專利名稱：機電動態力分布接合機制的制作方法
技術領域：
本發明一般涉及MEMS設備領域，尤其涉及基于MEMS的平板顯示器領域， 其中控制動態變形膜的形狀和行為的能力確保所考慮的MEMS設備的更期望的行 為。背景信息包括利用受抑全內反射(FTIR)原理引起系統光發射的平板顯示器的基于 MEMS的系統，必須滿足關鍵的物理標準才能正確發揮功能。作為更大類基于FTIR 的MEMS設備的代表，美國專利No. 5,319,491 (通過引用整體結合于此)中公開 的顯示系統示出在這種設備中起作用的基本原理。這一設備能夠選擇性地抑制在 (通常)平面波導內進行全內反射的光。當這種抑制發生時，抑制區域構成適于外 部控制的像素。這些像素可被配置成MEMS設備，尤其是配置成推動兩個不同位 置和/或形狀之間的可變形膜的平行板電容器系統，其中兩個位置和/或形狀之一對 應于因膜向波導不充分靠近而不發生FTIR的靜止的非活動狀態，另一個對應于因 充分靠近而發生FTIR的活動的耦合狀態，上述兩種狀態與像素的關閉和打開狀態 相對應。通常由電氣/電子裝置控制的這種基于MEMS像素區域的矩形陣列在平面 波導的頂部活動表面上制成。在適當配置的情況下，該基于MEMS的聚集結構通 常通過利用場序彩色和脈寬調制技術來充當能夠產生色彩的視頻顯示器。這種基于MEMS的FTIR系統正確發揮功能所要滿足的標準可涉及對在激活 和減活期間電學變形的膜形狀的控制。通常為這種實現而選擇的最簡單MEMS結 構涉及使用如下配置的相對導體它們之間電勢差的出現引起施加庫侖吸引，從而 導致導體之一或兩者與同它們接合的任何其它材料的相對運動。這一系統通常稱為 平行板致動器系統，其中將導體之一固定，而將另一個置于能夠運動(通常通過適 當的系繩或偏距層固定在其假定邊緣上)或者彈性形變的構件上，以可控地閉合固 定和可移動導體區域之間的間隙。當所考慮(在其上施加電壓勢以誘導它們之間相對運動的導電區域)是剛性平行板時，平行板致動器系統的機電行為通常是最佳的。假設有質動力和安裝板所 用的固定和可移動元件二者伴隨固定或栓系的原本適當分布，則它們的剛性有助于 保持板平行。例如，如果可移動板不是剛性，而是彈性的，則顯然在這一系統的致 動事件過程中，存在這樣的時刻由于非剛性可移動板在自然分布的有質動力的影 響下幾何變形以在致動過程中一直確保最低勢能狀態，板不再彼此平行。在導致相應板偏離相互平行間隔關系的彈性形變過程中，系統行為的機電參 數以顯著方式位移，這種方式在大多數情形中被視為對正確和/或最佳MEMS操作 是有害和不利的。在板之一很柔韌并能顯著彈性形變的系統的背景下，恢復與雙剛性板系統相關聯的更期望行為的裝置可恢復所需的MEMS行為，同時保持利用彈 性形變實現板的可控相對運動來定義的MEMS所具有的其它己知優點。因此，本領域中需要在一個或多個元件實際上不是剛性但能夠形變時恢復與 剛性平行板致動器元件相關聯的MEMS行為的裝置。在實際上由一個或多個非剛 性板結構構成的情況下，享有與剛性板相互作用相關聯的機電行為分布的MEMS 設備會帶來在單個MEMS設備結構上承載的兩種架構(剛性和非剛性)的優點。發明內容以上簡述的問題可通過三種方法之一至少部分地解決。第一，在彈性可變形 膜充當從底層加固平行板MEMS致動器系統的可移動件的主要部件的情況下，可 以通過在該膜上局部追加剛性材料局部剛性化上述膜，將近似平行的動態行為恢復 到該系統所用的性能標準的所需限制內。第二，對導電平面之一或另一個或兩者上導電區域作形狀的幾何接合，可導 致能夠充分模仿所需剛性板運動的機電行為。最簡單的示例是在導電平面中設置圓 孔，使得沒有靜電引力被施加到孔附近的彈性膜上(其中不存在導體)。則該膜通 過在圓孔周圍和之外起作用的力而變形。在圓孔周圍的力會形成等力線(有質動力 相等的區域)，這是剛性板的關鍵行為(其中有質動力的這種相等通過保持相應導 電平面彼此平行而獲得)。通常由于形變的靠近以及所伴隨的更小間隙而具有更大 力的形變區域中心會因有意去除該區域中導體而沒有作用于其上的力。這種環形等 力線區域的出現與導電平面上的孔位于導電區域之一或兩者上無關，只要孔位于其 一上，由此避免了在這種MEMS設備的制作過程中對層的多次精確對準。第三，前兩種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 追加材料來顯著增強所需行為。在該方法中，制備程序變得十分重要。首先添加增強剛性的追加材料，然后在該結構的頂部沉積導體區域。這種架構有兩個益處因 追加材料而得到的剛性化和近似等力線結構的創建的直接益處。后一效果從以下事 實得到雖然在導體中不存在孔，但是由于追加材料的存在，可移動導體的中心區 域與相反的固定導電平面分離更大距離。這接近導電平面中孔的效果，除了在該架 構的中心出現較小的力而非沒有力。追加剛性元件周圍的區域如同上述一樣充當等 力線，使得該混合架構因顯式剛性化和等力線配置而提供所需的機電行為。這種混 合方法的益處包括減少剛性化材料的追加以及簡化等力線的構建，而無需在導電平 面的一個或多個中蝕刻或以其它方式顯式創建孔。以上十分寬泛地簡述了本發明一個或多個實施方式的特征和技術優點，以便 于更好地理解以下本發明實施方式的詳細描述。下文中將描述形成權利要求主題的 本發明實施方式的附加特征和優點。附圖簡述在接合以下附圖考慮以下詳細描述時，能夠獲得對本發明的更好理解，在附 圖中
圖1示出本發明一實施方式，它在導電平面中使用孔來實現在MEMS致動過 程中提供準平行板行為的接合等力線幾何結構；圖2示出本發明一實施方式，它使用追加的局部剛性區域來在MEMS致動過 程中實現準平行板行為；圖3示出適合實現本發明的平板顯示器的立體圖；圖4A示出根據圖3的平板顯示器實施方式，在減活狀態中的像素的側視圖； 圖4B示出根據圖3的平板顯示器實施方式，在激活狀態中的像素的側視圖； 圖5示出本發明一實施方式，它組合了由從在局部追加剛性化區域上的導體沉積或覆蓋得到的導電區域幾何結構引起的類等力線行為，由此調節力分布以近似環形等力線架構；以及圖6示出根據本發明一實施方式的數據處理系統。詳細描述在以下描述中，闡述許多具體細節以提供對本發明的透徹理解。然而，對本 領域技術人員顯而易見的是，可在沒有這些具體細節的情況下實踐本發明。在其它 實例中，以一般化形式示出各部件以便使本發明不混淆在不必要的細節中。對于多數部分，關于對受控選擇MEMS致動(即MEMS設備的nxm矩形陣列的實際操 作)之類的考慮的細節已被省略，因為這些細節對獲得本發明的完整理解并非必要， 并且在本領域技術人員的技術范圍內，這些細節與本發明提供的用途和價值并不直 接相關。以下將要公開的操作原理假設需要平行板MEMS致動器系統保持在MEMS 致動(無論激活還是減活)過程中彼此相對運動的相應平面導體之間的真正平行。 這種需要由在平行板電容器靜電致動器固有的公知三分之一間隙不穩定性的使用 來決定、由非線性行為和/或滯后或者其它機電因素的使用來確定。在幫助實現本發明的技術中(利用受抑全內反射原理的平板顯示器或其它候 選技術)有在美國專利No. 5,319,491中公開的平板顯示器，該專利通過引用整體 結合于此。貫穿本詳細描述的典型平板顯示器的使用不應被解釋為將本發明限制于 應用到該使用領域，而是出于涉及本發明部署主題的說明目的。這一典型平板顯示器可包括通常稱為如圖3所示的像素或圖元的光學快門矩 陣。圖3示出由還包括像素302的平板矩陣的導光基板301構成的平板顯示器300 的簡化表示。在導光基板301之后并與基板301平行關系的是透明(例如玻璃、塑 料等)基板303。注意，平板顯示器300可包括與所示不同的其它元件，諸如光源、 不透明口 (throat)、不透明的背襯層、反射器和管狀燈，如美國專利No. 5,319,491 所示。如圖4A和4B所示，每個像素302可包括導光基板401、背景平面402、可 變形彈性體層403、和透明電極404。像素302還可以包括為描述簡便而示為盤405 (但不限于盤狀)的透明元件， 它位于電極404的上表面，由可能與構成導光基板401相同的材料的高折射系數材 料形成。在本特定實施方式中，十分精確地控制導光基板401與盤405之間的距離非 常重要。具體而言，已經發現，在靜止狀態中，導光基板401與盤405之間的距離 應該接近所傳導光波長的1.5倍，但是無論如何，該距離大于一個波長。因此，對 背景平面402、可變形彈性體層403和電極404的相對厚度進行相應調節。在活動 狀態中，如下所述，盤405被電容性動作拉到距導光基板401的上表面一個波長以 下的距離。在操作中，像素302利用迅衰耦合效應，其中通過更改可變形彈性體層403 的幾何結構來破壞像素302處的TIR (全內反射)，使得在電容性吸引效應下，得到凹度406 (在圖4B中可見)。如此得到的凹度406使盤405處于導光基板的迅衰 場范圍內(通常從導光基板401向外延伸達一個波長的距離)。光的電磁波特性使 得該光"跳"過居間低折射系數覆層(即可變形彈性體層403)到達附連到靜電致 動的動態凹度406的耦合盤405，因此克服了傳導條件和TIR。光線407 (如圖4A 所示)表明該靜止的光傳導狀態。光線408 (如圖4B所示)表明其中將光耦合出 導光基板401的活動狀態。電極404與背景平面402之間的距離可以極小，例如l微米，并由諸如室溫 硫化硅樹脂的薄沉積的可變形層403占據。雖然電壓較小，電容器(實際上，電極 404與背景平面402形成平板電容器)平行板之間的電場高得足以在硫化硅樹脂上 施加變形力，由此使彈性體層403變形，如圖4B所示。通過將硫化硅樹脂壓縮到 適當程度，在傳導基板401中傳導的光會以大于現有折射系數的臨界角的入射角撞 擊該形變，并會將光穿過電極404和盤405耦合出基板401 。電容器的平行板之間的電場可由有效導致電極404與背景平面402之間吸引 的電容器充電和放電來控制。通過對電容器充電，板之間的靜電力強度增大，由此 使彈性體層403變形以將光穿過電極404和盤405耦合出基板401，如圖4B所示。 通過對電容器放電，彈性體層403返回其原始幾何形狀，由此停止光耦合出導光基 板401，如圖4A所示。如在背景信息章節中所述，當在其上設置和移除電荷的兩個板保持無論其組 件的任一個如何偏移或變形都大致平行的間隔關系時，諸如圖4中的特定平行板電 容器致動器呈現極好的控制特征。值得注意的是，圖4中的設備并不呈現如所配置 的這種平行，而且變形的膜導致上、下導體(電極404和盤405)之間的距離相關 于距機械系統中心的距離。如果要求真實的平行板電容器致動器行為，則圖4B中 的致動導體的彎曲特性并不被視為所需的。需要一種允許致動同時一直使電極之間 的幾何平行最大化的機制。通過出于一般化目的的某些修改，在本公開中將圖4的設備用作將被使用的 相關示例以示出所考慮的操作原理。應該理解，來自美國專利No. 5,319,491的該 電學示例為說明目的作為一類有效候選應用和實現而提供，并且由利用平行板電容 器致動器系統固有原理的任何系統構成的任何設備可相關于機電控制而得到增強， 在機電控制中，與所需控制行為的偏離源自驅動機械運動(通過膜變形、構件栓系 或其它裝置)所涉及的相應導體之間的幾何平行的偏移。本發明規定了一種用于對 滿足關于實現平行板電容器致動器原理的特定具體操作標準的一大類設備恢復和最大化導體平行的機制，但是實踐如此增強的任何特定設備的具體簡化并不對本發 明增強該設備的行為的能力設定任何限制。圖1示出本發明一實施方式，其中通過調節平行板電容器致動中涉及的導體 的幾何結構來實現機電力接合。為了簡要說明，導體被示為與這一系統(可隨應用 而顯著變化)的其它機械部件隔離。未示出的部件可包括其上沉積或嵌有導體的可 變形層和/或將導體保持在適當間隔關系中的偏距層。由于在本詳細描述中需要更 全面的典型橫截面，因此這些部件在圖5中公開，從而對圖l (和圖2)中的有意 省略不應作出除了闡明而非混淆本發明及其概念核心的意思之外的任何解釋。在圖1和圖2中選擇了任意數量和空間配置的導體以示出每個實施方式的操 作原理。本發明并不依賴于向導體中任一個施加電荷的任何給定方法、驅動機制或 制作方案，因為它獨立于所有這些因素來操作。為了對比說明，并排示出兩個獨立 系統，從而能夠清晰理解本發明的實現的影響并認識其使用。 一個導體，即平面長條101可被任意理解成可控并選擇性地接收正電荷。兩個其它導體102和103，同 為共面的平面長條，可被任意理解成可控并選擇性地接收負電荷。導體101與導體 102和103間隔開，使得在未充電狀態中，101和102之間的間隔總是距離104， 并且在未充電時，101與103之間的間距也是距離104。 101與102之間的正交覆 蓋區域應被認為是組成未實現本發明的未接合致動器。101與103之間的正交覆蓋 區域應被認為是組成實現本發明的接合致動器。本發明的具體實現通過導體101 并不連續而是呈現位于平面導電條中的不導電孔105 (孔可被任意示為圓形)的事 實得到證實。在正與負交叉區域(101與102的覆蓋以及在孔105出現時101與103 的覆蓋)之間產生的機電行為明顯不同，示出致動幾何結構上孔105的存在的主要 影響，其中導體(或未示出的彈性承載膜，其上沉積導體或者其中嵌入導體)根據 局部電場和所得庫侖吸引分布而變形。當在101和102上設置相反電荷時，庫侖吸引導致導體以及與之連接的任何 關聯膜發生連續形變，使得由于機械形變而存儲的勢能最小化。這引起101在102 區域中的平滑彎曲，如橫截面示圖106所示。與該非接合區域相鄰(未實現本發明) 的是包括本發明一實施方式的另一交疊，由孔105的出現來表明。孔105的出現導 致電學力在孔周圍形成等力線區域(力相等的區域)，從105的上述周界到相反電 荷103的導體。取決于孔105的形狀(即圓)的隨意選擇，等力線區域在本示例中 是環形的。在橫截面示圖中，在101和103上施加相反電荷期間，平面導體101 在其相應覆蓋(與導體105中孔的出現重合)附近所得的機械形變引起十分不同的致動分布107。孔105的橫截面邊界分別被示為切除線108和109。庫侖吸引被限 制在導體之間的相互作用，這表示108與109之間的區域并不受到靜電力的直接影 響。因此，108與109之間的區域在其周界處受拉，并且在孔105正好處在靜電場 中心的情況下周界處的力相等。將未實現本發明的情況下的行為106與利用整形的導體(孔105導致101與 103之間在它們的覆蓋區域中出現環形等力線)實現本發明的情況下的行為107進 行比較，可以發現，在實現本發明的情況下，相反電荷的導體之間的平行能夠得到 更好的維持。板之間的力因其在板之間的分布而改變，因此由于選擇成創建等力線 區域的導體幾何形狀而被接合。即使在板能夠在偏移期間彈性形變的情況下，等力 線也能一致地保持在平行板電容器系統的相應板之間平行。圖2示出本發明的第二實施方式，它利用在特定位置追加剛性區域來確保在 可變形膜(為了清楚而未示出)錨定的導體之間改進的平行。為了對比說明，并排 示出兩個獨立系統，從而能夠清晰理解本發明的實現的影響并認識其使用。 一個導 體，即平面長條201可被任意理解成可控并選擇性地接收正電荷。兩個其它導體 202和203，同為共面的平面長條，可被任意理解成可控并選擇性地接收負電荷。 導體201與導體202和203間隔開，使得在未充電狀態中201和202之間的間隔總 是距離204，并且在未充電時201與203之間的間距也是距離204。 201與202之 間的正交覆蓋區域應被認為是組成未實現本發明的未接合致動器。201與203之間 的正交覆蓋區域應被認為是組成實現本發明的接合致動器。本發明的具體實現通過 導體201呈現位于平面導電條上或其中追加剛性化元件205 (該元件被任意示為圓 形(因此構成盤))的事實得到證實。元件205可具有任意厚度和機械成分，并被 設計成局部增加205最近鄰中的導體201的機械硬度和剛性和/或其上沉積有201 或其中嵌入有201的任何關聯膜(未示出該膜)的剛性。在正與負交叉區域(201 與202的覆蓋以及在孔105出現時201與203的覆蓋)之間產生的機電行為實質上 相同，但是元件205處的不同剛性導致形變并不遵循其默認行為。元件205向205 附近的201 (和/或關聯彈性膜)的形變提供內阻，由此接合從向導體201和203 施加相反電荷而引起的幾何結果。當在201和202上設置相反電荷時，庫侖吸引導致導體以及與之連接的任何 關聯膜發生連續形變，使得由于機械形變而存儲的勢能最小化。這引起201在202 區域中的平滑彎曲，如橫截面示圖206所示。與該非接合區域相鄰(未實現本發明) 的是包括本發明一實施方式的另一交叉，由任意整形為追加到201的圓盤的剛性化元件205的出現來表明。盤205的出現改變了導體201和任何關聯膜(未示出)的 機械形變行為。在橫截面示圖中，在201和203上施加相反電荷期間，平面導體 201在其相應覆蓋(與追加到導體201的盤狀剛性元件205的出現重合)附近所得 的機械形變引起十分不同的致動分布207。在橫截面中作為元件208的元件205的 出現引起207更加平坦的形變，由此在通過施加庫侖吸引的機電致動期間在201 與203之間維持更好的平行。因此，元件208導致變形元件在靜電致動過程中抵抗 從平行間隔關系的偏離。將未實現本發明該第二實施方式的情況下的行為206與依賴于所追加的剛性 元件205 (橫截面中的208)而實現本發明第二實施方式的情況下的行為207進行 比較，可以發現，在實現本發明的情況下，相反電荷的導體之間的平行能夠得到更 好的維持。通過在偏移期間由直接機械裝置局部約束彈性形變來實現機電致動期間 從導體的平行間隔關系的偏離。圖1和圖2中公開的兩個實施方式可以混合，得到提供所需機械分布的第三 實施方式。圖5在橫截面中示出前兩個實施方式的混合，并提供通常包括基于平行 板電容器致動器架構的微機電系統(MEMS)的先前未公開的輔助元件。在圖5 的橫截面中示出的是相對導體500之間的單個交叉點，該交叉點對應于圖1的平面 導體101與103之間以及圖2中平面導體201與203之間的交叉區域。從混合的第 三實施方式的實現得到的行為與在107或207所示的類似，其中形變可被控制成在 施加相反電荷期間使相應導體的平行間隔關系最大化。平面導體501對應于其圖1和2中的對應物101和201，而平面導體504對應 于其圖1和2中的對應物103和203。存在附加的輔助元件，但是應該理解，本發 明并不受諸如圖5中為典型說明目的所提供的任何具體實現的限制。導體504位于 支承剛性基板505上，而導體501位于可變形彈性膜502上。膜502通過圍繞空隙 507的固定偏距結構503而與504和505保持間隔平行關系，其中膜502 (以及導 體501)通過在501和504上施加相反電荷在其間發生庫侖吸引所引起的形變而在 空隙中自由移動。在空隙507上居中的是位于彈性膜502上的剛性化元件506。導 體501在膜502和元件506的組合結構上沉積，使得它具有如圖5所示的彎曲橫截 面。元件506周圍區域(即周邊區域508)中的導體501在靜止(減活)狀態中處 于距相對導體504固定距離，而順應區域509中元件506的外形的導體501在上述 靜止狀態中處于距相對導體504更遠的距離。兩個獨立原理在本發明的第三、混合實施方式中一起發揮作用，以在向導體501和504施加相反電荷時(期間，彈性體502和關聯導體501機械變形并占據間 隙507的顯著區域，由此膜502甚至有可能與導體504接觸)膜502的致動和形變 期間確保經改進的平行。首先，剛性化元件506的出現意味著圖2中區域207中存 在的行為同樣出現，原因相同彈性膜502被約束在剛性化元件506附近彎曲。第 二，剛性化元件506的出現導致導體501相對于其與相對導體504之間的間距而分 層的事實意味著出現基于導體之間的不同空間間隔的兩個不同力分布。區域509 中導體間隔的增大引起與導體101中孔105相類似但不完全相同的行為。不完美的 等力線被創建，因為在剛性化元件506的周界(508標記的區域)處的力大于通過 元件506 (509標記的區域)的主體所度量的力。相應地，膜502在506的周界處 被更強地向下拉，引起在該周界處生成部分準等力線區域。元件506越厚，在509 處相對于508處的501與504之間的導體間隔變得越大，并且該系統的電學力分布 越接近圖1中公開的區域107中的分布。無限厚度的元件506的極限情形(雖然不 實際)與導體中的真實孔相似，類似于圖1中的孔105，但是期望行為遠小于該極 限，其中與508相比，元件506的厚度只遞增地改變區域509中的導體501和504 的間隔。可以意識到，剛性化元件506的成分可與膜502相同，甚至可以是通過成型 技術或蝕刻在502上制作的凸起。在圖5中的橫截面示圖中示出的本發明的第三實施方式提供電學力接合以及 對不期望局部形變的機械抵抗，從而將前兩個實施方式結合成有價值的新的混合。 圖5所示的本發明的附加優點是制作相對簡易，因為通過在具有剛性化元件506 的膜502的頂部沉積適當選擇尺寸和形狀的導體，使其按照現有目標應用的許可和 指示在膜表面上分布，可自動出現準等力線行為。另一優點可通過將第三混合實施 方式與圖2的簡單剛性化元件方法進行比較來獲知。容易理解，剛性化元件的厚度 可在混合實施方式中減小，因為致動過程中實現平行的某些負擔由準等力線靜電力 分布接合來分擔。由于負擔在機械和電學裝置之間分擔以獲得所需的致動行為，這 種系統的設計者可以選擇減小剛性化元件的厚度，這得益于第三實施方式的核心架 構中固有的靜電貢獻。實踐本發明的典型硬件環境在圖6中示出，它示出了根據主題發明的數據處 理系統613的示例性硬件配置，該系統具有諸如常規微處理器的中央處理單元 (C PU) 610和經由系統總線612互連的多個其它單元。數據處理系統613包括隨 機存取存儲器(RAM) 614、只讀存儲器(ROM) 616和將諸如盤單元620的外圍設備連接到總線612的盤適配器618、用于將鍵盤624、鼠標626和域諸如觸摸屏 設備(未示出)的其它用戶接口設備連接到總線612的用戶接口適配器622、用于 將數據處理系統613連接到數據處理網絡的通信適配器634，以及用于將總線612 連接到顯示設備638的顯示器適配器636。顯示設備638可以實現本文所述的實施 方式中任一個。本文所述的顯示器中任一個可包括圖4A和4B所示的像素。CPU 610可以包括本文未示出的其它電路，它可包括通常在微處理器中找到的諸如執行 單元、總線接口單元、算法邏輯單元等的電路。CPU610還可駐留在單個集成電路 上。
權利要求
1.一種設備，包括第一導體，配置成選擇性地接收第一類電荷；第二導體，與所述第一導體正交設置，其中所述第二導體被配置成選擇性地接收第二類電荷，其中所述第一導體和所述第二導體在未充電狀態期間間隔開固定距離；以及不導電孔，位于所述第二導體中；其中在所述第一導體和所述第二導體上設置相反電荷時，圍繞所述不導電孔形成等力線區域。
2. 如權利要求l所述的設備，其特征在于，所述等力線區域圍繞所述不導電 孔的周界形成。
3. —種設備，包括第一導體，配置成選擇性地接收第一類電荷；第二導體，與所述第一導體正交設置，其中所述第二導體被配置成選擇性地 接收第二類電荷，其中所述第一導體和所述第二導體在未充電狀態期間間隔開固定 距離；以及剛性化元件，位于所述第二導體上或其中，其中所述剛性化元件被配置成增 加所述第二導體的機械硬度和剛性；其中在所述第一導體和所述第二導體上設置相反電荷時，所述剛性化元件抵 抗所述第二導體在所述第一導體與所述第二導體的覆蓋區域中的偏離。
4. 一種設備，包括第一導體，駐留在可變形的彈性膜的第一部分上； 第二導體，駐留在剛性基底上；圍繞空隙的偏距結構，其中所述偏距結構使所述可變形彈性膜與所述第二導 體保持間隔平行關系；以及剛性化元件，駐留在所述可變形彈性膜的第二部分上，其中所述剛性化元件 位于所述空隙的中心，所述第一導體位于駐留在所述可變形彈性膜的所述第二部分 上的所述剛性化元件上。
5. 如權利要求4所述的設備，其特征在于，在不活動狀態中，圍繞所述剛性化元件的區域中的所述第一導體距所述第二導體固定距離，其中在所述不活動狀態 中，順應所述剛性化元件的外形的所述第一導體距所述第二導體更遠的距離。
6. 如權利要求4所述的設備，其特征在于，所述第一導體和所述可變形彈性膜通過向所述第一導體和所述第二導體施加相反電荷導致的形變而自由移動。
7. 如權利要求6所述的設備，其特征在于，當向所述第一導體和所述第二導 體施加相反電荷時，所述可變形彈性膜受限于在所述剛性化元件的附近彎曲。
8. 如權利要求4所述的設備，其特征在于，所述剛性化元件導致所述第一導 體相對于所述第一導體與所述第二導體之間的間距而分層，由此導致兩個不同的力 分布。
9. 如權利要求4所述的設備，其特征在于，在所述剛性化元件周界處的力大 于通過所述剛性化元件主體的力。
10. 如權利要求9所述的設備，其特征在于，所述可變形彈性膜在所述剛性 化元件的所述周界處比所述剛性化元件的所述主體處受到更強的下拉。
11. 一種顯示系統，包括顯示器上的多個像素，其中所述多個像素的每一個包括 第一導體，駐留在可變形的彈性膜的第一部分上； 第二導體，駐留在剛性基底上；圍繞空隙的偏距結構，其中所述偏距結構使所述可變形彈性膜與所述第 二導體保持間隔平行關系；以及剛性化元件，駐留在所述可變形彈性膜的第二部分上，其中所述剛性化 元件位于所述空隙的中心，所述第一導體位于駐留在所述可變形彈性膜的所 述第二部分上的所述剛性化元件上。
12. 如權利要求U所述的顯示系統，其特征在于，在不活動狀態中，圍繞所 述剛性化元件的區域中的所述第一導體距所述第二導體固定距離，其中在所述不活 動狀態中，順應所述剛性化元件的外形的所述第一導體距所述第二導體更遠的距 離。
13. 如權利要求11所述的顯示系統，其特征在于，所述第一導體和所述可變 形彈性膜通過向所述第一導體和所述第二導體施加相反電荷導致的形變而自由移 動。
14. 如權利要求13所述的顯示系統，其特征在于，當向所述第一導體和所述 第二導體施加相反電荷時，所述可變形彈性膜受限于在所述剛性化元件的附近彎曲。
15. .如權利要求11所述的顯示系統，其特征在于，所述剛性化元件導致所 述第一導體相對于所述第一導體與所述第二導體之間的間距而分層，由此導致兩個 不同力分布。
16. 如權利要求11所述的顯示系統，其特征在于，在所述剛性化元件周界處 的力大于通過所述剛性化元件主體的力。
17. 如權利要求i6所述的顯示系統，其特征在于，所述可變形彈性膜在所述 剛性化元件的所述周界處比所述剛性化元件的所述主體處受到更強的下拉。
全文摘要
一種機電動態力分布接合機制，用于恢復或模仿MEMS系統中使用的可變形膜的真實平行板電容器致動行為。柔性膜的彎曲形變導致其MEMS行為從在有質動力致動過程中保持幾何平行的剛性板之間偏離已知的相互作用。本發明示教了重新獲得平行板行為的三種方法在可變形MEMS膜中或其上追加或原位集成剛性區域；創建等力線區域以通過與膜相關聯的導電區域中引入調整和整形的空隙而改變膜上的力分布來確保平行；以及混合復合方法，其中在沉積抬起的剛性區域之后沉積導電區域，由此結合直接來自所述區域的剛性益處，模仿因剛性區域附近的導體間距離增大的等力線行為。
文檔編號G02B26/02GK101253438SQ200680031453
公開日2008年8月27日 申請日期2006年8月30日 優先權日2005年8月30日
發明者C·金, D·范奧斯特蘭德, M·G·塞爾伯德 申請人:單方圖素顯示股份有限公司