[发明专利]具有侧壁梁的机电系统

说明书

技术领域

本发明涉及机电系统和装置以及机电传感器和致动器的形成。

背景技术

机电系统(EMS)包含具有电元件和机械元件、致动器、换能器、传感器、光学组件(例如镜和光学膜)和电子器件的装置。可以包含(但不限于)微尺度和纳米尺度的各种尺度制造EMS装置或元件。例如，微机电系统(MEMS)装置可包含具有在约一微米到数百微米或更大的范围内的大小的结构。纳米机电系统(NEMS)装置可包含具有小于一微米的大小(例如，包含小于几百纳米的大小)的结构。可使用沉积、蚀刻、光刻和/或蚀除衬底和/或经沉积材料层的部分或添加层的其它微机械加工工艺产生机电元件以形成电装置和机电装置。

通常使用较旧的基于硅的集成电路处理设备来制造MEMS。基于玻璃的制造技术已难以利用，这是因为常规微机电装置制造方法通常与基于玻璃的显示技术不兼容。而且，可在大规模基于玻璃的微制造中加剧与常规集成电路(IC)制造相关联的应力和应力梯度问题。

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，所述若干创新方面的单一者不单独负责本文中揭示的所要属性。

本发明中所描述的标的物的一个创新方面可实施于一种装置中，所述装置包含：衬底，其具有第一电极和第二电极；及可移动快门，其与所述衬底单片集成且具有第一壁、第二壁和基底。所述第一壁和所述第二壁各自具有比第二尺寸至少大四倍的第一尺寸。所述第一壁和所述第二壁界定所述快门的实质上平行垂直侧，且所述基底正交于所述第一壁和所述第二壁而定位且形成所述快门的水平底部。所述第一壁和所述第一电极界定第一电容器且所述第二壁和所述第二电极界定第二电容器。

在一些实施方案中，所述基底可对所述第一壁和所述第二壁提供结构支撑且限制所述第一壁和所述第二壁的移动。在一些实施方案中，所述第一壁在第一方向上面向所述第一电极且所述第二壁在第二相反方向上面向所述第二电极，以提供差动电容器传感器。在一些实施方案中，所述衬底可包含透明区段且所述可移动快门包含用于调制穿过所述衬底的所述透明区段的光的微机电(MEM)快门元件。在一些实施方案中，所述可移动快门可包含选自包括加速度计、扬声器、麦克风和压力传感器中的至少一者的群组的组件的换能器。在一些实施方案中，所述装置可包含与所述衬底单片集成且经配置以测量所述装置的定向的微机电系统(MEMS)陀螺仪阵列。

本发明中所描述的标的物的另一创新方面可在一种制造机电装置的方法中实施，所述方法包含：提供具有第一电极和第二电极的衬底；及在所述衬底上单片形成可移动快门。形成所述快门包含：形成第一壁和第二壁，其各自界定所述快门的垂直侧且各自具有比第二尺寸至少大四倍的第一尺寸；及形成正交于所述第一壁和所述第二壁而定位且界定所述快门的水平底部的基底，其中所述第一壁和所述第二壁耦合到所述基底以形成波形结构。所述第一壁和所述第一电极界定第一电容器且所述第二壁和所述第二电极界定第二电容器。

在一些实施方案中，形成所述第一壁包含形成所述第一壁以在第一方向上面向所述第一电极，且形成所述第二壁包含形成所述第二壁以在第二相反方向上面向所述第二电极。所述方法可进一步包含配置所述第一电容器和所述第二电容器以提供差动电容器传感器。在一些实施方案中，单片形成所述可移动快门可包含提供用于调制穿过所述衬底的透明区段的光的MEM快门元件。在一些实施方案中，单片形成所述可移动快门可包含提供选自由加速度计、扬声器、麦克风和压力传感器组成的群组的组件的换能器。

在一些实施方案中，所述方法可包含提供与所述衬底单片集成且经配置以相对于所述衬底固持所述可移动快门的系链梁。在一些实施方案中，提供所述衬底可包含提供选自包括玻璃、熔融硅石、绝缘陶瓷和聚合绝缘体中的至少一者的群组的绝缘体。

本发明中所描述的标的物的另一创新方面可实施于一种显示器中，所述显示器包含：衬底，其具有第一电极和第二电极；多个微机电系统(MEMS)快门，其安置于所述衬底上且经配置以调制光；及可移动快门，其与所述衬底单片集成且具有第一壁、第二壁和基底。所述第一壁和所述第二壁各自具有是比第二尺寸至少大四倍的第一尺寸，且其中所述第一壁、所述第二壁和所述基底经耦合以实质上界定U形。所述第一壁和所述第一电极界定第一电容器且所述第二壁和所述第二电极界定第二电容器。