[发明专利]微机电系统元件

说明书

技术领域

本发明涉及一种微机电系统(microelectromechanicalsystem,MEMS)元件。

背景技术

随着科技的发展，机械元件可制造得较小。举例而言，可通过半导体制作工艺来制造微小的机械元件(例如，MEMS元件)，且可通过电力来驱动MEMS元件。因此，包含MEMS元件的装置或元件(例如，电子元件)可制造得较小或通过使用大量的MEMS单元而实现较多或较好的功能。

数字微镜元件(digitalmicro-mirrordevice,DMD)为一种MEMS元件，且具有配置成阵列且由电力驱动的多个微镜(micro-mirror)。DMD可充当反射性显示面板。与具有液晶层以及导致大量光损失的偏光器的液晶显示面板相比，DMD具有高反射率的微镜以便实现高的光效率。

在DMD中，通过静电力来驱动微镜的摆动(swing)。当微镜摆动至开启状态时，微镜将光自照明系统反射至投影镜头。当微镜摆动至关闭状态时，微镜将光反射至偏离投影镜头的方向。开启状态的时间长与关闭状态的时间长的比率决定画面中的像素的灰度。如何有效地使用静电力来切换微镜的状态及如何改良DMD的使用寿命对于实现高可靠性、大操作范围(operationwindow)以及长使用寿命的显示器是重要的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种MEMS元件，其具有大操作范围、高可靠性以及长使用寿命。

根据本发明的实施例，提供一种MEMS元件，包含基板以及配置于基板上的至少一个MEMS单元。MEMS单元包含至少一个第一电极、至少一个第二电极、至少一个着陆部件以及铰链层。第一电极配置于基板上。第二电极配置于基板上。着陆部件配置于基板上。铰链层包含铰链部分以及至少一个悬臂部分。铰链部分连接至第二电极。悬臂部分连接至铰链部分。悬臂部分具有第一开口以及配置于第一开口中且连接至第一开口的至少一侧的至少一个弹簧。当电压差存在于第一电极与第二电极之间时，铰链部分变形且弹簧因此触碰着陆部件。

在根据本发明的实施例的MEMS元件中，在铰链部分变形后，弹簧触碰着陆部件。因此，当第一电极与第二电极之间的电压差消失时，弹力使悬臂部分较容易离开着陆部件，且有效地防止了悬臂部分黏附于着陆部件上。因此，铰链层对电压差的回应得以改良，以使得所施加的电压的量值以及时间点的操作范围扩大，且MEMS元件的可靠性提高。此外，因为弹力使悬臂部分较容易离开着陆部件，所以用以切换铰链层的状态的静电力可减小。因此，悬臂部分撞击着陆部件的力减小，以便提高MEMS元件的使用寿命。

为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附的附图作详细说明如下。

附图说明

图1A为本发明的实施例的MEMS元件的示意性横截面图；

图1B为图1A中的MEMS元件的示意性分解图；

图1C为图1A中的铰链层的示意性俯视图；

图2A及图2B为在铰链部分变形时分别处于两种不同状态的如图1A所示的MEMS元件的示意性横截面图；

图3A为本发明的另一实施例的铰链层的示意性俯视图；

图3B为图3A的实施例的第一间隔物层的示意性俯视图；

图4为本发明的另一实施例的铰链层的示意性俯视图；

图5为本发明的另一实施例的铰链层的示意性俯视图；

图6为本发明的另一实施例的铰链层的示意性俯视图；

图7为本发明的另一实施例的MEMS元件的示意性俯视图。

符号说明

100、100e：MEMS元件

110：基板

200：MEMS单元

210：第一电极

220：第二电极

230：着陆部件

240、240a、240b、240c、240d：铰链层

241、241a、241d：第一开口

242：铰链部分

243、243a、243d：弹簧

244：悬臂部分

245：相对侧

245a、245d：侧

246：连接部分

247a、247b、247c、247d：自由末端

248：主要部分

249：相对末端

250：第三电极

260：光学组件

270：第一间隔物层

270a：第一间隔物

272、272a：第二开口