背板电极传感器的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及机电系统（EMS)装置封装及可集成到EMS装置封装中的传感器。
【背景技术】
[0002] 机电系统（EMS)包含具有电及机械元件的装置、激活器、换能器、传感器、例如镜 面及光学膜等光学组件及电子装置。EMS装置或元件可以多种尺度制造，包含（但不限于） 微尺度及纳米尺度。举例来说，微机电系统（MEMS)装置可包含大小在约一微米到数百微米 或以上的范围内的结构。纳米机电系统（NEMS)装置可包含大小小于一微米（包含（例如） 小于数百纳米的大小）的结构。可使用沉积、蚀刻、光刻及/或蚀刻掉衬底及/或所沉积材 料层的部分或添加层以形成电及机电装置的其它微机械加工工艺来形成机电元件。
[0003] 一种类型的EMS装置被称为干涉式调制器（IMOD)。术语"IMOD"或"干涉式光调 制器"是指使用光学干涉原理选择性地吸收及/或反射光的装置。在一些实施方案中，頂OD 显示元件可包含一对导电板，所述导电板中的一者或两者可能整体或部分地为透明的及/ 或反射性的，且能够在施加适当电信号后即刻进行相对运动。举例来说，一个板可包含沉积 在衬底上方、衬底上或由衬底支撑的静止层，另一板可包含与所述静止层以气隙分开的反 射隔膜。一个板相对于另一板的位置可改变入射在頂OD显示元件上的光的光学干涉。基 于頂OD的显示装置具有广泛范围的应用，且预期用于改进现有产品及形成新产品，尤其是 具有显不能力的广品。
[0004] 包含显示装置、蜂窝式电话及平板计算机的许多EMS装置封装包含离散感测组件 以便向装置提供额外功能性。然而，并入诸如加速度计或压力传感器等此类额外感测组件 添加了装置的成本及复杂度，且表示所添加功能性与所添加成本之间的折衷。
【发明内容】
[0005] 本发明的系统、方法及装置各自具有若干创新方面，其中没有单个方面单独负责 本文所揭示的合乎需要的属性。
[0006] 本发明中描述的标的物的一个新颖方面可实施于一种机电系统（EMS)装置封装 中，其包含：衬底，其具有第一表面；至少一个EMS装置，其由所述衬底的所述第一表面支 撑，所述至少一个EMS装置包含经配置以放置为与感测电路电连通的电极；背板，其密封到 所述第一衬底以形成围封所述至少一个EMS装置的空腔；以及至少一个传感器电极，其由 所述背板支撑且经配置以放置为与所述感测电路电连通以在所述传感器电极与所述至少 一个EMS装置的所述电极之间形成电容性传感器。
[0007] 在一些实施方案中，所述封装可包含由所述背板支撑的多个传感器电极及由所述 背板的所述第一表面支撑的多个EMS装置，其中所述多个传感器电极经配置以放置为与所 述多个EMS装置中的电极连通以形成多个电容性传感器。在一个进一步实施方案中，所述 多个传感器电极可包含布置成栅格的传感器电极阵列。在另一进一步实施方案中，所述多 个传感器电极可包含所述至少一个传感器电极及沿着所述至少一个传感器电极的外围安 置的第二电极。在又一实施方案中，所述第二电极可为外接所述至少一个传感器电极的实 质上环形电极。
[0008] 在一些实施方案中，所述感测电路可经配置以测量指示所述至少一个传感器电极 与所述至少一个EMS装置的所述电极之间的所述电容的信号。在一个进一步实施方案中， 所述感测电路可另外经配置以至少部分基于所述至少一个传感器电极与所述至少一个EMS 装置的所述电极之间的所述电容的度量而估计由所述EMS装置封装支撑的对象的重量。在 另一进一步实施方案中，所述感测电路可另外经配置以确定所述封装内的压力与所述封装 外部的周围压力之间的压力差。在一个又其它实施方案中，所述封装可另外包含温度传感 器。在另一又其它实施方案中，所述感测电路可另外经配置以估计所述封装的高度。在另 一进一步实施方案中，所述至少一个传感器电极可包含多个传感器电极，且所述感测电路 可另外经配置以估计触摸事件相对于所述封装的地点。在另一进一步实施方案中，所述封 装可另外包含与所述感测电路电连通的至少一个带通滤波器。在又一实施方案中，所述至 少一个带通滤波器可调谐到指示所述封装上的撞击的频率，且所述感测电路可另外经配置 以至少部分基于所述至少一个传感器电极与所述至少一个的所述电极之间的随时间而变 的所述电容的度量来确定所述封装是否已经受撞击。
[0009] 在一些实施方案中，所述至少一个传感器电极可安置在所述背板的面向所述衬底 的表面上。在一些实施方案中，所述至少一个传感器电极可安置在所述背板的背对所述衬 底的表面上。
[0010] 在一些实施方案中，所述EMS装置可形成显示器的一部分，所述封装进一步包含： 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；以及存储器装 置，其经配置以与所述处理器通信。在一个进一步实施方案中，所述封装可进一步包含：驱 动器电路，其经配置以将至少一个信号发送到所述显示器；以及控制器，其经配置以将所述 图像数据的至少一部分发送到所述驱动器电路。在又一实施方案中，所述驱动器电路可包 含所述感测电路。在另一进一步实施方案中，所述封装可进一步包含图像源模块，所述图像 源模块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含接收器、收 发器及发射器中的至少一者。在另一进一步实施方案中，所述封装可进一步包含输入装置， 所述输入装置经配置以接收输入数据并将所述输入数据传达到所述处理器。
[0011] 本发明中描述的标的物的另一新颖方面可实施于一种方法中，所述方法包含： 将传感器电极放置为与感测电路电连通，其中所述传感器电极由背板支撑；将机电系统 (EMS)装置中的电极放置为与所述感测电路电连通，其中所述HMS装置由衬底的第一表面 支撑，且其中所述背板由空腔与所述衬底分开且密封到所述衬底的所述第一表面以形成含 有所述EMS装置的封装；以及测量指示所述传感器电极与所述EMS装置中的所述电极之间 的电容的信号。
[0012] 在一些实施方案中，所述方法可进一步包含至少部分基于指示所述传感器电极与 所述EMS装置中的所述电极之间的所述电容的所述信号确定所述衬底与所述背板之间的 相对位移的度量。在一些实施方案中，所述方法可进一步包含基于指示所述传感器电极与 所述EMS装置中的所述电极之间的所述电容的所述信号确定所述封装内的压力与所述封 装外部的周围压力之间的压力差的指示。在另一实施方案中，所述方法可进一步包含基于 所述压力差的所述指示估计所述封装的高度。在又一实施方案中，所述方法可进一步包含 确定所述封装的温度的指示，其中确定所述封装的高度还基于所述封装的所述温度的所述 指示。
[0013] 在一些实施方案中，所述方法可进一步包含基于指示所述传感器电极与所述EMS 装置中的所述电极之间的所述电容的所述信号估计由所述封装支撑的对象的质量。在一些 实施方案中，将所述传感器电极放置为与所述EMS装置中的所述电极电连通可包含将多个 传感器电极中的每一者放置为与所述感测电路电连通以形成多个电容性传感器，且所述方 法可进一步包含对于每一电容性传感器，测量指示所述电容性传感器的电容的信号，及至 少部分基于指示所述电容性传感器的所述电容的所述所测量信号估计触摸事件相对于所 述封装的地点。在一个进一步实施方案中，多个电容性传感器中的至少一些可依次形成。在 另一进一步实施方案中，多个电容性传感器中的至少一些可同时形成。
[0014] 在一些实施方案中，测量指示所述传感器电极与所述EMS装置中的所述电极之间 的所述电容的信号可包含测量指示在一定时间周期内的所述电容的信号，且所述方法可另 外包含使用至少一个带通滤波器对所述所测量信号进行滤波。在另一实施方案中，所述方 法可进一步包含至少部分基于通过使用所述至少一个带通滤波器对所述所测量信号进行 滤波而形成的经滤波信号识别所述封装经受的撞击的发生。
[0015] 本发明中描述的标的物的另一新颖方面可实施于一种机电系统（EMS)装置封装 中，其包含：衬底，其具有第一表面；至少一个EMS装置，其由所述衬底的所述第一表面支 撑，所述至少一个EMS装置包含电极；背板，其密封到所述第一衬底以形成围封所述至少一 个EMS装置的空腔；以及用于感测所述衬底与所述背板之间的相对位移的装置，其中所述 感测装置由所述背板支撑。
[0016] 在一些实施方案中，所述感测装置可包含至少一个传感器电极，所述至少一个传 感器电极由所述背板支撑且经配置以放置为与感测电路电连通以在所述传感器电极与所 述至少一个EMS装置的所述电极之间形成电容性传感器。
[0017] 本发明中描述的标的物的另一新颖方面可实施于一种制造机电系统装置（EMS) 封装的方法中，所述方法包含：提供支撑EMS装置的衬底，其中所述EMS装置包含至少一个 电极；提供支撑至少一个传感器电极的背板；将所述衬底接合到所述背板以形成包含所述 EMS装置的EMS装置封装；以及形成允许感测电路与所述至少一个传感器电极之间及所述 感测电路与所述EMS装置的所述至少一个电极之间的电连通的导电结构。
[0018] 在一些实施方案中，所述背板可另外支撑连接到所述至少一个传感器电极的感测 电路。在一些实施方案中，所述衬底可另外支撑连接到所述EMS装置的所述至少一个电极 的感测电路。在一些实施方案中，所述至少一个传感器电极可包含传感器电极阵列。在一 些实施方案中，所述至少一个传感器电极可包含中心传感器电极及围绕所述中心传感器电 极的外围延伸的至少一个环形传感器电极。在一些实施方案中，所述感测电路可形成经配 置以控制所述EMS装置的驱动器电路的至少一部分。
[0019] 在附图及下文描述中阐述本发明中所描述的标的物的一或多个实施方案的细节。 尽管本发明中所提供的实例主要是依据基于EMS及MEMS的显示器来描述，但本文中所提供 的概念可适用于其它类型的显示器，例如液晶显示器、有机发光二极管（"OLED"）显示器及 场发射显示器。其它特征、方面及优点将从所述描述、图式及权利要求书而变得显而易见。 应注意，以下各图的相对尺寸可能未按比例绘制。
【附图说明】
[0020] 图1为描绘干涉式调制器（MOD)显示装置的一系列显示元件或显示元件阵列中 的两个邻近的MOD显示元件的等角视图说明。
[0021] 图2为说明并有基于MOD的显示器的电子装置的系统框图，所述基于MOD的显 示器包含頂OD显示元件的三元件乘三元件阵列。
[0022] 图3A及3B为包含EMS元件阵列及背板的EMS封装的一部分的示意性分解部分透 视图。
[0023] 图4A展示具有支撑在背板的内表面上的传感器电极的EMS装置封装的分解图的 实例。
[0024] 图4B展示图IA的经装配EMS装置封装的横截面图。
[0025] 图5展示说明使用具有集成式传感器电极的EMS装置封装的感测方法的流程图的 实例。
[0026] 图6展示具有支撑在背板的外表面上的传感器电极的EMS装置封装的另一实施方 案的分解图。
[0027] 图7展示说明使用具有集成式传感器电极的EMS装置封装的感测方法的流程图的 实例。
[0028] 图8展示支撑待称重的对象的EMS装置封装的实例。
[0029] 图9展示说明测量放置在具有集成式传感器电极的EMS装置封装上的对象的质量 的方法的流程图的实例。
[0030] 图10展示具有支撑在背板的内表面上的一个以上传感器电极的EMS装置封装的 另一实施方案的分解图。
[0031] 图11展示说明使用背板传感器阵列感测触摸事件的方法的流程图的实例。
[0032] 图12展示响应于引起低频振荡的刺激及引起高频振荡的刺激两者而诱发的随时 间推移的电容改变的曲线图。
[0033] 图13展示说明检测HMS装置封装上的撞击的方法的流程图的实例。
[0034] 图14展示说明制造具有集成式背板传感器的EMS装置封装的方法的流程图的实 例。
[0035] 图15A及15B为说明包含多个頂OD显示元件的显示装置的系统框图。
[0036] 各个图式中的相同参考数字及名称指示相同元件。
【具体实施方式】
[0037] 以下描述是针对出于描述本发明的创新方面的目的的某些实施方案。然而，所属 领域的技术人员将容易认识到，可以许多不同方式应用本文中的教示。所描述的实施方案 可在可经配置以显示图像的任何装置、设备或系统中实施，而不论图像是在运动中（例如， 视频）还是静止的（例如，静态图像），且不论图像为文字的、图形的还是图片的。更确切地 说，预期所描述的实施方案可包含在例如（但不限于）以下各者等多种电子装置中或与例 如（但不限于）以下各者等多种电子装置相关联：移动电话、具多媒体因特网功能的蜂窝式 电话、移动电视接收器、无线装置、智能电话、