具有静电激活及释放的模拟干涉式调制器装置.pdf

一种微机电系统(MEMS)装置包括：第一电极；与所述第一电极电绝缘的第二电极；及与所述第一电极及所述第二电极电绝缘的第三电极。所述MEMS装置还包括将所述第一电极与所述第二电极分离的支撑结构及位于第一位置与第二位置之间且可在所述第一位置与所述第二位置之间移动的反射元件。当所述反射元件在所述第一位置中时其与所述装置的一部分接触且当在所述第二位置中时不与所述装置的所述部分接触。当所述反射元件在所述第一位置中时，在所述反射元件与所述部分之间产生粘合力。施加到所述第一电极、所述第二电极及所述第三电极的电压至少部分地降低或抵消所述粘合力。

1、  一种微机电系统(MEMS)装置，其包含：
第一电极；
第二电极，其与所述第一电极电绝缘；
第三电极，其与所述第一电极及所述第二电极电绝缘；
支撑结构，其将所述第一电极与所述第二电极分离；
反射元件，其位于第一位置与第二位置之间且可在所述第一位置与所述第二位置之间移动，当所述反射元件在所述第一位置中时其与所述装置的一部分接触且当在所述第二位置中时不与所述装置的所述部分接触；
其中当所述反射元件在所述第一位置中时，在所述反射元件与所述部分之间产生粘合力，且其中施加到所述第一电极、所述第二电极及所述第三电极的电压至少部分地降低或抵消所述粘合力。

2、  如权利要求1所述的MEMS装置，其中所述第三电极包含所述反射元件的导电部分。

3、  如权利要求1所述的MEMS装置，其中所述第三电极包含所述支撑结构的导电部分。

4、  如权利要求1所述的MEMS装置，其中当所述反射元件在所述第一位置中时，所述第三电极的至少一部分比所述反射元件高。

5、  如权利要求4所述的MEMS装置，其中当所述反射元件在所述第一位置中时，所述第三电极的至少一部分直接在所述反射元件的至少一部分上方。

6、  如权利要求1所述的MEMS装置，其中所述第三电极由所述支撑结构支撑。

7、  如权利要求1所述的MEMS装置，其中所述支撑结构包含一个或一个以上柱且所述第三电极包含所述柱中的至少一者的导电部分。

8、  如权利要求7所述的MEMS装置，其中所述支撑结构包含多个柱，每一柱具有导电部分，且所述第三电极包含所述导电部分。

9、  如权利要求8所述的MEMS装置，其中所述多个柱相对于所述反射元件大致对称地定位。

10、  如权利要求1所述的MEMS装置，其中所述反射元件包含第一层及所述第一层上方的第二层。

11、  如权利要求10所述的MEMS装置，其中所述第一层比所述第二层更具挠性。

12、  如权利要求10所述的MEMS装置，其中所述第一层比所述第二层薄。

13、  如权利要求10所述的MEMS装置，其中所述第二层覆盖所述第一层的中心部分且不覆盖所述第一层的一个或一个以上边缘部分。

14、  如权利要求10所述的MEMS装置，其中所述第一层及所述第二层中的至少一者具导电性。

15、  如权利要求1所述的MEMS装置，其中所述反射元件包含比中心部分薄的端部分。

16、  如权利要求15所述的MEMS装置，其中所述反射元件的至少一部分具导电性。

17、  如权利要求1所述的MEMS装置，其中所述反射元件包含在所述反射元件的上表面上方且朝向所述第二电极延伸的一个或一个以上延伸部。

18、  如权利要求17所述的MEMS装置，其中所述一个或一个以上延伸部在所述反射元件的一个或一个以上边缘部分上或附近且在所述反射元件的所述上表面上方具有是所述反射元件的中心部分的厚度的约1/3到约1/2的高度。

19、  如权利要求1所述的MEMS装置，其中所述第二电极包含朝向所述反射元件延伸的一个或一个以上部分。

20、  如权利要求1所述的MEMS装置，其中所述第三电极包含朝向所述反射元件延伸的一个或一个以上部分。

21、  如权利要求1所述的MEMS装置，其进一步包含：
显示器；
处理器，其经配置以与所述显示器进行通信，所述处理器经配置以处理图像数据；及
存储器装置，其经配置以与所述处理器进行通信。

22、  如权利要求21所述的MEMS装置，其进一步包含经配置以将至少一个信号发送到所述显示器的驱动器电路。

23、  如权利要求22所述的MEMS装置，其进一步包含经配置以将所述图像数据的至少一部分发送到所述驱动器电路的控制器。

24、  如权利要求21所述的MEMS装置，其进一步包含经配置以将所述图像数据发送到所述处理器的图像源模块。

25、  如权利要求24所述的MEMS装置，其中所述图像源模块包含接收器、收发器及传输器中的至少一者。

26、  如权利要求21所述的MEMS装置，其进一步包含经配置以接收输入数据并将所述输入数据传送到所述处理器的输入装置。

27、  一种微机电系统(MEMS)装置，其包含：
第一导电构件；
第二导电构件，所述第二导电构件与所述第一导电构件电绝缘；
第三导电构件，所述第三导电构件与所述第一导电构件及所述第二导电构件电绝缘；
分离构件，其用于将所述第一导电构件与所述第二导电构件分离；
光反射构件，所述反射构件位于第一位置与第二位置之间且可在所述第一位置与所述第二位置之间移动，当所述反射构件在所述第一位置中时其与所述装置的一部分接触且当在所述第二位置中时不与所述装置的所述部分接触；
其中当所述反射构件在所述第一位置中时，在所述反射构件与所述部分之间产生粘合力，且其中当所述反射构件在所述第一位置中时，施加到所述第一导电构件、所述第二导电构件及所述第三导电构件的电压至少部分地降低或抵消所述粘合力。

28、  如权利要求27所述的MEMS装置，其中所述第一导电构件包含电极。

29、  如权利要求27所述的MEMS装置，其中所述第二导电构件包含电极。

30、  如权利要求27所述的MEMS装置，其中所述第三导电构件包含电极。

31、  如权利要求30所述的MEMS装置，其中当所述反射构件在所述第一位置中时，所述电极的至少一部分比所述反射构件高。

32、  如权利要求31所述的MEMS装置，其中当所述反射构件在所述第一位置中时，所述电极的至少一部分直接在所述反射构件的至少一部分上方。

33、  如权利要求30所述的MEMS装置，其中所述电极由所述分离构件支撑。

34、  如权利要求27所述的MEMS装置，其中所述分离构件包含机械层及一个或一个以上支柱。

35、  如权利要求27所述的MEMS装置，其中所述反射构件包含设置于所述第一导电构件与所述第二导电构件之间的反射元件。

36、  一种操作微机电系统(MEMS)装置的方法，所述方法包含：
提供MEMS装置，其包含：
第一电极；
第二电极，其与所述第一电极电绝缘；
第三电极，其与所述第一电极及所述第二电极电绝缘；
支撑结构，其将所述第一电极与所述第二电极分离；及
反射元件，其位于第一位置与第二位置之间且可在所述第一位置与所述第二位置之间移动，当所述反射元件在所述第一位置中时其与所述装置的一部分接触且当在所述第二位置中时不与所述装置的所述部分接触，其中当所述反射元件在所述第一位置中时，在所述反射元件与所述部分之间产生粘合力；及
向所述第一电极、所述第二电极及所述第三电极施加电压以至少部分地降低或抵消所述粘合力。

37、  如权利要求36所述的方法，其中所述电压具有在约10伏与约50伏之间的量值。

38、  如权利要求36所述的方法，其中施加到所述第一、第二及第三电极的所述电压致使所述反射元件的一部分经历弹性变形。

39、  如权利要求36所述的方法，其中施加到所述第一、第二及第三电极的所述电压中的至少一者包含具有频率的时变电压。

40、  如权利要求39所述的方法，其中所述频率在从约100Hz到约50MHz的范围内。

41、  如权利要求39所述的方法，其中所述频率大致等于所述反射元件的机械共振频率。

42、  如权利要求39所述的方法，其中所述时变电压致使所述反射元件的一部分经历弹性振荡。

43、  如权利要求42所述的方法，其中所述频率经选择以提供所述弹性振荡的增加的振幅。

44、  如权利要求36所述的方法，其中施加到所述第一、第二及第三电极的所述电压通过使所述反射元件弹性变形来减小所述反射元件在所述第一位置中时与所述装置的所述部分的接触面积。

45、  如权利要求36所述的方法，其中施加到所述第一、第二及第三电极的所述电压中的至少一者包含向所述反射元件施加脉冲的时变电压。

46.  一种制造微机电系统(MEMS)装置的方法，其包含：
在衬底上形成第一反射层；
在所述第一反射层上沉积牺牲层；
移除所述牺牲层的一部分以形成开口；
用电介质材料填充所述开口以形成柱；
在所述牺牲层上方沉积第二反射层；
移除所述第二反射层的一部分及所述柱的一部分以形成洞；
用导电材料填充所述洞以形成电极；及
移除所述牺牲层。

47、  如权利要求46所述的方法，其中所述第二反射层位于第一位置与第二位置之间且可在所述第一位置与所述第二位置之间移动，当所述第二反射层在所述第一位置中时其与所述装置的一部分接触且当在所述第二位置中时不与所述装置的所述部分接触，其中当所述第二反射层在所述第一位置中时，所述电极的至少一部分比所述第二反射层高。

48、  如权利要求47所述的方法，其中当所述第二反射层在所述第一位置中时，所述电极的至少一部分直接在所述第二反射层的至少一部分上方。

49、  如权利要求46所述的方法，其中所述电极至少部分地由所述柱支撑。

50、  一种使用如权利要求46所述的方法制造的MEMS装置。

具有静电激活及释放的模拟干涉式调制器装置
技术领域
本发明涉及微机电系统装置且特定来说涉及使用微机电系统的模拟、数字及/或光学装置。
背景技术
微机电系统(MEMS)包括微机械元件、激活器及电子装置。可使用沉积、蚀刻及或其它蚀刻掉衬底及/或所沉积材料层的部分或添加层以形成电及机电装置的微机械加工工艺来形成微机械元件。一种类型的MEMS装置称为干涉式调制器。本文所用术语干涉式调制器或干涉式光调制器是指使用光学干涉原理选择性地吸收及/或反射光的装置。在某些实施例中，干涉式调制器可包含一对导电板，其中一者或两者可全部或部分地透明及/或反射，且在施加适当的电信号时能够相对运动。在特定实施例中，一个板可包含沉积在衬底上的静止层，而另一个板可包含通过气隙与所述静止层隔开的金属膜。如本文更详细说明，一个板相对于另一个板的位置可改变入射于干涉式调制器上的光的光学干涉。所述装置具有广泛的应用范围，且在所属技术领域中，利用及/或修改这些类型的装置的特性以便可将其特征用于改善现有产品及制造目前尚未开发的新产品将颇为有益。
发明内容
微机电系统(MEMS)装置的一个实施例包含：第一电极；与所述第一电极电绝缘的第二电极；及与所述第一电极及所述第二电极电绝缘的第三电极。所述MEMS装置还包含将所述第一电极与所述第二电极分离的支撑结构。所述MEMS装置进一步包含位于第一位置与第二位置之间且可在所述第一位置与所述第二位置之间移动的反射元件。当所述反射元件在所述第一位置时其与所述装置的一部分接触且当在所述第二位置时不与所述装置的所述部分接触。当所述反射元件在所述第一位置时，在所述反射元件与所述部分之间产生粘合力。施加到所述第一电极、所述第二电极及所述第三电极的电压至少部分地降低或抵消所述粘合力。
微机电系统(MEMS)装置的另一实施例包含：第一导电构件；第二导电构件，所述第二导电构件与所述第一导电构件电绝缘；及第三导电构件，所述第三导电构件与所述第一导电构件及所述第二导电构件电绝缘。所述MEMS装置进一步包含用于将所述第一导电构件与所述第二导电构件分离的构件。所述MEMS装置进一步包含光反射构件，所述反射构件位于第一位置与第二位置之间且可在所述第一位置与所述第二位置之间移动。当所述反射构件在所述第一位置时其与所述装置的一部分接触且当在所述第二位置时不与所述装置的所述部分接触。当所述反射构件在所述第一位置时，在所述反射构件与所述部分之间产生粘合力。施加到所述第一导电构件、所述第二导电构件及所述第三导电构件的电压至少部分地降低或抵消所述粘合力。
一种操作微机电系统(MEMS)装置的方法的实施例包含提供MEMS装置，所述MEMS装置包含：第一电极；与所述第一电极电绝缘的第二电极；及与所述第一电极及所述第二电极电绝缘的第三电极。所述MEMS装置进一步包含将所述第一电极与所述第二电极分离的支撑结构。所述MEMS装置进一步包含位于第一位置与第二位置之间且可在所述第一位置与所述第二位置之间移动的反射元件。当所述反射元件在所述第一位置时其与所述装置的一部分接触且当在所述第二位置时不与所述装置的所述部分接触。当所述反射元件在所述第一位置时，在所述反射元件与所述部分之间产生粘合力。所述方法进一步包含向所述第一电极、所述第二电极及所述第三电极施加电压以至少部分地降低或抵消所述粘合力。
一种制造微机电系统(MEMS)装置的方法的实施例包含：在衬底上形成第一反射层；在所述第一反射层上方形成牺牲层；移除所述牺牲层的一部分以形成开口；及用电介质材料填充所述开口以形成柱。所述方法进一步包含：在所述牺牲层上方形成第二反射层；移除所述第二反射层的一部分及所述柱的一部分以形成洞；用导电材料填充所述洞以形成电极；及移除所述牺牲层。
附图说明
图1是描绘干涉式调制器显示器的一个实施例的一部分的等角图，其中第一干涉式调制器的可移动反射层处于松弛位置且第二干涉式调制器的可移动反射层处于激活位置。
图2是图解说明并入有3×3干涉式调制器显示器的电子装置的一个实施例的系统框图。
图3是图1的干涉式调制器的一个实例性实施例的可移动镜面位置对所施加电压的图表。
图4是对可用于驱动干涉式调制器显示器的一组行及列电压的图解说明。
图5A图解说明图2的3×3干涉式调制器显示器中的一个实例性显示器数据帧。
图5B图解说明可用于写入图5A的帧的行及列信号的一个实例性时序图。
图6A及6B是图解说明包含多个干涉式调制器的视觉显示器装置的实施例的系统框图。
图7A是图1的装置的截面图。
图7B是干涉式调制器的替代实施例的截面图。
图7C是干涉式调制器的另一替代实施例的截面图。
图7D是干涉式调制器的再一替代实施例的截面图。
图7E是干涉式调制器的额外替代实施例的截面图。
图8A是MEMS装置处于松弛或未激活状态的实施例的侧面截面图。
图8B是图8A中所示的MEMS装置处于激活或驱动状态的侧面截面图。
图9A是MEMS装置处于松弛或未激活状态的另一实施例的侧面截面图。
图9B是图9A中所示的MEMS装置处于激活或驱动状态的侧面截面图。
图10A是MEMS装置处于松弛或未激活状态的额外实施例的侧面截面图。
图10B是图10A中所示的MEMS装置处于激活或驱动状态的侧面截面图。
图11A是在向第三电极施加电压之前MEMS装置处于激活或驱动状态的实施例的一部分的侧面截面图。
图11B是在向所述第三电极施加所述电压之后图11A中所示的MEMS装置的所述部分的近视侧面截面图。
图12A-12D是MEMS装置中反射元件的不同实施例的侧面截面图。
图13A-13D是MEMS装置处于松弛状态的额外实施例的侧面截面图。
图14是MEMS装置处于激活或驱动状态的实施例的侧面截面图。
具体实施方式
以下详细说明涉及本发明的某些具体实施例。然而，本发明可通过多种不同的方式来体现。在本说明中，会参照图式，在所有图式中，使用相同的编号来指代相同的部件。根据以下说明将明了，所述实施例可在任何经配置以显示图像(不管是动态图像(例如，视频)还是静态图像(例如，静止图像)，且不管是文本还是图片)的装置中实施。更特定来说，涵盖可在例如(但不限于)以下等各种电子装置中或与其相关联地实施所述实施例：移动电话、无线装置、个人数据助理(PDA)、手持式计算机或便携式计算机、GPS接收器/导航器、相机、MP3播放器、摄录机、游戏机、手表、时钟、计算器、电视机监视器、平板显示器、计算机监视器、汽车显示器(例如，里程表显示器等)、驾驶舱控制及/或显示器、相机景物显示器(例如，车辆的后视相机显示器)、电子照片、电子告示牌或标牌、投影仪、建筑结构、包装及美学结构(例如，一件珠宝上的图像显示器)。与本文所说明MESE装置具有类似结构的MEMS装置也可用于非显示器应用，例如用于电子切换装置。
MEMS装置的一些实施例可包含可移动元件，例如镜面或可变形机械层，其在第一位置(所述可移动元件在此位置时与所述装置的一部分接触)与第二位置(所述可移动元件在此位置时不与所述装置的所述部分接触)之间移动。当在所述第一位置时，所述可移动元件与所述接触部分之间可产生粘合力(例如，粘附)。因此，提供其中可在所述可移动元件在所述第一位置时至少部分地降低或抵消所述粘合力的MEMS装置及操作方法可有利。在某些实施例中，所述MEMS装置包含一个或一个以上经配置以至少部分地降低或抵消所述可移动元件上的粘合力的电极。在一个实施例中，可向所述一个或一个以上电极施加电压以提供至少部分地抵消所述粘合力的静电力。在其它实施例中，可使用时变电压来使所述可移动元件弹性变形或振荡，以便减小其上方产生所述粘合力的接触面积。在某些实施例中，所述时变电压可导致所述可移动元件振动或共振，使得所述粘合力降低。
图1中图解说明一个包含干涉式MEMS显示器元件的干涉式调制器显示器实施例。在这些装置中，像素处于亮或暗状态。在亮(“接通”或“打开”)状态下，显示器元件将入射可见光的一大部分反射到用户。当在暗(“关断”或“关闭”)状态下时，显示器元件几乎不向用户反射入射可见光。取决于所述实施例，可颠倒“接通”及“关断”状态的光反射比性质。MEMS像素可经配置以便主要以所选定的色彩进行反射，从而除黑色及白色以外还允许彩色显示。
图1是描绘视觉显示器的一系列像素中的两个相邻像素的等角视图，其中每一像素包含MEMS干涉式调制器。在一些实施例中，干涉式调制器显示器包含由这些干涉式调制器构成的行/列阵列。每一干涉式调制器包括一对反射层，所述对反射层定位成彼此相距可变且可控制的距离，以形成具有至少一个可变尺寸的光学谐振腔。在一个实施例中，所述反射层中的一者可在两个位置之间移动。在本文中称为松弛位置的第一位置中，所述可移动反射层定位于距固定的局部反射层相对较大距离的位置处。在本文中称作激活位置的第二位置中，可移动反射层定位于更紧密地邻近所述局部反射层的位置处。取决于所述可移动反射层的位置，从所述两个层反射的入射光相长或相消地干涉，从而形成每一像素的总体反射或非反射状态。
在图1中描绘的像素阵列部分包括两个相邻的干涉式调制器12a及12b。在左侧的干涉式调制器12a中，图中显示可移动反射层14a处于松弛位置处，所述松弛位置距包括局部反射层的光学堆叠16a一预定的距离。在右侧的干涉式调制器12b中，图中显示可移动反射层14b处于邻近光学堆叠16b的激活位置处。
本文中所提及的光学堆叠16a及16b(统称为光学堆叠16)通常包含若干融合层，所述若干融合层可包括电极层(例如，铟锡氧化物(ITO))、局部反射层(例如，铬)及透明电介质。因此，光学堆叠16具有导电性、局部透明性及局部反射性，且(举例来说)可通过将以上层中的一者或一者以上沉积到透明衬底20上来制作。所述局部反射层可由各种具有局部反射性的材料(例如，各种金属、半导体及电介质)形成。所述部分反射层可由一个或一个以上材料层形成，且所述层中的每一者可由单一材料或材料的组合来形成。
在一些实施例中，光学堆叠的层图案化为平行条带，且如下文进一步说明可在显示器装置中形成行电极。可移动反射层14a、14b可形成为一系列由沉积于柱18顶部上的所沉积金属层或层(与行电极16a、16b垂直)及沉积于柱18之间的中间牺牲材料构成的平行条带。当蚀刻掉所述牺牲材料时，可移动反射层14a、14b与光学堆叠16a、16b间隔经界定的间隙19。反射层14可使用具有高度导电性及反射性的材料(例如，铝)，且这些条带可形成显示器装置中的列电极。
如图1中的像素12a所图解说明，在不施加电压的情形下，腔19保持位于可移动反射层14a与光学堆叠16a之间，其中可移动反射层14a处于机械松弛状态。然而，当向所选定行及列施加电位差时，对应像素处的行及列电极的交叉点处所形成的电容器会变得带电荷，且静电力会将所述电极拉在一起。如果所述电压足够高，那么可移动反射层14会变形并受迫压抵光学堆叠16。如图1中右侧的像素12b所图解说明，光学堆叠16内的电介质层(在所此图中未图解说明)可防止短路并控制层14与16之间的间隔距离。不管所施加的电位差极性如何，所述行为均相同。以此方式，可控制反射与非反射像素状态的行/列激活与常规LCD及其它显示器技术中所用的行/列激活在许多方面相似。
图2至图5B图解说明用于在显示器应用中使用干涉调制器阵列的一个实例性过程及系统。
图2是图解说明可并入有本发明的方面的电子装置的一个实施例的系统框图。在所述实例性实施例中，所述电子装置包括处理器21，其可以是任何通用单芯片或多芯片微处理器，例如ARM、PentiumPentiumPro、8051、Power或任何专用微处理器，例如数字信号处理器、微控制器或可编程门阵列。所属技术领域中的常规情况是，处理器21可经配置以执行一个或一个以上软件模块。除执行操作系统以外，所述处理器可经配置以执行一个或一个以上软件应用程序，其中包括网页浏览器、电话应用程序、电子邮件程序或任何其它软件应用程序。
在一个实施例中，处理器21也经配置以与阵列驱动器22进行通信。在一个实施例中，阵列驱动器22包括行驱动器电路24及列驱动器电路26，其向显示器阵列或面板30提供信号。图1中所图解说明的阵列的截面在图2中通过线1-1显示。对于MEMS干涉式调制器，所述行/列激活协议可利用图3所图解说明的这些装置的滞后性质。举例来说，可能需要10伏的电位差来使可移动层从松弛状态变形到激活状态。然而，当所述电压从所述值降低时，在所述电压降回至10伏以下时，所述可移动层将维持其状态。在图3的实例性实施例中，所述可移动层直到所述电压降低到2伏以下才完全松弛。因此，图3所图解说明的实例中存在约3V到7V的电压范围，其中存在所施加电压窗口，所述装置在所述所施加电压窗口内稳定在松弛或激活状态。在本文中将其称为“滞后窗口”或“稳定窗口”。对于具有图3的滞后特性的显示器阵列来说，行/列激活协议可经设计以便在行选通期间对所选通行中将要激活的像素施加约10伏的电压差，并对将要松弛的像素施加接近零伏的电压差。在所述选通之后，对所述像素施加约5伏的稳态电压差，以使其保持在行选通使其所处的任何状态。在写入之后，每一像素在此实例中承受所述3-7伏“稳定窗口”内的电位差。此特征使图1所图解说明的像素设计在相同的所施加电压条件下稳定在激活或松弛的预存在状态。由于干涉式调制器的每一像素(不管处于激活状态还是松弛状态)本质上是由固定反射层及移动反射层形成的电容器，因此可在滞后窗口内的电压下保持此稳定状态而几乎不会消耗功率。如果所施加的电位固定，那么基本上不会有电流流入像素中。
在典型应用中，可通过根据第一行中的所需激活像素组断言列电极组来形成显示帧。然后，将行脉冲施加到第1行电极，从而激活对应于所断言列线的像素。然后，改变所断言的列电极组以对应于第二行中的所需激活像素组。然后，向第2行电极施加脉冲，从而根据所断言的列电极来激活第2行中的适当像素。第1行像素不受第2行脉冲的影响，且保持其在第1行脉冲期间所设定的状态。可按顺序方式对整个系列的行重复此步骤，以产生所述帧。通常，通过以某一所需的帧数/秒的速度连续重复此过程来用新的显示数据刷新及/或更新所述帧。许多种用于驱动像素阵列的行及列电极以产生显示帧的协议也为人们所熟知，且可结合本发明一同使用。
图4、5A及5B图解说明用于在图2的3×3阵列上形成显示帧的一种可行激活协议。图4图解说明一组可能的列及行电压电平，其可用于展示图3的滞后曲线的像素。在图4实施例中，激活像素涉及将适当的列设定为-V_bias，并将适当的行设定为+ΔV，其可分别对应于-5伏及+5伏。可通过将适当的列设定为+V_bias并将适当的行设定为相同的+ΔV来完成使所述像素松弛，从而产生跨越所述像素的零伏电位差。在那些其中行电压保持在零伏的行中，像素稳定于其最初所处的状态，而与所述列处于+V_bias还是-V_bias无关。也如同图4中所图解说明，应了解，可使用极性与上文所说明的那些电压极性相反的电压，例如激活像素可涉及将适当的列设定为+V_bias且将适当的行设定为-ΔV。在此实施例中，可通过将适当的列设定为-V_bias且将适当的行设定为相同的-ΔV来完成对像素的释放，从而产生跨越所述像素的零伏电位差。
图5B是显示一系列施加到图2的3×3阵列的行及列信号的时序图，其将形成图5A中所图解说明的显示器布置，其中所激活的像素为非反射性。在写入图5A中所图解说明的帧之前，像素可处于任何状态，且在此实例中，所有行均处于0伏，而所有列均处于+5伏。在这些所施加电压下，所有像素稳定在其现有的激活状态或松弛状态。
在图5A的帧中，激活像素(1，1)、(1，2)、(2，2)、(3，2)及(3，3)。为完成此步骤，在第1行的“线时间”期间将第1列及第2列设定为-5伏，且将第3列设定为+5伏。此不会改变任何像素的状态，因为所有像素均保持处于3-7伏的稳定窗口内。然后，通过从0伏上升至5伏然后又下降到零伏的脉冲来选通第1行。此激活像素(1，1)及(1，2)并使像素(1，3)松弛。阵列中的其它像素不受影响。为如需地设定第2行，将第2列设定为-5伏，且将第1列及第3列设定为+5伏。然后，施加到第2行的相同选通脉冲将激活像素(2，2)并使像素(2，1)及(2，3)松弛。同样，阵列中的任何其它像素不受影响。类似地，通过将第2列及第3列设定为-5伏且将第1列设定为+5伏来设定第3行。第3行选通脉冲如图5A所示设定第3行像素。在写入帧之后，所述行电位为零，而所述列电位可保持在+5或-5伏，且然后所述显示稳定在图5A的布置中。应了解，可对由数十或数百个行及列构成的阵列采用相同的程序。还应了解，用于执行行及列激活的电压的时序、顺序及电平可在上文概述的一般原理内广泛变化，且以上实例仅为实例性，且任何激活电压方法可与本文所说明的系统及方法一同使用。
图6A及6B是图解说明显示器装置40的实施例的系统框图。举例来说，显示器装置40可以是蜂窝式电话或移动电话。然而，显示器装置40的相同组件或其稍作变化的形式也可作为(例如)电视机及便携式媒体播放器等各种类型显示器装置的例证。
显示器装置40包括外壳41、显示器30、天线43、扬声器45、输入装置48及麦克风46。外壳41通常由所属技术领域中的技术人员所熟知的各种制造工艺中的任何一种制成，其中包括注射模制及真空成形。另外，外壳41可由各种材料中的任何一种制成，其中包括但不限于塑料、金属、玻璃、橡胶及陶瓷，或其组合。在一个实施例中，外壳41包括可移动部分(未显示)，其可与其它具有不同色彩或包含不同标志、图片或符号的可移动部分互换。
实例性显示器装置40的显示器30可以是各种显示器中的任何一种，其中包括本文所说明的双稳态显示器。在其它实施例中，如所属技术领域中的技术人员所熟知，显示器30包括平板显示器(例如，如上文所说明的等离子显示器、EL、OLED、STNLCD或TFT LCD)或非平板显示器(例如，CRT或其它显像管装置)。然而，出于说明本实施例的目的，显示器30包括如本文所说明的干涉式调制器显示器。
图6B示意性地图解说明实例性显示器装置40的一个实施例的组件。所图解说明的实例性显示器装置40包括外壳41，且可包括至少部分地封闭于其中的额外组件。举例来说，在一个实施例中，实例性显示器装置40包括网络接口27，网络接口27包括耦合到收发器47的天线43。收发器47连接到处理器21，而处理器21连接到调节硬件52。调节硬件52可经配置以对信号进行调节(例如，对信号进行滤波)。调节软件52连接到扬声器45及麦克风46。处理器21还连接到输入装置48及驱动器控制器29。驱动器控制器29耦合到帧缓冲器28，且耦合到阵列驱动器22，而阵列驱动器22又耦合到显示器阵列30。电源50根据特定的实例性显示器装置40设计的需要向所有组件提供功率。
网络接口27包括天线43及收发器47，以使实例性显示器装置40可在网络上与一个或一个以上装置进行通信。在一个实施例中，网络接口27也可具有某些处理能力，以降低对处理器21的要求。天线43是所属技术领域中的技术人员已知的用于传输及接收信号的任何天线。在一个实施例中，所述天线根据IEEE 802.11标准(包括IEEE 802.11(a)，(b)，或(g))传输及接收RF信号。在另一实施例中，所述天线根据蓝牙(BLUETOOTH)标准传输及接收RF信号。倘若为蜂窝式电话，那么所述天线经设计以接收CDMA、GSM、AMPS或用于在无线移动电话网络中进行通信的其它已知信号。收发器47预处理从天线43接收的信号，使得其可由处理器21接收及进一步操控。收发器47还处理从处理器21接收的信号，使得其可经由天线43从实例性显示器装置40传输。
在替代实施例中，可用接收器来取代收发器47。在再一替代实施例中，网络接口27可由可存储或产生将要发送到处理器21的图像数据的图像源替代。举例来说，所述图像源可以是数字视频光盘(DVD)或包含图像数据的硬盘驱动，或产生图像数据的软件模块。
处理器21通常控制实例性显示器装置40的整体操作。处理器21从网络接口27或图像源接收例如经压缩图像数据等数据，并将所述数据处理成原始图像数据或易于处理成原始图像数据的格式。然后，处理器21将经处理的数据发送到驱动器控制器29或发送到帧缓冲器28以进行存储。原始数据通常是指识别图像内每一位置处的图像特性的信息。举例来说，所述图像特性可包括色彩、饱和度及灰度级。
在一个实施例中，处理器21包括微控制器、CPU或用于控制实例性显示器装置40的操作的逻辑单元。调节硬件52通常包括用于向扬声器45传输信号及从麦克风46接收信号的放大器及滤波器。调节硬件52可以是实例性显示器装置40内的离散组件，或可并入到处理器21或其它组件内。
驱动器控制器29直接从处理器21或从帧缓冲器28提取处理器21所产生的原始图像数据，并适当地将所述原始图像数据重新格式化以便高速传输到阵列驱动器22。具体来说，驱动器控制器29将所述原始图像数据重新格式化成具有光栅状格式的数据流，使得其具有适于扫描显示器阵列30的时间次序。然后，驱动器控制器29将经格式化的信息发送到阵列驱动器22。尽管驱动器控制器29(例如，LCD控制器)经常作为独立集成电路(IC)与系统处理器21相关联，但所述控制器可以许多方式实施。其可作为硬件嵌入于处理器21中，作为软件嵌入于处理器21中，或与阵列驱动器22一同完全集成于硬件中。
通常，阵列驱动器22从驱动器控制器29接收经格式化的信息并将视频数据重新格式化成一组平行波形，所述组平行波形每秒很多次地施加到来自显示器的x-y像素矩阵的数百条且有时数千条引线。
在一个实施例中，驱动器控制器29、阵列驱动器22及显示器阵列30适用于本文所说明的任何类型的显示器。举例来说，在一个实施例中，驱动器控制器29是常规显示器控制器或双稳态显示器控制器(例如，干涉式调制器控制器)。在另一实施例中，阵列驱动器22是常规驱动器或双稳态显示器驱动器(例如，干涉式调制器显示器)。在一个实施例中，驱动器控制器29与阵列驱动器22集成在一起。所述实施例在(例如)蜂窝式电话、手表及其它小面积显示器等高度集成的系统中很常见。在又一实施例中，显示器阵列30是典型的显示器阵列或双稳态显示器阵列(例如，包括干涉式调制器阵列的显示器)。
输入装置48允许用户控制实例性显示器装置40的操作。在一个实施例中，输入装置48包括小键盘(例如QWERTY键盘或电话小键盘)、按钮、开关、触敏屏幕、压敏或热敏薄膜。在一个实施例中，麦克风46是实例性显示器装置40的输入装置。当使用麦克风46向所述装置输入数据时，可由用户提供语音命令来控制实例性显示器装置40的操作。
电源50可包括各种所属技术领域中熟知的能量存储装置。举例来说，在一个实施例中，电源50是可再充电式电池，例如镍-镉电池或锂离子电池。在另一实施例中，电源50是可再生能源、电容器或太阳能电池，其中包括塑料太阳能电池及太阳能电池涂料。在另一实施例中，电源50经配置以从墙上插座接收电力。
在一些实施方案中，如上文所说明，控制可编程能力驻存在驱动器控制器中，而所述驱动器控制器可位于电子显示系统中的若干位置处。在一些情况下，控制可程序化能力驻存在阵列驱动器22中。所属技术领域中的技术人员应认识到，可以任何数量的硬件及/或软件组件且可以各种配置来实施上文所说明的优化。
根据上述原理操作的干涉式调制器的详细结构可广泛地变化。举例来说，图7A-7E图解说明可移动反射层14及其支撑结构的五个不同实施例。图7A是图1的实施例的截面图，其中将金属材料条带14沉积于垂直延伸的支撑物18上。在图7B中，可移动反射层14通过系链32仅在拐角处附接到支撑物。在图7C中，可移动反射层14悬挂在可变形层34上，可变形层34可包含挠性金属。可变形层34直接或间接地在可变形层34的周界周围连接到衬底20。这些连接在本文中称作支撑柱。图7D中所图解说明的实施例具有支撑柱插头42，可变形层34停留在支撑柱插头42上。如图7A-7C中所示，可移动反射层14保持悬挂在所述腔上方，但可变形层34并不通过填充可变形层34与光学堆叠16之间的洞来形成支撑柱。而是，所述支撑柱由用于形成支撑柱插头42的平面化材料形成。图7E中所图解说明的实施例基于图7D中所示的实施例，但也可经修改以与图7A-7C中所图解说明实施例中的任一者以及未显示的额外实施例一同工作。在图7E所示的实施例中，已使用额外的金属或其它导电材料层来形成总线结构44。此允许信号沿干涉式调制器的背面路由，从而消除了原本必须在衬底20上形成的多个电极。
在例如图7所示的那些实施例中，干涉式调制器用作直视式装置，其中从透明衬底20的前侧(与其上布置有调制器的侧相对的侧)观看图像。在这些实施例中，反射层14可以光学方式屏蔽干涉式调制器的位于反射层侧(其与衬底20相对)上的部分，其中包括可变形层34。此允许对所述屏蔽区域进行配置及处理，而不会不利地影响图像质量。所述屏蔽允许图7E中的总线结构44提供使调制器的光学性质与调制器的机电性质分离开的能力，例如寻址及因所述寻址而产生的移动。此种可分离的调制器架构允许选择调制器机电方面所采用的结构设计及材料及调制器光学方面所采用的结构设计及材料且允许其彼此独立地起作用。此外，图7C-7E中所示的实施例具有得自反射层14的光学性质与其机械性质解耦的额外益处，此由可变形层34来实施。此允许反射层14所使用的结构设计及材料在光学性质方面得到优化，且允许可变形层34所使用的结构设计及材料在所需机械性质方面得到优化。
现在参照图8A及8B论述并入有本发明的一些方面的MEMS装置的实施例。MEMS装置100包含：第一电极101；与第一电极101电绝缘的第二电极102；及与第一电极101及第二电极102电绝缘的第三电极103。MEMS装置100进一步包含将第一电极101与第二电极102分离的支撑结构105。MEMS装置100进一步包含位于第一位置(如图8B示意性图解说明)与第二位置(如图8A示意性图解说明)之间且可在所述第一位置与所述第二位置之间移动的反射元件107。在所述第一位置，反射元件107与装置100的一部分113接触。在所述第二位置，反射元件107不与装置100的所述部分113接触。当反射元件107在所述第一位置时，在反射元件107与装置100的所述部分113之间产生粘合力。施加到第一电极101、第二电极102及第三电极103的电压至少部分地降低或抵消所述粘合力。
图8A图解说明MEMS装置100处于松弛或未激活状态的实施例的侧面截面图。图8B图解说明MEMS装置100处于激活或“驱动”状态的侧面截面图。可在透明或半透明的衬底层120上形成MEMS装置100，衬底层120在一个实施例中可包含玻璃。可在衬底层120上沉积光学层124。光学层124可部分地透明或半透明且部分地反射光且可通过(举例来说)各自将一个或一个以上铬及铟-锡-氧化物层沉积到衬底120上来制作。在一些实施例中，光学层124的至少一部分导电且包含MEMS装置100的第一电极101。光学层124可图案化为大致平行的条带且可如本文所说明形成显示器装置中的行电极。在一些实施例中，电介质层128可在光学层124上方形成且可包含各种透明或半透材料，例如氧化物。
在某些实施例中，在电介质层128上方设置支撑结构105。支撑结构105可包含机械层132及一个或一个以上支柱136a、136b。如图8A及8B中示意性图解说明，在某些实施例中，机械层132包含反射元件107，且支撑结构105经配置使得反射元件107以大致平面平行且间隔开的布置面向电介质层128。反射元件107及电介质层128在其之间界定腔144。
在一些实施例中，机械层132的至少一部分导电且包含MEMS装置100中的第二电极102。机械层132可图案化为大致平行的条带且可如本文所说明形成显示器装置中的列电极。机械层132可由可变形且导电性及反射性高的材料制作，例如金属，其在一些实施例中可以是铝。在一些实施例中，支柱136a、136b的部分不导电且将机械层132与装置100的其它部分(例如，光学层124)绝缘。支柱136a、136b的非导电部分可包含电介质材料，例如氧化铝。电介质层128还用于将机械层132与光学层124电绝缘。
如图8A中所示，在某些实施例中，支柱136a中的至少一者包含第三电极103。第三电极103可由导电材料制作，例如铝、镍、铟-锡-氧化物或钼。支柱136a的非导电部分可将第三电极103与第一电极101及第二电极102绝缘。支柱136a的非导电部分可包含电介质材料。
在某些实施例中，如图8A及8B中所示，机械层132包含可机械变形的材料。如本文参照图1所论述，可通过在第一电极101(例如，光学层124)与第二电极102(例如，机械层132)之间施加电压差将机械层132从松弛状态移动到驱动状态。如果所述电压差超过阈值，那么静电力会导致机械层132变形且移动为与电介质层128接触，如图8B中所示。电介质层128防止光学层124与处于驱动状态的机械层132之间的短路且可在所述驱动状态期间防止接触所产生的对光学层124及机械层132的损坏。另外，可使用电介质层128的厚度来控制机械层132在松弛与驱动状态之间移动的距离。
在一些实施例中，机械层132的一部分可经配置以包含反射元件107。举例来说，可将机械层132的下部表面148的一部分制作成具有高反射性。反射元件107经配置以至少在所述松弛状态的第二位置(图8A)与所述驱动状态的第一位置(图8B)之间移动。在某些实施例的驱动状态下，反射元件107与装置100的部分113接触，如图8B中所示。
如本文参照图1进一步说明，装置100可充当“干涉式调制器”。在未驱动状态下，入射在衬底层120的表面152上的光被透射到腔144中。取决于腔144的高度，由机械层132的位置所确定，腔144内的干涉导致某些波长的光被反射且其它波长的光被吸收。如果被反射的光在电磁频谱的可见部分中，那么所述衬底的表面152将显示对应于被反射波长的色彩。相反，在驱动状态下，腔144的高度比在所述未驱动状态中小得多(例如，反射元件107接触电介质层128)，且装置100吸收大致所有入射光，或至少大致所有入射可见光。在所述驱动状态下，所述衬底的表面152将显示黑色。通过适当配置腔144的大小及高度，装置100可用于在图像显示器装置中形成像素。
在所述驱动状态下，反射元件107与装置100的部分113接触，从而在反射元件107与部分103之间产生粘合力。举例来说，在图8B所示的实施例中，所述粘合力倾向于将机械层132的变形部分粘合到电介质层128。
所述粘合力可由例如毛细管力、静电力或范德华力或其它分子间力等力导致。所述粘合力取决于多种因素，包括(举例来说)：装置100中的结构的所使用材料、形状、定向及配置；接触表面的粗糙度；及环境湿度及压力。所述粘合力可取决于操作装置100内的结构的方式，举例来说，通过涉及较大加速的脉冲运动或通过较温和的准静态运动。“粘附”是常用术语，其可包括本文所论述的一些粘合作用。
本文参照图3A说明激活及去激活装置100的过程。可在机械层132与光学层124之间施加电压差。如图3中所示，当所述电压差上升到第一阈值以上时，静电力导致机械层132从松弛状态(图8A)变形到驱动状态(图8B)。随着所述电压差降低，装置100保持在所述驱动状态，直到所述电压差降到第二阈值以下。在所述第二阈值处，机械层132与光学层124之间的静电吸引力变得小于倾向于将机械层132返回到所述松弛状态的机械恢复力。因此，当所述电压降到所述第二阈值以下时，反射元件107从其所接触的部分113“释放”。在图3的样本实施例中，所述第一阈值电压约为8伏，且所述第二阈值电压约为2伏。图4显示用于通过此激活与释放循环驱动MEMS装置100的“激活协议”的一个实施例。
所述粘合力可改变此激活与释放循环的性质。在MEMS装置100的一些实施例中，反射元件107与装置100的与反射元件107接触的部分113之间的粘合力可充分大，使得粘合抑制或在一些情况下阻止反射元件107在所述电压差降到所述第二阈值以下时的释放。因此，提供至少部分地降低或抵消所述粘合力的架构是有利的。
在MEMS装置100的某些实施例中，当反射元件107与装置100的部分113接触(例如，图8B中所示的第一位置)时，施加到第一电极101、第二电极102及第三电极103的电压至少部分地降低或抵消所述粘合力。在图8A及8B所示的实施例中，支柱136a包含第三电极103。第三电极103与第一电极101(图8A及8B中的光学层124)及第二电极102(图8A及8B中的机械层132)电绝缘。在某些所述实施例中，施加到第三电极103的电压在第二电极102上产生静电力156(例如，朝向第三电极103吸引机械层132的力)。当装置100在第一位置(图8B中所示)时，静电力156可至少部分地抵消反射元件107与部分113之间的粘合力。
如图8B中所图解说明，静电力156可分解为平行力分量160及垂直力分量164。如本文中使用，术语“平行力分量”或“平行分量”是指静电力156的大致平行于包括装置100的部分113的平面的分量，当反射元件107在第一位置时，部分113与其接触。术语“平行方向”或“平行”是指平行力分量160的方向。如本文中所使用，术语“垂直力分量”或“垂直分量”是指静电力156的大致垂直于包括装置100的部分113的平面的分量，当反射元件107在第一位置时，部分113与其接触。术语“垂直方向”或“垂直”是指垂直力分量164的方向。所述垂直方向与所述平行方向成九十度角。
在不认同任何特定理论的情况下，静电力156可因至少若干原因至少部分地降低或抵消所述粘合力。举例来说，在装置100的一些实施例中，平行力分量160将向箭头168所指示的方向推动机械层132。此推动可降低或打破至少部分地造成反射元件107与装置100的部分113之间的粘合力的分子间键或力。在这些或其它实施例中，垂直力分量164同样将向箭头172所指示的方向推动机械层132的区域，此也可降低或打破至少部分地造成所述粘合力的分子间键或力。在一些实施例中，平行力分量160将导致机械层132的至少一部分向箭头168的方向滑动，此可降低所述粘合力且准许机械层132向箭头172的方向移动。此外，在某些实施例中，垂直力分量164将导致反射元件107的一个或一个以上区域向箭头172的方向位移。已位移或“已脱离”的区域将失去与装置100的部分113的接触，此将至少部分地降低所述粘合力。在其它实施例中，垂直力分量172将导致机械层132的弹性变形，此可减小反射元件107与部分113的接触面积。一般来说，所述粘合力将与接触面积的减小成比例地降低。在另外其它实施例中，所述粘合力将通过上述物理作用中的任一者或一者以上的组合降低或抵消。应了解，在其它实施例中，静电力156可因目前知道或将要发现的额外原因降低或抵消所述粘合力，且所请求发明的范围不受本文所述原因的限制。
在一些实施例中，施加到第一电极101、第二电极102及第三电极103的电压中的一者或一者以上可包括时变电压。所述时变电压可导致静电力156的量值及/或方向也随时间变化。静电力156的在时间上的变化可促进反射元件107从装置100的部分113的释放(图8B)。在某些实施例中，所述时变电压包括一个或一个以上短时间持续时间的电压脉冲，例如一个或一个以上脉冲。某些实施例的脉冲具有大致平行于反射元件107的分量，而在其它实施例中，所述脉冲具有大致垂直于反射元件107的分量。在某些所述实施例中，所述一个或一个以上脉冲可产生反射元件107的充分大的加速，使得粘合力降低，且反射元件107从部分113释放。在其它实施例中，所述一个或一个以上脉冲可致使反射元件107的一部分经历弹性变形，此如上所述可减小与部分113的接触面积且从而降低所述粘合力。
在图8A及8B所示的MEMS装置100的其它实施例中，施加到第一电极101、第二电极102及第三电极103的电压中的一者或一者以上包括具有一频率的时变电压。举例来说，在一个实施例中，所述时变电压可包括以所述频率振荡的正弦分量。在其它实施例中，所述时变电压可包括包含以所述频率为中心的频带的电压。在某些实施例中，所述时变电压将致使反射元件107的一部分经历弹性振荡，此可在所述反射元件在第一位置(图8B)时至少部分地降低粘合力。在某些所述实施例中，所述弹性振荡将减小反射元件107与装置100的部分113的接触面积且从而降低所述粘合力。在这些某些实施例中的其它实施例中，反射元件107的弹性振荡将导致部分113的振荡加速，此可部分地降低造成所述粘合力的分子间力。
如所熟知，当将以强制频率振荡的力施加到机械系统时，所述机械系统将经历具有与所述力的量值成正比的振幅的弹性振荡。所述弹性振荡的振幅将在所述强制频率等于所述机械系统的机械共振频率的情况下最大。在MEMS装置100的一些实施例中，施加到电极101、102及103中的至少一者的时变电压的频率经选择以大致等于反射元件107的机械共振频率。在所述实施例中，所述时变电压将在反射元件107中引发具有较大振幅的弹性振荡或振动，以便降低所述粘合力并促进反射元件107从图8B中所示的第一位置的释放。在其它所述实施例中，所述时变电压的频率将经选择，使得反射元件107经历具有有效地降低所述粘合力的充足振幅的弹性振荡。在这些实施例中的一些实施中，有效地降低所述粘合力的频率可不同于反射元件107的机械共振频率。
可将具有各种范围的量值及频率的电压施加到第一电极101、第二电极102及/或第三电极103以至少部分地降低或抵消所述粘合力。所属技术领域中的技术人员应认识到，可针对MEMS装置100的任何配置计算适合的电压量值及频率。举例来说，在某些实施例中，施加到第一电极101、第二电极102及第三电极103中的至少一者的电压具有从约10伏到约50伏的范围中的量值，且具有从约100Hz到约10MHz的范围中的频率。这些实例性范围并不既定限制适合量值及频率的可能范围，然而，且在其它实施例中，使用不同的量值及频率。
施加到根据本文所述原理操作的MEMS装置中的第一电极101、第二电极102及第三电极103的电压的细节可广泛地变化。施加到电极101、102及103的电压可不同于本文所说明的实例，所述实例既定用作实例且并不既定限制所请求发明的范围。举例来说，所施加电压的量值、持续时间、频率、施加次序及其它特性可广泛地不同。许多其它电压组合在MEMS装置200的不同实施例中可行。
图9A及9B图解说明MEMS装置200处于松弛状态(图9A)及驱动状态(图9B)的另一实施例的侧面截面图。MEMS装置200制作于衬底层220上且包含光学层224、电介质层228及机械层232。衬底层220、光学层224及电介质层228具有与参照图8A及8B说明的MEMS装置100中的相应层120、124及128大致相同的特性及特征。除非另外具体陈述，否则机械层232包含一个或一个以上支柱236a、236b且具有与机械层132大致相同的特性。
在图9A及9B所示的实施例中，反射元件107包含设置于机械层232与电介质层228之间的镜面275。在某些实施例中，镜面275大致平行于机械层232且与机械层232间隔开。反射元件107包含以机械方式将镜面275耦合到机械层232且提供到镜面275的电连接的支撑连接277。在图9A及9B所示的实施例中，镜面275及支撑连接277包含导电材料，例如铝、镍、铟-锡-氧化物或钼。机械层232的一部分279包含非导电材料，其经配置以提供镜面275与机械层232之间的电绝缘。在此实施例中，镜面275以机械方式耦合到机械层232，但与机械层232电绝缘。
在图9A及9B中所示的MEMS装置的实施例中，镜面275包含反射元件107的反射表面，其导电且具有高反射性且其可由高导电性及反射性的金属制作，例如铝。在此实施例中，不将机械层232的下部表面配置为反射性。在图9A及9B的实施例中，光学层224包含第一电极101。支撑结构105包含机械层232及支柱236a及236b，且机械层232包含第二电极102。镜面275包含第三电极103。
如参照图8A及8B所说明，在机械层232与光学层224之间施加的电压差可导致机械层232从松弛状态(图9A)变形到驱动状态(图9B)。反射元件107从处于所述松弛状态(图9A)时的第二位置移动到处于所述驱动状态(图9B)时的第一位置。在所述驱动状态下，反射元件107与装置200的部分113接触，且其之间产生粘合力。
在MEMS装置200的一些实施例中，当所述反射元件在所述第一位置(图9B)时，施加到第一电极101、第二电极102及第三电极103的电压至少部分地降低或抵消所述粘合力。如参照图8A及8B进一步说明，所施加电压可包括至少部分地降低所述粘合力的反射元件107中的弹性变形或弹性振荡。在MEMS装置200的某些实施例中，所述电压中的一者或一者以上随时间变化。在这些实施例中的一些实施例中，所述时变电压可包括包含一个或一个以上频率的电压。所述时变电压的频率可经选择以作为反射元件107的机械共振频率或增加反射元件107中所引发的弹性振荡的振幅。在其它实施例中，可将一个或一个以上短持续时间的电压脉冲施加到电极101、102及103中的至少一者。举例来说，在一个实施例中，当在所述第一位置时，将一个或一个以上电压脉冲施加到镜面275，以便引发促进反射元件107从装置200的部分113的释放的振荡、振动或加速。在另外其它实施例中，施加到电极101、102及103的电压可经选择以包括上述电压的组合。举例来说，在一个实施例中，向所述电极中的一者施加振荡电压，而向任何或所有所述三个电极施加一个或一个以上电压脉冲。施加到电极101、102及103的电压可不同于本文所说明的实例且其许多其它变化形式及组合在MEMS装置200的其它实施例中可行。
图10A及10B图解说明MEMS装置300处于松弛状态(图10A)及驱动状态(图10B)的另一实施例的侧面截面图。MEMS装置300制作于衬底层320上且包含光学层324、电介质层328及机械层332。衬底层320、光学层324及电介质层328具有与参照图8A及8B说明的MEMS装置100中的相应层120、124及128大致相同的特性及特征。除非另外具体陈述，否则机械层332包含一个或一个以上支柱336a、336b且具有与机械层132大致相同的特性。
在图10A及10B所示的实施例中，反射元件107包含设置于机械层332与电介质层328之间的镜面375。在某些实施例中，镜面375大致平行于机械层332且与机械层332间隔开。反射元件107包含以机械方式将镜面375耦合到机械层332的支撑连接377。在图10A及10B所示的实施例中，镜面375及支撑连接377包含导电材料，例如铝、镍、铟-锡-氧化物或钼。与MEMS装置200(图9A及9B)相比，导电支柱377将镜面375电耦合到机械层332。因此，在此实施例中，镜面375以机械方式及电方式两者耦合到机械层332。
在MEMS装置的此实施例中，镜面375导电且具有高反射性且其可由高导电性及反射性的金属制作，例如铝。在此实施例中，不将机械层332的下部表面配置为反射性。在图10A及10B的实施例中，光学层324包含第一电极101。支撑结构105包含机械层332及支柱336a及336b。机械层332及镜面375包含第二电极102。如图10A及10B中所示，支柱336a、336b中的每一者包括导电部分。装置300的第三电极103包含这些导电部分。在此实施例中，且不同于图8A及8B中所示的装置100，支柱336a、336b的导电部分相对于镜面375大致对称地定位以提供相对于反射元件107大致对称定位的第三电极103。
如上文参照图8A到9B所说明，在机械层332与光学层224之间施加的电压差可导致机械层232从松弛状态(图10A)变形到驱动状态(图10B)。反射元件107从处于松弛状态(图10A)时的第二位置移动到处于所述驱动状态(图10B)时的第一位置。在所述驱动状态下，反射元件107与装置200的部分113接触，且其之间产生粘合力。
通过向电极101、102及103施加电压，MEMS装置可至少部分地降低或抵消反射元件107与装置300的部分113之间的粘合力。可以与针对MEMS装置100及200说明的大致相同的方式向装置300施加电压，以便实现所述粘合力的降低。
图10B显示MEMS装置300的实施例，其中将支柱336a、336b的导电部分维持在彼此相同的电位。在此实施例中，一对静电力356a及356b分别在镜面375与支柱336a及336b的导电部分之间产生。由于导电部分336a、336b的大致对称放置且由于其被维持在相同的电位，静电力356a的量值大致等于静电力356b的量值。静电力356a、356b中的每一者可分别分解为平行力分量360a、360b，及分别的垂直力分量364a、364b。可以向量方式将静电力356a、356b(或其分量360a、360b及364a、364b)相加在一起以产生作用于镜面375上的净力。由于装置300中支柱336a、336b的导电部分被维持在相同的电位且相对于镜面375大致对称地定位，因此平行力分量360a及360b在量值上大致相等但在方向上相反。因此，作用于镜面375上的净平行力分量大致为零。在此实施例中，垂直力分量364a、364b在量值上也大致相等，然而其为相同方向。因此，作用于反射元件107上的净静电力大致垂直于包括装置300的部分113的平面。
在MEMS装置300的一些实施例中，向电极101、102及103施加电压，使得反射元件107上的净静电力导致反射元件107与装置300的部分113之间的粘合力至少部分地降低。如本文参照图8A到9B所说明，所述所施加的电压可包括至少部分地降低所述粘合力的反射元件107中的弹性变形或弹性振荡。在MEMS装置300的某些实施例中，所述电压中的一者或一者以上随时间变化且可包括包含一个或一个以上频率的电压。所述时变电压的频率可经选择以作为装置300的机械共振频率或增加装置300中所引发的弹性振荡的振幅。在其它实施例中，可将一个或一个以上短持续时间的电压脉冲施加到电极101、102及103中的至少一者。举例来说，在一个实施例中，当反射元件107在第一位置(图10B)时，将一个或一个以上电压脉冲施加到第三电极，以便引发促进反射元件107从装置300的部分113的释放的振荡或加速。在另一实施例中，施加所述电压，以便引发反射元件107在箭头380所指示的大致垂直方向上的振动。在另外其它实施例中，施加到电极101、102及103的电压可经选择以引发上述振荡或加速的组合。举例来说，在一个实施例中，向所述电极中的一者施加振荡电压，而向任何或所有所述三个电极施加一个或一个以上电压脉冲。施加到电极101、102及103的电压可不同于本文所说明的实例且其许多其它变化形式及组合在MEMS装置300的不同实施例中可行。
在MEMS装置300的其它实施例中，可将支柱336a的导电部分维持在不同于支柱336b的导电部分的电位。在这些实施例中，静电力356a及356b将不具有大致相等的量值。因此，反射元件107上的净静电力将包括净平行力分量。通过适当选择施加到支柱336a、336b的导电部分中的每一者的电位的值，可在双头箭头384所指示的方向中的至少一者上产生净平行力分量。因此，可引发反射元件107沿箭头384的两个方向振荡或振动。所施加的电压可具有时变分量，其具有经选择以引发反射元件107的弹性变形或弹性振荡的频率。在一些实施例中，所述频率可经选择以大致匹配反射元件107的机械共振频率或导致增加振幅的振荡。在某些实施例中，循环支柱336a及336b的导电部分与反射元件107之间的电压，以便引发反射元件107在双头箭头384的两个方向上的周期性位移。所述周期性位移可至少部分地降低所述粘合力且帮助反射元件107从装置300的部分113释放。
虽然图10A及10B图解说明第三电极103包含两个支柱336a及336b的导电部分，但涵盖，在其它实施例中，第三电极103可包含额外支柱(及/或其它适合的结构性元件)的导电部分。在某些实施例中，第三电极103包含大致对称地设置在镜面375周围的四个支柱(例如，所述两个支柱336a及336b，及设置于垂直于图10A及10B中所示截面的平面的平面中的两个大致类似的支柱)的导电部分。施加到所述支柱中的每一者的导电部分的电压可用于不仅引发箭头380及384的方向上的位移、振荡及/或振动(如上文所说明)，而且引发互相垂直方向(例如，进入或离开图10A及10B的平面)上的位移、振荡及/或振动。所属技术领域中的技术人员应认识到，通过如本文所说明施加适合的电压(包括时变电压及脉冲电压)，可在反射元件107处于驱动状态(例如，图10B)时至少部分地降低或抵消粘合力，以便辅助到松弛状态(例如，图10A)的移动。第三电极103的配置及施加到第三电极103的电压的许多变化形式是可行的，且本文所述的实例性实施例并不既定作为对所请求发明的范围的限制。
在MEMS装置300的另外其它实施例中，支柱336a、336b的导电部分不相对于反射元件大致对称地定位。在这些实施例中，即使将所述导电部分维持在相同的电位，静电力356a、356b在量值上也通常将不大致相等。在一些实施例中，通过制作装置300使得所述导电部分中的一者或一者以上不大致位于支柱336a、336b的中心来提供不对称的定位。
在某些优选实施例中，施加到MEMS装置300的电压可经选择以引发反射元件107在平行及垂直两个方向(分别由箭头384及380指示)上的位移、变形、振荡或振动。在这些实施例中的一些实施例中，所述时变电压可包括具有一个以上频率的电压，以引发平行及垂直两个方向上的共振或增加振幅的振荡。在其它实施例中，施加短持续时间的电压脉冲以引发一个方向上的位移或加速，而施加振荡电压以引发另一方向上的振荡或振动。在另外其它实施例中，循环所施加的电压以产生这些作用的组合。许多其它变化形式是可行的。
图11A及11B是具有处于驱动状态的可弹性变形反射元件107的MEMS装置400的一个实施例的一部分的侧面截面图。反射元件107在其与装置400的部分113接触的第一位置。在图11A中，未曾在第三电极103与反射元件107之间施加电位差。反射元件107的镜面475以大致扁平的配置定向，所述配置大致平行于装置400的部分113。如图11A中所示，所述装置与反射元件107接触的部分113界定接触面积413。
图11B显示图11A的MEMS装置400在已在第三电极103与反射元件107之间建立电位差之后的配置。第三电极103与反射元件107之间的静电力导致反射元件107的端部分490在大致垂直于部分113的方向上弹性变形。反射元件107的端部分490不再接触所述装置的部分113。反射元件107与部分113之间的接触面积413减小；因此，反射元件107与部分113之间的粘合力降低。所述粘合力的降低促进反射元件107从部分113的释放且促进装置400的操作。在反射元件107已从其曾接触的所述装置的部分113释放之后，在装置400的某些实施例中将第三电极103与反射元件107之间的电位差降到零。在从部分113释放之后，反射元件107的端部分490通常返回到大致平行于包含光学层424的平面的定向，使得腔444针对入射在装置400上的光提供适合的光学干涉。
在MEMS装置的其它实施例中，除图11B中所示的变形以外或替代图11B中所示的变形，施加到电极101、102及103的电压可在反射元件107在如本文所说明的第一位置时导致其弹性振荡、振动、共振或其它类型的位移。这些运动可大致为平行方向、垂直方向或两者的组合。由所述电压所引发的运动可(举例来说)通过减小反射元件107与部分113之间的接触面积或通过减小部分地造成所述粘合的分子间力的量值或因为某个其它物理原因而至少部分地降低反射元件107与部分113之间的粘合力。
在某些实施例中，第三电极103可相对于反射元件107大致对称地定位(举例来说，如图10A及10B中所示)，而在其它实施例中，第三电极103可相对于反射元件107不对称地定位(举例来说，如图8A及8B中所示)。可针对其中减小反射元件107在大致平行于部分113的方向上的位移为有利的MEMS装置实施例选择对称位置。另一选择为，可针对其中提供平行位移或振动为有利的实施例选择不对称位置。在各种MEMS架构中可以不同的方式实现第三电极103的对称或不对称定位。举例来说，在其中第三电极103包含一个或一个以上支柱(例如，图10A-10B中的柱336a、336b)的导电部分的实施例中，可将所述支柱的位置选择为相对于反射元件107对称或不对称。在其它实施例中，所述支柱可对称地定位，但所述柱内的导电部分的位置可(举例来说)通过将一个或一个以上导电部分远离支柱的中心轴线设置而不对称。
在图11A-11B示意性图解说明的实施例中，支柱436a的导电部分大致沿柱436a的中心轴线设置。在其它实施例中，可将所述导电部分远离所述中心轴线而设置。如图11A-11B中所示，所述导电部分大致延伸柱436a的整个长度。在一些实施例中，支柱436a的顶部端492延伸超出机械层432。在图11A及11B中所示的装置400中，第三电极103的导电部分的下部端494朝向电介质层428延伸。下部端494的位置在其它实施例中可不同。下部端494的位置可经选择以提供施加在反射元件107上的静电力的不同量值及/或方向，以便提供反射元件107的不同变形量。
可与图8A-1 1B中所示不同地配置第三电极103。举例来说，在不同的MEMS架构中，第三电极103可包含MEMS装置的一个、两个、三个、四个或更多个导电部分，包括(举例来说)支柱的部分、机械层、镜面或所述装置的其它部分。在一些实施例中，用于促进反射元件107从部分113的释放的静电力可由电极101、102及103以及其它电极提供。在一个实施例中，举例来说，第三电极103包含多个电极，每一者邻近反射元件107的每一侧而设置。通过适当向这些电极施加电压，可引发反射元件107以多个方向振荡或振动：垂直于部分113的第一方向(由图10B中的箭头380指示)以及大致平行于部分113的第二及第三方向(例如，由图10B中的箭头384指示的第二方向及进入或离开图10B的平面的互相垂直方向)。
图12A-12D是根据本文所说明的各个实施例的反射元件107的各种配置的侧面截面图。在某些实施例中，反射元件107包含一个以上层。图12A中所示的反射元件107包含设置于第一层510上方的第二层514。所述层可包含不同的材料且可具有不同的机械及电性质。在一些实施例中，第一层510被配置为干涉腔的反射性高的部分，且第二层514经配置以向反射元件107提供结构刚性。在这些实施例中，第一层510包含高反射性金属，例如铝，且第二层514包含电介质材料及/或刚性材料，例如铝合金或镍，可将其沉积于第一层510的至少一部分上。在某些实施例中，所述层中的一者或一者以上的至少一部分可导电。在某些所述实施例中，电极101、102及103中的一者或一者以上可包含所述层的至少一部分导电部分。在一些实施例中，第一层510可经配置以具有与第二层514不同的厚度。举例来说，如图12A中示意性显示，第一层510比第二层514薄。可将第一层510的至少一部分配置为具有弹性挠性。举例来说，图12A中的反射元件107的第一层510的端部分590可经配置以具有与第二层514相比的提高的弹性挠性。第一层510的挠性在例如图11A及11B中所示的MEMS装置400的实施例中有利，其中静电力导致反射层107的端部分590的弹性变形。在图12A所示的实施例中，第一层510的端部分590的厚度大约等于第二层514的厚度。在其它实施例中，可使用不同的层厚度。在某些实施例中，第一层510比第二层514薄。在其它实施例中，第一层510的至少端部分590比第二层514薄。举例来说，在某些所述实施例中，端部分590的厚度在从反射元件107的中心部分的厚度的约1/3到约1/2的范围内。
在一些实施例中，反射元件107的厚度不一致。图12B是反射元件107的侧面截面图，其中将端部分590配置为比中心部分591薄。如上文所说明，较薄的端部分590可促进反射元件107的弹性变形。在一些实施例中，反射元件107从中心部分591到端部分590的锥度可经选择以提供可由施加到电极101、102及103的电压激发的适合机械共振频率。在某些实施例中，端部分590的厚度在从反射元件107的中心部分的厚度的约1/3到约1/2的范围内；然而，可使用其它厚度及其它锥度。
图12C是反射元件107的侧面截面图，其中一个或一个以上延伸部592设置于反射元件107上。如图12C中所示，延伸部592设置在反射元件107的端部分590上或附近，但在其它实施例中，延伸部592可设置在其它位置。在一些实施例中，延伸部592导电且可在在延伸部592与所述MEMS装置的其它部分(例如，第一或第二电极101、102)之间施加电压差时提供对所述MEMS装置的其它部分的提高的静电吸引。在一些实施例中，延伸部592在反射元件107的上表面上方的高度在从反射元件107的中心部分的厚度的约1/3到约1/2的范围内，但可使用其它高度。
图12D是包含两个层510及514及延伸部592的反射元件107的侧面截面图。在此实施例中，将延伸部592设置于第一层510上，但在其它实施例中可将其设置于第二层514上。层510及514的厚度及延伸部592的高度可经选择以提供帮助至少部分地降低粘合力的适合电及/或结构性质。
图12A-12D中所示的配置及定向并非既定为限制性。反射元件107的其它实施例可组合图12A-12D中所示特征中的一者或一者以上或可以不同方式配置。许多变化形式是可行的。
根据本文所述原理操作的干涉式调制器的结构的细节可广泛地变化。举例来说，图13A-13C图解说明MEMS装置处于松弛状态的三个不同实施例。图13A显示制作于衬底层620上且包含光学层624、电介质层628及机械层632的MEMS装置600a。衬底层620、光学层624及电介质层628具有与参照图8A及8B说明的MEMS装置100中的相应层120、124及128大致相同的特性及特征。除非另外具体陈述，否则机械层632包含一个或一个以上支柱636a及636b且具有与机械层132(图8A及8B)大致相同的特性。
在图13A所示的实施例中，反射元件107包含大致平行于机械层632且与机械层632间隔开的镜面675及电介质层628。反射元件107包含以机械方式将镜面675耦合到机械层632的支撑连接677。在图13A所示的实施例中，镜面675及支撑连接677包含导电材料，例如铝、镍、铟-锡-氧化物或钼。机械层632的一部分679包含非导电材料且经配置以提供镜面675与机械层632之间的电绝缘。在此实施例中，镜面675以机械方式耦合到机械层632，但与机械层632电绝缘。
在MEMS装置的此实施例中，反射元件107的镜面675导电且具有高反射性且其可由高导电性及反射性的金属制作，例如铝。在此实施例中，不将机械层632的下部表面648配置为反射性。光学层624包含第一电极101。支撑结构105包含机械层632及支柱636a及636b。机械层632包含第二电极102。如图13A中所示，装置600的第三电极103包含支柱636a、636b的导电部分。
在图13A-13D所示的MEMS装置的某些实施例中，镜面675导电且连接到电压或电流源，其独立于所述三个电极101、102及103。在这些实施例中，向光学层624、机械层632及镜面675施加不同的电压以提供其中镜面表面(例如，反射元件107)的移动与这些所施加电压具有可调关系的可调干涉腔644。关于可调MEMS架构的进一步细节提供于2005年6月3日提出申请且标题为“模拟干涉式调制器装置(ANALOG INTERFEROMETRIC MODULATOR DEVICE)”的第11/144,546号美国专利申请案中，所述美国专利申请案以全文引用的方式并入本文中。
通过向电极101、102及103施加电压，MEMS装置600a可在反射元件107在第一位置时至少部分地降低或抵消反射元件107与所述装置的部分113之间的粘合力。可以与本文针对MEMS装置100、200、300及400说明的方式大致相同方式向装置600a施加电压，以便实现所述粘合力的至少部分降低且促进反射元件107从部分113的释放。
图13B是MEMS装置600b的另一实施例的侧面截面图，除下文说明的以外，MEMS装置600b大致类似于图13A中所示的装置600a。在此实施例中，反射元件107包含朝向第二电极102延伸的一个或一个以上延伸部692。可将延伸部692设置于镜面675的上表面上。在一些实施例中，镜面675的形状大致类似于图12C及12D中所图解说明的形状。延伸部692朝向第二电极102(例如，机械层632)突出。由于延伸部692较接近第二电极102，因此第二电极102施加在延伸部692上的静电力大于镜面675的其它部分上的静电力且可在反射元件107在第一位置时促进反射元件107的释放。
图13C是MEMS装置600c的另一实施例的侧面截面图，除下文说明的以外，MEMS装置600c大致类似于图13A及13B中所示的装置600a及600b。在此实施例中，第二电极102可经配置以具有朝向反射元件107延伸的一个或一个以上延伸部693。在某些实施例中，将延伸部693设置于机械层632的表面648上。由于第二电极102的延伸部693较接近反射元件107，因此第二电极102施加在反射元件107上的静电力较大且可在反射元件107在第一位置时促进反射元件107的释放。在一些实施例中，第二电极102及反射元件107两者经配置以分别包含延伸部693及692。
在图13B及13C所示的装置600b及600c的一些实施例中，用电介质材料涂敷延伸部692及/或693，以便将其与装置600b、600c的其它部分(例如，机械层632的表面648)的接触电绝缘。
图13D是MEMS装置600d的另一实施例的侧面截面图，除下文说明的以外，MEMS装置600d大致类似于图13A-13C中所示的装置600a、600b及600c。在装置600d中，第三电极103包含设置于机械层632的表面648上的延伸部。通过在第三电极103与第二电极102之间提供薄非导电材料层将第三电极103与第二电极102(例如，机械层632)电绝缘。在这些实施例中，第三电极更接近反射元件107地突出，此可提高第三电极103施加在反射元件107上的静电力且可在反射元件107在第一位置时促进反射元件107从部分113的释放。
图14图解说明显示处于驱动或激活状态的MEMS装置700的另一实施例的侧面截面图。MEMS装置700制作于衬底层720上且包含光学层724、电介质层728及机械层732。衬底层720、光学层724及电介质层728具有与参照图8A及8B说明的MEMS装置100中的相应层120、124及128大致相同的特性及特征。除非另外具体陈述，否则机械层732包含一个或一个以上支柱736a及736b且具有与机械层132大致相同的特性。
在图14所示的实施例中，反射元件107(举例来说)通过将机械层732的下部表面748制作为高反射性而包含机械层732的反射部分。在此实施例中，第一电极101包含光学层724。支撑结构105包含机械层732及支柱736a及736b。在一些实施例中，机械层732的至少一部分导电且包含MEMS装置700中的第二电极。在某些实施例中，支柱736a及736b的部分不导电且将机械层732的部分与装置700的其它部分(例如，光学层724)绝缘。
图14中所示的MEMS装置700包含设置于支柱736a及736b上方且通过非导电区域758a及758b与装置700的其它部分电绝缘的电极756a及756b。在一些实施例中，非导电区域758a、758b包含电介质材料，例如电介质膜。在图14所示的实施例中，第三电极103包含电极756a及756b。其它实施例中的电极756a及756b可具有不同于图14中所示的形状及大小。举例来说，电极756a及756b在一些实施例中可相对较短。优选但并非必需将电极756a及756b中的每一者的至少一部分设置于反射元件107的至少一部分上方。
图14示意性图解说明当反射元件107在第一位置(激活或驱动状态)时的MEMS装置700，其中反射元件107与装置700的部分113接触。如上文进一步说明，反射元件107可移动到第二位置(未激活或松弛状态)，其中其不与部分113接触。举例来说，机械层732可由可机械变形材料制作，例如可在所述第一与第二位置之间移动的金属(例如，铝)。当装置700处于所述驱动状态时，机械层732变形且包含弯曲区域760a及760b，其分别设置于部分113与支柱736a及736b之间。在某些实施例中，反射元件107(当处于所述驱动状态时)也变形且也包含弯曲区域760a及760b。
在装置700的一些实施例中，当反射元件在所述第一位置时，将电极756a及756b的至少部分设置得高于反射元件107。在某些实施例中，电极756a及756b中的每一者的至少一部分分别远离支柱736a及736b突出，以便当反射元件在所述第一位置时将这些部分设置在反射元件107的至少一部分上方(例如，高于)  (图14)。在某些优选实施例中，电极756a及756b经配置以便将电极756a及756b的至少一部分分别直接设置于弯曲区域760a及760b的至少一部分上方。
在MEMS装置700的一些实施例中，向电极101、102及103施加电压，使得反射元件107上的净静电力至少部分地降低或抵消所述第一位置处的反射元件107上的粘合力。如上文进一步论述，所述电压可具有各种范围的量值及频率且可经施加以引发反射元件107的位移、振荡及/或振动，以帮助将反射元件107从第一位置移动到第二位置。在某些实施例中，在第三电极103(例如，电极756a、756b)与第二电极(例如，机械层732的导电部分)之间施加电压差。所述电压差可具有各种范围的量值及频率且可包含一个或一个以上相对短持续时间的脉冲。在各个实施例中，第三电极103通过从显示器阵列30引出到阵列驱动器22的迹线或导线电连接到一个或一个以上电压源(参见图2)。在装置700的一个实施例中，阵列驱动器22可使用大致类似于行及列驱动器电路24及26的驱动器电路来将适合的电信号传送到第三电极103。
在第二与第三电极102与103之间施加的电压差导致箭头764a及764b所指示的净静电力作用于反射元件107上。在某些优选实施例中，电极756a及756b的部分直接在弯曲区域760a及760b的至少部分上方突出，使得净静电力764a及764b在弯曲区域760a及760b中具有合理大的垂直分量，所述垂直分量倾向于将反射元件107拉离部分113。在某些所述实施例中，静电力764a及764b可至少部分地降低或抵消所述粘合力且可帮助将反射元件107从第一位置移动到第二位置。在不认同任何特定理论的情况下，施加在弯曲区域760a中的净静电力764a可引发反射元件107与部分113之间的接触界面的边缘处的裂纹张开。所述裂纹可在整个所述接触界面传播，从而帮助反射元件107从部分113剥离并从所述第一位置移动到所述第二位置。施加在弯曲区域760b中的净静电力764b可以类似方式起作用，且在某些实施例中，裂纹可在所述接触界面的相对边缘处张开且在整个所述界面传播。虽然优选地使用至少两个电极756a及756b来降低或抵消反射元件107上的粘合力，但在其它实施例中，可使用不同的配置、定向及电极数量(例如，一个)来(举例来说)起始裂纹张开并促进反射元件107的释放。
MEMS装置700的实施例可提供某些优点。举例来说，促进从驱动到未驱动状态的释放所需要的弯曲区域760a、760b处的静电力764a、764b的量值通常比如果向反射单元107的中心区域施加的力小得多。因此，可向装置700施加较小的电压差(例如，在第二与第三电极102与103之间)。此外，在一些实施例中，电极756a及756b降低静电不稳定性及机械层732到电介质层728上的坍塌(此在一些封闭间隙装置中可能是问题)。此外，在某些实施例中，具有比装置700的典型释放时间短的持续时间的电压脉冲可用于促进反射元件107从驱动状态到未驱动状态的移动。
可使用适合的微机械加工工艺(例如，如在之前并入的第11/144,546号美国专利申请案中说明的选择性沉积及蚀刻)制作本文所揭示的MEMS装置。举例来说，可通过在透明或半透明的衬底120上沉积部分地反射及导电层以提供光学层124来制作MEMS装置的某些实施例(例如，图8A中所示的装置100)。在光学层124上方沉积电介质层128。然后，在电介质层128上方沉积牺牲层(未在图8A中显示)。选择性地蚀刻所述牺牲层以形成暴露电介质层128的多个洞。用电介质材料(例如，氧化铝)填充所述洞以形成支柱136a及136b。其它适合的电介质材料包括聚合物及其它有机或无机化合物。
在支柱136a、136b及所述牺牲层上方沉积具有导电性及反射性的材料(例如，铝)以形成机械层132。为形成第三电极103的导电部分，在某些实施例中选择性地蚀刻所述机械层132以在支柱136a上方形成开口。选择性地蚀刻支柱136a的一部分以形成一洞，所述洞在一些实施例中可延伸到电介质层128。用导电材料(例如，铝、镍、铟-锡-氧化物或钼)填充所述洞以形成第三电极103的导电部分。
此后，向所述牺牲层施加蚀刻剂，其与所述牺牲层反应并移除所述牺牲层。因此，填充有所述牺牲材料的空间成为干涉腔144且图8A的MEMS装置100形成。如MEMS装置制作技术领域中已知，可使用额外或不同的处理步骤及材料来根据本文所揭示的实施例制作MEMS装置。
虽然上文论述了某些优选实施例及实例，但应了解所述发明标的物延伸超出具体揭示的实施例并延伸到本发明的替代实施例及/或使用及其明显修改及等效物。本文所揭示发明的范围既定不应受所揭示的特定实施例的限制。因此，在本文所揭示的任何方法或过程中，组成所述方法/过程的动作或操作可以任何适合的顺序执行且未必受限于所揭示的任何特定顺序。已适当地说明了所述实施例的各个方面及优点。应了解，根据任何特定实施例未必能够实现所有所述方面或优点。因此，举例来说，应认识到，可以实现或优化本文中所教示的一个优点或优点群组而未必实现本文教示或提议的其它方面或优点的方式实施各个实施例。
应了解，所属技术领域中的技术人员可对本文所说明的发明进行修改，同时仍可实现本发明的良好效果。因此，前述说明应理解为针对所属技术领域中的技术人员的广泛的教示性揭示，而不应理解为对本发明的限制。