用于封装一衬底的方法及装置的制作方法

专利名称：用于封装一衬底的方法及装置的制作方法
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使用薄膜背板制作此种调制器的方法。
背景技术：
微机电系统(MEMQ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 论述，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征如 何提供优于其他显示装置的优点。一实施例提供一种用于一干涉式调制器显示装置的封装结构，其无需使用单独的 背板、干燥剂及密封件。该显示装置包括一透明衬底、一经配置以对透射过该透明衬底的光 进行调制的干涉式调制器、及一设置于该调制器上并将该调制器密封在该透明衬底与该薄 膜背板之间的一封装内的薄膜背板。在该调制器与该薄膜之间存在一间隙，其通过移除一 牺牲层而形成。根据另一实施例，提供一种制造一显示装置的方法。根据该方法，提供一透明衬底 并在该透明衬底上形成一干涉式调制器。然后，在该干涉式调制器及该透明衬底上沉积一 薄膜背板，以将所述调制器密封在该透明衬底与该薄膜背板之间。在沉积该薄膜背板之前， 在该干涉式调制器上沉积一牺牲层。在沉积该薄膜背板之后，移除该牺牲层，以在该干涉式 调制器与该薄膜背板之间形成一间隙。根据又一实施例，提供一种微机电系统显示装置，其包括一透明衬底、一形成于该 透明衬底上的干涉式调制器、及一薄膜背板，该薄膜背板密封至该透明衬底以在该透明衬 底与该薄膜背板之间囊封该干涉式调制器。在该干涉式调制器与该薄膜背板之间存在一空腔。该空腔是通过移除该干涉式调制器与该薄膜背板之间的一牺牲层而形成。根据另一实施例，提供一种显示装置，其包括一透明衬底、一干涉式调制器、一沉 积于该干涉式调制器上的薄膜背板、及一位于该调制器与该薄膜背板之间的空腔。该干涉 式调制器经配置以对透射过该透明衬底的光进行调制，并形成于该透明衬底上。该薄膜背 板沉积于该干涉式调制器上，以将该调制器密封在该透明衬底与该薄膜背板之间的一封装 内。该空腔是通过移除一牺牲材料而形成。根据再一实施例，提供一种显示装置。该显示装置包括一用于透射过光的透射构 件、一经配置以对透射过该透射构件的光进行调制的调制构件、及一用于将该调制构件密 封在该透射构件与该密封构件之间的一封装内的密封构件。该调制构件包括一干涉式调制 器，且该密封构件包括一薄膜。


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为一等角图，其显示一干涉调制器显示器的一实施例的一部分，其中一第一 干涉调制器的一可移动反射层处于一释放位置，且一第二干涉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 3x3干涉式调制器显示器的电子装置的一 实施例。图3为图1所示的干涉式调制器的一实例性实施例的可移动镜的位置与所施加电 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2所示3x3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示意性地显示根据一实施例一其中封装有一干涉式调制器而不使用传统背 板的封装结构。图8为一种用于封装干涉式调制器的方法的一实施例的流程图。图9示意性地显示根据一实施例一其中已在干涉式调制器上沉积有一牺牲层的 封装结构。图10示意性地显示一其中已在牺牲层上沉积有一薄膜的封装结构。图11为在已对薄膜820进行沉积及图案化之后、在释放牺牲层850之前，封装结 构800的一实施例的俯视图。图12示意性地显示一其中干涉式调制器根据一实施例进行封装并具有一外涂层 的封装结构。图13A及1 为系统方块图，其显示一包含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，本发明涵盖各实施例可在例如(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像素可配置为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1 和12b。在左侧 的干涉调制器1 中，显示一可移动的高度反射层Ha处于一释放位置，该释放位置距一固 定的局部反射层16a—预定距离。在右侧的干涉调制器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，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、pent ium 、PentiumII 、PentiumII I 、PentiumIV 、Pent ium 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M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“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释放状态。由于干涉调制 器的每一像素，无论处于激励状态还是释放状态，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3x3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+ Δ V-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+ Δ V、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。图5Β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3X3阵 列，其将形成图5Α所示的显示布置，其中受激励像素为非反射性。在写入图5Α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5Α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5Α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5Α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。举例而言，图6A-6C 显示移动镜结构的三种不同实施例。图6Α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6Β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2004/00519 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。图7显示一其中将一干涉式调制器830封装于一透明衬底810上而不使用传统背 板或帽的封装结构800。图7所示封装结构800可消除不仅使用背板而且使用单独的密封 件以及干燥剂这一需要。根据图7所示实施例，并非如上文所述将一背板密封至透明衬底来囊封干涉式调 制器830，而是在透明衬底810上沉积一薄膜或超结构820来将干涉式调制器830囊封于封 装结构800内。薄膜820可保护干涉式调制器830不受环境中有害要素的影响。下文将更详细地论述一种根据图7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830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薄膜 820之间形成一间隙或空腔840。间隙或空腔840使干涉式调制器830的机械部件(例如 可移动镜14a、14b)能够移动。应了解，在可沉积薄膜820以囊封干涉式调制器830之前， 较佳在干涉式调制器830及透明衬底810上沉积一牺牲层850(在图9中显示)，然后将其 移除，以在干涉式调制器830与薄膜820之间形成一空腔840。此将在下文中进一步详细说 明。图8显示一种对干涉式调制器进行封装而不使用传统背板或帽的方法的一实施 例。首先在步骤900中提供一透明衬底810，并在步骤910中在透明衬底810上形成干涉式 调制器830。较佳地根据参照图1-6所述的工艺来形成干涉式调制器830。透明衬底810 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810进行显示。在已在透明衬底810上形成干涉式调制器830后，在步骤920中，较佳地在干涉式 调制器830及透明衬底810的上表面上沉积一牺牲层850。然后，在步骤930中使用光刻技 术将牺牲层850图案化。该图案化过程较佳地使牺牲层850仅局限至干涉式调制器830， 从而暴露出环绕干涉式调制器830的周边的透明衬底810。在已沉积牺牲层850并将牺牲 层850图案化后，随后在步骤940中在整个结构上沉积一薄膜820。然后，在步骤950中使 用光刻技术将薄膜820图案化。该图案化过程使薄膜820仅局限至牺牲层850。该图案化 步骤还在薄膜820中提供能够随后移除牺牲层850的形貌。应注意，在该过程中的此时，额 外的牺牲层既可存留于也可不存留于干涉式调制器结构内。图案化步骤930使得能够移除 牺牲层850以及移除任何存留于干涉式调制器830内的牺牲层。在步骤960中，移除牺牲 层850及干涉式调制器830内的任何牺牲层，从而在干涉式调制器830与薄膜820之间留 下一空腔840，由此完成对干涉式调制器830进行的处理。在步骤970中，对薄膜820中的 形貌或开口进行密封。根据一实施例，较佳在一透明衬底810上形成一干涉式调制器830。应了解，干涉 式调制器830的固定镜16a、16b毗邻透明衬底810，且可移动镜14a、14b形成于固定镜16a、 16b上，形成的方式使可移动镜14a、14b可在图7所示实施例的封装结构的空腔840内移动。为形成干涉式调制器830，在一实施例中将透明衬底810覆盖以氧化铟锡(ITO)。 ITO可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而成，较佳沉积至约 500埃的厚度。较佳在ITO上沉积一相对薄的铬层。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830的可移 动镜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，该镜层可为一配置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与可移动镜14a、14b之间形成光学空腔。在一实施例中，在形成薄膜820之 后，蚀刻掉该牺牲层。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。在一实施例中，在形成薄膜 820之后，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830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。如图9所示，在透明衬底810上形成干涉式调制器830之后，在干涉式调制器830 及透明衬底810的上表面上沉积另一牺牲层850。牺牲层850可由例如(举例而言)钼 (Mo)、硅(Si)、钨(W)、或钛(Ti)等能够在沉积薄膜820之后加以释放的材料制成。在一实 施例中，牺牲层850是由例如聚合物、旋涂玻璃、或氧化物等材料制成。下文将更详细地说 明各移除工艺，这些移除工艺可视牺牲层的材料而异。所属领域的技术人员将知，上牺牲层850可由钼(Mo)、硅(Si)、钨(W)、钛(Ti)、聚 合物、旋涂玻璃、或氧化物中的任一种材料形成，只要该材料提供充分的阶梯覆盖并可沉积 至所期望的厚度即可。牺牲层850的厚度应足以隔开薄膜820与干涉式调制器830。在一 实施例中，将上牺牲层850沉积至一介于约1000埃至1微米范围内的厚度，更佳地沉积至 一介于约1000埃至5000埃范围内的厚度。在一实施例中，使用标准光刻技术对牺牲层850 进行图案化及蚀刻。在一实施例中，可如图10所示，在牺牲层850的整个上表面上沉积薄膜820。薄膜 820可使用已知的沉积技术形成于牺牲层850上。在对薄膜820进行图案化及蚀刻之后，释 放牺牲层850，以形成一使可移动镜14a、14b可在其中移动的空腔840，如图8所示。较佳地将薄膜820图案化及蚀刻成在其中形成至少一个开口，以便可通过该开口 将例如二氟化氙(XeF2)等释放材料引入封装结构800的内部，从而释放牺牲层850。这些 开口的数量及大小取决于牺牲层850的所需释放速率。这些开口可位于薄膜820中的任意 位置。在某些实施例中，可同时释放牺牲层850及干涉式调制器内(固定镜16a、16b与可 移动镜14a、14b之间)的牺牲层。在其他实施例中，牺牲层850与干涉式调制器内的牺牲 层并不同时移除，而是在移除干涉式调制器内的牺牲层之前先移除牺牲层850。图11所示的实施例显示一种替代的释放技术。图11是在已沉积薄膜820并将其 图案化之后但在释放牺牲层850之前的封装结构800的一实施例的俯视图。如图11所示， 将牺牲层850沉积及图案化成具有复数个突出部分855。然后，在牺牲层850及透明衬底 810上沉积薄膜820。在沉积薄膜820之后，随后较佳在每一侧上对其进行回蚀，如图11所 示。然后，可将封装结构800暴露至释放材料，例如二氟化氙(XeF2),该释放材料首先与外 露的牺牲层850材料反应，然后经过通过移除封装结构800的各侧上的牺牲层850而在突 出部分855处形成的开口进入该封装结构800。应了解，突出部分855的数量及大小将视牺 牲层850的所需释放速率而定。为移除由钼(Mo)、硅(Si)、钨(W)、或钛(Ti)形成的牺牲层，可通过薄膜820中的 一个或多个开口将二氟化氙(XeF2)引入封装结构800的内部。较佳通过在薄膜820中蚀刻 开口来形成薄膜820中的这些开口。二氟化氙(XeF2)与牺牲层850发生反应以移除牺牲层 850，从而在干涉式调制器830与薄膜820之间留下一空腔840。在已沉积薄膜820后，较佳对由旋涂玻璃或氧化物形成的牺牲层850进行气体蚀刻或气相蚀刻来移除牺牲层850。所 属领域的技术人员将知，移除工艺将视牺牲层850的材料而定。所属领域的技术人员还将知道，在干涉式调制器830后面需要具有空腔840，以使 干涉式调制器830的机械部件(例如可移动镜14a、14b)能够自由移动。所形成的空腔840 的高度h取决于牺牲层850的厚度。在某些实施例中，薄膜820可为任一种类型的具有气密性或疏水性的材料，包括 但不限于镍、铝及其他类型的金属及箔。薄膜820也可由绝缘体形成，包括但不限于二氧化 硅、氧化铝或氮化物。另一选择为，薄膜820可由非气密性材料制成。适当的非气密性材料包括例如(举 例而言)PMMA、环氧等聚合物及有机或无机旋涂玻璃(SOG)型材料。如果对薄膜820使用非 气密性材料，则较佳地如图12所示在该非气密性薄膜上形成一外涂层860，以在移除牺牲 层850之后为干涉式调制器830提供额外的保护，如图12所示。此一外涂层860较佳由防 潮层制成且厚度为约1000埃至约10，000埃。在一实施例中，外涂层860是Barix - 一种 可自位于San Jose，California的Vitex Systems, Inc.购得的薄膜涂层。这种外涂层可 为多层式，其中某些层可用于气密性用途，而某些层则可如下文所述用于机械用途。在某些其中薄膜820为一疏水性材料的实施例中，不必形成气密性密封，但仍可 无需使用传统的背板。应了解，可在模块级的下一封装步骤中并入所需要的任一进一步的 防潮层。薄膜820可通过化学气体沉积(CVD)或其他适当的沉积方法沉积至约1微米的厚 度。所属领域的技术人员将了解，薄膜820的厚度可取决于薄膜820的所选材料的特定材 料性质。薄膜820既可透明也可不透明。由于并非通过薄膜820、而是通过透明衬底810显 示图像，因而应了解，薄膜820无需透明。所属领域的技术人员应了解，可使用例如旋涂玻 璃等透明材料来形成薄膜820，因为其材料性质可适于用作薄膜820来保护干涉式调制器 830。例如，例如旋涂玻璃等透明材料可为封装结构800内的干涉式调制器830提供更大的 强度和保护。在释放牺牲层850后，较佳对薄膜820中的开口进行密封。在一实施例中，使用环 氧来密封这些开口。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。如果这些开口足够小(例如小于1μ)，则可使用另一层薄膜820材料来密封这 些开口。在某些实施例中-包括但不限于某些具有一气密性薄膜820的实施例，可在已移 除牺牲层850后在薄膜820上沉积一外涂层860，如图12所示。该外涂层较佳由一聚合物 形成并较佳具有约1微米至数毫米的厚度。外涂层860可为薄膜820提供额外的强度及劲 度。在某些其中薄膜820足够小(例如小于1μ)的实施例中，可使用外涂层860而非如上 文所述使用另一层薄膜820来密封这些开口。如图7所示，薄膜820较佳对封装结构800的内部进行气密性密封以免受周围环 境的影响。由于薄膜820可提供气密性密封，因而无需使用干燥剂，这是因为该气密性密封 可防止水份自周围环境进入封装结构800。在另一实施例中，薄膜820提供一半气密性密封 且在封装结构800含有干燥剂来吸收过量的水份。
可使用干燥剂来控制存留于封装结构800内的水份。然而，由于薄膜820可提供 气密性密封-视所选材料而定，因而不需要使用干燥剂来防止水份自大气中进入封装结构 800的内部。倘若为半气密性薄膜820，则可减小所需的干燥剂的量。在一实施例中，根据本实施例对干涉式调制器进行封装的方法将对封装结构800 的密封整合入前端处理中，并无需使用单独的背板、干燥剂及密封件，从而降低了封装成 本。在另一实施例中，薄膜820使所需的干燥剂量减少而非无需使用干燥剂。根据这些实 施例进行封装会减少关于干燥剂及密封件二者的材料约束，从而允许有一更大的选择或多 种材料、几何形状及机会来降低成本。薄膜820可降低气密性要求，以便不仅能够消除背板 而且能够将任何额外的防潮要求并入模块级封装内。通常期望使封装结构尽可能地薄，因 而使图7所示封装结构800提供一薄的结构。由于无需使用干燥剂，因而使封装结构800能够更薄。通常，在含有干燥剂的封装 中，装置的预期寿命可取决于干燥剂的寿命。当干燥剂完全耗尽时，随着有足够多的水份进 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气通量以及干燥剂的数量及种类。而在该封装结构800中， 由于本实施例的封装结构800并不含有任何干燥剂，因而干涉式调制器830不会因干燥剂 耗尽而失效。在另一实施例中，薄膜820不具气密性，而是可渗透过二氟化氙(XeF2)或另一移 除气体，二氟化氙OteF2)或另一移除气体会与牺牲层850反应从而移除牺牲层850，由此 在干涉式调制器830与薄膜820之间留下一空腔840。根据本实施例，某些适用于薄膜820 的材料包括但不限于多孔氧化铝及某些气凝胶。在本实施例中，薄膜820不需要形成有任 何开口，只要其可渗透过二氟化氙(XeF2)或另一移除气体即可。较佳地，在移除牺牲层850 后，在薄膜820上沉积一气密性外涂层860，以对封装结构800进行气密性密封。在这些实 施例中，外涂层860较佳由金属形成。图13A及13B为显示一显示装置2040的一实施例的系统方块图。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、 0LED、STN IXD或TFT IXD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。图1 示意性地显示实例性显示装置2040的一实施例中的组件。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2(^9。驱动控制器20 耦接至一帧缓冲器20 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IEEE 802. 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，该图像源可为数字视盘(DVD)或一含有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20 或发送至帧缓冲器20 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传输信号及用于自麦 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20 直接自处理器2021或自帧缓冲器20 接收由处理器2021产 生的原始图像数据，并适当地将所述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20 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20 将格式化 后的信息发送至阵列驱动器2022。尽管驱动控制器20 (例如IXD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20 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20 、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20 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20 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使一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可包括众多种能量存储装置，此在所属领域中众所周知。例如，在一实 施例中，电源2050是一可再充电的蓄电池，例如一镍-镉蓄电池或锂离子蓄电池。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。尽管上文已显示、说明及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，所属领域的技术人员可在形式及细节上对所例解的装置或工艺作出各种删略、替代 及改动，此并不背离本发明的精神。应了解，由于某些特征可独立于其他特征使用或实施， 因而本发明可在一并不提供本文所述的所有特征及优点的形式中实施。
权利要求
1.一种显示装置，其包括经配置用于干涉调制光的可移动镜阵列，所述显示装置包括一透明衬底；一干涉式调制器，其包括所述可移动镜阵列，且其中所述干涉式调制器经配置以对透 射穿过所述透明衬底的光进行调制；及一沉积的不需依靠支撑物的薄膜背板，其将所述可移动镜阵列密封在所述透明衬底与 所述沉积的不需依靠支撑物的薄膜背板之间的一封装内，且其中在所述可移动镜的整个阵 列与所述沉积的不需依靠支撑物的薄膜背板之间存在一间隙。
2.根据权利要求1所述的显示装置，其中所述间隙是通过移除一位于所述可移动镜阵 列与所述沉积的不需依靠支撑物的薄膜背板之间的牺牲层来形成。
3.根据权利要求1所述的显示装置，其中所述沉积的不需依靠支撑物的薄膜背板含有 一气密性材料。
4.根据权利要求1所述的显示装置，其中所述沉积的不需依靠支撑物的薄膜是镍。
5.根据权利要求1所述的显示装置，其中所述沉积的不需依靠支撑物的薄膜是铝。
6.根据权利要求1所述的显示装置，其进一步包括一与所述可移动镜阵列电相通的处理器，所述处理器经配置以处理图像数据；及 一与所述处理器电相通的存储装置。
7.根据权利要求6所述的显示装置，其进一步包括一驱动电路，其经配置以将至少一信号发送至所述可移动镜阵列。
8.根据权利要求7所述的显示装置，其进一步包括一控制器，其经配置以将所述图像数据的至少一部分发送至所述驱动电路。
9.根据权利要求6所述的显示装置，其进一步包括一图像源模块，其经配置以将所述图像数据发送至所述处理器。
10.根据权利要求9所述的显示装置，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。
11.根据权利要求6所述的显示装置，其进一步包括一输入装置，其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。
12.根据权利要求1所述的显示装置，其中所述显示装置包括一蜂窝式电话。
13.—种制造一显示装置的方法，其包括经配置用于干涉调制光的可移动镜阵列，所述 方法包括提供一透明衬底；在所述透明衬底上形成一干涉式调制器，其中所述干涉式调制器包括所述可移动镜阵 列；及在所述可移动镜阵列及所述透明衬底上沉积一不需依靠支撑物的薄膜背板，以将所述 可移动镜阵列密封在所述透明衬底与所述不需依靠支撑物的薄膜背板之间，其中在所述可 移动镜的整个阵列与所述不需依靠支撑物的薄膜背板之间存在一间隙。
14.根据权利要求13所述的方法，其进一步包括在沉积所述不需依靠支撑物的薄膜背板之前，在所述干涉式调制器上沉积一牺牲层；及在沉积所述不需依靠支撑物的薄膜背板之后，移除所述牺牲层，以便在所述干涉式调 制器与所述不需依靠支撑物的薄膜背板之间提供所述间隙。
15.根据权利要求14所述的方法，其进一步包括将所述不需依靠支撑物的薄膜背板图 案化，以在所述不需依靠支撑物的薄膜背板中形成至少一个开口。
16.根据权利要求14所述的方法，其进一步包括将所述不需依靠支撑物的薄膜背板图 案化，以暴露出所述牺牲层的一部分。
17.根据权利要求13所述的方法，其中所述不需依靠支撑物的薄膜背板是由铝形成。
18.根据权利要求13所述的方法，其中所述不需依靠支撑物的薄膜背板是由镍形成。
19.根据权利要求13所述的方法，其中所述不需依靠支撑物的薄膜背板是由旋涂玻璃 形成。
20.根据权利要求13所述的方法，其中所述不需依靠支撑物的薄膜背板是由一气密性 材料形成。
21.根据权利要求14所述的方法，其中所述牺牲层是由旋涂玻璃形成。
22. —种微机电系统显示装置，其包括经配置用于干涉调制光的可移动镜阵列，所述微 机电系统显示装置包括一透明衬底；一形成于所述透明衬底上的干涉式调制器，所述干涉调制器包括所述可移动镜阵列；及一沉积的不需依靠支撑物的薄膜背板，其密封至所述透明衬底，以在所述透明衬底与 所述沉积的不需依靠支撑物的薄膜背板之间囊封所述可移动镜阵列，其中在所述可移动镜 的整个阵列与所述沉积的不需依靠支撑物的薄膜背板之间存在一空腔。
23.根据权利要求22所述的微机电系统显示装置，其中所述空腔是通过移除所述可移 动镜阵列与所述沉积的不需依靠支撑物的薄膜背板之间的一牺牲层来形成。
24.根据权利要求22所述的微机电系统显示装置，其中所述空腔允许所述可移动镜阵 列中的一个或多个可移动镜移动。
25.根据权利要求22所述的微机电系统显示装置，其中所述沉积的不需依靠支撑物的 薄膜背板含有一气密性材料。
26.根据权利要求22所述的微机电系统显示装置，其进一步包括一沉积于所述沉积的 不需依靠支撑物的薄膜背板上的外涂层。
27.根据权利要求沈所述的微机电系统显示装置，其中所述外涂层含有一防潮材料。
28.根据权利要求沈所述的微机电系统显示装置，其中所述外涂层含有一聚合物。
29.根据权利要求22所述的微机电系统显示装置，其中所述沉积的不需依靠支撑物的 薄膜背板含有一金属。
30.根据权利要求22所述的微机电系统显示装置，其中所述沉积的不需依靠支撑物的 薄膜背板含有一聚合物。
31.一种显示装置，其包括经配置用于干涉调制光的可移动镜阵列，所述显示装置包括一透明衬底；一干涉式调制器，其包括所述可移动镜阵列，其中所述干涉式调制器经配置以对透射穿过所述透明衬底的光进行调制，且其中所述干涉式调制器形成于所述透明衬底上；一不需依靠支撑物的薄膜背板，其沉积于所述可移动镜阵列上，其中所述不需依靠支 撑物的薄膜背板将所述可移动镜阵列密封在所述透明衬底与所述不需依靠支撑物的薄膜 背板之间的一封装内；及一位于所述可移动镜的整个阵列与所述不需依靠支撑物的薄膜背板之间的空腔，其中 所述空腔是通过移除一牺牲材料而形成。
32.根据权利要求31所述的显示装置，其中所述不需依靠支撑物的薄膜背板是气密性的。
33.根据权利要求31所述的显示装置，其中所述不需依靠支撑物的薄膜背板是一金属。
34.根据权利要求31所述的显示装置，其中所述不需依靠支撑物的薄膜背板是一聚合物。
35.一种显示装置，其包括一透射构件，其用于使光透射穿过其中；一调制构件，其经配置对透射穿过所述透射构件的光进行调制，其中所述调制构件包 括一可移动镜阵列；及一密封构件，其用于将所述可移动镜阵列密封在所述透射构件与所述密封构件之间的 一封装内，其中所述密封构件包括一沉积的不需依靠支撑物的薄膜，且其中在所述可移动 镜的整个阵列与所述密封构件之间存在一空腔。
36.根据权利要求35所述的显示装置，其中所述空腔是通过移除所述可移动镜阵列与 所述密封构件之间的一牺牲层而形成。
37.根据权利要求35所述的显示装置，其中所述密封构件含有一气密性材料。
38.根据权利要求35所述的显示装置，其中所述沉积的薄膜可渗透二氟化氙，且所述 密封构件进一步含有一形成于所述沉积的不需依靠支撑物的薄膜上的气密性材料。
全文摘要
本发明涉及用于封装一衬底的方法及装置。本发明揭示一种用于一干涉式调制器的封装结构及封装方法。在一干涉式调制器及透明衬底上沉积一薄膜材料来囊封所述干涉式调制器。该干涉式调制器与该薄膜之间的一间隙或空腔提供一使得该干涉式调制器的机械部件可在其中移动的空间。该间隙是通过移除一沉积于该干涉式调制器上的牺牲层来形成。
文档编号G02B26/00GK102141679SQ20111005333
公开日2011年8月3日 申请日期2005年9月12日 优先权日2004年9月27日
发明者克拉伦斯·徐, 威廉·J·卡明斯, 布莱恩·J·加利, 杰弗里·B·桑普塞尔, 洛朗·帕尔玛蒂尔, 马克·W·迈尔斯, 马尼什·科塔里 申请人:高通Mems科技公司