CN1755487A - 用于具有活化干燥剂的显示装置的系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明揭示一种MEMS装置封装70，其包括一上面形成有一MEMS装置76的衬底72、一背板74、一密封件78及一位于所述封装内的无活性的干燥剂80。所述干燥剂80在所述封装组装完后通过受到环境变化或一活化物质的作用而得到活化。一种制造一MEMS装置的方法包括将一干燥剂活化并接触一上面形成有MEMS装置的衬底、一密封件及一背板，其中所述干燥剂置于所述衬底或背板上。

Description

用于具有活化干燥剂的显示装置的系统及方法

技术领域

本发明的技术领域涉及微机电系统(MEMS)，且更具体而言，涉及用于封装MEMS装置的方法及系统。

背景技术

微机电系统(MEMS)包括微机械元件、激励器及电子元件。微机械元件可采用沉积、蚀刻或其他可蚀刻掉衬底及/或所沉积材料层的若干部分或可添加若干层以形成电和机电装置的微机械加工工艺制成。一种类型的MEMS装置被称为干涉式调制器。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论述，此并不限定本发明的范围。在查看这一说明，尤其是在阅读了标题为“具体实施方式”的部分之后，人们即可理解本发明的器件如何提供优于其它显示装置的优点。

一微机电系统(MEMS)装置的一个实施例包括一衬底；一形成于所述衬底上的MEMS装置；一背板，其密封至所述衬底以形成一MEMS装置封装；及一置于所述封装内的无活性的干燥剂。

在一实施例中，一MEMS装置通过一种包括如下步骤的方法制成：提供一包含一衬底的MEMS装置封装，所述衬底包含一形成于上面的MEMS装置；提供一密封至所述衬底的背板以囊封所述MEMS装置；及提供一置于所述MEMS装置封装内的无活性的干燥剂；并将所述干燥剂活化。

在一实施例中，一MEMS装置封装通过一种包含如下步骤的方法制成：活化一干燥剂；接触一衬底、一密封件及一背板，以囊封一形成于所述衬底及活性干燥剂上的MEMS装置。

又一实施例是一种MEMS装置，其包括：用于透射过光的透射构件；用于对通过所述透射构件的光进行调制的调制构件；用于覆盖所述调制构件并形成一封装的覆盖构件；及用于自所述封装内移除水蒸气的移除构件，其中所述移除构件处于一无活性状态。

附图说明

图1为一等轴图，其显示一干涉式调制器显示器的一实施例的一部分，其中一第一干涉式调制器的一可移动反射层处于一释放位置，且一第二干涉式调制器的一可移动反射层处于一受激励位置。

图2为一系统方框图，其显示一包含一3×3干涉式调制器显示器的电子装置的一实施例。

图3为图1所示干涉式调制器的一实例性实施例的可移动镜位置与所施加电压的关系图。

图4为一组可用于驱动干涉式调制器显示器的行与列电压的示意图。

图5A及图5B显示可用于向图2所示3×3干涉式调制器显示器写入一显示数据帧的行与列信号的一实例性时序图。

图6A及6B为显示一显示装置的一实施例的系统方块图。

图7A为图1所示装置的剖面图。

图7B为一干涉式调制器的一替代实施例的一剖面图。

图6C为一干涉式调制器的另一替代实施例的一剖面图。

图8为一干涉式调制器装置的一基本封装结构的剖面图。

图9为一具有无活性干燥剂的MEMS装置封装结构的一实施例的剖面图。

图10为一具有无活性干燥剂的未组装的MEMS装置封装结构的剖面图。

具体实施方式

下文说明是针对本发明的某些具体实施例。不过，本发明可通过许多种不同的方式实施。在本说明中，会参照附图，在附图中，相同的部件自始至终使用相同的编号标识。根据以下说明容易看出，本发明可在任一配置用于显示图像(无论是动态图像(例如视频)还是静态图像(例如静止图像)，也无论是文字图像还是图片图像)的装置中实施。更具体而言，本发明可在例如(但不限于)以下众多种电子装置中实施或与这些电子装置相关联：移动电话、无线装置、个人数据助理(PDA)、手持式计算机或便携式计算机、GPS接收器/导航器、照像机、MP3播放器、摄像机、游戏机、手表、时钟、计算器、电视监视器、平板显示器、计算机监视器、汽车显示器(例如里程表显示器等)、驾驶舱控制装置及/或显示器、摄像机景物显示器(例如车辆的后视摄像机显示器)、电子照片、电子告示牌或标牌、投影仪、建筑结构、包装及美学结构(例如在一件珠宝的图像显示器)。与本文所述MEMS装置具有类似结构的MEMS装置也可用于非显示应用，例如用于电子切换装置。

下文将说明复数个具有改良的水分控制特性的MEMS装置封装结构的实施例。本发明的一个实施例是一种使用一密封件封装于一背板与一衬底之间的基于MEMS的显示装置。在本实施例中，所述封装还包含一位于所述装置封装内的无活性干燥剂。可在对封装进行密封之前或之后将所述干燥剂活化。例如，所述无活性干燥剂可通过受到例如热或UV光等环境变化的作用而活化，或者可通过接触一活化物质而活化。所述无活性干燥剂可覆盖有一个或多个保护层，其中一个所述保护层是通过使该保护层经由所述装置封装中的一孔接触一移除物质而被移除。在某些实施例中，干燥剂是在对MEMS装置封装进行组装之前活化。例如，可通过移除一保护干燥剂免受环境条件影响的独立的薄片来将干燥剂活化。下文将参照图8-10对这些实施例以及其他实施例进行更详细的论述。

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(“on(开)”或“open(打开)”)状态下，显示元件将入射可见光的一大部分反射至用户。在处于暗(“关(off)”或“closed(关闭)”)状态下时，显示元件几乎不向用户反射入射可见光。视不同的实施例而定，可颠倒“on”及“off”状态的光反射性质。MEMS像素可配置成主要在所选色彩下反射，以除黑色和白色之外还可实现彩色显示。

图1为一等轴图，其显示一视觉显示器的一系列像素中的两相邻像素，其中每一像素包含一MEMS干涉式调制器。在某些实施例中，一干涉式调制器显示器包含一由这些干涉式调制器构成的行/列阵列。每一干涉式调制器包括一对反射层，该对反射层定位成彼此相距一可变且可控的距离，以形成一至少具有一个可变尺寸的光学谐振空腔。在一实施例中，其中一个反射层可在两个位置之间移动。在本文中称为弛豫状态的第一位置上，该可移动层的位置距离一固定的局部反射层相对远。在第二位置上，该可移动层的位置更近地靠近该局部反射层。根据可移动反射层的位置而定，从这两个层反射的入射光会以相长或相消方式干涉，从而形成各像素的总体反射或非反射状态。

在图1中显示的像素阵列部分包括两个相邻的干涉式调制器12a和12b。在左侧的干涉式调制器12a中，显示一可移动的高度反射层14a处于一弛豫位置，该弛豫位置距一固定的局部反射层16a一预定距离。在右侧的干涉式调制器12b中，显示一可移动的高度反射层14b处于一受激励位置处，该受激励位置靠近固定的局部反射层16b。

固定层16a、16b导电、局部透明且局部为反射性，并可通过例如在一透明衬底20上沉积将一个或多个各自为铬及氧化铟锡的层而制成。所述各层被图案化成平行条带，且可形成一显示装置中的行电极，如将在下文中所进一步说明。可移动层14a、14b可形成为由沉积在支柱18顶部的一或多个沉积金属层(与行电极16a、16b正交)及一沉积在支柱18之间的中间牺牲材料构成的一系列平行条带。在牺牲材料被蚀刻掉以后，这些可变形的金属层14a、14b与固定的金属层通过一规定的气隙19隔开。这些可变形层可使用一具有高度导电性及反射性的材料(例如铝)，且该些条带可形成一显示装置中的列电极。

在未施加电压时，空腔1保持位于层14a、16a之间，且可变形层处于如图1中像素12a所示的一机械弛豫状态。然而，在向一所选行和列施加电位差之后，在所述行和列电极相交处的对应像素处形成的电容器被充电，且静电力将这些电极拉向一起。如果电压足够高，则可移动层发生形变，并被压到固定层上(可在固定层上沉积一介电材料(在该图中未示出)，以防止短路，并控制分隔距离)，如图1中右侧的像素12b所示。无论所施加的电位差极性如何，该行为均相同。由此可见，可控制反射与非反射像素状态的行/列激励与传统的LCD及其他显示技术中所用的行/列激励在许多方面相似。

图2至图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、Pentium^、Pentium II^、Pentium III^、Pentium IV^、Pentium^Pro、8051、MIPS^、Power PC^、ALPHA^，或任何专用微处理器，例如数字信号处理器、微控制器或可编程门阵列。按照业内惯例，可将处理器21配置成执行一个或多个软件模块。除执行一个操作系统外，还可将该处理器配置成执行一个或多个软件应用程序，包括网页浏览器、电话应用程序、电子邮件程序或任何其它软件应用程序。

在一实施例中，处理器21还配置成与一阵列控制器22进行通信。在一实施例中，阵列控制器22包括向一显示阵列或面板30提供信号的一行驱动电路24及一列驱动电路26。图1中所示的阵列剖面图在图2中以线1-1示出。对于MEMS干涉式调制器，所述行/列激励协议可利用图3所示的这些装置的滞后性质。其可能需要例如一10伏的电位差来使一可移动层自弛豫状态变形至受激励状态。然而，当所述电压自该值降低时，在所述电压降低回至10伏以下时，所述可移动层将保持其状态。在图3的实例性实施例中，在电压降低至2伏以下之前，可移动层不会完全弛豫。因此，在图3所示的实例中，存在一大约为3-7伏的电压范围，在该电压范围内存在一施加电压窗口，在该窗口内所述装置稳定在弛豫或受激励状态。在本文中将其称为“滞后窗口”或“稳定窗口”。对于一具有图3所示滞后特性的显示阵列而言，行/列激励协议可设计成在行选通期间，向所选通行中将被激励的像素施加一约10伏的电压差，并向将被释放的像素施加一接近0伏的电压差。在选通之后，向像素施加一约5伏的稳态电压差，以使其保持在行选通使其所处的任何状态。在被写入之后，在该实例中，每一像素均承受一处于3-7伏的“稳定窗口”内的电位差。该特性使图1所示的像素设计在相同的所施加电压条件下稳定在一既有的激励状态或弛豫状态。由于干涉式调制器的每一像素，无论处于激励状态还是弛豫状态，实质上均是一由所述固定反射层及移动反射层所构成的电容器，因此，该稳定状态可在一滞后窗口内的电压下得以保持而几乎不消耗功率。如果所施加的电位恒定，则基本上没有电流流入像素。

在典型应用中，可通过根据第一行中所期望的一组受激励像素确定一组列电极而形成一显示帧。此后，将一行脉冲施加于第1行的电极，从而激励与所确定的列线对应的像素。此后，将所确定的一组列电极变成与第二行中所期望的一组受激励像素对应。此后，将一脉冲施加于第2行的电极，从而根据所确定的列电极来激励第2行中的相应像素。第1行的像素不受第2行的脉冲的影响，因而保持其在第1行的脉冲期间所设定到的状态。可按顺序性方式对全部系列的行重复上述步骤，以形成所述的帧。通常，通过以某一所期望帧数/秒的速度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亦为人们所熟知，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电平。在图4的实施例中，激励一像素包括将相应的列设定至-V_bias，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+V_bias并将相应的行设定至相同的+ΔV、由此在所述像素两端形成一0伏的电位差来实现。在那些其中行电压保持0伏的行中，像素稳定于其最初所处的状态，而与该列处于+V_bias还是-V_bias无关。还如图4所示，应了解，可使用与上文所述电压具有相反极性的电压，例如激励一像素可包括将相应的列设定至+V_bias、将相应的行设定至-ΔV。在本实施例中，释放像素是通过将相应的列设定至-V_bias、将相应的行设定至相同的-ΔV从而在像素两端形成0伏的电位差来实现。

图5B为一显示一系列行及列信号的时序图，这些信号施加于图2所示的3×3阵列，其将形成图5A所示的显示布置，其中受激励像素为非反射性。在写入图5A所示的帧之前，像素可处于任何状态，在该实例中，所有的行均处于0伏，且所有的列均处于+5伏。在这些所施加电压下，所有的像素稳定于其现有的受激励状态或弛豫状态。

在图5A所示的帧中，像素(1，1)、(1，2)、(2，2)、(3，2)及(3，3)受到激励。为实现这一效果，在第1行的一“线时间”期间，将第1列及第2列设定为-5伏，将第3列设定为+5伏。此不会改变任何像素的状态，因为所有像素均保持处于3-7伏的稳定窗口内。此后，通过一自0伏上升至5伏然后又下降回至0伏的脉冲来选通第1行。由此激励像素(1，1)和(1，2)并使像素(1，3)弛豫。阵列中的其它像素均不受影响。为将第2行设定为所期望状态，将第2列设定为-5伏，将第1列及第3列被设定为+5伏。此后，向第2行施加相同的选通脉冲将激励像素(2，2)并使像素(2，1)和(2，3)弛豫。同样，阵列中的其它像素均不受影响。类似地，通过将第2列和第3列设定为-5伏，并将第1列设定为+5伏对第3行进行设定。第3行的选通脉冲将第3行像素设定为图5A所示的状态。在写入帧之后，行电位为0，而列电位可保持在+5或-5伏，且此后显示将稳定于图5A所示的布置。应了解，可对由数十或数百个行和列构成的阵列使用相同的程序。还应了解，用于实施行和列激励的电压的时序、顺序及电平可在以上所概述的一般原理内变化很大，且上述实例仅为实例性，任何激励电压方法均可与本文所述的系统及方法一起使用。

图6A及6B为显示一显示装置40的一实施例的系统方块图。显示装置40例如可为蜂窝式电话或移动电话。然而，显示装置40的相同组件及其稍作变化的形式也可作为例如电视及便携式媒体播放器等各种类型显示装置的例证。

显示装置40包括一外壳41、一显示器30、一天线43、一扬声器44、一输入装置48及一麦克风46。外壳41通常由所属领域的技术人员所熟知的许多种制造工艺中的任何一种制成，包括注射成型及真空成形。另外，外壳41可由许多种材料中的任何一种制成，包括但不限于塑料、金属、玻璃、橡胶及陶瓷，或其一组合。在一实施例中，外壳41包括可与其它具有不同颜色或包含不同标志、图片或符号的可移动部分互换的可移动部分(未示出)。

实例性显示装置40的显示器30可为众多种显示器中的任一种，包括本文所述的双稳显示器。在其他实施例中，显示器30包括例如上文所述的等离子体显示器、EL、OLED、STN LCD或TFT LCD等平板显示器、或例如CRT或其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30包括本文所述的干涉式调制器显示器。

在图6B中示意性地显示实例性显示装置40的一实施例的组件。所示实例性显示装置40包括一外壳41，并可包括其他至少部分地封闭于其中的组件。例如，在一实施例中，实例性显示装置40包括一网络接口27，该网络接口27包括一耦接至一收发器47的天线43。收发器47连接至处理器21，处理器21又连接至调节硬件52。调节硬件52可配置成对一信号进行调节(例如对一信号进行滤波)。调节硬件52连接至一扬声器44及一麦克风46。处理器21还连接至一输入装置48及一驱动控制器29。驱动控制器29耦接至一帧缓冲器28并耦接至阵列驱动器22，阵列驱动器22又耦接至一显示阵列30。一电源50根据具体实例性显示装置40的设计的要求为所有组件供电。

网络接口27包括天线43及收发器47，以使实例性显示装置40可通过网络与一个或多个装置进行通信。在一实施例中，网络接口27还可具有某些处理功能，以降低对处理器21的要求。天线43为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，该天线根据IEEE 802.11标准(包括IEEE802.11(a)，(b)，或(g))来发射及接收RF信号。在另一实施例中，该天线根据蓝牙(BLUETOOTH)标准来发射及接收RF信号。倘若为蜂窝式电话，则该天线被设计成接收CDMA、GSM、AMPS或其他用于在无线移动电话网络中进行通信的习知信号。收发器47对自天线43接收的信号进行预处理，以使其可由处理器21接收及进一步处理。收发器47还处理自处理器21接收到的信号，以使其可通过天线43自实例性显示装置40发射。

在一替代实施例中，可由一接收器取代收发器47。在另一替代实施例中，网络接口27可由一可储存或产生拟发送至处理器21的图像数据的图像源替代。例如，该图像源可为一含有图像数据的数字视频光盘(DVD)或硬盘驱动器、或一产生图像数据的软件模块。

处理器21通常控制实例性显示装置40的总体运行。处理器21自网络接口27或一图像源接收数据(例如压缩的图像数据)，并将该数据处理成原始图像数据或处理成一种易于处理成原始图像数据的格式。然后，处理器21将处理后的数据发送至驱动控制器29或发送至帧缓冲器28进行存储。原始数据通常是指可识别一图像内每一位置处的图像特性的信息。例如，所述图像特性可包括颜色、饱和度及灰度级。

在一实施例中，处理器21包括一微控制器、CPU、或用于控制实例性显示装置40的运行的逻辑单元。调节硬件52通常包括用于向扬声器44发送信号及从麦克风46接收信号的放大器及滤波器。调节硬件52可为实例性客户机40内的离散组件，或者可并入处理器21或其他组件内。

驱动控制器29直接自处理器21或自帧缓冲器28接收由处理器21产生的原始图像数据，并适当地将原始图像数据重新格式化以便高速传输至阵列驱动器22。具体而言，驱动控制器29将原始图像数据重新格式化成一具有光栅状格式的数据流，以使其具有一适合于扫描显示阵列30的时间次序。然后，驱动控制器29将格式化后的信息发送至阵列驱动器22。尽管一驱动控制器29(例如一LCD控制器)通常作为一独立的集成电路(IC)与系统处理器21相关联，但这些控制器可按许多种方式进行构建。其可作为硬件嵌入于处理器21中、作为软件嵌入于处理器21中、或以硬件形式与阵列驱动器22完全集成。

通常，阵列驱动器22自驱动控制器29接收格式化后的信息并将视频数据重新格式化成一组平行的波形，该组平行的波形每秒许多次地施加至来自显示器的x-y像素矩阵的数百条、有时数千条引线。

在一实施例中，驱动控制器29、阵列驱动器22、及显示阵列30适用于本文所述的任一类型的显示器。举例而言，在一实施例中，驱动控制器29是一传统的显示控制器或一双稳显示控制器(例如一干涉式调制器控制器)。在另一实施例中，阵列驱动器22为一传统驱动器或一双稳显示驱动器(例如一干涉式调制器显示器)。在一实施例中，一驱动控制器29与阵列驱动器22集成在一起。这种实施例在例如蜂窝式电话、手表及其它小面积显示器等高度集成的系统中很常见。在又一实施例中，显示阵列30是一典型的显示阵列或一双稳显示阵列(例如一包含一干涉式调制器阵列的显示器)。

输入装置48使用户能够控制实例性显示装置40的运行。在一实施例中，输入装置48包括一小键盘(例如一QWERTY键盘或一电话小键盘)、一按钮、一开关、一触敏屏幕、一压敏或热敏薄膜。在一实施例中，麦克风46是实例性显示装置40的输入装置。当使用麦克风46向该装置输入数据时，可由用户提供语音命令来控制实例性显示装置40的运行。

电源50可包括许多种能量存储装置，此在所属领域内众所周知。例如，在一实施例中，电源50为一可再充电的蓄电池，例如一镍-镉蓄电池或一锂离子蓄电池。在另一实施例中，电源50为一可再生能源、电容器或太阳能电池，包括一塑料太阳能电池及太阳能电池涂料。在另一实施例中，电源50配置成从墙上的插座接收电力。

在某些实施方案中，控制可编程性如上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。在某些情形中，控制可编程性存在于阵列驱动器22中。所属领域的技术人员将知，可在任意数量的硬件及/或软件组件中及在不同的配置中实施上述优化。

按照上述原理运行的干涉式调制器的详细结构可千变万化。例如，图7A-7C显示移动镜结构的三种不同实施例。图7A为图1所示实施例的剖面图，其中在正交延伸的支撑件18上沉积一金属材料条带14。在图7B中，可移动的反射材料14仅在隅角处在系链32上附接至支撑件。在图7C中，可移动反射材料14悬吊在一可变形层34上。由于反射材料14的结构设计及所用材料可在光学特性方面得到优化，且可变形层34的结构设计和所用材料可在所期望机械特性方面得到优化，因此该实施例具有优点。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。

例如干涉式调制器阵列等MEMS装置的移动部件较佳具有一受到保护的空间以在所述空间中移动。下文将更详细地说明MEMS装置的封装技术。图8中显示一MEMS装置(例如干涉式调制器阵列)的基本封装结构的示意图。如图8所示，一基本的封装结构70包括一衬底72及一背板罩或“帽”74，其中一干涉式调制器阵列76形成于衬底72上。该帽74也称作“背板”。

衬底72与背板74通过一密封件78连接以形成封装结构70，从而使衬底72、背板74及密封件78囊封干涉式调制器阵列76。此在背板74与衬底72之间形成一空腔79。密封件78可为一非气密性密封件，例如一传统的环氧基粘着剂。在其他实施例中，密封件78可为聚异丁烯(有时称作异丁烯橡胶，在其他时候则称作PIB)、O形圈、聚氨基甲酸酯、薄膜金属焊、液体旋涂玻璃、焊料、聚合物或塑料、以及水蒸气渗透率范围约为0.2-4.7gmm/m²kPa天的其他类型的密封件。在又一些实施例中，密封件78可为气密性密封件，并可包括(例如)金属、焊缝及玻璃粉。气密性密封方法包括(例如)金属或焊料薄膜或预成型、激光或电阻性焊接技术、及阳极结合技术，其中由此得到的封装结构既可需要也可不需要使用干燥剂来实现所需的内部封装要求。

密封件78可构建为封闭式密封件(连续)或开口式密封件(非连续)，并可在一种封装干涉式调制器阵列76的方法中施加或形成于衬底72上、背板74上、或衬底及背板74二者上。密封件78可通过简单的流水线制造工艺来施加，且因低温工艺而具有多种优点，而焊接及钎焊技术可能需要会损坏封装结构20的极高温度的工艺，从而相对较昂贵。在某些情形中，可使用局部加热方法来降低工艺温度并形成可行的工艺解决方案。

在某些实施例中，封装结构70包括吸气剂，例如一种经构造以降低空腔79内的水分的干燥剂80。所属领域的技术人员将知，对于气密性密封的封装而言，干燥剂并非必需，但是其可合乎需要地控制存留在封装内的水分或自封装内部释放出的物质。在一实施例中，干燥剂80置于干涉式调制器阵列76与背板74之间。干燥剂既可用于具有气密性密封的封装也可用于具有非气密性密封的封装。在具有气密性密封的封装中，干燥剂通常用于控制存留在封装内部的水分。在具有非气密性密封的封装中，干燥剂可用于控制自环境进入封装内的水分。一般而言，任何可俘获水分而不会干扰干涉式调制器阵列的光学性质的物质均可用作干燥剂80。合适的吸气剂及干燥剂材料包括(但不限于)沸石、分子筛、表面吸附剂、体吸附剂、及化学反应剂。

干燥剂80可具有不同的形式、形状及尺寸。除了固体形式外，干燥剂80也可为粉末形式。这些粉末可直接插入至封装内，或者其可与粘着剂相混合进行施加。在一替代实施例中，干燥剂80在施加于封装内部之前可形成为各种形状，例如圆柱形、环形或薄片形。

所属领域的技术人员将了解，干燥剂80可按不同的方式施加。在一实施例中，干燥剂80作为干涉式调制器阵列76的一部分沉积而成。在另一实施例中，干燥剂80是作为一喷涂或浸涂涂层施加于封装70的内部。

衬底72可为上面能够形成薄膜、MEMS装置的半透明或透明物质。此等透明物质包括但不限于玻璃、塑料及透明聚合物。干涉式调制器阵列76可包含可分离类型的薄膜调制器。所属领域的技术人员将了解，背板74可由任一合适材料制成，例如由玻璃、金属、箔、聚合物、塑料、陶瓷或半导体材料(例如硅)制成。

封装过程可在真空中、在真空直至且包括环境压力的压力下、在正常的大气压力条件下、或者在高于环境压力的压力下实现。封装过程也可在密封过程中在变化且受控的高压力或低压力环境中实现。在完全干燥的环境中对干涉式调制器阵列76进行封装可能较为有利，但并非必须如此。同样地，封装环境可为处于环境条件下的惰性气体。在环境条件下进行封装可降低工艺成本并更可能实现设备选择的多样性，这是因为装置可在环境条件下运输而不会影响装置的运行。

一般而言，期望使渗透入封装结构70内的水蒸气最少化，由此控制封装结构70内的空腔79中的环境，并对其进行气密性密封以确保所述环境保持恒定。当封装内的湿度或水蒸气超过某一含量时，因水分而引起的表面张力变得高于干涉式调制器阵列76中可移动元件(未图示)的恢复力，因而可移动元件可能变得永久性粘滞至所述表面上。因而需要降低封装内的水分值。

在MEMS装置(例如干涉式调制器阵列)的制造过程中，可能需要使单独的封装结构组件(例如背板)暴露于环境条件中。例如，背板74可独立于显示器的其他组件制成。因此，背板74在接触密封件78及衬底72之前可处于环境条件中数天、数周或更长时间。出于此种原因，有利的情形可为，对设置于背板74上的干燥剂80进行保存的方式使其在组装于封装结构70中之前不会暴露于水蒸气中。因而，本发明的某些实施例包括一种具有无活性的或受到保护的干燥剂的MEMS装置封装，其中所述无活性的或受到保护的干燥剂是在即将对封装进行组装之前或在封装刚刚组装之后活化。在某些实施例中，无活性的干燥剂是通过受到例如热或光等环境变化的作用而得到活化，在其他实施例中，无活性的干燥剂是通过自干燥剂的一表面移除一保护层而得到活化。在某些实施例中，通过使干燥剂受到一活化物质的作用而使无活性的干燥剂活化。

图9为一具有无活性干燥剂的MEMS装置封装的一实施例的剖视图，其中所述无活性干燥剂包括干燥剂80及一保护层88。保护层88经构造以消除或减少自环境中迁移至干燥剂的水分。例如，保护层88可包含能阻止水分子接触干燥剂37的材料，但可在制造或组装中的后续阶段中移除。保护层88可包含例如金属、氧化物、塑料或其他可与MEMS装置处理相兼容的材料。具体而言，保护层88可包含一种或多种以下材料：Au，Ag，Al，Si，Ti，W，SiO₂，Mo，聚合物材料，等离子体，硬烘焙的光阻剂、及/或聚酰亚胺。保护层88可通过任一种众所周知的方法沉积而成，这些方法包括化学气相沉积(CVD)、分层、挤压、及手工施加或放置。

在一实施例中，保护层88在封装结构组装之后被移除，其中封装结构70是通过接触背板74、密封件78及衬底72而进行组装。在某些实施例中，通过使保护层88接触一移除物质自干燥剂80移除保护层88，其中所述移除物质通过背板74、密封件78、及衬底72的至少一个中的孔引入封装结构70的空腔79内。在图9所示实施例中，在背板74中形成一孔90，由此提供一自MEMS装置封装结构70的外部进入空腔90的入口。孔90可在组装之前或组装之后形成于封装结构中，并可在施加干燥剂80之前存在于背板74上。

可通过经由孔90输入一移除物质而使保护层88接触移除物质，其中所述移除物质经构造以自干燥剂80移除保护层88，由此将干燥剂活化。移除物质可为例如构造成自封装结构70的空腔79内移除保护层88的气体或液体。在某些实施例中，还使用例如一真空工艺通过孔90自装置封装结构70移除所述移除物质及保护层。

如上文所述，孔90可形成于封装结构70中背板74以外的位置处，例如形成于密封件78或衬底72中。在某些实施例中，所述孔形成于背板、干燥剂80及保护层88中。在其他实施例中，密封件78为一开口式或不连续式密封件，其中密封件78中的开口既用于在封装结构70的组装过程中释放背板74与衬底72之间的压力，又用于移除保护层88。在某些实施例中，孔90的直径对于阻挡水分子流入封装结构的空腔79内而言足够小，但对于流入用于移除保护层88的移除物质而言又足够大。

在其他实施例中，可通过使保护层88受到环境变化的作用(例如受热以使保护层蒸发或升华、或受到紫外光的作用)而自干燥剂80移除保护层88。被移除的保护层88较佳不会干扰干涉式调制器阵列76的运行，且被移除的保护层(或其剩余组分)可通过孔90来移除。在某些实施例中，封装结构70包含另一干燥剂，所述另一干燥剂经构造以在自干燥剂80移除保护层88时-例如在保护层88因被加热而自干燥剂80蒸发或升华时，捕获保护层88的剩余组分。

用于移除保护层88的物质的实例包括经构造以移除保护层88但不会损坏封装结构70的其他组件的气体、液体、及等离子体。例如，包含光阻剂或聚酰亚胺的保护层可使用氧等离子体来加以移除。

在某些实施例中，保护层88包含与在上文参照图1所述的干涉式调制器阵列76的中间牺牲材料相同或类似的材料。在这些实施例中，干涉式调制器阵列76的牺牲材料与保护层88可使用相同的移除物质在同一移除步骤中加以移除，由此减少制造步骤及化学品。保护层88及牺牲材料可包含例如Mo、Al-Si、Ti及W，且移除物质或蚀刻剂可包含XeFl₂。

在其中干燥剂80通过受到活化物质的作用而得到活化的实施例中，活化物质通过孔90输入至封装结构空腔79以便接触干燥剂80。在干燥剂80活化之后，通过孔90自空腔79移除活化物质。活化物质可包含气体、液体或等离子体。

在其中干燥剂80应受热而活化的封装结构70的实施例中，因活化而自干燥剂80排出的材料可通过孔90自封装结构空腔79移除。例如，在一其中干燥剂包含沸石且因受热而释放出水分子的实施例中，通过使用一真空工艺而经过孔90自空腔79移除所释放的水分子。

在(例如)通过移除保护层88而使干燥剂80活化之后，可对孔90进行密封以防止周围环境中的元素进入封装结构70的室79内。在一实施例中，使用与用于密封件78的材料相同的材料对孔90进行封闭或塞堵。在其他实施例中，使用与用于背板74的材料相同或相似的材料对孔90进行封闭。另一选择为，孔90的直径可足够小，以使水分子无法通过孔90进入封装结构70的室79内。

在一实施例中，在组装装置封装结构70之前将干燥剂80活化，其中组装包括接触背板74、密封件78及衬底72。图10为一未组装的封装结构900的剖面图，其中保护层88包含一经构造以消除或减少迁移至干燥剂80的水分的独立的薄层。所述独立的薄层可包括(例如)金属箔及/或聚合物。在图10所示的实施例中，在组装封装结构900之前，将保护层88自干燥剂80移除，从而将干燥剂活化。所述独立的薄片可手工移除，或者可通过受到例如热或光等环境变化的作用而得以移除。

在其中干燥剂80构造成应环境变化而活化的实施例中，可在干燥剂80活化之前组装所述封装结构，且不必需要使用孔来利于干燥剂80的活化或任何物质的移除。例如，在其中干燥剂80构造成应受到热或UV光的作用而活化时，一种对例如干涉式调制器装置等装置进行封装的方法包括：提供一上面形成有干涉式调制器装置的衬底、一密封至所述衬底以囊封所述干涉式调制器装置的背板、及一位于所述封装结构内的无活性干燥剂。所述方法进一步包括通过使干燥剂受到例如热或UV光等环境变化的作用而将干燥剂活化。此外，所述封装可包含一孔，其中使用(例如)经加热的气体通过所述孔将干燥剂活化。在某些实施例中，所述封装可包含另一干燥剂，所述另一干燥剂经构造以在活化时捕获自无活性的干燥剂释放出的材料。

尽管以上详细说明显示、说明及指出了本发明的适用于各种实施例的新颖特征，然而应了解，在不背离本发明的精神下，所属领域的技术人员可在形式及细节上对所示装置或工艺作出各种省略、替代及改变。应知道，由于某些特征可与其它特征相独立地使用或付诸实践，因而可采用一种并不提供本文所述的所有特征及优点的形式实施本发明。

Claims (36)

1、一种电子装置，其包括：

一衬底；

一形成于所述衬底上的MEMS装置；

一背板，其密封至所述衬底以形成一封装；及

一置于所述封装内的无活性的干燥剂。

2、如权利要求1所述的电子装置，其中所述封装进一步包括一位于所述背板与所述密封件中的至少一个中的孔。

3、如权利要求1所述的电子装置，其中所述无活性的干燥剂包括一位于一层或多层干燥剂上的保护层。

4、如权利要求1所述的电子装置，其中所述无活性的干燥剂构造成响应于热的施加而活化。

5、如权利要求1所述的电子装置，其中所述无活性的干燥剂构造成响应于UV光的施加而活化。

6、如权利要求1所述的电子装置，其中所述无活性的干燥剂设置于所述背板上。

7、如权利要求1所述的电子装置，其中所述MEMS装置包括一干涉式调制器装置。

8、如权利要求1所述的电子装置，其进一步包括：

一处理器，其与所述MEMS装置电连通，所述处理器经配置以处理图像数据；及

一与所述处理器电连通的存储装置。

9、如权利要求8所述的电子装置，其进一步包括一经配置以向一电组件发送所述图像数据的至少一部分的控制器，其中所述电组件包括一驱动电路。

10、如权利要求8所述的电子装置，其进一步包括一经配置以向所述处理器发送图像数据的图像源模块。

11、如权利要求10所述的电子装置，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。

12、如权利要求8所述的电子装置，其进一步包括一输入装置，所述输入装置经配置以接收输入数据并向所述处理器传送所述输入数据。

13、一种制造一微机电系统(MEMS)装置的方法，其包括：

提供一包含一衬底的MEMS装置封装，在所述衬底上形成有一MEMS装置；

提供一背板，所述背板密封至所述衬底以囊封所述MEMS装置；

提供一置于所述MEMS装置封装内的无活性的干燥剂；及

将所述干燥剂活化。

14、如权利要求13所述的方法，其中所述干燥剂设置于所述背板上。

15、如权利要求13所述的方法，其中所述干燥剂设置于所述衬底上。

16、如权利要求13所述的方法，其中将所述干燥剂活化包括将一保护层自所述干燥剂的一表面移除。

17、如权利要求13所述的方法，其中将所述干燥剂活化包括使所述干燥剂受热。

18、如权利要求13所述的方法，其中将所述干燥剂活化包括使所述干燥剂受到UV光的作用。

19、如权利要求13所述的方法，其中将所述干燥剂活化包括使所述无活性的干燥剂通过一位于所述背板、所述密封件、及所述衬底中的至少一个中的孔接触一物质。

20、如权利要求13所述的方法，其中所述无活性的干燥剂包括一置于一干燥剂上的保护层，且其中将所述干燥剂活化包括移除所述保护层。

21、如权利要求20所述的方法，其中移除所述保护层包括使所述干燥剂受热。

22、如权利要求19所述的方法，其中所述物质是一气体、一液体、及一等离子体中的一种。

23、如权利要求19所述的方法，其进一步包括使用一物质来填充所述孔以使所述MEMS装置封装与环境条件隔绝。

24、一种通过如权利要求13所述的方法制成的微机电系统(MEMS)装置。

25、一种微机电系统(MEMS)装置，其包括：

用于透射光的透射构件；

用于对通过所述透射构件的光进行调制的调制构件；

用于覆盖所述调制构件并形成一封装的覆盖构件；及

用于自所述封装内移除水蒸气的移除构件，其中所述移除构件处于一无活性状态。

26、如权利要求25所述的装置，其中所述透射构件包括一透明衬底。

27、如权利要求25所述的装置，其中所述调制构件包括一干涉式调制器。

28、如权利要求25所述的装置，其中所述覆盖构件包括一背板。

29、如权利要求25所述的装置，其中所述移除构件包括一无活性的干燥剂。

30、如权利要求29所述的装置，其中所述无活性的干燥剂包括一具有一保护层的干燥剂。

31、如权利要求29所述的装置，其中所述无活性的干燥剂是通过使所述干燥剂受热而活化。

32、如权利要求29所述的装置，其中所述无活性的干燥剂是通过使所述干燥剂受到UV光的作用而活化。

33、如权利要求29所述的装置，其中所述无活性的干燥剂是通过使所述干燥剂受到一物质的作用而活化。

34、如权利要求33所述的装置，其中所述覆盖构件包括至少一个孔，其中所述干燥剂是通过接触一通过所述孔引入的物质而活化。

35、如权利要求33所述的装置，其中所述无活性的干燥剂包括一置于一干燥剂上的保护层，且其中所述物质构造成移除所述保护层。

36、如权利要求34所述的装置，其进一步包括用于填充所述孔以使所述MEMS装置与环境条件隔绝的构件。

Images