专利名称：机电动态力分布接合机制的制作方法
技术领域：
本发明一般涉及MEMS设备领域，尤其涉及基于MEMS的平板显示器领域， 其中控制动态变形膜的形状和行为的能力确保所考虑的MEMS设备的更期望的行 为。背景信息包括利用受抑全内反射(FTIR)原理引起系统光发射的平板显示器的基于 MEMS的系统，必须满足关键的物理标准才能正确发挥功能。作为更大类基于FTIR 的MEMS设备的代表，美国专利No. 5,319,491 (通过引用整体结合于此)中公开 的显示系统示出在这种设备中起作用的基本原理。这一设备能够选择性地抑制在 (通常)平面波导内进行全内反射的光。当这种抑制发生时，抑制区域构成适于外 部控制的像素。这些像素可被配置成MEMS设备，尤其是配置成推动两个不同位 置和/或形状之间的可变形膜的平行板电容器系统，其中两个位置和/或形状之一对 应于因膜向波导不充分靠近而不发生FTIR的静止的非活动状态，另一个对应于因 充分靠近而发生FTIR的活动的耦合状态，上述两种状态与像素的关闭和打开状态 相对应。通常由电气/电子装置控制的这种基于MEMS像素区域的矩形阵列在平面 波导的顶部活动表面上制成。在适当配置的情况下，该基于MEMS的聚集结构通 常通过利用场序彩色和脉宽调制技术来充当能够产生色彩的视频显示器。这种基于MEMS的FTIR系统正确发挥功能所要满足的标准可涉及对在激活 和减活期间电学变形的膜形状的控制。通常为这种实现而选择的最简单MEMS结 构涉及使用如下配置的相对导体它们之间电势差的出现引起施加库仑吸引，从而 导致导体之一或两者与同它们接合的任何其它材料的相对运动。这一系统通常称为 平行板致动器系统，其中将导体之一固定，而将另一个置于能够运动(通常通过适 当的系绳或偏距层固定在其假定边缘上)或者弹性形变的构件上，以可控地闭合固 定和可移动导体区域之间的间隙。当所考虑(在其上施加电压势以诱导它们之间相对运动的导电区域)是刚性平行板时，平行板致动器系统的机电行为通常是最佳的。假设有质动力和安装板所 用的固定和可移动元件二者伴随固定或栓系的原本适当分布，则它们的刚性有助于 保持板平行。例如，如果可移动板不是刚性，而是弹性的，则显然在这一系统的致 动事件过程中，存在这样的时刻由于非刚性可移动板在自然分布的有质动力的影 响下几何变形以在致动过程中一直确保最低势能状态，板不再彼此平行。在导致相应板偏离相互平行间隔关系的弹性形变过程中，系统行为的机电参 数以显著方式位移，这种方式在大多数情形中被视为对正确和/或最佳MEMS操作 是有害和不利的。在板之一很柔韧并能显著弹性形变的系统的背景下，恢复与双刚性板系统相关联的更期望行为的装置可恢复所需的MEMS行为，同时保持利用弹 性形变实现板的可控相对运动来定义的MEMS所具有的其它己知优点。因此，本领域中需要在一个或多个元件实际上不是刚性但能够形变时恢复与 刚性平行板致动器元件相关联的MEMS行为的装置。在实际上由一个或多个非刚 性板结构构成的情况下，享有与刚性板相互作用相关联的机电行为分布的MEMS 设备会带来在单个MEMS设备结构上承载的两种架构(刚性和非刚性)的优点。发明内容以上简述的问题可通过三种方法之一至少部分地解决。第一，在弹性可变形 膜充当从底层加固平行板MEMS致动器系统的可移动件的主要部件的情况下，可 以通过在该膜上局部追加刚性材料局部刚性化上述膜，将近似平行的动态行为恢复 到该系统所用的性能标准的所需限制内。第二，对导电平面之一或另一个或两者上导电区域作形状的几何接合，可导 致能够充分模仿所需刚性板运动的机电行为。最简单的示例是在导电平面中设置圆 孔，使得没有静电引力被施加到孔附近的弹性膜上(其中不存在导体)。则该膜通 过在圆孔周围和之外起作用的力而变形。在圆孔周围的力会形成等力线(有质动力 相等的区域)，这是刚性板的关键行为(其中有质动力的这种相等通过保持相应导 电平面彼此平行而获得)。通常由于形变的靠近以及所伴随的更小间隙而具有更大 力的形变区域中心会因有意去除该区域中导体而没有作用于其上的力。这种环形等 力线区域的出现与导电平面上的孔位于导电区域之一或两者上无关，只要孔位于其 一上，由此避免了在这种MEMS设备的制作过程中对层的多次精确对准。第三，前两种方法的混合很容易被配置，使得有可能用比通常所需少得多的 追加材料来显著增强所需行为。在该方法中，制备程序变得十分重要。首先添加增强刚性的追加材料，然后在该结构的顶部沉积导体区域。这种架构有两个益处因 追加材料而得到的刚性化和近似等力线结构的创建的直接益处。后一效果从以下事 实得到虽然在导体中不存在孔，但是由于追加材料的存在，可移动导体的中心区 域与相反的固定导电平面分离更大距离。这接近导电平面中孔的效果，除了在该架 构的中心出现较小的力而非没有力。追加刚性元件周围的区域如同上述一样充当等 力线，使得该混合架构因显式刚性化和等力线配置而提供所需的机电行为。这种混 合方法的益处包括减少刚性化材料的追加以及简化等力线的构建，而无需在导电平 面的一个或多个中蚀刻或以其它方式显式创建孔。以上十分宽泛地简述了本发明一个或多个实施方式的特征和技术优点，以便 于更好地理解以下本发明实施方式的详细描述。下文中将描述形成权利要求主题的 本发明实施方式的附加特征和优点。附图简述在接合以下附图考虑以下详细描述时，能够获得对本发明的更好理解，在附 图中
图1示出本发明一实施方式，它在导电平面中使用孔来实现在MEMS致动过 程中提供准平行板行为的接合等力线几何结构；图2示出本发明一实施方式，它使用追加的局部刚性区域来在MEMS致动过 程中实现准平行板行为；图3示出适合实现本发明的平板显示器的立体图；图4A示出根据图3的平板显示器实施方式，在减活状态中的像素的侧视图； 图4B示出根据图3的平板显示器实施方式，在激活状态中的像素的侧视图； 图5示出本发明一实施方式，它组合了由从在局部追加刚性化区域上的导体沉积或覆盖得到的导电区域几何结构引起的类等力线行为，由此调节力分布以近似环形等力线架构；以及图6示出根据本发明一实施方式的数据处理系统。详细描述在以下描述中，阐述许多具体细节以提供对本发明的透彻理解。然而，对本 领域技术人员显而易见的是，可在没有这些具体细节的情况下实践本发明。在其它 实例中，以一般化形式示出各部件以便使本发明不混淆在不必要的细节中。对于多数部分，关于对受控选择MEMS致动(即MEMS设备的nxm矩形阵列的实际操 作)之类的考虑的细节已被省略，因为这些细节对获得本发明的完整理解并非必要， 并且在本领域技术人员的技术范围内，这些细节与本发明提供的用途和价值并不直 接相关。以下将要公开的操作原理假设需要平行板MEMS致动器系统保持在MEMS 致动(无论激活还是减活)过程中彼此相对运动的相应平面导体之间的真正平行。 这种需要由在平行板电容器静电致动器固有的公知三分之一间隙不稳定性的使用 来决定、由非线性行为和/或滞后或者其它机电因素的使用来确定。在帮助实现本发明的技术中(利用受抑全内反射原理的平板显示器或其它候 选技术)有在美国专利No. 5,319,491中公开的平板显示器，该专利通过引用整体 结合于此。贯穿本详细描述的典型平板显示器的使用不应被解释为将本发明限制于 应用到该使用领域，而是出于涉及本发明部署主题的说明目的。这一典型平板显示器可包括通常称为如图3所示的像素或图元的光学快门矩 阵。图3示出由还包括像素302的平板矩阵的导光基板301构成的平板显示器300 的简化表示。在导光基板301之后并与基板301平行关系的是透明(例如玻璃、塑 料等)基板303。注意，平板显示器300可包括与所示不同的其它元件，诸如光源、 不透明口 (throat)、不透明的背衬层、反射器和管状灯，如美国专利No. 5,319,491 所示。如图4A和4B所示，每个像素302可包括导光基板401、背景平面402、可 变形弹性体层403、和透明电极404。像素302还可以包括为描述简便而示为盘405 (但不限于盘状)的透明元件， 它位于电极404的上表面，由可能与构成导光基板401相同的材料的高折射系数材 料形成。在本特定实施方式中，十分精确地控制导光基板401与盘405之间的距离非 常重要。具体而言，已经发现，在静止状态中，导光基板401与盘405之间的距离 应该接近所传导光波长的1.5倍，但是无论如何，该距离大于一个波长。因此，对 背景平面402、可变形弹性体层403和电极404的相对厚度进行相应调节。在活动 状态中，如下所述，盘405被电容性动作拉到距导光基板401的上表面一个波长以 下的距离。在操作中，像素302利用迅衰耦合效应，其中通过更改可变形弹性体层403 的几何结构来破坏像素302处的TIR (全内反射)，使得在电容性吸引效应下，得到凹度406 (在图4B中可见)。如此得到的凹度406使盘405处于导光基板的迅衰 场范围内(通常从导光基板401向外延伸达一个波长的距离)。光的电磁波特性使 得该光"跳"过居间低折射系数覆层(即可变形弹性体层403)到达附连到静电致 动的动态凹度406的耦合盘405，因此克服了传导条件和TIR。光线407 (如图4A 所示)表明该静止的光传导状态。光线408 (如图4B所示)表明其中将光耦合出 导光基板401的活动状态。电极404与背景平面402之间的距离可以极小，例如l微米，并由诸如室温 硫化硅树脂的薄沉积的可变形层403占据。虽然电压较小，电容器(实际上，电极 404与背景平面402形成平板电容器)平行板之间的电场高得足以在硫化硅树脂上 施加变形力，由此使弹性体层403变形，如图4B所示。通过将硫化硅树脂压縮到 适当程度，在传导基板401中传导的光会以大于现有折射系数的临界角的入射角撞 击该形变，并会将光穿过电极404和盘405耦合出基板401 。电容器的平行板之间的电场可由有效导致电极404与背景平面402之间吸引 的电容器充电和放电来控制。通过对电容器充电，板之间的静电力强度增大，由此 使弹性体层403变形以将光穿过电极404和盘405耦合出基板401，如图4B所示。 通过对电容器放电，弹性体层403返回其原始几何形状，由此停止光耦合出导光基 板401，如图4A所示。如在背景信息章节中所述，当在其上设置和移除电荷的两个板保持无论其组 件的任一个如何偏移或变形都大致平行的间隔关系时，诸如图4中的特定平行板电 容器致动器呈现极好的控制特征。值得注意的是，图4中的设备并不呈现如所配置 的这种平行，而且变形的膜导致上、下导体(电极404和盘405)之间的距离相关 于距机械系统中心的距离。如果要求真实的平行板电容器致动器行为，则图4B中 的致动导体的弯曲特性并不被视为所需的。需要一种允许致动同时一直使电极之间 的几何平行最大化的机制。通过出于一般化目的的某些修改，在本公开中将图4的设备用作将被使用的 相关示例以示出所考虑的操作原理。应该理解，来自美国专利No. 5,319,491的该 电学示例为说明目的作为一类有效候选应用和实现而提供，并且由利用平行板电容 器致动器系统固有原理的任何系统构成的任何设备可相关于机电控制而得到增强， 在机电控制中，与所需控制行为的偏离源自驱动机械运动(通过膜变形、构件栓系 或其它装置)所涉及的相应导体之间的几何平行的偏移。本发明规定了一种用于对 满足关于实现平行板电容器致动器原理的特定具体操作标准的一大类设备恢复和最大化导体平行的机制，但是实践如此增强的任何特定设备的具体简化并不对本发 明增强该设备的行为的能力设定任何限制。图1示出本发明一实施方式，其中通过调节平行板电容器致动中涉及的导体 的几何结构来实现机电力接合。为了简要说明，导体被示为与这一系统(可随应用 而显著变化)的其它机械部件隔离。未示出的部件可包括其上沉积或嵌有导体的可 变形层和/或将导体保持在适当间隔关系中的偏距层。由于在本详细描述中需要更 全面的典型横截面，因此这些部件在图5中公开，从而对图l (和图2)中的有意 省略不应作出除了阐明而非混淆本发明及其概念核心的意思之外的任何解释。在图1和图2中选择了任意数量和空间配置的导体以示出每个实施方式的操 作原理。本发明并不依赖于向导体中任一个施加电荷的任何给定方法、驱动机制或 制作方案，因为它独立于所有这些因素来操作。为了对比说明，并排示出两个独立 系统，从而能够清晰理解本发明的实现的影响并认识其使用。 一个导体，即平面长条101可被任意理解成可控并选择性地接收正电荷。两个其它导体102和103，同 为共面的平面长条，可被任意理解成可控并选择性地接收负电荷。导体101与导体 102和103间隔开，使得在未充电状态中，101和102之间的间隔总是距离104， 并且在未充电时，101与103之间的间距也是距离104。 101与102之间的正交覆 盖区域应被认为是组成未实现本发明的未接合致动器。101与103之间的正交覆盖 区域应被认为是组成实现本发明的接合致动器。本发明的具体实现通过导体101 并不连续而是呈现位于平面导电条中的不导电孔105 (孔可被任意示为圆形)的事 实得到证实。在正与负交叉区域(101与102的覆盖以及在孔105出现时101与103 的覆盖)之间产生的机电行为明显不同，示出致动几何结构上孔105的存在的主要 影响，其中导体(或未示出的弹性承载膜，其上沉积导体或者其中嵌入导体)根据 局部电场和所得库仑吸引分布而变形。当在101和102上设置相反电荷时，库仑吸引导致导体以及与之连接的任何 关联膜发生连续形变，使得由于机械形变而存储的势能最小化。这引起101在102 区域中的平滑弯曲，如横截面示图106所示。与该非接合区域相邻(未实现本发明) 的是包括本发明一实施方式的另一交叠，由孔105的出现来表明。孔105的出现导 致电学力在孔周围形成等力线区域(力相等的区域)，从105的上述周界到相反电 荷103的导体。取决于孔105的形状(即圆)的随意选择，等力线区域在本示例中 是环形的。在横截面示图中，在101和103上施加相反电荷期间，平面导体101 在其相应覆盖(与导体105中孔的出现重合)附近所得的机械形变引起十分不同的致动分布107。孔105的横截面边界分别被示为切除线108和109。库仑吸引被限 制在导体之间的相互作用，这表示108与109之间的区域并不受到静电力的直接影 响。因此，108与109之间的区域在其周界处受拉，并且在孔105正好处在静电场 中心的情况下周界处的力相等。将未实现本发明的情况下的行为106与利用整形的导体(孔105导致101与 103之间在它们的覆盖区域中出现环形等力线)实现本发明的情况下的行为107进 行比较，可以发现，在实现本发明的情况下，相反电荷的导体之间的平行能够得到 更好的维持。板之间的力因其在板之间的分布而改变，因此由于选择成创建等力线 区域的导体几何形状而被接合。即使在板能够在偏移期间弹性形变的情况下，等力 线也能一致地保持在平行板电容器系统的相应板之间平行。图2示出本发明的第二实施方式，它利用在特定位置追加刚性区域来确保在 可变形膜(为了清楚而未示出)锚定的导体之间改进的平行。为了对比说明，并排 示出两个独立系统，从而能够清晰理解本发明的实现的影响并认识其使用。 一个导 体，即平面长条201可被任意理解成可控并选择性地接收正电荷。两个其它导体 202和203，同为共面的平面长条，可被任意理解成可控并选择性地接收负电荷。 导体201与导体202和203间隔开，使得在未充电状态中201和202之间的间隔总 是距离204，并且在未充电时201与203之间的间距也是距离204。 201与202之 间的正交覆盖区域应被认为是组成未实现本发明的未接合致动器。201与203之间 的正交覆盖区域应被认为是组成实现本发明的接合致动器。本发明的具体实现通过 导体201呈现位于平面导电条上或其中追加刚性化元件205 (该元件被任意示为圆 形(因此构成盘))的事实得到证实。元件205可具有任意厚度和机械成分，并被 设计成局部增加205最近邻中的导体201的机械硬度和刚性和/或其上沉积有201 或其中嵌入有201的任何关联膜(未示出该膜)的刚性。在正与负交叉区域(201 与202的覆盖以及在孔105出现时201与203的覆盖)之间产生的机电行为实质上 相同，但是元件205处的不同刚性导致形变并不遵循其默认行为。元件205向205 附近的201 (和/或关联弹性膜)的形变提供内阻，由此接合从向导体201和203 施加相反电荷而引起的几何结果。当在201和202上设置相反电荷时，库仑吸引导致导体以及与之连接的任何 关联膜发生连续形变，使得由于机械形变而存储的势能最小化。这引起201在202 区域中的平滑弯曲，如横截面示图206所示。与该非接合区域相邻(未实现本发明) 的是包括本发明一实施方式的另一交叉，由任意整形为追加到201的圆盘的刚性化元件205的出现来表明。盘205的出现改变了导体201和任何关联膜(未示出)的 机械形变行为。在横截面示图中，在201和203上施加相反电荷期间，平面导体 201在其相应覆盖(与追加到导体201的盘状刚性元件205的出现重合)附近所得 的机械形变引起十分不同的致动分布207。在横截面中作为元件208的元件205的 出现引起207更加平坦的形变，由此在通过施加库仑吸引的机电致动期间在201 与203之间维持更好的平行。因此，元件208导致变形元件在静电致动过程中抵抗 从平行间隔关系的偏离。将未实现本发明该第二实施方式的情况下的行为206与依赖于所追加的刚性 元件205 (横截面中的208)而实现本发明第二实施方式的情况下的行为207进行 比较，可以发现，在实现本发明的情况下，相反电荷的导体之间的平行能够得到更 好的维持。通过在偏移期间由直接机械装置局部约束弹性形变来实现机电致动期间 从导体的平行间隔关系的偏离。图1和图2中公开的两个实施方式可以混合，得到提供所需机械分布的第三 实施方式。图5在横截面中示出前两个实施方式的混合，并提供通常包括基于平行 板电容器致动器架构的微机电系统(MEMS)的先前未公开的辅助元件。在图5 的横截面中示出的是相对导体500之间的单个交叉点，该交叉点对应于图1的平面 导体101与103之间以及图2中平面导体201与203之间的交叉区域。从混合的第 三实施方式的实现得到的行为与在107或207所示的类似，其中形变可被控制成在 施加相反电荷期间使相应导体的平行间隔关系最大化。平面导体501对应于其图1和2中的对应物101和201，而平面导体504对应 于其图1和2中的对应物103和203。存在附加的辅助元件，但是应该理解，本发 明并不受诸如图5中为典型说明目的所提供的任何具体实现的限制。导体504位于 支承刚性基板505上，而导体501位于可变形弹性膜502上。膜502通过围绕空隙 507的固定偏距结构503而与504和505保持间隔平行关系，其中膜502 (以及导 体501)通过在501和504上施加相反电荷在其间发生库仑吸引所引起的形变而在 空隙中自由移动。在空隙507上居中的是位于弹性膜502上的刚性化元件506。导 体501在膜502和元件506的组合结构上沉积，使得它具有如图5所示的弯曲横截 面。元件506周围区域(即周边区域508)中的导体501在静止(减活)状态中处 于距相对导体504固定距离，而顺应区域509中元件506的外形的导体501在上述 静止状态中处于距相对导体504更远的距离。两个独立原理在本发明的第三、混合实施方式中一起发挥作用，以在向导体501和504施加相反电荷时(期间，弹性体502和关联导体501机械变形并占据间 隙507的显著区域，由此膜502甚至有可能与导体504接触)膜502的致动和形变 期间确保经改进的平行。首先，刚性化元件506的出现意味着图2中区域207中存 在的行为同样出现，原因相同弹性膜502被约束在刚性化元件506附近弯曲。第 二，刚性化元件506的出现导致导体501相对于其与相对导体504之间的间距而分 层的事实意味着出现基于导体之间的不同空间间隔的两个不同力分布。区域509 中导体间隔的增大引起与导体101中孔105相类似但不完全相同的行为。不完美的 等力线被创建，因为在刚性化元件506的周界(508标记的区域)处的力大于通过 元件506 (509标记的区域)的主体所度量的力。相应地，膜502在506的周界处 被更强地向下拉，引起在该周界处生成部分准等力线区域。元件506越厚，在509 处相对于508处的501与504之间的导体间隔变得越大，并且该系统的电学力分布 越接近图1中公开的区域107中的分布。无限厚度的元件506的极限情形(虽然不 实际)与导体中的真实孔相似，类似于图1中的孔105，但是期望行为远小于该极 限，其中与508相比，元件506的厚度只递增地改变区域509中的导体501和504 的间隔。可以意识到，刚性化元件506的成分可与膜502相同，甚至可以是通过成型 技术或蚀刻在502上制作的凸起。在图5中的横截面示图中示出的本发明的第三实施方式提供电学力接合以及 对不期望局部形变的机械抵抗，从而将前两个实施方式结合成有价值的新的混合。 图5所示的本发明的附加优点是制作相对简易，因为通过在具有刚性化元件506 的膜502的顶部沉积适当选择尺寸和形状的导体，使其按照现有目标应用的许可和 指示在膜表面上分布，可自动出现准等力线行为。另一优点可通过将第三混合实施 方式与图2的简单刚性化元件方法进行比较来获知。容易理解，刚性化元件的厚度 可在混合实施方式中减小，因为致动过程中实现平行的某些负担由准等力线静电力 分布接合来分担。由于负担在机械和电学装置之间分担以获得所需的致动行为，这 种系统的设计者可以选择减小刚性化元件的厚度，这得益于第三实施方式的核心架 构中固有的静电贡献。实践本发明的典型硬件环境在图6中示出，它示出了根据主题发明的数据处 理系统613的示例性硬件配置，该系统具有诸如常规微处理器的中央处理单元 (C PU) 610和经由系统总线612互连的多个其它单元。数据处理系统613包括随 机存取存储器(RAM) 614、只读存储器(ROM) 616和将诸如盘单元620的外围设备连接到总线612的盘适配器618、用于将键盘624、鼠标626和域诸如触摸屏 设备(未示出)的其它用户接口设备连接到总线612的用户接口适配器622、用于 将数据处理系统613连接到数据处理网络的通信适配器634，以及用于将总线612 连接到显示设备638的显示器适配器636。显示设备638可以实现本文所述的实施 方式中任一个。本文所述的显示器中任一个可包括图4A和4B所示的像素。CPU 610可以包括本文未示出的其它电路，它可包括通常在微处理器中找到的诸如执行 单元、总线接口单元、算法逻辑单元等的电路。CPU610还可驻留在单个集成电路 上。
权利要求
1.一种设备，包括第一导体，配置成选择性地接收第一类电荷；第二导体，与所述第一导体正交设置，其中所述第二导体被配置成选择性地接收第二类电荷，其中所述第一导体和所述第二导体在未充电状态期间间隔开固定距离；以及不导电孔，位于所述第二导体中；其中在所述第一导体和所述第二导体上设置相反电荷时，围绕所述不导电孔形成等力线区域。
2. 如权利要求l所述的设备，其特征在于，所述等力线区域围绕所述不导电 孔的周界形成。
3. —种设备，包括第一导体，配置成选择性地接收第一类电荷；第二导体，与所述第一导体正交设置，其中所述第二导体被配置成选择性地 接收第二类电荷，其中所述第一导体和所述第二导体在未充电状态期间间隔开固定 距离；以及刚性化元件，位于所述第二导体上或其中，其中所述刚性化元件被配置成增 加所述第二导体的机械硬度和刚性；其中在所述第一导体和所述第二导体上设置相反电荷时，所述刚性化元件抵 抗所述第二导体在所述第一导体与所述第二导体的覆盖区域中的偏离。
4. 一种设备，包括第一导体，驻留在可变形的弹性膜的第一部分上； 第二导体，驻留在刚性基底上；围绕空隙的偏距结构，其中所述偏距结构使所述可变形弹性膜与所述第二导 体保持间隔平行关系；以及刚性化元件，驻留在所述可变形弹性膜的第二部分上，其中所述刚性化元件 位于所述空隙的中心，所述第一导体位于驻留在所述可变形弹性膜的所述第二部分 上的所述刚性化元件上。
5. 如权利要求4所述的设备，其特征在于，在不活动状态中，围绕所述刚性化元件的区域中的所述第一导体距所述第二导体固定距离，其中在所述不活动状态 中，顺应所述刚性化元件的外形的所述第一导体距所述第二导体更远的距离。
6. 如权利要求4所述的设备，其特征在于，所述第一导体和所述可变形弹性膜通过向所述第一导体和所述第二导体施加相反电荷导致的形变而自由移动。
7. 如权利要求6所述的设备，其特征在于，当向所述第一导体和所述第二导 体施加相反电荷时，所述可变形弹性膜受限于在所述刚性化元件的附近弯曲。
8. 如权利要求4所述的设备，其特征在于，所述刚性化元件导致所述第一导 体相对于所述第一导体与所述第二导体之间的间距而分层，由此导致两个不同的力 分布。
9. 如权利要求4所述的设备，其特征在于，在所述刚性化元件周界处的力大 于通过所述刚性化元件主体的力。
10. 如权利要求9所述的设备，其特征在于，所述可变形弹性膜在所述刚性 化元件的所述周界处比所述刚性化元件的所述主体处受到更强的下拉。
11. 一种显示系统，包括显示器上的多个像素，其中所述多个像素的每一个包括 第一导体，驻留在可变形的弹性膜的第一部分上； 第二导体，驻留在刚性基底上；围绕空隙的偏距结构，其中所述偏距结构使所述可变形弹性膜与所述第 二导体保持间隔平行关系；以及刚性化元件，驻留在所述可变形弹性膜的第二部分上，其中所述刚性化 元件位于所述空隙的中心，所述第一导体位于驻留在所述可变形弹性膜的所 述第二部分上的所述刚性化元件上。
12. 如权利要求U所述的显示系统，其特征在于，在不活动状态中，围绕所 述刚性化元件的区域中的所述第一导体距所述第二导体固定距离，其中在所述不活 动状态中，顺应所述刚性化元件的外形的所述第一导体距所述第二导体更远的距 离。
13. 如权利要求11所述的显示系统，其特征在于，所述第一导体和所述可变 形弹性膜通过向所述第一导体和所述第二导体施加相反电荷导致的形变而自由移 动。
14. 如权利要求13所述的显示系统，其特征在于，当向所述第一导体和所述 第二导体施加相反电荷时，所述可变形弹性膜受限于在所述刚性化元件的附近弯曲。
15. .如权利要求11所述的显示系统，其特征在于，所述刚性化元件导致所 述第一导体相对于所述第一导体与所述第二导体之间的间距而分层，由此导致两个 不同力分布。
16. 如权利要求11所述的显示系统，其特征在于，在所述刚性化元件周界处 的力大于通过所述刚性化元件主体的力。
17. 如权利要求i6所述的显示系统，其特征在于，所述可变形弹性膜在所述 刚性化元件的所述周界处比所述刚性化元件的所述主体处受到更强的下拉。
全文摘要
一种机电动态力分布接合机制，用于恢复或模仿MEMS系统中使用的可变形膜的真实平行板电容器致动行为。柔性膜的弯曲形变导致其MEMS行为从在有质动力致动过程中保持几何平行的刚性板之间偏离已知的相互作用。本发明示教了重新获得平行板行为的三种方法在可变形MEMS膜中或其上追加或原位集成刚性区域；创建等力线区域以通过与膜相关联的导电区域中引入调整和整形的空隙而改变膜上的力分布来确保平行；以及混合复合方法，其中在沉积抬起的刚性区域之后沉积导电区域，由此结合直接来自所述区域的刚性益处，模仿因刚性区域附近的导体间距离增大的等力线行为。
文档编号G02B26/02GK101253438SQ200680031453
公开日2008年8月27日 申请日期2006年8月30日 优先权日2005年8月30日
发明者C·金, D·范奥斯特兰德, M·G·塞尔伯德 申请人:单方图素显示股份有限公司