CN1641398A - 包括介电泳的微乳剂的微镜装置 - Google Patents

Abstract

一种微镜装置，包括：具有表面(22)的衬底(20)，和其方位基本上平行于衬底的表面并和衬底的表面隔开的板(30)，使得所述的板和所述的衬底表面之间限定一个空腔。在所述空腔内设置介电泳的微乳剂(53)，当对微镜装置施加电信号时所述微乳剂能够运动，以及置于衬底的表面和所述的板之间的一个反射元件(42)，使得所述反射元件适用于在第一位置和至少一个第二位置之间运动。所述微乳剂具有一个连续的油相。

Description

包括介电泳的微乳剂的微镜装置

相关申请的交叉参考

本申请涉及以下专利申请：2002年4月30日申请的美国专利申请序列号为10/136719名称为“Micro-Mirror Device”，2003年3月12日申请的美国专利申请序列号为10/387245名称为“Micro-MirrorDevice Including Dielectrophoretic Liquid”，以及2003年3月12日申请的美国专利申请序列号为10/387312名称为“Micro-Mirror Device Including Dielectrophoretic Liquid”，上述每个专利申请都转让给了本发明的受让人，这些专利申请被包括在此作为参考。

技术领域

本发明一般涉及微致动器，尤其涉及包括介电泳的微乳剂的微镜装置。

背景技术

一直使用微电子技术例如光刻术、气相沉积和刻蚀在绝缘体或其它的衬底上形成微致动器。这种微致动器经常被称为微电子机械系统(MEMS)装置。微致动器的例子包括微镜装置。微镜装置可以作为光调制器操作，用于对入射光进行幅值与/或相位调制。微镜装置的一种应用是用于显示系统中。例如，在一个阵列中设置多个微镜装置，使得每个微镜装置提供显示器的一个单元或像素。

常规的微镜装置包括静电致动的反射镜，其被支撑着以便围绕反射镜的轴线转动。不过，常规的微镜装置必须具有足够的尺寸，以便允许反射镜相对于支撑结构转动。然而，增加微镜装置的尺寸将减少显示器的分辨率，因为较少的微镜装置便可占据一个给定的面积。此外，施加的致动能量必须足够大，使得在反射镜上产生所需的致动力。

因而，需要把微镜装置的尺寸减到最小，从而使这种装置的阵列的密度最大，并增加由给定的致动能量产生的加于微镜装置上的致动力，同时使用于产生加于微镜装置上的致动力所需的致动能量最小。

发明内容

本发明的一个方面提供一种微镜装置。所述微镜装置包括具有表面的衬底，以及其方位基本上平行于衬底的表面并和衬底的表面隔开的板，使得所述的板和所述的衬底表面之间限定一个空腔。在所述空腔内设置介电泳的微乳剂，所述微乳剂当对微镜装置施加电信号时能够运动，并在衬底的表面和所述的板之间插入一个反射元件，使得所述反射元件适用于在第一位置和至少一个第二位置之间运动。所述介电泳的微乳剂是一种这样的微乳剂，其中至少油相是一个连续的相。

附图说明

图1是一个示意的截面图，表示按照本发明的微镜装置的一部分的一个实施例；

图2是一个透视图，表示按照本发明的微镜装置的一部分的一个

实施例；

图3是一个透视图，表示按照本发明的微镜装置的一部分的另一个实施例；

图4是沿图2和图3的线4-4取的截面图，表示按照本发明的微镜装置的致动的一个实施例；

图5是和图4类似的截面图，表示按照本发明的微镜装置的致动的另一个实施例；

图6是和图4类似的截面图，表示按照本发明的微镜装置的致动的另一个实施例；

图7是一个透视图，表示按照本发明的微镜装置的一部分的另一个实施例；

图8是沿图7的线8-8取的截面图，表示按照本发明的微镜装置的致动的一个实施例；

图9是一个透视图，表示按照本发明的微镜装置的一部分的另一个实施例；

图10A是沿图9的线10-10取的截面图，表示按照本发明的微镜装置的致动的一个实施例；

图10B是和图10A类似的截面图，表示按照本发明的微镜装置的另一个实施例的致动；

图10C是和图10A类似的截面图，表示按照本发明的微镜装置的另一个实施例的致动；

图11是一个透视图，表示按照本发明的微镜装置的一部分的另一个实施例；

图12是沿图11的线12-12取的截面图，表示按照本发明的微镜装置的致动的一个实施例；

图13是一个方块图，表示包括按照本发明的微镜装置的显示系统的一个实施例；

图14是一个透视图，表示按照本发明的微镜装置的阵列的一部分的一个实施例；以及

图15是一个透视图，表示按照本发明的微镜装置的阵列的一部分的另一个实施例。

具体实施方式

在下面的优选实施例的详细说明中，参看作为本说明的一部分的附图，图中以示意的方式示出了可以实施本发明的特定的实施例。在这方面，一些方向术语例如顶部、底部、前面、后面、前沿、尾沿等均以要说明的附图的方位为基准。因为本发明的元件可以以许多不同的方位设置，使用方向术语的目的在于说明而决非限制。应当理解，可以利用其它的实施例，并且不脱离本发明的范围可以作出结构或逻辑的改变。因此，下面的详细说明没有限制的意义，本发明的范围由所附权利要求限定。

图1表示微镜装置10的一个实施例。微镜装置10是一种微致动器，其依靠电气到机械的转换，从而产生力，并引起一个本体或元件的运动或致动。在一个实施例中，如下所述，多个微镜装置10被排列而形成微镜装置的阵列。例如，可以使用微镜装置的阵列构成显示器。这样，每个微镜装置10构成一个光调制器，用于调制入射光并提供显示器的一个单元或像素。此外，微镜装置10还可以用于其它的成像系统中，例如投影器，并且也可用于光学寻址。

在一个实施例中，微镜装置10包括衬底20，板30以及致动元件40。衬底20具有表面22。在一个实施例中，表面22借助于形成在衬底20内与/或上的沟或槽构成。最好是，板30被定向使得基本上平行于表面22，并和表面22隔开，使得在其间限定一个空腔50。致动元件40被插入衬底20的表面22和板30之间。这样，致动元件40便位于空腔50内。

在一个实施例中，致动元件40被这样致动，使得其相对于衬底20和板30在第一位置47和第二位置48之间运动。最好是，致动元件40围绕转轴线运动或倾斜一个角度。这样，致动元件40的第一位置47被表示为基本上是水平的，并基本上平行于衬底20，致动元件40的第二位置48被表示为倾斜的，和第一位置49成一个角度。下面详细说明致动元件40相对于衬底20和板30的运动或致动。

在一个实施例中，空腔50充有多相的介电液体52，使得致动元件40和多相介电液体52接触。在一个实施例中，空腔50充有多相的介电液体52，使得致动元件40浸没在多相介电液体52中。因此，多相介电液体52被设置在致动元件40和衬底20之间以及致动元件40和板30之间。因而，多相介电液体52接触或弄湿致动元件40的相对的表面。在另一个实施例中，空腔50充有多相的介电液体52，使得致动元件40位于多相介电液体52的上方，并且至少面向衬底20的致动元件40的表面和多相介电液体52接触。多相介电液体52增强了致动元件40的致动，如下所述。

最好是，多相介电液体52是透明的。这样，多相介电液体52是清澈的并在可见光谱中是无色的。此外，多相介电液体52在电场内在化学上是稳定的、随温度的改变在化学上是稳定的并且在化学上呈惰性。此外，多相介电液体52具有低的蒸气压力并且没有腐蚀性。

最好是，多相介电液体52具有低的黏性。在一个实施例中，合适的液体具有从大约0.5厘泊到大约50厘泊的粘度。此外，多相介电液体52在电场中具有高的分子取向，并在电场中运动。最好是，多相介电液体52具有低的介电常数和高的偶极矩。材料的介电常数也称为电容率，是材料反抗在其中形成电场的能力的量度。

在一个实施例中，多相介电液体52是一种介电泳的微乳剂53。微乳剂是在热力学上稳定的一种液相到另一种液相中的分散体，其借助于表面活性剂的界面膜实现稳定。微乳剂使用至少3种成分，极化成分(水)，非极化成分(油)以及两性成分(表面活性剂)。

在一个实施例中，其中有用的微乳剂包括光学透明的溶液和具有100纳米或更小的液滴直径的水-油微乳剂，在一个实施例中包括直径为25纳米或更小的液滴。在一个实施例中，在水相和油相之间的界面张力是极低的。在一个实施例中，油相是一种连续的相，水被俘获在球状在集合体内。在一个实施例中，有用的微乳剂使用两性(表面活性剂)分子的胶状集合体，其被设置用于使在疏水的表面活性剂的“尾部”和连续的油相之间的相互作用最大。这些微乳剂在混合这些成分时便自发地形成。

在一个实施例中，双连续的微乳剂，其中油相和水相都是连续的，但是由表面活性剂层分开，作为介电泳的微乳剂也是有用的。不过，这种双连续的微乳剂不能被测量颗粒或液滴的尺寸，因为在两个连续的相之间具有连续的改变。

因为在微乳剂中存在的水和表面活性剂两者都具有高的导电性，微乳剂可以作为微镜或其它致动器装置内的多相介电液体52来工作是意想不到的。然而，如下所述，这种微乳剂可以作为多相介电液体52工作。在一个实施例中，被包括在微乳剂中的水成分的数量占总的微乳剂的一个小的百分数。被包括在微乳剂中的水的精确的数量随表面活性剂的选择而改变。例如在一个实施例中，微乳剂具有阴离子表面活性剂，并且包括小于大约5％的水。

其中有用的微乳剂是多相的液体，当对其施加电信号时则呈现运动。合适的微乳剂实际上提供用于使微镜装置10中的致动元件40运动的能量。更具体地说，液体的分子极化然后沿着电场的方向排列并运动，因而提供使微镜装置10的致动元件40运动的能量。

用作多相介电液体52的微乳剂一般具有低的介电常数，是可变形的，因此在其中使用的小的体积内是可压缩的。液体的可压缩性和分子的柔性有关，并意味着在压力下液体可以改变其构造，从而稍微减少其体积。在分子内的分支也减少可压缩性。当对装置施加电场时，液体的压缩帮助微镜的运动。当电信号施加于微镜装置10时，可压缩的液体至少呈现小的运动。可压缩的液体最好具有小于20的介电常数。最好是，这些液体不呈现焦耳热，焦耳热可以引起气泡(即排气)，可以破坏微镜的运动。

最好是使微乳剂的导电率最小。这样，在一个示例的实施例中，有用的微乳剂具有大于大约10千欧的电阻值。

适合作为多相介电液体52的微乳剂包括足够数量的至少一种表面活性剂。有用的表面活性剂从这些表面活性剂中选择，这些表面活性剂形成热力学上稳定的反向胶束结构或双连续的微乳剂。这种表面活性剂可以是在性质上是阴离子的，非离子的或阳离子的。在一个实施例中，表面活性剂包括至少大约1％的微乳剂。在一个实施例中，表面活性剂是1，4-二(2-乙基己基)磺基丁二酸钠盐，在工业上也被称为Aerosol OT，一种阴离子表面活性剂。

适合用作多相介电液体52的微乳剂还包括至少一种油成分。有用的油包括碳氢化合物和大于C₃的全氟代烃，硅氧烷，硅烷，芳香族物质，以及取代的芳香族物质，低聚物和低分子量的疏水聚合物，以及其它的疏水化合物。在一个实施例中，油成分包括从大约30％到大约95％的微乳剂。此外，如上所述，适合作为多相介电液体52的微乳剂还含有至少一些水。

最好是，板30是一种透明的板32，致动元件40是一种反射元件42。在一个实施例中，透明的板32是玻璃板。不过，也可以使用其它的平面的半透明的或透明的合适的材料。这种材料的例子包括石英和塑料。

反射元件42包括反射表面44。在一个实施例中，反射元件42由具有合适的反射率的均匀的材料制成，从而形成反射表面44。这种材料的例子包括多晶硅或金属例如铝。在一个实施例中，反射元件42由基底材料制成，例如具有反射材料例如铝或设置在基底材料上的氮化钛的多晶硅制成，以便形成反射表面44。此外，反射元件42可以由非导电的材料制成，或者可以由导电材料制成或包括导电材料。

如图1的实施例所示，微镜装置10调制由光源(未示出)产生的光，所述光源位于和衬底20相对的透明板32的一侧上。光源可以包括例如，环境光与/或人造光。这样，入射到透明板32上的输入光12通过透明板32进入腔体50，并作为输出光14由反射元件42的反射表面44反射。因而，输出光14通过空腔50输出，并向后通过透明板32。

输出光14的方向由反射元件42的位置确定或控制。例如，当反射元件42在第一位置47时，输出光14沿着第一方向14a行进。不过，当反射元件42在第二位置48时，输出光14被引向第二方向14b。因而，微镜装置10调制或改变由输入光12产生的输出光14的方向。这样，反射元件42可用于控制光进入与/或离开光学成像系统。

在一个实施例中，第一位置47是一个反射元件42的中性位置，并表示微镜装置10的ON状态，在此状态下例如光向观看者反射或者反射到显示屏上，如下所述。因而，第二位置48是反射元件42的被致动的位置，并代表微镜装置10的OFF状态，在此状态下光例如不朝向观看者反射或反射到显示屏上。

图2表示反射元件42的一个实施例。反射元件142具有反射表面144，并包括基本上为矩形的外部部分180和基本上为矩形的内部部分184。在一个实施例中，反射表面144被形成在外部部分180和内部部分184上。外部部分180具有4个邻接的边沿部分181，其被设置用于形成基本上矩形的开口182。这样，内部部分184位于开口182内。最好是，内部部分184在开口182内对称地设置。

在一个实施例中，一对铰链186在内部部分184和外部部分180之间延伸。铰链186从内部部分184的相对边或边沿延伸到相邻的外部部分180的相对边或边沿。最好是，外部部分180沿着对称轴由铰链186支撑着。更具体地说，外部部分180围绕着通过其相对的边沿的中点延伸的轴线支撑着。这样，铰链186帮助反射元件142在第一位置47和第二位置48之间运动，如上所述(图1)。更具体地说，铰链186帮助外部部分180在第一位置47和第二位置48之间相对于内部部分184运动。

在一个实施例中，铰链186包括扭转元件188，其具有方向基本上平行于反射表面144的纵轴线189。纵轴线189和反射元件142的对称轴线共线并一致。这样，扭转元件188围绕纵轴线189扭动或转动，以便适应于外部部分180相对于内部部分184在第一位置47和第二位置48之间的运动。

在一个实施例中，反射元件142被从衬底20的表面延伸的支撑或支柱24相对于衬底支撑着。更具体地说，支柱24支撑着反射元件142的内部部分。这样，支柱24被设置在外部部分180的侧部181内。因而，反射元件142的外部部分180由铰链186从支柱24被支撑着。

图3表示反射元件42的另一个实施例。反射元件242具有反射表面244，并包括基本上呈H形的部分280和一对基本上矩形的部分284。在一个实施例中，反射表面244被形成在H形的部分280和矩形的部分284上。H形的部分280具有一对分开的腿部281和在分开的腿部281之间延伸的连接部分282。这样，矩形部分284位于在分开的腿部281之间的连接部分282的相对侧。最好是，矩形部分284相对于分开的腿部281和连接部分282被对称地设置。

在一个实施例中，铰链286在矩形部分284和H形部分280之间延伸。铰链286从矩形部分284的侧面或边沿向着相邻的H形部分280的连接部分282的相对的侧面或边沿延伸。最好是，H形部分280沿着对称轴由铰链286支撑着。更具体地说，H形部分280围绕通过连接部分282的相对边沿的中点延伸的轴线支撑着。这样，铰链286帮助反射元件242在第一位置47和第二位置48之间运动，如上所述(图1)。更具体地说，铰链286帮助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包括扭转元件288，其具有基本上平行于反射表面244的纵轴线289。纵轴线289和反射元件242的对称轴线共线并一致。这样，扭转元件286围绕纵轴线289扭转或转动，以便适应于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。反射元件242被从衬底20的表面22延伸的一对支柱相对于衬底20支撑着。更具体地说，支柱24支撑着反射元件242的矩形部分242。这样，支柱24位于在分开的腿部281之间的连接部分282的相对侧上。因而，反射元件242的H形部分280借助于铰链286由支柱24支撑着。

图4表示微镜装置10的致动的一个实施例。在一个实施例中，通过对在衬底上形成的电极60施加一个电信号，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。最好是，电极60被形成在衬底上，位于反射元件42的一端或边沿附近。对电极60施加一个电信号使得在电极60和反射元件42之间产生一个电场，所述电场使得反射元件42在第一位置47和第二位置48之间运动。在一个实施例中，通过驱动电路64对电极60施加所述电信号。

在一个实施例中，如上所述，多相介电液体52是一种介电泳的微乳剂53，其被这样选择，使得其响应电场。更具体地说，介电泳的微乳剂53被这样选择，使得所述电场使液体的分子对齐并运动。这样，介电泳的微乳剂53便在电场中运动，并使得在施加电信号时，反射元件42在第一位置47和第二位置48之间运动。因而，利用在腔体50中的介电泳的微乳剂53，介电泳的微乳剂53增加作用在反射元件42上的致动力。更具体地说，介电泳的微乳剂53增加由给定的致动能量产生的作用在反射元件42上的致动力。

借助于增加作用在反射元件42上的致动力，介电泳的微乳剂53使得能够施加较低的致动能量用于反射元件42的致动。例如，可以使用小于大约10V的致动能量。在一个实施例中，电压的减少和介电泳的微乳剂53的介电常数成比例。因为可以使用较低的致动电压，用于微镜装置10的驱动电路便可以被合并在衬底20内。因而，可以使用互补的金属氧化物半导体结构(CMOS)作为衬底20。

最好是，当使用这种介电泳的微乳剂53时，所述电极60具有和反射元件42不同的尺寸。因而，当电信号被施加于电极60时，在电极60和反射元件42之间形成的电场是非均匀的电场。这种非均匀的电场有助于在腔体50中产生的介电泳力。

在一个实施例中，多相介电液体52(包括介电泳的微乳剂53)借助于分散在微镜装置10内产生的热量或者由微镜装置10吸收的热量提供热控制与/或冷却性能。通过反射元件42的运动，可以在微镜装置10内产生热量，与/或通过投射到反射元件42上的光可以由微镜装置10吸收热量。在微乳剂内存在的水帮助热传递，这是因为水具有大的热容量。

在一个实施例中，在衬底20上形成一个钝化层，用于保护或封装驱动电路64。这样，钝化层保护驱动电路64的整体性，并阻止驱动电路64受到介电泳的微乳剂53的侵袭。此外，钝化层减少与/或阻止由高的范德华力产生的静摩擦、摩擦类型的力，这种力可能发生在反射元件42和电极60之间。和其中空腔50不含有介电泳的微乳剂53的微镜相比，虽然使用介电泳的微乳剂53可以减少在反射元件42和电极60之间发生的静摩擦，但是钝化层仍然是有利的，这是因为当反射元件42处于第二位置时，在反射元件42和电极60之间具有一个小的例如1微米的距离。适用于钝化层的材料包括绝缘材料或介电材料，例如氮化硅、碳化硅与/或氧化硅。

最好是，当电信号被从电极60除去时，反射元件42能够停留在或保持第二位置长一些的时间。此后，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，使反射元件42被拉到或返回到第一位置。

图5表示微镜装置10的致动的另一个实施例。和图4所示的实施例类似，反射元件42(包括反射元件142和242)借助于对电极60施加电信号而在第一位置47和第二位置48之间运动，所述电极形成在衬底20上，位于反射元件42的一端或边沿附近，如上所述。这样，反射元件42便沿第一方向运动。

不过，在图5所示的实施例中，反射元件42也沿和第一方向相反的第二方向运动。更具体地说，借助于对形成在衬底20上的和反射元件42的相对端或边沿相邻的电极62施加一个电信号，反射元件42在第一位置47和与第一位置47成一定角度的第三位置49之间运动。这样，反射元件42借助于对电极62施加一个电信号可以沿和第一方向相反的第二方向运动。

施加于电极62的电信号在电极62和反射元件42之间产生一个电场，其以和上述的使反射元件42在第一位置47和第二位置48之间运动的方式类似的方式，使反射元件42在第一位置47和第三位置49之间运动。反射元件42直接地在第二位置48和第三位置49之间运动而不在第一位置47停止或暂停也在本发明的范围内。

图6表示微镜装置10的致动的另一个实施例。在一个实施例中，导电通路26被形成在支柱24中并通过所述支柱延伸。导电通路26在电气上和反射元件42相连，更具体地说，和反射元件42的导电材料相连。这样，借助于施加于电极60和反射元件42之间的电信号，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，电极60被激励而成为一个极性，反射元件42的导电材料被激励而成为一个相反的极性。

对电极60施加一个极性的电信号和对反射元件42施加一个相反极性的电信号使得在电极60和反射元件42之间产生电场，所述电场引起反射元件42在第一位置47和第二位置48之间的运动。多相介电液体52(包括介电泳的微乳剂53)有助于反射元件42的运动，如上所述。

在另一个实施例中，反射元件42(包括反射元件142和242)借助于对反射元件42施加电信号在第一位置48和第二位置49之间运动。更具体地说，借助于通过支柱24的导电通路26对反射元件的导电材料施加电信号。这样，对反射元件42施加电信号使得产生一个电场，其引起反射元件42在第一位置48和第二位置49之间的运动。多相介电液体52(包括介电泳的微乳剂53)有助于反射元件42的运动，如上所述。

图7表示反射元件42的另一个实施例。反射元件342具有反射表面344，并且包括基本上为矩形的中心部分380和多个基本上为矩形的部分382。在一个实施例中，反射表面344被形成在中心部分380和矩形部分382上。最好是，矩形部分382位于中心部分380的拐角上。

在一个实施例中，铰链386在矩形部分382和中心部分380之间延伸。铰链386从矩形部分382的侧部或边沿朝向相邻的中心部分380的侧部或边沿延伸。最好是，中心部分380被铰链386沿着对称的对角轴线支撑着。更具体地说，中心部分380被围绕着在中心部分380的相对的拐角之间延伸的轴线支撑着。这样，铰链386帮助反射元件342在第一位置347和第二位置348之间的运动，如下所述(图8)。更具体地说，铰链386帮助中心部分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，铰链386包括弯曲部件388，其具有纵轴线389，其方位基本上和反射表面344平行。纵轴线389在中心部分380的相对的拐角之间延伸并在中心交叉。这样，弯曲部件388沿着纵轴线389弯曲，从而适应于中心部分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被从衬底20的表面22伸出的多个支柱24相对于衬底20支撑着。更具体地说，支柱24支撑着反射元件342的矩形部分382。这样，支柱24位于中心部分380的拐角处。因而，反射元件342的中心部分380由铰链386从支柱24支撑着。

图8表示包括反射元件342的微镜装置10的致动的一个实施例。在一个实施例中，反射元件342被这样致动，使得其相对于衬底20和板30在第一位置347和第二位置348之间运动。最好是，反射元件342沿基本上垂直于衬底20的表面22的方向运动。这样，所示的反射元件342的第一位置347和第二位置348基本上是水平的并且彼此平行。

在一个实施例中，反射元件342通过对形成在衬底20上的电极60施加电信号在第一位置347和第二位置348之间运动。最好是，电极60被形成在衬底20上，使得其位于反射元件342的下方的中央。对电极60施加电信号使得在电极60和反射元件342之间产生一个电场，其引起反射元件342在第一位置347和第二位置348之间的运动。

最好是，当从电极60除去电信号时，反射元件342能够停留在或保持第二位置348长一些的时间。此后，例如包括铰链386的反射元件342的恢复力使反射元件342被拉到或返回到第一位置347。

图9表示反射元件42的另一个实施例。反射元件442具有反射表面444，并包括第一个基本上矩形的部分480和第二个基本上矩形的部分482。在一个实施例中，反射元件444被形成在两个矩形的部分480和482上。第二个矩形的部分482沿着第一个矩形的部分480的侧部设置。

在一个实施例中，铰链486在矩形的部分482和矩形的部分480之间延伸。铰链486从矩形的部分482的侧部或边沿朝向相邻的矩形的部分480的侧部或边沿延伸。这样，矩形的部分480沿着其一个侧部或边沿以悬臂的方式被支撑着。因而，铰链486帮助反射元件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帮助矩形部分480相对于矩形的部分482在第一位置447和第二位置448之间的运动。

在一个实施例中，铰链486包括弯曲部件488，其具有基本上平行于反射表面444的轴线489。这样，弯曲部件488沿着轴线489弯曲，以便适应矩形部分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。虽然所示的弯曲部件488是一个部件，但是包括多个分开的部件的弯曲部件488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延伸的支柱24相对于衬底20支撑着。更具体地说，支柱24支撑着反射元件442的基本上矩形的部分482。这样，支柱24位于矩形部分480的侧部。因而，反射元件442的矩形部分480借助于铰链486由支柱24支撑着。虽然所示的支柱24是一个支柱，但是包括多个分开的支柱的支柱24也在本发明的范围内。此外，在矩形部分480的侧部上的支柱24的位置设置包括把其设置在矩形部分480的拐角上。

图10A表示包括反射元件442的微镜装置10的致动的一个实施例。在一个实施例中，反射元件442被这样致动，使得其在第一位置447和第二位置448之间相对于衬底20和板30运动。最好是，反射元件442沿着朝向衬底20的表面的方向运动。

在一个实施例中，反射元件442借助于对形成在衬底20上的电极60施加电信号在第一位置447和第二位置448之间运动。最好是，电极60被形成在衬底20上，和反射元件442的端部或边沿相邻。对电极60施加电信号使得在电极60和反射元件442之间产生一个电场，其引起反射元件442在第一位置447和第二位置448之间的运动。

最好是，当从电极60除去电信号时，反射元件442能够停留在或保持第二位置448长一些的时间。此后，例如包括铰链486的反射元件442的恢复力使反射元件442被拉到或返回到第一位置447。

图10B和10C表示包括反射元件442的附加的实施例的微镜装置10的致动的附加的实施例。在图10B所示的实施例中，反射元件442’包括直接由支柱24支撑着的基本上矩形的部分480’。矩形部分480’是可弯曲的，支柱24基本上是刚性的，使得矩形部分480’在致动期间弯曲。在图10C所示的实施例中，反射元件442’包括直接被支柱24”支撑着的基本上矩形的部分480。矩形的部分480基本上是刚性的，支柱24”是可弯曲的，使得在致动期间支柱24”弯曲。虽然基本上矩形的部分480(包括矩形的部分480’)和支柱24(包括支柱24”)所示为单独的元件，但是作为一个元件被整体地形成的矩形部分480和支柱24也在本发明的范围内。

图11和图12表示微镜装置10的另一个实施例。微镜装置10’类似于微镜装置10，并且包括衬底20，板30和具有在衬底20和板30之间限定的空腔50的致动元件40。这样，空腔50被充有多相介电液体52(包括介电泳的微乳剂53)，如上所述。不过，微镜装置10’包括被插在衬底20和致动元件40之间的驱动板35。

最好是，板30是透明的板32，致动元件40是反射元件42。此外，反射元件42被支柱24相对于衬底20支撑着。不过，支柱24从驱动板35延伸。这样，在一个实施例中，驱动板35相对于衬底20由从衬底20的表面22延伸的支柱25支撑着。

微镜装置10’的致动类似于微镜装置10的致动，如上所述，不同之处在于，驱动板35和反射元件42两者都被致动。这样，通过对形成在衬底20上的电极60施加电信号，驱动板35和反射元件42二者在第一位置47和第二位置48之间运动。对电极60施加的电信号在电极60和驱动板35与/或反射元件42之间产生电场，其引起驱动板35和反射元件42在第一位置47和第二位置48之间的运动。

在一个实施例中，如图13所示，微镜装置10(包括微镜装置10’)被包括在一个显示系统500中。显示系统500包括光源510，源光学系统512，光处理器或控制器514以及投影光学系统516。光处理器514包括多个微镜装置10，它们被设置成一个阵列，使得每个微镜装置10构成显示器的一个单元或像素。微镜装置10的阵列可被形成在一个公共的衬底上，具有单独的空腔与/或公共的空腔，用于多个微镜装置10的反射元件。

在一个实施例中，光处理器514接收代表要被显示的图像的图像数据518。这样，光处理器514便控制微镜装置10的致动和基于图像数据518的从光源510接收的光的调制。然后把调制的光投影到观看者上或显示器屏幕520上。

图14表示微镜装置10的阵列的一个实施例。微镜装置10包括反射元件142，如图2所示，如上所述。最好是，相邻的反射元件142被转动，使得一个反射元件142的纵轴线189沿第一方向延伸，而相邻反射元件的纵轴线189沿基本上和第一方向垂直的第二方向延伸。

图15表示微镜装置10的阵列的另一个实施例。微镜装置10包括反射元件242，如图3所示，如上所述。最好是，相邻的反射元件被转动，使得一个反射元件242的纵轴线289沿第一方向延伸，而相邻反射元件242的纵轴线289沿基本上和第一方向垂直的第二方向延伸。当形成微镜装置10的阵列时，通过转动相邻的反射元件142或242，可以避免在相邻反射元件之间的交叉连接或串扰。

虽然为了说明优选实施例而说明了特定的实施例，本领域的普通技术人员应当理解，设计出的大量的不同的与/或等效的实施方案可以代替所述的特定实施例而不脱离本发明的范围。化学、机械、电子-机械、电气和计算机领域的技术人员容易理解，本发明可以用多个不同的实施例来实施。本申请旨在覆盖上述的优选实施例的任何修改和改变。因此，显然，本发明只由权利要求及其等效物限定。

例子

在一个示例的实施例中，若干个微乳剂被筛选，使得能够帮助微镜装置的微镜的运动。如表1所示，试样A，B，C和E能够有效地运动微镜装置的微镜。试样A，其含有阴离子表面活性剂，和百分之5的水，能够使微镜运动，虽然活动性较小。不过，试样D和F，其含有阴离子表面活性剂，和大于大约5％的水，则不能有效地使微镜装置的微镜运动。

表1

试样	介电常数	电阻(千欧)	油％	表面活性剂++％	水％	微镜运动
							A	23.3	0.766	65*	30	5	Y
B	3.5	19.6	83*	15	2	Y
							C	3.5	7.8	72**	25	3	Y
D	6.1	21.6	85*	10	5+	N
							E	3.4	29.2	88*	10	2	Y
F	21.3	3.1	35*	60	5+	N

注释：*十二烷

      **正庚烷

      ++Aerosol OT

Claims (19)

1.一种微镜装置，包括：

具有表面(22)的衬底(20)；

其方位基本上平行于衬底的表面并和衬底的表面隔开的板(30)，所述的板和所述的衬底表面之间限定空腔(50)；

在所述空腔内设置的介电泳的微乳剂(53)，当对该装置施加电信号时所述介电泳的微乳剂能够运动，介电泳的微乳剂至少具有连续的油相；以及

置于衬底的表面和所述的板之间的反射元件(42)，

其中所述反射元件适用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所述的微镜装置，其中所述介电泳的微乳剂包括极性成分、非极性成分和两性成分。

3.如权利要求1所述的微镜装置，其中所述介电泳的微乳剂是可压缩的。

4.如权利要求1所述的微镜装置，其中所述介电泳的微乳剂在热力学上是稳定的并且基本上是透明的。

5.如权利要求1所述的微镜装置，其中所述介电泳的微乳剂包括至少一种表面活性剂。

6.如权利要求5所述的微镜装置，其中所述介电泳的微乳剂包括阴离子表面活性剂。

7.如权利要求6所述的微镜装置，其中所述介电泳的微乳剂包括不大于大约5％的水。

8.如权利要求1所述的微镜装置，其中所述的介电泳的微乳剂具有小于大约100纳米的颗粒尺寸。

9.如权利要求1所述的微镜装置，其中所述介电泳的微乳剂包括至少一种油的成分，其中所述油成分包括从大约30％到大约95％的介电泳的微乳剂。

10.如权利要求1所述的微镜装置，其中所述介电泳的微乳剂是一种双连续的微乳剂。

11.如权利要求1所述的微镜装置，还包括：

至少一个形成在衬底的表面上的电极(60，62)，所述电极具有和反射元件不同的尺寸，

其中反射元件适用于响应于对所述至少一个电极施加电信号而运动，所述电信号适用于在所述空腔内形成非均匀的电场。

12.如权利要求1所述的微镜装置，其中所述介电泳的微乳剂适用于增加由给定的致动能量产生的作用在所述反射元件上的致动力。

13.一种在包括致动器元件(40)的微致动器中使用介电泳的微乳剂(53)的方法，所述致动器元件适用于在第一位置和至少一个第二位置之间运动，所述方法包括：

在微致动器的腔体(50)内设置介电泳的微乳剂，包括在所述介电泳的微乳剂的上方设置所述致动器元件和把所述致动器元件浸没在所述介电泳的微乳剂中至少之一；以及

使所述致动器元件在第一位置和至少一个第二位置之间运动，包括对所述微致动器施加电信号，

其中所述介电泳的微乳剂具有连续的油相，以及

其中当所述电信号被加于所述微致动器上时，所述介电泳的微乳剂呈现运动，所述运动有助于所述致动器元件在第一位置和至少一个第二位置之间的运动。

14.如权利要求13所述的使用介电泳的微乳剂的方法，其中所述介电泳的微乳剂包括至少一种表面活性剂。

15.如权利要求13所述的使用介电泳的微乳剂的方法，其中所述介电泳的微乳剂包括阴离子表面活性剂。

16.如权利要求13所述的使用介电泳的微乳剂的方法，其中所述介电泳的微乳剂包括不大于大约5％的水。

17.如权利要求13所述的使用介电泳的微乳剂的方法，其中所述的介电泳的微乳剂具有小于大约100纳米的颗粒尺寸。

18.如权利要求13所述的使用介电泳的微乳剂的方法，其中所述介电泳的微乳剂包括至少一种油的成分，其中所述油成分包括从大约30％到大约95％的介电泳的微乳剂。

19.如权利要求13所述的使用介电泳的微乳剂的方法，其中所述介电泳的微乳剂是一种双连续的微乳剂。

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