CN105051548A - 具有侧壁梁的机电系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供用于具有侧壁梁的机电系统的系统、方法和设备。在一个方面中，一种装置包含：衬底，其具有第一电极和第二电极；及可移动快门，其与所述衬底单片集成且具有第一壁、第二壁和基底。所述第一壁和第二壁各自具有比第二尺寸至少大四倍的第一尺寸。所述第一壁和第二壁界定所述快门的实质上平行垂直侧，且所述基底正交于所述第一壁和第二壁而定位且形成所述快门的水平底部，从而向所述第一壁和第二壁提供结构支撑。所述第一壁和所述第一电极界定第一电容器，且所述第二壁和所述第二电极界定第二电容器。

Description

具有侧壁梁的机电系统

技术领域

本发明涉及机电系统和装置以及机电传感器和致动器的形成。

背景技术

机电系统(EMS)包含具有电元件和机械元件、致动器、换能器、传感器、光学组件(例如镜和光学膜)和电子器件的装置。可以包含(但不限于)微尺度和纳米尺度的各种尺度制造EMS装置或元件。例如，微机电系统(MEMS)装置可包含具有在约一微米到数百微米或更大的范围内的大小的结构。纳米机电系统(NEMS)装置可包含具有小于一微米的大小(例如，包含小于几百纳米的大小)的结构。可使用沉积、蚀刻、光刻和/或蚀除衬底和/或经沉积材料层的部分或添加层的其它微机械加工工艺产生机电元件以形成电装置和机电装置。

通常使用较旧的基于硅的集成电路处理设备来制造MEMS。基于玻璃的制造技术已难以利用，这是因为常规微机电装置制造方法通常与基于玻璃的显示技术不兼容。而且，可在大规模基于玻璃的微制造中加剧与常规集成电路(IC)制造相关联的应力和应力梯度问题。

发明内容

本发明的系统、方法和装置各自具有若干创新方面，所述若干创新方面的单一者不单独负责本文中揭示的所要属性。

本发明中所描述的标的物的一个创新方面可实施于一种装置中，所述装置包含：衬底，其具有第一电极和第二电极；及可移动快门，其与所述衬底单片集成且具有第一壁、第二壁和基底。所述第一壁和所述第二壁各自具有比第二尺寸至少大四倍的第一尺寸。所述第一壁和所述第二壁界定所述快门的实质上平行垂直侧，且所述基底正交于所述第一壁和所述第二壁而定位且形成所述快门的水平底部。所述第一壁和所述第一电极界定第一电容器且所述第二壁和所述第二电极界定第二电容器。

在一些实施方案中，所述基底可对所述第一壁和所述第二壁提供结构支撑且限制所述第一壁和所述第二壁的移动。在一些实施方案中，所述第一壁在第一方向上面向所述第一电极且所述第二壁在第二相反方向上面向所述第二电极，以提供差动电容器传感器。在一些实施方案中，所述衬底可包含透明区段且所述可移动快门包含用于调制穿过所述衬底的所述透明区段的光的微机电(MEM)快门元件。在一些实施方案中，所述可移动快门可包含选自包括加速度计、扬声器、麦克风和压力传感器中的至少一者的群组的组件的换能器。在一些实施方案中，所述装置可包含与所述衬底单片集成且经配置以测量所述装置的定向的微机电系统(MEMS)陀螺仪阵列。

本发明中所描述的标的物的另一创新方面可在一种制造机电装置的方法中实施，所述方法包含：提供具有第一电极和第二电极的衬底；及在所述衬底上单片形成可移动快门。形成所述快门包含：形成第一壁和第二壁，其各自界定所述快门的垂直侧且各自具有比第二尺寸至少大四倍的第一尺寸；及形成正交于所述第一壁和所述第二壁而定位且界定所述快门的水平底部的基底，其中所述第一壁和所述第二壁耦合到所述基底以形成波形结构。所述第一壁和所述第一电极界定第一电容器且所述第二壁和所述第二电极界定第二电容器。

在一些实施方案中，形成所述第一壁包含形成所述第一壁以在第一方向上面向所述第一电极，且形成所述第二壁包含形成所述第二壁以在第二相反方向上面向所述第二电极。所述方法可进一步包含配置所述第一电容器和所述第二电容器以提供差动电容器传感器。在一些实施方案中，单片形成所述可移动快门可包含提供用于调制穿过所述衬底的透明区段的光的MEM快门元件。在一些实施方案中，单片形成所述可移动快门可包含提供选自由加速度计、扬声器、麦克风和压力传感器组成的群组的组件的换能器。

在一些实施方案中，所述方法可包含提供与所述衬底单片集成且经配置以相对于所述衬底固持所述可移动快门的系链梁。在一些实施方案中，提供所述衬底可包含提供选自包括玻璃、熔融硅石、绝缘陶瓷和聚合绝缘体中的至少一者的群组的绝缘体。

本发明中所描述的标的物的另一创新方面可实施于一种显示器中，所述显示器包含：衬底，其具有第一电极和第二电极；多个微机电系统(MEMS)快门，其安置于所述衬底上且经配置以调制光；及可移动快门，其与所述衬底单片集成且具有第一壁、第二壁和基底。所述第一壁和所述第二壁各自具有是比第二尺寸至少大四倍的第一尺寸，且其中所述第一壁、所述第二壁和所述基底经耦合以实质上界定U形。所述第一壁和所述第一电极界定第一电容器且所述第二壁和所述第二电极界定第二电容器。

在一些实施方案中，所述可移动快门可包含选自包含加速度计、扬声器、麦克风、倾斜传感器和压力传感器中的至少一者的群组的组件的换能器。在一些实施方案中，所述第一壁和所述第二壁可界定所述快门的平行垂直侧，所述基底可正交于所述第一壁和所述第二壁而定位且所述基底可向所述第一壁和所述第二壁提供支撑且可限制所述第一壁和所述第二壁的移动。在一些实施方案中，所述第一壁可在第一方向上面向所述第一电极且所述第二壁可在第二相反方向上面向所述第二电极，以提供差动电容器传感器。在一些实施方案中，所述衬底可包含选自包含玻璃、熔融硅石、绝缘陶瓷和聚合绝缘体中的至少一者的群组的绝缘体。在一些实施方案中，所述显示器可包含与所述衬底单片集成且经配置以相对于所述衬底固持所述可移动快门的系链梁。在一些实施方案中，所述显示器可包含安置于所述衬底上且经配置以测量所述显示器的定向的MEMS陀螺仪阵列，所述MEMS陀螺仪阵列包含并入所述可移动快门的至少一个陀螺仪。

在附图和下文描述中阐述本发明中所描述的标的物的一或多个实施方案的细节。尽管主要根据基于EMS和MEMS的显示器描述本发明中所提供的实例，但本文中所提供的概念还可应用于其它类型的显示器，例如液晶显示器(LCD)、有机发光二极管(“OLED”)显示器和场发射显示器。从描述、图式和权利要求书将明白其它特征、方面和优点。注意，以下图的相对尺寸可不按比例绘制。

附图说明

参考以下图式从以下详细描述将更易于理解前述论述。

图1A是示范性显示设备的等角视图；

图1B是图1A的显示设备的框图；

图2是适于并入到图1A的基于MEMS的显示器中的说明性基于快门的光调制器的透视图；

图3A是适于控制并入到图1A的基于MEMS的显示器中的光调制器的控制矩阵的示意图；

图3B是连接到图3A的控制矩阵的基于快门的光调制器阵列的透视图；

图4A和4B是分别处于打开和关闭状态中的双致动快门组合件的平面视图；

图5是基于快门的显示设备的横截面视图；

图6A和6B是说明包含多个光调制器显示元件的显示装置40的系统框图；

图7是MEMS系统的实例；

图8A到8E是根据一个实例的处于不同制造阶段的包含侧壁梁的衬底的区域的横截面视图的示意图式；

图9A是包含电极的传感器结构的实例的俯视图；

图9B是包含电极的传感器结构的实例的横截面视图；

图10是根据一个实例的具有盖的传感器的横截面视图；

图11A是包含电极的传感器结构的实例的俯视图；

图11B是包含电极的传感器结构的实例的横截面视图；

图12是形成于衬底上的一组快门和一加速度计的实例的横截面视图；

图13是根据一个实例制造机电装置的方法的流程图；

图14是MEMS陀螺仪阵列的透视图；及

图15是包含陀螺仪元件和快门的MEMS元件阵列的透视图。

在各个图式中，相同参考数字和符号指示相同元件。

具体实施方式

以下描述是针对出于描述本发明的创新方面的目的的某些实施方案。然而，所属领域的技术人员将容易认识到，可以许多不同方式应用本文中的教示。所描述的实施方案可在可经配置以显示图像的任何装置、设备或系统中实施，而不论图像是在运动中(例如，视频)还是静止的(例如，静态图像)，且不论图像为文字的、图形的还是图片的。更确切地说，预期所描述的实施方案可包含在例如(但不限于)以下各者等多种电子装置中或与例如(但不限于)以下各者等多种电子装置相关联：移动电话、具多媒体因特网功能的蜂窝式电话、移动电视接收器、无线装置、智能电话、装置、个人数据助理(PDA)、无线电子邮件接收器、手持式或便携式计算机、上网本、笔记本计算机、智能本、平板计算机、打印机、复印机、扫描器、传真装置、全球定位系统(GPS)接收器/导航仪、相机、数字媒体播放器(例如，MP3播放器)、便携式摄像机、游戏控制台、腕表、时钟、计算器、电视监视器、平板显示器、电子阅读装置(例如，电子阅读器)、计算机监视器、汽车显示器(包含里程表及速度计显示器等)、驾驶舱控制及/或显示器、摄像机景观显示器(例如，车辆中的后视摄像机的显示器)、电子照片、电子布告板或标牌、投影仪、建筑结构、微波、冰箱、立体声系统、盒式记录器或播放器、DVD播放器、CD播放器、VCR、收音机、便携式存储器芯片、洗衣机、烘干机、洗衣机/烘干机、停车计时器、包装(例如，机电系统(EMS)应用中，包含微机电系统(MEMS)应用以及非EMS应用)、美观性结构(例如，关于一件珠宝或服装的图像的显示)及多种EMS装置。本文中的教示还可用于非显示器应用中，例如(但不限于)电子切换装置、射频滤波器、传感器、加速度计、陀螺仪、运动感测装置、磁力计、用于消费型电子装置的惯性组件、消费型电子产品的零件、变容器、液晶装置、电泳装置、驱动方案、制造工艺及电子测试装备。因而，所述教示并不希望仅限于图中所描绘的实施方案，而实际上具有广阔的可应用性，如所属领域的技术人员将容易明白的。

本文中揭示用于提供具有电容性元件的基于玻璃的装置及用于制造此些装置的系统和方法。所述装置包含电容性元件和可移动快门且是由常规基于玻璃的显示器制造工艺形成。所述装置可包含微机械装置和MEMS装置。在一实施方案中，所述装置是具有集成于显示器衬底上的额外组件(例如加速度计、陀螺仪、扬声器和麦克风)的MEMS快门显示器。

在一个实施方案中，一种装置包含具有第一电极和第二电极的衬底以及与所述衬底单片集成的可移动快门。所述可移动快门具有界定所述快门的实质上平行垂直侧的第一壁和第二壁以及正交于所述第一壁和所述第二壁而定位且形成所述快门的水平底部的基底。所述第一壁和所述第一电极界定第一电容器且所述第二壁和所述第二电极界定第二电容器。在此实施方案中，所述第一壁和所述第二壁具有是比第二尺寸至少大四倍的第一尺寸。在一个实施方案中，所述基底向所述第一壁和所述第二壁提供结构支撑且限制所述第一壁和所述第二壁的移动。所述可移动快门可为加速度计、陀螺仪、扬声器、麦克风和压力传感器中的一或多者的部分。

根据各种实施方案，本文中所揭示的系统和方法允许形成包含波形结构(例如快门)的多种微机械致动器和传感器。根据一个优点，提供用于包含微机械结构的基于玻璃的显示器制造平台的系统和方法，与使用常规基于硅的方法和设计产生的结构相比，产生所述微机械结构较便宜。

根据某些实施方案，使用常规基于玻璃的显示器制造技术制造微系统促进显示器、传感器、致动器和接口电路的单片集成。因此，实施方案可用于开发完全集成的系统，例如显示器、加速度计、麦克风、扬声器、压力传感器、能量捕集装置、机械共振器或其任何组合。加速度计可用于(例如)手势辨识或倾斜感测。

本文中所揭示的基于玻璃的结构将功能组件集成到显示系统中，借此通过消除将离散功能组件添加到显示系统中以用于提供功能性而降低装置成本。此外，虽然用于玻璃装置制造的设计规则大于用于可比较的基于硅的结构的设计规则，但用于玻璃装置制造的成本比用于可比较的基于硅的装置的制造的成本低约一百倍。在一个实例中，移动电话通常具有一或多个加速度计且将所述加速度计集成于显示系统中可导致成本节省，此对于装置的大量生产可尤其重要。在其它实例中，麦克风、扬声器、陀螺仪和磁力计可集成于显示系统中。在各种实施方案中，加速度计、陀螺仪和磁力计可用于(例如)倾斜、手势、GPS填充和游戏集成。

图1A是直观式基于MEMS的显示设备100的示意图。显示设备100包含布置在行和列中的多个光调制器102a到102d(一般称为“光调制器102”)。基于MEMS的显示设备100可为基于玻璃的装置且可包含集成式电容性元件。在显示设备100中，光调制器102a和102d处于允许光通过的打开状态中。光调制器102b和102c处于阻挡光通过的关闭状态中。通过选择性地设定光调制器102a到102d的状态，可利用显示设备100以在通过灯或若干灯105照明的情况下形成用于背光显示的图像104。在另一实施方案中，设备100可通过反射源自所述设备前方的周围光而形成图像。在另一实施方案中，设备100可通过反射来自定位于显示器前方的灯或若干灯的光(即，通过使用前光)而形成图像。在关闭状态或打开状态中的一者中，光调制器102通过(例如且不限于)阻断、反射、吸收、过滤、偏光、衍射或以其它方式变更光的性质或路径而干扰光学路径中的光。

在显示设备100中，每一光调制器102对应于图像104中的像素106。在其它实施方案中，显示设备100可利用多个光调制器来形成图像104中的像素106。举例来说，显示设备100可包含三个色彩特定的光调制器102。通过选择性地打开对应于特定像素106的色彩特定的光调制器102中的一或多者，显示设备100可产生图像104中的色彩像素106。在另一实例中，显示设备100包含每像素106两个或更多个光调制器102以在图像104中提供灰度。关于图像，“像素”对应于由图像的分辨率定义的最小图像元素。关于显示设备100的结构组件，术语“像素”是指用于调制形成所述图像的单个像素的光的组合机械与电组件。

显示设备100是直观式显示器，因为其不需要成像光学器件。用户通过直接观看显示设备100而看见图像。在替代实施方案中，显示设备100并入到投影显示器中。在此些实施方案中，显示器通过将光投影到屏幕上或墙壁上而形成图像。在投影应用中，显示设备100实质上小于经投影的图像104。

直观式显示器可以透射或反射模式操作。在透射显示器中，光调制器过滤或选择性地阻挡源自定位于所述显示器后面的一或多个灯的光。将来自所述灯的光任选地注射到光导或“背光”中。透射直观式显示器实施方案通常构建到透明或玻璃衬底上以促进夹层组合件布置，其中含有光调制器的一个衬底直接定位在背光的顶部上。在某些透射显示器实施方案中，通过使彩色滤光材料与每一调制器102相关联而形成色彩特定的光调制器。在其它透射显示器实施方案中，如下文所描述，可使用通过交替照明具有不同原色的灯的场序式色彩方法来产生色彩。

每一光调制器102包含快门108和光圈109。为照明图像104中的像素106，快门108经定位以使得其允许光通过光圈109朝向观看者。为保持像素106未被点亮，快门108经定位以使得其阻碍光通过光圈109。光圈109是由穿过反射或吸光材料图案化的开口界定。

所述显示设备还包含连接到所述衬底且连接到所述光调制器以用于控制快门的移动的控制矩阵。所述控制矩阵包含一系列电互连件(例如，互连件110、112和114)，所述一系列电互连件包含每行像素至少一个写入启用互连件110(还称作“扫描线互连件”)、每一列像素的一个数据互连件112，以及将共同电压提供到所有像素或至少来自显示设备100中的多个列和多个行两者的像素的一个共同互连件114。响应于施加适当电压(“写入启用电压，V_we”)，给定行像素的写入启用互连件110使所述行中的像素准备好接受新快门移动指令。数据互连件112以数据电压脉冲的形式传送新移动指令。在某些实施方案中，施加到数据互连件112的数据电压脉冲直接促成快门的静电移动。在其它实施方案中，数据电压脉冲控制开关，例如，晶体管或其它非线性电路元件，所述开关控制单独致动电压(其量值通常高于数据电压)到光调制器102的施加。这些致动电压的施加然后产生快门108的静电驱动的移动。

图1B是显示设备100的框图150。参考图1A和1B，除上文所描述的显示设备100的元件之外，如框图150中所描绘，显示设备100还包含多个扫描驱动器152(还称为“写入启用电压源”)和多个数据驱动器154(还称为“数据电压源”)。扫描驱动器152将写入启用电压施加到扫描线互连件110。数据驱动器154将数据电压施加到数据互连件112。在显示设备的某些实施方案中，数据驱动器154经配置以将模拟数据电压提供到光调制器，尤其在将以模拟方式取得图像104的灰度的情况下。在模拟操作中，光调制器102经设计以使得当通过数据互连件112施加中间电压范围时，在快门108中产生中间打开状态范围且因此在图像104中产生中间照明状态或灰度范围。

在其它情形中，数据驱动器154经配置以仅将一组减少的2、3或4个数字电压电平施加到控制矩阵。这些电压电平经设计为以数字方式为快门108中的每一者设定打开状态或关闭状态。

扫描驱动器152和数据驱动器154连接到数字控制器电路156(还称为“控制器156”)。控制器156包含输入处理模块158，输入处理模块158将传入图像信号157处理成适于显示器100的空间寻址和灰度能力的数字图像格式。每一图像的像素位置和灰度数据存储于帧缓冲器159中以使得可视需要将数据馈送出到数据驱动器154。数据以主要为串行的方式发送到数据驱动器154，以按行且按图像帧分组的预定序列组织。数据驱动器154可包含串行到并行数据转换器、电平移位和(针对某些应用)数/模电压转换器。

显示100设备任选地包含一组共同驱动器153(还称为共同电压源)。在某些实施方案中，共同驱动器153(举例来说)通过将电压供应到一系列共同互连件114而将DC共同电位提供到光调制器阵列103内的所有光调制器。在其它实施方案中，共同驱动器153遵循来自控制器156的命令而将电压脉冲或信号发布到光调制器阵列103，例如，能够驱动和/或起始阵列103的多个行和列中的所有光调制器的同时致动的全局致动脉冲。

用于不同显示功能的所有驱动器(例如，扫描驱动器152、数据驱动器154和共同驱动器153)由控制器156中的时序控制模块160来进行时间同步。来自模块160的时序命令经由灯驱动器168协调红色、绿色和蓝色以及白色灯(分别为162、164、166和167)的照明、像素阵列103内的特定行的写入启用和定序、来自数据驱动器154的电压的输出和提供光调制器致动的电压的输出。

控制器156确定可借以将阵列103中的快门108中的每一者重设为适于新图像104的照明水平的定序或寻址方案。可以周期性间隔设定新图像104。举例来说，对于视频显示器，以介于从10赫兹到300赫兹的范围内的频率刷新色彩图像104或视频帧。在某些实施方案中，图像帧到阵列103的设定与灯162、164和166的照明同步以使得用一系列交替色彩(例如，红色、绿色和蓝色)照明交替图像帧。每一相应色彩的图像帧被称作色彩子帧。在称为场序式色彩方法的此方法中，如果色彩子帧以超过20Hz的频率交替，则人类大脑将把交替帧图像平均化为感知到具有宽广且连续色彩范围的图像。在替代实施方案中，在显示设备100中可采用具有原色的四个或更多个灯，从而采用除红色、绿色和蓝色以外的原色。

在其中显示设备100经设计以用于快门108在打开状态与关闭状态之间的数字切换的某些实施方案中，控制器156确定图像帧之间的寻址序列和/或时间间隔以便以适当灰度产生图像104。通过控制快门108在特定帧中打开的时间量而产生变化的灰度水平的程序被称作时分灰度。在时分灰度的某些实施方案中，控制器156根据所述像素所要的照明水平或灰度来确定在每一帧内允许快门108保持处于打开状态中的时间周期或时间分数。在其它实施方案中，对于每一图像帧，控制器156在阵列103的多个行和列中设定多个子帧图像，且控制器与在灰度的编码字内所采用的灰度值或有效值成比例地更改照明每一子帧图像的持续时间。举例来说，可使一系列子帧图像的照明时间与二进制编码系列1、2、4、8…成比例地变化。然后在子帧图像内根据在灰度水平的像素的二进制编码字内的对应位置处的值将阵列103中的每一像素的快门108设定为打开或关闭状态。

在其它实施方案中，控制器与特定子帧图像所要的灰度值成比例地更改来自灯162、164和166的光的强度。若干种混合技术也可用于形成来自快门108阵列的色彩和灰度。举例来说，上文所描述的时分技术可与每像素多个快门108的使用组合，或特定子帧图像的灰度值可通过子帧定时与灯强度两者的组合来确立。在某些实施方案中，图像状态104的数据由控制器156通过对个别行(还称为扫描线)的顺序寻址加载到调制器阵列103。

对于序列中的每一行或扫描线，扫描驱动器152将写入启用电压施加到阵列103的所述行的写入启用互连件110，且随后数据驱动器154为选定行中的每一列供应对应于所要快门状态的数据电压。重复此程序，直到已针对所述阵列中的所有行加载数据为止。在某些实施方案中，用于数据加载的选定行的序列是线性的，在阵列中从顶部进行到底部。在其它实施方案中，选定行的序列是伪随机化的，以最小化视觉假影。在另外的实施方案中，按块组织定序，其中对于一块，例如通过仅依序寻址阵列中的每第5行而将图像状态104的仅某一分数的数据加载到阵列。

在某些实施方案中，用于将图像数据加载到阵列103的过程与致动快门108的过程在时间上分离。在这些实施方案中，调制器阵列103可包含用于阵列103中的每一像素的数据存储器元件，且所述控制矩阵可包含全局致动互连件以用于从共同驱动器153载送触发信号以根据存储器元件中所存储的数据起始快门108的同时致动。可借助时序控制模块160协调各种寻址序列。

在替代实施方案中，像素阵列103和控制所述像素的控制矩阵可布置在除矩形行和列以外的配置中。举例来说，所述像素可布置在六边形阵列或曲线行和列中。一般来说，如本文中所使用，术语“扫描线”应指共享写入启用互连件的任何多个像素。

显示器100包含多个功能块，所述多个功能块包含时序控制模块160、帧缓冲器159、扫描驱动器152、数据驱动器154以及驱动器153和168。每一块可理解为表示可区分的硬件电路和/或可执行码的模块。在某些实施方案中，将所述功能块提供为借助电路板和/或电缆连接在一起的相异芯片或电路。替代地，可连同像素阵列103一起在同一玻璃或塑料衬底上制造这些电路中的许多电路。在其它实施方案中，可将来自框图150的多个电路、驱动器、处理器和/或控制功能一起集成于单个硅芯片内，然后将所述硅芯片直接接合到固持像素阵列103的透明衬底。

控制器156包含编程链接180，可根据特定应用的需要通过编程链接180更改在控制器156内实施的寻址、色彩和/或灰度算法。在某些实施方案中，编程链接180传达来自环境传感器(例如周围光或温度传感器)的数据，以使得控制器156可与环境条件对应地调整成像模式或背光功率。控制器156还包含提供灯以及光调制器致动所需的电力的电力供应输入182。必要时，驱动器152、153、154和/或168可包含DC-DC转换器或与DC-DC转换器相关联，所述DC-DC转换器用于将182处的输入电压转变成足以致动快门108或照明灯(例如灯162、164、166和167)的各种电压。

MEMS光调制器

图2是适于并入到图1A的基于MEMS的显示设备100中的说明性基于快门的光调制器200的透视图。所述光调制器200可由玻璃形成。所述基于快门的光调制器200(还称为快门组合件200)包含耦合到致动器204的快门202。所述致动器204是由两个单独柔顺电极梁致动器205(“致动器205”)形成。快门202在一侧上耦合到致动器205。致动器205使快门202在实质上平行于表面203的运动平面中在表面203上方横向移动。快门202的相对侧耦合到弹簧207，弹簧207提供与通过致动器204施加的力相反的恢复力。在一些实施方案中，如下文更详细描述，快门202可为波形。在一些应用中，光调制器200可包含电容性元件。

每一致动器205包含将快门202连接到负载锚208的柔顺负载梁206。负载锚208连同柔顺负载梁206一起用作机械支撑件，从而使快门202接近于表面203保持悬置。负载锚208将柔顺负载梁206和快门202物理地连接到表面203且将负载梁206电连接到偏压，在某些情况下接地。

每一致动器205还包含邻近于每一负载梁206而定位的柔顺驱动梁216。驱动梁216在一端处耦合到在若干个驱动梁216之间共享的驱动梁锚218。每一驱动梁216的另一端自由移动。每一驱动梁216弯曲，以使得其在驱动梁216的自由端和负载梁206的经锚定端附近最靠近负载梁206。

表面203包含用于准许光通过的一或多个光圈211。如果快门组合件200形成于(举例来说)由硅制成的不透明衬底上，则表面203是衬底的表面，且光圈211是通过穿过衬底蚀刻出孔阵列而形成的。如果快门组合件200形成于(举例来说)由玻璃或塑料制成的透明衬底上，则表面203是沉积于衬底上的光阻挡层的表面，且光圈是通过将表面203蚀刻成孔阵列211而形成。光圈211可为大体圆形、椭圆形、多边形、蜿蜒形或不规则形状。

在操作中，并入有光调制器200的显示设备经由驱动梁锚218将电位施加到驱动梁216。可将第二电位施加到负载梁206。驱动梁216与负载梁206之间的所得电位差朝向负载梁206的经锚定端牵拉驱动梁216的自由端，且朝向驱动梁216的经锚定端牵拉负载梁206的快门端，借此朝向驱动锚218横向驱动快门202。柔顺部件206充当弹簧，以使得当跨越梁206和216的电压被移除时，负载梁206将快门202推回到其初始位置中，从而释放存储在负载梁206中的应力。

快门组合件200(还称为弹性快门组合件)并入有被动恢复力(例如弹簧)以用于在移除电压之后使快门返回到其静止或松弛位置。许多弹性恢复机构和各种静电耦合可设计到静电致动器中或结合所述静电致动器而设计，在快门组合件200中说明的柔顺梁仅是一个实例。其它实例描述于第11/251,035号和第11/326,696号美国专利申请案中，所述申请案的全文以引用的方式并入本文中。例如，可提供高度非线性电压移位响应，其有利于在操作的“打开”状态对“关闭”状态之间的突发性转变，且在许多情况中向快门组合件提供双稳态或滞后操作特性。其它静电致动器可经设计成具有更多增量电压移位响应和显著降低的滞后性(如可用于模拟灰度操作)。

弹性快门组合件内的致动器205据称在关闭或致动位置与松弛位置之间操作。然而，设计者可选择放置光圈211以使得每当致动器205处于其松弛位置中时，快门组合件200处于“打开”状态中(即，使光通过)，或处于“关闭”状态中(即，阻挡光)。出于说明性目的，下文假设本文中所描述的弹性快门组合件经设计为在其松弛状态中是打开的。

在许多情形中，可提供一组双重“打开”和“关闭”致动器以作为快门组合件的部分，使得控制电子器件能够将所述快门静电驱动到打开状态和关闭状态中的每一者中。

图3A是适于控制并入到图1A的基于MEMS的显示设备100中的光调制器的控制矩阵300的示意图。在一些实施方案中，所述控制矩阵可用于控制波形快门矩阵，所述波形快门矩阵包含如下文更详细描述的波形快门。图3B是连接到图3A的控制矩阵300的基于快门的光调制器阵列320的透视图。控制矩阵300可寻址像素阵列320(“阵列320”)。每一像素301包含通过由致动器303控制的弹性快门组合件302(例如图2的快门组合件200)。每一像素还包含光圈层322，所述光圈层322包含光圈324。

控制矩阵300在快门组合件302形成于其上的衬底304的表面上被制造成扩散或薄膜沉积电路。控制矩阵300可包含针对控制矩阵300中的每一像素301行的扫描线互连件306和针对控制矩阵300中的每一像素301列的数据互连件308。每一扫描线互连件306将写入启用电压源307电连接到对应像素301行中的像素301。每一数据互连件308将数据电压源(“Vd源”)309电连接到对应像素301列中的像素301。在控制矩阵300中，数据电压V_d提供用于致动快门组合件302所需的大部分能量。因此，数据电压源309还用作致动电压源。

参看图3A和3B，针对每一像素301或针对像素阵列320中的每一快门组合件302，控制矩阵300包含一晶体管310和一电容器312。每一晶体管310的栅极电连接到像素301位于其中的阵列320中的行的扫描线互连件306。每一晶体管310的源极电连接到其对应数据互连件308。每一快门组合件302的致动器303包含两个电极。每一晶体管310的漏极并联电连接到对应电容器312的一个电极和对应致动器303的电极中的一者。电容器312的另一电极和快门组合件302中的致动器303的另一电极连接到共同或接地电位。在替代实施方案中，可用半导体二极管和/或金属绝缘体金属夹层型开关元件来取代晶体管310。

在操作中，为形成图像，控制矩阵300通过依次将V_we施加到每一扫描线互连件306而依序写入启用阵列320中的每一行。对于经写入启用行，将V_we施加到所述行中的像素301的晶体管310的栅极允许电流能够通过晶体管310流动穿过数据互连件308以将一电位施加到快门组合件302的致动器303。在所述行经写入启用时，将数据电压V_d选择性地施加到数据互连件308。在提供模拟灰度的实施方案中，施加到每一数据互连件308的数据电压相对于位于经写入启用扫描线互连件306与数据互连件308的相交处的像素301的所要亮度而改变。在提供数字控制方案中的实施方案中，数据电压经选择为相对低量值电压(即，接近接地的电压)或者满足或超过V_at(致动阈值电压)。响应于将V_at施加到数据互连件308，对应快门组合件302中的致动器303致动，从而打开所述快门组合件302中的快门。施加到数据互连件308的电压甚至在控制矩阵300停止将V_we施加到一行之后仍保持存储于像素301的电容器312中。因此，不必使电压V_we在一行上等待并保持长得足以致动快门组合件302的时间；此致动可在已从所述行移除所述写入启用电压之后继续进行。电容器312还充当阵列320内的存储器元件，从而存储致动指令长达用于照明图像帧所需的周期。

阵列320的像素301以及控制矩阵300形成于衬底304上。所述阵列包含安置于衬底304上的光圈层322，所述光圈层包含用于阵列320中的相应像素301的一组光圈324。光圈324与每一像素中的快门组合件302对准。在一个实施方案中，衬底304由例如玻璃或塑料等透明材料制成。在另一实施方案中，衬底304由不透明材料制成，但在所述不透明材料中蚀刻孔以形成光圈324。

与控制矩阵300同时处理或在相同衬底上的后续处理步骤中处理快门组合件302的组件。使用与液晶显示器的薄膜晶体管阵列的制造共同的许多薄膜技术制造控制矩阵300中的电组件。可用技术描述于邓波尔(DenBoer)的有源矩阵晶体显示器(ActiveMatrixLiquidCrystalDisplays)(艾斯维尔，阿姆斯特丹，2005年)中，其全文以引用的方式并入本文中。使用类似于微机械加工技术或来自微机械(即，MEMS)装置的制造的技术制造快门组合件。例如，快门组合件302可由通过化学气相沉积工艺沉积的非晶硅薄膜形成。

快门组合件302连同致动器303可制成双稳态。即，所述快门可存在于至少两个平衡位置(例如，打开或关闭)中，其中几乎不需要电力来使其保持处于任一位置中。更具体来说，快门组合件302可为机械双稳态的。一旦将快门组合件302的快门设定处于适当位置中，则不需要电能或保持电压来维持所述位置。快门组合件302的物理元件上的机械应力可使所述快门保持于适当位置中。

快门组合件302连同致动器303也可制成电双稳态。在电双稳态快门组合件中，存在低于所述快门组合件的致动电压的电压范围，所述电压范围如果施加到关闭的致动器(其中所述快门打开或关闭)就会使所述致动器保持关闭并使所述快门保持处于适当位置中，即使对所述快门施加反作用力也如此。所述反作用力可由弹簧(例如基于快门的光调制器200中的弹簧207)施加，或者所述反作用力可由例如“打开”或“关闭”的致动器等相反致动器施加。

光调制器阵列320经描绘为每像素具有单个MEMS光调制器。其它实施方案是可能的，其中在每一像素中提供多个MEMS光调制器，借此在每一像素中提供不只是二元“接通”或“关断”光学状态的可能性。其中提供像素中的多个MEMS光调制器且其中与所述光调制器中的每一者相关联的光圈324具有不等区域的某些形式的编码区域分割灰度是可能的。

在其它实施方案中，可用基于辊的光调制器220、光分接头250或基于电湿润的光调制阵列270以及其它基于MEMS的光调制器取代光调制器阵列320内的快门组合件302。图4A和4B分别是处于打开状态和关闭状态中的双重致动的快门组合件的平面图。特定来说，图4A和4B图解说明适合包含于各种实施方案中的替代基于快门的光调制器(快门组合件)400。光调制器400是双重致动器快门组合件的实例，且在图4A中经展示处于打开状态中。图4B是处于关闭状态中的双重致动器快门组合件400的视图。与快门组合件200对比，快门组合件400包含快门406的任一侧上的致动器402和404。独立地控制每一致动器402和404。第一致动器(快门打开致动器402)用来打开快门406。第二相反致动器(快门关闭致动器404)用来关闭快门406。致动器402和404两者都是柔顺梁电极致动器。致动器402和404通过实质上在平行于快门406悬置于其上方的光圈层407的平面中驱动快门406来打开和关闭所述快门。快门406通过附接到致动器402和404的锚408悬置于光圈层407上方的短距离处。包含沿着其移动轴附接到快门406的两端的支撑件会减少快门406的平面外运动且将运动实质上限制于平行于所述衬底的平面。与图3A的控制矩阵300类似，适于与快门组合件400一起使用的控制矩阵可能包含用于相反的快门打开致动器402和快门关闭致动器404中的每一者的一个晶体管和一个电容器。

快门406包含光可通过其的两个快门光圈412。光圈层407包含一组三个光圈409。在图4A中，快门组合件400处于打开状态，且如此，快门打开致动器402已致动，快门关闭致动器404处于其松弛位置中，且快门光圈412和409的中心线重合。在图4B中，快门组合件400已移动到关闭状态，且因此快门打开致动器402处于其松弛位置中，快门关闭致动器404已致动，且快门406的光阻挡部分处于适当位置中以阻挡光透射过光圈409(展示为虚线)。

每一光圈具有在其外围周围的至少一个边缘。举例来说，矩形光圈409具有四个边缘。在其中在光圈层407中形成圆形、椭圆形、卵形或其它曲线状光圈的替代实施方案中，每一光圈可具有仅单个边缘。在其它实施方案中，所述光圈在数学意义上无需分开或不相交，而是可连接。即，虽然所述光圈的部分或塑形区段可维持与每一快门的对应，但可连接这些区段中的若干者以使得所述光圈的单个连续周边由多个快门共享。

为了允许光以多种射出角度通过处于打开状态的光圈412和409，为快门光圈412提供大于光圈层407中的光圈409的对应宽度或大小的宽度或大小是有利的。为了在关闭状态下有效地阻挡光逸出，快门406的光阻挡部分可经布置以与光圈409重叠。图4B展示快门406中的光阻挡部分的边缘与形成于光圈层407中的光圈409的一个边缘之间的预定义重叠416。

静电致动器402和404经设计以使得其电压位移行为向快门组合件400提供双稳态特性。针对快门打开致动器和快门关闭致动器中的每一者，存在低于所述致动电压的电压范围，所述电压范围如果在所述致动器处于关闭状态(其中所述快门打开或关闭)时施加就将使所述致动器保持关闭且使所述快门保持处于适当位置中，甚至在将致动电压施加到所述相反致动器之后也如此。克服此反作用力来维持快门的位置所需的最小电压称作维持电压V_m。

图5是并入有基于快门的光调制器(快门组合件)502的显示设备500的实例性横截面图。每一快门组合件并入有快门503和锚505。未展示柔顺梁致动器，所述柔顺梁致动器当在锚505与快门503之间连接时有助于将快门悬置于表面上方的短距离处。快门组合件502安置于透明衬底504上，且可由塑料或玻璃制成。安置于衬底504上的后向式反射层(反射膜)506界定位于快门组合件502的快门503的关闭位置下方的多个表面光圈508。反射膜506将未通过表面光圈508的光向后朝向显示设备500的后部反射。反射光圈层506可为通过若干种气相沉积技术(包含溅镀、蒸镀、离子电镀、激光烧蚀或化学气相沉积)以薄膜方式形成的无夹杂物的细粒金属膜。在另一实施方案中，后向式反射层506可由反射镜(例如介电反射镜)形成。介电反射镜被制成在高折射率材料与低折射率材料之间交替的介电薄膜堆叠。将快门503与反射膜506分离的垂直间隙(快门在其内自由地移动)介于0.5微米到10微米的范围中。垂直间隙的量值可小于快门503的边缘与处于关闭状态的光圈508的边缘之间的横向重叠，例如图4B中所展示的重叠416。

显示设备500包含将衬底504与平面光导516分离的任选的漫射体512和/或任选的亮度增强膜514。光导包含透明(即，玻璃或塑料)材料。光导516通过一或多个光源518照明，从而形成背光。举例来说且无限制，光源518可为白炽灯、荧光灯、激光或发光二极管(LED)。反射体519有助于从灯518朝向光导516引导光。前向式反射膜520安置于背光516之后，从而朝向快门组合件502反射光。来自并未通过快门组合件502中的一者的背光的例如射线521等光射线将返回到背光且再次从膜520反射。以此方式，未能在第一遍次离开显示器以形成图像的光可被回收且可用于透射穿过快门组合件502的阵列中的其它打开光圈。已经展示此光回收会增加显示器的照明效率。

光导516包含一组几何光转向器或棱镜517，其将光从灯518朝向光圈508且因此朝向显示器的前部重新引导。光转向器可以在横截面上可替代地为三角形、梯形或曲线状的形状被模制到光导516的塑料主体中。棱镜517的密度通常随距灯518的距离而增加。

在替代实施方案中，光圈层506可由光吸收材料制成，且在替代实施方案中，快门503的表面可涂布有光吸收或光反射材料。在替代实施方案中，光圈层506可直接沉积于光导516的表面上。在替代实施方案中，光圈层506不需要安置于与快门503和锚505相同的衬底上(参看在下文所描述的MEMS向下配置)。

在一个实施方案中，光源518可包含不同色彩(例如，红色、绿色和蓝色)的灯。可通过使用不同色彩的灯以足以使人脑将不同色彩的图像平均化成单一多色图像的速率连续照明图像而形成彩色图像。使用快门组合件502的阵列形成各种色彩专有图像。在另一实施方案中，光源518包含具有三种以上不同色彩的灯。例如，光源518可具有红色、绿色、蓝色和白色灯或红色、绿色、蓝色和黄色灯。

盖板522形成显示设备500的前部。盖板522的后侧可覆盖有黑矩阵524以增加对比度。在替代实施方案中，盖板包含彩色滤光器，例如，对应于快门组合件502中的不同者的不同红色、绿色和蓝色滤光器。盖板522被支撑在远离快门组合件502预定距离处，从而形成间隙526。间隙526通过机械支撑件或间隔件527和/或通过将盖板522附接到衬底504的粘附性密封件528来维持。

粘附密封件528密封于工作流体530中。工作流体530经设计成具有可低于约10厘泊的粘度且具有可高于约2.0的相对介电常数和高于约10⁴V/cm的介电击穿强度。工作流体530还可用作润滑剂。在一个实施方案中，工作流体530是具有高表面润湿能力的疏水液体。在替代实施方案中，工作流体530具有大于或小于衬底504的折射率的折射率。

当基于MEMS的显示器组合件包含用于工作流体530的液体时，所述液体至少部分地环绕基于MEMS的光调制器的移动部件。为减小致动电压，所述液体具有可低于70厘泊或甚至低于10厘泊的粘度。具有低于70厘泊的粘度的液体可包含具有低分子量的材料：低于4000克/莫耳，或在某些情形中低于400克/莫耳。适合的工作流体530包含(不限制)去离子水、甲醇、乙醇和其它酒精、石蜡、烯烃、乙醚、聚硅氧油、氟化聚硅氧油或者其它天然或合成溶剂或润滑剂。有用的工作流体可为例如六甲基二硅氧烷和八甲基三硅氧烷等聚二甲基硅氧烷或例如已基五甲基二硅氧烷等烷基甲基硅氧烷。有用工作流体可为例如辛烷或癸烷等烷类。有用的流体可为例如硝基甲烷等硝基烷类。有用的流体可为例如甲苯或二乙基苯等芳香族化合物。有用的流体可为例如丁酮或甲基异丁基酮等酮。有用的流体可为例如氯苯等氯碳化合物。有用的流体可为例如二氯氟乙烷或三氟氯乙烯等氟氯碳化合物。且经考虑用于这些显示器组合件的其它流体包含乙酸丁酯、二甲基甲酰胺。

对于许多实施方案，并入有以上流体的混合物是有利的。举例来说，烷烃混合物或聚二甲基硅氧烷混合物可为有用的，其中混合物包含具有一分子量范围的分子。通过混合来自不同族的流体或具有不同性质的流体而优化性质也是可能的。举例来说，六甲基二硅氧烷的表面润湿性质可与丁酮的低粘度组合以形成经改进流体。

金属片或经模制塑料组合件固持器532在边缘周围将盖板522、衬底504、背光516和其它组件部件固持在一起。用螺丝或凹进接头片紧固组合件固持器532以给组合式显示设备500添加刚性。在某些实施方案中，通过环氧封装化合物将光源518模制于适当位置中。反射体536有助于将从光导516的边缘溢出的光返回到光导中。图5中未展示向快门组合件502和灯518提供控制信号以及电力的电互连件。

在其它实施方案中，可用基于辊的光调制器220、光分接头250或基于电湿润的光调制阵列270以及其它基于MEMS的光调制器取代显示器组合件500内的快门组合件502。

显示设备500被称作MEMS向上配置，其中基于MEMS的光调制器形成于衬底504的前表面(即，面朝向观看者的表面)上。快门组合件502直接构建于反射光圈层506的顶部上。在替代实施方案(称为MEMS向下配置)中，快门组合件安置于与其上形成有反射光圈层的衬底分离的衬底上。其上形成有反射光圈层的界定多个光圈的衬底在本文中称为光圈板。在MEMS向下的配置中，承载基于MEMS的光调制器的衬底替代显示设备500中的盖板522且经定向以使得基于MEMS的光调制器定位于顶部衬底的后表面(即，背对观看者且朝向背光516的表面)上。基于MEMS的光调制器借此直接定位成与反射光圈层相对且跨越间隙。间隙可通过连接光圈板与其上形成有MEMS调制器的衬底的一系列间隔柱维持。在某些实施方案中，间隔件安置于阵列中的每一像素内或其之间。将MEMS光调制器与其对应光圈分离的间隙或距离可小于10微米，或小于快门与光圈之间的重叠(例如重叠416)的距离。

图6A和图6B是图解说明包含多个光调制器显示元件的显示装置640的系统框图。显示装置640可为(举例来说)智能电话、蜂窝式电话或移动电话。然而，显示装置640的相同组件或其稍微变化形式还图解说明例如电视机、计算机、平板计算机、电子阅读器、手持式装置和便携式媒体装置等各种类型的显示装置。

显示装置640包含外壳641、显示器630、天线643、扬声器644、输入装置648和麦克风646。外壳641可由包含注射模制和真空成型的多种制造工艺中的任何工艺形成。另外，外壳641可由多种材料中的任何材料制成，所述材料包含但不限于：塑料、金属、玻璃、橡胶和陶瓷或其组合。外壳641可包含可与具有不同色彩或含有不同标志、图片或符号的其它可移除部分交换的可移除部分(未展示)。

显示器640可为包含双稳态或模拟显示器的多种显示器中的任一者，如本文中所描述。显示器630还可经配置以包含平板显示器，例如等离子体显示器、EL、OLED、STNLCD或TFTLCD，或非平板显示器，例如CRT或其它显像管装置。另外，显示器630可包含如本文中所描述的基于光调制器的显示器。

图6A中示意性地图解说明显示装置640的组件。显示装置640包含外壳641，且可包含至少部分地封围于其中的额外组件。举例来说，显示装置640包含网络接口627，网络接口627包含可耦合到收发器647的天线643。网络接口627可为可显示于显示装置640上的图像数据的源。因此，网络接口627是图像源模块的一个实例，但处理器621和输入装置648也可用作图像源模块。收发器647连接到处理器621，处理器621连接到调节硬件652。调节硬件652可经配置以调节信号(例如过滤或以其它方式操纵信号)。调节硬件652可连接到扬声器644和麦克风646。处理器621还可连接到输入装置648和驱动器控制器629。驱动器控制器629可耦合到帧缓冲器628和阵列驱动器622，阵列驱动器622又可耦合到显示阵列630。显示装置640中的一或多个元件(包含图6A中未具体描绘的元件)可经配置以用作存储器装置且经配置以与处理器621通信。在某些实施方案中，电力供应器650可将电力提供到特定显示装置640设计中的大体上所有组件。

网络接口627包含天线643和收发器647，以使得显示装置640可经由网络与一或多个装置通信。网络接口627还可具有某些处理能力以减轻(举例来说)处理器621的数据处理要求。天线643可发射并接收信号。在某些实施方案中，天线643根据IEEE16.11标准(包含IEEE16.11(a)、(b)或(g))或IEEE802.11标准(包含IEEE802.11a、b、g、n及其进一步实施方案)发射并接收RF信号。在某些其它实施方案中，天线643根据标准发射并接收RF信号。在蜂窝式电话的情形中，天线643可经设计以接收码分多址(CDMA)、频分多址(FDMA)、时分多址(TDMA)、全球移动通信系统(GSM)、GSM/通用包无线电服务(GPRS)、增强型数据GSM环境(EDGE)、陆地中继无线电(TETRA)、宽带-CDMA(W-CDMA)、演进数据优化(EV-DO)、1xEV-DO、EV-DO修订版A、EV-DO修订版B、高速包接入(HSPA)、高速下行链路包接入(HSDPA)、高速上行链路包接入(HSUPA)、经演进的高速包接入(HSPA+)、长期演进(LTE)、AMPS或用于在无线网络(例如利用3G、4G或5G技术的系统)内通信的其它已知信号。收发器647可预处理从天线643接收的信号，以使得其可由处理器621接收并由处理器621进一步操纵。收发器647还可处理从处理器621接收的信号，以使得可经由天线643从显示装置640发射所述信号。

在某些实施方案中，可由接收器取代收发器647。另外，在某些实施方案中，可由图像源来取代网络接口627，所述图像源可存储或产生待发送到处理器621的图像数据。处理器621可控制显示装置640的总体操作。处理器621从网络接口627或图像源接收数据(例如经压缩图像数据)，且将所述数据处理成原始图像数据或处理成容易被处理成原始图像数据的格式。处理器621可将经处理的数据发送到驱动器控制器629或发送到帧缓冲器628进行存储。原始数据通常是指在图像内的每一位置处识别图像特性的信息。举例来说，此些图像特性可包含色彩、饱和度和灰度水平。

处理器621可包含微控制器、CPU或用以控制显示装置640的操作的逻辑单元。调节硬件652可包含用于将信号发射到扬声器645和用于从麦克风646接收信号的放大器和滤波器。调节硬件652可为显示装置640内的离散组件，或可并入于处理器621或其它组件内。

驱动器控制器629可直接从处理器621或从帧缓冲器628获取由处理器621产生的原始图像数据且可适当地将所述原始图像数据重新格式化以用于高速传输到阵列驱动器622。在某些实施方案中，驱动器控制器629可将所述原始图像数据重新格式化成具有类光栅格式的数据流，以使得其具有适合跨越显示阵列630进行扫描的时间次序。然后驱动器控制器629将经格式化的信息发送到阵列驱动器622。虽然驱动器控制器629(例如LCD控制器)通常作为独立集成电路(IC)与系统处理器621相关联，但此些控制器可以许多方式来实施。举例来说，控制器可作为硬件嵌入于处理器621中、作为软件嵌入于处理器621中或以硬件与阵列驱动器622完全集成在一起。

阵列驱动器622可从驱动器控制器629接收经格式化信息且可将视频数据重新格式化成一组平行波形，所述组平行波形每秒多次地施加到来自显示器的x-y显示元件矩阵的数百且有时数千根(或更多)引线。

在某些实施方案中，驱动器控制器629、阵列驱动器622和显示阵列630适用于本文中所描述的显示器类型中的任一者。举例来说，驱动器控制器629可为常规显示器控制器或双稳态显示器控制器(例如，光调制器显示元件控制器)。另外，阵列驱动器622可为常规驱动器或双稳态显示器驱动器(例如，光调制器显示元件驱动器)。此外，显示阵列630可为常规显示阵列或双稳态显示阵列(例如，包含光调制器显示元件阵列的显示器)。在某些实施方案中，驱动器控制器629可与阵列驱动器622集成在一起。此实施方案在高度集成系统(举例来说，移动电话、便携式电子装置、手表或小面积显示器)中可为有用的。

在某些实施方案中，输入装置648可经配置以允许(举例来说)用户控制显示装置640的操作。输入装置648可包含小键盘(例如QWERTY键盘或电话小键盘)、按钮、开关、摇杆、触敏屏幕、与显示阵列630集成在一起的触敏屏幕、或压敏或热敏隔膜。麦克风646可经配置为显示装置640的输入装置。在某些实施方案中，可使用通过麦克风646的语音命令来控制显示装置640的操作。

电力供应器650可包含多种能量存储装置。举例来说，电力供应器650可为可再充电电池，例如镍镉电池或锂离子电池。在使用可再充电电池的实施方案中，所述可再充电电池可为可使用来自(举例来说)壁式插座或光伏装置或阵列的电力充电的。或者，所述可再充电电池可为可无线充电的。电力供应器650还可为可再生能量源、电容器或太阳能电池，包含塑料太阳能电池和太阳能电池涂料。电力供应器650还可经配置以从壁式插座接收电力。

在一些实施方案中，控制可编程性驻留于可位于电子显示系统中的若干位置中的驱动器控制器629中。在一些其它实施方案中，控制可编程性驻留于阵列驱动器622中。上述优化可实施在任何数目的硬件和/或软件组件中且可以各种配置实施。

显示装置640可为(例如)智能电话、蜂窝式电话或移动电话。然而，显示装置640的相同组件或其略微变化也说明各种类型的显示装置，例如电视、计算机、平板计算机、电子阅读器、手持式装置和便携式媒体装置。

提供用于从常规基于玻璃的显示器制造工艺制造包含微机械装置的装置的系统和方法。本文中还提供由常规基于玻璃的显示器制造工艺形成的具有电容性元件的装置。根据各种实施方案，所述装置可包含在显示器衬底上还具有额外组件(例如加速度计、陀螺仪、扬声器和麦克风)的微机电系统(MEMS)快门显示器。此允许将此些组件集成于MEMS快门显示器上。

所述制造方法在大面积衬底(例如在便宜的LCD制造中使用的衬底)上使用大临界尺寸光刻。大临界尺寸光刻包含(例如)大于约1微米的临界尺寸。所制造的装置包含：具有形成于可移动快门上方的电容性元件的MEMS装置；具有形成于可移动快门下方的电容性元件的MEMS装置；及具有邻近于可移动快门而形成的电容性元件的MEMS装置。在一些实施方案中，电容性元件可形成可对噪声较不敏感的差动电容器。如下文更详细论述，下图9A和9B分别展示在衬底上包含电极以提供电容性能力的示范性MEMS传感器结构(加速度计958)的俯视图和横截面视图。

根据各种实施方案，本文中所揭示的系统和方法允许形成包含波形结构(例如快门)的多种微机械致动器和传感器。提供用于包含微机械结构(其小于可使用常规方法和设计产生的结构)的基于玻璃的显示器制造平台的系统和方法。

波形结构包含一或多个侧壁梁，其是由较高的高度对宽度纵横比表征的组件。侧壁梁还用作用于支撑下伏衬底上方的波形结构(例如快门)的系链。在许多应用中，与常规平坦、刚性板相比，波形结构具有更高强度、更大硬度、更大结构完整性、更大可靠性和更低热敏感度中的至少一者。在一些应用中，波形结构能够形成用于感测所述结构的位置或引发其运动的多个电容器。

根据某些实施方案，使用常规基于玻璃的显示器制造技术来制造微系统会促进显示器、传感器、致动器和接口电路的单片集成。因此，实施方案可用于开发包含组件(例如显示器、加速度计、陀螺仪、麦克风、扬声器、压力传感器、能量捕集装置、机械共振器或其任何组合)的完全集成的系统。加速度计可用于(例如)手势辨识或倾斜感测。

本文中详细描述包含波形结构的致动器和传感器的一些实例，且致动器和传感器的替代实施方案还可包含如本文中所描述的波形结构。一些实施方案包含一或多个致动器，例如(不限于)：扬声器、机械共振器、光学调制器和空间光调制器。一些实施方案包含基于环境刺激(例如(不限于)压力、声能、热能、化学品的存在和核能)提供输出信号的一或多个传感器。

图7描绘微机械系统的实例。系统700包含处理器702和微机械模块704。处理器702是从微机械模块704接收信号及将信号发射到微机械模块704、执行计算机程序以及将信息存储于存储器中的通用处理器。微机械模块704是包含显示器和用于基于所述模块的加速度而提供电信号的传感器的换能器模块。微机械模块704包含接口电路706、加速度计708和显示器716。接口电路706、加速度计708和显示器716单片集成于共同衬底712的表面714上。尽管所述说明性实例包含加速度计708，但其它类型的微机械传感器或致动器可用于微机械模块704中。在一些实施方案中，微机械模块704并不包含显示器716。

接口电路706包含用于将偏压信号提供到加速度计708且放大和调节来自加速度计708的输出信号的控制电子器件。接口电路706还包含用于控制显示器716的显示元件的控制矩阵。接口电路706和加速度计708经由互连件710电耦合。接口电路706将经调节的输出信号提供到处理器702。

加速度计708基于集成式检测质量的加速度而提供输出信号。加速度计708在互连件710上将所述输出信号提供到接口电路706。在下文参考图9A和9B更详细地描述加速度计708。

显示器716是基于MEMS快门的显示器，其经由互连件718与控制电路706电耦合。基于MEMS快门的显示器的实例和其制造方法描述于上文和第12/483,062号美国专利申请案中，所述申请案的全文以引用的方式并入本文中。在一些实施方案中，显示器716是基于非MEMS快门的显示器。可用于显示器716的显示器包含(不限于)薄膜液晶显示器和基于有机发光二极管的显示器。

在一些实施方案中，系统700包含微机械模块704，微机械模块704包含一个以上微机械装置。在某些实施方案中，微机械模块704包含一或多个传感器、一或多个致动器或传感器和致动器的任何组合。

侧壁梁

在一个实施方案中，本文中涉及的侧壁梁结构是由结构材料层形成的梁。侧壁梁是通过包含以下各者的操作形成：在安置于衬底上的可移除模具上方保形地沉积结构材料，其中所述模具包含水平表面及一或多个垂直表面；从所述模具的水平表面选择性地移除所述结构材料(例如通过方向性蚀刻)；及移除所述模具。侧壁梁具有实质上等于如沉积于可移除模具的垂直侧壁梁上的结构层材料的厚度的水平尺寸。在移除模具之后，通过间隙使所述侧壁梁与衬底分离。侧壁梁通常由大于1的高度对宽度纵横比表征，其中高度是所述梁在垂直方向上的尺寸且宽度是所述梁在水平方向上的尺寸中的较窄者。在一些实施方案中，侧壁梁具有大于2的高度对宽度纵横比或大于4的高度对宽度纵横比。

如本文中所使用，术语“水平”和“垂直”取决于衬底的定向。“水平”被界定为实质上平行于由衬底的主要尺寸界定的平面，且“垂直”被界定为实质上正交于由所述衬底的主要尺寸界定的平面。

图8A到8E描绘根据一个实例的处于不同制造阶段的包含侧壁梁的衬底的区域的横截面视图的示意图。图8A描绘通过在衬底850上沉积牺牲层802且在所述牺牲层802中形成特征806而形成的模具800。特征806是包含水平顶表面808、水平底表面810以及垂直侧壁梁812和814的U形通道。牺牲层802是可在组成侧壁梁的结构材料上方选择性地移除的材料。

在各种实施方案中，牺牲层802具有在约0.2微米到约5微米的范围内或在约0.2微米到约10微米的范围内的厚度。在一个实施方案中，牺牲层802包含通孔，所述通孔中的每一者界定用于锚的模具的第一部分。使用常规光光刻技术形成通孔且所述通孔向下延伸到互连垫。在一个应用中，在形成通孔之后，牺牲层802在高温下完全硬化，使得其不再被光刻图案化。在一些实施方案中，在牺牲层802上形成第二牺牲层以允许形成额外特征(例如锚、系链、快门和侧壁梁)。

在一个应用中，将光可界定聚酰亚胺用作牺牲层802的材料，这是因为可使用常规光光刻技术容易将其图案化。此外，光可界定聚酰亚胺可在使用常规等离子体蚀刻或非方向性反应离子蚀刻的释放蚀刻期间容易被移除。在其它应用中，其它材料可用于牺牲层802，例如酚甲醛树脂、聚合物、光致抗蚀剂、非光可界定聚酰亚胺、玻璃、半导体、金属和电介质。在一个实例中，用于牺牲层802的材料是具有小于1的甲醛对酚摩尔比的酚甲醛树脂，例如酚醛清漆树脂。对牺牲层802的材料的选择可基于许多考虑，例如其在整体结构中优于其它材料的蚀刻选择性、其在高温下维持其形状的能力、其可相对容易地塑形和/或图案化、过程热预算、沉积温度和对用于完整装置内的元件的结构材料的选择。

图8B描绘在模具800上沉积结构层804之后的模具800的区域。结构层804包含结构材料816。结构层804经沉积以使得其与下伏牺牲层802和U形特征806保形。因此，结构材料816被安置为连续层，所述连续层包含安置于顶表面808和底表面810中的每一者上的水平部分以及安置于侧壁梁812和814上的垂直部分。结构层804的水平部分的已沉积层厚度(即，安置于顶表面808和底表面810中的每一者上的结构材料816的厚度)等于厚度t1，而结构层804的垂直部分的已沉积层厚度(即，安置于侧壁梁812和814中的每一者上的结构材料816的厚度)等于厚度t2。

在一个实例中，结构层804是具有大约0.4微米的厚度的非晶硅层且在全部暴露表面上实质上均匀(即，t1和t2中的每一者实质上等于0.4微米)。在其它实例中，结构层804的厚度在大约0.01微米到5微米的范围内。在一些实例中，t1和t2并不相同。结构层804的厚度影响其使用其的结构的可靠性和性能(例如，弹性、敏感度和硬度)。因此，例如，结构层804的厚度可基于快门和系链的所要机械行为。在各种实施方案中，结构层804可具有任何厚度。此外，在一些实施方案中，结构层804可由任何合适材料(例如多晶硅、碳化硅、电介质、金属、玻璃、陶瓷、电介质、锗、III-V半导体和II-VI半导体)组成。

结构层804经沉积以使得其与通过下伏牺牲层802形成的模具保形。结构层804的沉积导致形成垂直元件，所述垂直元件为初期侧壁梁812和814。

第一层在其安置为第二层的暴露表面上的连续层时实质上与下伏第二层保形，使得所述第一层和所述第二层具有实质上相同的形状。在一些实施方案中，第一层的已沉积层厚度在第二层(所述第一层沉积于所述第二层上)的全部表面上实质上均匀(即，t1和t2实质上相等)。可通过(例如)选择沉积方法、前驱物气体和沉积条件来实现已沉积层厚度的均匀性。因此，实质上保形层的厚度可在安置于水平表面上的层的部分与安置于实质上垂直表面上的层的部分之间具有一些变化。所述变化通常在一个数量级内(即，t1≤10*t2)。

在沉积层804之后，在蚀刻818中蚀刻层804。所述蚀刻818是从暴露水平表面移除结构材料但并不明显影响安置于垂直表面上的结构材料的高度方向性蚀刻。因此，蚀刻818从顶表面808和底表面810但不从侧壁梁812和814移除结构材料816。在一些实施方案中，用于方向性蚀刻的蚀刻剂可包含反应性气体(例如氟碳化合物、氧气、氯气和/或三氯化硼)的等离子体。在一些应用中，可将其它气体(例如氮气、氩气和/或氦气)添加到等离子体或反应性气体。

图8C描绘在蚀刻818之后的模具800的区域。在蚀刻818之后，结构材料816保留于侧壁梁812和814上。侧壁梁812上的结构材料816表示第一初期侧壁梁820。类似地，侧壁梁814上的结构材料816表示第二初期侧壁梁822。在一些实施方案中，第一侧壁梁820和第二侧壁梁822中的每一者是微机械装置的设计元件。在此些实施方案中，可在此刻移除模具800。然而，在一些实施方案中，在移除模具800之前移除第一初期侧壁梁820和第二初期侧壁梁822中的一者。

图8D描绘侧壁梁的移除。在安置于侧壁梁812上的结构材料上方安置掩模层824以保护所述结构材料免受蚀刻826中的侵蚀。蚀刻826是适于移除暴露结构材料的非方向性蚀刻。因此，蚀刻826从暴露表面移除结构材料而不考虑表面的定向。因此，蚀刻826从侧壁梁814移除结构材料816。所述非方向性蚀刻可为各向同性蚀刻剂，例如腐蚀性液体或化学活性离子化气体(例如等离子体)。

图8E描绘完全形成和释放的第一侧壁梁820。在移除牺牲层802之后，侧壁梁820脱离衬底850且通过气隙828与衬底850分离。

波形结构

在一些实施方案中，侧壁梁是波形结构的元件。波形结构是具有与基底以一角度定位且耦合到所述基底的一或多个侧壁的可移动组件。所述一或多个侧壁耦合到所述基底会限制所述侧壁的移动。在一个实例中，侧壁正交于基底而定位。可将波形结构塑形成具有平行和交替的脊与沟槽的褶皱。在一个实例中，所述波形结构是快门。在一些实施方案中，波形结构包含：多个第一表面，其在第一平面中实质上共面且实质上平行于衬底的平面；多个第二表面，其在第二平面中实质上共面且实质上平行于衬底的平面；及多个侧壁梁，其在第三平面中实质上共面且实质上正交于衬底的平面。波形结构的实例包含连续的快门以及经分段且因此实质上不连续的快门。

图9A和9B分别展示包含电极902a到902c的示范性传感器结构的俯视图和横截面视图。电极902a到902c形成于衬底950上且提供电容性能力。

根据说明性植入，图9A和9B中所展示的传感器结构是加速度计958且包含衬底950、快门930、电容器904a到904c、锚932a到932d、系链906和910、互连件952a到952d以及互连垫908a到908d。快门930是波形结构且用作加速度计958的质量。快门930可沿着x方向相对于衬底950移动。

通过电容器904a到904c感测快门930的位置。如图9B中的横截面中所展示，快门930具有顶壁942a到942c、底壁944a到944c和侧壁梁946a到946f。侧壁梁946a到946f是通过侧壁梁工艺形成的侧壁的类型，例如关于图8A到8E所描述。所描绘的侧壁946a到946f中的每一者具有高纵横比，其中侧壁具有是比另一尺寸(例如宽度)至少大四倍的尺寸(例如长度)。第一电容器904a的一个电极承载于可移动快门930的第一底壁944a上且另一电极902a形成于衬底950的表面上。基于电容器904a到904c的合计电容通过输出信号指示快门930的位置。在互连件952a到952d上将所述输出信号提供到接口电路956。

接口电路956包含用于调节和放大来自电容器904a到904c的输出信号的电路。在一些实施方案中，接口电路956包含用于将电压提供到电容器904a到904c中的一或多者的控制电路。适于形成电路元件的示范性工艺以及示范性电路提供于2008年7月29日发布的第7,405,852号美国专利(其以引用的方式并入本文中)中。尽管接口电路956定位于衬底950的特定界定的区域内，但在其它实施方案中，一或多个电路组件安置于加速度计958的结构内或附近的衬底950上。

快门930、系链906和910以及锚932a到932d形成于衬底950上。电极902a到902c是安置于衬底950的表面954上的导电非晶硅的区域。互连件952a到952d是安置于衬底950的表面954上的导电非晶硅的迹线。第一互连件954a提供快门930与接口电路956之间的电连接能力。第二互连件952b、第三互连件952c和第四互连件952d分别提供接口电路956与电极902a到902c之间的电连接能力。

互连垫908a到908d中的每一者是适于提供随后形成的锚932a到932d与互连件952a到952d之间的电连接能力的导电非晶硅的区域。互连垫908a到908d形成于其中将要形成锚932a到932d以确保每一锚932a到932d的衬底950上方的总高度实质上相等的每一部位处。在一些实施方案中，互连垫并不形成于每一锚932a到932d的部位处。快门930通过第一互连件952a和第一锚932a电连接到接地电位。

在一些实施方案中，电极902a到902c、互连件952a到952d和互连垫908a到908d中的一或多者包含除非晶硅以外的导电材料。适合在电极、互连件和互连垫中的任一者中使用的材料包含(不限于)：金属、半导体材料、硅化物、导电聚合物、金属氧化物、氮化钛和类似物。

系链906从锚932a到932d延伸以将快门930支撑于衬底950上方。系链906支撑快门930以使得快门930的表面942a到942c和944a到944c分别在第一平面936和第二平面938中共面。第一平面936和第二平面938实质上与第三平面912平行，第三平面912是衬底950的表面954的平面。

如所展示，系链906中的每一者的梁部分914是沿着x方向选择性地具弹性的侧壁梁且系链906共同地实现快门930仅沿着x方向的运动。因此，加速度计958提供电输出信号，所述电输出信号是基于沿着x方向施加在检测质量(在当前实例中为快门930)上的加速度。

系链910是作为系链906的形成的部分而形成于第一锚932a与第四锚932d之间以及第二锚932b与第三锚932c之间的侧壁梁。根据一个实施方案，系链910不提供功能性且可在不影响加速度计958的情况下移除系链910。通过将系链910中的每一者的每一端机械连接到锚932a到932d，然而，在一些实施方案中避免移除系链910所需的制造步骤。然而，在一些实施方案中，在加速度计958的制造期间移除系链910。因此，加速度计958可不包含系链。

图10展示根据一个实例具有盖板1002的换能器1000的横截面视图。在任选地形成腔室1018之后，传感器1000包含图9A和9B中所展示的加速度计958。盖板1002可为显示器(例如DMS显示器)的玻璃顶部且加速度计958可构建于与显示器的光调制器相同的衬底950上。此提供对倾斜敏感的显示器。盖板1002可实质上类似于衬底950。具体来说，盖板1002可由与衬底950相同的材料形成。

根据一个实施方案，盖板电极1020a到1020c形成于盖板1002的表面1016上。盖板电极1020a到1020c中的每一者具有U形。盖板电极1020a到1020c类似于衬底电极902a到902c。然而，每一电极1020a、1020b和1020c分别包含延伸超过盖板1002的表面1016且实质上与快门930的顶表面942a、942b和942c的形状匹配的一对指状物1024a到1024b、1026a到1026b及1028a到1028b。盖板电极1020a、1020b和1020c与顶表面942a、942b和942c分别共同界定盖板电容器1022a、1022b和1022c。

间隔件1014a和1014b形成于盖板1002的表面1016上。间隔件1014a、1014b是光可界定聚酰亚胺的圆环。间隔件1014a、1014b与在形成加速度计958期间形成于衬底950的表面954上的圆环1010a、1010b的形状匹配。间隔件1014a、1014b和圆环1010a、1010b中的每一者具有足以围绕快门930、系链906和锚932a、932b的内径。结构材料1008a、1008b保护牺牲层1004a、1004b和1006a、1006b以免被牺牲层蚀刻移除。

在一些实施方案中，间隔件1014a、1014b各自是具有等于腔室1018的所要高度的厚度的材料的圆环。在此些实施方案中，可不包含圆环1010a、1010b。适合在间隔件1014a、1014b中使用的材料包含(不限于)：聚酰亚胺、树脂、聚合物、酚醛清漆树脂、环氧树脂和金属。在一些实施方案中，间隔件1014a、1014b通过旋涂、蒸镀、溅镀和电镀技术中的一或多者安置于盖板1002上。在一些实施方案中，间隔件1014a、1014b形成于衬底950的表面954上。

盖板1002与衬底950对准且配合。根据一个实施方案，在盖板1002与衬底950对准且配合之后，将环氧树脂1012a、1012b涂覆到间隔件1014a、1014b和圆环1010a、1010b的外垂直表面。环氧树脂1012a、1012b将牺牲层1004a、1004b、1006a和1006b、结构层1008a、1008b、间隔件1014a、1014b以及圆环1010a、1010b机械接合在一起以共同界定腔室1018。

在一些实施方案中，腔室1018实质上被密封且保护加速度计958免受环境影响。腔室1018还能够控制加速度计958周围的环境。例如，在一些实施方案中，腔室1018填充有气体(例如惰性气体)。在一些实施方案中，腔室1018填充有具有高介电常数的气体以减轻非所要的静电充电效应。在一些实施方案中，在腔室1018内形成真空以减轻气压对快门930的移动的影响。在又一些其它实施方案中，腔室1018填充有流体(例如绝缘、低粘度、高介电常数润滑流体)。

盖板1002和间隔件1014a、1014b通常提供为基于玻璃的显示器制造工艺的部分。因此，这些元件可在极少或无额外成本的情况下包含在微机械致动器或传感器中。

在例如图10中所展示的实施方案中，盖板1002包含电极1020a到1020c。盖板电极1020a到1020c中的每一者的指状物1024a到1024f(沿着x方向)对准于顶表面942a到942c，使得在快门930处于其静止状态中时盖板电极1020a到1020c中的每一者的指状物1024a到1024f中的每一者与其相应顶表面942a到942c的可用区域的大约一半重叠。例如，第一盖板电极1020a的指状物1024a和1024d与快门930的顶表面942a对准，使得顶表面942a的区域的约一半面向指状物1024a和1024d。因此，通过电容器1022a到1022c展现的电容变化增加来自加速度计958的输出信号，借此改进加速度计958的敏感度。

在一些实施方案中，利用衬底电极902a到902c与底表面944a到944c之间沿着x方向的偏移以允许电容器904a到904c中的一或多者用作用于引发快门930的运动的静电致动器。在一些实施方案中，利用盖板电极1020a到1020c与顶表面942a到942c之间沿着x方向的偏移以允许电容器1022a到1022c中的一或多者用作用于引发快门930的运动的静电致动器。

图11A和11B分别展示包含电极1102a、1102b的传感器结构的实例的俯视图和横截面视图。图11B中所描绘的横截面视图是通过图11A的线e-e获取。所述传感器结构是加速度计1100且包含快门1010、系链1126、锚1128和电容器1104a、1104b。加速度计1100使用侧壁梁1106a、1106b以形成电容性传感器1104a、1104b。侧壁梁1106a、1106b具有高纵横比，从而提供(例如)相对较小宽度和相对较大高度。此提供用于承载可在电容器中使用的类型一电极的至少一个相对大的表面。

第一电容器1104a包含第一电极1102a和快门1010的第一段1112a的第一侧壁梁1106a。第一电容器1104a将输出信号1101提供到接口电路。输出信号1116是基于第一电容器1104a的电容值，所述电容值是基于第一电极1102a与第一侧壁梁1106a之间的间隔。类似地，第二电容器1104b包含第二电极1102b和快门1010的第二侧壁梁1106b。

第一电容器1104a和第二电容器1104b布置在差动电容布置中。快门1010沿着x方向的移动引发输出信号1116和1118中的实质上相等和相反的变化。因此，加速度计1100提供基于输出信号1106与1108之间的差异的敏感度输出信号。

图12展示形成于衬底1206上的一组快门1202和加速度计1204的实例的横截面视图。构建到柔顺梁的侧壁梁上的电容性传感器可形成于与调制用于显示器的光的MEM快门相同的衬底上。加速度计1204实质上与上文所论述的加速度计958相同。加速度计1204可并入到可用于检测显示器在空间上的定向的倾斜传感器中。

图13展示根据一个实例制造机电装置的方法1300的流程图。在框1302处，提供具有第一电极和第二电极的衬底。在框1304处，在所述衬底上形成可移动快门的第一壁。在框1306处，在所述衬底上形成所述可移动快门的第二壁。所述第一壁和所述第二壁各自界定单片形成的可移动快门的垂直侧。此外，所述第一壁和所述第二壁各自具有是比第二尺寸至少大四倍的第一尺寸。在框1308处，在所述衬底上形成基底。所述基底正交于所述第一壁和所述第二壁而定位且界定快门的水平底部。所述第一壁和所述第二壁耦合到所述基底以形成波形结构。如上文关于图9A、9B、10、11A和11B所描述，第一壁和第一电极界定第一电容器且第二壁和第二电极界定第二电容器。

图14是包含第一MEMS陀螺仪1402、第二MEMS陀螺仪1404、第三MEMS陀螺仪1406、第四MEMS陀螺仪1408的MEMS陀螺仪阵列1400的透视图。MEMS陀螺仪阵列1400测量包含所述MEMS陀螺仪阵列1400的装置的定向。根据一个特征，陀螺仪阵列1400比单一陀螺仪提供更精确的陀螺仪测量，这是因为可平均掉任何误差。第一MEMS陀螺仪1402、第二MEMS陀螺仪1404、第三MEMS陀螺仪1406和第四MEMS陀螺仪1408各自包含陀螺仪元件(分别为第一陀螺仪元件1412、第二陀螺仪元件1414、第三陀螺仪元件1416和第四陀螺仪元件1418)。第一陀螺仪元件1412、第二陀螺仪元件1414、第三陀螺仪元件1416和第四陀螺仪元件1418分别被第一弹簧1422、第二弹簧1424、第三弹簧1426和第四弹簧1428支撑于衬底1410上方。

根据一个实施方案，第一陀螺仪元件1412和第三陀螺仪元件1416沿着x轴振动，其中第一陀螺仪元件1412在第一弹簧1422之间振动且第二陀螺仪元件1416在第二弹簧1426之间振动。第二陀螺仪元件1414和第四陀螺仪元件1416沿着y轴振动，其中第二陀螺仪元件1414在第二弹簧1424之间振动且第四陀螺仪元件1416在第四弹簧1428之间振动。所述陀螺仪中的每一者的移动经测量且可用于确定衬底1410的移动。

根据一个实施方案，电极可包含于弹簧1422、1424、1426和1428中的一或多者中且电极可与陀螺仪元件1412、1414、1416和1418相互作用以在每一陀螺仪1402、1404、1406和1408中形成电容性元件。所述电容性元件可用于(例如)通过测量相应陀螺仪元件1412、1414、1416和1418与相应弹簧1422、1424、1426和1428之间的距离而测量陀螺仪元件1412、1414、1416和1418的振动。

根据一个实施方案，MEMS陀螺仪阵列1400锚定于玻璃衬底上。使用玻璃衬底而非硅衬底可导致显著成本节省。根据另一实施方案，MEMS陀螺仪阵列1400放置于电路阵列上方。例如，MEMS陀螺仪阵列1400可放置于薄膜晶体管上方。所述薄膜晶体管可用于感测陀螺仪移动、估计误差和陀螺仪的一般控制。在进一步实施方案中，MEMS陀螺仪阵列1400与衬底单片集成。

图15是包含第一陀螺仪元件1402、第二陀螺仪元件1404和第四陀螺仪元件1408以及基于快门的光调制器1502的MEMS元件阵列1500的透视图。图15说明陀螺仪阵列可容易集成于MEMS显示装置中且可使用用于MEMS显示装置上的其它MEMS元件的相同工艺制造。基于快门的光调制器可实质上类似于上文关于图2所描述的快门组合件200，且包含快门元件1508中的第一光圈1510和光圈层中的第二光圈1512。致动器1504用于沿着x轴移动快门元件1508且控制第一光圈1510与第二光圈1512的对准。

MEMS元件阵列1500可集成于包含大快门阵列的显示器中。例如，包含陀螺仪元件1402、1404和1408的阵列1500可为具有数百或数千个快门元件的阵列的一个隅角。例如，展示于图3B中的快门元件阵列320可重复数百次以形成包含具有数千个快门元件的阵列的显示器，且可用如阵列1500中所展示的陀螺仪元件1402、1404和1408取代一些所述快门元件。以此方式，仅包含两个或两个以上陀螺仪元件的陀螺仪阵列可集成于显示器的快门阵列中以提供陀螺仪特征，例如关于所述显示器的定向和/或移动的信息。

如本文中所使用，涉及项目列表“中的至少一者”的词组是指那些项目的任何组合，包含单一部件。作为一实例，“a、b或c中的至少一者”意在涵盖：a、b、c、a-b、a-c、b-c和a-b-c。

可将结合本文中所揭示的实施方案而描述的各种说明性逻辑、逻辑块、模块、电路和算法步骤实施为电子硬件、计算机软件或两者的组合。硬件与软件的此互换性已大致关于其功能性而描述，且在上文所描述的各种说明性组件、块、模块、电路及步骤中进行说明。所述功能性是实施为硬件还是软件取决于特定应用及强加于整个系统的设计约束。

可用通用单芯片或多芯片处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或其它可编程逻辑装置、离散门或晶体管逻辑、离散硬件组件，或其经设计以执行本文所描述的功能的任何组合来实施或执行用于实施结合本文中所揭示的方面而描述的各种说明性逻辑、逻辑块、模块和电路的硬件和数据处理设备。通用处理器可为微处理器，或任何常规的处理器、控制器、微控制器或状态机。处理器还可实施为计算装置的组合，例如，DSP与微处理器的组合、多个微处理器的组合、一或多个微处理器与DSP核心的联合，或任何其它此配置。在一些实施方案中，可由专用于给定功能的电路来执行特定步骤及方法。

在一或多个方面中，可以硬件、数字电子电路、计算机软件、固件(包含本说明书中所揭示的结构及其结构等效物)或以其任何组合来实施所描述的功能。本说明书中所述的标的物的实施方案还可实施为一或多个计算机程序(即，计算机程序指令的一或多个模块)，其在计算机存储媒体上被编码以由数据处理设备执行或用以控制数据处理设备的操作。

所属领域的技术人员将易于明白本发明中所描述的实施方案的各种修改，且可在不背离本发明的精神或范围的情况下将本文中所界定的一般原理应用于其它实施方案。因此，本发明无意限于本文中所展示的实施方案，而是将赋予本发明与本文中所揭示的此揭示内容、原理和新颖特征相一致的最广范围。另外，所属领域的技术人员将易于了解，术语“上部”及“下部”有时用以使图式描述简易，且指示与适当定向页上的图式的定向对应的相对位置，且可能不反映所实施的例如IMOD显示元件的适当定向。

在单独实施方案的背景下描述于本说明书中的某些特征还可组合地实施于单一实施方案中。相反，还可在多个实施方案中单独地或以任何适合子组合实施在单一实施方案的背景下所描述的各种特征。再者，虽然特征可在上文中被描述为以某些组合作用且甚至最初被如此主张，但在一些情况下，可从所述组合删除来自所主张的组合的一或多个特征，且所述所主张的组合可针对子组合或子组合的变化。

类似地，虽然图式中以特定次序描绘操作，所属领域的技术人员将容易认识到不需要以所展示的特定次序或以连续次序执行此类操作或执行全部所说明的操作以实现合意的结果。此外，图式可以流程图的形式示意性地描绘一或多个实例过程。然而，未描绘的其它操作可并入于示意性地说明的实例过程中。举例来说，可在所说明的操作中的任一者之前、之后、同时地或在其之间执行一或多个额外的操作。在某些状况中，多任务处理及并行处理可为有利的。再者，上述实施方案中的各种系统组件的分离不应被理解为全部实施方案中需要此分离，且应了解，所描述的程序组件及系统可一般一起集成在单一软件产品中或封装到多个软件产品中。另外，其它实施方案在所附权利要求书的范围内。在一些情况下，权利要求书中所叙述的动作可以不同次序执行且仍实现合意的结果。

Claims (25)

1.一种装置，其包括：

衬底，其具有第一电极和第二电极；及

可移动快门，其与所述衬底单片集成且具有第一壁、第二壁和基底，

其中所述第一壁和第二壁各自具有比第二尺寸至少大四倍的第一尺寸，

其中所述第一壁和第二壁界定所述快门的实质上平行垂直侧，且所述基底正交于所述第一壁和第二壁而定位且形成所述快门的水平底部，且

其中所述第一壁和所述第一电极界定第一电容器，且所述第二壁和所述第二电极界定第二电容器。

2.根据权利要求1所述的装置，其中所述基底向所述第一壁和所述第二壁提供结构支撑且限制所述第一壁和第二壁的移动。

3.根据权利要求1所述的装置，其中

所述第一壁在第一方向上面向所述第一电极且所述第二壁在第二相反方向上面向所述第二电极，从而提供差动电容器传感器。

4.根据权利要求1所述的装置，其中

所述衬底包含选自包括玻璃、熔融硅石、绝缘陶瓷和聚合绝缘体中的至少一者的群组的绝缘体。

5.根据权利要求1所述的装置，其中

所述衬底包含透明区段，且

所述可移动快门包含用于调制穿过所述衬底的所述透明区段的光的微机电MEM快门元件。

6.根据权利要求1所述的装置，其中

所述可移动快门包含选自包括加速度计、扬声器、麦克风和压力传感器中的至少一者的群组的组件的换能器。

7.根据权利要求1所述的装置，其进一步包括与所述衬底单片集成且经配置以相对于所述衬底固持所述可移动快门的系链梁。

8.根据权利要求1所述的装置，其进一步包括与所述衬底单片集成且经配置以测量所述装置的定向的微机电系统MEMS陀螺仪阵列。

9.根据权利要求1所述的装置，其进一步包括：

显示器；

处理器，其经配置以与所述显示器通信，所述处理器经配置以处理图像数据；及

存储器装置，其经配置以与所述处理器通信。

10.根据权利要求9所述的装置，其进一步包括：

驱动器电路，其经配置以将至少一个信号发送到所述显示器；及

控制器，其经配置以将所述图像数据的至少一部分发送到所述驱动器电路。

11.根据权利要求9所述的装置，其进一步包括：

图像源模块，其经配置以将所述图像数据发送到所述处理器，其中所述图像源模块包括接收器、收发器和发射器中的至少一者。

12.根据权利要求9所述的装置，其进一步包括：

输入装置，其经配置以接收输入数据且将所述输入数据传送到所述处理器。

13.一种制造机电装置的方法，其包括：

提供具有第一电极和第二电极的衬底；及

在所述衬底上单片形成可移动快门，其中形成所述快门包含

形成第一壁和第二壁，其各自界定所述快门的垂直侧且各自具有比第二尺寸至少大四倍的第一尺寸；及

形成基底，其正交于所述第一壁和第二壁而定位且界定所述快门的水平底部，

其中所述第一壁和第二壁耦合到所述基底以形成波形结构，

其中所述第一壁和所述第一电极界定第一电容器，且所述第二壁和所述第二电极界定第二电容器。

14.根据权利要求13所述的方法，其中

形成所述第一壁包含将所述第一壁形成为在第一方向上面向所述第一电极，且

形成所述第二壁包含将所述第二壁形成为在第二相反方向上面向所述第二电极，

其中所述方法进一步包括

配置所述第一电容器和所述第二电容器以提供差动电容器传感器。

15.根据权利要求13所述的方法，其中单片形成所述可移动快门包含提供用于调制穿过所述衬底的透明区段的光的MEM快门元件。

16.根据权利要求13所述的方法，其中单片形成所述可移动快门包含提供选自由加速度计、扬声器、麦克风和压力传感器组成的群组的组件的换能器。

17.根据权利要求13所述的方法，其进一步包括提供系链梁，所述系链梁与所述衬底单片集成且经配置以相对于所述衬底固持所述可移动快门。

18.根据权利要求13所述的方法，其中提供所述衬底包含提供选自包括玻璃、熔融硅石、绝缘陶瓷和聚合绝缘体中的至少一者的群组的绝缘体。

19.一种显示器，其包括：

衬底，其具有第一电极和第二电极；

多个微机电系统MEMS快门，其安置于所述衬底上且经配置以调制光；及

可移动快门，其与所述衬底单片集成且具有第一壁、第二壁和基底，其中所述第一壁和第二壁各自具有比第二尺寸至少大四倍的第一尺寸，且其中所述第一壁、所述第二壁和所述基底经耦合以实质上界定U形，且

其中所述第一壁和所述第一电极界定第一电容器，且所述第二壁和所述第二电极界定第二电容器。

20.根据权利要求19所述的显示器，其中

所述可移动快门包含选自包括加速度计、扬声器、麦克风、倾斜传感器和压力传感器中的至少一者的群组的组件的换能器。

21.根据权利要求19所述的显示器，其中

所述第一壁和第二壁界定所述快门的平行垂直侧，

所述基底正交于所述第一壁和第二壁而定位，且

所述基底向所述第一壁和第二壁提供支撑且限制所述第一壁和第二壁的移动。

22.根据权利要求19所述的显示器，其中

所述第一壁在第一方向上面向所述第一电极且所述第二壁在第二相反方向上面向所述第二电极，从而提供差动电容器传感器。

23.根据权利要求19所述的显示器，其中

所述衬底包含选自包括玻璃、熔融硅石、绝缘陶瓷和聚合绝缘体中的至少一者的群组的绝缘体。

24.根据权利要求19所述的显示器，其进一步包括系链梁，所述系链梁与所述衬底单片集成且经配置以相对于所述衬底固持所述可移动快门。

25.根据权利要求19所述的显示器，其进一步包括安置于所述衬底上且经配置以测量所述显示器的定向的MEMS陀螺仪阵列，所述MEMS陀螺仪阵列包含并入有所述可移动快门的至少一个陀螺仪。