DE60304355T2 - Elektrooptische miniatureinrichtung und entsprechendeverwendungen dafür - Google Patents

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Description

  • Gebiet der Erfindung
  • Die Erfindung betrifft eine miniaturisierte elektrooptische Vorrichtung. Die Erfindung betrifft ferner verschiedene Verwendungen von miniaturisierten elektrooptischen Vor richtungen gemäß der Erfindung.
  • Hintergrund der Erfindung
  • Viele Arten von elektrooptischen Vorrichtungen und Systemen sind bekannt und diese werden hauptsächlich, jedoch nicht ausschließlich in der Informationsübertragungstechnologie verwendet.
  • Andererseits ist ebenso die Herstellung von miniaturisierten elektrooptischen Vorrichtungen im Zusammenhang mit Technologien bekannt, die unter dem Namen MEMS-Technologie (micro electro-mechanical systems), Mikrosysteme (microsystems) und/oder Mikromaschinen (micromachines) bekannt sind. Diese miniaturisierten Vorrichtungen sind üblicherweise elektromechanische Vorrichtungen, die Funktionen ausführen, die elektromechanischen Vorrichtungen herkömmlicher Größe gleichen, wie beispielsweise Relais, unterschiedliche Sensorentypen, Pumpen, usw. Das Ziel der Erfindung besteht darin, miniaturisierte Vorrichtungen des elektrooptischen Typs bereitzustellen, und zwar solche, bei denen es möglich ist, mit einem optischen Signal wechselzuwirken, wenn mit einem elektrischen Signal begonnen wird.
  • Es ist insbesondere ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine miniaturisierte elektrooptische Vorrichtung bereitzustellen, die es ermöglicht, den Zustand des Lichtdurchgangs durch eine optische Schaltung zu modifizieren, d.h. indem eine zu einem elektrischen Relais äquivalente Funktion ausgeführt wird, mit der diese mehrere elektrische und mechanische Komponenten gemein haben wird. Momentan sind mehrere Alternativen für die Herstellung miniaturisierter Relais bekannt. Grundsätzlich können diese gemäß dem Typ des Kraftmechanismus oder des Betätigungsmechanismus klassifiziert werden, den diese verwenden, um die Kontaktelektrode zu bewegen. Folglich werden diese üblicherweise als elektrostatische, magnetische, thermische und piezoelektrische Relais klassifiziert. Jedes weist Vorteile und Nachteile auf. Minituarisierungstechniken erfordern jedoch die Verwendung der kleinstmöglichen Aktivierungsspannungen und der kleinstmöglichen Oberflächen. Die bekannten Relais weisen mehrere Probleme auf, die deren Weiterentwicklung in dieser Hinsicht behindern.
  • Eine Art und Weise, die Betätigungsspannung bzw. die Aktivierungsspannung zu reduzieren, besteht genau darin, die Relais-Oberflächenbereiche zu vergrößern, was eine Minituarisierung erschwert und ferner das Auftreten von Deformationen fördert, was die Lebenszeit und die Verlässlichkeit des Relais vermindert. Bei elektrostatischen Relais besteht eine weitere Lösung zum Vermindern der Aktivierungsspannung darin, den Abstand zwischen den Elektroden stark zu vermindern oder sehr dünne Elektroden oder spezielle Materialien zu verwenden, so dass die mechanische Wiederherstellungskraft (recovery force) sehr gering ist. Dies führt jedoch zu Problemen des Anhaftens, da kapillare Kräfte sehr stark sind, was somit wiederum die Lebenszeit und die Verlässlichkeit dieser Relais vermindert. Die Verwendung von hohen Aktivierungsspannungen weist ebenso negative Effekte auf, wie beispielsweise die Ionisierung der Komponenten, eine beschleunigte Abnutzung aufgrund der starken mechanischen Beanspruchung und das elektrische Rauschen, das von dem gesamten Relais erzeugt wird.
  • Elektrostatische Relais weisen außerdem ein bedeutendes Problem hinsichtlich ihrer Verlässlichkeit auf, und zwar aufgrund des als "pull-in" bekannten Phänomens, dass darin besteht, dass sich, sobald ein gegebener Schwellenwert überschritten worden ist, die Kontaktelektrode mit zunehmender Beschleunigung in Richtung der anderen freien Elektrode bewegt. Dies folgt aufgrund der Tatsache, dass dann, wenn das Relais schließt, der Kondensator, der die elektrostatische Kraft zum Schließen ausübt, seine Kapazität stark erhöht (diese würde unendlich steigen, wenn nicht von vornherein ein Stopp eingestellt ist). Folglich sind die Elektroden aufgrund des starken elektrischen Felds, das erzeugt wird, und des Schocks, der durch die Beschleunigung bewirkt wird, der die sich bewegende Elektrode ausgesetzt worden ist, einer bedeutenden Abnutzung ausgesetzt.
  • Die thermischen, magnetischen und piezoelektrischen Ansätze erfordern spezielle Materialien und Mikrobearbeitungsprozesse und somit ist die Integration in komplexeren MEMS-Vorrichtungen oder in einer solchen Vorrichtung, die mit elektronischen Schaltungen integriert ist, schwierig und/oder kostspielig. Darüber hinaus ist der thermische Ansatz sehr langsam (will heißen, dass der Schaltkreis eine lange Öffnungs- oder Schließzeit aufweist) und verbraucht eine große Menge Energie. Der magnetische Ansatz erzeugt elektromagnetisches Rauschen, was es schwieriger macht, einen sehr eng bestückten bzw. verdrahteten elektronischen Schaltkreis zu haben, und erfordert hohe Peakströme zum Schalten.
  • Im Allgemeinen weisen Relais ein sich bewegendes Element auf, mittels dem wenigstens ein externer elektrischer Schaltkreis geöffnet und geschlossen werden kann, wobei wenigstens der Öffnungsvorgang und/oder der Schließvorgang des externen elektrischen Schaltkreises mittels eines elektromagnetischen Signals durchgeführt wird, wobei die reagierende Kraft federartig ist. Die elektrooptische Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung erfordert ebenso die Bewegung eines sich bewegenden Elements, um in der Lage zu sein, mit dem optischen Schaltkreis wechselzuwirken. In dieser Hinsicht weist es ebenso teilweise die Probleme und Nachteile der vorstehend erwähnten elektrischen Relais auf.
  • Die Druckschrift WO 01/06543 A2 beschreibt eine mikroelektromechanische Vorrichtung mit einem sich bewegenden Element.
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Das Ziel der Erfindung besteht darin, eine miniaturisierte elektrooptische Vorrichtung bereitzustellen, wie diese vorstehend beschrieben worden ist. Dies wird mittels einer miniaturisierten elektrooptischen Vorrichtung erreicht, die dadurch gekennzeichnet ist, dass sie umfasst:
    • – eine erste Zone, die einer zweiten Zone zugewandt ist,
    • – eine erste Kondensatorplatte,
    • – eine zweite Kondensatorplatte, die in der zweiten Zone angeordnet ist, wobei die zweite Kondensatorplatte kleiner als oder genau so groß ist, wie die erste Kondensatorplatte,
    • – einen Zwischenraum, der zwischen der ersten Zone und der zweiten Zone angeordnet ist,
    • – ein leitfähiges Element, das in dem Zwischenraum angeordnet ist, wobei das leitfähige Element mechanisch unabhängig von der ersten Zone und der zweiten Zone ist und dazu geeignet ist, in Abhängigkeit von Spannungen, die auf der ersten und der zweiten Kondensatorplatte vorhanden sind, eine Bewegung durch den Zwischenraum zu vollführen,
    • – einen ersten Einlass-/Auslass-Punkt des Lichts von einer optischen Schaltung, einen zweiten Einlass-/Auslass-Punkt der optischen Schaltung, die derart angeordnet sind, dass ein Durchgang von Licht zwischen diesen ermöglicht wird,
    • – wenigstens einen Stopper, wobei das leitfähige Element dazu geeignet ist, den ersten Stopper zu berühren, wobei das leitfähige Element den Zustand des Lichtdurchgangs zwischen dem ersten Einlass-/Auslass-Punkt und dem zweiten Einlass/Auslass-Punkt modifiziert, wenn sich dieses in Berührung mit dem ersten Stopper befindet.
  • In der Tat weist die elektrooptische Vorrichtung gemäß der Erfindung das leitfähige Element auf, d.h. das Element, das dafür verantwortlich ist, den Durchgang von Licht bzw. den Lichtdurchgang von der externen optischen Schaltung durch den ersten Einlass-/Auslass-Punkt (bzw. Inlet-/Outlet-Point nachstehend als I/O abgekürzt) und den zweiten I/O-Punkt zu öffnen und zu schließen, und zwar als ein loses Teil, das dazu geeignet ist, sich frei zu bewegen. Mit anderen Worten: Die elastische Kraft des Materials wird nicht verwendet, eine Bewegung der elektrooptischen Vorrichtung zu bewirken. Dies ermöglicht eine Vielzahl von unterschiedlichen Lösungen, die alle den Vorteil aufweisen, dass diese sehr niedrige Aktivierungsspannungen benötigen und sehr kleine Designgrößen ermöglichen. Das leitfähige Element ist in dem Zwischenraum untergebracht. Der Zwischenraum ist durch die erste Zone und die zweite Zone und durch Seitenwände geschlossen, die das leitfähige Element daran hindern, den Zwischenraum zu verlassen. Wenn eine Spannung an die erste und die zweite Kondensatorplatte angelegt wird, dann werden Ladungsverteilungen in dem leitfähigen Element induziert, wodurch elektrostatische Kräfte erzeugt werden, die wiederum das leitfähige Element entlang des Zwischenraums in eine Richtung bewegen. Mittels unterschiedlicher Designs, die nachstehend im Detail beschrieben werden, kann dieser Effekt auf vielerlei unterschiedliche Arten und Weisen verwendet werden.
  • Darüber hinaus löst eine elektrooptische Vorrichtung gemäß der Erfindung befriedigend das vorstehend erwähnte "pull-in"-Problem.
  • Der erste I/O-Punkt und der zweite I/O-Punkt können in einem Abstand voneinander angeordnet sein, der so groß ist, wie dies die relevante optische Schaltungstechnologie erlaubt. Hinsichtlich der Erfindung ist es lediglich notwendig, dass die elektrooptische Vorrichtung mit dem Lichtstrahl wechselwirkt, der von dem ersten I/O-Punkt zu dem zweiten I/O-Punkt übertragen wird. In diesem Sinne können beide I/O-Punkte physikalisch in den Wänden integriert sein, die das leitfähige Element umgeben. Diese können jedoch ebenso physikalisch von den Wänden getrennt sein, die das leitfähige Element der optischen Schaltung umgeben, und es kann sich bei diesen um physikalisch getrennte Teile handeln. In diesem Sinne ist die elektrooptische Vorrichtung als eine funktionale Anordnung von Elementen zu verstehen, obwohl diese Elemente physikalisch getrennt sind. Darüber hinaus sollte man verstehen, dass es sich bei dem I/O-Punkt einfach um eine Öffnung handelt, durch die das Licht durchtreten kann. Die optische Faser oder im Allgemeinen die Vorrichtung, die dazu verwendet wird, um das Licht zu dem I/O-Punkt zu leiten, muss nicht als Teil der elektrooptischen Vorrichtung aufgefasst werden.
  • Im Allgemeinen wird ein Teil der Oberfläche des leitfähigen Elements die Funktion einer optischen Betätigungsoberfläche erfüllen. In bestimmten Fällen handelt es sich bei dieser Oberfläche um eine Blendenoberfläche, deren grundlegende Funktion es ist, den Lichtstrahl daran zu hindern, den entsprechenden I/O-Punkt zu erreichen. In anderen Fällen wird es sich bei dieser Oberfläche um eine reflektierende Oberfläche handeln, deren grundlegende Funktion es ist, den Lichtstrahl mittels Reflexion in eine bestimmte Richtung abzulenken.
  • Ein weiterer zusätzlicher Vorteil der elektrooptischen Vorrichtung gemäß der Erfindung ist der Folgende. Bei herkömmlichen elektrostatischen Relais gibt es keine Möglichkeit, wenn das leitfähige Element in einer gegebenen Position anhaftet (was zum großen Teil unter anderem von der Feuchtigkeit abhängt), dieses wieder loszumachen (mit der Ausnahme durch externe Mittel, wie beispielsweise durch ein Trocknen), da aufgrund der Tatsache, dass die Wiederherstellungskraft elastisch ist, diese immer dieselbe ist (lediglich von der Position abhängig) und nicht vergrößert werden kann. Wenn das leitfähige Element in einer elektrooptischen Vorrichtung gemäß der Erfindung anhaftet, dann wird es im Gegensatz dazu immer möglich sein, dieses freizugeben, indem die Spannung erhöht wird.
  • Je nach der Geometrie des Zwischenraums und der Positionierung der Kondensatorplatten können zahlreiche unterschiedliche Typen von elektrooptischen Vorrichtungen mit zahlreichen Anwendungen und Funktionsmodi erzeugt werden.
  • Beispielsweise kann sich das leitfähige Element auf unterschiedliche Arten und Weisen bewegen:
    • – Eine erste Möglichkeit besteht darin, dass sich das leitfähige Element entlang des Zwischenraums in einer Translationsbewegung bewegt, d.h. auf eine im Wesentlichen geradlinige Art und Weise (natürlich mit der Ausnahme von möglichen Schocks oder Schwingungen und/oder Bewegungen, die durch unplanmäßige und unerwünschte äußere Kräfte hervorgerufen werden), und zwar zwischen der ersten und der zweiten Zone.
    • – Eine zweite Möglichkeit besteht darin, dass sich das leitfähige Element entlang des Zwischenraums in einer Bewegung bewegt, die eine Translationsbewegung zwischen der ersten und der zweiten Zone, die durch die erzeugten elektrostatischen Kräfte induziert wird, und eine Bewegung kombiniert, die senkrecht zu der ersten Bewegung verläuft und durch eine Coriolis-Kraft induziert wird. Diese Lösung wird nachstehend detaillierter beschrieben.
  • Eine bevorzugte Ausführungsform wird erzielt, wenn sich die erste Kondensatorplatte in der zweiten Zone befindet. Alternativ kann die elektrooptische Vorrichtung derart ausgestaltet sein, dass sich die erste Kondensatorplatte in der ersten Zone befindet. Im ersten Fall wird eine elektrooptische Vorrichtung bereitgestellt, die eine niedrigere Aktivierungsspannung aufweist und die schneller ist. Auf der anderen Seite ist im zweiten Fall die elektrooptische Vorrichtung langsamer, was bedeutet, dass die Schocks, die von dem leitfähigen Element erfahren werden, und die Stops sanfter sind und der Energieverbrauch niedriger ist. Auf diese Art und Weise kann man zwischen der einen oder der anderen Alternative wählen, und zwar je nach den besonderen Anforderungen in jedem Fall.
  • Wenn sich das leitfähige Element in Berührung mit den ersten Stoppern befindet, d.h. wenn dieses mit der optischen Schaltung wechselwirkt, dann kann das leitfähige Element mit unterschiedlichen Krafttypen bewegt werden, die nachstehend detaillierter beschrieben werden. Um das leitfähige Element zu den ersten Stoppern zurückzuführen, ist es ausreichend, eine Spannung zwischen der ersten und der zweiten Konden satorplatte anzulegen. Dies bewirkt, dass das leitfähige Element in Richtung der zweiten Zone angezogen wird, was wiederum den Zustand des Lichtdurchgangs zwischen dem ersten und dem zweiten I/O-Punkt verändert.
  • Sollten sich die erste Kondensatorplatte in der ersten Zone und die zweite Kondensatorplatte in der zweiten Zone befinden, besteht ein Verfahren zum Erzeugen der notwendigen Kraft, um das in dem vorstehenden Absatz erwähnte leitfähige Element zu bewegen, aus der Hinzufügung einer dritten Kondensatorplatte, die in der zweiten Zone angeordnet ist, wobei die dritte Kondensatorplatte kleiner als oder genauso groß wie die erste Kondensatorplatte ist und wobei die zweite und die dritte Kondensatorplatte zusammen größer als die erste Kondensatorplatte sind. Bei dieser Anordnung befindet sich die erste Kondensatorplatte auf einer Seite des Zwischenraums und die zweite und die dritte Kondensatorplatte befinden sich auf der anderen Seite des Zwischenraums und in der Nähe voneinander. Auf diese Art und Weise kann die Bewegung des leitfähigen Elements mittels elektrostatischer Kräfte in beide Richtungen bewirkt werden.
  • Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wird erreicht, wenn die elektrooptische Vorrichtung zusätzlich eine dritte Kondensatorplatte umfasst, die in der zweiten Zone angeordnet ist, sowie eine vierte Kondensatorplatte, die in der ersten Zone angeordnet ist, wobei die erste Kondensatorplatte und die zweite Kondensatorplatte identisch sind und die dritte Kondensatorplatte und die vierte Kondensatorplatte identisch sind. Wenn es erwünscht wird, dass sich das leitfähige Element in Richtung der zweiten Zone bewegt, dann kann man tatsächlich auf diese Art und Weise eine Spannung an die erste und die vierte Kondensatorplatte einerseits und an die zweite oder die dritte Kondensatorplatte andererseits legen. Da sich das leitfähige Element in Richtung des Orts bewegen wird, an dem die kleinste Kondensatorplatte angeordnet ist, wird sich dieses in Richtung der zweiten Zone bewegen. Ebenso kann eine Bewegung des leitfähigen Elements in Richtung der ersten Zone erreicht werden, indem eine Spannung an die zweite und die dritte Kondensatorplatte und an die erste oder die vierte Kondensatorplatte angelegt wird. Der Vorteil dieser Lösung gegenüber der einfacheren Lösung mit drei Kondensatorplatten besteht darin, dass diese vollständig symmetrisch ist. Mit anderen Worten: Diese Lösung liefert genau dasselbe Verhalten der elektrooptischen Vorrichtung, und zwar unabhängig davon, ob sich das leitfähige Element in Richtung der zweiten Zone oder in Richtung der ersten Zone bewegt. Vorteilhafterweise sind die erste, die zweite, die dritte und die vierte Kondensatorplatte alle jeweils identisch miteinander, da es im Allgemeinen vorteilhaft ist, dass die elekt rooptische Vorrichtung in ihrer Ausgestaltung hinsichtlich mehrerer Aspekte symmetrisch ist. Auf der einen Seite gibt es eine Symmetrie zwischen der ersten und der zweiten Zone, wie dies vorstehend erwähnt worden ist. Auf der anderen Seite ist es notwendig, andere Arten von Symmetrie beizubehalten, um andere Probleme zu vermeiden, wie beispielsweise die Probleme einer Rotation oder eines Schwingens des leitfähigen Elements, die nachstehend beleuchtet werden. In dieser Hinsicht ist es insbesondere vorteilhaft, dass die elektrooptische Vorrichtung zusätzlich eine fünfte Kondensatorplatte umfasst, die in der ersten Zone angeordnet ist, sowie eine sechste Kondensatorplatte, die in der zweiten Zone angeordnet ist, wobei die fünfte Kondensatorplatte und die sechste Kondensatorplatte identisch miteinander sind. Auf der einen Seite bringt ein Erhöhen der Anzahl von Kondensatorplatten den Vorteil einer besseren Kompensierung von Herstellungsabweichungen auf. Auf der anderen Seite können die mehreren unterschiedlichen Platten unabhängig voneinander aktiviert werden, und zwar sowohl hinsichtlich der angelegten Spannung als auch hinsichtlich der Aktivierungszeit. Die sechs Kondensatorplatten können alle identisch miteinander sein oder alternativ können die drei Platten auf einer Seite unterschiedliche Größen aufweisen. Dies ermöglicht eine Minimierung der Aktivierungsspannungen. Eine elektrooptische Vorrichtung, die drei oder mehr Kondensatorplatten in jeder Zone aufweist, erlaubt das Erreichen aller nachstehenden Ziele:
    • – sie kann in beide Richtungen symmetrisch betrieben werden,
    • – sie weist eine Ausgestaltung auf, die eine minimale Aktivierungsspannung bei gegebenen Abmessungen der gesamten elektrooptischen Vorrichtung ermöglicht,
    • – sie ermöglicht eine Minimierung des Strom- und des Energieverbrauchs und außerdem einen gleichförmigeren Betrieb der elektrooptischen Vorrichtung,
    • – sie erlaubt eine Ausgestaltung der Kondensatorplatten mit einer zentralen Symmetrie oder Asymmetrie relativ zu dem Schwerpunkt, so dass der resultierende Impuls, der auf den freien Leiter ausgeübt wird, verschwindet oder nicht verschwindet, und zwar je nach den Bedürfnissen von jedem besonderen Fall.
  • Im Allgemeinen führt das Erhöhen der Anzahl von Kondensatorplatten in jeder Zone zu einer größeren Flexibilität und Vielseitigkeit hinsichtlich des Designs bzw. der Ausgestaltung und ermöglicht gleichzeitig, dass der Effekt von Herstellungsabweichungen vermindert wird, da die Abweichungen von jeder Platte durch die Abweichungen der übrigen Platten kompensiert werden.
  • Vorteilhafterweise umfasst die elektrooptische Vorrichtung einen zweiten Stopper (oder so viele zweite Stopper, wie es erste Stopper gibt), und zwar zwischen der ersten Zone und dem leitfähigen Element. Auf diese Art und Weise erreicht man ebenso eine geometrische Symmetrie zwischen der ersten Zone und der zweiten Zone. Wenn sich das leitfähige Element in Richtung der zweiten Zone bewegt, kann es dies tun, bis es mit den ersten Stoppern in Berührung kommt, was den Zustand des Lichtdurchgangs zwischen den I/O-Punkten verändern wird. Wenn sich das leitfähige Element in Richtung der ersten Zone bewegt, kann es dies tun, bis es mit dem zweiten Stopper bzw. den zweiten Stoppern in Berührung gelangt. Auf diese Art und Weise bzw. in diesem Sinne ist die Bewegung, die das leitfähige Element vollführt, symmetrisch.
  • Eine vorteilhafte Variation des vorstehenden Falls wird erreicht, wenn die elektrooptische Vorrichtung einen dritten I/O-Punkt und einen vierten I/O-Punkt umfasst, die zwischen der ersten Zone und dem leitfähigen Element angeordnet sind, so dass das leitfähige Element den Zustand des Lichtdurchgangs einer zweiten optischen Schaltung modifiziert, wenn dieses mit dem zweiten Stopper oder den zweiten Stoppern in Berührung steht. In der Tat kann in diesem Fall die elektrooptische Vorrichtung zwei elektrische Schaltungen alternierend verbinden.
  • Vorteilhafterweise weist jede der Anordnungen von Kondensatorplatten, die jeweils in der ersten Zone und der zweiten Zone angeordnet sind, eine zentrale Symmetrie hinsichtlich eines Symmetriezentrums auf, wobei das Symmetriezentrum mit dem Schwerpunkt des leitfähigen Elements zusammenfällt. In der Tat erzeugt jede Anordnung der Kondensatorplatten, die in jeder der Zonen angeordnet sind, ein Kraftfeld hinsichtlich des leitfähigen Elements. Wenn die resultierende Kraft dieses Kraftfeldes eine nicht verschwindende Komponente relativ zu dem Massenschwerpunkt des leitfähigen Elements aufweist, dann bewegt sich das leitfähige Element nicht nur geradlinig fort, sondern vollführt zusätzliche eine Rotation um dessen Schwerpunkt. In diesem Sinne ist es wünschenswert, die Plattenanordnung jeder Zone zentral symmetrisch auszugestalten, wo diese Rotation keine Bedeutung hat, oder im Gegensatz dazu kann es wünschenswert sein, eine zentrale Asymmetrie zu erzeugen, und zwar dort, wo man ein Interesse daran hat, eine Rotation des leitfähigen Elements um dessen Massenschwerpunkt hervorzurufen, um beispielsweise Reibungs- und/oder Haftungskräfte zu überwinden.
  • Das leitfähige Element ist üblicherweise physikalisch in dem Zwischenraum zwischen der ersten Zone, der zweiten Zone und den Seitenwänden eingeschlossen.
  • Um ein Anhaften und starke Reibungskräfte zu vermeiden, ist es vorteilhaft, dass das leitfähige Element abgerundete Außenflächen aufweist. Vorzugsweise ist das leitfähige Element zylindrisch oder sphärisch. Die sphärische Lösung beschränkt die Reibungskräfte und das Anhaften in allen Richtungen auf ein Mindestmaß, während die zylindrische Lösung, wobei die Böden des Zylinders der ersten und der zweiten Zone zugewandt sind, es erlaubt, verminderte Reibungskräfte mit den Seitenwänden und den Oberflächen zu erreichen, die den Kondensatorplatten zugewandt sind, die groß und hinsichtlich der Erzeugung der elektrostatischen Kräfte effizient sind.
  • Sollte das leitfähige Element eine Oberseite und eine Unterseite aufweisen, die senkrecht zu der Bewegung des leitfähigen Elements verlaufen, sowie wenigstens eine Seitenfläche, dann ist es ebenso vorteilhaft, dass die Seitenfläche kleine Vorsprünge aufweist. Diese Vorsprünge ermöglichen eine weitere Verminderung des Anhaftens und der Reibungskräfte zwischen der Seitenfläche und den Seitenwänden des Zwischenraums.
  • Vorteilhafterweise ist das leitfähige Element hohl. Dies ermöglicht eine kleinere Masse und führt somit zu einer geringeren Trägheit.
  • Sollte die elektrooptische Vorrichtung zwei Kondensatorplatten (die erste Platte und die zweite Platte) aufweisen, wobei sich beide in der zweiten Zone befinden, dann ist es vorteilhaft, dass die erste Kondensatorplatte und die zweite Kondensatorplatte dieselbe Oberfläche aufweisen, da auf diese Art und Weise die minimale Aktivierungsspannung für eine identische Oberfläche der Gesamtvorrichtung erhalten wird.
  • Sollte die elektrooptische Vorrichtung zwei Kondensatorplatten (die erste Platte und die zweite Platte) aufweisen, wobei sich die erste Kondensatorplatte in der ersten Zone und die zweite Kondensatorplatte in der zweiten Zone befindet, dann ist es vorteilhaft, dass die erste Kondensatorplatte eine Oberfläche aufweist, die doppelt so groß ist wie die Oberfläche der zweiten Kondensatorplatte, da auf diese Art und Weise die minimale Aktivierungsspannung für dieselbe Oberfläche der gesamten Vorrichtung erreicht wird.
  • Ein weiteres Ziel der Erfindung betrifft bevorzugte Verwendungen von elektrooptischen Vorrichtungen gemäß der Erfindung. Zusätzlich zu der Verwendung als ein optischer Schalter und als ein optischer Kommutator kann die elektrooptische Vorrichtung gemäß der Erfindung als ein Sensor für unterschiedliche physikalische Größen verwendet werden. In solchen Fällen übt die physikalische Größe, die man messen möchte, eine Kraft aus, um das leitfähige Element zu bewegen, und mittels einer gegebenen Spannung, die an die Kondensatorplatten angelegt wird, wird eine Kraft erzeugt, die der ersteren entgegenwirkt. Indem abgetastet wird, ob der Zustand des Lichtdurchgangs modifiziert wird, kann die Spannung modifiziert werden, die dazu erforderlich ist, der Kraft entgegenzuwirken, die von der zu messenden Größe erzeugt wird. Die Bestimmung der erforderlichen Spannung ermöglicht die Bestimmung der physikalischen Größe, die man messen möchte. Im Allgemeinen ermöglicht die Miniaturisierung den gleichzeitigen Einbau von mehreren Sensoren, was dazu führt, dass die Bestimmung des entsprechenden Werts verlässlicher ist. Die Steigerung der Verlässlichkeit ist eine Folge der Fähigkeit, dass diese unterschiedlichen Sensoren dieselbe Größe messen und anschließend ein Mittelwert berechnet wird. Eine besonders vorteilhafte Alternative wird erhalten, indem eine elektrooptische Vorrichtung gemäß der Erfindung mit I/O-Punkten in beiden Zonen angeordnet wird, da man in diesem Fall die untersuchte physikalische Größe mittels der Zeit messen kann, die zwischen der Modifizierung des Zustands des Lichtdurchgangs zwischen den I/O-Punkten einer Zone und der Modifizierung des Zustands des Lichtdurchgangs zwischen den I/O-Punkten der anderen Zone bei konstanter Spannung (oder sogar wenn die Spannung variiert wird, und zwar als ein weiterer zu berücksichtigender Parameter) verstreicht. Mehrere spezifische Beispiele werden nachstehend beschrieben:
    Beschleunigungsmesser (accelerometer): Die Kraft aufgrund der externen Beschleunigung bewegt das leitfähige Element, wodurch das leitfähige Element von dem ersten Stopper getrennt wird. Die an die Kondensatorplatten angelegte Spannung erzeugt eine entgegen gerichtete Kraft. Wenn das leitfähige Element wieder in Berührung mit dem ersten Stopper kommt und der Zustand des Lichtdurchgangs wiederum modifiziert wird, dann kann die erforderliche Spannung und somit die Beschleunigung bestimmt werden, der das leitfähige Element unterzogen worden ist. Dies kann ebenso in umgekehrter Richtung erfolgen (im Allgemeinen ist dies für alle Sensoren der Fall), so dass es die externe Beschleunigung ist, die das leitfähige Element zu dem ersten Stopper bewegt. Die Miniaturisierung erlaubt die Bereitstellung von verschiedenen Sensoren, die gemäß den drei Koordinatenachsen orientiert sind. Ein besonderes Beispiel für diese Verwendung ist ein Neigungsmeter (tiltmeter).
  • Drucksensor: Wenn das elektrische Element zwei Kammern trennt, die unterschiedlichen Drücken ausgesetzt sind (einem zu bestimmenden Druck und einem Referenzdruck), wobei der Druck der Luft oder im Allgemeinen irgendeines nicht leitenden Fluids auf eine Seite des leitfähigen Elements aufgebracht wird, dann wird das letztere dazu neigen, sich weg vom (oder hin zum) ersten Stopper zu bewegen. Die Spannung, die dazu erforderlich ist, um das leitfähige Element wiederum zurück zum Stopper zu bringen (oder um dieses davon weg zu bewegen), ermöglicht es, den Druck des Fluids oder insbesondere den Druckunterschied zwischen dem Fluid und der Referenzkammer zu bestimmen. Ein besonderes Beispiel dieses Sensortyps ist ein Mikrofon.
  • Flussratensensor: Wenn das leitfähige Element eine Öffnung aufweist, durch die ein Fluidstrom durchtreten kann, oder wenn dieses einen Vorsprung aufweist, der in einen Fluidstrom eingetaucht ist, dann kann die elektrooptische Vorrichtung gemäß der Erfindung als ein Flussratensensor verwendet werden. Wie in den vorstehend beschriebenen Beispielen ist es möglich, mittels einer gegebenen Spannung, die an die Kondensatorplatten angelegt wird, der Kraft entgegen zu wirken, die durch die Größe erzeugt wird, die man messen möchte, und zwar in diesem Fall die hydraulische oder aerodynamische Kraft, die durch den Fluidstrom erzeugt wird. Wie im Fall des Drucksensors sollte das Fluid kein elektrischer Leiter sein.
  • Temperatursensor: In diesem Fall sollte berücksichtigt werden, dass die Zeit, die es dauert, dass sich die elektrooptische Vorrichtung von einem Stopper zu einem anderen bewegt, im Wesentlichen von der externen Beschleunigung, der angelegten Spannung und den Oberflächenkoeffizienten der Kondensatorplatten abhängt. Wenn diese Platten aus Materialien hergestellt sind, die unterschiedliche Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweisen, dann ändern sich die Oberflächenkoeffizienten der Kondensatorplatten mit der Temperatur. Auf diese Art und Weise gibt es eine Beziehung zwischen der Schaltzeit und der Temperatur für eine gegebene Spannung, die an die Platten angelegt ist. Aus demselben Grund wird die minimale Spannung, die erforderlich ist, damit die elektrooptische Vorrichtung kommutatiert, von der Temperatur abhängen.
  • Akustische Anwendungen (Lautsprecher): Wenn das leitfähige Element mit den Stoppern zusammenstößt oder gegen die Kondensatorplatten stößt, die dieses anziehen, dann wird ein Geräusch erzeugt. Indem eine große Anzahl von elektrooptischen Vorrichtungen koordiniert wird, die auf einem einzelnen Chip integriert werden können, kann man die unterschiedlichen akustischen Wellen zusammen in Phase sammeln und somit eine resultierende akustische Welle erzeugen, die hörbar ist. Diese hörbare akustische Welle ist hochgradig gerichtet. Dies kann ein Vorteil sein, wenn man Wellen verwenden möchte, die in eine Richtung gerichtet sind. Alternativ können die elektrooptischen Vorrichtungen verteilt sein und/oder in unterschiedliche Richtungen aktiviert werden und/oder Zeitphasenschritte aufweisen, um eine in mehrere Richtungen gerichtete Welle zu erhalten. Es ist außerdem möglich, die Direktionalität zu steuern, indem der genaue Moment gesteuert wird, zu dem jede elektrooptische Vorrichtung aktiviert wird, d.h. indem die relativen Zeitphasenschritte zwischen den elektrooptischen Vorrichtungen gesteuert werden. Auf diese Art und Weise kann man dynamisch die Direktionalität der akustischen Welle verändern, so dass diese in eine Richtung oder eine andere Richtung gerichtet werden kann, ohne dass die geometrische Verteilung der elektrooptischen Vorrichtungen geändert werden muss. Die Tatsache, dass jede elektrooptische Vorrichtung den Zustand des Lichtdurchgangs modifiziert, und zwar bei der Berührung mit dem ersten Stopper, erlaubt eine Bestimmung des genauen Zeitpunkts, zu dem das leitfähige Element mit dem ersten Stopper zusammenstößt.
  • Detektor für Coriolis-Kräfte (gewöhnlich bekannt als "Gyrostats"): Diese Detektoren bestimmen die Rotationsgeschwindigkeit eines Objekts, indem die Coriolis-Kraft bestimmt wird. Um dies zu tun, benötigt man eine elektrooptische Vorrichtung, die Kondensatorplatten aufweist, die in der ersten Zone und in der zweiten Zone angeordnet sind, sowie erste Stopper und zweite Stopper, die auf einer Achse angeordnet sind, die senkrecht zu der Achse erste Zone – zweite Zone verläuft. Das leitfähige Element sollte sich in kontinuierlicher Bewegung von einem Ende zum anderen befinden, so dass dieses andauernd eine gegebene Geschwindigkeit aufweist, die von der Spannung abhängt, die an die Kondensatorplatten angelegt ist. Wenn eine Rotationsgeschwindigkeit vorhanden ist, die senkrecht zu der Ebene verläuft, die durch die Bewegungsachse (Achse erste Zone – zweite Zone) und den ersten Stoppern und den zweiten Stoppern ausgebildet wird, dann erfährt das leitfähige Element eine Coriolis-Beschleunigung, die senkrecht zu der Achse erste Zone – zweite Zone ist. Dies bedeutet, dass das leitfähige Element die Stopper an einer Seite (oder an der gegenüber liegenden Seite, je nach der Rotationsrichtung) berührt, wenn die an die Kondensatorplatten angelegte Spannung und somit die Geschwindigkeit, mit der sich das leitfähige Element bewegt, hinreichend hoch ist. Beim Berühren der Stopper wird der Zustand des Lichtdurchgangs modifiziert, um somit zu bestätigen, dass die dafür notwendigen Bedingungen erreicht worden sind. Die Größe der externen Rotation wird somit mit der Größe der an die Kondensatorplatten angelegten Spannung in Beziehung stehen und die Rotationsrichtung kann auf der Grundlage der Information bestimmt werden, welches der beiden Kontaktpaare berührt worden ist, wobei berücksichtigt wird, dass die Geschwindigkeitsrichtung zu einer solchen Zeit mit dem leitfähigen Element im Verhältnis steht. Sensoren dieses Typs können gleichzeitig in drei senkrechten Richtungen angeordnet werden, was es ermöglicht, die Größe jedweder Rotation im Raum zu bestimmen.
  • Gassensor: Sollte das leitfähige Element aus einem Material bestehen, das dazu geeignet ist, mit Molekülen eines gegebenen Gases zu reagieren und/oder Moleküle eines gegebenen Gases zu absorbieren (oder für den Fall, dass ein derartiges Material in dem leitfähigen Element enthalten ist), dann wird ein leitfähiges Element erhalten, das je nach der Konzentration des Gases eine variable Masse aufweist. Diese Änderung der Masse beeinflusst die Aktivierungsspannung sowie die Zeitdauer, die benötigt wird, um sich von einem Ende zum anderen zu bewegen. Die Gaskonzentration kann somit bestimmt werden.
  • Im Allgemeinen kann in allen vorstehend beschriebenen Sensoren die entsprechende Größe bestimmt werden, indem in jedem Fall die minimale Spannung bestimmt wird, die erforderlich ist, um die elektrooptische Vorrichtung zu schalten, oder indem die Schaltzeit für eine feststehende angelegte Spannung bestimmt wird. Im Allgemeinen ist es einfacher, die Schaltzeit zu bestimmen, da diese unter Verwendung digitaler Technologie ohne weiteres erhöht werden kann, während das Erzeugen variabler Spannungen die Verwendung analoger Schaltkreise impliziert. Wenn jedoch die Spannung detektiert wird, die die elektrooptische Vorrichtung schaltet, dann gibt es den Vorteil, dass die elektrooptische Vorrichtung viel weniger häufig kommutatiert, wodurch die Abnutzung vermindert wird und die Langzeitverlässlichkeit und die Lebenszeit gesteigert wird.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Weitere Vorteile und Eigenschaften der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung, in der ohne irgendeine Beschränkung einige bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben werden.
  • 1 zeigt ein vereinfachtes Diagramm einer elektrooptischen Vorrichtung mit zwei Kondensatorplatten in der zweiten Zone davon.
  • 2 zeigt ein vereinfachtes Diagramm einer elektrooptischen Vorrichtung mit zwei Kondensatorplatten, wobei sich jeweils eine Kondensatorplatte in einer Zone davon befindet.
  • 3 zeigt ein vereinfachtes Diagramm einer elektrooptischen Vorrichtung mit drei Kondensatorplatten.
  • 4 zeigt eine perspektivische Ansicht einer ersten Ausführungsform einer elektrooptischen Vorrichtung gemäß der Erfindung, und zwar ohne Abdeckung.
  • 5 zeigt eine Draufsicht der elektrooptischen Vorrichtung von 4.
  • 6 zeigt eine Draufsicht einer ersten Variante der elektrooptischen Vorrichtung von 4, und zwar mit zwei Paaren von I/O-Punkten.
  • 7 zeigt eine Draufsicht einer zweiten Variante der elektrooptischen Vorrichtung von 4.
  • 8 zeigt eine Draufsicht einer dritten Variante der elektrooptischen Vorrichtung von 4.
  • 9 zeigt eine perspektivische Ansicht einer zweiten Ausführungsform einer elektrooptischen Vorrichtung gemäß der Erfindung.
  • 10 zeigt eine perspektivische Ansicht der elektrooptischen Vorrichtung von 9, wobei die Komponenten des oberen Endes entfernt worden sind.
  • 11 zeigt eine perspektivische Ansicht der unteren Elemente der elektrooptischen Vorrichtung von 9.
  • 12 zeigt eine perspektivische Ansicht einer dritten Ausführungsform einer elektrooptischen Vorrichtung gemäß der Erfindung.
  • 13 zeigt eine perspektivische Ansicht einer vierten Ausführungsform einer elektrooptischen Vorrichtung gemäß der Erfindung.
  • 14 zeigt eine Draufsicht der elektrooptischen Vorrichtung von 13.
  • 15 zeigt eine Draufsicht einer Variante der elektrooptischen Vorrichtung von 13.
  • 16 zeigt eine perspektivische Ansicht einer fünften Ausführungsform einer elektrooptischen Vorrichtung gemäß der Erfindung.
  • 17 zeigt eine perspektivische Ansicht einer sechsten Ausführungsform einer elektrooptischen Vorrichtung gemäß der Erfindung.
  • 18 zeigt eine Kugel, die mit einer Oberflächen-Mikrobearbeitung hergestellt worden ist.
  • 19 zeigt eine perspektivische Ansicht einer siebten Ausführungsform einer elektrooptischen Vorrichtung gemäß der Erfindung.
  • 20 zeigt eine Draufsicht ohne Abdeckung einer achten Ausführungsform einer elektrooptischen Vorrichtung gemäß der Erfindung.
  • Wie es sich aus dem Nachstehenden ergibt, umfassen die bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung, die in den Figuren dargestellt sind, eine Kombination der mehreren unterschiedlichen Alternativen und Optionen, die vorstehend beschrieben worden sind, wobei ein Fachmann erkennen wird, dass diese Alternativen und Optionen auf andere Arten und Weisen miteinander kombiniert werden können.
  • Detaillierte Beschreibung einiger Ausführungsformen der Erfindung
  • 1 zeigt einen ersten grundlegenden Funktionsmodus einer elektrooptischen Vorrichtung gemäß der Erfindung. Die elektrooptische Vorrichtung definiert einen Zwischenraum 25, in dem ein leitfähiges Element 7 untergebracht ist, das sich ungehindert durch den Zwischenraum 25 bewegen kann, da es physikalisch ein freies Teil ist, das nicht physikalisch mit den Wänden verbunden ist, die den Zwischenraum 25 definieren. Die elektrooptische Vorrichtung definiert außerdem eine erste Zone auf der linken Seite von 1 und eine zweite Zone auf der rechten Seite von 1. In der zweiten Zone sind eine erste Kondensatorplatte 3 und eine zweite Kondensatorplatte 9 angeordnet. In dem in 1 dargestellten Beispiel weisen beide Kondensatorplatten 3 und 9 unterschiedliche Oberflächen auf, obgleich sie identisch sein können. Die erste Kondensatorplatte 3 und die zweite Kondensatorplatte 9 sind mit einem Steuer schaltkreis (CC; control circuit) verbunden. Beim Anlegen einer Spannung zwischen der ersten Kondensatorplatte 3 und der zweiten Kondensatorplatte 9 wird das leitfähige Element in 1 immer nach rechts gezogen, und zwar in Richtung der Kondensatorplatten 3 und 9. Das leitfähige Element 7 wird nach rechts bewegt, bis dieses durch erste Stopper bzw. Stopps 13 gestoppt wird, wobei zu dieser Zeit der Zustand eines Lichtdurchgangs in einer optischen Schaltung, die nicht in diesem Diagramm dargestellt ist, modifiziert wird.
  • 2 zeigt einen zweiten grundlegenden Funktionsmodus einer elektrooptischen Vorrichtung gemäß der Erfindung. Die elektrooptische Vorrichtung definiert wiederum einen Zwischenraum 25, in dem ein leitfähiges Element 7 untergebracht ist, das sich ungehindert innerhalb des Zwischenraums 25 bewegen kann, sowie eine erste Zone auf der linken Seite von 2 und eine zweite Zone auf der rechten Seite von 2. Eine zweite Kondensatorplatte 9 ist in der zweiten Zone angeordnet, während eine erste Kondensatorplatte 3 in der ersten Zone angeordnet ist. Die erste Kondensatorplatte 3 und die zweite Kondensatorplatte 9 sind mit einer Steuerschaltung bzw. einem Steuerschaltkreis (CC; control circuit) verbunden. Indem eine Spannung zwischen der ersten Kondensatorplatte 3 und der zweiten Kondensatorplatte 9 angelegt wird, wird das leitfähige Element immer zu der rechten Seite von 2 in Richtung der kleineren Kondensatorplatte angezogen, d.h. in Richtung der zweiten Kondensatorplatte 9. Aus diesem Grund ist die Tatsache, dass in dem in 2 dargestellten Beispiel beide Kondensatorplatten 3 und 9 unterschiedliche Oberflächen aufweisen, absolut notwendig, da sich dann, wenn diese gleiche Oberflächen aufweisen würden, das leitfähige Element in keine Richtung bewegen würde. Das leitfähige Element 7 wird sich nach rechts bewegen, bis dieses von den ersten Stoppern 13 gestoppt wird, wobei zu diesem Zeitpunkt der Zustand des Lichtdurchgangs in einer optischen Schaltung, die in diesem Diagramm nicht dargestellt ist, modifiziert werden wird. Auf der linken Seite befinden sich zweite Stopper 19, die in diesem Fall nicht irgendeiner Referenzfunktion für die Modifizierung des Zustands des Lichtdurchgangs einer optischen Schaltung dienen, sondern das leitfähige Element 7 daran hindern, an die erste Kondensatorplatte 3 anzustoßen. In diesem Fall können die Stopper 19 entfernt werden, da es kein Problem darstellt, wenn das leitfähige Element 7 in Berührung mit der ersten Kondensatorplatte 3 kommt. Dies liegt daran, dass auf dieser Seite lediglich eine Kondensatorplatte vorhanden ist, da dann, wenn es mehr als eine Kondensatorplatte geben würde und diese mit unterschiedlichen Spannungen verbunden wären, die Stopper notwendig sein könnten, um einen Kurzschluss zu vermeiden.
  • Die Konfigurationen der elektrooptischen Vorrichtungen der 1 und 2 sind dazu geeignet, als Sensoren verwendet zu werden, wobei die zu messende Größe eine Kraft ausübt, der durch die elektrostatische Kraft entgegengewirkt wird, die in dem leitfähigen Element 7 induziert wird. Wie dargestellt, muss in beiden Fällen die zu messende Größe eine Kraft ausüben, die dahin wirkt, das leitfähige Element 7 von den ersten Stoppern 13 weg zu bewegen, während die elektrostatische Kraft dahin wirkt, dieses in deren Richtung zu bewegen. Eine elektrooptische Vorrichtung kann jedoch ausgestaltet werden, um in genau der entgegengesetzten Art und Weise zu arbeiten: so dass die zu messende Größe dahin wirkt, das leitfähige Element 7 in Richtung der ersten Stopper zu bewegen, während die elektrostatische Kraft dahingehend wirkt, dieses von diesen weg zu bewegen. In diesem Fall müssen die ersten Stopper 13 in den 1 und 2 auf der linken Seite angeordnet werden. In 1 ist diese Möglichkeit mit Hilfe der Bezugsziffern angedeutet worden, die durch eine gestrichelte Linie verbunden sind. Wenn die Stopper an beiden Seiten angeordnet werden, dann kann der Sensor eine Größe in beiden Richtungen detektieren, obgleich die optische Schaltung dupliziert werden müsste und der Algorithmus der Steuerschaltung geändert werden müsste, und zwar von einem Versuch der Hinbewegung zu einem Versuch der Wegbewegung, wenn detektiert wird, dass eine Richtungsänderung stattgefunden hat, wie dies vorkommt, wenn eine Modifizierung des Zustands des Lichtdurchgangs nicht mit der minimalen Spannung erreicht wird, die 0 Volt beträgt. Es sollte darauf aufmerksam gemacht werden, dass das Vorzeichen der angelegten Spannung nicht die Bewegungsrichtung des leitfähigen Elements 7 beeinflusst.
  • Um eine Bewegung des leitfähigen Elements 7 mittels elektrostatischer Kräfte in beiden Richtungen zu erreichen, ist es notwendig, eine dritte Kondensatorplatte 11 bereitzustellen, wie dies in 3 dargestellt ist. Da sich das leitfähige Element 7 immer in die Richtung bewegen wird, in der die kleinste Kondensatorplatte angeordnet ist, ist es in diesem Fall notwendig, dass die dritte Kondensatorplatte 11 kleiner als die erste Kondensatorplatte 3 ist, dass jedoch die Summe der Oberflächen der zweiten Kondensatorplatte 9 und der dritten Kondensatorplatte 11 größer als die Oberfläche der ersten Kondensatorplatte 3 ist. Indem die erste Kondensatorplatte 3 und die zweite Kondensatorplatte 9 aktiviert werden, und indem diese mit unterschiedliche Spannungen, jedoch nicht mit der dritten Kondensatorplatte 11 verbunden werden, die in einem Zustand hoher Impedanz verbleibt, kann auf diese Art und Weise das leitfähige Element 7 nach rechts bewegt werden, während durch das Aktivieren der drei Kondensatorplatten 3, 9 und 11 das leitfähige Element 7 nach links bewegt werden kann. Im letzteren Fall werden die zweite Kondensatorplatte 9 und die dritte Kondensatorplatte 11 mit derselben Spannung versorgt und die erste Kondensatorplatte 3 steht unter einer anderen Spannung. Die elektrooptische Vorrichtung nach 3 weist zusätzlich zweite Stopper 19 auf, und zwar derart, dass diese zweiten Stopper 19 die Modifizierung des Zustands des Lichtdurchgangs einer zweiten optischen Schaltung ermöglichen.
  • Sollten zwei Kondensatorplatten jeweils in der ersten und der zweiten Zone bereitgestellt werden, dann kann die Bewegung des leitfähigen Elements 7 auf zwei unterschiedliche Arten hervorgerufen werden:
    • – indem eine Spannung zwischen den zwei Kondensatorplatten einer Zone angelegt wird, so dass das leitfähige Element von diesen angezogen wird (Funktion wie in 1),
    • – indem eine Spannung zwischen einer Kondensatorplatte einer Zone und einer Kondensatorplatte oder beiden Kondensatorplatten der anderen Zone angelegt wird, so dass das leitfähige Element 7 in Richtung der Zone angezogen wird, in der die elektrisch geladene Kondensatoroberfläche kleiner ist (Funktion wie in 2).
  • Nachstehend wird beschrieben, wie diese Mechanismen den Zustand des Lichtdurchgangs einer optischen Schaltung modifizieren können.
  • 4 zeigt eine elektrooptische Vorrichtung, die ausgestaltet ist, mit der EFAB-Technologie hergestellt zu werden. Diese Technologie zum Herstellen von Mikromechanismen mittels einer Schichtablagerung ist dem Fachmann bekannt und ermöglicht die Herstellung von zahlreichen Schichten und weist eine große Vielseitigkeit bei der Herstellung von dreidimensionalen Strukturen auf. Die elektrooptische Vorrichtung ist auf einem Substrat 1 angebracht, das als ein Träger dient und das in zahlreichen der beigefügten Zeichnungen der Einfachheit halber nicht dargestellt worden ist. Die elektrooptische Vorrichtung weist eine erste Kondensatorplatte 3 und eine vierte Kondensatorplatte 5 auf, die auf der linken Seite (gemäß 2) eines leitfähigen Elements 7 angeordnet sind, sowie eine zweite Kondensatorplatte 9 und eine dritte Kondensatorplatte 11, die auf der rechten Seite des leitfähigen Elements 7 angeordnet sind. Die elektrooptische Vorrichtung weist außerdem zwei erste Stopper 13 und zwei zweite Stopper 19 auf. Die elektrooptische Vorrichtung ist in ihrem oberen Teil abgedeckt, obgleich diese Abdeckung nicht dargestellt worden ist, um die inneren Details klar darstellen zu können. Die Abdeckung erstreckt sich zwischen den zwei Seitenwänden 29 oberhalb des leitfähigen Elements 7.
  • Das leitfähige Element 7 weist einen hohlen Innenraum 27 auf.
  • Die elektrooptische Vorrichtung verläuft gemäß 5 von links nach rechts und umgekehrt durch den Zwischenraum 25. 5 zeigt die Abdeckung, die das leitfähige Element daran hindert, sich aus dem oberen Ende heraus zu bewegen. Wie sich der Figur entnehmen lässt, befinden sich die ersten Stopper 13 und die zweiten Stopper 19 näher an dem leitfähigen Element 7 als die Kondensatorplatten 3, 5, 9 und 11. Auf diese Art und Weise kann sich das leitfähige Element 7 von links nach rechts bewegen, ohne die Kondensatorplatten 3, 5, 9 und 11 und deren entsprechende Steuerschaltungen bzw. Steuerschaltkreise zu stören. 5 zeigt, wie es diese Bewegung ermöglicht, den Zustand eines Lichtdurchgangs eine Lichtstrahls, der sich von einem I/O-Punkt zu einem anderen I/O-Punkt einer optischen Schaltung bewegt, zu modifizieren. Tatsächlich wird die elektrooptische Vorrichtung von einem Lichtstrahl durchkreuzt, der aus einem ersten I/O-Punkt 15 in Richtung eines zweiten I/O-Punkts 17 austritt. Wenn sich das leitfähige Element 7 in Berührung mit den ersten Stoppern 13 befindet (wobei es sich auch um einen einzelnen Stopper handeln könnte, wenn dieser in einer zentralen Position angeordnet wäre), dann wird der Durchgang des Lichtstrahls blockiert, was durch die entsprechende Schaltung bzw. durch den entsprechenden Schaltkreis detektiert werden könnte.
  • 6 zeigt eine Variante der vorstehend beschriebenen elektrooptischen Vorrichtung. In diesem Fall gibt es zwei optische Schaltungen, so dass es vier I/O-Punkte 15, 17, 21 und 23 gibt. Je nach dem, ob das leitfähige Element 7 die ersten Stopper 13 oder die zweiten Stopper 19 berührt, wird dieses den Lichtstrahl von der einen oder der anderen der zwei optischen Schaltungen blockieren.
  • Bei der in 7 dargestellten Variante ist das leitfähige Element 7 mit einem Vorsprung 47 bereitgestellt, der von den Wänden absteht, die das leitfähige Element 7 umschließen. Der Vorsprung 47 modifiziert den Zustand des Lichtdurchgangs zwischen dem ersten I/O-Punkt 15 und dem zweiten I/O-Punkt 17. Daher handelt es sich ersichtlicherweise bei der elektrooptischen Vorrichtung, wie sich dies der vorliegenden Beschreibung und den Ansprüchen entnehmen lassen sollte, nicht nur um den physischen Behälter, der das leitfähige Element 7 in dessen Innerem enthält, sondern ebenso die I/O-Punkte, und zwar sowohl wenn sich diese auf der Oberfläche des Behälters selbst befinden und wenn diese physikalisch von diesem getrennt sind. Ebenso ist es nicht notwendig, dass der Lichtstrahl, dessen Zustand geändert werden soll, physikalisch den Behälter durchquert, der das leitfähige Element 7 enthält, sondern es kann ebenso möglich sein, dass sich der Lichtstrahl außerhalb des Behälters fortpflanzt.
  • Ferner ist es außerdem möglich, ein leitfähiges Element 7 mit einem Vorsprung 47 auszugestalten, obgleich der Lichtstrahl den Behälter durchläuft. Somit ist es beispielsweise möglich, eine elektrooptische Vorrichtung, wie beispielsweise die von 5, zu konstruieren, bei der das leitfähige Element 7 einen Vorsprung aufweist, der äquivalent zu dem Vorsprung 47, jedoch kürzer als dieser ist, so dass dessen freies Ende zwischen der zweiten Kondensatorplatte 9 und der dritten Kondensatorplatte 11 angeordnet ist. Dieser Vorsprung erlaubt es, dass die Unterbrechung des Lichtstrahls zwischen dem ersten I/O-Punkt 15 und dem zweiten I/O-Punkt 17 besser sichergestellt ist.
  • Ferner ist es nicht notwendig, dass die Stopper bzw. Stopps physikalisch innerhalb des Behälters vorhanden sind, in dem das leitfähige Element 7 untergebracht ist. Somit könnte beispielsweise in der elektrooptischen Vorrichtung von 7 der erste Stopper 13 ein einzelner Stopper sein und physikalisch an das freie Ende des Vorsprungs 47 angrenzen.
  • 8 zeigt eine weitere Variante der elektrooptischen Vorrichtung. In diesem Fall wird der Lichtstrahl nicht einfach blockiert, sondern wird durch Reflexion zu einem dritten I/O-Punkt abgelenkt.
  • Den 9 bis 11 lässt sich eine weitere elektrooptische Vorrichtung entnehmen, die ausgestaltet ist, um mittels der EFAB-Technologie hergestellt zu werden. In diesem Fall bewegt sich das leitfähige Element 7 vertikal, wie sich dies den 9 bis 11 entnehmen lässt. Die Verwendung der einen oder der anderen Bewegungsalternative in der elektrooptischen Vorrichtung hängt von Ausgestaltungskriterien ab. Die Herstellungstechnologie besteht aus der Ablagerung mehrerer Schichten. In allen Figuren sind die vertikalen Dimensionen übertrieben dargestellt, d.h. die physikalischen Vorrichtungen sind viel flacher als dies in den Figuren dargestellt ist. Sollte der Wunsch bestehen, größere Kondensatorflächen zu erhalten, dann wird es bevorzugt, die elektrooptische Vorrichtung in einer Form auszubilden, die der in den 9 bis 11 (vertikale elektrooptische Vorrichtung) dargestellten Form ähnelt, während eine elek trooptische Vorrichtung mit einer Form, die der in den 4 bis 8 (horizontale elektrooptische Vorrichtung) dargestellten Form ähnelt, angebrachter wäre, wenn eine geringere Anzahl von Schichten erwünscht wird. Sollten bestimmte spezifische Technologien verwendet werden (wie solche, die unter den Namen polyMUMPS, Dalsa, SUMMIT, Tronic's, Qinetiq's, usw. bekannt sind), dann ist die Anzahl von Schichten immer sehr begrenzt. Der Vorteil der vertikalen elektrooptischen Vorrichtung besteht darin, dass größere Oberflächen mit einer kleineren Chipfläche erhalten werden, und dies führt zu sehr viel geringeren Aktivierungsspannungen (unter Verwendung derselben Chipfläche).
  • Vom Konzept her ähnelt die elektrooptische Vorrichtung der 9 bis 11 sehr der elektrooptischen Vorrichtung der 4 bis 8, wobei die erste Kondensatorplatte 3 und die vierte Kondensatorplatte 5 sowie die zweiten Stopper 19 in dem unteren Teil (8) angeordnet sind. Wie sich der Figur entnehmen lässt, befinden sich die zweiten Stopper 19 oberhalb der Kondensatorplatten, so dass das leitfähige Element 7 auf den zweiten Stoppern 19 aufliegen kann, ohne in Berührung mit der ersten und der vierten Kondensatorplatte 3, 5 zu treten. Am oberen Ende (6) befinden sich die zweite Kondensatorplatte 9, die dritte Kondensatorplatte 11 und die zwei ersten Stopper 13.
  • Wie im Fall der elektrooptischen Vorrichtung der 4 bis 8 kann die elektrooptische Vorrichtung der 9 bis 11 auf unterschiedliche Arten und Weisen betrieben werden, die der Klarheit halber in den 9 bis 12 nicht dargestellt worden sind. Somit ist in 12 eine elektrooptische Vorrichtung dargestellt, die das Licht reflektiert, das von einem ersten I/O-Punkt 15 emittiert wird, und dieses an einen zweiten I/O-Punkt 17 sendet, wenn das leitfähige Element 7 beispielsweise die ersten Stopper 13 berührt. Wenn sich das leitfähige Element 7 in Richtung des anderen Endes des Zwischenraums 25 bewegt, d.h. wenn es die zweiten Stopper 19 berührt, dann wird der Lichtstrahl unter demselben Winkel wie im vorigen Fall, jedoch in Richtung einer anderen Position im Raum reflektiert. In dieser neuen Position kann ein dritter I/O-Punkt 21 angeordnet sein, der in diesem Fall das reflektierte Licht empfangen wird.
  • Wenn es gewünscht wird, dass das leitfähige Element 7 einen Lichtstrahl reflektieren soll, muss dieses im Allgemeinen darin die entsprechende reflektierende Oberfläche umfassen. Es ist möglich, reflektierende Oberflächen mittels bekannter Techniken herzustellen, wobei jedoch die Ausgestaltung einer vertikalen elektrooptischen Vor richtung mit reflektierenden Oberflächen auf der Oberseite davon gegenüber der Ausgestaltung der horizontalen elektrooptischen Vorrichtung bevorzugt wird, bei der vertikale reflektierende Oberflächen nötig sind.
  • In der Tat ist die in 12 dargestellte elektrooptische Vorrichtung nicht identisch mit der Vorrichtung der 9 bis 11, sondern eine ein wenig andere Ausführungsform in dem Sinne, dass diese ein zylindrisches anstatt eines parallelepipedischen leitfähigen Elements 7 aufweist. 17 zeigt eine weitere elektrooptische Vorrichtung mit einem zylindrischen leitfähigen Element 7. Im Fall der elektrooptischen Vorrichtung von 12 sind die Seitenwände 29, die da leitfähige Element umgeben, parallelepipedisch, während bei der elektrooptischen Vorrichtung von 17 die Seitenwände 29, die das leitfähige Element 7 umgeben, zylindrisch sind. In 18 wiederum ist eine Kugel dargestellt, die mittels einer Oberflächen-Mikrobearbeitung hergestellt worden ist, wobei sich der Figur entnehmen lässt, dass die Kugel durch eine Vielzahl von zylindrischen Scheiben mit unterschiedlichem Durchmesser ausgebildet ist. Eine elektrooptische Vorrichtung mit einem kugelförmigen leitfähigen Element 7, wie beispielsweise die von 18, kann vom Konzept her sehr ähnlich den in den 12 oder 17 gezeigten Ausführungsformen sein, wobei das zylindrische leitfähige Element 7 durch ein kugelförmiges ersetzt wird. Es ist lediglich notwendig, bestimmte geometrische Anpassungen bei der Anordnung der Kondensatorplatten und der Stopper zu berücksichtigen, um zu verhindern, dass das kugelförmige leitfähige Element 7 zunächst die Kondensatorplatten und nicht die Stopper berührt. Wie bereits vorstehend bemerkt, ist der Zweck dieser leitfähigen Elemente, die abgerundete Außenflächen aufweisen, die Verminderung der Reibungskräfte und des Anhaftens.
  • Im Allgemeinen sind die Kondensatorplatten und die Stopper bzw. Stopps in der vorliegenden Beschreibung und in den Ansprüchen derart beschrieben worden, als ob diese getrennte physikalische Elemente wären. In bestimmten Fällen wird dies so sein, da dann, wenn eine Spannung zwischen den Kondensatorplatten angelegt wird, die in ein und derselben Zone angeordnet sind (erste Kondensatorplatte 3 und vierte Kondensatorplatte 5 oder zweite Kondensatorplatte 9 und dritte Kondensatorplatte 11), das leitfähige Element 7 diese nicht berühren sollte, um einen Kurzschluss zu vermeiden. Wenn nichtsdestotrotz die Kondensatorplatten in ein und derselben Zone (erste Kondensatorplatte 3 und vierte Kondensatorplatte 5 oder zweite Kondensatorplatte 9 und dritte Kondensatorplatte 11) unter derselben Spannung stehen und wenn es sich insbesondere um "VCC" oder "GND" handelt, dann gibt es keinen Grund, dass das leitfähige Element 7 die Kondensatorplatten physikalisch nicht berühren soll. In diesem letzteren Fall können die "Kondensatorplatten-Funktion" und die "Stopper-Funktion" zusammen durch dasselbe physikalische Element durchgeführt werden. Sogar in dem Fall, wenn eine Spannung zwischen den Kondensatorplatten ein und derselben Zone angelegt wird, können die Kondensatorplatten in einer nicht ausgerichteten Form angeordnet werden, so dass das leitfähige Element 7 lediglich eine davon (oder alle, die unter derselben Spannung stehen) berührt. Auf diese Art und Weise werden ebenso Kurzschlüsse vermieden.
  • Die elektrooptische Vorrichtung von 13 weist eine Öffnung 49 in deren Seitenwand 29 auf, durch die sich ein Lichtstrahl fortpflanzen kann, wenn sich das leitfähige Element 7 am oberen Ende befindet. An der Rückseite gibt es eine weitere Öffnung, so dass der Lichtstrahl den entsprechenden zweiten I/O-Punkt erreichen kann. 14 ist eine Draufsicht, die darstellt, wie sich der Lichtstrahl von dem ersten I/O-Punkt 15 zu dem zweiten I/O-Punkt 17 fortpflanzt, wobei dieser durch die Wände 29 durchtritt. Es könnte ebenso verstanden werden, dass die Öffnungen 49 selbst die I/O-Punkte sind, die in der vorliegenden Beschreibung und den Ansprüchen beschrieben werden, da es irrelevant für die vorliegende Erfindung ist, was jenseits der Öffnung 49 vor sich geht.
  • Eine weitere Variante der elektrooptischen Vorrichtung von 13 wird erhalten, wenn ein zweites Paar von Öffnungen 49 in dem oberen Abschnitt der Seitenwand 29 umfasst wird. In diesem Fall kann es eine Wechselwirkung auf zwei optischen Schaltungen gleichzeitig geben, und zwar auf eine Art und Weise, die zu der in 6 dargestellten äquivalent ist. Das zweite Paar von Öffnungen 49 kann sich oberhalb des ersten Paars von Öffnungen 49 befinden, so dass die Lichtstrahlen parallel sind, oder dieses kann senkrecht zu dem ersten Paar von Öffnungen 49 angeordnet sein, so dass in diesem Fall die Lichtstrahlen senkrecht sind (12).
  • Eine noch weitere Variante kann erhalten werden, indem zwei Paare von Öffnungen 49 an dem unteren Abschnitt der Wand 29 angeordnet werden, die senkrecht zueinander angeordnet sind. Auf diese Art und Weise unterbricht das leitfähige Element 7 gleichzeitig zwei Lichtstrahlen. Eine Draufsicht dieser Lösung würde ebenfalls 15 entsprechen.
  • Die in 16 dargestellte elektrooptische Vorrichtung ist ausgestaltet, um mit der polyMUMPS-Technologie hergestellt zu werden. Wie bereits erwähnt, ist diese Tech nologie bekannt und dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dieser Technologie um eine Oberflächen-Mikrobearbeitung mit drei Strukturschichten und zwei Hilfsschichten handelt. Konzeptionell ist diese jedoch der in den 4 bis 8 dargestellten elektrooptischen Vorrichtung ähnlich, obgleich es einige Unterschiede gibt. Bei der elektrooptischen Vorrichtung von 16 entspricht die erste Kondensatorplatte 3 der dritten Kondensatorplatte 11, ist jedoch verschieden von der zweiten Kondensatorplatte 9 und der vierten Kondensatorplatte 5, die einander entsprechen und kleiner als die erstere sind. Ferner wird außerdem eine fünfte Kondensatorplatte 35 und eine sechste Kondensatorplatte 37 umfasst.
  • 19 zeigt eine Variante der elektrooptischen Vorrichtung, die in den 4 bis 8 dargestellt ist. In diesem Fall weist das leitfähige Element 7 Überhänge bzw. Vorsprünge 39 in dessen Seitenflächen 41 auf.
  • 20 zeigt eine Variante der elektrooptischen Vorrichtung gemäß der Erfindung, die insbesondere für die Verwendung als ein Detektor von Coriolis-Kräften (gyrostat) ausgestaltet ist. In diesem Fall weist die elektrooptische Vorrichtung eine erste Kondensatorplatte 3 und eine vierte Kondensatorplatte 5 auf, die auf der linken Seite (gemäß 20) eines leitfähigen Elements 7 angeordnet sind, sowie eine zweite Kondensatorplatte 9 und eine dritte Kondensatorplatte 11, die auf der rechten Seite des leitfähigen Elements 7 angeordnet sind. Die elektrooptische Vorrichtung weist außerdem zwei erste Stopper bzw. Stopps 13 in dem oberen Teil von 18 und zwei zweite Stopper 19 in dem unteren Teil von 18 auf. Das leitfähige Element 7 bewegt sich aufgrund von Spannungen, die an die Kondensatorplatten angelegt sind, in einer Zickzackbewegung zwischen den Kondensatorplatten. Wenn die elektrooptische Vorrichtung Coriolis-Kräften ausgesetzt wird, dann wird das leitfähige Element 7 lateral bewegt, d.h. gemäß 15 aufwärts oder abwärts (unter der Annahme, dass die Rotationsbewegung senkrecht zu der Zeichenebene erfolgt). Bei der Berührung mit den ersten Stoppern 13 (oder den zweiten Stoppern 19) wird ein Lichtstrahl-Unterbrechungssignal erhalten und je nach der Geschwindigkeit, mit der die Zickzackbewegung durchgeführt wird, (und je nach geometrischen Parametern und den Massen der elektrooptischen Vorrichtung) kann die Coriolis-Kraft und folglich die Rotationsgeschwindigkeit bestimmt werden. Die elektrooptische Vorrichtung weist außerdem dritte Stopper 43 und vierte Stopper 45 auf, wobei es sich um elektrische Kontakte handeln kann oder um Stopper handeln kann, die das Abschneiden von zwei Lichtstrahlen definieren, die sich in der Zeichnung vom oberen Ende zum unteren Ende fortpflanzen. Somit wird das Ende der Bewegung von jeder Zickzackbewegung durch die Steuerschaltung der elektrooptischen Vorrichtung detektiert. Alternativ kann die Position des leitfähigen Elements 7 mittels anderer bekannter Prozeduren bestimmt werden.

Claims (30)

  1. Miniaturisierte elektrooptische Vorrichtung, umfassend: eine erste Zone, die einer zweiten Zone zugewandt ist, eine erste Kondensatorplatte (3), eine zweite Kondensatorplatte (9), die in der zweiten Zone angeordnet ist, wobei die zweite Platte kleiner oder genauso groß wie die erste Kondensatorplatte ist, einen Zwischenraum, der zwischen der ersten Zone und der zweiten Zone angeordnet ist, ein leitfähiges Element (7), das in dem Zwischenraum angeordnet ist, wobei das leitfähige Element (7) mechanisch unabhängig von der ersten Zone und der zweiten Zone ist und dazu geeignet ist, eine Bewegung durch den Zwischenraum in Abhängigkeit von Spannungen durchzuführen, die auf der ersten (3) und der zweiten (9) Kondensatorplatte vorhanden sind, einen ersten Einlass-/Auslass-Punkt (15) für Licht von einer optischen Schaltung, einen zweiten Einlass-/Auslass-Punkt (17) der optischen Schaltung, die derart angeordnet sind, um den Durchgang von Licht zwischen diesen zu ermöglichen, wenigstens einen ersten Stopper (13), wobei das leitfähige Element (7) dazu geeignet ist, in Berührung mit dem ersten Stopper (13) zu treten, wobei das leitfähige Element (7) den Zustand des Lichtdurchgangs zwischen dem ersten Einlass-/Auslass-Punkt (15) und dem zweiten Einlass-/Auslass-Punkt (17) modifiziert, wenn sich dieses in Berührung mit dem ersten Stopper (13) befindet.
  2. Elektrooptische Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei sich die erste Kondensatorplatte in der zweiten Zone befindet.
  3. Elektrooptische Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei sich die erste Kondensatorplatte in der ersten Zone befindet.
  4. Elektrooptische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der erste Stopper zwischen der zweiten Zone und dem leitfähigen Element angeordnet ist.
  5. Elektrooptische Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, wobei die Vorrichtung zusätzlich eine dritte Kondensatorplatte umfasst, die in der zweiten Zone angeordnet ist, wobei die dritte Kondensatorplatte kleiner oder genauso groß wie die erste Kondensatorplatte ist und wobei die zweite und die dritte Kondensatorplatte zusammen größer als die erste Kondensatorplatte sind.
  6. Elektrooptische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, wobei die Vorrichtung ferner eine dritte Kondensatorplatte umfasst, die in der zweiten Zone angeordnet ist, sowie eine vierte Kondensatorplatte, die in der ersten Zone angeordnet ist, wobei die erste Kondensatorplatte und die zweite Kondensatorplatte identisch miteinander und die dritte Kondensatorplatte und die vierte Kondensatorplatte identisch miteinander sind.
  7. Elektrooptische Vorrichtung nach Anspruch 6, wobei die erste, die zweite, die dritte und die vierte Kondensatorplatte alle identisch miteinander sind.
  8. Elektrooptische Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, wobei die Vorrichtung ferner eine fünfte Kondensatorplatte umfasst, die in der ersten Zone angeordnet ist, sowie eine sechste Kondensatorplatte, die in der zweiten Zone angeordnet ist, wobei die fünfte Kondensatorplatte und die sechste Kondensatorplatte identisch miteinander sind.
  9. Elektrooptische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Vorrichtung einen zweiten Stopper zwischen der ersten Zone und dem leitfähigen Element umfasst.
  10. Elektrooptische Vorrichtung nach Anspruch 9, wobei die Vorrichtung einen dritten Einlass-/Auslass-Punkt und einen vierten Einlass-/Auslass-Punkt umfasst, die zwischen der ersten Zone und dem leitfähigen Element angeordnet sind, so dass das leitfähige Element den Zustand des Lichtdurchgangs von einer zweiten optischen Schaltung modifiziert, wenn dieses in Berührung mit dem zweiten Stopper steht.
  11. Elektrooptische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei jede der Anordnungen der Kondensatorplatten, die jeweils in der ersten Zone und der zweiten Zone angeordnet sind, eine zentrale Symmetrie relativ zu einem Symmetriezentrum aufweist, wobei das Symmetriezentrum mit dem Massenschwerpunkt des leitfähigen Elements zusammenfällt.
  12. Elektrooptische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei die Anordnung der Kondensatorplatten, die jeweils in der ersten Zone und der zweiten Zone angeordnet sind, eine zentrale Asymmetrie aufweisen, um somit ein Kraftmoment relativ zu dem Massenschwerpunkt des leitfähigen Elements zu erzeugen.
  13. Elektrooptische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei das leitfähige Element abgerundete Außenseiten aufweist.
  14. Elektrooptische Vorrichtung nach Anspruch 13, wobei das leitfähige Element zylindrisch ist.
  15. Elektrooptische Vorrichtung nach Anspruch 13, wobei das leitfähige Element kugelförmig ist.
  16. Elektrooptische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, wobei das leitfähige Element eine Oberseite und eine Unterseite aufweist, wobei die Oberseite und die Unterseite senkrecht zu der Bewegung des leitfähigen Elements verlaufen, sowie wenigstens eine Seitenfläche, wobei die Seitenfläche kleine Überhöhungen aufweist.
  17. Elektrooptische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, wobei das leitfähige Element hohl ist.
  18. Elektrooptische Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei die erste Kondensatorplatte und die zweite Kondensatorplatte dieselbe Oberfläche aufweisen.
  19. Elektrooptische Vorrichtung nach Anspruch 3, wobei die erste Kondensatorplatte eine Oberfläche aufweist, die genauso groß oder doppelt so groß wie die Oberfläche der zweiten Kondensatorplatte ist.
  20. Verwendung einer elektrooptischen Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 19 als ein Beschleunigungsmesser.
  21. Verwendung einer elektrooptischen Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 19 als ein Neigungsmesser.
  22. Verwendung einer elektrooptischen Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 19 als ein Detektor für Coriolis-Kräfte.
  23. Verwendung einer elektrooptischen Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 19 als ein Drucksensor.
  24. Verwendung einer elektrooptischen Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 19 als ein Mikrophon.
  25. Verwendung einer elektrooptischen Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 19 als ein Flussratensensor.
  26. Verwendung einer elektrooptischen Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 19 als ein Temperatursensor.
  27. Verwendung einer elektrooptischen Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 19 bei akustischen Anwendungen.
  28. Verwendung einer elektrooptischen Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 19 als ein Gassensor.
  29. Verwendung einer elektrooptischen Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 19 für die Herstellung einer optischen Schaltmatrix.
  30. Verwendung einer elektrooptischen Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 19 zum Projizieren von Bildern.
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