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Die
Erfindung bezieht sich allgemein auf ein mikroelektromechanisches
System oder ein so genanntes MEMS. Spezieller bezieht sich die vorliegende
Erfindung auf eine Schaltvorrichtung, welche ein bewegliches Element,
welches fähig
ist, sich entlang einer definierten Bahn zwischen einer Nullposition
und mindestens einer vorbestimmten Schaltposition hin und her zu
bewegen, ein elastisches Glied, welches das bewegliche Element zu
einer Basis verbindet und mindestens eine stationäre Betätigungselektrode,
die sich in der Nachbarschaft von der besagten mindestens einen
vorbestimmten Schaltposition befindet, umfasst. Die vorliegende Erfindung
bezieht sich auch auf ein Verfahren, um eine solche Schaltvorrichtung
und eine Schalteinheit, die mindestens eine solche Schaltvorrichtung
umfasst, zu betreiben.
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Eine
sehr grosse Vielfalt von mikromechanischen Strukturen, die die Wege
von optischen Strahlen beeinflussen oder schalten, ist bekannt.
Der Zweck von solchen Strukturen ist die Kontrolle, die Verarbeitung und/oder
die Speicherung von Daten von pixelbasierten Bildern.
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Die
Europäische
Patentanmeldung No. 0 510 629 offenbart eine ablenkbare Vorrichtung,
die auf so genannten verformbaren Spiegelvorrichtungen oder DMD
basieren, welche auch als Verschlussvorrichtungen verwendet werden,
um die Passage eines Lichtstrahls selektiv zu verhindern oder zu
verändern.
Für andere Typen
von DMD wird die Vorrichtung mit einer kontrollierbaren Bildschirmplatte
ausgestattet, welche entweder um eine Achse rotieren oder sich vorwärts in Richtung
der Ebene des Substrates in einer kolbenähnlichen Art durch Mittel eines
adäquaten
Drehungsbalkens, eines einseitig eingespannten Balkens oder von
Scharnieren bewegen kann. Andere Beispiele von DMD können zum
Beispiel in U.S. Patent No. 4,229,732 und U.S. Patent No. 5,142,405
gefunden werden.
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U.S.
Patent No. 5,794,761 offenbart eine Schaltungsvorrichtung, die als
Mikroverschlüsse
für optische Anwendungen
verwendet werden kann. 1 ist eine schematische Ansicht
von dieser Schaltvorrichtung. Gemäss diesem Dokument ist das
bewegliche Element 2 oder Schaltelement fähig, sich
zwischen zwei Positionen A und B zu bewegen, um die Passage eines
Lichtstrahls durch eine Öffnung 7 (die
in der Endposition B angeordnet ist), die sich in dem Substrat der
Schaltvorrichtung befindet, selektiv zu unterbrechen. Elektroden 5, 6 sind
in der Nähe
von den Endpositionen A und B platziert. Ein Kontrollschaltkreis 8 wird
angeordnet, um elektrostatische Anziehungskräfte und/oder Abstossungskräfte zu erzeugen,
um die Schaltelement 2 zwischen zwei Endpositionen zu schalten.
Das Schaltelement 2 wird an das Substrat in einer elastischen
Weise (zum Beispiel durch einen flexiblen Balken 3, welcher
an einem seiner Enden an einen Ankerpunkt oder Basis 4 geklemmt
ist) angebracht. Spezieller ist der Balken 3 gemäss diesem
Dokument auf eine solche Weise konstruiert, dass eine elastische
Rückstellkraft,
welche zu einer Nullposition O strebt, in einer wesentlichen Amplitudenbreite
einen höheren
Wert als die elektrostatische Anziehungskraft hat, die von dem Kontrollschaltkreis
und den Elektroden erzeugt wird. Entsprechend sind die Merkmale
von Schaltvorrichtungen, wie ihre Antwortzeit, im Wesentlichen durch
die mechanischen Eigenschaften der Struktur bestimmt.
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Der
Artikel „Elektrostatic
Microshutter Arrays in Polysilicon", G. Perregaux et al. Veröffentlicht
in „CSEM
Scientific and Technical Report 1999", Seite 99, veröffentlicht eine Verbesserung
der oben erwähnten Schaltvorrichtung. 2 ist
eine schematische Ansicht von dieser anderen Schaltvorrichtung.
Elektroden 5, 6 werden entlang der ganzen Länge von
dem flexiblen Balken 3, welcher das Schaltelement 2 mit
dem Substrate verbindet, angeordnet. Stopper 9 sind weiter
auf beiden Seiten von dem flexiblen Balken 3 angeordnet,
um Kurzschlüsse
zwischen dem Balken und den Elektroden zu vermeiden.
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Andere
Typen von optischen Mikroverschlussvorrichtungen können in
U.S. Patent No. 4,383,255 oder U.S. 4,564,836 gefunden werden.
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Gemäss allen
oben genannten Stand der Technik Lösungen wird die Schaltvorrichtung
durch Anziehungskräfte
betätigt,
d.h. die Elektroden werden seitlich in Bezug auf die Bahn des beweglichen
Elements angeordnet, um elektrostatische Kräfte, welche im Wesentlichen
normal zu den zusammenwirkenden Enden der Elektroden und des Schaltelements
sind, zu produzieren. Deshalb werden normalerweise Stopper benötigt, um
die Verschiebung des beweglichen Elements und einen Kurzschluss
zwischen den Elektroden und dem beweglichen Element zu verhindern.
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Der
Kontakt zwischen der Polysilikonoberfläche (oder einem anderen Material)
und den Stoppern kann zu einer extensiven Abnutzung und Schmutzproduktion
und schlussendlich zu dem Anhaften des beweglichen Elements führen. Dieses
so genannte „Anhaftungsproblem" (welches auch Probleme
durch Kapillarkräfte
oder organische und anorganische Verunreinigung umfasst) ist sehr
gut bekannt und ein sehr aktuelles und kritisches Problem mit mikromechanischen
Schaltvorrichtungen. In kleineren Dimensionen erhöht sich
das Anhaftungsproblem mit der Umkehrung des Scaledown-Faktors, mit
einem Übergewichtseffekts
bedingt durch Humidität
und oberflächenbedingten
Ladungen oder anderen Annäherungsfaktoren
(so wie Quantum Van de Walls Kräfte).
Diese Anhaftungskräfte
sind in der gleichen Grössenordnung
wie die Aktivierungskräfte
(um die 0.2 ☐N/☐m2). Sie
haben daher einen signifikanten Einfluss auf die Zuverlässigkeit
des Systems.
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Um
das Problem zu überwinden,
ist es eine Lösung
sich Strukturen ohne Stopper auszudenken. Ohne Stopper hängt die
Kontrolle von den Bewegungen des beweglichen Elements der Schaltvorrichtung
in einem hohen Masse von dem Antriebsniveau oder von einem elastischen
selbst blockierenden Effekt wie dem Ausbeulen ab. Strukturen, die
den Ausbeulungseffekt nutzen, sind jedoch sehr sensitiv zu Technologietoleranzen und
sind deshalb sehr teuer und kompliziert herzustellen.
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Eine
andere Lösung
ist es deshalb, die Substratoberflächen chemisch zu behandeln
und zum Beispiel die Vorrichtung mit einer zusätzlichen Schicht wie Polymer
zu überziehen.
Diese Lösung
erhöht
jedoch die Herstellungskomplexität
der Vorrichtung als auch ihre Kosten. Zusätzlich kann die umfangreiche
Abnutzung von der Beschichtungsschicht nichtsdestotrotz das oben
genannte Haftungsproblem erhöhen.
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Daher
existiert ein Bedürfnis
für einfachere
und zuverlässigere
Lösungen,
um die oben genannten Anhaftungs- und Kurzschlussprobleme zu überwinden.
Ein prinzipielles Ziel der vorliegenden Erfindung ist es also, eine
Lösung
zu schaffen, welche nicht auf das Anhaftungsproblem empfindlich
ist und die so weit wie möglich
unabhängig
von dem Antriebs- und technologischen Problemen, um die Bewegungen
des beweglichen Elements der Schaltvorrichtung zu kontrollieren.
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Ein
anderes Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, eine Lösung zu
schaffen, die nicht unnötig
kompliziert hergestellt werden kann.
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Ein
zweites Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, eine Schaltvorrichtung
zu schaffen, die in einer Matrixkonfiguration angeordnet werden
kann.
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Entsprechend
ist eine Schaltvorrichtung mit den Merkmalen, die in Anspruch 1
angegeben werden, geschaffen worden.
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Es
gibt auch eine Schalteinheit, welche eine Anzahl von solchen Schaltvorrichtungen
umfasst, sowie ein Verfahren, um eine Schaltvorrichtung zu stellen,
mit den Merkmalen, welche in Anspruch 21 angegeben sind.
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Weitere
vorteilhafte Ausführungsformen
der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Gemäss der vorliegenden
Erfindung und im Gegensatz zu Lösungen
im Stand der Technik sind die Betätigungselektroden nicht angeordnet,
um seitlich auf das bewegliche Element einzuwirken und eine elektrostatische
Anziehungskraft zu erzeugen, sondern agieren auf den Frontalrand
des beweglichen Elements (das ist ein Rand, welcher im Wesentlichen
parallel zu der Bewegungsbahn des beweglichen Element ist). Dieses
Antriebsprinzip kann „Elektrostatischer
Randantrieb" genannt
werden, wobei die Bewegung des beweglichen Elements nicht durch
die Anziehungskräfte,
die durch die Betätigungselektroden
generiert werden (wie bei den Stand der Technik-Lösungen),
sondern eher durch seitliche Kräfte,
welche im Wesentlichen parallel zu den zusammenwirkenden Frontalrändern der
stationären
Elektroden und der Elektrode des beweglichen Elements sind, bedingt
ist.
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Im
Rahmen der vorliegenden Erfindung meint eine elektrostatische Anziehungskraft
eine elektrostatische Kraft, welche darauf abzielt, die zusammenwirkenden
Enden der Elektroden näher
zu bringen (oder umgekehrt, welche darauf abzielen, die zusammenwirkenden
Enden auseinander zu bringen), wobei eine seitliche elektrostatische
Kraft eine elektrostatische Kraft meint, welche darauf abzielt,
die zusammenwirkenden Enden der Elektroden in Bezug zueinander auszurichten.
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Gemäss der vorliegenden
Erfindung kann die Schaltvorrichtung wirklich als eine kontaktlose
Struktur konstruiert werden, welche nicht durch die oben genannten
Anhaftungsprobleme beeinflusst wird. In der Tat werden die Stopper
nicht mehr benötigt,
um die Endpositionen des beweglichen Elements zu definieren. Es
ist so, dass das bewegliche Element durch die Invertierung der Kräfte, die
aus der Summe der seitlichen elektrostatischen Kräfte und
der mechanischen Federkräfte,
die auf das bewegliche Element der Vorrichtung einwirken, resultieren,
selbst stabilisierend in seiner ausgewählten Position ist.
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Gemäss der vorliegenden
Erfindung wird die Geometrie derart gewählt, um die Verteilung der
seitlichen elektrostatischen Kräfte
zu verbessern. Weiter wird die Schaltpositionen der Vorrichtung
im Gegensatz zu den Lösungen
des Standes der Technik durch einen Gleichgewichtspunkt zwischen
der seitlichen elektrostatischen Kraft, die durch die Elektroden
auf das bewegliche Element der Vorrichtung ausgeübt wird, und den mechanischen
Federkräften,
die durch das elastische Element, das das bewegliche Element mit
dem Basiselement der Vorrichtung verbindet, ausgeübt wird,
bestimmt. Die Kraft, die aus der Summe von dieser seitlichen elektrostatischen
und der mechanischen Federkraft resultiert, stellt einen Inversionspunkt
um diesen Gleichgewichtspunkt dar.
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Insbesondere
wird die Schaltvorrichtung gemäss
einer Ausführungsform
der Erfindung als Verschlussvorrichtung verwendet, um die Passage
eines Lichtstrahls zu unterbrechen, wobei die Schaltvorrichtung
mit einer Öffnung
versehen ist, die entweder offen oder durch eine Abschirmungsplatte
geschlossen ist.
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Gemäss einer
anderen Ausführungsform
der Erfindung umfasst die Schaltvorrichtung ein optisches Ablenkungselement,
welches senkrecht zu der Ebene der Bewegung der Schaltvorrichtung
angeordnet ist. Solche Vorrichtungen können als Verschluss oder Spiegel
für Lichtstrahlen,
die parallel zu der Ebene der Schaltvorrichtung erzeugt werden,
verwendet werden.
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Gemäss einer
anderen Ausführungsform
der Erfindung wird die Schaltvorrichtung als Ablenkungsvorrichtung
verwendet und betreibt die so genannten „verformbaren Spiegelvorrichtungen" oder DMD, wobei
die Schaltvorrichtung mit einer kontrollierbaren Abschirmungsplatte
ausgestattet ist, die eine reflektierende Oberfläche umfasst, wobei die kontrollierbare
Abschirmungsplatte um mindestens eine Rotationsachse rotiert.
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Es
wird darauf hingewiesen, dass die vorliegende Erfindung vorteilhaft
in optischen Anwendungen angewendet werden kann, um den Durchgang
von Lichtstrahlen zu unterbrechen, zu verändern oder zu kontrollieren,
sie aber keineswegs auf diesen speziellen Typ von Anwendungen beschränkt ist.
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Andere
Aspekte, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden
beim Lesen der folgenden detaillierten Beschreibung von nicht einschränkenden
Beispielen und Ausführungen
ersichtlich, die auf die begleitenden Zeichnungen Bezug nehmen,
wobei
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1 schematisch
eine erste Schaltvorrichtung des Standes der Technik zeigt;
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2 schematisch
eine bekannte Verbesserung der Schaltvorrichtung von 1 zeigt;
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3 schematisch
eine erste Ausführungsform
einer Schaltvorrichtung gemäss
der vorliegenden Erfindung zeigt;
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4 schematisch
eine zweite Ausführungsform
einer Schaltvorrichtung gemäss
der vorliegenden Erfindung zeigt;
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4a schematisch
eine Variante der zweiten Ausführungsform
von der 3 zeigt;
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5 schematisch
eine parallele Elektrodenkonfiguration und die Verteilung der Anziehungs-
und seitlichen elektrostatischen Kräfte zeigt;
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6 schematisch
eine perspektivische Ansicht einer Abweichung ausserhalb der Ebene
von einer freistehenden Struktur gemäss 4a zeigt,
die durch das interne Beanspruchungsprofil zwischen den verschiedenen
Schichten der Struktur und der vorgeschlagenen Balkenkonfiguration,
um diese Abweichung auf der Seite des beweglichen Elements zu kompensieren,
bedingt ist.
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7 schematisch
eine dritte Ausführungsform
einer Schaltvorrichtung gemäss
der vorliegenden Erfindung zeigt;
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8 schematisch
eine vierte Ausführungsform
einer Schaltvorrichtung gemäss
der vorliegenden Erfindung zeigt;
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9 schematisch
eine fünfte
Ausführungsform
einer Schaltvorrichtung gemäss
der vorliegenden Erfindung zeigt, die eine wabenförmige Elektrodenstruktur
umfasst;
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10a und 10b eine
schematische Ober- und eine Seitenansicht einer sechsten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung in der Form einer zweiachsigen, deformierbaren
oder steuerbaren Spiegelvorrichtung zeigt;
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11 schematisch
eine zwei-dimensionale Schalteinheit zeigt, die eine Matrix von
vier Schaltvorrichtungen ähnlich
den Schaltvorrichtungen der 4a umfasst;
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12 schematisch
die Entwicklung der seitlichen elektrostatischen Kräfte und
der mechanischen Federkräfte
illustriert, die auf das bewegliche Element der Schaltvorrichtung
gemäss
einem bevorzugten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung ausgeübt
werden;
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13 schematisch
eine Teilansicht einer Schaltvorrichtung gemäss der vorliegenden Erfindung zeigt,
welche weiter eine optische Ablenkungsabschirmungsplatte trägt, welche
auf dem beweglichen Element senkrecht zu der Bewegungsebene der
Schaltvorrichtung angeordnet ist; und
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14 schematisch
eine optische Schaltvorrichtung illustriert, die eine Matrix von
4 × 4
Schaltvorrichtungen, wie sie in der 13 illustriert
sind, umfasst.
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3 zeigt
schematisch eine Schaltvorrichtung, welche eine erste Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung darstellt. Ein bewegliches Element 2,
das einen Schirm 2 in der Form einer Platte 20 umfasst,
ist an einem Ende an ein elastisches Rohr oder Balken 3 befestigt.
Das andere Ende des elastischen Balkens 3 wird an den Ankerpunkt
oder die Basis 4 geklemmt.
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Wie
in der 3 illustriert ist, dehnt sich der elastische Balken 3 in
einer Null oder Ruheposition O entlang einer Achse „x", die hier zum Zweck
der Erläuterung
eingezeichnet ist, aus. Abschirmungsplatte 20 und Balken 3 formen
ein oszillierendes mechanisches System, wobei sich die Abschirmungsplatte 20 hin
und her bewegen kann, hier zwischen zwei vorbestimmten Schaltpositionen,
die durch die Referenzen A und B angegeben sind, entlang einer Richtung
substantiell parallel zu einer „y"-Achse, die senkrecht zu der „x"-Achse ist. Es sei
dabei angemerkt, dass nur eine oder mehrere als zwei vorbestimmte
Schaltpositionen definiert werden könnten. Gemäss dieser Ausführungsform
wird man feststellen, dass die Bahn der Abschirmungsplatte einer gekrümmten Bahn
folgt und nicht strickt parallel zu der y-Achse. Man wird jedoch
feststellen, dass der Krümmungsgrad
der Bahn der Abschirmungsplatte 20 von der aktuellen Länge des
Balken 3 abhängig
ist und deshalb begrenzt werden kann, vorausgesetzt, dass die Balkenlänge im Vergleich
zu dem globalen Weg des beweglichen Elements genügend gross ist. Für die Zwecke
der Vereinfachung wird angenommen, dass die Bahn des beweglichen
Elements im Wesentlichen parallel zu der y-Achse ist.
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4 zeigt
schematisch eine zweite Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. Wieder ist das bewegliche Element 2,
das eine Abschirmungsplatte 20 umfasst, an zwei Ankerpunkten
oder Basen 4 durch ein elastisches Element verbunden. Das
elastische Element besteht hier aus einer gefalteten Balkenstruktur,
die in diesem speziellen Beispiel eine „E"-Form hat. Diese gefaltete Balkenstruktur
umfasst ein Paar von Balken 30 (wobei auch ein einzelner
Balken verwendet werden könnte),
die von der Basis 4 zu einem Zwischenstück 32 in einer Richtung
erstreckt, die substantiell parallel zu der Ebene der Abschirmungsplatte
ist. Ein zweiter Balken 3 erstreckt sich von dem Zwischenstück 32 zu
der Abschirmungsplatte 20 in einer zweiten Richtung, im
Wesentlichen parallel zu der Ebene des Substrats ist. Die Geometrie
der gefalteten Balkenstruktur, welche die Abschirmungsplatte 20 zu
der Basis 4 verbindet, kann irgendeine andere adäquate Form
annehmen im Vergleich zu der, die in 4 dargestellt
ist. Insbesondere kann das Zwischenstück 32 so in der Grösse reduziert
werden, um einigen Platz auf der Oberfläche des Substrats zu sparen,
und die ersten Balken 30 können sich in einer leicht schrägen Art
und Weise ausdehnen, wie dies in der 4a gezeigt
wird. Die letztere Konfiguration erlaubt eine höhere Dichte von Schaltvorrichtungen,
die auf demselben Substrat untergebracht werden können.
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Wie
in der 4 illustriert dehnt sich der elastische Balken 3, 30 in
einer Null oder Ruheposition O entlang einer „x"-Achse aus, die hier zum Zwecke der
Erklärung
angedeutet ist. Die Abschirmungsplatte 20, die Balken 3, 30 und
das Zwischenstück 32 formen
ein oszillierendes mechanisches System, wobei die Abschirmungsplatte 20 sich
vorwärts
und rückwärts bewegen
kann, hier zwischen zwei vorbestimmten Schaltpositionen, die durch
die Referenzen A und B, entlang einer Richtung, die im Wesentlichen
parallel zu einer „y"-Achse senkrecht
zu der „x"-Achse ist. Es sei
dabei wieder angemerkt, dass nur eine oder mehrere als zwei vorbestimmte
Schaltpositionen definiert werden könnten. Gemäss dieser Ausführungsform
wird die Bahn der Abschirmungsplatte auch einen gekrümmten Weg
folgen und streng genommen nicht parallel zur „y"-Achse. Man wird jedoch feststellen,
dass der Krümmungsgrad
der Bahn der Abschirmungsplatte 20 von der aktuellen Länge des Balken 3 abhängig ist
und deshalb begrenzt werden kann, vorausgesetzt, dass die Balkenlänge im Vergleich
zu dem globalen Weg des beweglichen Elements genügend gross ist. Für die Zwecke
der Vereinfachung wird angenommen, dass die Bahn des beweglichen
Elements im Wesentlichen parallel zu der y-Achse ist.
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Wie
in den 3 und 4 gezeigt ist, sind stationäre Betätigungselektroden 5 und 6 zur
Verschiebung der Abschirmungsplatte 20 jeweils in der Nähe der Positionen
A und B angeordnet. Betätigungselektroden 5, 6 und
die Abschirmungsplatte 20, welche auch durch eine Elektrode
abgedeckt ist, sind elektrisch an einen Kontrollschaltkreis 8 angeschlossen,
welche die Schaltvorrichtung schalten kann. Jede von den Elektroden 5, 6 umfasst
einen so genannten Frontalrand 5a, 6a, welcher
mit einem Frontalrand 20a der Abschirmungsplatte 20 zusammenwirkt.
In einer Ruheposition O kann der Frontalrand 20a der Abschirmungsplatte 20 partiell
die Frontalränder
der Bestätigungselektrode 5, 6 überlappen.
Wie hiernach bestätigt
wird, kann der Kontrollschaltkreis 8 konventionell verwendet
werden, um die Schaltposition des beweglichen Elements 2 zum Beispiel
durch eine Variierung der Kontrollspannung einzustellen.
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In
der Umgebung der Stellelektrode 6 gibt es eine Öffnung 7,
welche freigegeben ist, wenn die Abschirmungsplatte 20 in
Endposition A ist und welche bedeckt ist, wenn die Abschirmungsplatte 20 in
Endposition B ist. Auf diese Art und Weise kann ein Weg für einen
optischen Lichtstrahl geöffnet
oder unterbrochen werden, so dass die Schaltvorrichtung als ein
optischer Verschluss dient.
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Gemäss den oben
genannten Ausführungsformen
der Erfindung und im Gegensatz zu den Lösungen des Standes der Technik
werden die Elektroden nicht auf den Seitenrändern der Abschirmungsplatte 20 angeordnet
(das sind die Ränder,
welche im Wesentlichen senkrecht zu der Bahn der Abschirmungsplatte
sind), sondern wirken auf den Frontalrand 20a der Abschirmungsplatte 20,
welches der Rand ist, welcher im Wesentlichen parallel zu der Bahn
der Abschirmungsplatte ist, oder in anderen Worten, ein Rand, welcher
sich entlang einer Richtung im Wesentlichen parallel zur der „y"-Achse in 3 und 4 erstreckt.
Dieses Antriebsprinzip kann „Elektrostatischer
Seitenantrieb" genannt
werden, wobei die Bewegung der Abschirmungsplatte 20 nicht durch
die Anziehungskräfte,
die durch die Betätigungselektroden
generiert werden (wie bei den Stand der Technik-Lösungen),
sondern eher durch seitliche Kräfte,
welche im Wesentlichen parallel zu den zusammenwirkenden Frontalränder der
stationären
Elektroden und der Elektrode der Abschirmungsplatte sind, bedingt ist.
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Die
unten genannten Ausdrücke
(1) und (2) sind jeweils vereinfachte Ausdrücke von der Anziehungskraft
F
n und der seitlichen Kraft F
t in
dem Fall einer parallelen Elektrodenkonfiguration, wie es in
5 illustriert ist:
wobei U die Spannung ist,
die an die Elektroden angelegt wird, R ist die Elektrodenüberlappung,
g die Lücke zwischen
den Elektroden, t ist die Elektrodendicke, und ε die dielektrische Konstante.
Ausdrücke
(1) und (2) zeigen, dass die Anziehungskraft F
n und
die Seitenkraft F
t jeweils proportional
zu und unabhängig
von der Elektrodenüberlappung
R ist.
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Bei
konstantem Elektrodenfeld E können
die Ausdrücke
(1) und (2) wie folgt vereinfacht werden:
was zeigt, dass die Anziehungskraft
F
n und die seitliche Kraft F
t jeweils
unabhängig
und proportional zu der Lücke
g sind.
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Es
kann gezeigt werden, dass die seitlichen elektrostatischen Kräfte, die
auf zwei Elektroden in einer Parallelkonfiguration ausgeübt werden,
proportional zu der Lücke
ist, die zwischen zwei Elektroden existiert.
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Gemäss der vorliegenden
Erfindung sein angemerkt, dass die Schaltvorrichtung durch die Sättigung in
dem elektrostatischen Antrieb selbst stabilisierend ist, d.h. die
Struktur benötigt
keine Stopper, um die Endpositionen der Abschirmungsplatte 20 festzulegen.
Das bringt einen erheblichen Vorteil gegenüber den Lösungen des Standes der Technik,
weil dadurch die Anhaftung der Struktur gegen die Stopper so wie
Kurzschlüsse oder
ein Kollaps der Struktur gegenüber
den Betätigungselektroden
verhindert werden. Stopper können
nichtsdestotrotz optional vorgesehen werden, um die Struktur gegen
externe Stösse
zu schützen.
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Insbesondere
wird die Geometrie des beweglichen Elements, des elastischen Elements
und der stationären
Betätigungselektroden
so gewählt,
dass das bewegliche Element nicht in Kontakt mit einer Betätigungselektrode
kommen kann und dass die vorbestimmten Schaltpositionen jeweils
durch einen Gleichgewichtspunkt zwischen den seitlichen elektrostatischen
Kräfte,
die auf das bewegliche Element durch die stationären Betätigungselektroden wirken, und
den mechanischen Federkräften,
die durch das elastisch Element erzeugt werden, bestimmt werden.
Die Kraft, die aus der Summe von diesen seitlichen elektrostatischen
Kräften
und mechanischen Federkräften
resultiert, hat gegenseitige Richtungen um den Gleichgewichtspunkt.
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12 illustriert
schematisch die Entwicklung von seitlichen elektrostatischen Kräften (Kurve
a) und mechanischen Federkräften
(Kurve b, welche eine im Wesentlichen lineare Kurve ist) in der
Nähe des
Gleichgewichtspunkts (angezeigt durch Referenz E) gemäss einer
bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung. Vorzugsweise werden die Geometrie des beweglichen
Elements, des elastischen Elements und der stationären Betätigungselektroden
so ausgesucht, dass die lateralen elektrostatischen Kräfte einen
steilen Abfall an Intensität
nahe zum Gleichgewichtspunkt haben.
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Angenommen
zum Zweck der Erklärung,
dass die mechanischen Federkräfte
vernachlässig
werden, kann man verstanden, dass jede Schaltposition der Vorrichtung
durch den Inversionspunkt der lateralen Kräfte definiert werden wird.
Dieser Inversionspunkt würde
mit einer im Wesentlichen symmetrischen Position des beweglichen
Elements in Bezug auf die korrespondierende Elektrode zusammenfallen.
Wenn man nun den Effekt der mechanischen Federkräfte, die durch das elastische
Element erzeugt werden, berücksichtigt,
welche dazu neigen, das bewegliche Element zurück in seine Nullposition zu
bringen, wird jede Schaltposition durch einen Gleichgewichtspunkt
(Punkt E in 12) zwischen den lateralen elektrostatischen
und mechanischen Kräften
(d.h. der Schnitt der Kurven a und b in 12) definiert.
Dieser Gleichgewichtspunkt E ist näher an der Nullposition der
Schaltvorrichtung als der Punkt, an dem die Inversion der lateralen
elektrostatischen Kräfte
auftritt.
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Immer
noch beziehend auf 12 versteht es sich, dass, wenn
die Geometrie der Vorrichtung sowie die Antriebsspannung adäquat ausgewählt werden,
so dass sich der Gleichgewichtspunkt der Vorrichtung, welcher die
Schaltposition der Vorrichtung bestimmt, an dem steilen Abfall der
Intensität
der seitlichen elektrostatischen Kraft befindet, dieser Gleichgewichtspunkt
im Wesentlichen von den Herstellungstoleranzen abhängen würde. In
der Tat hängt
die mechanische Kraft grösstenteils
von den Dimensionen des elastischen Elements ab, welches das bewegliche
Element zu dem geklemmten Basis verbindet, während der obere Teil der Kurve "a", welcher die Entwicklung des Wertes
von seitlichen elektrostatischen Kräften beschreibt, sehr stark von
der Lücke
zwischen den Elektroden abhängt.
Die Position des steilen Abfalls der seitlichen elektrostatischen
Kraft hängt
grösstenteils
von der gut kontrollierten Position der Betätigungselektrode ab. Deshalb
hängt der
Schnittpunkt der Kurven a und b der 12, welche
im Gleichgewichtspunkt E ist und den Schaltpunkt des beweglichen
Elements definiert, grösstenteils
von der Position des steilen Abfalls an Intensität der seitlichen elektrostatischen
Kraft und nur wenig von den Dimensionen des elastischen Balkens
und vom absoluten Wert der elektrostatischen Kraft (d.h. der obere
flache Teil der Kurve a) ab.
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Die
oben beschriebene Eigenschaft ist auch die Basis, welche es erlaubt,
diese Struktur in einer Matrixkonfiguration zu verwenden (wie es
schematisch in der 11 illustriert ist).
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Weiter
erzeugen die elektrostatischen Anziehungskräfte, welche immer noch durch
die Betätigungselektrode
erzeugt werden, eine Reaktion auf der Abschirmungsplatte 20,
welche als „seitliches
Surfen" qualifiziert
werden kann. In der Tat neigen die elektrostatischen Kräfte dazu,
die Abschirmungsplatte 20 in Richtung der Betätigungselektrode
zu ziehen. Weil die Platte 20 jedoch durch den Balken 3 zurückgehalten
wird, ist die Platte 20 einem Drehmoment unterworfen, welches
das mobile Element 2 weiter zu seiner ausgewählten Position
zieht.
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In
einer vordefinierten Position A, B werden Oszillationen der Abschirmungsplatte 20 um
seine ausgewählte
Position vorteilhaft durch Luft, sowie elektrostatisch durch die
Inversion der Kraft, die aus der Summe der seitlichen elektrostatischen
Kraft und der mechanischen Kraft, die auf die Abschirmungsplatte 20 ausgeübt werden,
gedämpft.
Es muss betont werden, dass diese Dämpfung gemäss der vorliegenden Erfindung
erfolgt, weil die Abschirmplatte im Wesentlichen durch die Verteilungen
der seitlichen elektrostatischen Kräfte bewegt wird und das ein
solcher Dämpfungseffekt
nicht durch konventionelle Systeme, die mit dem Prinzip des Anziehungsantriebs
arbeiten, geschaffen werden können.
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Weil
das bewegliche Element, wie kurz oben erwähnt, im Wesentlichen durch
die Verteilung der seitlichen elektrostatischen Kräfte bewegt
und in Platz gehalten wird, kann seine Schaltposition durch Variation der
Kontrollspannung, die an die Elektroden angelegt wird, angepasst
werden. Diese Möglichkeit,
die Schaltposition der Schaltvorrichtung durch die angewandte Kontrollspannung
anzupassen ist insbesondere in optischen Anwendungen sehr vorteilhaft,
in denen die Genauigkeit ein kritischer Faktor ist. In der Tat ist
es nun möglich,
die richtige Schaltposition der Vorrichtung zu trimmen und einzustellen,
um Positionsfehler, die durch Herstellungstoleranzen entstehen,
zu korrigieren, und sogar die Vorrichtung mit der Zeit wieder zu
kalibrieren, um Abweichungsphänomene
zu kompensieren. Mit Blick auf eine Matrix von einer Vielzahl von
Schaltvorrichtungen ist es vorteilhaft, individuelle elektronische
Anpassungsmittel für
jede der Schaltvorrichtungen zu haben, um fähig zu sein, die Schaltposition
von jeder Vorrichtung einzeln anzupassen.
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Wieder
Bezug nehmend auf 4 ist der Frontalrand 20a der
Abschirmungsplatte 20, das ist der äusserste Rand der Abschirmungsplatte 20,
vorzugsweise mit einem gekrümmten
Profil konstruiert, um so die Lücke
zwischen der Abschirmungsplatte 20 und den Elektroden 5, 6 zu
reduzieren, wobei die Empfindlichkeit der Vorrichtung erhöht wird,
ohne dass man fürchten
muss, dass Kurzschlüsse
zwischen den Betätigungselektroden
und dem beweglichen Element stattfinden.
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Es
wird angemerkt, dass eine Reduzierung der Lücke zwischen den Betätigungselektroden 5, 6 und der
Abschirmungsplatte 20 die Empfindlichkeit der Schaltvorrichtung
erhöht.
In diese Hinsicht kann das Profil der Vorrichtungsempfindlichkeit
einfach durch eine angemessene Wahl der Elektrodengeometrie angepasst werden.
In 4 (sowie in 3) werden Bestätigungselektroden 5, 6 mit
einem schrägen
Rand gezeigt, wobei es sich versteht, dass diese Elektroden irgendein
anderes geeignetes Profil wie zum Beispiel ein gekrümmtes Profil,
das im Wesentlichen zu der Hülle
der Achse der äussersten
Abschirmungsplatte passt, oder sogar ein gestuften Profil haben
können.
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Die
oben beschriebene Schaltvorrichtung so wie die Schaltstrukturen,
welche unter beschrieben werden, werden typischer Weise in einem
Substrat (zum Beispiel hergestellt aus Silikon oder einem transparenten Material)
mit einer Mikrobearbeitungstechnik der Oberfläche, die in dem Stand der Technik
bekannt ist, hergestellt. Die freistehenden Strukturen (wie die
Abschirmungsplatte 20, das Zwischenstück 32 und die Balken 3, 30 in 4)
werden typischer Weise durch so genannte Polsterschichttechniken
hergestellt, das heisst, dass die bewegliche Struktur der Schaltvorrichtung
zuerst auf einer Polsterschicht oder einem Abstand gebildet werden
und Teile dieser Polsterschicht danach entfernt werden, um die benötigten Teile
der Schaltvorrichtung freizugeben.
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Die
Abschirmungsplatte 20 ist im Wesentlichen quadratisch (mit
einer Oberflächen
von ungefähr
35 × 35 μm2 und einer Dicke von ungefähr 2 μm) und ist
an einem Ende des Balkens 3 (mit einer Länge von
ungefähr
350 bis 400 μm
und einem Querschnitt von ungefähr
2.5 × 2 μm2) befestigt. Abschirmungsplatte 20,
Zwischenstück 32 und
Balken 3, 30 können
zum Beispiel aus Metal oder Polysilikon (oder irgendeinem anderen kristallinen
oder polykristallinen Material) hergestellt werden. Balken 3 und 30,
die lang und dünn
sind, sind elastisch deformierbar, um eine Schwingungsbewegung der
Abschirmungsplatte 20 in einer Ebene, die im Wesentlichen
parallel zu der Ebene des Substrats ist, zu erlauben.
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Der
Zweck der gefalteten Balkenstruktur, die schematisch in den 4 und 4a illustriert
ist, ist es, eine interne axiale Spannungsfreigabe und ein internes
Spannungsprofil der Struktur zu kompensieren. 6 zeigt
eine perspektivische Ansicht der Schaltvorrichtung der 4a,
welche den Kompensationsmechanismus illustriert. Wie in 6 gezeigt
wird, verursacht die Überlagerung
von verschiedenen Materialschichten auf der freistehenden Struktur
der Schaltvorrichtung, insbesondere die Überlagerung von Polysilikon
und Materialschichten, eine Abweichung der elastischen gefalteten
Balkenstruktur von der Substratebene (das Substrat ist durch die
Referenznummer 10 angegeben). Weil sich der erste Balken 30 und
der zweite Balken 3 im Wesentlichen in gegenseitige Richtungen
ausdehnen, wird die Abweichung auf der Seite des Zwischenstücks im Wesentlichen
auf der Seite der Abschirmungsplatte kompensiert.
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7 zeigt
eine dritte Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. In diesem Beispiel wird die Vorrichtung 1 mit
Mitteln ausgestattet, um die Abschirmungsplatte 20 in im
Wesentlichen linearer Richtung zu führen. Dazu wird die Struktur
mit einem einzelnen Balken der 3 durch
eine parallele Struktur oder eine Struktur ähnlich einem Pantograph ausgetauscht.
Die parallele Balkenstruktur kann einfach durch ein Paar von parallelen
flexiblen Strahlen, die mit den Bezugszeichen 35 und 36 bezeichnet
werden, realisiert werden. Solche parallele Konfiguration verursacht,
dass die Abschirmungsplatte 20 linear geleitet wird, und
nicht mehr rotiert, wie dies in den oben beschriebenen Lösungen der
Fall war. Die Frontalränder 20a der
Abschirmungsplatte 20 muss deshalb nicht gekrümmt sein
und die Lücke
zwischen der Abschirmungsplatte 20 und den Betätigungselektroden 5, 6 kann
ungefähr
konstant gehalten werden.
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Die
parallele Struktur, welche gerade beschrieben wurde, kann auch mit
der gefalteten Balkenstruktur der 4 kombiniert
werden, wie dies durch das vierte Ausführungsbeispiel der 8 illustriert
wird. Das elastische Element, welches die Abschirmungsplatte 20 mit
der Basis 4 verbindet, umfasst dabei ein erstes Paar von
parallelen Balken 33, 34, die sich von der Basis 4 (es
gibt eigentlich zwei Basen in diesem Beispiel) zu dem Zwischenstück 32 ausdehnen,
und ein zweites Paar von parallelen flexiblen Balken 35, 36,
die sich von dem Zwischenstück 32 zu
der Abschirmungsplatte 20 in eine gegensätzliche
Richtung ausdehnen. Hier kann die Lücke zwischen der Abschirmungsplatte
und den Betätigungselektroden 5, 6 konstant
gehalten werden.
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In
dem oben genannten Beispielen kooperieren die Betätigungselektroden 5, 6 mit
dem Frontalrand 20a der Abschirmungsplatte 20 (der äusserste
Rand der Abschirmungsplatte 20). Es wird jedoch angemerkt, dass
das Antriebsprinzip gemäss
der vorliegenden Erfindung an andere geeignete Rändern des beweglichen Elements 2 angewandt
werden kann, vorausgesetzt, dass dieser Rand im Wesentlichen parallel
zu der Bahn des mobilen Elements ist. Zum Beispiel kann das mobile
Element 2 vorteilhaft mit einem oder mehreren Zähnen ausgestattet
sein, die sich im Wesentlichen senkrecht von der Achse des Balkens 3 ausdehnen
und mit einer adäquaten
Elektrodenstruktur kooperieren. Vorteilhaft kann die Schaltvorrichtung
mit einer wabenförmigen
Elektrodenstruktur ausgestattet sein, das sind zwei ineinander eindringende
wabenförmige
Strukturen, die miteinander kooperieren, und welche auf der einen
Seite auf dem beweglichen Element 2 und auf der anderen Seite
auf den Betätigungselektroden 5, 6 vorhanden
sind.
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9 zeigt
ein Beispiel einer Schaltvorrichtung gemäss der vorliegenden Erfindung,
welche mit einer wabenförmigen
Elektrodenstruktur ausgestattet ist, wobei diese Vorrichtung im
Wesentlichen gleich mit der Vorrichtung der 8 ist. Wabenförmige Strukturen 25 sind
auf jeder Seite des beweglichen Elements 2 angebracht und
kooperieren mit wabenförmigen
Strukturen 55 und 65, die jeweils auf den Betätigungselektroden 5 und 6 angebracht
sind. Jeder Zahn der wabenförmigen
Struktur 25, 55 und 65 dehnt sich in
einer Richtung aus, die im Wesentlichen zu der Bahn des beweglichen
Elements ist, und umfasst ein Endteil 25a, 55a, 65a von
grösseren
Dimensionen oder Durchmesser als der Teil, welche den Zahn mit jeweils
dem beweglichen Element 2 oder den Betätigungselektroden 5, 6 verbindet.
Entsprechend werden seitliche elektrostatische Kräfte auch
durch die Betätigungselektroden
auf jedem Zahn des beweglichen Elements 2 erzeugt.
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In
dem Beispiel der 9 ist das Paar von parallelen
flexiblen Balken 33, 34, welche die Basis 4 mit dem
Zwischenstück 32 verbinden,
zwischen dem zweiten Paar von parallelen flexiblen Balken 35, 36 angeordnet,
welches das Zwischenstück 32 mit
dem beweglichen Element 2 verbinden. Die Basis 4 kann
deshalb vorteilhaft als ein Sicherheitsstopper gegen externe Schocks
wirken.
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Ein
Vorteil der Schaltvorrichtung der 9 ist die
Tatsache, dass eine gute Luftdämpfung
der Struktur zwischen den Zähnen
und der wabenförmigen
Strukturen erreicht werden kann. Zusammen mit der elektrostatischen
Bremse, welche durch die wabenförmigen
Strukturen erhöht
wird, trägt
dieses Luftdämpfen
dazu bei, die Stellzeit der Vorrichtung zu reduzieren.
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Obwohl
die vorliegende Erfindung in Verbindung mit verschiedenen Ausführungsformen
der Schaltvorrichtung beschrieben wurde, welche alle in einer Ebene,
die im Wesentlichen parallel zu der Ebene des Substrats ist, betrieben
werden, wird betont, dass alle Betriebsgrundsätze auch an Strukturen angewendet
werden können,
welche fähig
sind, sich ausserhalb der Substratebene zu bewegen oder zu rotieren,
wie zum Beispiel verformbare Spiegelvorrichtungen.
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Bekannte
verformbare Spiegelvorrichtungen können leicht angepasst werden,
um genannten Antriebsprinzip zu verwenden. Bezug nehmend auf die
Europäische
Patentanmeldung No. 0 510 629, welche bereits erwähnt wurde,
könnte
das verformbare Element durch Betätigungselektroden betrieben
werden, die mit den seitlichen Rändern
des verformbaren Elements kooperieren. Diese verformbaren Spiegelvorrichtungen
können
ein Verdrehungstyp, ein Biegetyp oder ein freitragender Typ sein.
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10a und 10b illustrieren
ein speziell vorteilhaftes und einfaches Beispiel von einer steuerbaren
Spiegelvorrichtung, die gemäss
der vorliegenden Erfindung arbeitet. 10a ist
eine Draufsicht von dieser steuerbaren Spiegelvorrichtung, welche
ein bewegliches Element 102 mit einer Abschirmungsplatte 120 (welche
normalerweise eine reflektierende Oberfläche umfasst), die mit dem Substrat
durch ein elastisches Element, das allgemein durch das Bezugszeichen 103 bezeichnet
wird, verbunden ist. Das elastische Element 103 ist konstruiert,
um dem flexiblen Element 102 zu erlauben, um zwei senkrechte
Achsen zu rotieren, und umfasst innere 130 und äussere Rahmen 135.
Der äussere
Rahmen 130 wird an den Ankerpunkt oder die Basis (nicht
gezeigt), die an dem Substrat befestigt ist, geklemmt und ist mit
dem inneren Rahmen 135 durch zwei Torsionsbalken 131, 132,
welche die erste Rotationsachse des beweglichen Element 102 definieren,
verbunden. Der innere Rahmen 135 ist mit dem beweglichen
Element 102 durch Torsionsbalken 136, 137 verbunden, welche
die zweite Rotationsachse des beweglichen Elements 102 definieren.
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10b ist eine teilweise Seitenansicht der Vorrichtung
von 9a, welche illustriert, wie die
Vorrichtung betrieben wird. Das bewegliche Element 102 umfasst
ein Stellglied 125, welches sich im Wesentlichen senkrecht
von der Abschirmungsplatte 120 zu dem Substrat 110 ausdehnt.
Ein Paar von Betätigungselektroden 105, 106 wird
unterhalb des mobilen Elements 102 auf der Oberfläche des
Substrats in der Nähe
der Spitze oder der Extremität 125a des
Stellglieds angebracht. Ein zweites Paar von ähnlichen Betätigungselektroden (nicht
gezeigt) ist entlang der anderen Achse angeordnet, um eine Verbiegung
des beweglichen Elements 102 um die andere Rotationsachse
zu erlauben. Betätigungselement 125 wird
selektiv von einer Seite zu der anderen Seite in genau dieselbe
Weise bewegt, wie dies mit einer Abschirmungsplatte 20 in
dem Ausführungsbeispiel
der 4 der Fall ist, wobei seitliche elektrostatische
Kräfte
an das Stellglied 125 durch Betätigungselektroden 105, 106 angewendet
werden.
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Die
Schaltvorrichtung gemäss
der vorliegenden Erfindung wird vorzugsweise nicht individuell benutzt, sondern,
um eine Matrix zu bilden, in Kombination mit anderen identischen
Vorrichtungen. Diese Schaltvorrichtungen können angeordnet sein, um ein
reguläres
zwei-dimensionales Netz zu bilden, so wie eine rechteckige oder
wabenförmige
Anordnung, und werden typischerweise durch die Verwendung von Reihen-
und Spaltenleitungen adressiert. Zum Zwecke der Erklärung zeigt 11 vier
Schaltvorrichtungen S1 bis S4 (der Schaltvorrichtung der 4a ähnlich),
welche in zwei Reihen und zwei Spalten angeordnet sind. Die zwei
Betätigungselektroden
der Schaltvorrichtung S1 und S3 werden jeweils durch zwei Spaltenleitungen
A1 und B1 verbunden. Ähnlich
werden die zwei Betätigungselektroden
der Schaltvorrichtung S2 und S4 durch zwei Spaltenleitungen A2 und
B2 verbunden. Die Basis der Schaltvorrichtungen S1 und S2 auf der
einen Seite und die Schaltvorrichtungen S3 und S4 auf der anderen
Seite werden jeweils durch die Reihenleitung R1 und R2 verbunden.
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Es
versteht sich, dass jede Schaltvorrichtung einzeln durch selektives
Aktivieren der adäquaten
Reihen und Spaltenleitungen adressiert werden kann. Es sei betont,
dass die spezielle Anordnung der 11 ganz
illustrativ ist und in keiner Weise beschränkend, und dass die Schaltvorrichtungen
in der Praxis in einer Art organisiert werden, um so wenig Platz
wie möglich
einzunehmen, um so die Dichte von diesen Vorrichtungen auf dem Substrat
zu erhöhen.
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13 ist
eine teilweise Oberansicht der Schaltungsvorrichtung gemäss der vorliegenden
Erfindung und zeigt das bewegliche Element 2 und die Abschirmungsplatte 20,
und einen Teil des elastischen Elements 3, welches dieses
bewegliche Element 2 mit seiner geklemmten Basis (nicht
in dieser Zeichnung gezeigt) verbindet. Die Schaltvorrichtung kann
irgendeine der oben genannten Schaltvorrichtungen oder vorzugsweise diejenige,
die in 7 illustriert ist, sein. 13 zeigt
weiter eine verbiegbare Abschirmungsplatte 200, die auf der
Abschirmungsplatte 20 senkrecht zu der Ebene der Bewegung
der Schaltvorrichtung (d.h. senkrecht zu der Ebene der Zeichnung)
angeordnet ist. Diese verbiegbare Abschirmungsplatte 200 könnte verwendet
werden, um Lichtstrahlen, die in einer Ebene parallel zu der Bewegung
der Schaltvorrichtung erzeugt werden, zu unterbrechen oder abzulenken.
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14 zeigt
schematisch eine optische Schaltvorrichtung 500, die eine
Matrix von 4 × 4
Schaltvorrichtungen (Diagonalleitungen in der Figur), wie in 13 dargestellt,
umfasst. Die Schaltvorrichtung 500 umfasst einen ersten
optischen Eingang 501 und zwei optische Ausgänge 502, 503,
jeder empfängt
jeweils vier optische Fasern a1 bis d1, a2 bis d2 und a3 bis d3.
Lichtstrahlen, die zu jeder der Eingangsfasern a1 bis d1 angewendet
werden, können
selektiv durch eine Matrix von Schaltvorrichtungen in einen der
zwei Ausgänge 502, 503 gelenkt
werden. Zum Zwecke der Erklärung
werden zwei Schaltvorrichtungen 201, 202 gezeigt,
die betätigt
werden (gezeigt als dicke Leitungen), um jeweils die Lichtstrahlen
der Eingangsfasern a1, b1 zu den Ausgangsfasern a2, b2 abzulenken. 14 zeigt
auch, dass die Lichtstrahlen der optischen Fasern c1 und d1 nicht
abgelenkt werden und jeweils zu den Ausgangsfasern c3 und d3 geleitet
werden. Es sollte klargemacht werden, dass, wie oben erwähnt, es
speziell wichtig ist, die Position der Schaltvorrichtung anzupassen,
wenn diese betätigt
wird. Das Vorsehen von genauso vielen Kontrollschaltkreisen wie
Schaltvorrichtungen erlaubt es, dies zu tun.
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Obwohl
die Erfindung mit Bezug auf gewisse spezifische Ausführungsformen
beschrieben wurde, versteht es sich, dass diese Ausführungsformen
nicht als Begrenzungen der Erfindung gemeint sind. In der Tat können zahlreiche
Modifikationen und/oder Anpassungen für einen Fachmann klar sein,
ohne vom Schutzumfang der angehängten
Ansprüche
abzuweichen. Zum Beispiel sind die vorgeschlagenen Ausführungsformen nicht
notwendigerweise auf eine Struktur mit einem beweglichen Element
beschränkt,
welches fähig
ist, sich vorwärts
und rückwärts zwischen
zwei Endpositionen zu bewegen. Weil keine Stopper mehr benötigt werden, könnten es
sehr gut sein, das bewegliche Element zu kontrollieren und zwischen
drei oder mehreren vorbestimmten Positionen zu schalten, vorausgesetzt,
dass die Vorrichtung mit einer adäquaten Anzahl von Elektroden
ausgestattet ist.
