[发明专利]使用侧壁横梁制造技术的微机械柔性设计

说明书

相关申请案的交叉参考

本专利申请案主张2014年8月5日申请的题为“MICROMECHANICALFLEXURE DESIGNUSINGSIDEWALLBEAMFABRICATIONTECHNOLOGY”的美国专利申请案 第14/451,663号和2013年9月30日申请的题为“METHODSOFMICROMECHANICAL FLEXUREDESIGNUSINGSIDEWALLBEAMFABRICATIONTECHNOLOGY”的美国 临时专利申请案第61/884,687的优先权，所述两个申请案以引用的方式并入。

技术领域

本发明涉及显示器领域中的机电系统和装置，且确切地说涉及具有MEMS柔性横 梁结构的显示器以及用于设计和制造所述显示器的方法。

背景技术

机电系统(EMS)包含具有电及机械元件的装置、致动器、换能器、传感器、例如镜 面及光学膜等光学组件及电子装置。EMS装置或元件可以多种尺度制造，包含但不限于 微尺度及纳米尺度。举例来说，微机电系统(MEMS)装置可包含具有范围从约一微米到 数百微米或更大的大小的结构。纳米机电系统(NEMS)装置可包含大小小于一微米(包含 (例如)小于数百纳米的大小)的结构。可使用沉积、蚀刻、光刻及/或蚀刻掉衬底及/或所 沉积材料层的部分或添加层以形成电及机电装置的其它微机械加工工艺来形成机电元 件。

某些MEMS基于快门的光调制器显示器利用用于移动相对于像素中的光圈的基于 快门的光调制器的机械微观结构(如挠曲部)。所述挠曲部用作弹簧以在特定运动平面中 移动光调制器。光调制器经设计在平面内运动方向上为柔性的(具有低硬度)。然而，由 于振动、平移、旋转、或扭转，平面外运动可导致MEMS微观结构发生故障。这种故 障可导致微观结构断裂，且由于MEMS微观结构与相邻部件相撞引起静摩擦。

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，其中没有单个方面单独负责本 文所揭示的合乎需要的属性。

本发明中描述的标的物的一个创新方面可实施于一机电装置(包含微机电系统 (MEMS)挠曲部)中。所述装置具有第一横梁和实质上平行于第一横梁定位的第二横梁， 第一横梁和第二横梁在第一方向上延伸，以及位于第一横梁的第一末端且将第一横梁耦 接至第二横梁的铰链，所述铰链具有在第二方向上延伸且横向于第一和第二横梁的第一 铰链横梁，以及在第一位置上耦接至第一铰链横梁的加强部分，所述加强部分包含在实 质上平行于第一平面的平面中延伸的二维表面。

在一些实施方案中，加强部分的横截面可为可变的。在一些实施方案中，所述加强 部分在z方向上凹进。在一些实施方案中，所述加强部分的块状物通过z方向变化。在 一些实施方案中，所述第一位置可为可变的。在一些实施方案中，所述第一横梁可耦接 至锚，且所述锚可附接至衬底。在一些实施方案中，所述第二横梁可耦接至光调制器。 在一些实施方案中，所述铰链可包含耦接至加强部分的四段部分。在一些实施方案中， 机电装置可包含将第二横梁耦接至第三横梁的第二铰链。

本发明中描述的标的物的另一创新方面可实施于一机电装置(包含耦接至衬底的锚) 中。所述装置包含在第一方向上延伸且耦接至锚的第一横梁、在第二方向上延伸在耦接 至第一横梁的第二横梁以及在第一方向上延伸且在第二横梁与光调制器之间耦接的第 三横梁，其中第一横梁、第二横梁和第三横梁中的至少一者耦接至加强部分。在一些实 施方案中，加强部分的横截面可为可变的。在一些实施方案中，所述加强部分在z方向 上凹进。在一些实施方案中，所述加强部分的块状物通过z方向变化。在一些实施方案 中，加强部分可耦接至锚。在一些实施方案中，加强部分可耦接至光调制器。在一些实 施方案中，光调制器可在第一方向上移动且实质上平行于所述衬底。

本发明中描述的标的物的创新方面可实施于一机电装置中，所述机电装置包含耦接 至衬底装置的锚装置、在第一方向上延伸且耦接至锚装置的第一横梁装置、在第二方向 上延伸且耦接至第一横梁装置的第二横梁装置以及在第一方向上延伸且在第二横梁装 置与光调制器装置之间耦接的第三横梁装置，其中第一横梁装置、第二横梁装置和第三 横梁装置中的至少一者耦接至加强装置。在一些实施方案中，加强部分的横截面可为可 变的。在一些实施方案中，所述加强装置可在z方向上凹进。在一些实施方案中，所述 加强装置的块状物可通过z方向变化。