支撑机电装置的可移动元件的系统及方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及机电装置的领域，且更特定来说，设及机电装置的可移动元件。
【背景技术】
[0002] 机电系统（EM巧包含具有电及机械元件、致动器、换能器、传感器、光学元件（例如 反射镜及光学膜）及电子装置的装置。EMS装置或元件可W包含但不限于微尺度及纳米尺 度的多种尺度制造。举例来说，微机电系统（MEM巧装置可包含具有介于从约微米到数百微 米或更多的范围内的大小的结构。纳米机电系统（NEM巧装置可包含具有小于微米的大小 (包含，举例来说，小于数百纳米的大小）的结构。机电元件可使用沉积、蚀刻、光刻及/或 蚀刻掉衬底及/或所沉积材料层的若干部分或添加若干层W形成电气及机电装置的其它 微机械加工过程来形成。
[0003]MEMS装置可用作用于例如蜂窝式电话、消费型电子装置及电视监视器或显示器等 装置的开关、传感器及显示元件。特定显示器并入有使用可移动机电元件来执行光调制的 机械光调制器。该些显示器可包含数百个、数千个或（在某些情形中）数百万个活动组件。 在某些装置中，元件的每一移动易于造成可使机电装置失能或大大降低机电装置的性能及 可靠性的不对准。
[0004] 机电装置在装置的操作期间通常利用致动器来实现组件的移动。可移动元件的布 置影响致动器的性能。机械光调制器内的快口是一种类型的可移动元件或主体。某些现有 基于快口的机电光调制器依赖于支撑横梁来支撑并定位快n。顺应性支撑横梁可包含实现 快口的移动的致动区段（例如，电极部分）。通过将电压施加到顺应性支撑横梁且将电压施 加到与顺应性支撑横梁间隔开的对应致动器或驱动横梁而实现快口的移动。顺应性支撑横 梁的致动部分与驱动横梁之间的静电场产生顺应性支撑横梁的致动部分与驱动横梁之间 的吸引力，借此实现快口的移动。
[0005] 关于现有可移动元件的一个问题是可移动元件可W可不利地影响可移动元件的 操作的方式倾斜。举例来说，可移动元件（例如，快口）可具有相对于包含可移动元件的运 动方向的平面向上或向下倾斜的一部分。所述倾斜可通过允许可移动元件接触例如衬底等 对置元件（不论在固定位置中还是在移动时）而不利地影响可移动元件的位置或移动，从 而产生可移动元件的静摩擦或降级的移动。在包含可移动元件的MEMS装置的制造期间过 多静摩擦可进一步产生过多良率损失。所述倾斜还可不利地影响可移动元件执行其它功能 (例如，举例来说，阻挡来自光源的光的一部分）的能力。因此，需要支撑机电装置内的可移 动元件同时缓和可移动元件的特定变形或倾斜的不利影响。
[0006]关于可移动元件的现有支撑横梁的相关问题是，支撑横梁可具有当横梁禪合到可 移动元件时赋予可移动元件变形的特定应力。由此断定，此应力可影响经禪合可移动组件 的定向。举例来说，所赋予应力可致使可移动元件的一部分向上或向下变形，从而产生可移 动元件的静摩擦或降级的移动。因此，还需要W在禪合到可移动组件时缓和支撑横梁内的 应力的不利影响的方式支撑机电装置内的可移动元件。
【发明内容】
[0007] 本发明的系统、方法及装置各自具有数项创新性方面，其任一者皆不能单独负责 本文中所揭示的期望属性。
[0008] 在一个方面中，机电装置包含可沿着运动方向的轴线移动的可移动主体。所述轴 线可为平行于或沿着所述运动方向延伸的假想线。所述装置还包含；第一致动器横梁；W 及第一顺应性支撑横梁，其经布置W支撑所述可移动主体。所述第一顺应性支撑横梁包含： 第一端，其连接到错；W及致动部分，其从所述错延伸且在横向于所述运动方向的方向上并 且远离所述错延伸。所述致动部分还与所述第一致动器横梁邻近且间隔开布置。所述第一 顺应性支撑横梁还包含；连接器部分，其与所述致动部分相连且禪合到所述可移动主体。所 述连接器部分朝向所述错往回延伸同时与所述致动部分邻近且间隔开布置。
[0009] 在一种配置中，所述连接器部分沿着面对所述顺应性支撑横梁的所述致动部分的 侧连接到所述可移动主体。所述连接器部分可连接在所述侧的中屯、位置上或周围。在另一 配置中，所述连接器部分沿着实质上平行于所述运动方向的所述轴线的侧连接到所述可移 动主体。所述连接器部分可包含经布置W使得所述连接器部分能够相对于所述致动部分邻 近地往回延伸的环回区段。在特定配置中，所述连接器部分横越或与所述运动方向的所述 轴线交叉。所述机电装置可包含第二致动器横梁及第二顺应性支撑横梁。
[0010] 在特定实施方案中，所述可移动主体包含快口。所述快口可包含经布置W确定所 述快口在沿着所述运动方向的所述轴线的方向上的行进距离的一或多个减震器。一或多个 减震器可包含电极。一或多个减震器可整体地形成于所述快口上。
[0011] 在某些实施方案中，所述机电装置布置为显示设备的部分。所述显示设备可经布 置W与处理器通信，其中所述处理器经配置W处理图像数据且与存储器装置通信。所述显 示设备可从驱动器电路接收至少一个信号，所述驱动器电路经配置W从控制器接收所述图 像数据的至少一部分。所述处理器经配置W从图像源模块接收图像数据，其中所述图像源 模块包含接收器、收发器及发射器中的至少一者。所述处理器还可经配置W从与用户介接 的输入装置接收输入数据。
[0012] 在另一方面中，用于制造机电装置的方法包含提供可沿着运动方向的轴线移动的 可移动主体及布置顺应性支撑横梁W支撑所述可移动主体。通过将所述顺应性支撑横梁的 第一端连接到错且提供致动器横梁而布置或配置所述顺应性支撑横梁。所述顺应性支撑横 梁的致动部分经形成而从所述错延伸且横向于所述运动方向的所述轴线延伸。所述致动部 分邻近于所述致动器横梁经布置且具有用于产生足W使所述可移动主体沿着所述运动方 向的所述轴线移动的静电力的长度。所述顺应性支撑横梁还经由与所述致动部分相连的连 接器部分禪合到所述可移动主体，其中所述连接器部分相对于所述致动部分邻近地往回延 伸。
[0013] 在一个实例中，所述连接器部分沿着面对所述顺应性支撑横梁的所述致动部分的 侧禪合到所述可移动主体。所述连接器部分可禪合在所述侧的中屯、位置上或周围。在另一 实例中，所述连接器部分沿着实质上平行于所述运动方向的所述轴线的端壁禪合到所述可 移动主体。环回区段可形成于所述顺应性支撑横梁内W使得所述连接器部分能够相对于所 述致动部分邻近地往回延伸。
[0014] 在再方面中，制造机电装置的方法包含提供衬底。然后，在所述衬底上方沉积第一 材料层且图案化所述第一材料层W形成可移动主体、禪合到所述可移动主体的顺应性支撑 横梁、错及与所述顺应性支撑横梁间隔开的致动器横梁。所述可移动主体可经配置W可沿 着运动方向的轴线移动。所述顺应性支撑横梁可经由第一端禪合到所述错且经由连接器部 分禪合到所述可移动主体。在一种配置中，所述顺应性支撑横梁包含从所述错延伸且在横 向于所述运动方向的所述轴线的方向上并且远离所述错延伸的致动部分。所述致动部分还 可与所述致动器横梁邻近且间隔开布置。所述连接器部分可与所述致动部分相连且禪合到 所述可移动主体同时还至少部分地朝向所述错往回延伸，且与所述致动部分邻近且间隔开 布置。
[0015] 在附图及下文说明中陈述本发明中所描述的标的物的一或多个实施方案的细节。 虽然本发明中提供的实例主要就基于EMS及MEMS的显示器来描述，但本文提供的概念可适 用于其它类型的显示器，例如液晶显示器（LCD)、有机发光二极管（"0L邸"）显示器及场发 射显示器。依据说明、图式及各请求项，其它特征、方面及优点将变得显而易见。注意，W下 图的相对尺寸可未必按比例绘制。
【附图说明】
[0016] 依据参考附图的W下详细描述将更容易地理解前述论述。
[0017] 图1A是实例性显示设备的等角视图；
[001引图1B是图1A的显示设备的框图；
[0019] 图2是适合并入到图1A的基于MEMS的显示器中的说明性基于快口的光调制器的 透视图；
[0020] 图3A是适合控制并入到图1A的基于MEMS的显示器中的光调制器的控制矩阵的 不意图；
[0021] 图3B是连接到图3A的控制矩阵的基于快口的光调制器阵列的透视图；
[0022] 图4A及4B分别是处于敞开状态及关闭状态中的双致动的快口组合件的平面图；
[0023] 图5是基于快口的显示设备的剖面图；
[0024] 图6是具有连接到可移动快口的顺应性横梁的快口组合件的图式；
[0025] 图7是具有连接到背对运动方向的轴线的可移动快口的侧的顺应性横梁的快口 组合件的另一图式；
[0026]图8是包含顺应性支撑横梁及减震器组件的快口组合件的图式；
[0027] 图9是包含顺应性支撑横梁及减震器组件的快口组合件的另一图式；
[0028] 图10是用于制造包含顺应性支撑横梁的机电装置的过程的流程图；W及
[0029] 图11A及11B是说明包含多个光调制器显示元件的显示装置的系统框图。
【具体实施方式】
[0030]W下说明是针对用于描述本发明的创新性方面的目的的特定实施方案。然而，所 属领域的技术人员将容易地认识到，可W许多不同方式来应用本文中的教示。所描述的实 施方案可实施于可经配置W显示图像（无论是运动中（例如，视频）还是固定（例如，静 态图像），且无论是文字、图形还是图片）的任何装置、设备或系统中。更特定来说，预期所 述所描述的实施例可包含于w下多种电子装置中或与其相关联；（例如但不限于）行动电 话、启用多媒体因特网的蜂窝式电话、行动电视接收器、无线装置、智能电话、BlLunoo化篡装 置、个人数据助理（PDA)、无线电子邮件接收器、掌上型或便携式计算机、小笔电、笔记型计 算机、智慧笔电、平板计算机、打印机、影印机、扫描器、传真装置、全球定位系统（GP巧接收 器/导航仪、相机、数字媒体播放器（例如，MP3播放器）、摄录影机、游戏机、手表、时钟、计 算器、电视监视器、平板显示器、电子阅读装置（即，电子阅读器）、计算机监视器、汽车显示 器（包含里程计及速度计显示器等）、驾驶舱控制件及/或显示器、摄影机景物显示器（例 如，车辆中的后视摄影机的显示器）、电子相片、电子告示牌或标牌、投影机、建筑结构、微波 炉、冰箱、立体声系统、卡式记录器或播放器、DVD播放器、CD播放器、VCR、无线电设备、便携 式存储器巧片、洗衣机、干衣机、洗衣机/干衣机、停车计时器、封装（例如，在包含微机电系 统（MEM巧应用的机电系统（EM巧及非EMS应用中）、美学结构（例如，件珠宝或衣物上的图 像显示器）及多种EMS装置。本文中的教示还可用于非显示器应用中，例如但不限于，电子 切换装置、射频滤波器、传感器、加速计、回转仪、运动传感设备、磁力计、消费性电子装置的 惯性元件、消费性电子装置产品的零件、变容器、液晶装置、电泳装置、驱动方案、制造过程 及电子测试装备。因此，所述教示并不意欲限于仅绘示于所述图中的实施方案，而是具有所 属领域的技术人员将容易地明了的宽广适用性。
[0031] 为提供对本申请案的总体理解，现在将描述特定说明性实施方案，包含使得顺应 性支撑横梁能够支撑机电装置内的可移动元件或主体的系统及方法。本申请案的系统及方 法使得顺应性支撑横梁能够连接到几乎可移动元件（例如，快口）的任何部分或位置，此可 减少可移动元件的倾斜量且减少可移动组件上的所赋予应力量W借此实现可移动组件沿 着运动方向的更有效移动。如先前所论述，可移动元件可W致使所述可移动元件的一部分 在其中所述可移动组件沿着运动方向延伸的平面上方或下方倾斜的方式形成。此倾斜可致 使可移动元件接触MEMS装置的另一特征，例如接近可移动元件的衬底。
[0032] 解决所述倾斜问题的一种方法是将支撑横梁禪合到所述可移动组件W使得最小 化或缓和倾斜的不利影响。在一种配置中，顺应性支撑横梁在面对所述可移动组件的所述 运动方向的可移动元件的侧的中央位置处或围绕所述中屯、位置连接到所述可移动元件。通 过在此中央位置中将所述顺应性支撑横梁禪合到所述可移动组件，最小化平面外侧的倾斜 量，此乃因包含运动方向的平面外侧的倾斜的长度减小。通过在所述顺应性支撑横梁中包 含环回区段，所述顺应性支撑横梁能够延伸跨越所述运动方向的轴线。所述顺应性支撑横 梁然后可朝向所述运动方向的所述轴线往回延伸W实现到可移动元件的所要部分或位置 (包含中央位置）的连接。支撑横梁还可称为负载横梁。
[0033] 在特定实施方案中，顺应性支撑横梁沿着背对可移动组件的运动方向的轴线且平 行于所述轴线延伸的可移动元件的侧连接到可移动元件（例如，快口）。通过将所述顺应性 支撑横梁连接到W平行于所述运动方向的所述轴线的方式延伸的可移动元件的侧，所述顺 应性支撑横梁的总体长度可减小，此乃因所述顺应性支撑横梁朝向所述运动方向的所述轴 线往回延伸较短距离，即，所述顺应性支撑横梁可往回延伸到快口的侧。在较短长度的情况 下，所述顺应性支撑横梁的弹黃常数增加，从而导致所述可移动组件的较快移动。将所述顺 应性支撑横梁禪合到平行于所述运动方向的所述轴线延伸的侧的另一优点是，未赋予可移 动组件与顺应性支撑横梁相关联的应力，所述应力可使可移动组件变形，从而导致可移动 组件的静摩擦或经降级性能。
[0034] 尽管W下详细说明包含显示器内采用的电磁装置的实例，但所属领域的技术人员 将理解，本文中所描述的系统及方法可视要解决的应用的情况适当地调适及修改，且本文 中所描述的系统及方法可在其它适合的应用中采用，且该些其它添加及修改将不背离本发 明的范围。
[0035] 图1A是直观式基于MEMS的显示设备100的示意图。显示设备100包含布置成行 及列的多个光调制器102a到102d(统称"光调制器102")。在显示设备100中，光调制器 102a及102d处于敞开状态中，从而允许光通过。光调制器10化及102c处于关闭状态中， 从而阻碍光通过。通过选择性地设定光调制器102a到102d的状态，如果由一或多个灯105 照明，则显示设备100可用于针对背光式显示器形成图像104。在另一实施方案中，设备100 可通过反射源自所述设备前面的周围光而形成图像。在另一实施方案中，设备100可通过 反射来自定位在显示器前面的一或多个灯的光（即，通过使用正面光）而形成图像。在关 闭状态或敞开状态中的者中，光调制器102通过（举例来说，且不具限制地）阻挡、反射、吸 收、滤波、偏光、衍射或W其它方式更改光的性质或路径而干设光学路径中的光。
[0036] 在显示设备100中，每一光调制器102对应于图像104中的像素106。在其它实施 方案中，显示设备100可利用多个光调制器来形成图像104中的像素106。举例来说，显示 设备100可包含=个色彩特定的光调制器102。通过选择性地敞开对应于特定像素106的 色彩特定的光调制器102中的一或多者，显示设备100可产生图像104中的色彩像素106。 在另一实例中，显示设备100包含每像素106两个或两个W上光调制器102W在图像104 中提供灰阶。关于图像，"像素"对应于由图像的分辨率定义的最小图片元素。关于显示设 备100的结构元件，术语"像素"是指用于调制形成所述图像的单个像素的光的组合机械与 电元件。
[0037] 显示设备100是