背板電極傳感器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及機電系統(tǒng)（EMS)裝置封裝及可集成到EMS裝置封裝中的傳感器。
【背景技術(shù)】
[0002] 機電系統(tǒng)（EMS)包含具有電及機械元件的裝置、激活器、換能器、傳感器、例如鏡 面及光學(xué)膜等光學(xué)組件及電子裝置。EMS裝置或元件可以多種尺度制造，包含（但不限于） 微尺度及納米尺度。舉例來說，微機電系統(tǒng)（MEMS)裝置可包含大小在約一微米到數(shù)百微米 或以上的范圍內(nèi)的結(jié)構(gòu)。納米機電系統(tǒng)（NEMS)裝置可包含大小小于一微米（包含（例如） 小于數(shù)百納米的大?。┑慕Y(jié)構(gòu)?？墒褂贸练e、蝕刻、光刻及/或蝕刻掉襯底及/或所沉積材 料層的部分或添加層以形成電及機電裝置的其它微機械加工工藝來形成機電元件。
[0003] 一種類型的EMS裝置被稱為干涉式調(diào)制器（IMOD)。術(shù)語"IMOD"或"干涉式光調(diào) 制器"是指使用光學(xué)干涉原理選擇性地吸收及/或反射光的裝置。在一些實施方案中，頂OD 顯示元件可包含一對導(dǎo)電板，所述導(dǎo)電板中的一者或兩者可能整體或部分地為透明的及/ 或反射性的，且能夠在施加適當(dāng)電信號后即刻進(jìn)行相對運動。舉例來說，一個板可包含沉積 在襯底上方、襯底上或由襯底支撐的靜止層，另一板可包含與所述靜止層以氣隙分開的反 射隔膜。一個板相對于另一板的位置可改變?nèi)肷湓陧擮D顯示元件上的光的光學(xué)干涉?；?于頂OD的顯示裝置具有廣泛范圍的應(yīng)用，且預(yù)期用于改進(jìn)現(xiàn)有產(chǎn)品及形成新產(chǎn)品，尤其是 具有顯不能力的廣品。
[0004] 包含顯示裝置、蜂窩式電話及平板計算機的許多EMS裝置封裝包含離散感測組件 以便向裝置提供額外功能性。然而，并入諸如加速度計或壓力傳感器等此類額外感測組件 添加了裝置的成本及復(fù)雜度，且表示所添加功能性與所添加成本之間的折衷。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的系統(tǒng)、方法及裝置各自具有若干創(chuàng)新方面，其中沒有單個方面單獨負(fù)責(zé) 本文所揭示的合乎需要的屬性。
[0006] 本發(fā)明中描述的標(biāo)的物的一個新穎方面可實施于一種機電系統(tǒng)（EMS)裝置封裝 中，其包含：襯底，其具有第一表面；至少一個EMS裝置，其由所述襯底的所述第一表面支 撐，所述至少一個EMS裝置包含經(jīng)配置以放置為與感測電路電連通的電極；背板，其密封到 所述第一襯底以形成圍封所述至少一個EMS裝置的空腔；以及至少一個傳感器電極，其由 所述背板支撐且經(jīng)配置以放置為與所述感測電路電連通以在所述傳感器電極與所述至少 一個EMS裝置的所述電極之間形成電容性傳感器。
[0007] 在一些實施方案中，所述封裝可包含由所述背板支撐的多個傳感器電極及由所述 背板的所述第一表面支撐的多個EMS裝置，其中所述多個傳感器電極經(jīng)配置以放置為與所 述多個EMS裝置中的電極連通以形成多個電容性傳感器。在一個進(jìn)一步實施方案中，所述 多個傳感器電極可包含布置成柵格的傳感器電極陣列。在另一進(jìn)一步實施方案中，所述多 個傳感器電極可包含所述至少一個傳感器電極及沿著所述至少一個傳感器電極的外圍安 置的第二電極。在又一實施方案中，所述第二電極可為外接所述至少一個傳感器電極的實 質(zhì)上環(huán)形電極。
[0008] 在一些實施方案中，所述感測電路可經(jīng)配置以測量指示所述至少一個傳感器電極 與所述至少一個EMS裝置的所述電極之間的所述電容的信號。在一個進(jìn)一步實施方案中， 所述感測電路可另外經(jīng)配置以至少部分基于所述至少一個傳感器電極與所述至少一個EMS 裝置的所述電極之間的所述電容的度量而估計由所述EMS裝置封裝支撐的對象的重量。在 另一進(jìn)一步實施方案中，所述感測電路可另外經(jīng)配置以確定所述封裝內(nèi)的壓力與所述封裝 外部的周圍壓力之間的壓力差。在一個又其它實施方案中，所述封裝可另外包含溫度傳感 器。在另一又其它實施方案中，所述感測電路可另外經(jīng)配置以估計所述封裝的高度。在另 一進(jìn)一步實施方案中，所述至少一個傳感器電極可包含多個傳感器電極，且所述感測電路 可另外經(jīng)配置以估計觸摸事件相對于所述封裝的地點。在另一進(jìn)一步實施方案中，所述封 裝可另外包含與所述感測電路電連通的至少一個帶通濾波器。在又一實施方案中，所述至 少一個帶通濾波器可調(diào)諧到指示所述封裝上的撞擊的頻率，且所述感測電路可另外經(jīng)配置 以至少部分基于所述至少一個傳感器電極與所述至少一個的所述電極之間的隨時間而變 的所述電容的度量來確定所述封裝是否已經(jīng)受撞擊。
[0009] 在一些實施方案中，所述至少一個傳感器電極可安置在所述背板的面向所述襯底 的表面上。在一些實施方案中，所述至少一個傳感器電極可安置在所述背板的背對所述襯 底的表面上。
[0010] 在一些實施方案中，所述EMS裝置可形成顯示器的一部分，所述封裝進(jìn)一步包含： 處理器，其經(jīng)配置以與所述顯示器通信，所述處理器經(jīng)配置以處理圖像數(shù)據(jù)；以及存儲器裝 置，其經(jīng)配置以與所述處理器通信。在一個進(jìn)一步實施方案中，所述封裝可進(jìn)一步包含：驅(qū) 動器電路，其經(jīng)配置以將至少一個信號發(fā)送到所述顯示器；以及控制器，其經(jīng)配置以將所述 圖像數(shù)據(jù)的至少一部分發(fā)送到所述驅(qū)動器電路。在又一實施方案中，所述驅(qū)動器電路可包 含所述感測電路。在另一進(jìn)一步實施方案中，所述封裝可進(jìn)一步包含圖像源模塊，所述圖像 源模塊經(jīng)配置以將所述圖像數(shù)據(jù)發(fā)送到所述處理器，其中所述圖像源模塊包含接收器、收 發(fā)器及發(fā)射器中的至少一者。在另一進(jìn)一步實施方案中，所述封裝可進(jìn)一步包含輸入裝置， 所述輸入裝置經(jīng)配置以接收輸入數(shù)據(jù)并將所述輸入數(shù)據(jù)傳達(dá)到所述處理器。
[0011] 本發(fā)明中描述的標(biāo)的物的另一新穎方面可實施于一種方法中，所述方法包含： 將傳感器電極放置為與感測電路電連通，其中所述傳感器電極由背板支撐；將機電系統(tǒng) (EMS)裝置中的電極放置為與所述感測電路電連通，其中所述HMS裝置由襯底的第一表面 支撐，且其中所述背板由空腔與所述襯底分開且密封到所述襯底的所述第一表面以形成含 有所述EMS裝置的封裝；以及測量指示所述傳感器電極與所述EMS裝置中的所述電極之間 的電容的信號。
[0012] 在一些實施方案中，所述方法可進(jìn)一步包含至少部分基于指示所述傳感器電極與 所述EMS裝置中的所述電極之間的所述電容的所述信號確定所述襯底與所述背板之間的 相對位移的度量。在一些實施方案中，所述方法可進(jìn)一步包含基于指示所述傳感器電極與 所述EMS裝置中的所述電極之間的所述電容的所述信號確定所述封裝內(nèi)的壓力與所述封 裝外部的周圍壓力之間的壓力差的指示。在另一實施方案中，所述方法可進(jìn)一步包含基于 所述壓力差的所述指示估計所述封裝的高度。在又一實施方案中，所述方法可進(jìn)一步包含 確定所述封裝的溫度的指示，其中確定所述封裝的高度還基于所述封裝的所述溫度的所述 指示。
[0013] 在一些實施方案中，所述方法可進(jìn)一步包含基于指示所述傳感器電極與所述EMS 裝置中的所述電極之間的所述電容的所述信號估計由所述封裝支撐的對象的質(zhì)量。在一些 實施方案中，將所述傳感器電極放置為與所述EMS裝置中的所述電極電連通可包含將多個 傳感器電極中的每一者放置為與所述感測電路電連通以形成多個電容性傳感器，且所述方 法可進(jìn)一步包含對于每一電容性傳感器，測量指示所述電容性傳感器的電容的信號，及至 少部分基于指示所述電容性傳感器的所述電容的所述所測量信號估計觸摸事件相對于所 述封裝的地點。在一個進(jìn)一步實施方案中，多個電容性傳感器中的至少一些可依次形成。在 另一進(jìn)一步實施方案中，多個電容性傳感器中的至少一些可同時形成。
[0014] 在一些實施方案中，測量指示所述傳感器電極與所述EMS裝置中的所述電極之間 的所述電容的信號可包含測量指示在一定時間周期內(nèi)的所述電容的信號，且所述方法可另 外包含使用至少一個帶通濾波器對所述所測量信號進(jìn)行濾波。在另一實施方案中，所述方 法可進(jìn)一步包含至少部分基于通過使用所述至少一個帶通濾波器對所述所測量信號進(jìn)行 濾波而形成的經(jīng)濾波信號識別所述封裝經(jīng)受的撞擊的發(fā)生。
[0015] 本發(fā)明中描述的標(biāo)的物的另一新穎方面可實施于一種機電系統(tǒng)（EMS)裝置封裝 中，其包含：襯底，其具有第一表面；至少一個EMS裝置，其由所述襯底的所述第一表面支 撐，所述至少一個EMS裝置包含電極；背板，其密封到所述第一襯底以形成圍封所述至少一 個EMS裝置的空腔；以及用于感測所述襯底與所述背板之間的相對位移的裝置，其中所述 感測裝置由所述背板支撐。
[0016] 在一些實施方案中，所述感測裝置可包含至少一個傳感器電極，所述至少一個傳 感器電極由所述背板支撐且經(jīng)配置以放置為與感測電路電連通以在所述傳感器電極與所 述至少一個EMS裝置的所述電極之間形成電容性傳感器。
[0017] 本發(fā)明中描述的標(biāo)的物的另一新穎方面可實施于一種制造機電系統(tǒng)裝置（EMS) 封裝的方法中，所述方法包含：提供支撐EMS裝置的襯底，其中所述EMS裝置包含至少一個 電極；提供支撐至少一個傳感器電極的背板；將所述襯底接合到所述背板以形成包含所述 EMS裝置的EMS裝置封裝；以及形成允許感測電路與所述至少一個傳感器電極之間及所述 感測電路與所述EMS裝置的所述至少一個電極之間的電連通的導(dǎo)電結(jié)構(gòu)。
[0018] 在一些實施方案中，所述背板可另外支撐連接到所述至少一個傳感器電極的感測 電路。在一些實施方案中，所述襯底可另外支撐連接到所述EMS裝置的所述至少一個電極 的感測電路。在一些實施方案中，所述至少一個傳感器電極可包含傳感器電極陣列。在一 些實施方案中，所述至少一個傳感器電極可包含中心傳感器電極及圍繞所述中心傳感器電 極的外圍延伸的至少一個環(huán)形傳感器電極。在一些實施方案中，所述感測電路可形成經(jīng)配 置以控制所述EMS裝置的驅(qū)動器電路的至少一部分。
[0019] 在附圖及下文描述中闡述本發(fā)明中所描述的標(biāo)的物的一或多個實施方案的細(xì)節(jié)。 盡管本發(fā)明中所提供的實例主要是依據(jù)基于EMS及MEMS的顯示器來描述，但本文中所提供 的概念可適用于其它類型的顯示器，例如液晶顯示器、有機發(fā)光二極管（"OLED"）顯示器及 場發(fā)射顯示器。其它特征、方面及優(yōu)點將從所述描述、圖式及權(quán)利要求書而變得顯而易見。 應(yīng)注意，以下各圖的相對尺寸可能未按比例繪制。
【附圖說明】
[0020] 圖1為描繪干涉式調(diào)制器（MOD)顯示裝置的一系列顯示元件或顯示元件陣列中 的兩個鄰近的MOD顯示元件的等角視圖說明。
[0021] 圖2為說明并有基于MOD的顯示器的電子裝置的系統(tǒng)框圖，所述基于MOD的顯 示器包含頂OD顯示元件的三元件乘三元件陣列。
[0022] 圖3A及3B為包含EMS元件陣列及背板的EMS封裝的一部分的示意性分解部分透 視圖。
[0023] 圖4A展示具有支撐在背板的內(nèi)表面上的傳感器電極的EMS裝置封裝的分解圖的 實例。
[0024] 圖4B展示圖IA的經(jīng)裝配EMS裝置封裝的橫截面圖。
[0025] 圖5展示說明使用具有集成式傳感器電極的EMS裝置封裝的感測方法的流程圖的 實例。
[0026] 圖6展示具有支撐在背板的外表面上的傳感器電極的EMS裝置封裝的另一實施方 案的分解圖。
[0027] 圖7展示說明使用具有集成式傳感器電極的EMS裝置封裝的感測方法的流程圖的 實例。
[0028] 圖8展示支撐待稱重的對象的EMS裝置封裝的實例。
[0029] 圖9展示說明測量放置在具有集成式傳感器電極的EMS裝置封裝上的對象的質(zhì)量 的方法的流程圖的實例。
[0030] 圖10展示具有支撐在背板的內(nèi)表面上的一個以上傳感器電極的EMS裝置封裝的 另一實施方案的分解圖。
[0031] 圖11展示說明使用背板傳感器陣列感測觸摸事件的方法的流程圖的實例。
[0032] 圖12展示響應(yīng)于引起低頻振蕩的刺激及引起高頻振蕩的刺激兩者而誘發(fā)的隨時 間推移的電容改變的曲線圖。
[0033] 圖13展示說明檢測HMS裝置封裝上的撞擊的方法的流程圖的實例。
[0034] 圖14展示說明制造具有集成式背板傳感器的EMS裝置封裝的方法的流程圖的實 例。
[0035] 圖15A及15B為說明包含多個頂OD顯示元件的顯示裝置的系統(tǒng)框圖。
[0036] 各個圖式中的相同參考數(shù)字及名稱指示相同元件。
【具體實施方式】
[0037] 以下描述是針對出于描述本發(fā)明的創(chuàng)新方面的目的的某些實施方案。然而，所屬 領(lǐng)域的技術(shù)人員將容易認(rèn)識到，可以許多不同方式應(yīng)用本文中的教示。所描述的實施方案 可在可經(jīng)配置以顯示圖像的任何裝置、設(shè)備或系統(tǒng)中實施，而不論圖像是在運動中（例如， 視頻）還是靜止的（例如，靜態(tài)圖像），且不論圖像為文字的、圖形的還是圖片的。更確切地 說，預(yù)期所描述的實施方案可包含在例如（但不限于）以下各者等多種電子裝置中或與例 如（但不限于）以下各者等多種電子裝置相關(guān)聯(lián)：移動電話、具多媒體因特網(wǎng)功能的蜂窩式 電話、移動電視接收器、無線裝置、智能電話、