CN102393563A

CN102393563A - 具有与机械及电功能分离的光学功能的微机电装置

Info

Publication number: CN102393563A
Application number: CN2011104123420A
Authority: CN
Inventors: 丹尼斯·恩迪施; 马克·米尼亚尔
Original assignee: Qualcomm MEMS Technologies Inc
Current assignee: Qualcomm MEMS Technologies Inc
Priority date: 2007-07-02
Filing date: 2008-06-24
Publication date: 2012-03-28
Also published as: JP2012212158A; CA2691674A1; US8368997B2; EP2442169A2; EP2442168A3; WO2009006118A2; US20110170168A1; EP2012168A2; US7920319B2; BRPI0813296A2; TWI402536B; EP2442168A2; US20100085625A1; US20090009845A1; CN102393562A; TW200909853A; WO2009006118A3; RU2475789C2; US7630121B2; TW201135281A

Abstract

本发明涉及具有与机械及电功能分离的光学功能的微机电装置。本发明提供一种微机电(MEMS)装置(800)，其包括具有顶表面(88)的衬底(20)、在所述衬底(20)上的可移动元件(810)及激活电极(82)。所述可移动元件(810)包括可变形层(34)及以机械方式耦合到所述可变形层(34)的反射元件(814)。所述反射元件(814)包含反射表面(92)。所述激活电极(82)与所述反射表面(92)横向地安置。所述可移动元件(810)通过在大体垂直于所述衬底(20)的所述顶表面(88)的方向上移动来对施加于所述激活电极(82)与所述可移动元件(810)之间的电压差作出响应。

Description

具有与机械及电功能分离的光学功能的微机电装置

分案申请的相关信息

本申请为发明名称为“具有与机械及电功能分离的光学功能的微机电装置”的原中国发明专利申请的分案申请。原申请的申请号为200880022893.2；原申请的申请日为2008年6月24日；原发明专利申请案的优先权日为2007年7月2日(美国专利申请)和2008年3月25日(欧洲专利申请)。

背景技术

微机电系统(MEMS)包含微机械元件、激活器和电子装置。可使用沉积、蚀刻和/或其它蚀刻掉衬底和/或已沉积材料层的部分或者添加层以形成电装置和机电装置的微加工工艺来产生微机械元件。一种类型的MEMS装置称为干涉式调制器。如本文所使用，术语干涉式调制器或干涉式光调制器指的是一种使用光学干涉原理选择性地吸收且/或反射光的装置。在某些实施例中，干涉式调制器可包括一对导电板，其中之一或两者可能整体或部分透明且/或具有反射性，且能够在施加适当电信号时进行相对运动。在特定实施例中，一个板可包括沉积在衬底上的固定层，且另一个板可包括通过气隙与固定层分离的金属薄膜。如本文更详细描述，一个板相对于另一个板的位置可改变入射在干涉式调制器上的光的光学干涉。这些装置具有广范围的应用，且在此项技术中，利用且/或修改这些类型装置的特性使得其特征可被发掘用于改进现有产品和创建尚未开发的新产品，将是有益的。

发明内容

在某些实施例中，一种微机电(MEMS)装置包括具有顶表面的衬底、在所述衬底上的可移动元件及与反射表面横向地安置的激活电极。所述可移动元件包括可变形层及以机械方式耦合到所述可变形层的反射元件。所述反射元件包含反射表面。所述可移动元件通过在大体垂直于所述衬底的所述顶表面的方向上移动来对施加于所述激活电极与所述可移动元件之间的电压差作出响应。

在某些实施例中，一种微机电(MEMS)装置包括用于移动所述装置的一部分的装置、用于支撑所述移动装置的装置及用于激活所述移动装置的装置。所述移动装置包括用于变形的装置及用于反射的装置。所述激活装置与所述反射装置横向地安置。

在某些实施例中，一种制造微机电(MEMS)装置的方法包括在衬底上形成激活电极；在所述激活电极上形成牺牲层；在所述牺牲层上形成可变形层；在所述牺牲层上形成反射元件且所述反射元件以机械方式耦合到所述可变形层；及移除所述牺牲层。所述反射元件包含与所述激活电极横向地安置的反射表面。

在某些实施例中，一种调制光的方法包括提供包括衬底、在所述衬底上的可移动元件及激活电极的显示器元件。所述可移动元件包括可变形层及反射元件。所述反射元件以机械方式耦合到所述可变形层且包含反射表面。所述激活电极与所述反射表面横向地安置。所述方法进一步包括将电压施加到所述激活电极。所述电压对所述可移动元件产生吸引力，从而使所述可移动元件朝向所述衬底移动。

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视图，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示范性实施例的可移动镜位置对所施加电压的图。

图4是可用于驱动干涉式调制器显示器的一组行和列电压的说明。

图5A说明图2的3×3干涉式调制器显示器中的显示器数据的一个示范性帧。

图5B说明可用于写入图5A的帧的行和列信号的一个示范性时序图。

图6A和图6B是说明包括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的装置的横截面。

图7B是干涉式调制器的替代实施例的横截面。

图7C是干涉式调制器的另一替代实施例的横截面。

图7D是干涉式调制器的又一替代实施例的横截面。

图7E是干涉式调制器的额外替代实施例的横截面。

图8A为MEMS装置的实例实施例的俯视平面图。

图8B为图8A的MEMS装置的3×3阵列的俯视平面图。

图9A到图9B为图8A的MEMS装置的实例实施例的沿着线A-A截取的横截面。

图9C到图9D为图9A到图9B的实施例的沿着图8A的线C-C截取的横截面。

图9E到图9F为图9A到图9D的实施例的沿着图8A的线E-E截取的横截面。

图9G到图9H为图9A到图9F的实施例的沿着图8A的线G-G截取的横截面。

图10A到图10B为图8A的MEMS装置的另一实例实施例的沿着线A-A截取的横截面。

图10C到图10D为图10A到图10B的实施例的沿着图8A的线C-C截取的横截面。

图11A到图11B为图8A的MEMS装置的又一实例实施例的沿着线A-A截取的横截面。

图11C到图11D为图11A到图11B的实施例的沿着图8A的线C-C截取的横截面。

图12A到图12C为MEMS装置的另外的实例实施例的沿着图8A的线C-C截取的横截面。

图13A到图13B为MEMS装置的另外的实例实施例的俯视平面图。

图13C为图13A的MEMS装置的3×3阵列的俯视平面图。

图13D为MEMS装置的再一实例实施例的俯视平面图。

图14A到图14H为制造MEMS装置的方法的实例实施例的横截面。

图15A到图15H为制造图9A到图9H的MEMS装置的方法的实例实施例的横截面。

图16A到图16B2为图8A的MEMS装置的实例实施例的沿着线A-A截取的横截面，其包含第二激活电极。

图16C到图16D2为图16A到图16B2的实施例的沿着图8A的线C-C截取的横截面。

图16E到图16F2为图16A到图16D2的实施例的沿着图8A的线E-E截取的横截面。

图16G到图16H2为图16A到图16F2的实施例的沿着图8A的线G-G截取的横截面。

图17A到图17F为制造图16A到图16H2的MEMS装置的方法的实例实施例的横截面。

具体实施方式

以下详细描述针对本发明的某些特定实施例。然而，本发明可以许多不同方式实施。在本描述内容中参看了附图，附图中所有相同部分用相同标号表示。如从以下描述中将了解，所述实施例可实施在经配置以显示不论运动(例如，视频)还是固定(例如，静止图像)的且不论文字还是图画的图像的任何装置中。更明确地说，预期所述实施例可实施在多种电子装置中或与多种电子装置关联，所述多种电子装置例如(但不限于)移动电话、无线装置、个人数据助理(PDA)、手持式或便携式计算机、GPS接收器/导航器、相机、MP3播放器、摄像机、游戏控制台、手表、时钟、计算器、电视监视器、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)、座舱控制器和/或显示器、相机视图的显示器(例如，车辆中后视相机的显示器)、电子相片、电子广告牌或指示牌、投影仪、建筑结构、包装和美学结构(例如，一件珠宝上的图像显示器)。具有与本文中描述的装置类似的结构的MEMS装置也可用于例如电子切换装置的非显示器应用中。此外，本文中的所有图已经绘制来描绘某些元件之间的关系，且因此为高度图解性的且不应被考虑为按比例的。

在某些实施例中，提供与反射元件的反射表面横向地安置的激活电极。所述激活电极不处于光学路径中，此允许其包括非透明导体且较厚，从而改进功率消耗。在一些实施例中，激活电极作用于以机械方式耦合到反射元件的可变形层上，使得在激活之后，所述可变形层而非反射表面接触MEMS装置的固定部分，这又减小了静摩擦、弹簧常数、静电力及电容器面积，因此启用快速且低功率操作。在一些实施例中，表面粗糙化及其它抗静摩擦特征可形成于激活电极与可变形层之间，而并不影响光学性能，因为其不处于光学路径中。在一些实施例中，在激活之后，反射表面并不接触任何事物，从而允许其大体上平滑且平坦，而无静摩擦危险。在一些实施例中，将第二激活电极提供于可变形层及/或反射表面之上或之下，使得反射表面在至少三个状态下稳定。

图1中说明包括干涉式MEMS显示器元件的一个干涉式调制器显示器的实施例。在这些装置中，像素处于明亮状态或黑暗状态。在明亮(“接通”或“开启”)状态下，显示器元件将入射可见光的大部分反射到用户。当在黑暗(“断开”或“关闭”)状态下时，显示器元件将极少的入射可见光反射到用户。依据实施例而定，可颠倒“接通”和“断开”状态的光反射性质。MEMS像素可经配置以主要在选定颜色下反射，除了黑与白之外，其还允许彩色显示。

图1是描述视觉显示器的一系列像素中的两个相邻像素的等角视图，其中每一像素包括MEMS干涉式调制器。在一些实施例中，干涉式调制器显示器包括这些干涉式调制器的一行/列阵列。每一干涉式调制器包含一对反射层，其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谐振光学间隙。在一个实施例中，可在两个位置之间移动所述反射层之一。在第一位置(本文中称为松弛位置)中，可移动反射层定位成距固定部分反射层相对较大的距离。在第二位置(本文中称为激活位置)中，可移动反射层定位成更紧密邻近所述部分反射层。视可移动反射层的位置而定，从所述两个层反射的入射光相长地或相消地进行干涉，从而为每一像素产生全反射状态或非反射状态。

图1中像素阵列的所描绘部分包含两个相邻干涉式调制器12a和12b。在左侧干涉式调制器12a中，说明可移动反射层14a处于距包含部分反射层的光学堆叠16a预定距离处的松弛位置中。在右侧干涉式调制器12b中，说明可移动反射层14b处于邻近于光学堆叠16b的激活位置中。

如本文所引用的光学堆叠16a和16b(统称为光学堆叠16)通常包括若干熔合层(fused layer)，所述熔合层可包含例如氧化铟锡(ITO)的电极层、例如铬的部分反射层和透明电介质。因此，光学堆叠16是导电的、部分透明且部分反射的，且可通过(例如)将上述层的一者或一者以上沉积到透明衬底20上来制造。部分反射层可由为部分反射的多种材料(例如，各种金属、半导体及电介质)形成。部分反射层可由一个或一个以上材料层形成，且层中的每一者可由单一材料或材料的组合形成。

在一些实施例中，光学堆叠16的层经图案化成为多个平行条带，且如下文中进一步描述，可在显示器装置中形成行电极。可移动反射层14a、14b可形成为沉积金属层(一层或多层)的一系列平行条带(与行电极16a、16b垂直)，所述金属层沉积在柱18和沉积于柱18之间的介入牺牲材料的顶部上。当蚀刻去除牺牲材料时，可移动反射层14a、14b通过所界定的间隙19而与光学堆叠16a、16b分离。例如铝的高度导电且反射的材料可用于反射层14，且这些条带可在显示器装置中形成列电极。

在不施加电压的情况下，间隙19保留在可移动反射层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，如图1中像素12a所说明。然而，当将电位差施加到选定的行和列时，形成在相应像素处的行电极与列电极的交叉处的电容器变得带电，且静电力将所述电极拉在一起。如果电压足够高，那么可移动反射层14变形且被迫抵靠光学堆叠16。光学堆叠16内的介电层(在此图中未图示)可防止短路并控制层14与16之间的分离距离，如图1中右侧的像素12b所说明。不管所施加的电位差的极性如何，表现均相同。以此方式，可控制反射像素状态对非反射像素状态的行/列激活在许多方面类似于常规LCD和其它显示技术中所使用的行/列激活。

图2到图5B说明在显示器应用中使用干涉式调制器阵列的一个示范性工艺和系统。

图2是说明可并入有本发明各方面的电子装置的一个实施例的系统框图。在所述示范性实施例中，所述电子装置包含处理器21，其可为任何通用单芯片或多芯片微处理器(例如ARM、

Pentium

Pentium

Pentium

Pro、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)。如此项技术中常规的做法，处理器21可经配置以执行一个或一个以上软件模块。除了执行操作系统外，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，包含网络浏览器、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还经配置以与阵列驱动器22通信。在一个实施例中，所述阵列驱动器22包含将信号提供到显示器阵列或面板30的行驱动器电路24和列驱动器电路26。在图2中以线1-1展示图1中说明的阵列的横截面。对于MEMS干涉式调制器来说，行/列激活协议可利用图3中说明的这些装置的滞后性质。可能需要(例如)10伏的电位差来促使可移动层从松弛状态变形为激活状态。然而，当电压从所述值减小时，可移动层在电压降回10伏以下时维持其状态。在图3的示范性实施例中，可移动层直到电压降到2伏以下时才完全松弛。因此，在图3中所说明的实例中，存在约3到7V的经施加电压窗口，在所述窗口内，装置在松弛状态或激活状态中均是稳定的。此窗口在本文中称为“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，可设计行/列激活协议使得在行选通期间，已选通行中待激活的像素暴露于约10伏的电压差，且待松弛的像素暴露于接近零伏的电压差。在选通之后，所述像素暴露于约5伏的稳态电压差使得其维持在行选通使其所处的任何状态中。在此实例中，每一像素在被写入之后经历3-7伏的“稳定窗口”内的电位差。此特征使图1中说明的像素设计在相同的施加电压条件下在激活或松弛预存在状态下均是稳定的。因为干涉式调制器的每一像素(不论处于激活还是松弛状态)本质上是由固定反射层和移动反射层形成的电容器，所以可在滞后窗口内的一电压下维持此稳定状态而几乎无功率消耗。本质上，如果所施加的电压是固定的，那么没有电流流入像素中。

在典型应用中，可通过根据第一行中所需组的激活像素断言所述组列电极来产生显示帧。接着将行脉冲施加到行1电极，从而激活对应于所断言的列线的像素。接着改变所述组已断言列电极以对应于第二行中所需组的激活像素。接着将脉冲施加到行2电极，从而根据已断言的列电极而激活行2中的适当像素。行1像素不受行2脉冲影响，且维持在其在行1脉冲期间被设定的状态中。可以连续方式对整个系列的行重复此过程以产生帧。通常，通过以每秒某一所需数目的帧的速度连续地重复此过程来用新的显示器数据刷新且/或更新所述帧。用于驱动像素阵列的行和列电极以产生显示帧的广泛种类的协议也是众所周知的且可结合本发明使用。

图4、图5A和图5B说明用于在图2的3×3阵列上形成显示帧的一个可能的激活协议。图4说明可用于使像素展示出图3的滞后曲线的一组可能的列和行电压电平。在图4实施例中，激活像素涉及将适当列设定为-V_bias，且将适当行设定为+ΔV，其分别可对应于-5伏和+5伏。松弛像素是通过将适当列设定为+V_bias，且将适当行设定为相同的+ΔV，从而在像素上产生零伏电位差而实现的。在行电压维持在零伏的那些行中，不管列处于+V_bias还是-V_bias，像素在任何其最初所处的状态中均是稳定的。同样如图4中所说明，将了解，可使用具有与上述电压的极性相反的极性的电压，例如，激活像素可涉及将适当列设定为+V_bias，且将适当行设定为-ΔV。在此实施例中，释放像素是通过将适当列设定为-V_bias，且将适当行设定为相同的-ΔV，从而在像素上产生零伏电位差而实现的。

图5B是展示施加到图2的3×3阵列的一系列行和列信号的时序图，所述系列的行和列信号将产生图5A中说明的显示器布置，其中被激活像素为非反射的。在对图5A中说明的帧进行写入之前，像素可处于任何状态，且在本实例中所有行均处于0伏，且所有列均处于+5伏。在这些所施加的电压的情况下，所有像素在其既有的激活或松弛状态中均是稳定的。

在图5A的帧中，像素(1，1)、(1，2)、(2，2)、(3，2)和(3，3)被激活。为了实现此目的，在行1的“线时间(1ine time)”期间，将列1和2设定为-5伏，且将列3设定为+5伏。因为所有像素均保留在3-7伏的稳定窗口中，所以这并不改变任何像素的状态。接着用从0升到5伏且返回零的脉冲选通行1。这激活了(1，1)和(1，2)像素且松弛了(1，3)像素。阵列中其它像素均不受影响。为了视需要设定行2，将列2设定为-5伏，且将列1和3设定为+5伏。施加到行2的相同选通接着将激活像素(2，2)且松弛像素(2，1)和(2，3)。同样，阵列中其它像素均不受影响。通过将列2和3设定为-5伏且将列1设定为+5伏来类似地设定行3。行3选通设定行3像素，如图5A中所示。在对帧进行写入之后，行电位为零，且列电位可维持在+5或-5伏，且接着显示器在图5A的布置中是稳定的。将了解，可将相同程序用于数十或数百个行和列的阵列。还将应了解，用于执行行和列激活的电压的时序、序列和电平可在上文所概述的一般原理内广泛变化，且上文的实例仅为示范性的，且任何激活电压方法均可与本文描述的系统和方法一起使用。

图6A和图6B是说明显示器装置40的实施例的系统框图。显示器装置40可为(例如)蜂窝式电话或移动电话。然而，显示器装置40的相同组件或其稍微变化形式也说明例如电视和便携式媒体播放器的各种类型的显示器装置。

显示器装置40包含外壳41、显示器30、天线43、扬声器45、输入装置48和麦克风46。外壳41通常由所属领域的技术人员众所周知的多种制造工艺的任一者形成，所述工艺包含注射模制和真空成形。另外，外壳41可由多种材料的任一者制成，所述材料包含(但不限于)塑料、金属、玻璃、橡胶和陶瓷，或其组合。在一个实施例中，外壳41包含可去除部分(未图示)，所述可去除部分可与其它具有不同颜色或含有不同标记、图画或符号的可去除部分互换。

如本文中所描述，示范性显示器装置40的显示器30可为包含双稳态显示器(bi-stable display)在内的多种显示器的任一者。在其它实施例中，如所属领域的技术人员众所周知，显示器30包含例如如上所述的等离子、EL、OLED、STN LCD或TFT LCD的平板显示器，或例如CRT或其它电子管装置的非平板显示器。然而，出于描述本实施例的目的，如本文中所描述，显示器30包含干涉式调制器显示器。

图6B中示意说明示范性显示器装置40的一个实施例的组件。所说明的示范性显示器装置40包含外壳41且可包含至少部分封围在所述外壳41中的额外组件。举例来说，在一个实施例中，示范性显示器装置40包含网络接口27，所述网络接口27包含耦合到收发器47的天线43。收发器47连接到处理器21，处理器21连接到调节硬件52。调节硬件52可经配置以调节信号(例如，对信号进行滤波)。调节硬件52连接到扬声器45和麦克风46。处理器21也连接到输入装置48和驱动器控制器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，所述阵列驱动器22进而耦合到显示器阵列30。根据特定示范性显示器装置40设计的要求，电源50将功率提供到所有组件。

网络接口27包含天线43和收发器47使得示范性显示器装置40可经由网络与一个或一个以上装置通信。在一个实施例中，网络接口27也可具有某些处理能力以减轻对处理器21的要求。天线43是所属领域的技术人员已知的用于发射和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(包含IEEE 802.11(a)、(b)或(g))来发射和接收RF信号。在另一实施例中，所述天线根据蓝牙(BLUETOOTH)标准来发射和接收RF信号。在蜂窝式电话的情况下，所述天线经设计以接收CDMA、GSM、AMPS或其它用于在无线手机网络内通信的已知信号。收发器47预处理从天线43接收到的信号，使得处理器21可接收所述信号并进一步对所述信号进行处理。收发器47还处理从处理器21接收到的信号使得可经由天线43从示范性显示器装置40发射所述信号。

在一替代实施例中，收发器47可由接收器代替。在又一替代实施例中，网络接口27可由可存储或产生待发送到处理器21的图像数据的图像源代替。举例来说，所述图像源可为数字视频光盘(DVD)或含有图像数据的硬盘驱动器，或产生图像数据的软件模块。

处理器21大致上控制示范性显示器装置40的全部操作。处理器21接收例如来自网络接口27或图像源的压缩图像数据的数据，并将所述数据处理成原始图像数据或处理成易被处理成原始图像数据的格式。处理器21接着将已处理的数据发送到驱动器控制器29或发送到帧缓冲器28以供存储。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，这些图像特性可包含颜色、饱和度和灰度级。

在一个实施例中，处理器21包含微控制器、CPU或逻辑单元以控制示范性显示器装置40的操作。调节硬件52通常包含放大器和滤波器，以用于将信号发射到扬声器45，且用于从麦克风46接收信号。调节硬件52可为示范性显示器装置40内的离散组件，或可并入在处理器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取得由处理器21产生的原始图像数据，并适当地重新格式化所述原始图像数据以供高速发射到阵列驱动器22。具体来说，驱动器控制器29将原始图像数据重新格式化为具有类似光栅的格式的数据流，使得其具有适于在显示器阵列30上进行扫描的时间次序。接着，驱动器控制器29将已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)通常与系统处理器21关联而作为独立的集成电路(IC)，但可以许多方式实施这些控制器。其可作为硬件嵌入处理器21中，作为软件嵌入处理器21中，或与阵列驱动器22完全集成在硬件中。

通常，阵列驱动器22从驱动器控制器29接收已格式化的信息且将视频数据重新格式化为一组平行波形，所述波形以每秒多次的速度被施加到来自显示器的x-y像素矩阵的数百且有时数千个引线。

在一个实施例中，驱动器控制器29、阵列驱动器22和显示器阵列30适用于本文描述的任意类型的显示器。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。此实施例在例如蜂窝式电话、手表和其它小面积显示器的高度集成系统中是普遍的。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，包含干涉式调制器阵列的显示器)。

输入装置48允许用户控制示范性显示器装置40的操作。在一个实施例中，输入装置48包含例如QWERTY键盘或电话键区的键区、按钮、开关、触敏屏幕或压敏或热敏薄膜。在一个实施例中，麦克风46是用于示范性显示器装置40的输入装置。当使用麦克风46将数据输入到所述装置时，用户可提供声音命令以便控制示范性显示器装置40的操作。

电源50可包含此项技术中众所周知的多种能量存储装置。举例来说，在一个实施例中，电源50是例如镍镉电池或锂离子电池的可再充电电池。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，包含塑料太阳能电池和太阳能电池涂料。在另一实施例中，电源50经配置以从壁式插座接收功率。

在某些实施例中，如上文中所描述，控制可编程性驻存在驱动器控制器中，所述驱动器控制器可位于电子显示器系统中的若干位置中。在某些实施例中，控制可编程性驻存在阵列驱动器22中。所属领域的技术人员将了解，上述优化可实施在任何数目的硬件和/或软件组件中且可以各种配置实施。

根据上文陈述的原理而操作的干涉式调制器的结构的细节可广泛变化。举例来说，图7A-7E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的实施例的横截面，其中金属材料条带14沉积在垂直延伸的支撑件18上。在图7B中，可移动反射层14在系链(tether)32上仅在隅角处附接到支撑件。在图7C中，可移动反射层14从可包括柔性金属的可变形层34悬置下来。所述可变形层34直接或间接地连接到围绕可变形层34的周边的衬底20。这些连接在本文中称为支柱。图7D中说明的实施例具有支柱插塞42，可变形层34搁置在所述支柱插塞42上。如图7A-7C所示，可移动反射层14保持悬置在间隙上方，但可变形层34并不通过填充可变形层34与光学堆叠16之间的孔而形成所述支柱。而是，支柱由平坦化材料形成，其用于形成支柱插塞42。图7E中说明的实施例是基于图7D中展示的实施例，但也可适于与图7A-7C中说明的实施例以及未图示的额外实施例的任一者一起发挥作用。在图7E中所示的实施例中，已使用金属或其它导电材料的额外层来形成总线结构44。这允许信号沿着干涉式调制器的背面进行路由，从而消除许多原本可能必须形成在衬底20上的电极。

在例如图7中所示的那些实施例的实施例中，干涉式调制器充当直接观看装置，其中从透明衬底20的前侧观看图像，所述侧与上面布置有调制器的一侧相对。在这些实施例中，反射层14以光学方式遮蔽在反射层的与衬底20相对侧的干涉式调制器的部分，其包含可变形层34。这允许对遮蔽区域进行配置和操作而不会消极地影响图像质量。此遮蔽允许图7E中的总线结构44，其提供使调制器的光学性质与调制器的机电性质分离的能力，例如，寻址或由所述寻址引起的移动。这种可分离的调制器结构允许选择用于调制器的机电方面和光学方面的结构设计和材料且使其彼此独立而发挥作用。此外，图7C-7E中所示的实施例具有源自反射层14的光学性质与其机械性质脱离的额外益处，所述益处由可变形层34执行。这允许用于反射层14的结构设计和材料在光学性质方面得以优化，且用于可变形层34的结构设计和材料在所需的机械性质方面得以优化。

在某些实施例中，通过与反射元件的反射表面横向地安置激活电极，使可移动元件的光学性质与可移动元件的电及机械性质两者分离。在所述实施例中，所述可移动元件通过在大体垂直于所述衬底的所述顶表面的方向上移动来对施加于所述激活电极与所述可移动元件之间的电压差作出响应。明确地说，可变形层34(而非反射元件14)由静电力吸引朝向激活电极。反射元件14以机械方式耦合到可变形层34，使得当可变形层34被吸引向激活电极时，反射元件14还在大体垂直于所述衬底的所述顶表面的方向上移动。在某些实施例中，激活电极与可移动元件之间的电压差的施加导致可变形层34的位移及与可变形层34的位移平行的反射元件14的反射表面的位移。

图8A说明MEMS装置800(例如，干涉式调制器)的实例实施例的俯视图，其中可移动元件810的光学性质与可移动元件810的电及机械性质两者分离。图9A到图9H描绘图8A的MEMS装置800的实例实施例的横截面。当MEMS装置800处于未激活(或“松弛”)状态下时，图9A为沿着线A-A截取的横截面，以及图9C为沿着线C-C截取的横截面。图9B及图9D分别描绘当MEMS装置800处于激活状态下时沿着线A-A及C-C的横截面。当MEMS装置800处于未激活状态下时，图9E为沿着线E-E截取的横截面，以及图9G为沿着线G-G截取的横截面。图9F及图9H分别描绘当MEMS装置800处于激活状态下时沿着线E-E及G-G的横截面。

MEMS装置800包括具有顶表面88的衬底20及在衬底20上的可移动元件810。可移动元件810包括可变形层34及以机械方式耦合到所述可变形层34且包含反射表面92的反射元件814。MEMS装置800进一步包括与反射表面92横向地安置的激活电极82。可移动元件810通过在大体垂直于衬底20的顶表面88的方向上移动来对施加于激活电极82与可移动元件810之间的电压差作出响应。

在某些实施例中，MEMS装置800可用以通过将电压施加到激活电极82来调制光(例如，以干涉方式调制光)。电压对可移动元件810产生吸引力，这使可移动元件810朝向激活电极82移动。

衬底20可包括至少部分透明或半透明且至少部分反射的材料，其实例包含(但不限于)玻璃或塑料。衬底20还可制造成多种形式，包含(但不限于)均质物质或非均质物质，或具有均匀厚度或非均匀厚度。衬底20还可具有若干子层、较短扩张区或区域或多个扩张区或区域。在某些实施例中，衬底20包含如上所述的光学堆叠16。举例来说，衬底20可与第一反射层94、黑色掩模(未图示)或其它层或结构集成。

如本文中所使用，短语“衬底的顶表面”为广义短语，其包含(但不限于)在反射元件814的反射表面92下面的结构的最上部表面。举例来说且不受限制，衬底20的顶表面88可为：衬底20的顶表面自身、绝缘层86的顶表面、绝缘层87的顶表面(例如，如图10C、图10D、图11C及图11D中所说明)、第一反射层94的顶表面(例如，如图9C、图9D、图9G及图9H中所说明)或黑色掩模的顶表面。在某些实施例中，衬底20的顶表面88为一个或一个以上绝缘结构(例如，安置于激活电极82及/或第一反射层94上的绝缘或导电凸块)的顶表面。

可变形层34优选地包括导电的柔性材料(例如，镍)。在一些实施例中，可变形层34在若干行的MEMS装置800上延伸(例如，如图8B中所描绘)，且一行MEMS装置800的可变形层34与其它行MEMS装置800的可变形层34电隔离，以便实现上述激活协议。在一些实施例中，可变形层34在若干列的MEMS装置800上延伸，且一列MEMS装置800的可变形层34与其它列MEMS装置800的可变形层34电隔离，以便实现上述激活协议。反射元件814的反射表面92优选地包括例如铝的反射材料，但反射元件814不必须具有任何特定电性质。如本文中所使用，术语“反射表面”为广义术语，其包含(但不限于)反射元件814的经配置以反射光的部分。在图9A到图9H中所说明的实施例中，可移动元件810包括反射元件814，其以机械方式耦合到可变形层34的顶表面。其它配置也是可能的(例如，图10A到图11D中所说明的实施例)。

在某些实施例中，可移动元件810包括一个或一个以上连接元件84，且反射元件814通过一个或一个以上连接元件84以机械方式耦合到可变形层34。在一些实施例中，连接元件84包括至少一个突起，其从反射元件814延伸且以机械方式耦合到可变形层34(例如，如图8A中所描绘)。连接元件84优选地包括具有合适机械性质的材料，但连接元件84不必须具有任何特定光学及/或电性质。举例来说，某些实施例的连接元件84包括具有类似于反射元件814的主体的内应力及/或热膨胀系数的内应力及/或热膨胀系数的材料。在某些实施例中，连接元件84包括可熔合到反射元件814及可变形层34的材料的材料。在某些实施例中，铝层包括连接元件84及反射元件814的反射表面92。

在一些实施例中，可变形层34由柱18支撑。柱18优选地包括氧化物(例如，Si02)，但可包括任一合适的刚性材料。虽然图9A到图9H中所说明的可变形层34由柱18按如在图7A及图7D的可变形层34中的类似方式支撑，但应了解，可变形层34的配置可对应图7B、图7C及图7E中所说明的实施例或其它配置。

激活电极82由图8A及图8B中的虚线说明，以指示在一些实施例中激活电极82的至少一部分处于可变形层34的至少一部分之下(例如，如图9A到图9H的横截面中所说明)。在某些实施例中，MEMS装置800包括多个激活电极82(例如，激活电极82中的每一者的至少一部分在可变形层34的至少一部分之下)。激活电极82优选地由绝缘层86、87(例如，包括SiO₂)覆盖(例如，囊封于其中)，使得激活电极82与可移动元件810及第一反射层94绝缘。绝缘层86、87可包括相同材料(例如，SiO₂)或不同材料(例如，SiO₂及A1₂O₃)。激活电极82可连接于MEMS装置800的列之间(例如，如图8B中所描绘)或MEMS装置800的行之间，以便实现上述激活协议。

激活电极82与反射元件814的反射表面92横向地安置，因此激活电极82可有利地包括不透明导体而非例如上述ITO的透明导体。此外，使用不透明激活电极82允许使用具有比透明导体低的电阻的材料形成激活电极82，从而减少功率消耗及响应时间τ。举例来说，激活电极82可包括镍、铝、铜、银、金及其合金。此外，通过与反射表面92横向地安置激活电极82，在某些实施例中，与其中将透明导体安置于光学路径中的实施例相比，可有利地提供更好的对比率。

例如ITO的某些透明导体对高温工艺敏感，使得在形成激活电极902之后，MEMS装置的最大处理温度受到限制。举例来说，在大约350℃及更高的温度下，ITO降级，从而增加包括ITO的激活电极的电阻率。因此，通常不对包括ITO的结构执行某些工艺(例如，大于350℃的化学气相沉积(CVD))。然而，包括与反射表面92横向地安置的激活电极82的MEMS装置可具有包括多种可承受高温处理的导体的激活电极82，这增加MEMS装置800的组件的工艺灵活性。举例来说，可在高温下执行某些沉积(例如，支撑结构18的沉积)。对于另一实例，某些沉积工艺可为CVD而非物理气相沉积(PVD)(例如，溅射)，这可增强沉积保形性及均匀性。

在光学路径中的激活电极的厚度受到限制，以便避免不利地影响MEMS装置的光学性质，但与反射表面92横向地安置的激活电极82可具有多种厚度，因为其不处于光学路径中。举例来说，增加激活电极的厚度可有利地增加导电率，从而减少响应时间及/或MEMS装置的功率消耗。此外，厚激活电极82使得能够使用替代沉积方法(例如，涂布、喷墨印刷、可印刷导体)，其可降低制造成本。

再次参看图8A，反射元件814的反射表面92与激活电极82横向地安置。与以上关于图7A到图7E描述的MEMS装置相对比，可移动元件810的经历归因于静电力的电吸引的部分不调制光。在一些实施例中，在MEMS装置800的其中可移动元件810经历电吸引的部分中，将黑色掩模(未图示)安置于衬底20上(例如，衬底20与激活电极82之间)，以防止不当的光调制。在一些实施例中，在未由反射元件814覆盖的区中(例如，在支撑结构18之下，在激活电极82与反射表面92之间)，将黑色掩模(未图示)安置于衬底20上，例如，以使不调制光的区的反射比最小化，从而改进对比率。

如上所述，可变形层34包括柔性材料，其可由静电力吸引朝向激活电极82。因此，当将电压施加到激活电极82时，静电力将可变形层34吸引朝向激活电极82，在所述说明的实施例中，其还朝向衬底20。响应于吸引力，可变形层34的不由柱18支撑的部分在箭头96(例如，如在图9B、图9D、图9F及图9G中所描绘)的方向上偏转。反射元件814以机械方式耦合到可变形层34，因此其响应于施加到激活电极82的电压还在箭头96的方向上移动。因此，可移动元件810在大体垂直于衬底20的顶表面88的方向上移动。

图8B说明图8A的MEMS装置800的3×3阵列。可变形层34从左到右连接成行且激活电极82从顶部到底部连接成列，以便实现上述激活协议。在某些实施例中，激活电极82从左到右连接成行且可变形层34从顶部到底部连接成列。在一些实施例中，支撑结构18支撑多个MEMS装置800的可变形层34(例如，如在顶部行与中间行之间所说明)。在一些实施例中，支撑结构18支撑一个MEMS装置800的可变形层34(例如，如在中间行与底部行之间所说明)。在一些实施例中，在MEMS装置800的行之间延伸的激活电极82的一部分大体上仅处于可变形层34之下(例如，如在顶部行与中间行之间所说明)。在一些实施例中，在MEMS装置800的行之间延伸的激活电极82的一部分大体上处于可变形层34及可变形层34之间的区之下(例如，如在中间行与底部行之间所说明)。

在图9A到图9H中说明的实施例中，反射元件814以机械方式耦合到可变形层34的顶表面。然而，其它耦合方法也是可能的。

当MEMS装置800处于未激活状态下时，图10A为MEMS装置800的另一实例实施例的横截面，例如，沿着图8A的线A-A截取，以及图10C为例如沿着图8A的线C-C截取的横截面。图10B及图10D分别描绘当MEMS装置800处于激活状态下时沿着线A-A及C-C的横截面。在图8A中所说明的平面图中，连接元件84与可变形层34重叠。然而，在图10A到图10D中所说明的实施例中，反射元件814的边缘或侧经由邻接可变形层34但不与其重叠的连接元件84以机械方式耦合到可变形层34的边缘或侧。图10B中的虚线说明可变形层34与在可变形层34之后的连接元件84之间的接触区。其它实施例也是可能的。举例来说，连接元件84的多个侧可邻接可变形层34的多个侧。可移动元件810经配置使得当MEMS装置800处于激活状态下时，反射元件814的反射表面92不接触衬底20的顶表面88(例如，如在图10D中所描绘)。举例来说，反射元件814可比可变形层34薄，使得可变形层34接触衬底20的顶表面88，而反射表面92却不接触(例如，如在图10C及图10D中所说明)，或者可变形层34可经特殊成形(例如，具有垂直升高部分)以避免反射表面92与衬底20的项表面88之间的接触。基于图10A到图10D及图9A到图9H的横截面，对于所属领域的技术人员来说，例如沿着图8A的线E-E及G-G截取的横截面将显而易见。

当MEMS装置800处于未激活状态下时，图11A为MEMS装置800的另一实例实施例的沿着图8A的线A-A截取的横截面，以及图11C为沿着线C-C截取的横截面。图11B及图11D分别描绘当MEMS装置800处于激活状态下时沿着线A-A及C-C的横截面。基于图9E到图9H的横截面，对于所属领域的技术人员来说，沿着线E-E及G-G的横截面将显而易见。反射元件814以机械方式耦合到可变形层34的底表面。然而，可移动元件810经配置使得当MEMS装置800处于激活状态下时反射元件814的反射表面92不接触衬底20的顶表面88。举例来说，可变形层34可包含耦合到反射元件814的垂直升高部分1102(如在图11A及图11B中所说明)。其它配置也是可能的。

图9A到图9H的MEMS装置800的可变形层34经配置使得当MEMS装置800处于激活状态下时其接触MEMS装置800的固定部分(例如，衬底20的顶表面88、绝缘层87的顶表面)。然而，如在图9C、图9D、图9G及图9H中所说明，反射元件814的反射表面92分别地在松弛或激活状态下不接触衬底20的顶表面88。反射元件814的反射表面92与衬底20的顶表面88之间的距离比可变形层34与衬底20的顶表面88之间的距离大。其中可移动元件810的反射表面92不接触衬底20的顶表面88的实施例有利地减小了因可变形层34与衬底20的顶表面88之间机械接触区较小所致的静摩擦的危险。静摩擦危险的减小允许将较低弹簧常数用于可变形层34，因为机械力仅克服在激活状态下的可变形层34与固定部分之间的小接触区的粘着力(例如，以使MEMS装置800松弛)。将较低弹簧常数用于可变形层34允许在松弛状态下将较少量的静电力用以克服机械力(例如，以激活MEMS装置800)。用于MEMS装置800的激活的较少量静电力允许使用较小电容器。因此，某些所述实施例实现MEMS装置800的快速且低功率操作，即使对于大反射元件814，因为归因于激活电极82与可变形层34的重叠区的MEMS装置800的电容比其中可移动元件810的较大部分与激活电极82相互作用以产生静电吸引力的实施例小。此外，反射元件814的尺寸有利地与机械及电元件(例如，可变形层34及激活电极82)的尺寸无关，因为反射元件814不接触衬底20的顶表面88且因为反射元件814并不在激活之后由静电力操作性地吸引。此外，反射元件814的反射表面92可为平滑且平坦的，因为当反射表面92在MEMS装置800的激活或未激活状态下不接触衬底20的顶表面88时大大地减小了静摩擦危险。较平滑且较平坦的反射表面92可有利地改进色域。

在其中反射表面92及顶表面88为平坦(例如，以增强色域)的实施例中，表面之间的静摩擦可不利地影响其中其所接触的MEMS装置的操作。例如表面粗糙化及抗静摩擦层的某些特征可用以减小此静摩擦，但那些特征可不利地影响MEMS装置的光学性能。然而，在其中可变形层34接触固定部分(例如，如在图9B及图9D中所描绘)的实施例中，与反射表面92横向地安置的激活电极82允许不在光学路径中的可变形层34的下表面及/或固定部分的上表面经调适以减小静摩擦，而不影响光学性能。举例来说，表面的表面构形可经粗糙化以减少接触点的数目，或者抗静摩擦层可形成于其间。

反射元件814与第一反射层94优选地处于相同电位下，以便减小其间可导致发弧的任何静电力或电场。在某些实施例中，反射元件814与第一反射层94经由可变形层34电连通，使得其处于相同电位下。在某些实施例中，反射元件814与可变形层34绝缘(例如，使用介电连接元件84)，且第一反射层94也绝缘，使得其处于相同电位下。

其中可变形层34与衬底20的顶表面88之间的距离比反射元件814的反射表面92与衬底20的顶表面88之间的距离大的实施例也是可能的。图12A到图12C分别说明类似于图9D、图10D及图11D的实施例，除了当MEMS装置800处于激活状态下时反射元件814的反射表面92接触衬底20的顶表面88以外。在某些实施例中，反射表面92与衬底20的顶表面88之间的接触允许将MEMS装置800用于其中MEMS装置800理想地产生低反射率(即，较暗)黑色的应用中。如果衬底20的顶表面88包括具有约90nm与110nm之间(例如，约100nm)的厚度的绝缘层87，则当反射表面92正触碰衬底20的顶表面88时，MEMS装置800可产生低反射率黑色。在某些实施例中，反射表面92与衬底20的顶表面88之间的接触允许将MEMS装置800用于其中MEMS装置800理想地产生高反射率宽带白色的应用中。如果衬底20的顶表面88包括第一反射层94(例如，不带有绝缘层87或带有具有小于约

的厚度的绝缘层87)，则当反射表面92正触碰第一反射层94或距第一反射层94间隔小于约

(例如，通过触碰具有小于约

的厚度的绝缘层87)时，MEMS装置800可产生高反射率宽带白色。在某些所述实施例中，反射元件814及第一反射层94处于相同电位下以便减小发弧的机会。在某些实施例中，此接触可简化MEMS装置800的制造。

在其中衬底20的顶表面88包括第一反射层94且其中反射表面92距衬底20的顶表面88间隔小于约

或处于约90nm与110nm之间(例如，约100nm)的实施例中，也可使用图9D、图10D及图11D中所说明的MEMS装置来产生低反射率黑色及高反射率宽带白色。

在图8A的实施例中，反射元件814具有多个边缘(例如，四个边缘)且在反射元件814的边缘中的每一者处通过至少一个连接元件84(例如，四个连接元件84，一个连接元件84用于四个边缘中的每一者)以机械方式耦合到可变形层34。图13A、图13B及图13D说明MEMS装置800的额外实例实施例，其中激活电极82与反射元件814的反射表面92横向地安置。在图13A中，MEMS装置800在反射元件814的每一边缘上包括多个连接元件84(例如，两个)，且所述多个连接元件84将反射元件814以机械方式耦合到可变形层34。

在图13B中，MEMS装置800包括一对连接元件84，每一者将反射元件814的一侧以机械方式耦合到可变形层34。此外，在图13B的实施例中，MEMS装置800包括激活电极82，其至少一部分处于可变形层34的至少一部分之下。在所述实施例中，连接元件84经优选地配置使得反射元件814大体上平行于衬底20的顶表面88(例如，通过将第一连接元件84以机械方式耦合到反射元件814的第一边缘且将第二连接元件84以机械方式耦合到反射元件814的大体上与第一边缘相对的第二边缘)。所述实施例还可实现较大“填充因数”(即，反射表面92的有效面积对MEMS装置800的总面积)，因为在MEMS装置800阵列中的相邻MEMS装置800的反射元件814可经放置而在每一行上相互紧密接近。

图13C说明图13B的MEMS装置800的3×3阵列。可变形层34从左到右连接成行且激活电极82从顶部到底部连接成列，以便实现上述激活协议。然而，每一MEMS装置800的激活电极82仅在列方向上的单一侧上，使得一列激活电极82形成E状结构。当在反射元件814的一侧上将激活电极82连接成行时，先前用以在反射元件814的另一侧上连接激活电极82(例如，如在图8B中所说明)的空间可用于邻近MEMS装置800的反射元件814。图13C的阵列中的MEMS装置800因此比图13B的阵列及图13C的阵列中的MEMS装置800更紧地在一起，且因此图13C的阵列具有比图8B的阵列高的填充因数。

在图8A中所说明的MEMS装置800中，反射表面92沿着大体平行于衬底20的顶表面88的方向与可变形层34间隔开。图13D说明MEMS装置800的另一实施例，其中反射表面92沿着大体平行于衬底20的顶表面88的方向与可变形层34间隔开，但其中反射元件814在可变形层34上延伸。多个连接元件84包括将可变形层34与反射元件814间隔开的垂直元件(在反射元件814下的接触点处说明为虚点线)。最接近柱的反射元件的部分(例如，在图13D中说明的反射元件814的拐角)经成形，使得在激活MEMS装置800之后，反射元件814不接触可变形层34。在某些实施例中，与反射元件814的与可变形层34横向地间隔开更远的反射表面92(例如，如在图8A、图13A及图13B中所展示)相比，通过更靠近可变形层34或在可变形层34上更远地横向延伸反射元件814，图13D的反射元件814的反射表面92具有更大的面积。其它配置也是可能的。

图14A到图14H说明制造类似于在图9A到图9H中描绘的MEMS装置800的MEMS装置800的实例方法。然而，并非在一行MEMS装置800上延伸(例如，如在图8B中所说明)，第一反射层94仅大体上定位于反射元件814的反射表面92之下。当第一反射层94不必须接地、可在每一MEMS装置800内接地等等时，此类实施例可为有利的。另外，图14A到图14H中描绘的绝缘层86未从光学路径移除，此可降低制造复杂性(例如，通过移除图案化步骤)。图14A到图14H的左侧为沿着图8A的线A-A的横截面(例如，类似于图9A)，以及图14A到图14H的右侧为沿着图8A的线C-C的横截面(例如，类似于图9C)。

图14A说明包括衬底20的结构140，在所述衬底20上已形成第一反射层94。如上所述，第一反射层94可集成于衬底20中的光学堆叠中。第一反射层94安置于正由MEMS装置800调制的光的光学路径中，且不必须形成于不处于光学路径中的区域中，例如，在柱18或激活电极82之下(例如，如在图14A到图14H中所描绘)。在某些所述实施例中，第一反射层94可处于与激活电极82相同的平面中(例如，如在图14B中所描绘)。

图14B说明在激活电极82已经形成于衬底20上之后的结构140。如在图8B及图13C上所说明，激活电极82可形成于反射元件814的反射表面92周围的条带中。在一些实施例中，第一反射层94形成于激活电极82之后。第一反射层94与激活电极82可具有不同厚度。图14C说明在第一反射层94及激活电极82由绝缘体86覆盖(例如，囊封)之后的结构140。在某些实施例中，当MEMS装置800处于激活状态下时，绝缘体86提供可变形层34与激活电极82之间的电隔离。使可变形层34与激活电极82绝缘的其它实施例也是可能的。在某些实施例中，绝缘体86包括形成于可变形层34与激活电极82之间的一个或一个以上层，其可用以有利地使接触点的形状及表面能量优化及/或使可变形层34与可变形层34之下的层之间的静摩擦最小化。举例来说，在某些实施例中，激活电极82与可变形层34之间的绝缘体86的上表面经粗糙化以减小在与可变形层34接触时的静摩擦。在某些实施例中，将绝缘层86的顶表面界定为衬底20的顶表面88。

图14D说明在已形成柱18之后的结构140。如上所述，在某些实施例中，柱18将可变形层34以机械方式耦合到衬底20，且可具有多种配置(例如，如在图7B、图7C及图7E中所描绘)。在某些实施例中，黑色掩模(未图示)形成于柱18之下且可与衬底集成。

图14E说明在牺牲层142已形成于激活电极82及绝缘体86上之后的结构140。举例来说，牺牲层142可包括钼、光致抗蚀剂、多晶硅或其它合适材料。在某些实施例中，牺牲层142的厚度确定可变形层34与MEMS装置800的固定部分之间的距离及/或反射元件814的反射表面92与衬底20的顶表面88之间的距离。在一些实施例中，图案化牺牲层142以为沉积形成可变形层34的材料作准备。

图14F说明在可变形层34已形成于牺牲层142上之后的结构140。类似于图8A，图14F中所说明的实施例的可变形层34包括在柱18之间延伸的一个或一个以上部分。图14G说明在反射元件814已形成于牺牲层142上之后的结构140。反射元件814由连接元件84以机械方式耦合到可变形层34。在某些实施例中，连接元件84与反射表面92及反射元件814同时形成(例如，通过沉积单一铝层)。在某些替代实施例中，连接元件84与反射表面92及/或反射元件814分开形成。反射元件814包含反射表面92。反射表面92与激活电极82及可变形层34横向地安置。在一些实施例中，牺牲层142经图案化，使得反射元件814的反射表面92相对于可变形层34而定位以避免当MEMS装置800处于激活状态下时接触衬底20的顶表面88。在一些实施例中，通过在平滑且平坦的牺牲层142上(例如，在光致抗蚀剂或经抛光的钼上)形成反射元件814，使反射表面92平滑且平坦。图14H说明在已移除牺牲层142(例如，在其中牺牲层142包括钼的实施例中，通过用XeF₂进行蚀刻)之后的结构140，其形成具有可移动元件810的MEMS装置800。

图15A到图15H说明制造类似于在图9A到图9H中描绘的MEMS装置800的MEMS装置800的另一实例方法。如图8B中所说明，第一反射层94在多个MEMS装置800上延伸。所述实施例可有利地在数个点处将多个MEMS装置800的第一反射层94接地。图15A到图15H各自展示在制造过程中的相同点处的四个横截面。从顶部到底部，第一横截面(“A”)是沿着图8A的线A-A(例如，类似于图9A)，第二横截面(“C”)是沿着线C-C(例如，类似于图9C)，第三横截面(“E”)是沿着线E-E(例如，类似于图9E)，第四横截面(“G”)是沿着线G-G(例如，类似于图9G)。

图15A说明包括衬底20的结构150，在所述衬底20上已形成第一反射层94及第一绝缘层86。如上所述，第一反射层94可集成于衬底20中的光学堆叠中。第一反射层94安置于正由MEMS装置800调制的光的光学路径中，且不必须形成于不处于光学路径中的区域中，例如，在柱18或激活电极82下面。然而，在某些实施例(例如，如在图15A到图15H中所描绘)中，第一反射层94沿着与可变形层34相同的方向形成于连续条带中(例如，行中)。在某些所述实施例中，第一反射层94与所述行的可变形层34电连通。在形成第一反射层94之后，绝缘层86(例如，包括SiO₂或Al₂O₃)可经沉积以将第一反射层94与激活电极82绝缘，举例来说，所述激活电极82在列中电连通。如在C-C及G-G横截面中可见，绝缘层86在光学路径中的部分已经移除。在替代实施例中，绝缘层86在光学路径中的部分可保留或可通过稍后步骤加以移除。

图15B说明在激活电极82已经形成于衬底20上(例如，在绝缘层86上)之后的结构150。如上文在图8B中所说明，激活电极82可形成于反射元件814的反射表面92周围的条带中。

在某些实施例中，MEMS装置800的其中激活电极82与第一反射层94重叠的一部分可包括黑色掩模152。在某些所述实施例中，视绝缘体86的折射率而定，绝缘层96的厚度优选地处于约90nm与110nm之间(例如，约100nm)厚，使得用户看到的进入黑色掩模152的光为黑色的。如果绝缘层86太薄，则可能存在寄生电容器的形成及/或电击穿的危险。如果绝缘层86太厚，则掩模152可能被看作彩色而非黑色，从而降低了对比度。举例来说，在其中绝缘体86包括SiO₂的一些实施例中，绝缘体86的厚度处于约280nm与300nm之间(例如，约290nm)以产生二级蓝。在其中空气占据第一反射层94与激活电极82之间的黑色掩模152的一些实施例中，空气的厚度处于约400nm与500nm之间(例如，约440nm)以产生二级蓝。在其中SiO₂占据第一反射层94与激活电极82之间的黑色掩模152的一些实施例中，SiO₂的厚度处于约250nm与350nm之间(例如，约280nm与300nm之间)以产生二级蓝。

图15C说明在激活电极82由绝缘体87覆盖(例如，囊封)之后的结构150。在某些实施例中，当MEMS装置800处于激活状态下时，绝缘体87提供激活电极82与可变形层34之间的电隔离。使可变形层34与激活电极82绝缘的其它实施例也是可能的。在某些实施例中，绝缘体87包括形成于可变形层34与激活电极82之间的一个或一个以上层，其可有利地用以使接触点的形状及表面能量优化及/或使可变形层34与可变形层34之下的层之间的静摩擦最小化。举例来说，在某些实施例中，激活电极82与可变形层34之间的绝缘体87的上表面经粗糙化以减小在与可变形层34接触时的静摩擦。在图15C中所说明的实施例中，在绝缘层87的图案化期间，到第一反射层94的开口形成于光学路径中。在一些实施例中，例如，在其中绝缘层86、87包括相同材料的实施例中，在绝缘层87的图案化期间形成绝缘层86中的开口。在某些实施例中，将第一反射层94的顶表面界定为衬底20的顶表面88。在某些实施例中，将绝缘层87的顶表面界定为MEMS装置800的固定部分。

在某些实施例中，绝缘层86、87经形成使得其不处于光学路径中，此可减少反射表面的数目，且此可允许反射表面92与顶表面88之间的额外间隔。从光学路径移除绝缘体86、87还允许绝缘体86为较厚，而不会不利地影响光学性能，从而改进电击穿强度且减小第一反射层94与激活电极82之间的寄生电容。

图15D说明在已形成柱18之后的结构150。如上所述，在某些实施例中，柱18将可变形层34以机械方式耦合到衬底20，且可具有多种配置(例如，如在图7B、图7C及图7E中所描绘)。在某些实施例中，黑色掩模形成于柱18之下(例如，处于激活电极82与第一反射层94之间的黑色掩模152)，且可与衬底20集成。

图15E说明在牺牲层142已形成于激活电极82、绝缘体87及第一反射层94上之后的结构150。举例来说，牺牲层142可包括钼、光致抗蚀剂、多晶硅或其它合适材料。在某些实施例中，牺牲层142的厚度确定可变形层34与MEMS装置800的固定部分之间的距离及/或反射元件814的反射表面92与衬底20的顶表面88之间的距离。在一些实施例中，图案化牺牲层142以为沉积形成可变形层34的材料作准备。

图15F说明在可变形层34已形成于牺牲层142上之后的结构150。类似于图8A，图15F中所说明的实施例的可变形层34包括在柱18之间延伸的一个或一个以上部分。图15G说明在反射元件814已形成于牺牲层142上之后的结构150。反射元件814由连接元件84以机械方式耦合到可变形层34。在某些实施例中，连接元件84与反射表面92及反射元件814同时形成(例如，通过沉积单一铝层)。在某些替代实施例中，连接元件84与反射表面92及/或反射元件814分开形成。反射元件814包含反射表面92。反射表面92与激活电极82及可变形层34横向地安置。在一些实施例中，牺牲层142经图案化，使得反射元件814的反射表面92相对于可变形层34而定位以避免当MEMS装置800处于激活状态下时接触衬底20的顶表面88。在一些实施例中，通过在平滑且平坦的牺牲层142上(例如，在光致抗蚀剂或经抛光的钼上)形成反射元件814，使反射表面92平滑且平坦。图15H说明在已移除牺牲层142(例如，在其中牺牲层142包括钼的实施例中，通过用XeF₂进行蚀刻)之后的结构140，其形成具有可移动元件810的MEMS装置800。应了解，从顶部到底部，所描绘的MEMS装置800分别对应图9A、图9C、图9E及图9G的横截面。

在某些实施例中，可使用与如上所述的步骤集合类似的步骤集合通过适当修改(例如，不同沉积厚度、不同图案化掩模等)以实现所要的配置，来形成图10A到图13B及图13C中所说明的MEMS装置800以及其中激活电极82与反射元件814的反射表面92横向地安置的其它MEMS装置。

图16A到图16H2描绘图8A的MEMS装置800的另一实例实施例的横截面，其包含第二激活电极164。当MEMS装置800处于未激活(或“松弛”)状态下时，图16A为沿着线A-A截取的横截面，以及图16C为沿着线C-C截取的横截面。图16B1及图16D1分别描绘当MEMS装置800处于第一激活状态下时沿着线A-A及C-C的横截面。图16B2及图16D2分别描绘当MEMS装置800处于第二激活状态下时沿着线A-A及C-C的横截面。当MEMS装置800处于未激活状态下时，图16E为沿着线E-E截取的横截面，以及图16G为沿着线G-G截取的横截面。图16F1及图16H1分别描绘当MEMS装置800处于第一激活状态下时沿着线E-E及G-G的横截面。图16F2及图16H2分别描绘当MEMS装置800处于第二激活状态下时沿着线E-E及G-G的横截面。

如上所述(例如，如在图16B1、图16D1、图16F1及图16H1中所说明)，可移动元件810通过大体在第一方向上移动来对施加到可变形层34与反射元件82之间的激活电极82的电压作出响应。可移动元件810进一步通过大体在第二方向上移动来对施加到第二激活电极164的电压作出响应。在某些实施例中，第二方向大体上与第一方向相反(例如，如在图16B2、图16D2、图16F2及图16H2中所说明)。MEMS装置800因此能够稳定地产生至少三个颜色：在松弛状态下的第一颜色、在第一方向上的在激活状态下的第二颜色及在第二方向上的在激活状态下的第三颜色。

在图16A、图16C、图16E及图16H中所说明的实施例中，第二激活电极164处于可移动元件810上。MEMS装置800进一步包括支撑结构18a，其支撑第二激活电极164及任选的绝缘层162。在某些实施例中，支撑结构18a形成于所述反射元件814的与支撑结构18相对的侧上。

当将电压施加到第二激活电极164时，静电力作用于可移动元件810上。响应于吸引力，可变形层34在箭头168(例如，如图16B2、图16D2、图16F2及图16G2中所描绘)的方向上朝向第二激活电极164弯曲。反射元件814以机械方式耦合到可变形层34，因此其响应于施加到第二激活电极164的电压也在箭头168的方向上移动。因此，可移动元件810在大体垂直于衬底20的顶表面88的方向上移动。

MEMS装置800的固定部分充当可移动元件810的移动的挡止件。在某些实施例中，绝缘层162包括固定部分(例如，如在图16H2中所说明)。在某些实施例中，第二激活电极164包括固定部分。在某些所述实施例中，形成于反射元件814的上表面上的绝缘层(未图示)使可移动元件810与第二激活电极164绝缘。

第二激活电极164定位于反射元件814的反射表面92上，使得第二激活电极164不处于MEMS装置的光学路径中。因此，第二激活电极164可包括透明及/或不透明的导电材料。其中激活电极包括不透明的导电材料的实施例(例如)对于上述电性质可为有利的。

图15A到图15G及图17A到图17F描绘制造图16A到图16H2的MEMS装置800的方法的实例实施例。在于图15G中反射元件814已形成于牺牲层142上之后，支撑结构18a形成于可变形层34上(例如，如在图17A中所说明)。

图17B说明在第二牺牲层1702(例如，包括钼)已形成于可变形层34上之后的图17A的MEMS结构1700。第二牺牲层1702将可变形层34与第二激活电极164间隔开。第二牺牲层1702可包括与第二牺牲层142相同的材料或与第一牺牲层142不同的材料。在某些实施例中，第二牺牲层1702的厚度影响激活状态下的MEMS装置800的颜色。

图17C说明在绝缘层162(例如，包括SiO₂)已形成于第二牺牲层1702上之后的图17B的MEMS结构1700。在某些实施例中，在形成第二牺牲层1702之前，使绝缘层形成于反射元件814的上表面上。在所说明的实施例中，支撑结构18a形成于第二牺牲层1702之前。在某些实施例中，在形成绝缘层162(例如，通过沉积SiO₂且图案化SiO₂)的同时形成支撑结构18a。

图17D说明在第二激活电极164(例如，包括镍、铝、铜、银、金、其合金)已形成于绝缘层162上之后的图17C的MEMS结构1700。在某些实施例中，第二激活电极164及绝缘层162包括至少一个孔隙以允许较容易地蚀刻牺牲层142、1702。

图17E说明在任选绝缘层166(例如，包括SiO₂、聚酰亚胺)已形成于第二激活电极164上之后的图17D的MEMS结构1700。绝缘层166可用以使包括MEMS装置800的显示器中的组件与第二激活电极164绝缘。

图17F说明在已移除第一及第二牺牲层142、1702之后的图17E的MEMS结构1700，从而形成图16A、图16C、图16E及图16G的MEMS装置800。在其中牺牲层142、1702各自包括钼的实施例中，可(例如)通过用XeF₂进行蚀刻而将其移除。在其中牺牲层包括光致抗蚀剂的实施例中，可(例如)通过灰化(例如，通过用O₂及/或H₂O进行蚀刻)来将其移除。反射元件814中的一个或一个以上孔隙可用以帮助蚀刻剂移除在反射元件814之下的第一牺牲层142。绝缘层162及第二激活电极164中的一个或一个以上孔隙可用以帮助蚀刻剂移除在第二激活电极164之下的第二牺牲层1702。在移除了牺牲层142、1702之后，可移动元件810可响应于施加到激活电极82、164的电压而移动。

在其中激活电极82与反射元件814的反射表面92横向地安置的某些实施例中，反射表面92面向衬底20且远离衬底20，且MEMS装置800可由用户从可移动元件810的与衬底20相对的侧观看。在一些实施例中，第一反射层94形成于可移动元件810之下。在某些所述实施例中，可移动元件810包括部分反射且部分透射材料，且第一反射层94包括完全反射材料。在一些实施例中，第一反射层94形成于可移动元件810上。在某些所述实施例中，可移动元件810包括完全反射材料，且第一反射层94包括部分反射且部分透射材料。

在一些实施例中，激活电极82与反射元件814的反射表面92横向地安置且定位于可移动元件810上。可移动元件810朝向激活电极82且在远离衬底20的方向上被吸引。可移动元件810在松弛状态下最接近(例如，接触)衬底20的顶表面88而定位，且在激活后在大体垂直于衬底20的顶表面88的方向上移动。在其中激活电极82定位于可移动元件810上的一些实施例中，第一反射层94形成于可移动元件810上。在其中激活电极82定位于可移动元件810上的一些替代实施例中，可移动元件810包括完全反射材料，且第一反射层94包括部分反射且部分透射材料。

在其中MEMS装置800的激活导致反射元件814远离衬底20移动的某些实施例中，可变形层34可经配置使得可移动元件810在松弛状态下负“发射”(例如，朝向衬底20)。举例来说，可变形层34与支撑结构18之间的残余应力可经设计使得在牺牲层的移除之后可变形层34向下偏转。

在其中激活电极82定位于可移动元件810上的一些实施例中，MEMS装置800可由用户经由衬底20观看。在其中可移动元件810在松弛状态下负发射的某些所述实施例中，松弛状态可经配置以产生高反射率宽带白色(例如，通过使可移动元件810的反射表面92触碰衬底20的顶表面88或与第一反射层94的间隔小于约

)、低反射率黑色(例如，通过使可移动元件810的反射表面92与第一反射层94间隔约100nm)、灰色(例如，通过使可移动元件810的反射表面92与第一反射层94间隔约

与100nm之间)或彩色(例如，黄色、红色、蓝色等)。在一些实施例中，可移动元件810包括部分反射且部分透射材料，且第一反射层94包括完全反射材料。

在其中激活电极82定位于可移动元件810上的一些替代实施例中，MEMS装置800可由用户从可移动元件810的与衬底20相对的侧观看。在其中可移动元件810在松弛状态下负发射的某些所述实施例中，松弛状态可经配置以产生高反射率宽带白色(例如，通过使可移动元件810的反射表面92与第一反射层94间隔小于约

与100nm之间)或彩色(例如，黄色、红色、蓝色等)。

在其中MEMS装置800可由用户从可移动元件810的与衬底20相对的侧观看的实施例中，用户不经由衬底20观看反射表面92。在某些所述实施例中，衬底20包括大体上对光不穿透(例如，不透明、高反射性、半透明)的材料。在某些所述实施例中，衬底20可包括金属(例如，不锈钢、铝)、阳极化金属、硅(例如，硅晶片)、多晶硅、塑料、陶瓷、聚合物(例如，聚酰亚胺、MYLAR^TM)及碳(例如，石墨)以及所述材料的合金及复合物。大体上不透明的衬底20可呈现许多制造及操作优势，包含(但不限于)：避免归因于在光刻期间的光散射的处理问题、将下层电路从杂散光屏蔽、允许使用标准的半导体处理设备来制造MEMS装置、允许MEMS装置制造与下层控制电路制造的集成、增加控制电路的面积、减少与在MEMS装置内集成控制电路相关联的约束及有助于在MEMS装置(例如，干涉式调制器)的阵列中使用照明源。

在包括第二激活电极164的一些实施例中，第二激活电极164定位于反射元件814的反射表面92与衬底20之间使得第二激活电极164处于MEMS装置的光学路径中。因此，在其中可从可移动元件810的与衬底20相对的侧观看MEMS装置800的实施例中，第二激活电极164可包括不透明导电材料，且在其中可经由衬底20观看MEMS装置800的实施例中，第二激活电极164可包括透明导电材料。其中激活电极包括不透明导电材料的实施例(例如)对于上述电性质可为有利的。

以上已描述的各种特定实施例。虽然已参看这些特定实施例描述了本发明，但希望所述描述说明本发明且并不希望为限制性的。在不脱离如所附权利要求书中界定的本发明的真实范围的情况下，对于所属领域的技术人员来说，可发生各种修改及应用。

Claims

1.一种机电装置，其包括：

可移动元件，所述可移动元件包括

导电的可变形层；及

以机械方式耦合到所述可变形层的反射元件，所述反射元件包含反射表面；

以及

激活电极，其处于所述可变形层的至少一部分之下，并与所述反射表面横向地安置，所述可移动元件可响应于所述激活电极与所述变形层之间施加的电压差朝向所述激活电极移动。

2.根据权利要求1所述的机电装置，其中所述反射表面沿着大体平行于所述反射表面的方向与所述可变形层间隔开。

3.根据权利要求1所述的机电装置，其中所述反射元件以机械方式耦合到所述可变形层的顶表面。

4.根据权利要求1所述的机电装置，其中所述反射元件以机械方式耦合到所述可变形层的底表面。

5.根据权利要求1所述的机电装置，其中所述可移动元件进一步包括至少一个连接元件，所述至少一个连接元件将所述反射元件以机械方式耦合到所述可变形层。

6.根据权利要求5所述的机电装置，其中所述至少一个连接元件包括：

第一连接元件，其以机械方式耦合到所述反射元件的第一边缘，和

第二连接元件，其以机械方式耦合到所述反射元件的第二边缘，所述第一边缘大体上与所述第二边缘相对。

7.根据权利要求5所述的机电装置，其中所述反射元件具有多个边缘，且其中所述至少一个连接元件将所述多个边缘的每一边缘以机械方式耦合到所述可变形层。

8.根据权利要求5所述的机电装置，其中所述至少一个连接元件包括从所述反射元件延伸的至少一个突起。

9.根据权利要求5所述的机电装置，其中所述至少一个连接元件包括其内应力类似于所述反射元件的主体的内应力的材料。

10.根据权利要求5所述的机电装置，其中所述至少一个连接元件包括其热膨胀系数类似于所述反射元件的主体的热膨胀系数的材料。

11.根据权利要求5述的机电装置，其中所述至少一个连接元件的厚度小于所述反射元件的厚度。

12.根据权利要求1所述的机电装置，其中所述机电装置配置成使得当在所述激活电极与所述可变形层之间施加激活电压差时所述反射表面不与所述机电装置的表面接触。

13.根据权利要求1所述的机电装置，其中在所述激活电极与所述可变形层之间施加电压差导致所述可变形层的移动和所述反射表面的移动，所述可变形层的移动平行于所述反射表面的移动，且所述可变形层的移动与所述反射表面的移动不在同一平面上。

14.根据权利要求1所述的机电装置，其中所述可变形层和所述激活电极之间的表面经粗糙化处理。

15.根据权利要求1所述的机电装置，其进一步包括在所述可变形层和所述激活电极之间的抗静摩擦层。

16.根据权利要求1所述的机电装置，其进一步包括每个拐角上的柱。

17.根据权利要求16所述的机电装置，其中反射元件包括将各个所述柱与所述反射元件横向间隔开的切口。

18.根据权利要求1至17中任一项所述的机电装置，其中所述机电装置经配置以当所述反射元件在所述第一位置时反射第一颜色，并当所述反射元件在所述第二位置时反射第二颜色。

19.根据权利要求1所述的机电装置，其进一步包括在所述可移动元件上的第二激活电极，其中所述可移动元件还可响应于在所述第二激活电极和所述可移动元件之间施加的电压差从所述第一位置移动到第三位置。

20.根据权利要求19所述的机电装置，其进一步包括在所述可移动元件的上表面上的绝缘层。

21.根据权利要求19所述的机电装置，其进一步包括在所述第二激活电极的下表面上的绝缘层。

22.根据权利要求19至21中任一项所述的机电装置，所述机电装置经配置以在所述反射元件在所述第一位置时反射第一颜色，在所述反射元件在所述第二位置时反射第二颜色，以及在所述反射元件在所述第三位置时反射第三颜色。

23.根据权利要求1所述的机电装置，其进一步包括：

显示器；

处理器，其经配置以与所述显示器通信并经配置以处理图像数据；以及

存储器装置，其经配置以与所述处理器通信。

24.根据权利要求23所述的机电装置，其进一步包括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。

25.根据权利要求24所述的机电装置，其进一步包括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。

26.根据权利要求23所述的机电装置，其进一步包括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。

27.根据权利要求26所述的机电装置，其中所述图像源模块包括接收器、收发器及发射器中的至少一者。

28.根据权利要求23至27中任一项所述的机电装置，其进一步包括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。

29.一种制造机电装置的方法，其包括：

在激活电极上形成牺牲层；

在所述牺牲层上形成导电的可变形层，所述激活电极在所述可变形层的至少一部分之下；

在所述牺牲层上形成反射元件，且所述反射元件以机械方式耦合到所述可变形层，所述反射元件包含与所述激活电极横向地安置的反射表面；以及

移除所述牺牲层，其中在移除所述牺牲层之后，可移动元件包括所述可变形层和所述反射元件，所述可移动元件响应于所述激活电极和所述可变形层之间施加的电压差可朝向所述激活电极移动。

30.一种用权利要求29所述的方法制造的机电装置。

31.一种调制光的方法，所述方法包括：

提供包括可移动元件和激活电极的机电装置，所述可移动元件包括导电的可变形层及以机械方式耦合到所述可变形层的反射元件，所述反射元件包含反射表面，所述激活电极在所述可变形层的至少一部分之下，并与所述反射表面横向地安置；以及

在所述激活电极和所述可变形层之间施加电压差，从而导致所述可移动元件朝向所述激活电极移动。