CN106132868A - 通过多层膜层压进行的微机电系统囊封 - Google Patents

Abstract

本发明提供用于围封微机电系统MEMS结构(620)阵列的层压膜的系统、方法和设备。在一个方面中，一种MEMS装置包括：衬底(610)，其具有装置区(610a)和环绕所述装置区的边缘区(610b)；以及MEMS结构阵列，其在所述衬底上所述装置区处。保护层安置于MEMS结构的所述阵列上方。层压膜(600)安置于所述保护层上方且与所述衬底接触以在所述边缘区处形成密封，其中所述层压膜在所述装置区处形成所述衬底与所述层压膜之间的空腔。所述层压膜包括背对MEMS结构的所述阵列的湿气阻挡层(650)，和面向MEMS结构的所述阵列的干燥剂层(640)。

Description

通过多层膜层压进行的微机电系统囊封

优先权主张

本申请案主张2013年12月12日申请且题为“通过多层膜层压的微机电系统囊封(MEMS ENCAPSULATION BY MULTILAYER FILM LAMINATION)”的美国申请案第14/104,915号(代理人案号QUALP214/134057)的优先权，所述案在此以引用的方式并入。

技术领域

本发明涉及装置封装，且更具体来说，涉及微机电系统和装置的装置封装。

背景技术

机电系统(EMS)包括具有电元件和机械元件的装置、致动器、换能器、传感器、例如镜子和光学膜的光学组件，以及电子装置。EMS装置或元件可以多种尺度制造，包括(但不限于)微尺度和纳米尺度。举例来说，微机电系统(MEMS)装置可包括具有范围为约一微米到数百微米或更大的大小的结构。纳米机电系统(NEMS)装置可包括具有小于一微米的大小(包括(例如)小于数百纳米的大小)的结构。可使用沉积、蚀刻、光刻和/或蚀刻掉衬底和/或所沉积材料层的部分或添加层以形成电装置和机电装置的其它微机械加工工艺来产生机电元件。

一种类型的EMS装置被称为干涉调制器(IMOD)。术语IMOD或干涉光调制器指使用光干涉原理选择性地吸收和/或反射光的装置。在一些实施方案中，IMOD显示元件可包括一对导电板，其中的一者或两者可完全或部分地为透明的和/或反射的，且能够在施加适当电信号后进行相对运动。举例来说，一个板可包括沉积于衬底上方、上或由衬底支撑的固定层，且另一板可包括与所述固定层分开一气隙的反射膜。一个板相对于另一板的位置可改变入射于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，且被预期用于改进现有产品和产生新产品，尤其具有显示能力的那些产品。

EMS装置的封装可保护装置的功能单元以免受环境影响，为系统组件提供机械支撑，提供用于电互连的接口，且在封装内提供用于装置操作的指定气氛。

发明内容

本发明的系统、方法和装置各自具有若干创新方面，其中无单一者仅负责本文中揭示的所要属性。

本发明中描述的标的物的一个创新方面可实施于一种微机电系统(MEMS)设备中。所述设备包括：衬底，其具有装置区和环绕所述装置区的边缘区；MEMS结构的阵列，其在所述衬底上所述装置区处；保护层，其在MEMS结构的所述阵列上方；以及层压膜，其在所述保护层上方且与所述衬底接触以在所述边缘区处形成密封。所述层压膜在所述装置区处形成所述衬底与所述层压膜之间的空腔。所述层压膜包括背对MEMS结构的所述阵列的湿气阻挡层，和面向MEMS结构的所述阵列的干燥剂层。

在一些实施方案中，所述设备可包括气隙，其中所述层压膜界定所述层压膜与所述保护层之间的所述气隙。在一些实施方案中，所述层压膜直接在所述保护层上。在一些实施方案中，所述干燥剂层跨越所述装置区连续延伸直到所述衬底的所述边缘区。在一些实施方案中，所述层压膜在所述衬底的所述装置区处具有大于约30微米的厚度，且在所述衬底的所述边缘区处具有小于约30微米的厚度。在一些实施方案中，所述层压膜和所述衬底围封MEMS结构的所述阵列以在无盖板的情况下形成MEMS装置封装。

本发明中描述的标的物的另一创新方面可实施于一种制造MEMS设备的方法中。所述方法包括：提供衬底，其中所述衬底包括装置区和环绕所述装置区的边缘区；在所述衬底上所述装置区处提供MEMS结构的阵列；在MEMS结构的所述阵列上方提供保护层；将膜层压于所述保护层上方和所述衬底上以在所述边缘区处形成密封；以及在将所述膜层压后在所述装置区处形成所述衬底与所述膜之间的空腔。所述膜包括背对MEMS结构的所述阵列的湿气阻挡层，和面向MEMS结构的所述阵列的干燥剂层。

本发明中描述的标的物的另一创新方面可实施于一种MEMS设备中。所述设备包括：衬底，其具有装置区和环绕所述装置区的边缘区；MEMS结构的阵列，其在所述衬底上所述装置区处；用于保护所述MEMS结构的装置，其在MEMS结构的所述阵列上方；用于通过层压进行密封的装置，其在所述保护装置上方且在所述边缘区处与所述衬底接触。所述密封装置在所述装置区处形成所述密封装置与所述衬底之间的空腔。所述密封装置包括背对MEMS结构的所述阵列的用于限制湿气通过的装置、面向MEMS结构的所述阵列的用于去除湿气的装置。

在一些实施方案中，所述密封装置界定所述密封装置与所述保护装置之间的气隙。在一些实施方案中，所述密封装置直接在所述保护装置上。

下文在随附图式和描述中阐述本发明中描述的标的物的一或多项实施的细节。尽管本发明中提供的实例主要依据基于EMS和MEMS的显示器来描述，但本文中提供的概念可应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，以及场致发射显示器。其它特征、方面和优势由描述、图式和权利要求书将变得显而易见。应注意，以下诸图的相对尺寸可能未按比例绘制。

附图说明

图1为描绘干涉调制器(IMOD)显示装置的一系列或阵列显示元件中的两个邻近IMOD显示元件的等角视图说明。

图2为说明并有包括IMOD显示元件的三元件乘三元件阵列的基于IMOD的显示器的电子装置的系统框图。

图3A和3B为包括EMS元件的阵列和背板的机电系统(EMS)封装的一部分的示意性分解部分透视图。

图4展示具有MEMS结构的阵列的MEMS设备的横截面示意说明的实例。

图5展示衬底上的MEMS结构的横截面示意说明的实例。

图6A展示MEMS阵列上的多层层压膜的横截面示意说明的实例。

图6B展示图6A中的MEMS阵列上的多层层压膜的俯视平面图的实例。

图7展示制造MEMS设备的方法的例示性流程图。

图8展示根据一些实施的用于将膜层压于MEMS阵列上方的制造设备的横截面示意说明的实例。

图9A展示根据一些实施的用于将膜层压于MEMS阵列上方的热轧层压机的横截面示意说明的实例。

图9B展示根据一些实施的用于将膜层压于MEMS阵列上方的热压层压机的横截面示意说明的实例。

图10A和10B为说明包括多个IMOD显示元件的显示装置的系统框图。

各图式中相同参考数字和编号均指示相同元件。

具体实施方式

以下描述是有关出于描述本发明的创新方面的目的的某些实施。然而，所属领域的一般技术人员将易于认识到，可以众多不同方式来应用本文的教示。所描述实施可实施于可经配置以显示图像(无论是运动图像(例如，视频)抑或固定图像(例如，静态图像)，且无论是文字图像、图形图像抑或图片图像)的任何装置、设备或系统中。更具体来说，预期所描述实施可包括于例如(但不限于)以下各者的多种电子装置中或与所述电子装置相关联：移动电话、具备多媒体网络因特网能力的蜂窝电话、移动电视接收器、无线装置、智能手机、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、智能本、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/导航器、摄影机、数字媒体播放器(例如，MP3播放器)、摄录像机、游戏控制台、腕表、钟表、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(包括里程计和速度计显示器等)、驾驶舱控制器和/或显示器、摄影机视野显示器(例如，在载体中的后视摄影机的显示器)、电子照片、电子广告牌或标牌、投影仪、建筑结构、微波装置、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、干衣机、洗衣机/干衣机、停车计时器、封装(例如，在包括微机电系统(MEMS)应用的机电系统(EMS)应用以及非EMS应用中)、美学结构(例如，关于一件珠宝或衣服的图像的显示)，以及多种EMS装置。本文的教示还可用于非显示应用中，例如(但不限于)：电子开关装置、射频滤波器、传感器、加速度计、陀螺仪、运动感应装置、磁力计、用于消费电子装置的惯性组件、消费电子产品的零件、可变电抗器、液晶装置、电泳装置、驱动方案、制造程序，以及电子测试设备。因此，所述教示并不意图限于仅在诸图中描绘的实施，而实情为，具有如所属领域的一般技术人员将易于显而易见的广泛适用性。

举例来说，本文中描述的所揭示实施涉及MEMS装置封装和使用层压膜围封这些封装。MEMS设备可包括衬底、在衬底上的MEMS结构的阵列、在MEMS结构的阵列上方的保护层以及在保护层上方的层压膜。衬底可包括装置区和环绕所述装置区的边缘区。层压膜可接触衬底以在衬底的边缘区处形成密封，且层压膜可在衬底的装置区处形成衬底与层压膜之间的空腔。在一些实施方案中，层压膜可具有多个层，包括背对MEMS结构的阵列的湿气阻挡层，以及面向MEMS结构的阵列的干燥剂层。层压膜可围封MEMS设备以在不使用盖板或背板的情况下和在不使用薄膜囊封的情况下形成MEMS装置封装。

在一些实施方案中，层压膜可安置于保护层上方而在层压膜与保护层之间留下气隙，或层压膜可直接安置于保护层上。如果层压膜直接安置于保护层上，则层压膜可堵塞保护层中的一或多个孔。在一些实施方案中，除湿气阻挡层和干燥剂层外，层压膜还可包括面向MEMS结构的阵列的粘着层，其具有在衬底的边缘区处与衬底接触的至少一部分。层压膜的性质可经选择以具有低除气率和低水蒸气渗透率。此外，层压膜在装置区处的厚度可厚于在衬底的边缘区处的厚度。

可实施本发明中所描述的标的物的特定实施以实现下列潜在优势中的一或多者。使用层压膜封装MEMS结构的阵列可达成相对较轻的重量和小的外形尺寸。小外形尺寸对于像素内装置应用(例如，显示器和成像传感器)可为有利的。小外形尺寸对于用于像素与电子组件(例如，薄膜晶体管(TFT)、存储电容器或电阻器)之间的互连的面板上或芯片内集成解决方案也可为有利的。通过跨越单一衬底的层压而封装MEMS结构的阵列可导致高产出率且避免使用昂贵的材料和复杂的制造程序。此外，层压膜可占据装置封装的边缘区处的相对较窄空间以提供装置封装中的更多可用区域。层压膜可具有多个层，包括吸收湿气的干燥剂层。在一些实施方案中，此情形可避免必须沿MEMS装置封装的边缘区或在MEMS装置封装中别处放置干燥剂。另外，层压膜可具有低除气率以防御污染气体且具有低水蒸气渗透率以防御湿气进入。

所描述实施可应用于的合适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调制器(IMOD)显示元件，其可经实施以使用光学干涉原理选择性地吸收和/或反射入射于其上的光。IMOD显示元件可包括部分光学吸收体、可相对于吸收体移动的反射体和界定于吸收体与反射体之间的光学谐振腔。在一些实施方案中，可将反射体移动到两个或两个以上不同位置，此可改变光学谐振腔的大小且借此影响IMOD的反射比。IMOD显示元件的反射光谱可产生相当宽的光谱带，其可跨越可见波长而移位以产生不同色彩。可通过改变光学谐振腔的厚度来调整光谱带的位置。一种改变光学谐振腔的方式为通过改变反射体相对于吸收体的位置。

图1为描绘干涉调制器(IMOD)显示装置的一系列或阵列显示元件中的两个邻近IMOD显示元件的等角视图说明。IMOD显示装置包括一或多个干涉EMS(例如，MEMS)显示元件。在这些装置中，干涉MEMS显示元件可经配置于亮或暗状态下。在亮(“松弛”、“开通”或“接通”等)状态下，显示元件反射入射可见光的大部分。相反地，在暗(“致动”、“闭合”或“断开”等)状态下，显示元件反射很少入射可见光。MEMS显示元件可经配置以主要在光的特定波长下反射，从而除黑色和白色外还允许彩色显示。在一些实施方案中，通过使用多个显示元件，可达成不同强度的原色和灰度。

IMOD显示装置可包括可布置成行和列的IMOD显示元件的阵列。阵列中的每一显示元件可包括至少一对反射和半反射层，例如可移动反射层(即，可移动层，也称作机械层)和固定部分反射层(即，固定层)，其定位成彼此相距可变且可控制距离以形成气隙(也称作光学带隙、空腔或光学谐振腔)。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与固定部分反射层相距一距离处。在第二位置(即，致动位置)中，可移动反射层可定位成较接近于部分反射层。取决于可移动反射层的位置和入射光的波长，从两个层反射的入射光可相长地和/或相消地干涉，从而针对每一显示元件产生总体反射或非反射状态。在一些实施方案中，显示元件可在未被致动时处于反射状态下，从而反射在可见光谱内的光，且可在被致动时处于暗状态下，从而吸收和/或相消地干涉在可见范围内的光。然而，在一些其它实施中，IMOD显示元件可在未被致动时处于暗状态下，且在被致动时处于反射状态下。在一些实施方案中，所施加的电压的引入可驱动显示元件以改变状态。在一些其它实施中，所施加的电荷可驱动显示元件以改变状态。

图1中的阵列的所描绘部分包括呈IMOD显示元件12的形式的两个邻近干涉MEMS显示元件。在右边(如所说明)的显示元件12中，说明可移动反射层14处于靠近、邻近或触碰光学堆叠16的致动位置中。在右边显示元件12上施加的电压V_bias足以移动且还将可移动反射层14维持于致动位置中。在左边(如所说明)的显示元件12中，说明可移动反射层14处于与包括部分反射层的光学堆叠16相距一距离(其可基于设计参数来预定)的松弛位置中。在左边显示元件12上施加的电压V₀不足以使可移动反射层14致动到致动位置(例如，右边显示元件12的位置)。

在图1中，大体上以指示入射于IMOD显示元件12上的光13和从左边显示元件12反射的光15的箭头说明IMOD显示元件12的反射性质。入射于显示元件12上的光13中的大多数可朝向光学堆叠16透射穿过透明衬底20。入射于光学堆叠16上的光中的一部分可透射穿过光学堆叠16的部分反射层，且一部分将穿过透明衬底20反射回。光13的透射穿过光学堆叠16的部分可从可移动反射层14朝向(且穿过)透明衬底20反射回。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(相长和/或相消)将部分地确定在装置的检视或衬底侧的从显示元件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(有时称作玻璃板或面板)。玻璃衬底可为或包括(例如)硼硅酸盐玻璃、钠钙玻璃、石英、派热司(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、0.5或0.7毫米的厚度，但在一些实施方案中，玻璃衬底可较厚(例如，数十毫米)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、丙烯酸系树脂、聚对苯二甲酸伸乙酯(PET)或聚醚醚酮(PEEK)衬底。在此实施中，非玻璃衬底将可能具有小于0.7毫米的厚度，但衬底可取决于设计考虑而较厚。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IMOD的显示器(其包括固定反射层和部分地透射且部分地反射的可移动层)可经配置以从衬底的对置侧视为图1的显示元件12且可由非透明衬底支撑。

光学堆叠16可包括单一层或若干层。所述层可包括电极层、部分反射且部分透射层和透明介电层中的一或多者。在一些实施方案中，光学堆叠16为导电的、部分透明的且部分反射的，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。可由例如各种金属(例如，氧化铟锡(ITO))的多种材料形成电极层。部分反射层可由部分反射的多种材料形成，例如各种金属(例如，铬和/或钼)、半导体以及电介质。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一材料或材料的组合形成。在一些实施方案中，光学堆叠16的某些部分可包括单一半透明厚度的金属或半导体(其充当部分光学吸收体和电导体)，而不同的导电程度更大的层或部分(例如，光学堆叠16的层或部分或显示元件的其它结构的层或部分)可用以在IMOD显示元件之间用总线传送(bus)信号。光学堆叠16还可包括覆盖一或多个导电层或一导电/部分吸收层的一或多个绝缘或介电层。

在一些实施方案中，光学堆叠16的所述层中的至少一些可经图案化成平行条带，且可形成显示装置中的行电极，如下文进一步描述。如所属领域的一般技术人员将理解，术语“经图案化”在本文中用以指遮罩以及蚀刻工艺。在一些实施方案中，可将高度导电且反射的材料(例如，铝(Al))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条带(正交于光学堆叠16的行电极)以形成沉积于支撑件(例如，所说明的柱18)和位于柱18之间的介入牺牲材料上的多个列。当蚀刻掉牺牲材料时，界定的间隙19或光学空腔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之间的间隔可为大约1到1000μm，而间隙19可大约小于10,000埃。

在一些实施方案中，每一IMOD显示元件(无论在致动状态抑或松弛状态下)可被认为是由固定反射层和移动反射层形成的电容器。当无施加电压时，可移动反射层14保持于机械松弛状态下，如图1中左边的显示元件12所说明，其中间隙19存在于可移动反射层14与光学堆叠16之间。然而，当将电位差(即，电压)施加到选定行和列中的至少一者时，在对应显示元件处的行电极与列电极的交叉处形成的电容器变得带电，且静电力将所述电极拉动在一起。如果所施加电压超过阈值，那么可移动反射层14可变形，且移动到靠近光学堆叠16或与光学堆叠16相抵。光学堆叠16内的介电层(图中未展示)可防止短路且控制层14与16之间的分离距离，如由图1中右边的经致动显示元件12所说明。无关于所施加电位差的极性，行为可为相同的。尽管阵列中的一系列显示元件可在一些情况下被称为“行”或“列”，但所属领域的一般技术人员将易于理解，将一个方向称为“行”且将另一方向称为“列”为任意的。再声明，在一些取向上，可将行视为列，且将列视为行。在一些实施方案中，行可被称为“公共”线路且列可被称为“区段”线路，或行可被称为“区段”线路且列可被称为“公共”线路。此外，显示元件可均匀地布置于正交的行和列(“阵列”)中，或以非线性配置布置，例如，相对于彼此具有某些位置偏移(“马赛克”)。术语“阵列”和“马赛克”可指任何配置。因此，尽管将显示器称为包括“阵列”或“马赛克”，但元件自身不需要彼此正交地布置，或按均匀分布安置，而在任何情况下可包括具有不对称形状和不均匀分布的元件的布置。

图2为说明并有包括IMOD显示元件的三元件乘三元件阵列的基于IMOD的显示器的电子装置的系统框图。所述电子装置包括处理器21，所述处理器可经配置以执行一或多个软件模块。除执行操作系统外，处理器21还可经配置以执行一或多个软件应用程序，包括网页浏览程序、电话应用程序、电子邮件程序或任何其它软件应用程序。

处理器21可经配置以与阵列驱动器22通信。阵列驱动器22可包括将信号提供到(例如)显示阵列或面板30的行驱动器电路24和列驱动器电路26。图1中说明的IMOD显示装置的横截面由图2中的线1-1展示。尽管图2为了清楚而说明IMOD显示元件的3×3阵列，但显示阵列30可含有大量IMOD显示元件，且在行中可具有与列中不同数目个IMOD显示元件，且在列中可具有与行中不同数目个IMOD显示元件。

图3A和3B为包括EMS元件的阵列36和背板92的EMS封装91的一部分的示意性分解部分透视图。图3A经展示为背板92的两个拐角经切除以更好地说明背板92的某些部分，而图3B经展示为拐角未切除。EMS阵列36可包括衬底20、支撑柱18和可移动层14。在一些实施方案中，EMS阵列36可包括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可经实施为可移动反射层。

背板92可基本上为平坦的或可具有至少一个轮廓化表面(例如，背板92可形成有凹槽和/或突起)。背板92可由任何合适材料(无论是透明的抑或不透明的，导电的抑或绝缘的)制成。用于背板92的合适材料包括(但不限于)玻璃、塑料、陶瓷、聚合物、层压物、金属、金属箔、科伐合金(Kovar)或电镀科伐合金。

如图3A和3B中所示，背板92可包括一或多个背板组件94a和94b，其可部分地或完全地嵌入背板92中。如在图3A中可见，背板组件94a嵌入背板92中。如在图3A和3B中可见，背板组件94b安置于形成于背板92的表面中的凹槽93中。在一些实施方案中，背板组件94a和/或94b可从背板92的表面突出。尽管背板组件94b安置于背板92的面向衬底20的侧上，但在其它实施中，背板组件可安置于背板92的对置侧上。

背板组件94a和/或94b可包括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、开关和/或例如已封装的标准或离散IC的集成电路(IC)。可用于各种实施中的背板组件的其它实例包括天线、电池和传感器，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和/或94b可与EMS阵列36的部分电连通。导电结构(例如，迹线、凸块、柱或通孔)可形成于背板92或衬底20中的一者或两者上，且可彼此接触或接触其它导电组件以形成EMS阵列36与背板组件94a和/或94b之间的电连接。举例来说，图3B包括背板92上的可与从EMS阵列36内的可移动层14向上延伸的电接点98对准的一或多个导电通孔96。在一些实施方案中，背板92还可包括将背板组件94a和/或94b与EMS阵列36的其它组件电绝缘的一或多个绝缘层。在背板92由蒸气可渗透材料形成的一些实施中，背板92的内表面可涂布有蒸气阻挡(图中未展示)。

背板组件94a和94b可包括用来吸收可进入EMS封装91的任何湿气的一或多种干燥剂。在一些实施方案中，干燥剂(或其它湿气吸收材料，例如吸气剂)可与任何其它背板组件分离而提供为(例如)通过粘着剂安装到背板92(或形成于其中的凹槽中)的薄片。替代地，干燥剂可集成到背板92中。在一些其它实施中，干燥剂可(例如)通过喷涂、丝网印刷或任何其它合适方法而直接地或间接地施加于其它背板组件上。

在一些实施方案中，EMS阵列36和/或背板92可包括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的机械干扰的机械支座97。在图3A和3B中说明的实施中，机械支座97形成为从背板92突出的与EMS阵列36的支撑柱18对准的柱。替代地或另外，可沿EMS封装91的边缘而提供机械支座(例如，杆或柱)。

尽管图3A和3B中未说明，但可提供部分地或完全地包围EMS阵列36的密封件。连同背板92和衬底20一起，密封件可形成围封EMS阵列36的保护空腔。密封件可为半气密密封件，例如常规的环氧树脂基粘着剂。在一些其它实施中，密封件可为气密密封件，例如薄膜金属焊接件或玻璃粉。在一些其它实施中，密封件可包括聚异丁烯(PIB)、聚胺基甲酸酯、液体旋涂玻璃、焊料、聚合物、塑料或其它材料。在一些实施方案中，加强型密封剂可用以形成机械支座。

在替代实施中，密封环可包括背板92或衬底20中的任一者或两者的延伸部。举例来说，密封环可包括背板92的机械延伸部(图中未展示)。在一些实施方案中，密封环可包括单独部件，例如O形环或其它环形部件。

在一些实施方案中，EMS阵列36和背板92在附接或耦接在一起之前分离地形成。举例来说，衬底20的边缘可附接且密封到如上文论述的背板92的边缘。替代地，可形成EMS阵列36和背板92且将其接合在一起作为EMS封装91。在一些其它实施中，EMS封装91可以任何其它合适方式(例如，通过使用沉积在EMS阵列36上方形成背板92的组件)制造。

MEMS和其它EMS结构可经封装以经受住环境力且限制湿气和其它环境剂的进入。MEMS结构可具有对各种环境因素(包括温度、压力、湿度、污染物、振动和冲击)敏感的元件。举例来说，湿气进入到MEMS装置中可引入“粘滞力”，其可指可移动层粘着到MEMS装置中的衬底或固定层的趋向。此可为关于MEMS装置的显著可靠性问题。可通过使用气密密封件或以其它方式施加具有低水蒸气渗透率的材料来保护MEMS装置以免于湿气进入。虽然以下描述提及封装MEMS装置，但各种实施包括封装其它类型的EMS结构和包括其它类型的EMS结构的封装。

一些MEMS装置可通过在衬底与盖板或背板之间施加密封剂而密封于装置封装中。然而，使用密封剂和盖板可导致相对厚且重的装置封装。沿装置封装的边缘的密封剂可导致不合需要的厚边界。此外，以此方式制造的装置封装可具有低产出率，使用相对昂贵的材料，具有不足的机械强度，具有过高除气率，且/或对湿气进入来说可渗透率过大。

一些MEMS装置可通过施加气密薄膜囊封而密封于装置封装中。然而，以此方式制造的装置封装可具有低产出率且通过相对昂贵的工艺(例如，物理气相沉积(PVD)、化学气相沉积(CVD)、旋涂和/或固化工艺)来制造。

MEMS装置或MEMS结构可在设备或装置封装中布置为阵列。设备可包括多个MEMS结构的阵列。举例来说，显示器可包括像素阵列，所述像素阵列包括数个像素装置(例如，包括IMOD的MEMS结构)。可包括其它组件，例如矩阵式有源开关和驱动器，以及例如存储/感测电容器和电阻器的无源装置。

设备可包括可密封于防御环境剂和外力同时达成相对高产出率、低成本、轻重量、窄边界和薄外形尺寸的装置封装中的MEMS结构阵列。另外，可在不使用盖板或背板的情况下和在不使用薄膜囊封的情况下密封装置封装。

图4展示具有MEMS结构的阵列的MEMS设备的横截面示意说明的实例。MEMS设备400可包括衬底410、在衬底410上的MEMS结构420的阵列，以及在MEMS结构420的阵列上方的层压膜430。层压膜430可形成衬底410与层压膜430之间的密封以围封MEMS结构420的阵列。

在一些实施方案中，衬底410可由任何数目种不同衬底材料(包括透明材料和非透明材料)制成。举例来说，衬底410可为由玻璃、塑料或其它透明材料制成的透明衬底。玻璃衬底(有时称作玻璃板或面板)可为或包括硼硅酸盐玻璃、钠钙玻璃、光阻玻璃(photoglass)、石英、派热司或其它合适的玻璃材料。可使用非玻璃衬底，例如聚碳酸酯、丙烯酸系树脂、聚对苯二甲酸伸乙酯(PET)或聚醚醚酮(PEEK)衬底。在一些实施方案中，衬底410可具有在约10微米与约1100微米之间的厚度。衬底410的厚度可根据实施方案而变化。

多个MEMS结构420可以阵列形式布置于衬底410上。MEMS结构420中的每一者可包括可易受环境剂和外力损坏的电、光学和机械移动部分。保护层422可安置于阵列中的MEMS结构420上方。在一些实施方案中，保护层422可相对较厚，例如大于约1微米到3微米，且可包括介电材料。较厚保护层也是可能的。在一些实施方案中，保护层422为层的堆叠，其可包括第一介电层(例如，0.5到2.0微米厚)、在第一介电质上方的金属膜(例如，0.5微米厚)和在金属膜上方的第二介电层(例如，0.5到2.0微米厚)。保护层422可包括一或多个孔424。所述一或多个孔424可为提供通道以供蚀刻剂穿过且允许一或多个牺牲层被蚀刻的释放孔。所述一或多个孔424可随后被堵塞或密封。在一些实施方案中，保护层422进一步包括堵塞所述一或多个孔424的可选罩盖426。举例来说，罩盖426可通过环绕孔424界定焊料环和回焊焊料以使孔424塌陷且堵塞孔424而制成。在一些实施方案中，使用层压膜430来“堵塞”或“密封”孔。下文参考图5更详细地描述MEMS结构420和保护层422的实例。

层压膜430可安置于保护层422上方且因此在MEMS结构420的阵列上方。在一些实施方案中，层压膜430可直接层压于保护层422上且覆盖一或多个孔424。在一些实施方案中，层压膜430可经层压以界定层压膜430与保护层422之间的气隙432，借此产生“气泡”。如图4中的实例中所说明，层压膜430可层压于罩盖426上方以界定层压膜430与保护层422之间的气隙432。在无罩盖426的一些实施中，层压膜430与保护层422直接接触，且密封保护层422中的孔424。在具有气泡的实施中，可使孔424不堵塞。

衬底410可包括装置区410a和环绕装置区410a的边缘区410b。MEMS结构420的阵列可安置于装置区410a中。与衬底410接触的层压膜430可形成衬底410的边缘区410b中的密封。层压膜430围封MEMS结构420的阵列以形成MEMS装置封装。在一些实施方案中，层压膜430提供用于显示装置的背盖且衬底410提供用于显示装置的前盖。

在一些实施方案中，外力(例如，手指触摸)可将压力施加到层压膜430。外力可施加到MEMS设备400的任何部分，包括衬底410。施加到衬底410的外力可按压MEMS结构420上的保护层422以与层压膜430相抵。在一些实施方案中，可直接对层压膜430施加外力以压缩层压膜430。层压膜430可能够抵抗外力，但如果外力增加到超过某一阈值，那么层压膜430可不能经受住外力以充分保护MEMS结构420的阵列。层压膜430的压缩可引起对MEMS结构420中的任一者的一或多个部分的损坏。然而，MEMS设备400中的某些设计变数可经配置以进一步保护MEMS结构420的阵列，例如配置MEMS结构420的阵列的密度，保护层422的厚度和/或罩盖426的厚度。

MEMS设备400抵抗外力的能力可取决于MEMS结构420的阵列的密度。MEMS结构420的阵列越密，可在MEMS结构420的阵列上分布的外力越多，且MEMS结构420的阵列越能经受住外力。MEMS结构420的阵列的密度可通过调整MEMS结构420的阵列的间距来调节。在一些实施方案中，MEMS结构420中的每一者之间的间距可在约20微米与约80微米之间。间距可指MEMS结构中的每一者之间的中心到中心距离。因此，MEMS结构420中的每一者之间的较小间距可改进对MEMS设备400的外压力的抵抗力。

可通过调整保护层422的厚度来进一步增加对MEMS设备400的外力的抵抗力。在一些实施方案中，保护层422的厚度可大于约3微米。

图5展示衬底上的MEMS结构的横截面示意说明的实例。MEMS结构500可包括在衬底510上方的固定电极520和在固定电极520上方的可移动电极540，其中固定电极520和可移动电极540在其间界定间隙550。铰链或系链530可安置于可移动电极540与衬底510之间以支撑可移动电极540。在一些实施方案中，MEMS结构500可为IMOD，例如模拟或多态IMOD。

保护层560可定位于MEMS结构500上方，其中保护层560可具有孔570。孔570可为释放孔以为蚀刻剂提供通道从而去除牺牲材料。牺牲材料的去除导致间隙550的形成。保护层560可形成于系链530的一部分上且在可移动电极540上方延伸。

在一些实施方案中，间隙550可进一步包括在可移动电极540与保护层560之间的空间555。可移动电极540可经配置以跨越间隙550朝向固定电极520移动。在一些实施方案中，可移动电极540还可经配置以跨越空间555朝向保护层560移动。可移动电极540可通过静电吸引力朝向保护层560或固定电极520致动。

在一些实施方案中，固定电极520可为光学堆叠的部分，其中光学堆叠可为导电的或包括导电层。光学堆叠还可至少部分地吸收可见光或包括光学吸收材料。在一些实施方案中，固定电极520可包括也导电的光学吸收材料。吸收材料可具有在约与约之间的厚度，且可由例如钼铬(MoCr)的导电材料制成。

可移动电极540可为导电的或包括导电层。在一些实施方案中，可移动电极可包括一或多个层，例如反射层。反射层自身可包括一或多个子层，例如介电子层和金属子层。介电子层可向可移动电极540提供结构刚性且可由例如氧化亚氮、二氧化硅、氮氧化硅和氮化硅的介电材料制成。金属子层可由铝、铜、铝铜合金或其它导电材料制成且具有在约与约之间的厚度。在一些实施方案中，反射层可提供用于与固定电极520中的光学吸收材料一起干涉地调制光的镜子。

铰链或系链530可能够弯曲或以其它方式变形以允许可移动电极540朝向固定电极520或保护层560致动。可移动电极540可在致动期间保持实质上平行于固定电极520或保护层560。系链530可对称地安置于可移动电极540周围。在一些实施方案中，系链530可由例如铝和钛的金属或例如硅、氧化物、氮化物和氮氧化物的其它材料制成。

可移动电极540与固定电极520之间的间隙距离可影响MEMS结构500的反射性质。在一些实施方案中，可移动电极540可跨越间隙550移到三个或三个以上位置。取决于可移动电极540的位置，光的不同波长可穿过衬底510反射回，此可呈现不同色彩的外观。举例来说，可移动电极540可经配置以反射红绿蓝色谱内的色彩。当电压施加到保护层560中的电极或固定电极520中的电极时，可移动电极540可朝向保护层560或固定电极520移到不同位置。在一些实施方案中，MEMS结构500可为三端装置，意味着MEMS结构500可具备在固定电极520、可移动电极540和保护层560中的每一者中的电极。

保护层560可为MEMS结构500提供结构刚性保护且可包括一或多个介电材料。举例来说，保护层560可包括二氧化硅、氮化硅、氮氧化硅或其它合适的介电材料。保护层560可包括一或多个层，包括导电层。导电层可包括金属，例如铝铜。在一些实施方案中，保护层560可相对较厚，例如大于约1微米、大于约3微米、在约1微米与约3微米之间，或在约3微米与约10微米之间。

图6A展示MEMS阵列上的多层层压膜的横截面示意说明的实例。层压膜600可包括多个层，包括湿气阻挡层650和干燥剂层640。湿气阻挡层650可背对衬底610上的MEMS结构620的阵列，使得湿气阻挡层650可曝露于周围环境。干燥剂层640可面向衬底610上的MEMS结构620的阵列。在一些实施方案中，层压膜600进一步包括一或多个粘着层630a和/或630b。第一粘着层630a可在衬底610与干燥剂层640之间，且第二粘着层630b可在干燥剂层640与湿气阻挡层650之间。因此，干燥剂层640可包夹于两个粘着层630a与630b之间。第一粘着层630a的部分可与衬底610接触。

在一些实施方案中，湿气阻挡层650可包括无机材料，例如金属或金属箔。举例来说，湿气阻挡层650可由铝制成。因为金属大体上不透水，所以湿气阻挡层650可经定位以面向外部周围环境。在一些实施方案中，湿气阻挡层650可大于约1微米，例如在约1微米与约30微米之间，或例如在约10微米与约30微米之间。

在一些实施方案中，干燥剂层640可由任何合适的干燥剂材料制成，材料包括氧化钙、氧化锶、硅胶、微晶高岭石粘土、分子筛、沸石或硫酸钙。在一些实施方案中，干燥剂层640可定位于装置区610a上方且跨越装置区610a连续延伸直到衬底610的边缘区610b。干燥剂层640不覆盖与衬底610形成密封的边缘区610b。因此，层压膜600不包括在衬底610的边缘区610b处的干燥剂或干燥剂层。干燥剂层640可吸收湿气和污染气体以减少这些物质进入到MEMS结构620的阵列中。如图6A中的实例中所说明，从边缘区610b朝向装置区610a进入湿气阻挡层650与衬底610之间的任何湿气和污染气体可由干燥剂层640吸收。因此，湿气和污染气体可在第一粘着层630a与MEMS结构620的阵列之间的界面处由干燥剂层640吸收。

在一些实施方案中，可针对机械强度、抗热力、抗湿气力和抗除气力选择一或多个粘着层630a和/或630b。在一些实施方案中，可针对粘着于玻璃上的能力而选择一或多个粘着层630a和/或630b。还可针对含有干燥剂层640的能力选择一或多个粘着层630a和/或630b。还可选择具有相对较低水蒸气渗透率和低除气率的一或多个粘着层630a和/或630b。举例来说，一或多个粘着层630a和/或630b可包括特卫强(杜邦公司)或聚乙烯。其它粘着剂可包括单组份或双组份环氧树脂、聚胺基甲酸酯、热熔粘着剂(HMA)和单组份或双组份丙烯酸酯。在一些实施方案中，粘着层630a和630b中的任一者的厚度可小于约50微米，例如小于约20微米，或例如小于约10微米。

第一粘着层630a可定位于衬底610的装置区610a和边缘区610b上方。第一粘着层630a可覆盖装置区610a中的MEMS结构620的阵列且与边缘区610b中的衬底610接触。第一粘着层630a的一部分可沿衬底610的边缘区610b形成密封或密封环。第二粘着层630b可定位于装置区610a中的湿气阻挡层650与干燥剂层640之间。

图6B展示图6A中的MEMS阵列上的多层层压膜的俯视平面图的实例。在图6B中，干燥剂层640和第二粘着层630b在衬底610的装置区610a上方，且湿气阻挡层650和第一粘着层630a在衬底610的装置区610a和边缘区610b上方。干燥剂层640不覆盖形成密封所在的边缘区610b。湿气阻挡层650和第一粘着层630a可形成环绕衬底610的装置区610a的周边或密封环以围封MEMS结构620的阵列。湿气阻挡层650和在边缘区610b处与衬底610接触的第一粘着层630a可形成小于约2mm的相对较窄边界。

在一些实施方案中，与单独具有粘着层或具有组合粘着层和湿气阻挡层的密封剂结构相比，具有多个层的层压膜600可提供具有增加的防湿气进入和除气的密封剂结构。在一些实施方案中，层压膜600在150℃下在2小时之后可具有小于约1％重量损失的除气率。在一些实施方案中，层压膜600可在40℃和90％湿度下跨越100微米宽膜具有小于约10^-5g/m²/天的水蒸气渗透率。在一些实施方案中，在边缘区处的粘着层630a和630b可在40℃和90％湿度下跨越100微米宽膜(参见图6A中的边缘区610b处的膜)具有小于约40g/m²/天的水蒸气渗透率。在一些实施方案中，在边缘区处的粘着层630a和630b可在40℃和90％湿度下跨越100微米宽膜(参见图6A中的边缘区610b处的膜)具有小于约10g/m²/天的水蒸气渗透率。

多层膜结构(包括在湿气阻挡层650与第一粘着层630a之间的干燥剂层640)的使用可提供对湿气进入和除气的此增加的防护。可从日本东京共同印刷株式会社(KyodoPrinting Co.,Ltd)的MoistCatch^TM中发现具有在湿气阻挡层与粘着层之间的干燥剂层的多层膜结构的实例。

层压膜600可安置于MEMS结构620的阵列和衬底610上方，使得层压膜600在装置区610a中的厚度大于边缘区610b中的厚度。举例来说，层压膜600可包括在装置区610a上方的干燥剂层640，但不包括边缘区610b中的干燥剂层640，从而导致层压膜600在边缘处的厚度低于在装置区610a上方的厚度。换句话说，在装置区610a处的厚度对在边缘区610b处的厚度的比率大于1:1。在一些实施方案中，在边缘区610b处的层压膜600的厚度可小于约100微米，例如小于约50微米，例如小于约30微米，或例如在约5微米与约30微米之间。在一些实施方案中，在装置区610a处的层压膜600的厚度可大于约100微米，例如大于约50微米，例如大于约30微米，或例如在约30微米与约100微米之间。举例来说，层压膜600可具有：湿气阻挡层650，其具有在约10微米与约50微米之间或约30微米到约50微米之间的厚度；干燥剂层640，其具有在约30微米与约100微米之间的厚度；以及一或多个粘着层630，其各自具有在约10微米与约30微米之间的厚度。

在一些实施方案中，层压膜600可界定密封件宽度，其可指跨越边缘区610b的层压膜600的宽度。层压膜600可提供相对较窄的密封件宽度。相对较窄的密封件宽度可允许显示装置的显示区中的增加的可用/可视区域。举例来说，密封件宽度可小于约1mm或在约0.5mm与约3mm之间。在一些实施方案中，密封件宽度可宽于约3mm。

图7展示制造MEMS设备的方法的例示性流程图。所属领域的一般技术人员将易于理解，还可存在图7中未展示的额外阶段。举例来说，将易于理解，可存在沉积下伏或上覆层(例如，牺牲层、黑色遮罩层、总线传送层(bussing layer)等)的额外工艺。与图7中所示者相比，一些实施可以不同次序执行步骤和/或以不同、较少或额外步骤来执行。可参考图8和9论述图7。

在程序700的区块710处，提供衬底，其中所述衬底包括装置区和环绕所述装置区的边缘区。衬底可由任何数目种不同衬底材料制成，材料包括例如玻璃的透明材料。在一些实施方案中，衬底可包括形成于其上的集成电路、有源装置或无源装置。

在程序700的区块720处，在衬底上在装置区处提供MEMS结构的阵列。MEMS结构中的每一者可包括数个光学组件、机械组件和电组件。在一些实施方案中，MEMS结构中的每一者可用于反射式显示元件，例如IMOD。IMOD可为模拟或多态IMOD。

形成MEMS结构可包括一系列沉积、图案化、蚀刻和/或平坦化步骤。在一些实施方案中，可使用任一合适的沉积技术(例如，PVD、CVD、等离子增强型化学气相沉积(PECVD)、原子层沉积(ALD)、电镀和旋涂)来执行沉积步骤。图案化技术(例如，光刻)可用以将遮罩上的图案转印到材料层。可在图案化之后执行蚀刻工艺以去除不想要的材料。

在一些实施方案中，形成MEMS结构可包括沉积固定电极，其中固定电极可包括光学吸收材料。固定电极可为根据某些实施的光学堆叠的部分。形成MEMS结构可进一步包括在固定电极上方沉积牺牲层。牺牲层可包括(但不限于)可蚀刻材料，例如钼或非晶硅。所沉积牺牲层的厚度可对应于待在释放MEMS结构后形成的间隙的所要大小。一或多个系链或铰链可沉积且图案化于固定电极和牺牲层上方。系链可由一或多种氧化物形成且可提供固定电极与可移动电极之间的分离。可移动电极可沉积且图案化于系链和牺牲层上方。可移动电极可包括一或多个层，包括由反射材料(例如，铝合金)制成的反射层。在一些实施方案中，在将保护层提供于MEMS结构上方之前，另一牺牲层可沉积且图案化于可移动电极上方。MEMS结构不会被释放直到去除所述一或多个牺牲层为止。

在程序700的区块730处，提供在MEMS结构的阵列上方的保护层。在一些实施方案中，保护层包括延伸穿过保护层的一或多个孔。为形成保护层，一或多个层可沉积且图案化于系链以及牺牲层或可移动电极上方。所述一或多个层可包括介电层和/或导电层。保护层可经图案化，以便提供延伸穿过保护层的一或多个释放孔。保护层可包括柱和顶板以提供保护空腔，在空腔中可移动电极可在制造程序完成之后移动。在一些实施方案中，保护层可相对较厚，例如具有大于约1到3微米的厚度。较厚保护层也是可能的。在一些实施方案中，保护层可为层的堆叠，例如约0.5到约2.0微米厚的介电层、在第一介电层上方的约0.5微米厚的金属膜，以及在金属膜上方的约0.5到约2.0微米厚的第二介电层。

在一些实施方案中，所述一或多个牺牲层可通过蚀刻而去除。举例来说，例如二氟化氙(XeF₂)的氟基蚀刻剂可穿过保护层的释放孔而被引入以去除MEMS结构中的一或多个牺牲层。在蚀刻所述一或多个牺牲层后，MEMS结构被释放且间隙可形成于可移动电极与固定电极之间。在一些实施方案中，另一间隙可形成于可移动电极与保护层之间。

在一些实施方案中，罩盖可沉积且图案化于保护层上方。罩盖可堵塞保护层中的释放孔。在一些实施方案中，罩盖可将用于增加结构刚度的额外厚度提供到保护层。罩盖可由介电材料制成。

在区块740处，将膜层压于保护层上方和衬底上以在边缘区处形成密封。在一些实施方案中，将膜层压可包括将膜直接层压于保护层上。层压件可与罩盖接触，其中罩盖用来堵塞释放孔，或层压件自身可堵塞释放孔。在一些实施方案中，将膜层压可包括将膜层压于保护层上方以形成膜与保护层之间的气隙或气泡。

图8展示根据一些实施的用于将膜层压于MEMS阵列上方的制造设备的横截面示意说明的实例。在一些实施方案中，可使用热轧层压机800来将膜830层压。热轧层压机800可包括第一滚筒840a和第二滚筒840b。在一些实施方案中，第一滚筒840a和第二滚筒840b可由橡胶制成。可使用例如硅的其它材料。在操作期间，第一滚筒840a和第二滚筒840b经加热且旋转。第一滚筒840a和第二滚筒840b在相反方向(如箭头所指示)上旋转以拉过衬底810。衬底810可包括形成于其上的MEMS结构820的阵列。

当衬底810经拉过第一滚筒840a和第二滚筒840b时，膜830经加热且经压缩到MEMS结构820的阵列的表面上。由第一滚筒840a和第二滚筒840b施加的压力可经配置以促进MEMS结构820的阵列的密封而不压碎或损坏MEMS结构820。第一滚筒840a和第二滚筒840b的速度可经调整以确保用于密封MEMS结构820的阵列的膜830的完全层压。如图8中所示的层压工艺可经配置以提供连续处理以增加产出率且减少成本。

然而，在一些情况下，用于层压的设备可以可损坏一或多个MEMS结构的方式施加压力于所述一或多个MEMS结构上。举例来说，在图8中，当衬底810经拉过第一滚筒840a和第二滚筒840b时，MEMS结构820中的一些可被压碎或以其它方式损坏。第一滚筒840a和第二滚筒840b可不能够一致地控制衬底810上所施加的压力。

为分配MEMS结构820上的所施加压力且减少损坏MEMS结构820的可能性，可减少MEMS结构中的每一者之间的间距或可增加MEMS结构中的每一者的保护层和/或罩盖的厚度。在一些实施方案中，MEMS结构中的每一者之间的间距可在约20微米与约80微米之间。在一些实施方案中，保护层的厚度可大于1微米到3微米。

作用区域中的MEMS结构上的压力可通过图案化滚筒而减少。图9A展示根据一些实施的用于将膜层压于MEMS阵列上方的热轧层压机的横截面示意说明的实例。为更好地控制压力，具有滚筒940的热轧层压机900可经设计有凹槽950。凹槽950可经图案化到由滚筒940固持的板上。膜930可卷绕滚筒940且退绕以层压于衬底910上。凹槽950可经选择性地定位以使得滚筒940施加压力于衬底910的非作用区域920b上且将很少乃至无压力施加于衬底910的作用区域920a上。滚筒940的硬度和凹槽950的深度可调整由滚筒940施加的压力量。结果，可减少从滚筒940施加在衬底910的作用区域920a中的MEMS结构上的压力，以使得MEMS结构不太可能被压碎或以其它方式损坏。

图9B展示根据一些实施的用于将膜层压于MEMS阵列上方的热压层压机的横截面示意说明的实例。为将压力瞬时施加到膜930，热压层压机905可包括具有一或多个凹槽955的热压件945。凹槽955可经布置以使得在衬底910的非作用区域920b处施加压力，且在衬底910的作用区域920a处施加很少压力乃至不施加压力。所施加压力可将膜930层压到MEMS阵列上而不压碎或以其它方式损坏衬底910的作用区域920a中的MEMS结构。热压层压机905可像具有切口的压印机一样起作用以将膜层压到衬底910上。

在一些实施方案中，具有例如图9A和9B中描述的凹槽的热轧层压机或热压层压机可囊封衬底上的MEMS结构的阵列以在保护层与层压膜之间形成气隙或气泡。层压膜可避免与MEMS结构上方的保护层接触。因此，层压膜可使MEMS结构上方的保护层中的释放孔不堵塞。

在一些实施方案中，可使用真空层压来执行膜在MEMS阵列上方的层压。具有MEMS结构的阵列的衬底可放置于空气被抽空的腔室中。当空气从腔室中抽空时，膜可归因于压力差而被直接按压到MEMS结构阵列上或保护层上。因此，膜可被直接地层压到MEMS结构阵列上或保护层上以围封MEMS结构的阵列。

返回到图7，在程序700的区块750处，在将膜层压后，形成在装置区处在衬底与膜之间的空腔，其中膜包括背对MEMS结构的阵列的湿气阻挡层和面向MEMS结构的阵列的干燥剂层。在一些实施方案中，在装置区处在衬底与膜之间的空腔可包括在MEMS结构中的每一者的固定电极与可移动电极之间形成的间隙，以及在释放后在MEMS结构中的每一者的可移动电极与保护层之间形成的间隙。

膜可为进一步包括粘着层的多层膜。粘着层的至少一部分可接触衬底以在边缘区处形成密封。干燥剂层可跨越装置区连续延伸直到衬底的边缘区。在一些实施方案中，程序700可包括在层压之前图案化膜，以使得当在装置区处层压时膜的厚度大于当在衬底的边缘区处层压时膜的厚度。

图10A和10B为说明包括多个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)智能手机、蜂窝或移动电话。然而，显示装置40的相同组件或其些微变化还说明各种类型的显示装置，例如电视、计算机、平板计算机、电子阅读器、手持式装置和便携式媒体装置。

显示装置40包括外壳41、显示器30、天线43、扬声器45、输入装置48和麦克风46。外壳41可由多种制造程序中的任一者形成，工艺包括射出模制和真空成型。另外，外壳41可由多种材料中的任一者制成，多种材料包括(但不限于)：塑料、金属、玻璃、橡胶和陶瓷或其组合。外壳41可包括可与具有不同色彩或含有不同标识、图片或符号的其它可去除部分互换的可去除部分(图中未展示)。

显示器30可为如本文中所描述的多种显示器中的任一者，包括双稳态或模拟显示器。显示器30还可经配置以包括：平板显示器，例如等离子、EL、OLED、STN LCD或TFT LCD；或非平板显示器，例如CRT或其它管式装置。另外，显示器30可包括基于IMOD的显示器，如本文中所描述。

显示装置40的组件示意性地说明于图10A中。显示装置40包括外壳41，且可包括至少部分围封于其中的额外组件。举例来说，显示装置40包括网络接口27，所述网络接口包括可耦接到收发器47的天线43。网络接口27可为用于可显示于显示装置40上的图像数据的源。因此，网络接口27为图像源模块的一个实例，但处理器21和输入装置48还可充当图像源模块。收发器47连接到处理器21，所述处理器连接到调节硬件52。调节硬件52可经配置以调节信号(例如，滤波器或以其它方式操纵信号)。调节硬件52可连接到扬声器45和麦克风46。处理器21还可连接到输入装置48和驱动器控制器29。驱动器控制器29可耦接到帧缓冲器28和阵列驱动器22，所述阵列驱动器又可耦接到显示阵列30。显示装置40中的一或多个元件(包括未在图10A中特定描绘的元件)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，电源供应器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包括天线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)处理器21的数据处理要求。天线43可传输和接收信号。在一些实施方案中，天线43根据IEEE 16.11标准(包括IEEE 16.11(a)、(b)或(g))或IEEE 802.11(包括IEEE 802.11a、b、g、n和其其它实施)来传输和接收RF信号。在一些其它实施中，天线43根据标准传输和接收RF信号。在蜂窝电话的状况下，天线43可经设计以接收码分多址接入(CDMA)、频分多址接入(FDMA)、时分多址接入(TDMA)、全球移动通信系统(GSM)、GSM/通用分组无线电服务(GPRS)、增强型数据GSM环境(EDGE)、陆上集群无线电(TETRA)、宽频CDMA(W-CDMA)、演进数据优化(EV-DO)、1xEV-DO、EV-DO Rev A、EV-DO Rev B、高速分组接入(HSPA)、高速下行分组接入(HSDPA)、高速上行分组接入(HSUPA)、演进型高速分组接入(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可预先处理从天线43接收的信号，以使得所述信号可由处理器21接收和进一步操纵。收发器47还可处理从处理器21接收的信号以使得所述信号可经由天线43从显示装置40传输。

在一些实施方案中，可由接收器替代收发器47。另外，在一些实施方案中，可由可存储或产生待发送到处理器21的图像数据的图像源替代网络接口27。处理器21可控制显示装置40的整个操作。处理器21接收数据(例如，来自网络接口27或图像源的压缩图像数据)，且将数据处理成原始图像数据或可易于处理成原始图像数据的格式。处理器21可将经处理的数据发送到驱动器控制器29或发送到帧缓冲器28以供存储。原始数据通常指识别图像内的每一位置处的图像特性的信息。举例来说，这些图像特性可包括色彩、饱和度和灰度阶。

处理器21可包括微控制器、CPU或逻辑单元以控制显示装置40的操作。调节硬件52可包括用于将信号传输到扬声器45且用于从麦克风46接收信号的放大器和滤波器。调节硬件52可为显示装置40内的离散组件，或可并入处理器21或其它组件内。

驱动器控制器29可直接从处理器21抑或从帧缓冲器28获取由处理器21所产生的原始图像数据，且可适当地重新格式化所述原始图像数据以用于高速传输到阵列驱动器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为具有点阵状格式的数据流，以使得其具有适合于跨越显示器阵列30扫描的时间次序。接着驱动器控制器29将经格式化的信息发送到阵列驱动器22。尽管例如LCD控制器的驱动器控制器29常常作为独立集成电路(IC)而与系统处理器21相关联，但这些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处理器21中、作为软件嵌入处理器21中，或以硬件与阵列驱动器22完全集成。

阵列驱动器22可从驱动器控制器29接收经格式化的信息，且可将视频数据重新格式化为一组平行的波形，所述组波形被每秒许多次地施加到来自显示器的x-y显示元件矩阵的数百且有时数千个(或更多)引线。

在一些实施方案中，驱动器控制器29、阵列驱动器22和显示阵列30适用于本文所描述的任何类型的显示器。举例来说，驱动器控制器29可为常规显示控制器或双稳态显示控制器(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，显示阵列30可为常规显示阵列或双稳态显示阵列(例如，包括IMOD显示元件的阵列的显示器)。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。此实施可用于高度集成系统(例如，移动电话、便携式电子装置、腕表或小面积显示器)中。

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可包括小键盘(例如，QWERTY键盘或电话小键盘)、按钮、开关、摇臂、触敏屏幕、与显示阵列30集成的触敏屏幕，或压敏或热敏膜。麦克风46可经配置为用于显示装置40的输入装置。在一些实施方案中，经由麦克风46的语音命令可用于控制显示装置40的操作。

电源供应器50可包括多种能量存储装置。举例来说，电源供应器50可为可再充电蓄电池，例如镍镉蓄电池或锂离子蓄电池。在使用可再充电蓄电池的实施中，可使用来自(例如)壁式插座或光伏装置或阵列的电力来对可再充电蓄电池充电。替代地，可再充电蓄电池可为可无线充电的。电源供应器50还可为再生能源、电容器或太阳能电池(包括塑料太阳能电池或太阳能电池漆)。电源供应器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处的驱动器控制器29中。在一些其它实施中，控制可编程性驻留于阵列驱动器22中。以上所描述的优化可实施于任何数目个硬件和/或软件组件中且以各种配置来实施。

如本文中所使用，指项目清单“中的至少一者”的短语是指那些项目的任何组合，包括单一成员。作为一实例，“a、b或c中的至少一者”意图涵盖：a、b、c、a-b、a-c、b-c和a-b-c。

可将结合本文中所揭示的实施而描述的各种说明性逻辑、逻辑区块、模块、电路和算法步骤实施为电子硬件、计算机软件或两者的组合。硬件与软件的互换性已经大体按功能性描述，且说明于上述各种说明性组件、区块、模块、电路和步骤中。将此功能性实施于硬件抑或软件中取决于特定应用和强加于整个系统上的设计约束。

用以实施结合本文中所揭示的方面而描述的各种说明性逻辑、逻辑区块、模块和电路的硬件和数据处理设备可通过一般用途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)、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来实施或执行。一般用途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、结合DSP核心的一或多个微处理器，或任何其它此类配置。在一些实施方案中，特定步骤和方法可由特定用于给定功能的电路执行。

在一或多个方面中，所描述的功能可实施于硬件、数字电子电路、计算机软件、固件(包括在本说明书中揭示的结构和其结构等效物)或其任何组合中。本说明书中所描述的标的物的实施还可实施为编码于计算机存储媒体上的一或多个计算机程序(即，计算机程序指令的一或多个模块)以供数据处理设备执行或控制数据处理设备的操作。

本发明中所描述的实施的各种修改对于所属领域的技术人员来说可为易于显而易见的，且本文中所界定的一般原理可在不脱离本发明的精神或范围的情况下应用于其它实施。因此，权利要求书并不意图限于本文中所展示的实施，而应符合与本文中揭示的本发明、原理和新颖特征相一致的最广泛范围。另外，所属领域的一般技术人员将易于了解，术语“上部”和“下部”有时为易于描述诸图而使用，且指示对应于适当取向页面上的图的取向的相对位置，且可能不反映(例如)如实施的IMOD显示元件的正确取向。

在单独实施的情况下描述于本说明书中的某些特征还可在单一实施中以组合形式实施。相反，在单一实施例的情况下所描述的各种特征还可单独地在多个实施中或以任何合适子组合而实施。此外，尽管上文可将特征描述为以某些组合起作用且甚至最初按此来主张，但来自所主张的组合的一或多个特征在一些状况下可从所述组合删除，且所主张的组合可针对子组合或子组合的变化。

类似地，虽然在图式中以特定次序来描绘操作，但所属领域的一般技术人员将易于认识到，这些操作无需以所展示的特定次序或以顺序次序执行，或所有所说明操作经执行以达成合乎需要的结果。另外，图式可按流程图的形式示意性地描绘一或多个实例程序。然而，未描绘的其它操作可并入于示意性说明的实例程序中。举例来说，可在所说明操作中的任一者之前、之后、同时或之间执行一或多个额外操作。在某些情况下，多任务和并行处理可为有利的。此外，不应将在上述实施中的各种系统组件的分离理解为在所有实施中需要此分离，且应理解，所描述的程序组件和系统可大体上在单一软件产品中集成在一起或经封装到多个软件产品中。另外，其它实施处于下列权利要求书的范围内。在一些状况下，权利要求书中所引证的动作可以不同次序执行且仍达成所要结果。

Claims (25)

1.一种微机电系统MEMS设备，其包含：

衬底，其具有装置区和环绕所述装置区的边缘区；

MEMS结构的阵列，其在所述衬底上所述装置区处；

保护层，其在MEMS结构的所述阵列上方；和

层压膜，其在所述保护层上方且与所述衬底接触以在所述边缘区处形成密封，所述层压膜在所述装置区处形成所述衬底与所述层压膜之间的空腔，且其中所述层压膜包括：

湿气阻挡层，其背对MEMS结构的所述阵列；和

干燥剂层，其面向MEMS结构的所述阵列。

2.根据权利要求1所述的设备，其中所述层压膜界定所述层压膜与所述保护层之间的气隙。

3.根据权利要求1所述的设备，其中所述层压膜直接在所述保护层上。

4.根据权利要求3所述的设备，其中所述保护层包括延伸穿过所述保护层的一或多个孔，其中所述层压膜覆盖所述一或多个孔。

5.根据权利要求1所述的设备，其中所述干燥剂层跨越所述装置区连续延伸直到所述衬底的所述边缘区。

6.根据权利要求1至5中任一权利要求所述的设备，其中所述MEMS结构中的每一者之间的间距在约20微米与约80微米之间。

7.根据权利要求1至5中任一权利要求所述的设备，其中所述层压膜在所述衬底的所述装置区处具有大于约30微米的厚度，且在所述衬底的所述边缘区处具有小于约30微米的厚度。

8.根据权利要求1至5中任一权利要求的权利要求所述的设备，其中所述层压膜不包括在所述衬底的所述边缘区处的干燥剂层。

9.根据权利要求1至5中任一权利要求所述的设备，其中所述层压膜进一步包括一或多个粘着层，其中所述一或多个粘着层的至少部分在所述边缘区处与所述衬底接触。

10.根据权利要求9所述的设备，其中所述层压膜在150℃下在2小时之后具有小于约1％重量损失的除气率。

11.根据权利要求9所述的设备，其中在所述边缘区处的所述粘着层在40℃和90％湿度下跨越100微米宽密封件具有小于约40g/m²/天的水蒸气渗透率。

12.根据权利要求1至5中任一权利要求所述的设备，其中所述保护层具有大于约1微米的厚度。

13.根据权利要求1至5中任一权利要求所述的设备，其中所述MEMS结构中的每一者包括：

固定电极，其在所述衬底上方；

可移动电极，其在所述固定电极上方；和

间隙，其在所述固定电极与所述可移动电极之间。

14.根据权利要求1至5中任一权利要求所述的设备，其中所述层压膜和所述衬底围封MEMS结构的所述阵列以在无盖板的情况下形成MEMS装置封装。

15.一种制造微机电系统MEMS设备的方法，所述方法包含：

提供衬底，其中所述衬底包括装置区和环绕所述装置区的边缘区；

在所述衬底上所述装置区处提供MEMS结构的阵列；

在MEMS结构的所述阵列上方提供保护层；

将膜层压于所述保护层上方和所述衬底上以在所述边缘区处形成密封；和

在将所述膜层压后在所述装置区处形成所述衬底与所述膜之间的空腔，其中所述膜包括：

湿气阻挡层，其背对MEMS结构的所述阵列；和

干燥剂层，其面向MEMS结构的所述阵列。

16.根据权利要求15所述的方法，其中将所述膜层压包括将所述膜直接层压在所述保护层上。

17.根据权利要求15所述的方法，其中将所述膜层压包括使用热轧层压机，所述热轧层压机具有一或多个凹槽。

18.根据权利要求15所述的方法，其中将所述膜层压包括使用热压层压机，所述热压层压机具有一或多个凹槽。

19.根据权利要求15至18中任一权利要求所述的方法，其中所述干燥剂层跨越所述装置区连续延伸直到所述衬底的所述边缘区。

20.根据权利要求15至18中任一权利要求所述的方法，其中所述MEMS结构中的每一者之间的间距在约20微米与约80微米之间。

21.根据权利要求15至18中任一权利要求所述的方法，其中所述膜在所述装置区处比在所述衬底的所述边缘区处厚。

22.根据权利要求15至18中任一权利要求所述的方法，其中所述膜进一步包括粘着层，其中所述粘着层的至少部分在所述边缘区处与所述衬底接触。

23.一种微机电系统MEMS设备，其包含：

衬底，其具有装置区和环绕所述装置区的边缘区；

MEMS结构的阵列，其在所述衬底上所述装置区处；

用于保护所述MEMS结构的装置，其在MEMS结构的所述阵列上方；和

用于通过层压进行密封的装置，其在所述保护装置上方且在所述边缘区处与所述衬底接触，所述密封装置在所述装置区处形成所述密封装置与所述衬底之间的空腔，且其中所述密封装置包括：

用于限制湿气通过的装置，其背对MEMS结构的所述阵列；和

用于去除湿气的装置，其面向MEMS结构的所述阵列。

24.根据权利要求23所述的设备，其中所述密封装置界定所述密封装置与所述保护装置之间的气隙。

25.根据权利要求23所述的设备，其中所述密封装置直接在所述保护装置上。