KR20060092916A - 부가 밀봉재를 구비한 미소 기전 시스템 기기를 제공하는방법 및 시스템 - Google Patents

부가 밀봉재를 구비한 미소 기전 시스템 기기를 제공하는방법 및 시스템 Download PDF

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KR20060092916A
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로렌 팔마티어
브라이언 제임스 갈리
윌리엄 제이. 쿠밍스
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아이디씨 엘엘씨
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Abstract

미소 기전 시스템 기기 패키지(70)는 그 위에 미소 기전 시스템 기기(76)가 형성되어 있는 기판(72), 백플레인(74), 및 제1 밀봉재(78)를 포함하며, 상기 제1 밀봉재는 백플레인과 기판 사이에 위치하여 주변 조건으로부터 미소기전 시스템 기기 패키지를 캡슐화하고 밀봉한다. 미소 기전 시스템 기기 패키지는 적어도 백플레인 및 기판과 접촉하는 제2 밀봉재(82)를 포함한다.
밀봉재, 미소 기전 시스템 기기

Description

부가 밀봉재를 구비한 미소 기전 시스템 기기를 제공하는 방법 및 시스템{METHOD AND SYSTEM FOR PROVIDING MEMS DEVICE PACKAGE WITH SECONDARY SEAL}
도 1은, 제1 간섭 변조기의 이동가능한 반사층이 해방 위치에 있고, 제2 간섭 변조기의 이동가능한 반사층은 작동 위치에 있는, 간섭 변조기 디스플레이의 일실시예의 일부를 도시한 등각투영도이다.
도 2는 3×3 간섭 변조기 디스플레이를 포함하는 전자 기기의 일실시예를 나타낸 시스템 블록도이다.
도 3은, 도 1의 간섭 변조기의 일실시예에서, 인가된 전압에 대응한 이동가능한 미러의 위치를 나타낸 도면이다.
도 4는 간섭 변조기 디스플레이를 구동하기 위해 사용될 수 있는 한 세트의 수평열 및 수직열 전압을 나타낸 것이다.
도 5a는 도2의 3×3 간섭 변조기 디스플레이에서 디스플레이 데이터의 프레임을 도시한 것이다.
도 5b 는 도 5a의 프레임을 기록하기 위해 사용될 수 있는 수평열 및 수직열 신호에 대한 타이밍도의 일례를 나타낸 것이다
도 6a 및 6b는 복수개의 간섭 변조기들을 포함한 시각적 디스플레이 기기의 실시예를 도시하는 시스템 블록도이다.
도 7a는 도 1의 기기의 단면도이다.
도 7b는 간섭 변조기의 대안적 실시예의 단면도이다.
도 7c는 간섭 변조기의 다른 대안적 실시예의 단면도이다.
도 8은 간섭 변조기 기기를 위한 기본 패키지 구조의 단면도이다.
도 9는 제1 밀봉재와 제2 밀봉재를 가진 간섭 변조기 기기를 위한 패키지 구조의 일실시예의 단면도이다.
도 10은 간섭 변조기 기기 패키지를 밀봉하는 방법의 일실시예의 흐름도이다.
도 11은, 제1 밀봉재와 제2 밀봉재를 가진 간섭 변조기 기기를 위한 패키지 구조의 일실시예의 단면도로서, 본 도면에서, 제2 밀봉재는 간섭 변조기 기기의 구동회로의 전기적 연결로 통합되어 있다.
도 12는 간섭 변조기 기기 패키지를 밀봉하는 방법의 일실시예의 흐름도이다.
본 발명은 미소 기전 시스템 (MEMS)에 관한 것으로, 특히 미소 기전 시스템 기기의 패키징을 위한 방법 및 시스템에 관한 것이다.
미소 기전 시스템은 미소 기계 소자, 액추에이터, 및 전자 기기를 포함한다. 미소 기계 소자는 침적(deposition), 에칭, 및/또는, 기판 및/또는 침적된 재료 층 의 일부를 에칭으로 제거하거나 전기 기기 및 기전 기기를 만들기 위해 층을 부가하는 그 밖의 기타 미소 기계 가공 공정을 이용하여 제조될 수 있다. 미소 기전 시스템 기기의 한 형태로서 간섭 변조기가 있다. 간섭 변조기는 한 쌍의 도전성 플레이트를 포함하고, 이들 중 하나 또는 양자 모두는 전체적으로 또는 부분적으로 투명하거나 및/또는 반사성을 가지고 있을 수 있고, 적절한 전기 신호가 인가되면 상대적으로 이동할 수 있다. 하나의 플레이트는 기판 상에 배치된 고정층을 포함하여 구성되고, 다른 하나의 플레이트는 에어갭에 의해 상기 고정층으로부터 이격된 금속막을 포함하여 구성될 수 있다. 이러한 기기는 그 응용분야가 넓고, 이러한 형태의 기기의 특성을 활용 및/또는 개조하여, 그 특성이 기존의 제품을 개선하고 아직까지 개발되지 않은 새로운 제품을 창출하는 데에 이용될 수 있도록 하는 것은 해당 기술분야에서 매우 유익할 것이다.
본 발명은 주된 밀봉재 외에 부가적인 밀봉재를 구비한 미소 기전 시스템 기기 및 그 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일실시예는, 기판, 이 기판상에 형성된 미소 기전 시스템 기기; 백플레인; 이 미소 기전 시스템 기기의 주위에 근접하여 위치하며, 기판 및 백플레인과 접촉하고 있는 제1 밀봉재; 및 제1 밀봉재의 외주에 근접하고, 기판 및 백플레인과 접촉하고 있는 제2 밀봉재를 포함한 전자 기기이다.
본 발명의 다른 실시예는, 백플레인과 기판을 포함하고 이 기판상에 미소 기 전 시스템기기가 형성된 미소 기전 시스템 기기 패키지를 제공하는 단계; 미소 기전 시스템 기기 주위에 근접하고 백플레인과 기판 사이에 형성된 제1 밀봉재를 제공하는 단계; 제1 밀봉재의 외주에 근접하고 기판 및 백플레인과 접촉하고 있는 제2 밀봉재를 형성하는 단계를 포함하는 전자 디스플레이를 제조하는 방법이다.
본 발명의 또 다른 실시예는, 백플레인과 기판을 포함하고 이 기판상에 미소 기전 시스템기기가 형성된 미소 기전 시스템 기기 패키지를 제공하고; 이 미소 기전 시스템 기기 주위에 근접하고 백플레인과 기판 사이에 형성된 제1 밀봉재를 제공하며; 이 제1 밀봉재의 외주에 근접하고 기판 및 백플레인과 접촉하고 있는 제2 밀봉재를 형성하는 방법에 의해 제조된 전자 디스플레이이다.
본 발명의 또 다른 실시예는, 광을 투과하는 투과 수단; 이 투과 수단으로부터 투과된 광을 변조하는 변조수단; 이 변조수단을 이 투과 수단과 커버 수단에 의해 형성된 패키지 내에 봉하기 위한 커버 수단; 변조수단의 주위에 근접하고 커버 수단과 투과 수단 사이에 형성된 제1 밀봉 수단; 및 제1 밀봉 수단의 외주를 밀봉하기 위한 제2 밀봉 수단을 포함하고, 이 제2 밀봉 수단은 투과 수단 및 커버 수단과 접촉하고 있는 미소 기전 시스템(MEMS)이다.
이하의 상세한 설명은 본 발명의 구체적인 실시예에 관한 것이다. 그러나, 본 발명은 여러 가지 다른 방법과 방식으로 구현될 수 있다. 이하의 설명에서, 도면이 참조되는데, 전체 도면에 걸쳐 동일한 부분에 대해 동일한 번호가 사용된다. 이하의 설명으로부터 명백한 바와 같이, 본 발명은 동화상 (예컨대, 비디오)이든 정지화상 (예컨대, 스틸 이미지)이든, 또는 텍스트이든 그림이든, 이미지를 디스플레이하도록 구성된 모든 기기에 실현 가능하다. 보다 상세하게는, 본 발명은, 다양한 전자 기기에서, 또는 이 전자 기기들과 연관되어 실시될 수 있으며, 이들 전자 기기의 예로서 이동 전화기, 무선 기기, 개인 휴대용 정보 단말기(PDA), 손에 들고 다니거나 휴대할 수 있는 컴퓨터, GPS 수신기/네비게이터, 카메라, MP3 플레이어, 캠코더, 게임 콘솔, 손목 시계, 클락(clock), 계산기, 텔레비전 모니터, 평판 디스플레이, 컴퓨터 모니터, 자동차 디스플레이 (예컨대, 주행 거리계 디스플레이), 조종석 제어 장치 및/또는 디스플레이, 감시 카메라(camera view)의 디스플레이 (예컨대, 자동차에서의 후방 감시 카메라의 디스플레이), 전자 사진, 전자 게시판 또는 표시기, 프로젝터, 아키텍쳐 구조 (예컨대, 타일 레이아웃), 패키징, 및 미학적 구조물들 (예컨대, 보석에의 이미지 디스플레이)을 들 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다. 또한, 여기서 개시한 미소 기전 시스템 기기와 유사한 구조의 기기를 전자 스위칭 기기와 같은 비(非)디스플레이 분야에 사용할 수도 있다.
향상된 밀봉 구조를 포함한 미소 기전 시스템 기기 패키지 구조의 복수의 실시예를 이하에서 기술한다. 일실시예에서, 미소 기전 시스템 기기는, 제1 밀봉재에 의해 함께 붙어있는, 백플레인과 기판 사이에서 패키지화되어 있다. 미소 기전 시스템 기기 패키지 구조는 추가로, 제1 밀봉재의 주위를 둘러싸고 위치하며 적어도 기판과 백플레인과 접촉할 수 있는 제2 밀봉재를 추가로 포함한다. 몇몇 실시예에서는, 제2 밀봉재는 제1 밀봉재와 접촉하고 있다. 제2 밀봉재를 포함하는 미소기전 시스템을 밀봉하는 방법의 일실시예는 이방성의 도전성 필름으로 제2 밀봉 재를 형성하는 단계를 포함하며, 이 경우, 이방성의 도전성 필름은 패키지 기판 주위의 가요성 회로 및 도전성 리드간의 전기적 연결을 형성한다. 가요성 회로와 이방성의 도전성 필름을 기판에 부착시키는 동안, 이 가요성 기판에 힘이 적용되어 이방성의 도전성 필름이 백플레인과 접촉하도록 하여 제2 밀봉재를 형성한다. 도 7-11을 참조하여 이들 실시예를 이하 보다 상세히 설명한다.
간섭계 미소 기전 시스템 디스플레이 소자를 포함하여 구성된 간섭 변조기 디스플레이의 일실시예가 도 1에 도시되어 있다. 이러한 기기에서, 픽셀은 밝은 상태 또는 어두운 상태 중 하나의 상태로 된다. 밝은 상태("온 상태" 또는 "개방 상태")에서는, 디스플레이 소자가 입사되는 가시광의 대부분을 사용자에게 반사한다. 어두운 상태("오프 상태" 또는 "폐쇄 상태")에서는, 디스플레이 소자가 입사되는 가시광을 사용자에게 거의 반사하지 않는다. 실시예에 따라서는, "온 상태"와 "오프 상태"의 광 반사 특성이 반대로 바뀔 수도 있다. 미소 기전 시스템 픽셀은 선택된 컬러를 두드러지게 반사하여 흑백뿐 아니라 컬러 디스플레이도 가능하도록 구성될 수 있다.
도 1은 영상 디스플레이의 일련의 픽셀들에서 인접하는 두 개의 픽셀을 나타낸 등각투영도다. 여기서, 각 픽셀은 미소 기전 시스템의 간섭 변조기를 포함하여 구성된다. 일부 실시예에서, 간섭 변조기 디스플레이는 이들 간섭 변조기들의 행렬 어레이을 포함하여 구성된다. 각각의 간섭 변조기는, 적어도 하나의 치수가 가변적인 공진 광학 캐비티를 형성하도록 서로 가변적이고 제어가능한 거리를 두고 배치되어 있는 한 쌍의 반사층을 포함한다. 일실시예에서, 이 반사층들 중 하나가 두 개의 위치 사이에서 이동될 수 있다. 본 명세서에서 "완화된(relaxed)"으로 불리우는 제1 위치에서, 이동가능한 층은 부분적으로 반사하는 고정층으로부터 비교적 넓은 거리에 위치한다. 제2 위치에서, 이동가능한 층은 부분적으로 반사하는 층에 보다 가까이 인접하여 위치한다. 두 개의 층으로부터 반사되는 입사광은 이동가능한 반사층의 위치에 따라 보강적으로 또는 상쇄적으로 간섭하여, 각 픽셀을 전체적으로 반사 상태 또는 비반사 상태로 만든다.
도 1에 도시된 부분의 픽셀 어레이는 두 개의 간섭 변조기(12a, 12b)를 포함한다. 좌측에 있는 간섭 변조기(12a)에서는, 이동가능하고 반사성이 높은 층(14a)이 부분적으로 반사하는 고정된 층(16a)으로부터 소정의 거리를 두고 해방 위치에 있는 것이 도시되어 있다. 우측에 있는 간섭 변조기(12b)에서는, 이동가능하고 반사성이 높은 층(14b)이 부분적으로 반사하는 고정된 층(16b)에 인접한 작동 위치에 있는 것이 도시되어 있다.
고정된 층(16a, 16b)은 전기적으로 도전성을 가지고 있고, 부분적으로 투명하며, 부분적으로 반사성을 가지고 있고, 예컨대 투명 기판(20) 상에 크롬과 인듐주석산화물(ITO)로 된 하나 이상의 층을 침적시킴으로써 제조될 수 있다. 이들 층을 병렬 스트립으로 패턴화하여, 이하에서 설명하는 바와 같이, 디스플레이의 수평열 전극(row electrode)을 형성할 수 있다. 이동 가능한 층(14a, 14b)은, 포스트(18)와 이 포스트(18)들 사이에 개재된 희생 재료의 표면에 침적된 (수평전극 16a, 16b에 대하여 수직인) 침적된 금속층 또는 층들의 일련의 병렬 스트립으로서 형성될 수 있다. 희생 재료가 에칭 제거되는 경우, 변형가능한 금속층(14a, 14b)은 형 성된 갭(19)에 의해 고정된 금속층으로부터 분리된다. 변형가능한 층은 알루미늄과 같이 도전성과 반사성이 높은 재료를 이용하여 형성할 수 있고, 이것의 스트립은 디스플레이 기기의 수직열 전극(column electrode)을 형성할 수 있다.
전압이 인가되지 않으면, 층(14a)과 층(16a) 사이에 캐비티(19)가 그대로 존재하게 되어, 변형가능한 층이 도 1의 픽셀(12a)로 도시된 바와 같이 기계적으로 해방된 상태로 있게 된다. 그러나, 선택된 행과 열에 전위차가 인가되면, 해당하는 픽셀에서 수평열 전극과 수직열 전극이 교차하는 지점에 형성된 커패시터가 충전되어, 정전기력이 이들 전극을 서로 당기게 된다. 만일 전압이 충분히 높다면, 이동가능한 층이 변형되어, 도 1에서 우측에 도시된 픽셀(12b)과 같이, 고정된 층에 대해 힘을 받게 된다(도 1에는 도시하지 않았지만, 단락을 방지하고 이격 거리를 제어하기 위해 고정된 층 상에 유전 재료를 배치할 수 있다). 이러한 양상은 인가된 전위차의 극성에 관계없이 동일하다. 이러한 방식으로, 반사와 비반사의 픽셀 상태를 제어할 수 있는 수평열/수직열 구동은 종래의 액정 디스플레이나 다른 디스플레이 기술에서 사용되었던 방식과 여러 가지 면에서 유사하다.
도 2 내지 5b는 디스플레이 응용시 간섭 변조기 어레이를 사용하기 위한 예시적인 공정과 시스템을 도시한다.
도 2는 본 발명의 여러 측면을 포함할 수 있는 전자 기기의 일실시예를 나타낸 시스템 블록도이다. 본 실시예에서는, 전자 기기가 프로세서(21)를 포함한다. 이 프로세서(21)는 ARM, Pentium®, Pentium II®, Pentium III®, Pentium IV®, PentiumPro, 8051, MIPS®, Power PC®, ALPHA® 등과 같은 범용의 단일칩 또는 멀티칩 마이크로프로세서나, 또는 디지털 신호 처리기, 마이크로컨트롤러, 프로그래머블 게이트 어레이 등과 같은 특정 목적의 마이크로프로세서일 수 있다. 해당 기술 분야에서 알려진 바와 같이, 프로세서(21)는 하나 이상의 소프트웨어 모듈을 실행하도록 구성될 수 있다. 오퍼레이팅 시스템을 실행하는 것 외에도, 프로세서는 웹 브라우저, 전화 응용프로그램, 이메일 프로그램, 또는 임의의 다른 소프트웨어 응용프로그램을 포함하여 하나 이상의 소프트웨어 응용프로그램을 실행하도록 구성될 수 있다.
일실시예에서, 프로세서(21)는 또한 어레이 컨트롤러(22)와 통신하도록 구성된다. 일실시예에서, 어레이 컨트롤러 22는, 신호를 디스플레이 어레이 또는 패널(30)에 제공하는 수평열 구동 회로(24) 및 수직열 구동 회로 26를 포함한다. 도 2에서 1-1의 선을 따라 절단한 어레이의 단면도가 도 1에 도시되어 있다. 미소 기전 시스템의 간섭 변조기에 대한 수평열/수직열 구동 프로토콜은 도 3에 도시된 기기의 히스테리시스 특성을 이용할 수 있다. 이동가능한 층을 해방 상태에서 작동 상태로 변형시키기 위해, 예컨대, 10볼트의 전위차가 요구될 수 있다. 그러나, 전압이 그 값으로부터 감소할 때, 전압이 10볼트 이하로 떨어지더라도 이동가능한 층은 그 상태를 유지한다. 도 3의 실시예에서, 이동가능한 층은 전압이 2볼트 이하로 떨어질 때까지는 완전히 해방되지 않는다. 따라서, 기기가 해방 상태 또는 작동 상태 중 어느 하나의 상태로 안정되는 인가 전압 영역이 존재하는 전압의 범위가 있다. 도 3에서는 약 3~7볼트가 예시되어 있다. 이것을 여기서는 "히스테리시스 영역" 또는 "안정 영역"이라고 부른다. 도 3의 히스테리시스 특성을 가진 디스플레이 어레이에서는, 수평열/수직열 구동 프로토콜은, 수평열 스트로브(row strobe)가 인가되는 동안에 스트로브가 인가된 수평열에 있는 픽셀들 중에 작동되어야 픽셀들은 약 10볼트의 전위차에 노출되고, 해방되어야 할 픽셀들은 0(영)볼트에 가까운 전위차에 노출되도록 설계될 수 있다. 스트로브를 인가한 후에는, 픽셀들이 수평열 스트로브에 의해 어떠한 상태가 되었든지 간에 그 상태로 유지되도록 약 5볼트의 정상 상태 전압차를 적용받는다. 기록된 후에, 각 픽셀은 본 실시예에서는 3-7볼트인 "안정 영역" 내의 전위차를 가진다. 이러한 구성으로 인해, 도 1에 도시된 픽셀 구조가 동일한 인가 전압의 조건 하에서 작동 상태든 해방 상태든 기존의 상태로 안정되게 된다. 작동 상태로 있든 해방 상태로 있든, 간섭 변조기의 각 픽셀은 필연적으로 고정된 반사층과 이동하는 반사층에 의해 형성되는 커패시터이기 때문에, 이 안정된 상태는 히스테리시스 영역 내의 전압에서 거의 전력 낭비 없이 유지될 수 있다. 인가 전위가 고정되어 있으면, 필연적으로 픽셀에 유입되는 전류는 없다.
전형적인 응용예로서, 첫번째 수평열에 있는 소정 세트의 작동된 픽셀에 따라 한 세트의 수직열 전극을 어서팅(asserting)함으로써 디스플레이 프레임을 만들 수 있다. 그런 다음, 수평열 펄스를 수평열 1의 전극에 인가하여 어서트된 수직열 라인에 대응하는 픽셀들을 작동시킨다. 그러면, 수직열 전극의 어서트된 세트가 두번째 수평열에 있는 소정 세트의 작동된 픽셀에 대응하도록 변경된다. 그런 다 음, 펄스를 수평열 2의 전극에 인가하여 어서트된 수직열 전극에 따라 수평열 2에서의 해당하는 픽셀을 작동시킨다. 수평열 1의 픽셀들은 수평열 2의 펄스에 영향을 받지 않고, 수평열 1의 펄스에 의해 설정되었던 상태를 유지한다. 이러한 동작을 순차적으로 전체 수평열에 대해 반복하여 프레임을 생성할 수 있다. 일반적으로, 이러한 프레임들은 초당 소정 수의 프레임에 대해 이러한 처리를 계속해서 반복함으로써 리프레시(refresh)되거나, 및/또는 새로운 디스플레이 데이터로 갱신된다. 수평열 및 수직열 전극을 구동하여 디스플레이 프레임을 생성하는 많은 다양한 프로토콜이 잘 알려져 있고, 본 발명과 관련하여 사용될 수 있다.
도 4, 5a 및 5b는 도 2의 3×3 어레이에서 디스플레이 프레임을 생성하기 위한 가능한 구동 프로토콜을 도시한 것이다. 도 4는 도 3의 히스테리시스 곡선을 보여주는 픽셀들에 사용될 수 있는 수직열 및 수평열의 가능한 전압 레벨 세트를 보여준다. 도 4의 실시예에서, 픽셀을 작동시키기 위해, 해당하는 수직열은 -Vbias로 설정하고 해당하는 수평열은 +ΔV로 설정한다. 각각의 전압은 -5볼트 및 +5볼트에 대응할 수 있다. 픽셀 내에서의 완화는, 수직열을 적절히 +Vbias로 정하고, 수평열을 적절히 동일한 +ΔV로 정하여, 픽셀들에 있어 0(영) 볼트 전위차가 제공되도록 함에 의해 달성된다. 수평열의 전압이 0(영)볼트로 되어 있는 수평열에서는, 수직열이 +Vbias이든 -Vbias이든 관계없이 픽셀들이 원래의 상태로 안정된다. 도 4에 도시한 바와 같이, 전술한 바와 반대 극성도 사용될 수 있고, 예를 들어, 픽셀의 작동이 수직열을 +Vbias 로, 수평열을 -ΔV로 정하는 것을 포함할 수 있다. 본 실시 예에서, 픽셀들을 해방(release)시키는 것은 수직열을 -Vbias 로, 수평열을 동일한 -ΔV로 정하여 이 픽셀들에 0(영) 볼트 전위차를 제공함에 의해 달성된다.
도 5b는 도 2의 3×3 어레이에 인가되는 일련의 수평열 및 수직열 신호를 보여주는 타이밍도이며, 그 결과로서 작동된 픽셀들이 비반사성인 도 5a에 도시된 디스플레이 배열이 얻어진다. 도 5a에 도시된 프레임을 기록하기 전에, 픽셀들은 어떤 상태로 되어 있어도 무방하다. 본 예에서는, 모든 수평열들이 0(영)볼트이고, 모든 수직열들이 +5볼트이다. 이러한 인가 전압으로, 모든 픽셀들은 기존의 작동 상태 또는 해방 상태로 안정되어 있다.
도 5a의 프레임에서, (1,1), (1,2), (2,2), (3,2) 및 (3,3)의 픽셀들이 작동된다. 이를 구현하기 위해, 수평열 1에 대한 "라인 시간" 동안, 수직열 1과 2는 -5 볼트로 설정되고, 수직열 3은 +5볼트로 설정된다. 이것은 어느 픽셀의 상태도 바꾸지 않는다. 왜냐하면, 모든 픽셀들이 3-7볼트의 안정영역 내에 있기 때문이다. 그런 다음, 수평열 1에 0볼트에서 5볼트로 상승한 후 다시 0볼트로 되는 펄스를 가진 스트로브를 인가한다. 이것은 (1,1) 및 (1,2)의 픽셀을 작동시키고 (1,3)의 픽셀을 해방시킨다. 어레이의 다른 픽셀들은 영향을 받지 않는다. 수평열 2를 원하는 대로 설정하기 위해, 수직열 2를 -5볼트로 설정하고, 수직열 1 및 3은 +5볼트로 설정한다. 동일한 스트로브를 수평열 2에 인가하면, (2,2)의 픽셀이 작동되고, (2,1) 및 (2,3)의 픽셀이 해방된다. 여전히, 어레이의 다른 픽셀들은 영향을 받지 않는다. 수직열 2 및 3을 -5볼트로 설정하고 수직열 1을 +5볼트로 설정함으로써, 수평열 3도 마찬가지의 방법으로 설정될 수 있다. 수평열 3에 대한 스트로브로 인해 수평열 3의 픽셀들도 도 5a에 도시된 바와 같이 설정된다. 프레임을 기록한 후에, 수평열 전위는 0(영)이고, 수직열 전위는 +5볼트 또는 -5볼트로 남아있으므로, 디스플레이는 도 5a의 배열로 안정된다. 수십 또는 수백의 수평열 및 수직열로 된 어레이에 대해 동일한 처리가 행해질 수 있다는 것은 잘 알 수 있을 것이다. 또한, 수평열 및 수직열의 구동을 위해 사용되는 전압의 타이밍, 순서 및 레벨은 위에서 설명한 전반적인 원리 내에서 널리 변화될 수 있으며, 전술한 실시예들은 예시적인 것으로서, 임의의 작동 전압 방법이 본 명세서에 기술된 시스템과 방법과 함께 사용될 수 있다.
도 6a 및 6b는 디스플레이 기기(40)의 일실시예를 나타낸 시스템 블록도이다. 디스플레이 기기(40)는, 예컨대, 휴대 전화기일 수 있다. 그러나, 텔레비전이나 휴대용 미디어 플레이어와 같이 디스플레이 기기(40)와 동일한 구성품이나 약간 변형된 것도 디스플레이 기기의 여러 가지 형태의 예에 해당한다.
디스플레이 기기(40)는 하우징(41), 디스플레이(30), 안테나(43), 스피커(44), 입력 기기(48), 및 마이크(46)를 포함한다. 하우징(41)은 일반적으로 사출 성형 및 진공 성형을 포함하는 해당 기술분야의 당업자에게 잘 알려진 여러 가지 제조 공정 중 어느 것에 의해서도 제조될 수 있다. 또한, 하우징(41)은, 한정되는 것은 아니지만, 플라스틱, 금속, 유리, 고무, 및 세라믹 또는 이들의 조합을 포함하여 여러 가지 재료 중 어느 것으로도 만들어질 수 있다. 일실시예에서, 하우징(41)은 분리가능한 부분(도시되지 않음)을 포함하고, 이 분리가능한 부분은 다른 색깔이나 다른 로고, 그림 또는 심볼을 가진 다른 분리가능한 부분으로 교체될 수 있다.
본 예의 디스플레이 기기(40)의 디스플레이(30)는, 여기에 개시된 쌍안정(bi-stable) 디스플레이를 포함하여, 여러 가지 디스플레이 중 어느 것이어도 무방하다. 다른 실시예에서, 디스플레이(30)는, 상술한 바와 같은, 플라즈마, EL, OLED, STN LCD, 또는 TFT LCD 등과 같은 평판 디스플레이, 또는 해당 기술분야의 당업자에게 잘 알려진 바와 같은, CRT나 다른 튜브 디스플레이 기기 등과 같은 비평판 디스플레이를 포함한다. 그러나, 본 실시예를 설명하기 위해, 디스플레이(30)는 여기에 개시된 바와 같이 간섭 변조기 디스플레이를 포함한다.
예시된 디스플레이 기기(40)의 일실시예의 구성요소가 도 6b에 개략적으로 나타나 있다. 예시된 디스플레이 기기(40)는 하우징(41)을 포함하고, 적어도 부분적으로 하우징 내에 배치되어 있는 구성요소들을 추가로 포함할 수 있다. 예컨대, 일실시예에서, 본 예의 디스플레이 기기(40)가 송수신기(47)와 연결된 안테나(43)를 포함하는 네트워크 인터페이스(27)를 포함할 수 있다. 송수신기(47)는 프로세서(21)에 연결되어 있고, 프로세서(21)는 컨디셔닝 하드웨어(conditioning 하드웨어)(52)에 연결되어 있다. 컨디셔닝 하드웨어(52)는 신호를 고르게 하도록(예컨대, 신호를 필터링하도록) 구성될 수 있다. 컨디셔닝 하드웨어(52)는 스피커(44) 및 마이크(46)에 연결되어 있다. 프로세서(21)는 입력 기기(48) 및 드라이버 컨트롤러(29)에도 연결되어 있다. 드라이버 컨트롤러(29)는 프레임 버퍼(28) 및 어레이 드라이버(22)에 연결되어 있고, 어레이 드라이버는 디스플레이 어레이(30)에 연 결되어 있다. 전원(50)은 예시된 디스플레이 기기(40)의 특정 설계에 따라 요구되는 모든 구성요소에 전력을 공급한다.
네트워크 인터페이스(27)는 예시된 디스플레이 기기(40)가 네트워크를 통해 하나 이상의 기기들과 통신할 수 있도록 안테나(43)와 송수신기(47)를 포함한다. 일실시예에서, 네트워크 인터페이스(27)는 프로세서(21)의 부담을 경감하기 위해 어느 정도의 처리 능력을 가질 수도 있다. 안테나(43)는 신호를 송수신하는 것으로서, 해당 기술분야의 당업자에게 알려진 어떠한 안테나라도 무방하다. 일실시예에서, 안테나는 IEEE 802.11(a), (b), 또는 (g)를 포함하여 IEEE802.11 표준에 따라 RF 신호를 송수신한다. 다른 실시예에서, 안테나는 블루투스 표준에 따라 RF 신호를 송수신한다. 휴대 전화기의 경우, 안테나는 CDMA, GSM, AMPS 또는 무선 휴대폰 네트워크를 통한 통신에 사용되는 공지의 다른 신호를 수신하도록 설계된다. 송수신기(47)는 안테나(43)로부터 수신한 신호를, 프로세서(21)가 수신하여 처리할 수 있도록 전처리한다. 또한, 송수신기(47)는 프로세서(21)로부터 수신한 신호를, 안테나(43)를 통해 본 예의 디스플레이 기기(40)로부터 전송될 수 있도록 처리한다.
다른 실시예에서, 송수신기(47)를 수신기로 대체할 수 있다. 또 다른 실시예에서, 네트워크 인터페이스(27)는 프로세서(21)로 전송될 이미지 데이터를 저장하거나 생성할 수 있는 이미지 소스로 대체될 수 있다. 예컨대, 이미지 소스는 이미지 데이터를 담고 있는 DVD 또는 하드디스크 드라이브일 수도 있고, 또는 이미지 데이터를 생성하는 소프트웨어 모듈일 수도 있다.
프로세서(21)는 일반적으로 본 예의 디스플레이 기기(40)의 전반적인 동작을 제어한다. 프로세서(21)는 네트워크 인터페이스(27) 또는 이미지 소스로부터 압축된 이미지와 같은 데이터를 수신하여, 이를 본래의 이미지 데이터 또는 곧 바로 본래의 이미지 데이터로 변환될 수 있는 포맷으로 가공한다. 그런 다음, 프로세서(21)는 가공된 데이터를 드라이버 컨트롤러(29) 또는 저장을 위한 프레임 버퍼(28)로 보낸다. 전형적으로, 본래의 데이터는 이미지 내의 각 위치에 대한 이미지 특성을 나타내는 정보를 말한다. 예컨대, 그러한 이미지 특성은 컬러, 채도, 명도(그레이 스케일 레벨)를 포함할 수 있다.
일실시예에서, 프로세서(21)는 마이크로컨트롤러, CPU, 또는 예시된 디스플레이 기기(40)의 동작을 제어하는 논리 유닛을 포함한다. 일반적으로, 컨디셔닝 하드웨어(52)는, 스피커(44)로 신호를 전송하고 마이크(46)로부터 신호를 수신하기 위한, 증폭기 및 필터를 포함한다. 컨디셔닝 하드웨어(52)는 예시된 디스플레이 기기(40) 내의 별도의 구성요소일 수도 있고, 또는 프로세서(21)나 다른 구성요소 내에 통합되어 있을 수도 있다.
드라이버 컨트롤러(29)는 프로세서(21)에 의해 생성된 본래의 이미지 데이터를 이 프로세서(21)로부터 직접 또는 프레임 버퍼(28)로부터 받아서, 이를 어레이 드라이버(22)에 고속으로 전송하기에 적합한 포맷으로 재구성한다. 구체적으로, 드라이버 컨트롤러(29)는 디스플레이 어레이(30)를 가로질러 스캐닝하기에 적합한 시간 순서를 가지도록 본래의 이미지 데이터를 래스터(raster)와 같은 포맷을 가진 데이터 흐름으로 재구성한다. 그런 다음, 드라이버 컨트롤러(29)는 재구성된 정보 를 어레이 드라이버(22)로 보낸다. 종종 액정 디스플레이의 컨트롤러 등과 같은 드라이버 컨트롤러(29)가 독립형 집적 회로(stand-alone IC)로서 시스템 프로세서(21)와 결합되기도 하지만, 이러한 컨트롤러는 여러 가지 방법으로 구현될 수 있다. 이러한 컨트롤러는 프로세서(21)에 하드웨어로서 또는 소프트웨어로서 내장될 수도 있고, 또는 어레이 드라이버(22)와 함께 하드웨어로 완전히 통합될 수도 있다.
전형적으로, 어레이 드라이버(22)는 드라이버 컨트롤러(29)로부터 재구성된 정보를 받아서, 이 비디오 데이터를 디스플레이의 x-y 행렬의 픽셀들로부터 이어져 나온 수 백 때로는 수 천 개의 리드선에 초당 수 회에 걸쳐 인가되는 병렬의 파형 세트로 변환한다.
일실시예에서, 드라이버 컨트롤러(29), 어레이 드라이버(22), 및 디스플레이 어레이(30)는 여기에 기술한 어떠한 형태의 디스플레이에 대해서도 적합하다. 예컨대, 일실시예에서, 드라이버 컨트롤러(29)는 종래의 디스플레이 컨트롤러 또는 쌍안정 디스플레이 컨트롤러(예컨대, 간섭 변조기 컨트롤러)이다. 또 다른 실시예에서, 어레이 드라이버(22)는 종래의 드라이버 또는 쌍안정 디스플레이 드라이버(예컨대, 간섭 변조기 디스플레이)이다. 일실시예에서, 드라이버 컨트롤러(29)는 어레이 드라이버(22)와 통합되어 있다. 그러한 예는 휴대폰, 시계 및 다른 소형 디스플레이와 같은 고집적 시스템에서는 일반적인 것이다. 또 다른 실시예에서, 디스플레이 어레이(30)는 전형적인 디스플레이 어레이 또는 쌍안정 디스플레이 어레이(예컨대, 간섭 변조기 어레이를 포함하는 디스플레이)이다.
입력 기기(48)는 사용자로 하여금 예시된 디스플레이 기기(40)의 동작을 제어할 수 있도록 한다. 일실시예에서, 입력 기기(48)는 쿼티(QWERTY) 키보드 또는 전화기 키패드 등의 키패드, 버튼, 스위치, 터치 스크린, 압력 또는 열 감지 막을 포함한다. 일실시예에서, 마이크(46)는 예시된 디스플레이 기기(40)의 입력 기기이다. 기기에 데이터를 입력하기 위해 마이크(46)가 사용되는 경우에, 예시된 디스플레이 기기(40)의 동작을 제어하기 위해 사용자는 음성 명령을 제공할 수 있다.
전원(50)은 해당 기술분야에서 잘 알려진 다양한 에너지 저장 기기를 포함할 수 있다. 예컨대, 일실시예에서, 전원(50)은 니켈-카드뮴 전지 또는 리튬-이온 전지와 같은 재충전 가능한 전지이다. 또 다른 실시예에서, 전원(50)은 재생 가능한 에너지원, 커패시터, 또는 플라스틱 태양 전지 및 태양 전지 도료를 포함하는 태양 전지이다. 또 다른 실시예에서, 전원(50)은 콘센트로부터 전력을 공급받도록 구성된다.
몇몇 구현예에서는, 상술한 바와 같이, 전자 디스플레이 시스템 내의 여러 곳에 위치될 수 있는 드라이버 컨트롤러의 제어를 프로그래머블하게 구성할 수 있다. 어떤 경우에는, 어레이 드라이버(22)의 제어를 프로그래머블하게 구성할 수도 있다. 해당 기술분야의 당업자라면 임의의 수의 하드웨어 및/또는 소프트웨어 구성요소로도 상술한 최적화 상태를 구현할 수 있고, 또 여러 가지 다양한 구성으로 구현할 수도 있다는 것을 인식할 수 있을 것이다.
위에서 설명한 원리에 따라 동작하는 간섭 변조기의 상세한 구조는 다양하게 변경될 수 있다. 예컨대, 도 7a 내지 7c는 이동하는 미러 구조의 세가지 다른 예 를 보여준다. 도 7a는 도 1에 도시된 실시예의 단면도로서, 금속 재료로 된 스트립(14)이 직각으로 연장된 지지대(18) 상에 배치되어 있다. 도 7b에서, 이동가능한 반사 재료(14)가 연결선(32)에 의해 그 코너에서만 지지대에 부착되어 있다. 도 7c에서, 이동가능한 반사 재료(14)가 변형가능한 층(34)에 매달려 있다. 이 실시예는, 반사 재료(14)에 대한 구조적 설계 및 재료는 광학 특성에 대해 최적화될 수 있고, 변형가능한 층(34)에 대한 구조적 설계 및 재료는 원하는 기계적 특성에 대해 최적화될 수 있기 때문에 유용하다. 여러 가지 형태의 간섭 기기의 제조에 대해, 예컨대 미국특허공개 제2004/0051929호를 포함하여 여러 공개 문헌에 기술되어 있다. 일련의 재료 침적, 패터닝 및 에칭 단계들을 포함하여, 상술한 구조를 제조하기 위해 다양한 공지 기술이 이용될 수 있다.
간섭 변조기 어레이와 같은 미소 기전 시스템 기기의 이동하는 부분은, 바람직하게는, 이동하는 보호된 공간을 구비한다. 미소 기전 시스템 기기의 패키지화 기술을 이하, 상세히 기술한다. 도 8은, 간섭 변조기 어레이와 같은 미소 기전 시스템 기기의 패키지 구조의 모식도를 나타낸 것이다. 도 8에 나타낸 바와 같이, 기본 패키지 구조(70)는 기판(72) 및 백플레인 커버 또는 "캡" (74)을 포함하고, 이 때, 간섭 변조기 어레이(76)는 기판(72) 상에 형성되어 있다. 이 캡(74)은 "백플레인"으로도 불리운다.
기판(72) 및 백플레인(74)은 밀봉재(78)에 의해 결합하여 패키지 구조(70)를 형성하여, 간섭 변조기 어레이(76)가 기판(72), 백플레인(74) 및 밀봉재(78)에 의해 캡슐화된다. 이는 백플레인(74)과 기판(72) 사이에 캐비티(79)를 형성한다. 밀봉재(78)는 종래의 에폭시계 접착제와 같은 비밀폐성 밀봉재일 수 있다. 다른 실시예에서, 밀봉재(78)는 폴리이소부틸렌 (부틸고무 또는 PIB로도 불리움), o-링, 폴리우레탄, 박막 금속 웰드, 액상 스핀-온 글레스, 솔더, 폴리머 또는, 수증기 투과도가 일일당 0.2 내지 4.7g㎜/㎡kPa의 범위를 가질 수 있는 기타 종류의 밀봉재 중의 플라스틱일 수 있다. 또 다른 실시예들에서, 밀봉재(78)는 밀폐성 밀봉재일 수 있으며, 예를 들어, 금속, 웰드 및 유리 프릿을 포함할 수 있다. 밀폐성 밀봉 방법은, 예컨대, 금속 또는 솔더 박막 또는 프리폼, 레이저 또는 저항 용접(resistive welding) 기술, 및 애노드 본딩 기술을 포함하며, 수득된 패키지 구조는, 요구되는 내부 패키지 요구조건을 달성하기 위해 건조제를 필요로 하거나 필요로 하지 않을 수 있다.
밀봉재(78)는 폐쇄형 밀봉(closed seal)(연속적) 또는 개방형 밀봉(open seal) (비연속적)으로서 실현될 수 있으며, 기판(72), 백플레인(74), 또는 기판과 백플레인(74) 모두에 간섭 변조기 어레이(76) 패키징 방법으로 적용되거나 형성될 수 있다. 밀봉재(78)는 단순 인-라인 제조공정을 통해 적용될 수 있고, 저온 공정에 대한 이점을 가질 수 있는 반면, 용접(welding) 및 솔더링(soldering) 기술은 패키지 구조(20)를 손상시킬 수 있는 매우 높은 온도 공정을 요하며, 높은 비용이 소요된다. 몇몇 경우에, 공정온도를 낮추고 실현 가능한 공정 해결수단을 제공하기 위해 국부 가열 방법이 사용될 수 있다.
몇몇 실시예에서는, 패키지 구조(70)는 캐비티(79) 내부의 습기를 감소시키도록 구성된 건조제(80)와 같은 게터(getter)를 포함한다. 당업자는, 밀폐적으로 밀봉된 패키지의 경우 건조제를 필요로 하지 않을 수 있으나, 패키지 내에 존재하는 습기를 제어하기 위해 바람직할 수 있음을 이해한다. 일실시예에서, 건조제(80)는 간섭 변조기 어레이(76)와 백플레인(74) 사이에 위치한다. 밀폐성 또는 비밀폐성을 가지는 패키지에 건조제가 사용될 수 있다.. 밀폐성 밀봉재를 구비한 패키지에서는, 일반적으로, 패키지 내부에 존재하는 습기를 제어하기 위해 건조제가 사용된다. 비밀폐성 밀봉재를 구비한 패키지에서는, 환경으로부터 패키지 내부로 이동하는 습기를 제어하기 위해 건조제가 사용될 수 있다. 일반적으로, 간섭 변조기 어레이의 광학특성을 방해하지 않으면서 습기를 트랩핑할 수 있는 임의의 재료를 건조제(80)로서 사용할 수 있다. 적절한 건조제 재료는 제올라이트, 분자체(molecular sieve), 표면 흡착제(surface adsorbent), 벌크 흡착제 및 화학적 반응물을 포함하나, 이에 제한되는 것은 아니다.
건조제(80)는 상이한 형태, 형상 및 크기를 가질 수 있다. 고체형태에 추가로, 건조제(80)는 대안적으로 분말형태일 수 있다. 이러한 분말은 패키지 내부로 직접 삽입되거나, 적용을 위한 접착제와 혼합될 수 있다. 대안적 실시예에서, 건조제(80)는 패키지 내부에 적용되기 전에, 실린더 또는 시트와 같이 다양한 형상으로 형성될 수 있다.
당업자는 건조제(80)가 여러가지 방법으로 적용될 수 있음을 이해한다. 일실시예에서, 건조제(80)는 간섭 변조기 어레이(76)의 일부로써 침적될 수 있다. 또 다른 실시예에서, 건조제(80)는 스프레이 또는 딥 코팅으로 패키지(70)에 적용될 수 있다.
기판(72)은 그 위에 장착되는 박막, 미소 기전 시스템 기기를 구비할 수 있는 반투명 또는 투명 물질일 수 있다. 이러한 투명 물질은 유리, 플라스틱 및 투명 폴리머를 포함하나 이에 제한되는 것은 아니다. 간섭 변조기 어레이(76)는 막 변조기 또는 분리형의 변조기를 포함할 수 있다. 당업자는, 백플레인(74)이 유리, 금속, 호일, 폴리머, 플라스틱, 세라믹 또는 반도체 재료 (예를 들어, 실리콘)와 같이, 임의의 재료로 형성될 수 있음을 이해한다.
패키징 공정은, 진공, 진공으로부터 상압 사이의 압력, 대기압 조건 또는 상압 보다 높은 압력하에 수행될 수 있다. 패키징 공정은 밀봉 공정 중, 그 높낮이가 변화하고 조절되는 압력의 환경하에 수행될 수도 있다. 간섭 변조기 어레이(76)를 완전 건조 환경에서 패키징하는 것은 유리할 수 있으나, 반드시 필요한 것은 아니다. 유사하게, 패키징 환경은 주위 조건(ambient condition)에서 불활성 가스로 구성될 수 있다. 주위 조건하에서의 패키징의 경우, 기기의 운전에 영향을 주지않으면서 기기가 주위 조건을 통해 이송될 수 있기 때문에, 보다 저비용의 공정이며 장비 선택에 범용 잠재성을 허용한다.
일반적으로, 패키지 구조내로의 수증기 침투를 최소화하여 패키지 구조(70)내의 환경을 제어하여, 패키지 구조(70)의 캐비티(79) 내 환경을 조절하고, 환경이 일정하게 존재하도록 보장하기 위해 밀폐성으로 밀봉하는 것이 바람직하다. 패키지 내의 습도 또는 수증기 수준이, 습기로부터의 장력이 간섭 변조기 어레이 (76) 내의 이동 가능한 소자(도시하지 않음)의 복원력보다 높아지는 수준을 초과하는 경우, 이동가능한 소자는 표면에 영구 접착된다. 따라서, 패키지 내에 습기 수준을 감소시킬 필요가 있다.
간섭 변조기 디스플레이와 같은 미소 기전 시스템 기기는, 적어도 부분적으로는, 기기가 노출되어 있는 습기의 양에 한 수명을 가진다. 따라서, 간섭 변조기 디스플레이의 수명은 적어도 부분적으로는 패키지 구조 내에 건조제에 의해 제공된 습기 제어수준 및 백플레인과 기판 간의 밀봉재의 수증기 투과성에 기초하여 결정될 수 있다. 디스플레이 기기의 수명은 건조제가 수분으로 포화된 시점을 정의될 수 있다. 건조제를 포화시키는 수분은 밀봉재를 통해 패키지 구조로 자연적으로 들어가서 건조제로 흡수되는 수증기를 포함한다. 이러한 값은 매우 낮게, 예를 들어, 일일당 0.0001 그램의 수준으로 설계되어 수명은 약 10년 이상 정도가 되도록 할 수 있다. 밀봉재료는 간섭 변조기 디스플레이의 예상 수명에 따라 수증기 투과성 속성에 따라 선택될 수 있다. 예컨대, 아동용 장난감 및 1회용 카메라와 같이 저가 및/또는 1회용 기기에서의 사용을 위한 간섭 변조기 디스플레이는 보다 긴 수명을 가지도록 한 기기 보다 높은 수증기 투과성을 가진 밀봉재를 포함할 수 있다.
도 9는제2 밀봉재(82)를 포함하는 패키지 구조(70)의 일실시예의 측면도이다. 제2 밀봉재(82)는 실질적으로 백플레인(74)의 주위 및 제1 밀봉재(48)의 외주를 둘러싸고 형성되거나 위치하며, 기판(72)과 접촉하므로, 백플레인(74), 제1 밀봉재(48) 및 기판(72)의 접합부를 주위 조건으로부터 밀봉한다. 제2 밀봉재(82)는 두둑(fillet)으로서 형성될 수 있거나, 혹은 복수개의 상이한 단면 기하, 예를 들어, 원형, 타원형 또는 장방형일 수 있다. 제2 밀봉재(82)는 종래의 에폭시계 접착제 또는 실리콘계 접착제와 같이 비밀폐성 밀봉재를 포함할 수 있다. 몇몇 실시 예에서는, 제2 밀봉재(82)는 PIB(폴리이소부틸렌), UV 경화성 접착제, 하나 이상의 O-링, 폴리우레탄, 박막 금속 웰드, 액체 스핀-온 글래스, 솔더(예를 들어, 솔더 프리폼), 폴리머, 플라스틱 또는 소수성 필름 또는 액체 또는 이들의 조합을 포함한다. 다른 실시예에서, 제2 밀봉재(82)는 밀폐성 밀봉재이다. 전술한 바와 같이, 바깥쪽 밀봉재는 제1 밀봉재의 외주를 밀봉하기 위한 수단을 제공한다.
당업자에 의해 이해될 수 있는 바와 같이, 제2 밀봉재(82)는 복수개의 방법, 예를 들어, 액상 또는 반-액상(semi-liquid state) 도포 및 공기, 상승된 온도, UV광에 대한 노출을 통한 경화 및/또는 위치화 등의 복수개의 방법을 통해 패키지 구조로 형성되거나 적용될 수 있다. 제2 밀봉재의 형성 및 위치화를 위한 예시적 방법에 관해, 도 9 내지 11을 참조하여 이하 보다 상세히 기술한다.
특정 실시예에서, 제2 밀봉재(82) 및 제1 밀봉재(78)의 혼합 수증기 투과도는 패키지 구조(70)을 위한 소망하는 총 수증기 투과도와 일치한다. 몇몇 실시예에서는, 제1 밀봉재 보다 높은 수증기 투과도 계수 및 보다 낮은 유효한 수명을 가진 제2 밀봉재(82)를 사용할 수 있다. 제2 밀봉재(82)의 추가는, 제1 밀봉재(78)의 특성 상에 완화된 제약조건을 제공하므로, 제1 밀봉재(78)의 최적화에서 시험 과정 및 비용을 감소시킨다. 단기간의 사용, 예를 들어, 저가 및/또는 1회용 기기에서의 사용을 위한 간섭 변조기 디스플레이의 패키지 구조는, 재료의 신뢰성 제약을 감소시키도록 변경될 수 있다. 패키지 구조 밀봉재의 특성에 대한 제약이 완화될 경우, 패키지 구조를 위한 비용을 감소시킬 수 있고, 따라서, 단기간 사용을 위한 간섭 변조기 디스플레이를 비용 효율적으로 실행할 수 있다.
상술한 바와 같이, 제2 밀봉재(82)는 당업계에 공지된 다양한 방법을 사용하여 형성하고, 적용하고, 위치화시킬 수 있다. 도 10은, 제2 밀봉재를 구비한, 간섭 변조기와 같은 미소 기전 시스템 기기 패키지를 밀봉하는 방법 900의 일실시예를 도시한 흐름도이다. 방법 900은, 단계 902에서 시작하여 단계 904로 진행하며, 솔더 프리폼(solder prefrom)은 기판 상에 형성된 미소 기전 시스템 기기의 주변에 근접한 기판상에 위치한다. 솔더 프리폼은, 예컨대, 납(lead) 또는 주석(tin)이다. 단계 904에서 솔더 프리폼을 위치시킨 후, 제1 밀봉재, 기판 및 백플레인을 접촉하도록 하여 주위 조건으로부터 미소 기전 시스템 기기를 밀봉하는 단계 906으로 진행한다. 제1 밀봉재는 바람직하게는, 기판 위에 형성되어 있는 미소 기전 시스템 기기와 솔더 프리폼 사이의 기판과 접촉하며, 제1 밀봉재는 우선 기판에 또는 백플레인에 또는 기판과 백플레인 양자에 위치할 수 있다. 방법 900은, 솔더 프리폼이 용융되어 백플레인과 접촉하고, 기판 및 백플레인과 접촉하여 제2 밀봉재를 형성하는 단계 908로 진행한다. 솔더는, 용융되어 제1 밀봉재와 접촉할 수 있다. 이 방법은 단계 910에서 종결된다. 방법 900의 어떤 실시예에서, 솔더 프리폼은, 제1 밀봉재, 기판 및 백플레인이 접촉한 후, 기판상에 위치한다.
특정 실시예에서, 단계 906에서 제1 밀봉재, 기판, 및 백플레인은 기판과 백플레인을 배열하고 고정하는 역할을 하며, 예를 들어, 제1 밀봉재는 접착제를 포함한다. 솔더 프리폼으로부터 형성된 제2 밀봉재는, 기기 패키지를 위한 주요 환경 밀봉재(major envoirnment seal)로서의 역할을 할 수 있으며, 이 경우, 제1 밀봉재는 기기 패키지에 부차적 밀봉재(minor sealant)를 제공한다.
도 11은, 제2 밀봉재를 가진 간섭 변조기 디스플레이 패키지 구조(70)의 또 다른 실시예의 측면도를 도시한 것이다. 도 1을 참조하여 상술한 바와 같이, 간섭 변조기 어레이의 각각의 소자의 이동가능한 층의 위치는, 캐비티를 형성하는 2개의 층을 가로지르는 전압의 적용에 의하여 제어될 수 있다. 전압을 적용하기 위해, 각각의 간섭 변조기 어레이 소자는, 기판(72)상의 도전성 리드(1002)에 결합되고, 도전성 리드(1002)는 어레이 드라이버(22)와 같은 각각의 간섭 변조기 어레이 소자를 제어하도록 구성된 구동 회로(1004) 에 연결된다. 특정 실시예에서, 구동 회로(1004)는, 가용성 회로 또는 도전성 테이프(1006) 및 이방성의 도전성 필름(ACF) (1008)을 통해 기판(72) 주위에서 도전성 리드(1004)에 연결된다. 당해 기술분야에 공지된 바와 같이, ACF는 열경화성 접착제 바인더, 및 도전성 입자 또는 구(1010)의 매트릭스를 포함한다. 가요성 회로(1006)는, 전형적으로, ACF(1008) 내에 도전성 입자(1010)을 통해 기판(72) 상의 도전성 리드(1002)에 전기적으로 연결된, 복수개의 도전성 리드를 포함한다.
가요성 회로(1006)와 ACF(1008)를 기판(72)에 부착시키는 동안, ACF 접착제는 고체 상태 [또는 반-고체(semi-solid) 상태] 이고, 테이프 형태로 적용될 수 있다. 일실시예에서, 승온된 상태에서의 적용과 함께 ACF 용융물은, 후속적으로 고형화되고 상온으로 냉각된다. 따라서, ACF의 최종위치는 소정량 또는 소정 부분의 ACF(1008)에 힘을 가하여 백플레인(74)에 접촉하도록 하기 위해 가요성 회로(1006)에 압력을 가함에 의해 변경될 수 있고, 이로써, 백플레인(74) 및 기판(72)과 접촉하는 제2 밀봉재를 형성할 수 있다. 몇몇 실시예에서는, ACF(1008)는 제1 밀봉재 와도 접촉한다. 도 11의 제2 밀봉재에 의해 밀봉된 간섭 변조기 기기 패키지 구조는 제2 밀봉재를 위한 조립/제조 공정의 추가적 재료 비용 없이도 향상된 밀봉 특성을 포함한다.
제2 밀봉재를 가진 간섭 변조기 어레이 패키지 구조를 밀봉하기 위한 방법 1100의 일실시예를 도 12에 나타내었다. 도 12에 나타낸 바와 같이, 방법 1100은 단계 1102에서 시작하여, 제1 밀봉재가 백플레인과 기판 사이에 제공되고, 간섭 변조기 기기와 같은 미소 기전 시스템 기기가 기판상에 형성되는, 단계 1104로 진행한다. 이 방법은, 추가로, 단계 1106에서ACF를 기판상의 도전성 리드에 접촉시키는 단계를 포함하며, 이 때, ACF가 기판상의 도전성 리드와 가요성 회로 사이에 전기적 연결을 제공한다. 가요성 회로는 예를 들어, 어레이 구동 회로에 연결되도록 구성될 수 있다. 단계 1106에 이어서, 이 방법은, ACF의 일부를 패키지 백플레인과 제1 밀봉재와 접촉하도록 하기에 충분한 힘이 가요성 회로에 가해지는, 단계 1108로 진행한다. 몇몇 실시예에서는, ACF는 단지 기판 및 백플레인과 접촉하며 제1 밀봉재와는 접촉하지 않는다. 특정 실시예에서, 방법 1100은 추가로, ACF 상에 소수성 밀봉재와 같은 제3의 밀봉재를 형성하는 단계를 더 포함하여, 패키지 구조 내에 수분 투과성을 더욱 감소시킬 수 있다.
또 다른 실시예에서, ACF는, 그 일부가 밀봉을 위해 특별히 맞추어, 밀봉 영역(sealing region)을 포함할 수 있다. 예컨대, ACF의 이러한 밀봉 영역에서 재료는 수지(resin)와 도전성 입자를 모두 포함할 수 있으며, 이 경우, 수지는 제2 밀봉재로서의 수행을 위해 소수성 특성 또는 매우 수분 불투과성인 장벽을 가지도록 구성된다.
당업자에 의해 이해되는 바와 같이, 전술한 방법과 장치는 그 본성이 예시적인 것으로서, 다른 실시예도 본 발명의 범위에 속한다. 예컨대, 제2 밀봉재는, 복수개의 형태와 구성을 가지며, 복수개의 재료를 포함할 수 있다. 추가로, 제2 밀봉재의 형성은 더 많거나 적은 단계를 포함할 수 있고, 예를 들어, 패키징 구조 내부에서 미소 기전 시스템 기기의 캡슐화(encapsulation) 전, 중 또는 후에 일어날 수 있다.
상기 기재는 본 발명의 특정 실시예를 기술한 것이다. 그러나, 위에서 얼마나 상세히 기술하였는가에 관계없이, 본 발명은 다양한 방법으로 실시될 수 있다. 위에서 기술한 바와 같이, 본 발명의 특정 특징 및 양태를 기술하기 위해 특정 용어를 사용하는 것은, 이러한 용어가 재-정의되어, 해당 용어가 관련된 본 발명의 특징이 양태의 특정한 특징을 포함하도록 제한하는 것을 의미하는 것으로 받아들여져서는 안된다. 따라서 본 발명의 범위는, 첨부된 청구항과 그의 균등범위에 따라 해석되어야 한다.
본 발명에 의하면 향상된 밀봉 구조를 가진 미소 기전 시스템 기기를 얻을 수 있다.

Claims (38)

  1. 기판;
    상기 기판 상에 형성된 미소 기전 시스템 기기;
    백플레인;
    상기 미소 기전 시스템 기기의 주위에 근접하게 위치하고, 상기 기판 및 상기 백플레인과 접촉하고 있는 제1 밀봉재; 및
    상기 제1 밀봉재의 외주에 근접하여 위치하고, 상기 기판 및 상기 백플레인과 접촉하고 있는 제2 밀봉재
    를 포함하는 전자 기기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 밀봉재가 연속성 또는 불연속성 밀봉재인 것을 특징으로 하는 전자 기기.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제2 밀봉재가 연속성 또는 불연속성 밀봉재인 것을 특징으로 하는 전자 기기.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 제2 밀봉재가 이방성의 도전성 필름(ACF)를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 기기.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 이방성의 도전성 필름(ACF)이 상기 제1 밀봉재의 상기 외주에 근접하여 위치한 맞춤형 밀봉부를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 기기.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 제2 밀봉재가 상기 제1 밀봉재와 접촉하는 것을 특징으로 하는 전자 기기.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 제2 밀봉재가 소수성 재료를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 기기.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 제2 밀봉재가 접착제 또는 금속을 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 기기.
  9. 제1 항에 있어서,
    상기 미소 기전 시스템 기기가 간섭 변조기 어레이를 포함하는 것을 특징으 로 하는 전자 기기.
  10. 제1 항에 있어서,
    상기 미소 기전 시스템 기기와 전기적으로 연결되고 이미지 데이터를 처리하도록 구성된 프로세서; 및
    상기 프로세서와 전기적으로 연결된 메모리 기기
    를 더 포함하는 전자 기기.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 미소 기전 시스템 기기에 적어도 하나의 신호를 보내도록 구성된 구동회로를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 기기.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 드라이버 회로에 상기 이미지 데이터의 적어도 일부를 전송하도록 구성된 컨트롤러를 더 포함하는 전자 기기.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 프로세서에 상기 이미지 데이터를 전송하도록 구성된 이미지 소스 모듈을 더 포함하는 전자 기기.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 이미지 소스 모듈이 수신기, 송수신기, 및 송신기 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 기기.
  15. 제10항에 있어서,
    입력 데이터를 수신하고, 상기 입력 데이터를 상기 프로세서에 전송하도록 구성된 입력 기기를 더 포함하는 전자 기기.
  16. 전자 기기를 제조하는 방법으로서,
    그 위에 미소 기전 시스템 기기가 형성된 기판 및 백플레인을 포함하는 미소 기전 시스템 기기 패키지를 제공하는 단계;
    상기 미소 기전 시스템 기기에 근접하고, 상기 백플레인과 상기 기판 사이에 형성된 제1 밀봉재를 제공하는 단계; 및
    상기 제1 밀봉재의 외주에 근접하고, 상기 기판 및 상기 백플레인과 접촉해 있는 제2 밀봉재를 형성하는 단계.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 제1 밀봉재가 상기 기판 및 상기 백플레인 중 적어도 하나 위에 형성되는 것을 특징으로 하는 전자 기기 제조 방법.
  18. 제16항에 있어서,
    상기 제2 밀봉재를 형성하는 단계가,
    상기 제1 밀봉재의 외주에 근접하게 솔더 프리폼(solder preform)을 위치시키는 단계, 및
    상기 기판과 상기 백플레인에 접촉하도록 상기 솔더 프리폼을 용융시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 기기 제조방법.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 위치시키는 단계는, 상기 백플레인, 상기 제1 밀봉재 및 상기 기판이 조립되기 전에 수행되고,
    상기 용융시키는 단계는, 상기 조립 후에 수행되는 것을 특징으로 하는 전자 기기 제조방법.
  20. 제16항에 있어서,
    상기 제2 밀봉재가 상기 제1 밀봉재와 접촉하여 형성되는 것을 특징으로 하는 전자 기기 제조방법.
  21. 제16항에 있어서,
    상기 제1 밀봉재가 연속성 또는 불연속성 밀봉재인 것을 특징으로 하는 전자 기기 제조방법.
  22. 제16항에 있어서,
    상기 제2 밀봉재가 이방성의 도전성 필름인 것을 특징으로 하는 전자 기기 제조방법.
  23. 제16항에 있어서,
    상기 제2 밀봉재가 소수성 재료를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 기기 제조방법.
  24. 제16항에 있어서,
    상기 제2 밀봉재가 접착제 및 금속 중 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 기기 제조방법.
  25. 제16항에 있어서,
    상기 미소 기전 시스템 기기가 간섭 변조기 어레이를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 기기 제조방법.
  26. 제16항에 따른 방법으로 제조된 전자 디스플레이.
  27. 미소 기전 시스템 기기로서:
    광을 투과하는 투과 수단;
    상기 투과 수단을 통해 투과된 광을 변조하는 변조 수단;
    상기 투과 수단과 함께 패키지를 형성하여 상기 변조 수단을 상기 패키지 내에 싸는 커버 수단;
    상기 커버 수단과 상기 투과 수단 사이에, 상기 투과 수단의 주변에 근접하여 형성된 제1 밀봉 수단; 및
    상기 제1 밀봉 수단의 외주를 밀봉하는 제2 밀봉 수단을 포함하고,
    상기 제2 밀봉 수단은 상기 투과 수단 및 상기 커버 수단과 접촉하는 것을 특징으로 하는 미소 기전 시스템 기기.
  28. 제27항에 있어서,
    상기 투과 수단이 투명 기판을 포함하는 것을 특징으로 하는 미소 기전 시스템 기기.
  29. 제27항에 있어서,
    상기 변조 수단이 간섭 변조기 어레이를 포함하는 것을 특징으로 하는 미소 기전 시스템 기기.
  30. 제27항에 있어서,
    상기 커버 수단이 백플레인을 포함하는 것을 특징으로 하는 미소 기전 시스 템 기기.
  31. 제27항에 있어서,
    상기 제1 밀봉 수단이 접착성 밀봉재를 포함하는 것을 특징으로 하는 미소 기전 시스템 기기.
  32. 제27항에 있어서,
    상기 제2 밀봉 수단이 상기 제1 밀봉 수단의 외주에 근접하여 위치한 솔더 프리폼을 포함하는 것을 특징으로 하는 미소 기전 시스템 기기.
  33. 제27항에 있어서,
    상기 제2 밀봉 수단이 상기 제1 밀봉 수단과 접촉하는 것을 특징으로 하는 미소 기전 시스템 기기.
  34. 제27항에 있어서,
    상기 제1 밀봉 수단이 불연속성 밀봉재인 것을 특징으로 하는 미소 기전 시스템 기기.
  35. 제27항에 있어서,
    상기 제2 밀봉 수단이 이방성의 도전성 필름인 것을 특징으로 하는 미소 기 전 시스템 기기.
  36. 제35항에 있어서,
    상기 이방성의 도전성 필름과 접촉하는 가요성 회로를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 미소 기전 시스템 기기.
  37. 제27항에 있어서,
    상기 제2 밀봉 수단이 소수성 재료를 포함하는 것을 특징으로 하는 미소 기전 시스템 기기.
  38. 제27항에 있어서,
    상기 제2 밀봉 수단이 접착제 및 금속 중 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 미소 기전 시스템 기기.
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