支撐機(jī)電裝置的可移動(dòng)元件的系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及機(jī)電裝置的領(lǐng)域，且更特定來說，設(shè)及機(jī)電裝置的可移動(dòng)元件。
【背景技術(shù)】
[0002] 機(jī)電系統(tǒng)（EM巧包含具有電及機(jī)械元件、致動(dòng)器、換能器、傳感器、光學(xué)元件（例如 反射鏡及光學(xué)膜）及電子裝置的裝置。EMS裝置或元件可W包含但不限于微尺度及納米尺 度的多種尺度制造。舉例來說，微機(jī)電系統(tǒng)（MEM巧裝置可包含具有介于從約微米到數(shù)百微 米或更多的范圍內(nèi)的大小的結(jié)構(gòu)。納米機(jī)電系統(tǒng)（NEM巧裝置可包含具有小于微米的大小 (包含，舉例來說，小于數(shù)百納米的大?。┑慕Y(jié)構(gòu)。機(jī)電元件可使用沉積、蝕刻、光刻及/或 蝕刻掉襯底及/或所沉積材料層的若干部分或添加若干層W形成電氣及機(jī)電裝置的其它 微機(jī)械加工過程來形成。
[0003]MEMS裝置可用作用于例如蜂窩式電話、消費(fèi)型電子裝置及電視監(jiān)視器或顯示器等 裝置的開關(guān)、傳感器及顯示元件。特定顯示器并入有使用可移動(dòng)機(jī)電元件來執(zhí)行光調(diào)制的 機(jī)械光調(diào)制器。該些顯示器可包含數(shù)百個(gè)、數(shù)千個(gè)或（在某些情形中）數(shù)百萬個(gè)活動(dòng)組件。 在某些裝置中，元件的每一移動(dòng)易于造成可使機(jī)電裝置失能或大大降低機(jī)電裝置的性能及 可靠性的不對準(zhǔn)。
[0004] 機(jī)電裝置在裝置的操作期間通常利用致動(dòng)器來實(shí)現(xiàn)組件的移動(dòng)?？梢苿?dòng)元件的布 置影響致動(dòng)器的性能。機(jī)械光調(diào)制器內(nèi)的快口是一種類型的可移動(dòng)元件或主體。某些現(xiàn)有 基于快口的機(jī)電光調(diào)制器依賴于支撐橫梁來支撐并定位快n。順應(yīng)性支撐橫梁可包含實(shí)現(xiàn) 快口的移動(dòng)的致動(dòng)區(qū)段（例如，電極部分）。通過將電壓施加到順應(yīng)性支撐橫梁且將電壓施 加到與順應(yīng)性支撐橫梁間隔開的對應(yīng)致動(dòng)器或驅(qū)動(dòng)橫梁而實(shí)現(xiàn)快口的移動(dòng)。順應(yīng)性支撐橫 梁的致動(dòng)部分與驅(qū)動(dòng)橫梁之間的靜電場產(chǎn)生順應(yīng)性支撐橫梁的致動(dòng)部分與驅(qū)動(dòng)橫梁之間 的吸引力，借此實(shí)現(xiàn)快口的移動(dòng)。
[0005] 關(guān)于現(xiàn)有可移動(dòng)元件的一個(gè)問題是可移動(dòng)元件可W可不利地影響可移動(dòng)元件的 操作的方式傾斜。舉例來說，可移動(dòng)元件（例如，快口）可具有相對于包含可移動(dòng)元件的運(yùn) 動(dòng)方向的平面向上或向下傾斜的一部分。所述傾斜可通過允許可移動(dòng)元件接觸例如襯底等 對置元件（不論在固定位置中還是在移動(dòng)時(shí)）而不利地影響可移動(dòng)元件的位置或移動(dòng)，從 而產(chǎn)生可移動(dòng)元件的靜摩擦或降級(jí)的移動(dòng)。在包含可移動(dòng)元件的MEMS裝置的制造期間過 多靜摩擦可進(jìn)一步產(chǎn)生過多良率損失。所述傾斜還可不利地影響可移動(dòng)元件執(zhí)行其它功能 (例如，舉例來說，阻擋來自光源的光的一部分）的能力。因此，需要支撐機(jī)電裝置內(nèi)的可移 動(dòng)元件同時(shí)緩和可移動(dòng)元件的特定變形或傾斜的不利影響。
[0006]關(guān)于可移動(dòng)元件的現(xiàn)有支撐橫梁的相關(guān)問題是，支撐橫梁可具有當(dāng)橫梁禪合到可 移動(dòng)元件時(shí)賦予可移動(dòng)元件變形的特定應(yīng)力。由此斷定，此應(yīng)力可影響經(jīng)禪合可移動(dòng)組件 的定向。舉例來說，所賦予應(yīng)力可致使可移動(dòng)元件的一部分向上或向下變形，從而產(chǎn)生可移 動(dòng)元件的靜摩擦或降級(jí)的移動(dòng)。因此，還需要W在禪合到可移動(dòng)組件時(shí)緩和支撐橫梁內(nèi)的 應(yīng)力的不利影響的方式支撐機(jī)電裝置內(nèi)的可移動(dòng)元件。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0007] 本發(fā)明的系統(tǒng)、方法及裝置各自具有數(shù)項(xiàng)創(chuàng)新性方面，其任一者皆不能單獨(dú)負(fù)責(zé) 本文中所揭示的期望屬性。
[0008] 在一個(gè)方面中，機(jī)電裝置包含可沿著運(yùn)動(dòng)方向的軸線移動(dòng)的可移動(dòng)主體。所述軸 線可為平行于或沿著所述運(yùn)動(dòng)方向延伸的假想線。所述裝置還包含；第一致動(dòng)器橫梁；W 及第一順應(yīng)性支撐橫梁，其經(jīng)布置W支撐所述可移動(dòng)主體。所述第一順應(yīng)性支撐橫梁包含： 第一端，其連接到錯(cuò)；W及致動(dòng)部分，其從所述錯(cuò)延伸且在橫向于所述運(yùn)動(dòng)方向的方向上并 且遠(yuǎn)離所述錯(cuò)延伸。所述致動(dòng)部分還與所述第一致動(dòng)器橫梁鄰近且間隔開布置。所述第一 順應(yīng)性支撐橫梁還包含；連接器部分，其與所述致動(dòng)部分相連且禪合到所述可移動(dòng)主體。所 述連接器部分朝向所述錯(cuò)往回延伸同時(shí)與所述致動(dòng)部分鄰近且間隔開布置。
[0009] 在一種配置中，所述連接器部分沿著面對所述順應(yīng)性支撐橫梁的所述致動(dòng)部分的 側(cè)連接到所述可移動(dòng)主體。所述連接器部分可連接在所述側(cè)的中屯、位置上或周圍。在另一 配置中，所述連接器部分沿著實(shí)質(zhì)上平行于所述運(yùn)動(dòng)方向的所述軸線的側(cè)連接到所述可移 動(dòng)主體。所述連接器部分可包含經(jīng)布置W使得所述連接器部分能夠相對于所述致動(dòng)部分鄰 近地往回延伸的環(huán)回區(qū)段。在特定配置中，所述連接器部分橫越或與所述運(yùn)動(dòng)方向的所述 軸線交叉。所述機(jī)電裝置可包含第二致動(dòng)器橫梁及第二順應(yīng)性支撐橫梁。
[0010] 在特定實(shí)施方案中，所述可移動(dòng)主體包含快口。所述快口可包含經(jīng)布置W確定所 述快口在沿著所述運(yùn)動(dòng)方向的所述軸線的方向上的行進(jìn)距離的一或多個(gè)減震器。一或多個(gè) 減震器可包含電極。一或多個(gè)減震器可整體地形成于所述快口上。
[0011] 在某些實(shí)施方案中，所述機(jī)電裝置布置為顯示設(shè)備的部分。所述顯示設(shè)備可經(jīng)布 置W與處理器通信，其中所述處理器經(jīng)配置W處理圖像數(shù)據(jù)且與存儲(chǔ)器裝置通信。所述顯 示設(shè)備可從驅(qū)動(dòng)器電路接收至少一個(gè)信號(hào)，所述驅(qū)動(dòng)器電路經(jīng)配置W從控制器接收所述圖 像數(shù)據(jù)的至少一部分。所述處理器經(jīng)配置W從圖像源模塊接收圖像數(shù)據(jù)，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。所述處理器還可經(jīng)配置W從與用戶介接 的輸入裝置接收輸入數(shù)據(jù)。
[0012] 在另一方面中，用于制造機(jī)電裝置的方法包含提供可沿著運(yùn)動(dòng)方向的軸線移動(dòng)的 可移動(dòng)主體及布置順應(yīng)性支撐橫梁W支撐所述可移動(dòng)主體。通過將所述順應(yīng)性支撐橫梁的 第一端連接到錯(cuò)且提供致動(dòng)器橫梁而布置或配置所述順應(yīng)性支撐橫梁。所述順應(yīng)性支撐橫 梁的致動(dòng)部分經(jīng)形成而從所述錯(cuò)延伸且橫向于所述運(yùn)動(dòng)方向的所述軸線延伸。所述致動(dòng)部 分鄰近于所述致動(dòng)器橫梁經(jīng)布置且具有用于產(chǎn)生足W使所述可移動(dòng)主體沿著所述運(yùn)動(dòng)方 向的所述軸線移動(dòng)的靜電力的長度。所述順應(yīng)性支撐橫梁還經(jīng)由與所述致動(dòng)部分相連的連 接器部分禪合到所述可移動(dòng)主體，其中所述連接器部分相對于所述致動(dòng)部分鄰近地往回延 伸。
[0013] 在一個(gè)實(shí)例中，所述連接器部分沿著面對所述順應(yīng)性支撐橫梁的所述致動(dòng)部分的 側(cè)禪合到所述可移動(dòng)主體。所述連接器部分可禪合在所述側(cè)的中屯、位置上或周圍。在另一 實(shí)例中，所述連接器部分沿著實(shí)質(zhì)上平行于所述運(yùn)動(dòng)方向的所述軸線的端壁禪合到所述可 移動(dòng)主體。環(huán)回區(qū)段可形成于所述順應(yīng)性支撐橫梁內(nèi)W使得所述連接器部分能夠相對于所 述致動(dòng)部分鄰近地往回延伸。
[0014] 在再方面中，制造機(jī)電裝置的方法包含提供襯底。然后，在所述襯底上方沉積第一 材料層且圖案化所述第一材料層W形成可移動(dòng)主體、禪合到所述可移動(dòng)主體的順應(yīng)性支撐 橫梁、錯(cuò)及與所述順應(yīng)性支撐橫梁間隔開的致動(dòng)器橫梁。所述可移動(dòng)主體可經(jīng)配置W可沿 著運(yùn)動(dòng)方向的軸線移動(dòng)。所述順應(yīng)性支撐橫梁可經(jīng)由第一端禪合到所述錯(cuò)且經(jīng)由連接器部 分禪合到所述可移動(dòng)主體。在一種配置中，所述順應(yīng)性支撐橫梁包含從所述錯(cuò)延伸且在橫 向于所述運(yùn)動(dòng)方向的所述軸線的方向上并且遠(yuǎn)離所述錯(cuò)延伸的致動(dòng)部分。所述致動(dòng)部分還 可與所述致動(dòng)器橫梁鄰近且間隔開布置。所述連接器部分可與所述致動(dòng)部分相連且禪合到 所述可移動(dòng)主體同時(shí)還至少部分地朝向所述錯(cuò)往回延伸，且與所述致動(dòng)部分鄰近且間隔開 布置。
[0015] 在附圖及下文說明中陳述本發(fā)明中所描述的標(biāo)的物的一或多個(gè)實(shí)施方案的細(xì)節(jié)。 雖然本發(fā)明中提供的實(shí)例主要就基于EMS及MEMS的顯示器來描述，但本文提供的概念可適 用于其它類型的顯示器，例如液晶顯示器（LCD)、有機(jī)發(fā)光二極管（"0L邸"）顯示器及場發(fā) 射顯示器。依據(jù)說明、圖式及各請求項(xiàng)，其它特征、方面及優(yōu)點(diǎn)將變得顯而易見。注意，W下 圖的相對尺寸可未必按比例繪制。
【附圖說明】
[0016] 依據(jù)參考附圖的W下詳細(xì)描述將更容易地理解前述論述。
[0017] 圖1A是實(shí)例性顯示設(shè)備的等角視圖；
[001引圖1B是圖1A的顯示設(shè)備的框圖；
[0019] 圖2是適合并入到圖1A的基于MEMS的顯示器中的說明性基于快口的光調(diào)制器的 透視圖；
[0020] 圖3A是適合控制并入到圖1A的基于MEMS的顯示器中的光調(diào)制器的控制矩陣的 不意圖；
[0021] 圖3B是連接到圖3A的控制矩陣的基于快口的光調(diào)制器陣列的透視圖；
[0022] 圖4A及4B分別是處于敞開狀態(tài)及關(guān)閉狀態(tài)中的雙致動(dòng)的快口組合件的平面圖；
[0023] 圖5是基于快口的顯示設(shè)備的剖面圖；
[0024] 圖6是具有連接到可移動(dòng)快口的順應(yīng)性橫梁的快口組合件的圖式；
[0025] 圖7是具有連接到背對運(yùn)動(dòng)方向的軸線的可移動(dòng)快口的側(cè)的順應(yīng)性橫梁的快口 組合件的另一圖式；
[0026]圖8是包含順應(yīng)性支撐橫梁及減震器組件的快口組合件的圖式；
[0027] 圖9是包含順應(yīng)性支撐橫梁及減震器組件的快口組合件的另一圖式；
[0028] 圖10是用于制造包含順應(yīng)性支撐橫梁的機(jī)電裝置的過程的流程圖；W及
[0029] 圖11A及11B是說明包含多個(gè)光調(diào)制器顯示元件的顯示裝置的系統(tǒng)框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0030]W下說明是針對用于描述本發(fā)明的創(chuàng)新性方面的目的的特定實(shí)施方案。然而，所 屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將容易地認(rèn)識(shí)到，可W許多不同方式來應(yīng)用本文中的教示。所描述的實(shí) 施方案可實(shí)施于可經(jīng)配置W顯示圖像（無論是運(yùn)動(dòng)中（例如，視頻）還是固定（例如，靜 態(tài)圖像），且無論是文字、圖形還是圖片）的任何裝置、設(shè)備或系統(tǒng)中。更特定來說，預(yù)期所 述所描述的實(shí)施例可包含于w下多種電子裝置中或與其相關(guān)聯(lián)；（例如但不限于）行動(dòng)電 話、啟用多媒體因特網(wǎng)的蜂窩式電話、行動(dòng)電視接收器、無線裝置、智能電話、BlLunoo化篡裝 置、個(gè)人數(shù)據(jù)助理（PDA)、無線電子郵件接收器、掌上型或便攜式計(jì)算機(jī)、小筆電、筆記型計(jì) 算機(jī)、智慧筆電、平板計(jì)算機(jī)、打印機(jī)、影印機(jī)、掃描器、傳真裝置、全球定位系統(tǒng)（GP巧接收 器/導(dǎo)航儀、相機(jī)、數(shù)字媒體播放器（例如，MP3播放器）、攝錄影機(jī)、游戲機(jī)、手表、時(shí)鐘、計(jì) 算器、電視監(jiān)視器、平板顯示器、電子閱讀裝置（即，電子閱讀器）、計(jì)算機(jī)監(jiān)視器、汽車顯示 器（包含里程計(jì)及速度計(jì)顯示器等）、駕駛艙控制件及/或顯示器、攝影機(jī)景物顯示器（例 如，車輛中的后視攝影機(jī)的顯示器）、電子相片、電子告示牌或標(biāo)牌、投影機(jī)、建筑結(jié)構(gòu)、微波 爐、冰箱、立體聲系統(tǒng)、卡式記錄器或播放器、DVD播放器、CD播放器、VCR、無線電設(shè)備、便攜 式存儲(chǔ)器巧片、洗衣機(jī)、干衣機(jī)、洗衣機(jī)/干衣機(jī)、停車計(jì)時(shí)器、封裝（例如，在包含微機(jī)電系 統(tǒng)（MEM巧應(yīng)用的機(jī)電系統(tǒng)（EM巧及非EMS應(yīng)用中）、美學(xué)結(jié)構(gòu)（例如，件珠寶或衣物上的圖 像顯示器）及多種EMS裝置。本文中的教示還可用于非顯示器應(yīng)用中，例如但不限于，電子 切換裝置、射頻濾波器、傳感器、加速計(jì)、回轉(zhuǎn)儀、運(yùn)動(dòng)傳感設(shè)備、磁力計(jì)、消費(fèi)性電子裝置的 慣性元件、消費(fèi)性電子裝置產(chǎn)品的零件、變?nèi)萜鳌⒁壕аb置、電泳裝置、驅(qū)動(dòng)方案、制造過程 及電子測試裝備。因此，所述教示并不意欲限于僅繪示于所述圖中的實(shí)施方案，而是具有所 屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將容易地明了的寬廣適用性。
[0031] 為提供對本申請案的總體理解，現(xiàn)在將描述特定說明性實(shí)施方案，包含使得順應(yīng) 性支撐橫梁能夠支撐機(jī)電裝置內(nèi)的可移動(dòng)元件或主體的系統(tǒng)及方法。本申請案的系統(tǒng)及方 法使得順應(yīng)性支撐橫梁能夠連接到幾乎可移動(dòng)元件（例如，快口）的任何部分或位置，此可 減少可移動(dòng)元件的傾斜量且減少可移動(dòng)組件上的所賦予應(yīng)力量W借此實(shí)現(xiàn)可移動(dòng)組件沿 著運(yùn)動(dòng)方向的更有效移動(dòng)。如先前所論述，可移動(dòng)元件可W致使所述可移動(dòng)元件的一部分 在其中所述可移動(dòng)組件沿著運(yùn)動(dòng)方向延伸的平面上方或下方傾斜的方式形成。此傾斜可致 使可移動(dòng)元件接觸MEMS裝置的另一特征，例如接近可移動(dòng)元件的襯底。
[0032] 解決所述傾斜問題的一種方法是將支撐橫梁禪合到所述可移動(dòng)組件W使得最小 化或緩和傾斜的不利影響。在一種配置中，順應(yīng)性支撐橫梁在面對所述可移動(dòng)組件的所述 運(yùn)動(dòng)方向的可移動(dòng)元件的側(cè)的中央位置處或圍繞所述中屯、位置連接到所述可移動(dòng)元件。通 過在此中央位置中將所述順應(yīng)性支撐橫梁禪合到所述可移動(dòng)組件，最小化平面外側(cè)的傾斜 量，此乃因包含運(yùn)動(dòng)方向的平面外側(cè)的傾斜的長度減小。通過在所述順應(yīng)性支撐橫梁中包 含環(huán)回區(qū)段，所述順應(yīng)性支撐橫梁能夠延伸跨越所述運(yùn)動(dòng)方向的軸線。所述順應(yīng)性支撐橫 梁然后可朝向所述運(yùn)動(dòng)方向的所述軸線往回延伸W實(shí)現(xiàn)到可移動(dòng)元件的所要部分或位置 (包含中央位置）的連接。支撐橫梁還可稱為負(fù)載橫梁。
[0033] 在特定實(shí)施方案中，順應(yīng)性支撐橫梁沿著背對可移動(dòng)組件的運(yùn)動(dòng)方向的軸線且平 行于所述軸線延伸的可移動(dòng)元件的側(cè)連接到可移動(dòng)元件（例如，快口）。通過將所述順應(yīng)性 支撐橫梁連接到W平行于所述運(yùn)動(dòng)方向的所述軸線的方式延伸的可移動(dòng)元件的側(cè)，所述順 應(yīng)性支撐橫梁的總體長度可減小，此乃因所述順應(yīng)性支撐橫梁朝向所述運(yùn)動(dòng)方向的所述軸 線往回延伸較短距離，即，所述順應(yīng)性支撐橫梁可往回延伸到快口的側(cè)。在較短長度的情況 下，所述順應(yīng)性支撐橫梁的彈黃常數(shù)增加，從而導(dǎo)致所述可移動(dòng)組件的較快移動(dòng)。將所述順 應(yīng)性支撐橫梁禪合到平行于所述運(yùn)動(dòng)方向的所述軸線延伸的側(cè)的另一優(yōu)點(diǎn)是，未賦予可移 動(dòng)組件與順應(yīng)性支撐橫梁相關(guān)聯(lián)的應(yīng)力，所述應(yīng)力可使可移動(dòng)組件變形，從而導(dǎo)致可移動(dòng) 組件的靜摩擦或經(jīng)降級(jí)性能。
[0034] 盡管W下詳細(xì)說明包含顯示器內(nèi)采用的電磁裝置的實(shí)例，但所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員 將理解，本文中所描述的系統(tǒng)及方法可視要解決的應(yīng)用的情況適當(dāng)?shù)卣{(diào)適及修改，且本文 中所描述的系統(tǒng)及方法可在其它適合的應(yīng)用中采用，且該些其它添加及修改將不背離本發(fā) 明的范圍。
[0035] 圖1A是直觀式基于MEMS的顯示設(shè)備100的示意圖。顯示設(shè)備100包含布置成行 及列的多個(gè)光調(diào)制器102a到102d(統(tǒng)稱"光調(diào)制器102")。在顯示設(shè)備100中，光調(diào)制器 102a及102d處于敞開狀態(tài)中，從而允許光通過。光調(diào)制器10化及102c處于關(guān)閉狀態(tài)中， 從而阻礙光通過。通過選擇性地設(shè)定光調(diào)制器102a到102d的狀態(tài)，如果由一或多個(gè)燈105 照明，則顯示設(shè)備100可用于針對背光式顯示器形成圖像104。在另一實(shí)施方案中，設(shè)備100 可通過反射源自所述設(shè)備前面的周圍光而形成圖像。在另一實(shí)施方案中，設(shè)備100可通過 反射來自定位在顯示器前面的一或多個(gè)燈的光（即，通過使用正面光）而形成圖像。在關(guān) 閉狀態(tài)或敞開狀態(tài)中的者中，光調(diào)制器102通過（舉例來說，且不具限制地）阻擋、反射、吸 收、濾波、偏光、衍射或W其它方式更改光的性質(zhì)或路徑而干設(shè)光學(xué)路徑中的光。
[0036] 在顯示設(shè)備100中，每一光調(diào)制器102對應(yīng)于圖像104中的像素106。在其它實(shí)施 方案中，顯示設(shè)備100可利用多個(gè)光調(diào)制器來形成圖像104中的像素106。舉例來說，顯示 設(shè)備100可包含=個(gè)色彩特定的光調(diào)制器102。通過選擇性地敞開對應(yīng)于特定像素106的 色彩特定的光調(diào)制器102中的一或多者，顯示設(shè)備100可產(chǎn)生圖像104中的色彩像素106。 在另一實(shí)例中，顯示設(shè)備100包含每像素106兩個(gè)或兩個(gè)W上光調(diào)制器102W在圖像104 中提供灰階。關(guān)于圖像，"像素"對應(yīng)于由圖像的分辨率定義的最小圖片元素。關(guān)于顯示設(shè) 備100的結(jié)構(gòu)元件，術(shù)語"像素"是指用于調(diào)制形成所述圖像的單個(gè)像素的光的組合機(jī)械與 電元件。
[0037] 顯示設(shè)備100是