用于封装一显示器的方法及系统的制作方法

专利名称：用于封装一显示器的方法及系统的制作方法
技术领域：
本发明的技术领域涉及微机电系统(MEMS)及对此种系统的封装。更具体而言，本发明的技术领域涉及干涉式调制器及在环境条件下制作此种调制器的方法。
背景技术：
微机电系统(MEMS)包括微机械元件、激励器及电子元件。微机械元件可采用沉积、蚀刻或其他可蚀刻掉衬底及/或所沉积材料层的若干部分或可添加若干层以形成电和机电装置的微机械加工工艺制成。一种类型的MEMS装置被称为干涉式调制器。本文所用术语干涉式调制器或干涉式光调制器是指一种使用光学干涉原理来选择性地吸收及/或反射光的装置。在某些实施例中，干涉式调制器可包含一对导电板，其中之一或二者均可全部或部分地透明及/或为反射性，且在施加一个适当的电信号时能够相对运动。在一具体实施例中，其中一个板可包含一沉积在一衬底上的静止层，另一个板可包含一通过一气隙与该静止层隔开的金属隔板。如本文所更详细说明，其中一个板相对于另一个板的位置可改变入射于干涉式调制器上的光的光学干涉。上述装置具有广泛的应用范围，且在此项技术中，利用及/或修改这些类型装置的特性、以使其性能可用于改善现有产品及制造目前尚未开发的新产品将颇为有益。

发明内容
本发明的系统、方法及装置均具有多个方面，任一单个方面均不能单独决定其所期望特性。现在，对其更主要的特性进行简要论述，此并不限定本发明的范围。在查看这一说明，尤其是在阅读了标题为“具体实施方式

”的部分之后，人们即可理解本发明的器件如何提供优于其他显示装置的优点。
本文所述实施例提供一种封装结构及一种在环境条件下制造一封装结构的方法。本发明的一实施例是一种制造一显示装置的方法，其包括提供一上面形成有一干涉式调制器的透明衬底；及通过在一背板与所述透明衬底之间施加一密封体将所述背板接合至所述透明衬底以形成一封装，其中所述干涉式调制器由所述封装囊封且所述封装具有至少一个开孔。
本发明的另一实施例是一种通过如下方法制成的显示装置提供一上面形成有一干涉式调制器的透明衬底；及通过在一背板与所述透明衬底之间施加一密封体将所述背板接合至所述透明衬底以形成一封装，其中所述干涉式调制器由所述封装囊封且所述封装具有至少一个开孔。
又一实施例是一种基于微机电系统的装置，其包括用于透射光的透射构件；用于对透射穿过所述透射构件的光进行调制的调制构件；用于覆盖所述调制构件的覆盖构件；及用于将所述覆盖构件接合至所述透射构件以形成一封装的密封构件，且其中所述覆盖构件或所述密封构件包含一经密封的开孔。
再一实施例是一种基于微机电系统的装置，其包括一上面形成有一微机电装置的透明衬底；一背板；及一密封体，所述密封体构造成将所述背板接合至所述透明衬底以将所述微机电装置囊封于一封装内，其中所述背板或密封体具有一密封的开孔。
还一实施例是一种制造一显示装置的方法，其包括提供一上面形成有一微机电装置的透明衬底；通过在一背板与所述透明衬底之间应用一密封体而将所述背板接合至所述透明衬底以形成一封装，其中所述微机电装置由所述封装囊封且所述封装具有至少一个开孔；及通过经所述至少一个开孔向所述封装内引入一气体而降低所述封装中的水分含量。
另一实施例是一种通过如下方法制成的显示装置提供一上面形成有一微机电装置的透明衬底；通过在一背板与所述透明衬底之间应用一密封体而将所述背板接合至所述透明衬底以形成一封装，其中所述微机电装置由所述封装囊封且所述封装具有至少一个开孔；及通过经所述至少一个开孔向所述封装内引入一气体而降低所述封装中的水分含量。
又一实施例是一种显示装置，其包括用于透射光的透射构件；用于对透射穿过所述透射构件的光进行调制的调制构件；用于覆盖所述调制构件的覆盖构件；及用于将所述背板接合至所述透明衬底以将所述微机电装置囊封于一封装内的密封构件，其中所述封装具有至少一个端封，且其中为移除所述封装内的水分含量，将所述至少一个端封构造成在密封所述至少一个端封之前允许气体流过。
再一实施例是一种基于微机电系统的装置，其包括一上面形成有一微机电装置的透明衬底；一背板；及一密封体，所述密封体将所述背板接合至所述透明衬底以将所述微机电装置囊封于一封装内，其中所述密封体施加于所述背板与所述透明衬底之间且所述封装具有至少一个端封，其中为移除所述封装内的水分含量，将所述至少一个端封构造成在密封所述至少一个端封之前允许气体流过。


根据下文说明及附图(未按比例绘制)，将易知本发明的这些及其他方面，这些附图旨在例示而非限定本发明，附图中图1为一等轴图，其显示一干涉式调制器显示器的一实施例的一部分，其中一第一干涉式调制器的一可移动反射层处于一释放位置，且一第二干涉式调制器的一可移动反射层处于一受激励位置。
图2为一系统方框图，其显示一包含一3×3干涉式调制器显示器的电子装置的一实施例。
图3为图1所示干涉式调制器的一实例性实施例的可移动镜位置与所施加电压的关系图。
图4为一组可用于驱动干涉式调制器显示器的行和列电压的示意图。
图5A显示在图2所示的3×3干涉式调制器显示器中的一个实例性显示数据帧。
图5B显示可用于写入图5A所示帧的行信号及列信号的一个实例性时序图。
图6A及6B为显示一显示装置的一实施例的系统方块图。
图7A为一图1所示装置的剖面图。
图7B为一干涉式调制器的一替代实施例的一剖面图。
图7C为一干涉式调制器的另一替代实施例的一剖面图。
图8为一基本封装结构的剖面图。
图9A为一根据一在背板中具有开孔的实施例的封装结构的剖面图。
图9B为一根据一在周边密封体中具有开孔的实施例的封装结构的剖面图。
图9C为图9B所示封装结构的俯视平面图。
图9D为一根据一实施例的具有开孔的背板的俯视平面图。
图9E为一在背板中具有开孔的封装结构的剖面图。
图9F为一根据另一实施例的具有开孔的俯视平面图。
图9G为一根据又一实施例的具有开孔的背板的俯视平面图。
图10为一根据一在背板中具有开孔且在封装内具有干燥剂的实施例的封装结构的剖面图。
图11A-11B为显示根据一实施例自封装中移除水蒸汽的过程的示意图。
图11C为图11B所示实施例的俯视平面图。
图12为一显示根据另一实施例自封装中移除水蒸汽的过程的示意图。
图13为一显示根据又一实施例自封装中移除水蒸汽的过程的示意图。
图14为一显示根据再一实施例自封装中移除水蒸汽的过程的示意图。
图15为一显示根据又一实施例自封装中移除水蒸汽的过程的示意图。
图16A-16C为一显示根据另一实施例自封装中移除水蒸汽的过程的示意图。
图17A为一显示根据一实施例对开孔进行密封的过程的示意图。
图17B为在对开孔进行密封之前图17A所示实施例的俯视平面图。
图18A与18B为系统方块图，其显示一包括复数个干涉式调制器的视觉显示装置的一实施例。
具体实施例方式
下文说明是针对本发明的某些具体实施例。不过，本发明可通过许多种不同的方式实施。在本说明中，会参照附图，在附图中，相同的部件自始至终使用相同的编号标识。根据以下说明容易看出，本发明可在任一配置用于显示图像(无论是动态图像(例如视频)还是静态图像(例如静止图像)，也无论是文字图像还是图片图像)的装置中实施。更具体而言，本发明可在例如(但不限于)以下等众多种电子装置中实施或与这些电子装置相关联移动电话、无线装置、个人数据助理(PDA)、手持式计算机或便携式计算机、GPS接收器/导航器、照像机、MP3播放器、摄像机、游戏机、手表、时钟、计算器、电视监视器、平板显示器、计算机监视器、汽车显示器(例如里程表显示器等)、驾驶舱控制装置及/或显示器、摄像机景物显示器(例如车辆的后视摄像机显示器)、电子照片、电子告示牌或标牌、投影仪、建筑结构、包装及美学结构(例如一件珠宝的图像显示器)。与本文所述MEMS装置具有类似结构的MEMS装置也可用于非显示应用，例如用于电子切换装置。
图1中显示一个含有一干涉式MEMS显示元件的干涉式调制器显示器实施例。在这些装置中，像素处于亮状态或暗状态。在亮(“on(开)”或“open(打开)”)状态下，显示元件将入射可见光的一大部分反射至用户。在处于暗(“关(off)”或“closed(关闭)”)状态下时，显示元件几乎不向用户反射入射可见光。视不同的实施例而定，可颠倒“on”及“off”状态的光反射性质。MEMS像素可配置成主要在所选色彩下反射，以除黑色和白色之外还可实现彩色显示。
图1为一等轴图，其显示一视觉显示器的一系列像素中的两相邻像素，其中每一像素包含一MEMS干涉式调制器。在某些实施例中，一干涉式调制器显示器包含一由这些干涉式调制器构成的行/列阵列。每一干涉式调制器包括一对反射层，该对反射层定位成彼此相距一可变且可控的距离，以形成一至少具有一个可变尺寸的光学谐振空腔。在一实施例中，其中一个反射层可在两个位置之间移动。在本文中称为弛豫状态的第一位置上，该可移动层的位置距离一固定的局部反射层相对远。在第二位置上，该可移动层的位置更近地靠近该局部反射层。根据可移动反射层的位置而定，从这两个层反射的入射光会以相长或相消方式干涉，从而形成各像素的总体反射或非反射状态。
在图1中显示的像素阵列部分包括两个相邻的干涉式调制器12a和12b。在左侧的干涉式调制器12a中，显示一可移动的高度反射层14a处于一弛豫位置，该弛豫位置距一固定的局部反射层16a一预定距离。在右侧的干涉式调制器12b中，显示一可移动的高度反射层14b处于一受激励位置处，该受激励位置靠近固定的局部反射层16b。
固定层16a、16b导电、局部透明且局部为反射性，并可通过例如在一透明衬底20上沉积将一个或多个各自为铬及氧化铟锡的层而制成。所述各层被图案化成平行条带，且可形成一显示装置中的行电极，如将在下文中所进一步说明。可移动层14a、14b可形成为由沉积在支柱18顶部的一或多个沉积金属层(与行电极16a、16b正交)及一沉积在支柱18之间的中间牺牲材料构成的一系列平行条带。在牺牲材料被蚀刻掉以后，这些可变形的金属层14a、14b与固定的金属层通过一规定的气隙19隔开。这些可变形层可使用一具有高度导电性及反射性的材料(例如铝)，且该些条带可形成一显示装置中的列电极。
在未施加电压时，空腔19保持位于层14a、16a之间，且可变形层处于如图1中像素12a所示的一机械弛豫状态。然而，在向一所选行和列施加电位差之后，在所述行和列电极相交处的对应像素处形成的电容器被充电，且静电力将这些电极拉向一起。如果电压足够高，则可移动层发生形变，并被压到固定层上(可在固定层上沉积一介电材料(在该图中未示出)，以防止短路，并控制分隔距离)，如图1中右侧的像素12b所示。无论所施加的电位差极性如何，该行为均相同。由此可见，可控制反射与非反射像素状态的行/列激励与传统的LCD及其他显示技术中所用的行/列激励在许多方面相似。
图2至图5B显示一个在一显示应用中使用一干涉式调制器阵列的实例性过程及系统。
图2为一系统方框图，该图显示一可体现本发明各方面的电子装置的一个实施例。在该实例性实施例中，所述电子装置包括一处理器21-其可为任何通用单芯片或多芯片微处理器，例如ARM、Pentium、Pentium II、Pentium III、Pentium IV、PentiumPro、8051、MIPS、Power PC、ALPHA，或任何专用微处理器，例如数字信号处理器、微控制器或可编程门阵列。按照业内惯例，可将处理器21配置成执行一个或多个软件模块。除执行一个操作系统外，还可将该处理器配置成执行一个或多个软件应用程序，包括网页浏览器、电话应用程序、电子邮件程序或任何其它软件应用程序。
在一实施例中，处理器21还配置成与一阵列控制器22进行通信。在一实施例中，阵列控制器22包括向一显示阵列或面板30提供信号的一行驱动电路24及一列驱动电路26。图1中所示的阵列剖面图在图2中以线1-1示出。对于MEMS干涉式调制器，所述行/列激励协议可利用图3所示的这些装置的滞后性质。其可能需要例如一10伏的电位差来使一可移动层自弛豫状态变形至受激励状态。然而，当所述电压自该值降低时，在所述电压降低回至10伏以下时，所述可移动层将保持其状态。在图3的实例性实施例中，在电压降低至2伏以下之前，可移动层不会完全弛豫。因此，在图3所示的实例中，存在一大约为3-7伏的电压范围，在该电压范围内存在一施加电压窗口，在该窗口内所述装置稳定在弛豫或受激励状态。在本文中将其称为“滞后窗口”或“稳定窗口”。对于一具有图3所示滞后特性的显示阵列而言，行/列激励协议可设计成在行选通期间，向所选通行中将被激励的像素施加一约10伏的电压差，并向将被释放的像素施加一接近0伏的电压差。在选通之后，向像素施加一约5伏的稳态电压差，以使其保持在行选通使其所处的任何状态。在被写入之后，在该实例中，每一像素均承受一处于3-7伏的“稳定窗口”内的电位差。该特性使图1所示的像素设计在相同的所施加电压条件下稳定在一既有的激励状态或弛豫状态。由于干涉式调制器的每一像素，无论处于激励状态还是弛豫状态，实质上均是一由所述固定反射层及移动反射层所构成的电容器，因此，该稳定状态可在一滞后窗口内的电压下得以保持而几乎不消耗功率。如果所施加的电位恒定，则基本上没有电流流入像素。
在典型应用中，可通过根据第一行中所期望的一组受激励像素确定一组列电极而形成一显示帧。此后，将一行脉冲施加于第1行的电极，从而激励与所确定的列线对应的像素。此后，将所确定的一组列电极变成与第二行中所期望的一组受激励像素对应。此后，将一脉冲施加于第2行的电极，从而根据所确定的列电极来激励第2行中的相应像素。第1行的像素不受第2行的脉冲的影响，因而保持其在第1行的脉冲期间所设定到的状态。可按顺序性方式对全部系列的行重复上述步骤，以形成所述的帧。通常，通过以某一所期望帧数/秒的速度连续重复该过程来用新显示数据刷新及/或更新这些帧。还有很多种用于驱动像素阵列的行及列电极以形成显示帧的协议亦为人们所熟知，且可与本发明一起使用。
图4、5A及图5B显示一种用于在图2所示的3×3阵列上形成一显示帧的可能的激励协议。图4显示一组可用于具有图3所示滞后曲线的像素的可能的行及列电压电平。在图4的实施例中，激励一像素包括将相应的列设定至-Vbias，并将相应的行设定至+ΔV，其可分别对应于-5伏及+5伏。释放像素则是通过将相应的列设定至+Vbias并将相应的行设定至相同的+ΔV、由此在所述像素两端形成一0伏的电位差来实现。在那些其中行电压保持0伏的行中，像素稳定于其最初所处的状态，而与该列处于+Vbias还是-Vbias无关。还如图4所示，应了解，也可使用与上述电压具有相反极性的电压，例如激励一像素可包括将相应的列设定至+Vbias、将相应的行设定至-ΔV。在本实施例中，释放像素是通过将相应的列设定至-Vbias并将相应的行设定至相同的-ΔV、以在像素两端形成一0伏的电位差来实现。
图5B为一显示一系列行及列信号的时序图，这些信号施加于图2所示的3×3阵列，其将形成图5A所示的显示布置，其中受激励像素为非反射性。在写入图5A所示的帧之前，像素可处于任何状态，在该实例中，所有的行均处于0伏，且所有的列均处于+5伏。在这些所施加电压下，所有的像素稳定于其现有的受激励状态或弛豫状态。
在图5A所示的帧中，像素(1，1)、(1，2)、(2，2)、(3，2)及(3，3)受到激励。为实现这一效果，在第1行的一“行时间“期间，将第1列及第2列设定为-5伏，将第3列设定为+5伏。此不会改变任何像素的状态，因为所有像素均保持处于3-7伏的稳定窗口内。此后，通过一自0伏上升至5伏然后又下降回至0伏的脉冲来选通第1行。由此激励像素(1，1)和(1，2)并使像素(1，3)弛豫。阵列中的其它像素均不受影响。为将第2行设定为所期望状态，将第2列设定为-5伏，将第1列及第3列被设定为+5伏。此后，向第2行施加相同的选通脉冲将激励像素(2，2)并使像素(2，1)和(2，3)弛豫。同样，阵列中的其它像素均不受影响。类似地，通过将第2列和第3列设定为-5伏，并将第1列设定为+5伏对第3行进行设定。第3行的选通脉冲将第3行像素设定为图5A所示的状态。在写入帧之后，行电位为0，而列电位可保持在+5或-5伏，且此后显示将稳定于图5A所示的布置。应了解，可对由数十或数百个行和列构成的阵列使用相同的程序。还应了解，用于实施行和列激励的电压的时序、顺序及电平可在以上所概述的一般原理内变化很大，且上述实例仅为实例性，任何激励电压方法均可与本文所述的系统及方法一起使用。
图6A及6B为显示一显示装置40的一实施例的系统方块图。显示装置40例如可为蜂窝式电话或移动电话。然而，显示装置40的相同组件及其稍作变化的形式也可作为例如电视及便携式媒体播放器等各种类型显示装置的例证。
显示装置40包括一外壳41、一显示器30、一天线43、一扬声器44、一输入装置48及一麦克风46。外壳41通常由所属领域的技术人员所熟知的许多种制造工艺中的任何一种制成，包括注射成型及真空成形。另外，外壳41可由许多种材料中的任何一种制成，包括但不限于塑料、金属、玻璃、橡胶及陶瓷，或其一组合。在一实施例中，外壳41包括可与其它具有不同颜色或包含不同标志、图片或符号的可移动部分互换的可移动部分(未示出)。
实例性显示装置40的显示器30可为众多种显示器中的任一种，包括本文所述的双稳显示器。在其它实施例中，显示器30包括例如上文所述的等离子体显示器、EL、OLED、STN LCD或TFT LCD等平板显示器、或例如CRT或其它管式装置等非平板显示器，这些显示器为所属领域的技术人员所熟知。然而，为便于说明本实施例，显示器30包括本文所述的干涉式调制器显示器。
在图6B中示意性地显示实例性显示装置40的一实施例的组件。所示实例性显示装置40包括一外壳41，并可包括其他至少部分地封闭于其中的组件。例如，在一实施例中，实例性显示装置40包括一网络接口27，该网络接口27包括一耦接至一收发器47的天线43。收发器47连接至处理器21，处理器21又连接至调节硬件52。调节硬件52可配置成对一信号进行调节(例如对一信号进行滤波)。调节硬件52连接至一扬声器44及一麦克风46。处理器21还连接至一输入装置48及一驱动控制器29。驱动控制器29耦接至一帧缓冲器28并耦接至阵列驱动器22，阵列驱动器22又耦接至一显示阵列30。一电源50根据具体实例性显示装置40的设计的要求为所有组件供电。
网络接口27包括天线43及收发器47，以使实例性显示装置40可通过网络与一个或多个装置进行通信。在一实施例中，网络接口27还可具有某些处理功能，以降低对处理器21的要求。天线43为所属领域的技术人员已知的任一种用于发射和接收信号的天线。在一实施例中，该天线根据IEEE802.11标准(包括IEEE802.11(a)，(b)，或(g))来发射及接收RF信号。在另一实施例中，该天线根据蓝牙(BLUETOOTH)标准来发射及接收RF信号。倘若为蜂窝式电话，则该天线被设计成接收CDMA、GSM、AMPS或其他用于在无线移动电话网络中进行通信的已知信号。收发器47对自天线43接收的信号进行预处理，以使其可由处理器21接收及进一步处理。收发器47还处理自处理器21接收到的信号，以使其可通过天线43自实例性显示装置40发射。
在一替代实施例中，可由一接收器取代收发器47。在另一替代实施例中，网络接口27可由一可存储或产生拟发送至处理器21的图像数据的图像源替代。例如，该图像源可为一含有图像数据的数字视频光盘(DVD)或硬盘驱动器、或一产生图像数据的软件模块。
处理器21通常控制实例性显示装置40的总体运行。处理器21自网络接口27或一图像源接收数据(例如压缩的图像数据)，并将该数据处理成原始图像数据或处理成一种易于处理成原始图像数据的格式。然后，处理器21将处理后的数据发送至驱动控制器29或发送至帧缓冲器28进行存储。原始数据通常是指可识别一图像内每一位置处的图像特性的信息。例如，所述图像特性可包括颜色、饱和度及灰度级。
在一实施例中，处理器21包括一微控制器、CPU、或用于控制实例性显示装置40的运行的逻辑单元。调节硬件52通常包括用于向扬声器44发送信号及从麦克风46接收信号的放大器及滤波器。调节硬件52可为实例性客户机40内的离散组件，或者可并入处理器21或其他组件内。
驱动控制器29直接自处理器21或自帧缓冲器28接收由处理器21产生的原始图像数据，并适当地将原始图像数据重新格式化以便高速传输至阵列驱动器22。具体而言，驱动控制器29将原始图像数据重新格式化成一具有光栅状格式的数据流，以使其具有一适合于扫描显示阵列30的时间次序。然后，驱动控制器29格式化后的信息发送至阵列驱动器22。尽管一驱动控制器29(例如一LCD控制器)通常作为一独立的集成电路(IC)与系统处理器21相关联，但这些控制器可按许多种方式进行构建。其可作为硬件嵌入于处理器21中、作为软件嵌入于处理器21中、或以硬件形式与阵列驱动器22完全集成。
通常，阵列驱动器22自驱动控制器29接收格式化后的信息并将视频数据重新格式化成一组平行的波形，该组平行的波形每秒许多次地施加至来自显示器的x-y像素矩阵的数百条、有时数千条引线。
在一实施例中，驱动控制器29、阵列驱动器22、及显示阵列30适用于本文所述的任一类型的显示器。举例而言，在一实施例中，驱动控制器29是一传统的显示控制器或一双稳显示控制器(例如一干涉式调制器控制器)。在另一实施例中，阵列驱动器22为一传统驱动器或一双稳显示驱动器(例如一干涉式调制器显示器)。在一实施例中，一驱动控制器29与阵列驱动器22集成在一起。这种实施例在例如蜂窝式电话、手表及其他小面积显示器等高度集成的系统中很常见。在又一实施例中，显示阵列30是一典型的显示阵列或一双稳显示阵列(例如一包含一干涉式调制器阵列的显示器)。
输入装置48使用户能够控制实例性显示装置40的运行。在一实施例中，输入装置48包括一小键盘(例如一QWERTY键盘或一电话小键盘)、一按钮、一开关、一触敏屏幕、一压敏或热敏薄膜。在一实施例中，麦克风46是实例性显示装置40的输入装置。当使用麦克风46向该装置输入数据时，可由用户提供语音命令来控制实例性显示装置40的运行。
电源50可包括许多种能量存储装置，此在所属领域内众所周知。例如，在一实施例中，电源50为一可再充电的蓄电池，例如一镍-镉蓄电池或一锂离子蓄电池。在另一实施例中，电源50为一可再生能源、电容器或太阳能电池，包括一塑料太阳能电池及太阳能电池涂料。在另一实施例中，电源50配置成从墙上的插座接收电力。
在某些实施方案中，控制可编程性如上文所述存在于一驱动控制器中，该驱动控制器可位于电子显示系统中的数个位置上。在某些情形中，控制可编程性存在于阵列驱动器22中。所属领域的技术人员将知，可在任意数量的硬件及/或软件组件中及在不同的配置中实施上述优化。
按照上述原理运行的干涉式调制器的详细结构可千变万化。例如，图7A-7C显示移动镜结构的三种不同实施例。图7A为图1所示实施例的剖面图，其中在正交延伸的支撑件18上沉积一金属材料条带14。在图7B中，可移动的反射材料14仅在隅角处在系链32上附接至支撑件。在图7C中，可移动反射材料14悬吊在一可变形层34上。由于反射材料14的结构设计及所用材料可在光学特性方面得到优化，且可变形层34的结构设计和所用材料可在所期望机械特性方面得到优化，因此该实施例具有若干优点。在许多公开文件中，包括例如第2004/0051929号美国公开申请案中，描述了各种不同类型干涉装置的生产。可使用很多种人们所熟知的技术来制成上述结构，此包括一系列材料沉积、图案化及蚀刻步骤。
下文将更详细地说明干涉式调制器的封装技术。干涉式调制器通常包括移动部件，例如可移动的镜14a、14b，所示移动部件必须具有一可在其中移动的受保护空间。
在图8中显示了一用于一干涉式调制器的基本封装结构700的一示意图。如在图8中所示，一基本封装结构700包括一透明衬底710及一背板盖或“帽”720。如图8所示，一干涉式调制器730囊封于封装结构700内。较佳地，背板720与透明衬底710密封在一起，以保护干涉式调制器730免受环境中的有害元素的损害。
下文将更详细地论述一种根据图8所示实施例对干涉式调制器进行封装的方法。本文所述的封装及封装方法可用于对任一干涉式调制器进行封装，包括但不限于上文所述的干涉式调制器。
如上文所述，干涉式调制器730配置成反射穿过透明衬底的光，并包含移动部件，例如可移动的镜14a、14b。因此，为使这些移动部件能够移动，较佳地在这些移动部件与背板720之间形成一间隙或空腔770。间隙或空腔770使干涉式调制器730的机械部件(例如可移动的镜14a、14b)能够移动。应了解，在一实施例中，是在将一具有凹陷区域的背板720接合至透明衬底710时形成间隙或空腔770，如图8所示。
透明衬底710可为任一种能够在上面形成薄膜、MEMS装置的透明物质。此等透明物质包括但不限于玻璃、塑料及透明聚合物。图像是通过用作一成像表面的透明衬底710进行显示。
根据一实施例，较佳在一透明衬底710上形成一干涉式调制器730。应了解，干涉式调制器730的固定镜16a、16b毗邻透明衬底710，且可移动的镜14a、14b形成于固定镜16a、16b上，形成的方式使可移动的镜14a、14b可在图8所示实施例的封装结构700的空腔770内移动。
为形成干涉式调制器730，在一实施例中将透明衬底710覆盖以氧化铟锡(ITO)。所述ITO可较佳地通过包括化学气体沉积(CVD)及溅射在内的标准沉积技术沉积至约500的厚度。较佳在ITO上沉积一薄层铬。然后，蚀刻ITO/铬双层并将其图案化成若干列，以形成列电极16a、16b。较佳在各ITO/铬列上形成一层二氧化硅(SiO2)，以形成局部反射性的固定镜16a、16b。较佳在该结构上沉积(并随后释放)一硅(Si)牺牲层，以在固定镜16a、16b与可移动的镜14a、14b之间形成一光学谐振腔。在其他实施例中，该牺牲层可由钼(Mo)、钨(W)或钛(Ti)形成。
在该硅牺牲层上沉积另一较佳由铝形成的镜层，以形成干涉式调制器730的可移动的镜14a、14b。沉积该镜层并将其图案化成若干与列电极16a、16b正交的行，以形成上文所述的行/列阵列。在其他实施例中，该镜层可包含高度反射性金属，例如(举例而言)银(Ag)或金(Au)。或者，该镜层可为一构造成提供适当光学性质及机械性质的金属堆叠。
在形成可移动的镜14a、14b之后，较佳使用一气体蚀刻工艺移除硅牺牲层，以在固定镜16a、16b与可移动的镜14a、14b之间形成光学空腔。在一实施例中，如下文所将更详细地说明，在将背板接合至透明衬底后经由背板或周边密封体中的开孔移除该牺牲层。可使用标准蚀刻技术来移除硅牺牲层。该特定的释放蚀刻将视拟释放的材料而定。例如，可使用二氟化氙(XeF2)来移除硅牺牲层。在另一实施例中，在将背板720接合至透明衬底710之前移除镜16a、16b、14a、14b之间的硅牺牲层。所属领域的技术人员将知，干涉式调制器730的每一层较佳均使用标准沉积技术及标准光刻技术来沉积及图案化。
所属领域的技术人员将了解，背板720起机械功能，以保护干涉式调制器730免受环境中的污染物的影响。背板720连同透明衬底710及一密封体740(其将在下文中加以更详细说明)一起防止机械干扰、水分及污染气体进入并潜在地损坏封装700内的干涉式调制器730。
背板720可由任何适用的材料制成一无论是透明材料还是不透明材料，也无论是导电材料还是绝缘材料。适用于背板720的材料包括但不限于玻璃(例如浮法玻璃，1737，碱石灰)、塑料、陶瓷、聚合物、层压制品、及金属和金属箔(例如不锈钢(SS302、SS410)、科伐(Kovar)、镀层科伐)。
通常设置一密封构件或一密封体740使透明衬底710与背板720接合形成封装结构700。密封体740可为一个半气密性密封体，例如一传统的环氧基粘着剂。在其他实施例中，除其他类型的密封体之外，密封体740可为聚异丁烯(PIB)、O形圈、薄膜金属焊、液体旋涂玻璃、焊料、聚合物或塑料、以及其他类型的密封体。在又一实施例中，密封体740可为一气密性密封体。
在使背板720与透明衬底710接合后，即可使密封体740固化及硬化。所属领域的技术人员将了解，背板720与透明衬底710之间可经过硬化的密封体740不同于可在将封装结构700划分成单独的阵列后所应用的密封体。
通常希望在单个透明衬底上制造数个干涉式调制器阵列、应用背板、然后将所述结构划分成单独的阵列。在将密封体740硬化后，即可对所述结构进行机械或激光划割或以其他方式准备划分。视密封体740以及其他因素而定，可能需要在划分后对各个单独的封装结构或阵列应用一端封。
图9A显示一具有一端封开孔的封装结构800的一实施例的侧视示意图。端封开孔通常为位于一原本连续的周边密封体(如图9B所示)中的开孔或者为位于背板820中的开孔或孔850，如图9A所示。图9C为图9B所示实施例的俯视平面图。如图9B及9C所示，周边密封体不连续地散布，从而在密封体840中留下一开孔860。
应了解，在背板中可能存在多于一个开孔850，如图9D-9G所示。在图9A所示实施例中，可对开孔或孔850进行密封，以形成一端封或密封的开孔，从而使封装800完整地带有例如一金属或玻璃帽、金属箔、粘着剂、钎料、或经过UV或热固化的聚合物。
应了解，金属帽还具有其他用途。例如，金属帽可与一由可能包含用于射频(RF)信号的电子接口的印刷电路板(PCB)背板形成的背板一起使用。PCB背板不仅可用作对集成于背板中的电路的保护，而且可增强RF电路需要。例如，可设置金属帽来进行RF增强或保护。也可在PCB背板或干涉式调制器内并入天线性质，包括但不限于使用一金属背板或一金属帽作为一蜂窝式电话的天线。
在封装过程中使用这些开孔或孔850使得能够在环境条件中、在压力控制室之外进行封装。通常，环境条件为一无微粒的洁净室中的试验室条件，其通常是温度约为70°F、相对湿度处于约40-60％范围内且更佳约为50％。开孔或孔850使封装800内的压力能够逸出，从而在接合或密封过程中压力不会导致透明衬底810与背板820分开，这是因为在封装800内不会建立起压力。使封装内的压力通过开孔850逸出会在封装850内实现恒定的压力，此还使密封体宽度更为均匀，即使密封体未以均匀厚度分布。
开孔或孔850还可构造成允许材料进入及排出封装800。具体而言，开孔或孔850可构造成允许向干涉式调制器830施加溶剂来移除间隔层或牺牲层，此将在下文中予以更详细说明。所属领域的技术人员将了解，可能并非必需使用端封，此将在下文中予以更详细说明。
一般而言，希望使渗透入封装结构800内的水蒸汽最少化，由此控制封装结构800内部的环境。封装结构800可进行气密性密封，以保证无论周围环境如何，封装结构800内的环境均保持恒定。一气密性密封制程的实例揭示于美国专利第6,589,625号中，该案全文以引用方式并入本文中。
在一具有气密性密封体的实施例中，密封体840为一气密性阻障层，其用作一环境阻障层来防止任何空气及水蒸汽流过密封体840并进入封装结构800。适用于气密性密封体的材料包括但不限于焊缝、钎料、与例如沸石等分子筛相混合的粘着剂。仅粘著剂组份自身并不能用作一合适的环境阻障层，因为其将最终使水分及其他污染物渗透入封装结构800内。对于空间紧要的环境而言，可能希望使用由上述材料之一形成的半气密性密封体840，这是因为相对于例如焊接或钎焊等其他密封技术而言，密封体840可能非常薄且很廉价。半气密性密封体840可通过简单的流水线制造工艺来施加，而气密性密封体的焊接及钎焊技术则需要极高温度的工艺，此可能会损坏封装结构800、相对昂贵且往往因焊接或钎焊的密封体更厚而占据大得多的空间。应了解，半气密性密封体可包括不与任何分子筛或干燥剂相混合的粘着剂。
在一实施例中，沸石可包括铝硅酸盐结构的矿物，例如铝硅酸钠。在另一实施例中，沸石可包括微孔硅酸盐矿物。应了解，也可使用除沸石以外的可用作分子级吸收性过滤材料的有效成份。在一实施例中，粘着剂可为低释气性粘着剂。在其他实施例中，粘着剂可为具有不同释气性的粘着剂。在密封体中所用的干燥剂可为二氧化钙、氧化锶(SRO)、硅胶、蒙脱土粘土(较佳为硅酸镁铝)、分子筛(沸石，例如Na12AlO3SiO212XH2O)、或硫酸钙。
所属领域的技术人员应了解，密封体840的材料量将取决于在封装结构800的寿命期内将需要自封装结构800内移除的水分或污染气体的估计量。密封体840的材料量也不仅取决于当封装形成时封装结构800内部的水分或污染气体量，而且取决于密封体800的渗透率及封装组件的可能的释气。
沸石可在相对高的温度下吸收水分子。沸石可将水分及污染气体陷获于其孔隙中。所属领域的技术人员将了解，可选择具有不同孔隙尺寸的沸石作为密封体840的材料来吸收不同的污染物。在一实施例中，将沸石选择成吸收污染物分子，例如临界直径最大为10埃的芳香族支链烃。在另一实施例中，可选择孔隙尺寸介于2埃与3埃之间的沸石来吸收直径小于2埃的污染物分子，例如氢气及水分子。在又一实施例中，可使用孔隙尺寸约为五十埃(50)的沸石来吸收氮气及二氧化碳分子。所属领域的技术人员将知，气密性密封体840可由具有不同孔隙尺寸的沸石的混合物构成。
密封体840通常围绕干涉式调制器830沿周边施加至透明衬底810。所属领域的技术人员将了解，在一其中封装结构800包含多于一个干涉式调制器830的实施例中，密封体840通常围绕所述复数个干涉式调制器830的周边施加至透明衬底810。在某些实施例中，密封体840较佳形成为厚度介于约1-20微米范围内、更佳介于约12-18微米范围内、尤其更佳为15微米。所属领域的技术人员将了解，密封体840的厚度将取决于各种因素，包括装置的估计寿命、密封体840的材料、在寿命期内估计会渗透入封装结构800内的污染物及水分的量、周围环境的湿度、及在封装结构800内是否包含干燥剂以及背板820与透明衬底810的平整度。然后将背板820置于透明衬底810上，并通过密封体840将透明衬底810与背板820密封于一起以形成封装结构800。
在某些实施例中，围绕密封体840的周边施加一外部粘着剂珠(未图示)。外部粘着剂珠可包括一低渗透率粘着剂，其可为封装结构800提供额外的环境保护。外部粘着剂珠可适用于具有大量污染物的环境中，在这种环境中，除非装入不切实际的有效成份量，否则仅密封体840自身将无法用作有效的气密性密封体。例如，如果密封体840包含高含量的沸石(例如按重量计沸石多于60％)，则密封体840可变得在显微镜下多孔并具有高的粘度因而难以涂覆。这种具有高含量沸石的密封体840可能无法为封装结构800提供健壮的机械支撑。而外圈也可提供额外的机械支撑。
如图9A所示，背板820中可形成有至少一个开孔850。可通过该开孔向封装结构800的内部引入一释脱材料，例如二氟化氙(XeF2)，来移除干涉式调制器830内的牺牲层(固定镜16a、16b与可移动的镜14a、14b之间的牺牲层)。这些开口850的数量及尺寸取决于牺牲层的所需移除速率。
为移除由钼(Mo)、硅(Si)、钨(W)、或钛(Ti)形成的牺牲层，可通过背板820中的一个或多个开口850将二氟化氙(XeF2)引入封装结构800的内部。较佳通过在背板820中蚀刻开口来形成背板820中的这些开口850。二氟化氙(XeF2)与牺牲层发生反应，从而移除牺牲层。对于由旋涂玻璃或氧化物形成的牺牲层，较佳在背板820已接合至透明衬底810后进行气体蚀刻或气相蚀刻来移除牺牲层。所属领域的技术人员将知，移除工艺将视牺牲层的材料而定。
在移除牺牲层后，较佳对背板820中的开口850进行密封。在一实施例中，使用一热固化或UV固化的聚合物来密封这些开孔。这(些)开孔也可使用金属或玻璃帽、金属箔、粘着剂、焊缝、或钎料来密封。所属领域的技术人员将知，也可使用其他材料且较佳是使用具有高粘度的材料。
在另一实施例中，在移除牺牲层之后、对这(些)开孔850进行密封之前，可通过(例如)这(些)开孔850以蒸气形式在封装结构800内部施加干燥剂。在某些实施例中，一部分干燥剂860可包含至或涂覆至背板820的内表面，如图10所示。此外，可通过这(些)开孔850向封装800的内部施加更多或其他类型的干燥剂。这(些)开孔850的尺寸较佳较小，从而可使高吸收率干燥剂或慢吸收率干燥剂均能够在将背板820接合至透明衬底810之前包含入背板820中，因为在无任何真空或压力驱动力的情况下通过这(些)开孔进入封装800内的空气量将足够小。在一较佳实施例中，开孔850的直径介于约10-100微米范围内。这(些)开孔850使干燥剂860能够在组装之前包含入背板820内，并使某种气体或蚀刻剂能够通过这(些)开孔850注入以激活干燥剂860或在封装800中沉积另外的干燥剂。
如上文所述，可使用干燥剂来控制存留于封装结构800内的水分。然而，如果密封体840完全为气密性，则不必使用干燥剂来防止水分自大气进入封装结构800的内部。
由于无需使用干燥剂，因而使封装结构800能够更薄，此为人们所期望。然而，在某些实施例中，例如在那些具有半气密性密封体的实施例中，却需要使用干燥剂。通常，在含有干燥剂的封装中，装置的预期寿命可能取决于干燥剂的寿命。当干燥剂完全耗尽时，随着有足够多的水分进入封装结构从而对干涉式调制器造成损坏，干涉式调制器显示器将失效。装置的理论最大寿命取决于进入封装内的水蒸汽通量以及干燥剂的量及种类。
应了解，在一具有气密性密封体的封装结构实施例中，装置的寿命并不取决于干燥剂的能力或者密封体的外形尺寸。在这种封装结构中，干涉式调制器将不会因干燥剂耗尽而失效。
如上文所述，可使用干燥剂来减少存留于封装结构800内的水分。干燥剂可用于具有气密性或半气密性密封体的封装。在具有半气密性密封体的封装中，干燥剂可用于控制自环境进入封装内的水分。所属领域的技术人员将知，对于气密性密封的封装而言，干燥剂可能并非必需，但是其可合乎需要地控制存留在封装结构800内的水分。对于具有气密性密封体的封装，可在封装内提供干燥剂来吸收在制造过程中进入封装内的任何水分。
一般而言，任何可陷获水分而不会干扰干涉式调制器830的光学性质的物质均可用作干燥剂。适宜的干燥剂材料包括但不限于沸石、分子筛、表面吸附剂、松散吸附剂及化学反应剂。所属领域的技术人员将知，干燥剂材料应根据许多种因素加以选择，这些因素包括环境中污染气体的估计量以及干燥剂材料的吸收速率和干燥剂材料量。
干燥剂可具有不同的形式、形状及尺寸。除了为固体形式外，干燥剂也可为粉末形式。这些粉末可直接插入至封装内，或者其可与一粘着剂相混合进行涂覆。在一替代实施例中，干燥剂在施加于封装内部之前可形成为各种形状，例如圆柱形或薄片形。
在另一实施例中，可在使透明衬底810与背板820接合之后施加干燥剂。根据该实施例，如图9A所示，在背板820中形成一小的孔或开孔850。所属领域的技术人员将知，可在背板820中形成多于一个孔或开孔850。在图9A所示实施例中，较佳在将背板820接合至透明衬底810之前形成开孔或孔850。开孔或孔850允许在背板820与透明衬底810已密封在一起之后向各个单独的封装结构800注射入干燥剂。在本实施例中，也要求对开孔或孔850进行密封，以形成密封的封装结构800，从而使封装结构800的内部与周围的外界环境隔绝。所属领域的技术人员将知，开孔或孔850还可利于实现一完整周边密封过程，由此消除在周边密封体840中使用的通常的LCD型端封开孔。背板820中的开孔或孔850较佳在将干燥剂注射入封装800内后进行密封。
所属领域的技术人员还将知道，在某些实施例中，在封装800内涂覆一自对准的单分子层或抗静摩擦涂层，以使干涉式调制器830的移动部件(例如元件14a、14b)能够轻松地移动。所述自对准的单分子层可通过这(些)开孔850涂覆至封装结构800的内部。所述单分子层较佳地包含一构造成降低移动部件上的表面摩擦及/或排出移动部件中的水蒸汽的材料。自对准的单分子层的实例性材料包括但不限于氟硅烷、氯氟硅烷、甲氧基硅烷、三氯硅烷、全氟癸羧酸、十八烷基三氯硅烷(OTS)、二氯二甲基硅烷、或疏水性或非粘着性材料，例如PTFE、特氟隆、聚硅氧、聚苯乙烯、聚氨酯(标准的及可由紫外线固化的二者)、一包含一疏水性组分的嵌段共聚物(例如聚甲基丙烯酸甲酯)、或聚硅氮烷(尤其是带有聚硅氧烷的聚硅氮烷)。在某些实施例中，自对准的单分子层的实例性材料包括但不限于无机材料，例如下述中的一种或多种石墨、类金刚石碳(DLC)、碳化硅(SiC)、氢化金刚石涂层、或氟化DLC。在各移动部件之间存在水蒸汽可能会增大使所述移动部件分离所需的力，因而是不利的。因此，降低表面摩擦及/或水蒸汽在移动部件上积聚的能力会相应地降低使各移动部件分离所需的力。然而，应了解，通常的环境湿度值所提供的水蒸汽不足以不利地影响封装800内干涉式调制器830的功用。
一般而言，干涉式调制器具有高于有机发光二极管(OLED)显示器的湿度要求容限(例如最高至约10％)。即使封装800进行半气密性密封或气密性密封，水蒸汽也可能渗透入封装800内。在其中在封装800的内部放置干燥剂的某些实施例中，可容许一定量的水分渗入，此视干燥剂的容量而定。然而，如果所存在的水分或水蒸汽的量高于容限值，或者如果渗透入封装800内的水多于所期望的量，则干涉式调制器830的寿命可能会缩短或者可能不能正确工作。此外，在某些实施例中，已在组装期间产生及/或渗入的水分可能在封装的制作完成之前尚未恰当地移除。此外，封装内部的相对湿度值，尤其在无干燥剂的情况下，应保持小于容限值，以使干涉式调制器830在其预期寿命期间正确工作。
如图9B所示，封装结构800并非在背板820中具有一开孔，而是可在周边密封体840中具有一开孔860，或者除在背板820中具有一开孔外，还可在周边密封体840中具有一开孔860。密封体840中的开孔860提供与上文针对背板820中的开孔所述的相同的优点，包括使得能够在环境条件下进行封装、能够引入释脱材料、干燥剂及自对准的单分子层。如位于背板中的开孔一样，在本实施例中，在使透明衬底810与背板820相接合并引入干燥剂、释脱材料及自对准的单分子层之后，较佳将密封体840中的开孔860封闭以形成一密封的开孔。在一较佳实施例中，使用一较佳可由UV固化或热固化的聚合物对开孔860进行密封。较佳使聚合物的粘度低于周边密封体840的粘度，以使增大的表面张力有助于聚合物将开孔860完全密封。
图11A-11B显示根据一实施例自所述封装移除水蒸汽的过程的示意图。图11A中的封装900包含一干燥剂970，而图11B中的封装900则不包含干燥剂。图11C为图11B所示实施例的俯视平面图。如图11C所示，密封体940未连续分布，以在密封体940中形成一入口960及一出口980。下面将更详细地说明一水蒸汽移除过程。本文中所用术语“水蒸汽”可包括任何型式的水，包括但不限于液态水、气态水(气相)、或封装内部表面上的凝结水。
如图11A-11B所示，在密封体940中界定有一入口960及一出口980。在一实施例中，入口960构造成向封装900的内部提供一气体，且出口980构造成使水蒸汽能够排出封装900。在图11A-11B所示实施例中，在密封体940中界定有一个入口及一个出口。
在一替代实施例中，在密封体中界定一个入口及复数个出口。在一实施例中，入口960与出口980中的至少一个是使用一划针形成。在该实施例中，入口960及出口980的形状基本为圆形。在另一实施例中，入口960及出口980可具有不同于圆形的形状。所属领域的技术人员将知，入口960及/或出口980也可通过钻制或使用任何其他合适的工具来形成。
在某些实施例中，入口960与出口980具有基本相同的尺寸。在其他实施例中，入口960与出口980可具有不同的尺寸。例如，入口960的尺寸可大于出口孔980的尺寸。或者，可通过在移除水蒸汽后如何可有效地或容易地对入口960及出口980进行密封这一准则来确定入口960及出口980的尺寸。换句话说，只要可有效地实施密封，入口960及出口980可具有任意尺寸。入口960及出口980中至少一个的直径较佳介于约10μm-2mm范围内，更佳地介于约500μm-1.5mm范围内，尤其更佳地为约1mm。
可在密封体940中同时界定入口960及出口980。或者，在密封体940中首先界定入口960及出口980中的一个，然后再界定另一个。例如，可首先形成入口960，并在已通过入口960向封装900内引入气体后形成出口980。在该实施例中，可升高封装900内部的气体压力以便增强水蒸汽移除过程。
在一实施例中，引入封装900内的气体为干燥的惰性气体，较佳为分子态的氮，即N2。在另一实施例中，所述气体为氩气。应了解，所述气体可为任一种可通过例如压力、干燥、驱除(吹除)或抽真空(抽吸)来有效地移除封装900内部的水蒸汽的气体。例如，所述气体可为空气、经加热的空气、经加热的气体、或干燥的气体。
所述气体可通过入口960连续地馈送入封装900的内部，直至基本上移除所有水蒸汽为止。在一实施例中，可通过监测出口孔980处的湿度以测量排出出口980的气体的湿度，来确定水蒸汽是否已基本得到移除。
在又一实施例中，至少一部分水蒸汽可借助例如真空泵通过封装900中的开孔自封装900内部移除。除水蒸汽外，所供给的气体还可移除其他有害的材料(例如灰尘、其他有害的颗粒或液体材料)。在该实施例中，可将封装900放置于一室(或真空室)中，并可通过抽空所述室、然后将其重新充以一干燥气体(例如氮气或氩气)来将气体馈送入封装900内。在该实施例中，在封装900周围形成至少部分真空，以自封装900内部抽出水蒸汽。应了解，在该实施例中，在封装900中仅需要一个开孔。因此，在该实施例中不需要兼具有一入口960及一出口980。
在一实施例中，可在封装900的制造过程期间移除水蒸汽。在该实施例中，可使用一其中首先蚀刻掉干涉式调制器930中的牺牲层的“释脱“或移除工艺，如上文所述。然后，可使用通过形成于密封体940中的入口960引入封装内的载送气体(例如氮气或氩气)来移除封装900内部的水蒸汽(及/或任何有害的或不需要的材料)。在一实施例中，所述移除工艺通过一MEMS蚀刻系统来实施，例如，使用可自XACIX(USA)购得的X3系列Xetch系统及可自Penta Vacuum(新加坡)购得的MEMS ETCHER系统。
图12为一根据另一实施例自封装内部移除水蒸汽的过程的示意图。在该实施例中，并非使用一密封体将一背板密封至透明衬底来囊封干涉式调制器，而是在透明衬底1010上沉积一薄膜1020并在干涉式调制器1030上形成一牺牲层。在该实施例中不需要单独的密封体。而是如图12所示在薄膜1020中形成入口1040及出口1050。应了解，需要移除牺牲层以形成一可供干涉式调制器1030的移动部件(例如机械部件14a、14b)在其中移动的空腔。为移除牺牲层，可通过薄膜1020中的开孔1040、1050向封装结构1000内部引入一释脱材料(例如二氟化氙(XeF2))来移除牺牲层。在移除牺牲层之后，可使用上文所述的方法移除封装内部的水蒸汽。一种具有一薄膜背板的封装结构阐述于在2005年1月28日提出申请的第11/045,738号美国专利申请案中，该申请案以引用方式并入本文中。
图13为一根据另一实施例自一封装1100移除水蒸汽的过程的示意图。在该实施例中，在背板1120中而非在密封体1140中形成一入口1150。如上文所述，由于背板1120是由例如玻璃、金属或挠性聚合物等材料制成，因而例如可使用划针或激光器在背板1120中有效地形成入口1150。较佳地通过施与一不连续的密封体而在密封体1140中形成一出口1160，如图13所示。可通过入口1150向封装1100内馈送气体以移除水蒸汽及/或有害材料。或者，应了解，入口可形成于密封体中，且出口可形成于背板中。
图14为一显示根据另一实施例，一用于自一封装1200移除水蒸汽的封装构造的示意图。在该实施例中，入口1250与出口1260二者均形成于背板1220中而非如图13所示形成于密封体1240中。在形成入口1250及出口1260后，即可向封装1200内馈送气体来移除水蒸汽及/或有害材料。应了解，入口1250及出口1260可在背板1220的制作过程中形成于背板1220中。
图15为一显示根据又一实施例，一用于自一封装1300移除水蒸汽的封装构造的示意图。在该实施例中，在透明衬底1310中形成一入口1350并通过施与一不连续的密封体而在密封体1340中形成出口1360，如图15所示。如上文所述，由于透明衬底1310是由例如玻璃、塑料或聚合物等材料制成，因而可例如使用划针或激光器在透明衬底1310中有效地界定入口1350。在形成入口1350及出口1360后，即可向封装1300内引入气体来移除封装内部的水蒸汽。
图16A-16C为显示根据另一实施例自一封装1400移除水蒸气的过程的示意图。在该实施例中，较佳在封装1400中仅形成一个开孔。如图16A所示，可在密封体1440中形成开孔1450。或者，如图16B所示，可在背板1420中形成开孔1460。在另一实施例中，如图16C所示，可在透明衬底1410中形成开孔1470。在这些实施例中，可向封装1400内引入经加热的空气或一种经加热的气体来干燥封装1400内的水蒸汽。在将经加热的气体提供至封装1400内部后，还可实施抽真空以自封装1400的内部抽出任何残留的水蒸气。应了解，如上文所详细说明，开孔1450、1460、1470也可用于注射入干燥剂、释脱材料或自对准的单分子层。
图17A为根据一实施例，一对封装1500中的开孔进行密封的过程的示意图。在自封装1600的内部基本上或彻底移除水蒸汽及/或有害的材料后，较佳对任何开孔1560进行密封以形成一端封。图17B为在对开孔1560进行密封之前图17A所示实施例的俯视平面图。如图17B中的俯视平面图所示，通过施与一不连续的密封体1540而在密封体1540中形成开孔1560。在图17A所示实施例中，使用与形成周边密封体1540的相同材料1550对密封体1540中的开孔1560进行密封。应了解，尽管图17A显示一在密封体1540中具有开孔的封装的封装过程，然而也可对其他实施例实施相同或相似的密封过程。例如，可使用与形成背板的材料相同的材料来密封背板中的开孔。或者，可使用与形成透明衬底的材料相同的材料来密封透明衬底中的开孔。所属领域的技术人员将知，也可使用替代材料来密封所述开孔，这些替代材料包括但不限于较佳具有低粘度的热固化或UV固化的环氧树脂、焊缝、钎料、金属帽及玻璃帽。
通常，可在真空、介于真空至环境压力(且包括环境压力)之间的压力或在高于环境压力的压力下完成封装过程，包括端封过程。亦可在密封制程期间在一具有可变且可控的高或低压力的环境中完成封装制程。在完全干燥的环境中对干涉式调制器进行封装可能较为有利，但并非必须如此。
如上文所述，在密封过程期间，背板或周边密封体中的开孔在封装结构内与封装结构外部保持等同的压力。封装环境可为处于环境条件下的惰性气体。在环境条件下进行封装可降低工艺成本，这是因为其更可能实现设备选择的多样性且因为所述装置可在环境条件下运输而不会影响装置的运行。
图18A及18B为显示一显示装置2040的另一实施例的系统方框图。显示装置2040例如可为蜂窝式电话或移动电话。然而，显示装置2040的相同组件及其稍作变化的形式也可作为例如电视及便携式媒体播放器等各种类型显示装置的例证。
显示装置2040包括一外壳2041、一显示器2030、一天线2043、一扬声器2045、一输入装置2048及一麦克风2046。外壳2041通常由所属领域的技术人员所熟知的众多种制造工艺中的任一种工艺制成，包括注射成型及真空成形。此外，外壳2041可由众多种材料中的任一种材料制成，包括但不限于塑料、金属、玻璃、橡胶及陶瓷、或其一组合。在一实施例中，外壳2041包括可拆式部分(未图示)，这些可拆式部分可与其他具有不同颜色的、或包含不同标识、图片或符号的可拆式部分换用。
实例性显示装置2040的显示器2030可为众多种显示器中的任一种，包括本文所述的双稳显示器。在其他实施例中，显示器2030包括例如上文所述的等离子体显示器、EL、OLED、STN LCD或TFT LCD等平板显示器、或例如CRT或其他管式装置等非平板显示器，这些显示器为所属领域的技术人员所熟知。然而，为便于说明本实施例，显示器2030包括一如本文所述的干涉式调制器显示器。
在图18B中示意性地显示实例性显示装置2040的一实施例的组件。所示实例性显示装置2040包括一外壳2041，并可包括其他至少部分地封闭于其中的组件。例如，在一实施例中，实例性显示装置2040包括一网络接口2027，该网络接口2027包括一耦接至一收发器2047的天线2043。收发器2047连接至处理器2021，处理器2021又连接至调节硬件2052。调节硬件2052可配置成对一信号进行调节(例如对一信号进行滤波)。调节硬件2052连接至一扬声器2045及一麦克风2046。处理器2021还连接至一输入装置2048及一驱动控制器2029。驱动控制器2029耦接至一帧缓冲器2028并耦接至阵列驱动器2022，阵列驱动器2022又耦接至一显示阵列2030。一电源2050根据具体实例性显示装置2040的设计的要求为所有组件供电。
网络接口2027包括天线2043及收发器2047，以使实例性显示装置2040可通过网络与一个或多个装置进行通信。在一实施例中，网络接口2027还可具有某些处理功能，以降低对处理器2021的要求。天线2043是所属领域的技术人员所知的用于发射及接收信号的任一种天线。在一实施例中，该天线根据IEEE802.11标准(包括IEEE802.11(a)，(b)，或(g))来发射及接收RF信号。在另一实施例中，该天线根据蓝牙(BLUETOOTH)标准来发射及接收RF信号。倘若为蜂窝式电话，则该天线被设计成接收CDMA、GSM、AMPS或其他用于在无线移动电话网络中进行通信的已知信号。收发器2047对自天线2043接收的信号进行预处理，以使其可由处理器2021接收及进一步处理。收发器2047还处理自处理器2021接收到的信号，以使其可通过天线2043自实例性显示装置2040发射。
在一替代实施例中，可由一接收器取代收发器2047。在又一替代实施例中，可由一图像源取代网络接口2027，该图像源可存储或产生拟发送至处理器2021的图像数据。例如，该图像源可为一含有图像数据的数字视频光盘(DVD)或硬盘驱动器、或一产生图像数据的软件模块。
处理器2021通常控制实例性显示装置2040的总体运行。处理器2021自网络接口2027或一图像源接收数据(例如压缩的图像数据)，并将该数据处理成原始图像数据或处理成一种易于处理成原始图像数据的格式。然后，处理器2021将处理后的数据发送至驱动控制器2029或发送至帧缓冲器2028进行存储。原始数据通常是指可识别一图像内每一位置处的图像特性的信息。例如，所述图像特性可包括颜色、饱和度及灰度级。
在一实施例中，处理器2021包括一微控制器、CPU、或用于控制实例性显示装置2040的运行的逻辑单元。调节硬件2052通常包括用于向扬声器2045发送信号及用于自麦克风2046接收信号的放大器及滤波器。调节硬件2052可为实例性显示装置2040内的离散组件，或者可并入处理器2021或其他组件内。
驱动控制器2029直接自处理器2021或自帧缓冲器2028接收由处理器2021产生的原始图像数据，并适当地将原始图像数据重新格式化以便高速传输至阵列驱动器2022。具体而言，驱动控制器2029将原始图像数据重新格式化成一具有光栅类格式的数据流，以使其具有一适合于扫描显示阵列2030的时间次序。然后，驱动控制器2029将格式化后的信息发送至阵列驱动器2022。尽管驱动控制器2029(例如LCD控制器)通常是作为一独立的集成电路(IC)与系统处理器2021相关联，然而这些控制器也可按许多种方式进行构建。其可作为硬件嵌入于处理器2021中、作为软件嵌入于处理器2021中、或以硬件形式与阵列驱动器2022完全集成在一起。
通常，阵列驱动器2022自驱动控制器2029接收格式化后的信息并将视频数据重新格式化成一组平行的波形，该组平行的波形每秒许多次地施加至来自显示器的x-y像素矩阵的数百条、有时数千条引线。
在一实施例中，驱动控制器2029、阵列驱动器2022、及显示阵列2030适用于本文所述的任一类型的显示器。举例而言，在一实施例中，驱动控制器2029是一传统的显示控制器或一双稳显示控制器(例如一干涉式调制器控制器)。在另一实施例中，阵列驱动器2022是一传统驱动器或一双稳显示驱动器(例如一干涉式调制器显示器)。在一实施例中，一驱动控制器2029与阵列驱动器2022集成在一起。这种实施例在例如蜂窝式电话、手表及其他小面积显示器等高度集成的系统中很常见。在又一实施例中，显示阵列2030是一典型的显示阵列或一双稳显示阵列(例如一包含一干涉式调制器阵列的显示器)。
输入装置2048使用户能够控制实例性显示装置2040的运行。在一实施例中，输入装置2048包括一小键盘(例如QWERTY键盘或电话小键盘)、一按钮、一开关、一触敏屏幕、一压敏或热敏薄膜。在一实施例中，麦克风2046是实例性显示装置2040的输入装置。当使用麦克风2046向该装置输入数据时，可由用户提供语音命令来控制实例性显示装置2040的运行。
电源2050可包含许多种能量存储装置，此在所属领域内众所周知。例如，在一实施例中，电源2050为一可再充电的蓄电池，例如一镍-镉蓄电池或一锂离子蓄电池。在另一实施例中，电源2050是一可再生能源、电容器或太阳能电池，包括塑料太阳能电池及太阳能电池漆。在另一实施例中，电源2050配置成自墙上的插座接收电力。
在某些实施方案中，控制可编程性如上文所述存在于一驱动控制器中，该驱动控制器可位于电子显示系统中的数个位置上。在某些情形中，控制可编程性存在于阵列驱动器2022中。所属领域的技术人员将知，可在任意数量的硬件及/或软件组件中及在不同的配置中实施上述优化。
尽管上文详细说明是显示、说明及指出本发明的适用于各种实施例的新颖特征，然而应了解，所属领域的技术人员可在形式及细节上对所示装置或工艺的作出各种省略、替代及改变，此并不背离本发明的精神。应知道，由于某些特征可与其他特征相独立地使用或付诸实践，因而可在一并不提供本文所述的所有特征及优点的形式内实施本发明。
权利要求
1.一种制造一显示装置的方法，其包括提供一上面形成有一干涉式调制器的透明衬底；及通过在一背板与所述透明衬底之间施加一密封体而将所述背板接合至所述透明衬底以形成一封装，其中所述干涉式调制器由所述封装囊封，且所述封装具有至少一个开孔。
2.如权利要求1所述的方法，其进一步包括在将所述背板接合至所述透明衬底之后密封所述至少一个开孔。
3.如权利要求1所述的方法，其进一步包括在将所述背板接合至所述透明衬底之后通过所述至少一个开孔引入干燥剂。
4.如权利要求1所述的方法，其包括在所述透明衬底及微机电装置上沉积一牺牲层；及在所述牺牲层上沉积一薄膜背板以形成一封装，其中所述薄膜具有至少一个开孔。
5.如权利要求1或4所述的方法，其进一步包括在将所述背板接合至所述透明衬底之后通过所述至少一个开孔引入一释脱材料。
6.如权利要求5所述的方法，其中所述释脱材料为二氟化氙。
7.如权利要求4所述的方法，其进一步包括在移除所述牺牲层之后通过所述至少一个开孔向所述封装内引入一气体。
8.如权利要求7所述的方法，其进一步包括在引入所述气体后密封所述至少一个开孔。
9.如权利要求7所述的方法，其中所述薄膜具有至少两个开孔。
10.如权利要求7所述的方法，其中所述气体经过加热。
11.如权利要求7所述的方法，其中所述气体为氮气或氩气。
12.如权利要求1所述的方法，其进一步包括在将所述背板接合至所述透明衬底之后通过所述至少一个开孔引入一自对准的单分子层。
13.如权利要求1所述的方法，其中所述至少一个开孔位于所述背板中。
14.如权利要求13所述的方法，其进一步包括使用一金属帽来密封所述至少一个开孔。
15.如权利要求13所述的方法，其中通过钎焊来实施所述密封。
16.如权利要求13所述的方法，其中所述密封体为一连续的密封体。
17.如权利要求1所述的方法，其中在将所述背板接合至所述透明衬底之前将干燥剂施加至所述背板。
18.如权利要求1所述的方法，其中所述方法在环境条件中进行。
19.如权利要求1所述的方法，其进一步包括使用一聚合物来密封所述至少一个开孔。
20.如权利要求1所述的方法，其中所述至少一个开孔位于所述密封体中。
21.一种通过如权利要求1所述的方法制成的显示装置。
22.一种基于微机电系统的装置，其包括用于透射光的透射构件；用于对透射穿过所述透射构件的光进行调制的调制构件；用于覆盖所述调制构件的覆盖构件；及用于将所述覆盖构件接合至所述透射构件以形成一封装的密封构件，且其中所述覆盖构件或所述密封构件包含一密封的开孔。
23.如权利要求22所述的装置，其中所述透射构件包括一透明衬底。
24.如权利要求22所述的装置，其中所述调制构件包括一干涉式调制器阵列。
25.如权利要求22所述的装置，其中所述覆盖构件包括一背板。
26.如权利要求25所述的装置，其中所述背板为一薄膜背板。
27.如权利要求22所述的装置，其中所述密封构件包括一粘着剂。
28.如权利要求22所述的装置，其进一步包括在密封所述开孔之前通过所述开孔注射入所述封装内的干燥剂。
29.如权利要求22所述的装置，其中所述覆盖构件具有施加于一内表面上的干燥剂。
30.如权利要求22所述的装置，其中所述密封的开孔位于所述覆盖构件中。
31.如权利要求30所述的装置，其中所述密封的开孔由一金属帽形成。
32.如权利要求30所述的装置，其中所述密封的开孔由一钎料形成。
33.如权利要求22所述的装置，其中所述密封的开孔位于所述密封构件中。
34.如权利要求33所述的装置，其中所述密封的开孔由一粘度低于所述密封构件的粘度的材料形成。
35.如权利要求22所述的装置，其中所述密封的开孔由一聚合物形成。
36.一种基于微机电系统的装置，其包括一上面形成有一微机电装置的透明衬底；一背板；及一密封体，其经构造以将所述背板接合至所述透明衬底以将所述微机电装置囊封于一封装内，其中所述背板或密封体具有一密封的开孔。
37.如权利要求36所述的装置，其进一步包括一在密封所述开孔之前通过所述开孔注射入所述封装内的干燥剂。
38.如权利要求36所述的装置，其中所述背板具有施加于一内表面上的干燥剂。
39.如权利要求36所述的装置，其中所述密封的开孔位于所述背板中。
40.如权利要求39所述的装置，其中所述密封的开孔由一金属帽形成。
41.如权利要求39所述的装置，其中所述密封的开孔由一钎料形成。
42.如权利要求36所述的装置，其中所述密封的开孔位于所述密封体中。
43.如权利要求42所述的装置，其中所述密封的开孔由一粘度低于所述密封体的粘度的材料形成。
44.如权利要求36所述的装置，其中所述密封的开孔由一聚合物形成。
45.如权利要求36所述的装置，其中所述微机电装置为一干涉式调制器。
46.如权利要求36所述的装置，其进一步包括一与所述微机电装置电连通的处理器，所述处理器经配置以处理图像数据；及一存储装置，其与所述处理器电连通。
47.如权利要求36所述的装置，其进一步包括一驱动电路，所述驱动电路经配置以向所述微机电装置发送至少一个信号。
48.如权利要求36所述的装置，其进一步包括一经配置以向所述驱动电路发送所述图像数据的至少一部分的控制器。
49.如权利要求36所述的装置，其进一步包括一经配置以向所述处理器发送所述图像数据的图像源模块。
50.如权利要求36所述的装置，其中所述图像源模块包括一接收器、收发器、及发射器中的至少一个。
51.如权利要求36所述的装置，其进一步包括一经配置以接收输入数据并将所述输入数据传送至所述处理器的输入装置。
52.一种制造一显示装置的方法，其包括提供一上面形成有一微机电装置的透明衬底；通过在一背板与所述透明衬底之间应用一密封体而将所述背板接合至所述透明衬底以形成一封装，其中所述微机电装置由所述封装囊封，且所述封装具有至少一个开孔；及通过经所述至少一个开孔向所述封装内引入一气体而降低所述封装中的水分含量。
53.如权利要求52所述的方法，其进一步包括在引入所述气体之后密封所述开孔。
54.如权利要求52所述的方法，其中所述气体经过加热。
55.如权利要求52所述的方法，其中所述封装具有至少两个开孔。
56.如权利要求55所述的方法，其中水蒸汽通过所述至少两个开孔中的一个开孔排出所述封装。
57.如权利要求52所述的方法，其中所述气体为一惰性气体。
58.如权利要求57所述的方法，其中所述惰性气体为氮气或氩气。
59.如权利要求52所述的方法，其中降低水分含量进一步包括在引入所述气体之前通过所述至少一个开孔自所述封装移除水蒸汽。
60.如权利要求59所述的方法，其中所述移除包括在所述封装周围提供至少一局部真空。
61.如权利要求52所述的方法，其中所述至少一个开孔位于所述密封体中。
62.如权利要求52所述的方法，其中所述至少一个开孔位于所述背板中。
63.如权利要求52所述的方法，其中所述至少一个开孔位于所述透明衬底中。
64.一种通过如权利要求52所述的方法制成的显示装置。
65.一种显示装置，其包括用于透射光的透射构件；用于对透射穿过所述透射构件的光进行调制的调制构件；用于覆盖所述调制构件的覆盖构件；及用于将所述背板接合至所述透明衬底以将所述微机电装置囊封于一封装内的密封构件，其中所述封装具有至少一个端封，且其中为移除所述封装内的水分含量，将所述至少一个端封构造成在密封所述至少一个端封之前允许气体流过。
66.如权利要求65所述的装置，其中所述透射构件包括一透明衬底。
67.如权利要求66所述的装置，其中所述端封位于所述透明衬底中。
68.如权利要求65所述的装置，其中所述调制构件包括一干涉式调制器阵列。
69.如权利要求65所述的装置，其中所述覆盖构件包括一背板。
70.如权利要求69所述的装置，其中所述背板为一薄膜背板。
71.如权利要求65所述的装置，其中所述密封构件包括一粘着剂。
72.如权利要求65所述的显示装置，其中所述气体为水蒸汽。
73.如权利要求65所述的显示装置，其中所述端封位于所述覆盖构件中。
74.如权利要求65所述的显示装置，其中所述端封位于所述密封构件中。
75.如权利要求65所述的显示装置，其中所述封装具有至少两个端封，且所述端封中的一个端封构造成允许将一惰性气体引入所述封装内，且所述端封中的另一个端封构造成在密封所述端封之前允许水蒸汽排出所述封装。
76.一种基于微机电系统的装置，其包括一上面形成有一微机电装置的透明衬底；一背板；及一密封体，其将所述背板接合至所述透明衬底以将所述微机电装置囊封于一封装内，其中所述密封体施加于所述背板与所述透明衬底之间，且所述封装具有至少一个端封，其中为移除所述封装内的水分含量，将所述至少一个端封构造成在密封所述至少一个端封之前允许气体流过。
77.如权利要求76所述的装置，其中所述至少一个端封位于所述背板中。
78.如权利要求76所述的装置，其中所述至少一个端封位于所述密封体中。
79.如权利要求76所述的装置，其中所述至少一个端封位于所述透明衬底中。
80.如权利要求76所述的装置，其中所述封装具有至少两个端封，且所述端封中的一个端封构造成允许将一惰性气体引入所述封装内，且所述端封中的另一个端封构造成在密封所述端封之前允许水蒸汽排出所述封装。
81.如权利要求76所述的装置，其中所述微机电装置为一干涉式调制器。
82.如权利要求76所述的装置，其进一步包括一与所述微机电装置电连通的处理器，所述处理器经配置以处理图像数据；及一存储装置，其与所述处理器电连通。
83.如权利要求82所述的装置，其进一步包括一经配置以向所述微机电装置发送至少一个信号的驱动电路。
84.如权利要求83所述的装置，其进一步包括一经配置以向所述驱动电路发送所述图像数据的至少一部分的控制器。
85.如权利要求82所述的装置，其进一步包括一经配置以向所述处理器发送所述图像数据的图像源模块。
86.如权利要求85所述的装置，其中所述图像源模块包含一接收器、收发器、及发射器中的至少一个。
87.如权利要求82所述的装置，其进一步包括一经配置以接收输入数据并将所述输入数据传送至所述处理器的输入装置。
全文摘要
本发明揭示一种干涉式调制器830的封装结构800及封装方法。本发明显示一上面形成有一干涉式调制器830的透明衬底810。一背板820通过一密封体840接合至透明衬底810，其中所述干涉式调制器通过所述背板或所述密封体中的一开孔850暴露至周围环境。在所述透明衬底与所述背板相接合之后且在任何所需的干燥剂、释脱材料及/或自对准的单分子层均已引入封装结构800内之后，对所述开孔进行密封。
文档编号G09G3/34GK1755497SQ200510105059
公开日2006年4月5日 申请日期2005年9月26日 优先权日2004年9月27日
发明者洛朗·帕尔玛蒂尔, 威廉·J·卡明斯, 布莱恩·J·加利, 菲利普·D·弗洛伊德, 克拉伦斯·徐 申请人:Idc公司