CN1332233C - 包括介电泳液体的微镜面器件 - Google Patents

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Abstract

一种微镜面器件，包括：具有表面(22)的衬底(20)；以及与衬底表面间隔开并与之基本上平行取向、以便在板和衬底表面之间形成空腔(50)的板(30)。在空腔内设置有当对微镜面器件施加电信号时能够呈现运动状态的介电泳液体(53)，并且在衬底表面和板之间这样插入反射元件、使得反射元件(42)适合于在第一位置和至少一个第二位置之间运动。

Description

包括介电泳液体的微镜面器件
相关申请的交叉引用
本申请是于2002年4月30日提交的共同未决的美国专利申请No.10/136719的部分继续申请，此申请已转让给本发明的受让人，并通过引用结合于本文中。
技术领域
本发明一般涉及微执行器，更具体地涉及包括介电泳液体的微镜面器件。
背景技术
微执行器已经可通过用微电子技术如光刻术、气相淀积和蚀刻等来形成于绝缘体或其它衬底上。这种微执行器通常称为微机电系统(MEMS)器件。微执行器的例子包括微镜面器件。微镜面器件可以起光调制器的作用，用于对入射光进行幅度和/或相位调制。微镜面器件的一项应用是用于显示系统中。在这种情况下，把多个微镜面器件排列成阵列、使得每一个微镜面器件形成显示器的一个单元或像素。
传统的微镜面器件包括静电激励镜，其被支撑成可绕镜子的轴线旋转。然而，传统的微镜面器件必须具有足够的尺寸以允许镜子相对于支撑结构旋转。然而增大微镜面器件的尺寸会降低显示器的分辨率，这是因为给定区域上的微镜面器件较少。另外，所施加的激励能量必须足够大，以便在镜子上产生所需的启动力。
因此，希望能够降低微镜面器件的尺寸以便使这种器件阵列的密度达到最大并且增大由给定激励能量所产生的作用在微镜面器件上的启动力、同时降低在微镜面器件上产生启动力所需的激励能量。
发明内容
按照本发明的一个方面，提供了一种微镜面器件，它包括：具有表面的衬底；与所述衬底的所述表面间隔开并与所述衬底的所述表面基本上平行地取向的板，在所述板和所述衬底的所述表面之间形成空腔；设置在所述空腔内的介电泳液体，当对所述器件施加电信号时所述介电泳液体能够呈现运动状态；以及设置在所述衬底的表面和所述板之间的反射元件；其中，所述反射元件适合于在第一位置和至少一个第二位置之间运动。
按照本发明的另一方面，提供了一种微执行器，它包括：具有表面的衬底；与所述衬底的所述表面间隔开并与所述衬底的所述表面基本上平行地取向的板，在所述板和所述衬底的所述表面之间形成空腔；设置所述空腔内的介电泳液体，当对所述微执行器施加电信号时所述介电泳液体能够呈现运动状态；以及设置在所述衬底的所述表面和所述板之间的执行元件；其中，所述执行元件适合于在第一位置和至少一个第二位置之间运动。
附图说明
图1是说明根据本发明的微镜面器件的一部分的一个实施例的示意的剖视图。
图2是说明根据本发明的微镜面器件的一部分的一个实施例的透视图。
图3是说明根据本发明的微镜面器件的一部分的另一实施例的透视图。
图4是沿图2和3中的线4-4截取的示意的剖视图，说明根据本发明的微镜面器件的激励的一个实施例。
图5是与图4类似的示意的剖视图，说明根据本发明的微镜面器件的激励的另一实施例。
图6是与图4类似的示意的剖视图，说明根据本发明的微镜面器件的激励的另一实施例。
图7是说明根据本发明的微镜面器件的一部分的另一实施例的透视图。
图8是沿图7中的线8-8截取的示意的剖视图，说明根据本发明的微镜面器件的激励的一个实施例。
图9是说明根据本发明的微镜面器件的一部分的另一实施例的透视图。
图10A是沿图9中的线10-10截取的示意的剖视图，说明根据本发明的微镜面器件的激励的一个实施例。
图10B是与图10A类似的示意的剖视图，说明根据本发明的微镜面器件的另一实施例的激励。
图10C是与图10A类似的示意的剖视图，说明根据本发明的微镜面器件的另一实施例的激励。
图11是说明根据本发明的微镜面器件的一部分的另一实施例的透视图。
图12是沿图11中的线12-12截取的示意的剖视图，说明根据本发明的微镜面器件的激励的一个实施例。
图13是说明包括根据本发明的微镜面器件的显示系统的一个实施例的框图。
图14是说明根据本发明的微镜面器件阵列的一部分的一个实施例的透视图。
图15是说明根据本发明的微镜面器件阵列的一部分的另一实施例的透视图。
具体实施方式
在对优选实施例的下述详细描述中，将参考形成本发明的一部分的附图，在附图中借助图示说明可实施本发明的具体实施例。在这一方面，方向性用语如“上”、“下”、“前”、“后”、“前面的”、“后面的”等参照所述附图的方位来使用。由于本发明的部件可定位在许多不同的方位，因此这些方向性用语是为说明目的而使用，并不起限制作用。应当理解，在不脱离本发明的范围的前提下，也可采用其它实施例和对其进行结构或逻辑上的变化。因此，以下的详细描述并不具备限制意义，本发明的范围由所附权利要求书限定。
图1说明微镜面器件10的一个实施例。微镜面器件10是一种微执行器，其依赖电-机械转换来产生力并导致物体或元件的运动或启动。如下所述，在一个实施例中，设置了多个微镜面器件10以形成微镜面器件阵列。这样，就可以采用微镜面器件阵列来形成显示器。因此，每一个微镜面器件10构成用于对入射光进行调制的光调制器并形成显示器的一个单元或像素。另外，微镜面器件10还可用于其它成像系统如投影机中并且还可用于光学寻址。
在一个实施例中，微镜面器件10包括衬底20、板30和执行元件40。衬底20具有表面22。在一个实施例中，表面22由形成于衬底20中和/或形成于衬底20上的沟槽或槽形成。板30最好以与表面22基本上平行并与表面22间隔开的方式取向、以便在板30和表面22之间形成空腔50。执行元件40插入在衬底20的表面22和板30之间。因此，执行元件40位于空腔50内。
在一个实施例中，执行元件40被激励以便相对于衬底20和板30在第一位置47和第二位置48之间运动。执行元件40最好可绕旋转轴线以一定的角度运动或倾斜。因此，以基本上水平并与衬底20基本上平行的形式来图解说明执行元件40的第一位置47，而以与第一位置47形成一定角度的形式来图解说明执行元件40的第二位置48。下面将详细地描述执行元件40相对于衬底20和板30的运动或激励。
在一个实施例中，在空腔50中这样填充介电液体52、使得执行元件40与介电液体52相接触。在一个实施例中，在空腔50中这样填充介电液体52、使得执行元件40浸没在介电液体52中。因此，介电液体52处于执行元件40和衬底20之间以及执行元件40和板30之间。因此，介电液体52接触或润湿了执行元件40的相对的表面。在另一个实施例中，在空腔50中这样填充介电液体52、使得执行元件40处于介电液体52上方，并且执行元件40的至少朝向衬底20的表面与介电液体52接触。介电液体52增强了执行元件40的活动，如下所述。
介电液体52最好是透明的。因此，介电液体52在可见光谱中为透明的或无色的。另外，介电液体52在电场中是化学稳定的，在温度变化时是化学稳定的，并且是化学上惰性的。另外，介电液体52具有较低的蒸气压力并且是非腐蚀性的。介电液体52最好具有较低的粘度。此外，介电液体52在电场中具有较高的分子取向，并且可在电场中运动。
介电液体52最好具有较低的介电常数和较高的偶极矩。例如，所述偶极矩至少约为1德拜。材料的介电常数也称为电容率，它是材料抵抗在其中形成电场的能力的量度。另外，介电液体52通常是柔性的并且可以获得π电子。适合用作介电液体52的液体的例子包括单独的或处于共混物中(即2，3和5个环)的苯基醚、硫化苯基和/或硒化苯基。在一个说明性实施例中，适合用作介电液体52的液体的例子包括聚苯醚(PPE)，例如OS138和橄榄油。
在一个实施例中，介电液体52是介电泳液体53。这里所用的介电泳液体包括非氢键合的液体，其在施加有电信号时会呈现运动状态。用语“非氢键合的”是指材料在分子之间基本上没有氢键合。适当的介电泳液体实际上提供能量，以促进微镜面器件10中的执行元件40的运动。更具体地说，液体分子产生极化，然后在电场中排列整齐和运动，从而提供能量以使镜面器件10中的执行元件40产生运动。
可用作介电液体52的介电泳液体具有较低的介电常数，它们是柔性的，因此可被压缩在这里使用的较小的体积中。液体的可压缩性涉及分子的柔性，并指液体在压缩力下可改变其形态以稍稍减少其体积。分子内的分支也可增大此可压缩性。液体的压缩可在对器件施加电场时促进微镜面的运动。当在微镜面器件10上施加电信号时，可压缩性液体具有至少较小的运动。非氢键合的可压缩性液体最好具有小于20的介电常数。这些液体最好不呈现焦耳热效应，所述焦耳加热会导致形成气泡(即脱气)并干扰镜子的运动。
在一个实施例中，用作介电液体的非氢键合的介电泳液体53具有小于20的介电常数。由于与很少极化或不可极化的那些液体相比，在施加给定电压的电信号时极化液体呈现出更大量的运动，因此，介电泳液体53最好是可极化的。一个例子是在使用甲苯和苯时所需激励电压存在差异。苯不是可极化的，而甲苯是可极化的，因此，能够以使用苯时所需电压的约50％的电压激励镜子。因此，使用可极化的液体允许在微镜面器件10中使用更小的电压。这一更小电压的结果意味着可将微镜面器件10的驱动电路结合于衬底20中。因此，可在互补型金属氧化物半导体(CMOS)结构上形成微镜面器件10。
在一个实施例中，适合用作介电泳液体53的液体包括聚(苯基醚)x(x＝2-6)，具有2个到12个碳原子的烷基，例如己烷和其它烷基，以及烯烃和环烷基，全氟烷基如全氟化十氢化萘，烯烃如十二烯和橄榄油，1，1-和2，2-二苯基乙烯，苯和取代苯如甲苯，氯化芳族化合物和聚氯联苯，以及全氟乙醚。
板30最好为透明板32，而执行元件40最好为反射元件42。在一个实施例中，透明板32为玻璃板。然而也可使用其它适当的平面型半透明或透明的材料。这种材料的例子包括石英和塑料。
反射元件42包括反射面44。在一个实施例中，反射元件42由具有适当反射率以形成反射面44的均匀材料形成。这种材料的例子包括多晶硅或金属如铝。在另一实施例中，反射元件42由基材如多晶硅和设置在基材上以形成反射面44的反射性材料如铝或氮化钛形成。另外，反射元件42可由非导电材料形成，或者由导电材料形成或包括导电材料。
如图1中的实施例所示，微镜面器件10对由位于衬底20对面的、透明板32一侧的光源(未示出)所产生的光进行调制。光源例如可包括环境光或人工光。这样，入射在透明板32上的输入光12可穿过透明板32进入到空腔50中，并被反射元件42的反射面44反射成输出光14。因此，输出光14从空腔50中传出并反向穿过透明板32。
输出光14的方向由反射元件42的位置确定或控制。例如，在反射元件42处于第一位置47时，输出光14指向第一方向14a。然而在反射元件42处于第二位置48时，输出光14指向第二方向14b。因此，微镜面器件10调制或改变由输入光12所产生的输出光14的方向。这样，反射元件42就可用于将光引入和/或引出光学成像系统。
在一个实施例中，第一位置是反射元件42的空挡位置并且代表微镜面器件10的“接通”状态，在这种状态下光被反射给例如观众或反射到显示屏上，如下所述。这样，第二位置是反射元件42的激活位置并且代表微镜面器件10的“断开”状态，在这种状态下光不会被反射给例如观众或反射到显示屏上。
图2说明反射元件42的一个实施例。反射元件142具有反射面144，并包括大致矩形的外部部分180和大致矩形的内部部分184。在一个实施例中，在外部部分180和内部部分184上均形成有反射面144。外部部分180具有四个邻接的侧部181，所述四个邻接的侧部181排列成形成大致矩形的开口182。因此，内部部分184处于开口182内。内部部分184最好对称地处于开口182内。
在一个实施例中，一对铰链186延伸在内部部分184和外部部分180之间。铰链186从内部部分184的相对边延伸到外部部分180的相邻的相对边上。外部部分180最好由铰链186沿对称轴线支撑。更具体地说，外部部分180被延伸穿过其相对边的中点的轴线所支撑。因此，铰链186便于如上所述(图1)的反射元件142在第一位置47和第二位置48之间的运动。更具体地说，铰链186便于外部部分180相对于内部部分184在第一位置47和第二位置48之间运动。
在一个实施例中，铰链186包括扭转件188，扭转件188具有基本上平行于反射面144取向的纵向轴线189。纵向轴线189与反射元件142的对称轴线共线且重合。这样，扭转件188可绕纵向轴线189扭转或转动，以调节外部部分180相对于矩形部分184在第一位置47和第二位置48之间的运动。
在一个实施例中，反射元件142被从衬底20的表面22伸出的支撑件或支柱24相对于衬底20而支撑。更具体地说，支柱24支撑了反射元件142的内部部分184。这样，支柱24处于外部部分180的侧部181内。因此，反射元件142的外部部分180由支柱24通过铰链186支撑。
图3说明反射元件42的另一实施例。反射元件242具有反射面244，并包括基本上H形的部分280和一对大致矩形的部分284。在一个实施例中，在H形部分280和矩形部分284上均形成有反射面244。H形部分280具有一对间隔开的分支部分281和在间隔开的分支部分281之间延伸的连接部分282。因此，矩形部分284处于间隔开的分支部分281之间的连接部分282的两侧。矩形部分284最好对称地处于间隔开的分支部分281和连接部分282之间。
在一个实施例中，铰链286延伸在矩形部分284和H形部分280之间。铰链186从矩形部分284的一侧或一边延伸到H形部分280的连接部分282的相邻的相对侧或相对边上。H形部分280最好由铰链286沿对称轴线支撑。更具体地说，H形部分280被延伸穿过连接部分282的相对边的中点的轴线所支撑。因此，铰链286便于如上所述(图1)的反射元件242在第一位置47和第二位置48之间的运动。更具体地说，铰链286便于H形部分280相对于矩形部分284在第一位置47和第二位置48之间的运动。
在一个实施例中，铰链286包括扭转件288，扭转件288具有基本上平行于反射面244取向的纵向轴线289。纵向轴线289与反射元件242的对称轴线共线且重合。这样，扭转件288可绕纵向轴线289扭转或转动，以调节H形部分280相对于矩形部分284在第一位置47和第二位置48之间的运动。
在一个实施例中，反射元件242被从衬底20的表面22上伸出的一对支柱24相对于衬底20而支撑。更具体地说，支柱24支撑了反射元件242的矩形部分284。这样，支柱24处于间隔开的分支部分281之间的连接部分282的两侧。因此，反射元件242的H形部分280由支柱24通过铰链286支撑。
图4说明微镜面器件10的激励的一个实施例。在一个实施例中，通过在形成于衬底20上的电极60上施加电信号而使反射元件42(包括反射元件141和242)在第一位置47和第二位置48之间运动。电极60最好形成在衬底20上的邻近反射元件42的一端或边缘的位置处。在电极60上施加电信号会在电极60和反射元件42之间产生电场，它会导致反射元件42在第一位置47和第二位置48之间运动。在一个实施例中，电信号通过驱动电路64施加到电极60上。
如上所述，介电液体52最好包括这样选择的介电泳液体53、以便对电场作出响应。更具体地说，这样选择介电泳液体53、使得电场把液体的极性分子排列整齐并使之运动。这样，介电泳液体53可在电场中运动并在施加电信号时有助于反射元件42在第一位置47和第二位置48之间运动。因此，在空腔50中填充有介电泳液体53时，介电泳液体53增强了作用在反射元件42上的启动力。更具体地说，介电泳液体53提高了由给定激励能量所产生的作用在反射元件42上的启动力。
通过增大作用在反射元件42上的启动力，介电泳液体53允许施加较低的激励能量来激励反射元件42。例如，可以使用小于约10伏的激励能量。在一个实施例中，电压降低与介电泳液体53的介电常数成正比。由于可以使用较低的激励电压，因此可以把用于微镜面器件10的驱动电路64结合到衬底20中。因此，可采用互补型金属氧化物半导体(CMOS)结构作为衬底20。
当使用这种介电泳液体时，电极60最好具有与反射元件42不同的尺寸。因此，当在电极60上施加电信号时，形成于电极60和反射元件42之间的电场将是非均匀的电场。这一非均匀的电场有助于在空腔50中形成介电泳力。
在一个实施例中，介电/介电泳液体52，53通过消散形成于微镜面器件10中或由微镜面器件10吸收的热量而提供热控制和/或冷却性能。热量可能因反射元件42的运动而形成于微镜面器件10内，和/或热量可能因入射在反射元件42上的光而被微镜面器件10所吸收。
在一个实施例中，在衬底20上形成钝化层以保护或密封住驱动电路64。因此，钝化层保护了驱动电路64的完整性并防止驱动电路64受介电泳液体53的侵蚀。另外，钝化层降低和/或防止了静摩擦，即因高范德瓦尔斯力所形成的摩擦力，这可能发生于反射元件42和电极60之间。与其中空腔50不含有介电泳液体的微镜相比，虽然使用介电泳液体可能会降低产生于反射元件42和电极60之间的摩擦阻力，然而钝化层仍是有利的，这是因为在反射元件42处于第二位置时在反射元件42和电极60之间存在较小的例如为1微米的距离。适合用作钝化层的材料包括绝缘体或介电材料，例如氮化硅、碳化硅和/或氧化硅。
最好，当从电极60上去除电信号时，反射元件42保持或固定在第二位置48一段时间。之后，例如包括铰链186(图2)和铰链286(图3)的反射元件42的恢复力将反射元件42拉回或使其返回到第一位置47。
图5说明微镜面器件10的激励的另一实施例。与图4所示的实施例相似，通过如上所述地在形成于衬底20上的处于反射元件42的一端或一边附近的电极60上施加电信号，就可使反射元件42(包括反射元件142和242)在第一位置47和第二位置48之间运动。这样，反射元件42可在第一方向上运动。
然而，在图5所示的实施例中，反射元件42还可在与第一方向相反的第二方向上运动。更具体地说，通过在形成于衬底20上的处于反射元件42的另一端或另一边附近的电极62上施加电信号，反射元件42就可在第一位置47和与第一位置47形成一定角度的第三位置49之间运动。这样，通过对电极62施加电信号就可使反射元件42在与第一方向相反的第二方向上运动。
对电极62施加电信号在电极62和反射元件42之间产生了电场，它使得反射元件42在第一位置47和第三位置49之间以与如上所述的反射元件42在第一位置47和第二位置48之间运动相似的方式运动。还可使反射元件42在第二位置48和第三位置49之间直接运动而不在第一位置47处停止或停顿，这也属于本发明的范围内。
图6说明微镜面器件10的激励的另一实施例。在一个实施例中，导电通路26形成于支柱24内并从中穿过。导电通路26与反射元件42电连接，更具体地说是与反射元件42的导电材料相连。这样，通过在电极60和反射元件42上施加电信号，就可使反射元件42(包括反射元件142和242)在第一位置47和第二位置48之间运动。更具体地说，把电极60激励到一种极性，而把反射元件42的导电材料激励到相反的极性。
在电极60上施加具有一种极性的电信号而在反射元件42上施加具有相反极性的电信号在电极60和反射元件42之间产生了电场，这使得反射元件42在第一位置47和第二位置48之间运动。如上所述，介电液体52(包括介电泳液体53)有助于反射元件42的运动。
在另一实施例中，通过在反射元件42上施加电信号，就可使反射元件42(包括反射元件142和242)在第一位置48和第二位置49之间运动。更具体地说，电信号通过导电通路26并经支柱24施加到反射元件42的导电材料上。这样，在反射元件42上施加电信号就产生了电场，这使得反射元件42在第一位置48和第二位置49之间运动。如上所述，介电液体52(包括介电泳液体53)有助于反射元件42的运动。
图7说明反射元件42的另一实施例。反射元件342具有反射面344，并包括大致矩形的中央部分380和多个大致矩形的部分382。在一个实施例中，反射面344形成在中央部分380和矩形部分382上。矩形部分382最好位于中央部分380的各角落。
在一个实施例中，铰链386延伸在矩形部分382和中央部分380之间。铰链386从矩形部分382的一侧或一边延伸到中央部分380的相邻侧或边上。中央部分380最好由铰链386沿对称的对角轴线支撑。更具体地说，中央部分380围绕着在中央部分380的相对角部之间延伸的轴线而得到支撑。因此，铰链386便于反射元件342在第一位置347和第二位置348之间运动，如下所述(图8)。更具体地说，铰链386便于中央部分380相对于矩形部分382在第一位置347和第二位置348之间运动。
在一个实施例中，铰链386包括挠性构件388，挠性构件388具有基本上平行于反射面344取向的纵向轴线389。纵向轴线389在中央部分380的相对的角之间延伸并与中央部分380的中心相交。这样，挠性构件388可沿纵向轴线389弯曲，以调节中央部分380相对于矩形部分382在第一位置347和第二位置348之间的运动。
在一个实施例中，反射元件342由从衬底20的表面22上伸出的多个支柱24相对于衬底20而支撑。更具体地说，支柱24支撑了反射元件342的矩形部分382。这样，支柱24处于中央部分380的各角落位置。因此，反射元件342的中央部分380通过铰链386由支柱24支撑。
图8说明包括反射元件342的微镜面器件10的激励的一个实施例。在一个实施例中，反射元件342被激励而相对于衬底20和板30在第一位置347和第二位置348之间运动。反射元件342最好在基本上正交于衬底20的表面22的方向上运动。这样，反射元件342的第一位置347和第二位置348均显示为基本上水平的并相互间平行。
在一个实施例中，通过对形成于衬底20上的电极60施加电信号，就可使反射元件342在第一位置347和第二位置348之间运动。电极60最好形成在衬底20上且其中心处于反射元件342之下。对电极60施加电信号会在电极60和反射元件342之间产生了电场，这就使反射元件342在第一位置347和第二位置348之间运动。
最好，当从电极60上撤去电信号时，反射元件342保持或固定在第二位置348一段时间。之后，例如包括铰链386的反射元件342的恢复力将反射元件342拉回或使其返回到第一位置347。
图9说明反射元件42的另一实施例。反射元件442具有反射面444，并包括第一大致矩形的部分480和第二大致矩形的部分482。在一个实施例中，反射面444形成在两个矩形部分480和482上。沿第一矩形部分480的一侧设置第二矩形部分482。
在一个实施例中，铰链486延伸在矩形部分482和矩形部分480之间。铰链486从矩形部分482的一侧或一边延伸到矩形部分480的相邻侧或边上。这样，矩形部分480沿其一侧或一边以悬臂梁的方式受到支撑。因此，铰链486便于反射元件442在第一位置447和第二位置448之间的运动，如下所述(图10)。更具体地说，铰链486便于矩形部分480相对于矩形部分482在第一位置447和第二位置448之间运动。
在一个实施例中，铰链486包括挠性构件488，挠性构件488具有基本上平行于反射面444取向的轴线489。这样，挠性构件488可沿纵向轴线489弯曲，以调节矩形部分480相对于矩形部分482在第一位置447和第二位置448之间的运动。虽然挠性构件488显示为一个部件，但是挠性构件488包括多个间隔开的部件的情况也在本发明的范围内。
在一个实施例中，反射元件442由从衬底20的表面22上伸出的支柱24相对于衬底20而支撑。更具体地说，支柱24支撑了反射元件442的大致矩形的部分482。这样，支柱24处于矩形部分480的一侧。因此，反射元件442的矩形部分480通过铰链486由支柱24支撑。虽然支柱24显示为一个支柱，但是支柱24包括了个间隔开的支柱的情况也在本发明的范围内。另外，支柱24在矩形部分480的一侧上的定位包括将支柱24设置在矩形部分480的角落位置。
图10A说明包括反射元件442的微镜面器件10的激励的一个实施例。在一个实施例中，反射元件442被激励而相对于衬底20和板30在第一位置447和第二位置448之间运动。反射元件442最好在朝向衬底20的表面22的方向上运动。
在一个实施例中，通过对形成于衬底20上的电极60施加电信号来使反射元件442在第一位置447和第二位置448之间运动。电极60最好形成在衬底20上且邻近于反射元件442的一端或一侧。对电极60施加电信号会在电极60和反射元件442之间产生电场，这就使反射元件442在第一位置447和第二位置448之间运动。
最好，当从电极60上撤去电信号时，反射元件442保持或固定在第二位置448一段时间。之后，例如包括铰链486的反射元件442的恢复力将反射元件442拉回或使其返回到第一位置447。
图10B和10C说明包括反射元件442的其它实施例的微镜面器件10的激励的其它实施例。在图10B所示的实施例中，反射元件442’包括由支柱24直接支撑的大致矩形的部分480’。矩形部分480’是柔性的，而支柱24是基本上刚性的，因而矩形部分480’在激励期间可以弯曲。在图10C所示的实施例中，反射元件442”包括由支柱24”直接支撑的大致矩形的部分480。矩形部分480是基本上刚性的，而支柱24”是柔性的，因而支柱24”在激励期间可以弯曲。虽然图中以分开的构件的形式显示大致矩形部分480(包括矩形部分480’)和支柱24(支柱24”)，但是把矩形部分480和支柱24整体地形成为一个单一部件也在本发明的范围内。
图11和12说明微镜面器件10的另一实施例。微镜面器件10’与微镜面器件10类似，包括衬底20、板30、执行元件40以及形成于衬底20和板30之间的空腔50。同样，空腔50填充有介电/介电泳液体52、53，如上所述。然而，微镜面器件10’包括插入在衬底20和执行元件40之间的驱动板35。
板30最好为透明板32，而执行元件40最好为反射元件42。另外，反射元件42由支柱24相对于衬底20支撑住。然而，支柱24从驱动板35上伸出。这样，在一个实施例中，驱动板35由从衬底20的表面22上伸出的支柱25相对于衬底20支撑住。
微镜面器件10’的激励与如上所述的微镜面器件10的激励类似，不同之处在于，驱动板35和反射元件42均被激励。这样，通过对形成于衬底20上的电极60施加电信号，就可使驱动板35和反射元件42均在第一位置47和第二位置48之间运动。对电极60施加电信号会在电极60与驱动板35和/或反射元件42之间产生电场，这就使驱动板35和反射元件42在第一位置47和第二位置48之间运动。
在一个实施例中，如图13所示，微镜面器件10(包括微镜面器件10’)结合于显示系统500中。显示系统500包括光源510、光源光学部件512、光处理器或控制器514和投影光学部件516。光处理器514包括排列成阵列的多个微镜面器件10，因而各微镜面器件10构成了显示器的一个单元或像素。微镜面器件10的阵列可形成在一个共用衬底上，所述衬底具有用于多个微镜面器件10的反射元件的单独空腔和/或共用空腔。
在一个实施例中，光处理器514接收代表待显示图像的图像数据518。这样，光处理器514根据图像数据518来控制对微镜面器件10的激励和对从光源510接收到的光的调制。然后为观众投影调制后的光或将调制后的光投影在显示屏520上。
图14说明微镜面器件10的阵列的一个实施例。微镜面器件10包括如图2所示和上述介绍的反射元件142。最好这样旋转相邻的反射元件142、使得一个反射元件142的纵向轴线189在第一方向上延伸而相邻反射元件142的纵向轴线189在与第一方向基本上正交的第二方向上延伸。
图15说明微镜面器件10的阵列的另一实施例。微镜面器件10包括如图3所示和上述介绍的反射元件242。最好这样旋转相邻的反射元件242、使得一个反射元件242的纵向轴线289在第一方向上延伸而相邻反射元件242的纵向轴线289在与第一方向基本上正交的第二方向上延伸。通过在形成微镜面器件10的阵列时旋转相邻的反射元件142或242来避免相邻反射元件之间的液体交叉耦合或串扰。
虽然在本文中为优选实施例的描述目的而显示并介绍了特定的实施例，然而本领域的普通技术人员可以理解，在不脱离本发明的范围的前提下，可以用适合于实现相同目的的多种不同的替代的和/或等效实施方案来代替这些特定的实施例。化学、机械、机电、电气和计算机领域的技术人员可以容易地理解，本发明可以很多种不同的实施例来实施。本申请意欲覆盖这里讨论的优选实施例的任何修改或变化。因此，很明显，本发明只由权利要求书及其等效物来限定。
实例
在一个代表性实施例中，在试验用微镜面器件中填充如表1所示的多种液体。如所示，液体的介电常数与镜子的运动有关，具有小于20的介电常数的液体对镜子的运动是有利的。另外，对于介电常数小于20的液体来说，运动量与偶极矩相关，包括具有较高偶极矩的液体的镜子只需更小的激励能量来产生镜子运动。例如，在一个实施例中，在使用己烷时用于激励镜子的电压约为13.8伏，而在使用二苯醚时用于激励镜子的电压约为10.2伏。
表1
 实例 液体 介电常数  偶极矩(德拜)  镜子运动
 1 己烷 1.9  0.08  Y
 2 二苯醚 3.4  1.1  Y
 3 二苯基乙烯 ～3  ≥1.1  Y
 4 全氟化十氢化萘 ＜3  Y
 5 1-十二碳烯 ＜4  ＜1  Y
 6 1-丙醇 20  3.1  N*
 7 2-丙醇 20  1.7  N*
 8 二甲亚砜 47  4.1  N*
 9 碳酸异丙烯酯 65  4.9  N*
 10 水 80  1.9  N*
N*表示呈现不希望发生的脱气

Claims (20)

1.一种微镜面器件，它包括：
具有表面(22)的衬底(20)；
与所述衬底的所述表面间隔开并与所述衬底的所述表面基本上平行地取向的板(30)，在所述板和所述衬底的所述表面之间形成空腔(50)；
设置在所述空腔内的介电泳液体(53)，当对所述器件施加电信号时所述介电泳液体能够呈现运动状态；以及
设置在所述衬底的表面和所述板之间的反射元件(42)；
其中，所述反射元件适合于在第一位置和至少一个第二位置之间运动。
2.如权利要求1所述的微镜面器件，其特征在于：所述介电泳液体是非氢键合的并具有小于20的介电常数。
3.如权利要求1所述的微镜面器件，其特征在于：所述介电泳液体的偶极矩至少约为1德拜。
4.如权利要求1所述的微镜面器件，其特征在于：所述介电泳液体是可压缩的。
5.如权利要求1所述的微镜面器件，其特征在于：所述介电泳液体是可极化的。
6.如权利要求1所述的微镜面器件，其特征在于：所述介电泳液体是透明的。
7.如权利要求1所述的微镜面器件，其特征在于：所述介电泳液体选自由以下化合物构成的组：聚(苯基醚)x，其中x为2到6的整数；具有2个到12个碳原子的烷基、烯烃和环烷基；全氟烷基；1，1-二苯基乙烯和2，2-二苯基乙烯；苯和取代苯；氯化芳族化合物；聚氯联苯；以及全氟乙醚。
8.如权利要求7所述的微镜面器件，其特征在于：所述全氟烷基为全氟化十氢化萘，所述烯烃选自十二烯和橄榄油。
9.如权利要求1所述的微镜面器件，其特征在于：所述液体选自1，1-二苯基乙烯、2，2-二苯基乙烯及其混合物。
10.如权利要求1所述的微镜面器件，其特征在于：所述介电泳液体为全氟乙醚。
11.如权利要求1所述的微镜面器件，其特征在于所述器件还包括：
形成于所述衬底的表面上的一个或两个电极(60，62)，所述电极具有与所述反射元件不同的尺寸，
其中，所述反射元件适合于随着在所述一个或两个电极上施加电信号而运动，而所述电信号适合于在所述空腔内形成非均匀的电场。
12.一种微执行器，它包括：
具有表面(22)的衬底(20)；
与所述衬底的所述表面间隔开并与所述衬底的所述表面基本上平行地取向的板(30)，在所述板和所述衬底的所述表面之间形成空腔(50)；
设置所述空腔内的介电泳液体(53)，当对所述微执行器施加电信号时所述介电泳液体能够呈现运动状态；以及
设置在所述衬底的所述表面和所述板之间的执行元件；
其中，所述执行元件(140)适合于在第一位置和至少一个第二位置之间运动。
13.如权利要求12所述的微执行器，其特征在于：所述介电泳液体是非氢键合的并具有小于20的介电常数。
14.如权利要求12所述的微执行器，其特征在于：所述介电泳液体的偶极矩至少约为1德拜。
15.如权利要求12所述的微执行器，其特征在于：所述介电泳液体选自由以下化合物构成的组：聚(苯基醚)x，其中x为2到6的整数；具有2个到12个碳原子的烷基、烯烃和环烷基；全氟烷基；1，1-二苯基乙烯和2，2-二苯基乙烯；苯和取代苯；氯化芳族化合物；聚氯联苯；以及全氟乙醚。
16.如权利要求12所述的微执行器，其特征在于所述微执行器还包括：
至少一个形成于所述衬底的所述表面上的电极(60，62)，所述电极具有与所述执行元件不同的尺寸，
其中，所述执行元件适合于随着在所述至少一个电极上施加电信号而运动，而所述电信号适合于在所述空腔内形成非均匀的电场。
17.如权利要求12所述的微执行器，其特征在于：所述介电泳液体可增大由给定激励能量产生的作用在所述执行元件上的启动力。
18.一种把介电泳液体(13)用于微执行器中的方法，所述微执行器包括适合于在第一位置和至少一个第二位置之间运动的执行元件(40)，所述方法包括：
将所述介电泳液体设置所述微执行器的空腔(50)内，包括以下设置方式中的至少一种方式：使所述执行元件处于所述介电泳液体上方，并且该执行元件的至少朝向衬底的表面与介电泳液体接触；和将所述执行元件浸入所述介电泳液体中；以及
通过对所述微执行器施加电信号，使所述执行元件在所述第一位置和所述第二位置之间运动；
其中，当对所述微执行器施加电信号时所述介电泳液体能够呈现运动状态，所述运动有助于所述执行元件在所述第一位置和所述至少一个第二位置之间的所述运动。
19.根据权利要求18所述的使用介电泳液体的方法，其特征在于：所述介电泳液体是非氢键合的并具有小于20的介电常数。
20.如权利要求18所述的使用介电泳液体的方法，其特征在于：所述介电泳液体的偶极矩至少约为1德拜。
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