。在一些此类实施方案中,列互连件可延伸穿过使锚定器或基底结构(其将电互连件悬置于下伏行互连件上方)分离的间隙。此减少原本可对悬置互连件和下伏行互连件的信号传播速率造成不利影响的电容性耦合。在一些实施方案中,锚定器可配置为基底结构,所述基底结构具有大于使所述基底结构与相邻基底结构分离的间隙的长度的25%的长度。基底结构的增加的大小对悬置互连件提供增强结构支撑。在其中基底结构具导电性的一些此类实施方案中,基底结构的增加的大小还减小电互连件的电阻以减少传播延迟。
图1A展示直观式基于微机电系统(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。
在一些实施方案中,每一光调制器102对应于图像104中的一像素106。在一些其它实施方案中,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。在一些实施方案中,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。在一些其它实施方案中,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(即,手机、智能电话、PDA、MP3播放器、平板计算机、电子阅读器等)的框图120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和灯驱动器148。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。
在所述显示设备的一些实施方案中,数据驱动器132经配置以将模拟数据电压提供到光调制器,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)。在一些实施方案中,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共同电位提供到光调制器阵列内的所有光调制器。在一些其它实施方案中,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光调制器阵列,举例来说,能够驱动和/或起始阵列的多个行和列中的所有光调制器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、像素阵列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,以及提供光调制器致动的电压的输出。
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。在一些实施方案中,图像帧到阵列的设定与灯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。
在一些实施方案中,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。在一些其它实施方案中,显示设备100可通过使用每像素多个快门108来提供灰阶。
在一些实施方案中,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调制器阵列。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,直到已针对阵列中的所有行加载数据为止。在一些实施方案中,用于数据加载的选定行的顺序是线性的,在阵列中从顶部进行到底部。在一些其它实施方案中,将选定行的顺序伪随机化,以便使视觉假影最小化。且在一些其它实施方案中,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。
在一些实施方案中,用于将图像数据加载到阵列的过程与致动快门108的过程在时间上分开。在这些实施方案中,调制器阵列可包含用于阵列中的每一像素的数据存储器元件,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,像素阵列和控制所述像素的控制矩阵可布置成除矩形行和列以外的配置。举例来说,所述像素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像素。
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。在一些实施方案中,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。在一些其它实施方案中,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134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”致动器和多组单独“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。在一些实施方案中,衬底304由例如玻璃或塑料等透明材料制成。在一些其它实施方案中,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。在一些其它实施方案中,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)上。安置于衬底504上的后向式反射性光圈层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。反射性光圈层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。在一些实施方案中,反射性光圈层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与反射性光圈层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515。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)(一般被称作“灯”)。反射体519有助于从光源518朝向光导516引导光。前向式反射膜520安置于背光515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515的例如射线521等光射线将返回到背光515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,其将光从光源518朝向光圈508且因此朝向显示设备500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的密度通常随距光源518的距离而增加。
在一些实施方案中,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。在一些其它实施方案中,光圈层506可直接沉积于光导516的表面上。在一些实施方案中,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)。
在一些实施方案中,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。在一些其它实施方案中,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。在一些其它实施方案中,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。在一些其它实施方案中,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的相对电介质常数以及超过约104V/cm的电介质击穿强度。流体530还可用作润滑剂。在一些实施方案中,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。在一些实施方案中,为减小致动电压,所述液体具有低于70厘泊的粘度。在一些其它实施方案中,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、乙醚、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515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。在一些实施方案中,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和光源518提供控制信号以及电力的电互连件。
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。在一些实施方案中,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上的锚定器结构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的一者或两者充当快门组合件600的主要承载和机械致动部件,但在一些实施方案中,机械层605和609可更薄。用于机械层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);或半导电材料,例如类金刚石碳、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)应具导电性以便将电荷载运到致动元件上且从致动元件带走电荷。候选材料包含(不限于)Al、Cu、Ni、Cr、Mo、Ti、Ta、Nb、Nd或其合金,或包含半导电材料,例如类金刚石碳、Si、Ge、GaAs、CdTe或其合金。在采用半导体层的一些实施方案中,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的两侧上。在一些实施方案中,夹层结构有助于确保沉积之后剩余的应力和/或因温度变化而强加的应力不会引起快门组合件600的弯曲、扭曲或其它变形。
在一些实施方案中,复合快门组合件600中的层的次序可颠倒,使得快门组合件600的外部由导体层形成,而快门组合件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。在一些实施方案中,可以保形方式施加电介质涂层,使得快门601、锚定器604和梁602的所有暴露底表面、顶表面和侧面被均匀涂覆。可通过热氧化和/或通过对绝缘体(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,或通过经由原子层沉积而沉积类似材料来生长此些薄膜。可施加具有10纳米到1微米范围内的厚度的电介质涂层。在一些实施方案中,溅镀和蒸镀可用于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的实例性工艺的某些中间制造阶段的结果的实例性横截面图。在一些实施方案中,将快门组合件600建置于预先存在的控制矩阵(例如薄膜晶体管有源矩阵阵列,例如图3A和3B中所描绘的控制矩阵)的顶部上。
图6B展示形成快门组合件600的实例性工艺中的第一阶段的结果的横截面图。如图6B中所描绘,沉积和图案化牺牲层613。在一些实施方案中,将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、含氟聚合物、苯并环丁烯、聚苯喹喔啉、聚对二甲苯或聚降冰片烯。这些材料经选择以能够使粗糙表面平面化、在超过250℃的处理温度处维持机械完整性且在移除期间使其易于蚀刻和/或热分解。在其它实施方案中,牺牲层613由光致抗蚀剂(例如聚乙酸乙烯酯、聚乙烯乙烯醇,和酚醛树脂或酚醛清漆树脂)形成。用于一些实施方案中的替代牺牲层材料为SiO2,只要其它电子或结构层对用于移除所述替代牺牲层材料的氢氟酸溶液具抵抗性,则可优先移除所述替代牺牲层材料。一种此类适合的抵抗材料为Si3N4。另一替代牺牲层材料为Si,只要电子或结构层(例如大多数金属和Si3N4)对用于移除所述另一替代牺牲层材料的氟等离子体或二氟化氙(XeF2)具抵抗性,则可优先移除所述另一替代牺牲层材料。又一替代牺牲层材料为Al,只要其它电子或结构层对强碱溶液(例如浓缩氢氧化钠(NaOH)溶液)具抵抗性,则可优先移除所述又一替代牺牲层材料。适合材料包含(例如)Cr、Ni、Mo、Ta和Si。又一替代牺牲层材料为Cu,只要其它电子或结构层对硝酸或硫酸溶液具抵抗性,可优先移除所述又一替代牺牲层材料。此类材料包含(例如)Cr、Ni和Si。
接着,将牺牲层613图案化以暴露锚定器区域604处的孔或通孔。在将聚酰亚胺或其它非光活性材料用作牺牲层材料的实施方案中,牺牲层材料可经调配以包含光活性剂,以允许在显影剂溶液中优先移除通过UV光掩模暴露的区域。可通过涂覆额外光致抗蚀剂层中的牺牲层613、光图案化所述光致抗蚀剂且最后将所述光致抗蚀剂用作蚀刻掩模来图案化由其它材料形成的牺牲层。替代地,可通过用硬掩模(其可为SiO2薄层或金属(例如Cr))涂覆牺牲层613而图案化牺牲层613。接着,通过光致抗蚀剂和湿化学蚀刻而将光图案转移到所述硬掩模。所述硬式掩蔽中所显影的图案可对可用于将深且窄的锚定器孔赋予到牺牲层613中的干化学蚀刻技术、各向异性蚀刻技术或等离子体蚀刻技术具有抵抗性。
在已敞开牺牲层613中的锚定器区域604之后,可以化学方法或经由等离子体的溅镀效应而蚀刻经暴露且下伏的导电表面614以移除任何表面氧化层。此接触蚀刻阶段可改善下伏导电表面614与快门材料之间的欧姆接触。在图案化牺牲层613之后,可通过使用溶剂清洗或酸蚀刻而移除任何光致抗蚀剂层或硬掩模。
接着,在用于构建快门组合件600的工艺中,如图6C中所描绘,沉积快门材料。快门组合件600由下列多个薄膜组成:第一机械层605、导体层607和第二机械层609。在一些实施方案中,第一机械层605为非晶硅(a-Si)层,导体层607为Al,且第二机械层609为a-Si。在低于牺牲层613发生物理降解的温度的温度处沉积第一机械层605、导体层607和第二机械层609。例如,聚酰亚胺在高于约400℃的温度处分解。因此,在一些实施方案中,在低于约400℃的温度处沉积第一机械层605、导体层607和第二机械层609以允许将聚酰亚胺用作牺牲层材料。在一些实施方案中,氢化非晶硅(a-Si:H)为用于第一机械层605和第二机械层609的有用机械材料,这是因为其可在相对无应力状态中通过在约250℃到约350℃范围内的温度处进行硅烷气体的等离子体增强化学气相沉积(PECVD)而生长到在约0.15微米到约3微米范围内的厚度。在一些此类实施方案中,将氢化磷气体(PH3)用作为掺杂剂,使得a-Si可生长为具有低于约1ohm-cm的电阻率。在替代实施方案中,类似的PECVD技术可用于沉积作为第一机械层605的Si3N4、富硅Si3N4或SiO2材料,或用于沉积用于第一机械层605的类金刚石碳、Ge、SiGe、CdTe或其它半导体材料。PECVD沉积技术的优点在于:所述沉积可完全保形,即,其可涂覆多种斜面或窄通孔的内表面。即使被切割成牺牲层材料的锚定器或通孔呈现几乎垂直的侧壁,PECVD技术仍可提供锚定器的底部水平表面与顶部水平表面之间的实质上连续涂层。
除PECVD技术之外,可用于第一机械层605和第二机械层609的生长的替代适合技术包含RF或DC溅镀、金属-有机CVD、蒸镀、电镀或无电电镀。
在一些实施方案中,将金属薄膜(例如Al)用于导体层607。在一些其它实施方案中,可选择替代金属,例如Cu、Ni、Mo或Ta。包含此传导材料具有两个目的。所述传导材料减小快门601的总薄片电阻,且其有助于阻断可见光穿过快门601,这是因为a-Si如果小于约2微米厚(其可用于快门601的一些实施方案中),则a-Si可在一定程度上透射可见光。可通过溅镀或以更保形的方式通过CVD技术、电镀或无电电镀来沉积传导材料。
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。光掩蔽和蚀刻第一机械层605、导体层607和第二机械层609,同时牺牲层613仍位于衬底603上。首先,施加光致抗蚀剂材料,接着通过光掩模暴露所述光致抗蚀剂材料,且接着显影所述光致抗蚀剂材料以形成蚀刻掩模。接着,可在氟基等离子体化学物中蚀刻非晶硅、Si3N4和SiO2。还可使用HF湿化学法蚀刻SiO2机械层;且可用湿化学法或氯基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会影响机械性质,例如快门组合件600的致动器和快门601的刚度、柔顺性和电压响应。快门组合件600包含以横截面所展示的柔顺梁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总厚度。在一些实施方案中,使梁尺寸比维持为约1.4:1或更大,其中柔顺梁602高于或厚于其宽度。
图6E中描绘用于构建快门组合件600的实例性工艺的后续阶段的结果。移除牺牲层613,其从衬底603腾出除锚定器点之外的所有移动部分。在一些实施方案中,在氧等离子体中移除聚酰亚胺牺牲材料。还可在氧等离子体中或在一些情况中可通过热解来移除用于牺牲层613的其它聚合物材料。可通过湿化学蚀刻或通过气相蚀刻而移除一些牺牲层材料(例如SiO2)。
在其结果描绘于图6A中的最后工艺中,在快门组合件600的所有暴露表面上沉积囊封电介质611。在一些实施方案中,可以保形方式施加囊封电介质611,使得快门601和梁602的所有底表面、顶表面和侧面被均匀涂覆(使用CVD)。在一些其它实施方案中,仅涂覆快门601的顶表面和侧面。在一些实施方案中,Al2O3用于囊封电介质611且通过原子层沉积而沉积到约10纳米到约100纳米范围内的厚度。
最后,可将抗粘附涂层施加到快门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附或粘着。适合涂层包含碳膜(石墨和类金刚石两者)以及含氟聚合物,且/或包含低蒸汽压润滑剂以及氯硅烷、烃氯硅烷、含氟氯硅烷,例如甲氧基封端的硅烷、氟化氨基硅烷、硅氧烷和羧酸基单体和物质。可通过暴露于分子蒸汽或通过分解前驱化合物(通过CVD)来施加这些涂层。还可通过快门表面的化学变化(例如通过对绝缘表面的氟化、硅烷化、硅氧化或氢化)而产生抗粘附涂层。
用于基于EMS的快门显示器中的一种适合致动器包含用于控制横向于显示器衬底或显示器衬底的平面内的快门运动的柔顺致动器梁。用于致动此些快门组合件的电压随着所述致动器梁变得更柔顺而减小。如果所述梁经塑形以使得平面内运动优于平面外运动或相对于平面外运动得到促进,那么致动运动的控制也得到提高。因此,在一些实施方案中,所述柔顺致动器梁具有矩形横截面,使得所述梁高于或厚于其宽度。
长矩形梁相对于特定平面内的弯曲的刚度随着所述梁在所述平面中的最薄尺寸的三次方而缩放。因此,有利的是,减小柔顺梁的宽度以减小平面内运动的致动电压。然而,当使用常规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。而且,尽管已开发用于在光致抗蚀剂中界定具有窄特征的图案的光刻设备,然此设备较昂贵,且可在其上在单一暴露中完成图案化的区域受限制。对于大玻璃面板或其它透明衬底上的经济光刻,通常将图案化分辨率或最小特征大小限制为数微米。
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以及柔顺弹簧梁716(统称为“侧壁梁716、718和720”),其具有远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。将所述过程称为侧壁梁过程。
形成具有侧壁梁716、718和720的快门组合件700的过程开始于沉积和图案化第一牺牲材料701,如图7A中所描绘。第一牺牲材料701中所界定的图案产生快门组合件700的锚定器最终将形成于其内的开口或通孔702。第一牺牲材料701的沉积和图案化在概念上类似于针对相对于图6A到6E所描述的沉积和图案化,且使用与其类似的材料和技术。
形成侧壁梁716、718和720的过程继续沉积和图案化第二牺牲材料705。图7B展示在图案化第二牺牲材料705之后产生的模具703的形状。模具703还包含第一牺牲材料701和其先前所界定的通孔702。图7B中的模具703包含两个不同水平面。模具703的底部水平表面708由第一牺牲层701的顶表面建立且容易在其中已蚀刻掉第二牺牲材料705的那些区域中接近。模具703的顶部水平表面710由第二牺牲材料705的顶表面建立。图7B中所描绘的模具703还包含实质上垂直的侧壁709。上文已相对于图6A到6E的牺牲层613而描述用作第一牺牲材料701和第二牺牲材料705的材料。
形成侧壁梁716、718和720的过程继续将快门材料沉积和图案化到牺牲模具703的暴露表面上,如图7C中所描绘。上文已相对于图6A到6E的第一机械层605、导体层607和第二机械层609而描述适合用于形成快门712的材料。所述快门材料被沉积到小于约2微米的厚度。在一些实施方案中,所述快门材料经沉积以具有小于约1.5微米的厚度。在一些其它实施方案中,所述快门材料经沉积以具有小于约1.0微米的厚度,且薄至约0.10微米。在沉积之后,图案化所述快门材料(其可为如上文所描述的若干材料的复合物),如图7C中所描绘。首先,在所述快门材料上沉积光致抗蚀剂。接着,图案化所述光致抗蚀剂。显影到所述光致抗蚀剂中的图案经设计以使得所述快门材料在后续蚀刻阶段之后保持于快门712的区域中和锚定器714处。
工艺继续施加各向异性蚀刻以产生图7C中所描绘的结构。在具有施加到衬底726或施加到接近于衬底726的电极的偏压的等离子体氛围中实施快门材料的各向异性蚀刻。经偏置衬底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。与蚀刻化学物耦合的此些加速离子导致在正交于衬底726的平面的方向上的蚀刻速率与平行于衬底726的方向相比快得多。借此,实质上消除由光致抗蚀剂保护的区域中的快门材料的底切蚀刻。实质上还沿模具703的侧壁表面709(其实质上平行于加速离子的轨迹)保护快门材料免受各向异性蚀刻。此些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。实质上已通过蚀刻而完全移除沿模具703的其它(不受光致抗蚀剂保护)水平表面(例如顶部水平表面710或底部水平表面708)的快门材料。
可在RF或DC等离子体蚀刻装置中实现用于形成侧壁梁716、718和720的各向异性蚀刻,只要供应衬底726的电偏压或紧密接近衬底726的电极的电偏压即可。对于RF等离子体蚀刻的情况,可通过使衬底固持器与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。在一些实施方案中,可提供蚀刻气体,例如三氟甲烷(CHF3)、全氟丁烯(C4F8)或三氯甲烷(CHCl3),其中碳和氢两者和/或碳和氟两者为所述蚀刻气体中的组分。当通过衬底726的偏压而再次实现释放的碳(C)原子、氢(H)原子和/或氟(F)原子与方向性等离子体耦合时,其可迁移到侧壁709,其中所述原子累积于被动或保护性似聚合物涂层上。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的过程完成于移除第二牺牲材料705和第一牺牲材料701的剩余部分。图7D中展示结果。移除牺牲材料的过程类似于相对于图6E所描述的过程。沉积于模具703的侧壁709上的材料保持作为侧壁梁716、718和720。侧壁梁716充当将锚定器714机械地连接到快门712的弹簧,且还提供被动恢复力以抵抗由柔顺梁718和720形成的致动器施加的力。锚定器714连接到光圈层725。侧壁梁716、718和720既高又窄。侧壁梁716、718和720的宽度(如由模具703的表面形成)类似于所沉积的快门材料的厚度。在一些实施方案中,侧壁梁716的宽度将与快门712的厚度相同。在一些其它实施方案中,梁宽度将为快门712的厚度的约1/2。侧壁梁716、718和720的高度由第二牺牲材料705的厚度确定,或换句话说,由模具703的深度(如相对于图7B所描述的图案化操作期间所产生)确定。只要所沉积的快门材料的厚度经选择成小于约2微米,则图7A到7D中所描绘的过程非常适合于产生窄梁。实际上,对于许多应用,0.1微米到2.0微米的厚度范围是相当适合的。常规光刻将使图7A、7B和7C中所展示的图案化特征受限于大得多的尺寸以(例如)允许最小解析特征不小于2微米或5微米。
图7D描绘快门组合件700的等角视图,其在上述过程中的释放操作之后形成以产生具有高纵横比的横截面的柔顺梁。只要第二牺牲材料705的厚度(例如)比快门材料的厚度大约4倍,则将产生达类似比率(即,大于约4:1)的梁高度与梁宽度的所得比率。
任选阶段(上文未说明但被包含为导致图7C的过程的部分)涉及:各向同性地蚀刻侧壁梁材料以使柔顺负载梁720与柔顺驱动梁718分离或解耦合。例如,已通过使用各向同性蚀刻而从侧壁移除点724处的快门材料。各向同性蚀刻为其在所有方向上的蚀刻速率实质上相同的蚀刻,使得区域(例如点724)中的侧壁材料不再受保护。只要不将偏压施加到衬底726,就可在典型等离子体蚀刻设备中完成所述各向同性蚀刻。还可使用湿化学技术或气相蚀刻技术来实现各向同性蚀刻。在此任选的第四掩蔽和蚀刻阶段之前,侧壁梁材料本质上连续存在于模具703中的凹陷特征的周边周围。第四掩蔽和蚀刻阶段用于分离和划分侧壁材料以形成不同梁718和720。通过光致抗蚀剂施配和通过掩模暴露的第四过程而实现梁718与720在点724处的分离。在此情况中,光致抗蚀剂图案经设计以保护侧壁梁材料在除分离点724之外的所有点处免受各向同性蚀刻。
作为侧壁过程中的最后阶段,围绕侧壁梁716、718和720的外表面沉积囊封电介质。
可遵循一些特定过程指导原则以保护沉积于模具703的侧壁709上的快门材料且产生具有实质上均匀横截面的侧壁梁716、718和720。例如在图7B中,可使侧壁709尽可能垂直。侧壁709和/或暴露表面处的斜率变为能经受各向异性蚀刻。在一些实施方案中,可通过图7B处的图案化操作(例如以各向异性方式图案化第二牺牲材料705)而产生垂直侧壁709。额外光致抗蚀剂涂层或硬掩模联合第二牺牲层705的图案化的使用允许在第二牺牲材料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,同时减轻光致抗蚀剂的过度磨损。只要注意控制UV暴露期间的焦点深度且在光致抗蚀剂的最后固化期间避免过度收缩,还可在可光成像牺牲材料中产生垂直侧壁709。
在侧壁梁处理期间有帮助的另一过程指导原则与快门材料沉积的保形性相关。模具703的表面可覆盖有快门材料的类似厚度,无论所述表面的定向如何(垂直或水平)。可在使用CVD沉积时实现此保形性。具体来说,可采用以下保形技术:PECVD、低压化学气相沉积(LPCVD)和原子层沉积(ALD)或自限层沉积。在上述CVD技术中,薄膜的生长速率可受到表面上的反应速率限制,其与将所述表面暴露于源原子的方向性通量形成对比。在一些实施方案中,生长于垂直面上的材料的厚度为生长于水平面上的材料的厚度的至少50%。替代地,在提供金属种子层(其涂覆电镀之前的表面)之后,通过无电电镀或电镀而从溶液保形地沉积快门材料。
为减少与下伏导电层的电容性耦合,电互连件可经形成以便具有垂直定向。所述电互连件的所述垂直定向提供用于形成相对于所述下伏导电层的所述垂直定向电互连件的一些电互连件材料的更大间隔。因此,所述电互连件可提供更低的数据加载功率和/或更快的信号传播速率,且因此为显示器提供更快切换速率。在一些实施方案中,通过将电互连件配置有至少为1:1或大于1:1且小于约10:1的横截面纵横比而获得所述电互连件的垂直定向。将具有至少为1:1或大于1:1且小于约10:1的横截面纵横比的互连件称为高纵横比互连件。即,如果所述互连件不显著高于其宽度,则其至少与其宽度一样高。此些较高纵横比互连件的横截面宽度可低于且在一些实施方案中远低于可通过用于制造所述显示器的光刻工艺而获得的图案化分辨率或最小特征大小,借此获得减小的占据面积。在其它实施方案中,通过依靠锚定器将电互连件悬置于衬底上方而获得电互连件的垂直定向。所述悬置的互连件可为更高纵横比的互连件或更低纵横比的互连件。所述锚定器对所述互连件的提升将衬底表面上的互连件的占据面积进一步减小到由所述锚定器占据的面积。
可使用侧壁制造工艺来形成较高纵横比互连件,其中在模具的暴露侧壁上保形地沉积互连件材料,接着进行各向异性蚀刻以产生所述互连件作为侧壁特征。可使用制造工艺来形成悬置互连件,其中在衬底上方沉积锚定器材料,接着将互连件材料沉积于所述锚定器材料上方以产生通过锚定器而悬置于所述衬底上方的互连件。在所述制造工艺的一些实施方案中,使所述互连件和所述锚定器形成为侧壁特征以产生悬置式较高纵横比互连件。在所述制造工艺的其它实施方案中,通过光刻图案化工艺而非侧壁过程来形成悬置式较低纵横比互连件。
图8展示显示器组合件800的实例性透视图以演示传统较低纵横比互连件与本文所描述的较高纵横比互连件之间的差异。组合件800包含其上形成有光圈层804的衬底802。如图8中所描绘,衬底802为由(例如)玻璃或塑料形成的透明衬底,但在一些实施方案中,不透明材料也为适合于衬底802的候选材料。除光圈层804之外,一或多个导电层还沉积于衬底802上方且经图案化以形成电互连件网。如图8中所描绘,电互连件的至少一个层形成于光圈层804和电互连件的任何下伏层上方。衬底802的左侧包含各自具有小于1:1的横截面纵横比的四个传统互连件806。换句话说,每一传统互连件806沿实质上正交于衬底802的上表面的方向的横截面高度(图8中标记为“H1”)小于每一传统互连件806沿实质上平行于衬底802的所述上表面的方向的横截面厚度或宽度(图8中标记为“T1”),使得H1/T1:1小于1:1。衬底802的右侧包含各自具有至少为1:1或大于1:1的横截面纵横比的两对(总共四个)较高纵横比互连件808。换句话说,每一较高纵横比互连件808沿实质上正交于衬底802的所述上表面的方向的横截面高度(图8中标记为“H2”)至少与每一较高纵横比互连件808沿实质上平行于衬底802的所述上表面的方向的横截面厚度或宽度(图8中标记为“T2”)一样大(如果不是更大),使得H2/T2:1至少为1:1或大于1:1。
在一些实施方案中,用于图案化玻璃面板、塑料面板或其它透明衬底上的电路的薄膜图案化技术可具有约数微米的分辨率。相比而言,用于此些应用的薄膜沉积厚度可经控制以具有1微米的约十分之几的分辨率。对于图8中所描绘的实例,使用具有约3微米的图案化分辨率的光刻设备在衬底802上方形成传统互连件806和较高纵横比互连件808两者。即,无论是否存在材料,通过光刻图案化而形成的最小特征大小均为至少约3微米宽。因此,如图8中所描绘,形成四个传统互连件806占据约21微米的空间,其中约3微米用于每一互连件806,且约3微米用于互连件806之间的每一间隙。
与占据约21微米的空间的四个传统互连件806相比,四个较高纵横比互连件808占据约9.4微米的空间。对于图8中所描绘的实例,形成互连件808中的每一者的互连件材料在使用3微米分辨率图案化工艺而形成的模具810上沉积到约0.2微米的厚度。模具810的凸起部分或台面各自为约3微米跨度,其为凸起部分之间的间隙。使用侧壁制造工艺而非传统光刻图案化工艺而图案化的互连件808在远离模具810的凸起部分的任方向上延伸约0.2微米,从而添加额外0.4微米的宽度。在此实施方案中,并入较高纵横比互连件808节省横跨四个互连件808的约12微米,从而允许每一互连件808的额外3微米空间。换句话说,图8的右侧所描绘的较高纵横比互连件808形成有传统互连件806的密度的约两倍,或占据由传统互连件806占据的空间的约一半。并入此减小的占据面积的互连件808的显示设备将(例如)通过允许所述显示设备采用更大光圈比而在衬底802上具有专用于图像形成的更多空间。应注意,图8中所描绘的特定尺寸是作为实例而提供。可实施具有其它尺寸的较高纵横比互连件808以提供其它互连件密度和占据面积,从而节省比上文所阐释的空间多或少的空间。
另外,通过使互连件808根据其较高纵横比而垂直定向,互连件材料中的更多者与传统互连件806相比进一步被间隔远离光圈层804和电互连件的任何下伏层,借此减少原本会对信号传播速率造成不利影响的电容性耦合。即使较高纵横比互连件808的横截面面积经描绘成小于传统较低纵横比互连件806的横截面面积,较高纵横比互连件808的垂直定向仍充分减少由下伏导电层赋予的互连件808上的电容性耦合而减轻或抵消减小的面积可能对所述信号传播速率造成的任何有害影响。因此,较高纵横比互连件808提供更大的信号传播速率,且因此为并入此些互连件808的显示设备提供更快的切换速率。另外,可使用较高纵横比互连件808获得所要的信号传播速率,同时减少互连件材料的数量以降低制造成本。
尽管图8的实例中描绘特定横截面尺寸和比率,但更一般而言,较高纵横比互连件可包含具有至少或大于1:1(例如至少或大于约1.3:1,至少或大于约1.5:1,至少或大于约1.8:1,至少或大于约2:1,至少或大于约2.3:1,至少或大于约2.5:1,至少或大于约2.8:1,至少或大于约3:1,至少或大于约3.3:1,至少或大于约3.5:1,至少或大于约3.8:1,至少或大于约4:1,至少或大于约4.3:1,至少或大于约4.5:1,至少或大于约4.8:1,或至少或大于约5:1,以及高达约6:1,高达约7:1,高达约8:1,高达约9:1,高达约10:1或更大)的横截面纵横比的至少一部分。在一些实施方案中,电互连件的至少某一分数或百分比可具有如上文所阐释的横截面纵横比,例如所述电互连件横跨其长度的至少约20%、至少约30%、至少约40%或至少大部分。电互连件的横截面纵横比可横跨其长度是均匀或非均匀的,且在一些实施方案中,所述电互连件包含具有大于1:1的横截面纵横比的第一部分和具有为1:1或更低的横截面纵横比的第二部分。较高纵横比互连件的横截面厚度或宽度可低于且在一些实施方案中远低于可通过用于制造显示器组合件800的剩余部分的光刻工艺而获得的图案化分辨率或最小特征大小,例如不大于或小于约2微米,不大于或小于约1.8微米,不大于或小于约1.5微米,不大于或小于约1.3微米,不大于或小于约1微米,不大于或小于约0.8微米,不大于或小于约0.5微米,或不大于或小于约0.3微米,和低至约0.2微米,低至约0.1微米或更小。
图9展示并入较高纵横比互连件的直观式基于EMS的显示设备900的实例性示意图。显示设备900包含布置成行和列的EMS光调制器902a到902d的阵列(一般称为“光调制器902”)。在一些实施方案中,所述EMS光调制器902a到902d的阵列可对应于像素阵列。在图9所描绘的实例中,每一光调制器902为基于快门的光调制器,其包含快门908和光圈909。与先前参考图1A中所描绘的显示设备100所描述的方面类似地实施显示设备900的某些方面,且下文不再重复那些方面。
如图9中所描绘,显示设备900还包含电互连件网络(例如互连件910、912和914),其包含连接到每一行像素且由每一行像素共享的至少一个写入启用互连件910(还称为“扫描线互连件”)、连接到每一列像素且由每一列像素共享的一个数据互连件912,和将共同电压提供到所有像素或至少提供到来自显示设备900中的多个列和多个行两者的像素的一个共同互连件914。在图9的实例中,将互连件910和914中的每一者实施为较高纵横比互连件,同时将数据互连件912实施为较低纵横比互连件。在一些其它实施方案中,数据互连件912可被实施为较高纵横比互连件,且可连接到薄膜晶体管,例如图3A和3B中所描绘的薄膜晶体管。在此些实施方案中,可将互连件910和914实施为较高纵横比互连件或较低纵横比互连件。
图10展示包括较高纵横比互连件的显示设备1000的实例性横截面图。显示设备1000包含盖板1022、透明衬底1004、任选的漫射体1012和任选的亮度增强膜1014(其使衬底1004与平面光导1016分离)。与先前参考图5中所描绘的显示设备500所描述的方面类似地实施显示设备1000的某些方面,且下文不再重复那些方面。
如图10中所描绘,显示设备1000包含基于快门的光调制器(快门组合件)1002的阵列。每一快门组合件1002并入快门1003和锚定器1005。将扫描线互连件1006实施为较高纵横比互连件,且每一扫描线互连件1006将写入启用电压信号电连接到对应行的快门组合件1002。未展示还可被实施为较高纵横比互连件的数据互连件和共同互连件。尽管图10涉及EMS显示器,但还可将较高纵横比互连件并入到其它类型的显示器(例如通过使用液晶单元、光分接头或电湿润单元来调制光而产生图像的显示器,以及通过选择性地发射光而产生图像的显示器(例如等离子体或OLED显示器))中。
图11展示包括较高纵横比互连件的另一显示器组合件1100的实例性透视图。组合件1100包含其上形成有光圈层1104的衬底1102。如图11中所描绘,衬底1102为由(例如)玻璃或塑料形成的透明衬底,但在其它实施方案中,不透明材料也是用于衬底1102的合适候选材料。除光圈层1104之外,一或多个导电层沉积于衬底1102上方且经图案化以形成电互连件网络。如图11中所描绘,电互连件1108的至少一个层形成于光圈层1104和电互连件的任何下伏层上方。具体来说,将互连件1108实施为具有类似于图8中所描绘的互连件808的横截面尺寸和比率的较高纵横比互连件。
如图11中所描绘,通过锚定器1110将较高纵横比互连件1108悬置或支撑于下伏衬底1102上方的提升平面处。对于图11中所描绘的实例,锚定器1110为沿实质上平行于衬底1102的上表面的方向彼此间隔开的离散结构,且布置成行和列。互连件1108中的每一者由锚定器1110的群组悬置且实质上在锚定器1110的群组的顶部上线性延伸,所述锚定器的群组经连续布置以形成特定行或列。在图11的实例中,使沿特定行或列的至少两个(或至少三个)连续锚定器1110在互连件1108的提升平面下方实质上彼此电隔离。换句话说,连续锚定器1110之间的电路径通过提升平面处的互连件1108而出现,其中互连件1108下方的下平面处的锚定器1110之间几乎没有或没有额外电路径。可针对其它实施方案(例如其中互连件1108和锚定器1110布置成曲线形、锯齿形或不规则图案,或其中锚定器1110中的一些被合并或熔合)而改变互连件1108和锚定器1110的布置。
通过将互连件1108提升到光圈层1104和电互连件的任何下伏层上方,进一步减少与此些层的电容性耦合,借此进一步增加沿互连件1108的信号传播速率和/或减小与沿互连件传播信号相关联的功率。而且,通过锚定器1110提升互连件1108会将衬底表面上的互连件1108的占据面积进一步减小到由锚定器1110占据的面积,借此允许互连件1108下方和锚定器1110之间的空间重新专用于额外互连件或其它用途。如图11中所描绘,实施为传统较低纵横比互连件的额外互连件1106相对于互连件1108交叉延伸,且在互连件1108下方延伸且延伸穿过锚定器1110之间的间隙。在图11所描绘的实例中,互连件1106实质上正交于互连件1108,但预期其它交叉角,例如从约1°到约90°,从约5°到约90°,从约20°到约90°,从约45°到约90°,从约90°到约179°,从约90°到约175°,从约90°到约160°,或从约90°到约135°。在一些其它实施方案中,可将互连件1106中的至少一者实施为较高纵横比互连件。
锚定器1110可由与互连件1108相同或类似的材料形成,借此允许形成穿过锚定器1110到下伏互连件或到形成于衬底1102上或上方的其它组件(例如薄膜晶体管或光调制器)的电连接。在其它实施方案中,锚定器1110的至少部分可由不同材料(例如针对其机械或承载性质而选择的材料)形成。当并入于显示设备中时,可将互连件1108(例如)定位于与EMS光调制器的各种结构组件相同或类似的水平处。在一些实施方案中,可使互连件1108悬置于与用于致动基于EMS快门的光调制器的致动器梁相同或类似的水平处。在此些实施方案中,互连件1108可充当(例如)横跨光调制器列而载运数据的列互连件,或充当横跨光调制器行而载运写入启用信号的行互连件。互连件1108还可充当(例如)多个行和多个列的光调制器之间的共同互连件。
如图11中所描绘,锚定器1110自身具有至少或大于1:1(例如至少或大于约1.3:1,至少或大于约1.5:1,至少或大于约1.8:1,至少或大于约2:1,至少或大于约2.3:1,至少或大于约2.5:1,至少或大于约2.8:1,至少或大于约3:1,至少或大于约3.3:1,至少或大于约3.5:1,至少或大于约3.8:1,至少或大于约4:1,至少或大于约4.3:1,至少或大于约4.5:1,至少或大于约4.8:1,或至少或大于约5:1,和高达约6:1,高达约7:1,高达约8:1,高达约9:1,高达约10:1或更大)的横截面纵横比(其对应于如图11中所标记的H3/T3:1)。锚定器1110的横截面厚度或宽度(图11中标记为“T3”)低于且在一些实施方案中远低于可通过用于制造显示器组合件1100的剩余部分的光刻工艺而获得的图案化分辨率或最小特征大小,例如不大于或小于约2微米,不大于或小于约1.8微米,不大于或小于约1.5微米,不大于或小于约1.3微米,不大于或小于约1微米,不大于或小于约0.8微米,不大于或小于约0.5微米,或不大于或小于约0.3微米,和低至约0.2微米,低至约0.1微米或更小。可针对其它实施方案(例如其中锚定器1110中的至少一些的横截面纵横比小于1:1,或其中锚定器1110中的至少一些的横截面厚度或宽度大于约2微米)而改变锚定器1110的横截面尺寸和比率。
图12展示包括悬置互连件的另一显示器组合件1200的实例性透视图。组合件1200包含其上形成有光圈层1204的衬底1202。如图12中所描绘,衬底1202为由(例如)玻璃或塑料形成的透明衬底,但在其它实施方案中,不透明材料也是用于衬底1202的合适候选材料。除光圈层1204之外,一或多个导电层沉积于衬底1202上方且经图案化以形成电互连件网络。如图12中所描绘,电互连件1208的至少一个层形成于光圈层1204和电互连件的任何下伏层上方。具体来说,且类似于图11中所描绘的互连件1108,由锚定器1210(其具有类似于先前参考图11中所描绘的锚定器1110所描述的性质的性质)将互连件1208悬置或支撑于下伏衬底1202上方。
与图11中所描绘的悬置式较高纵横比互连件1108相比,图12中所描绘的悬置互连件1208被实施为较低纵横比互连件。即使互连件1208的横截面比率(其对应于图12中所标记的H4/T4:1)不大于或小于1:1(例如不大于约0.8:1,不大于约0.5:1,不大于约0.3:1,或不大于约0.1:1),通过锚定器1210提升互连件1208仍减少由下伏导电层赋予的互连件1208上的电容性耦合。因此,可由较低纵横比互连件1208(其可通过传统光刻图案化工艺而形成)获得所要的信号传播速率。此外,通过锚定器1210提升互连件1208会将衬底表面上的互连件1208的占据面积减小到由锚定器1210占据的面积,借此允许互连件1208下方和锚定器1210之间的空间重新专用于额外互连件或其它用途。如图12中所描绘,额外互连件1206在互连件1208下方延伸且延伸穿过锚定器1210之间的间隙。在图12中所描绘的实例中,互连件1206实质上正交于互连件1208,但可预期其它交叉角,例如从约1°到约90°,从约5°到约90°,从约20°到约90°,从约45°到约90°,从约90°到约179°,从约90°到约175°,从约90°到约160°,或从约90°到约135°。
可将参考图8到12所描述的较高纵横比互连件和悬置互连件并入于多种基于EMS的显示器和基于EMS的显示器组合件(例如参考图1A到7D所描述的显示器)中。除基于EMS的显示器之外,还可将本文所描述的互连件并入于其它类型的显示器(例如LCD、OLED、电泳显示器和场发射显示器)中。例如,尽管横跨LCD单元施加电场的电极通常由透明导电材料(例如氧化铟锡(ITO))形成,但将此些电极连接到驱动器的互连件通常形成为传统非透明金属线。通过用本文所描述的较高纵横比互连件或悬置互连件替换此些传统较低纵横比互连件,可节省大量空间,借此允许更大的彩色滤光器、更高光圈比和更明亮的显示器。
图13A展示并入悬置互连件的基于EMS的显示设备1300的实例性透视图。显示设备1300包含在衬底1310上方布置成行和列的EMS光调制器1302的阵列(一般称为“光调制器1302”)。在图13A所描绘的实例中,每一光调制器1302为基于快门的光调制器,其包含由梁1306和锚定器1308支撑于衬底1310上方的快门1304。
显示设备1300还包含电互连件网络,其包含连接到一行光调制器1302且由一行光调制器1302共享的至少一个行互连件1312和连接到一列光调制器1302且由一列光调制器1302共享的至少一个列互连件1314。在一些实施方案中,行互连件1312可对应于扫描线互连件或共同互连件,而列互连件1314可对应于数据互连件。在图13A的实例中,将列互连件1314实施为由锚定器1316和1318支撑于下伏衬底1310上方的悬置互连件。锚定器1316具有类似于先前参考图11中所描绘的锚定器1110所描述的性质的性质。锚定器1318支撑列互连件1314的端部,且被实施为延伸锚定器,所述延伸锚定器具有到衬底1310上或衬底1310内的电路的多个接触件1320以减小接触电阻。在一些实施方案中,所述电路可连接到一或多个驱动器,例如数据驱动器、扫描驱动器或共同驱动器。
参考图13A,列互连件1314定位在与光调制器1302的各种组件相同或类似的高度处。例如,可将列互连件1314悬置于与快门1304相同或类似的高度处,使得至少一个列互连件1314的上表面实质上与至少一个快门1304的上表面对准或共面。列互连件1314与快门1304的此定位可减轻快门1304朝向或远离衬底1310垂直位移的可能性,所述垂直位移可能原本由列互连件1314与快门1304之间的静电相互作用或其它相互作用导致。通过将列互连件1314提升到衬底1310和电互连件的任何下伏层上方,减少列互连件1314与此些层之间的电容性耦合。如图13A中所描绘,行互连件1312相对于列互连件1314交叉延伸,且在列互连件1314下方延伸且延伸穿过锚定器1316之间的间隙。在一些其它实施方案中,可将行互连件1312实施为悬置互连件,而列互连件1314可在行互连件1312下方延伸。在一些其它实施方案中,可将行互连件1312和列互连件1314中的至少一者实施为较高纵横比互连件,例如相对于图8所描述。
在图13A的实例中,使用共同制造工艺来形成与光调制器1302的各种组件结合的列互连件1314以及锚定器1316和1318,例如相对于图6A到6E和图7A到7D所描述。在一些实施方案中,使用至少一个共同沉积和图案化阶段来形成列互连件1314、锚定器1316和1318以及光调制器1302。在此些实施方案中,每一列互连件1314的至少一个层和每一光调制器1302的至少一个对应层由沉积于衬底1310上方且经图案化的相同材料形成。同样地,每一锚定器1316或1318的至少一个层由用于形成列互连件1314和光调制器1302的对应层的相同材料形成。除共享相同材料之外,列互连件1314、锚定器1316和1318以及光调制器1302的对应层可共享其它性质,例如具有实质上相同厚度,实质上相同表面粗糙度等等。
图13B和图13C展示图13A的显示设备1300的部分的横截面图。在图13A的线A-A'处取得横跨列互连件1314和快门1304的侧部的图13B的横截面。在图13A的线B-B'处取得横跨锚定器1316(其支撑列互连件1314)的图13C的横截面。
参考图13B和图13C,列互连件1314、快门1304和锚定器1316由经沉积和图案化以形成机械层1322的对应部分的相同材料形成。用于机械层1322的候选材料包含相对于图6A到6E的机械层605和609所描述的材料。另外,列互连件1314、快门1304和锚定器1316由经沉积和图案化以形成导体层1324的对应部分的相同材料形成。用于导体层1324的候选材料包含相对于图6A到6E的导体层607所描述的材料。尽管图13B和图13C中描绘二层堆叠或复合物,但可在列互连件1314、快门1304与锚定器1316之间共享更多或更少层。
图14展示并入较高纵横比互连件的显示器组合件的实例性制造工艺的流程图。在框1400中,在衬底上方形成模具,其中所述模具形成有具有侧壁和底部的沟槽。在框1402中,邻近于所述沟槽的所述底部和所述侧壁而沉积互连件材料。在框1404中,移除邻近于所述沟槽的所述底部而沉积的所述互连件材料,同时保留邻近于所述侧壁而沉积的所述互连件材料的至少一部分以形成电互连件。在一些实施方案中,可结合光调制器(例如基于快门的光调制器)的形成而实施图14的过程。在此些实施方案中,所述电互连件和所述光调制器可共享由相同互连件材料形成的至少一个共同层。下文相对于图15A到15E和图16A到16F而描述所述制造工艺的进一步方面。
图15A到15E展示实例性显示器组合件1500的构造阶段。所描绘的工艺产生较高纵横比互连件1502,其具有远低于对大玻璃面板(用于显示器制造)或其它透明衬底(用于显示器制造)的常规光刻限制的厚度。在图15A到15E中所描绘的过程中,较高纵横比互连件1502形成为模具1504上的侧壁特征。将所述过程称为侧壁互连件过程。
如图15A到15C和图14的框1400中所描绘,形成显示器组合件1500的过程开始于在衬底1506上方形成模具1504。通过将模具材料1508沉积于衬底1506上(如图15A中所描绘),接着使用光掩模1510来图案化模具材料1508(如图15B和15C中所描绘)而实施模具1504的形成。尽管图15A到15C中未描绘,但一或多个额外层可安置于衬底1506与模具材料1508之间。模具材料1508中所界定的所得图案产生显示器组合件1500的互连件1502最终将形成于其内的细长开口或沟槽1512。模具材料1508的沉积和图案化在概念上类似于针对关于图6A到6E和图7A到7D所描述的牺牲层材料的沉积和图案化,且使用与其类似的材料和技术。
图15C展示在图案化模具材料1508之后产生的模具1504的形状。模具1504包含暴露下伏衬底1506且由台面1514分离的沟槽1512。对于其它实施方案,模具材料1508的图案化可经控制以使得沟槽1512部分延伸穿过模具材料1508,且不暴露下伏衬底1506。图15C中的模具1504包含或建立两个不同水平面或表面。由下伏衬底1506的顶表面在由沟槽1512暴露的位置处建立底部水平表面1516,且由模具材料1508的顶表面在对应于台面1514的位置处建立顶部水平表面1518。图15C中所描绘的模具1504还包含限定沟槽1512的实质上垂直侧壁1520。在一些其它实施方案中,侧壁1520的轮廓可呈其它形状,例如锥形、曲线形或凹形。
形成互连件1502的过程继续将互连件材料1522沉积到模具1504的暴露表面上,如图15D和图14的框1402中所描绘。尽管图15D中描绘互连件材料1522的一层,但在其它实施方案中,可沉积相同材料或不同材料的多个层。上文相对于图6A到6E的导体层607而描述用于互连件材料1522的合适候选者。如图15D中所描绘,将互连件材料1522沉积于模具1504的顶部水平表面1518上以及沟槽1512中以便覆盖底部水平表面1516和侧壁1520。互连件材料1522被沉积到小于约2微米的厚度。在一些实施方案中,互连件材料1522经沉积以具有不大于或小于约1.5微米的厚度。在其它实施方案中,互连件材料1522经沉积以具有不大于或小于约1微米的厚度。在一些其它实施方案中,互连件材料1522经沉积以具有不大于或小于约0.8微米的厚度,且在一些实施方案中薄至约0.10微米或更小。
制造工艺继续根据图14中的框1404通过施加各向异性蚀刻而优先或选择性地移除互连件材料1522的部分,且产生图15E中所描绘的结构。互连件材料1522的所述各向异性蚀刻在概念上类似于相对于图7A到7D所描述的各向异性蚀刻,且使用与其类似的材料和技术。例如,可在具有施加到衬底1506或施加到接近于衬底1506的电极的偏压的等离子体氛围中实施对互连件材料1522的所述各向异性蚀刻。实质上沿模具1504的侧壁1520保护互连件材料1522免受所述各向异性蚀刻。互连件材料1522的此些受保护部分形成较高纵横比互连件1502。通过蚀刻而沿其它水平表面(例如顶部水平表面1518或底部水平表面1516)很大程度地或实质上完全地移除互连件材料1522。
互连件1502的横截面厚度(如邻近于模具1504的侧壁1520所形成)类似于所沉积的互连件材料1522的厚度。在一些实施方案中,互连件1502的横截面厚度可小于所沉积的互连件材料1522的厚度。互连件1502的横截面高度由所沉积的模具材料1508的厚度确定,或换句话说由相对于图15B和图15C所描述的图案化操作期间所产生的沟槽1512的深度确定。只要互连件材料1522的厚度经选择为小于约2微米,则图15A到15E中所描绘的过程非常适合于产生窄的较高纵横比互连件。常规光刻将产生大得多的尺寸的图案化特征以,从而(例如)允许不小于约2微米或约5微米的最小解析特征。
在一些实施方案中,任选的阶段涉及:移除模具1504,借此从模具1504释放互连件1502以作为独立结构。在一些其它实施方案中,(例如)通过保留用以支撑互连件1502的台面1514而至少部分地保留模具1504。上文已相对于图6E而描述用于移除形成模具的牺牲材料的细节。
图16A到16F展示实例性显示器组合件1600的构造阶段。所描绘的过程产生由锚定器1604悬置的较高纵横比互连件1602。在图16A到16F所描绘的过程中,较高纵横比互连件1602和锚定器1604两者根据侧壁互连件过程而形成为侧壁特征。
所述过程以如图16A中所描绘的阶段中的显示器组合件1600继续,其具有通过沉积和图案化而形成于衬底1608上方的第一模具层1606。第一模具层1606中所界定的所得图案产生通过侧壁过程而将锚定器材料1612安置于其内的开口或通孔1610。在如图16A中所描绘的所述阶段中,显示器组合件1600的形成在概念上类似于相对于图15A到15E的显示器组合件1500的形成,且使用与针对其所描述的材料和技术类似的材料和技术。一个差异在于:图16A中所描绘的锚定器材料1612被分段为沿延伸到页面中的方向的离散结构,而不是被分段为沿更大长度延伸的单一连续结构。在一些实施方案中,可通过图案化第一模具层1606而形成锚定器材料1612的较短片段,使得开口1610具有对应分段布置。在一些其它实施方案中,可通过蚀刻以使片段彼此分离或解耦合(例如通过移除锚定器材料1612的介入部分)而形成锚定器材料1612的较短片段。
形成显示器组合件1600的过程接下来前进到将第二模具层1616沉积于第一模具层1606上方,如图16B中所描绘,接着使用光掩模1618来图案化第二模具层1616。第二模具层1616与第一模具层1606的所得组合在衬底1608上方形成模具1614,如图16C中所描绘。第二模具层1616中所界定的图案产生与第一模具层1606的开口1610对准的细长开口或沟槽1620。第二模具层1616的沉积和图案化在概念上类似于相对于图6A到6E和图7A到7D所描述的牺牲层材料的沉积和图案化,且使用与其类似的材料和技术。如图16C中所描绘,模具1614包含限定开口1610和1620的实质上垂直侧壁1622,其中锚定器材料1612经安置成邻近于侧壁1622的下部部分。在一些其它实施方案中,侧壁1622的轮廓可呈其它形状,例如锥形、曲线形或凹形。
过程继续将互连件材料1624沉积于模具1614的暴露表面上,如图16D中所描绘。上文已相对于图6A到6E的导体层607而描述用于互连件材料1624的合适候选者。如图16D中所描绘,将互连件材料1624沉积于开口1610和1620中以便覆盖锚定器材料1612和侧壁1622的上部部分。
接着,制造工艺继续通过施加各向异性蚀刻而优先或选择性地移除互连件材料1624的部分,从而产生图16E中所描绘的结构。实质上沿模具1614的侧壁1622的上部部分保护互连件材料1624免受所述各向异性蚀刻。互连件材料1624的此些受保护部分形成较高纵横比互连件1602。实质上还沿模具1614的侧壁1622的下部部分保护互连件材料1624和锚定器材料1612免受所述各向异性蚀刻。互连件材料1624和锚定器材料1612的此些受保护部分形成锚定器1604。互连件材料1624的沉积和各向异性蚀刻在概念上类似于相对于图7A到7D和图15A到15E所描述的沉积和各向异性蚀刻,且使用与其类似的材料和技术。
形成悬置互连件1602的过程以移除模具1614而完成,图16F中描绘结果。在其它实施方案中,至少部分地保留模具1614。
如上文所描述,电互连件或电互连件的部分可经形成以具有提升配置,以提供具有更低数据加载功率和/或更低信号传播延迟的显示设备。在一些实施方案中,通过依靠锚定器将电互连件的部分悬置于衬底上方而获得电互连件的至少一部分的提升配置。电互连件的所述提升配置减少原本会对数据加载功率和/或信号传播延迟造成不利影响的与下伏层的电容性耦合。如上文所描述,可在形成所述显示设备的其它组件(例如基于快门的显示设备中的快门组合件)的相同过程期间形成提升电互连件。
制造显示器的各种组件可涉及多个不同光刻阶段,其中沉积和图案化光敏光致抗蚀剂,且通过蚀刻而移除所述光敏光致抗蚀剂的非所要部分。归因于与这些掩蔽阶段相关联的成本,可期望形成具有提升配置的电互连件(作为制造工艺的部分),且不增加掩蔽阶段的数目。在一些实施方案中,如果互连件配置成环形状,则可在无额外掩蔽阶段的情况下制造所述互连件。所述环配置避免原本将涉及使环形的区段隔离的额外掩蔽阶段。
在一些实施方案中,经由锚定器而将环形电互连件悬置于下伏衬底上方。在一些其它实施方案中,经由基底结构而将提升环形电互连件支撑于所述衬底上方。所述提升环形电互连件包含由形成于所述衬底上的所述基底结构支撑的部分。由间隙分离所述基底结构。将未由所述基底结构支撑的所述提升环形电互连件的一些部分悬置于所述衬底的部分上方。其它电互连件在环形电互连件的悬置部分下方交叉延伸。
图17A展示并入U形环形电互连件的基于EMS的显示设备1700的实例性透视图。U形环形电互连件的一个实例为列互连件1715。显示设备1700包含在衬底1710上方布置成行和列的EMS光调制器阵列(一般称为光调制器1702)。每一光调制器1702为基于快门的光调制器,其包含由梁1706和锚定器1708支撑于衬底1710的下伏层上方的快门1704。
显示设备1700还包含电互连件网络,其包含连接到一行光调制器1702且由一行光调制器1702共享的至少一个行互连件1712和连接到一列光调制器1702且由一列光调制器1702共享的至少一个环形列互连件1715。在一些实施方案中,行互连件1712可对应于扫描线互连件或共同互连件,而环形列互连件1715可对应于数据互连件。
如图17A中所描绘,将列互连件1715中的每一者实施为细长环。即,列互连件1715中的每一者界定连续的且围封细长面积或空间的边界。由通过在两个大体上细长区段的相对端处的两个端部而彼此连接的所述细长区段形成所述细长环。
具体来说,列互连件1715包含沿显示设备1700的列纵向延伸的第一细长互连件区段1714a和第二细长互连件区段1714b(一般称为互连件区段1714)。互连件区段1714a和1714b的一端由第一端部连接且另一端由第二端部连接。在一些实施方案中,在一个端部处,互连件区段1714a和1714b彼此会合且终止以使环闭合。在另一端部处,互连件区段1714在同样使环闭合的终端锚定器1718处彼此电耦合。在一些实施方案中,两个端部都包含终端锚定器1718。在一些实施方案中,互连件区段1714a和1714b的两个端部彼此会合且终止以使环闭合。在一些此类实施方案中,终止端部可附接到锚定器(例如锚定器1716)或附接到其它终止互连件区段。
通过将列互连件1715实施为环,可通过用于形成EMS快门组合件1702的掩蔽阶段来完全界定列互连件1715,而无需增加掩蔽阶段的数目。如下文相对于图18和图19A到19E所进一步描述,列互连件1715可形成为用于形成显示器1700的EMS快门组合件1702的3掩蔽过程的部分。
由一或多个锚定器1716和至少一个终端锚定器1718将互连件区段1714a和1714b支撑于衬底1710的下伏层上方。通过将互连件区段1714a和1714b提升或悬置于衬底1710的下伏层上方,减少互连件区段1714a和1714b与此些下伏层之间的电容性耦合,借此减小环形列互连件1715的数据加载功率和/或信号传播延迟。
互连件区段1714a和1714b定位在与光调制器1702的各种组件相同或类似的高度处。例如,可将互连件区段1714a和1714b悬置于与快门1704相同或类似的高度处,使得至少一个互连件区段1714的上表面实质上与至少一个快门1704的上表面对准或共面。互连件区段1714a和1714b与快门1704的此定位可减轻快门1704朝向或远离衬底1710垂直位移的可能性,所述垂直位移原本可能由互连件区段1714a和1714b与快门1704之间的静电相互作用或其它相互作用导致。互连件区段1714a和1714b的此定位还可促进互连件区段1714a和1714b直接耦合到快门1704或致动器(其耦合到快门1704)以避免需要经由锚定器将信号路由回到衬底。
尽管图17A展示基于EMS快门的显示器,但可将环形列互连件1715并入于其它类型的显示器(例如通过使用液晶单元、光分接头或电湿润单元来调制光而产生图像的显示器,以及通过选择性地发射光而产生图像的显示器(例如等离子体或OLED显示器))中。
现参考图17A和17B,图17B展示包含于图17A中所展示的显示设备1700中的互连件的透视图。具体来说,图17B展示图17A中所展示的行互连件1712、U形环形互连件1715和锚定器1716。
将列互连件1715中的每一者实施为U形环形互连件。即,列互连件1715中的每一者具有U形横截面。在一些实施方案中,通过经由水平桥结构1729使互连件区段1714a和1714b的底表面彼此连接而形成所述U形横截面。
水平桥结构1729包含围绕其中锚定器1716支撑互连件区段1714a和1714b的区域而形成的多个间隙1728。间隙1728之间的距离与相邻锚定器1716之间的距离大致相同。
互连件区段1714a和1714b还包含形成互连件区段1714a和1714b的顶表面的水平凸缘1743。在一些实施方案中,水平凸缘1743的厚度实质上与水平桥结构1729的厚度相同。在一些实施方案中,水平凸缘1743、水平桥结构1729以及互连件区段1714a和1714b的厚度实质上相同。此是可能的,因为水平凸缘1743、水平桥结构1729以及互连件区段1714a和1714b全部由相同层的互连件材料形成。下文相对于图18和图19A到19E而描述如何形成水平凸缘1743、水平桥结构1729以及互连件区段1714a和1714b的额外细节。
由锚定器1716将环形互连件1715部分地悬置于衬底1710上方。使锚定器1716彼此隔开一距离1719。行互连件1712交叉地延伸穿过使锚定器1716分离的间隙且在列互连件1715下方交叉延伸。如图17A和17B中所描绘,锚定器1716仅接触锚定器1716支撑的互连件区段1714a和1714b中的每一者的小部分。因而,支撑相同环形互连件1715的给定互连件区段1714的部分的相邻锚定器1716之间的距离1719实质上大于相应锚定器1716在沿着互连件区段1714a和1714b中的每一者的长度1733的方向上的对应长度1731。在一些实施方案中,相邻锚定器之间的距离可介于约50微米到约200微米之间。在一些此类实施方案中,相邻锚定器之间的距离可为约100微米。在一些实施方案中,锚定器的长度可介于约5微米到100微米之间。在一些此类实施方案中,锚定器的长度可为约10微米。在一些此类实施方案中,锚定器中的至少一者在朝向相邻锚定器的方向上的长度小于或等于相邻锚定器之间的距离的约50%。在一些实施方案中,锚定器中的至少一者的长度小于使相邻锚定器分离的间隙的长度的约10%且大于所述长度的约5%。在一些实施方案中,锚定器中的至少一者的长度大于使相邻锚定器分离的间隙的长度的约50%。在一些实施方案中,锚定器中的至少一者的长度大于使相邻锚定器分离的间隙的长度的约90%且小于所述长度的约95%。
在一些此类实施方案中,将锚定器1716放置于接近于行互连件1712的位置处。如此,即使互连件区段1714a和1714b在相邻锚定器1716之间经历一定程度的下垂,锚定器1716仍可将互连件区段1714a和1714b支撑于下伏行互连件1712上方达至少最小距离。所述最小距离可为足够大以确保互连件区段1714a和1714b与下伏行互连件1712之间存在可忽略或至少减弱的电容性耦合的距离。在其中锚定器1716导电的一些实施方案中,可将锚定器1716放置于远离行互连件1712(例如相距至少约5微米,或在一些实施方案中,甚至相距至少约10微米)的位置处。此将确保减少锚定器与行互连件1712之间的电容性耦合的量。在一些实施方案中,其它因素可确定锚定器1716相对于行互连件的位置,例如环形互连件连接到其的衬底1710的表面上的其它电组件的位置。
将互连件区段1714a和1714b悬置于下伏衬底1710上方的锚定器1716可具有类似于先前参考图11中所描绘的锚定器1110所描述的性质的性质。在一些实施方案中,锚定器1716可由与互连件区段1714a和1714b相同的材料制成,借此提供形成到下伏互连件或到形成于衬底1710上的其它组件的电连接的机会。在一些实施方案中,锚定器1716中的一或多者还可由非导电结构材料(例如电介质,其包含(但不限于)氧化硅和/或氮化硅)形成。
如上文所描述,终端锚定器1718形成互连件区段1714a和1714b的第二端部。终端锚定器1718经实施为具有到衬底1710上或衬底1710内的电路的多个接触件1720以减小接触电阻。在一些实施方案中,所述电路可连接到一或多个驱动器,例如数据驱动器、扫描驱动器或共同驱动器。
在一些其它实施方案中,可将行互连件1712实施为悬置互连件,同时列互连件1715可在行互连件1712下方交叉延伸。
图17C和17D展示图17A的显示设备1700的部分的横截面图。沿与两个相邻锚定器1716之间的图17A的第一互连件区段1714a和第二互连件区段1714b交叉的线1722取得图17C中的横截面。沿与图17A中所展示的锚定器1716交叉的线1724取得图17D中的横截面。
如图17C中所展示,互连件区段1714a和1714b中的每一者包含形成互连件区段1714a和1714b的顶表面的水平凸缘1743。由所展示的水平桥结构1729使互连件区段1714a与1714b彼此连接。
互连件区段1714a和1714b中的每一者具有大于1:1的纵横比。即,相对于由衬底1710界定的平面,互连件区段1714a和1714b的高度(H)大于其相应宽度(W)。在一些实施方案中,所述纵横比为至少约2:1、约3:1、约4:1、约5:1或甚至约10:1或更高。可使用本文相对于图19A到19E所描述的侧壁制造工艺来形成这些高薄互连件区段1714a和1714b。通过使互连件区段1714a和1714b根据其较高纵横比垂直定向,使更多互连件材料进一步间隔远离衬底上的下伏金属层,借此减少原本会对互连件的数据加载功率和/或信号传播延迟造成不利影响的电容性耦合。即使较高纵横比互连件区段1714a和1714b的横截面面积可小于传统较低纵横比互连件的横截面面积,较高纵横比互连件区段1714a和1714b的垂直定向及其在行互连件1712上方的提升仍充分减小寄生电容以减轻或抵消减小的面积可能对互连件电阻和因此信号传播延迟造成的任何有害影响。在一些其它实施方案中,所述纵横比小于或等于1:1。
如图17D中所展示,锚定器1716包含形成于衬底1710上的基底区段1717,和互连件区段1714a和1714b的部分。锚定器1716向互连件区段1714a和1714b提供支撑,其中互连件区段1714a和1714b从基底区段1717的顶表面延伸。锚定器1716还包含对应于在图17B和17C中所展示的水平桥结构1729中形成的间隙1729的开口1727。
除锚定器1716以及互连件1712和1715之外,一或多个层还可在衬底1710上方形成于锚定器1716下方。例如,反射层1732形成于衬底1710上方,且通过反射来自背光1740的光1742而提供光再循环功能,如相对于图5中所展示的反射性光圈层506所描述。在一些实施方案中,反射层1732为金属层。在一个实例中,反射层1732为Al层。为减小由反射层1732和互连件(例如行互连件1712)的上覆层赋予的任何寄生电容,可在反射层1732与形成行互连件1712的层之间形成包含一或多个电介质层(例如电介质层1734)的其它层。在一些其它实施方案中,反射层1732可经图案化以便实质上不存在于具有上覆锚定器1716的区域、具有上覆互连件区段1714a和1714b的区域或所述两个区域中。在一些其它实施方案中,反射层1732还可经图案化以便实质上不存在于具有上覆行互连件1712的区域中。
图18展示用于制造并入到显示器组合件中的悬置式环形电互连件的实例性制造工艺1800的流程图。具体来说,制造工艺1800对应于制造图17A到17D中所描绘的悬置式环形电互连件1715的工艺。可将所述过程称为“3掩蔽过程”,其意味着:所述过程并入3个不同光刻阶段。每一光刻阶段包含沉积阶段和图案化阶段。可将所述3掩蔽过程并入到用于形成EMS快门组合件以及具有较高纵横比互连件区段的提升环形互连件的过程中。
参考图17A到17D和图18,在框1802中,在衬底上沉积第一模具材料以形成模具。在框1804中,所述模具经图案化以形成锚定器的基底部分(例如图17D中所描绘的锚定器1716的基底部分1717)最终将形成于其内的开口。基底部分1717经配置以支撑环形互连件区段。在框1806中,在所述模具的暴露表面上沉积第二模具材料。接着,在框1808中,所述模具经图案化以形成环形互连件区段(例如图17C到17D中所描绘的环形互连件区段1714a和1714b)最终将形成于其内的沟槽。在框1810中,在所述模具的暴露表面上沉积互连件材料。在框1812中,沉积于所述模具的暴露表面上的所述互连件材料经图案化以形成环形互连件区段以及锚定器,所述锚定器支撑所述环形互连件区段的部分,使得所述环形互连件区段在所述衬底上方悬置于相邻锚定器之间。
在一些实施方案中,可结合光调制器(例如基于快门的光调制器)的形成而实施图18的过程。在此些实施方案中,提升环形互连件和光调制器可共享由相同互连件材料形成的至少一个共同层。下文相对于图19A到19E而描述所述制造工艺的进一步方面。
图19A到19E展示用于形成显示器组合件的制造工艺的各种阶段。具体来说,图19A到19E展示图17A到17D中所描绘的显示器组合件1700的环形互连件1715的各种制造阶段。所述制造工艺的各种阶段产生由锚定器1716支撑的彼此间隔开的悬置式环形互连件区段1714a和1714b。图19A到19E的左侧展示形成图17A到17D中所描绘的锚定器1716的各种阶段,而图19A到19E的右侧展示形成图17A到17D中所描绘的环形互连件1715的环形互连件区段1714a和1714b的各种阶段。
参考图17A到17D、18和19A到19E,形成显示器组合件1700的过程开始于在衬底1902上方形成模具1920(框1802到1808和图19A到19C)。如图19A中所展示,模具1920的形成前进到在衬底1902上沉积第一模具材料1904(框1802)。尽管图19A到19E中未描绘,但一或多个额外层可安置于衬底1902与第一模具材料1904之间。例如,一或多个光再循环层(例如图17C和17D中所描绘的光再循环层1732)可安置于衬底1902与第一模具材料1904之间。另外,互连件的一或多个额外层可安置于衬底与第一模具材料1904之间。互连件的实例性层可包含行互连件,例如图17A到17C中所描绘的行互连件1712。
如图19B中所展示,模具1920随后经图案化以产生支撑显示器组合件1900的互连件区段1714a和1714b的锚定器1716最终将形成于其内的开口1906(框1804)。开口1906的尺寸将确定将把互连件区段1714a和1714b支撑于衬底1902的表面上方的锚定器的基底的形状。第一模具材料1904的沉积和图案化在概念上类似于相对于图6A到6E和图7A到7D所描述的牺牲层材料的沉积和图案化,且可使用与其类似的材料和技术。
如图19C中所展示,过程继续根据第二掩蔽阶段而在模具1920上方沉积和图案化第二模具材料1908(框1806和1808)。在模具1920的暴露表面上沉积第二模具材料1908(框1806)。第二模具材料1908经沉积以使得所述材料填充在开口1906中,同时形成平坦顶表面。第二模具材料1908可与第一模具材料1904相同或不同。第二模具材料1908的厚度确定互连件区段1714a和1714b的最终高度。
随后通过产生沟槽1910(其具有对应于其中先前未图案化开口1906的区域中的第二模具材料的厚度的深度)而图案化模具1920(框1808和图19C)。沟槽1910对应于其中最终将形成互连件区段1714a和1714b的区域。沟槽1910的长度界定将最终形成的环形互连件的相应互连件区段1714a和1714b的长度。其中将最终形成锚定器1716的模具1920的区域进一步经图案化以形成开口1911。通过在其中第二模具材料1908经沉积以填充开口1906的区域上方产生沟槽1910而部分地形成开口1911。通过从其中先前形成开口1906的模具1920的区域移除第二模具材料1908而形成开口1911的剩余部分。因而,由对应于衬底1902的底部(或由沉积于衬底与模具1920之间的最顶层材料)、对应于第一模具材料1904的第一侧壁和对应于第二模具材料1908的第二侧壁界定开口1911。在一些实施方案中,位于开口1906上方的沟槽1910的区域可具有与开口1906大致相同的宽度。第二模具材料1908的沉积和图案化在概念上还类似于相对于图6A到6E和图7A到7D所描述的牺牲层材料的沉积和图案化,且使用与其类似的材料和技术。
过程继续根据第三掩蔽阶段而沉积和图案化模具1920的暴露表面上方的互连件材料1913(框1810和1812)。图19D的左侧展示沉积于开口1911的暴露表面(其对应于其中最终将形成锚定器1716的位置)上方的互连件材料1913。图19D的右侧描绘沉积于沟槽1910的暴露表面(其对应于其中将形成互连件区段1714a和1714b的位置)上方的互连件材料1913。尽管图19D中展示一层互连件材料1913,但可沉积多个层,例如层堆叠。在一些实施方案中,可使用用于形成EMS快门组合件的其它组件的相同层堆叠来形成互连件区段1714a和1714b以及锚定器1716。例如,所述层堆叠可包含钛层和/或非晶Si层之间的铝层以赋予所要的导电率,同时维持所述快门组合件的光阻断功能性。
接着,如图19E中所展示,互连件材料1913经图案化以形成互连件区段1714a和1714b、连接互连件区段1714a和1714b的水平桥结构1729,和锚定器1716(框1812和图19E)。在一些实施方案中,互连件材料1913可经图案化以通过施加蚀刻而选择性地移除互连件材料1913的部分,从而产生图19E中所描绘的结构。如图19E的左侧所描绘,互连件材料1913的顶部水平表面1923经蚀刻以形成支撑互连件区段1714a和1714b的锚定器1716。如图19E的右侧所描绘,还移除顶部水平表面1923的一部分,从而留下具有水平凸缘1743的互连件区段1714a和1714b,水平凸缘1743形成于互连件区段的顶表面处且通过水平桥结构1729而沿互连件区段的底表面彼此连接。
互连件区段1714a和1714b的横截面厚度或宽度类似于互连件材料1913的沉积层的厚度。在一些实施方案中,互连件区段1714a和1714b的横截面厚度可小于所沉积的互连件材料1913的厚度。互连件区段1714a和1714b的高度由所沉积的第二模具材料1908的厚度确定,或换句话说由相对于图19B到19D所描述的图案化操作期间所产生的沟槽1910的深度确定。在一些实施方案中,只要互连件材料1913的厚度经选择为小于约2微米,则图19A到19E中所描绘的过程非常适合于产生窄的较高纵横比互连件。常规薄膜光刻将产生具有显著更大尺寸的图案化特征,从而(例如)允许不小于约2微米或约5微米的最小解析特征。
一旦已完成3阶段掩蔽过程,则移除模具1920,借此从模具1920释放锚定器1716和互连件区段1714a和1714b,使得由锚定器1716将互连件区段1714a和1714b支撑于衬底上方。上文已相对于图6E而描述移除形成模具1920的牺牲材料的细节。
在图17A到17D中所描绘的实施方案中,锚定器1716经配置以仅支撑互连件区段1714a和1714b的小部分,且彼此间隔开以使得互连件区段1714a和1714b的主要部分不与锚定器1716接触。此外,在一些此类实施方案中,支撑悬置互连件区段的锚定器不具导电性。在一些其它实施方案中,经由基底结构而将提升环形电互连件支撑于衬底上方。所述基底结构经配置以支撑提升环形电互连件的相对较大部分。因而,相邻基底结构经彼此间隔开,使得提升环形电互连件的小部分悬置于衬底上方。其它电互连件在环形电互连件的悬置部分下方交叉延伸。
图20A展示并入环形电互连件2015的基于EMS的显示设备2000的实例性透视图。环形电互连件2015与图17A和17B中所展示的环形电互连件1715的类似之处在于环形电互连件2015被提升,但不同之处在于环形电互连件2015不包含连接两个平行细长互连件区段2014a和2014b的底表面的水平区段。而是,这些提升互连件区段2014a和2014b彼此连接且经由将互连件区段2014a和2014b支撑于衬底2010上方的基底结构2016而连接到衬底2010。环形电互连件的一个实例为列互连件2015。第一提升互连件区段2014a和第二提升互连件区段2014b(一般称为提升互连件区段2014)沿环的纵向部分纵向延伸。提升环形区段2014具有高纵横比。行互连件2012交叉地延伸穿过使基底结构2016分离的间隙且在提升互连件区段2014a和2014b下方交叉延伸。
类似于图17A到17D中所描绘的列互连件1715,可将列互连件2015中的每一者实施为细长环。即,列互连件2015中的每一者界定实质上或完全连续且实质上或完全围封细长面积或空间的边界。
第一提升互连件区段2014a连接到第二提升互连件区段2014b(在它们的相应端处)。在一些实施方案中,提升互连件区段2014a和2014b的端耦合到使环结构的另一端闭合的终端锚定器2018。
在一些其它实施方案中,列互连件2015无需形成环。提升互连件区段2014a和2014b仅终止于一端,而无需会合以使所述环的所述端闭合。
显示设备2000包含在衬底2010上方布置成行和列的EMS光调制器2002的阵列(一般称为“光调制器2002”)。每一光调制器2002为基于快门的光调制器,其包含由梁2006和锚定器2008支撑于衬底2010的下伏层上方的快门2004。
显示设备2000还包含电互连件网络,其包含连接到一列光调制器2002且由一列光调制器2002共享的电互连件2015中的至少一者。所述电互连件网络还包含连接到一行光调制器2002且由一行光调制器2002共享的至少一个行互连件2012。在一些实施方案中,行互连件2012可对应于扫描线互连件或共同互连件,而列互连件2015可对应于数据互连件。
基底结构2016将提升互连件区段2014a和2014b支撑于衬底2010的无下伏行互连件2012的区域上方。另外,基底结构2016将提升互连件区段2014a和2014b悬置于衬底2010的包含下伏行互连件2012的区域上方。通过将提升互连件区段2014a和2014b悬置于行互连件2012上方,减少了环形互连件2015与行互连件2012的电容性耦合,借此减小环形互连件2015的数据加载功率和/或信号传播延迟。
在一些实施方案中,提升互连件区段2014a和2014b定位在与显示元件2002的各种组件相同或类似的高度处。例如,提升互连件区段2014a和2014b可悬置于与快门2004相同或类似的高度处,使得互连件区段的上表面实质上与至少一个快门2004的上表面对准或共面。提升互连件区段2014a和2014b与快门2004的此定位可减小快门2004朝向或远离衬底2010垂直位移的可能性,所述垂直位移原本可能会由列互连件2015与快门2004之间的静电相互作用或其它相互作用导致。其还可促进将互连件区段2014a和2014b直接耦合到快门2004或致动器(其耦合到快门2004),从而避免需要经由锚定器将信号路由回到衬底。
尽管图20A展示基于EMS快门的显示器,但可将环形列互连件2015并入于其它类型的显示器(例如通过使用液晶单元、光分接头或电湿润单元来调制光而产生图像的显示器,以及通过选择性地发射光而产生图像的显示器(例如等离子体或OLED显示器))中。
图20B展示包含于图20A中所展示的显示设备2000中的环形互连件2015的透视图。具体来说,图20B展示图20A中所展示的行互连件2012、环形互连件2015和锚定器2016。如上文所描述,环形互连件2015包含基底结构2016。在一些实施方案中,将基底结构2016实施为大体上U形结构,其包含由水平桥区段2017c连接的第一垂直区段2017a和第二垂直区段2017b(一般称为垂直区段2017,其中垂直是指正交于衬底2010的表面的维度)。垂直区段2017a和2017b经配置以支撑提升到衬底2010上方的提升互连件区段2014。
基底结构2016中的每一者在两个邻近的行互连件2012之间纵向延伸。基底结构2016中的每一者的长度2031可经设定大小以使得长度2031略微小于基底结构2016在其间延伸的邻近的行互连件2012之间的距离。此外,相邻基底结构2016之间的距离2019可经设定大小以略微大于下伏行互连件2012的宽度。以此方式,由基底结构2016支撑提升互连件区段2014a和2014b的总长度2033的大部分,同时将提升互连件区段2014a和2014b的总长度2033的小部分悬置。在一些实施方案中,相邻基底结构之间的距离2019可介于50微米到200微米之间。在一些此类实施方案中,相邻基底结构之间的距离2019可为约100微米。在一些实施方案中,基底结构的长度2031可介于约5微米到100微米之间。在一些此类实施方案中,基底结构的长度2031可为约10微米。在一些此类实施方案中,基底结构2016中的至少一者沿朝向相邻基底结构2016的方向的长度大于或等于相邻基底结构之间的距离的约25%。在一些实施方案中,基底结构中的至少一者的长度大于使相邻基底结构分离的间隙的长度的约90%。在一些实施方案中,相邻基底结构之间的距离小于约95%。
在一些实施方案中,基底结构2016可经设定大小且经定位以使得基底结构2016与下伏行互连件2012之间存在可忽略或至少减弱的电容性耦合,同时向提升互连件区段2014a和2014b提供足够结构支撑。在一些此类实施方案中,添加到提升互连件区段2014a和2014b的横截面面积的基底结构2016的额外横截面面积可降低电互连件2015的总电阻。因而,当确定基底结构2016的大小和位置时,应考虑包含电互连件2015的总电阻、基底结构2016与下伏行互连件2012之间的电容性耦合和提供到互连件区段的结构支撑的各种因素。在一些实施方案中,基底结构2016中的一或多者还可由非导电结构材料(例如氧化硅和氮化硅)形成。
类似于图17A中所展示的环形互连件1715,通过将列互连件2015实施为环形,可通过用于形成EMS快门组合件2002的掩蔽阶段而完全界定环形互连件2015,而无需增加掩蔽阶段的数目。列互连件2015可形成为用于形成显示器2000的EMS快门组合件2002的3掩蔽过程的部分。所述3掩蔽过程实质上类似于相对于图18和图19A到19E所描述的3掩蔽过程。制造工艺的差异是归因于使用更长的基底结构2016来支撑提升互连件区段2014a和2014b,而非使用锚定器(例如图17D中所展示的锚定器1716)来支撑提升互连件区段2014a和2014b。相对于图20C和20D而进一步详细描述这些差异。
图20C和20D展示图20A和20B中所展示的显示设备2000的部分的横截面图。沿与图20B中所描绘的第一提升互连件区段2014a和第二提升互连件区段2014b相交的线2022取得图20C中的横截面。沿与图20B中所描绘的基底结构2016相交的线2024取得图20D中的横截面。
如图20C中所展示,提升互连件区段2014a和2014b具有大于1:1的纵横比。即,相对于由衬底2010界定的平面,提升互连件区段2014a和2014b的高度(H)大于其宽度(W)。在一些实施方案中,所述纵横比为至少约2:1、约3:1、约4:1、约5:1或甚至约10:1或更高。类似于图17A到17B中所描绘的互连件区段1714a和1714b,通过使提升互连件区段2014a和2014b根据其较高纵横比垂直定向,使更多互连件材料进一步间隔远离衬底2010上的下伏金属层,借此减少原本会对互连件2015的数据加载功率和/或信号传播延迟造成不利影响的电容性耦合。即使较高纵横比提升互连件区段2014a和2014b的横截面面积可小于传统较低纵横比互连件的横截面面积,较高纵横比提升互连件区段2014a和2014b的垂直定向和其在行互连件2012上方的提升仍充分减小寄生电容以减轻或抵消减小的面积可能对数据加载功率和/或信号传播延迟造成的任何有害影响。另外,与图17A到17D中所展示的列互连件1715相比,列互连件2015的横截面面积大得多,这是因为列互连件2015的长度的大部分包含导电提升互连件区段2014和导电基底结构2016两者。
与图17C中所描绘的互连件区段1714a和1714b相比,由水平桥区段2026使提升互连件区段2014彼此连接。以此方式,悬置于下伏行互连件2012上方的提升互连件区段2014的部分保持彼此连接,即使它们未由基底结构2016支撑也是如此。
如上文所描述,使用实质上类似于用于形成图17A到17D中所描绘的环形互连件1715的制造工艺的制造工艺来形成环形互连件2015。用于形成环形互连件2015的制造工艺之间的一个差异出现在第一掩蔽阶段期间。具体来说,在将第一模具材料沉积于衬底上之后,第一模具材料经图案化以形成开口。这些开口的大小应对应于基底结构2016的大小。因而,所述开口应经图案化以适应与对应于图17A到17D中所描绘的锚定器1716的开口相比相对更大大小的基底结构2016。
制造工艺的另一差异出现在图19D中所描绘的第三掩蔽阶段中。在此阶段期间,在将互连件材料沉积到模具上之后,互连件材料经蚀刻以使得沉积于第一模具材料的部分上的互连件材料(其连接第一提升互连件区段2014a和第二提升互连件区段2014b)保持完整。以此方式,在从模具释放互连件2015之后,连接第一提升互连件区段2014a和第二提升互连件区段2014b的互连件材料形成水平桥区段2026。
现参考图20D,基底结构2016包含形成于衬底2010上且连接两个垂直区段2017a和2017b的基底区段2017c。垂直区段2017支撑提升互连件区段2014,使得提升互连件区段2014被提升到衬底2010上方达实质上等于垂直区段2017的高度的距离。
类似于图17C和17D中所描绘的衬底1710,除基底结构2016和互连件2012和2015之外,一或多个层也可在衬底2010上方形成于基底结构2016下方。例如,反射层2032可形成于衬底2010上方以通过反射来自背光2040的光2042而提供光再循环功能,如相对于图5中所展示的反射性光圈层506所描述。在一些实施方案中,反射层2032为金属层。在一个实例中,反射层2032为Al层。为减小由反射层2032和互连件(例如行互连件2012)的上覆层赋予的任何寄生电容,可在反射层2032与形成行互连件2012的层之间形成包含一或多个电介质层(例如电介质层2034)的其它层。在一些其它实施方案中,反射层2032可经图案化以便实质上不存在于具有上覆基底结构2016的区域、具有上覆提升互连件区段2014a和2014b的区域或所述两个区域中。在一些其它实施方案中,反射层2032还可经图案化以便实质上不存在于具有上覆行互连件2012的区域中。
图21A展示并入环形电互连件2115的基于EMS的显示设备2100的实例性透视图。除电互连件2115不包含连接两个细长互连件区段2114a和2114b的底表面的水平桥结构之外,电互连件2115类似于图17A中所展示的电互连件1715。另外,与互连件区段1714a和1714b(其包含形成互连件区段1714a和1714b的顶表面且在细长互连件区段1714a和1714b的整个长度上延伸的水平凸缘1743,如图17A和17B中所展示)不同,互连件区段2114a和2114b包含仅沿由下伏锚定器2116直接支撑的细长互连件区段2114a和2114b的部分延伸的水平凸缘部分2149。类似于图17A中所展示的显示设备1700和图20A中所展示的显示设备2000,显示设备2100还包含在衬底2110上方布置成行和列的EMS光调制器2102的阵列(一般称为光调制器2102)。每一光调制器2102为基于快门的光调制器,其包含由梁2106和锚定器2108支撑于衬底2110的下伏层上方的快门2104。
显示设备2100还包含电互连件网络,其包含连接到一行光调制器2102且由一行光调制器2102共享的至少一个行互连件2112和连接到一列光调制器2102且由一列光调制器2102共享的至少一个环形列互连件2115。在一些实施方案中,行互连件2112可对应于扫描线互连件或共同互连件,而环形列互连件2115可对应于数据互连件。
如图21A中所描绘,将列互连件2115中的每一者实施为细长环。即,列互连件2115中的每一者界定连续的且围封细长面积或空间的边界。由通过在两个大体上细长区段的相对端处的两个端部而彼此连接的所述细长区段形成所述细长环。
列互连件2115包含沿显示设备2100的列纵向延伸的第一细长互连件区段2114a和第二细长互连件区段2114b(一般称为互连件区段2114)。互连件区段2114a和2114b的一端由第一端部连接且另一端由第二端部连接。在一些实施方案中,在一端部处,互连件区段2114a和2114b彼此会合且终止以使环闭合。在另一端部处,互连件区段2114在同样使环闭合的终端锚定器2118处彼此电耦合。在一些实施方案中,两个端部都包含终端锚定器2118。在一些实施方案中,互连件区段2114a和2114b的两个端部彼此会合且终止以使环闭合。在一些此类实施方案中,终止端部可附接到锚定器(例如锚定器2116)或附接到其它终止互连件区段。
通过将列互连件2115实施为环,可通过用于形成EMS快门组合件2102的掩蔽阶段而完全界定列互连件2115,而无需增加掩蔽阶段的数目。如上文相对于图18和19A到19E所描述,列互连件2115可形成为3掩蔽过程的部分,所述3掩蔽过程类似于用于形成图17A中所展示的显示器1700的EMS快门组合件1702的过程。
由一或多个锚定器2116和至少一个终端锚定器2118将互连件区段2114a和2114b支撑于衬底2110的下伏层上方。通过将互连件区段2114a和2114b提升或悬置于衬底2110的下伏层上方,减少了互连件区段2114a和2114b与此些下伏层之间的电容性耦合,借此减小环形列互连件2115的数据加载功率和/或信号传播延迟。
在一些实施方案中,互连件区段2114a和2114b定位在与光调制器2102的各种组件相同或类似的高度处。例如,可将互连件区段2114a和2114b悬置于与快门2104相同或类似的高度处,使得至少一个互连件区段2114的上表面实质上与至少一个快门2104的上表面对准或共面。互连件区段2114a和2114b与快门2104的此定位可减小快门2104朝向或远离衬底2110垂直位移的可能性,所述垂直位移原本可能由互连件区段2114a和2114b与快门2104之间的静电相互作用或其它相互作用导致。互连件区段2114a和2114b的此定位还可促进将互连件区段2114a和2114b直接耦合到快门2104或致动器(其耦合到快门2104),从而避免需要经由锚定器将信号路由回到衬底2110。
尽管图21A展示基于EMS快门的显示器,但可将环形列互连件2115并入于其它类型的显示器(例如通过使用液晶单元、光分接头或电湿润单元来调制光而产生图像的显示器,以及通过选择性地发射光而产生图像的显示器(例如等离子体或OLED显示器))中。
现参考图21A和21B,图21B展示包含于图21A中所展示的显示设备2100中的互连件的透视图。具体来说,图21B展示图21A中所展示的行互连件2112、环形互连件2115和锚定器2116。
互连件区段2114a和2114b包含沿互连件区段2114a和2114b的长度的一部分(其由下伏锚定器2116直接支撑)的水平凸缘部分2149。互连件区段2114a和2114b的长度的剩余部分不包含水平凸缘部分。在一些实施方案中,水平凸缘部分2149具有实质上与互连件区段2114a和2114b相同的厚度。此是可能的,因为水平凸缘部分2149和互连件区段2114a和2114b全部由相同互连件材料形成。
由锚定器2116将环形互连件2115部分地悬置于衬底2110上方。使锚定器2116彼此间隔开一距离2119。行互连件2112交叉地延伸穿过使锚定器2116分离的间隙且在列互连件2115下方交叉延伸。如图21A和21B中所描绘,锚定器2116仅接触锚定器2116支撑的互连件区段2114a和2114b中的每一者的小部分。因而,支撑相同环形互连件2115的给定互连件区段2114的部分的相邻锚定器2116之间的距离2119实质上大于相应锚定器2116在沿着互连件区段2114a和2114b中的每一者的长度2133的方向上的对应长度2131。在一些实施方案中,相邻锚定器之间的距离可介于约50微米到200微米之间。在一些此类实施方案中,相邻锚定器之间的距离可为约100微米。在一些实施方案中,锚定器2116的长度可介于约5微米到100微米之间。在一些此类实施方案中,锚定器2116的长度可为约10微米。在一些此类实施方案中,锚定器2116中的至少一者在朝向相邻锚定器的方向上的长度小于或等于相邻锚定器之间的距离的约50%。在一些实施方案中,锚定器中的至少一者的长度小于使相邻锚定器分离的间隙的长度的约10%。在一些实施方案中,锚定器中的至少一者的长度大于使相邻锚定器分离的间隙的长度的约25%。在一些实施方案中,锚定器中的至少一者的长度大于使相邻锚定器分离的间隙的长度的约90%。在一些实施方案中,相邻锚定器之间的距离小于约95%。
在一些此类实施方案中,将锚定器2116放置于接近于行互连件2112的位置处。如此,即使互连件区段2114a和2114b在相邻锚定器2116之间经历一定程度的下垂,锚定器2116仍可将互连件区段2114a和2114b支撑于下伏行互连件2112上方达至少最小距离。所述最小距离可为足够大以确保互连件区段2114a和2114b与下伏行互连件2112之间存在可忽略或至少减弱的电容性耦合的距离。在其中锚定器2116具导电性的一些实施方案中,可将锚定器2116放置于远离行互连件2112(例如相距至少约5微米,或在一些实施方案中,甚至相距至少约10微米)的位置处。此将确保减少锚定器与行互连件2112之间的电容性耦合的量。在一些实施方案中,其它因素可确定锚定器2116相对于行互连件的位置,例如环形互连件连接到其的衬底2110的表面上的其它电组件的位置。
将互连件区段2114a和2114b悬置于下伏衬底2110上方的锚定器2116可具有类似于先前参考图11中所描绘的锚定器1110所描述的性质的性质。在一些实施方案中,锚定器2116可由与互连件区段2114a和2114b相同的材料制成,借此提供形成到下伏互连件或到形成于衬底2110上的其它组件的电连接的机会。在一些实施方案中,锚定器2116中的一或多者可由非导电结构材料(例如电介质,其包含(但不限于)氧化硅和/或氮化硅)形成。
如上文所描述,终端锚定器2118形成互连件区段2114a和2114b的第二端部。终端锚定器2118经实施为具有到衬底2110上或衬底2110内的电路的多个接触件2120以减小接触电阻。在一些实施方案中,所述电路可连接到一或多个驱动器,例如数据驱动器、扫描驱动器或共同驱动器。
在一些其它实施方案中,可将行互连件2112实施为悬置互连件,同时列互连件2115可在行互连件2112下方交叉延伸。
图21C和21D展示图21A的显示设备2100的部分的横截面图。沿与两个相邻锚定器2116之间的图21A的第一互连件区段2114a和第二互连件区段2114b相交的线2122取得图21C中的横截面。沿与图21A中所展示的锚定器2116相交的线2124取得图21D中的横截面。
如图21C中所展示,互连件区段2114a和2114b中的每一者具有大于1:1的纵横比。即,相对于由衬底2110界定的平面,互连件区段2114a和2114b的高度(H)大于其相应宽度(W)。在一些实施方案中,所述纵横比为至少约2:1、约3:1、约4:1、约5:1或甚至约10:1或更高。可使用本文相对于图19A到19E所描述的侧壁制造工艺来形成这些高薄互连件区段2114a和2114b。通过使互连件区段2114a和2114b根据其较高纵横比垂直定向,使更多互连件材料进一步间隔远离衬底上的下伏金属层,借此减少原本可对互连件的数据加载功率和/或信号传播延迟造成不利影响的电容性耦合。即使较高纵横比互连件区段2114a和2114b的横截面面积可小于传统较低纵横比互连件的横截面面积,较高纵横比互连件区段2114a和2114b的垂直定向和其在行互连件2112上方的提升仍充分减小寄生电容以减轻或抵消减小的面积可能对互连件电阻和因此信号传播延迟造成的任何有害影响。在一些其它实施方案中,所述纵横比小于或等于1:1。
如图21D中所展示,锚定器2116包含形成于衬底2110上的基底区段2117,和互连件区段2114a和2114b的部分。锚定器2116向互连件区段2114a和2114b提供支撑,其中互连件区段2114a和2114b从基底区段2117的顶表面延伸。由锚定器2116的基底部分2117直接支撑的互连件2114a和2114b的部分包含形成于互连件区段2114a和2114b的顶表面上的水平凸缘部分2149。第一互连件区段2114a上的凸缘部分2149和第二互连件区段2114b上的凸缘部分2149远离彼此延伸。可以类似于上文相对于图21A到21D中所展示的水平凸缘2149的形成所描述的方法的方式形成凸缘部分2149。
除锚定器2116和互连件2112和2115之外,一或多个层也可在衬底2110上方形成于锚定器2116下方。例如,反射层2132形成于衬底2110上方,且通过反射来自背光2140的光2142而提供光再循环功能,如相对于图5中所展示的反射性光圈层506所描述。在一些实施方案中,反射层2132为金属层。在一个实例中,反射层2132为Al层。为减小由反射层2132和互连件(例如行互连件2112)的上覆层赋予的任何寄生电容,可在反射层2132与形成行互连件2112的层之间形成包含一或多个电介质层(例如电介质层2134)的其它层。在一些其它实施方案中,反射层2132可经图案化以便实质上不存在于具有上覆锚定器2116的区域、具有上覆互连件区段2114a和2114b的区域或所述两个区域中。在一些其它实施方案中,反射层2132还可经图案化以便实质上不存在于具有上覆行互连件2112的区域中。
图22A和图22B是说明包含一组显示元件的显示装置40的系统框图的实例。举例来说,显示装置40可为智能电话、蜂窝式或移动电话。然而,显示装置40的相同组件或其稍微变化形式还说明各种类型的显示装置,例如电视、计算机、平板计算机、电子阅读器、手持式装置和便携式媒体装置。
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)。
显示器30可为多种显示器中的任一者,包含双稳态显示器或模拟显示器,如本文中所描述。显示器30还可经配置以包含平板显示器(例如,等离子体、EL、OLED、STNLCD、或TFT LCD)或非平板显示器(例如,CRT或其它显像管装置)。
图22B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22B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,电力供应器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)、全球移动通信系统(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技术的系统)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)通常与系统处理器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地施加到来自显示器的x-y显示元件矩阵的数百条且有时数千条(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和显示阵列30适用于本文中所描述的显示器类型中的任一者。举例来说,驱动器控制器29可为常规的显示器控制器或双稳态显示器控制器。另外,阵列驱动器22可为常规的驱动器或双稳态显示器驱动器。此外,显示阵列30可为常规的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。此实施方案在高度集成系统(举例来说,移动电话、便携式电子装置、手表或小面积显示器)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。
电力供应器50可包含多种能量存储装置。举例来说,电力供应器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系统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。
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系统的设计约束。
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系统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系统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 (44)
1.一种显示设备,其包括:
衬底;
显示元件阵列,其形成于所述衬底上;及
高纵横比电互连件,其连接到所述显示元件阵列中的至少一个显示元件,其中所述高纵横比电互连件具有大于至少约1:1且小于约10:1的纵横比,且其中由多个基底结构将所述电互连件提升到所述衬底上方,其中所述多个基底结构中的至少一者在朝向相邻基底结构的方向上的长度大于使所述相邻基底结构分离的间隙的长度的约25%且小于所述长度的约95%。
2.根据权利要求1所述的显示设备,其中所述电互连件形成界定闭合边界的环。
3.根据权利要求1所述的显示设备,其中由所述基底结构支撑所述提升电互连件的一部分且所述提升互连件的另一部分悬置于所述衬底上方。
4.根据权利要求1所述的显示设备,其中所述基底结构是导电的。
5.根据权利要求1所述的显示设备,其中所述电互连件是第一电互连件,且所述显示设备进一步包含相对于所述第一电互连件交叉延伸的第二电互连件,且所述第二电互连件在所述第一电互连件下方延伸且延伸穿过使所述相邻基底结构分离的所述间隙。
6.根据权利要求5所述的显示设备,其中所述第一基底结构的所述长度大于使所述相邻基底结构分离的所述间隙的所述长度的约90%且小于所述长度的约95%。
7.根据权利要求1所述的显示设备,其中所述提升电互连件包含在第一端部处彼此连接的一对互连件区段。
8.根据权利要求7所述的显示设备,其中由所述基底结构沿所述电互连件的其中所述基底结构支撑所述电互连件的部分使所述对互连件区段彼此连接,且其中由悬置于所述衬底上方的水平桥区段沿所述电互连件的其中所述电互连件被悬置于所述衬底上方的部分使所述对互连件彼此连接。
9.根据权利要求7所述的显示设备,其中所述对互连件区段中的每一者具有大于1:1且小于约10:1的横截面纵横比。
10.根据权利要求1所述的显示设备,其进一步包括:
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。
11.根据权利要求10所述的显示设备,其进一步包括:
驱动器电路,其经配置以将至少一个信号发送到所述显示设备;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。
12.根据权利要求10所述的显示设备,其进一步包括:
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。
13.根据权利要求10所述的显示设备,其进一步包括:
输入装置,其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。
14.一种显示设备,其包括:
显示元件阵列;及
高纵横比电互连件,其连接到所述显示元件阵列中的至少一个显示元件,其中所述高纵横比电互连件具有大于至少约1:1且小于约10:1的纵横比,且其中所述高纵横比电互连件形成界定闭合边界的环。
15.根据权利要求14所述的显示设备,其进一步包括在其上方形成所述显示元件阵列的衬底。
16.根据权利要求15所述的显示设备,其中将所述电互连件悬置于所述衬底上方。
17.根据权利要求16所述的显示设备,其进一步包括沿所述衬底彼此间隔开的多个锚定器,且其中由所述锚定器将所述电互连件悬置于所述衬底上方。
18.根据权利要求17所述的显示设备,其中所述多个锚定器是导电的。
19.根据权利要求17所述的显示设备,其中所述电互连件是第一电互连件,且所述显示设备进一步包含相对于所述第一电互连件交叉延伸的第二电互连件,且所述第二电互连件在所述第一电互连件下方延伸且延伸穿过使所述多个锚定器的相邻锚定器分离的间隙。
20.根据权利要求19所述的显示设备,其中所述多个锚定器中的至少一者在朝向相邻锚定器的方向上的长度小于使所述相邻锚定器分离的间隙的长度的约50%。
21.根据权利要求19所述的显示设备,其中所述多个锚定器中的至少一者在朝向相邻锚定器的方向上的长度小于使所述相邻锚定器分离的间隙的长度的约10%。
22.根据权利要求19所述的显示设备,其中所述多个锚定器中的至少一者在朝向相邻锚定器的方向上的长度大于使所述相邻锚定器分离的间隙的长度的约25%且小于所述长度的约95%。
23.根据权利要求19所述的显示设备,其中所述多个锚定器中的至少一者在朝向相邻锚定器的方向上的长度大于使所述相邻锚定器分离的所述间隙的长度的约90%且小于所述长度的约95%。
24.根据权利要求14所述的显示设备,其中所述电互连件包含在第一端部处彼此连接的一对互连件区段。
25.根据权利要求24所述的显示设备,其中所述对互连件区段中的每一者具有大于约1:1且小于约10:1的横截面纵横比。
26.根据权利要求24所述的显示设备,所述对互连件区段中的每一者具有大于约2:1且小于约5:1的横截面纵横比。
27.根据权利要求14所述的显示设备,其中所述显示元件中的每一者包含至少一个光调制器。
28.根据权利要求14所述的显示设备,其中所述显示元件中的每一者包含基于快门的光调制器。
29.根据权利要求28所述的显示设备,其中所述电互连件的至少一层由与所述基于快门的光调制器的对应层相同的材料形成。
30.根据权利要求28所述的显示设备,其中所述电互连件和所述基于快门的光调制器悬置于所述衬底上方的实质上相同高度处。
31.根据权利要求14所述的显示设备,其中所述电互连件连接到以下各者中的至少一者:
所述显示元件阵列中的一行显示元件;及
所述显示元件阵列中的一列显示元件。
32.根据权利要求14所述的显示设备,其进一步包括连接到所述显示元件阵列的薄膜晶体管阵列,且所述电互连件通过所述薄膜晶体管阵列中的至少一个薄膜晶体管而连接到所述至少一个显示元件。
33.一种制造显示器组合件的方法,其包括:
在衬底上方沉积模具材料以形成模具;
将所述模具图案化以形成具有侧壁和底部的沟槽;
在所述模具的暴露表面上沉积互连件材料;及
移除沉积于所述模具的所述暴露表面上的所述互连件材料,同时保留邻近于所述侧壁而沉积的所述互连件材料的至少一部分以形成环形电互连件。
34.根据权利要求33所述的方法,其中移除所述互连件材料包括:将各向异性蚀刻施加到所述互连件材料。
35.根据权利要求34所述的方法,其中施加所述各向异性蚀刻包括:将电压偏压施加到所述衬底。
36.根据权利要求33所述的方法,其中所述互连件材料经沉积以便与邻近于所述侧壁的下部部分而安置的锚定器材料接触。
37.根据权利要求36所述的方法,其中沉积所述模具材料包含:沉积第一模具材料和第二模具材料。
38.根据权利要求37所述的方法,其中将所述模具图案化以形成具有侧壁和底部的沟槽包括:将所述第二模具材料图案化以形成所述沟槽,其中所述底部对应于所述第一模具材料的顶表面。
39.根据权利要求37所述的方法,其进一步包括:将所述第一模具材料图案化以形成对应于用于支撑所述环形电互连件的锚定器的一部分的开口。
40.根据权利要求37所述的方法,其进一步包括:将所述第一模具材料图案化以形成具有在朝向相邻开口的方向上的长度的开口,所述长度大于使所述相邻开口分离的间隙的长度的约25%且小于所述长度的约95%。
41.一种制造显示器组合件的方法,其包括:
在衬底上方沉积模具材料以形成模具;
将所述模具图案化以形成具有在朝向相邻开口的方向上的长度的开口,所述长度大于使所述相邻开口分离的间隙的长度的约25%且小于所述长度的约95%;
将所述模具图案化以形成具有侧壁和底部的沟槽,所述沟槽的部分形成于所述开口上方;
在所述模具的暴露表面上沉积互连件材料;及
移除沉积于所述模具的所述暴露表面上的所述互连件材料,同时保留沉积于所述暴露表面上的界定所述开口的所述互连件材料的至少一部分以形成由形成于所述开口的一部分中的基底结构支撑于所述衬底上方的电互连件。
42.根据权利要求41所述的方法,其进一步包括:移除沉积于所述模具的所述暴露表面上的所述互连件材料,同时保留邻近于所述侧壁而沉积的所述互连件材料的至少一部分以形成环形电互连件。
43.根据权利要求41所述的方法,其中沉积所述模具材料包含:沉积第一模具材料和第二模具材料。
44.根据权利要求43所述的方法,其进一步包括:将所述第一模具材料图案化以形成对应于用于支撑所述电互连件的所述基底结构的开口。
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WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |