專利名稱：具有鉸鏈的微鏡的制作方法
財(cái)鉸鏈的微鏡
絲領(lǐng)域
_明涉及微鏡的制造。
背景狄
空間光調(diào)制器(SLM)可具有帶^t表面的可傾^H^L陣列。每^H^SL可 利用靜電力傾斜成"開"位置和'關(guān)"位置。靜電力可由艦與艦下的一個(gè)或多 個(gè)電極之間的電位差產(chǎn)生。在"開"位置，微4^^可將A^;5t^以形^示圖 像中的圖像像素。在"關(guān)"位置，微^1將A^絲向離開顯示圖像。

發(fā)明內(nèi)容
一方面，本發(fā)明涉;5l—種^L^;^置，包括由襯底支撐的鉸^繞該鉸鏈可
傾斜的鏡板。該鉸鏈可包括選自由具有4t^分在大約30%和70%之間的鈥碟 合金、1^分在大約30%和70%之間的鈥-45^金、銅成分在大約5%和20% 之間的45^^、以及tA分在大約0和15%之間的^氮^^^賦的組中的
另一方面，本發(fā)明涉及一種微^^置，包括位于襯;Ui的鉸鏈支柱；連接 到該鉸鏈支柱的鉸鏈；以;sj^接到該鉸鏈并可繞該鉸鏈可傾斜的m。該鉸鏈
可包拾&自由具有^Ul分大約30%和70。/o的4^^ir、 ^j^分在大約30%和 70%之間的鈥-4&^金、銅成分在大約5°/ 和20%之間的4&^1合金、以及tA分 在大約0和15。/。之間的^氮^^組成的組中的"^t材料。
另一方面，本發(fā)明涉及4^t^;^置，包括由襯底支撐的鉸鏈，可繞該鉸 鏈傾斜的鏡&，以;^一控制器，能夠產(chǎn)生一電信號以##*^^位于相對襯底
表面大于或等于2度的傾斜方向，而不使得該#^與襯^除了該鉸船卜的任何結(jié)構(gòu)B接觸。該鉸鏈可 己置成使得該#^該傾斜方向舉性'隨到實(shí)質(zhì)上平^i^亥襯底。
另一方面，本發(fā)明涉及一種微^^置，^t由襯底支撐的鉸魄可繞該鉸鏈傾斜的m，其中該鉸鏈^8l&置成當(dāng)該^L傾斜時(shí)在該^^Ji產(chǎn)生舉性紋 力；以及一控制器，能夠產(chǎn)生""^電力i^JL該舉性'l^力以將該m^不傾斜 位置傾斜至"開"位置或"關(guān)"位置，該靜電力^S&置為與該舉性鍵力相反以保 ^^^t"f"開"位置或"關(guān)"位置。
另一方面，本^發(fā)明涉^^^用于^^制4ti^傾斜移動(dòng)的方法。該方法包括在 可繞由襯底支撐的鉸鏈傾斜的^Ui產(chǎn)生4電力。當(dāng)該4ti^傾斜時(shí)，該鉸鏈 可在該4t^產(chǎn)生一彈性'ltt力。該方法還包括iJ良該舉性M力以將該m 從不傾斜位置傾斜至"開"位置或"關(guān)"位置，并與該舉性紋力平衡以^i亥鏡
狄預(yù)"開，，位置或"關(guān)，，位置。
該系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)可^t一個(gè)或多個(gè)下列各項(xiàng)，該傾斜方向可相對于襯i^面 大于或等于3度，該鉸細(xì)5置成將該^A傾斜方向萍性1^A實(shí)質(zhì)上平肝 該襯底。該傾斜方向可相對于襯絲面大于或等于4度，該鉸鏈可將該^^ 傾斜方向舉性MA實(shí)質(zhì)上平^該襯底。該鉸鏈可包M自由具有M分在 大約30%和70%之間的鈥"1^金、鈥成分在大約30%和70%之間的鈥-45^ 金、銅成分在大約5%和20%之間的4^^金、以及tA分在大約0和15V。之 間的45^氮^^^A的組中的"^t^r。該鉸鏈可包括4S^L-氮^^。 4S^氮 化物中的鋁和鈥可具有大約相同的成分。該^^氮似稱中的IA分可在大約0 和10%之間。該鉸鏈可包^i-齡金。該鈥-齡金中的鈥成分可在大約40% 和60%之間。該鈥-齡金中的鈦成分可在大約45%和55%之間。該鉸鏈可包 ^^-4&^r。該鈥-^^r中的^A分可在大約40。/o和60。/o之間。該鈦-4S^r 中的W^分可在大約45%和55%之間。
該系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)可包f個(gè)或多個(gè)下列各項(xiàng)。該鉸鏈可包^"^-氮^^。 該4S^氮化物中的鋁和鈥可具有;^cit相同的成分。該M氮化物中的liA分可 在大約0和10%之間。該鉸鏈可包^^4^r。該鈥4!^金中的M分可在
大約40%和60%之間。該鈥4$^會(huì)中的M分可在大約45%和55%之間。該 鉸鏈可包^;-4S^金。該鈥-45^金中的^^分可在大約40Vo和60Vo之間。該 鈥-4&^金中的^^可在大約45%和55%之間。該鉸鏈可4f^4^M目對于 該襯絲面大于或等于2度、3度或4度的第一方向舉性'1^^到實(shí)質(zhì)上平襯該 襯底的第二方向。該微^^置可進(jìn)一步^""控制器，^^S己置為產(chǎn)生一電信 號以保#^亥^1^于相對于該襯^面大于或等于2度、3度、或4度的方向。該微#^置可進(jìn)一步包括位于該襯底上的一 ^制動(dòng)器，該^1^制動(dòng)器 己置
為接觸該m以制動(dòng)該^l的傾^動(dòng).該鉸鏈可^^5^^r。
該系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)可包4^個(gè)或多個(gè)下列優(yōu)點(diǎn)。本說明書公開了適于接觸和非
傾W^的靜電力可容易;La鉸鏈的舉I^I^;，使#^1能夠4膝易傾斜與 ^L^制動(dòng)^^觸。選擇用于非接觸微鏡的該鉸^#料財(cái)相對高的舉性系數(shù)， 其允^H亥舉性^I^;與該靜電力平衡，^HWi玄^M:于限定"開"位置或"關(guān)" 位置的傾斜角。在該靜電力減小或撤消后，該舉性'岐力還可將該傾^H^恢 復(fù)到非傾離置。
本說明書還提供了 一種用于襯^-L可傾^H^的簡單結(jié)構(gòu)以及一種用于驅(qū) 動(dòng)該可傾^ll的方法?？蓛A^^可響應(yīng)于控制^^供的電信號被傾WH^ 持在預(yù)定的角度。^N"底或^Ji不需要Wfe制動(dòng)器來制動(dòng)傾斜的鎮(zhèn)板并限定 該餘fe的傾斜角。當(dāng)與一些傳統(tǒng)的M才;i^制動(dòng)器的微^^置H^時(shí)，消除機(jī) 械制動(dòng)器可簡^^M置'在^^襯虹例4*^制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)之間沒有機(jī)
;^^觸，還可解決在傳統(tǒng)的M置中已知的銷>^*^制動(dòng)恭之間存在的靜摩 擦問題。it^描述的4^1^置可比傳g置中的^L傾^小的角度。較小的 ^!傾斜可導(dǎo)致該4^^轉(zhuǎn)圍繞的鉸^Ji較小的應(yīng)力。這種裝置很少可負(fù)^i ;fert^故障。從而，該裝置的4m壽命可更長。jH^卜，由于該鉸鏈不需要^^傳 ^t^置中的旋轉(zhuǎn)幅度，選擇用于鉸,成的材料可#多樣。jH^卜，由于該鏡 J^^受較小的角度偏轉(zhuǎn)，其可以較高頻率工作。
雖然已經(jīng)利用多個(gè)實(shí)施例^^展示^H兌明了本發(fā)明，^^域才M^v員應(yīng)
當(dāng)J^，可在形式和細(xì)節(jié)上作出^t的^而不脫離本發(fā)明的^ft和范圍。


并入^Ba^M兌明書-^分的下列附圖，與本i兌明書^， ^兌明了本發(fā)明
的實(shí)施例，用于)l^^本發(fā)明的原理。
圖1為適于在一^^目式下工作的微^^L圖。 圖2為圖l的^b^ilW圖。
圖4A和4B說明了A4t;^皮傾^^^別在"開"方向和'關(guān)"方向上的反
。選擇用于接觸微鏡的鉸M^料具有相對低的舉It系數(shù)。射。
圖5說明了絲器絲的MM^皮傾^H^的絲。 圖6說明了iut^i管絲的A^Me^傾^H^的^l"。 圖7說明了包括微鏡的圖^^:影系統(tǒng)的氺剛。 圖8說明了*中驅(qū)動(dòng)電壓樂辦與所產(chǎn)生的傾斜角的瞬時(shí)圖。
圖9為適于在接,式下工作的微鏡的 圖。
圖io為圖9的微鏡,'m圖。
圖11為一圖表，說明接觸和,^^觸微鏡的艦的傾斜角與驅(qū)動(dòng)電壓函絲 系的響應(yīng)曲線。
圖12為一圖表，說明在應(yīng)力4i伸圖表中^^觸^^觸微鏡的工作范圍。 圖13為一圖表，說明對于具有不同材料成^f鉸^L件，^^L傾斜角與標(biāo)>^區(qū)動(dòng)電壓的函數(shù)關(guān)系的響應(yīng)曲線。
圖14為一圖表，說明對于具有不同材料成分的鉸^t件，4^1傾斜角與驅(qū) 動(dòng)電壓的函數(shù)關(guān)系的響應(yīng)曲線。
M實(shí)施方式
|^見圖1-3，微鏡100可包括位于襯底300上的鏡板U0。鄉(xiāng)J10可包括 A4t層Ul、間隔層U3、以及鉸^g:114。在一些實(shí)施例中，間隔層113包括 一對開口 108a和108b。在一些實(shí)施例中，鉸M 114包括兩^H^Mit件120a 和120b。鉸^L件120a和120b通過^N4長鉸鏈163a和163b相對應(yīng)地與鉸 M114的主輛^i^接。延長鉸鏈163a和163b被位于延長鉸鏈163a或163b 的兩側(cè)的間隙從鉸^g: 114的主J^P分分離。在沒有外力;^到4^1110的情 況下，鏡板110位于非傾^置。該非傾^置可實(shí)質(zhì)上平M該襯底的Ji4 面。鏡板110可關(guān)于由這兩^Mit件120a和120b限定的,斜。一^H^鏈 元件120a (或120b)與襯底300上的一鉸鏈支柱121a (或121b)連接。鉸鏈 支柱121a可由一^N^體形成，或包括兩或三部分。例如，鉸鏈支柱121a可 包括可在分開的沉積步驟中形成的上部分123a、中間部分123b、以及下部分 123c。
微鏡100可進(jìn)一步包括位于鉸鏈支柱121a、 121b —側(cè)上的具有下部分130a 和上部分131a的一兩部分電極，以;5L位于4^鏈支柱121a、 121b另一側(cè)上的具有下部分130b和上部分131b的另一兩部分電札電極下部分130a、 130b可形 成自一導(dǎo)電層.電^Lh部分131a、 131b可形成自位于電極下部分130a、 130b 上的另一導(dǎo)電層。4^^iL柱121a、 121b連接到控制線311，兩部分電極130a、 131a連接到控制線312，以及兩部分電極130b、 131b連接到控制線313?？刂?線311、 312、 313的電位由控制器350提供的夕Np電信號分別控制。瓶UO 和兩部分電極130a、 131a或兩部分電極13他、131b之間的電位差產(chǎn)生一靜電 扭矩，其能傾斜鏡板110。在2004年10月26日提交的美國公開 No. 2005-0128564、 "High Contrast Spatial Light Modulator and Method，，中、 以及2006年9月6日提交的美國申請No. 11/470^568、 "Spatial Light Modulator Multi-layer Mirror Plate"中進(jìn)一步說明了合適的微H^置，為所有用^Ejtb引 入作參考。
參見圖3和4A，控制器350可產(chǎn)生-"^電力來^艮由變形的延長鉸鏈163a 或163b產(chǎn)生的舉性^^以將該m^非傾斜位置傾斜到"開"位置或"關(guān)"位 置。該靜電力可與該舉性紋力反向以##^亥#^于"開"位置或"關(guān)"位置。 該非傾^置可不同于"開"位置和'關(guān)"位置。在一些實(shí)施例中，該非傾#^置
還可與"開"或"關(guān)"位置相同。條uo可在一方向Ji^非傾斜位置傾斜a目對
襯底300成傾斜角e。n。鏡板110可^JtA4t光330以形^Jt光340在"開，，方 向上傳播，以至于絲光340可到組示區(qū)域以形 示圖像。"開"方向通常 垂直于襯底300。由于A^t角(即，A^"光330械法線方向之間的角度)和反 射角(即，絲光340^;法線方向之間的角度)相同，A^光330和絲光 340形成一角度29on，其是milO傾斜角e。n的兩倍大。
參見圖4B，瓶110可徊目對于襯底300 "^^傾斜角e。n方向的相^r向 Jj t稱傾斜。鏡板110可^gJfMJ"光330以形^4t光345在"關(guān)"方向上傳播。 a光345可被一光圏(圖5-7中的530)阻擋，并*^吸收器吸仏由于A4t 光330的A^"角為3e。n,絲角也應(yīng)該是36。 。因此，"開"和'關(guān)，，方向上的反 射光340之間的角^49。n，是艦UO的傾斜角e冊的四倍.
A^"光330可由不同光源提供，例如絲器500iUt5t^l管(LED)510， 分別示于圖5和6中。由^t器500發(fā)出的A^tibi相干的，并能夠4^L， 110>^#后絲準(zhǔn)直。光圏530、絲器500、以及milO可這樣朝剛，以至 于當(dāng)傾斜在"開，，方向上時(shí)/L^所有由艦110幼的絲光3仰穿狄團(tuán)SO的開口 535。從LED510發(fā)出的A^光330通常是非相干的，并M向船巨離 而發(fā)t光圏530、 LED510、以及鏡板110可這樣#^ ，以至于由在"開"方向 的鏡板110^Jf的大多l(xiāng)Ut穿itit團(tuán)530中的開口 535。例如，A4t光340可穿 過開口 535，同時(shí)，MA^光340 ^C散離開的A4t光340a和340b故 t團(tuán)530 喊
在圖7中示出了基于微鏡陣列100的示范性圖^a影系統(tǒng)700。紅、綠、 和藍(lán)'^Ut器500a、 500b和500c可分別發(fā)射紅、綠和藍(lán)色g束330a、 330b和 330c。紅、綠和藍(lán)色光330a、 330b和330c可穿過擴(kuò)散片710a、 710b和710c, 以形成彩色光331a、 331b和331c。擴(kuò)散片710a、 710b和710c可調(diào)整大小(例 如擴(kuò)大)并能^lfg束330a、 330b和330c的形狀調(diào)整為與微鏡陣列100 — 致的截面形狀。例如，彩色光331a、 331b和331c的形狀可被調(diào)整為矩形，其 能與微鏡陣列100的形狀更一致。彩色光331a、331b和331c可^L^分離器720a、 720b和720c (其用作束合成器)M， ^f成一^^AJN"光330。彩&A^J"光 330可被全內(nèi)絲(TIR)棱鏡740絲以照射支撐部730上的微鏡100。狄 于"開"位置的條110偏轉(zhuǎn)的A^t光340可穿過TIR棱鏡740和光圏530的開 口 535，以被投影系統(tǒng)750投影而形 示圖像。
光圏530、 TIR棱鏡740、以及微鏡100的相對位置可這樣朝剛，使得位于 "開，，方向上的;L^4^P^f光340能夠穿過開口 535，而位于"關(guān)"方向上的4r^ ;5tSJt光345能夠,狄圏530 F雄。^"~#|^#^圏530 P雄的^光340在 顯示亮JLtjl:一種損失。穿過開口 535的任何偏離的^t光345將降低顯示圖 像的對比度。幼光340和^1"光345之間展開的角^^,鄉(xiāng)易分離賄 光340和絲光345,以 示圖像中實(shí)賄大^>1和對比度。換句^i兌，顯示 系統(tǒng)700中的傾斜角e冊(或0。ff)越大，鄉(xiāng)易分離絲光340和絲光345, 以至于實(shí)質(zhì)上4^a光345被阻掉，和實(shí)質(zhì)上4^^Jtt光3幼能夠到達(dá)顯示 表面以形 示圖像。
圖8示出了iE4區(qū)動(dòng)電壓財(cái)801和負(fù)驅(qū)動(dòng)電壓斷802'零傾斜角相應(yīng)于 鏡板110平^^襯底300表面的7JC平方向。iE4E動(dòng)電壓脈沖801 ^i^驅(qū)動(dòng)電壓 V。n，用于控制艦110處于'開"位置，如圖3、 4A、 5和6中所示。正電壓脈 沖柳l能夠產(chǎn)生以靜電力，110在"開"方向(在圖中是逆時(shí)財(cái)向) 上傾斜勤目對于襯底300的Ji^面成傾斜角e。n。鏡板110在非傾斜狀態(tài)下沒有承受^T萍性'J^7。當(dāng)艦110傾斜時(shí)， 110承受一由延長鉸鏈163a或 163b的械變形產(chǎn)生的彈性^1^，其^頃時(shí)4t"^向Ji^艦110Ji^力。雖 然1^傾斜角的增^#電力有些增加，，性i^X力作為傾斜角的函數(shù)比靜電 力^pi5til增加。當(dāng)彈!±<^/變#^于靜電力時(shí)，最^SL 110停ih^傾斜 角e咖處。換句^i兌，艦110由于靜電力和^M^向上向瓶110施力的舉性
1^7之間的平衡而^^在傾斜角e。n處。,uo最;^r在區(qū)域811中在平均 傾斜角e。n周圍振蕩并i^停留在傾斜角e。n處。
勤以的，負(fù)驅(qū)動(dòng)電壓樂辦802用于控制艦110處于"關(guān)"位置，如圖4B 中所示。電壓^f802包括一驅(qū)動(dòng)電壓V。ff。電壓脈沖802可產(chǎn)生一靜電力以將 艦110在"關(guān)，，方向(在圖中為順時(shí)粉向)上傾斜J^f目對于襯底300的4
面成傾斜角e通。m在非傾斜狀態(tài)下沒有承受，舉性^l力。^Lt傾角的增
加，由延長鉸鏈163a或163b的械變形產(chǎn)生舉性fel^，其扭時(shí)財(cái)向上
施力。舉lt^l力絲傾斜角的作用比靜電力ibNS^增加。當(dāng)舉性^JJ;變 #^于靜電力時(shí)，110最^uh^傾斜角e。ff處。,110由于由負(fù)電壓脈 沖802產(chǎn)生的靜電力和由變形的延長鉸鏈163a和163b產(chǎn)生的萍性'^Jj^之間
的平衡而^#在傾斜角eoFF處。艦uo最初可在區(qū)域821中在平均傾斜角e通
周圍振蕩并(^停留在傾斜角e。ff處。在圖4A和4B中所示的結(jié)構(gòu)中，傾斜角
e。n^e。ff具有相同的大小。移除負(fù)驅(qū)動(dòng)電壓斷802后，muo可5^i長鉸鏈
163a和163b舉錄回JJ^傾斜角(即7jc平方向)。
參見圖9和10,適于在接)li^式下工作的微鏡1100可包括位于襯底300 上的M制動(dòng)器U60a和U60b。積械制動(dòng)器U60a和U60b可接觸傾斜的4t^L U0以阻ji^MJ5時(shí)針方向上以;Sj^時(shí)針方向上的傾斜移動(dòng)，當(dāng)鏡板110與枳械制 動(dòng)器1160a和U60b接觸時(shí)，限定了鏡板110的"開"和'關(guān)"位置。位^"開"位 SJi的瓶110方向決定了絲光340的方向。微鏡1100還可^i午多相同的 元件作為##觸型微鏡100。在一些實(shí)施例中，枳械制動(dòng)器1160a和U60b可以 是導(dǎo)電的。Wfe制動(dòng)器U60a和U60b可以連接到控制線311 (在圖10中未示 出)，從而W^制動(dòng)器U60a和U60b能夠利用來自控制器350的電信號與, 110的鉸鏈層114保持斜目同的電位'在M制動(dòng)器U60a和U60b以及鉸^g: 114上的等電位能夠防止電流^Ut鉸鏈層114和W^制動(dòng)器U60a和1160b之間 當(dāng)它們接觸時(shí)的界面。* 110的電位以;Sj^口到4^ 110的靜電力不受與機(jī)械制動(dòng)器1160a和1160b "^觸的影響。
^^說明書中，微鏡100表^'^^觸"微鏡。微鏡1100表^"接觸，，微鏡。
"接觸"微鏡中的^^傾^f多動(dòng)可被W^制動(dòng)ll4f止。m的"開"和'關(guān)"位置由
^1與;| 1^制動(dòng)||#觸時(shí)艦的方向限定。相反，圳^^觸微鏡100不包樹fe夠 限制41^傾^#動(dòng)的;| ^制動(dòng)器。剡以的，瓶的"開，，^"關(guān)"位置由脅到鏡 板110和兩部分電極130a、 131a、 130b、和131b上的驅(qū)動(dòng)電錄制。
^L傾斜角與驅(qū)動(dòng)電壓的函數(shù)響應(yīng)曲線示于圖11中。m的傾斜角首it4艮 據(jù)驅(qū)動(dòng)電壓函數(shù)沿著曲線905 iWt加。接著，傾斜角沿著曲線910l^"驅(qū)動(dòng) 電壓增加iSiit增加，彭'Hte^急變電壓V，p處"急變"，在急變電壓V，處傾 斜角增加而舉性^^l^停iBf加。靜電力(SI^傾斜角的增加繼續(xù)增加。更強(qiáng)的
靜電力和恒定的塑性<^7 (示于圖12)之間的不平衡急劇增加傾斜角至e目，
在e,處4^的傾###^襯底300上的才;L^制動(dòng)器1160a和U60b停止，如圖 10中所示。^M^說明書中，術(shù)發(fā)'急變"表示條的不平^^1的械定的狀態(tài)，
其中4^ti4傾斜iJ^^^一個(gè)固定物體停止。
m的"急變"是微鏡中鉸鏈的才;i^'I^斤致。參見圖12，在4^Ji產(chǎn)生的 應(yīng)力，例如，可以由4^Nt底上的電極之間的靜電力所致。鉸鏈的變形M
沿曲線1000在低應(yīng)力范圍內(nèi)的應(yīng)力增加。曲線1000表示對應(yīng)力的4^鏈的萍性
響應(yīng)。在一個(gè)實(shí)施例的微鏡中，鉸錄變形m處急變。換句^i兌，醋傾斜角
增加超ii^目應(yīng)于Dl的丄述傾斜角萍h^^J^停jtit加。曲線1010表示鉸, 料的塑性區(qū)域。從而相應(yīng)于曲線1010的鉸##料^^1于圖9和10所示的接
觸型微鏡l亂
如前述關(guān)于圓7討論的，^^^^l鏡^^具有大傾斜角，例如大約2°、大 約3°、大約4°、大約5°、或狄，用于最佳^^示圖像的^L和對比度。大的"開" 或"關(guān)，，傾斜角需要寬的角范圍，其中*能夠傾#^被鉸,性恢復(fù)回非傾斜 位置。圖12示出了另一微鏡實(shí)施方式，在變形D2>D1處，v^N4響應(yīng)曲線1000 轉(zhuǎn)變到塑性響應(yīng)曲線1020。微^W較寬范圍用于萍性4^^形，從而^Nt 于4^^觸鏡板100。 D2和Dl中的差異能夠從鏡板110和1100的鉸^^fi誠 的差別中得出(如圖14中所示)。相反，接觸微鏡1100伏選具有較小范圍用于 舉性鉸鏈變形，從而相對小的驅(qū)動(dòng)電壓能夠使^急變以導(dǎo)致4^與>^1制動(dòng) ^#觸。因此，相應(yīng)于塑性曲線1010的微^^it于接觸微鏡。微鏡100中適于4^#觸微鏡的鉸^#料的一個(gè)實(shí)施例是4^氮化物，其具有IA分可以在大 約0至15%、或0至10。/o的范圍內(nèi)，并且鋁和M分;^bf目等。M氮化物制 成的鉸^H"料的一個(gè)實(shí)施例是AW/JV/。Ti4。/。。 ^4^r^oii于用作接觸微鏡 1100的鉸M^t料。454^^|—個(gè)實(shí)施例可以是包括90%鋁和10%銅，
回見圖ll,在微鏡1100中的鏡板110在傾斜角e,處急變后，在由線915 表示的驅(qū)動(dòng)電壓范圍中，當(dāng)驅(qū)動(dòng)電壓減少時(shí)，4^>^1^^#與 ^制動(dòng)器U60a 或U60b接觸。在鉸鏈'^1到萍性區(qū)域后，恢復(fù)其彈性，并能夠J^^N^制動(dòng) 器U60a或U60b處的靜摩擦，最終，當(dāng)驅(qū)動(dòng)電壓與線920相交時(shí)，鏡板IIOO 傾斜回響應(yīng)曲線905。由曲線905和910以及線915和920表示的滯后現(xiàn)象是接
觸微鏡的"f^特性。圳^#觸微鏡100的工作窗口沿著m的彈法區(qū)域中的曲線 905。,能夠被驅(qū)動(dòng)電壓v咖傾WHM^在傾斜角e加或e。ff處。在靜電力移除
后，微鏡100中的鏡板110能夠被鉸漣163a和163b沿著相同的響應(yīng)曲線905 舉性M回初始位置。本說明書中公開的4N^觸微鏡100沒有實(shí)質(zhì)的滯后。
的響應(yīng)曲線。標(biāo)斜區(qū)動(dòng)電壓只是4M^i急變電壓區(qū)分的驅(qū)動(dòng)電壓。對于具有不 同材料成分的鉸鏈， 1傾斜角能夠作為標(biāo)準(zhǔn)驅(qū)動(dòng)電壓的函數(shù)沿著不同曲線
1105上升。由TiNi^r、 AlTiN^^;、以及ATR ^*成的鉸鏈的傾斜角 比由AlCu制成的鉸鏈大。JJl說明的適于^^^觸微鏡的鉸^H"料可包括下列 #^的成分對于TiM^rTi5o。/。Niso。/。、對于A1TIN^^Al48。/。TLw。/。N4。/。、對 于Arn^rAW。Tisoy。。 A!Cu^riWt于接觸微鏡。AlCu妙可包括大約 70%至95%的鋁、或卯％鋁和10%銅。
如上所述，^i^可在由曲線1105限定的角度范圍內(nèi)傾Wf舉性^l到它們 各自的非傾#^置。對于一N^觸孩^fc作的曲線1105有效的傾斜角的范圍對于 i^個(gè)描迷的材料成分是不同的。尤其在圖13中描述的例子，由TiM制成的 鉸M^許4^^觸^泉比其它兩個(gè)鉸^H"料成分在更寬的范圍內(nèi)傾Wf舉性恢 器。 、、.'-
適于微鏡的鉸缺料可包糊如鈥、金、銀、鎳、鐵、鈷、銅、鋁、氮、 和氧的材料范圍。鉸鏈可由TiNi制成，其中賦分可在大約30%和70%之間、 或大約40%和60°/。之間、或大約45%和55%之間。鉸鏈可由AlTi制成，其中^^分可在大約30%和70%之間、或大約40%和60%之間、或大約45%和55% 之間。用于"4^^觸"微鏡的適合的鉸^#^￡可包括微氮^^, 0至
10%、或0至15。/o范圍的fA分，并且鋁^^分;W目等。由45^氮^^b組 成的鉸鏈可實(shí)質(zhì)上不含其它成分(在本上下文中，實(shí)質(zhì)上不含的意思是其它成 分可與制iiit^目應(yīng)的痕量(traceamount)存在)，尤其能夠?qū)嵸|(zhì)上不含氧。
參見圖14，具有由^t不同材^"材料l、材料2和材料3制成的鉸鏈的鏡 板傾斜角可最初沿著相同曲線1205，上升。對于鉸^N"料1、材料2和材料 3的急變電壓V,p" V，2和V，p3可不同V，,V,p^Vsn^。對于相應(yīng)于三
種鉸^H"料的一^^觸傾斜角e。m、 e。^種。n3的工作窗口也可不同e。m〈e。d^。^
在圖14所示實(shí)施例中，材料3^it于作為^^觸微鏡鉸^H"料，因?yàn)樗?fù)級 ##^的傾粉<1^￡到非傾離置的最大角度范圍。例如，由材料3制成的鉸 鏈可4^^M目對于非傾^Hi置大于或等于2度、3度或4度的第一方向萍性恢 復(fù)。材料1 JWt于接觸微鏡，例如圖9和10中所示微鏡1100。
jji/;Hf的方法可用于選"^it于接觸和一^^觸微鏡的鉸^N"料。具有相對 低的舉性系數(shù)的鉸^t料可選擇用于接觸微鏡。傾^#^的靜電力能夠容易克
服鉸鏈的舉性"l^;,從而艦?zāi)軌蛉菀變A斜到接 *^制動(dòng)器，其中"開"或
"關(guān)"鏡位置可被p艮定。具有相對高的萍性系數(shù)的鉸^t料可選擇用于4^^觸微
鏡，其允許舉性紋力與靜電力平衡，#^#^^:于限定了"開"或"關(guān)"鏡位 置的傾斜角處。在減小或移絲電力后，彈性'1^1^還可^^傾^H^J，J非傾
順置，
傾^K的方法?？蓛AW^能夠響應(yīng)于控制^l供的電信"fi^傾^HH^^在 預(yù)定角度。在襯底或^Ji不需J^r^^制動(dòng)器來停止傾斜的^^限定鏡 板的傾斜角。取消M制動(dòng)器不僅僅簡化了微M置，而且消除了公知的在傳
統(tǒng)^^置中存在于^Hl^制動(dòng)^間的靜摩擦。iiE描述的^^L^置可傾 斜到比傳^^置中的^^1較窄的角度，較小的^SL傾斜能夠?qū)е?圍^^轉(zhuǎn) 的鉸MJi較小的應(yīng)力。這種裝置不容易紐*1^贈(zèng)。因此，裝置的^^1壽命 可更長。必w卜，由于鉸鏈不需要象傳^^置一樣旋,么多，可選擇更多不同 的材料用于鉸,成。jH^卜，由于^i^受較小的角度偏轉(zhuǎn)，其能夠以較高頻 率工作。應(yīng)當(dāng)鄉(xiāng)，4Hf的方法適于微鏡的其它結(jié)構(gòu)。與那些Ji^描述的材料不同 的材^l"可用于形成,、鉸^^接柱、鉸鏈支撐柱、電極以;8*^制動(dòng)器的不
同層。如圖所示，電極可包絲干層，或單絲導(dǎo)材料。#^可具有不同的形
狀，例如，矩形、六邊形、菱形、或Aii形。驅(qū)動(dòng)電壓脈沖可包括不同的波形 ^fel性。顯示系統(tǒng)可包括不同結(jié)構(gòu)^i殳計(jì)的;5tl洛，而不脫離本發(fā)明的樹申。
權(quán)利要求
1.一種微鏡裝置，包括由襯底支撐的鉸鏈；以及可繞該鉸鏈傾斜的鏡板，其中該鉸鏈包括選自由具有鈦成分在大約30％和70％之間的鈦-鎳合金、鈦成分在大約30％和70％之間的鈦-鋁合金、銅成分在大約5％和20％之間的鋁-銅合金、以及氮成分在大約0和15％之間的鋁鈦氮化物組成的組中的一種材料。
2. 才N^3U'J^求1的微^^A，其中該鉸鏈包^i亥4&4^氮^^，并且該鋁 鈥氮^^中的鋁和鈥具有;^L相等的M。
3. ^t擬'j^求1的微4t^置，其中該鉸鏈包^^^L氮^^，并且該鋁 鈥氮^^中的M^分在大約0和10%之間。
4. 才^^U'澳求1的微4t^置，其中該鉸鏈包^i玄^14^^，并且該鈥鎳 合金中的鈥成分在大約40%和60%之間。
5. 才^^M，J^求1的微^^置，其中該4^鏈^i亥^fcl^r，并且該鈥鎳 *中的城分在大約45%和55%之間。
6. 才^^權(quán)矛J^"求1的^^^^置，其中該鉸鏈包^i亥鈦45^r，并且該鈥鋁 合金中的鈦成分在大約40%和60%之間。
7. 條似怯求l的微敏置，其中該鉸鏈包絲鈥45^r,并且該鈥鋁 ^r中的itu^分在大約45%和55%之間，
8. &似']^求i的微^^置，其中該鉸鏈i^己置為^^4^M目,襯M面成大于或等于2度的第一方向萍性^^到實(shí)質(zhì)上平^f汁該襯底的第二方 向。
9，才N^M'J^求8的^t^;^置，其中該鉸鏈凈站己置為將該4^M目對該襯M面成大于或等于4度的第一方向舉性'fel到實(shí)質(zhì)上平^"f該襯底的第二方向。
10. 推據(jù);I5U'決求1的微^^置，進(jìn)一步^r""控制器，^LS&置為產(chǎn)生 一電信號以保^^^M:于相對該襯^^面大于或等于2度的方向。
11. ^^M'漆求l的微^^置，進(jìn)一步包^-~控制器，其^cS&置為產(chǎn)生一電信號以保#^#^于相對該襯;^面大于或等于4度的方向。
12. 根據(jù)權(quán)利要求1的微鏡裝置，進(jìn)一步包括位于該襯底上機(jī)械制動(dòng)器，其中該機(jī)械制動(dòng)器被配置為接觸該鏡板以停止該鏡板的傾斜移動(dòng)。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12的微鏡裝置，其中該鉸鏈包括鋁銅合金，并且該鋁銅合金中的鋁成分在大約70%和95%之間。
14.一種微鏡裝置，包括位于襯底上的鉸鏈支柱； 連接到該鉸鏈支柱的鉸戀；以及可繞該鉸鏈傾斜的鏡板，其中該鉸鏈包括選自由具有鈦成分在大約30%和 70%之間的鈦－鎳合金、 鈦成分在大約30%和70%之間的鈦－鋁合金、銅成分在 大約5%和20%之間的鋁－銅合金、以及氮成分在大約0和15%之間的鋁鈦氮化物組成的組中的一種材料。
15. 根據(jù)權(quán)利要求14的微鏡裝置，其中該鏡板包括該鉸鏈層，該鉸鏈層包括該鉸鏈，其中該鉸鏈層包括與該鉸鏈實(shí)質(zhì)上相同的材料。
16. 根據(jù)權(quán)利要求14的微鏡裝置，其中該鉸鏈至少部分延伸至該鏡板的下 表面中的空腔中。
17. 根據(jù)權(quán)利要求14的微鏡裝置，其中該鉸鏈包括該鋁鈦氮化物，其中鋁 和鈥具有大致相等的成分，氮成分在大約0和10%之間。
18. 根據(jù)權(quán)利要求14的微鏡裝置，其中該鉸鏈包括該鈦鎳合金，該鈦鎳合金中的鈦成分在大約40%和60%之間。
19. 根據(jù)權(quán)利要求18的微鏡裝置，其中該鈦鎳合金中的鈦成分在大約45% 和55%之間。
20. 根據(jù)權(quán)利要求14的微鏡裝置，其中該鉸鏈包括該鈦鋁合金，并且該鈦鋁合金中的鈦成分在大約40%和60%之間。
21.根據(jù)權(quán)利要求20的微鏡裝置，其中該鈦鋁合金中的鈦成分在大約45% 和55%之間。
22. 根據(jù)權(quán)利要求14的微鏡裝置，其中該鉸鏈被配置為將該鏡板從相對該襯底表面成大于或等于2度的第一方向彈性恢復(fù)到實(shí)質(zhì)上平行于該襯底的第二 方向。
23. 根據(jù)權(quán)利要求22的微鏡裝置，其中該鉸鏈鏈被配置為將該鏡板從相對該 襯底表面大于或等于3度的第一方向彈性恢復(fù)到實(shí)質(zhì)上平行于該襯底的第二方向。
24. ##*^'澳求14的微^￡，進(jìn)一步包括一控制器，^^LS&置為產(chǎn)生 一電信號以^i亥^^于相對該襯A^面大于或等于2度的方向。
25. #^^，澳求14的微*置，進(jìn)一步包^"-控制器，^MLS己置為產(chǎn)生 一電信號以保#^^^:于相對該襯^面大于或等于3度的方向。
26. WI^M'J^求14的微^^置，進(jìn)一步包^"位于該襯^lLh的W^制動(dòng) 器，其中該 ^制動(dòng)器^^置為接觸該#^以停止該#^的傾斜移動(dòng)。
27. 才M)I擬'J^求26的微^^置，其中該鉸鏈包括^4^r，并且該鄉(xiāng) ^r中的鋁成分在大約70%和95%之間。
全文摘要
一種微鏡裝置，包括由襯底支撐的鉸鏈和可繞該鉸鏈傾斜的鏡板。該鉸鏈包括選自由具有鈦成分在大約30％和70％之間的鈦-鎳合金、鈦成分在大約30％和70％之間的鈦-鋁合金、銅成分在大約5％和20％之間的鋁-銅合金、以及氮成分在大約0和15％之間的鋁鈦氮化物組成的組中的一種合金。
文檔編號G02B26/08GK101299093SQ20071018617
公開日2008年11月5日 申請日期2007年10月26日 優(yōu)先權(quán)日2006年10月27日
發(fā)明者V·諾沃特尼, 李啟光, 潘曉和, 高 俊德 申請人:視頻有限公司