專(zhuān)利名稱(chēng)：微振蕩元件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種微振蕩元件，如具有可動(dòng)部件而可進(jìn)行旋轉(zhuǎn)的微反射鏡元件。
背景技術(shù)：
最近，使用微機(jī)械技術(shù)加工的微型元件被嘗試應(yīng)用在各種不同的技術(shù)領(lǐng)域。例如在光通信領(lǐng)域中，具有光反射功能的微反射鏡元件正引起關(guān)注。
在光通信中，通過(guò)以光纖為媒介來(lái)傳輸光信號(hào)。此外，一般使用光開(kāi)關(guān)器件將光信號(hào)的傳輸路徑從一條光纖轉(zhuǎn)換到另一條光纖。為獲得優(yōu)異的光通信特性，要求光開(kāi)關(guān)器件在開(kāi)關(guān)操作中具有高容量、高速和高可靠性的特性。在這方面，對(duì)內(nèi)嵌有微反射鏡元件的光開(kāi)關(guān)器件的期望值越來(lái)越高，其中內(nèi)嵌的微反射鏡元件使用微機(jī)械技術(shù)進(jìn)行加工。這是因?yàn)椋褂梦⒎瓷溏R元件可以在光開(kāi)關(guān)器件輸入端的光傳輸路徑和在光開(kāi)關(guān)器件輸出端的光傳輸路徑之間對(duì)光信號(hào)本身進(jìn)行開(kāi)關(guān)操作，而不必把光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，這也意味著其適于獲得上述各種特性。
微反射鏡元件具有可反射光的鏡面，通過(guò)振動(dòng)(oscillation)鏡面可以改變光的反射方向。靜電驅(qū)動(dòng)型微反射鏡元件使用靜電力促使鏡面振蕩，在許多器件中得到應(yīng)用。靜電驅(qū)動(dòng)型微反射鏡元件可以被劃分為兩大類(lèi)使用所謂表面微機(jī)械技術(shù)加工的微反射鏡元件，和使用所謂體(bulk)微機(jī)械技術(shù)加工的微反射鏡元件。
在使用表面微機(jī)械技術(shù)加工時(shí)，在襯底上制備對(duì)應(yīng)各構(gòu)成區(qū)域的薄層，并將該薄層加工成預(yù)設(shè)圖案。通過(guò)一系列流程層疊這些圖案，從而形成構(gòu)成元件的各區(qū)域，如支撐部分、振蕩部分、鏡面和電極部分等。除上述各部分外，也形成了在后期被去除的犧牲層。另一方面，在使用體微機(jī)械技術(shù)加工時(shí)，通過(guò)對(duì)材料襯底進(jìn)行刻蝕形成預(yù)設(shè)形狀的支撐和振蕩部分。隨后，通過(guò)薄層制備工藝形成鏡面和電極。例如在公開(kāi)號(hào)為(hei)10-190007、(hei)10-270714和2000-31502的日本專(zhuān)利中介紹了體微機(jī)械技術(shù)。
微反射鏡元件必需的一個(gè)技術(shù)特點(diǎn)是反射光的鏡面具有極高的平滑度。然而在表面微機(jī)械技術(shù)中，因?yàn)樽罱K形成的鏡面很薄，容易彎曲，所以在表面積大的鏡面上難以獲得高的光滑度。另一方面，在體微機(jī)械技術(shù)中，通過(guò)刻蝕工藝的方法切割材料襯底來(lái)構(gòu)成反射鏡部分，其相對(duì)厚一些，并且由于鏡面設(shè)置在上述反射鏡部分上，因此，即使鏡面的表面積大，也可以保持剛度。從而有可能獲得光學(xué)平滑度足夠高的鏡面。
圖20-21說(shuō)明一個(gè)使用體微機(jī)械技術(shù)加工的傳統(tǒng)靜電驅(qū)動(dòng)型微反射鏡元件X5。圖20是微反射鏡元件X5的分解圖，而圖21是在裝配狀態(tài)下的微反射鏡元件X5沿著圖20中的線(xiàn)XXI-XXI的剖面圖。
微反射鏡元件X5的結(jié)構(gòu)為其中反射鏡襯底200和基本襯底206相互層疊。反射鏡襯底200由反射鏡支撐部分201、框架202以及連接支撐部分201和框架202的一對(duì)扭力桿203構(gòu)成。通過(guò)對(duì)如可導(dǎo)電的硅襯底等材料襯底的某一面進(jìn)行刻蝕，可以在反射鏡襯底200上形成反射鏡支撐部分201、框架202和扭力桿203的輪廓。在反射鏡支撐部分201的上表面上設(shè)置鏡面204。在反射鏡支撐部分201的下表面上設(shè)置一對(duì)電極205a和205b。一對(duì)扭力桿203限定了反射鏡支撐部分201旋轉(zhuǎn)操作的旋轉(zhuǎn)軸A5。在基本襯底206設(shè)置有兩個(gè)電極207a和207b，其分別相對(duì)于反射鏡支撐部分201上的電極205a和205b。
在微反射鏡元件X5中，當(dāng)電勢(shì)被施加到反射鏡襯底200的框架202上時(shí)，通過(guò)扭力桿203和反射鏡支撐部分201該電勢(shì)被傳輸?shù)诫姌O205a和205b上，上述扭力桿203、反射鏡支撐部分201由相同的導(dǎo)電材料與框架202一體形成。因此，通過(guò)在框架202上施加預(yù)設(shè)的電勢(shì)，可促使在電極205a和205b上產(chǎn)生比如正電荷。此時(shí)，如果基本襯底206的電極207a帶有負(fù)電荷，則電極205a和電極207a之間就會(huì)產(chǎn)生靜電吸引力，從而反射鏡支撐部分201將沿箭頭M5的方向旋轉(zhuǎn)，扭力桿203也同時(shí)扭轉(zhuǎn)，如圖21所示。反射鏡支撐部分201會(huì)一直旋轉(zhuǎn)，直到達(dá)到某一角度使電極之間的吸引力和扭力桿203的抗扭轉(zhuǎn)力達(dá)到平衡為止。另一方面，如果電極207b上帶負(fù)電荷，而反射鏡支撐部分201的電極205a和205b上帶正電荷，則電極205b和電極207b之間會(huì)產(chǎn)生靜電吸引力，因此反射鏡支撐部分201將沿箭頭M5的反方向旋轉(zhuǎn)。按上述方式驅(qū)動(dòng)反射鏡支撐部分201旋轉(zhuǎn)，就可以轉(zhuǎn)變由鏡面204反射的光的方向。
為減小微反射鏡元件X5在軸A5縱向上的尺寸，必需減小反射鏡支撐部分201的長(zhǎng)度L51(見(jiàn)圖20)、框架202的長(zhǎng)度L52、或者扭力桿203的長(zhǎng)度L53。然而，一旦減小反射鏡支撐部分201的長(zhǎng)度L51，則在反射鏡支撐部分201的上表面上形成的鏡面204的面積就會(huì)變小。因此，使開(kāi)關(guān)器件難以獲得令人滿(mǎn)意的光反射性能。此外，反射鏡支撐部分201的長(zhǎng)度L51的減小會(huì)導(dǎo)致在支撐部分201的下表面上形成的的電極205a和205b的面積的減小。如果電極205a和205b的面積減小，就難以降低操作開(kāi)關(guān)器件所需的驅(qū)動(dòng)電壓。至于框架202，為得到所需的框架202的剛度，其長(zhǎng)度L52也不應(yīng)該過(guò)短。與之相似，為確保扭力桿具有合適的機(jī)械特性(彈性常數(shù)、強(qiáng)度等)，扭力桿203的長(zhǎng)度L53也不應(yīng)該過(guò)短。
如上所述，傳統(tǒng)的微反射鏡元件X5在結(jié)構(gòu)上難以沿軸A5的縱向減小尺寸。總的來(lái)說(shuō)，要求微反射鏡元件能夠在低驅(qū)動(dòng)電壓下提供大的旋轉(zhuǎn)角和高的旋轉(zhuǎn)速度。當(dāng)尺寸減小時(shí)傳統(tǒng)的微反射鏡元件X5不能滿(mǎn)足這些要求。

發(fā)明內(nèi)容
在上述背景下提出本項(xiàng)發(fā)明。本發(fā)明的目的是提供一種在結(jié)構(gòu)上既適于減小尺寸還不影響對(duì)于振蕩元件所需的特性的微振蕩元件。
依照本發(fā)明的第一方案，提供的微振蕩元件包括第一框架；可動(dòng)功能部件；第一驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)；從功能部件延伸到驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的橫梁；以及使框架和橫梁相互連接的第一扭轉(zhuǎn)接頭，該扭轉(zhuǎn)接頭限定了第一旋轉(zhuǎn)軸，功能部件繞該第一旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)，第一旋轉(zhuǎn)軸與橫梁的縱向相交叉。在旋轉(zhuǎn)軸縱向上橫梁比功能部件短。
優(yōu)選地，驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包含共同產(chǎn)生靜電力的第一梳狀電極和第二梳狀電極。第一梳狀電極固定在橫梁上，而第二梳狀電極固定在框架上。
優(yōu)選地，微振蕩元件還包含第二驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，該第二驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)連接到功能部件，并且關(guān)于功能部件，在位置上與橫梁相對(duì)。
優(yōu)選地，第一驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和第二驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)力，以使功能部件在同一方向上旋轉(zhuǎn)。
優(yōu)選地，第二驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包含共同產(chǎn)生靜電力的第一梳狀電極和第二梳狀電極。第一梳狀電極固定在功能部件上，而第二梳狀電極固定在框架上。
第一方案的微振蕩元件還可以包含第二框架、第二扭轉(zhuǎn)接頭和附加驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。第二扭轉(zhuǎn)接頭使第一框架和第二框架相互連接，并限定了第一框架附加旋轉(zhuǎn)的第二旋轉(zhuǎn)軸。附加驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)用于產(chǎn)生使第一框架進(jìn)行附加旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動(dòng)力。
優(yōu)選地，第一旋轉(zhuǎn)軸和第二旋轉(zhuǎn)軸相互平行。
第一方案的微振蕩元件還可以包含位置調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，用以單獨(dú)向功能部件的兩個(gè)區(qū)域施加位置調(diào)節(jié)力，其中功能部件的兩個(gè)區(qū)域在旋轉(zhuǎn)軸的縱向上彼此隔開(kāi)。
優(yōu)選地，位置調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)含有面對(duì)功能部件的第一平面電極和第二平面電極，第一平面電極和第二平面電極在旋轉(zhuǎn)軸的縱向上彼此隔開(kāi)。
依照本發(fā)明的第二方案，提供的微振蕩元件包括框架；振蕩部件，該部件含有可動(dòng)功能部件、第一電極、以及從功能部件延伸到第一電極的橫梁；使框架和橫梁相互連接的扭轉(zhuǎn)接頭，該接頭限定了一個(gè)旋轉(zhuǎn)軸，振蕩部件繞該旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)，該旋轉(zhuǎn)軸與橫梁的縱向相交叉；以及第二電極，該電極與第一電極共同產(chǎn)生使振蕩部件旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動(dòng)力。在旋轉(zhuǎn)軸縱向上橫梁比功能部件短。
優(yōu)選地，第一電極包括梳狀電極，同時(shí)第二電極包括另一個(gè)固定在框架上的梳狀電極。
優(yōu)選地，第二方案的微振蕩元件還可以包含一個(gè)基本部件，其中，第一電極包括一個(gè)平板電極，第二電極包括基本部件上設(shè)置的另一個(gè)平板電極，以面對(duì)第一電極。
第二方案的微振蕩元件還可以包含第三電極和第四電極，其中，第三電極固定在功能部件上，并關(guān)于功能部件在位置上與橫梁相對(duì)，第四電極和第三電極共同產(chǎn)生使振蕩部件旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動(dòng)力。
優(yōu)選地，第三電極包括一個(gè)梳狀電極，第四電極包括另一個(gè)固定在框架上的梳狀電極。
依照本發(fā)明的第三方案，提供的微振蕩元件包括第一框架和第二框架；可動(dòng)功能部件；第一驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和第二驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)；從功能部件延伸到第一驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的第一橫梁；使第一框架和第一橫梁相互連接的第一扭轉(zhuǎn)接頭，該第一扭轉(zhuǎn)接頭限定了第一旋轉(zhuǎn)軸，功能部件繞該第一旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)，第一旋轉(zhuǎn)軸與第一橫梁的縱向相交叉；從第一框架延伸到第二驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的第二橫梁；以及使第二框架和第二橫梁相互連接的接頭，該第二扭轉(zhuǎn)接頭限定了第二旋轉(zhuǎn)軸，第一框架繞該第二旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)，第二旋轉(zhuǎn)軸與第二橫梁的縱向相交叉。在第一旋轉(zhuǎn)軸縱向上第一橫梁比功能部件短，同時(shí)在第二旋轉(zhuǎn)軸縱向上第二橫梁比第一框架短。
優(yōu)選地，第一旋轉(zhuǎn)軸和第二旋轉(zhuǎn)軸相互平行。
優(yōu)選地，第一驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包含共同產(chǎn)生靜電力的第一梳狀電極和第二梳狀電極。第一梳狀電極固定在第一橫梁上，同時(shí)第二梳狀電極固定在第一框架上。
優(yōu)選地，第二驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包含共同產(chǎn)生靜電力的第一梳狀電極和第二梳狀電極。第一梳狀電極固定在第二橫梁上，而第二梳狀電極固定在第二框架上。
參照附圖和下文的詳細(xì)說(shuō)明，本發(fā)明的其它特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)是顯而易見(jiàn)的。


圖1是本發(fā)明第一實(shí)施例的微反射鏡元件的平面圖；圖2是沿圖1中的線(xiàn)II-II的剖面圖；圖3是沿圖1中的線(xiàn)III-III的剖面圖；圖4A-4D是說(shuō)明第一實(shí)施例的微反射鏡元件制備工藝流程的一些步驟的剖面圖；圖5A-5D是說(shuō)明圖4D步驟之后的一些步驟的剖面圖；圖6是第一實(shí)施例的微反射鏡元件在工作狀態(tài)下沿圖1中的線(xiàn)II-II的剖面圖；圖7是第一實(shí)施例的微反射鏡元件在工作狀態(tài)下沿圖1中的線(xiàn)III-III的剖面圖；
圖8是利用多個(gè)第一實(shí)施例的微反射鏡元件所制備的微反射鏡陣列的平面圖；圖9是本發(fā)明第二實(shí)施例的微反射鏡元件的平面圖；圖10是第二實(shí)施例微反射鏡元件的另一個(gè)平面圖，為清楚說(shuō)明而刪除其一部分；圖11是沿圖9中的線(xiàn)XI-XI的剖面圖；圖12是本發(fā)明第三實(shí)施例的微反射鏡元件的平面圖；圖13是沿圖12中的線(xiàn)XIII-XIII的剖面圖；圖14是沿圖12中的線(xiàn)XIV-XIV的剖面圖；圖15是沿圖12中的線(xiàn)XV-XV的剖面圖；圖16是本發(fā)明第四實(shí)施例的微反射鏡元件的平面圖；圖17是沿圖16中的線(xiàn)XVII-XVII的剖面圖；圖18是沿圖16中的線(xiàn)XVIII-XVIII的剖面圖；圖19是沿圖16中的線(xiàn)XIX-XIX的剖面圖；圖20是傳統(tǒng)微反射鏡元件的透視分解圖；圖21是沿著圖20中的線(xiàn)XXI-XXI在已裝配組件狀態(tài)下的微反射鏡元件的剖面圖。
具體實(shí)施例方式
在下文中將參照附圖對(duì)本發(fā)明的較佳實(shí)施例進(jìn)行說(shuō)明。
圖1-3說(shuō)明了本發(fā)明第一實(shí)施例的微反射鏡元件X1。如上所述，圖1是元件X1的平面圖。圖2是沿圖1中的線(xiàn)II-II的剖面圖，圖3是沿圖1中的線(xiàn)III-III的剖面圖。
微反射鏡元件X1包括振蕩部件10、框架21、扭轉(zhuǎn)接頭22和固定的梳狀電極23。
振蕩部件10含有反射鏡支撐部分11、可動(dòng)梳狀電極12和橫梁13。反射鏡支撐部分11的上表面設(shè)置一個(gè)反射光的橢圓形反射鏡11a。例如，反射鏡支撐部分11可以使用硅材料制備，反射鏡11a可以使用金制備。在本說(shuō)明書(shū)中，反射鏡支撐部分11和其上形成的反射鏡11a的組件可以對(duì)應(yīng)前文的可動(dòng)的“功能部件”。例如，如圖1所示，反射鏡支撐部分11的寬度L1在20-200μm之間。梳狀電極12可以使用導(dǎo)電的硅材料制備。沿箭頭D1所示方向伸展的橫梁13使反射鏡支撐部分11和梳狀電極12相互連接。例如，橫梁12的寬度L2在3-30μm之間。橫梁的寬度L2小于反射鏡支撐部分的寬度L1。例如，橫梁13可以使用導(dǎo)電的硅材料制備。
框架21為矩形并環(huán)繞著振蕩部件10?？蚣?1可以使用硅材料制備。雖然在圖中沒(méi)有顯示，但是框架21設(shè)置有一個(gè)內(nèi)部導(dǎo)電通路貫穿框架本體內(nèi)部。
扭轉(zhuǎn)接頭22含有一對(duì)扭力桿22a。每個(gè)扭力桿22a延伸在振蕩部件12的橫梁13和框架21之間，以連接橫梁13和框架21。如圖3所示，扭力桿22a在厚度上(在圖3中垂直測(cè)量的尺寸)小于橫梁13和框架21。扭轉(zhuǎn)接頭22(或者說(shuō)一對(duì)扭力桿22a)限定了一個(gè)旋轉(zhuǎn)軸A1，振蕩部件10(由此反射鏡支撐部分11)繞旋轉(zhuǎn)軸A1旋轉(zhuǎn)。如圖1所示，旋轉(zhuǎn)軸A1垂直于D1的方向延伸，因此也垂直于橫梁13。優(yōu)選地，旋轉(zhuǎn)軸A1通過(guò)或靠近振蕩部件10的重心。扭力桿22a可以使用導(dǎo)電的硅材料制備，因此上述的內(nèi)部導(dǎo)電通路(設(shè)置在框架21內(nèi)部)通過(guò)扭力桿22a與橫梁13電氣聯(lián)接。
如圖3所示，固定的梳狀電極23固定在框架21上。在操作時(shí)，固定的梳狀電極23和可動(dòng)的梳狀電極12之間產(chǎn)生靜電力。例如，固定的梳狀電極23可以使用導(dǎo)電的硅材料制備。如圖2和圖3所示，在振蕩部件10的非工作狀態(tài)或待機(jī)狀態(tài)下，兩個(gè)梳狀電極12和23是水平的，并且處在不同的高度上。也如圖1和圖2所示，兩個(gè)梳狀電極12和23為避免干擾在橫向上也相互偏置，否則當(dāng)振蕩部件10工作時(shí)會(huì)產(chǎn)生干擾。
圖4A-4D和圖5A-5D顯示了上述微反射鏡元件X1的制備方法。圖示的方法采用了MEMS(微機(jī)電系統(tǒng))技術(shù)，該技術(shù)是一種體微機(jī)械技術(shù)。通過(guò)這些圖給出了一系列的剖面圖，以展現(xiàn)怎樣制備圖5D中所示的元件(即，反射鏡支撐部分M、橫梁B、框架部分F1-F2、扭力桿T1-T2和梳狀電極E1-E2)。在此要注意的是，每個(gè)剖面圖都不是沿著一條直剖面線(xiàn)截取的，而是沿著一條曲線(xiàn)(其中有幾個(gè)直線(xiàn)段)，以顯示在材料襯底(即，具有多層結(jié)構(gòu)的晶片)上形成的單個(gè)微反射鏡元件的特殊部分。從以下的解釋中可以明白，反射鏡支撐部分M對(duì)應(yīng)于上述反射鏡支撐部分11的一部分(見(jiàn)圖1)。與之相似的是，橫梁B對(duì)應(yīng)于橫梁13(如橫截面所示)，框架部分F1-F2對(duì)應(yīng)于框架21(如橫截面所示)，扭力桿T1對(duì)應(yīng)于一個(gè)扭力桿22a(如縱截面所示)，扭力桿T2對(duì)應(yīng)于另一個(gè)扭力桿22a(如橫截面所示)，梳狀電極E1對(duì)應(yīng)于可動(dòng)梳狀電極12(如梳齒的橫截面所示)，以及梳狀電極E2對(duì)應(yīng)于固定的梳狀電極23(如梳齒的橫截面所示)。
具體來(lái)說(shuō)，以下述方式制備微反射鏡元件X1。首先，制備如圖4A所示的材料襯底100。材料襯底100是具有多層結(jié)構(gòu)的絕緣硅(SOI)襯底，包括頂部的硅層101、底部的硅層102以及位于頂部的硅層101和底部的硅102之間的絕緣層。硅層101和102為了具有導(dǎo)電性由摻雜的硅材料制備。雜質(zhì)可以是p型雜質(zhì)(例如硼)，也可以是n型雜質(zhì)(例如磷和銻)。例如，絕緣層103由氧化硅制備。頂部硅層101的厚度可以在10-100μm之間，而底部硅層102的厚度可以在50-500μm之間。絕緣層103的厚度可以在0.3-3.0μm之間。
如圖4B所示，在頂部硅層101上形成反射鏡11a。以下述方式來(lái)形成反射鏡11a。首先，在硅層101上通過(guò)濺射形成鉻層(厚度為50nm)，在鉻層上再通過(guò)濺射形成金層(厚度為200nm)。然后，在金層上形成合適的掩模，再對(duì)鉻層和金層進(jìn)行刻蝕，以將其加工成反射鏡11a。金層的刻蝕劑可以是碘化鉀溶液，鉻層的刻蝕劑可以是硝酸鈰二銨溶液。
如圖4C所示，在頂部硅層101上形成氧化物膜圖案110和抗蝕膜圖案111，而在底部硅層102上形成氧化物膜圖案112。氧化物膜圖案110具有規(guī)定的結(jié)構(gòu)，與振蕩部件10(反射鏡支撐部分M、橫梁B和梳狀電極E1)和框架21(框架部分F1和F2)相對(duì)應(yīng)?？刮g膜圖案111具有規(guī)定的結(jié)構(gòu)，與扭力桿22a(扭力桿T1和T2)相對(duì)應(yīng)。氧化物膜圖案112具有規(guī)定的結(jié)構(gòu)，與框架21(框架部分F1和F2)和固定梳狀電極23(梳狀電極E2)相對(duì)應(yīng)。
如圖4D所示，以氧化物膜圖案110和抗蝕膜圖案111作為掩模，對(duì)頂部硅層101進(jìn)行DRIE(深度反應(yīng)離子刻蝕)，直至達(dá)到規(guī)定的深度。例如這個(gè)深度可以是5μm，對(duì)應(yīng)于扭力桿T1和T2的厚度?？赏ㄟ^(guò)博仕工藝(Bosch process)適當(dāng)進(jìn)行DRIE，由此交替進(jìn)行刻蝕和側(cè)壁保護(hù)。對(duì)于下述DRIE，優(yōu)選采用博仕工藝。
然后，如圖5A所示，使用脫模劑(parting agent)去除抗蝕膜圖案111。對(duì)于脫模劑可以使用科萊恩(日本)公司(Clariant(Japan)K.K.)的“AZRemover 700”。
如圖5B所示，以氧化物膜圖案110作為掩模，對(duì)頂部硅層101進(jìn)行DRIE，直至達(dá)到絕緣層103，從而使剩余部分形成扭力桿T1和T2。通過(guò)此刻蝕工藝，形成振蕩部件10(反射鏡支撐部分M、橫梁B和梳狀電極E1)、扭力桿22a(扭力桿T1和T2)和框架21的一部分(框架部分F1和F2)。
如圖5C所示，以氧化物膜圖案112作為掩模，對(duì)底部硅層102進(jìn)行DRIE，直至達(dá)到絕緣層103。因此，形成部分框架21(框架部分F1和F2)和梳狀電極E2(固定梳狀電極23)。
例如，如圖5D所示，使用干刻蝕和濕刻蝕法去除絕緣層103和氧化物膜圖案110、112的暴露部分。對(duì)于干刻蝕法，可以使用CF4或CHF3為刻蝕氣體。對(duì)于濕刻蝕法，刻蝕劑可以是含有氫氟酸和氟化銨的緩沖氫氟酸(BHF)。
通過(guò)上述步驟，制備出反射鏡支撐部分M、橫梁B、框架部分F1和F2、扭力桿T1和T2以及梳狀電極E1和E2，由此獲得所需的微反射鏡X1。
在微反射鏡X1中，使梳狀電極12和13負(fù)載合適的電位，使振蕩部件10(由此反射鏡支撐部分11)繞旋轉(zhuǎn)軸A1旋轉(zhuǎn)。通過(guò)內(nèi)部導(dǎo)電通路(形成在框架21內(nèi)部)、導(dǎo)電的扭力桿22a和導(dǎo)電的橫梁13實(shí)現(xiàn)在可動(dòng)梳狀電極12上施加電位。優(yōu)選地，梳狀電極12可以接地。當(dāng)可動(dòng)梳狀電極12和固定梳狀電極23之間產(chǎn)生靜電力時(shí)，振蕩部件10圍繞軸A1旋轉(zhuǎn)，并在靜電力和扭力桿22a的恢復(fù)力平衡時(shí)振蕩部件10停止旋轉(zhuǎn)。在平衡狀態(tài)時(shí)，兩個(gè)電極12和23置于如圖6和圖7所示的位置。顯而易見(jiàn)，通過(guò)改變梳狀電極12、23上施加的電位可以調(diào)整振蕩部件10的最大旋轉(zhuǎn)角。另一方面，當(dāng)去掉靜電力時(shí)，扭力桿22a恢復(fù)到初始狀態(tài)(自然狀態(tài))，從而使振蕩部件10回到水平位置，如圖3所示。通過(guò)振蕩部件10的這種操作，可以通過(guò)在反射鏡支撐部分11上形成的反射鏡11a的反射來(lái)改變反射光的方向。
在微反射鏡X1中，扭轉(zhuǎn)接頭22(其限定了振蕩部件10的旋轉(zhuǎn)軸A1)比反射鏡支撐部分11窄，并連接到延伸自反射鏡支撐部分11的橫梁13上。此外，在旋轉(zhuǎn)軸A1的縱向上扭轉(zhuǎn)接頭22與反射鏡支撐部分11重疊。通過(guò)這樣設(shè)置，反射鏡支撐部分11和扭轉(zhuǎn)接頭22在軸A1的縱向上都可以足夠長(zhǎng)，而元件X1作為整體沿旋轉(zhuǎn)軸A1的縱向上尺寸要小。通過(guò)此大反射鏡支撐部分和長(zhǎng)扭轉(zhuǎn)接頭，微反射鏡元件X1顯現(xiàn)出良好的光反射性能。
依照上述實(shí)施例，驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)由兩個(gè)梳狀電極12和23的組合來(lái)提供。然而本發(fā)明并不局限于這種方案。例如，驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)可以由兩個(gè)(或更多)相對(duì)的平面導(dǎo)電極板(或電極)構(gòu)成，在這些電極之間產(chǎn)生使上述“功能部件”圍繞旋轉(zhuǎn)軸A1旋轉(zhuǎn)的靜電力。這時(shí)，其中的一個(gè)平面電極(下文稱(chēng)為“第一平面電極”)可以代替梳狀電極12(從而，該電極通過(guò)橫梁13與反射鏡支撐部分11相連接)。另一個(gè)平面電極，或者說(shuō)第二平面電極可以設(shè)置在附加基本襯底上(可從下面固定在框架21上)，從而面對(duì)第一平面電極。
圖8顯示了包含若干上述微反射鏡元件X1的微反射鏡陣列Y。在此圖示中，五個(gè)微反射鏡元件被組合成一個(gè)單元，但本發(fā)明并不限制微反射鏡元件的具體數(shù)量。
在微反射鏡陣列Y中，五個(gè)微反射鏡元件X1被排列成沿旋轉(zhuǎn)軸A1延伸的陣列。因此，各個(gè)反射鏡元件的反射鏡11a排列成與軸A1平行的陣列。如上所述，在旋轉(zhuǎn)軸A1的縱向上單個(gè)微反射鏡元件X1的尺寸小。因此，在旋轉(zhuǎn)軸A1的縱向上微反射鏡陣列Y的尺寸也小。此外，在陣列Y中，任何一個(gè)反射鏡11a都緊緊挨著相鄰的一個(gè)或多個(gè)反射鏡11a。從而所有的反射鏡11a可以在旋轉(zhuǎn)軸A1的縱向上高密度的排列。
現(xiàn)在參照?qǐng)D9-11，圖9-11說(shuō)明了根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的微反射鏡元件X2。圖9是元件X2的平面圖。圖10是另一個(gè)平面圖，其去掉反射鏡支撐部分，以顯示其它被掩蓋的組件。圖11是沿圖9中的線(xiàn)XI-XI的剖面圖。
微反射鏡元件X2包括振蕩部件30、框架41、扭轉(zhuǎn)接頭42、固定梳狀電極43、基本襯底51以及一對(duì)平面條狀電極52和53。
振蕩部件30包含反射鏡支撐部分31、可動(dòng)梳狀電極32和橫梁33。用于反射光的反射鏡31a設(shè)置在反射鏡支撐部分31的上表面上。反射鏡支撐部分31可由導(dǎo)電的硅材料制備，而反射鏡31a可由金制備。在本說(shuō)明書(shū)中，反射鏡支撐部分31和其上形成的反射鏡31a的組合可以對(duì)應(yīng)可動(dòng)的“功能部件”。如圖9所示，反射鏡支撐部分31的長(zhǎng)度L1可以在20-200μm之間。梳狀電極32和橫梁33的結(jié)構(gòu)與前文梳狀電極12和橫梁13的結(jié)構(gòu)相同。
例如，框架41環(huán)繞著振蕩部件30，框架41可以使用硅材料制備。雖然在圖中沒(méi)有顯示，但是框架41設(shè)置有一個(gè)內(nèi)部導(dǎo)電通路貫穿框架本體的內(nèi)部。
扭轉(zhuǎn)接頭42含有一對(duì)扭力桿42a。每個(gè)扭力桿42a被連接在振蕩部件30的橫梁33和框架41之間。
每個(gè)扭力桿42a延伸在橫梁33和框架41之間，以連接橫梁33和框架41。扭力桿42a在厚度上小于橫梁33和框架41(如圖3中所示的扭力桿22a)。扭轉(zhuǎn)接頭42(或者說(shuō)一對(duì)扭力桿42a)限定了一個(gè)旋轉(zhuǎn)軸A2，振蕩部件30(由此反射鏡支撐部分31)繞旋轉(zhuǎn)軸A2旋轉(zhuǎn)。如圖9所示，旋轉(zhuǎn)軸A2垂直于D1的方向延伸，因此也垂直于橫梁33。優(yōu)選地，旋轉(zhuǎn)軸A2通過(guò)或靠近振蕩部件30的重心。扭力桿42a可以使用導(dǎo)電的硅材料制備，因此上述的內(nèi)部導(dǎo)電通路(設(shè)置在框架41內(nèi)部)通過(guò)扭力桿42a與橫梁33進(jìn)行電氣聯(lián)接。
固定的梳狀電極43固定在框架41上。在操作時(shí)，在固定的梳狀電極43和可動(dòng)的梳狀電極32之間產(chǎn)生靜電力。固定的電極43可以使用導(dǎo)電的硅材料制備。在振蕩部件30的非工作狀態(tài)或待機(jī)狀態(tài)下，兩個(gè)梳狀電極32和43是水平的，并且處在不同的高度上。兩個(gè)梳狀電極32和43為避免干擾在橫向上也相互偏置，否則當(dāng)振蕩部件30工作時(shí)會(huì)產(chǎn)生干擾。
可由硅材料制備的的基本襯底51固定在框架41上，如圖11所示。例如，框架41和基本襯底51通過(guò)倒裝鍵合法相互附著在一起。如圖10所示，條狀電極52和53形成在基本襯底51上，并在旋轉(zhuǎn)軸A2的縱向上兩個(gè)電極相互隔開(kāi)。此外，如圖11所示，條狀電極52和53面對(duì)反射鏡支撐部分31。雖然在圖中沒(méi)有顯示，但是電極52和53與基本襯底51上形成的布線(xiàn)圖案相連。
在微反射鏡X2中，梳狀電極32和43上負(fù)載合適的電位，以使振蕩部件30(由此反射鏡支撐部分31)圍繞旋轉(zhuǎn)軸A2旋轉(zhuǎn)。通過(guò)內(nèi)部導(dǎo)電通路(在形成在框架41內(nèi)部)、導(dǎo)電的扭力桿42a和導(dǎo)電的橫梁33實(shí)現(xiàn)在可動(dòng)梳狀電極32上施加電位。優(yōu)選地，梳狀電極32可以接地。顯而易見(jiàn)，通過(guò)改變梳狀電極32和43上施加的電位可以調(diào)整振蕩部件30的旋轉(zhuǎn)角。
微反射鏡元件X2具有第一實(shí)施例的微反射鏡元件X1所沒(méi)有的其它特性，詳見(jiàn)下文。具體地在元件X2中，在條狀電極52、53中選定的一個(gè)電極和反射鏡支撐部分31(支撐部分31和可動(dòng)梳狀電極32連接在一起，以與電極32保持相同的電勢(shì))之間產(chǎn)生靜電力。參照?qǐng)D11，當(dāng)在條狀電極52上負(fù)載設(shè)定的電位時(shí)，在電極52和支撐部分31之間產(chǎn)生靜電力S1。與之相似，當(dāng)在條狀電極53上負(fù)載設(shè)定的電位時(shí)，在電極53和支撐部分31之間產(chǎn)生靜電力S2。每個(gè)靜電力S1和S2是吸引力還是排斥力與條狀電極52和53上施加的電位有關(guān)。
按照上述方案，可以防止振蕩部件30(和反射鏡支撐部分31)圍繞除旋轉(zhuǎn)軸A2之外的其它軸異常旋轉(zhuǎn)移動(dòng)。在圖9和圖11中給出了由附圖標(biāo)記A2’表示的異常軸的例子，其垂直于正常旋轉(zhuǎn)軸A2延伸。
這種穩(wěn)定位置功能使反射鏡支撐部分31平行于旋轉(zhuǎn)軸A2，從而使反射鏡31a也平行于旋轉(zhuǎn)軸A2。因此，可以確保反射鏡31a能夠正確的反射光。
依據(jù)本發(fā)明，可以通過(guò)用磁力代替上述靜電力來(lái)實(shí)現(xiàn)位置穩(wěn)定。具體來(lái)說(shuō)，在基本襯底51上設(shè)置一對(duì)在旋轉(zhuǎn)軸A2的縱向上相互隔開(kāi)的扁平線(xiàn)圈，來(lái)替代條狀電極52和53時(shí)，在反射鏡支撐部分31的下表面固定一塊永磁體。在基本襯底51上形成的布線(xiàn)圖案可連接到扁平線(xiàn)圈，用以給線(xiàn)圈供電。工作中，在永磁體和扁平線(xiàn)圈之間產(chǎn)生吸引力或排斥力，從而使振蕩部件30保持在合適的位置上。通過(guò)改變施加到線(xiàn)圈的電壓可以調(diào)節(jié)磁力的大小。
圖12-15圖解了本發(fā)明第三實(shí)施例的微反射鏡元件X3。圖12是元件X3的平面圖。圖13、14和15分別是沿著圖12中的線(xiàn)XIII-XIII、XIV-XIV和XV-XV的剖面圖。
微反射鏡元件X3包括振蕩部件60、框架71、扭轉(zhuǎn)接頭72和固定梳狀電極73、74。
振蕩部件60包含反射鏡支撐部分61、可動(dòng)梳狀電極62和64以及橫梁63。在反射鏡支撐部分61的上表面上設(shè)置有用于反射光的反射鏡61a。反射鏡支撐部分61可以使用導(dǎo)電的硅材料制備，而反射鏡61a可以使用金制備。在說(shuō)明書(shū)中，反射鏡支撐部分61和其上形成的反射鏡61a的組合可以對(duì)應(yīng)可動(dòng)“功能部件”。例如，如圖12所示反射鏡支撐部分61的寬度L1可以在20-200μm之間。梳狀電極62和橫梁63的結(jié)構(gòu)與上述梳狀電極12和橫梁13的結(jié)構(gòu)相同。如圖15所示，梳狀電極64固定在反射鏡支撐部分61上，該梳狀電極可由導(dǎo)電的硅材料制備。梳狀電極64通過(guò)內(nèi)嵌在電極64和支撐部分61里的導(dǎo)電插頭(圖中沒(méi)有顯示)電連接到反射鏡支撐部分61。
框架71環(huán)繞著振蕩部件60。框架21可以使用硅材料制備。雖然在圖中沒(méi)有顯示，但是框架71設(shè)置有一個(gè)內(nèi)部導(dǎo)電通路貫穿框架本體的內(nèi)部。
扭轉(zhuǎn)接頭72含有一對(duì)扭力桿72a。每個(gè)扭力桿72a延伸在振蕩部件60的橫梁63和框架71之間，用以連接橫梁63和框架71。如圖15所示，扭力桿72a在厚度上小于橫梁63和框架71。扭轉(zhuǎn)接頭72(或者說(shuō)一對(duì)扭力桿72a)限定了旋轉(zhuǎn)軸A3，振蕩部件60(由此反射鏡支撐部分61)繞旋轉(zhuǎn)軸A3旋轉(zhuǎn)。如圖12所示，旋轉(zhuǎn)軸A3垂直于D1方向延伸，因此也垂直于橫梁63。優(yōu)選地，旋轉(zhuǎn)軸A3通過(guò)或靠近振蕩部件60的重心。扭力桿72a可以使用導(dǎo)電的硅材料制備，因此上述的內(nèi)部導(dǎo)電通路(在框架71內(nèi)部)通過(guò)扭力桿72a電連接至橫梁63。
如圖15所示，梳狀電極73固定在框架71上。在工作中，梳狀電極73和梳狀電極62之間產(chǎn)生靜電力。例如，梳狀電極73可以使用導(dǎo)電的硅材料制備。如圖13和15所示，在振蕩部件60的非工作狀態(tài)或待機(jī)狀態(tài)下，兩個(gè)梳狀電極62和73是水平的，并且處在不同的高度上。兩個(gè)梳狀電極62和73為避免干擾在橫向上也相互偏置，否則當(dāng)振蕩部件60工作時(shí)會(huì)產(chǎn)生干擾。
如圖12和15所示，梳狀電極74固定在框架71上。在操作時(shí)，梳狀電極74和梳狀電極64之間產(chǎn)生靜電力。例如，梳狀電極74可以使用導(dǎo)電的硅材料制備。如圖14和15所示，在振蕩部件60的非工作狀態(tài)或待機(jī)狀態(tài)下，兩個(gè)梳狀電極64和74是水平的，并且處在不同的高度上。為避免干擾，兩個(gè)梳狀電極64和74在側(cè)面上也相互偏置，否則當(dāng)振蕩部件60工作時(shí)會(huì)產(chǎn)生干擾。
可以通過(guò)MEMS技術(shù)由材料襯底來(lái)制備微反射鏡元件X3，如上文關(guān)于第一實(shí)施例的微反射鏡元件X1所述。
微反射鏡X3中，梳狀電極62和64以及振蕩部件60上負(fù)載合適的電位，同時(shí)梳狀電極73和74上負(fù)載合適的電位，以促使振蕩部件60(由此使反射鏡支撐部分61)繞旋轉(zhuǎn)軸A3旋轉(zhuǎn)。通過(guò)內(nèi)部導(dǎo)電通路(形成在框架71內(nèi)部)和導(dǎo)電的扭力桿72a來(lái)實(shí)現(xiàn)在振蕩部件60上施加電位。優(yōu)選地，振蕩部件60以及梳狀電極62和64可以接地。當(dāng)梳狀電極62和梳狀電極73之間以及梳狀電極64和梳狀電極74之間產(chǎn)生靜電力時(shí)，電極62被拉向電極73，并相互嚙合在一起，同時(shí)電極64被拉向電極74，也相互嚙合在一起。因此，振蕩部件60圍繞軸A3旋轉(zhuǎn)，并當(dāng)靜電力和扭力桿72a的恢復(fù)力達(dá)到平衡時(shí)振蕩部件停止旋轉(zhuǎn)。顯而易見(jiàn)，通過(guò)改變梳狀電極73和74上施加的電位可以調(diào)整振蕩部件60的最大旋轉(zhuǎn)角。
微反射鏡元件X3具有兩套驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)，其中一個(gè)由梳狀電極62和73構(gòu)成，另一個(gè)由梳狀電極64和74構(gòu)成。按照這種方案，兩套驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)可以共同驅(qū)動(dòng)振蕩部件60繞軸A3在同一方向上旋轉(zhuǎn)。因此，與單驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)相比，微反射鏡元件X3的驅(qū)動(dòng)電壓可以降低。
圖16-19示出了本發(fā)明第四實(shí)施例的微反射鏡元件X4。圖16是元件X4的平面圖。圖17、18和19分別是沿著圖16中的線(xiàn)XVII-XVII、XVIII-XVIII和XIX-XIX的剖面圖。
微反射鏡元件X4包括振蕩部件80、內(nèi)部框架91、外部框架92、扭轉(zhuǎn)接頭93-94、橫梁95以及梳狀電極96、97和98。
振蕩部件80包含反射鏡支撐部分81、梳狀電極82和橫梁83。在反射鏡支撐部分81的上表面上設(shè)置有用于反射光的反射鏡81a。反射鏡支撐部分81可以使用導(dǎo)電的硅材料制備，而反射鏡81a可以使用金制備。在說(shuō)明書(shū)中，支撐部分81和其上形成的反射鏡81a的組合可以對(duì)應(yīng)可動(dòng)“功能部件”。例如，如圖16所示，反射鏡支撐部分81的長(zhǎng)度L1可以在20-200μm之間。梳狀電極82和橫梁83的結(jié)構(gòu)與梳狀電極12和橫梁13的結(jié)構(gòu)相同。
內(nèi)部框架91環(huán)繞著振蕩部件80，框架91可以使用硅材料制備。雖然在圖中沒(méi)有顯示，但是框架91設(shè)置有一個(gè)內(nèi)部導(dǎo)電通路貫穿框架本體。例如，如圖16所示，框架91的長(zhǎng)度L3可以在30-300μm之間。長(zhǎng)度L3大于反射鏡支撐部分81的長(zhǎng)度L1。
外部框架92環(huán)繞著內(nèi)部框架91，框架92可以使用硅材料制備。雖然沒(méi)有在圖中顯示，但是框架92設(shè)置有一個(gè)內(nèi)部導(dǎo)電通路貫穿框架本體。
扭轉(zhuǎn)接頭93含有一對(duì)扭力桿93a。每個(gè)扭力桿93a延伸在振蕩部件80的橫梁83和內(nèi)部框架91之間，以連接橫梁83和框架91。如圖19所示，每個(gè)扭力桿93a在厚度上小于橫梁83和框架91。扭轉(zhuǎn)接頭93(扭力桿93a)限定了振蕩部件80(由此反射鏡支撐部分81)的旋轉(zhuǎn)軸A4。如圖16所示，旋轉(zhuǎn)軸A4垂直交叉于沿D1方向延伸的橫梁83。優(yōu)選地，旋轉(zhuǎn)軸A4通過(guò)或靠近振蕩部件80的重心。扭力桿93a可以使用導(dǎo)電的硅材料制備，因此上述內(nèi)部導(dǎo)電通路(設(shè)置在框架91內(nèi)部)通過(guò)扭力桿93a電連接至橫梁83。
如圖19所示，梳狀電極96固定在框架91上。在工作中，梳狀電極96和梳狀電極82之間產(chǎn)生靜電力。例如，梳狀電極96可以使用導(dǎo)電的硅材料制備。相互之間電隔離的梳狀電極96和梳狀電極82構(gòu)成微反射鏡元件X4的一個(gè)驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)。如圖17和19所示，在振蕩部件80的非工作狀態(tài)或待機(jī)狀態(tài)下，梳狀電極82和96是水平的，并且處在不同的高度上。為避免干擾，電極82和96在橫向上也相互偏置，否則當(dāng)振蕩部件80工作時(shí)會(huì)產(chǎn)生干擾。
沿圖16所示的D1方向縱向延伸的橫梁95連接內(nèi)部框架91和梳狀電極97。例如，橫梁95的長(zhǎng)度L4可以在3-30μm之間。長(zhǎng)度L4小于內(nèi)部框架91的長(zhǎng)度L3。例如，橫梁95可以使用導(dǎo)電的硅材料制備。
扭轉(zhuǎn)接頭94含有一對(duì)扭力桿94a。每個(gè)扭力桿94a延伸在橫梁95和外部框架92之間，以連接橫梁95和框架92。如圖19所示，每個(gè)扭力桿94a在厚度上小于橫梁95和框架92。一對(duì)扭力桿94a，或者說(shuō)扭轉(zhuǎn)接頭94限定了框架91和振蕩部件80的旋轉(zhuǎn)軸A4’(因此也限定了反射鏡支撐部分81的旋轉(zhuǎn)軸)。如圖16所示，旋轉(zhuǎn)軸A4’垂直相交于沿D1方向延伸的橫梁95，并且平行于另一個(gè)旋轉(zhuǎn)軸A4。扭力桿94a可以使用導(dǎo)電的硅材料制備，該扭力桿94a電連接外部框架92中設(shè)置的內(nèi)部導(dǎo)電通路和橫梁95。
相互之間電隔離的梳狀電極97和梳狀電極98構(gòu)成微反射鏡元件X4的一個(gè)驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)。在工作中，電極97和電極98之間產(chǎn)生靜電力。梳狀電極97與橫梁95進(jìn)行電氣聯(lián)接和機(jī)械連接。如圖16和19所示，電極98固定在外部框架92上。通過(guò)內(nèi)嵌在橫梁95和電極97里的導(dǎo)電插頭(圖中沒(méi)有顯示)來(lái)實(shí)現(xiàn)橫梁95與梳狀電極97之間的導(dǎo)電。如圖18和19所示，在內(nèi)部框架91的非工作狀態(tài)或待機(jī)狀態(tài)下，梳狀電極97和98是水平的，并且處在不同的高度上。為避免干擾，梳狀電極97和98在橫向上也相互偏置，否則當(dāng)內(nèi)部框架91旋轉(zhuǎn)時(shí)會(huì)產(chǎn)生干擾。例如，電極97和98可以使用導(dǎo)電的硅材料制備。
可以通過(guò)MEMS技術(shù)由材料襯底來(lái)制備微反射鏡元件X4，如上文關(guān)于第一實(shí)施例的微反射鏡元件X1所述。
微反射鏡元件X4中，在梳狀電極82和96上負(fù)載合適的電位，以促使振蕩部件80圍繞旋轉(zhuǎn)軸A4旋轉(zhuǎn)。此外，在微反射鏡元件X4中，可以通過(guò)在梳狀電極97和98上負(fù)載合適的電位，使內(nèi)部框架91與振蕩部件80一起圍繞旋轉(zhuǎn)軸A4’旋轉(zhuǎn)。
在微反射鏡元件X4中，限定旋轉(zhuǎn)軸A4的扭轉(zhuǎn)接頭93與橫梁83連接，橫梁83比反射鏡支撐部分81窄并且延伸自反射鏡支撐部分81。如圖16所示，反射鏡支撐部分81和扭轉(zhuǎn)接頭93在D2方向上(旋轉(zhuǎn)軸A4的縱向上)相互重疊。因此，反射鏡支撐部分81和扭轉(zhuǎn)接頭93在D2方向上可以足夠長(zhǎng)，而元件X4作為整體在D2方向上的尺寸要小。與之相似，限定旋轉(zhuǎn)軸A4’的扭轉(zhuǎn)接頭94與橫梁95連接，橫梁95比內(nèi)部框架91窄并且延伸自?xún)?nèi)部框架91。同時(shí)，框架91和扭轉(zhuǎn)接頭94在D2方向上相互重疊。從而，框架91和扭轉(zhuǎn)接頭94在D2方向上可以足夠長(zhǎng)，同時(shí)元件X4作為整體在D2方向上的尺寸要小。通過(guò)大的反射鏡支撐部分和長(zhǎng)的扭轉(zhuǎn)接頭，可產(chǎn)生良好的光反射性能。
由此描述了本發(fā)明，顯然可以很多方式對(duì)其進(jìn)行改變。這些改變不視為偏離了本發(fā)明的宗旨和范疇，并且所有這些改變，其對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言是顯而意見(jiàn)的，應(yīng)包含在權(quán)利要求書(shū)的范疇內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種微振蕩元件，包括第一框架；可動(dòng)功能部件；第一驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)；橫梁，其從該功能部件延伸到該驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)；以及第一扭轉(zhuǎn)接頭，用以使該框架和該橫梁相互連接，該接頭限定第一旋轉(zhuǎn)軸，該功能部件繞該第一旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)，該第一旋轉(zhuǎn)軸與該橫梁的縱向相交叉；其中，在該旋轉(zhuǎn)軸的縱向上該橫梁比該功能部件短。
2.如權(quán)利要求1所述的微振蕩元件，其中該驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括共同產(chǎn)生靜電力的第一梳狀電極和第二梳狀電極，該第一梳狀電極固定在該橫梁上，該第二梳狀電極固定在該框架上。
3.如權(quán)利要求1所述的微振蕩元件，還包括第二驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，該第二驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)連接到該功能部件，并關(guān)于該功能部件在位置上與該橫梁相對(duì)。
4.如權(quán)利要求3所述的微振蕩元件，其中該第一驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和該第二驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)力，以使該功能部件沿同一方向旋轉(zhuǎn)。
5.如權(quán)利要求3所述的微振蕩元件，其中該第二驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括共同產(chǎn)生靜電力的第一梳狀電極和第二梳狀電極，該第一梳狀電極固定在該功能部件上，該第二梳狀電極固定在該框架上。
6.如權(quán)利要求1所述的微振蕩元件，還包括第二框架、第二扭轉(zhuǎn)接頭和附加驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，其中該第二扭轉(zhuǎn)接頭使該第一框架和該第二框架相互連接并限定用于該第一框架附加旋轉(zhuǎn)的第二旋轉(zhuǎn)軸，該附加驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)用于產(chǎn)生使該第一框架附加旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動(dòng)力。
7.如權(quán)利要求6所述的微振蕩元件，其中該第一旋轉(zhuǎn)軸和該第二旋轉(zhuǎn)軸相互平行。
8.如權(quán)利要求1所述的微振蕩元件，此外還包括位置調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，該位置調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)分別向該功能部件的兩個(gè)區(qū)域施加位置調(diào)節(jié)力，上述功能部件的兩個(gè)區(qū)域沿該旋轉(zhuǎn)軸的縱向上彼此隔開(kāi)。
9.如權(quán)利要求8所述的微振蕩元件，其中該位置調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)包括面對(duì)該功能部件的第一平面電極和第二平面電極，該第一平面電極和該第二平面電極在該旋轉(zhuǎn)軸的縱向上彼此隔開(kāi)。
10.一種微振蕩元件，包括框架；振蕩部件，該振蕩部件包括可動(dòng)功能部件、第一電極及從該功能部件延伸到該第一電極的橫梁；扭轉(zhuǎn)接頭，用以使該框架和該橫梁相互連接，該扭轉(zhuǎn)接頭限定一個(gè)旋轉(zhuǎn)軸，該振蕩部件繞該旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)，該旋轉(zhuǎn)軸與該橫梁的縱向相交叉；以及第二電極，該第二電極與該第一電極共同產(chǎn)生用以使該振蕩部件旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動(dòng)力；其中，在該旋轉(zhuǎn)軸的縱向上，該橫梁比該功能部件短。
11.如權(quán)利要求10所述的微振蕩元件，其中該第一電極包括一個(gè)梳狀電極，該第二電極包括固定在該框架上的另一個(gè)梳狀電極。
12.如權(quán)利要求10所述的微振蕩元件，還包括基本部件，其中該第一電極包括一個(gè)平板電極，該第二電極包括設(shè)置在該基本部件上的另一個(gè)平板電極，以面對(duì)該第一電極。
13.如權(quán)利要求10所述的微振蕩元件，此外還包括第三電極和第四電極，其中該第三電極固定在該功能部件上，并且關(guān)于功能部件在位置上與該橫梁相對(duì)，該第四電極和該第三電極共同產(chǎn)生用以使該振蕩部件旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動(dòng)力。
14.如權(quán)利要求13所述的微振蕩元件，其中該第三電極包括一個(gè)梳狀電極，該第四電極包括固定在該框架上的另一個(gè)梳狀電極。
15.一種微振蕩元件，包括第一框架和第二框架；可動(dòng)功能部件；第一驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和第二驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)；第一橫梁，其從該功能部件延伸至該第一驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)；第一扭轉(zhuǎn)接頭，用以使該第一框架和該第一橫梁相互連接，該第一扭轉(zhuǎn)接頭限定第一旋轉(zhuǎn)軸，該功能部件繞該第一旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)，該第一旋轉(zhuǎn)軸與該第一橫梁的縱向相交叉；第二橫梁，其從該第一框架延伸到該第二驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)；以及第二扭轉(zhuǎn)接頭，用以使該第二框架和該第二橫梁相互連接，該第二扭轉(zhuǎn)接頭限定第二旋轉(zhuǎn)軸，該第一框架繞該第二旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)，該第二旋轉(zhuǎn)軸與該第二橫梁的縱向相交叉；其中，在該第一旋轉(zhuǎn)軸的縱向上該第一橫梁比該功能部件短，在該第二旋轉(zhuǎn)軸的縱向上該第二橫梁比該第一框架短。
16.如權(quán)利要求15所述的微振蕩元件，其中該第一旋轉(zhuǎn)軸和該第二旋轉(zhuǎn)軸相互平行。
17.如權(quán)利要求15所述的微振蕩元件，其中該第一驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括共同產(chǎn)生靜電力的第一梳狀電極和第二梳狀電極，該第一梳狀電極固定在該第一橫梁上，該第二梳狀電極固定在該第一框架上。
18.如權(quán)利要求15所述的微振蕩元件，其中該第二驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括共同產(chǎn)生靜電力的第一梳狀電極和第二梳狀電極，該第一梳狀電極固定在該第二橫梁上，該第二梳狀電極固定在該第二框架上。
全文摘要
一種微振蕩元件包括框架、可動(dòng)功能部件、驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、從該功能部件延伸到該驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的橫梁、以及使該框架和該橫梁相互連接的扭轉(zhuǎn)接頭。該接頭限定了一個(gè)旋轉(zhuǎn)軸，該功能部件繞該旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)。該旋轉(zhuǎn)軸與該橫梁的縱向垂直。在該旋轉(zhuǎn)軸縱向上該橫梁比該功能部件短。
文檔編號(hào)G02B26/00GK1690766SQ200410078620
公開(kāi)日2005年11月2日 申請(qǐng)日期2004年9月14日 優(yōu)先權(quán)日2004年4月20日
發(fā)明者壺井修, 高馬悟覺(jué), 奧田久雄, 曾根田弘光, 上田知史, 佐脅一平, 中村義孝 申請(qǐng)人:富士通株式會(huì)社, 富士通媒體部品株式會(huì)社