使用侧壁横梁制造技术的微机械柔性设计的利记博彩app
【专利说明】
[0001 ] 相关申请案的交叉参考
[0002] 本专利申请案主张2014年8月5日申请的题为"MICROMECHANICAL FLEXURE DESIGN USING SIDEWALL BEAM FABRICATION TECHNOLOGY" 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 "METHODS OF MICROMECHANICAL FLEXURE DESIGN USING SIDEWALL BEAM FABRICATION TECHNOLOGY" 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
[0003] 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】
[0004] 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。
[0005] 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】
[0006] 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。
[0007] 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。
[0008] 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。
[0009] 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。
[0010] 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。
[0011]在附图及下文描述中阐述本发明中所描述的标的物的一或多个实施方案的细节。 其它特征、方面及优点将从所述描述、图式及权利要求书而变得显而易见。应注意，以下各 图的相对尺寸可能未按比例绘制。
【附图说明】
[0012] 图1A展示基于实例直观式微机电系统(MEMS)的显示设备的示意图。
[0013] 图1B展示实例主机装置的方块图。
[0014]图2A和2B展示实例双致动器快门组合件的视图。
[0015] 图3展示基于快门的显示器挠曲部。
[0016] 图4展示具有包含加强部分的铰链的实例基于快门的显示器挠曲部的平面视图。
[0017] 图5展示包含铰链部分的横截面的实例基于快门的显示器挠曲部的说明性模型。
[0018] 图6展示实例MEMS显示设备的透视图。
[0019] 图7展示实例MEMS显示设备的另一透视图。
[0020] 图8和9展示具有复合横截面的实例横梁的说明性模型。
[0021] 图10A至10D展示可用于基于快门的显示器的挠曲部中的实例横截面的说明性模 型。
[0022]图11A和11B展示包含多个显示元件的实例显示装置的系统框图。
[0023]各个图式中的相同元件符号及名称指示相同元件。
【具体实施方式】
[0024]以下描述涉及出于描述本发明的创新方面的目的的某些实施方案。然而，所属领 域的一般技术人员将容易认识到，可以许多不同方式应用本文中的教示。所描述的实施方 案可实施于能够显示图像(无论是运动(如视频)或固定(如静止图像)的，且无论是文字、图 形或图像）的任何装置、设备或系统。除并入有来自一或多种显示技术的特征的显示器以 外，本发明中所提供的概念和实例可适用于多种显示器，如液晶显示器(LCD)、有机发光二 极管(OLED)显示器、场发射显示器及基于机电系统(EMS)及微机电(MEMS)的显示器。
[0025] 所描述的实施方案可包含于如(但不限于）以下各者的多种电子装置中或与所述 电子装置相关联:移动电话、具备多媒体因特网功能的蜂窝电话、移动电视接收器、无线装 置、智能电话、Bluetooth?装置、个人数据助理(PDA)、无线电子邮件接收器、手持型或便携 式计算机、上网本、笔记本计算机、智能本、平板电脑、打印机、复印机、扫描器、传真装置、全 球定位系统(GPS)接收器/导航器、摄像机、数字媒体播放器(如MP3播放器）、摄像机、游戏 机、手表、可穿戴装置、时钟、计算器、电视监视器、平板显示器、电子阅读装置(如电子阅读 器）、计算机监视器、汽车显示器（如里程表及速度计显示器）、驾驶舱控制器及/或显示器、 相机视图显示器(如车辆中的后视相机的显示器）、电子相片、电子广告牌或标识、投影仪、 架构结构、微波炉、冰箱、立体声系统、匣式录音机或播放器、DVD播放器、CD播放器、VCR、收 音机、便携式存储器芯片、洗衣机、干燥器、洗衣机/干燥器、停车计时器、包装(如除非EMS应 用外，包含微机电系统(MEMS)应用的机电系统(EMS)应用）、美学结构(如关于一件珠宝或服 装的图像的显示)及多种EMS装置。
[0026] 本文中的教示还可用于非显示器应用中，例如（但不限于）电子开关装置、射频滤 波器、传感器、加速度计、陀螺仪、运动感测装置、磁力计、用于消费型电子装置的惯性组件、 消费型电子产品的零件、变容器、液晶装置、电泳装置、驱动方案、制造工艺及电子测试装 备。因此，所述教示并不希望限于仅图中所描绘的实施方案，而实情为具有广泛适用性，如 所属领域的技术人员将容易显而易见的。
[0027] 在一些实施方案中，EMS装置可包含沿光调制器的运动轴具有低硬度且在其它方 向上具有高硬度的挠曲部。所述挠曲部可抑制EMS装置内的MEMS结构的平面外运动，且因此 抑制MEMS结构对于冲击和振动的灵敏度。另外，所述挠曲部可防止撞击及MEMS结构的后续 失效。所述挠曲部可包含将MEMS结构（如光调制器)机械耦接至锚的一或多个横梁。可由铰 链部分耦接所述横梁，所述铰链部分能够抑制MEMS结构和挠曲部的平面外运动。
[0028] 所述挠曲部还可使用加强部分抑制平面外运动。所述加强部分可机械地耦接至铰 链部分或挠曲部的至少一个横梁。通过改变加强部分的横截面几何形状，加强部分的硬度 可经控制随加强部分的几何形状而变化。因而，在平面外方向上移动挠曲部所需的力随加 强部分的几何形状增加。此外，通过改变沿与MEMS结构的运动平面正交的加强部分的块状 物，可在不需添加实质上额外块状物的情况下将强度和硬度添加至加强部分。
[0029] 可实施本发明中所描述的主题的特定实施方案以实现以下可能优点中的一或多 者。本文中描述的装置、系统和方法可通过减少可使MEMS结构发生故障的振动、平移、旋转 或扭转来减少MEMS结构的平面外运动。本文中描述的系统和方法允许设计基于快门的显示 器制造工艺内的挠曲部以控制连接至ME M S结构的挠曲部的一部分的硬度以减少ME M S结构 的平面外运动。相比典型的垂直侧壁横梁型面，本文中描述的挠曲部横梁具有提供惰性和 扭转常数的大力矩的横截面，从而抑制平面外运动。此外，通过硬化锚附近的挠曲部，防止 所述挠曲部由于压力而弯曲。通过减少或消除挠曲部中的弯曲，可更好控制沿致动器的长 度的快门弹簧与驱动电极之间的间隙。
[0030] 图1A展示实例直观式基于MEMS的显示设备100的示意图。显示设备100包含配置成 行与列的多个光调制器l〇2a到102d(通常为光调制器102)。在显示设备100中，光调制器 102a和102d处于打开状态，从而允许光通过。光调制器102b和102c处于闭合状态