DE60123008T2 - Schwenkbarer räumlicher Lichtmodulator mit aufgesetztem Scharnier und schwenbarem Element - Google Patents

Schwenkbarer räumlicher Lichtmodulator mit aufgesetztem Scharnier und schwenbarem Element Download PDF

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Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf das Gebiet der mikro-elektromechanischen Systeme (MEMS). Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf das Gebiet der MEMS und der Systeme, beispielsweise Display-Projektionssysteme, Drucksysteme und Lichtstrahl-Umschaltsysteme, die MEMS für räumliche Lichtmodulatoren verwenden.
  • Räumliche Lichtmodulatoren (SLMs) sind Wandler, die einen einfallenden Lichtstrahl in ein räumliches Muster modulieren, das einer optischen oder elektrischen Eingabe entspricht. Der einfallende Lichtstrahl kann bezüglich Phase, Intensität, Polarisation oder Richtung moduliert werden. Diese Modulation kann durch die Verwendung einer Vielzahl von Materialien erreicht werden, die magneto-optische, elektro-optische oder elastische Eigenschaften zeigen. SLMs haben viele Anwendungen einschließlich der optischen Informationsverarbeitung, in Displaysystemen und beim elektrostatischen Drucken.
  • Ein früher SLM, der zur Verwendung in einem Projektionsdisplay-System ausgelegt war, ist in der US-A-3,746,911 beschrieben. Die einzelnen Pixel des SLM werden über einen Abtastelektronenstrahl wie in einer herkömmlichen, direkt betrachtbaren Kathodenstrahlröhre (CRT) adressiert. Statt einen Phosphor anzuregen, lädt der Elektronenstrahl ablenkbare, reflektierende Elemente, die auf einer Quarzfrontplatte angeordnet sind. Elemente, die aufladen werden, biegen sich aufgrund elektrostatischer Kräfte zur Frontplatte hin. Gebogene und ungebogene Elemente reflektieren parallel einfallende Lichtstrahlen in unterschiedliche Richtungen. Das Licht, das von ungebogenen Elementen reflektiert wird, wird mit einem Satz von Schlieren-Stopps blockiert, während das Licht von gebogenen Elementen durch eine Projektionsoptik hindurch treten und ein Bild auf einem Bildschirm ausbilden kann. Ein anderer mit Elektronenstrahl adressierter SLM ist der Eidophor, der in E. Baumann „The Fischer large-screen projections system (Eidophor)" 20 J.SMPTE 351 (1953) beschrieben ist. In diesem System ist das aktive, optische Element ein Ölfilm, der periodisch durch den Elektronenstrahl verformt wird, um einfallendes Licht abzulenken. Ein Nachteil des Eidophor-Systems ist es, dass der Ölfilm durch das konstante Elektronenbombardement polymerisiert wird, und dass Öldämpfe zu einer kurzen Kathodenlebensdauer führen. Ein Nachteil von beiden dieser Systeme ist ihre Verwendung von sperrigen und teuren Vakuumröhren.
  • Ein SLM, in dem bewegliche Elemente über eine elektrische Schaltung auf einem Siliziumsubstrat adressiert werden, ist in K. Peterson, „Micromechanical Light Modulator Array Fabricated on Silicon" 31 Appl. Phys. Let. 521 (1977) beschrieben. Dieser SLM enthält ein 16-auf-1-Feld von freitragenden Spiegeln oberhalb eines Siliziumsubstrats. Die Spiegel sind aus Siliziumdioxid hergestellt und haben eine reflektierende Metallbeschichtung. Der Raum unterhalb der Spiegel wird durch Wegätzen von Silizium über eine KOH-Ätzung erzeugt. Die Spiegel werden durch elektrostatische Anziehung ausgelenkt: eine Vorspannung wird zwischen den reflektierenden Elementen und dem Substrat angelegt und erzeugt eine elektrostatische Kraft. Ein ähnlicher SLM, der ein 2-dimensionales Feld enthält, ist in der US-A-4,229,732 beschrieben. Obwohl die Umschaltspannung in diesem SLM dadurch abgesenkt wird, dass die ablenkbaren Spiegelelemente nur an einer Ecke angeschlossen sind, hat diese Vorrichtung einen geringen Licht-Wirkungsgrad aufgrund ihres kleinen partiell aktiven Bereichs. Zusätzlich senkt die Strahlablenkung von der Adressierschaltung das Kontrastverhältnis (Modulationstiefe) des Displays ab.
  • Ein anderes SLM-Design ist das Gitter-Licht-Ventil (Grating Light Valve = GLV), das in US-A-5,311,360 beschrieben ist. Die ablenkbaren, mechanischen GLV-Elemente sind reflektierende, flache Balken oder Bänder. Sowohl von den Bändern als auch dem Substrat wird Licht reflektiert. Wenn der Abstand zwischen der Oberfläche der reflektierenden Bänder und dem reflektierenden Substrat die Hälfte einer Wellenlänge beträgt, addiert sich das von den zwei Oberflächen reflektierte Licht konstruktiv, und die Vorrichtung wirkt wie ein Spiegel. Wenn dieser Abstand ein Viertel einer Wellenlänge ist, interferiert das von den zwei Oberflächen direkt reflektierte Licht destruktiv, und die Vorrichtung wirkt als Beugungsgitter, das Licht in Beugungsrichtungen aussendet. Der Aufbau des GLV unterscheidet sich wesentlich von dem DMD. Statt eine aktive Halbleiterschaltung an jeder Pixelstelle zu verwenden, beruht der Ansatz in dem '360 Patent auf einer inhärenten, elektromechanischen Bistabilität, um ein passives Adressierungsschema zu verwirklichen. Die Bistabilität existiert, weil die für die Auslenkung erforderliche, mechanische Kraft näherungsweise linear ist, während die elektrostatische Kraft einem Gesetz des quadratischen Kehrwertes folgt. Wenn eine Vorspannung angelegt wird, werden die Bänder ausgelenkt. Wenn die Bänder an einem bestimmten Punkt vorbei ausgelenkt werden, kann die mechanische Rückholkraft nicht länger die elektrostatische Kraft ausgleichen, und die Bänder schnappen auf das Substrat. Die Spannung muss wesentlich unterhalb der Schnapp-Spannung gesenkt werden, damit die Bänder in ihre nicht-ausgelenkte Position zurückkehren können. Diese Sperrwirkung ermöglicht es, dass die Treiberschaltung außerhalb des Chips oder nur an der Peripherie angeordnet wird. Die Adressierschaltung besetzt somit nicht den optisch aktiven Teil des Feldes. Zusätzlich können keramische Filme mit hoher mechanischer Güte, beispielsweise LPCVD – (low pressure chemical vapor deposition = chemische Abscheidung aus der Dampfphase bei niedrigem Druck) Siliziumnitrid, zur Ausbildung der Bänder verwendet werden. Es gibt jedoch mehrere Schwierigkeiten mit GLV. Ein Problem ist die Haftreibung: Da die Unterseite der ausgelenkten Bänder das Substrat mit einem großen Oberflächenbereich kontaktiert, neigen die Bänder dazu, an dem Substrat zu haften. Ein anderes Problem besteht darin, dass ein passives Adressierungsschema nicht in der Lage sein kann, hohe Bildraten zu liefern (die Rate bei der das gesamte SLM-Feld auf den neuesten Stand gebracht wird). Zusätzlich werden bei einem passiven Adressierungsschema die Bänder leicht ausgelenkt, selbst wenn sie im Aus-Zustand sind. Dadurch wird das erreichbare Kontrastverhältnis reduziert. Auch wird, obwohl diese Vorrichtungen im Wesentlichen planar sind, Licht wie bei DMD von dem Bereich zwischen den Pixeln gestreut, wodurch das Kontrastverhältnis weiter reduziert wird.
  • Ein anderer auf Beugung basierender SLM ist das Microdisplay, das in P. Alvelda, „High-Efficiency color Micordisplays" 307 SID 95 Digest beschrieben ist. Dieser SLM verwendet eine Flüssigkristallschicht auf der Oberseite von Elektroden, die in einem Gittermuster als Feld angeordnet sind. Die Pixel können durch Anlegen geeigneter Spannungen an alternierende Elektroden ein- und ausgeschaltet werden. Die Vorrichtung wird aktiv adressiert und hat potentiell ein besseres Kontrastverhältnis als der GLV. Da sie auf der Doppelbrechung von Flüssigkristallen beruht, erfordert die Vorrichtung jedoch polarisiertes Licht, was ihren optischen Wirkungsgrad reduziert. Ferner ist die Ansprechzeit von Flüssigkristallen langsam. Um Farbe zu erreichen, müssen daher drei Vorrichtungen – eine zweckbestimmt für jede der primären Farben – parallel benutzt werden. Diese Anordnung führt zu teuren optischen Systemen.
  • Ein mikro-mechanischer SLM auf Siliziumbasis mit einem großen partiell optische aktiven Bereich ist das Digital-Spiegel-Gerät (Digital Mirror Device = DMD), das von Texas Instruments entwickelt wurde und in der US-A-5,216,537 beschrieben ist. Eine der Ausführungen umfasst eine quadratische Aluminiumplatte, die über Torsionsgelenke über Adressierungselektroden aufgehängt sind. Eine zweite Aluminiumplatte ist auf der Oberseite der ersten ausgebildet und wird als Spiegel benutzt. Obwohl dadurch die Herstellungskomplexität vergrößert wird, ist die Doppelplatten-Aluminiumstruktur erforderlich, um eine ausreichend flache Spiegeloberfläche herzustellen und die darunter liegende Schaltung und den Gelenkmechanismus abzudecken. Dies ist wesentlich, um ein akzeptables Kontrastverhältnis zu erreichen. Die gesamte Aluminiumstruktur wird über eine Sauerstoffplasmaätzung einer Polymer-Opferschicht freigelegt. Das Aluminium kann bei niedrigen Temperaturen abgeschieden werden, wodurch eine Beschädigung an der darunter liegenden CMOS-Adressierungsschaltung vermieden wird. Die Gelenke, die die Spiegel mit dem Substrat verbinden, sind jedoch ebenfalls aus Aluminium, welches sehr anfällig gegen Ermüdung und plastische Deformation ist.
  • Daher ist, was gefordert wird, ein räumlicher Lichtmodulator, der eine hohe Auflösung, einen hohen Füllfaktor und ein hohes Kontrastverhältnis hat. Was ferner gefordert wird, ist ein räumlicher Lichtmodulator, der kein polarisiertes Licht benötigt, folglich optisch effizient ist und der mechanisch robust ist.
  • US 3 553 364 zeigt ein elektro-mechanisches Lichtventil in einem Feld von vielen derartigen Ventilen, um die Transmission von Licht in kontinuierlich sich ändernden Mustern zu steuern. Jedes Lichtventil besteht aus einem Gehäuse mit geerdeten, leitenden Wänden, um das Innere davon gegen externe elektrostatische Kräfte abzuschirmen, die durch umgebende Ventile in dem Feld oder von anderen externen Kräften erzeugt werden. Das Licht von einer Quelle tritt in einem Ende des Gehäuses durch eine lichttransparente und elektrisch isolierende Platte ein, die mit einem leitfähigen Film beschichtet ist, auf dem eine oder mehrere, elektrostatisch gesteuerte Blattblenden montiert sind. Die Blattblenden und die leitfähigen Gehäusewände bilden einen Kondensator; durch Anschließen einer Spannung an die Blattblende wird eine Ladung darauf aufgebaut, wodurch bewirkt wird, dass die Blende zu den Gehäusewänden hin angezogen wird. Die Spannung, um die Blattblenden für alle Ventile in einem Feld aufzuladen, werden durch einen XY-Scanner erzeugt. Eine geringe Modifikation verändert das Ventil von einer lichtdurchlässigen Vorrichtung in ein Licht reflektierendes Ventil.
  • US 5 808 780 zeigt einen mikro-mechanischen, optischen Schalter, bei dem eine reflektierende Oberfläche mit zwei unter einem Winkel stehenden, reflektierenden Oberflächen gegenüber eine mikro-mechanischen Vorrichtung angeordnet sind. Die mikro-mechanische Vorrichtung ist so positioniert, dass Licht, das entlang einem Weg zu einer ersten der zwei unter einem Winkel stehenden, reflektierenden Oberfläche eingegeben wird, zu der mikro-mechanischen Vorrichtung hin reflektiert wird. Die mikro-mechanische Vorrichtung lenkt das Licht dann auf die zweite der unter einem Winkel stehenden Oberflächen, sodass es dann entlang einem anderen Weg ausgegeben wird. Der Weg, auf dem die zweite Winkeloberfläche das Licht ausgibt, wird in Abhängigkeit von der Position des reflektierenden Elements der mikro-mechanischen Vorrichtung ausgewählt. Das reflektierende Element wird an wenigstens einem Gelenk in eine von mehreren Positionen ausgelenkt. Die Anzahl der Positionen, die für das reflektierende Element zur Verfügung stehen, hängt von der an den Elektroden angelegten Spannung ab. Das reflektierende Element braucht keinen Kontakt mit irgendeiner anderen Oberfläche, und daher kehrt es bei Stromverlust immer zu einer bekannten Position zurück.
  • Um das vorstehende Ziel zu erreichen, wird ein räumlicher Lichtmodulator gemäß der Erfindung bereitgestellt, der im Querschnitt von oben nach unten aufweist: ein optisch lichtdurchlässiges Substrat; einen ersten Spalt unterhalb des optisch lichtdurchlässigen Substrats; ein ablenkbares Element unter dem ersten Spalt, einen zweiten Spalt unter dem ablenkbaren Element und ein Gelenk unterhalb des zweiten Spaltes.
  • Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel des vorstehenden, räumlichen Lichtmodulators umfasst das Gelenk einen flexiblen Abschnitt, wobei der flexible Abschnitt durch das ablenkbare Element bei Blickrichtung über das optisch lichtdurchlässige Substrat von der Sicht verborgen ist.
  • Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel des vorstehenden, räumlichen Lichtmodulators haben sowohl das optisch lichtdurchlässige Substrat als auch das ablenkbare Element obere und untere Oberflächen, wobei das Gelenk mit dem unteren Oberflächen von sowohl dem optisch lichtdurchlässigen Substrat als auch dem ablenkbaren Element verbunden ist.
  • Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel des obigen, räumlichen Lichtmodulators ist das Gelenk mit dem optisch lichtdurchlässigen Substrat über Pfosten verbunden, die sich von der unteren Oberfläche des optisch lichtdurchlässigen Substrats und an dem ablenkbaren Element vorbei erstrecken.
  • Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel des vorstehenden, räumlichen Lichtmodulators umfasst das Gelenk einen flexiblen Abschnitt, der mit dem Pfosten verbunden ist und der sich über das ablenkbare Element hinweg erstreckt und mit der unteren Oberfläche des ablenkbaren Elements verbunden ist.
  • Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel des vorstehenden, räumlichen Lichtmodulators umfasst er des Weiteren ein Schaltungssubstrat, das unterhalb und unter Abstand von dem optisch lichtdurchlässigen Substrat angeordnet ist.
  • Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel des vorstehenden, räumlichen Lichtmodulators wird das ablenkbare Element auf einer unteren Oberfläche des optisch lichtdurchlässigen Substrats gehalten, wobei das ablenkbare Element einen ersten und einen zweiten Abschnitt hat, sodass während der Ablenkung des ablenkbaren Elements der zweite Abschnitt des ablenkbaren Elements sich zu der unteren Oberfläche hin bewegt, wenn sich der erste Abschnitt von der unteren Oberfläche weg bewegt.
  • Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel des vorstehenden, räumlichen Lichtmodulators weist das Schaltungssubstrat eine Elektrode auf, um eine Anziehungskraft zwischen dem ablenkbaren Element und dem Schaltungssubstrat zu erzeugen.
  • Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel des vorstehenden, räumlichen Lichtmodulators erstreckt sich das Gelenk über das ablenkbare Element hinweg zwischen der Elektrode und dem ablenk baren Element und ist mit dem ablenkbaren Element bei einem mittleren Abschnitt des ablenkbaren Elements verbunden.
  • Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel des vorstehenden, räumlichen Lichtmodulators weist er ferner eine Adressierungsschaltung, die in dem Schaltungssubstrat ausgebildet ist, und eine Elektrode auf, die mit der Adressierungsschaltung verbunden ist, wobei die Elektrode so positioniert ist, dass sie das ablenkbare Element wahlweise ablenkt, wenn eine Vorspannung zwischen der Elektrode und dem ablenkbaren Element angelegt wird.
  • Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel des vorstehenden, räumlichen Lichtmodulators ist der Modulator so konfiguriert, dass, wenn eine erste elektrische Potentialdifferenz zwischen dem ablenkbaren Element und der Elektrode angelegt wird, das ablenkbare Element sich zu einer abgelenkten Position bewegt und in der abgelenkten Position bleibt, bis eine zweite elektrische Potentialdifferenz zwischen dem ablenkbaren Element und der Elektrode angelegt wird.
  • Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel des vorstehenden, räumlichen Lichtmodulators umfasst das ablenkbare Element eine leitfähige Schicht.
  • Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel des vorstehenden, räumlichen Lichtmodulators ist das ablenkbare Element reflektierend.
  • Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel des vorstehenden, räumlichen Lichtmodulators ist das ablenkbare Element im Wesentlichen starr, und das Gelenk ist flexibel.
  • Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel des vorstehenden, räumlichen Lichtmodulators ist das Gelenk ein Torsionsgelenk.
  • Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel des vorstehenden, räumlichen Lichtmodulators ist der zweite Abschnitt des ablenkbaren Elements so aufgebaut, dass er gegen das optisch lichtdurchlässige Substrat ansteht, um dadurch die Auslenkung des ablenkbaren Elements zu begrenzen.
  • Um das vorstehende Ziel zu erreichen, ist ein räumlicher Lichtmodulator gemäß der Erfindung mit einem räumlichen Lichtmodulator versehen, der ein optisch lichtdurchlässiges Substrat aufweist, auf dem ein ablenkbares Element angeordnet ist, wobei das ablenkbare Element ein Gelenk aufweist, das auf einer Seite des ablenkbaren Elements gegenüber der des optisch lichtdurchlässigen Substrats angeordnet ist.
  • Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel des vorstehenden, räumlichen Lichtmodulators weist das Gelenk einen flexiblen Abschnitt auf, wobei der flexible Abschnitt durch das ablenkbare Element bei Blickrichtung über das optisch lichtdurchlässige Substrat von der Sicht verborgen ist.
  • Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel des vorstehenden, räumlichen Lichtmodulators ist das Gelenk fluchtend gegenüber dem ablenkbaren Element vorgesehen, und ein Spalt ist zwischen dem ablenkbaren Element und dem optisch lichtdurchlässigen Substrat vorgesehen.
  • Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel des vorstehenden, räumlichen Lichtmodulators haben sowohl das optisch lichtdurchlässige Substrat als auch das ablenkbare Element obere und eine untere Oberflächen, wobei das Gelenk mit den unteren Oberflächen sowohl des optisch lichtdurchlässigen Substrats als auch des ablenkbaren Elements verbunden ist.
  • Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel des vorstehenden, räumlichen Lichtmodulators ist das Gelenk mit dem optisch lichtdurchlässigen Substrat über Pfosten verbunden, die sich von der unteren Oberfläche des optisch lichtdurchlässigen Substrats und an dem ablenkbaren Element vorbei erstrecken.
  • Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel des vorstehenden, räumlichen Lichtmodulators weist das Gelenk einen flexiblen Abschnitt auf, der mit den Pfosten verbunden ist und der sich über das ablenkbare Element hinweg erstreckt und mit der unteren Oberfläche des ablenkbaren Elements verbunden ist.
  • Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel des vorstehenden, räumlichen Lichtmodulators ist ein Spalt zwischen dem flexiblen Abschnitt des Gelenks und dem ablenkbaren Element angeordnet.
  • Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel des vorstehenden, räumlichen Lichtmodulators weist er ferner ein Schaltungssubstrat auf, das unterhalb und unter Abstand von dem optisch lichtdurchlässigen Substrat angeordnet ist.
  • Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel des vorstehenden, räumlichen Lichtmodulators wird das ablenkbare Element auf einer unteren Oberfläche des optisch lichtdurchlässigen Substrats gehalten, und das ablenkbare Element hat erste und zweite Abschnitte, so dass während er Auslenkung des ablenkbaren Elements der zweite Abschnitt des ablenkbaren Elements sich zu der untern Oberfläche hin bewegt, wenn der erste Abschnitt sich von der unteren Oberfläche weg bewegt.
  • Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel des vorstehenden, räumlichen Lichtmodulators weist das Schaltungssubstrat eine Elektrode auf, um eine Anziehungskraft zwischen dem ablenkbaren Element und dem Schaltungssubstrat zu erzeugen.
  • Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel des vorstehenden, räumlichen Lichtmodulators weist das ablenkbare Element eine reflektierende Schicht und eine Elektrodenschicht auf, die elektrisch leitend ist, wobei die Elektrodenschicht von der reflektierenden Schicht beabstandet ist.
  • Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel des vorstehenden, räumlichen Lichtmodulators ist die Elektrodenschicht des ablenkbaren Elementes mit der reflektierenden Schicht über einen oder mehrere Pfosten oder dazwischen angeordnete Wände verbunden.
  • Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel des vorstehenden, räumlichen Lichtmodulators erstreckt sich das Gelenk über das ablenkbare Element hinweg zwischen der Elektrode und dem ablenkbaren Element und es ist mit dem ablenkbaren Element bei einem mittleren Teil des ablenkbaren Elements verbunden.
  • Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel des vorstehenden, räumlichen Lichtmodulators ist das ablenkbare Element im Wesentlichen rechteckig oder quadratisch, und das Gelenk erstreckt sich über das ablenkbare Element entlang einer Diagonalen.
  • Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel des vorstehenden, räumlichen Lichtmodulators ist der Modulator so konfiguriert, dass, wenn eine erste elektrische Potentialdifferenz zwischen dem ablenkbaren Element und der Elektrode angelegt wird, das ablenkbare Element sich zu einer ausgelenkten Position bewegt und in der ausgelenkten Position verbleibt, bis eine zweite elektrische Potentialdifferenz zwischen dem ablenkbaren Element und der Elektrode angelegt wird.
  • Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel des vorstehenden, räumlichen Lichtmodulators wird das ablenkbare Element auf dem optisch lichtdurchlässigen Substrat über einen oder mehrere Pfosten gehalten, wobei der eine oder die mehreren Pfosten ein benachbartes, ablenkbares Element in dem räumlichen Lichtmodulator hält.
  • Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel des vorstehenden, räumlichen Lichtmodulators weist das ablenkbare Element und/oder die Elektrode eine Vielzahl von Elektroden auf, die in der Lage sind, unterschiedliche Vorspannungen aufzunehmen.
  • Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel des vorstehenden, räumlichen Lichtmodulators weist das ablenkbare Element eine Vielzahl laminierter, dielektrischer Trägerschicht auf.
  • Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel des vorstehenden, räumlichen Lichtmodulators weist das ablenkbare Element Aluminium auf.
  • Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel des vorstehenden, räumlichen Lichtmodulators ist das ablenkbare Element im Wesentlichen starr, und das Gelenk ist flexibel.
  • Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel des vorstehenden, räumlichen Lichtmodulators ist das Gelenk ein Torsionsgelenk.
  • Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel des vorstehenden, räumlichen Lichtmodulators ist der zweite Abschnitt des ablenkbaren Elements so konstruiert, dass es gegen das optisch lichtdurchlässig Substrat ansteht, um dadurch die Auslenkung des ablenkbaren Elements zu begrenzen.
  • Um das vorstehende Ziel zu erreichen, wird ein räumlicher Lichtmodulator gemäß der Erfindung bereitgestellt, der ein optisch lichtdurchlässiges Substrat hat, welches auf einer unteren Oberfläche davon wenigstens ein ablenkbares Element über wenigstens ein entsprechendes Torsionsgelenk hält, wobei das ablenkbare Element obere und untere, planare Oberflächen und eine oder mehrere Kanten dazwischen hat, wobei das wenigstens eine Torsionsgelenk mit dem ablenkbaren Element bei einem mittleren Teil der unteren Oberfläche des ablenkbaren Elements verbunden ist.
  • Um das vorstehende Ziel zu erreichen, wird ein räumlicher Lichtmodulator gemäß der Erfindung bereitgestellt, der einen optisch lichtdurchlässiges Substrat mit einer oberen Oberfläche und einer unteren Oberfläche; ein ablenkbares Element mit einer oberen Oberfläche, einer unteren Oberfläche und einer oder mehreren Kantenflächen und ein Gelenk aufweist, wobei das Gelenk mit dem optisch lichtdurchlässigen Substrat nur auf der unteren Oberfläche des optisch lichtdurchlässigen Substrats verbunden ist, und wobei das Gelenk mit dem ablenkbaren Element nur auf der unteren Oberfläche des ablenkbaren Elements verbunden ist.
  • Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel des vorstehenden, räumlichen Lichtmodulators weist das Gelenk einen flexiblen Abschnitt auf, wobei der flexible Abschnitt durch das ablenkbare Element bei Blickrichtung über das optisch lichtdurchlässige Substrat von der Sicht verborgen ist.
  • Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel des vorstehenden, räumlichen Lichtmodulators ist ein erster Spalt zwischen dem Gelenk und dem ablenkbaren Element vorgesehen, und ein zweiter Spalt ist zwischen dem ablenkbaren Element und dem optisch lichtdurchlässigen Substrat vorgesehen.
  • Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel des vorstehenden, räumlichen Lichtmodulators haben sowohl das optisch lichtdurchlässige Substrat als auch das ablenkbare Element obere und untere Oberflächen, und das Gelenk ist mit den unteren Oberflächen sowohl des optisch lichtdurchlässigen Substrats als auch des ablenkbaren Elements verbunden.
  • Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel des vorstehenden, räumlichen Lichtmodulators ist das Gelenk mit dem optisch lichtdurchlässigen Substrat über Pfosten verbunden, die sich von der unteren Oberfläche des optisch lichtdurchlässigen Substrats und an dem ablenkbaren Element vorbei erstrecken.
  • Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel des vorstehenden, räumlichen Lichtmodulators weist das Gelenk einen flexiblen Abschnitt auf, der mit den Pfosten verbunden ist und der sich über das ablenkbare Element erstreckt und mit der unteren Oberfläche des ablenkbaren Elements verbunden ist.
  • Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel des vorstehenden, räumlichen Lichtmodulators ist ein Spalt zwischen dem flexiblen Abschnitt des Gelenks und dem ablenkbaren Element angeordnet.
  • Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel des vorstehenden, räumlichen Lichtmodulators weist er ferner ein Schaltungssubstrat auf, das unterhalb und unter Abstand von dem optisch lichtdurchlässigen Substrat angeordnet ist.
  • Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel des vorstehenden, räumlichen Lichtmodulators ist das ablenkbare Element auf einer unteren Oberfläche des optisch lichtdurchlässigen Substrats gehalten, und das ablenkbare Element hat erste und zweite Abschnitte, so dass während der Auslenkung des ablenkbaren Elements der zweite Abschnitt des ablenkbaren Elements sich zu der unteren Oberfläche hin bewegt, wenn der erste Abschnitt sich von der unteren Oberfläche weg bewegt.
  • Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel des vorstehenden, räumlichen Lichtmodulators weist das Schaltungssubstrat eine Elektrode zur Erzeugung einer Anziehungskraft zwischen dem ablenkbaren Element und dem Schaltungssubstrat auf.
  • Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel des vorstehenden, räumlichen Lichtmodulators ist die Elektrode direkt unterhalb des ablenkbaren Elements angeordnet.
  • Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel des vorstehenden, räumlichen Lichtmodulators ist die Elektrode unterhalb des ablenkbaren Elementes angeordnet, und ein Gelenk verbindet das ablenkbare Element mit dem transparenten Substrat.
  • Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel des vorstehenden, räumlichen Lichtmodulators erstreckt sich das Gelenk über das ablenkbare Element zwischen der Elektrode und dem ablenkbaren Element und ist mit dem ablenkbaren Element bei einem mittleren Abschnitt des ablenkbaren Elements verbunden.
  • Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel des vorstehenden, räumlichen Lichtmodulators weist er ferner eine Adressierungsschaltung, die in dem Schaltsubstrat ausgebildet ist, und eine Elektrode auf, die mit der Adressierungsschaltung verbunden ist, wobei die Elektrode so positioniert ist, dass sie wahlweise das ablenkbare Element auslenkt, wenn eine Vorspannung zwischen der Elektrode und dem ablenkbaren Element angelegt wird.
  • Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel des vorstehenden, räumlichen Lichtmodulators ist der Modulator so konfiguriert, dass, wenn eine erste elektrische Potentialdifferenz zwischen dem ablenkbaren Element und der Elektrode angelegt wird, das ablenkbare Element sich zu einer ausgelenkten Position bewegt und in der ausgelenkten Position bleibt, bis eine zweite elektrische Potentialdifferenz zwischen dem ablenkbaren Element und der Elektrode angelegt wird.
  • Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel des vorstehenden, räumlichen Lichtmodulators umfasst das ablenkbare Element eine leitfähige Schicht.
  • Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel des vorstehenden, räumlichen Lichtmodulators ist das ablenkbare Element reflektierend.
  • Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel des vorstehenden, räumlichen Lichtmodulators weist das ablenkbare Element eine strukturelle Trägerschicht auf.
  • Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel des vorstehenden, räumlichen Lichtmodulators weist das ablenkbare Element Aluminium auf.
  • Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel des vorstehenden, räumlichen Lichtmodulators ist das ablenkbare Element im Wesentlichen starr und das Gelenk ist flexibel.
  • Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel des vorstehenden, räumlichen Lichtmodulators ist das Gelenk ein Torsionsgelenk.
  • Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel des vorstehenden, räumlichen Lichtmodulators ist der zweite Abschnitt des ablenkbaren Elementes so konstruiert, dass es gegen das optisch lichtdurchlässige Substrat ansteht, um dadurch die Auslegung des ablenkbaren Elements zu begrenzen.
  • Um das vorstehende Ziel zu erreichen, wird ein räumlicher Lichtmodulator bereitgestellt, der ein optisch lichtdurchlässiges Substrat, das sich in einer Ebene im Wesentlichen horizontal erstreckt; ein ablenkbares Element, das sich in einer Ebene im Wesentlichen horizontal und unter Abstand und im Wesentlichen parallel zu dem optisch transparenten Substrat erstreckt, und ein Bindeglied auf, das eine auslenkbare Verbindung des ablenkbaren Elements zu dem optisch transparenten Substrat hin gestattet, wobei das Bindeglied ein erstes Ende, das an dem optisch transparenten Substrat befestigt ist, einen vertikalen Abschnitt, der sich von ersten Ende und der Ebene des ablenkbaren Elementes vorbei erstreckt, einen Gelenkabschnitt, der sich in einer Eben im Wesentlichen parallel zu und unter Abstand von dem ablenkbaren Element erstreckt, und ein zweites Ende aufweist, das den Gelenkabschnitt mit dem ablenkbaren Element verbindet.
  • Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel des vorstehenden, räumlichen Lichtmodulators weist das Gelenk einen flexiblen Abschnitt auf, wobei der flexible Abschnitt durch das ablenkbare Element bei Blickrichtung über das optische lichtdurchlässige Substrat von der Sicht verborgen ist.
  • Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel des vorstehenden, räumlichen Lichtmodulators ist ein erster Spalt zwischen dem Gelenk und dem ablenkbaren Element vorgesehen, und ein zweiter Spalt ist zwischen dem ablenkbaren Element und dem optisch lichtdurchlässigen Substrat vorgesehen.
  • Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel des vorstehenden, räumlichen Lichtmodulators habe sowohl das optisch lichtdurchlässige Substrat als auch das ablenkbare Element obere und untere Oberflächen, wobei das Gelenk mit den unteren Oberflächen sowohl des optisch lichtdurchlässigen Substrats als auch des ablenkbaren Elements verbunden ist.
  • Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel des vorstehenden, räumlichen Lichtmodulators ist das Gelenk mit dem optisch lichtdurchlässigen Substrat über Pfosten verbunden, die sich von der unteren Oberfläche des optisch lichtdurchlässigen Substrats und einer dem ablenkbaren Element vorbei erstrecken.
  • Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel des vorstehenden, räumlichen Lichtmodulators weist das Gelenk einen flexiblen Abschnitt auf, der mit dem Pfosten verbunden ist und sich über das ablenkbare Element erstreckt und mit der unteren Oberfläche des ablenkbaren Elements verbunden ist.
  • Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel des vorstehenden, räumlichen Lichtmodulators ist ein Spalt zwischen dem flexiblen Abschnitt des Gelenks und dem ablenkbaren Element angeordnet.
  • Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel des vorstehenden, räumlichen Lichtmodulators weist er ein Schaltungssubstrat auf, das unterhalb und unter Abstand von dem optisch lichtdurchlässigen Substrat positioniert ist.
  • Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel des vorstehenden, räumlichen Lichtmodulators wird das ablenkbare Element auf einer unteren Oberfläche des optisch lichtdurchlässigen Substrats gehalten, und das ablenkbare Element hat erste und zweite Abschnitte, so dass während der Auslegung des ablenkbaren Elements der zweite Abschnitt des ablenkbaren Elements sich zu der unteren Oberfläche hin bewegt, wenn der erste Abschnitt sich von der unteren Oberfläche weg bewegt.
  • Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel des vorstehenden, räumlichen Lichtmodulators weist das Schaltungssubstrat eine Elektrode auf, um eine Anziehungskraft zwischen dem ablenkbaren Element und dem Schaltungssubstrat zu erzeugen.
  • Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel des vorstehenden, räumlichen Lichtmodulators ist das Schaltungssubstrat ein opakes Siliziumsubstrat.
  • Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel des vorstehenden, räumlichen Lichtmodulators ist das Siliziumsubstrat ein VLSI/CMOS Substrat.
  • Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel des vorstehenden, räumlichen Lichtmodulators erstreckt sich das Gelenk über das ablenkbare Element zwischen der Elektrode und dem ablenkbaren, Element, und es ist an de ablenkbaren Element zu einem mittleren Teil des ablenkbaren Elements hin verbunden.
  • Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel des vorstehenden, räumlichen Lichtmodulators weist er ferner eine in dem Schaltungssubstrat ausgebildete Adressierungsschaltung auf, die einen DRAM mit niedriger Dichte darstellt.
  • Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel des vorstehenden, räumlichen Lichtmodulators ist der Modulator so konfiguriert, dass, wenn eine erste elektrische Potentialdifferenz zwischen dem ablenkbaren Element und der Elektrode angelegt wird, das ablenkbare Element sich zu einer ausgelenkten Position bewegt und in der ausgelenkten Position bleibt, bis eine zweite elektrische Potentialdifferenz zwischen dem ablenkbaren Element und der Elektrode angelegt wird.
  • Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel des vorstehenden, räumlichen Lichtmodulators weist das ablenkbare Element LPCVD-abgeschiedenes Siliziumnitrid, Siliziumoxid, amorphes Silizium oder Polysilizium auf.
  • Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel des vorstehenden, räumlichen Lichtmodulators weist das ablenkbare Element ferner eine leitfähige und reflektierende Metallschicht auf.
  • Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel des vorstehenden, räumlichen Lichtmodulators weist das ablenkbare Element eine Laminat-Tragestruktur auf, die eine Vielzahl von strukturellen Trägerschichten aufweist, die zwischen der leitfähigen und reflektierenden Metallschicht und dem optisch lichtdurchlässigen Substrat angeordnet sind.
  • Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel des vorstehenden, räumlichen Lichtmodulators weist das ablenkbare Element Aluminium auf.
  • Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel des vorstehenden, räumlichen Lichtmodulators ist das ablenkbare Element im Wesentlichen starr und das Gelenk ist flexibel.
  • Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel des vorstehenden, räumlichen Lichtmodulators ist das Gelenk ein Torsionsgelenk.
  • Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel des vorstehenden, räumlichen Lichtmodulators ist der zweite Abschnitt des ablenkbaren Elements so konstruiert, dass er gegen das optisch lichtdurchlässige Substrat ansteht, um dadurch die Auslenkung des ablenkbaren Elements zu begrenzen.
  • Um das vorstehende Ziel zu erreichen, weist ein Projektionsdisplaysystem eine Lichtquelle und ein Feld von räumlichen Lichtmodulatoren nach einem der vorstehenden Aspekte auf.
  • Um das vorstehende Ziel zu erreichen, umfasst ein Verfahren gemäß der Erfindung die folgenden Vorgänge: Bereitstellen eines Substrats; Bilden einer ersten Opferschicht über dem lichtdurchlässigen Substrat; Bilden einer Schicht aus ablenkbaren Elementen über der ersten Opferschicht; Bilden einer zweiten Opferschicht über der Schicht aus ablenkbaren Elementen; Bilden eines Gelenks über der zweiten Opferschicht und Entfernen der ersten und zweiten Opferschicht.
  • Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel des vorstehenden Verfahrens ist das Gelenk ausgebildet, um sowohl das Substrat als auch die Schicht aus ablenkbaren Elementen zu verbinden, das nach dem Entfernen der ersten und der zweiten Opferschicht das ablenkbare Element ablenkbar mit dem Substrat verbunden ist.
  • Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel des vorstehenden Verfahrens ist das Substrat ein lichtdurchlässiges Substrat, um es einem Lichtstrahl zu ermöglichen, hindurch zu treten, und wobei das ablenkbare Element zum Ablenken des Lichtstrahls angeordnet ist.
  • Nach einem bevorzugten Ausführungsbeispiel des vorstehenden Verfahrens umfasst es ferner den Vorgang, einen Abschnitt der zweiten Opferschicht vor der Ausbildung des Gelenks zu entfernen, so dass beim Ausbilden des Gelenks das Gelenk über den entfernten Abschnitt mit dem ablenkbaren Element verbunden ist.
  • Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel des vorstehenden Verfahrens weist die Schicht aus ablenkbaren Elementen ein reflektierendes Material auf.
  • Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel des vorstehenden Verfahrens weist die Schicht aus ablenkbaren Elementen eine Lichtreflektierende und leitfähige Schicht auf.
  • Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel des vorstehenden Verfahrens ist das lichtdurchlässige Substrat Glas.
  • Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel des vorstehenden Verfahrens weisen die ersten und zweiten Opferschichten Silizium auf.
  • Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel des vorstehenden Verfahrens weist das Gelenk Siliziumnitrid auf.
  • Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel des vorstehenden Verfahrens weist es ferner den Vorgang auf, das die Schicht aus ablenkbaren Elementen vor der Ausbildung der zweiten Opferschicht mit einem Muster versehen wird.
  • Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel des vorstehenden Verfahrens weist es ferner den Vorgang auf, dass das Gelenk vor dem Entfernen der Opferschichten als Muster gebildet wird.
  • Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel des vorstehenden Verfahrens werden die Opferschichten mit einem Edelgas-Fluorid und/oder einem Halogenfluorid entfernt.
  • Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel des vorstehenden Verfahrens wird ein Teil der Opferschichten mit Plasma und ein Teil der Opferschichten mit einem Nicht-Plasma Dampfätzen entfernt.
  • Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel des vorstehenden Verfahrens weist es ferner den Vorgang auf, dass ein Schaltungssubstrat ausgebildet wird und dass das Schaltungssubstrat mit dem Substrat verbunden wird, an dem das ablenkbare Element ablenkbar gekoppelt ist.
  • Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel des vorstehenden Verfahrens wird ein räumlicher Lichtmodulator ausgebildet.
  • Folglich stellen die vorliegende Erfindung oder deren bevorzugte Ausführungsbeispiele respektive einen räumlichen Lichtmodulator bereit, der ein höhere Auflösung und einen vergrößerten Füllfaktor hat. Die vorliegende Erfindung liefert auch einen räumlichen Lichtmodulator, der ein vergrößertes Kontrastverhältnis hat. Die vorliegende Erfindung liefert ferner einen räumlichen Lichtmodulator, der ohne polarisiertes Licht arbeitet und der eine verbesserte elektro-mechanische Arbeitsweise und eine Robustheit in Bezug auf seine Herstellung hat.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung hat der räumliche Lichtmodulator ein optisch lichtdurchlässiges Substrat und ein Halbleitersubstrat. Ein Feld von ablenkbaren Elementen sind von unterhalb des optisch lichtdurchlässigen Substrats aufgehängt und sind direkt gegenüber dem Halbleitersubstrat positioniert. Das Halbleitersubstrat umfasst ein Feld von Elektroden und elektronischen Schaltungen, um die einzelnen, reflektierenden Elemente durch eine elektrostatische Kraft wahlweise auszulenken. Im Betrieb werden, wenn ein individuelles, reflektierendes Element ausgelenkt wird, Lichtstrahlen räumlich moduliert, die durch das optisch lichtdurchlässige Substrat einfallen und durch es hindurch zurückreflektiert werden.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel hat jedes reflektierende Element eine vordere Oberfläche, die dem optisch lichtdurchlässigen Substrat zugewandt ist und eine rückseitige Oberfläche, die dem Halbleitersubstrat zugewandt ist. Jedes reflektierende Element ist ablenkbar an dem optisch lichtdurchlässigen Substrat mit Hilfe einer Spiegel-Tragestruktur befestigt. Die Spiegel-Tragestruktur umfasst einen oder mehrere Kontaktpunkte, die (direkt oder indirekt) an dem optisch lichtdurchlässigen Substrat befestigt sind. Die Spiegel-Tragestruktur umfasst auch ein Torsionsgelenk, das sich über die rückseitige Oberfläche des reflektierenden Elements erstreckt und daran an einer oder mehreren Stellen befestigt ist.
  • Die Spiegel-Tragestruktur von einem Ausführungsbeispiel ist mit Auslenkungsstoppern verstärkt, die konfiguriert sind, um eine Auslenkung des reflektierenden Elements über einen vorgegebenen Auslenkungswinkel hinaus entgegenwirken. Insbesondere sind die Auslenkungsstopper so konfiguriert, dass, wenn das reflektierende Element bis zu einem vorgegebenen Auslenkungswinkel ausgelenkt wird, das reflektierende Element in Kontakt mit den Auslenkungsstoppern kommen kann. Zusätzlich kommt ein Ende des reflektierenden Elements in Kontakt mit dem optisch lichtdurchlässigen Substrat. Auf diese Weise wird die mechanische Robustheit der Spiegel-Tragestruktur erheblich verbessert. Darüber hinaus wird der Kontrast des räumlichen Lichtmodulators aufgrund einer größeren Möglichkeit der Kontrolle des Auslenkungswinkels der reflektierenden Elemente erhöht. Das reflektierende Element des vorliegenden Ausführungsbeispiels kann auch einen oder mehrere Höcker umfassen, die entlang einer das Substrat berührenden Kante angeordnet sind, so dass die Kontaktfläche zwischen dem reflektierenden Element und dem Substrat reduziert wird.
  • In Weiterbildung der vorliegenden Erfindung umfasst ein Ausführungsbeispiel der Spiegel-Tragestruktur eine Anziehungselektrode, die an der rückseitigen Oberfläche des reflektierenden Elements befestigt ist. Wenn eine Vorspannung zwischen der Anziehungselektrode und der entsprechenden Betätigungselektrode auf dem Halbleitersubstrat angelegt wird, wird die Anziehungselektrode in Richtung zu der Betätigungselektrode hingezogen, was bewirkt, dass das reflektierende Element ausgelenkt wird. In einem Ausführungsbeispiel sind die Spiegel-Tragestruktur und die Anziehungselektrode aus dem gleichen leitfähigen Laminat zusammengesetzt. Daher muss das reflektierende Element nicht leitfähig sein (obwohl das leitfähige Element in einem anderen Ausführungsbeispiel leitfähig sein und als Elektrode wirken kann). Folglich können die mechanischen und Reflektionseigenschaften des reflektierenden Elements ohne Rücksicht auf die Leitfähigkeit optimiert werden. Die Herstellungsflexibilität wird ebenfalls erhöht, weil das vorliegende Ausführungsbeispiel keinen Metallbeschichtungsschritt nach der Entfernung der Silizium-Opferschicht erfordert.
  • Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung umfassen das Vorstehende und umfassen ferner ein Herstellungsverfahren für einen räumlichen Lichtmodulator. In einem Ausführungsbeispiel umfasst das Verfahren die Schritte (a) Abscheiden einer Opferschicht (beispielsweise Silizium) auf einem optisch lichtdurchlässigen Substrat; (b) Abscheiden eines reflektierenden Laminats auf der Opferschicht; (c) Musterätzen des reflektierenden Laminats, um ein reflektierendes Element zu definieren; (d) Abscheiden einer weiteren Opferschicht (beispielsweise Silizium), (e) Musterätzen der zweiten Opferschicht, um einen Abschnitt des reflektierenden Elements freizulegen; (f) Ätzen eines Musters von Löchern durch die Opferschichten, so dass nachfolgende Schichten an dem optisch lichtdurchlässigen Substrat über die Löcher befestigt werden können; (g) Abscheiden einer Gelenk-Elektroden-Laminatschicht auf der zweiten Opferschicht und auf dem freiliegenden Abschnitt des reflektierenden Elements; (h) Musterätzen des Gelenk-Elektroden-Laminats, um eine Gelenk-Elektrode zu definieren, die an dem optisch lichtdurchlässigen Substrat durch die Löcher befestigt ist und die an dem freiliegenden Abschnitt des reflektierenden Elements befestigt ist; (i) Ätzen der ersten Opferschicht und der zweiten Opferschicht, um das reflektierende Element freizusetzen; (j) Bilden einer Adressierungsschaltung und Elektroden auf einem Halbleitersubstrat; und (k) Ausrichten und Verbinden des optisch lichtdurchlässigen Substrats und des Halbleitersubstrats.
  • Im Querschnitt hat der räumliche Lichtmodulator ein optisch lichtdurchlässiges Substrat, einen ersten Spalt unterhalb des optisch lichtdurchlässigen Substrats, ein ablenkbares Element unterhalb des ersten Spalts, einen zweiten Spalt unterhalb des ablenkbaren Elements, ein Gelenk unterhalb des zweiten Spalts, einen dritten Spalt unterhalb des Gelenks und ein zweites Substrat (beispielsweise Schaltung) unterhalb des dritten Spalts. Das Gelenk ist im Wesentlichen insgesamt von der Sicht durch das ablenkbare Element blockiert (bei Blickrichtung durch das optisch lichtdurchlässige Substrat). Als solches ist das Gelenk auf einer Seite des ablenkbaren Elements gegenüberliegend zu der des optisch lichtdurchlässigen Substrats angeordnet. Das Gelenk ist mit der unteren Oberfläche des ablenkbaren Elements verbunden (nicht an den Kanten des ablenkbaren Elementes in den meisten Fällen). Pfosten oder Wände können vorgesehen sein, die sich von dem Gelenk zu dem optisch lichtdurchlässigen Substrat erstrecken. Das Gelenk kann sich über die Mitte des ablenkbaren Elements erstrecken, wobei der gleiche Bereich des ablenkbaren Elements auf jeder Seite vorhanden ist (oder das Gelenk könnte das ablenkbare Element in anderer Weise unterteilen, beispielsweise 1/3 auf einer Seite und 2/3 auf der anderen). Wenn einige ablenkbare Elemente sich auf jeder Seite des Gelenks erstrecken, führt die Bewegung von einer Seite des ablenkbaren Elements in eine Richtung zu einer Bewegung auf der anderen Seite des ablenkbaren Elements in der anderen Richtung.
  • Das Gelenk kann auch fluchtend gegenüber dem ablenkbaren Element vorgesehen sein (obwohl dennoch das ablenkbare Element sich zwischen dem Gelenk und dem optisch lichtdurchlässigen Substrat befindet). Vorzugsweise ist das Gelenk jedoch mit einem mittleren Abschnitt des ablenkbaren Elements so verbunden, dass ein längliches Gelenk ermöglicht wird (wodurch die Durchbiegung, die Torsion und/oder die Spannungsbeanspruchung auf jeder Seite des Gelenks reduziert wird). Das ablenkbare Element kann mit einer Laminat-Tragestruktur versehen werden, die mehrere Schichten aus dielektrischem Material aufweisen kann. Das ablenkbare Element kann auch eine Schicht aufweisen, die sowohl reflektierend als auch leitfähig ist, beispielsweise eine Metallschicht (beispielsweise Gold oder Aluminium) oder separate reflektierende und leitfähige Schichten. Das ablenkbare Element und das Gelenk können durch LPCVD-Abscheidung hergestellt werden, während das Schaltungssubstrat, das zur Betätigung des ablenkbaren Elements verwendet wird, unter Verwendung von Standard-VLSI/CMOS-Verfahren hergestellt werden kann.
  • Die beigefügten Zeichnungen, die in die Beschreibung einbezogen werden und Teil derselben bilden, zeigen Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung und dienen zusammen mit der Beschreibung dazu, die Prinzipien der Erfindung er erläutern.
  • 1 zeigt eine ablenkbare Mikro-Spiegelstruktur, die als Teil eines räumlichen Lichtmodulators gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung enthalten sein kann.
  • 2 zeigt eine Explosionsdarstellung der ablenkbaren Mikro-Spiegelstruktur von 1.
  • 3A und 3B zeigen einen Auslenkungs-Stoppmechanismus, der Mikro-Spiegelstruktur von 1 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
  • 4 ist ein Flussdiagramm, das die Schritte eines Herstellungsverfahrens zur Herstellung von Mikro-Spiegelstrukturen gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • 5A zeigt eine isometrische, perspektivische Darstellung von einem Teil eines Substrats nach einem Spiegel-Bemusterungsschritt des Herstellungsverfahrens von 4.
  • 5B zeigt eine isometrische, perspektivische Darstellung von einem Teil eines Substrats nach einem Ätzschritt bei dem Herstellungsverfahren von 4.
  • 5C zeigt eine isometrische, perspektivische Darstellung von einem Abschnitt eines Substrates nach einem weiteren Ätzschritt des Herstellungsverfahrens von 4.
  • 6 zeigt eine isometrische, perspektivische Darstellung von einem kleinen Abschnitt eines beispielhaften Spiegelfeldes, das eine Mikro-Spiegelstruktur von 1 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung umfasst.
  • 7A zeigt eine isometrische, perspektivische Darstellung einer ablenkbaren Mikro-Spiegelstruktur gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
  • 7B zeige eine Seitenansicht der ablenkbaren Mikro-Spiegelstruktur von 7A.
  • 8 zeigt eine isometrische, perspektivische Darstellung von einem kleinen Abschnitt eines beispielhaften Spiegelfeldes, das eine Mikro-Spiegelstruktur von 7A gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung umfasst.
  • 9 zeigt eine isometrische, perspektivische Darstellung einer ablenkbaren Mikro-Spiegelstruktur gemäß noch einem anderen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
  • 10 zeigt eine isometrische, perspektivische Darstellung von einem kleinen Abschnitt eines beispielhaften Spiegelfeldes, das eine Mikro-Spiegelstruktur von 9 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung umfasst.
  • 11 zeigt eine isometrische, perspektivische Darstellung einer ablenkbaren Mikro-Spiegelstruktur gemäß noch einem anderen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
  • 12 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, wo Auslenkungs-Stoppmechanismen separat von der Pfosten- und Gelenk-Anordnung vorgesehen sind.
  • 13 zeigt ein Ausführungsbeispiel ähnlich zu dem, das in 12 gezeigt ist, mit Flexionsgelenken statt Torsionsgelenken.
  • In der folgenden, detaillierten Beschreibung werden zum Zwecke der Erläuterung zahlreiche spezielle Details dargelegt, um ein gründliches Verständnis der vorliegenden Erfindung zu vermitteln. Es ist jedoch für den Durchschnittsfachmann ersichtlich, dass die vorliegende Erfindung ohne diese speziellen Details ausgeführt werden kann. In anderen Fällen sind wohl bekannte Strukturen und Vorrichtungen nicht im Detail beschrieben, um eine Verschleierung der Aspekte der vorliegenden Erfindung zu vermeiden.
  • Folglich liefert die vorliegende Erfindung eine SLM-Struktur, die einen verbesserten Füll- oder Nutzfaktor (das heißt, das Verhältnis zwischen reflektierenden Bereichen und nicht reflektierenden Bereichen) hat. Die vorliegende Erfindung liefert auch eine ablenkbare Mikro-Spiegelstruktur, die es nicht erfordert, dass die Spiegelplatte leitfähig ist. Die vorliegende Erfindung liefert ferner eine Mikro-Spiegelstruktur, die mechanisch robust und leicht herzustellen ist. Diese und andere Vorteile der vorliegenden Erfindung werden deutlicher in der folgenden Beschreibung.
  • 1 zeigt eine ablenkbare Mikro-Spiegelstruktur 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. 2 zeigt eine Explosionsdarstellung der ablenkbaren Mikro-Spiegelstruktur 100. Es ist zu beachten, dass die Mikro-Spiegelstruktur 100 Teil eines Spiegelfeldes ist. Zur Vereinfachung sind jedoch andere Mikro-Spiegelstrukturen des Feldes nicht in 1 gezeigt. Es ist zu beachten, dass die Anzahl der Spiegelstrukturen in einem Spiegelfeld sehr groß sein kann. Beispielsweise kann in einer typischen SLM-Anordnung mit 1024 × 768 Pixel das Spiegelfeld mehr als 750000 Mikro-Spiegelstrukturen haben. Zusätzlich sollte beachtet werden, dass das Halbleitersubstrat, das die elektronische Schaltung zur Betätigung der Mikro-Spiegelstruktur 100 enthält, in den 1 und 2 nicht gezeigt ist, um eine Verschleierung der vorliegenden Aspekte der vorliegenden Erfindung zu vermeiden.
  • In dem in den 1 und 2 gezeigten Ausführungsbeispiel ist eine Spiegelplatte 120 der Mikro-Spiegelstruktur 100 oberhalb des optisch lichtdurchlässigen Substrats 110 mit Hilfe einer Spiegel-Tragestruktur 130 aufgehängt und auslenkbar daran gekoppelt. Die Spiegelplatte 120 hat eine reflektierende, vordere Oberfläche, die dem optisch lichtdurchlässigen Substrat 110 zugewandt ist, und eine rückseitige Oberfläche, die dem Halbleitersubstrat zugewandt ist. In einem Ausführungsbeispiel ist die Spiegelplatte 120 im Wesentlichen starr und kann aus einem Laminat hergestellt sein, das Schichten aus Siliziumnitrid und Aluminium hat.
  • Noch unter Bezugnahme auf die 1 und 2 umfasst die Spiegel-Tragestruktur 130 zwei Gelenkträger 136 und 138, die an dem optisch lichtdurchlässigen Substrat 110 befestigt sind. Die Spiegel-Tragestruktur 130 weist auch ein Torsionsgelenk 134 auf, das an der rückseitigen Oberfläche der Spiegelplatte 120 befestigt ist und sich darüber hinweg erstreckt. An der rückseitigen Oberfläche der Spiegelplatte 120 ist auch eine Elektrode 132 befestigt. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Elektrode 132 elektrisch leitend und ist mit dem Torsionsgelenk 134 über einen Träger 137 verbunden. Der Träger 137 ist, wie gezeigt, kürzer als die Gelenkträger 136 und 138, so dass die Spiegelplatte 120 in nicht-ausgelenktem Zustand von dem Substrat 110 beabstandet ist.
  • In den 1 und 2 sind auch Auslenkungsstopper 131 und 133 gezeigt, die konfiguriert sind, um einer Auslenkung der Spiegelplatte 120 über einen vorgegebenen Auslenkungswinkel hinaus entgegen zu wirken. Insbesondere, wenn die Spiegelplatte 120 bis zu einem vorgegebenen Auslenkungswinkel abgelenkt wird, kommt ein Teil der Spiegelplatte 120 in Kontakt mit den Auslenkungsstoppern 131 und 133. Zusätzlich ist in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die Mikro-Spiegelstruktur 100 so konfiguriert, dass, wenn die ausschwenkende Spiegelplatte 120 in Kontakt mit den Auslenkungsstoppern 131 und 133 kommt, die Spiegelplatte 120 auch in Kontakt mit dem optisch lichtdurchlässigen Substrat 110 kommt. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel umfasst die Spiegelplatte 120 Höcker 122 und 124, die entlang der das Substrat berührenden Kante so angeordnet sind, dass die Kontaktfläche zwischen der Spiegelplatte 120 und dem Substrat 110 reduziert wird.
  • Die 3A und 3B zeigen einen Auslenkungsstoppmechanismus der Mikro-Spiegelstruktur 100 entsprechend einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. 3A zeigt eine Seitenansicht der Mikro-Spiegelstruktur 100, wenn die Spiegelplatte 120 nicht ausgelenkt ist. 3B zeigt eine Seitenansicht der Mikro-Spiegelstruktur 100, wenn die Spiegelplatte 120 bis zu einem vorgegebenen Auslenkungswinkel θ ausgelenkt ist. Auch das Halbleitersubstrat 310 und eine oder mehrere Anziehungselektroden 320 der ablenkbaren Spiegelplatte 120 sind gezeigt.
  • Wie in 3A gezeigt ist, wird die Spiegelplatte 120, wenn sie nicht ausgelenkt ist, oberhalb des optisch lichtdurchlässigen Substrats 110 gehalten. Wenn jedoch, wie in 3B gezeigt ist, eine Vorspannung zwischen der Anziehungselektrode 320 und der Elektrode 130 angelegt wird, wird eine elektrostatische Kraft F erzeugt, die bewirkt, dass die Spiegelplatte 120 zu dem Halbleitersubstrat 310 ausgelenkt wird. Die Auslenkung der Spiegelplatte 120 wird bei einem vorgegebenen Kippwinkel oder Auslenkungswinkel θ gestoppt. Wie in 3B gezeigt ist, kommt die Spiegelplatte 120 in Kontakt mit den Auslenkungsstoppern 131/133, und die Höcker 122/124 kommen an dem Kippwinkel θ in Kontakt mit dem Substrat 110.
  • In einem Ausführungsbeispiel ist der Kippwinkel θ, an dem die Höcker 122/124 in Kontakt mit dem Substrat 110 kommen, näherungsweise 15°. Es ist jedoch zu beachten, dass der Kippwinkel θ von der Geometrie und den Abmessungen der Mikro-Spiegelstruktur abhängt, und dass viele andere Kippwinkel im Rahmen der vorliegenden Erfindung liegen. Ferner ist zu beachten, dass der Winkel, bei dem die Spiegelplatte 120 in Kontakt mit dem Auslenkungsstoppern 131/133 kommt, sich erheblich von dem Winkel unterscheiden kann, bei dem die Höcker 122/124 in Kontakt mit dem Substrat 110 kommen. Beispielsweise können in einem anderen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung die Auslenkungsstopper als Sicherheit gegen eine übermäßige Streckung des Torsionsgelenkes verwendet werden. Daher kann in dem Ausführungsbeispiel der Winkel, bei dem die Spiegelplatte in Kontakt mit den Auslen kungsstoppern kommt, etwas größer als der Winkel sein, bei dem die Spiegelplatte in Kontakt mit dem Substrat kommt. Es können auch nur die Auslenkungsstopper zum Stoppen der Bewegung der Spiegelplatte verwendet werden. Daher ist ersichtlich, dass vorzugsweise zwei Stoppmechanismen vorhanden sind (beispielsweise der Stopp gegen das Substrat und der Stopp gegen den Auslenkungsstopper). Das ablenkbare Element kann gegen beide Stoppmechanismen gleichzeitig stoßen, oder einer der Stoppmechanismen kann ein „Reserve"-Stoppmechanismus und so konstruiert sein, dass er das ablenkbare Element bei einem größeren Auslenkungswinkel stoppt als der Hauptstoppmechanismus (beispielsweise in dem Fall, wo der Hauptmechanismus versagt, das ablenkbare Element sich über die Zeit verändert usw.).
  • Ein kleiner Abschnitt eines beispielhaften Spiegelfeldes 600 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist in 6 gezeigt. Wie dargestellt ist, ist, weil die Torsionsgelenke auf der rückseitigen Oberfläche der Spiegelplatten befestigt sind, der Füllfaktor des Feldes 600 sehr hoch. Nahezu die gesamte Oberfläche des optisch lichtdurchlässigen Substrats 610 kann mit reflektierenden Oberflächen überdeckt sein.
  • 4 ist ein Flussdiagramm, das die Schritte eines Herstellungsverfahrens 400 zum Herstellen von Mikro-Spiegelstrukturen gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel werden die Mikro-Spiegelstrukturen (beispielsweise die Struktur 100) auf der Oberseite eines optisch lichtdurchlässigen Substrats (beispielsweise Substrat 110) ausgebildet, das aus Glas oder anderen Materialien hergestellt ist, die die nachfolgenden Verarbeitungstemperaturen aushalten können.
  • Wie in 4 gezeigt ist, werden an dem Schritt 410 eine erste Opferschicht (beispielsweise aus Silizium) auf dem optisch lichtdurchlässigen Substrat abgeschieden. In der vorliegenden Erfindung ist die erste Opferschicht aus Silizium etwa 5000 Å bis 8000 Å (oder sogar über 20000 Å) dick. Andere Opfermaterialien (beispielsweise Polymere) als Silizium könnten verwendet werden.
  • Bei dem Schritt 420 wird ein Spiegellaminat auf der ersten Opferschicht abgeschieden. In einem Ausführungsbeispiel umfasst das Spiegellaminat eine Schicht aus Aluminium, die zwischen zwei Schichten aus Siliziumnitrid angeordnet ist. In anderen Ausführungsbeispielen kann das Spiegellaminat eine Schicht aus Aluminium und eine Schicht aus Siliziumnitrid umfassen. Es kann auch eine vielschichtige Anordnung mit mehreren Schichten aus Aluminium und/oder Siliziumnitrid verwendet werden. Andere Materialien (beispielsweise leitfähige und reflektierende Metalle) können neben Aluminium verwendet werden. Andere Materialien neben Siliziumnitrid werden auch in Betracht gezogen (beispielsweise Siliziumdioxid). In einer typischen Ausführung ist jede Siliziumnitridschicht etwa 1400 Å dick, und die Aluminiumschicht ist etwa 700 Å dick. Um die Reflektionseigenschaft des Spiegellaminats zu verbessern, können weiterhin eine oder mehrere dielektrische Filme, die als reflektierende Beschichtung wirken, auf dem Spiegellaminat abgeschieden werden.
  • An dem Schritt 430 wird das Spiegellaminat mit einem Muster versehen, um eine Spiegelplatte zu definieren. Eine isometrische, perspektivische Darstellung eines Teils eines Substrats nach dem Schritt 430 ist in 5A gezeigt. Insbesondere sind ein optisch lichtdurchlässiges Substrat 511, eine Opferschicht 512 und eine Spiegelplatte 513 gezeigt. Es ist auch zu beachten, dass bei einer typischen SLM-Ausführung gemäß der vorliegenden Erfindung ein gesamtes Feld von Mikro-Spiegel gleichzeitig hergestellt wird. Der Einfachheit halber werden die anderen Spiegelplatten, die auf dem Substrat 511 ausgebildet werden, nicht gezeigt.
  • Unter Bezugnahme wiederum auf 4 wird an dem Schritt 440 eine zweite Silizium-Opferschicht auf der Oberseite der ersten Silizium-Opferschicht und der Spiegelplatte abgeschieden. In einem Ausführungsbeispiel ist die zweite Silizium-Opferschicht etwa 2500–5000 Å dick.
  • Sodann werden an dem Schritt 450 die Silizium-Opferschichten nach Muster geätzt, um einen Abschnitt der Spiegelplatte freizulegen und zwei Löcher zu erzeugen, die es ermöglichen, dass nachfolgende Schichten an dem optisch lichtdurchlässigen Substrat befestigt werden können. Eine isometrische, perspektivische Darstellung von einem Abschnitt des Substrats 511 nach dem Ätzschritt 450 ist in 5B gezeigt. Insbesondere sind ein optisch lichtdurchlässiges Substrat 511, eine Opferschicht 512, eine Spiegelplatte 513 und eine weitere Opferschicht 514, die mit einem Muster versehen ist, um einen Abschnitt des Spiegels 513 freizulegen, dargestellt. Weiterhin sind zwei Löcher 516 und 518 dargestellt, die ebenfalls nach Muster in die Opferschichten 512 und 514 geätzt werden, so dass nachfolgende Schichten durch die Löcher 516 und 518 hindurch auf dem optisch lichtdurchlässigen Substrat 511 abgeschieden werden können.
  • In dem Ausführungsbeispiel, wie es in 5B gezeigt ist, ist ein erheblicher Abschnitt der Spiegelplatte 513 freigelegt, so dass nachfolgende Schichten daran befestigt werden können. Es ist jedoch zu beachten, dass es eine Option ist, einen erheblichen Abschnitt der Spiegelplatte 513 freizulegen. In einem anderen Ausführungsbeispiel können mehrere Öffnungen nach Muster durch die zweite Opfer schicht geätzt werden, so dass nachfolgende Schichten über die Öffnungen an der Spiegelplatte befestigt werden können.
  • Bei dem Schritt 460 wird ein Gelenk-Elektroden-Laminat auf der Oberseite der zweiten Opferschicht abgeschieden. Besonders in einem Ausführungsbeispiel überdeckt das Gelenk-Elektroden-Laminat den freiliegenden Abschnitt der Spiegelplatte und Abschnitte des optisch lichtdurchlässigen Substrats durch die an dem Schritt 450 ausgebildeten Löcher. In der vorliegenden Erfindung umfasst das Gelenk-Elektroden-Laminat eine 500 Å Schicht aus Siliziumnitrid und eine 500 Å Schicht aus Aluminium. Andere Metalle können das Aluminium ersetzen, beispielsweise Titan oder Titannitrid. Andere Laminatmaterialien, die als Leiter dienen können und gute mechanische Eigenschaften haben, können ebenfalls verwendet werden. Andere Metalle, die sowohl leitfähig als auch reflektierend sind, könnten ausgebildet werden. Eine leitfähige Schicht könnte auch aus einem Metall und eine separate metallische oder nicht-metallische Reflektionsschicht oder -Schichten (beispielsweise zwei Schichten mit unterschiedlichen Brechungsindizes) könnten ausgebildet werden.
  • An dem Schritt 470 wird das Gelenk-Elektroden-Laminat geätzt, um eine Spiegel-Tragestruktur zu bilden. Eine isometrische, perspektivische Darstellung von einem Teil des Substrats 511 nach dem Ätzschritt 470 ist in 5C gezeigt. Das optisch lichtdurchlässige Substrat 511, die Opferschicht 512, die Spiegelplatte 513 (nicht freigelegt), eine andere Opferschicht 514 und die Spiegel-Tragestruktur 515 sind in 5C gezeigt. Die Spiegel-Tragestruktur 515 hat, wie gezeigt ist, einen Elektrodenabschnitt, der an der Spiegelplatte 513 befestigt ist, und eine Spiegel-Tragestruktur, die an dem optisch lichtdurchlässigen Substrat 511 befestigt ist.
  • An dem Schritt 480 werden die Silizium-Opferschichten weggeätzt, um die Spiegelplatte freizulegen. Die resultierende Mikro-Spiegelstruktur ist ähnlich der Mikro-Struktur 100 und ist bereit, um mit einem Halbleitersubstrat, das Elektroden und die elektronische Schaltung enthält, in der Art eines Sandwich zusammengefügt zu werden, um eine Lichtventilvorrichtung zu bilden. Das Verfahren zur Herstellung des Halbleitersubstrats für die Betätigung der Mikro-Spiegelstruktur ist in dem US-Patent 5,835,256 und der parallel dazu anhängigen Patentanmeldung 09/160,361 beschrieben, die durch Bezugnahme einbezogen werden und daher hier nicht diskutiert werden, um eine Verschleierung der Aspekte der vorliegenden Erfindung zu vermeiden.
  • 7A zeigt eine isometrische, perspektivische Darstellung einer ablenkbaren Mikro-Spiegelstruktur 700 gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. 7B zeigt eine Sei tenansicht der ablenkbaren Mikro-Spiegelstruktur 700. Die ablenkbare Mikro-Spiegelstruktur 700 kann durch ein Verfahren ähnlich dem Verfahren 400 hergestellt werden. Es ist zu beachten, dass die Mikro-Spiegelstruktur 700 typischerweise als Teil eines Spiegelfeldes hergestellt wird, das viele Spiegel enthalten kann. Der Einfachheit halber sind andere Spiegelstrukturen des Spiegelfeldes in den 7A und 7B gezeigt. Das Spiegelfeld kann aus einer große Anzahl von Mikro-Spiegelstrukturen hergestellt sein. Ein kleiner Abschnitt eines beispielhaften Spiegelfeldes 800 gemäß der vorliegenden Erfindung ist in 8 gezeigt.
  • In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist eine Spiegelplatte 720 mit einem optisch lichtdurchlässigen Substrat 710 mit Hilfe einer Spiegel-Tragestruktur ablenkbar gekoppelt und darüber aufgehängt. Wie in 7A gezeigt ist, umfasst die Spiegel-Tragestruktur ein Torsionsgelenk 734, das sich diagonal über zwei Ecken der Spiegelplatte 720 erstreckt. Ferner ist das Torsionsgelenk 734 mit Elektroden 732A und 732B verbunden, die symmetrisch zu dem Torsionsgelenk 734 sind. Die Spiegelplatte 720 ist an den Elektroden 732A und 732B befestigt.
  • Unter Bezugnahme auf 7B sind die Elektroden 732a und 732b mit den Elektroden 750a bzw. 750b des Halbleitersubstrats 740 ausgerichtet. Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel werden die Elektroden 732a und 732b auf einer konstanten Spannung gehalten. Um eine Spiegelplatte 720 auszulenken, kann eine Vorspannung an die Elektrode 750a angelegt werden, um die Elektrode 732a zu der Elektrode 750a hin zu ziehen, oder eine Vorspannung kann an die Elektrode 750b angelegt werden, um die Elektrode 732b zu der Elektrode 750b hin zu ziehen.
  • Die Auslenkung der Spiegelplatte 720 wird gestoppt, wenn eine Ecke der Spiegelplatte 720 in Kontakt mit dem optisch lichtdurchlässigen Substrat 710 kommt. Zusätzlich kann die Spiegelplatte 720 in Kontakt mit dem Torsionsgelenk 734 kommen. Somit ist hinter dem Ausführungsbeispiel, das in den 7A und 7B gezeigt ist, die Mikro-Spiegelstruktur 700 so ausgeführt, dass der Auslenkung der Spiegelplatte 720 über einen vorgegebenen Auslenkungswinkel hinaus ein Widerstand entgegengesetzt wird.
  • 9 zeigt eine isometrische, perspektivische Darstellung einer ablenkbaren Mikro-Spiegelstruktur 900 gemäß einem noch weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die Mikro-Spiegelstruktur 900 wird typischerweise als Teil eines Spiegelfeldes mit einer großen Anzahl von Spiegeln hergestellt. Ein kleiner Abschnitt eines beispielhaften Mikro-Spiegelfeldes 1000 gemäß dem einen Ausführungsbeispiel ist in 10 gezeigt.
  • Unter Bezugnahme auf 9 ist eine Spiegelplatte 920 mit dem optisch lichtdurchlässigen Substrat 910 mit Hilfe einer Spiegel-Tragestruktur 930 ablenkbar gekoppelt und darüber aufgehängt. Die Spiegel-Tragestruktur 930 umfasst ein Torsionsgelenk 934, das sich über zwei Ecken der Spiegelplatte 920 erstreckt. Das Torsionsgelenk 934 ist, wie dargestellt ist, an der Spiegelplatte 920 mit Hilfe der Halterung 937 befestigt. In 9 ist ebenfalls eine Elektrode 932 gezeigt, die elektrisch mit dem Torsionsgelenk 934 verbunden und damit ko-planar ist. Die Elektrode 932 ist an der Spiegelplatte 920 mit Hilfe der Träger 936 verbunden.
  • 11 zeigt eine ablenkbare Mikro-Spiegelstruktur 1100 gemäß einem noch weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. In dem Beispiel, wie es in 11 gezeigt ist, ist eine Spiegelplatte 1120 der Mikro-Spiegelstruktur 1100 mit dem optisch lichtdurchlässigen Substrat 1110 mit Hilfe einer Spiegel-Tragestruktur 1130 ablenkbar gekoppelt und darüber aufgehängt. Die Spiegelplatte 1120 hat eine reflektierende, vordere Oberfläche, die dem optisch lichtdurchlässigen Substrat 1110 zugewandt ist, und eine rückseitige Oberfläche, die dem Betätigungs-Schaltungssubstrat zugewandt ist. In einem Ausführungsbeispiel ist die Spiegelplatte 1120 im Wesentlichen starr, und sie kann aus einem Laminat hergestellt sein, das Schichten aus Siliziumnitrid und Aluminium hat.
  • Unter Bezugnahme auch auf 11 umfasst die Spiegel-Tragestruktur 1130 zwei Gelenkträger 1136 und 1138, die an dem optisch lichtdurchlässigen Substrat 1110 befestigt sind. Die Spiegeltragestruktur 1130 umfasst auch ein Torsionsgelenk 1134, das an der rückseitigen Oberfläche der Spiegelplatte 1120 mit Hilfe einer Halterung 1141 befestigt ist und sich darüber hinweg erstreckt. Ebenfalls an der rückseitigen Oberfläche der Spiegelplatte 1120 ist eine Elektrode 1132 befestigt. In dem Ausführungsbeispiel ist, wie dargestellt, die Elektrode 1132 ko-planar mit dem Torsionsgelenk 1134, und sie ist an der Spiegelplatte 1120 mit Hilfe von Trägern 1140 befestigt. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel werden die Träger 1140 und 1141 dadurch hergestellt, dass sie erst eine Opferschicht aus Silizium nach Muster geätzt wird, um Löcher zu erzeugen, die zu der Spiegelplatte 1120 nach unten reichen, und dass dann ein Gelenk-Elektroden-Laminat über den Löchern abgeschieden wird. Die Elektrode 1142 umfasst auch Öffnungen 1132, um das Entfernen der Opfermaterialien, die unter der Elektrode 1123 liegen, während des Herstellungsverfahrens zu erleichtern.
  • Ebenfalls in 11 gezeigt sind Auslenkungsstopper 1131 und 1133, die konfiguriert sind, um an einer Auslenkung der Spiegelplatte 1120 über einen vorgegebenen Auslenkungswinkel hinaus einen Widerstand entgegenzusetzen. Insbesondere, wenn die Spiegelplatte 1120 bis auf einen vorgegebenen Auslenkungswinkel abgelenkt wird, kann ein Teil der Spiegelplatte 1120 in Kontakt mit den Auslenkungs stoppern 1131 und 1133 kommen. Zusätzlich kann in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die Mikro-Spiegelstruktur 1100 so konfiguriert sein, dass, wenn die Spiegelplatte 1120 in Kontakt mit den Auslenkungsstoppern 1131 und 1133 kommt, eine Kante der Spiegelplatte 1120 in Kontakt mit dem optisch lichtdurchlässigen Substrat 1110 kommt. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel umfasst die Spiegelplatte 1120 den Höcker 1122, der entlang der das Substrat berührenden Kante positioniert ist, so dass der Kontaktbereich zwischen der Spiegelplatte 1120 und dem Substrat 1110 reduziert wird, so dass die Kontaktkräfte reduziert werden.
  • In den gezeigten Ausführungsbeispielen gibt es doppelte Stoppmechanismen, wobei das ablenkbare Element durch zwei unterschiedliche Typen oder Anschläge gestoppt wird. In einem Ausführungsbeispiel kommt das ablenkbare Element gegen das optisch lichtdurchlässige Substrat an einer oder mehreren Stellen in Anschlag. Zusätzlich schlägt das ablenkbare Element gegen einen Pfosten und eine Gelenkanordnung an (entweder vor, nach oder gleichzeitig mit dem Anschlag gegen das optisch lichtdurchlässige Substrat). Es ist jedoch zu beachten, dass die zwei Stoppmechanismen nicht zusammen vorgesehen sein müssen. Ein einziger Stoppmechanismus, wo ein Teil der Gelenk- und Pfostenanordnung die Schwenkbewegung des ablenkbaren Elementes stoppt, kann ausreichend sein. Auch kann eine Pfosten- und Lippenanordnung separat von dem Gelenk alleine das ablenkbare Element stoppen, oder sie kann als Reservestopp verwendet werden, um (oder zusammen mit) dem Anschlag des ablenkbaren Elementes gegen das optisch lichtdurchlässige Substrat verwendet werden.
  • Wie aus 12 zu ersehen ist, kann das ablenkbare Element 1202 schwenkbar auf dem optisch lichtdurchlässigen Substrat 1200 mit Hilfe von Pfosten 1204, 1205 und Gelenken 1206, 1207 gehalten werden. Wie aus 12 zu ersehen ist, sind die Auslenkungsstopper 1210, 1212 nicht als Teil der Pfosten- und Gelenkanordnung vorgesehen, sondern sie sind separat unter Abstand von dem Pfosten und den Gelenken vorgesehen. Die Auslenkungsstopper sind aus Pfosten 1215, 1217 und entsprechenden Lippen oder Vorsprüngen 1216, 1218 gebildet. Im Betrieb verschwenkt sich ein erster Abschnitt 1222 des ablenkbaren Elements 1202 gegen das optisch lichtdurchlässige Substrat 1200, wenn ein zweiter Abschnitt 1220 sich von dem optisch lichtdurchlässigen Substrat wegschwenkt (aufgrund der elektrostatischen Anziehung der Elektrode 1225 zu der gegenüberliegenden Elektrode auf einem Schaltungssubstrat (nicht gezeigt)). Das ablenkbare Element kann so konstruiert sein, dass es gegen die Auslenkungsstopper 1210, 1212 anschlägt, bevor, nach oder gleichzeitig damit, dass der erste Abschnitt des ablenkbaren Elements in Kontakt mit dem optisch lichtdurchlässigen Substrat kommt (oder die Auslenkungsstopper alleine können verwendet werden, um die Auslenkung des ablenkbaren Elements zu stoppen). 13 ist ein ähnliches Ausführungsbeispiel zu dem in 12 gezeigten (wobei gleiche Bezugszeichen gleiche strukturelle Elemente bezeichnen) mit der Ausnahme, dass die Gelenke 1300, 1303 die Stelle der Torsionsgelenke in 12 einnehmen.
  • Die vorliegende Erfindung ist auch in der Lage, eine kontrollierte Verschwenkung von jedem Spiegel in dem Feld zu erreichen. Die Steuerung wird durch die Stoppmechanismen für jeden Spiegel möglich gemacht, wie oben erwähnt wurde. Die Vielzahl der Stoppmechanismen kann so konstruiert sein, dass sie an dem entsprechenden Spiegel zur gleichen Zeit anstoßen. Ein Reservestoppmechanismus könnte in dem Fall vorgesehen werden, dass der Spiegel durch den primären Mechanismus nicht ausreichend gestoppt wird. Auf diese Weise wird das Maß der Verschwenkung von jedem Spiegel genauer gesteuert, was in einer lang andauernden, genauen Auflösung und Kontrastverhältnis resultiert.
  • Entsprechend ist die Spiegel-Tragestruktur mit Auslenkungsstoppern verstärkt, die konfiguriert sind, um eine Auslenkung des reflektierenden Elements über einen vorgegebenen Auslenkungswinkel hinaus einen Widerstand entgegensetzt. Die Auslenkungsstopper könnten so konfiguriert sein, dass, wenn das reflektierende Element bis zu einem vorgegebenen Verschwenkungswinkel ausgelenkt ist, das reflektierende Element in Kontakt mit den Auslenkungsstoppern kommen kann. Zusätzlich kann ein Ende des reflektierenden Elements in Kontakt mit dem optisch lichtdurchlässigen Substrat kommen. Auf diese Weise wird die mechanische Robustheit der Spiegel-Tragestruktur erheblich verbessert. Darüber hinaus wird der Kontrast des räumlichen Lichtmodulators aufgrund der größeren Fähigkeit, den Auslenkungswinkel des reflektierenden Elements zu steuern, vergrößert. Das reflektierende Element der vorliegenden Erfindung kann auch einen oder mehrer Höcker umfassen, die entlang einer das Substrat berührenden Kante positioniert sind, so dass der Kontaktbereich zwischen dem reflektierenden Element und dem Substrat reduziert wird.
  • In einem Ausführungsbeispiel sind die Spiegel-Tragestruktur und die Anziehungselektrode aus demselben, leitfähigen Laminat zusammengesetzt. Daher muss das reflektierende Element nicht leitfähig sein (obwohl das reflektierende Element in einem anderen Ausführungsbeispiel leitfähig sein und als Elektrode wirken kann). Folglich können die mechanischen und Reflektionseigenschaften des reflektierenden Elements ohne Rücksicht auf die Leitfähigkeit optimiert werden. Auch der Stoppmechanismus kann auf einer Seite des reflektierenden Elements gegenüber der des Substrats angeordnet sein, und die Tragestruktur umfasst vorzugsweise Gelenke und Pfosten, wobei die Pfosten sich an dem reflektierenden Element vorbei erstrecken, um direkt oder indirekt mit dem Substrat in Kontakt zu kommen, und jedes Gelenk erstreckt sich von dem Pfosten und ist mit dem reflektierenden Element verbunden.
  • Die primären und sekundären Stoppmechanismen können so aufgebaut sein, dass sie die Bewegung des ablenkbaren Elements an verschiedenen Auslenkungswinkeln des ablenkbaren Elements stoppen und sie können in unterschiedlichen Ebenen in Bezug auf das ablenkbare Element aufgebaut sein. Einer der primären und sekundären Stoppmechanismen umfasst vorzugsweise einen Abschnitt oder einen Ansatz des ablenkbaren Elements, der gegen das erste Substrat während er Auslenkung des ablenkbaren Elements anschlägt, und der andere der primären und sekundären Stoppmechanismen umfasst vorzugsweise eine Tragestruktur, die mit dem ersten Substrat verbunden ist, das auf einer Seite des ablenkbaren Elements gegenüber der Seite angeordnet ist, auf der das erste Substrat angeordnet ist, wobei das ablenkbare Element geeignet ist, gegen die Tragestruktur anzuschlagen, wenn das ablenkbare Element ausgelenkt wird. Der sekundäre Stoppmechanismus umfasst vorzugsweise einen Abschnitt des Gelenks, wobei der Gelenkabschnitt so konstruiert ist, dass er gegen das ablenkbare Element anschlägt, wenn das ablenkbare Element ausgelenkt wird, und ein Spalt ist zwischen dem ersten Substrat und dem ablenkbaren Element angeordnet, und ein zweiter Spalt ist zwischen dem ablenkbaren Element und einem der primären und sekundären Stoppmechanismen angeordnet. Auch umfasst einer der primären und sekundären Stoppmechanismen einen Pfosten oder eine Wand, die an einem Ende des ersten Substrats befestigt ist und ein zweites Ende mit einem Vorsprung hat, der geeignet ist, gegen das ablenkbare Element anzuschlagen, wenn das ablenkbare Element bis zu einem vorgegebenen Winkel schwenkt, während der sekundäre Stoppmechanismus so aufgebaut ist, dass ein Anschlag gegen das ablenkbare Element vermieden wird, es sei denn, dass der primäre Stoppmechanismus versagt.
  • In einem Ausführungsbeispiel dieses Aspekts der Erfindung wird ein räumlicher Lichtmodulator bereitgestellt, der ein erstes Substrat, ein ablenkbares Element, das schwenkbar auf dem ersten Substrat gehalten wird, einen Pfosten oder eine Wand, die sich von dem ersten Substrat weg erstreckt und eine Lippe oder einen Vorsprung hat, der sich an einem Abschnitt des ablenkbaren Elementes vorbei erstreckt, so dass, wenn das ablenkbare Element verschwenkt, ein Abschnitt des ablenkbaren Elements gegen die Lippe oder den Vorsprung anschlägt, um die Bewegung des ablenkbaren Elements zu stoppen, aufweist. In einem anderen Ausführungsbeispiel weist ein räumlicher Lichtmodulator im Querschnitt ein optisch lichtdurchlässiges Substrat, einen ersten Spalt, der unterhalb des optisch lichtdurchlässigen Substrats angeordnet ist, einen schwenkbaren Spiegel, der unterhalb des ersten Spalts angeordnet ist, einen zweiten Spalt, der unterhalb des Spiegels angeordnet ist, und einen Auslenkungsstopper auf, der unterhalb des zweiten Spaltes angeordnet ist. Auch ist ein Bindeglied vorgesehen, das den schwenkbaren Spiegel mit dem optisch lichtdurchlässigen Substrat verbindet, wobei das Bindeglied vorzugsweise den Auslenkungsstopper umfasst. Der Auslenkungsstopper kann Teil einer Gelenk- und Pfostenanordnung sein, um den Spiegel schwenkbar an dem optisch lichtdurchlässigen Substrat zu halten, oder die Gelenk- und Pfostenanordnung kann unter Abstand von dem Auslenkungsstopper angeordnet sein, wobei das Gelenk unter dem zweiten Spalt angeordnet ist. Der Ablenkungsstopper kann einen Vorsprung aufweisen, der sich unterhalb des zweiten Spaltes erstreckt, und eine Wand oder einen Pfosten, der mit dem optisch lichtdurchlässigen Substrat verbunden ist.
  • Es sollte beachtet werden, dass die vorliegende Erfindung mit spezifischen Bezugszeichen beschrieben worden ist. Es ist jedoch zu beachten, dass die spezifischen Bezugszeichen in der vorliegenden Beschreibung nicht so konstruiert werden sollten, dass sie den Schutzumfang der vorliegenden Erfindung einschränken. Stattdessen sollte der Schutzumfang der vorliegenden Erfindung nur gemäß den unten angegebenen Ansprüchen bestimmt werden.

Claims (30)

  1. Räumlicher Lichtmodulator, der ein optisch lichtdurchlässiges Substrat umfasst, das darauf ein ablenkbares Element hat, wobei das ablenkbare Element sich in einer Ebene erstreckt, beabstandet von dem optisch lichtdurchlässigen Substrat, wobei ein Bindeglied zur Verfügung gestellt wird, welches die Verbindung des ablenkbaren Elementes mit dem optisch lichtdurchlässigen Substrat erlaubt, wobei das Verbindungsglied umfasst: ein erstes Ende das an dem optisch lichtdurchlässigen Substrat befestigt ist, einen Abschnitt, der sich von dem ersten Ende aus und hinter die Ebene des ablenkbaren Elementes erstreckt, einen Gelenkabschnitt, der sich in einer Ebene beabstandet zu dem ablenkbaren Element erstreckt, und ein zweites Ende, welches den Gelenkabschnitt mit dem ablenkbaren Element verbindet, und wobei der Gelenkabschnitt einen flexiblen Abschnitt umfasst, der beabstandet von dem ablenkbaren Element ist und der auf einer Seite des ablenkbaren Elementes gegenüber der des optisch lichtdurchlässigen Substrats angeordnet ist.
  2. Räumlicher Lichtmodulator nach Anspruch 1, wobei das optisch lichtdurchlässige Substrat an einer unteren Fläche davon wenigstens eines der ablenkbaren Elemente durch wenigstens ein zugehöriges Torsionsgelenk hält, das ablenkbare Element obere und untere ebene Flächen und eine oder mehrere Kanten dazwischen hat; und wobei das wenigstens eine Torsionsgelenk mit dem ablenkbaren Element in Richtung eines Mittelteils der unteren Fläche des ablenkbaren Elementes verbunden ist.
  3. Räumlicher Lichtmodulator nach Anspruch 1, wobei das optisch lichtdurchlässige Substrat eine obere Fläche und eine untere Fläche hat; das ablenkbare Element eine obere Fläche, eine untere Fläche und eine oder mehrere Kantenflächen hat; das Gelenk mit dem optisch lichtdurchlässigen Substrat nur an der Unterseite des optisch lichtdurchlässigen Substrats verbunden ist, und wobei das Gelenk nur auf der Unterseite des ablenkbaren Elementes mit dem ablenkbaren Element verbunden ist.
  4. Räumlicher Lichtmodulator nach Anspruch 1, der im Querschnitt von oben nach unten umfasst: ein optisch lichtdurchlässiges Substrat; einen ersten Zwischenraum unterhalb des optisch lichtdurchlässigen Substrats; ein ablenkbares Element unterhalb des ersten Zwischenraums; einen zweiten Zwischenraum unterhalb des ablenkbaren Elementes; und ein Gelenk unterhalb des zweiten Zwischenraums.
  5. Räumlicher Lichtmodulator nach Anspruch 1, wobei sich das optisch lichtdurchlässige Substrat in einer im wesentlichen horizontalen Ebene erstreckt; sich das ablenkbare Element in einer im wesentlichen horizontalen Ebene und im wesentlichen parallel zu dem optisch lichtdurchlässigen Substrat erstreckt; sich der vertikale Abschnitt von dem ersten Ende und hinter der Ebene des ablenkbaren Elementes erstreckt; und wobei sich der Gelenkabschnitt in einer Ebene erstreckt, die im wesentlichen parallel zu und beabstandet von dem ablenkbaren Element ist.
  6. Räumlicher Lichtmodulator nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Gelenk einen flexiblen Abschnitt umfasst, wobei der flexible Abschnitt durch das ablenkbare Element aus dem Sichtbereich verborgen ist, wenn es durch das optisch lichtdurchlässige Substrat betrachtet wird.
  7. Räumlicher Lichtmodulator nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das optisch lichtdurchlässige Substrat über Pfosten, die sich von der unteren Fläche des optisch lichtdurchlässigen Substrats aus und hinter dem ablenkbaren Element erstrecken, mit dem optisch lichtdurchlässigen Substrat verbunden ist.
  8. Räumlicher Lichtmodulator nach Anspruch 7, wobei das Gelenk einen flexiblen Abschnitt umfasst, der mit den Pfosten verbunden ist und der sich über das ablenkbare Element erstreckt und mit der unteren Fläche des ablenkbaren Elementes verbunden ist.
  9. Räumlicher Lichtmodulator nach einem der vorangehenden Ansprüche, der weiterhin ein Schaltkreis-Substrat umfasst, das unterhalb und beabstandet von dem optisch lichtdurchlässigen Substrat angeordnet ist.
  10. Räumlicher Lichtmodulator nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das ablenkbare Element auf einer unteren Fläche des optisch lichtdurchlässigen Substrats gehalten wird, und wobei das ablenkbare Element erste und zweite Abschnitte hat, so dass sich während der Ablenkung des ablenkbaren Elementes der zweite Abschnitt des ablenkbaren Elementes sich in Richtung der unteren Fläche bewegt, während sich der erste Abschnitt von der unteren Fläche weg bewegt.
  11. Räumlicher Lichtmodulator nach Anspruch 10, wobei das Schaltkreis-Substrat eine Elektrode umfasst um Anziehung zwischen dem ablenkbaren Element und dem Schaltkreis-Substrat zu erzeugen.
  12. Räumlicher Lichtmodulator nach Anspruch 11, wobei sich das Gelenk über das ablenkbare Element zwischen der Elektrode und dem ablenkbaren Element erstreckt und mit dem ablenkbaren Element in Richtung eines Mittelteils des ablenkbaren Elementes verbunden ist.
  13. Räumlicher Lichtmodulator nach Anspruch 10, der weiterhin einen Adressierungs-Schaltkreis, der in dem Schaltkreis-Substrat ausgebildet ist, und eine Elektrode umfasst, die mit dem Adressierungs-Schaltkreis verbunden ist, wobei die Elektrode angeordnet ist, um das ablenkbare Element selektiv zu abzulenken, wenn eine Vorspannung zwischen der Elektrode und dem ablenkbaren Element angelegt wird.
  14. Räumlicher Lichtmodulator nach Anspruch 13, wobei der Modulator so ausgestaltet ist, dass, wenn eine erste elektrische Potentialdifferenz zwischen dem ablenkbaren Element und der Elektrode angelegt wird, sich das ablenkbare Element in eine abgelenkte Position bewegt und in der abgelenkten Position verbleibt, bis eine zweite elektrische Potentialdifferenz zwischen dem ablenkbaren Element und der Elektrode angelegt wird.
  15. Räumlicher Lichtmodulator nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das ablenkbare Element eine leitende Schicht beinhaltet.
  16. Räumlicher Lichtmodulator nach Anspruch 15, wobei das ablenkbare Element Teil einer Anordnung von ablenkbaren Elementen ist, die reflektierend sind.
  17. Räumlicher Lichtmodulator nach Anspruch 1 wobei das ablenkbare Element im wesentlichen starr und das Gelenk flexibel ist.
  18. Räumlicher Lichtmodulator nach Anspruch 10, wobei der zweite Abschnitt des ablenkbaren Elementes so konstruiert ist, dass er gegen das optisch lichtdurchlässige Substrat anstößt, um dadurch die Ablenkung des ablenkbaren Elementes zu begrenzen.
  19. Projektionsanzeigesystem, das eine Lichtquelle und den räumlichen Lichtmodulator nach einem der vorangehenden Ansprüche umfasst.
  20. Verfahren, das die folgenden Vorgänge umfasst: Bereitstellen eines Substrats; Bilden einer ersten Opferschicht über dem lichtdurchlässigen Substrat; Bilden einer Schicht aus ablenkbaren Elementen über der ersten Opferschicht; Bilden einer zweiten Opferschicht über der Schicht aus ablenkbaren Elementen; Bilden eines Gelenks über der zweiten Opferschicht, und Entfernen der ersten und zweiten Opferschicht, wobei das Gelenk ausgebildet ist, um sowohl das Substrat als auch die Schicht aus ablenkbaren Elementen so zu verbinden, dass nach dem Entfernen der ersten und der zweiten Opferschicht das ablenkbare Element ablenkbar mit dem Substrat verbunden ist, und wobei das Substrat ein lichtlichtdurchlässiges Substrat ist, um es einem Lichtstrahl zu ermöglichen, hindurch zu gehen und wobei das ablenkbare Element zum Ablenken des Lichtstrahls angeordnet ist.
  21. Verfahren nach Anspruch 20, welches zusätzlich vor dem Bilden des Gelenks den Vorgang des Entfernens eines Bereichs der zweiten Opferschicht umfasst, so dass nach dem Bilden des Gelenkes das Gelenk durch den entfernten Teil mit dem ablenkbaren Element verbunden ist.
  22. Verfahren nach Anspruch 20, wobei die Schicht aus ablenkbaren Elementen gestaltet ist, eine Anordnung aus ablenkbaren Elementen zu bilden, die jeweils reflektierendes Material umfassen.
  23. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche 20 bis 22, wobei die Schicht aus ablenkbaren Elementen eine Licht reflektierende und leitfähige Schicht umfasst.
  24. Verfahren nach einem beliebigen der vorangehenden Ansprüche 20 bis 23, wobei die erste und die zweite Opferschicht Silizium umfassen.
  25. Verfahren nach Anspruch 20, welches vor dem Bilden der zweiten Opferschicht zusätzlich den Vorgang des Gestaltens der Schicht aus ablenkbaren Elementen umfasst.
  26. Verfahren nach Anspruch 25, welches vor dem Entfernen der Opferschichten zusätzlich den Vorgang des Gestalten des Gelenkes umfasst.
  27. Verfahren nach Anspruch 20 oder 24 wobei die Opferschichten mit einem Edelgas-Fluorid und/oder einem Halogenfluorid entfernt werden.
  28. Verfahren nach Anspruch 20, wobei ein Teil der Opferschichten mit einem Plasma entfernt wird, und wobei ein Teil der Opferschichten mit nicht-Plasma Dampfätzen entfernt wird.
  29. Verfahren nach Anspruch 20, welches zusätzlich den Vorgang des Bildens eines Schaltkreis-Substrats und des Verbindens des Schaltungssubstrats mit dem Substrat umfasst, mit dem die ablenkbaren Elemente ablenkbar verbunden sind.
  30. Verfahren nach einem beliebigen der vorangehenden Ansprüche 20 bis 29, wobei ein räumlicher Lichtmodulator geformt wird.
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