卜倩倩， 王 丹， 邱 云， 孫 曉， 胡偉頻， 魏從從， 王 純， 姜明宵

(北京京東方顯示技術(shù)有限公司，北京 100176)

1 引 言

薄膜晶體管(Thin Film Transistor, TFT)液晶顯示技術(shù)最早出現(xiàn)于20世紀(jì)60年代，經(jīng)過30余年的發(fā)展，逐步取代CRT(Cathode Ray Tube)顯示，并形成大規(guī)模生產(chǎn)。雖然之后出現(xiàn)了OLED(Organic Light Emitting Diode)顯示、QLED(Quantum Dot Light Emitting Diodes)顯示及Micro-LED(Micro-Light Emitting Diode)顯示等多種顯示技術(shù)，TFT-LCD(Thin Film Transistor Liquid Crystal Display)顯示技術(shù)仍為顯示技術(shù)的基石。TFT-LCD結(jié)構(gòu)包括TFT基板、彩色濾光片基板、液晶層、配向膜、偏光片與背光模組。顯示過程如下：背光模組發(fā)出光線，光線先后通過偏光片、液晶層、彩色濾光片單元，通過TFT控制液晶偏轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)顯示。TFT-LCD由于使用了偏光片、彩色濾光片等光損耗單元，其光利用率極低，約為8%。近些年來，由于顯示市場(chǎng)的激烈競(jìng)爭(zhēng)，TFT-LCD的市場(chǎng)受到了極大的擠壓，然而由于工藝成熟度高，TFT-LCD具有其他顯示結(jié)構(gòu)所不具備的成本優(yōu)勢(shì)。OLED與QLED雖為自發(fā)光顯示，但是由于材料穩(wěn)定性與發(fā)光強(qiáng)度較難平衡，因而有其局限性。Micro LED亦為自發(fā)光顯示，具有低功耗、高亮度及高色彩飽和度等優(yōu)點(diǎn)，但由于其轉(zhuǎn)印技術(shù)不成熟，全彩化實(shí)現(xiàn)等方面還存在諸多技術(shù)瓶頸，因而并未實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。

微機(jī)電系統(tǒng)(Micro-electro-mechanical Systems，MEMS)是一種集成機(jī)械和電學(xué)元素實(shí)現(xiàn)特定功能的系統(tǒng)，被廣泛應(yīng)用于日常的傳感、制動(dòng)器及電子等微結(jié)構(gòu)中[1-3]。 MEMS由靜止單元和可移動(dòng)單元組成，具體包括道、孔、懸臂、膜、腔以及其他結(jié)構(gòu)。電源或電極用來提供電壓和電荷至可移動(dòng)單元和靜止單元。若正電荷積累在可移動(dòng)單元，負(fù)電荷積累在靜止部分，就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)相互吸引的靜電力。靜電力會(huì)使可移動(dòng)單元移動(dòng)到靜止部分。當(dāng)靜電力比回復(fù)力大時(shí)，部件保持閉合；當(dāng)電壓被除去，根據(jù)不同的設(shè)計(jì)，可移動(dòng)單元保持或回到初始狀態(tài)。

MEMS技術(shù)廣泛應(yīng)用于顯示器件。主流的基于MEMS輔助的顯示技術(shù)包括干涉調(diào)制顯示(Interferometric Modulator Display，IMOD)技術(shù)、時(shí)分復(fù)用光學(xué)開關(guān)顯示(TMOS，Time Multiplexed Optical Shutte Display)技術(shù)及光學(xué)微開關(guān)顯示(DMS，Digital Micro Shutter Display)技術(shù)。本文對(duì)MEMS與TFT-LCD加工工藝進(jìn)行了系統(tǒng)介紹，分析了3種主流的基于MEMS輔助的顯示模式，討論了近些年將低成本TFT-LCD工藝應(yīng)用于基于MEMS輔助的顯示技術(shù)所做的一些工作及研究進(jìn)展。

2 MEMS工藝與TFT-LCD工藝

MEMS加工工藝目前主要有體硅微機(jī)械加工工藝、表面微機(jī)械加工工藝和非硅工藝3種。

體硅微機(jī)械加工工藝通過雙面光刻、腐蝕及鍵合的方法對(duì)硅襯底進(jìn)行加工，形成三維立體微結(jié)構(gòu)。在體硅微機(jī)械加工工藝中，由于需要雙面光刻機(jī)，因此需要在硅片正反面制作有精確位置要求的圖形。常用于針對(duì)幾十或幾百微米的硅片，制作大的深寬比。深硅刻蝕是體硅微機(jī)械加工技術(shù)的核心，利用刻蝕劑對(duì)硅的晶向依賴性，即其在不同晶面具有不同的腐蝕速率，從而刻蝕出具有高深寬比的凹槽。

表面微機(jī)械加工工藝，通過在硅片表面形成犧牲層并對(duì)其進(jìn)行腐蝕，形成各種表面微結(jié)構(gòu)。由于其微加工過程都是針對(duì)腐蝕硅片表面的薄膜上的犧牲層進(jìn)行的，因而又稱為犧牲層腐蝕技術(shù)。表面犧牲層技術(shù)是表面微機(jī)械技術(shù)的核心工藝，其關(guān)鍵在于犧牲層和腐蝕液材料的選擇，需要腐蝕液在腐蝕犧牲層的同時(shí)幾乎不腐蝕上面結(jié)構(gòu)層和下面襯底。由于精度控制要求較高，因而通過精確控制膜厚，可以形成幾微米的結(jié)構(gòu)圖形。

非硅工藝則是通過光刻、電鑄和注塑工藝，形成較大深寬比(可達(dá)200)的微結(jié)構(gòu)，又稱為L(zhǎng)IGA(即德文Lithographie(光刻)、Galanoformung(電鑄)與Abformung(注塑))。由于要制作深度較大的微型器件，需要穿透力較強(qiáng)的X-Ray進(jìn)行照射。而由于X-Ray深度光刻成本較高，無法進(jìn)行大批量生產(chǎn)，因此目前LIGA技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化需要通過電鑄制模來實(shí)現(xiàn)。

TFT-LCD是將微電子技術(shù)與液晶顯示器技術(shù)巧妙結(jié)合的一種技術(shù)。將在硅基上進(jìn)行的微電子精細(xì)加工的技術(shù)移植到大面積玻璃上，并將該陣列基板與帶有彩色濾色膜的基板對(duì)盒，最后經(jīng)偏光片貼覆等過程，形成顯示器件。TFT-LCD的制造工藝包括以下4部分：(1)在玻璃基板上形成TFT陣列；(2) 在彩色濾光片基板上形成彩色濾光圖案；(3)基板對(duì)盒；(4) 安裝外圍電路、組裝背光源。其中TFT陣列基板最為常用的為非晶硅 TFT，其主要利用的是金屬和非金屬薄膜工藝，經(jīng)掩膜版曝光、顯影、干法刻蝕及剝離步驟后形成所需布線圖案。

在3種MEMS加工工藝中，由于體硅微機(jī)械加工工藝需要雙面光刻機(jī)及鍵合技術(shù)等，LIGA工藝需要X-Ray曝光機(jī)，因而不能與TFT-LCD工藝兼容。而表面微機(jī)械加工工藝簡(jiǎn)單，易于與TFT-LCD工藝兼容，因而得到廣泛應(yīng)用。本文所介紹的基于MEMS輔助的顯示工藝，皆以表面微機(jī)械加工工藝為基礎(chǔ)。

3 干涉調(diào)制顯示

干涉調(diào)制顯示(IMOD)是由Iridigm Display Corporation(之后并入Qualcomm公司)提出后而為大家所熟知的一種顯示技術(shù)，即Mirasol顯示[4-6]。IMOD的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)是可以調(diào)節(jié)的光學(xué)微腔，類似于法布里-珀羅標(biāo)準(zhǔn)具，由獨(dú)立的金屬反光膜與薄膜堆疊形成的半透半反膜形成一個(gè)微小的平行反射鏡。其中，金屬反射膜位于下部，是可變形的。在兩層薄膜間施加電壓，可使下部金屬反射層隆起，進(jìn)而改變兩層薄膜間隙。如圖1所示，當(dāng)環(huán)境光入射到微結(jié)構(gòu)中，光線會(huì)受到底部金屬反射膜及上層薄膜堆疊的半透半反膜的反射。根據(jù)需要的波長(zhǎng)選擇兩層薄膜間隙的高度，對(duì)于特定的波長(zhǎng)，底層金屬反光膜反射的光線與上層堆疊結(jié)構(gòu)反射的光線存在微小相移動(dòng)。根據(jù)相位差的不同，某些波長(zhǎng)將發(fā)生相長(zhǎng)干涉，另一些發(fā)生相消干涉。通過增強(qiáng)的干涉，人眼會(huì)接收到特定波長(zhǎng)的一種顏色，包括紅色、綠色和藍(lán)色。而相消干涉會(huì)導(dǎo)致一個(gè)黑態(tài)，產(chǎn)生黑色。按照這種方式，通過施加驅(qū)動(dòng)電壓可以選擇性地控制顯示的顏色[7-10]。

圖1 IMOD顯示器件結(jié)構(gòu)和工作原理Fig.1 Device structure and operating principle of IMOD display device

IMOD顯示像素的設(shè)計(jì)基于以下原則：(1)根據(jù)薄膜干涉調(diào)制原理，利用環(huán)境光產(chǎn)生顏色；(2)利用微腔MEMS的開關(guān)結(jié)構(gòu)，改變像素的狀態(tài)(R/G/B/黑態(tài))。由于反射光從環(huán)境光源回收，且低電壓MEMS像素開關(guān)意味著顯示陣列尋址時(shí)是低功耗的，因此與目前主流的顯示技術(shù)相比，IMOD顯示具有低功耗的特性。與常規(guī)的反射顯示相比，干涉調(diào)制的環(huán)境光會(huì)造成一個(gè)顯著的視覺體驗(yàn)，因此，顯示技術(shù)的圖像質(zhì)量，如對(duì)比度、色域更佳且沒有衰減。

為了將IMOD進(jìn)行大規(guī)模制造，在TFT-LCD工廠進(jìn)行IMOD材料和工藝的匹配。主要包括如下關(guān)鍵步驟：像素陣列制作、顯示面板制作和組裝[11]。

IMOD的像素制作，大部分基于普通TFT實(shí)驗(yàn)室的整體工藝步驟，包括等離子增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(PECVD)和磁控濺射沉積，光刻圖案化，干法和濕法刻蝕，但是仍需額外使用表面微處理工藝。MEMS工藝過程包括形成空氣間隙和沉積一個(gè)犧牲層，并通過適當(dāng)?shù)难谀ぐ孢M(jìn)行圖案化，刻蝕并剝離，完成制作。IMOD器件的簡(jiǎn)單工藝制作流程見圖2。與標(biāo)準(zhǔn)的TFT陣列工藝類似，工藝過程需要大量額外的控制和優(yōu)化，以保證IMOD器件滿足所需的操作和可靠規(guī)格。

圖2 IMOD器件TFT-LCD兼容的背板工藝制作流程。(a)圖案化后的緩沖層和下部電極層；(b)沉積介質(zhì)層；(c)圖案化后的犧牲層；(d)圖案化后的支撐層；(e)沉積反射隔膜層；(f)剝離犧牲層。Fig.2 Back plate process flow of IMOD device compatible with TFT-LCD. (a)Patterned buffer layer and bottom electrode layer; (b)Deposited dielectric layer; (c)Patterned sacrificial layer; (d)Patterned supporting layer; (e)Deposited reflection interval layer; (f)Stripping the sacrificial layer.

在顯示面板制作與顯示模組組裝工藝過程中，通常將陣列玻璃和一個(gè)蓋板玻璃封裝在一起，以保護(hù)MEMS器件不受物理損壞或環(huán)境污染(圖3)。典型的IMOD封裝溶液，可借鑒使用目前TFT工業(yè)的封框膠，封裝工藝在近大氣壓力條件下進(jìn)行。需要注意的是，為了防止水分進(jìn)入，需要額外引入一種具有吸水功能的膜層，以提高顯示面板的壽命。IMOD的固有顯示模式，減少了傳統(tǒng)顯示部件(偏光片和彩膜)的使用，同時(shí)也減小了顯示模組構(gòu)架的復(fù)雜性。

圖3 IMOD器件TFT-LCD兼容的模組封裝結(jié)構(gòu)Fig.3 Module encapsulation structure of IMOD device compatible with TFT-LCD

4 數(shù)字微開關(guān)

數(shù)字微開關(guān)顯示(Digital Micro Shutter Display，DMS)是一種新型的基于MEMS輔助的顯示技術(shù)[12-16]，通過將DMS制作在TFT背板上，作為光調(diào)制器控制光開關(guān)狀態(tài)。典型的DMS結(jié)構(gòu)由開關(guān)、懸臂梁和電極構(gòu)成，通過靜電力驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)開或關(guān)的狀態(tài)，并控制開關(guān)的水平移動(dòng)。圖4是DMS顯示器件典型的光學(xué)結(jié)構(gòu)，從頂部至底部分別為TFT背板、MEMS膜層、開口擋板和背光單元，在開口擋板和TFT背板上刻蝕出溝槽。DMS開關(guān)作為光閥，控制光是否穿透。

圖4 DMS顯示器件的典型的光學(xué)結(jié)構(gòu)Fig.4 Typical optical structure of DMS display device

DMS系統(tǒng)的主要功耗優(yōu)勢(shì)在于其可以利用更多的背光。在TFT-LCD中，由于偏光片和彩色濾光片的使用，光學(xué)疊加光轉(zhuǎn)向損耗及像素開口率損耗，導(dǎo)致LCD背光的利用率小于8%，這對(duì)于功耗是一個(gè)很大的損失，尤其是在高亮環(huán)境中。DMS技術(shù)使用反光背光系統(tǒng)，取消了高光損失膜層，如偏光片、彩色濾光片、液晶及ITO膜層，可以允許50%～80%的光透射到人眼，因此，背光的利用是非常有效的。

由于電子微開關(guān)的開關(guān)速度比液晶快很多，因此，使用場(chǎng)序彩色代替彩色濾光片的應(yīng)用。通過使用RGB LED燈，快速產(chǎn)生時(shí)序彩色畫面。通過顏色整合方式，可以看到全彩畫面。此方法已應(yīng)用于許多投影顯示及基于TI微鏡陣列的顯示。LCD由于常規(guī)液晶材料響應(yīng)時(shí)間太長(zhǎng)，不能使用場(chǎng)序彩色；而DMS開關(guān)時(shí)間在100 μs左右，與透明液晶相比快得多，適合于場(chǎng)序彩色的使用。

為了獲得更為豐富的色彩顯示，每種顏色被劃分為不同時(shí)間的切片幀，從最短的光照亮開始，在時(shí)間上以2倍的速度遞增。每個(gè)像素通過控制每個(gè)像素開或關(guān)的持續(xù)時(shí)間來控制其所需亮度。與典型的液晶顯示一樣，一個(gè)完整的24位色的單幀以這種方式在1/60 s內(nèi)完成，也可使用不同算法達(dá)到進(jìn)一步節(jié)省功耗的效果。

與LCD相比，DMS顯示由于使用時(shí)間場(chǎng)順序顏色背光，不再需要彩色濾光片和偏光片，因此，背光的使用是非常有效的。若從開口擋板的反射表面得到循環(huán)光，效果更佳，開關(guān)速度約為100 μs。DMS顯示具有高光效、寬色域、低功耗、高對(duì)比度和高速場(chǎng)序彩色驅(qū)動(dòng)等優(yōu)點(diǎn)[17-19]。

當(dāng)DMS顯示大批量制作時(shí)，費(fèi)用是首先需要考慮的因素。近年來，由于LCD市場(chǎng)的激烈競(jìng)爭(zhēng)，TFT-LCD的成本受到了極大的擠壓。為了保持生產(chǎn)成本，因地制宜，充分利用低成本的LCD制造業(yè)意義重大?；诖?，DMS流程被設(shè)計(jì)為100%使用LCD標(biāo)準(zhǔn)材料和加工設(shè)備。

與LCD顯示類似，DMS顯示同樣需要一個(gè)背板二極管來尋址每個(gè)像素處于開或關(guān)的狀態(tài)。為了與LCD工藝盡量兼容，使用標(biāo)準(zhǔn)的薄膜晶體管背板工藝。

圖5 DMS器件TFT-LCD兼容的背板工藝制作流程。(a)開關(guān)，懸臂梁和驅(qū)動(dòng)器的制作；(b)DMS微彈簧和執(zhí)行器模板的制作；(c)光束層的制作；(d)移除犧牲層，完成制作。Fig.5 Back plate process flow of DMS device compatible with TFT-LCD. (a)Fabrication of the switch, cantilever, and driver; (b)Fabrication of the template of DMS spring and actuator; (c)Fabrication of the beam layer; (d)Removing the sacrificial layer, and completing the production.

首先，使用雙層犧牲材料，制作一個(gè)三維結(jié)構(gòu)，包括開關(guān)、懸臂梁和驅(qū)動(dòng)器，如圖5(a)所示。TFT背板用犧牲層覆蓋，然后被圖案化制作通孔，其尺寸和形狀與LCD-TFT中的孔洞支撐和孔洞類似。錨定孔在這一層被圖案化，以提供與TFT背板的電接觸與機(jī)械接觸。之后，進(jìn)入模板層工藝，如圖5(b)所示。在此層進(jìn)行DMS 微彈簧和執(zhí)行器的模板制作，類似于制造金屬零件的塑料零件或砂型的注塑模具。模具層與錨層類似，均為一種犧牲材料的涂層，具有定義快門組件形狀的特征。但是，模具層有一額外的限制，即圖案化后必須有一個(gè)非常直的側(cè)壁。這正如前所述，側(cè)壁將允許形成側(cè)壁梁。

將一個(gè)結(jié)構(gòu)膜層沉積在兩層犧牲層之上，進(jìn)行光束層的制作, 如圖5(c)所示。要求對(duì)底層膜層進(jìn)行水平和垂直表面的全覆蓋。在此步驟中使用標(biāo)準(zhǔn)的LCD光刻膠工藝，以制作一個(gè)保護(hù)開關(guān)和錨區(qū)域的結(jié)構(gòu)膜層。之后，使用具有各向異性的等離子進(jìn)行干法刻蝕工藝，將結(jié)構(gòu)膜從未被光束層光刻膠保護(hù)的水平表面移除，同時(shí)也在模具上留下結(jié)構(gòu)膜的垂直圖案，形成側(cè)壁梁彈簧和傳動(dòng)裝置。

在最后階段，犧牲層被移除，開關(guān)可以實(shí)現(xiàn)移動(dòng)，如圖5(d)所示。鈍化層介電材料用于DMS器件，以阻止任何電短路發(fā)生。之后完成DMS所有的組裝步驟，即與LCD組裝過程類似，覆蓋玻璃板，貼附驅(qū)動(dòng)芯片及連接器。

5 時(shí)分復(fù)用光學(xué)開關(guān)顯示

時(shí)分復(fù)用光學(xué)開關(guān)顯示(Time Multiplexed Optical Shutter，TMOS)是根據(jù)受抑全內(nèi)反射(FTIR, Frustrated Total Internal Reflection)原理制作的顯示系統(tǒng)，由 Uni-Pixel 顯示公司發(fā)明[20-22]。

FTIR顯示的基本原理是：光通過一種薄的平面透明波導(dǎo)從邊緣注入，在波導(dǎo)內(nèi)發(fā)生鏡像反射。活性層與導(dǎo)光板之間靠粘合劑粘貼，會(huì)有輕微的分離。當(dāng)活性層被壓縮時(shí)，棱鏡會(huì)接觸到導(dǎo)光板。由于受抑實(shí)現(xiàn)全內(nèi)反射效應(yīng)，此時(shí)導(dǎo)光板內(nèi)的光會(huì)從導(dǎo)光板逃脫，形成開態(tài)；若棱鏡回到正常的位置，導(dǎo)光板再次捕獲光，形成關(guān)態(tài)(圖6)。

TMOS是一個(gè)創(chuàng)新的平板顯示技術(shù)，與傳統(tǒng)顯示不同，其根據(jù)受抑全內(nèi)反射原理制作而成，使用光開關(guān)，具有更大的開口和更快的響應(yīng)速度。同時(shí)，時(shí)序生色也大大簡(jiǎn)化了TMOS顯示結(jié)構(gòu)。由于不需要使用彩色濾光片與偏光片，因此，可實(shí)現(xiàn)超高光效率，達(dá)LCD的10倍。

圖6 不同狀態(tài)下的TMOS像素。(a)像素關(guān)，背光關(guān)；(b)像素關(guān)，背光開；(c)像素開，背光開。Fig.6 TMOS pixels in different states.(a) Pixel off, backlight off; (b)Pixel off, backlight on; (c) Pixel on, backlight on.

TMOS顯示由照明系統(tǒng)、導(dǎo)光板TFT像素驅(qū)動(dòng)電路與活性層4部分組成(圖7)。TMOS結(jié)構(gòu)使用RGB LED等作為光源，并使用合適的粘附手段保證照明系統(tǒng)與導(dǎo)光板的匹配性，阻擋漏光，重新定向雜散光線進(jìn)入系統(tǒng)。而導(dǎo)光板作為系統(tǒng)中的核心光源透過介質(zhì)，常使用標(biāo)準(zhǔn)的TFT-LCD玻璃基板進(jìn)行制作[23]。

圖7 TMOS顯示器件組成結(jié)構(gòu) Fig.7 Component structure of TMOS display divice

TMOS單個(gè)像素的驅(qū)動(dòng)使用可變的電容結(jié)構(gòu)來控制。電容由兩個(gè)互相平行的導(dǎo)電電極組成，兩電極由亞微米的空隙分開。當(dāng)電容之間產(chǎn)生電壓差時(shí)，庫(kù)倫力將兩個(gè)導(dǎo)電平行板拉到一起。在TMOS顯示結(jié)構(gòu)中，一個(gè)電容器平面電極設(shè)置在導(dǎo)光片上，另外一個(gè)電極則設(shè)置在活性層之上或之內(nèi)。導(dǎo)光板上的平板電極每個(gè)像素是分離的，且每個(gè)像素被一個(gè)或多個(gè)TFT控制；而活性層上的導(dǎo)電電極則是一個(gè)薄的連續(xù)網(wǎng)絡(luò)，也就是說，導(dǎo)電膜層延伸整個(gè)薄膜表面。最后，通過控制每個(gè)像素的充電和放電，提供控制吸引力，通過活性層的局部變形，激活每個(gè)單獨(dú)的像素。在最初的原型器件中，使用“直接驅(qū)動(dòng)”方法，即TFT驅(qū)動(dòng)控制像素。而在“簡(jiǎn)單矩陣”模式中，通過導(dǎo)光板和活性層上的行條紋交叉點(diǎn)，確定提供延遲控制光快門電容的點(diǎn)像素功能。

TMOS的核心元素是活性層，包括一個(gè)載體膜層(設(shè)置于其上的光學(xué)微結(jié)構(gòu))和制作在光學(xué)微鏡上面或中間的連續(xù)的導(dǎo)體層。光學(xué)微結(jié)構(gòu)的尺寸、幾何形狀和光學(xué)特性，控制著顯示系統(tǒng)的光輸出特性。活性層是一個(gè)聚合物載體膜層，具有光學(xué)微結(jié)構(gòu)，使用涂層導(dǎo)體浮雕涂覆于表面。光學(xué)微結(jié)構(gòu)使用UV浮雕制作。決定顯示特性的材料特性的是載體膜層的機(jī)械特性，光學(xué)微結(jié)構(gòu)材料的光學(xué)特性和光學(xué)微結(jié)構(gòu)的光耦合效率。

TMOS的驅(qū)動(dòng)控制電路系統(tǒng)采用時(shí)序驅(qū)動(dòng)控制。TMOS顯示作為像素的一系列的光開關(guān)，控制著每個(gè)像素開和關(guān)，并根據(jù)特定的時(shí)間來發(fā)光。每個(gè)像素處理所有的色彩，而不再需要RGB亞像素。與其他技術(shù)需要模擬設(shè)置以控制光調(diào)制不同，TMOS使用開關(guān)時(shí)序，通過脈沖寬度調(diào)制的方式產(chǎn)生灰度。

TMOS技術(shù)與TFT-LCD工藝兼容，可以以更低成本替代傳統(tǒng)TFT-LCD。通過對(duì)TMOS面板進(jìn)行匹配設(shè)計(jì)，經(jīng)過TFT-LCD面板廠商授權(quán)，可以使用現(xiàn)有的LCD廠的TFT-LCD設(shè)備進(jìn)行TMOS面板的制作[24]。

TMOS顯示的結(jié)構(gòu)需要克服兩個(gè)關(guān)鍵挑戰(zhàn)，需要在批量生產(chǎn)過程中進(jìn)一步優(yōu)化：足夠低的像素驅(qū)動(dòng)電壓和適當(dāng)?shù)恼掣蕉?。薄膜上的?dǎo)體與TFT玻璃上的導(dǎo)體所構(gòu)成的電容結(jié)構(gòu)是由電壓差驅(qū)動(dòng)的，電壓差產(chǎn)生庫(kù)倫力，從而驅(qū)動(dòng)薄膜上的推拉作用。由于這種電容結(jié)構(gòu)尺寸在單個(gè)像素級(jí)別，因而導(dǎo)電板之間的距離直接與驅(qū)動(dòng)像素所需的電壓直接相關(guān)。工藝的挑戰(zhàn)在于在確保兩個(gè)導(dǎo)體距離足夠近的前提下，電壓足夠低以與TFT制作工藝兼容，一般而言，電壓需要<20 V。

6 結(jié) 論

近些年，基于MEMS輔助的顯示穩(wěn)步發(fā)展。IMOD、DMS與TMOS 3種基于MEMS輔助的顯示均具有低功耗的特點(diǎn)，因而受到了廣泛關(guān)注。MEMS加工工藝主要有體硅微機(jī)械加工工藝、表面微機(jī)械加工工藝和非硅工藝3種，其中體硅微機(jī)械加工工藝需要雙面光刻機(jī)、鍵合技術(shù)等，LIGA工藝需要X-Ray曝光等，因此不能與TFT-LCD工藝兼容; 表面微機(jī)械加工工藝簡(jiǎn)單，可與TFT工藝兼容，是基于MEMS輔助的顯示部分重點(diǎn)關(guān)注方向。IMOD、DMS與TMOS的器件電極與驅(qū)動(dòng)陣列部分均可使用TFT產(chǎn)線制作。同時(shí)，由于MEMS封裝占據(jù)了基于MEMS輔助的顯示制造大部分成本，為了進(jìn)一步降低成本，以與TFT-LCD工藝兼容為方向，MEMS封裝將向著系列化和標(biāo)準(zhǔn)化、微型化和復(fù)雜化發(fā)展。