JP2006099096A - 背板のためのパターン化されたスペーサを有する装置とそれを作る方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】干渉光学変調器などの光学変調器を含んでなるマイクロ電気機械システム(MEMS) 装置のアレイとパッケージを外部環境からシールするスペーサを有するシステムとその製造方法。
【解決手段】マイクロ電気機械システム(MEMS) 装置に関連するシステムと、パッケージシステムは、薄いフィルムを使用して製造されるパターン化されたスペーサ825を含み、該スペーサはアレイを取り囲み、背板を支持し、かつ基板と背板の間にシール部分を提供するバリア壁としてして作用する。スペーサ825は、電子装置のためのパッケージ800を作成するために基板816と背板 828と共に組み立てられる。
【選択図】図８Ａ
【解決手段】マイクロ電気機械システム(MEMS) 装置に関連するシステムと、パッケージシステムは、薄いフィルムを使用して製造されるパターン化されたスペーサ825を含み、該スペーサはアレイを取り囲み、背板を支持し、かつ基板と背板の間にシール部分を提供するバリア壁としてして作用する。スペーサ825は、電子装置のためのパッケージ800を作成するために基板816と背板 828と共に組み立てられる。
【選択図】図８Ａ
Description
本開示は一般にマイクロ電気機械システム装置に関連する。なお特に、開示はマイクロ電気機械システム装置のパッケージシステムに関連する。
マイクロ電気機械システム(MEMS)はマイクロ機械的要素、作動装置、およびエレクトロニクスを含んでいる。マイクロ機械的要素は蒸着、エッチング、および/または基板および/または蒸着された材料層の部品を各々分離し、または電気的および電気機械装置を形成するために層を加える他のミクロ機械加工処理を使用して作られるかもしれない。MEMS装置の1つのタイプは干渉変調器と呼ばれる。干渉変調器は、１つまたは両方が全部または部分的に透明および/または反射的であるか、適切な電気信号の応用のもとで相対的な動きを可能にする一対の導電板を含むかもしれない。１つの板は基板に蒸着された静止層を含み、他の板は空気ギャップにより静止層から分離された金属膜を含むかもしれない。そのような装置は広範囲の応用があり、これらのタイプの装置の特徴を利用および/または変更することが技術において有益であるので、それらの特性は既存の製品を改良して、まだ開発されていない新しい製品を作る際に活用することができる。
発明のシステム、方法、および装置は各々いくつかの態様を有し、その単一の1つがその望ましい属性のために唯一応答可能であるということではない。この発明の範囲を制限することなく、今簡潔にそのより際立った特徴について議論するだろう。この議論を考慮した後、および特に“ある実施例の詳細な記述”と題するセクションを読んだ後に、この発明の特徴が他のディスプレイ装置よりもいかに利点を提供するかが分るであろう。
パッケージ電子装置、例えば、干渉光学変調器などの光学変調器を含んでいるマイクロ電気機械システム(MEMS) 装置に関連するシステムと、装置と、方法がここに開示される。ここに明らかにされるパッケージシステムは、いくつかの実施例で薄いフィルム方法を使用して製造されるパターン化されたスペーサを含む。いくつかの実施例では、スペーサは、基板および背板と共に電子装置をパッケージする。
発明の一実施例は、干渉光学変調器のアレイが形成される基板と、背板と、パッケージを形成するために基板と背板の間に配置されたパターン化されたスペーサとを含み、スペーサがアレイを取り囲みかつ外部の環境がパッケージに入るのを防止するディスプレイ装置である。
発明の別の実施例は、干渉光学変調器のアレイが形成された基板を得ることと、背板を得ることと、パターン化することによってスペーサを形成し、スペーサが、アレイを取り囲みかつ外部の環境がアレイに接することを防止するように構成されることと、基板、背板、およびスペーサを組み立ててディスプレイ装置を提供することとを含むディスプレイ装置の製造方法である。
別の実施例は、干渉光学変調器のアレイが形成された基板を得ることと、背板を得ることと、パターン化することによってスペーサを形成し、スペーサが、アレイを取り囲みかつ外部の環境がアレイに接することを防止するように構成されることと、基板、背板、およびスペーサを組み立ててディスプレイ装置を提供することの方法によって製造されたディスプレイ装置である。
さらに別の実施例は、それを通して光を透過する透過手段と、透過手段を通して透過された光を変調する変調手段と、変調手段をカバーするカバー手段と、パッケージを形成するため透過手段とカバー手段との間に配置されたスペーサ手段とを含み、スペーサ手段が変調手段を取り囲み、外部の環境がパッケージに入ることを防止するディスプレイ装置である。
発明のこれらと他の態様は、以下の記述と添付図面(目盛り付けしない)から容易に明らかになるであろう。それらは例証することを意味し、発明を限定することを意味しない。
発明の一実施例は、基板、スペーサ、および背板を含むMEMSディスプレイ装置である。この実施例では、基板は干渉変調器アレイからの光を反射するように構成された透明な基板であり得る。この実施例では、スペーサはアレイを取り囲み、背板を支持し、かつ基板と背板の間にシールの部分を提供するバリア壁として作用する。一実施例では、スペーサは有機および/または、無機材料の写真製版図形パターンで作られる。基板か背板のどちらかにスペーサをパターン化することができる。これらと他の実施例は以下でより詳細に説明される。
以下の詳細な記述は発明のある特定の実施例に向けられる。しかしながら、発明は多数の異なった方法で具体化することができる。この記述では、同様な部分に同様な番号を指定して図面を通して参照される。以下の記述から明らかなように、発明は動き(例えば、ビデオ)または静止(例えば、スチール像)であるか、および文字または絵であるかにかわらず、像を表示するように構成された任意の装置で実施される。特に、発明は限定するわけではないが、移動電話、無線装置、個人的なデータアシスタント(PDA)、ハンド-ヘルドまたは携帯用コンピュータ、GPS受信機/ナビゲータ、カメラ、MP3プレーヤー、カムコーダ、ゲームコンソール、腕時計、時計、計算機、テレビモニター、フラットパネルディスプレイ、コンピュータモニター、自動ディスプレイ(例えば、オドメータディスプレイなど)、コックピット制御および/またはディスプレイ、カメラ視点のディスプレイ(例えば、車における後部視点カメラのディスプレイ)、電子写真、電子掲示板またはサイン、プロジェクター、建築構造物、パッケージ、および美的構造物(例えば、一片の宝石における像のディスプレイ) のようなさまざまな電子装置に実施され、または電子装置と関連していることが考えられる。また、ここに説明されたものと同様の構造のMEMS装置は、電子切換装置などの非表示応用に使用することができる。
干渉 MEMS表示要素を含む１つの干渉変調器ディスプレイの実施例が図１で示される。これらの装置において、画素は明るいか暗い状態のどちらかである。明るい(“オン”または“オープン”) 状態において、表示要素は入射可視光の大部分をユーザへ反射する。暗い(“オフ”または“クローズ”)状態のとき、表示要素は入射可視光をほとんどユーザへ反射しない。実施例によって、“オン” と“オフ”の状態の光反射率の特性は逆にされるかもしれない。MEMS画素は白黒に加えてカラー表示を許容する選択された色で支配的に反射するように構成することができる。
図１は可視表示の一連の画素の2つの隣接している画素を表現する等角図であり、各画素はMEMS干渉変調器を含んでいる。いくつかの実施例では、干渉変調器ディスプレイはこれらの干渉変調器の行/列アレイを含む。各干渉変調器は互いから可変で制御可能な距離に置かれる一対の反射層を含み、少なくとも1つの可変寸法を有する共鳴光学空洞を形成する。一実施例では、1つの反射層は2つの位置の間で動かされるかもしれない。ここに解放された状態と呼ばれる第1の位置において、可動層が固定された部分的反射層から比較的大きい距離に置かれる。第2の位置において、可動層は部分的反射層により密接に隣接して置かれる。2つの層から反射する入射光は可動反射層の位置によって建設的または破壊的に干渉し、各画素について全体で反射的または非反射的な状態のいずれかを作り出す。
図１の画素アレイの表現された部分は2つの隣接している干渉変調器12aと12bを含んでいる。左の干渉変調器12aにおいて、可動でかつ高反射層14aは固定された部分的反射層16aから予め定められた距離で解放された位置に示される。右の干渉変調器12bでは、可動の高反射層14bは固定された部分的反射層16bに隣接した作動位置で示される。
部分的反射層16a、16bは電気的に伝導的で、部分的に透明かつ部分的に反射的であり、例えば、透明な基板20の上にそれぞれクロムとインジウム酸化スズの1つ以上の層を蒸着することによって作られるかもしれない。層は平行なストリップにパターン化され、さらに以下で説明されるように、ディスプレイ装置で行の電極を形成するかもしれない。高反射層14a、14bは、サポート18の頂部に蒸着され、かつサポート18の間に介在している蒸着された犠牲材料の蒸着された金属層、または複数の金属層の一連の平行なストリップ (行の電極16a、16bと直交した)として形成されるかもしれない。犠牲材料がエッチングされるとき、変形可能な金属層は定められた空気ギャップ19によって固定金属層から分離される。アルミニウムなどの高い導電的かつ反射的な材料が変形可能な層のために使用されるかもしれず、これらのストリップはディスプレイ装置における列の電極を形成するかもしれない。
適用された電圧がないと、空気ギャップ19が層14a、16a間に残っており、変形可能な層は図１の画素12aによって示されるように機械的に緩和状態にある。しかしながら、電位差が選択された行および列に適用されるとき、画素に対応している行および列の電極の交差点に形成された静電容量は充電されるようになり、静電力が電極を互いに引く。電圧が十分高いならば、可動層は、図１の右の画素12bによって示されるように固定層に対して変形かつ強制される(この図で示されない誘電材料が固定層の上に蒸着され、短絡を防止しかつ分離距離を制御するかもしれない)。振舞いは適用された電位差の極性にかかわらず同じである。この方法において、反射的対非反射的な画素状態を制御することができる行/列作動は、従来のLCDと他の表示技術で使用される多くの方法と類似している。
図２乃至図５Ｂはディスプレイアプリケーションで干渉変調器のアレイを使用する一例示的プロセスとシステムを示す。図２は発明の態様を組み込んでいるかもしれない電子装置の一実施例を示すシステムブロックダイアグラムである。例示的実施例では、電子装置はARM、Pentium（登録商標）、Pentium II（登録商標）、Pentium III（登録商標）、Pentium IV（登録商標）、Pentium（登録商標） Pro、8051、MIPS（登録商標）、Power PC（登録商標）、ALPHA（登録商標）のような任意の汎用の単一または多チップマイクロプロセッサ、またはデジタル信号プロセッサ、マイクロコントローラまたはプログラマブルゲートアレイなどの任意の専用マイクロプロセッサであるかもしれないプロセッサ21を含んでいる。技術において通常であるように、プロセッサ21は1つ以上のソフトウェアモジュールを実行するように構成されるかもしれない。さらにオペレーティングシステムを実行するために、プロセッサはウェブブラウザ、電話応用、電子メールプログラム、または任意の他のソフトウェアアプリケーションを含む1つ以上のソフトウェアアプリケーションを実行するように構成されるかもしれない。
また、一実施例では、プロセッサ21はアレイ制御器22と通信するように構成される。一実施例ではアレイ制御器22は画素アレイ30に信号を供給する行駆動回路24および列駆動回路26を含む。図１で示されるアレイの断面図は図２の線1-1によって示される。MEMS 干渉変調器に関して、行/列作動プロトコルは図３で示されるこれらの装置のヒステリシス特性を利用するかもしれない。可動層を解放状態から作動状態まで変形させるのに、例えば10ボルトの電位差を必要とするかもしれない。しかしながら、電圧がその値から低下するとき、電圧が10ボルト未満に落ちても可動層はその状態を維持する。図３の例示的実施例では、電圧が2ボルト未満に落ちるまで可動層は完全に解放しない。したがって、図３に示された例においておよそ3〜7Vの電圧の範囲があり、そこでは装置が解放または作動状態のどちらかで安定している適用された電圧の窓が存在する。これはここでは“ヒステリシス窓”または“安定窓”と呼ばれる。図３のヒステリシス特性を持っている表示アレイについて、行/列作動プロトコルは、行のストローブの間に、作動されるべきであるストローブされた行の画素が略10ボルトの電圧差にさらされ、解放されるべきである画素が略ゼロボルトの電圧差にさらされるように設計されることができる。ストローブの後に、画素がおよそ5ボルトの安定状態の電圧差にさらされるので、画素は行のストローブがそれらを置いたいかなる状態でも残っている。書き込まれた後に、各画素はこの例で3-7ボルトの“安定窓”の中の電位差を経験する。この特徴は、図１で示された画素設計を同じ適用電圧条件のもとで、予め存在している作動または解放状態のどちらかに安定させる。作動または解放状態であるか否かに関係なく、干渉変調器の各画素が固定および可動反射層により形成された本質的に静電容量であるので、この安定状態はほとんど電力消散なくヒステリシス窓内の電圧で保持されることができる。適用された電位が固定されているならば、本質的にはどんな電流も画素に流れない。
典型的な応用では、表示フレームは、第1の行における所望の組の作動画素に従って列の電極の組を断定することによって作成されるかもしれない。そのとき行のパルスは行の1電極に適用され、断定された列の線に対応する画素を作動させる。次に、断定された組の列の電極は、第2の行における所望の組の作動画素に対応して変化される。そしてパルスが行2電極に適用され、断定された列の電極に従って行2の適切な画素を作動させる。行の1画素は行の2パルスにより影響を受けることなく、行の1パルス中にそれらが設定された状態のまま残っている。これはフレームを生成するように、連続した方式で行の全体のシリーズについて繰り返されるかもしれない。一般に、1秒あたりのフレームのある所望数でこの処理を絶えず繰り返すことにより、フレームは新しい表示データで再生および/または更新される。表示フレームを生成するように画素アレイの行および列の電極を駆動するプロトコルの広い多様性はまた周知であり、本発明と関連して使用されるかもしれない。
図4、図5Ａおよび図５Ｂは表示フレームを図２の3×3アレイに作成するために1つの可能な作動プロトコルを示す。図４は図３のヒステリシス曲線を示す画素のために使用されるかもしれない列および行の電圧レベルの可能な組を示す。図４の実施例において、画素を作動させるのは、適切な列を-Vbiasに、かつ適切な行を+ΔVに設定することを含み、それはそれぞれ-5ボルトと+5ボルトに対応するかもしれない。画素を解放することは、適切な列を+Vbiasに、適切な行を+ΔVに設定し、画素を横切るゼロボルトの電位差を作り出すことにより達成される。行の電圧がゼロボルトで保持されるそれらの行では、画素は列が+Vbias、または-Vbiasにあることにかかわらず、それらが元々あったいかなる状態でも安定している。
図５Ｂは、作動画素が非反射的である図５Ａに示された表示配列においてもたらされる、図2の3×3アレイに適用された一連の行および列信号を示すタイムチャートである。図５に示されたフレームを書き込む前に、画素は任意の状態にあり、この例において、すべての行は0ボルトであり、すべての列は+5ボルトである。これらの適用電圧で、すべての画素がそれらの既存の作動または解放状態で安定している。
図5Ａのフレームにおいて、画素(1，1)、(1，2)、(2，2)、(3，2)および(3，3)は作動している。これを達成するために、行１の“ライン時間”中、列1および2は-5ボルトに設定され、列3は+5ボルトに設定される。すべての画素が3-7ボルトの安定窓に残っているので、これはどんな画素の状態も変えない。次に行1が0から5ボルトまで行き、ゼロに戻るパルスでストローブされる。これは画素(1，1)、(1，2)を作動させ、画素(1，3)を解放する。アレイの他のどんな画素も影響を受けない。望まれるように行2を設定するために、列2が-5ボルトに設定され、かつ列1および3が+5ボルトに設定される。そして行2に適用された同じストローブは画素(2，2)を作動させ、画素(2，1)および(2，3)を解放するであろう。再び、アレイの他のどんな画素も影響を受けない。列2および3を-5ボルトに、かつ列1を+5ボルトに設定することにより、行3が同様に設定される。行3は図5Ａに示されるように行3の画素の組をストローブする。フレームを書き込んだ後に、行の電位はゼロであり、列の電位は+5または-5ボルトのどちらかに残ることができ、したがって表示は図5Aの配列で安定している。同じ手順が行および列の何十または何百ものアレイに採用されることができることが認識されるであろう。また、行および列の作動を行うために使用される電圧のタイミング、シーケンス、およびレベルが上で概説された一般的原理の中で広く変えることができ、上の例が例示的のみであり、任意の作動電圧方法が本発明で使用することができることが理解されるであろう。
上で示された原則に従って作動する干渉変調器の構造の細部は広く異なるかもしれない。例えば、図6A−6Cは可動ミラー構造の3つの異なった実施例を示す。図6Aは図１の実施例の断面図であり、そこでは反射材料14のストリップがサポート18に直角に蒸着される。図6Bでは、可動反射材料14はテザー(tether)32に角だけでサポートに取付けられている。図6 Cでは、可動反射材料14は変形可能層34から懸垂される。反射材料14に使用される構造的な設計および材料が光学特性に関して最適化することができて、変形可能層34に使用される構造的な設計および材料が所望の機械的な性質に関して最適化することができるので、この実施例は利点がある。様々なタイプの干渉装置の製造は、例えば米国公開出願2004/0051929を含んでいるさまざまな発行された文書で説明される。周知の技術の広い多様性は一連の材料蒸着、パターンニング、およびエッチングステップを含む上述の構造を生成するために使用されるかもしれない。
用語“変調器”は、干渉光学変調器を指すようにここに使用される。また、スペーサはここに“壁”または“サポート”と呼ばれる。
図7Aは背板728、スペーサ725、および基板716を含むパッケージ構造700の実施例の分解立体図である。図示された実施例において、背板 728、スペーサ725、および基板716は変調器710のアレイ712を一緒にパッケージする。パッケージ構造700がディスプレイとして役に立つので、それはまた、ここに“パッケージディスプレイ”と呼ばれる。上で説明されたように、いくつかの実施例では、透明および/または半透明の少なくとも基板716の部分、およびアレイ712によって形成された画像は基板の透明および/または半透明の部分を通して見ることができる。他の実施例では、背板 728は透明および/または半透明の部分を含み、アレイ712に形成された画像は背板 728を通して見ることができる。
図7Aは背板728、スペーサ725、および基板716を含むパッケージ構造700の実施例の分解立体図である。図示された実施例において、背板 728、スペーサ725、および基板716は変調器710のアレイ712を一緒にパッケージする。パッケージ構造700がディスプレイとして役に立つので、それはまた、ここに“パッケージディスプレイ”と呼ばれる。上で説明されたように、いくつかの実施例では、透明および/または半透明の少なくとも基板716の部分、およびアレイ712によって形成された画像は基板の透明および/または半透明の部分を通して見ることができる。他の実施例では、背板 728は透明および/または半透明の部分を含み、アレイ712に形成された画像は背板 728を通して見ることができる。
画像が透明および/または半透明な基板716を通して見ることができる実施例では、背板 728は変調器のアレイ712の後ろに配列される。背板 728は図7Aで示された方向で見えないアレイ712に近い位置の第1の側面を含む。背板の第2の側面732は図7Aで示されたように変調器のアレイ712の遠い位置にある。
図7Aで示された実施例における背板 728は一般に平面である。図示された実施例において、第1の側面(示されない)と第2の側面732の両方が一般に平面の表面を含む。一般に平面 背板 728のいくつかの実施例は製造するのが難しくなく、その結果、非平面な表面を有する背板より高価でない。平面 背板 728のいくつかの実施例はまたより丈夫である。しかしながら、第1の側面または第2の側面732が他の実施例で輪郭を描かれるとき、パッケージ構造700は完全に平面 背板 728の使用に制限される必要はない。
いくつかの実施例では、背板 728は実質的に湿気を通さない材料を含む。以下でより詳細に議論するように、変調器710のいくつかの実施例の性能は、図1で示されたミラー14aと16aの上および/またはそれらの間に湿気、例えば、凝縮された水により低下する。いくつかの実施例では、背板 728は金属(例えば、鉄鋼、ステンレス鋼、アルミニウム、マグネシウム、チタニウム、真鍮、銅、およびそれの合金)、ガラス(例えば、硼珪酸塩ガラス、高シリカガラス、シリカ、アルミナ、およびそれの組み合わせ)、半導体の材料(例えば、シリコン)、プラスチックおよび/または他の高分子(例えば、パリレン、エポキシ、ポリアミド、ポリアルケン、ポリエステル、ポリスルホン、ポリスチレン、ポリウレタン、ポリアクリレイト)、セラミック、またはそれらの組み合わせまたは合成物を含む。いくつかの実施例では、背板 728は合成材料、例えばファイバー強化高分子樹脂を含む。望ましくは、背板 728は変調器710の動作を妨げる粒子状物質または放出ガス蒸気を発生させない。いくつかの実施例では、変調器710のいくつかの実施例の性能および/または信頼性を低下する粒子状物質または蒸気を減少または防止するため、背板 728は被覆される。
いくつかの実施例では、背板 728はおよそ0.5mmからおよそ5mmの厚さである。いくつかの好ましい実施例では、背板 728はおよそ0.5mmからおよそ2mmの厚さであり、例えば、およそ0.6mm、およそ0.7mm、およそ0.8mm、およそ0.9mm、およそ1mm、およそ1.2mm、およそ1.3mm、およそ1.4mm、およそ1.5mm、およそ1.6mm、およそ1.7mm、およそ1.8mm、およそ1.9mmの厚さである。他の好ましい実施例においては、背板 728はおよそ2mmからおよそ5mmの厚さであり、例えば、およそ2.5mm、およそ3mm、およそ3.5mm、4mm、またはおよそ4.5mmの厚さである。他の実施例では、背板 728の厚さはこの範囲の外にある。
図7Aに表現される実施例では、スペーサ725は変調器710のアレイ712の周りに広がり、取り囲んでいるバリアまたは壁を形成する。以下により詳細に議論するように、いくつかの実施例でスペーサは薄いフィルム方法を使用して作られる。スペーサ725は背板 728を支持するために予め選択された十分な幅を有する。いくつかの実施例では、スペーサ725の幅はまた、ディスプレイパッケージ700の中に水蒸気の浸透を禁止するように選択される。上で議論したように、いくつかの実施例の変調器710の中または上の水の凝縮はその性能を低下させる。当業者は、スペーサ725がパッケージ構造700の中への水蒸気の浸透を禁止する実施例において、スペーサが作られる材料の固有な水の透過率が、一部スペーサ725の高さと幅を決定することを理解するだろう。これらの目的のどちらかまたは両方を達成するのに必要である特定の幅は、スペーサ725を作るのに使用される材料、ディスプレイパッケージ700が配備される環境状態、乾燥剤(以下で議論する)の存在か不在、等の要素に依存する。いくつかの実施例では、スペーサ725はハーメティクおよび/または半ハーメティクシールを形成する。いくつかの実施例では、スペーサ725の幅はおよそ0.5mmから5mmである。いくつかの好ましい実施例では、スペーサの幅はおよそ1mmからおよそ2mmであり、例えば、およそ1.1mm、およそ1.2mm、およそ1.3mm、およそ1.4mm、およそ1.5mm、およそ1.6mm、およそ1.7mm、およそ1.8mm、またはおよそ1.9mmである。他の実施例では、スペーサ725の幅はこの範囲の外にある。いくつかの実施例では、スペーサ725の幅は実質的に一定である。他の実施例では、スペーサ725の幅は不均等である。
いくつかの実施例では、スペーサ725の高さは、背板 728が変調器710に接触するのを防止するように選択される。アレイ712の頂部と背板 728の第1の側面との間の距離はここに“ヘッドスペース”と呼ばれる。いくつかの実施例では、背板 728と変調器710との間の物理的な接触は、損傷の可能性があるか、そうでなければ変調器710の動作を妨げる。従って、図7Aで示された実施例では、スペーサ725の高さは光学変調器710の高さよりも大きい。当業者は、より長い長さおよび/または幅を有する背板が、通常より大きい偏向に敏感であることを認識するであろう。従って、いくつかの実施例では、より大きい背板を有する装置700がまた、より大きいヘッドスペースを持つだろう。いくつかの実施例では、スペーサの高さはおよそ0.5μmからおよそ5mmである。いくつかの好ましい実施例では、スペーサの高さはおよそ0.5μmからおよそ100μm、およそ0.5μmからおよそ50μm、またはおよそ0.5μmからおよそ5μmである。例えば、いくつかの実施例では、スペーサの高さはおよそ1μm、およそ2μm、およそ3μm、およそ4μm、およそ5μm、およそ6μm、およそ7μm、およそ8μm、またはおよそ9μmである。そのような実施例は、例えば、以下でより詳細に議論する凹所のある背板を使用する実施例では有用である。他の好ましい実施例において、スペーサの高さはおよそ100μmからおよそ500μmであり、例えば、およそ150μm、およそ200μm、およそ250μm、およそ300μm、およそ350μm、およそ400μm、またはおよそ450μmである。他の実施例において、高さは異なった範囲にある。いくつかの実施例では、スペーサ725の高さは実質的に一定である。他の実施例では、スペーサ725の高さは不均等である。
スペーサ725は写真製版のパターン化に従順な材料を含むことができる。写真製版のパターン化は、他の方法と比較して正確な寸法および/または位置決めで、スペーサ725を作るための簡単で安価な方法を提供する。適当な材料は、写真製版のパターン化することができる有機および/または無機の材料を含む任意の材料を含む。適当な材料は、例えば、マスクとエッチング液を使用して、直接フォトパターン化可能な(写真限定可能な)および/または間接的にフォトパターン化可能である。有利に写真製版的にパターン化される材料は高度な制御と精度を有したさまざまな形とサイズに形成することができる。さらに、パターン化のための広範囲の材料とプロセスが開発されて、集積半導体装置、例えば、集積回路(IC)の製造で慣習上使用される。選択される特定の材料は例えば、物理的強度、電気伝導率、水の輸送特性、製作条件、製造能力等、技術で知られている要素に依存するだろう。模範的材料はフォトレジスト、他のフォトパターン化可能な材料、平担化材料、金属、誘電体、半導体、高分子および同等物を含んでいる。いくつかの実施例では、材料は合成物、合金、共重合体および/または混合体である。適当なフォトレジストに関する一例は、エポキシベースのフォトレジストであるMicroChem社(Newton,MA)から利用可能なSU-8である。間接的にフォトパターン化可能な材料に関する例は、パリレン（パラキシリレン高分子）である。適当な金属はアルミニウムと銅を含んでいる。また、他の材料が使われるかもしれない。現在の応用は、これから発見されるか、または考案される他の材料とプロセスと同様に、知られている材料とプロセスの両方の使用を考慮する。
いくつかの実施例はパッケージ構造700にさらに乾燥剤を含み(示されない)、それはその中の湿気を吸収する。上で議論したように、変調器710のいくつかの実施例は湿気により否定的に影響される。そのような実施例に乾燥剤を提供すると、装置の性能および/または信頼性が改良される。
一般に、乾燥剤は湿気を吸収するが変調器710の動作を妨げない任意の物質である。適当な乾燥剤の材料は、限定するわけではないが、ゼオライト、モレキューラーシーブ、表面吸着剤、バルク吸着剤および水と反応する化合物を含む。乾燥剤の選択に貢献する要素は、吸収率を含む乾燥剤の吸収特性、および乾燥剤の有効な容量と同様に、吸収されるべき期待された湿気の量を含んでいる。乾燥剤は任意の適当な形状、形および/またはサイズを有し、任意の適当な方法で適用されるかもしれない。
パッケージ700を製造するプロセスが基板716にスペーサ725を作ることに限定されないことが認識されるべきである。例えば、以下で議論するように、いくつかの実施例では、スペーサ725は背板 728の第1の側面作られる。どちらの場合でも、以下でより十分に議論するように、変調器710のアレイ712はパッケージ構造700の中にカプセル化される。
いくつかの実施例では、接着剤(示されない)は、スペーサ725に接触する背板 728の領域に対応するスペーサの接触表面734に適用される。他の実施例では、接触表面734はスペーサ725に接触する基板716の領域に対応している。接着剤がパッケージ構造700を固定することができるくらいの強度を提供するように選択される。いくつかの実施例では、接着剤はまた、例えば温度変化および/または物理的な衝撃を含んでいる、ディスプレイパッケージ700の期待された環境状態に対して十分な耐久性を提供するように選択される。適当な接着剤は技術で知られている。当業者は、接着剤を使用する実施例において、基板716と背板 728との間の距離が接着剤とスペーサ725の厚みに依存することを理解するだろう。
上で議論したように、凝縮した水はいくつかの変調器710の動作を妨げる。従って、いくつかの実施例では、実質的に接着剤によって形成されたシールがどんな水蒸気もパッケージ構造700に潜入することを禁止する。例えば、いくつかの実施例では、接着剤によって形成されたシールは、略0.2 g・mm/m２・kPa・dayから略4.7 g・mm/m２・kPa・dayの水蒸気透過率を持っている。この範囲内の水蒸気透過率があるシールはここに“半ハーメティクシール”と呼ばれる。他の実施例では、シールはより多いまたはより少ない水蒸気に対する透過性である。いくつかの実施例では、シールは実質的にハーメティクシールを含む。
接着剤を使用する実施例では、接着剤によって形成されたシールの寸法は水蒸気の浸透に影響する。いくつかの実施例では、接着剤のシールはおよそ0.5mmからおよそ5mm幅である。いくつかの好ましい実施例では、接着剤のシールはおよそ1mmからおよそ2mm幅である。いくつかの実施例では、接着剤のシールの幅はスペーサの幅と実質的に同じである。他の実施例では、接着剤のシールの幅はスペーサの幅と異なっている。例えば、いくつかの実施例では、接着剤のシールの幅はスペーサの幅よりも狭い。他の実施例では、接着剤のシールの幅はスペーサの幅よりも広い。いくつかの実施例では、接着剤のシールは不均等な幅を持っている。いくつかの実施例には、接着剤のシールはおよそ2μmからおよそ200μmの厚さである。いくつかの好ましい実施例では、接着剤のシールはおよそ20μm未満の厚さである。いくつかの好ましい実施例には、接着剤のシールはおよそ5μmからおよそ10μmの厚さである。他の実施例では、接着剤のシールは他の寸法を持っている。いくつかの実施例では、接着剤のシールの厚さは実質的に一定である。他の実施例では、接着剤のシールの厚さは不均等である。当業者は、特定の応用によるシールの寸法が材料のタイプ、その機械的な性質、およびその透過率を含む要素に依存することを理解するだろう。
いくつかの実施例では、接着剤はUVおよび/または熱で硬化可能な接着剤を含む。いくつかの実施例では、接着剤はエポキシベースの接着剤を含む。他の実施例では、接着剤は別のタイプの接着剤、例えばポリウレタン、ポリイソブチレン、シリコンおよび同等物を含む。他の実施例では、シールは高分子かプラスチックを含む。他の実施例では、シールは液体スピン-オンガラス、ガスケット(例えば、O-リング)、はんだ、薄いフィルム金属溶接部、またはガラスフリットである。いくつかの実施例では、スペーサ725は、例えば、熱溶接によって基板716か背板 728に直接シールされる。当業者は、他のタイプのシールもまた可能であることを理解するだろう。
パッケージ構造700'の別の実施例が図7Bに断面図で示される。パッケージ構造700'は、その上に形成された変調器710'のアレイ712'を有する基板716'、スペーサ725'、背板 728'、および乾燥剤744'を含む。図示された実施例において、基板716'、変調器710'、スペーサ725'、および乾燥剤744'は上で説明されたのと同じである。図示された実施例では、背板 728'は第1の側面730'および第2の側面732'を含む。第1の側面730'は凹状部分、即ち凹所731'を含む。従って、この構成を有する背板 728'はまたここに“凹所のある背板”と呼ばれる。図示された実施例はまた、任意のフランジ733'を含む。図示された実施例において、第2の側面732'はまた、それも任意である凸状部分を含む。第2の側面732'’にフランジおよび/または凸状部分を含まない凹所のある背板 728'’の実施例が図7Cで示される。図7Bで示された実施例と同様に、凹所731'’が背板の第1の側面に形成される。
図7Bに戻って、いくつかの実施例で凹状部分731'はアレイ712'と背板の第1の側面730'との間の追加間隙、即ちヘッドスペースを提供し、その結果、ディスプレイパッケージ700'が使用中または製作中に、変調器710'が背板 728'に接触するという尤度を減少させる。他の実施例では、乾燥剤744'が背板の凹所731'に配列される。他の実施例では、凹所731'はアレイ712'と背板の第1の側面730'との間の同じヘッドスペースでより短いスペーサ725'の使用を可能にする。
図7Bおよび図7Cで示された凹所のある背板728'と728''の実施例は、上で議論した材料から作られる。いくつかの実施例では、凹所のある背板はガラス、硼珪酸塩ガラス、高シリカガラス、シリカおよび/またはアルミナである。他の実施例では、凹所のある背板は金属、ステンレス、アルミニウム、または同等物である。他の実施例では、凹所のある背板は高分子樹脂、例えばポリアルケン、ポリアミド、ポリエステル、エポキシ樹脂、または共重合体および/またはその混合物を含む。いくつかの実施例では、凹所のある背板は例えば強化および/または電気的伝導ファイバーを含む合成物である。
当業者は、凹所のある背板の厚さが凹所のある背板の寸法、それが作られる材料、必要な剛性、透明性等に依存することを理解するだろう。その上、例えば図7Cで示された実施例のような凹所のある背板のいくつかの実施例には、不均等な厚さがある。いくつかの実施例では、凹状部分の最も薄い領域が少なくともおよそ0.5mmからおよそ5mmの厚さである。いくつかの実施例では、凹所はおよそ50μmからおよそ5mmの深さである。いくつかの好ましい実施例では、凹所はおよそ100μmからおよそ500μmの深さであり、例えば、およそ150μm、およそ200μm、およそ250μm、およそ300μm、およそ350μm、およそ400μm、またはおよそ450μmの深さである。
当業者は、凹所のある背板を作る特定の方法が、凹所のある背板を含む材料または複数の材料、寸法、公差等を含む要素に依存することを理解するだろう。適当な方法はエッチング、機械加工、スタンピング、エンボシング、鍛造、ピーニング、研摩、アトリッティング等を含んでいる。いくつかの実施例では、凹所のある背板はモノリシックである。他の実施例では、凹所のある背板は、例えば別々のフランジのような副組立体または副部品を含む。
パッケージ構造のいくつかの実施例は複数のスペーサを含む。図8Aはその上に形成された変調器810のアレイ812を有する基板816、背板 828、および乾燥剤844を含むパッケージ構造800の実施例を示す。図示されたパッケージ構造800はさらにそこに入れ子にした第1のスペーサ825と第2のスペーサ826を含む。図示された実施例では、乾燥剤848は第1と第2のスペーサ825と826の間の領域846に配置される。他の実施例は第1と第2のスペーサ825と826の間に乾燥剤を含まない。いくつかの実施例において、第2のスペーサ826は、例えば極端な環境状態のもとで、および/または臨界的な応用のミッションで、第1のスペーサ825が失敗の場合にバックアップとして機能する。他の実施例では、第2のスペーサ826は水蒸気に対し比較的透過性であり、その結果アレイ812の中および周りのどんな水蒸気もスペーサ826を通過させ、乾燥剤848による吸収を可能にする。いくつかの実施例において、第2のスペーサ826は、例えば、細粉の形の乾燥剤、粉を生成する乾燥剤、蒸気を生成する乾燥剤等の、そうしなければ収容できない乾燥剤848の使用を可能にする。図示された構成はまた、大量の乾燥剤の使用を可能にし、その結果、装置の信頼性を増加させる。他の実施例は追加スペーサを含む。
図8Bで示されたパッケージ構造800'の実施例では、スペーサ825'は凹所のあるキャップ828'に形成される。シール840'が基板816'と背板 828'の間に延在し、スペーサ825'を囲んでいる。図示された実施例では、シールの部分840'aはスペーサ825'と基板816'の間に配置される。スペーサ825'が基板816'上に形成される実施例では、シールの部分840'bはスペーサ825'と背板 828'の間に配列される。いくつかの実施例では、部分840'aの高さはおよそ20μm未満であり、例えば、およそ5μmからおよそ10μmまでである。いくつかの実施例では、基板816'と背板 828'の間に延在するシール840'bの部分は、一次バリア層として役立ち、スペーサ825'は二次バリア層として機能する。従って、いくつかの実施例では、シールの材料がハーメティクまたは半ハーメティクシールを提供するように選択される。他の実施例では、スペーサ825'が一次湿気バリアである。シール840'のための適当な材料は上で説明された。いくつかの好ましい実施例では、シール840'は例えば、エポキシ、シリコン、ウレタンおよび同等物のような接着剤である。
いくつかの実施例では、スペーサ825'はダムとして機能し、その製作中にパッケージ構造800'の内部に流れる接着剤を減少させる。いくつかの実施例では、スペーサ825'のダム効果はパッケージ構造800'の中心に近付けてシール840'を位置付けることを許容し、その結果、より小さい装置の製造を可能にする。パッケージ構造800'を製造するための方法の実施例では、スペーサ825'は背板 828'に形成される。接着剤のビードは基板816'の接触領域に適用される。接着剤はシール840'を形成する。そして背板 828'と基板816'は一方が他方の上に置かれる。背板 828'と基板816'が一緒にされるとき、スペーサ825'は接着剤のビードに接触する。構成部品がより近くに一緒にされるとき、装置の中に捕らえられた空気が内部に向かって流れる接着剤を防止するので、接着剤はスペーサ825'の外部に向かって流れる傾向がある。基板816'とスペーサ825'の間に残る接着剤の層はシールの部分840'aを形成する。スペーサ825'の外部の周りに流れる接着剤はシールの部分840'bを形成する。
図9は図10A乃至図10Fに断面図で示された構造に関してパッケージ構造を作るための方法の実施例のフローチャートであり、それは図9のプロセスの実施例を図式的に示す。
ステップ910において、パターン化可能な材料1036の層が蒸着される。適当な材料は上で議論した。図10Aで示された実施例では、パターン化可能な材料1036は基板1016の上に支持された干渉変調器1010の上に蒸着される。図10Aで示された基板1016の表面の変調器1010は、例えば、米国公開出願2004/0051929に記述されたプロセスで以前に作られている。当業者は、そのすべてが本開示内に考慮される、変調器1010の同じタイプまたは他のタイプ変調器のどちらかを作るために、他のプロセスが役に立つことを理解するであろう。また、当業者は、ここに明らかにされるシステム、装置、および方法が他のタイプのMEMS構造に適用可能であることを理解するだろう。以下により詳細に議論する他の実施例では、パターン化可能な材料1036は背板 1028に蒸着される。
ステップ910において、パターン化可能な材料1036の層が蒸着される。適当な材料は上で議論した。図10Aで示された実施例では、パターン化可能な材料1036は基板1016の上に支持された干渉変調器1010の上に蒸着される。図10Aで示された基板1016の表面の変調器1010は、例えば、米国公開出願2004/0051929に記述されたプロセスで以前に作られている。当業者は、そのすべてが本開示内に考慮される、変調器1010の同じタイプまたは他のタイプ変調器のどちらかを作るために、他のプロセスが役に立つことを理解するであろう。また、当業者は、ここに明らかにされるシステム、装置、および方法が他のタイプのMEMS構造に適用可能であることを理解するだろう。以下により詳細に議論する他の実施例では、パターン化可能な材料1036は背板 1028に蒸着される。
パターン化可能な材料1036の層は、例えばスピンコーティング、スパッタリング、物理的な蒸気堆積、化学的な蒸気堆積等の技術で知られている任意の適当な方法を使用して蒸着される。当業者は、層を蒸着するのに使用される特定の方法または複数の方法が、使用される特定のパターン化可能な材料または複数の材料に依存することを理解するだろう。図10Aで示された実施例では、パターン化可能な材料1036の層は変調器1010を覆っている。他の実施例では、パターン化可能な材料1036の層は変調器1010を覆っていない。図示された実施例では、パターン化可能な材料1036の層の厚さは基板1016および/または変調器1010の頂部、および背板 1028(図10Eに示される)間の必要な分離に依存する。いくつかの実施例では、基板1016と背板 1028(ヘッドスペース)の間の必要な分離はおよそ100μmからおよそ5mmである。その結果、パターン化可能な材料1036の層は同じか同様の厚さを有する。他の実施例では、基板1016および/または変調器1010の頂部、および背板 1028間の必要な分離は異なった値を持っており、従ってパターン化可能な材料1036層の厚さは調整される。上で議論したように、例えば図7Bで示されたような凹所のある背板は、より短いスペーサ1025を使用して等価なヘッドスペースを提供する。
ステップ920では、図10Bで示されたように、パターン化可能な材料1036の層にマスク1038が形成される。マスク1038を形成するのに使用される特定の材料と方法は、当業者に知られている要素に依存し、例えば、特定のパターン化可能な材料、マスクの材料の硬化条件、マスクの材料のエッチング条件、パターン化可能な材料のエッチング条件、変調器1010の製作で使用される材料、基板、その後のプロセスステップおよび材料等を含んでいる。いくつかの実施例では、マスク1038はフォトレジストを含む。いくつかの実施例では、フォトレジストはポジティブレジストである。他の実施例では、フォトレジストはネガティブレジストである。フォトレジストを使用する実施例において、マスク1038は適当な放射源およびパターンを使用してフォトレジストを露出し、必要なパターンでマスク1038を提供するように露出された材料を現像することを含むプロセスを使用して形成される。当業者は、他の材料もまたマスクを作る際に役に立つことを理解するだろう。例えば、材料の露出部分と非露出部分が開示されたプロセスと互換性がある、異なった特性を有するような、光に露出されたとき特性を変える任意の適当な材料が有用である。他の実施例において、マスク1038は、例えばインクジェット印刷、スクリーン印刷、または接触印刷によって印刷される。
図示された実施例では、マスク1038は、スペーサ1025を形成するためにパターン化可能な材料1036の層をパターン化するように使用される。その結果、マスク1038は必要なスペーサ1025の形と寸法に実質的に一致した形と寸法を有する。例えば、いくつかの実施例では、スペーサ1025は、変調器1010のアレイ1012を取り囲む周辺に延在するように構成される。
ステップ930では、図10Cで示されるように、パターン化可能な材料はスペーサ1025を形成するためにエッチングされる。マスク1038が形成された後に、パターン化可能な材料1036のマスクされなかった部分がエッチングされる。当業者は、エッチング方法が、選択されたマスク材料、選択されたパターン化可能な材料、および装置で使用される他の材料に従って選択されることを理解するだろう。適当なエッチング方法はドライエッチングとウエットエッチングを含んでいる。エッチングのプロセスにおいて、マスク1038の下のパターン化可能な材料はエッチング液から保護されて、その結果スペーサ1025を形成する。
ステップ940では、マスク1038は技術で知られている方法を使用して図10Dで示された構造を提供するために取り除かれる。
代替の実施例では、図10Dで示された構造はマスク1038あるいはエッチングステップを形成することなく作られる。これらの実施例のいくつかでは、ステップ910で蒸着させたパターン化可能な材料1036がフォトパターン化可能な材料、例えばフォトレジストを含む。フォトパターン化可能な材料1036は、上で説明されたように、直接スペーサ1025を形成するために次に、露出されかつ現像される。
代替の実施例では、図10Dで示された構造はマスク1038あるいはエッチングステップを形成することなく作られる。これらの実施例のいくつかでは、ステップ910で蒸着させたパターン化可能な材料1036がフォトパターン化可能な材料、例えばフォトレジストを含む。フォトパターン化可能な材料1036は、上で説明されたように、直接スペーサ1025を形成するために次に、露出されかつ現像される。
いくつかの実施例では、スペーサ1025は追加処理を受ける。いくつかの実施例では、パターン化可能な材料の付加的な層は、例えば合成物および/またはより高いスペーサ1025を作るために、上で説明されたように蒸着およびパターン化される。いくつかの実施例では、スペーサ1025は、例えば機械的または化学-機械的な平面化によって平面にされる。
ステップ950では、図10Eで示されたように、接着剤1040がスペーサの頂部に適用される。適当な接着剤については上で議論された。接着剤1040は、例えばスクリーン印刷、インクジェット印刷、接触印刷により、あるいは接着剤のフィルムとして技術で知られている任意の方法を使用して適用される。他の実施例では、接着剤1040は、例えばスクリーン印刷、インクジェット印刷、接触印刷により、あるいは接着剤のフィルムとして任意の適当な方法によって背板 1028に適用される。当業者は、他の方法が接着剤1040を適用すること役に立つことを認識するであろう。上で議論したように、いくつかの実施例は接着剤を使用しない。従って、ステップ950は選択可能である。
ステップ960では、背板 1028が図10Fで示されたようにスペーサ1025に固定される。スペーサ1025が背板に形成される実施例において、ステップ960では、基板1016がスペーサ1025に密封される。図示された実施例において、背板 1028は接着剤1040を用いて位置付けされかつ接触される。適当な接着剤は上で説明された。そして、接着剤1040は、例えばUVか熱硬化により、接着剤のための適当な条件のもとで硬化される。接着剤を使用しない実施例においては、背板 1028または基板1016は、例えば熱溶接によって、別の方法を使用してスペーサ1025に密封される。
図10Fに示されるように、背板 1028および基板1016は、アレイ1012が配列されるパッケージ構造1000内に空洞1042を形成する。図示された実施例において、スペーサ1025は背板 1028と基板1016の間の距離、従って空洞1042の高さを確立する。この空洞1042の高さが変調器1010の害されない動作を可能にするように選択される。
図10Fで示された実施例では、背板 1028はさらにそれに固定した乾燥剤1044を含む。適当な乾燥剤については上で議論した。いくつかの実施例では、乾燥剤は、背板 1028をスペーサ1025に固定する前に、例えば接着剤および/または機械的手段を使用して背板 1028に固定される。従って、乾燥剤1044はパッケージ構造の空洞1042の中に封入される。
図示された実施例では、乾燥剤1044は変調器1010と背板 1028の間で背板 1028に付着するシートの形をしている。他の実施例では、乾燥剤1044は別の形を持っているおよび/または空洞1042の異なった位置に配列される。例えば、いくつかの実施例では、乾燥剤1044は例えば、スペーサ1025とアレイ1012の間の別な位置に配列される。いくつかの実施例では、乾燥剤1044は空洞1042の中で多くのパッケージ、例えば、バッグかカプセルに提供される。図示された実施例では、スペーサ1025の高さは、変調器1010の動作のための十分な間隙を提供するために乾燥剤の寸法を考慮に入れて調整される。
上で説明された実施例と同様の実施例では、スペーサ1025は基板1016よりむしろ背板 1028に形成される。従って、ステップ910では、パターン化可能な材料1036の層は背板 1028に蒸着される。ステップ920では、マスク1038はパターン化可能な材料1036の層に形成される。ステップ930では、パターン化可能な材料は、スペーサ1025を形成するためにエッチングされる。ステップ940では、マスクは取り除かれる。ステップ950では、接着剤1040がスペーサ1025に適用される。ステップ960では、変調器1010のアレイが支持された基板1016がスペーサ1025に固定される。上で議論したように、いくつかの実施例では、スペーサ1025はフォトパターン化可能な材料、例えばフォトレジストを含む、その結果、別々のマスキングとエッチングステップは必要でない。
例1
酸化物のスペーサ
この例では、スペーサはシリコン二酸化物である。干渉アレイは犠牲または剥離エッチングのすぐ前のステップを通して、米国公開出願2004/0051929で説明されるように作られた。シリコン二酸化物の層は部分的に作られたアレイの上に蒸着された。異なった実験には、シリコン二酸化物層は5000Aから5μmまでの厚さであった。より厚い層はいくつかの実験で使用された。スペーサは、フォトレジストを使用した従来のマスキング、およびエッチングによりシリコン二酸化物層から形成された。そして、剥離エッチングが米国公開特許2004/0051929で説明されるように実行された。エポキシ接着剤が背板の接触領域に適用され、背板はスペーサに接着された。平面と凹所のある背板の両方が使用された。
酸化物のスペーサ
この例では、スペーサはシリコン二酸化物である。干渉アレイは犠牲または剥離エッチングのすぐ前のステップを通して、米国公開出願2004/0051929で説明されるように作られた。シリコン二酸化物の層は部分的に作られたアレイの上に蒸着された。異なった実験には、シリコン二酸化物層は5000Aから5μmまでの厚さであった。より厚い層はいくつかの実験で使用された。スペーサは、フォトレジストを使用した従来のマスキング、およびエッチングによりシリコン二酸化物層から形成された。そして、剥離エッチングが米国公開特許2004/0051929で説明されるように実行された。エポキシ接着剤が背板の接触領域に適用され、背板はスペーサに接着された。平面と凹所のある背板の両方が使用された。
平面または凹所のある背板のどちらかにシリコン二酸化物スペーサを形成し、次に干渉変調器アレイに背板を付着させることにおいて、同様の手順が用いられた。
例2
有機的なスペーサ
基板に有機的なスペーサを作るために、同様の手順に従った。スペーサはSU-8フォトレジスト(Microchem Corp) 、厚さ5000A乃至10μmであった。フォトレジストは犠牲エッチングステップの前に基板にスピン-コーティングされ、次に露出されかつ現像された。そして、犠牲剥離エッチングが実行された。エポキシ接着剤が背板に適用され、パッケージが組み立てられた。平面と凹所のある背板の両方が使用された。
例2
有機的なスペーサ
基板に有機的なスペーサを作るために、同様の手順に従った。スペーサはSU-8フォトレジスト(Microchem Corp) 、厚さ5000A乃至10μmであった。フォトレジストは犠牲エッチングステップの前に基板にスピン-コーティングされ、次に露出されかつ現像された。そして、犠牲剥離エッチングが実行された。エポキシ接着剤が背板に適用され、パッケージが組み立てられた。平面と凹所のある背板の両方が使用された。
背板に有機的なスペーサを形成して、次に背板を干渉変調器アレイに付着させることにおいて、同様の手順が用いられた。
当業者は、上で説明された製造プロセスにおける変化、例えばステップの追加および/または除去、または順序の変化が可能であることを理解するだろう。そのうえ、ここに説明された方法、構造、およびシステムは、他のタイプのMEMS装置、例えば他のタイプの光学変調器を含む他の電子装置をパッケージすることに役立つ。
当業者は、上で説明された製造プロセスにおける変化、例えばステップの追加および/または除去、または順序の変化が可能であることを理解するだろう。そのうえ、ここに説明された方法、構造、およびシステムは、他のタイプのMEMS装置、例えば他のタイプの光学変調器を含む他の電子装置をパッケージすることに役立つ。
図11A及び11Bはディスプレイ装置2040の実施例を例示するシステムブロック図である。ディスプレイ装置2040は、例えば、セルラーもしくは携帯電話であってもよい。しかしながら、ディスプレイ装置2040の同じ構成部品またはそのわずかな変形はまたテレビ及びポータブルメディアプレーヤといった様々な型式のディスプレイ装置の例示である。
ディスプレイ装置2040は筐体（housing）2041、ディスプレイ2030、アンテナ2043、スピーカー2045、入力装置2048、及びマイクロホン2046を含む。筐体2041は注入成形及び真空成形を含め、当業者に周知の様々な製造工程から一般に形成される。さらに、筐体2041はプラスチック、金属、ガラス、ゴム、及びセラミックス、またはその組合せを含む材料から作られるが、それに限るものではない。一実施例では、筐体2041は異なる色、または異なるロゴ、絵、または記号を含む他の移動可能な部分と置換えできる移動可能な部分（示されない）を含む。ここに示されたように、典型的なディスプレイ装置2040のディスプレイ2030は双安定ディスプレイを含めて、様々なディスプレイのいずれでもよい。他の実施例では、当業者に周知のように、ディスプレイ2030はプラズマ、ＥＬ、ＯＬＥＤ、ＳＴＮ型ＬＣＤ、または上述のＴＦＴ型ＬＣＤといった平面パネルディスプレイ、ＣＲＴまたは他の電子管装置のような非平面パネルディスプレイを含む。しかしながら、本実施例を述べるために、ここに述べられたように、ディスプレイ2030は干渉変調器ディスプレイを含む。
典型的なディスプレイ装置2040の一実施例の構成部品は図11Bに概略的に例示される。例示の典型的なディスプレイ装置2040は筐体2041を含み、その中に少なくとも部分的に包装された追加の部品を含むことができる。例えば、一実施例では、典型的なディスプレイ装置2040はトランシーバ2047に接続されたアンテナ2043を含む網インタフェース2027を含む。トランシーバ2047はプロセッサ2021に接続され、それは調整ハードウェア2052に接続されている。調整ハードウェア2052は信号を調整する（例えば、フィルタする）ように構成される。調整ハードウェア2052はスピーカー2045及びマイクロホン2046に接続されている。プロセッサ2021はまた入力装置2048及び駆動制御器2029に接続されている。駆動制御器2029はフレームバッファ2028及びアレイ駆動回路2022に接続され、それはディスプレイアレイ2030と順に接続される。電源2050は特定の典型的ディスプレイ装置2040設計によって必要とされる全ての構成部品に電力を供給する。
網インタフェース2027は典型的なディスプレイ装置2040が網上で一以上の装置と通信することができるようにアンテナ2043及びトランシーバ2047を含む。一実施例では、網インタフェース2027はまたプロセッサ2021の要求を軽減するためにいくつかの処理能力を有する。アンテナ2043は信号を送信及び受信する当業者に既知のいずれかのアンテナである。一つの実施例では、アンテナはＩＥＥＥ８０２．１１（ａ）、（ｂ）、または（ｇ）を含む、ＩＥＥＥ８０２．１１規格に従ってＲＦ信号を送信し、且つ受信する。別の実施例では、アンテナはＢＬＵＥＴＯＯＴＨ規格に従ってＲＦ信号を送信し、且つ受信する。セルラー電話の場合には、アンテナは無線携帯電話網内で通信するために使用されるＣＤＭＡ、ＧＳＭ、ＡＭＰＳ或いは他の既知の信号を受信するように設計されている。信号がプロセッサ2021によって受取られ、さらに処理されるように、トランシーバ2027はアンテナ2043から受信された信号を前処理する。信号が典型的なディスプレイ装置2040からアンテナ2043を経由して送信されるように、トランシーバ2047はまたプロセッサ2021から受取った信号を処理する。
代替実施例では、トランシーバ2047は受信器と置換えることができる。さらに別の代替実施例では、網インタフェース2027は画像ソース（image source）と置換えることができ 、それはプロセッサ2021に送られる画像データを記憶し、且つ生成することができる。例えば、画像ソースは画像データを含むディジタルビデオディスク（ＤＶＤ）、またはハードディスクドライブ、もしくは画像データを生成するソフトウェアモジュールである。
プロセッサ2021は一般に典型的なディスプレイ装置2040の全体の動作を制御する。プロセッサ2021は網インタフェース2027または画像ソースからの圧縮画像データといったデータを受取り、生画像データに、もしくは生画像データに容易に処理されるフォーマットにデータを処理する。そして、プロセッサ2021は処理されたデータを駆動制御回路2029もしくは記憶のためのフレームバッファ2028に送る。生データは一般的に画像内の各場所の画像特性を特定する情報を云う。例えば、そのような画像特性は色、飽和度、及びグレイ-スケールレベルを含む。
一実施例では、プロセッサ2021は典型的なディスプレイ装置2040の動作を制御するマイクロコントローラ、ＣＰＵ、または論理ユニットを含む。調整ハードウェア2052は一般的に信号をスピーカー2045に伝送し、且つマイクロホン2046から信号を受取る増幅器及びフィルタを含む。調整ハードウェア2052は典型的なディスプレイ装置2040内の個別構成部品であり、プロセッサ2021または他の構成部品の中に組込まれる。
駆動制御器2029はプロセッサ2021によって生成された生画像データをプロセッサ2021から、或いはフレームバッファ2028から直接受取り、アレイ駆動回路2022へ高速伝送のために生画像データを適切に再フォーマットする。特に、駆動制御器2029はディスプレイアレイ2030全体を走査するのに適した時間順序を持つようにラスター類似フォーマットを持つデータフローに再フォーマットする。そして、駆動制御器2029はフォーマットされた情報をアレイ駆動回路2022に送る。駆動制御器2029は、ＬＣＤ制御器のように、単体の集積回路（ＩＣ）としてのシステムプロセッサ2021と大抵は関連しているが、そのような制御器は多くの方法で実施される。それらはハードウェアとしてプロセッサ2021に埋込まれるか、ソフトウェアとしてプロセッサ2021に埋込まれるか、もしくはアレイ駆動回路2022を持つハードウェアに完全に統合（集積）される。
一般的に、アレイ駆動回路2022は駆動制御器2029からフォーマット情報を受取り、ディスプレイのｘ‐ｙ行列の画素から来るビデオデータを数百、時には数千のリード線に毎秒多数回印加される並列集合の波形に再フォーマットする。
一実施例では、駆動制御器2029、アレイ駆動回路2022、及びディスプレイアレイ2030はここに述べられたディスプレイのいずれの型式にも適している。例えば、一実施例では、駆動制御器2029は従来のディスプレイ制御器または双安定ディスプレイ制御器（例えば干渉変調器制御器）である。別の実施例では、アレイ駆動回路2022は従来の駆動回路または双安定ディスプレイ駆動回路（例えば干渉変調器駆動回路）である。一実施例では、駆動制御器2029はアレイ駆動回路2022と集積化される。そのような実施例は携帯電話、腕時計、及び他の小面積ディスプレイといった高集積化システムでは一般的である。さらに別の実施例では、ディスプレイアレイ2030は典型的なディスプレイアレイまたは双安定ディスプレイアレイ（例えば、干渉変調器のアレイを含むディスプレイ）である。
一実施例では、駆動制御器2029、アレイ駆動回路2022、及びディスプレイアレイ2030はここに述べられたディスプレイのいずれの型式にも適している。例えば、一実施例では、駆動制御器2029は従来のディスプレイ制御器または双安定ディスプレイ制御器（例えば干渉変調器制御器）である。別の実施例では、アレイ駆動回路2022は従来の駆動回路または双安定ディスプレイ駆動回路（例えば干渉変調器駆動回路）である。一実施例では、駆動制御器2029はアレイ駆動回路2022と集積化される。そのような実施例は携帯電話、腕時計、及び他の小面積ディスプレイといった高集積化システムでは一般的である。さらに別の実施例では、ディスプレイアレイ2030は典型的なディスプレイアレイまたは双安定ディスプレイアレイ（例えば、干渉変調器のアレイを含むディスプレイ）である。
入力装置2048はユーザが典型的なディスプレイ装置2040の動作を制御することを可能にする。一実施例では、入力デバイス2048はＱＷＥＲＴＹキーボードまたは電話器キーパッドといったキーパッド、ボタン、スイッチ、タッチスクリーン、感圧または感熱膜を含む。一実施例では、マイクロホン2046は典型的なディスプレイ装置2040の入力装置である。マイクロホン2046がデータを装置に入力するために使用されるとき、音声命令がユーザによって典型的なディスプレイ装置2040の動作を制御するために提供される。
電源2050は当業者に周知の様々なエネルギー蓄積装置を含む。例えば、 一実施例では、電源2050はニッケル-カドミウム電池またはリチウムイオン電池のような充電式電池である。別の実施例では、電源2050は再生可能エネルギー源、キャパシタ、またはプラスチック太陽電池、及び太陽電池塗料を含む太陽電池である。別の実施例では、電源2050は壁出口から電力を得るように構成される。
いくつかの実施では、制御プログラム機能は、上述のように、電子ディスプレイシステムにおけるいくつの場所に位置する駆動制御器中に在駐する。いくつかの場合には、制御プログラム機能はアレイ駆動回路2022中に在駐する。当業者は上述の最適化がいくつかのハードウェア及び／またはソフトウェア構成要素及び様々な構成において実施されることを認識するであろう。
前述の詳細な説明は様々な実施例に適用された発明の新規な特徴を示し、述べ、且つ指摘してきたが、例示された装置の形態及び内容における様々な省略、代用、及び変更が本発明の精神から逸脱することなく当業者によってなされることは理解されるであろう。認識されるように、本発明は、いくつかの特徴が他のものから分離して使用または実行されるとき、ここに詳しく説明された特徴と利益のすべてを提供しない形で実施例されるかもしれない。
710・・・干渉変調器 712・・・アレイ 716・・・基板 725・・・スペーサ 728・・・背板
Claims (42)
- 干渉変調器のアレイが形成された基板と、
背板と、
パッケージを形成するために基板と背板の間に配置されたパターン化されたスペーサとを含み、スペーサはアレイを取り囲み、外部の環境がパッケージに入ることを防止するディスプレイ装置。 - パターン化されたスペーサが背板に形成された請求項 1のディスプレイ装置。
- パターン化されたスペーサがフォトレジストを含む請求項 1のディスプレイ装置。
- フォトレジストがエポキシベースのフォトレジストである請求項 3のディスプレイ装置。
- 基板が透明な部分を含み、干渉変調器のアレイに形成された画像が基板を通して見ることができる請求項 1のディスプレイ装置。
- 基板がガラスを含む請求項 5のディスプレイ装置。
- 背板が凹所のある背板である請求項 1のディスプレイ装置。
- 背板がガラスを含む請求項 1のディスプレイ装置。
- ディスプレイ装置がさらにパッケージの内側に乾燥剤を含む請求項 1のディスプレイ装置。
- 乾燥剤がカルシウム酸化物である請求項 9のディスプレイ装置。
- ディスプレイ装置がさらにスペーサと基板の間に配置された接着剤を含む請求項 1のディスプレイ装置。
- 干渉変調器の前記アレイと電気的に通信し、画像データを処理するように構成されたプロセッサと、
前記プロセッサと電気的に通信するメモリ装置とをさらに含む請求項 1のディスプレイ装置。 - 前記干渉変調器のアレイに少なくとも1つの信号を送るように構成された駆動回路をさらに含む請求項 12のディスプレイ装置。
- 前記駆動回路に前記画像データの少なくとも一部を送るように構成された制御器をさらに含む請求項 13のディスプレイ装置。
- 前記プロセッサに前記画像データを送るように構成された画像源モジュールをさらに含む請求項 12のディスプレイ装置。
- 前記画像源モジュールが少なくとも受信機、トランシーバ、および送信機の1つを含む請求項 15のディスプレイ装置。
- 入力データを受信し、かつ前記入力データを前記プロセッサと通信するように構成された入力装置をさらに含む請求項 12のディスプレイ装置。
- 干渉光学変調器のアレイが形成された基板を得ることと、
背板を得ることと、
パターン化することによってスペーサを形成し、前記スペーサが、アレイを取り囲みかつ外部の環境がアレイに接することを防止するように構成されることと、
基板、背板、およびスペーサを組み立ててディスプレイ装置を提供することとを含むディスプレイ装置の製造方法。 - パターン化されたスペーサが背板に形成された請求項 18の方法。
- パターン化されたスペーサがフォトレジストを含む請求項 18の方法。
- パターン化されたスペーサがマスクを使用して形成される請求項 18の方法。
- 基板が透明な部分を含み、かつ干渉光学変調器のアレイに形成された画像が基板を通して見ることができる請求項 18の方法。
- 基板がガラスを含む請求項 18の方法。
- 背板が凹所のある背板である請求項 18の方法。
- 背板がガラスを含む請求項 18の方法。
- ディスプレイ装置がさらにスペーサと基板の間に配置された接着剤を含む請求項 18の方法。
- 請求項 18の方法によって製造されたディスプレイ装置。
- 光を透過する透過手段と、
前記透過手段を通して透過された光を変調する変調手段と、
前記変調手段をカバーするカバー手段と、
パッケージを形成するため透過手段とカバー手段との間に配置された間隔をあけるためのスペーサ手段とを含み、スペーサ手段が変調手段を取り囲み、外部の環境がパッケージに入ることを防止するディスプレイ装置。 - 前記透過手段が透明な基板を含む請求項 28のディスプレイ装置。
- 前記変調手段が干渉変調器を含む請求項 28のディスプレイ装置。
- 前記カバー手段が背板を含む請求項 28のディスプレイ装置。
- 前記背板が薄いフィルム背板である請求項 31のディスプレイ装置。
- 背板が凹所のある背板である請求項 32のディスプレイ装置。
- 背板がガラスを含む請求項 32のディスプレイ装置。
- 前記スペーサ手段がパターン化されたスペーサを含む請求項 28のディスプレイ装置。
- パターン化されたスペーサが背板に形成される請求項 35のディスプレイ装置。
- パターン化されたスペーサがフォトレジストを含む請求項 35のディスプレイ装置。
- フォトレジストがエポキシベースのフォトレジストである請求項 37のディスプレイ装置。
- 基板がガラスを含む請求項 29のディスプレイ装置。
- ディスプレイ装置がさらにパッケージの内側に乾燥剤を含む請求項 35のディスプレイ装置。
- 乾燥剤がカルシウム酸化物である請求項 40のディスプレイ装置。
- ディスプレイ装置がさらにスペーサと基板の間に配置された接着剤を含む請求項 35のディスプレイ装置。
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