[发明专利]用于制造填充冷密封流体的显示装置的方法

说明书

相关申请的交叉引用

本申请是2008年8月4日提交的美国专利申请No.12/221,606的部分继续申请。本申请还要求2010年2月2日和2010年2月3日分别提交的美国临时专利申请No.61/300,731和61/301,015的优先权。这些申请中的每一个的内容通过引用整体结合于此。

发明领域

本发明一般涉及诸如成像和投影显示器之类的显示器的领域。具体而言，本发明涉及填充流体的显示装置的组件和操作。

发明背景

结合机械光调制器的显示器可包括数百个、数千个、或者在一些情况下数百万个活动元件。在一些设备中，元件的每一个移动都提供了静摩擦的机会以使一个或多个元件无效。通过将所有部分浸入工作流体（也称为流体）、并且将该流体（例如，使用粘合剂）密封在MEMS显示单元中的流体空间或间隙内来便于该移动。该流体通常是长期具有低摩擦系数、低粘度、以及最小退化效应的流体。

由于该流体可拥有与包含该流体的基板不同的热膨胀系数，因此操作温度的变化可导致显示器内的流体压力的强变化。这些内压变化可导致显示表面的凸出或翘曲、以及在一些情况下该显示器内的汽泡的形成。例如，可用作MEMS基板的玻璃的CTE可约为3.5ppm/K，而合适的工作流体的容量CTE可约为1200ppm/K。另外，用于将流体密封在该显示器中的粘合剂的CTE可控制单元间隙的膨胀。在一些实施例中，粘合剂的CTE可约为80ppm/K。由此，MEMS显示器中的间隙中的工作流体膨胀和收缩约为玻璃的400倍、粘合剂的15倍。对于约50摄氏度的温度差，基板和流体之间的容量差约为5.5%。由此，如果该显示器在约20°C下密封、且稍后加热到约80°C，则该流体将比玻璃MEMS基板多膨胀约5.5%，这进而通过粘合剂溶胀或膨胀来控制。膨胀的差异导致在玻璃上施加力，从而导致该显示器的一部分溶胀。该溶胀量难以在MEMS显示器的边缘周围准确地估计，因为玻璃MEMS基板在边缘周围受粘合剂约束，并且一般在中心自由地变形。在一些实施例中，可处于MEMS显示器中的间隙中心的该溶胀可因为1.5微米大。当MEMS显示器冷却时，可出现类似效果。如果该显示器冷却约50°C，则将导致约5.5%的相同流体容量差。

发明内容

本文中所描述的方法和装置允许制造其中基本防止汽泡形成的成像显示器。

当显示单元的内压减小到低于密封压力且在该显示器中不存在先前汽泡时，汽泡形成。即，一个或多个汽泡突然在该显示器的多个位置处成核。如果该显示器在室温下密封，则汽泡可在远低于室温的温度下形成。在实践中，直至该显示器达到低于密封温度约15°C至20°C，汽泡才出现。泡形成的实际温度难以预测，因为该温度取决于内压和间隔物吸收一些收缩和/或膨胀的能力。

当单元受限而不能随着显示单元的间隙中的流体的减小的容量而收缩时，一般存在用于汽泡形成的条件。当显示单元的环境温度下降时，基板开始收缩。然而，当相对间隔物接触（即，该单元的第一基板上的间隔物接触该单元的第二基板（例如，孔板）上的相邻间隔物）时，显示单元变得受约束，并且无法更进一步收缩，而流体继续收缩。该约束进而减小显示单元内的压力。如果温度继续下降，则该单元内的压力可使汽泡形成。当汽泡在用户查看的光学部分内形成时，它们变成烦恼，从而通常导致该显示器的替换。

本文中所描述的的装置和方法涉及尤其是有助于防止汽泡在低温下形成的方案。具体而言，本文中所描述的方法和装置涉及包括在低温下进行的流体填充和密封工艺的机械致动显示装置的组件。描述一种用于在更低（例如，低于0°C）、优选约-10°C和约-25°C之间的温度下密封MEMS显示单元的方法。该方法考虑在环境温度降至低于密封温度时汽泡不会立即形成、相反在低于密封温度约15°C至约20°C下形成的知识。以此方式，汽泡可形成的温度降至低于-25°C。

本领域技术人员应当认识到，标准密封技术在室温下执行，而本文中所描述的密封工艺在实质上低于室温的温度（即，冷温）下执行，并且由此在本文中描述用于制造显示装置的“冷密封”工艺。