[发明专利]具有提供额外稳定状态的突起的机电系统装置

说明书

优先权数据

本发明主张2012年10月1日申请的题为“具有提供额外稳定状态的突起的机电系统装置(ELECTROMECHANICAL SYSTEMS DEVICE WITH PROTRUSIONS TO PROVIDE ADDITIONAL STABLE STATES)”的同在申请中的美国专利申请案第13/632,959号(代理人案号120700/QUALP162)的优先权的权利，所述专利申请案在此全部且针对所有目的而以引用的方式并入。

技术领域

本发明涉及机电系统(EMS)和装置，且更特定来说，涉及用于使干涉调制器(IMOD)中的可移动组件稳定的工程设计结构。

背景技术

机电系统(EMS)包含具有电元件和机械元件的装置、致动器、换能器、传感器、例如镜面和光学膜的光学组件，和电子件。可以包含但不限于微尺度和纳米尺度的多种尺度来制造EMS装置或元件。例如，微机电系统(MEMS)装置可包含具有范围为约1微米到数百微米或更大的大小的结构。纳米机电系统(NEMS)装置可包含具有小于1微米的大小(包含(例如)小于数百纳米的大小)的结构。可使用沉积、蚀刻、光刻和/或其它微机械加工工艺来创制机电元件，所述微机械加工工艺蚀刻掉衬底和/或经沉积材料层的部分或添加层以形成电装置和机电装置。

一个类型的EMS装置被称为干涉调制器(IMOD)。术语IMOD或干涉光调制器指使用光学干涉原理而使光选择性地吸收和/或反射的装置。在一些实施方案中，IMOD显示元件可包含一对导电板，所述对导电板中的一者或两者可全部地或部分地透明和/或反射，且能够在适当电信号的施加后即进行相对运动。例如，一个板可包含沉积于衬底上方、沉积于衬底上或由衬底支撑的静止层，且另一板可包含通过气隙而与所述静止层分离的反射隔膜。一个板相对于另一板的位置可改变入射于IMOD显示元件上的光的光学干涉。以IMOD为基础的显示装置具有广泛范围的应用，且被预期为用来改善现有产品且创制新产品，尤其是具有显示能力的产品。

许多EMS和MEMS装置施加电压以在两个电极之间产生静电吸引，以使一个电极相对于另一电极移动。由于所述电极之间的静电力随着所述电极之间的距离减小而按二次方程式增大，故所述电极中的一者或两者的位置可变得不稳定。结构或突起可经工程设计且连接到EMS或MEMS装置的部分，以使EMS或MEMS装置中的运动范围稳定。

发明内容

本发明的系统、方法和装置各自具有若干创新方面，所述方面中无任何单一方面单独地负责本文所揭示的理想属性。

本发明所描述的主题的一个创新方面可实施于一种机电系统(EMS)装置中。所述EMS装置可包含：衬底；一静止电极，其在所述衬底上方；可移动电极，其在所述静止电极上方，且经配置以通过所述可移动电极与所述静止电极之间的静电致动而移动到横越间隙的三个或三个以上位置；和突起，其连接到所述EMS装置的表面。所述突起经配置以在横越所述间隙的所述位置中的一者处接触所述EMS装置的另一表面时改变所述EMS装置的硬度，其中接触所述突起的所述表面中的至少一者为非刚性。

在一些实施方案中，所述EMS装置可进一步包含多个系栓，所述多个系栓对称地安置于所述可移动电极的边缘周围，其中所述突起为多个突起的部分，且所述突起中的每一者连接到所述系栓中的每一者。在一些实施方案中，所述突起连接到面对所述静止电极的所述可移动电极的表面。在一些实施方案中，所述突起连接到面对所述可移动电极的所述衬底的表面。在一些实施方案中，所述EMS装置为光学装置。所述EMS装置可为模拟干涉调制器(AIMOD)的部分。在一些实施方案中，所述突起具有大于约20nm的高度。在一些实施方案中，所述突起为多个突起的部分，其中所述突起中的每一者具有不同高度。

本发明所描述的主题的另一创新方面可实施于一种机电系统(EMS)装置中。所述EMS装置可包含：衬底；静止电极，其所述衬底上方；可移动电极，其在所述静止电极上方，且经配置以通过所述可移动电极与所述静止电极之间的静电致动而移动到横越间隙的三个或三个以上位置；和用于改变所述EMS装置的硬度的装置，其连接到所述EMS装置的表面。所述改变硬度装置经配置以在横越所述间隙的所述位置中的一者处接触所述EMS装置的另一表面，其中接触所述改变硬度装置的所述表面中的至少一者为非刚性。