CN104718152A - 背板电极传感器 - Google Patents

Abstract

本发明提供用于具有集成式传感器的机电系统EMS装置封装的系统、方法及设备。在一个方面中，可使用经封装EMS装置内的电极结合安置在所述EMS装置封装内的另一衬底上的电极来形成一或多个电容性传感器。所述电容性传感器可用以确定所述EMS装置封装内的衬底的相对变形，其又可用作压力、触摸、质量或撞击测量系统的部分。

Description

背板电极传感器

技术领域

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

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。

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，IMOD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IMOD显示元件上的光的光学干涉。基于IMOD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，尤其是具有显示能力的产品。

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

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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EMS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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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

图1为描绘干涉式调制器(IMOD)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IMOD显示元件的等角视图说明。

图2为说明并有基于IMOD的显示器的电子装置的系统框图，所述基于IMOD的显示器包含IMOD显示元件的三元件乘三元件阵列。

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。

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。

图4B展示图1A的经装配EMS装置封装的横截面图。

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。

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。

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。

图8展示支撑待称重的对象的EMS装置封装的实例。

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。

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。

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。

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。

图13展示说明检测EMS装置封装上的撞击的方法的流程图的实例。

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。

图15A及15B为说明包含多个IMOD显示元件的显示装置的系统框图。

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

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、装置、个人数据助理(PDA)、无线电子邮件接收器、手持式或便携式计算机、上网本、笔记本计算机、智能笔记本计算机、平板计算机、打印机、复印机、扫描器、传真装置、全球定位系统(GPS)接收器/导航仪、摄像机、数字媒体播放器(例如，MP3播放器)、便携式摄像机、游戏控制台、腕表、时钟、计算器、电视监视器、平板显示器、电子阅读装置(例如，电子阅读器)、计算机监视器、汽车显示器(包含里程表及速度计显示器等)、驾驶舱控制及/或显示器、摄像机景观显示器(例如，车辆中的后视摄像机的显示器)、电子照片、电子布告板或标牌、投影仪、建筑结构、微波、冰箱、立体声系统、盒式记录器或播放器、DVD播放器、CD播放器、VCR、收音机、便携式存储器芯片、洗衣机、烘干机、洗衣机/烘干机、停车计时器、包装(例如，机电系统(EMS)应用中，包含微机电系统(MEMS)应用以及非EMS应用)、美观性结构(例如，关于一件珠宝或服装的图像的显示)及多种EMS装置。本文中的教示还可用于非显示器应用中，例如(但不限于)电子切换装置、射频滤波器、传感器、加速度计、陀螺仪、运动感测装置、磁力计、用于消费型电子装置的惯性组件、消费型电子产品的零件、变容器、液晶装置、电泳装置、驱动方案、制造工艺及电子测试设备。因而，所述教示并不希望仅限于图中所描绘的实施方案，而实际上具有广泛适用性，如所属领域的技术人员将容易显而易见的。

机电系统(EMS)装置封装可包含支撑一或多个EMS装置的衬底及与所述装置隔开的背板。所述背板可响应于多种环境或机械刺激而相对于支撑衬底变形。通过包含由背板支撑的至少一个传感器电极，传感器电极与EMS装置内的电极之间的电容的改变可用以基于背板与衬底之间的相对变形提供多种环境或物理条件的指示。举例来说，可基于传感器电极与EMS装置的电极之间的电容的测量确定周围压力及高度。EMS装置封装还可用作测量放置在EMS装置封装上的对象的质量的秤。还可作为撞击传感器的部分分析EMS衬底及背板相对于彼此的相对振荡。如果一个以上传感器电极提供于背板上，则传感器电极可用作触摸感测系统的部分。

可实施本发明中所描述的标的物的特定实施方案以实现以下优点中的一或多者。因为EMS装置封装可能已经包含背板，因此传感器电极的集成需要对EMS装置封装的结构的极小改变。因为待添加的额外结构极少，因此存在极小的额外成本，且对于装置的物理大小具有极小或没有影响。此外，对于包含电容性结构的EMS装置，可通过现有驱动器电路执行使用传感器电极的电容性感测，而对驱动电路具有极小(如果存在)更改。

所描述的实施方案可适用的合适EMS或MEMS装置或设备的实例为反射式显示装置。反射式显示装置可并有干涉式调制器(IMOD)显示元件，所述干涉式调制器(IMOD)显示元件可经实施以使用光学干涉原理选择性地吸收及/或反射入射在其上的光。IMOD显示元件可包含部分光学吸收器、可关于吸收器移动的反射器，及界定在吸收器与反射器之间的光学谐振空腔。在一些实施方案中，反射器可移动到两个或两个以上不同位置，所述位置可改变光学谐振空腔的大小且借此影响IMOD的反射率。IMOD显示元件的反射光谱可创建相当宽广的光谱带，所述光谱带可跨越可见光波长移位以产生不同色彩。可通过改变光学谐振空腔的厚度来调整光谱带的位置。一种改变光学谐振空腔的方式是通过改变反射器相对于吸收器的位置。

图1是描绘干涉式调制器(IMOD)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IMOD显示元件的等角视图说明。IMOD显示装置包含一或多个干涉式EMS(例如，MEMS)显示元件。在这些装置中，干涉式MEMS显示元件可按明亮或黑暗状态来配置。在明亮(“松弛”、“开启”或“接通”等)状态下，显示元件反射大部分入射可见光。相反地，在黑暗(“经激活”、“关闭”或“切断”等)状态下，显示元件反射极少入射可见光。MEMS显示元件可经配置以主要在特定光波长下反射，从而允许除黑白显示器之外，还有彩色显示器。在一些实施方案中，通过使用多个显示元件，可实现原色的不同强度及灰度。

IMOD显示装置可包含可按行及列布置的IMOD显示元件阵列。阵列中的每一显示元件可包含至少一对反射及半反射层，例如，可移动反射层(即，可移动层，还被称作机械层)及固定的部分反射层(即，静止层)，其定位于彼此相距可变的及可控制距离以形成气隙(还被称作光学间隙、空腔或光学谐振空腔)。可移动反射层可在至少两个位置之间移动。举例来说，在第一位置(即，松弛位置)中，可移动反射层可定位在距固定部分反射层一定距离处。在第二位置(即，经激活位置)中，可移动反射层可定位成更接近部分反射层。从所述两层反射的入射光可取决于可移动反射层的位置及入射光的波长相长地及/或相消地干涉，从而产生每一显示元件的全反射或非反射状态。在一些实施方案中，当显示元件未经激活时，显示元件可能处于反射状态，从而反射可见光谱内的光，且当显示元件经激活时，显示元件可能处于黑暗状态，从而吸收及/或相消地干涉可见光范围内的光。然而，在一些其它实施方案中，IMOD显示元件可在未经激活时处于黑暗状态，且在经激活时处于反射状态。在一些实施方案中，施加电压的引入可驱动显示元件改变状态。在一些其它实施方案中，施加电荷可驱动显示元件改变状态。

图1中的阵列的所描绘部分包含呈IMOD显示元件12形式的两个邻近的干涉式MEMS显示元件。在右边的显示元件12(如所说明)中，可移动反射层14被说明为处于靠近、邻近或触碰光学堆叠16的经激活位置中。跨越右边的显示元件12施加的电压V_bias足以移动并维持可移动反射层14处于经激活位置。在左边的显示元件12(如所说明)中，说明可移动反射层14处于距光学堆叠16一定距离(所述距离可基于设计参数来预定)的松弛位置，所述光学堆叠包含部分反射层。跨越左边的显示元件12施加的电压V₀不足以引起如同右边的显示元件12的情形一般可移动反射层14到经激活位置的激活。

在图1中，一般通过指示入射在IMOD显示元件12上的光13及从左边的显示元件12反射的光15的箭头来说明IMOD显示元件12的反射性质。可经由透明衬底20朝向光学堆叠16透射入射于显示元件12上的大部分光13。可经由光学堆叠16的部分反射层透射入射于光学堆叠16上的光的一部分，且将经由透明衬底20反射回一部分。可从可移动反射层14朝向(且穿过)透明衬底20反射回光13的透过光学堆叠16的部分。在从光学堆叠16的部分反射层反射的光与从可移动反射层14反射的光之间的干涉(相长及/或相消)将部分确定在装置的检视或衬底侧上从显示元件12反射的光15的波长的强度。在一些实施方案中，透明衬底20可为玻璃衬底(有时被称作玻璃板或面板)。玻璃衬底可为或包含(例如)硼硅酸盐玻璃、碱石灰玻璃、石英、派热克斯玻璃(Pyrex)或其它合适的玻璃材料。在一些实施方案中，玻璃衬底可具有0.3毫米、0.5毫米或0.7毫米的厚度，但在一些实施方案中，玻璃衬底可能较厚(例如，几十毫米)或较薄(例如，小于0.3毫米)。在一些实施方案中，可使用非玻璃衬底，例如聚碳酸酯、丙烯酸树脂、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)或聚醚醚酮(PEEK)衬底。在此类实施方案中，非玻璃衬底很可能具有小于0.7毫米的厚度，但衬底可取决于设计考虑而更厚。在一些实施方案中，可使用非透明衬底，例如基于金属箔或不锈钢的衬底。举例来说，基于反向IMOD的显示器(其包含固定反射层及部分透射且部分反射的可移动层)可经配置以从衬底的与图1的显示元件12对置的一侧来查看且可通过非透明衬底来支撑。

光学堆叠16可包含单个层或若干层。所述层可包含以下各层中的一或多者：电极层、部分反射及部分透射层，及透明电介质层。在一些实施方案中，光学堆叠16具导电性、部分透明性及部分反射性，且可(例如)通过将上述层中的一或多者沉积到透明衬底20上而制造。电极层可由多种材料形成，例如各种金属，例如氧化铟锡(ITO)。部分反射层可由诸如各种金属(例如，铬及/或钼)、半导体及电介质的部分反射之多种材料形成。部分反射层可由一或多个材料层形成，且所述层中的每一者可由单个材料或材料的组合形成。在一些实施方案中，光学堆叠16的某些部分可包含用作部分光学吸收器及电导体两者的单个半透明厚度的金属或半导体，而不同的导电性更强的层或部分(例如，光学堆叠16的导电层或显示元件的其它结构的导电层)可用来在IMOD显示元件之间用总线传送信号。光学堆叠16还可包含覆盖一或多个导电层或导电/部分吸收层的一或多个绝缘或电介质层。

在一些实施方案中，光学堆叠16的(若干)层中的至少一些可被图案化成平行条带且可形成显示装置中的行电极，如下文进一步描述。如所属领域的技术人员将理解，术语“经图案化”在本文中用以指掩蔽以及蚀刻过程。在一些实施方案中，高度导电且反射材料(例如，铝(Al))可用于可移动反射层14，且这些条带可形成显示装置中的列电极。可移动反射层14可形成为一或多个经沉积金属层的一系列平行带(与光学堆叠16的行电极正交)以形成沉积于支撑件上的柱状物，例如所说明的柱18，且介入牺牲材料位于柱18之间。当蚀刻掉牺牲材料时，所界定的间隙19或光学空腔室可形成于可移动反射层14与光学堆叠16之间。在一些实施方案中，柱18之间的间距可为约1μm到1000μm，而间隙19可大致小于

在一些实施方案中，每一IMOD显示元件(不管处于经激活还是松弛状态)均可被视为通过固定反射层及移动反射层形成的电容器。当未施加电压时，可移动反射层14保持处于机械松弛状态(如由图1中的左边上的显示元件12所说明)，其中间隙19介于可移动反射层14与光学堆叠16之间。然而，当将电位差(例如电压)施加到选定行及列中的至少一者时，对应像素处的形成在行与列电极的交叉点处的电容器变得带电，且静电力将所述电极拉在一起。如果所施加的电压超过阈值，那么可移动反射层14可变形且在光学堆叠16附近移动或抵着光学堆叠16移动。光学堆叠16内的电介质层(未展示)可防止短路并控制层14与16之间的分离距离，如图1中右边上的经激活的显示元件12所说明。行为可相同，而不管施加的电势差的极性。尽管阵列中的一系列显示元件在一些情况下可被称作“行”或“列”，但所属领域的技术人员将容易理解，将一个方向称作“行”及将另一方向称作“列”是任意的。重申，在一些定向上，行可被视为列，且列可被视为行。在一些实施方案中，行可被称作“共同”线且列可被称作“片段”线，或反之亦然。此外，显示元件可按正交行及列(“阵列”)均匀地布置，或按非线性配置布置，例如，具有相对于彼此的某些位置偏移(“马赛克。术语“阵列”和“马赛克”可指任一配置。因此，尽管显示器被称作包含“阵列”或“马赛克”，但元件本身并不需要在任何情况下正交于彼此而布置，或按均匀分布安置，而是可包含具有不对称形状及不均匀分布的元件的布置。

图2为说明并有基于IMOD的显示器的电子装置的系统框图，所述基于IMOD的显示器包含IMOD显示元件的三元件乘三元件阵列。电子装置包含可经配置以执行一或多个软件模块的处理器21。除执行操作系统之外，处理器21还可经配置以执行一或多个软件应用，包含网络浏览器、电话应用、电子邮件程序或任何其它软件应用。

处理器21可经配置以与阵列驱动器22通信。在一个实施例中，阵列驱动器22可包含将信号提供到(例如)显示器阵列或面板30的行驱动器电路24和列驱动器电路26。通过图2中的线1-1展示图1中所说明的IMOD显示装置的截面。尽管为清楚起见，图2说明IMOD显示元件的3×3阵列，但显示器阵列30可含有大量IMOD显示元件，且可在行中具有数目不同于列中的情形的数目个IMOD显示元件，且反之亦然。

在一些实施方案中，EMS组件或装置(例如，基于IMOD的显示器)的封装可包含背板(替代性地被称作底板、背玻璃或凹进玻璃)，所述背板可经配置以保护EMS组件免受损害(例如，免受机械干扰或潜在地损害的物质)。背板还可提供对包含(但不限于)以下各者的广泛范围的组件的结构性支撑：驱动器电路、处理器、存储器、互连阵列、蒸汽障壁、产品外壳及其类似者。在一些实施方案中，使用背板可促进组件的集成，且进而减少便携式电子装置的体积、重量及/或制造成本。

图3A及3B为包含EMS元件阵列36及背板92的EMS封装91的一部分的示意性分解部分透视图。图3A展示切掉背板92的两个拐角的情形以更好地说明背板92的某些部分，而图3B展示未切掉拐角的情形。EMS阵列36可包含衬底20、支撑柱18及可移动层14。在一些实施方案中，EMS阵列36可包含具有在透明衬底上的一或多个光学堆叠部分16的IMOD显示元件的阵列，且可移动层14可实施为可移动反射层。

背板92可基本上为平面的或可具有至少一个波状表面(例如，背板92可形成有凹部及/或突起)。背板92可由任何合适的材料制成，而不管透明的还是不透明的、导电的还是绝缘的。用于背板92的合适的材料包含但不限于玻璃、塑料、陶瓷、聚合物、层合物、金属、金属箔、科伐合金(Kovar)及电镀科伐合金。

如图3A及3B中所展示，背板92可包含一或多个背板组件94a及94b，所述背板组件可部分地或完全地嵌入在背板92中。如图3A中可见，背板组件94a嵌入在背板92中。如图3A及3B中可见，背板组件94b安置在形成于背板92的表面中的凹部93内。在一些实施方案中，背板组件94a及/或94b可从背板92的表面突出。尽管背板组件94b安置在背板92的面向衬底20的一侧上，但在其它实施方案中，背板组件可安置在背板92的对置侧上。

背板组件94a及/或94b可包含一或多个有源或无源电组件，例如晶体管、电容器、电感器、电阻器、二极管、开关及/或集成电路(IC)，例如经封装的、标准的或离散的IC。可用于各种实施方案中的背板组件的其它实例包含天线、电池及传感器，例如电传感器、触摸传感器、光学传感器或化学传感器，或薄膜沉积装置。

在一些实施方案中，背板组件94a及/或94b可与EMS阵列36的若干部分电连通。例如迹线、凸块、柱或通孔等导电结构可形成于背板92或衬底20中的一者或两者上，且可彼此接触或与其它导电组件接触以在EMS阵列36与背板组件94a及/或94b之间形成电连接。举例来说，图3B包含在背板92上的一或多个导电通孔96，所述导电通孔可与从EMS阵列36内的可移动层14向上延伸的电触点98对准。在一些实施方案中，背板92还可包含一或多个绝缘层，所述绝缘层使背板组件94a及/或94b与EMS阵列36的其它组件电绝缘。在其中背板92是由透气材料形成的一些实施方案中，背板92的内表面可涂布有防潮势垒(未展示)。

背板组件94a及94b可包含一或多个干燥剂，所述干燥剂起作用以吸收可进入EMS封装91中的湿气的至少部分。在一些实施方案中，可将干燥剂(或其它吸湿性材料，例如吸气剂)与任何其它背板组件单独地提供，例如，作为用粘着剂安装到背板92(或形成于背板中的凹部)的薄片。替代地，可将干燥剂集成到背板92中。在一些其它实施方案中，可将干燥剂直接或间接地施加到其它背板组件上，例如，通过喷涂、丝网印刷或任何其它合适的方法。

在一些实施方案中，EMS阵列36及/或背板92可包含机械垫高部97以维持背板组件与显示元件之间的距离且借此防止那些组件之间发生机械干涉。在图3A及3B中所说明的实施方案中，机械垫高部97是作为从背板92突出的与EMS阵列36的支撑柱18对准的柱而形成。替代地或另外，例如轨或柱等机械垫高部可沿着EMS封装91的边缘设置。

尽管图3A及3B中未加以说明，但可提供部分地或完全地包围EMS阵列36的密封件。所述密封件可连同背板92及衬底20一起形成围封EMS阵列36的保护腔。所述密封件可为半气密密封件，例如常规环氧基粘着剂。在一些其它实施方案中，密封件可为气密密封件，例如薄膜金属焊接件或玻璃粉。在一些其它实施方案中，密封件可包含聚异丁烯(PIB)、聚氨基甲酸酯、液体旋涂式玻璃、焊料、聚合物、塑料或其它材料。在一些实施方案中，增强型密封剂可用以形成机械垫高部。

在替代实施方案中，密封环可包含背板92或衬底20中的一者或两者的延伸部分。举例来说，密封环可包含背板92的机械延伸部分(未展示)。在一些实施方案中，密封环可包含单独部件，例如O型环或其它环形部件。

在一些实施方案中，单独地形成EMS阵列36与背板92，之后将其附接或耦合在一起。举例来说，可将衬底20的边缘附接及密封到背板92的边缘，如上文所论述。替代地，可将EMS阵列36及背板92形成及接合在一起作为EMS封装91。在一些其它实施方案中，可以任何其它合适的方式制造EMS封装91，例如，通过沉积而在EMS阵列36上形成背板92的组件。

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。EMS装置封装100包含支撑EMS装置阵列130的EMS衬底110。在一些实施方案中，阵列130内的EMS装置可包含例如上文所论述的IMOD的IMOD，而在其它实施方案中，还可使用多种其它EMS装置，例如MEMS开关、变容器、微镜装置或任何其它合适的EMS装置。为方便起见，阵列130内的EMS装置或类似结构可在本文中被称作IMOD，但将理解，在下文论述的实施方案中还可使用其它EMS装置。

此外，阵列130不需要仅包含EMS装置。在一些实施方案中，阵列130可包含非EMS装置，例如非EMS显示元件连同至少一个EMS装置。举例来说，在一些实施方案中，阵列130可包含穿插或邻近于LED元件阵列而安置的一或多个MEMS开关。在其它实施方案中，其它非EMS元件的阵列130可包含经配置以与传感器电极交互的专用EMS装置，且EMS装置不需要用于任何辅助目的。

在所说明的实施方案中，阵列130包含多个列电极134及覆盖且大体上垂直于所述多个列电极134而延伸的多个行电极132。尽管本文中为方便起见描述为行及列电极，但阵列的特定定向并不重要，且行及列电极可替代地被称作例如共同及片段电极。在本文中说明的特定实施方案中，所述多个列电极134及所述多个行电极132在列电极134覆盖行电极132的每一相交处形成IMOD 136的阵列。

EMS装置封装还包含背板112，所述背板将经由围绕阵列130的周界延伸的密封件114紧固到EMS衬底110。此密封件114可为气密或半气密密封件，且可如所描绘围绕整个阵列130延伸，或可在密封件114中包含一或多个断口(break)以允许在将背板112紧固到EMS衬底110之后可看到EMS装置封装110。在一些实施方案中，密封件114不形成于EMS衬底110上，但可形成于背板112上或可为插入于背板112与EMS衬底110之间的单独结构。

传感器电极120形成于背板112的内表面116上。在图4A的实施方案中，传感器电极120为单个电极，但将在下文关于其它实施方案更详细地论述其它替代方式。在下文描绘的其它实施方案中，传感器电极可形成于背板112的外表面118(见图1B)上，或可安置在背板112内。

图4B展示图4A的经装配EMS装置封装的横截面图。一旦EMS衬底110与背板112密封在一起以形成经装配EMS装置封装100，就形成空腔102，其中传感器电极120与EMS阵列130的上部行电极132之间的高度为h。例如电迹线(未展示)等导电结构可用以将传感器电极120放置为与控制及/或感测电路(未展示)电连通。EMS阵列130的上部行电极132可类似地放置为与控制及/或感测电路(未展示)连通。如上文所描述，与传感器电极120电连通且与EMS阵列130的上部行电极132电连通的控制及/或感测电路在一些实施方案中可为经配置以控制EMS阵列130的驱动器电路的部分，或可为某一其它离散电路的部分。

当传感器电极120放置为与一或多个行电极132电连通时，电容器形成于传感器电极120与EMS阵列130的上部行电极132之间。此电容器的电容或指示电容器的电容的信号可经由任何合适方法加以测量，且提供空腔102的高度h及EMS衬底110与背板112之间的相对变形量的指示。

在一些实施方案中，传感器电极120可放置为与单个行电极132电连通。在特定实施方案中，传感器电极可放置为与位于装置中心附近的行电极132a电连通，此处背板的变形及电容器的高度h的所得改变将处于其最大状态。在其它实施方案中，多个或所有行电极132可一起成群地驱动。如本文所使用，术语电容器可指其中单个传感器电极120及单个行电极132放置为与控制及/或感测电路电连通的电容性感测结构及其中一个以上传感器电极120或行电极132一起成群地驱动以形成电容性感测结构的一部分的电容性感测结构两者。

在其中EMS装置阵列130为显示器阵列且给定行电极132与特定色彩相关联的实施方案中，可一起扫描与特定色彩相关联的各个行电极132。此类基于色彩的扫描处理可容易地由现有显示装置驱动器执行。在其它实施方案中，可依次扫描行电极132以提供背板112相对于EMS衬底110的变形形状的指示。举例来说，与中心行电极132a将经历的相比，在阵列130的外围附近的行电极132将经历行电极132与传感器电极120之间的较少相对变形。

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。方法200开始于框205，在框205处，将由EMS装置封装的背板支撑的传感器电极放置为与控制及/或感测电路电连通，且还将由密封到背板的衬底支撑的EMS装置中的电极放置为与控制及/或感测电路电连通。背板可通过空腔与EMS衬底隔开，使得传感器电极与EMS装置封装中的电极隔开取决于背板相对于EMS衬底的相对变形的距离，且电容器形成于传感器电极与EMS电极之间。在一些实施方案中，EMS装置包含IMOD，且EMS装置中的电极为IMOD中的可移动层。在其它实施方案中，EMS装置可为不同于IMOD的另一合适EMS装置。

方法200接着移到框210，在框210处，测量指示传感器电极与EMS电极之间的电容的信号或值。在一些实施方案中，所述信号可为指示经过包含电容器的电路的电流的信号，但可测量指示电容的其它信号。在一些实施方案中，所述方法还可包含计算电容，但在其它实施方案中，可使所测量信号与EMS装置的测量参数相关而不直接计算由传感器电极及EMS电极形成的电容器的电容。

在进一步实施方案中，传感器电极可位于EMS装置封装外部。图6展示具有支撑于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。图6的EMS装置封装300类似于图4A到4B的EMS装置封装100，包含安置在EMS衬底310的表面上且由密封件314环绕的EMS装置阵列330。

然而，EMS装置封装300不同于图4A到4B的EMS装置封装100，不同之处在于EMS装置封装300包含形成于背板312的外表面318上的传感器电极320。传感器电极320与EMS阵列330的上部行电极332之间的间距与图4A到4B的EMS装置封装100相比将增加背板312的厚度。通过将传感器电极320安置在背板312的外表面318上，可防止传感器电极320与EMS阵列330的导电部分之间的无意短路。

在一些实施方案中，EMS装置封装可包含背板，所述背板包含波状、弯曲或其它非平面部分。在此些实施方案中，传感器电极可经设定大小及/或尺寸以定位在背板的平面部分而非弯曲表面上。在某些实施方案中，传感器电极的大小及形状还可显著变化。在一些特定实施方案中，传感器电极可在背板表面的大部分上延伸，而在其它实施方案中，传感器电极可遮盖背板表面的较小区域。在一些实施方案中，传感器电极可如上文所论述安置在背板的中心附近，此处背板与EMS衬底的相对位移将最大，以便增大感测系统的灵敏度。

在一个实施方案中，安置在EMS装置封装的背板上的传感器电极可用以提供周围压力的指示。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。方法400最初类似于图5的方法200，且开始于框405，在框405处，将安置在EMS装置封装的背板上的传感器电极放置为与控制及/或感测电路电连通，且还将由密封到背板的衬底支撑的EMS装置中的电极放置为与控制及/或感测电路电连通。方法400接着移到框410，在框410处，测量指示传感器电极与EMS电极之间的电容的信号。在一些实施方案中，所述方法另外包含基于所测量信号确定电容，但在其它实施方案中，可不执行此类步骤，如下文更详细地论述。

方法400接着移到框415，在框415处，确定EMS装置封装与周围之间的压力差的指示。当气密密封EMS装置封装的空腔时，周围压力的改变将归因于EMS装置封装压力与周围压力之间的压力梯度而导致阵列中的EMS电极与安置在背板上的传感器电极之间的高度h(见图3A)的改变。通过测量电容或指示电容的信号且随后使所述电容(或指示电容的信号)与已知周围压力下的测量相关，可确定当前周围压力。在一些实施方案中，所述方法可另外包含测量当前温度，以便补偿温度改变对EMS装置封装与周围之间的压力梯度的影响。

在一些实施方案中，方法400可继续进行的框420，在框420处，确定EMS装置封装的高度。在一些实施方案中，所述确定可基于在框415处确定的周围压力，且在进一步实施方案中，当前温度可用以补偿温度对周围及封装压力的影响。在一些实施方案中，不需要明确地确定周围压力以便确定高度。而是，可使指示传感器电极与EMS电极之间的电容的信号或值与当前高度直接相关，例如经由使用查找表，且指示当前温度的信号或值可额外用于补偿温度影响。因此，在背板上包含传感器电极可以最少成本提供集成式高度计，从而利用经配置以保护例如干涉式调制器等EMS装置的EMS装置封装的结构。

在一些实施方案中，并非仅依赖于指示传感器电极与EMS电极之间的电容的信号的单个测量，而是可在一定时间周期内执行一系列测量。如果时间周期足够短以允许假定EMS封装与周围之间的压力梯度是恒定的，则可使用测量的平均值替代单个测量。通过对多个测量求平均，可补偿由例如用户移动或固持EMS装置封装而产生的封装变形的变化，从而提高压力或高度测量的准确度。在一个特定实施方案中，在其中噪声小于约3.3fF的系统中足以检测大约9.8fF的改变的测量灵敏度将足够精确地检测在约0.5米内的高度改变。

尽管关于其中EMS装置封装被气密密封的特定实施方案描述方法400，但也可在EMS装置封装未气密密封但密封程度足以使EMD装置封装的内部与周围之间压力平衡之前存在滞后时执行方法400或类似方法。在一些实施方案中，密封可为半气密密封，其中可维持一定压力差达数小时、数天、数月或甚至数年。在其它实施方案中，压力差可在较短时间周期之后归因于较小气密密封的使用而衰减。例如由在电梯上的移动产生的压力差等诱发压力差仍可用以基于相对压力差提供例如高度改变的指示。举例来说，在一个特定实施方案中，压力差的改变可用以基于高度改变的估计确定电梯已将EMS装置封装带入建筑物的特定楼层。而且，可经由EMS装置或经由其它装置提供关于当前楼层的例如地图等信息。在进一步实施方案中，此类估计可考虑到装置封装与周围之间的预期泄漏速率以便提高估计的准确度。

在其它实施方案中，集成到EMS装置封装中的传感器电极可用以提供EMS装置封装的表面中的一者上的负载的指示。举例来说，传感器电极可用以测量放置在EMS装置封装上的对象的重量。图8展示支撑待称重的对象的EMS装置封装的实例。EMS装置封装500包含经由密封件514紧固到EMS衬底510的背板512，所述密封件514围绕EMS装置的阵列530的周界而延伸。传感器电极520安置在背板512的内表面516上且放置为与EMS阵列530中的一或多个电极532电连通。对象540放置在背板512的外表面518或EMS衬底510(如在所说明实施方案中)上，从而导致背板512或EMS衬底510中的一者朝向另一者变形。可测量传感器电极520与EMS电极532之间的电容的改变(归因于两者之间的高度h的减小)，且可确定对象540的质量。

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重量的方法的流程图的实例。对象相对于密封件的支撑结构的定位将影响背板的总体变形。归因于此效应，对象优选放置在对象的重量将导致负载承载衬底的最大变形之处，通常在负载承载衬底的中心中，除非例如密封件是以不规则形状形成。

在一些实施方案中，对象在EMS衬底上的放置可促进此定位，尤其是当EMS阵列为可经由EMS衬底检视的显示器阵列时。举例来说，EMS显示器可用以显示对象应居中以最大化负载承载衬底的变形的点。

在进一步实施方案中，可验证对象在最大位移位置处的放置，且在必要时将反馈提供给用户以直接调整对象放置。如果EMS电极为阵列中的许多EMS电极中的一者，则可依次确定多个EMS电极中的每一者与传感器电极之间的电容。如果负载承载衬底相对于最靠中心的EMS电极不对称地变形，则可提供对用户的反馈以直接对对象进行再定位，或在确定导致变形的对象的质量时可考虑偏心定位。

一旦对象定位在EMS装置封装上，则所说明的方法600开始于框605处，在框605处，将EMS阵列中的电极及由背板支撑的传感器电极放置为与控制及/或感测电路电连通，其放置方式类似于上文所论述实施方案。方法600接着移到框610，在框610处，测量指示EMS电极与传感器电极之间的电容的信号或值，其测量方式类似于上文所论述的实施方案。

方法600接着移到框615，在框615处，基于传感器电极与EMS电极之间的所测量电容或指示所述电容的信号或值估计对象的质量。如上文关于压力梯度或高度的确定所论述，可经由使用查找表或经由使用处理器直接计算质量而使所测量电容或指示值与对应对象质量相关。此类查找表可例如经由基于EMS装置封装的机械特性加以计算或经由使用已知质量的对象进行校准而填入。在一些实施方案中，可通过在将对象放置在EMS装置封装上之前测量电容或指示电容的信号或值来对传感器进行校准或调零。

在一些实施方案中，一个以上传感器电极可提供于EMS装置封装的背板上，从而促进进行更精确的测量。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。在所说明实施方案中，EMS装置封装700包含包括安置在背板712的内表面716上的多个传感器电极722的传感器电极阵列720。在所说明的实施方案中，传感器电极722布置成栅格形式，但在其它实施方案中，可使用传感器电极722的其它布置。

如同EMS装置衬底710上的下伏EMS阵列730中的行电极732，可个别地或以成群驱动方式利用传感器电极阵列720中的传感器电极722。当个别地或以小电极群组使用时，可通过将传感器电极722(或其群组)放置为与EMS装置阵列720内的下伏电极电连通而形成多个电容器。通过从多个电容器同时或依序进行测量，可提供关于变形的范围及形状的额外信息。

举例来说，如果待称重的对象放置在经装配EMS装置封装700的顶部上，则如上文关于方法600所描述，距阵列等距但在阵列的对置侧上的电容器之间的电容变化可指示对象未居中于阵列上或不平衡。当传感器电极阵列720如所说明为栅格时，可使用阵列720提供关于对象在一个以上方向上的定向的反馈。在估计对象的质量时可考虑偏心装载，或可将反馈提供给用户以如上文所论述重新定位对象。

在其它实施方案中，例如所说明栅格等传感器电极阵列720可用以提供触摸传感器系统，因为变形的衬底(背板712或EMS衬底710)的变形轮廓可用以提供用户在何处接触在负载下变形的表面的指示。此类触摸系统的分辨率将部分地受到传感器电极阵列720中的传感器电极722的大小及数目以及电容性感测系统的取样速度的约束。在一些实施方案中，此类触摸感测系统可不充当装置中的主要触摸传感器，但可替代地提供补充触摸功能性，例如感测在触摸屏装置的背面上的触摸事件。在其它实施方案中，此类感测系统可用以在不具有专用触摸屏系统的装置中提供触摸功能性。

在另一个实施例中，传感器电极阵列720可包含中心传感器电极及围绕中心传感器的外围安置的一或多个环形传感器电极。此类布置或任何其它多电极布置允许进行不同的测量以提供关于背板712与EMS衬底710之间的相对位移的量及地点的进一步实施方案。在其它实施方案中还可使用传感器电极的任何其它合适数目、形状及/或布置。

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。方法800开始于框805，在框805处，将例如关于图10描述的EMS装置封装中的背板传感器电极阵列放置为与EMS装置阵列内的在EMS装置封装中的对置衬底上的多个电极电连通。在一些实施方案中，此耦合可依序进行，且又可将传感器电极中的每一者放置为与EMS阵列中的一或多个电极电连通。在其它实施方案中，此耦合可部分地或同时进行，其中由这些连接同时形成多个电容性传感器。举例来说，可同时将在一列传感器电极中的传感器电极中的每一者放置为与一或多个下伏行电极电连通，例如实质上垂直于正寻址的所述列传感器电极而延伸的行电极。在其它实施方案中，阵列中的每一传感器电极可同时且分离地耦合到一或多个下伏EMS电极，从而针对背板传感器电极阵列中的每一传感器电极提供电容性传感器。在又其它实施方案中，可一起成群地驱动一个以上传感器电极，以提供包含多个传感器电极的电容性传感器。一起对多个传感器电极进行成群驱动可允许例如在较低分辨率下的较高依序取样率。

方法800接着移到框810，在框810处，测量指示多个电容性传感器的电容的信号或值。在一些实施方案中，可对于所有电容性传感器同时进行此操作，如上文所论述。在其它实施方案中，可以迭代方式形成及测试电容性传感器，其中一或多个电容性传感器是通过以下操作而形成：将至少一个传感器电极放置为与一或多个EMS电极电连通、测试那些电容性传感器、断开所述电容性传感器，及形成一组新连接以提供又将测试的不同电容性传感器或电容性传感器群组。

在已提供并测试在EMS装置封装中处于不同位置处的多个电容性传感器中的每一者之后，方法800移到框815，在框815处，分析多个电容性传感器的电容(或指示电容的值或信号)以确定地点(如果任何负载致使背板相对于EMS衬底变形)，所述地点替代地称为触摸事件。变形的相对差异，尤其是非对称变形，可用以提供触摸事件的地点的粗略指示。无对称性的分析尤其有助于确定触摸地点，因为触摸的地点可能未必对应于最大变形点。此外，如上文所论述，因为此方法利用背板与EMS装置衬底之间的相对变形的度量，因此可感测在EMS装置封装的任一表面上的触摸事件。

因为EMS装置封装可包含密封到彼此的两个衬底(其间具有填充有空气的空腔)，因此空腔中的空气(或其它气体)可充当两个衬底之间的耦合弹簧。EMS装置封装中的衬底中的一者的振动将归因于两个衬底之间的耦合而诱发另一衬底的振动。随时间推移，此振动将归因于系统内的阻尼而衰减。两个衬底的振荡部分地取决于衬底的谐振频率，且EMS装置封装内的两个衬底可能具有不同结构特性及不同谐振频率。

再次参考图4A及4B，在例如经配置以经由支撑EMS装置衬底110检视的IMOD显示装置等装置中，EMS衬底110可包含黏附或以其它方式相对于彼此固定的一个以上层。举例来说，各种实施方案可包含触摸屏系统、前光系统、光学层及保护性防护玻璃中的一或多者。在一些实施方案中，这些层的总体组合(在图3A中表示为EMS衬底110)可比背板112硬，背板112自身可包含相对于彼此固定的一或多个层。为方便起见，这些结构称为衬底及背板，但其在本文中论述的实施方案中的任一者中可为多层结构。可基于这些衬底的已知特性计算这些衬底的谐振频率。在一个特定实施方案中，背板112的谐振频率可粗略地为3kHz，而较硬的EMS装置衬底110的谐振频率可粗略地为4.8kHz。

当EMS衬底110及背板112中的一者以低频振荡时，所述两个板之间的耦合允许EMS衬底110及背板112中的另一者与驱动板大体上同相地振荡。如果传感器电极120与EMS电极132之间的电容(或指示电容的信号或值)依次取样，则随时间推移的电容改变将最小，且将部分归因于两个板的振荡振幅的差异(由不同板硬度导致)。然而，在较高振荡频率下，第二板的诱发振荡可与第一板的驱动振荡不同相地移动，从而显著增大随时间推移的电容变化。

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。举例来说，EMS装置封装的移动可诱发EMS装置封装的一个或两个板的低频振荡。明确地说，可以看出，引起低频振荡的刺激导致随时间推移的低振幅电容改变910，因为两个板大体上同相地移动。在EMS装置封装上，尤其是在封装的板中的一者上的撞击将致使受撞击板以比封装的简单移动所诱发的频率高的频率振荡，且两个板之间的耦合将诱发两个板的高频振荡。与由引起低频振荡的刺激诱发的低振幅电容改变910相比，引起高频振荡的刺激可导致振幅高得多的随时间推移的电容改变920，这是归因于所述板彼此不同相地移动且增大地方之间的间距的变化。随时间推移，由撞击或其它刺激诱发的振荡衰减到系统的未加负载电容930(此时背板与EMS衬底不相对于彼此变形时)。

如上文所指出，高频驱动振荡的一个源为由EMS装置封装经受的撞击，例如当封装掉落时。如果电容随时间推移而取样，则可分析可由此类撞击诱发的电容的显著振荡以识别此类撞击的发生以及关于撞击的时间及量值的信息。

在特定实施方案中，可在频域中分析作为时间度量的电容度量以识别指示引起EMS衬底110及背板112的振荡的撞击的签名频率。举例来说，调谐到签名频率的一或多个带通滤波器可集成到EMS装置电子设备中，且调谐到EMS装置封装的签名频率。可经由基于EMS装置封装组件的结构特性进行计算确定这些频率，或可经由对装置进行测试来确定这些频率。可记录并随后分析在这些签名频率上产生的电容性信号以确定撞击的时间及/或量值。

例如EMS装置封装由于掉落而经受的撞击等撞击将激发封装在广泛范围频率中的大量的谐振移动，且这些签名频率将仅由此类撞击激发。足够快速的取样将提供数据点范围，且对此数据的分析可包含将数据从时域转换到频域的傅立叶变换。可在傅立叶变换中识别的频率范围取决于数据在时域中的取样率。在一个实施方案中，可对于给定EMS装置封装或封装设计计算或识别其中EMS装置封装的两个板将以相对于彼此反相的方式谐振的第一模式。此第一谐振模式的此频率f1可为指示EMS装置封装上的撞击的第一签名频率。只要所使用的取样率至少为第一签名频率f1的两倍，就可从取样数据的傅立叶变换或经由所测量数据的其它合适分析识别此谐振模式的存在。

此感测方法允许识别撞击，所述撞击引起对EMS装置的损坏，且可例如指示装置的错误处置且使保修条款失效。在其它装置中，此类感测方法将需要使用离散且较不可靠的加速度计。对于基于IMOD的显示器，可靠的冲击传感器可集成到显示器封装中而不需要大量额外组件，因为感测电路可集成到驱动器电路中且传感器电极结构可为简单结构。

图13展示说明检测EMS装置封装上的撞击的方法的流程图的实例。方法1000开始于框1005，在框1005处，将EMS装置封装的背板上的传感器电极放置为与控制及/或感测电路电连通，且还将在密封到背板以形成EMS装置封装的衬底上的EMS装置中的EMS电极放置为与控制及/或感测电路电连通。

方法1000接着移到框1010，在框1010处，周期性地对传感器电极与EMS电极之间的电容进行取样以提供随时间而变的电容的度量。如上文所论述，不确定需要每一时间点处的实际电容，因为可替代实际电容值而分析指示电容的信号或值。

方法1000接着移到框1015，在框1015处，分析随时间而变的电容的度量以识别撞击的发生。在一些实施方案中，此分析可包含对随时间而变的电容的度量的频率分析，且在特定实施方案中，此可包含使所测量信号通过调谐到EMS装置封装的签名频率的一或多个带通滤波器。

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。方法1100开始于框1105，在框1105处，提供支撑EMS装置的衬底，所述EMS装置包含至少一个电极。如上文所论述，所述衬底可支撑例如IMOD或其它合适EMS装置等EMS装置的阵列，且所述阵列可包含许多电极。

方法1100接着移到框1110，在框1110处，提供背板，所述背板支撑传感器电极。如上文所论述，在一些实施方案中，所述背板可包含传感器电极阵列，或中心传感器电极及围绕所述中心传感器电极的外围安置的一或多个环形传感器电极。

方法1100接着移到框1115，在框1115处，将背板与衬底接合在一起以形成EMS封装。此接合处理可包含例如使用密封件、玻璃料或其它介入组件或材料来将背板接合到衬底，但在其它实施方案中，可将背板直接接合到衬底而不使用介入材料。

方法1100接着移到框1120，在框1120处，形成连接结构，其允许传感器电极与控制及/或感测电路以及EMS装置的电极与控制及/或感测电路之间的电连通。在其中EMS装置封装包含经配置以控制EMS装置的驱动器电路的实施方案中，这些连接结构可包含将驱动电路放置地与EMS装置电连通的连接结构。这些连接结构不需要提供感测电路与传感器电极或EMS装置的电极之间的恒定电连通，但可包含允许感测电路与传感器电极或EMS装置的电极之间的选择性耦合的开关或其它结构。

在一些实施方案中，感测电路可安置在背板或衬底中的一者上。如果感测电路安置在背板上，则可在将背板接合到衬底之前形成感测电路与传感器电极之间的连接结构，且可至少部分地在接合处理期间形成感测电路与EMS装置的电极之间的连接结构，例如通过使用皮线胶带、各向异性导电膜、凸块到凸块连接或任何其它合适的处理。类似地，如果感测电路安置在EMS装置衬底上，则可在将背板接合到衬底之前形成感测电路与EMS装置的电极之间的连接结构，且可至少部分地在接合处理期间形成感测电路与传感器电极之间的连接结构。[0099]图15A及15B是说明包含多个IMOD显示元件的显示装置40的系统框图。显示装置40可为(例如)智能电话、蜂窝式或移动电话。然而，显示装置40的相同组件或其轻微变化还说明各种类型的显示装置，例如电视机、计算机、平板计算机、电子阅读器、手持式装置及便携式媒体装置。

显示装置40包含外壳41、显示器30、天线43、扬声器45、输入装置48及麦克风46。外壳41可由包含注射模制及真空成形的多种制造工艺中的任一者形成。另外，外壳41可由多种材料中的任一者制成，所述材料包含(但不限于)：塑料、金属、玻璃、橡胶及陶瓷，或其组合。外壳41可包含可移除部分(未展示)，所述可移除部分可与不同色彩或含有不同标志、图片或符号的其它可移除部分互换。

显示器30可为包含双稳态或模拟显示器的多种显示器中的任一者，如本文所描述。显示器30还可经配置以包含例如等离子、EL、OLED、STN LCD或TFT LCD的平板显示器或例如CRT或其它管式装置的非平板显示器。另外，显示器30可包含基于IMOD的显示器，如本文所描述。

图15A中示意性地说明显示装置40的组件。显示装置40包含外壳41，且可包含至少部分封闭在其中的额外组件。举例来说，显示装置40包含网络接口27，网络接口27包含可耦合到收发器47的天线43。网络接口27可为可显示在显示装置40上的图像数据的来源。因此，网络接口27为图像源模块的一个实例，但处理器21及输入装置48也可充当图像源模块。收发器47连接到处理器21，处理器21连接到调节硬件52。调节硬件52可经配置以调节信号(例如，对信号进行滤波或以其它方式操纵信号)。调节硬件52可连接到扬声器45及麦克风46。处理器21还可连接到输入装置48及驱动器控制器29。驱动器控制器29可耦合到帧缓冲器28，且耦合到阵列驱动器22，阵列驱动器22又可耦合到显示器阵列30。显示装置40中的一或多个元件(包含在图15A中未具体描绘的元件)可经配置以充当存储器装置且经配置以与处理器21通信。在一些实施方案中，电力供应器50可将电力提供到特定显示装置40设计中的实质上所有组件。

网络接口27包含天线43和收发器47，使得显示装置40可经由网络与一或多个装置通信。网络接口27还可具有一些处理能力以减轻(例如)对处理器21的数据处理要求。天线43可发射及接收信号。在一些实施方案中，天线43根据IEEE 16.11标准(包含IEEE16.11(a)、(b)或(g))或IEEE 802.11标准(包含IEEE 802.11a、b、g、n)及其进一步的实施方案而发射及接收RF信号。在一些其它实施方案中，天线43根据标准发射及接收RF信号。在蜂窝式电话的情况下，天线43可经设计以接收码分多址(CDMA)、频分多址(FDMA)、时分多址(TDMA)、全球移动通信系统(GSM)、GSM/通用包无线电服务(GPRS)、增强型数据GSM环境(EDGE)、陆地集群无线电(TETRA)、宽带-CDMA(W-CDMA)、演进数据优化(EV-DO)、1xEV-DO、EV-DO Rev A、EV-DO Rev B、高速包接入(HSPA)、高速下行链路包接入(HSDPA)、高速上行链路包接入(HSUPA)、演进型高速包接入(HSPA+)、长期演进(LTE)、AMPS或用以在无线网络(例如，利用3G、4G或5G技术的系统)内通信的其它已知信号。收发器47可预处理从天线43接收到的信号，使得处理器21可接收所述信号并对所述信号进行进一步操纵。收发器47还可处理从处理器21接收到的信号，使得可经由天线43从显示装置40发射所述信号。

在一些实施方案中，可通过接收器取代收发器47。另外，在一些实施方案中，可通过图像源取代网络接口27，所述图像源可存储或产生待发送到处理器21的图像数据。处理器21可控制显示装置40的整个操作。处理器21从网络接口27或图像源接收数据(例如，经压缩图像数据)，且将数据处理成原始图像数据或处理成可容易处理成原始图像数据的格式。处理器21可将经处理数据发送到驱动器控制器29或帧缓冲器28以用于存储。原始数据通常是指识别图像内的每一位置处的图像特性的信息。举例来说，此类图像特性可包含色彩、饱和度及灰度级。

处理器21可包含微控制器、CPU或逻辑单元以控制显示装置40的操作。调节硬件52可包含放大器及滤波器以用于将信号发射到扬声器45，及用于从麦克风46接收信号。调节硬件52可为显示装置40内的离散组件，或可并入于处理器21或其它组件内。

驱动器控制器29可采用直接来自处理器21或来自帧缓冲器28的由处理器21产生的原始图像数据且可适当地将原始图像数据重新格式化以用于高速发射到阵列驱动器22。在一些实施方案中，驱动器控制器29可将原始图像数据重新格式化成具有类光栅格式的数据流，使得其具有适合于跨越显示器阵列30而扫描的时间次序。接着驱动器控制器29将经格式化信息发送到阵列驱动器22。尽管例如LCD控制器等驱动器控制器29常常与作为独立集成电路(IC)的系统处理器21相关联，但此类控制器可以许多方式来实施。举例来说，控制器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，或与阵列驱动器22一起完全集成在硬件中。

阵列驱动器22可从驱动器控制器29接收经格式化信息且可将视频数据重新格式化成一组平行波形，所述组平行波形被每秒多次地施加到来自显示器的显示元件的x-y矩阵的数百且有时数千(或更多)个引线。

在一些实施方案中，驱动器控制器29、阵列驱动器22和显示器阵列30适合于本文所描述的显示器的类型中的任一者。举例来说，驱动器控制器29可为常规显示器控制器或双稳态显示器控制器(例如，IMOD显示元件控制器)。另外，阵列驱动器22可为常规驱动器或双稳态显示驱动器(例如，IMOD显示元件驱动器)。此外，显示器阵列30可为常规显示器阵列或双稳态显示器阵列(例如，包含IMOD显示元件阵列的显示器)。在一些实施方案中，驱动器控制器29可与阵列驱动器22集成。此类实施方案可用于高度集成系统中，例如，移动电话、便携式电子装置、手表或小面积显示器。

在一些实施方案中，输入装置48可经配置以允许(例如)用户控制显示装置40的操作。输入装置48可包含例如QWERTY键盘或电话小键盘等小键盘、按钮、开关、摇臂、触敏屏、与显示器阵列30集成的触敏屏，或压敏或热敏隔膜。麦克风46可配置为显示装置40的输入装置。在一些实施方案中，通过麦克风46的话音命令可用于控制显示装置40的操作。

电力供应器50可包含多种能量存储装置。举例来说，电力供应器50可为可再充电电池，例如，镍镉电池或锂离子电池。在使用可再充电电池的实施方案中，可再充电电池可使用来自(例如)壁式插座或光伏装置或阵列的电力来充电。替代地，可再充电电池可无线地来充电。电力供应器50还可为可再生能源、电容器或太阳能电池，包含塑料太阳能电池或太阳能电池漆。电力供应器50还可经配置以从壁式插座接收电力。

在一些实施方案中，控制可编程性驻留于可位于电子显示系统中的若干地方的驱动器控制器29中。在一些其它实施方案中，控制可编程性驻留在阵列驱动器22中。上文所描述的优化可在任何数目个硬件及/或软件组件中及各种配置中实施。

如本文所使用，涉及项目列表中的“至少一者”的短语指代那些项目的任何组合，包含单一成员。作为实例，“a、b或c中的至少一者”意在涵盖：a、b、c、a-b、a-c、b-c和a-b-c。

结合本文揭示的实施方案所描述的各种说明性逻辑、逻辑块、模块、电路及算法步骤可实施为电子硬件、计算机软件或两者的组合。硬件与软件的互换性已大体在功能性方面加以描述，且在上文所描述的各种说明性组件、块、模块、电路及步骤中加以说明。此类功能性是以硬件来实施还是以软件来实施取决于特定应用及强加于整个系统的设计约束。

结合本文中所揭示的方面描述的用以实施各种说明性逻辑、逻辑块、模块和电路的硬件和数据处理设备可通过以下各者来实施或执行：通用单芯片或多芯片处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或其它可编程逻辑装置、离散门或晶体管逻辑、离散硬件组件或其经设计以执行本文中所描述的功能的任何组合。通用处理器可为微处理器或任何常规处理器、控制器、微控制器或状态机。处理器还可实施为计算装置的组合，例如，DSP与微处理器的组合、多个微处理器的组合、一或多个微处理器与DSP核心的联合，或任何其它此类配置。在一些实施方案中，可通过具体针对给定功能的电路来执行特定步骤和方法。

在一或多个方面中，可以硬件、数字电子电路、计算机软件、固件(包含本说明书中所揭示的结构及其结构等效物)或以其任何组合来实施所描述功能。本说明书中所述的标的物的实施方案还可实施为一或多个计算机程序(即，计算机程序指令的一或多个模块)，其在计算机存储媒体上被编码以由数据处理设备执行或用以控制数据处理设备的操作。

如果以软件实施，则可将功能作为一或多个指令或代码而存储在计算机可读媒体上或经由计算机可读媒体发射。本文揭示的方法或算法的步骤可在可驻留于计算机可读媒体上的处理器可执行软件模块中实施。计算机可读媒体包含计算机存储媒体和通信媒体两者，通信媒体包含可使得能够将计算机程序从一处传送到另一处的任何媒体。存储媒体可以是可通过计算机存取的任何可用媒体。举例来说而非限制，此类计算机可读媒体可包含RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM或其它光盘存储装置、磁盘存储装置或其它磁性存储装置，或可用于以指令或数据结构形式存储所要程序代码且可由计算机存取的任何其它媒体。而且，可将任何连接适当地称为计算机可读媒体。如本文所使用，磁盘及光盘包含压缩光盘(CD)、激光光盘、光学光盘、数字多功能光盘(DVD)、软性磁盘及蓝光光盘，其中磁盘通常以磁性方式再现数据，而光盘用激光以光学方式再现数据。上述各者的组合也可包含在计算机可读媒体的范围内。另外，方法或算法的操作可作为代码及指令中的任一者或任何组合或集合驻留于可并入到计算机程序产品中的机器可读媒体及计算机可读媒体上。

所属领域的技术人员可容易地显而易见对本发明中所描述的实施方案的各种修改，且在不脱离本发明的精神或范围的情况下，本文中所定义的一般原理可应用于其它实施方案。因此，权利要求书并不希望限于本文中所展示的实施方案，而应符合与本文中所揭示的揭示内容、原理和新颖特征相一致的最广泛范围。另外，所属领域的技术人员将易于了解，术语“上部”及“下部”有时用以使图式描述简易，且指示与适当定向页上的图式的定向对应的相对位置，且可能不反映如所实施的IMOD显示元件的适当定向。

在本说明书中在单独实施方案的上下文中描述的某些特征还可在单个实施方案中组合地实施。相反地，在单个实施方案的情况下描述的各种特征还可分开来在多个实施方案中实施或以任何合适的子组合来实施。此外，尽管上文可能将特征描述为以某些组合起作用且甚至最初因此而主张，但在一些情况下，可将来自所主张的组合的一或多个特征从组合中删除，且所主张的组合可涉及子组合或子组合的变化。

类似地，虽然在图式中按特定次序描绘操作，但所属领域的技术人员将容易认识到，此类操作不需要按所展示的特定次序或按顺序次序执行，或应执行所有所说明的操作以实现所要结果。另外，图式可能以流程图形式示意性地描绘一个以上实例工艺。然而，可将未描绘的其它操作并入于示意性说明的实例工艺中。举例来说，可在所说明的操作中的任一者之前、之后、同时地或之间执行一或多个额外操作。在某些情况下，多任务处理和并行处理可为有利的。此外，上文所描述的实施方案中的各种系统组件的分离不应被理解为在所有实施方案中要求此类分离，且应理解，所描述的程序组件及系统一般可一起集成在单个软件产品中或封装到多个软件产品中。另外，其它实施方案在所附权利要求书的范围内。在一些情况下，权利要求书中所叙述的动作可以不同次序来执行且仍实现合乎需要的结果。

Claims (33)

1.一种机电系统EMS装置封装，其包括：

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。

2.根据权利要求1所述的封装，其中所述感测电路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电容的信号。

3.根据权利要求1或2所述的封装，其中所述感测电路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。

4.根据权利要求3所述的封装，其另外包含温度传感器。

5.根据权利要求4所述的封装，其中所述感测电路经配置以在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所述压力差时利用指示当前温度的信号或值以补偿温度影响。

6.根据权利要求3到5中任一权利要求所述的封装，其中所述感测电路另外经配置以估计所述封装的高度。

7.根据权利要求3到6中任一权利要求所述的封装，其中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所述压力差包括：

在一时间周期内执行一系列测量；以及

利用那些测量的平均值来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所述压力差。

8.根据权利要求3到7中任一权利要求所述的封装，其中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所述压力差包括：

对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执行至少一个测量；以及

使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所述信号的所述至少一个测量与已知周围温度下的测量相关以确定当前周围压力。

9.根据权利要求1到8中任一权利要求所述的封装，其中所述封装气密密封。

10.根据权利要求1到9中任一权利要求所述的封装，其中所述封装包含：

由所述背板支撑的多个传感器电极；以及

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。

11.根据权利要求10所述的封装，其中所述多个传感器电极包含布置成栅格的传感器电极阵列。

12.根据权利要求10所述的封装，其中所述多个传感器电极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。

13.根据权利要求12所述的封装，其中所述第二电极为外接所述至少一个传感器电极的实质上环形电极。

14.根据权利要求1到13中任一权利要求所述的封装，其中所述感测电路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。

15.根据权利要求1到14中任一权利要求所述的封装，其中所述至少一个传感器电极包含多个传感器电极，且所述感测电路另外经配置以估计触摸事件相对于所述封装的地点。

16.根据权利要求1到15中任一权利要求所述的封装，其另外包含与所述感测电路电连通的至少一个带通滤波器。

17.根据权利要求16所述的封装，其中所述至少一个带通滤波器调谐到指示所述封装上的撞击的频率，且所述感测电路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。

18.根据权利要求1到17中任一权利要求所述的封装，其中所述至少一个传感器电极安置在所述背板的面向所述衬底的表面上。

19.根据权利要求1到17中任一权利要求所述的封装，其中所述至少一个传感器电极安置在所述背板的背对所述衬底的表面上。

20.根据权利要求1到19中任一权利要求所述的封装，其中所述EMS装置形成显示器的一部分，所述封装进一步包括：

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。

21.根据权利要求20所述的封装，其进一步包括：

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。

22.根据权利要求21所述的封装，其中所述驱动器电路包含所述感测电路。

23.根据权利要求20到22中任一权利要求所述的封装，其进一步包括图像源模块，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括接收器、收发器及发射器中的至少一者。

24.根据权利要求20到23中任一权利要求所述的封装，其进一步包括经配置以接收输入数据且将所述输入数据传达到所述处理器的输入装置。

25.一种机电系统EMS装置封装，其包括：

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装置，其中所述感测装置由所述背板支撑。

26.根据权利要求25所述的封装，其中所述感测装置包括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。

27.一种制造机电系统装置EMS封装的方法，所述方法包括：

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。

28.根据权利要求27所述的方法，其中所述背板另外支撑连接到所述至少一个传感器电极的感测电路。

29.根据权利要求27所述的方法，其中所述衬底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。

30.根据权利要求27到29中任一权利要求所述的方法，其中所述至少一个传感器电极包含传感器电极阵列。

31.根据权利要求27到29中任一权利要求所述的方法，其中所述至少一个传感器电极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。

32.根据权利要求27到31中任一权利要求所述的方法，其中所述感测电路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。

33.根据权利要求27到32中任一权利要求所述的方法，其中所述感测电路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。