CN101201453A

CN101201453A - 低压微机械器件

Info

Publication number: CN101201453A
Application number: CNA2007101692688A
Authority: CN
Inventors: 潘晓和; 托尔·诺塔
Original assignee: Spatial Photonics Inc
Current assignee: Himax Display USA Inc
Priority date: 2006-11-08
Filing date: 2007-11-08
Publication date: 2008-06-18
Also published as: JP2008122961A; US7508569B2; US20080122822A1

Abstract

驱动装置中多个MEMS器件的方法。将电压脉冲施加到MENS器件的电极或结构部分。电极位于结构部分下方的基片上。多个MEMS器件的至少两个MEMS器件具有不同的阈电压，阈电压是移动结构部分所需的最低电压。偏压被施加到MEMS器件的电极或结构部分的无论哪一个，不会使电压脉冲施加到其上。偏压和电压脉冲能够移动具有不同阈电压的较高阈电压的MEMS器件结构部分。

Description

低压微机械器件

技术领域

[0001]本发明涉及微机械器件(“MEMS”)。

背景技术

[0002]微镜是一种微机械器件。微镜可以包括倾斜到不同位置的镜板。可以通过静电力驱动镜板的倾斜运动，静电力可以通过镜板与位于镜板下方的基片上的电极之间的电势差产生。可以使镜板倾斜到“开启”位置和“关闭”位置。在“开启”位置上，镜板可以引导入射光线产生显示图像的图像像素。在“关闭”位置，镜板可以引导入射光线远离显示图像。镜板可以被明确限定位置上的机械止动器所停止。空间光调制器(SLM)可以包括微镜阵列，该微镜阵列可以被选择性地倾斜以投影入射光线，在显示图像中产生图像像素。

发明内容

[0003]从总的方面来讲，本发明涉及了包括多个微机械器件的装置，其中每个器件包括位于基片上的第一结构部分和与第一结构部分有关的第二结构部分。第二结构部分包括导电部分，其中第二结构部分被设计成响应电压脉冲和偏压而运动。电极位于基片之上并位于第二结构部分的导电部分下面。该装置也包括被设计成将具有脉冲振幅的电压脉冲施加到电极或多个微机械器件的至少一个微机械器件的第二结构部分的第一电路，以及被设计成将偏压施加到多个微机械器件的第二电路，其中被施加到电极或至少一个微机械器件的第二结构部分的无论哪个的偏压，不具有在施加电压脉冲步骤中被施加到其上的电压脉冲。多个微机械器件的至少两个微机械器件具有不同的阈幅度，作为具有脉冲幅度的电压脉冲的最低电压的每个阈幅度，能够移动具有不同阈幅度的更高的阈幅度的微机械器件的第二结构部分。

[0004]从其他的总的方面来讲，本发明涉及驱动装置中多个微机械器件的方法。该方法包括将具有脉冲幅度的电压脉冲施加到电极或多个微机械器件的至少一个微机械器件的第一结构部分。第一结构部分与基片上的第二结构部分相连，且电极位于第一结构部分下方的基片之上。偏压被施加到多个微机械器件，其中被施加到电极或至少一个微机械器件的第一结构部分的无论哪个的偏压不具有在施加电压脉冲步骤中施加的电压脉冲。多个微机械器件的至少两个微机械器件具有不同的阈幅度，每个阈幅度是移动与偏压有关的第一结构部分所要求的电压脉冲的最低电压。偏压和具有脉冲幅度的电压脉冲能够移动具有不同阈幅度的更高阈幅度的微机械器件的第一结构部分。

[0005]从其他的总的方面来讲，本发明涉及选择用于寻址微机械器件阵列的偏压的方法。该方法包括将电压脉冲施加到电极或至少一个微机械器件的第一结构部分，其中第一结构部分与基片上的第二结构部分相连，电极位于第一结构部分下方的基片之上。被施加到电极或者微机械器件的第一结构部分的无论哪个的偏压不具有在施加电压脉冲步骤中施加的电压脉冲。变换偏压以确定微机械器件的阈偏压，阈偏压是结合所施加的电压脉冲引起微机械器件的第一结构部分的运动的最低偏压。对微机械器件的每一个重复变换步骤，以确定阵列中每个微机械器件的阈偏压。选择大致等于或位于微机械器件的阈偏压的最大阈偏压之上的预定值的偏压的寻址电压。

[0006]从其他的总的方面来讲，本发明涉及选择用于寻址微机械器件阵列的电压脉冲的幅度的方法。该方法包括将偏压施加到电极或微机械器件阵列的至少一个微机械器件的第一结构部分，其中第一结构部分与基片上的第二结构部分相连，电极位于第一结构部分下方的基片之上。被施加到电极或微机械器件的第一结构部分的无论哪个的电压脉冲不具有在施加偏压步骤中施加的偏压。变换电压脉冲的幅度以确定电压脉冲的阈幅度，阈幅度是结合所施加的偏压引起微机械器件的第一结构部分的至少一部分运动的电压脉冲的最低电压。对微机械器件的每一个重复变换步骤，以确定阵列中每个微机械器件的电压脉冲的阈幅度。选择大致等于或位于微机械器件的电压脉冲的最大阈幅度之上的预定值的电压脉冲的寻址幅度。

[0007]系统的实现方式可以包括下列的一个或多个。可以选择电压脉冲的电压大致等于或高于不同阈幅度的较高阈幅度0.1V或5％。第一电路可以被设计成将偏压施加到第二结构部分的导电部分，第二电路可以被设计成将电压脉冲施加到至少一个微机械器件中的电极。第一电路可以被设计成将偏压施加到电极，第二电路可以被设计成将电压脉冲施加到至少一个微机械器件中的第二结构部分的导电部分。偏压可以具有第一电极性，电压脉冲可以具有与第一电极性相反的第二电极性。偏压和电压脉冲的至少一部分可以具有相同的电极性。偏压可以具有包含多个电压脉冲的持续时间。装置可以进一步包括被设计成接触第二结构部分以停止至少一个微机械器件中的第二结构部分运动的机械止动器。第二结构部分可以包括反射上表面。装置可以进一步包括与第一电路和第二电路相连的存储器件，其中存储器件被设计成储存偏压和电压脉冲的幅度。预定值可以超过最大阈偏压1％，5％，10％，20％，30％，40％，50％，0.1V，0.5V，1.V，2V，5V，10V或15V。寻址电压可以处于阈偏压的1％，5％，10％，20％，30％，40％，50％，0.1V，0.5V，或1V，2V，5V，10V或15V范围内。微机械器件可以包括阵列中的所有微机械器件。可以将偏压施加到第一结构部分，可以将电压脉冲施加到电极。偏压可以被施加到电极，电压脉冲可以被施加到第一结构部分。偏压可以具有第一极性，电压脉冲可以具有与第一极性相反的第二极性，或者偏压和电压脉冲具有相同的极性。第一结构部分可以包括下导电表面。第一结构部分可以包括反射上表面。

[0008]实现方式可以包括下列优势的一个或多个。可以给微机械器件提供偏压，使得可以通过具有比在不存在偏压情况下所需的电压脉冲小的幅度的电压脉冲驱动微机械器件。更多类型的电路可以用于该器件。另外，可以简化用于驱动电压脉冲的电路。可以通过由镜板和基片上的电极之间的电势差所产生的静电力使空间光调制器的微镜的每一个中的可倾斜镜板倾斜。通过将偏压施加到镜板，与不存在偏压情况下的峰值电压相比，被施加的用以倾斜镜板的电压脉冲可以具有较低的峰值电压。

[0009]尽管参照多个实施例已经特别显示和描述了本发明，相关领域的技术人员会理解的是可以在不偏离本发明的精神实质和范围的情况下进行形式和细节上的各种改变。

附图说明

[00010]下列引入的并形成本发明一部分的附图说明了本发明的实施例，与说明书一起用来解释本发明的原则。

[00011]图1示出了装置的接线图，包括多个低压MEMS器件。

[00012]图2A示出了示例的低压MEMS器件的横切面图。

[00013]图2B示出了低压MEMS器件在偏压下被寻址电压脉冲激励时图2A的低压MEMS器件的横切面图。

[00014]图3示出了在不存在偏压的情况下低压MEMS器件的偏转角与寻址电压的函数关系。

[00015]图4示出了在不同偏压下低压MEMS器件的偏转角与寻址电压的函数关系。

[00016]图5示出了激励低压MEMS所需的寻址电压与偏压的函数关系。

[00017]图6示出了图1的装置中的低压MEMS器件的另一实现方式的横切面图。

[00018]图7示出了图1装置的另一示例的低压MEMS器件的横切面图。

[00019]图8A示出了装置中的MEMS器件的激励寻址电压的可变性。

[00020]图8B示出了补偿图8A中所示的MEMS器件中的激励寻址电压的可变性的偏压的选择。

[00021]图9示出了包括多个低压可倾斜微镜的空间光调制器的接线图。

[00022]图10示出了图9的空间光调制器中的低压可倾斜微镜的横切面图。

具体实施方式

[00023]图1示出了包括多个低压MEMS器件110A-110B的装置100的接线图。可以通过导电字线N₁、多个导电位线M₁和M_i以及偏压电路120对低压MEMS器件110A-110B进行寻址和驱动。存储器130可以储存偏压、和用于寻址低压MEMS器件110A-110B的电压脉冲的幅度和持续时间的值。存储器130与偏压电路120以及装置100中的其他的寻址或控制电路相连。存储器130可以是分立器件或集成器件的元件，其中集成器件也包括偏压电路120和装置100中的其他的寻址或控制电路。可以以多行多列的矩阵形式排列低压MEMS器件110A-110B。低压MEMS器件110A-110B通过电互连111A-111B与字线N1相连。每个低压MEMS器件110A-110B也分别通过电互连112A-112B与至少一个位线M₁或M_i相连。

[00024]图2A示出了低压MEMS器件中的一个的示例器件，例如器件110A(矩阵中的其他器件诸如器件110B可以类似地进行构造)的横切面图。低压MEMS器件110A包括基片120A、端柱113A、悬臂114A和位于基片120A上的电极115A。电极115A可以包括多个台阶(未显示)，这样当悬臂114A被弯向电极115A时，可以使电极115A保持与悬臂114A的下表面接近，如图2B中所示。低压MEMS器件110A也包括基片120A上的机械止动器116A。机械止动器116A可以具有延长的形状，向上指向悬臂114A的下表面。悬臂114A可以包括位于机械止动器116A上方的尖端119A。悬臂114A可以包括反射上表面117A。

[00025]端柱113A和机械止动器116A是导电的。在有些实施例中，端柱113A和机械止动器116A经由互连111A与字线N₁相连。悬臂114A的至少一部分是导电的并与端柱113A相连。因此，机械止动器116A被保持在与悬臂114A的导电部分基本上相同的电势。电极115A经由互连112A与位线M₁电连接。

[00026]图2B示出了低压MEMS器件110A的横切面图。正偏压经由电互连111A从字线N₁被施加到悬臂114A和机械止动器116A。负偏压从位线M₁经由电互连112A被施加到电极115A。电压脉冲的峰值电压的大小也被称为“寻址电压”。例如，偏压可以是+10V。负电压脉冲的峰值电压可以是-10V。悬臂114A和电极115A之间的相反电势可以在悬臂114A和电极115A之间产生吸引静电力，从而造成悬臂114A向下弯向电极115A。当尖端119A与机械止动器116A的上尖端接触时，悬臂114A的向下运动被停止。在静电力下，尖端119A被略微地弯曲。在降低或去除电压信号之后，回复力可以允许悬臂114A轻易地从机械止动器116A分离。由于机械止动器116A被保持在与悬臂114A相同的电势，如上所述，当悬臂114A与机械止动器116A接触时，悬臂114A的电势不会被改变。

[00027]机械止动器116A可以在最大且精确限定的角度处停止悬臂114A。当悬臂114A被机械止动器116A停止时，即，当悬臂114A和机械止动器116A彼此相互接触时，悬臂114A的偏转角“Φ”达到最大。当悬臂用于将光线偏转到具体位置时，偏转的精确角度可以是理想的。入射光线可以被反射上表面117A反射。被反射光线的方向可以随悬臂114A改变其取向而变化。例如，当悬臂114A以最大偏转角被机械止动器116A停止时，入射光线可以被偏转到一个方向。当悬臂114A处于静止状态或基本上水平方向上时，入射光线可以被偏转到另一方向。

[00028]应当指出可以改变施加到互连111A的偏压的极性和施加到电互连112A的电压脉冲。例如，施加到互连111A的偏压可以是-10V。施加到电互连112A的电压可以是+10V峰值电压。另外，可以施加具有与偏压的极性相同极性的电压脉冲，以将悬臂114A推离机械止动器116。

[00029]图3示出了低压MEMS器件110A(或110B)的偏转角“Φ”的典型响应与在无偏压情况下的电压脉冲的幅度的函数关系。当电压脉冲的幅度增加时，悬臂114A经历了指向电极115A的增加的静电吸引力。偏转角最初沿响应曲线205增加。当脉冲电压的幅度达到电压脉冲的阈幅度V₀(即，引起激励的最低幅度)时，偏转角开始沿快速响应曲线210增加，直到偏转角达到最大偏转角Φ_max，此时悬臂114A接触机械止动器116A。当电压脉冲的幅度降低时，在悬臂114A因与机械止动器116A的静态阻力而降低到响应曲线205之前，悬臂114A可以初始停留在最大偏转角Φ_max处。

[00030]图4示出了悬臂114A的偏转角“Φ”与在不同偏压V_bias1、V_bias2、V_bias3和V_bias4下的寻址电压的函数关系，其中V_bias1＞V_bias2＞V_bias3＞V_bias4。对于偏压V_bias1、V_bias2、V_bias3和V_bias4的每一个来说，偏转角“Φ”最初以低速率增加，该低速率是遵循偏转响应曲线205的寻址电压的函数。对于偏压V_bias1而言，偏转角“Φ”的变化速率与寻址电压的函数关系遵循更快速增加偏转响应曲线210D，此时寻址电压超过激励寻址电压V₁。类似地，偏转角“Φ”的变化速率分别转换到更加快速地增加的偏转响应曲线210A-210C，此时寻址电压分别超过激励寻址电压V₂到V₄。即，偏压越高，需要快速偏转悬臂的激励寻址电压越低。例如，激励寻址电压V₁对于V₁-V₄中的最高偏压V_bias1来说是最低的。换言之，它采用了较低幅度电压脉冲在较高偏压下激励悬臂114A。

[00031]图5示出了激励寻址电压与偏压的相关性。激励寻址电压是激励低压MEMS器件110A所需的激励寻址电压。激励寻址电压V₀与无偏压施加时的情况对应，如图3所示。激励寻址电压V₁、V₂、V₃和V₄分别与偏压V_bias1、V_bias2、V_bias3和V_bias4被施加到悬臂114A和机械止动器116A时的情况对应。如前所述，激励寻址电压以偏压的函数关系降低。降低的激励寻址电压可以降低所施加的用来激励悬臂114A的电脉冲所需的峰值电压，这可以降低用于产生寻址电压的驱动电路的要求和成本。

[00032]图6示出了装置100的低压MEMS器件110A的另一实现方式的横切面图。与图2A中所示的结构相对照，电极115A经由互连111A与字线N₁电连接。端柱113A和机械止动器116A经由电互连112A与位线M₁电连接。机械止动器116A被保持在与悬臂114A的导电部分基本相同的电势，使得当悬臂114A被弯曲接触机械止动器116A时，可以保持悬臂114A的电势。

[00033]图7显示了适合于装置100中的低压MEMS器件110A的有源低压MEMS器件。放大器118可以接收来自电互连112A的低压电压信号(例如，-2.5V电压脉冲)并将放大的电压信号(例如，-10V电压脉冲)发送给电极115A。放大器118可以包括一个或多个晶体管。有源低压MEMS器件的优点在于可以将低压信号施加到装置100中的位线M₁到M_i。可以在较高的响应速率下驱动低压MEMS器件，这是由于与相同电子器件中的较高电压相比，它通常占用较少的时间在电子器件中建立起较低的电压。此外，低压信号也可以降低位线M₁或M_i之间的由驱动电压信号产生的电子干扰。

[00034]另一方面，可以选择由偏压电路120产生的偏压，以补偿低压MEMS器件110A、110B中的可变性。MEMS器件的特性中的可变性是装置本身固有的。例如，可变性可以由装置中的MEMS器件的制造过程中的非一致处理条件所引起。图8A示出了在无偏压情况下装置100中的MEMS器件110A、110B的激励寻址电压V₀可以在由V_max和V_min所限定的范围内变化。在实际装置中，可变性范围可以是寻址激励电压的绝对值的一小部分。例如，V_max-V_min可以是装置100中的平均激励寻址电压的5％或10％。换言之，它采用略微不同的激励寻址电压激励装置100中的低压MEMS器件110A、110B。

[00035]偏压的选择应当使得装置100中的所有的低压MEMS器件110A、110B可以被激励电压信号正确地寻址和激励，不管MEMS器件110A、110B的特性的可变性如何。可以选择装置100中的所有MEMS的寻址电压，以激励要求最大激励寻址电压V_max的MEMS器件。

[00036]图8B示出了激励装置100中的MEMS器件所需的偏压。多个曲线811-813每个显示了激励寻址电压与每个低压MEMS器件110A、110B的偏压的相关性。曲线811与在零偏压需要最大激励寻址电压的低压MEMS器件对应。曲线813与在零偏压下需要最小激励寻址电压的低压MEMS器件对应。如上所讨论的，应当利用曲线811选择偏压电路120的偏压。例如，如果寻址信号的激励寻址电压被设置在V_select，可以在超过V_{bias_select}的预定电压值(诸如0.1V、0.5V、1V、2V、5V、7V、10V、12V、15V)处选择偏压，以提供在使用期间MEMS器件110A、110B的激励特性中漂移的安全裕度。也可以以预定的百分比选择偏压电路120的偏压，诸如超过V_{bias_select}大约1％、5％或10％。

[00037]类似地，利用曲线811可以以固定的偏压选择最优的寻址电压。例如，当偏压被设置在V_{bias_select}处时，可以在V_{bias_select}或超过V_{bias_select}的预定值处选择装置100的最优寻址电压。

[00038]所选择的偏压和电压脉冲的幅度可以被储存在存储器130内。可以在野外从存储器130中检索到所选择的偏压和电压脉冲的幅度的值，从而允许装置100利用上述值运行。可以在工厂或野外作为器件校准的部分进行电压脉冲的最优偏压和阈幅度的选择和设置。

[00039]图9示出了包括多个低压可倾斜微镜310A-310B的空间光调制器300的接线图。每个低压可倾斜微镜310A-310B通过电互连311A-311B与字线N₁相连。每个低压可倾斜微镜310A-310B也分别通过电互连312A-312B和313A-313B与两个位线M₁和M₂或M_i和M_i+1相连，使得可以通过绕顺时针和逆时针方向的轴的静电力倾斜低压可倾斜微镜310A-310B。空间光调制器300也包括偏压电路120，该偏压电路120可以向字线N₁提供偏压。

[00040]可以将正偏压施加到字线N₁，可以选择性地将负电压脉冲施加到位线M₁、M₂、M_i或M_i+1。例如，当+10V偏压被施加到字线N₁时，可以通过位线M₁处的-20V电压脉冲驱动低压可倾斜微镜310A。应当指出的是驱动电压的许多配置可以与本发明中所描述的器件兼容。例如，偏压可以是负的以及电压脉冲可以是正的。在另一个实例中，当+10V偏压被施加到字线N₁时，可以通过位线M_i处的-10V的电压脉冲以及位线M_i+1处的同时发生的+10V的电压脉冲驱动低压可倾斜微镜310A。与图7中的电路类似，低压可倾斜微镜310A可以包括一个或多个放大器或晶体管，使得低压可倾斜微镜310A可以接收来自位线的低压脉冲并将用于驱动可倾斜镜板的低压脉冲进行局部放大。

[00041]图10显示了与空间光调制器300中的低压可倾斜微镜310A-310B兼容的示例的低压可倾斜微镜410的横切面图。低压可倾斜微镜410包括具有提供镜面的平反射上层403a的镜板402、提供镜板机械强度的中间层403b和底层403c。反射上层403a可以由薄层金属材料诸如铝、银或金形成，层厚度范围在大约200到1000埃，诸如大约600埃。中间层403b可以由硅基材料诸如厚度范围从大约2000到大约5000埃的非晶硅制成。底层403c可以由导电材料制成，该导电材料允许底层403c的电势相对于台阶电极421a或421b受到控制。例如，底层403c可以由钛制成并具有大约200到1000埃范围内的厚度。

[00042]镜板402包括与底层403c相连的一个或两个铰链406(连接超出视图平面，因而没有在图10中显示)并且由与基片350刚性连接的铰链支撑柱405(未在剖面图中显示)支撑。镜板402可以包括与底层403c相连的两个铰链406。每个铰链406限定了镜板402倾斜运动的支点。两个铰链406可以限定一个轴，镜板402绕着该轴可以倾斜。铰链406延伸入镜板402下部分的空腔内。为了易于制造，铰链406可以被制作成底层403c的一部分。

[00043]台阶式电极421a和421b、着陆尖端422a和422b，以及支撑框架408也可以制于基片350上。台阶式电极421a和421b的高度可以在0.2微米到3微米的范围内。通过外部电信号可以独立控制台阶式电极421a和421b的电势。台阶式电极421a与和位线M₁连接的电互连312A电连接。台阶式电极421b与和位线M₂连接的电互连313A电连接。镜板402的底层403c以及着陆尖端422a和422b与电互连311A相连。电互连311A与字线N₁相连并接收来自偏压电路120的偏压。

[00044]可以通过施加到电互连312A的负电压和施加到电互连311A的正偏压选择性地倾斜低压可倾斜微镜410。通过负电压脉冲和偏压在镜板402上产生静电力。镜板402两侧上的静电力之间的失衡会导致镜板402向台阶式电极421a倾斜直到其被着陆尖端422a停止。当镜板402被倾斜到如图10所示的“开启”位置，平反射上层403a反射入射光线330，沿“开启”方向产生被反射的光线340。当镜板402被倾斜到“关闭”位置时，入射光线330被反射到“关闭”方向。

[00045]出于制造简便，着陆尖端422a和422b可以具有与台阶式电极421a和421b中的第二台阶相同的高度。着陆尖端422a和422b在每个倾斜运动后为镜板402提供柔和的机械制动。着陆尖端422a和422b可以以精确的倾斜角停止镜板402。另外，着陆尖端422a和422b可以在它们受到静电力发生变形时将弹性应变能储存起来，并且在去除静电力时将弹性应变能转化成动能，推离镜板402。镜板402的后推可以帮助分离镜板402和着陆尖端422a和422b。

[00046]可以通过选择性地施加到字线和位线的偏压和电压脉冲的组合选择性地寻址和激励空间光调制器300中的低压可倾斜微镜310A-310B的每一个。可以选择性地将低压可倾斜微镜310A-310B倾斜到“开启”或“关闭”位置，以在“开启”方向和“关闭”方向上反射光线。在“开启”方向上反射的光可以形成显示图像。视频图像剪辑包括一系列图像帧，每一帧显示一个帧时间。施加到低压可倾斜微镜的偏压在贯穿许多图像帧过程中通常基本上被保持不变。例如，在贯穿整个视频剪辑或者只要将空间光调制器300加电，施加到低压可倾斜微镜的偏压可以基本上保持不变。相比之下，寻址电压脉冲通常具有基本上窄于视频图像帧时间的脉冲宽度。例如，对于60Hz(或16.7ms帧时间)的视频图像来说，电压脉冲可以具有从1μs到5ms范围内的脉冲宽度。换言之，偏压的持续时间可以包含多个电压脉冲。在有些实施例中，偏压的持续时间大于10个帧时间。电压脉冲的宽度小于帧时间的一半。在有些实施例中，偏压的持续时间大于100个帧时间。电压脉冲的宽度小于帧时间的一半。

[00047]激励低压可倾斜微镜的电压信号可以包括多个电压脉冲。如上所述，电压脉冲可以具有与偏压极性相反的极性。此外，有些激励脉冲可以具有与偏压极性相同的极性。如果脉冲的极性与偏压极性相同且大致为相同电压，镜板任何一个侧面上的静电力被降低，这降低了镜板与电极之间的吸引，为镜板倾斜远离台阶式电极421a或421b提供了可能。

[00048]回过头参照图9，利用正偏压经由字线N₁分别寻址可倾斜微镜310A和310B。可以将偏压施加到镜板402的底层403c和着陆尖端421a和421b。将负偏压施加到位线M_i和台阶式电极421a。将正偏压施加到位线M_i+1和台阶式电极421b。施加的两个电压脉冲帮助在从台阶式电极421a的侧面上的镜板402上产生比台阶式电极421b的侧面上的镜板402更强的静电吸引力。相对吸引力，而不是排斥力。

[00049]应当理解上述系统和方法在不偏离本发明精神实质的情况下可以包括许多变更。例如，根据具体尺寸和每个低压MEMS器件的物理特性，激励寻址电压和偏压可以改变。除以上描述的微镜和悬臂外，以上描述的系统和方法与广泛范围内的微机械器件诸如激励器和微振荡器相兼容。

Claims

1.一种装置，包括：

多个微机械器件，每一个包括：

基片上的第一结构部分；

与第一结构部分相连的第二结构部分，其中第二结构部分包括导电部分且被设置成响应电压脉冲和偏压而移动；以及

位于基片上且位于第二结构部分的导电部分之下的电极；

第一电路，被设置成将具有脉冲幅度的电压脉冲施加到电极或多个微机械器件的至少一个微机械器件的第二结构部分；以及

第二电路，被设置成将偏压施加到多个微机械器件，其中偏压被施加到在施加电压脉冲的步骤中不具有施加到其上的电压脉冲的所述电极或所述至少一个微机械器件的第二结构部分中的那个；

其中多个微机械器件的至少两个微机械器件具有不同的阈幅度，每个阈幅度是结合偏压移动第二结构部分所需的电压脉冲的最低电压，偏压和具有所述脉冲幅度的电压脉冲能够移动具有不同阈幅度的较高阈幅度的微机械器件的第二结构部分。

2.权利要求1的装置，其中脉冲幅度被选择位于较高阈电压与高于较高阈幅度10V或50％之间。

3.权利要求1的装置，其中第一电路被设置成将偏压施加到第二结构部分的导电部分，第二电路被设置成将电压脉冲施加到所述至少一个微机械器件中的电极。

4.权利要求1的装置，其中第一电路被设置成将偏压施加到所述电极，第二电路被设置成将电压脉冲施加到所述至少一个微机械器件中的第二结构部分的导电部分。

5.权利要求1的装置，其中偏压具有第一电极性，电压脉冲具有与第一电极性相反的第二电极性。

6.权利要求1的装置，其中偏压具有包含多个电压脉冲的持续时间。

7.权利要求1的装置，其中第二结构部分包括反射上表面。

8.一种用于驱动装置中多个微机械器件的方法，包括：

将具有脉冲幅度的电压脉冲施加到电极或多个微机械器件的至少一个微机械器件的第一结构部分，其中第一结构部分与基片上的第二结构部分相连，电极位于第一结构部分下方的基片上；以及

将偏压施加到多个微机械器件，其中偏压施加到不具有在施加电压脉冲步骤中施加到其上的电压脉冲的所述电极或所述至少一个微机械器件的第一结构部分中的那个；

其中多个微机械器件的至少两个微机械器件具有不同的阈幅度，每个阈幅度是结合偏压移动第二结构部分所需的电压脉冲的最低电压，偏压和具有所述脉冲幅度的电压脉冲能够移动具有不同阈幅度的较高阈幅度的微机械器件的第一结构部分。

9.权利要求8的方法，其中脉冲幅度被选择位于较高阈幅度与高于较高阈幅度10V或50％之间。

10.权利要求8的方法，其中偏压具有第一极性，电压脉冲具有与第一极性相反的第二极性。

11.权利要求8的方法，其中第一结构部分包括反射上表面。

12.一种选择用于寻址微机械器件阵列的偏压的方法，包括：

将电压脉冲施加到电极或至少一个微机械器件的第一结构部分，其中第一结构部分与基片上的第二结构部分相连，电极位于第一结构部分下方的基片上；

将偏压施加到所述电极或所述微机械器件的第一结构部分中的在施加电压脉冲的步骤中没有电压脉冲施加到其上的那个；

改变偏压以确定微机械器件的阈偏压，阈偏压是结合所施加的电压脉冲引起微机械器件的第一结构部分运动的最低偏压；

对微机械器件每一个重复所述改变步骤，以确定阵列中微机械器件的每一个的阈偏压；以及

选择偏压的寻址电压大约等于或处于一个超过微机械器件的阈偏压的最大阈偏压的预定值。

13.权利要求12的方法，其中寻址电压位于阈偏压的1％、5％、10％、20％、40％、50％、0.1V、0.5V、1V、2V、5V、10V或15V的范围内。

14.权利要求12的方法，其中预定值为超过最大阈偏压的1％、5％、10％、20％、30％、50％、0.1V、0.5V、1V、2V、5V、10V或15V。

15.权利要求12的方法，其中将偏压施加到第一结构部分，将电压脉冲施加到电极。

16.权利要求12的方法，其中将偏压施加到电极，将电压脉冲施加到第一结构部分。

17.权利要求12的方法，其中偏压具有第一极性，电压脉冲具有与第一极性相反的第二极性。

18.权利要求12的方法，其中第一结构部分包括反射上表面。

19.一种选择用于寻址微机械器件阵列的电压脉冲幅度的方法，包括：

将偏压施加到电极或微机械器件阵列的至少一个微机械器件的第一结构部分，其中第一结构部分与基片上的第二结构部分相连，电极位于第一结构部分下方的基片上；

将电压脉冲施加到所述电极或所述微机械器件的第一结构部分中的在施加电压脉冲的步骤中没有电压脉冲施加到其上的那个；

改变电压脉冲的幅度，以确定电压脉冲的阈幅度，阈幅度是结合所施加的偏压引起微机械器件的第一结构部分的至少一部分运动的电压脉冲的最低电压；

对微机械器件每一个重复所述改变步骤，以确定阵列中每个微机械器件的电压脉冲的阈幅度；以及

选择电压脉冲的寻址幅度，它是超过微机械器件的电压脉冲的最大阈幅度的预定值。

20.权利要求19的方法，其中寻址幅度位于阈幅度的1％、5％、10％、20％、40％、50％、0.1V、0.5V、1V、2V、5V、10V或15V范围内。

21.权利要求19的方法，其中预定值为超过电压脉冲的最大阈幅度1％、5％、10％、20％、40％、50％、0.1V、0.5V、1V、2V、5V、10V或15V。