专利名称：用于封装一mems装置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)。本发明的实施例涉及微机电系统(MEMS)及用于封装这些系统的方法。更具体而言，本发明涉及使用一背板来封装一干涉式调制器，所述背板还容纳连接至调制器的电子电路。
背景技术：
消费者通常希望电子产品尽可能小且轻。随着平板显示器性能的提高及应用更加广泛，产品的尺寸受显示器的尺寸推动的情况已不足为怪，这使人们面临很大的压力来使产品的其余部分适合装在一个最小的体积内。上述体积的两个尺寸通常由平板显示器的2D占用面积来定义。随着对产品“薄度”的期望越来越高，人们越来越希望制作更薄的层、合并多个层及/或从产品中取消层。产品的层的实例包括但不限于用于保护显示器的透明窗口、介于保护性窗口与显示器之间的气隙、显示器前面的前灯、触摸屏、具有光学功能的塑料膜、显示器前玻璃、显示器的有源层、显示器的后玻璃、显示器后面的后灯、PC板、承载互连线的塑料膜、及构成所述产品的实体外壳的塑料层和金属层。
当前用于制造便携式手持电子装置的主要显示器为液晶显示器(LCD)。LCD的主要层包括一前玻璃、一后玻璃及数个塑料光学膜。由于LCD的特性所致，其前板及后板二者均用作LCD的有源或功能组件，此限制了可将层进行合并、取消及/或替换为更薄的层以便降低整个显示器厚度的程度。另外，LCD的这两个板的有源性质限制了可用于这些板的材料，并由此限制了这些板的强度和寿命。如果除了使用适用于LCD板的材料所能提供的强度及/或保护之外还需要额外的强度及/或保护，则除LCD的板之外可能还需要其他材料层，而此可能会增加装置的厚度、重量及成本。
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。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。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空气间隙与该静止层隔开的金属隔板。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说明，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特性如何提供优于其他显示装置的优点。
在一实施例中，例如，提供一种显示器，其包括一透明衬底、一配置成使光反射穿过所述透明衬底的干涉式调制器阵列、一密封至所述透明衬底且为所述干涉式调制器提供一空腔的背板、及位于所述背板上且与所述干涉式调制器阵列电连接的电子电路。
在另一实施例中，提供一种具有一显示器的装置，其包括一透明衬底、一配置成使光反射穿过所述透明衬底的干涉式调制器阵列、及一密封至所述透明衬底且为所述干涉式调制器提供一空腔的背板，其中所述背板包含配置成控制所述干涉式调制器的电子电路。在进一步的实施例中，所述背板用作所述显示器的一主要结构组件，且为配置成控制所述显示器的附加电子电路提供实体支撑。
在另一实施例中，提供一种制造一显示装置的方法，该方法包括提供一包含一干涉式调制器阵列的透明衬底、提供一包含配置成控制所述干涉式调制器阵列的电子电路的背板、及将所述透明衬底密封至所述背板以在所述干涉式调制器阵列上方形成一空腔，且其中所述电子电路被设置为与所述干涉式调制器阵列电相通。在另一实施例中，提供一种装置，所述装置通过上述方法制造而成。
在另一实施例中，提供一种显示器，其包括用于调制光并使光朝一观察者反射的构件、一用于支撑所述调制构件的第一构件、用于控制所述调制构件的状态的构件、及一用于支撑所述控制构件并为所述调制构件提供一空腔的第二构件。
在另一实施例中，提供一种用于一电子装置的显示器，其包括一第一透明衬底；一配置成沿一第一方向反射光使其穿过所述第一透明衬底的第一干涉式调制器阵列；一密封至所述第一透明衬底并为所述第一干涉式调制器阵列提供一空腔的背板，其中所述背板包含配置成控制所述第一干涉式调制器阵列的电子电路；及一密封至所述背板的一第二透明衬底，其中所述第二透明衬底包括一配置成沿一第二方向反射光的第二干涉式调制器阵列，且其中所述第一方向与所述第二方向为相反的方向。
在另一实施例中，提供一种用于一电子装置的显示器，其包括一第一透明衬底；一配置成沿一第一方向反射光使其穿过所述第一透明衬底的第一干涉式调制器阵列；一密封至所述第一透明衬底并为所述第一干涉式调制器阵列提供一空腔的背板，其中所述背板包含配置成控制所述第一干涉式调制器阵列的电子电路；及一密封至所述第一背板的第二透明衬底，其中所述第二透明衬底包括一配置成沿一第二方向反射光的第二干涉式调制器阵列，且其中所述第一方向与所述第二方向为相反的方向。
在另一实施例中，提供一种具有一显示器的装置，其包括一第一透明衬底、一配置成使光反射穿过所述第一透明衬底的第一干涉式调制器阵列、一与所述第一透明衬底相对置的第二透明衬底、及一配置成使光反射穿过所述第二透明衬底的第二干涉式调制器阵列。
在另一实施例中，提供一种用于制造一显示器的方法，该方法包括提供一包含一第一干涉式调制器阵列的第一透明衬底、提供一包含一第一干涉式调制器阵列的第二透明衬底、提供一包含配置成控制所述第一及第二干涉式调制器阵列的状态的电子电路的背板、将所述第一透明衬底密封至所述背板、将所述第二透明衬底密封至所述背板、并将所述电子电路设置成与所述第一及第二干涉式调制器阵列电连接。在另一实施例中，提供一种显示器，所述装置通过上述方法制造而成。
在另一实施例中，提供一种显示器，所述显示器包括一用于调制光并使其朝一观察者反射的第一构件；一用于支撑所述第一调制构件的第一构件；一用于调制光并使其朝一观察者反射的第二构件；一用于支撑所述第二调制构件的第二构件；用于控制所述第一及第二调制构件的状态的构件；及一用于支撑所述控制构件的第三构件。
图1为一等角图，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及图5B显示可用于向图3所示3×3干涉式调制器显示器写入一显示数据帧的行和列信号的一实例性时序图。
图6A为一图1所示装置的剖面图。
图6B为一干涉式调制器的一替代实施例的一剖面图。
图6C为一干涉式调制器的另一替代实施例的一剖面图。
图7为一显示器的一实施例的一分解图，其中一印刷电路载体结合至一背板。
图8A为一显示器的一实施例的一已组装视图，其中一干涉式调制器载体充当背板且连接至一位于一衬底上的干涉式调制器阵列。
图8B为图8A所示实施例的一已组装视图。
图9A为一显示器的一实施例的下部组件的俯视图，其中一干涉式调制器载体充当背板且连接至一位于一衬底上的干涉式调制器阵列。
图9B为一显示器的一实施例的上部组件的俯视图，其中一干涉式调制器载体充当背板且连接至一位于一衬底上的干涉式调制器阵列。
图10A为一显示器的一实施例的已组装视图，其中一干涉式调制器载体充当背板且在内部连接至一位于一衬底上的干涉式调制器阵列。
图10B为图10A所示实施例的一分解图。
图11为一显示器的一实施例的分解图，其中一干涉式调制器载体充当一背板，且电子组件同所述干涉式调制器阵列位于衬底的同一表面上。
图12为一双屏幕显示器的一实施例的剖面图，其中一干涉式调制器载体布置在两个衬底之间。
图13为一双屏幕显示器的剖面图，其中一衬底可执行某些与一干涉式调制器载体相同的功能。
图14为一具有一环形干涉式调制器载体的双屏幕显示器的剖面图。
图15为一不具有干涉式调制器载体的双屏幕显示器的剖面图。
图16为一装置的剖面图，其中一显示器的干涉式调制器载体可充当所述装置的主要结构支撑。
图17A为一显示器的一实施例的透视图，其中一成形干涉式调制器载体充当一背板。
图17B为图17A所示实施例的一剖面图。
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
如下文所更详细论述，本发明的一个实施例为一基于干涉式调制器的显示器，其中背板包括有源组件。通常，在一干涉式调制器中，所述背板具有单纯的机械功能。因此，对可用于背板的材料的限制较少，且可更自由地对多个层进行合并、消除及/或替换为替代层或更薄的层。具体而言，在该实施例中，所述背板可用于容纳用于控制干涉式调制器的状态的电子电路。例如，集成电路(如显示驱动器芯片)可直接安装在所述背板上并随后电连接至所述干涉式调制器。所述背板也可用于为一密闭该显示器的装置提供结构支撑。通过将背板用于多个用途，可有利地使基于干涉式调制器的构造较基于其他技术的显示器更薄、更坚固、更易于制造及/或更廉价。
本发明的另一实施例为一具有两个对置的屏幕的基于干涉式调制器的显示器。其中一个显示器的背板用于形成一朝向相反方向的干涉式调制器。此可用于(例如)一在电话的相反侧上均包含显示器的蜂窝式电话。使用所述背板执行这些功能可有利地形成较其它双屏幕显示器更薄、更坚固及/或具有更小占用面积的双屏幕显示器。
以下详细说明涉及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)，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(例如测距仪显示器等)、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(例如在一件珠宝上显示图像)。与本文所述MESE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。
在图1中显示一种包含一干涉式MEMS显示元件的干涉式调制器显示器实施例。在这些装置中，像素处于亮或暗状态。在亮(“开(on)”或“打开(open)”)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“关闭(closed)”)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为一等角图，其显示一视觉显示器的一系列像素中的两个相邻像素，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。在本文中称为释放状态的第一位置上，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处于一释放位置，该释放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，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所示的机械弛豫状态。然而，在向一所选行和列施加电势差之后，在所述行和列电极相交处的对应像素处所形成的电容器变成充电状态，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(可在该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中右侧上的像素12b所示。无论所施加的电势差的极性如何，该行为均相同。这样，可控制反射相对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5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方法及系统。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、PentiumIII、Pentium IV、PentiumPro、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他软件应用程序。
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，该阵列控制器22包括向一像素阵列30提供信号的一行驱动电路24及一列驱动电路26。图1中所示的阵列的横截面在图2中以线1-1示出。对于MEMS干涉式调制器，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)10伏的电势差来使一可移动层自释放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，可移动层不会完全释放。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释放或受激励状态。在本文中将其称为“滞后窗口”或“稳定窗口”。对于一具有图3所示的滞后特性的显示阵列而言，行/列激励协议可设计成使得在行选通期间，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。在写入之后，在该实例中，每一像素均承受一处于3-7伏“稳定窗口”内的电势差。该特性使图1所示的像素设计在相同的施加电压条件下稳定在一既有的激励状态或释放状态。由于干涉式调制器的每一像素无论处于激励状态还是释放状态，其实质上均是一由所述固定及移动反射层所构成的电容器，因此该稳定状态可在滞后窗口内的电压下得以保持而几乎不消耗功率。如果所施加的电势固定，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/秒的速度重复该过程来刷新及/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为人们所熟知，且可与本发明一起使用。
图4及图5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水平。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伏的电势差来实现。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。
图5B为一显示一系列行及列信号的时序图，该些信号施加于图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释放状态。
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)并释放像素(1，3)。阵列中的其他像素均不受影响。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)并释放像素(2，1)和(2，3)。同样，阵列中的其他像素均不受影响。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，行电势为0，而列电势可保持在+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定时、顺序及电平可在以上所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发明一起使用。
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6A-6C显示移动镜结构的三种不同实施例。图6A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6B中，可移动反射材料14仅在隅角处在系链32上连接至支撑件。在图6C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。
通过保护所述干涉式调制器以避免机械干扰物、过量水份及其他潜在的危害性物质的影响，上述类型干涉式调制器的寿命可极大地延长。基于干涉式调制器的显示器的实施例利用一背板(也称为一底板)提供这种保护。例如，一背板的边缘可在靠近透明衬底处粘着有粘着剂，以防止机械干扰物到达并可能损伤制作于显示器玻璃的背面上的干涉式调制器元件。另外，背板及其粘着剂粘合至透明衬底可阻止水份和其它潜在的有害气体、液体及固体到达所述干涉式调制器元件。相应地，背板既可透明也可不透明、既可导电也可绝缘、既可基本为二维也可明显地突出至第三维内。在一实施例中，背板可由完全不适于用作一透明显示器衬底的材料(例如不透明金属)制成。
在基于干涉式的显示器的实施例中可以看出，所述背板不需要充当显示器的有源组件或功能组件的任何角色。因此，在所述背板上设置了一组与显示器的功能相关的最低的要求及规范。因此，在所述背板的设计中具有很大的自由度来满足其它系统需求及功能。其中将所述背板用于多种与封装不相关的用途的配置十分适用于包含基于MEMS的显示器及相关附属组件的、以显示器为中心的产品。
所述背板本身可为显示器的照明系统的一部分。可将任一数量的与RF相关的功能-包括但不限于屏蔽、无源组件及天线-整合在所述背板内。如本文所述，所述背板可为一PC板、一电子元件层、一电连接组件、一蓄电池、或仅为一用于支撑或容纳一装置中其他用于不同用途的组件的机械组件。所述背板可用于执行电子产品的任何适当功能。上述功能是可实现的，因为所述干涉式调制器显示器的性质仅对所述背板提出一组有限的要求。
所述背板可用于容纳电子装置，且所述背板的占用面积可扩展至远远超出由干涉式调制器所形成的有源显示器区域，以使所述背板实质上成为含有所述显示器的装置的“骨干”和主要结构元件。在某些实施例中，这是人们所期望的，因为可将所述显示器制作得比其中需要使用玻璃材料作为一背板的传统显示器更加强壮。
相应地，人们期望使用所述背板来执行各种装置功能或使所述装置具有所期望的属性。例如，通过提供一构件将一便携式电子装置中的若干组件及部件直接集成在背板上，所述背板可减少这些组件所占空间的大小。通过使用寿命更长的背板材料，显示器抗机械震动或其他方式的损伤的能力将提高。同时，组件集成可提高所述装置的便携性、降低重量、改进搬运、并增加其坚固性。通过提高所述装置内的集成度(例如通过使组件或子总成执行更大数量的功能)，可实现制造工艺的成本的节约，由此降低所述装置中部件的总数量。
本文的实施例的配置可适用于以显示器为中心的产品，如蜂窝电话、膝上型计算机、数字照相机及GPS装置。这些装置均依赖于一平板显示器作为一提供信息的主要构件，在该意义上，这些装置是以显示器为中心。所述显示器还可参与输入功能。相应地，所述显示器可对产品的机械设计、电设计、系统设计及美学设计方面具有常常超过所述产品中其他组件的贡献的影响。所述显示器通常由一种往往比构成所述产品的其他材料更脆的材料(例如玻璃)构成。因此，机械及产品设计过程往往集中在显示器的性能及特性、而不是(例如)处理器或蓄电池上。手持式产品内的许多组件共享相似的占用面积。这些组件包括PC板、光源、键盘、蓄电池、集成电路、辅助的或其他平板显示器、及其他组件。由于这些组件通常是平面的，因此生成这些组件的设计工具会产生相似的输出，通常呈一个或多个光刻掩模或其他光照图的形式。因此，在设计过程中有机会提高集成度及效率，此可通过将多个功能并入所述背板内而有效地实现。
在一实施例中，对一MEMS组件(例如一基于干涉式调制器的显示器)进行的封装可实现对大量组件的机械支撑，这些组件包括(但不限于)驱动器、处理器、存储器、互连阵列、防潮层、产品外壳、及类似组件。最简单形式的干涉式调制器矩阵的背板用于对可干扰该阵列运行的粒子及气体提供一屏障。通过进一步使所述干涉式调制器背板或载体具有一个或多个其余产品组件的功能性，可实现一更高的集成度和设计效率。
本发明的实施例提供一种用于降低以MEMS为中心的产品中所需的组件的形状因数及数量而不影响所执行的功能数量的方法。在一其中所述MEMS为一干涉式调制器显示器的实施例中，这是因单块地制作于单个衬底上的干涉式调制器阵列的性质而得以实现。
图7以一分解图的形式显示一干涉式调制器显示装置600的一实施例。所述装置600包含一透明衬底602，所述透明衬底602包含一干涉式调制器阵列604，所述干涉式调制器阵列604配置成使已穿过衬底602进入的光重新穿过衬底602向前反射回至一观察者。一干涉式元件阵列(例如阵列604)提供一用于调制光并使光朝一观察者反射的构件。透明衬底602可包含一层玻璃。在一替代实施例中，透明衬底602可有利地包含一层透明聚合物材料，或任何其他适用的、足够透明的材料。透明衬底602由此提供一用于支撑阵列604的构件。在某些实施例中，透明衬底602可为约0.7mm至0.5mm，此视制作工艺及产品的性质而定。装置600还包括驱动器芯片612，所述驱动器芯片612与阵列604位于衬底602的同一侧上，且设置为通过与驱动器芯片612直接结合的迹线引线616a而与阵列604电连接。这一芯片设置方法称为玻璃覆晶封装(COG)。驱动器芯片612可设置为通过与一安装点624(例如，用于一柔性电缆的安装点)相连的迹线引线616b而与外部电路(未示出)电连接。
位于衬底602上并围绕阵列604是一密封件606-在此处显示为一环形密封件，其下面敷设有迹线引线616a及616c。密封件606可称为一密封环，因为在各实施例中，密封件606完全包围阵列604。密封件606可为一半气密性密封件，例如一传统的环氧基粘着剂。在其他实施例中，除其他类型的密封件之外，密封件606可为PIB、一个或多个O形环、聚氨基甲酸乙酯、液体旋涂玻璃、焊料、聚合物或塑料。在又一些实施例中，密封件606可为一气密性密封，例如一薄膜金属焊缝或一熔结玻璃。在替代实施例中，所述密封环可包含所述背板或透明衬底之一或二者的一延伸部分。例如，所述密封环可包括一背板608的一机械延伸部分(未示出)。在又一些实施例中，所述密封环可包括一独立构件，例如一环形构件。
仍然参阅图7，背板608连同至少密封件606及透明衬底602一起构成一包围干涉式调制器阵列604的保护空腔。尽管未示出，但在所述保护空腔内可提供一干燥剂，以防止在所述装置的寿命期间积聚水份。背板608可由任何适用的材料制成-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608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)。与一在两个衬底上均需要电极阵列的LCD相比，阵列604仅驻留在一个衬底上，由此使背板608可使用一更薄的及/或与用于透明衬底602的材料完全不同的材料制成。在一实施例中，背板608适于阻止水份进入保护空腔及损坏阵列604。因此，例如背板608等组件提供一保护阵列604免受水份及其他环境污染物的影响的构件。
在背板的构造中使用玻璃以外的材料可提供多个优点。由替代材料制成的背板(例如冲压金属背板)较由玻璃制成的背板更薄、更轻，因而允许制成更薄、更轻的显示器。降低背板的重量对于以显示器为中心的便携式装置而言特别有利，因为这些装置经常跌落。如果背板变轻，则在撞击地面时传递至前板的力将变小。另外，在大量生产时，冲压金属背板可较玻璃背板更为廉价。
所述显示器还包括一位于背板608上与透明衬底602相反的一侧上的印刷电路(PC)载体610。PC载体610可为一用于一显示器产品(例如一个人数字助理(PDA)或一蜂窝式电话)的PC载体/组件层叠。PC载体610可独立于背板608制造，并在随后结合至所述背板。
图中显示驱动器芯片614的一替代布置，其位于PC载体610的上侧，且通过迹线引线616c和616d及柔性电缆618与阵列604电连接。柔性电缆618安装至PC载体610及透明衬底602，以在位于PC载体610与透明衬底602上的装置之间提供电相通。驱动器芯片614可设置为通过迹线引线616e和外部互连管脚622与外部电路电连接。COG的一替代方法被称为软膜覆晶(COF)或自动粘合带(TAB)封装。尽管在图7中未示出，但一驱动器芯片可直接粘合至一柔性连接器，例如柔性连接器618，并设置成通过敷设至衬底上装配有柔性连接器的点的迹线引线与阵列604电连接。PC载体610还为其他电子组件620(例如IC和无源组件)提供实体支撑，所述其他电子组件620可通过外部互连管脚622及迹线引线616f连接至外部电路，或通过迹线引线616g与驱动器芯片614相连。这些电子组件中的某些组件，例如驱动器芯片612和614，提供一用于控制阵列604内的状态调制器的构件。
PC载体610可为一单层或多层式导体聚合物叠层，其可使用任何适用的技术制成。其可包含一个或多个聚合物层，所述一个或多个聚合物层可为一个或多个包含经图案化或未经图案化的导体的互连线层提供结构支撑及/或绝缘。所述导体在安装在表面上的不同组件之间提供电连接。由于PC载体610可为一多层式导体聚合物叠层，因此互连线并不限于图7中所示位于所述载体表面上的迹线引线，而是还可包括其他互连线，例如位于载体610内的引线。
尽管在图7所示的实施例中，背板618可提供一足以保护阵列604的水蒸汽传递屏障，但在下文根据其他图式所述的替代实施例中，背板608的这些功能由载体执行。在这些实施例中，所述载体可有利地包含可使水蒸汽传递最小化或阻止水蒸汽传递的材料。所属领域的技术人员将了解，由FR4制成的PC载体将以一相对较高的速率传递水蒸汽。在某些替代实施例中，PC载体610可由镀金的薄膜金属制成或包含镀金的薄膜金属，以加强所述载体的水蒸汽传递屏障作用。其他适用于载体610的材料包括但不限于陶瓷、氮化铝、氧化铍及氧化铝。PC载体610可由一板或一挠性片制成。
PC载体610用于支撑与显示器的运行相关的组件。PC载体610可连接至其他用于承载与所述产品的整体运行相关的组件、或者还为这些组件提供实体及电气支撑的PC载体。因此，例如PC载体610等组件提供一用于支撑这些电子组件的构件。PC载体610可包含用于射频(RF)信号的电子接口。所属领域的技术人员将了解，PC载体610不仅可用于保护集成在所述背板内的电路，而且还可加强RF电路需求。例如，可包含用于RF加强或保护的金属帽。也可在PC载体610或干涉式调制器阵列604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电话的天线。
尽管为简明起见，仅显示了六条使驱动器芯片612和614与阵列604相连的迹线引线616a、c，但是应了解，根据所述阵列尺寸的不同，驱动器芯片可能需要多得多的迹线引线来控制阵列604的状态。类似地，尽管只显示三条迹线引线616b、e使驱动器芯片与外部电路相连，但是某些实施例可能需要不同数量的迹线引线。类似地，尽管为简明起见，在该图中没有显示敷设至阵列604顶部或底部(就该图而言)的迹线引线，但应了解，本发明的实施例可利用根据该图及以下各图所论述的配置来提供与阵列604的任何部分的电连接(例如提供来自于驱动电路的行及列信号二者)。
在迹线引线616a、c(或者以可通用的方式将其称为导电总线或电迹线)可包含由导电材料形成的电迹线。这些迹线616a、c可介于约25微米(μm)和1毫米(mm)宽之间，例如，约50微米宽，且可介于约0.1微米(μm)至1微米(μm)厚之间。不过，也可具有更大或更小的尺寸。在某些实施例中，迹线引线616a、c可包含金属。可使用光刻、电镀及无电技术形成所述迹线引线。在某些实施例中，可使用一金属基膏剂或银糊剂。其他方法或材料也可用于形成所述迹线引线。
在一替代实施例中，背板608(图7)被取消，且所述PC载体自身构成背板。图8A及图8B即显示这样一种显示装置650。由显示处于一已组装状态的装置650的图8A中可以看出，载体652为驱动器芯片652a及652b提供实体支撑，驱动器芯片652a及652b通过可位于载体652上或内的迹线引线660a与电子组件656a和656b及外部互联管脚658电连接。驱动器芯片654a、b也通过迹线引线660b与电馈通线662电连接。
由以分解图形式绘示装置650的图8中可以看出，电馈通线662自载体652的上表面延伸到下表面。在组装后，各向异性导电膜边缘664在馈通线662与位于透明衬底666的上表面上的迹线引线660c之间提供一电连接。迹线引线660c与位于透明衬底666的上表面上的干涉式调制器668电接触，从而实现了驱动器芯片654a、b与阵列668之间的电连接。在装置650组装后，密封环670与透明衬底666和载体652一起构成一环绕阵列668保护空腔。由此，例如载体652等载体提供一用于支撑电子电路(例如驱动电路)及保护所述阵列668的构件。
ACF材料可方便地用于在各组件之间提供电连接，且其经常用于将TAB驱动器的柔性连接器连接至显示器衬底。然而，也可使用其他连接方法，包括但不限于斑纹连接器、柔性电缆、凸块结合件、及微机械压力导体(例如MEMS弹簧)-此将根据图10B更加详细地加以论述。
在某些其中干涉式调制器载体652是由可使水蒸汽通过其渗透入保护空腔内的材料制成的实施例中，干涉式调制器载体652的内侧可有利地覆盖一防潮层672。除防潮层672之外或取代防潮层672，可在保护空腔内提供干燥剂674。在图8B中，显示一干燥剂层674位于防潮层672以下。在其中干涉式调制器载体652由一足以耐受水蒸汽的衬底制成的实施例中，不需要防潮层672。
图9A及图9B显示两个组件700及702的一俯视图，这两个组件共同构成一类似于图8所示装置650的显示装置。图9A显示共同构成所述显示装置的这两个组件的下半部分700。一透明下部衬底704包含一配置成使光反射穿过衬底704的干涉式调制器阵列706。环绕衬底704的外边缘且包围一密封环708的是一ACF凸缘710，其通过位于衬底704上的迹线引线712a提供与阵列706的电连接。
图9B显示上半部分702的俯视图，上半部分702配置成与下半部分700相配合且共同构成所述显示装置。一沿该干涉式调制器阵列716的边缘定位的对应互连凸缘714环绕一组电子组件718a-d(例如驱动器芯片、IC、无源组件等)，其中至少某些组件(在该实施例中为718a、b)通过迹线引线712b电连接至互连凸缘714。电子组件718a-d中的某些组件通过迹线引线712c彼此相连，且某些电子组件718与外部电路之间可通过迹线引线712和外部互连管脚720进行连接。在这两个模块结合到一起后，互连凸缘714与ACF凸缘710之间的连接即会使电子组件718a、b与位于衬底704上的阵列706电连接。
图10A和图10B显示一占用面积缩小的显示装置750。根据以下论述易知，装置750的占用面积缩小是因为消除了如在图7和图8中所示的位于由密封环所构成的保护空腔外且其上布置有例如驱动器芯片和连接线等组件的凸缘。图10A显示处于一已组装状态的装置750，且图10B以分解图形式显示所述装置750。参考图10A，装置750包括一通过一密封环764密封至一干涉式调制器载体770的透明衬底754。在该实施例中，载体770充当装置750的一背板。
载体770包括一通过一迹线引线762a连接至一电馈通线766的第一显示电路756。电馈通线766用作一连接至装置750的内部组件的连接线，如将参考图10所更详细说明。显示电路756还与一组用于将显示装置750连接至外部装置的外部互连管脚760电连接。另外，一组互连引线762b将显示电路756连接至一柔性电缆772，该柔性电缆772提供一与装置750的内部组件的电连接。
现在参考图10B，可以看到占用面积缩小的显示装置750的内部组件。如图所示，透明衬底754包括一配置成使光反射穿过衬底754的干涉式调制器阵列752。干涉式调制器阵列752内部是一组导电支柱768，该组导电支柱768适于提供一与位于载体770下表面上的一组相匹配的导电焊垫767a的电连接。可以想象，导电焊垫767a与电馈通线766进行通信以便提供一至显示电路756(图10A)的电链路。
当然，应意识到，显示电路756可通过柔性电缆772连接至导电焊垫767。如图所示，柔性电缆772安装至载体770的下表面且与导电焊垫767b电连接，导电衬垫767b又通过导电支柱768连接至干涉式调制器752。该配置不需要在载体770中存在馈通线，因此可减少水蒸汽可穿过载体770并与干涉式调制器752接触的机会。
图中还显示一位于载体770的下表面上的干燥剂774，其用于吸收任何可能进入所述装置的保护空腔的潮气。
由于导电支柱768与导电焊垫767a、b之间的接触是在750的内部，因而结合件的材料的特性可能会带来问题。在固化期间会排出气体的ACF材料可产生会干扰所述阵列运行的物质。ACF材料的替代物包括低温焊料、微机械压力连接器、凸块结合件及其他就化学和排出气体观点而言为中性的添加材料。在某些实施例中(例如那些利用真空封装的实施例中)，电馈通线可同时充当互连线和机械隔离件，或仅充当机械隔离件。作为机械隔离件，电馈通线在干涉式调制器阵列与干涉式调制器背板之间保持一距离以防止外部机械力或大气压力的影响。
当然，虽然在该实施例中只显示了相对少数几个导电支柱，然而应意识到，可在阵列752内制作数十、数百或数千的这样的支柱。类似地，可在载体770的下表面上形成数十、数百或数千的相匹配的导电焊垫。此使复杂的电子电路(例如驱动电路)能够连接至阵列752。
虽然图10显示一采用导电支撑柱的实施例，但有许多种结构可用于使阵列752与干涉式调制器载体770电连接。例如，可使用微机械压力连接器。微机械压力连接器的形式多种多样，且包括因固有的机械应力而延伸于所述衬底的平面上方的导电金属结构。微机械压力连接器可为指状件或线圈状件，其在沉积及图案化时，部分地驻留在一牺牲材料上且部分地驻留在衬底或一个或多个膜或结构上而在其与该结构之间不存在中间牺牲层。在该实施例中，在最后的MEMS制作步骤(其中移除牺牲层的释放步骤)期间，连接器中的应力使其在竖直方向偏离衬底。如果与位于一对置衬底或干涉式调制器载体上的导电器件正确对准，则其可提供一不排出气体的电连接。
还应了解，可将某些或全部驱动器芯片置于载体770的下表面上，并因此置于由载体770、透明衬底754和密封环764构成的密封空腔内部。在该替代实施例中，如图10B所示，一电路芯片758安装在载体770的下表面上。芯片758通过迹线762c与柔性电缆772电相通并通过迹线762d与导电焊垫767b电相通。此使芯片758能够与干涉式调制器阵列752及位于载体770的上表面上的显示电路756进行通信。
图11显示一显示模块800的一实施例，其中驱动器芯片802a及802b位于一透明衬底804上，且通过迹线引线810a电连接至一干涉式调制器阵列806，以使驱动器芯片802a、b可控制阵列806的状态。驱动器芯片802a、b位于一在衬底804通过密封环816结合至干涉式调制器载体814时形成的保护空腔内。驱动器芯片802a、b通过迹线引线810b和810c及柔性电缆812电连接至外部互连管脚808。一种其中驱动器芯片802a、b同阵列806位于同一表面上的配置可有利于减少与干涉式调制器载体814进行的连接的数量，因为一适合用于该显示器的驱动器芯片可具有明显多于输入的输出。
尽管图中未示出，但可在至少由密封环816、载体814及衬底804构成的保护空腔的内部使用一防潮层及/或干燥剂。其他组件(未示出)，包括但不限于此前根据其他实施例所论述的那些组件，可并入显示模块800内-既可位于透明衬底804上，也可位于干涉式调制器载体814上。这些组件可处于由衬底804、载体814和密封环816构成的保护空腔的内部或外部，且可利用上文根据前述实施例所论述的任一种方法来实现与这些组件的连接及这些组件之间的连接。
双侧式显示器一类电子产品使用两个彼此对置地集成的显示器，因而在对置侧上有两个可视面。该类产品包括“蛤壳式”电话，其可具有一充当主要信息接口且仅在产品打开时才显示的主显示器、及一存在于产品外侧且一直提供状态信息的副显示器。该类电话对产品集成及显示模块的薄度提出了高的需求。
图12显示基于双侧式干涉式调制器的副显示器/主显示器模块850。如图所示，干涉式调制器阵列852存在于透明衬底854上且通过密封环856结合至干涉式调制器载体858。所述载体858随后通过密封环860结合至上面存在有干涉式调制器阵列864的透明衬底862。在这一特定配置中，整体模块850的厚度得以减小，因为这两个显示器共享同一载体858，载体858可执行一项或多项前述功能。因此，在某些实施例中，载体858提供一用于支撑配置成控制阵列864的状态的电子电路的构件。
尽管在图12中将载体858及每一衬底854或862显示为具有相同的尺寸，但所述载体及/或这两个衬底中每一衬底可延伸至密封环856和860中的任一个之外，且其他组件可定位在这些位于密封环外部的表面中的任一个表面上。因此，载体858或衬底854或862中任一者的表面积可大于其他两个的表面积。干涉式调制器852和864与载体858之间的连接以及穿过载体的连接可通过前述任一方法或多个方法的组合来实现，包括但不限于柔性电缆、电馈通线、迹线引线、导电支撑柱或微机械压力连接器。
在图13中显示一双侧式显示器900的另一实施例。在该实施例中取消了干涉式调制器载体。一承载一上部干涉式调制器阵列906的上部透明衬底902通过一密封环910结合至一位于其对侧的下部透明衬底908。下部透明衬底904承载一下部干涉式调制器阵列908，其配置成使光反射穿过下部透明衬底904。由于上部干涉式调制器阵列906(其充当副显示器)的尺寸小于下部干涉式阵列908，因而在上部透明衬底902的内表面上留有额外的区域，该额外的区域可用于支撑在其他实施例中通常由干涉式调制器载体支撑的各种功能。因此，在某些实施例中，上部衬底902提供一用于支撑配置成控制阵列906的状态的电子电路的构件。在该实施例中，上部透明衬底902可由一防潮能力低于玻璃的聚合物构成。为防止在装置寿命期间水份积聚，在衬底902的内表面上提供防潮层912和干燥剂914。
在图13中所示的显示器900的其他实施例中-其中例如IC等电子组件位于由上部和下部透明衬底构成的保护空腔内，防潮层912及/或干燥剂914可直接或间接施加在电子组件上。该施加可通过(例如)喷涂或丝网印刷或通过任一种其他适当的方法实现。
图14显示一双侧式显示器950的另一实施例，其中一上部透明衬底952及干涉式调制器阵列954用作副显示器。在该实施例中，上部透明衬底952及干涉式调制器阵列954结合并附装至一环形干涉式调制器载体956。该总成随后通过一密封环958结合至一配置成向一干涉式调制器阵列962传递光的透明衬底960。可以看出，衬底952的表面积小于衬底960的表面积。必要时(如在环形载体956包含防潮能力低于玻璃的塑料时)，可提供一防潮层964和干燥剂966。
尽管在图14中所示的模块配置可能不如图13中所示的模块配置薄，但其在可并入模块的副显示器载体平面内的器件方面提供更大程度的灵活性。由于载体956不需要是透明的，因此所使用的材料可根据例如强度等其他考虑因素选择。通过使电馈通线沿透明衬底952与PC载体956之间的结穿过，可更容易地穿过载体956提供电馈通线。此使得能够在载体956的上表面上布置驱动器芯片或其他组件。由于透明衬底952的高度，例如驱动器芯片968等高度等于或小于衬底952的高度的组件将不会增加装置950的整体高度。迹线引线970可(例如)自位于衬底956的上表面上的驱动器芯片968直接敷设至阵列954，而不需要柔性电缆、馈通线或其他复杂的连接线。由于如前文所述，载体956可为一多层式导体聚合物叠层，因而引线970可敷设在载体956内，从而有利于保护所述引线免受损伤。线970可有利地包含两条引线，其中一条在载体956之上或之内并设置为与另一条位于上部衬底952的下表面上的引线电接触。
在图15中显示一双侧式显示器1000的又一实施例。图15中显示的组件包括一上部透明衬底1002，上部透明衬底1002承载一配置成使光反射穿过透明衬底1002的干涉式调制器阵列1006。上部透明衬底1002通过一密封焊蚕1010结合至一上面定位有干涉式调制器阵列1008的下部透明衬底1004。
图16显示一装置1150(例如一蜂窝式电话)的一实施例，该装置150包含一借助一密封环1156结合至一透明衬底1154的干涉式调制器载体1152。根据图16可以看出，载体1152的表面积大于衬底1154的表面积。驱动器芯片1158位于载体1152的上侧上，且通过电馈通线1160及导电支柱1162电连接至一干涉式调制器阵列1164，干涉式调制器阵列1164位于衬底1154上且配置成使光反射穿过衬底1154。位于载体1152的与驱动器芯片1158同一侧上且通过迹线引线1166与驱动器芯片1158电连接的是天线1168、装置处理器/存储器1170、蓄电池1172及外部互连硬件1174。位于载体1152的与驱动器芯片1158相反侧上的是键盘、键盘灯及麦克风硬件，统称为1176。尽管未示出，但键盘及麦克风硬件1176可设置成通过任一种适当的方法与位于载体1152对侧上的驱动器芯片1158电连接，所述方法包括但不限于上述类型的电馈通线、迹线引线及柔性电缆。
如在图16中所示，干涉式调制器1164的载体1152是主要的内部结构组件，同时还充当电连接构件。该整个总成封装在一壳体1166中，壳体1166不需要具有在用于隔离显示器的产品中所用壳体所具有的结构刚度。该壳体的构造及其与干涉式调制器载体的连接使传播至透明衬底1154及相关组件的机械震动的幅度最小化，因此提高了产品的整体坚固性。载体1152由此成为所述装置的“骨干”。
在传统的以显示器为中心的装置组装方法中，装置的强度来自于封装所述装置的外壳，与此相反，本装置的强度而是来自于位于所述装置内的载体1152，因为所述载体充当所述装置的主要结构组件。载体1152的更高的强度可源于构成载体的材料。或者，或除材料的选择之外，载体的强度可源于载体的尺寸。例如，加大载体1152的厚度或改变载体横截面的形状即可提供使载体充当装置1150的一主要结构组件所需要的强度。利用该种可同时增强干涉式调制器载体在产品中所承担的实体及结构功能的技术，可实现多种其他配置。
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可为(例如)一蜂窝式电话或移动电话。然而，显示装置2040的相同组件或其稍有差异的组件也可说明不同类型的显示装置，例如电视或便携式媒体播放器。
显示装置2040包括一外壳2041、一显示器2030、一天线2043、一扬声器204、一输入装置2048及一麦克风2046。外壳2041通常由业内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2041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2041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2040的显示器2030可为许多种显示器中的任何一种，包括如本文中所述的双稳显示器。在其他实施例中，如业内技术人员所熟知，显示器2030包括一平板显示器，例如如上所述的等离子体显示器、EL、OLED、STNLCD或TFT LCD，或一非平板显示器，例如CRT或其他电子管装置。不过，如本文所述，出于说明本实施例的目的，显示器2030包含一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且可包括其他至少部分地封闭在外壳2041内的组件。例如，在一实施例中，实例性显示装置2040包括一网络接口2027，网络接口2027包括一耦接至一收发器2047的天线2043。收发器2047连接至与调节硬件2052相连的处理器2021。调节硬件2052可配置成调节一信号(例如对信号进行滤波)。调节硬件2052连接至一扬声器2045及一麦克风2046。处理器2021也连接至一输入装置2048及一驱动控制器2029。驱动控制器2029耦接至一帧缓冲器2028及阵列驱动器2022，阵列驱动器2022又耦接至一显示阵列2030。一电源2050根据该特定实例性显示装置2040的设计的要求向所有组件提供功率。
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为业内技术人员习知的任一种用于发射和接收信号的天线。在一实施例中，所述天线根据IEEE 802.11标准(包括IEEE 802.11(a)、(b)或(g))发射和接收RF信号。在另一实施例中，所述天线根据蓝牙(BLUETOOTH)标准发射和接收RF信号。倘若为一蜂窝式电话，则所述天线设计成接收用于在一无线蜂窝电话网络内进行通信的CDMA、GSM、AMPS或其他习知信号。收发器2047预处理自天线2043接收的信号，以使这些信号可由处理器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，以便可自实例性显示装置2040通过天线2043发射这些信号。
在一替代实施例中，收发器2047可由一接收器替代。在另一替代实施例中，网络接口2027可由一可储存或产生拟发送至处理器2021的图像数据的图像源替代。例如，该图像源可为一数字视频光盘(DVD)或一包含图像数据的硬盘驱动器、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的整体运行。处理器2021自网络接口2027或一图像源接收数据，例如经压缩的图像数据，并将所述数据处理成原始图像数据或一种易于处理成原始图像数据的格式。此后，处理器2021将处理后的数据发送至驱动控制器2029或帧缓冲器2028进行存储。原始数据通常指标识一图像内每一位置处的图像特征的信息。例如，这些图像特征可包括颜色、饱和度及灰度级。
在一实施例中，处理器2021包括一微处理器、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传输信号及从麦克风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直接从处理器2021或从帧缓冲器2028接收由处理器2021所产生的原始图像数据，并将所述原始图像数据适当地重新格式化，以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为一具有一光栅类格式的数据流，以使其具有一适用于扫描整个显示阵列2030的时间次序。此后，驱动控制器2029将格式化后的信息发送至阵列驱动器2022。尽管一驱动控制器2029(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2021相关联，但这些控制器可按许多种方式进行构建。其可作为硬件嵌入处理器2021中、作为软件嵌入处理器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为一组平行的波形，该组平行的波形每秒许多次地施加至来自显示器的x-y像素矩阵的数百且有时是数千条引线。
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何类型的显示器。例如，在一实施例中，驱动控制器2029为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为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2046为实例性显示装置2040的一输入装置。在使用麦克风2046向装置输入数据时，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，此在业内众所周知。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2050配置成自墙上的插座接收功率。
在某些实施方案中，控制可编程性如上所述存在于一可位于电子显示系统中的多个位置上的驱动控制器中。在某些情况下，控制可编程性存在于阵列驱动器2022中。业内的技术人员将知，可在任何数量的硬件及/或软件组件中以不同的配置实施上述优化。
成形背板在又一实例性实施例中，背板包括一定形的印刷电路板或其他定形的干涉式调制器载体。图17A和17B显示一包含一定形背板1228的装置1200的一实施例。如在图17A中可以看出，背板1228具有一拱形中央区域1230。该拱形中央区域1230被一实质上更平坦的周边区域1225围绕。
在图17A及17B的实施例中，背板1228包括一印刷电路板(PCB)。该印刷电路板弯曲成使装置1200内的一空腔1250(参见图17B)足够大，以容纳一装在其中的调制器阵列1210。在背板1228使用PCB的实施例中，定形空腔1250可通过冲压PCB背板1228或通过任一种其他适当的PCB定形或切割方法而形成。在替代实施例中，背板1228可包含玻璃或一基本上不能渗透水份的玻璃化合物。如果使用玻璃制造，则所述背板的定形中央区域1230可通过喷砂或任一种其他适当的玻璃定形或切割方法形成。
在图17A所示的实施例中，一电组件1260安装至背板1228。一组迹线引线1240从背板1228的周边区域1226中的孔1234伸出并电连接至电组件1260。来自电组件1260的引线1262可(例如)焊接至迹线引线1240。如将进一步根据图17B所述，孔1234包括通路1242，通路1242使得能够在背板1228的上表面与下表面之间实现电连接。在一实例性实施例中，电组件1260为一驱动器芯片，其配置成控制阵列1210中的调制器的状态。在另一实施例中，该电组件可为任何类型的电组件或装置，包括但不限于其他集成电路、其他无源和有源电结构或组件、或其他表面安装式电子装置，例如晶体管、电容器、电阻器、二极管、电感器等。
现在参阅图17B，可以看出，在封装结构1200中，将背板1228附装至一衬底1216即会构成一空腔1250。调制器阵列1210装在背板1228与衬底1216之间的空腔1250中。如上所述，背板1228为拱形。拱形中央区域1230的弯曲部分还形成一凹槽1252，在凹槽1252处，背板1228与衬底1216之间的距离大于空腔1250的其它部分处的距离。因此空腔1250在布置有调制器阵列1210的中央区域1230处有利地得到扩大。
由此提供了使调制器阵列1210无阻碍地运行的空间。尽管将背板1228的中央区域1230显示为拱形，然而许多种其它形状也属于本发明的范围。例如，背板1228可具有一不必限于中央区域1230的弯曲或凹陷形状，或者可具有其它形状，例如一带肋的设计或一隆起的矩形设计。在一实施例中，背板1228的边缘倾斜以使其具有一降低的外形。只要阵列1210中的至少一部分调制器位于背板1228的一扩大的区域或空腔内，便可为阵列1210的该部分提供无阻碍运行所需的空间。
在周边区域1226内形成多个通孔1234。在图17B所示的实施例中，这些孔1234交错布置。在某些设计中，交错孔1234之间的间隔可介于约50至70微米之间。在其中孔1234不交错的其他实施例中，间距也可介于约75至125微米(μm)之间。背板1228可具有一介于约0.5与2.0毫米(mm)之间的厚度，且通孔由此也将为同一深度以便完全穿透背板1228。不过，超出这些范围的值也属于本发明的范围内。
在本发明的不同实施例中，孔1234的数量和配置可不同。例如，在一实施例中，孔1234可位于背板1228的拱形或凹陷的中央区域中。孔1234的布置将取决于所需的具体功能。孔1234的确切位置及位置的组合属于业内技术范围内。孔1234可通过(例如)机械穿孔、激光穿孔或超声波穿孔而形成。也可使用形成孔1234的其他标准方法。
图17B还显示了布置在印刷电路板背板1228上且横穿印刷电路板背板1228的电迹线1240。如上所述(参见图17A)，在背板1228与空间调制器之间形成一电连接。例如，在所示的实施例中，电迹线1240接触穿过印刷电路板背板1228的通路1242。通路1242可为(例如)以印刷电路板领域中所熟知的任何方式制成的电镀通路。通路1242与衬底1216上的一组电焊垫1246之间的焊料1244在二者之间提供一导电通道。这些电连接使PCB背板1228上的电迹线1240可与调制器阵列1210中的电极电相通。如上所述，PCB背板1228与调制器阵列1210之间的电连接的设计和制作工艺可千变万化。
如图17B所示，PCB背板1228可包含一多层式结构。例如，一金属化层1264可嵌入印刷电路板背板1228中。该金属化层1264按照多层式印刷电路板中的传统方式通过一导电栓塞1266电连接至其中一条电迹线1240。可使用其它制造多层式背板的方法。可通过这种方式提供额外的导电路径。例如，在一实例性实施例(未显示)中，电迹线可为PCB背板的一整体构成部分。在该实施例中，电迹线可通过传统的PCB背板1228多层化方式嵌入PCB背板内。这些电迹线可以多种方式来配置，包括但不限于电迹线与通路及/或电焊垫电相通。另外，电迹线1240可与各个调制器电相通或直接与整个阵列或其子部分电相通。
在图17B所示的实施例中，一干燥剂1254置于光学调制器阵列1210与背板1228之间。背板1228的凹陷部分为置于空腔1250内的干燥剂1254提供了更大的间隙，以使其不干扰阵列1210的运行。
干燥剂1254可具有不同的形状、形式及尺寸，且可以不同的方式施加。在图17B所示的实施例中，干燥剂1254包括一使用粘合剂安装至背板1228的薄片。更具体而言，干燥剂1254粘合至背板1228的中央区域1230。背板1228前侧的弯曲部分所形成的凹槽有利地在调制器阵列1210的上方为干燥剂1254提供空间。
封装结构1200还在多个方面增强了调制器的性能。通过将电总线1240集成在封装结构1200的外侧上，可提供许多种可增强阵列1210的性能或提供附加特性的设计可能性。例如，电总线可布置成使总线的一端连接至阵列内一行电极或列电极的一端、且总线的另一端连接至同一行电极或列电极的另一端。该连接为所述的行或列增加了一并联导电路径，从而减小了所述行或列的整体电阻。
较佳地，导电总线1240提供一连接至光学调制器阵列1210的、导电率相对高的电连接。导电总线1240可制造成尺寸(例如宽度和厚度)大于用于连接阵列1210中的调制器的电极。这种增强的导电率及由此降低的阻抗使阵列1210中的光学调制器能够更快地被驱动。另外，由于如果导电总线1240安装在封装结构1200的外表面1232上，则导电总线1240将位于封装之外，因此不会牺牲布置有调制器阵列1210的空腔1250内的宝贵空间。还会避免干扰干涉式调制器阵列1210的机械运行。封装结构1200还可提供在本文中未具体陈述的其他优点。
在其他实施例中可应用导电总线1240的其他配置。例如，导电总线1240可沿循不同的通道且可按不同方式进行连接。具体的几何形状可根据设计或所期望的功能进行修改。例如，在一实例性实施例(未显示)中，孔1234的一部分布置于背板1228的拱形区域1230上，且导电总线1240与相应孔1234下方的阵列1210中的至少一部分调制器电相通。该实施例可用于对阵列1210的某些部分进行测试。
尽管上述的详细说明已显示、说明并指出了适用于不同实施例的本发明的新颖特征，然而应了解，业内技术人员可在形式及细节上对所例示的装置或工艺进行各种删除、替换或修改，此并不背离本发明的精神。应认识到，本发明可在一并不具有本文所述的全部特征和优点的形式中实施，因为某些特性可独立于其他特性使用或实施。
权利要求
1.一种显示器，其包括一透明衬底；一干涉式调制器阵列，其配置成使光反射穿过所述透明衬底；一背板，其密封至所述透明衬底并为所述干涉式调制器提供一空腔；及电子电路，其位于所述背板上且与所述干涉式调制器阵列电连接。
2.如权利要求1所述的显示器，其中所述电子电路位于由所述背板与所述透明衬底构成的所述空腔的外面。
3.如权利要求1所述的显示器，其中所述电子电路位于由所述背板与所述透明衬底构成的所述空腔的里面。
4.如权利要求1所述的显示器，其中所述干涉式调制器包括复数个内部连接器，且其中所述内部连接器配置成提供与所述电子电路的所述电连接。
5.如权利要求4所述的显示器，其中所述内部连接器包含金属凸块。
6.如权利要求4所述的显示器，其中所述内部连接器包含导电支柱。
7.如权利要求1所述的显示器，其中所述背板包含一印刷电路板。
8.一种装置，其包括一透明衬底；一干涉式调制器阵列，其配置成使光反射穿过所述透明衬底；及一背板，其密封至所述透明衬底并为所述干涉式调制器提供一空腔，其中所述背板包括配置成控制所述干涉式调制器的电子电路。
9.如权利要求8所述的装置，其中所述电子电路为一显示器驱动电路。
10.如权利要求8所述的装置，其中所述透明衬底包含玻璃。
11.如权利要求8所述的装置，其中所述干涉式调制器阵列配置成反射多种颜色的光。
12.如权利要求8所述的装置，其中所述背板包含一印刷电路板。
13.如权利要求12所述的装置，其中所述印刷电路板包括一防潮层。
14.如权利要求8所述的装置，其中所述背板通过一密封环密封至所述透明衬底。
15.如权利要求8所述的装置，其中所述背板的表面积大于所述透明衬底的表面积。
16.如权利要求15所述的装置，其中所述背板配置成充当所述装置的一主要结构组件。
17.如权利要求16所述的装置，其另外包含配置成控制所述装置的附加电子电路，其中所述背板为所述附加电子电路中的至少某些组件提供实体支撑。
18.如权利要求14所述的装置，其中所述密封环提供一气密性密封。
19.如权利要求8所述的装置，其中所述装置为一蜂窝式电话。
20.如权利要求8所述的装置，其进一步包括一与所述干涉式元件阵列电相通的处理器，所述处理器配置成处理图像数据；及一与所述处理器电相通的存储装置。
21.如权利要求20所述的装置，其进一步包括一配置成向所述电子电路发送所述图像数据的至少一部分的控制器。
22.如权利要求20所述的装置，其进一步包括一配置成向所述处理器发送图像数据的图像源模块。
23.如权利要求22所述的装置，其中所述图像源模块包含一接收器、收发器、及发送器中的至少一个。
24.如权利要求20所述的装置，其进一步包括一配置成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。
25.一种制造一显示装置的方法，其包括提供一包含一干涉式调制器阵列的透明衬底；提供一包含电子电路的背板，所述电子电路配置成控制所述干涉式调制器阵列；及将所述透明衬底密封至所述背板，以在所述干涉式调制器阵列上方构成一空腔，且其中所述电子电路设置成与所述干涉式调制器阵列电相通。
26.如权利要求25所述的方法，其中所述透明衬底为玻璃。
27.如权利要求25所述的方法，其中所述透明衬底为一聚合物材料。
28.如权利要求25所述的方法，其中所述背板包含一用于控制所述干涉式调制器阵列的驱动电路。
29.如权利要求25所述的方法，其中所述背板包含一印刷电路板。
30.如权利要求25所述的方法，其中将所述透明衬底密封至所述背板的所述步骤包括在所述透明衬底与所述背板之间设置一密封剂材料。
31.一种通过一工艺制成的显示器，所述工艺包括提供一包含一干涉式调制器阵列的透明衬底；提供一包含电子电路的背板，所述电子电路配置成控制所述干涉式调制器阵列；将所述透明衬底密封至所述背板，以在所述干涉式调制器阵列上方构成一空腔，且其中所述电子电路设置成与所述干涉式调制器阵列电相通。
32.一种显示器，其包括用于调制光并使所述光朝一观察者反射的构件；一用于支撑所述用于调制光的构件的第一构件；用于控制所述用于调制光的构件的状态的构件；一用于支撑所述控制构件的第二构件，其中所述第二构件为所述用于调制光的构件提供一空腔。
33.如权利要求32所述的显示器，其进一步包括用于将所述控制构件连接至所述用于调制光的构件的构件。
34.如权利要求33所述的显示器，其进一步包括用于将所述第一构件密封至所述第二构件的构件。
35.一种装置，其包括一第一透明衬底；一第一干涉式调制器阵列，其配置成沿一第一方向反射光使其穿过所述第一透明衬底；一背板，其密封至所述第一透明衬底且为所述第一干涉式调制器阵列提供一空腔，其中所述背板包含配置成控制所述第一干涉式调制器阵列的电子电路；及一密封至所述背板的第二透明衬底，其中所述第二透明衬底包含一配置成沿一第二方向反射光的第二干涉式调制器阵列，且其中所述第一方向与所述第二方向为相反的方向。
36.如权利要求35所述的装置，其中所述背板包含配置成控制所述第一及第二干涉式调制器阵列的状态的电子电路。
37.如权利要求35所述的装置，其中所述第一透明衬底的表面积实质上小于所述第二透明衬底的表面积，且其中所述第一透明衬底附装至所述背板。
38.如权利要求37所述的装置，其中所述背板包括一环形背板。
39.如权利要求38所述的装置，其中所述电子组件中的至少某些组件同所述第一透明衬底位于所述背板的同一侧上。
40.如权利要求35所述的装置，其中所述背板包含一印刷电路板。
41.如权利要求40所述的装置，其另外在所述背板上包含一防潮层。
42.如权利要求41所述的装置，其另外包含一干燥剂层。
43.如权利要求35所述的装置，其中所述第一透明衬底包含玻璃。
44.如权利要求35所述的装置，其中所述第一透明衬底包含一聚合物材料。
45.如权利要求35所述的装置，其中所述第一干涉式调制器阵列小于所述第二干涉式调制器阵列，且所述电子电路中的至少某些组件位于所述保护空腔内。
46.如权利要求45所述的装置，其中所述第一透明衬底包含玻璃。
47.如权利要求45所述的装置，其中所述第一透明衬底包含一聚合物材料。
48.如权利要求47所述的装置，其另外在所述背板上包含一防潮层。
49.如权利要求48所述的装置，其另外包含一干燥剂层。
50.一种具有一显示器的装置，其包括一第一透明衬底；一配置成使光反射穿过所述第一透明衬底的第一干涉式调制器阵列；一与所述第一透明衬底相对置的第二透明衬底；及一配置成使光反射穿过所述第二透明衬底的第二干涉式调制器阵列。
51.如权利要求50所述的装置，其中所述第一阵列小于所述第二阵列。
52.如权利要求51所述的装置，其中所述第一透明衬底的表面积小于所述第二透明衬底的表面积。
53.如权利要求52所述的装置，其另外包含一环形载体，其中所述第一透明衬底密封至所述环形载体。
54.一种制造一显示器的方法，其包括提供一包含一第一干涉式调制器阵列的第一透明衬底；提供一包含一第一干涉式调制器阵列的第二透明衬底；提供一背板，所述背板包含配置成控制所述第一及第二干涉式调制器阵列的状态的电子电路；将所述第一透明衬底密封至所述背板；将所述第二透明衬底密封至所述背板；及将所述电子电路设置成与所述第一及第二干涉式调制器阵列电连接。
55.如权利要求54所述的方法，其中所述第一透明衬底包含玻璃。
56.如权利要求54所述的方法，其中所述第一透明衬底包含一聚合物材料。
57.如权利要求54所述的方法，其中所述背板包括一印刷电路板。
58.一种通过一工艺制成的显示器，所述工艺包括提供一包含一第一干涉式调制器阵列的第一透明衬底；提供一包含一第一干涉式调制器阵列的第二透明衬底；提供一背板，所述背板包含配置成控制所述第一及第二干涉式调制器阵列的状态的电子电路；将所述第一透明衬底密封至所述背板；将所述第二透明衬底密封至所述背板；及将所述电子电路设置成与所述第一及第二干涉式调制器阵列电连接。
59.一种显示器，所述显示器包括一用于调制光并使所述光朝一观察者反射的第一构件；一用于支撑所述第一调制构件的第一构件；一用于调制光并使所述光朝一观察者反射的第二构件；一用于支撑所述第二调制构件的第二构件；用于控制所述第一及第二调制构件的状态的构件；及一用于支撑所述控制构件的第三构件。
60.如权利要求59所述的显示器，其进一步包括用于将所述控制构件连接至所述第一及第二调制构件的构件。
61.如权利要求60所述的显示器，其进一步包括用于将所述第一支撑构件密封至所述第三支撑构件的构件；及用于将所述第二支撑构件密封至所述第三支撑构件的构件。
62.一种微机电(MEMS)装置，其包括一包含复数个MEMS元件的衬底；一包含一定形区域及一实质上更平坦的周边区域的背板，其中所述背板包含复数个提供与所述MEMS元件的电连接性的导电路径；及至少一个电耦接至所述导电路径中的至少一路径的电组件。
63.如权利要求62所述的装置，其中所述背板包括一朝向所述装置的外部的背面，且其中所述导电路径为布置在所述背面上的导电总线。
64.如权利要求63所述的装置，其进一步包括横穿所述背板的导电通路，且其中所述导电总线通过所述通路与所述MEMS元件电相通。
65.如权利要求64所述的装置，其中所述MEMS元件的至少一部分布置在所述背板的所述定形区域的下面。
66.如权利要求62所述的装置，其进一步包括一显示器，其中所述显示器包含所述复数个MEMS元件；一与所述显示器电相通的处理器，所述处理器配置成处理图像数据；及一与所述处理器电相通的存储装置。
67.如权利要求66所述的装置，其进一步包括一配置成将所述图像数据的至少一部分发送至所述电组件的控制器，其中所述电组件包含一驱动电路。
68.如权利要求66所述的装置，其进一步包括一配置成将图像数据发送至所述处理器的图像源模块。
69.如权利要求68所述的装置，其中所述图像源模块包含一接收器、收发器、及发送器中的至少一个。
70.如权利要求66所述的装置，其进一步包含一配置成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。
71.一种用于制造一微机电(MEMS)装置的方法，其包括提供一包含复数个MEMS元件的衬底；将一包含一定形区域及一实质上更平坦的周边区域的背板密封至所述衬底，其中所述背板包含复数个提供与所述MEMS元件的电连接性的导电路径；及将至少一个电组件电耦接至所述导电路径中的至少一个导电路径。
72.如权利要求71所述的方法，其中所述背板包括一朝向所述装置的外部的背面，且其中所述导电路径为布置在所述背面上的导电总线。
73.如权利要求71所述的方法，其进一步包括横穿所述背板的导电通路，且其中所述导电总线通过所述通路与所述MEMS元件电相通。
74.如权利要求71所述的方法，其中所述MEMS元件的至少一部分布置在所述背板的所述定形区域下面。
75.如权利要求71所述的方法，其中所述MEMS元件为干涉式调制器。
76.如权利要求71所述的方法，其中所述至少一个电组件包含至少一个显示器驱动电路。
77.一种通过一工艺制成的装置，所述工艺包括提供一包含复数个MEMS元件的衬底；将一包含一定形区域及一实质上更平坦的周边区域的背板密封至所述衬底，其中所述背板包含复数个提供与所述MEMS元件的电连接性的导电路径；及将至少一个电组件电耦接至所述导电路径中的至少一个导电路径。
全文摘要
本发明揭示一种基于MEMS的显示装置，其中一干涉式调制器阵列配置成使光反射穿过一透明衬底。所述透明衬底密封至一背板，且所述背板可包含用于控制所述干涉式调制器阵列的电子电路。所述背板可为装置组件(例如，可用于控制所述显示器的状态的电子组件)提供实体支撑。所述背板还可用作所述装置的一个主要结构支撑。
文档编号G02B26/00GK1755473SQ20051010259
公开日2006年4月5日 申请日期2005年9月12日 优先权日2004年9月27日
发明者马克·W·迈尔斯, 杰弗里·B·桑普塞尔, 洛朗·帕尔玛蒂尔, 布莱恩·W·阿巴克尔, 菲利浦·D·弗洛伊德 申请人:Idc公司