CN1530319A - 包括介电泳液体的微镜器件 - Google Patents

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Abstract

一种微镜器件，包括具有表面(22)的基材(20)；板(30)，与基材的表面间隔开并基本上平行于它取向，于是板和基材的表面在其二者之间界定一个腔。介电泳液体(53)配置在腔中，该介电泳液体当电信号施加到微镜器件上时能运动；以及反射元件(42)，安插在基材的表面与板之间，其中反射元件适于在第一位置与至少一个第二位置之间运动。该介电泳液体包括至少一种选自基本不合不对称醚键的硅氧烷和硅烷的化合物。

Description

包括介电泳液体的微镜器件
相关申请
本申请与转让给本发明受让人的美国专利申请序列号10/136,719相关，后者于2002年4月30日提交，收入本文作为参考。
技术领域
本发明一般地说涉及一种微执行器(micro-actuator)，更具体地说涉及一种包括介电泳液体的微镜器件(micro-mirrordevice)。
发明背景
人们已采用微电子技术如光刻、蒸汽沉积和腐蚀在绝缘体或其他基材上成形微执行器。此种微执行器通常被称之为微机电系统(MEMS)器件。微执行器的例子包括微镜器件。微镜器件可作为光调制器(light modulator)操作，用于入射光的振幅和/或相位调制。微镜器件的一种用途是显示器系统。为此，多个微镜器件排列成阵列，让每一个微镜器件提供显示器的一个小格(cell)或象素。
传统微镜器件包括静电致动镜子，它被支承成围绕镜子轴线旋转。然而，传统微镜器件的尺寸必须做得足够大，允许镜子相对于支撑结构转动。可是，增加微镜器件的尺寸却降低了显示器的分辨率，因为较少的微镜器件就可占满给定面积。另外，所施加的激活能量必须大到在镜子上产生所要求的激活力(activation force)。
因此，希望尽可能减少微镜器件的尺寸以尽可能增加此种器件的阵列密度，以及提高由给定激活能产生、作用于微镜器件上的激活力，同时尽可能减少在微镜器件上产生激活力所需要的激活能。
发明内容
本发明的一个方面提供一种微镜器件。该微镜器件包括具有一个表面的基材和与该基材表面间隔开并基本与之平行的板，从而在板与基材表面之间界定出一个腔。一种当电信号施加在微镜器件上时能运动的介电泳液体配置在该腔内，并且一种反射元件插入到基材表面与板之间，使得反射元件适于在第一位置与至少一个第二位置之间运动。介电泳液体包括至少一种选自基本上不含不对称醚键的硅氧烷和硅烷的化合物。
附图说明
图1是说明本发明微镜器件一部分的一种实施方案的断面示意图。
图2是表示本发明微镜器件一部分的一种实施方案的透视图。
图3是表示本发明微镜器件一部分的另一种实施方案的透视图。
图4是沿图2和3的直线4-4截取的断面示意图，展示本发明微镜器件的一种致动(actuation)实施方案。
图5是类似于图4的断面示意图，展示本发明微镜器件的另一种致动实施方案。
图6是类似于图4的断面示意图，展示本发明微镜器件的另一种致动实施方案。
图7是表示本发明微镜器件一部分的另一种实施方案的透视图。
图8是沿图7的直线8-8截取的断面示意图，展示本发明微镜器件的一种致动实施方案。
图9是表示本发明微镜器件一部分的另一种实施方案的透视图。
图10A是沿图9的直线10-10截取的断面示意图，展示本发明微镜器件的一种致动实施方案。
图10B是类似于图10A的断面示意图，展示本发明微镜器件另一种实施方案的致动。
图10C是类似于图10A的断面示意图，展示本发明微镜器件另一种实施方案的致动。
图11是表示本发明微镜器件一部分的另一种实施方案的透视图。
图12是沿图11的直线12-12截取的断面示意图，展示本发明微镜器件的一种致动实施方案。
图13是说明一种包括本发明微镜器件的显示器系统的一种实施方案的方框图。
图14是展示本发明微镜器件阵列一部分的一种实施方案的透视图。
图15是展示本发明微镜器件阵列一部分的另一种实施方案的透视图。
具体实施方式
在下面关于优选实施方案的详述中，将参考着附图详细描述优选实施方案，附图同时也是实施方案的一部分，其中以举例说明的方式展示了实施本发明时可能采取的具体实施方案。就此而论，涉及方向的术语，例如，“顶”、“底”、“前部”、“尾部”、“前”、“后”等是针对所描述的附图的取向而使用的。由于本发明的组成部分可按许许多多不同取向摆放，因此这些方向术语仅用于举例说明的目的，而绝无限定意义。要知道，其他实施方案也可使用，并且在不偏离本发明范围的条件下可以做出各种结构或逻辑的改动。因此，下面的详细描述不应理解为具有限制的意义，本发明的范围由所附权利要求规定。
图1画出微镜器件10的一种实施方案。微镜器件10是一种微执行器，它依靠电一机械转换产生力并造成某物体或元件的运动或致动。在一种实施方案中，如下所述，多个微镜器件10排列形成微镜器件的阵列。这样一来，该微镜器件阵列便可用来构成显示器。于是，每个微镜器件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小格和象素。另外，微镜器件10也可以用于其他成象系统如投影仪并且也可用于光寻址(optical addressing)。
在一种实施方案中，微镜器件10包括基材20、板30和致动元件40。基材20具有表面22。在一种实施方案中，表面22由基材20表面和/或深入内部地形成的沟或槽构成。优选地，板30基本上平行于表面22取向并与之间隔开，从而在它们之间界定了腔50。致动元件40插入到基材20的表面22与板30之间。于是，致动元件40位于腔50内。
在一种实施方案中，致动元件40被致动，从而相对于基材20和板30于第一位置47和第二位置48之间运动。优选的是，致动元件40围绕一个旋转轴运动或倾斜一个角度。因此，致动元件40的第一位置47被画成基本上平行于基材20，而致动元件40的第二位置48被画成按照与第一位置47成一个角度地取向。下面将详细描述致动元件40相对于基材20和板30的运动或致动。
在一种实施方案中，腔50内注满介电液体52，以致致动元件40与介电液体52接触。在一个实施方案中，腔50充满介电液体，以致致动元件40浸没在介电液体52中。因此，介电液体52配置在致动元件40与基材20之间和致动元件40与板30之间。于是，介电液体52接触或润湿致动元件40相对的各表面。在另一种实施方案中，腔50注满介电液体52，使得致动元件40位于介电液体52上方并且致动元件40至少一个朝向基材20的表面接触介电液体52。介电液体52，如下面所述，强化致动元件40的致动。
优选的是，介电液体52是透明的。这样，介电液体52便在可见光谱上呈澄清或无色。另外，介电液体52在电场中保持化学稳定，当温度发生变化时是化学稳定的，并且呈化学惰性。另外，介电液体52具有低蒸汽压并且没有腐蚀性。优选的是，介电液体52具有低粘度。在一种实施方案中，合适的液体的粘度介于约0.5厘泊～约50厘泊。再有，介电液体52在电场中具有高的分子取向度并在电场中运动。
优选的是，介电液体52具有低介电常数和高偶极矩。材料的介电常数亦称作electric permittivity(介电常数)，是材料反抗在其内部形成电场的能力的度量尺度。
在一种实施方案中，介电液体52是一种介电泳液体53，它包括至少一种选自基本上不含不对称醚键的硅氧烷和基本上不含不对称醚键的硅烷的化合物。不对称醚键是介于硅原子与氧原子之间，而其中氧原子还连接碳原子的那些键，即，Si-O-C。因此，合适的介电液体不包括此种键。
这里有用的介电泳液体包括在其上施加电信号时表现出运动的液体。合适的介电泳液体实际上提供造成微镜器件10中的致动元件40运动的能量。更具体地说，液体的分子在电场中发生极化，随后排齐和运动，从而提供推动微镜器件10的致动元件40的能量。
可用作介电液体52的介电泳液体通常具有低介电常数，呈柔性，因此可压缩到这里所使用的小容积中。液体的可压缩性涉及分子柔性，并意味着液体在压缩力作用下可改变其构象(conformation)，从而略微缩小其体积。分子内的支化也增加可压缩性。液体的压缩促进当电场施加到器件上时微镜的运动。可压缩液体当电信号施加在微镜器件10上时表现出至少一种小运动。含可压缩硅氧烷或硅烷的液体优选具有小于20的介电常数。优选的是，这些液体不表现出焦耳热效应，因为这可能造成气泡生成(即，脱气)和可能干扰镜子运动。
在一种实施方案中，适合用作介电泳液体53的含硅氧烷或硅烷液体具有小于20的介电常数。优选的是，介电泳液体53为可极化的，因为可极化液体当施加给定电压的电信号时表现出比那些极少极化或不可极化的液体更大的运动。一个例子是当采用甲苯和苯时所需致动电压的差异。苯不可极化，而甲苯则可极化，并且因此在用于苯的电压的大约50％时即驱动镜子。因此，采用可极化液体允许在微镜器件10中采用进一步降低的电压。此种较小电压的结果意味着微镜器件10使用的驱动电路可结合到基材20中。于是，微镜器件10可成形在互补金属氧化物半导体(CMOS)结构上。
在一种实施方案中，适合用作介电泳液体53的液体包括至少一种选自苯基甲基硅氧烷、甲基硅氧烷和硅烷的化合物。有用的液体包括但不限于，3-苯基七甲基三硅氧烷、1，1，5，5-四苯基-1，3，3，5-四甲基三硅氧烷、聚二甲基硅氧烷、聚苯基甲基硅氧烷、苯基-三(三甲基甲硅烷氧基)硅烷、具有Si-O-Si主链的硅烷和具有Si-C主链的硅烷，以及它们的混合物。有用的硅氧烷和硅烷具有至少约60℃的闪点；许多此类化合物具有至少约100℃的闪点。有用的硅氧烷和硅烷还具有约-20℃或更低的熔点，这显著区别于芳族化合物，后者具有约0℃或更高的熔点。有用硅氧烷和硅烷的离子电导率在0.1赫兹时为从小于1直至约100pico(Ω-cm)-1或(pmho/cm)。
主链中不含不对称醚键(Si-O-C)的非甲硅烷氧基硅烷也可用作本发明的介电泳液体。
优选的是，板30是透明板32，而致动元件40是反射元件42。在一种实施方案中，透明板32是玻璃板。但是，其他合适的平面半透明或透明材料也可使用。此类材料的例子包括石英和塑料。
反射元件42包括反射表面44。在一种实施方案中，反射元件42由具有合适反射率的均一材料构成，以形成反射表面44。此类材料的例子包括多晶硅(polysilicon)或金属如铝。在另一种实施方案中，反射元件42由基础材料如多晶硅和沉积在基础材料上以构成反射表面44的反射材料如氮化钛或铝组成。另外，反射元件42可由非导电材料构成或者可由导电材料构成或包括导电材料。
正如在图1的实施方案中所示，微镜器件10调制光源(未画出)产生的光，光源位于与基材20相反的透明板32的一侧。光源可包括，例如，环境和/或人造光。因此，入射到透明板32上的输入光12穿过透明板32进入腔50中，并被反射元件42的反射表面44反射，成为输出光14。于是，输出光14从腔50出来并逆向穿过透明板32。
输出光14的方向由反射元件42的位置决定或控制。例如，当反射元件42处于第一位置47时，输出光14沿第一方向14a指向。然而，当反射元件42处于第二位置48时，输出光14则沿第二方向14b指向。这样，微镜器件10调制或改变了由输入光12产生的输出光14的方向。于是，反射元件42可用来引导光进入和/或偏离一个光学成象系统。
在一种实施方案中，第一位置47是反射元件42的中性位置并代表微镜器件10的“开启”状态，因为光被反射，例如，到观看者眼中或者到显示屏上，正如下面所描述的。因此，第二位置48是反射元件42的致动位置并代表微镜器件10的“关闭”状态，因为光不被反射，例如，到观看者或到显示屏上。
图2展示一种反射元件42的实施方案。反射元件142具有反射表面144，且包括基本呈矩形的外部180和基本呈矩形的内部184。在一种实施方案中，反射表面144成形在外部180和内部184二部分上。外部180具有4个邻接的侧部181，排列构成基本呈矩形的开口182。于是，内部184便坐落在开口182内部。优选的是，内部184对称地坐落在开口182中。
在一种实施方案中，一对铰链(hinge)186延伸在内部184与外部180之间。铰链186从内部184相对的两侧或边缘延伸到外部180相邻的相对两侧或边缘上。优选的是，外部180由铰链186沿着对称轴支撑。更具体地说，外部180围绕一根轴线支撑，该轴线延伸穿过外部的相对边缘的中间。这样，铰链186利于反射元件142在第一位置47与第二位置48之间运动，正如上面所述(图1)。更具体地说，铰链186便利外部180在第一位置47与第二位置48之间相对于内部184运动。
在一种实施方案中，铰链186包括扭转件188，其纵轴189基本上平行于反射表面144地取向。纵轴189与反射元件142的对称轴共线并重合。因此，扭转件188围绕纵轴189扭转，以适应外部180在第一位置47与第二位置48之间相对于内部184的运动。
在一种实施方案中，反射元件142由从基材20的表面22凸起的支座24相对于基材20地支撑。更具体地说，支座24支撑着反射元件142的内部184。于是，支座24坐落在外部180的侧部181内。于是，反射元件142的外部180由铰链186支撑并最终坐落在支座24上。
图3展示反射元件42的另一种实施方案。反射元件242具有反射表面244并包括基本呈H-形的部分280和一对基本呈矩形的部分284。在一种实施方案中，反射表面244成形在H-形部分280和矩形部分284二者上。H-形部分280具有一对隔开的腿部分281和延伸在相隔开的腿部分281之间的连接部分282。于是，矩形部分284坐落在相隔开的腿部281之间、连接部分282的相反两侧上。优选的是，矩形部分284相对于两腿部分281和连接部分282呈对称地放置。
在一种实施方案中，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的侧边或边缘延伸到H-形部分280的连接部分282相邻的相反侧或边缘上。优选的是，H-形部分280由铰链286沿着对称轴支撑。更具体地说，H-形部分280围绕一根轴线地支撑，该轴线延伸穿过连接部分282相反边缘的中间。这样，铰链286利于反射元件242在第一位置47与第二位置48之间运动，正如上面所描述的(图1)。更具体地说，铰链286便利H-形部分280在第一位置47与第二位置48之间相对于矩形部分284运动。
在一种实施方案中，铰链286包括扭转件288，其纵轴289基本上平行于反射表面244地取向。纵轴289与反射元件242的对称轴共线并重合。因此，扭转件288围绕纵轴289扭转，以适应H-形部分280在第一位置47与第二位置48之间相对于矩形部分284的运动。
在一种实施方案中，反射元件242由从基材20的表面22凸起的一对支座24相对于基材20支撑。更具体地说，支座24支撑着反射元件242的矩形部分284。于是，支座24坐落在相隔开的腿部281之间、连接部分282相反两侧上。于是，反射元件242的H-形部分280经由铰链286最终支撑在支座24上。
图4展示微镜器件10的一种致动实施方案。在一种实施方案中，反射元件42(包括反射元件142和242)由于电信号施加到在基材20上形成的电极60上而于第一位置47和第二位置48之间运动。优选的是，电极60成形在基材20上与反射元件42的端或边缘相邻。电信号在电极60上的施加在电极60与反射元件42之间产生电场，从而导致反射元件42在第一位置47与第二位置48之间运动。在一种实施方案中，电信号借助驱动电路64施加到电极60上。
如上面讨论的，优选的是，介电液体52包括被选择为响应电场的介电泳液体53。更具体地说，介电泳液体53应选择为，使电场能排齐(align)液体的极性分子并使它们运动。于是，一旦施加电信号，介电泳液体53便在电场中运动，并对反射元件42于第一位置47和第二位置48之间的运动做出贡献。于是，由于介电泳液体53处于腔50中，故介电泳液体53加强了作用在反射元件42上的致动力。更具体地说，介电泳液体53提高由给定激活能产生、作用在反射元件42上的致动力。
由于强化了作用在反射元件42上的致动力，介电泳液体53允许对致动反射元件42施加较小的激活能。例如，可采用小于约10V的激活能。在一种实施方案中，电压的降低幅度正比于介电泳液体53的介电常数。由于可以使用较低激活电压，故用于微镜器件10的驱动电路64可结合到基材20中。于是，互补金属氧化物半导体(CMOS)结构可用于基材20。
优选的是，当采用此种介电泳液体时，电极60具有不同于反射元件42的尺寸。于是，当电信号施加到电极60上时，在电极60与反射元件42之间形成的电场将是不均一电场。此种不均一电场对在腔50中产生介电泳力做出贡献。
在一种实施方案中，介电/介电泳液体52、53通过消散微镜器件10内部产生或吸收的热量而起到热控制(management)和/或冷却作用。热量在微镜器件10内部的产生可由反射元件42的运动所致和/或热量可通过光撞击反射元件42而被微镜器件10吸收。
在一种实施方案中，一种钝化层(passivation layer)成形在基材20上用以保护或包封驱动电路64。于是，钝化层保护驱动电路64的完整性并防止驱动电路受到介电泳液体53的侵蚀。另外，钝化层减少和/或防止磨损(stiction)，即一种可能发生在反射元件42和电极60之间由高范德华力产生的摩擦型的力。虽然与腔内不含介电泳液体的微镜相比，采用介电泳液体可以减少发生在反射元件42与电极60之间的磨损，但钝化层仍可起有利的作用，因为反射元件42与电极60之间当反射元件42处于第二位置时距离很小，例如，一微米。适合用作钝化层的材料包括绝缘体或介电材料，如氮化硅、碳化硅和/或氧化硅。
优选的是，当电信号从电极60上撤去以后，反射元件42将在一些时间内保持或维持在第二位置48上。随后，反射元件42的恢复力，包括，例如，铰链186(图2)和铰链286(图3)将把反射元件42拉回或复位到第一位置47。
图5展示微镜器件10的另一种致动实施方案。类似于图4中所示实施方案，反射元件42(包括反射元件142和242)由于电信号施加到邻近反射元件42的端部或边缘的在基材20上形成的电极60上而于第一位置47和第二位置48之间运动，正如上面讨论的。于是，反射元件42沿第一方向运动。
然而，在图5所示实施方案中，反射元件42也沿与第一方向相反的第二方向运动。更具体地说，通过施加电信号到邻近反射元件42相反的端部或边缘的成形在基材20上的电极62上，反射元件42于第一位置47与第三位置49之间运动，第三位置的方向与第一位置成一个角度。于是，通过施加电信号到电极62上，反射元件42沿着与第一方向相反的第二方向运动。
在电极62上施加电信号，在电极62与反射元件42之间即产生电场，从而导致反射元件42于第一位置47与第三位置49之间运动，情形同上面所描述的反射元件42于第一位置47与第二位置48之间运动相类似。反射元件42直接于第二位置48与第三位置49之间运动，不在第一位置47停靠或暂停，也属于本发明范围之内。
图6展示微镜器件10的另一种致动方案。在一种实施方案中，一种导电通道26成形在支座24内并贯通它。导电通道26电气耦合到反射元件42上，并且更具体地说，耦合到反射元件42的导电材料上。因此，反射元件42(包括反射元件142和242)通过施加电信号到电极60和反射元件42上而于第一位置47与第二位置48之间运动。更具体地说，电极60被激励成一种极性，而反射元件42的导电材料则激励成相反的极性。
将一种极性的电信号施加在电极60上，同时将相反极性的电信号施加在反射元件42上，则在电极60与反射元件42之间产生电场，从而导致反射元件42于第一位置47与第二位置48之间运动。介电液体52(包括介电泳液体53)对反射元件42的运动做出贡献，正如上面所讨论的。
在另一种实施方案中，反射元件42(包括反射元件142和242)由于电信号施加到反射元件42上而于第一位置48和第二位置49之间运动。更具体地说，电信号经由贯通支座24的导电通道26施加到反射元件42的导电材料上。于是，将电信号施加在反射元件42上，即产生电场，从而导致反射元件42于第一位置48与第二位置49之间运动。介电液体52(包括介电泳液体53)对反射元件42的运动做出贡献，正如上面所讨论的。
图7展示反射元件42的另一种实施方案。反射元件342具有反射表面344并包括基本呈矩形的中央部分380和多个基本呈矩形的部分382。在一种实施方案中，反射表面344成形在中央部分380上和矩形部分382上。优选的是，矩形部分382位于中央部分380的角上。
在一种实施方案中，铰链386延伸在矩形部分382和中央部分380之间。铰链386从矩形部分382的一侧或边缘延伸到相邻的中央部分380的一侧或边缘。优选的是，中央部分380由铰链386沿着对称的对角轴线支撑。更具体地说，中央部分380沿着延伸在中央部分380相对的角之间的轴线支撑。这样，铰链386利于反射元件342在第一位置347与第二位置348之间运动，正如下面所描述的(图8)。更具体地说，铰链386有利于中央部分380在第一位置347与第二位置348之间相对于矩形部分382运动。
在一种实施方案中，铰链386包括挠曲件(flexure member)388，后者具有基本平行于反射表面344取向的纵轴389。纵轴389延伸在中央部分380相对的角之间并在中心相交。于是，挠曲件388沿着纵轴389弯曲，以适应中央部分380在第一位置347与第二位置348之间相对于矩形部分382的运动。
在一种实施方案中，反射元件342由多个从基材20的表面22伸出的支座24相对于基材20支撑。更具体地说，支座24支撑反射元件342的矩形部分382。因此，支座24位于中央部分380的角上。于是，反射元件342的中央部分380经由铰链386支撑在支座24上。
图8展示包括反射元件342的微镜器件10的一种致动实施方案。在一种实施方案中，反射元件342被致动，从而相对于基材20和板30于第一位置347和第二位置348之间运动。优选的是，反射元件342沿着基本上垂直于基材20的表面22的方向运动。于是，反射元件342的第一位置347和第二位置348都被画成基本水平并彼此平行的。
在一种实施方案中，反射元件342由于电信号施加在基材20上成形的电极60上而于第一位置347和第二位置348之间运动。优选的是，电极60成形在基材20上，从而位于反射元件342下方的中心位置。将电信号施加在电极60上，即在电极60与反射元件342之间产生电场，从而导致反射元件342在第一位置347和第二位置348之间运动。
优选的是，当电信号从电极60上撤去时，反射元件342在一些时间内保持或维持在第二位置348。随后，反射元件342的恢复力，包括例如，铰链386则将反射元件342拉回或复位到第一位置347。
图9展示反射元件42的另一种实施方案。反射元件442具有反射表面444并包括第一基本矩形部分480和第二基本矩形部分482。在一种实施方案中，反射表面444成形在矩形部分480和482二者上。第二矩形部分482沿着第一矩形部分480的一侧放置。
在一种实施方案中，铰链486延伸在矩形部分482与矩形部分480之间。铰链486从矩形部分482的一侧或边缘延伸到相邻的矩形部分480的一侧或边缘。于是，矩形部分480沿着其一侧或边缘以悬臂方式支撑着。于是，铰链486有利于反射元件442在第一位置447和第二位置448之间运动，正如下面(图10)所描述的。更具体地说，铰链486有利于矩形部分480在第一位置447和第二位置448之间相对于矩形部分482运动。
在一种实施方案中，铰链486包括挠曲件488，后者具有基本上平行于反射表面444取向的轴线489。于是，挠曲件488能沿着纵轴489弯曲，以适应矩形部分480在第一位置447与第二位置448之间相对于矩形部分482的运动。虽然挠曲件488被画成是一个元件，但包括多个间隔布置的元件的挠曲件488也属于本发明范围之内。
在一种实施方案中，反射元件442由从基材20的表面22伸出的支座24相对于基材20支撑。更具体地说，支座24支撑反射元件442的基本矩形部分482。于是，支座24定位至矩形部分480的侧边因此，反射元件442的矩形部分480经由铰链486支撑在支座24上。虽然支座24被画成一个支座，但包括多个间隔布置的支座的支座24仍属于本发明范围之内。另外，支座24在矩形部分480侧边上的定位包括支座24定位在矩形部分480的角上。
图10A展示包括反射元件442的微镜器件10的一种致动实施方案。在一种实施方案中，反射元件442被致动，从而相对于基材20和板30于第一位置447和第二位置448之间运动。优选的是，反射元件442沿着朝基材20的表面22的方向运动。
在一种实施方案中，反射元件442由于电信号施加在基材20上成形的电极60上而于第一位置447和第二位置448之间运动。优选的是，电极60成形在基材20上，与反射元件442的端部或边缘相邻。将电信号施加在电极60上，即在电极60与反射元件442之间产生电场，从而导致反射元件442在第一位置447和第二位置448之间运动。
优选的是，当电信号从电极60上撤去时，反射元件442在一些时间内保持或维持在第二位置448。随后，反射元件442的恢复力，包括例如，铰链486将反射元件442拉回或复位到第一位置447。
图10B和10C展示微镜器件10的另外的致动实施方案，包括另外的反射元件442的实施方案。在图10B中画出的实施方案中，反射元件442’包括由支座24直接支撑的基本矩形部分480’。矩形部分480’是柔性的，支座24基本上是刚性的，因此在致动期间矩形部分480’挠曲。在图10C中画出的实施方案中，反射元件442”包括由支座24”直接支撑的基本矩形部分480。矩形部分480基本上是刚性的，而支座24”是柔性的，因此致动期间支座24”挠曲。虽然基本矩形部分480(包括矩形部分480’)和支座24(包括支座24”)被画成各自独立的元件，但矩形部分480和支座24总体上合并成一体元件的方案也属于本发明范围之内。
图11和12展示微镜器件10的另一种实施方案。微镜器件10’类似于微镜器件10并包括基材20、板30和具有被界定在基材20和板30之间的腔50的致动元件40。于是，腔50中注满有介电/介电泳液体52、53，如上面所述。然而，微镜器件10’包括插入到基材20与致动元件40之间的驱动器板35。
优选的是，板30为透明板32，而致动元件40是反射元件42。另外，反射元件42由支座24相对于基材20支撑着。然而，支座24从驱动器板35伸出。于是，在一种实施方案中，驱动器板35由从基材20的表面22伸出的支座25相对于基材20支撑着。
微镜器件10’的驱动类似于如上所述的微镜器件10的驱动，所不同的是，驱动器板35和反射元件42二者都被致动。于是，驱动器板35和反射元件42在电信号施加到基材20上形成的电极60上时都于第一位置47和第二位置48之间运动。将电信号施加在电极60上，即在电极60和驱动器板35和/或反射元件42之间产生电场，从而导致驱动器板35和反射元件42于第一位置47和第二位置48之间运动。
在一种实施方案中，如图13所示，微镜器件10(包括微镜器件10’)被结合到显示器系统500中。显示器系统500包括光源510、源光学器件512、光处理或控制器514以及投影光学器件516。光处理器514包括多个微镜器件10，排列成阵列，使得每个微镜器件10构成显示器的一个小格或象素。微镜器件10的阵列可成形在共同基材上但具有分开的腔，和/或一个共同腔用于多个微镜器件10的反射元件。
在一种实施方案中，光处理器514接受代表待显示图象的图象数据518。于是，根据图象数据518，光处理器514控制微镜器件10的致动和从光源510接受的光的调制。调制后的光随后投影到观看者或显示屏520上。
图14展示微镜器件10的阵列的一种实施方案。微镜器件10包括反射元件142，如图2中所示和上面所述。优选的是，相邻反射元件142这样旋转：以致一个反射元件142的纵轴189沿第一方向延伸，而一个相邻反射元件142的纵轴189沿第二方向延伸，其中第二方向基本上垂直于第一方向。
图15展示微镜器件10的阵列的另一种实施方案。微镜器件10包括反射元件242，如图3中所示和上面所述。优选的是，相邻反射元件242这样旋转，以致一个反射元件242的纵轴289沿第一方向延伸，而一个相邻反射元件242的纵轴289沿第二方向延伸，其中第二方向基本上垂直于第一方向。通过在成形微镜器件10阵列时旋转相邻反射元件142或242，避免了相邻反射元件之间的射流交叉耦合或串影(fluidic crossing coupling or cross-talk)。
虽然，为说明优选实施方案的目的已就具体实施方案做了展示和描述，但本领域技术人员懂得，在不偏离本发明范围的前提下尚有多种多样旨在达到同一目的的替代和/或等价实施方案可用来替代已展示和描述的具体实施方案。化学、机械、机电、电气和计算机领域的技术人员很容易理解，本发明可按各种各样不同的方案实施。本申请旨在涵盖这里所讨论的优选实施方案的任何变换方案。因此，本发明明确地表示，本发明仅由权利要求及其等价方案限定。
实施例
实例2、5、9和10
对比例C1、C3、C4、C6、C7和C8
在一种示例实施方案中，考察了几种液体辅助微镜器件镜子运动的能力。正如从表1看出，不具有不对称醚键的硅氧烷和硅烷(例2、5、9和10)移动微镜器件的镜子。这些硅氧烷和硅烷也具有小于约100pmho/cm的离子电导率和低于约20的介电常数。具有不对称醚键的液体(对比例C1、C3、C4、C6、C7和C8，则不能移动微镜器件的镜子。另外，此类液体表现出高介电常数和高离子电导率数值。
表1
实例        液体     介电常数     离子电导率pmho/cm  镜子动否
(3，3，3-三氟丙基)三甲氧基硅烷     10715.6     1054.3   不动
苯基三(三甲基甲硅烷氧基)硅烷     3.0     0.95   动
苯基三乙氧基硅烷     95.3     60.0   不动
苯基三甲氧基硅烷     5179.5     1299.5   不动
3-苯基七甲基三硅氧烷     2.6     0.13   动
3-氰基丙基三乙氧基硅烷     649273     27714.0   不动
3-氯丙基三甲氧基硅烷     1043938     71130.5   不动
3-氯丙基三乙氧基硅烷     259664     34219.9   不动
聚二甲基硅氧烷     2.4     0.02   动
聚苯基甲基硅氧烷     3.1     0.41   动

Claims (17)

1.一种微镜器件，包含：
具有表面(22)的基材(20)；
板(30)，与基材的表面间隔开并基本上平行于它取向，板和基材的表面在其二者之间界定一个腔(50)；
介电泳液体(53)，配置在腔中，该介电泳液体当电信号施加到该器件上时能运动，该介电泳液体包括至少一种选自基本不含不对称醚键的硅氧烷和基本不含不对称醚键的硅烷的化合物；以及
反射元件(42)，安插在基材的表面与板之间，
其中反射元件适于在第一位置与至少一个第二位置之间运动。
2.权利要求1的微镜器件，其中介电泳液体具有小于约20的介电常数。
3.权利要求1的微镜器件，其中介电泳液体是可压缩的。
4.权利要求1的微镜器件，其中介电泳液体是可极化的。
5.权利要求1的微镜器件，其中介电泳液体是基本上透明的。
6.权利要求1的微镜器件，其中介电泳液体具有大于约60℃的闪点。
7.权利要求1的微镜器件，其中介电泳液体在0.1赫兹时具有小于约100pmho/cm的离子电导率。
8.权利要求1的微镜器件，其中介电泳液体具有约0.5厘泊～约50厘泊的粘度。
9.权利要求1的微镜器件，其中介电泳液体包括至少一种选自苯基甲基硅氧烷、甲基硅氧烷和硅烷的化合物。
10.权利要求1的微镜器件，其中介电泳液体包括至少一种选自3-苯基七甲基三硅氧烷、1，1，5，5-四苯基-1，3，3，5-四甲基三硅氧烷、聚二甲基硅氧烷、聚苯基甲基硅氧烷、苯基-三(三甲基甲硅烷氧基)硅烷、具有Si-O-Si主链的硅烷和具有Si-C主链的硅烷的化合物。
11.权利要求1的微镜器件，还包含：
至少一个电极(60，62)，成形在基材的表面上，该电极具有不同于反射元件的尺寸，
其中反射元件适于响应电信号施加在至少一个电极上而运动，而该电信号适于在腔内形成不均一电场。
12.权利要求1的微镜器件，其中介电泳液体适于提高给定激活能在反射元件上产生的致动力。
13.一种在微执行器中采用介电泳液体(53)的方法，微执行器包括执行器元件(40)，它适于在第一位置与至少一个第二位置之间运动，该方法包括：
在微执行器的腔(50)内配置介电泳液体，包括将执行器元件定位在介电泳液体上方和将执行器元件浸没在介电泳液体内二者之一；以及
使执行器元件于第一位置和至少一个第二位置之间运动，包括施加电信号到微执行器上，
其中介电泳液体包括至少一种选自基本不含不对称醚键的硅氧烷和基本不含不对称醚键的硅烷的化合物，以及
其中介电泳液体当电信号施加在微执行器上时表现出运动，并且该运动对执行器元件于第一位置和至少一个第二位置之间的运动做出贡献。
14.权利要求13的采用介电泳液体的方法，其中介电泳液体具有小于约20的介电常数。
15.权利要求13的采用介电泳液体的方法，其中介电泳液体具有大于约60℃的闪点。
16.权利要求13的采用介电泳液体的方法，其中介电泳液体在0.1赫兹具有小于约100pmho/cm的离子电导率。
17.权利要求13的采用介电泳液体的方法，其中介电泳液体具有约0.5厘泊～约50厘泊的粘度。
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