TWI265332B - Micro-mirror device including dielectrophoretic liquid - Google Patents

Description

1265332 玖、發明說明： 【發明所屬技術領域】 本申凊案係共審查中美國專利申請序號10/U6719之 一件部分延續專利申請案，該件共審查案提申於2〇〇2年4 5月30曰且授與本發明之受讓人，其於此併為參考資料。 本發明通常有關於微致動器，且更特殊地有關於一包 括介電電泳液之微鏡裝置。 ^tr Ji 祕致動器被形成於絕緣體或其他使用如照相平版印 10刷術、氣相沈積、與蝕刻之微電子技術之基板。如此之微 致動器經常被歸類為微機電系統（MEMS)裝置。微致動 器之範例包括微鏡裝置。該微鏡裝置可被操作如光調節器 用在入射光之振幅與/或相位之調節。微鏡裝置之應用方 式之一便是用於顯示系統。如此，複合式微鏡裝置以陣列 15 方式安排如此各微鏡裝置提供顯示之一晶格或像素。 傳統微鏡裝置包括被支撐之靜電致動鏡環繞該鏡之 軸旋轉。傳統微鏡裝置，然而，必須為相應支撐架構允許 該鏡旋轉之足夠尺寸。然而，增加微鏡裝置之尺寸，便減 少顯不之解析度因為只有較少的微鏡裝置能佔據一給定 20區域。此外，應用之活化能必須夠大以於該鏡上產生所欲 活化力。 於是’想要縮小微鏡裝置尺寸以便達此裝置陣列密度 之最大程度且於縮小所需活化能以於微鏡裝置上產生活 化力時在微鏡裝置上增加如一給定活化能產生之活化力。 1265332 I[發明内容】 本發明之一觀點提供一微鏡裝置。該微鏡裝置包括 一具有一表面之基板、與一間隔開且貫質地平行定位於基 板表面之板體如此該板體與該基板表面定義一於其間之 5 腔。一能夠於電訊號被應用至配置於該腔之微鏡裝置時移 動之介電電泳液，與一被安插於基板表面與該板體間之反 射元件如此該反射元件適於在一第一位置與至少一第二 位置間移動。 圖式簡單說明 10 第1圖係一結構橫截面圖說明如本發明微鏡裝置一部 份之一實施例。 第2圖係一透視圖說明如本發明微鏡裝置一部份之一 實施例。 第3圖係一透視圖說明如本發明微鏡裝置一部份之另 15 —實施例。 第4圖係一結構橫截面圖拿出第2與第3圖之線4-4 說名如本發明微鏡裝置致動之一實施例。 第5圖係一相似於第4圖之結構橫截面圖說明如本發 明微鏡裝置致動之另一實施例。 20 第6圖係一相似於第4圖之結構橫截面圖說明如本發 明微鏡裝置致動之另一實施例。 第7圖係一透視圖說明如本發明微鏡裝置一部份之另 一實施例。 第8圖係一結構橫截面圖拿出第7圖之線8-8說明如 1265332 本發明微鏡裝置致動之一實施例。 第9圖係一透視圖說明如本發明微鏡裝置一部份之另 一實施例。 第10A圖係一結構橫截面圖拿出第9圖之線1〇_1〇說 5 明如本發明微鏡裝置致動之一實施例。 第10B圖係一相似於第10A圖之結構橫截面圖說明如 本發明微鏡裝置另一實施例之致動。 第10C圖係一相似於第10A圖之結構橫截面圖說明如 本發明微鏡裝置另一實施例之致動。 10 第n圖係一透視圖說明如本發明微鏡裝置一部份之 另一實施例。 第12圖係一結構橫截面圖拿出第1;1圖之線12_12說 明如本發明微鏡裝置致動之一實施例。 第13圖係一方塊圖說明包括如本發明微鏡裝置之一 15 顯示系統之一實施例。 第14圖係一透視圖說明如本發明微鏡裝置陣列部分 之一實施例。 第15圖係一透視圖說明如本發明微鏡裝置陣列部分 之另一實施例。 【實施方式孺 如下實施方式之詳細描述，參考形成其一部份之附 圖’且其中係藉由特殊實施例之說明方式顯示可被實現之 ，如「頂部」、「底 等，參照被描述 部」、「前面」、「後面」、「帶頭」 20 Ϊ265332 " 彳使用。因為本發明之零件可被定位於許多不同 向丨生專門術語被用以說明為目的且決無限制。瞭 解可利用其他實施例且可做結構或邏輯上之改變並不背 離本發明之範圍。如下實施方式之詳細描述，因此，並非 限制，且本發明之範圍係由後附之專利申請範圍所定義。 第1圖說明微鏡裝置10之一實施例。微鏡裝置1〇 係一微致動器其依賴電至機械轉換以產生力並使本體或 凡件移動或致動。於一實施例，如下述，安排數個微鏡裝 置以形成微鏡裝置陣列。如此，該微鏡裝置陣列可被 10 用來形成顯示。如此，各微鏡裝置10構成光調節器以調 節入射光並提供晶格或顯示像素。此外，微鏡裝置亦 可被用於其他像是投影機之顯影系統且亦可被用來光學 定址。 於一實施例，微鏡裝置10包括一基板20、一板體 15 30，與一致動元件40。基板20具有一表面22。於一實施 例，表面22係由一形成於基板20與/或基板20上溝槽或 盆所形成。較佳地，板體30實質地定位平行於表面22 且與表面22間隔開以便定義一腔50於其間。致動元件 40被安插於基板20之表面22與板體30之間。如此，致 2〇 動元件40被定位於腔50内。 於一實施例，致動元件40被致動以便於相對基板20 與板體30之一第一位置47與一第二位置48間移動。較 佳地，致動元件40以旋轉軸一角度移動或傾斜。如此， 致動元件之第一位置47被說明為實質地水平且實質地平 8 1265332 行於基板20而致動元件40之第二位置48被說明為定位 在第一位置47之一角度。相應於基板2〇與板體3〇之致 動元件40之移動或致動於下詳細描述。 於一實施例，用介電液52填充腔50如此致動元件 5 40與介電液52接觸。於一實施例，腔5〇用介電液^填 滿如此致動元件40便浸在介電液52中。介電液，因 此，被配置於致動元件40與基板2〇間及致動元件忉與 板體30間。所以，介電液52接觸或弄濕致動元件4〇之 對面表面。於另一實施例，腔5〇用介電液52填充如此致 10動元件4〇位於介電液52之上方且至少有面對基板2〇之 致動元件40之一表面接觸介電液52。介電液52加強致 動元件40之致動，如下述。 較佳地，介電液52為透明。如此，於可見光譜中介 電液52係透明或無色。此外，介電液52於電場中為化學 15穩定、溫度改變時亦為化學穩定，且為化學惰性。再者， 介電液52具有低的蒸汽壓且為非腐蝕性。較佳地，介電 液52具有低黏性。而且，介電液52於電場中具有高分子 鏈配向且於電場中移動。 較佳地，介電液52具有低介電常數與高偶極矩。物 20貝之介電常數，亦被提為電容率，是一物質對抗其内電場 形成能力之一測量單位。此外，介電液52通常為有彈性 的且具有pi電子。適於用作介電液52之液體範例包括不 官是單獨或混合（即2、3、及5環）之苯乙醚、苯基硫 化物、與/或苯基硒化物。於一說明實施例，適合作為介 1265332 電液52之液體範例包括如〇sl38之聚苯乙醚（ppE )與 橄欖油。 於一實施例，介電液52為一介電電泳液53。於此有 用之介電電泳液包括當電訊號被用至介電電泳時顯出運 5動之非氫鏈結液。術語「非氫鏈結」意指分子間實質地免 於氫鏈結之材料。適合之介電電泳液實際上提供能量以於 微鏡裝置10促成致動元件4〇之移動。更特殊地，液體之 分子分化而後於電場中對準並移動，因此提供能量以移動 微鏡裝置10之致動元件4〇。 10 作為介電液52有用之介電電泳液具有低介電常數、 富彈性，且因此可壓縮’所以於此只需小量使用。液體之 壓縮性係與分子之彈性有關，且意指液體可於壓力下改變 其型悲而稱微減少其量。分子内分歧亦增加壓縮性。當電 場應用至元件時，液體之壓縮促進微鏡之移動。於電訊號 15被應用至微鏡裝置10時，可壓縮之液體至少顯示小幅運 動。非氫鏈結可壓縮液體較佳地具有小於20之介電常 數。較佳地，這些液體未顯示焦耳熱，焦耳熱可能導致泡 泡形成（即釋氣）且可使微鏡運動中止。 於一實施例，作為介電液52之非氫鏈結介電電泳液 20 53具有小於20之介電常數。較佳地，介電電泳液53為 可極化因為比起這些給定電壓之電訊號被應用至最低限 度極化或非極化液體時，可極化液體顯示較多運動。當使 用曱苯與苯時必要之致動電壓之範例會不同。苯為不可極 化而相對的甲苯可以，且因此，以接近用於笨之百分之五 10 1265332 十電壓使微鏡活動。所以，極化液體之使用甚至使較小電 壓被用於微鏡裝置10。較小電壓之結果意謂微鏡裝置1〇 之驅動電路可被併入基板20。因此，微鏡裝置1〇可被形 成於互補金氧半導體（CMOS)上。 5 於一實施例，適用之介電電泳液53之液體包括聚（苯 醚）x(x=2-6)、己烷與其他烷烴及環烷烴、全氟烷烴如全氟 十氣秦烧、如十一細與撤禮油之稀烴、1、1_與1、2-二苯 乙烯、苯與經取代之苯如甲苯、氣化芳烴與多氯聯苯、及 全氟醚。 10 較佳地，板體30係一透明板32且致動元件40為一 反射元件42。於一實施例，透明板32係一玻璃板。然而， 可使用其他適合平面之半透明或透明材料。此物質之範例 包括石英與塑膠。 反射元件42包括一反射表面44。於一實施例，反射 15兀件42係由具有適合反射比之均勻材料形成以形成反射 表面44。此材料之範例包括多晶矽或如鋁之金屬。於另 一實施例，反射元件42係由一如多晶矽之基礎材料形 成，如鋁或氮化鈦之反射材料配置於多晶矽基礎材料上以 形成反射表面44。此外，反射元件42可由非傳導材料形 20 成或可由傳導材料形成或包括傳導材料。 如第1圖實施例之說明，微鏡裝置1〇調節由一位於 透明板32之一邊相對基板20之光源（未顯示）產生之光。 該光源可包括，例如，周遭與/或人工光。如此，輸入光 U，入射於透明板32上，穿透透明板32進入腔％且由 11 1265332 反射7^件42之反射表面反射為輸出光14。因此，輸出光 14穿出腔50並透過透明板32回來。 輸出光14之方向由反射元件42之位置決定或控 制。例如，有反射元件42於第一位置47,輸出光⑷皮 5以第一方向指引。然而，有反射元件42於第二位置 48，輸出光14被以第二方向14b指引。因此，微鏡裝置 ίο調節或修改由輸人光12產生之輸出光14之方向。如 此反射元件42可被用以引領光進入，與/或離開，光學 顯影系統。 10 於一實施例，第—位置47係反射元件42之中立位 置且表示微鏡裝置[二，」的狀態因為光被反射，例如， 至一觀看裝置或顯示螢幕上，如下所示。因此，第二位置 48為反射兀件42之致動位置且表示微鏡裝置《〇「關」的 狀態因為光未被反射’例如，至一觀看裝置或顯示螢幕上。 15 帛2圖說明反射元件42之-實施例。反射元件142 具有一反射表面144且實質地包括-矩形體外部部分18〇 及一矩形體内部部分184。於一實施例，反射表面⑷係 .形成於外部部分180與内部部分184兩者上。外部部分 18〇安排有四個連續侧邊部分181以實f地形成—矩形^ 20開口 182。如此，内部部分184係位於開〇撤内。較佳 地，内部部分184係對稱地位於開口 182内。 又土 於一實施例’―對樞軸186於内部部分184與外部 部分180間延伸。樞軸186自内部部* 184之對邊或邊缘 至外部部分180之鄰接侧邊或邊緣。較佳地，外部部八 12 1265332 係由著對稱軸之樞軸丨86支撐。更特殊地，外部部 分180由通過其相對邊緣中間延伸之一軸支#。如此，拖 軸186促進第一位置47與第二位置仆間反射元件 之運動，如上述（第1圖）。更特殊地，樞軸186促進第 5 一位置47與第二位置48間相對内部部分184之外部部分 180之運動。 於一貫施例，樞軸186包括具有實質定位平行於反 射表面144縱軸189之扭力構件188。縱軸189為直線且 重豐於反射元件142之對稱軸。如此，扭力構件188於縱 〇軸扭轉或轉動以調和第一位置47與第二位置48間相對内 部部分184之外部部分180之運動。 於一實施例，反射元件142係由一自基板20之表面 22 k伸之支撐物或柱24支撐相應於基板2〇。更特殊地， 柱24支撐反射元件142之内部部分184。如此，柱24係 15位於外部部分180之側邊部分181内。因此，反射元件 142之外部部分18〇係自柱24由樞軸186支撐。 第3圖說明反射元件42之另一實施例。反射元件242 具有一反射表面244且實質地包括一 Η形部分280與一 對矩形體部分284。於一實施例，反射表面244係形成於 20 Η形體部分280與矩形體部分284兩者上。Η形體部分280 具有一對隔開足部分281與一延伸於隔開足部分281間之 連接部分282。如此，矩形體部分284位於隔開足部分281 間連接部分282之對邊。較佳地，矩形體部分284對稱地 被定位於隔開足部分281與連接部分282。 13 1265332 於一實施例，樞軸286於矩形體部分284與H形體 部分280間延伸。樞軸286自矩形體部分2料之一側邊或 邊緣延伸至Η形體部分280之連接部分282之鄰接對邊 或邊緣。較佳地，Η形體部分280由沿著對稱軸之樞軸 5 286支撐。更特殊地，Η形體部分28〇由延伸通過連接部 分282之對面邊緣中間之一軸支撐。如此，樞軸286促進 第一位置47與第二位置48間反射元件242之運動，如上 述（第1圖）。更特殊地，樞軸286促進第一位置47與第 二位置48間相對矩形體284之Η形體部分280之運動。 〇 於一實施例，樞軸286包括具有實質地定位平行於 反射表面244縱軸289之扭力構件288。縱軸289為直線 且重疊於反射元件242之對稱軸。如此，扭力構件2肋 於縱軸扭轉或轉動以調和第一位置47與第二位置牝間相 對矩形體部分284之Η形體部分之運動。 5 於一實施例，反射元件242係由一對延伸自基板2〇 表面22之柱24支撐相應於基板2〇。更特殊地，柱24支 撐反射元件242之矩形體部分284。如此，柱24係位於 隔開足部分281間連接部分282之對邊上。因此，反射元 件242之Η形體部分280係自柱24由樞軸286支撐。 ° 第4圖說明微鏡裝置10致動之一實施例。於一實施 例，反射元件42(包括反射元件142與242)藉由應用電 Λ號至幵/成於基板2〇上之電極6〇於第一位置47與第二 位置48間移動。較佳地，電極6〇係形成於基板2〇上鄰 接反射元件42之末端或邊緣。應用至電極6〇之電訊號於 14 1265332 電極60與反射元件42間產生電場其導致反射元件42於 第一位置47與第二位置48間運動。於一實施例，電訊號 藉由驅動電路64應用至電極60。 如上所討論的，較佳地，介電液52包括選擇的介電 5 電泳液53以便對電場反應。更特殊地，介電電泳液53 被選擇如此電場對準並移動該液體之極性分子。如此，介 電電泳液53於電場中移動且促成第一位置47與第二位置 48間之反射元件42於應用電訊號之後運動。因此，有了 腔50内之介電電泳液53，介電電泳液53加強反射元件 10 42上致動力之致動。更特殊地，介電電泳液53增加反射 元件42上由給定活化能產生之致動力。 藉由增加反射元件42上致動力之致動，介電電泳液 53使較低活化能被應用至反射元件42之致動。例如，可 使用小於10伏特之活化能。於一實施例，電壓之減少係 15 成比例於介電電泳液53之介電常數。因為，可使用較低 活化電壓，微鏡裝置10之驅動電路64可被併入基板20。 因此，互補金氧半導體（CMOS )結構可被用作基板20。 較佳地，當使用如此介電電泳液時，電極60具有與 反射元件42不同之尺寸。因此，當電訊號被應用至電極 20 60時，形成於電極60與反射元件42間之電場將為不均 勻電％。此不均勻電場促成介電電泳dielectrophoretic力 於腔50發展。 於一實施例，介電液/介電電泳液52、53藉由使發展 於其内之熱消散或由微鏡裝置10吸收提供熱管理與/或冷 15 !265332 特性。熱可藉由反射元件42之運動發展於微鏡裝置1〇 中且/或熱可藉由照射反射元件42之光由微鏡裝置吸 於一實施例，形成於基板20上之鈍化層保護或壓縮 驅動電路64。因此’鈍化層保護驅動電路64之完整且避 免驅動電路64被介電電泳液53侵害。此外，鈍化層減少 且/或避免靜摩擦力，摩擦型力導致發生於反射元件42與 電極60間之高凡得瓦力。於使用介電電泳液時，相較於 未包含介電電泳腔50之微鏡，可減少發生於反射元件42 與電極60間之靜摩擦力，因為小，鈍化層仍為有幫助的， 例如，一微米，當反射元件42於第二位置時，為反射元 件42與電極6〇間之距離。適合鈍化層之材料包括絕緣體 或如氮化矽、碳化矽與/或氧化矽之介電材料。 較佳地，當電訊號自電極6〇移除，反射元件42存 召或、准持於第一位置48某時間長度。之後，反射元件 之恢復力包括，例如，樞軸186 (第2圖）與樞軸286 (第 3圖）拉或返回反射元件42至第一位置47。 第5圖說明微鏡裝置1〇致動之另一實施例。相似於 第4圖說明之實施例，反射元件42 (包括反射元件Μ〗 與242)於第一位置47與第二位置48間藉由應用電訊號 至形成於基板20上鄰接反射元件42之一末端或邊緣之電 極60移動，如上述。如此，反射元件42以第一方向移動。 然而，於第5圖說明之實施例中，反射元件42亦被 以相對第-方向之第二方向移動。更特殊地，反射元件 16 1265332 42於第-位置47與第三位置49間移動藉由應用電訊號 至形成於基板20上鄰接反射元件42之對面末端或邊緣之 電極62定位於第一位置47之-角度。如此，反射元件 42藉由應用電訊號至電極62以相對第—方向之第二方向 5 10 移動。 應用電訊號至電極62於電極62與反射元件42間產 生電場其導致反射元件42於第—位置47與第三位置料 間以-相似反射元件42於第一位置47與第二位置佔間 如何移動之方式運動，如上述。反射元件42直接於第二 位置48與第三位置49間移動不需停止或暫停於第一位置 47亦於本發明之範圍内。 第6圖說明微鏡裝置1〇致動之另一實施例。於一實 施例，傳導通道26被形成且延伸通過柱24内。傳道通道 26係電地連結接至反射元件42且，更特殊地，係反射元 15件42之傳導材料。如此，反射元件42(包括反射元件a: 與242)藉由應用電訊號至電極6〇與反射元件42於第一 位置47與第二位置48間移動。更特殊地，電極6〇被供 給能量至-極性而反射元件42之傳導材料則被供給能量 至一相反極性。 應用一極性之電訊號至電極6〇與應用一相反極性電 汛號至反射το件42其導致反射元件42於第一位置47與 第二位置48間運動。介電液52(包括介電電泳液53)促 成反射元件42之運動，如上述。 於另一實施例，反射元件42 (包括反射元件142與 17 1265332 242 )藉由應用電訊號至反射元件42於第一位置48與第 二位置49間移動。更特殊地，電訊號被應用至反射元件 42之傳導材料經由傳導通道26通過柱24。如此，應用電 訊號至反射元件42產生電場其導致反射元件於第一位置 5 48與第二位置49間之運動。介電液52 (包括介電電泳 53 )促成反射元件42之運動，如上述。 第7圖說明反射元件42之另一實施例。反射元件342 具有一反射表面344且實質地包括矩形體中央部分380 與數個貝貝矩形體部分382。於一實施例，反射表面344 10係形成於中央部分380與矩形體部分382上。較佳地，矩 形體部分382係位於中央部分380之角。 於一實施例，樞軸386於矩形體部分382與中央部 分380之間延伸。樞軸386自矩形體部分382之一側邊或 邊緣延伸至中央部分380之鄰接側邊或邊緣。較佳地，中 15央部分380係由樞軸386沿對稱對角軸支撐。更特殊地， 中央部分380由延伸於中央部分380之對角間之軸支撐。 如此，樞軸386促進反射元件342於第一位置347與第二 位置348間運動，如下述（第8圖）。更特殊地，樞軸386 促進第一位置347與第二位置348間相對矩形體部分382 20 之中央部分380之運動。 於一實施例，樞軸386包括具有實質地定位平行於 反射表面344縱軸389之彎曲構件388。縱轴389於對角 間延伸且交叉於中央部分380之中心。如此，彎曲構件 388沿縱軸389彎曲以調節第一位置347與第二位置348 18 1265332 間相對矩形體部分382之中央部分380之運動。 於一實施例’反射元件342藉由延伸自基板2〇表面 22之數柱24支樓相應於基板20。更特殊地，柱24支撐 反射元件342之矩形體部分382。如此，柱24位於中央 5 部分380之角。因此，反射元件342之中央部分380係藉 由樞軸386由柱24支撐。 第8圖說明包括反射元件342之微鏡裝置1〇致動之 一實施例。於一實施例，反射元件342被致動以便於第一 位置347與第二位置348間相對基板2〇與板體30移動。 1〇較佳地，反射元件342實質地以垂直基板2〇表面22之方 向移動。如此，反射元件342之第一位置347與第二位置 348皆被實質地說明為彼此水平與平行。 於一實施例，反射元件342藉由應用電訊號至形成 於基板20上電極60於第一位置347與第二位置348間移 15動。較佳地，電極60被形成於基板2〇上以便於反射元件 下被δ又置於中央。應用電訊號至電極產生電場於電極 60與反射元件342間其導致反射元件342於第一位置347 與第二位置348間運動。 較佳地’當電訊號自電極60移除，反射元件342存 2〇留或維持於第二位置348某時間長度。之後，反射元件 42之恢復力包括，例如，樞軸386拉或返回反射元件342 至第一位置347。 第9圖說明反射元件42之另一實施例。反射元件442 具有一反射表面444且實質地包括第一矩形體部分48〇 19 1265332 與第二矩形體部分482。於一實施例，反射表面444係形 成於兩矩形體部分480與482上。第二矩形體部分482 被沿著第一矩形體部分480之一侧邊放置。 於一實施例，樞軸486於矩形體部分482與矩形體 5 部分480間延伸。樞軸486自矩形體部分482之一側邊或 邊緣延伸至矩形體部分480之一鄰接側邊或邊緣。如此， 矩形體部分480係以懸臂方式沿其一側邊或邊緣被支 撐。因此，樞軸486促使反射元件442於第一位置447 與第二位置448間運動，如下述（第10圖）。更特殊地， 10 樞軸486促進第一位置447與第二位置448間相應矩形體 部分482之矩形體部分480之運動。 於一實施例，樞軸486包括具有實質地定位平行於 反射表面444軸489之彎曲構件448。如此，彎曲構件488 沿縱轴489彎曲以調節第一位置447與第二位置448間相 15 對矩形體部分482之矩形體部分480之運動。當彎曲構件 488被說明為一構件，彎曲構件488包括數個間隔構件亦 於本發明之範圍内。 於一實施例，反射元件442係由延伸自基板20之表 面22延伸之柱24支撐相應於基板20。更特殊地，柱24 20 實質地支撐反射元件442之矩形體部分482。如此，柱24 位於矩形體部分480之一側邊。因此，反射元件442之矩 形體部分480係自柱24由樞軸486支撐。當柱24被說明 為一柱，柱24包括數個間隔柱係於本發明之範圍内。此 外，放置柱24於矩形體部分480之一側邊包括放置柱24 20 1265332 於矩形體部分480之一角。 第10A圖說明包括反射元件442微鏡裝置10致動之 一實施例。於一實施例，反射元件442被致動以便於第一 位置447與第二位置448間相對基板20與板體30移動。 5 較佳地，反射元件442以一朝基板20之表面22方向移動。 於一實施例，反射元件442藉由應用電訊號至形成 於基板20上之電極60於第一位置447與第二位置448 間移動。較佳地，電極60係形成於基板20上鄰接反射元 件442之一末端或邊緣。應用電訊號至電極60於電極6〇 10 與反射元件442間產生電場其導致反射元件442於第一位 置447與第二位置448間運動。 較佳地，當電訊號自電極60移除時，反射元件442 存留或維持於第二位置448某時間長度。之後，反射元件 442之恢復力包括，例如，樞軸486拉或返回反射元件442 15 至第一位置447。 第10B與10C圖說明包括反射元件442附加實施例 之微鏡裝置10致動之附加實施例。於第10B圖說明之實 施例，反射元件442’實質地包括直接由柱24支撐之矩形 體部分480’。矩形體部分480’為可彎曲而柱24係實質地 20 不易彎曲如此矩形體部分480，於致動期間彎曲。於第 10C圖說明之實施例，反射元件442，，實質地包括直接由 柱24’’支撐之矩形體部分480。矩形體部分480係實質地 不易彎曲，而柱24係可彎曲如此柱24,，於致動期間彎曲。 當實質矩形體部分480 (包括矩形體部分480,）與柱24 21 1265332 (包括柱24’’）被說明為分開之構件，矩形體部分480與 柱24被完整的形成為一單一構件係於本發明之範圍内。 第11與12圖說明微鏡裝置1〇之另一實施例。微鏡 裝置10’係相似於微鏡裝置10且包括基板20、板體3〇、 5 與具有定義於基板20與板體30間之腔50之致動元件 40。如此，腔50被填充以介電液/介電電泳液52、53，如 上述。微鏡裝置10 ’，然而，包括插於基板2〇與致動元件 40間之驅動板35。 較佳地，板體30為透明板32且致動元件40為反射 10元件42。此外，反射元件42由柱24支撐相對於基板2〇。 柱24 ’然而’自驅動板35延伸。如此，於一實施例，驅 動板35由延伸自基板20之表面22之柱25支撐相應於基 板20 〇 微鏡裝置10’之致動相似於微鏡裝置10之致動，如 15上述’除了驅動板35與被致動之反射元件42兩者外。如 此，驅動板35與反射元件42兩者於第一位置47與第二 位置48間藉由應用電訊號至形成於基板2〇上之電極6〇 移動。應用電訊號至電極60於電極60與驅動板35與/ 或反射元件42間產生電場其導致驅動板35與反射元件 2〇 42於第一位置47與第二位置48間運動。 於一實施例，如第13圖之說明，微鏡裝置1〇 (包括 微鏡裝置10，）被併入顯示系統5〇〇。顯示系統5〇〇包括 光源510、來源光學儀器512、一光處理器或控制器 514與一投影光學儀器516。光處理器514包括以陣列 22 1265332 安排之複合式微鏡裝置10如此各微鏡裝置10構成顯示之 晶格或像素。微鏡裝置10之陣列可被形成於普通基板上 有複合式微鏡裝置10之反射元件之各別腔與/或一普通 腔0 5 於一實施例，光處理器514接收影像資料518呈現 被顯示之影像。如此，光處理器514控制微鏡裝置1〇之 致動與接收來自光源以影像資料518為基礎之光之調 變。調變之光然後被投影至一觀看裝置獲致一顯示螢幕 520 上。 10 第14圖說明微鏡裝置10 —陣列之一實施例。微鏡 裝置10包括反射元件142，如第2圖之說明與上述。較 佳地，鄰接反射元件142被旋轉如此反射元件142之縱軸 189以第一方向延伸且鄰接反射元件142之縱軸以第二方 向延伸實質地定位垂直於第一方向。 15 第15圖說明微鏡裝置10 —陣列之另一實施例。微 鏡裝置10包括反射元件242，如第3圖之說明與上述。 較佳地，鄰接反射元件242被旋轉如此反射元件242之縱 軸289以第一方向延伸且鄰接反射元件242之縱軸以第二 方向延伸貫質地定位垂直於第一方向。當形成微鏡裝置 20 1〇之陣列時藉由旋轉鄰接反射元件142或242,避免鄰接 反射元件間之射流越過耦合或串音。 雖然為了較佳實施例之描述目的，已說明且於此描 述特殊實施例，藉由這些技藝中之尋常技巧將瞭解，達成 計畫相同目的之廣泛多樣替代方式與/或相同執行方式可 23 1265332 代所示與所描述之特殊實施例不背離本發明之範圍。這 些於化學、機械、電子機械、電、與電腦技藝具有技巧之 人將很快地瞭解本發明可被以非常廣泛多樣之實施例所 完成。此應用係為了包含於此討論之較佳實施例之任何改 或灸化口此，顯然地此發明打算僅由專利申請範圍與 其等義所限制。 範例 於一示範實施例，測試微鏡被手動地以表1概述之 1〇夕種液體填充。如所示，液體之介電常數係與鏡運動相 關，有具有小於2〇之介電常數之液體對鏡運動有益。此 外，對具有小於20介電常數之液體，運動之總量可與偶 極距相關連，有包括液體之鏡具有較高偶極距而使鏡運動 需要較少致動能。例如，於一實施例，用於己烷以活化鏡 15之電壓約13·8伏特而用於二苯醚以活化鏡之電壓約只有 10.2伏特。 表1 範例 Λ 液體 介電常數 偶極距（德 拜） 鏡運動 1 己烧 1.9 0.08 Y 2 二苯謎 〜-----— 3.4 1.1 Y 3 二苯乙烯^' 〜3 > 1.1 Y 4 全氟十氫^^一— <3 Y 5 1-十二烯 ^ <4 <1 Y 6 1 -丙醇 20 —3.1 N* 7 〇 2-丙醉 20 1.7 N* 8 硫酸甲6旨 47 4.1 N* 9 碳丙醇' -- 65 4.9 N* 10 水 S— 80 1.9 N* 24 1265332 *表示不宜釋氣 【圖式簡單説明】 第1圖係一結構橫截面圖說明如本發明微鏡裝置一部 5 份之一實施例。 第2圖係一透視圖說明如本發明微鏡裝置一部份之一 實施例。 第3圖係一透視圖說明如本發明微鏡裝置一部份之另 一實施例。 1〇 第4圖係一結構橫截面圖拿出第2與第3圖之線4-4 說名如本發明微鏡裝置致動之一實施例。 第5圖係一相似於第4圖之結構橫截面圖說明如本發 明微鏡裝置致動之另一實施例。 第6圖係一相似於第4圖之結構橫截面圖說明如本發 15明微鏡裝置致動之另一實施例。 第7圖係一透視圖說明如本發明微鏡裝置一部份之另 一實施例。 第8圖係一結構橫截面圖拿出第7圖之線8-8說明如 本發明微鏡裝置致動之一實施例。 20 第9圖係一透視圖說明如本發明微鏡裝置一部份之另 一實施例。 第10A圖係一結構橫截面圖拿出第9圖之線10_1〇說 明如本發明微鏡裝置致動之一實施例。 第10B圖係一相似於第10A圖之結構橫截面圖說明如 25 1265332 本發明微鏡裝置另一實施例之致動。 第10C圖係一相似於第10A圖之結構橫截面圖說明如 本發明微鏡裝置另一實施例之致動。 第11圖係一透視圖說明如本發明微鏡裝置一部份之 5 另一實施例。 第12圖係一結構橫截面圖拿出第11圖之線12-12說 明如本發明微鏡裝置致動之一實施例。 第13圖係一方塊圖說明包括如本發明微鏡裝置之一 顯示系統之一實施例。 10 第14圖係一透視圖說明如本發明微鏡裝置陣列部分 之一實施例。 第15圖係一透視圖說明如本發明微鏡裝置陣列部分 之另一實施例。 【圖式之主要元件代表符號表】 10微鏡裝置 10’微鏡裝置 12輸入光 14輸出光 14a第一方向 14b第二方向 20基板 22表面 24柱 24”柱 25柱 26傳導通道 30板體 32透明板 35驅動板 40致動元件 42反射元件 44反射表面 1265332 47第一位置 48第二位置 49第三位置 50腔 52介電液 53介電電泳液 60電極 62電極 64驅動電路 142反射元件 144反射表面 180矩形體外部部分 181側邊部分 182矩形體開口 184矩形體内部部分 186樞軸 188扭力構件 189縱軸 242反射元件 244反射表面 280H形部分 281隔開足部分 282連接部分 284矩形體部分 286樞軸 288扭力構件 289縱軸 344反射表面 342反射元件 347第一位置 348第二位置 380矩形體中央部分 382矩形體部分 386樞軸 388彎曲構件 389縱軸 442反射元件 442’反射元件 444反射表面 447第一位置 448第二位置 480矩形體部分 480’矩形體部分 482第二矩形體部分/矩形體部分 486樞軸 488彎曲構件 27 1265332 489軸 510光源 514光處理器 518影像資料 500顯示系統 512來源光學儀器 516投影光學儀器 520顯示螢幕

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Claims (1)

1265332 拾、申請專利範圍： 1. 一種微鏡裝置，其包含有： 一具有一表面之基板； 板體’其與該基板之表面相間隔且實質平行定 5 位，δ亥板體與該基板之表面間界定有一腔； 一介電電泳液配置於該腔，於一電訊號被施加至該 裝置時，該介電電泳液能進行運動；以及 一被插設於該基板之表面與該板體間之反射元 件’其中該反射元件適合於一第一位置與至少一第二 10 位置間移動。 2·如申凊專利範圍第1項之微鏡裝置，其中該介電電泳 液係非氫鏈結，且具有一小於20之介電常數。 3·如申請專利範圍第1項之微鏡裝置，其中該介電電泳 液具有一至少約1德拜（Debye)之偶極距。 15 4·如申請專利範圍第1項之微鏡裝置，其中該介電電泳 液係可壓縮的。 5·如申請專利範圍第1項之微鏡裝置，其中該介電電泳 液係可極化的。 6·如申請專利範圍第1項之微鏡裝置，其中該介電電泳 20 液係實質透明的。 7.如專利申請範圍第1項之微鏡裝置，其中該介電電泳 液係被選自於由聚（苯醚）χ、具有自約2至約12碳原 子之烷烴、烯烴及環烷烴、全氟烷烴、1，1_二苯乙烯 與1,2 - 一本乙細 '苯及經取代之本、氣化芳煙與多氯 29 1265332 聯苯及全氟醚，其中X係約2至約6。 8·如專利申請範圍第7項之微鏡裝置，其中該全氟烷烴 係全氟十氫萘烷，且該烯屬烴係被選自十二烯及撖欖 油。 5 9·如專利申請範圍第1項之微鏡裝置，其中該液體係選 自於由1，1-二苯乙烯、二苯乙烯及此等混合物所 構成之群組中。 10.如申請專利範圍第1項之微鏡裝置，其中該介電電泳 液係一全氟醚。 10 11·如專利申請範圍第1項之微鏡裝置，其更包含有： 被形成於該基板之表面上之至少一電極，該電極具有 與反射元件不同之尺寸，其中該反射元件適於因應一 電δίΐ號之施加至该至少一電極而移動，且該電訊號適 於形成一非均勻電場於該腔。 15 12· *種微致動益，其包含有： 一具有一表面之基板； 一板體，其與該基板之表面相間隔且實質平行定 位，該板體與該基板之表面間界定有一腔； 一介電電泳液，其配置於該腔内，且能夠於一電訊 20 號被施加至該微致動器時進行運動；以及 一插設於該基板之表面與該板體間之致動元件，其 中該致動元件適於在一第一位置與至少一第二位置 間移動。 13·如專利申請範圍第12項之微致動器，其中該介電電 30 1265332 泳液係非氫鏈結，且具有一小於20之介電常數。 14. 如專利申請範圍第12項之微致動器，其中該介電電 泳液具有一致少約1德拜之偶極距。 15. 如專利申請範圍第12項之微致動器，其中該介電電 5 泳液係被選自於由聚（苯醚）x、具有自約2至約12碳 原子之烷烴、烯烴及環烷烴、全氟烷烴、H —二苯乙 烯與1,2-二苯乙烯、苯及經取代之苯、氣化芳烴與多 氯聯苯及全氟醚，其中X係約2至約6。 16. 如專利申請範圍第12項之微致動器，其更包含有： 鲁 10 被形成於基板之表面上之至少一電極，該電極具有與 致動元件不同之尺寸，其中該致動元件適於因應一電 訊號之施加至該至少一電極而移動，且該電訊號適於 - 形成一非均勻電場於該腔。 . 17·如專利申請範圍第12項之微致動器，其中該介電電 15 泳液係適於增加一致動力至該致動元件，該致動力係 如由一給定活化能所產生者。 18. —種使用一介電電泳液之方法，該一介電電泳液係位 · 在一微致動器中，該微致動器包括一適於在一第一位 置與至少一第二位置間移動之致動器元件，該方法包 20 含： 配置該介電電泳液於該微致動器之一腔内，包括將 該致動器元件予以定位以及將該致動器元件浸入該 介電電泳液中之至少一者；以及 令该致動器元件於第一位置與至少一第二位置間 31 1265332 移動’包括施加一電訊號至該微致動器， 其中介電電泳液於該電訊號被施加至該微致動器 時’會呈現運動行為，且該運動促成該致動器元件於 5 第一位置與至少一第二位置間移動。 如專利申請範圍第18項之使用一介電電泳液之方 法’其中該介電電泳液係非氫鏈結，且具有一小於 20之介電常數。 如專利申請範圍第19項之使用一介電電泳液之方 法，其中該介電電泳液具有一至少約1德拜之偶極距。 32