DE69620731T2 - Verbesserungen für räumliche Lichtmodulatoren - Google Patents
Verbesserungen für räumliche LichtmodulatorenInfo
- Publication number
- DE69620731T2 DE69620731T2 DE69620731T DE69620731T DE69620731T2 DE 69620731 T2 DE69620731 T2 DE 69620731T2 DE 69620731 T DE69620731 T DE 69620731T DE 69620731 T DE69620731 T DE 69620731T DE 69620731 T2 DE69620731 T2 DE 69620731T2
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- metal layer
- micromechanical device
- addressing circuit
- deflectable
- elements
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 35
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 34
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 claims description 16
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 11
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 10
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 5
- 239000000463 material Substances 0.000 claims 4
- 238000000059 patterning Methods 0.000 claims 2
- 238000005530 etching Methods 0.000 claims 1
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 34
- 230000008569 process Effects 0.000 description 8
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 7
- 238000007665 sagging Methods 0.000 description 3
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 2
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 2
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 2
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 1
- 238000003491 array Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 1
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 1
- 239000004973 liquid crystal related substance Substances 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 230000000284 resting effect Effects 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour
- G02F1/015—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on semiconductor elements having potential barriers, e.g. having a PN or PIN junction
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B26/00—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
- G02B26/08—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light
- G02B26/0816—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light by means of one or more reflecting elements
- G02B26/0825—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light by means of one or more reflecting elements the reflecting element being a flexible sheet or membrane, e.g. for varying the focus
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B26/00—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
- G02B26/08—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light
- G02B26/0816—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light by means of one or more reflecting elements
- G02B26/0833—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light by means of one or more reflecting elements the reflecting element being a micromechanical device, e.g. a MEMS mirror, DMD
- G02B26/0841—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light by means of one or more reflecting elements the reflecting element being a micromechanical device, e.g. a MEMS mirror, DMD the reflecting element being moved or deformed by electrostatic means
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Nonlinear Science (AREA)
- Mechanical Light Control Or Optical Switches (AREA)
- Transforming Electric Information Into Light Information (AREA)
Description
- Diese Erfindung bezieht sich auf mikromechanische Vorrichtungen und insbesondere auf mikromechanische räumliche Lichtmodulatoren.
- In einigen Ausführungsformen bestehen die räumlichen Lichtmodulatoren aus Matrizen einzeln adressierter Elemente. Beispiele dieser Typen der Modulatoren umfassen Flüssigkristallvorrichtungen (LCD), digitale Mikrospiegelvorrichtungen (DMDTM) und betätigte Spiegelvorrichtungen (AMMTM). Die DMD und die AMA sind mikromechanische Vorrichtungen, was bedeutet, daß sie miniaturisierte Teile besitzen, die sich bewegen, wenn die Elemente aktiviert werden.
- Die mikromechanischen Modulatoren besitzen den Vorteil, daß sie aus Herstellungsprozessen hervorgehen, die mit den meisten Halbleiter-Verarbeitungsschritten kompatibel sind. Sie besitzen den weiteren Vorteil, daß sie in einem äußerst kleinen Maßstab hergestellt werden können. Ihre beweglichen Teile sind sehr einfach, typischerweise eine Klappe, die in irgendeine von zwei Richtungen oder in eine Richtung abgelenkt wird. Sie werden durch elektrostatische oder piezoelektrische Kräfte betätigt, die z. B. bewirken, daß die Klappe abgelenkt wird. Wenn die Klappe abgelenkt wird, ändert sich der Reflexionswinkel des Lichts, das auf die Oberfläche der Klappe einfällt.
- Diese Modulatoren können in analoger Weise oder digital betrieben werden. In der analogen Betriebsart erreichen sie typischerweise einen Bereich der Ablenkwinkel, der auf den Kräften zwischen der Klappe und der Adressierungsschaltung basiert. Damit sie digital arbeiten, werden sie typischerweise in eine stabile Position abgelenkt, wobei sie fast immer auf irgendeinem Typ von Aufsetzanschlag zu liegen kommen.
- Einhergehend mit der Entwicklung hin zur digitalen Bildgebung beim Drucken und den Anzeigegeräten hat der Wunsch nach einem digital betriebenen räumlichen Lichtmodulator zugenommen. Im digitalen Betrieb obgleich er stabiler als der analoge ist, bewirkt jedoch der wiederholte Kontakt zwischen dem abgelenkten Element und seinen Aufsetzanschlägen, daß das Element an den Aufsetzanschlägen haftet. Sobald diese Elemente anhaften, bewirken sie helle oder dunkle Flecken im endgültigen Bild.
- Deshalb wird eine Lösung benötigt, die die durch das Anhaften dieser Elemente an ihren Aufsetzanschlägen verursachten Probleme verhindert oder lindert.
- In einem Aspekt der Erfindung wird eine mikromechanische Vorrichtung mit flexiblen Spitzen geschaffen, die typischerweise aus Metall gebildet sind und die von den Bereichen eines ablenkbaren Elements ausgehen, das mit den Aufsetzanschlägen in Kontakt kommt, wie sie im Anspruch 1 definiert ist. Die flexiblen Spitzen setzen auf dem Aufsetzanschlag auf und werden deformiert, wenn das Element zur Ruhe kommt. Die Deformation bringt einen größeren Oberflächenbereich in Kontakt, als wenn das abgelenkte Element allein den Aufsetzanschlag berührt, wobei sie die Zeit verlängert, in der der Kontakt hergestellt wird.
- Das Ergebnis ist ein Element, das bei verringerten Anhaftkräften leichter von seinem Aufsetzanschlag abgehoben werden kann, wenn das Element in seinen unabgelenkten Zustand zurückgesetzt wird.
- In einem weiteren Aspekt schafft die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen einer derartigen mikromechanischen Vorrichtung, wie es im Anspruch 7 definiert ist.
- Es ist ein Vorteil der Erfindung, daß sie infolge der flexiblen Art der Federspitze einen verbesserten Rücksetzwirkungsgrad besitzt.
- Es ist ein Vorteil der Erfindung, daß sie den Aufsetzdruck gleichmäßiger auf die Oberfläche des Aufsetzanschlags verteilt.
- Es ist ein weiterer Vorteil der Erfindung, daß sie die Zeitdauer vergrößert, in der der Aufsetzschock auftritt.
- Es ist ein nochmals weiterer Vorteil der Erfindung, daß sie die strukturellen Probleme in dem mikromechanischen Element kompensiert.
- Für ein vollständigeres Verständnis der vorliegenden Erfindung und ihrer weiteren Vorteile wird nun auf die folgende ausführliche Beschreibung Bezug genommen, die im Zusammenhang mit der beigefügten Zeichnung gegeben wird, worin:
- - Fig. 1 eine Seitenansicht der Ausführungsform des Standes der Technik eines räumlichen Lichtmodulatorelements mit auslegerartigem Drehgelenk mit einer Lage zeigt,
- - Fig. 2 eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform des Standes der Technik einer Vorrichtung mit Torsions-Drehgelenk mit einer Lage zeigt,
- Fig. 3a und 3b eine Seitenansicht einer Ausführungsform des Standes der Technik einer Vorrichtung mit Torsions-Drehgelenk mit zwei Lagen zeigt,
- - Fig. 4 eine perspektivische Explosionsansicht eines räumlichen Lichtmodulators gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt; und
- - Fig. 5 bis Fig. 10 Seitenansichten eines Substrats zeigen, wenn es die Schritte der Herstellung durchläuft, die zu einer Ausführungsform des räumlichen Lichtmodulatorelements nach Fig. 4 führen.
- Unter Bezugnahme auf die Fig. 1, 2, 3a und 3b wird der Stand der Technik bezüglich mikromechanischer räumlicher Lichtmodulatorelemente erörtert. Die Art der Erfindung ist jedoch so, daß sie auf irgendeine mikromechanische Vorrichtung mit Kontaktelementen anwendbar ist, wobei sie in diesen Strukturen ebenfalls den Verschleiß und das Anhaften verringern würde.
- In Fig. 1 ist eine Ausführungsform des Standes der Technik eines räumlichen Lichtmodulatorelements mit auslegerartigem Drehgelenk mit einer Lage gezeigt. In Vorrichtungen mit einer Lage ist das ablenkbare Element sowohl der optisch als auch elektrisch aktive Bereich. Das ablenkbare Element ist insofern elektrisch aktiv, als es das Element ist, das abgelenkt wird, wenn elektrostatische oder andere anziehende Kräfte aufgebaut werden, um zu bewirken, daß sich das Element bewegt. Die Oberseite dieses elektrisch aktiven Elements reflektiert das einfallende Licht, wodurch es außerdem zum optisch aktiven Element gemacht wird. Diese Vorrichtung ist im US-Patent Nr. 4.596.992 ausführlicher erörtert.
- In Fig. 1 ist im Substrat 12 irgendein Typ elektrisch aktiver Bereiche in einer Schicht 14 gebildet. Die Schicht 14 kann eine optische Oxidbeschichtung 16 für den Schutz und die elektrische Isolierung besitzen. Auf der Schicht 18 ist eine Adressierungsschaltung 20 gebildet, wobei möglicherweise Durchgänge geschnitten sind, um die elektrische Verbindung zu erlauben. Die Schicht 18 ist eine Oxidbeschichtung unter der Metall-Adressierungsschaltungs-Schicht 20, um diese Adressierungsschaltung von den strukturellen Elementen der mikromechanischen Vorrichtungen elektrisch zu isolieren. In dieser Ausführungsform wirkt die Schicht 22 sowohl als ein Abstandshalter als auch ein Träger für das reflektierende Element 26.
- Der Abstandshalter 22 ist auf die vorausgehenden Schichten aufgeschleudert, um einen aufgebrachten Metallfilm zu stützen. Dieser Metallfilm wird strukturiert und geätzt, um die Drehgelenke 24 und die Elemente 26 zu bilden. Die Abstandsschicht wird dann mit einer strengen Zeitsteuerung geätzt, um den Abstandshalter unter dem Element 26 zu entfernen, ihn aber unter dem Drehgelenk 24 unversehrt zu lassen. In alternativen Ausführungsformen könnte diese Vorrichtung Durchgänge besitzen, die in dem Abstandshalter gebildet sind und mit Metall gefüllt sind, um Stützpfosten zu bilden. In diesem Fall ist der Abstandshalter nicht länger für die Unterstützung erforderlich, wobei er geätzt wird, bis er weg ist.
- Im Betrieb, wenn die Adressierungsschaltung in der Schicht 18 aktiviert ist, bewirken die elektrostatischen Kräfte, daß das Element 26 längs des Drehgelenks 24 zur Adressierungsschaltung hin abgelenkt wird. Wie vorausgehend erwähnt ist, könnte die anziehende Kraft irgendeine andere Art von Kraft als die elektrostatische sein, wie z. B. eine magnetische. In einigen Ausführungsformen kommt dieses Element mit der Adressierungsschaltung nicht in Kontakt, es kann aber in anderen Ausführungsformen mit der Adressierungsschaltung in Kontakt kommen. Die wiederholte Aktivierung dieser Elemente und ihr Kontakt mit einem Aufsetzanschlag oder Substrat bewirkt schließlich, daß das Element an dem Aufsetzanschlag haften bleibt. Dieses Problem tritt bei mikromechanischen Vorrichtungen häufig auf.
- Eine zweite Ausführungsform des Standes der Technik dieses Vorrichtungstyps ist in Fig. 2 gezeigt. In dieser Ausführungsform befindet sich auf dem Substrat 12 eine Elektrodenschicht 18, die typischerweise aus Metall ist. Das Element 28 wird durch die Drehgelenke 24a und 24b über der Lücke 32 gestützt. Die Drehgelenke 24a und 24b sind aus einer ersten Metallschicht gebildet, die dünner als das Element 28 ist. Nachdem die erste Schicht aufgebracht ist, wird das Metall strukturiert und geätzt, um die Drehgelenke zu bilden. Dies würde außerdem die Metallschicht sein, aus der die Stützpfosten gebildet werden, wie vorausgehend erwähnt ist. Das Ergebnis besteht darin, daß das Element 28 tatsächlich aus zwei Metallschichten aufgebaut ist, dem Metall des Drehgelenks und dem Metall des Elements, das in einer zweiten Metallschicht aufgebracht ist.
- Im Betrieb ist diese Vorrichtung bistabil, was bedeutet, daß sie aus dem flachen Zustand in zwei Arten abgelenkt werden kann. Wenn die Adressierungsschaltung auf der nahen Seite aktiviert wäre, würde das Element in eine Richtung zum Betrachter abgelenkt, die aus der Seite herauskommt. Wenn die Adressierungsschaltung auf der fernen Seite aktiviert wäre, würde sich das Element um seine Drehgelenke vom Betrachter fort drehen. Diese Vorrichtung ist im US-Patent Nr. 5.061.049 ausführlicher beschrieben.
- Beide Ausführungsformen in den Fig. 1 und 2 sind Vorrichtungen mit einer Lage. Die Elemente 26 bzw. 28 sind sowohl das ablenkende Element als auch die reflektierende Oberfläche. In den Fig. 3a und 3b ist eine Vorrichtung mit zwei Lagen gezeigt, in der das ablenkbare Element nicht der optisch aktive Bereich ist.
- In Fig. 3a ist die Vorrichtung in ihrem unadressierten oder unabgelenkten Zustand gezeigt. Auf dem Substrat 12 befinden sich die Aufsetzelektroden 34a und 34b, die das Element anhalten, wenn es abgelenkt wird. Das ablenkbare Element 36 ist durch die Drehgelenke längs der nicht gezeigten Achse, die aus der Seite kommt, über diesen Elektroden und den Adressierungselektroden aufgehängt. Auf dem ablenkbaren Element 36 befindet sich ein Stützpfosten 38 und ein zweites Element 42. Der Stützpfosten befindet sich typischerweise in der Mitte der Drehgelenkachse des ablenkbaren Elements 36.
- Der Betrieb dieser Vorrichtung ist in Fig. 3b gezeigt. Wenn die Adressenelektrode auf der rechten Seite der Zeichnung aktiviert ist, wird das ablenkbare Element zu dieser Seite abgelenkt, wobei es auf der Elektrode 34a zur Ruhe kommt. Das Element 42 bewegt sich infolge des Stützpfostens 38 in Übereinstimmung mit der Bewegung des Elements 36. Der Bereich 44 zeigt den Punkt, an dem das ablenkbare Element die Aufsetzelektrode berührt und wo die Probleme des Verschleißes und der Anhaftung auftreten. Diese Vorrichtung ist im US-Patent Nr. 5.535.047 ausführlicher erörtert.
- Eine perspektivische Zeichnung einer derartigen Vorrichtung mit zwei Lagen, die eine Ausführungsform der Erfindung enthält, ist in Fig. 4 gezeigt. Das obere Element 42 und sein Stützpfosten 38 sind aus der Zeichnung "abgehoben" worden, um eine perspektivische Ansicht der Wippe oder des ablenkbaren Elements 36 zu zeigen. Die Drehgelenke 24a und 24b empfangen Unterstützung von den Stützpfosten 54. Der Stützpfosten 56 und der gegenüberliegende Stützpfosten sind für benachbarte Vorrichtungen in einer Matrix aus derartigen Vorrichtungen.
- In dieser Ausführungsform der Erfindung ist zum ablenkbaren Element 36 ein zusätzliches strukturelles Element hinzugefügt worden. Die kleinen Vorsprünge 60, die typischerweise aus Metall gebildet sind, sind an dem Element 36 angebracht. Diese kleinen Metallvorsprünge besitzen eine fingerähnliche Struktur oder eine auslegerartige Struktur, wobei sie im folgenden als Federspitzen bezeichnet werden.
- Diese Federspitzen werden derjenige Teil des ablenkbaren Elements sein, der nun mit den Aufsetzelektroden in Kontakt kommt. Infolge ihrer dünnen und flexiblen Struktur deformieren sie sich beim Kontakt, was bewirkt, daß ein größerer Oberflächenbereich mit der Aufsetzelektrode in Kontakt kommt als der, der sie berührt, wenn das Element 36 allein den Kontakt herstellt. Dies erlaubt eine gleichmäßigere Verteilung der Aufsatzkräfte über den Oberflächenbereich und minimiert das Anhaften und den Verschleiß.
- Die flexible Art der zusätzlichen Strukturen fügt außerdem mehr Zeit zum Kontaktprozeß hinzu. Wenn sie die Aufsetzelektroden berühren, werden sie gebogen, wobei die Elemente weiter abgelenkt werden, bis sie völlig gebogen sind. Der Prozeß benötigt mehr Zeit als wenn die Spitze des ablenkbaren Elements allein die Elektrode berührt. Dies verringert den Aufsetzschock zwischen dem Element und der Elektrode.
- Im Ergebnis dessen, daß diese Strukturen hinzugefügt sind, ist der Rücksetzprozeß der Vorrichtung leichter. Typischerweise tritt das Rücksetzen dieser Elemente durch das Manipulieren der Spannungen auf, um zu bewirken, daß das Element von den Elektroden abhebt. In einer bevorzugten Ausführungsform wird das Rücksetzen erreicht, indem eine Spannung an das Element oder die Adressierungsschaltung angelegt wird, um zu bewirken, daß es sogar noch stärker zu der Adressierungsschaltung angezogen wird. Dies baut eine Rückstellkraft im Drehgelenk auf. Wenn diese Spannung entfernt wird, "prallt" die Vorrichtung von der Elektrode weg.
- Bei der Verwendung der Federspitzen ist weniger Spannung notwendig, um die Energie zu speichern, weil die Federspitzen flexibler sind. Wenn die Spannung angelegt wird, bauen diese Federspitzen die Rückstellkraft viel schneller und stärker als die Spitze des Elements allein auf. Wenn sie mehr "Federkraft" besitzen, stellen sie eine höhere Rückstellkraft bereit. Dies erlaubt eine Verringerung der angelegten Spannung, wobei es den Verschleiß des ablenkbaren Elements verringert.
- Manchmal erreicht der Prozeß, in dem derartige Vorrichtungen wie diese hergestellt werden, nicht die gewünschte strukturelle Integrität. Zwei Beispiele dieses Typs des Ausfallens werden als das Durchhängen der Spitze und das Durchhängen des Drehgelenks bezeichnet. Gelegentlich besitzen z. B. die Drehgelenke nicht ausreichend interne Zugfestigkeit, um eben zu bleiben, wobei sie durchhängen. Dies bewirkt normalerweise vergrößerte Kräfte am Kontaktpunkt. Mit der Federspitze wird diese Wirkung gelindert, wobei Vorrichtungen, die mit dem Defekt des Durchhängens des Drehgelenks behaftet sind, immer noch verwendbar sein können. Wenn in ähnlicher Weise aus anderen Gründen die Zugfestigkeit des ablenkbaren Elements nicht hoch genug ist, kann das Element selbst an seinen Spitzen durchhängen. Dies vergrößert abermals die Kräfte, die zu einer Anhaftung führen können. Die Verwendung der Federspitzen lindert diese Wirkungen abermals.
- Die Herstellung dieser Vorrichtungen, entweder mit zwei Lagen oder mit einer Lage, benötigt lediglich leichte Änderungen, um diese zusätzlichen strukturellen Komponenten bereitzustellen. In den Fig. 5-10 ist das Substrat in Seitenansichten gezeigt, wie es die verschiedenen Schritte des Prozesses durchläuft. In Fig. 5 besitzt das Substrat 12 die Adressierungsschicht 18 und eine Isolierschicht 20. Der Abstandshalter 22 ist aufgeschleudert worden, wobei die Durchgänge 62a und 62b für dieses Element in dem Bereich gebildet worden sind.
- In Fig. 6 ist eine erste Metallschicht 64 aufgebracht worden. Die Metallschicht 64 füllt die Durchgänge 62a und 62b, um die Stützpfosten zu bilden. Diese Schicht wird dann strukturiert und geätzt, um die Drehgelenke zu bilden und um die getrennten Strukturen zu bilden, die die Federspitzen werden. In dieser Stufe im Prozeß sind die Federspitzen kleine Metallstücke, die von der bestehenden strukturellen Komponente getrennt sind.
- Im nächsten Schritt des Prozesses, wenn das ablenkbare Element gebildet wird, der in den Fig. 7a und 7b gezeigt ist, wird die zweite Metallschicht an den getrennten Federspitzen angebracht. Diese Metallschicht wird dann strukturiert und geätzt, um das ablenkbare Element zu bilden. In Vorrichtungen mit einer Lage wird das Element mit ausreichender Größe gebildet, damit es eine wirkungsvolle reflektierende Oberfläche ist, wie gezeigt ist. Beim Vergleich der Fig. 7a und 7b erkennt man, daß in Fig. 7a die Größe des Elements 66 viel größer als diejenige in Fig. 7b ist. Der einzige verbleibende Schritt im Prozeß für die in Fig. 7a gezeigte Struktur würde sein, den Abstandshalter 22 zu ätzen, damit sich das Element frei bewegen kann.
- Für Vorrichtungen mit zwei Lagen, wie in Fig. 7b gezeigt ist, sind jedoch verbleibende Schritte auszuführen. In Fig. 8 wird die zweite Abstandsschicht 68 über dem ablenkbaren Element und seinen Pfosten 54 gebildet. Das Bezugszeichen 66 zeigt die Stelle auf dem ablenkbaren Element, wo der Pfosten stehen wird.
- In Fig. 9 ist eine dritte Metallschicht aufgebracht worden. Diese dritte Metallschicht füllt den Durchgang 70, wobei sie den Stützpfosten und die reflektierende Oberfläche 72 bildet. Schließlich sind in Fig. 10 beide Abstandsschichten entfernt, wodurch sich das ablenkbare Element und sein reflektierendes Element frei bewegen können.
- Die Federspitzen stehen von den Spitzen des ablenkbaren Elements ab, wobei sie Teil der Metallschicht 64 aus Fig. 8 sind. Sie werden um die durch die Drehgelenke 24a und 24b definierte Achse abgelenkt, wobei sie in bezug auf den Betrachter in der Richtung aus dem Papier heraus abgelenkt werden. Die Federspitzen verhindern verschiedene Probleme, die oben ausführlich erörtert worden sind. Obwohl die obige Erörterung lediglich auf spezifische Versionen der Probleme gerichtet war, die für mikromechanische räumliche Lichtmodulatoren gelten, sind diese auf irgendwelche mikromechanische Vorrichtungen anwendbar, in denen Kontaktelemente vorkommen.
Claims (9)
1. Mikromechanische Vorrichtung mit:
einer auf einem Substrat gebildeten Adressierungsschaltung zur Betätigung
der mikromechanischen Vorrichtung;
einem ablenkbaren Element (36), das über der Adressierungsschaltung durch
wenigstens ein Drehgelenk aufgehängt ist;
wenigstens einem Aufsetzanschlag (34a), der auf dem Substrat nahe der
Adressierungsschaltung gebildet ist; und
gekennzeichnet durch
eine flexible Spitze (60), die von dem ablenkbaren Element (36) so absteht,
daß die flexible Spitze (60) mit dem Aufsetzanschlag (34a) in Kontakt kommt,
wenn das Element aktiviert und zur Adressierungsschaltung hin abgelenkt ist.
2. Mikromechanische Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die
mikromechanische Vorrichtung ferner eine digitale Mikrospiegelvorrichtung umfaßt.
3. Mikromechanische Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die
mikromechanische Vorrichtung ferner eine betätigte Spiegelmatrix umfaßt.
4. Mikromechanische Vorrichtung nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, bei der die Vorrichtung ferner ein räumliches Lichtmodulatorelement mit
auslegerartigem Drehgelenk umfaßt.
5. Mikromechanische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der
die Vorrichtung ferner ein räumliches Lichtmodulatorelement mit
Torsions-Drehgelenk umfaßt.
6. Mikromechanische Vorrichtung nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, bei der das ablenkbare Element ein räumliches Lichtmodulatorelement mit
zwei Lagen ist.
7. Verfahren zum Herstellen einer mikromechanischen Vorrichtung, bei der:
auf einem Substrat eine Adressierungsschaltung gebildet wird;
auf dem Substrat nahe der Adressierungsschaltung Aufsetzanschläge gebildet
werden;
über die Aufsetzanschläge und die Adressierungsschaltung ein
Abstandsmaterial aufgeschleudert wird;
in dem Abstandsmaterial Durchgänge gebildet werden;
eine erste Metallschicht so aufgebracht wird, daß die erste Metallschicht die
Durchgänge füllt;
die erste Metallschicht zur Bildung von Stützpfosten für wenigstens ein
Drehgelenk und wenigstens ein einzelnes Metallelement strukturiert und geätzt
wird;
eine zweite Metallschicht aufgebracht wird;
die zweite Metallschicht zur Bildung ablenkbarer Elemente strukturiert und
geätzt wird, so daß die einzelnen Metallelemente an den ablenkbaren Elementen
befestigt werden, um flexible Spitzen zu bilden, die mit den Aufsetzanschlägen in
Kontakt kommen, wenn die ablenkbaren Elemente abgelenkt werden; und
das Abstandsmaterial entfernt wird, damit sich die ablenkbaren Elemente frei
bewegen können, wenn sie durch die Adressierungsschaltung aktiviert werden.
8. Verfahren nach Anspruch 7, bei dem ferner:
nach dem Schritt des Strukturierens und Ätzens der zweiten Metallschicht,
jedoch vor dem Schritt des Entfernens des Abstandsmaterials, eine zweite
Abstandsschicht aufgeschleudert wird;
in der zweiten Abstandsschicht Durchgänge gebildet werden;
eine dritte Metallschicht so aufgebracht wird, daß die dritte Metallschicht die
Durchgänge füllt; und
die dritte Metallschicht zur Bildung reflektierender Elemente strukturiert und
geätzt wird.
9. Verfahren nach Anspruch 7 oder Anspruch 8, bei dem der Schritt des
Strukturierens der ersten Metallschicht das Bilden wenigstens eines Drehgelenks
umfaßt.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US867495P | 1995-12-15 | 1995-12-15 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE69620731D1 DE69620731D1 (de) | 2002-05-23 |
DE69620731T2 true DE69620731T2 (de) | 2002-10-17 |
Family
ID=21733016
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE69620731T Expired - Lifetime DE69620731T2 (de) | 1995-12-15 | 1996-12-13 | Verbesserungen für räumliche Lichtmodulatoren |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5867202A (de) |
EP (1) | EP0783124B1 (de) |
JP (1) | JP3512963B2 (de) |
KR (1) | KR100416678B1 (de) |
DE (1) | DE69620731T2 (de) |
Families Citing this family (43)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3695494B2 (ja) | 1996-11-13 | 2005-09-14 | セイコーエプソン株式会社 | 光変調デバイス、その製造方法および表示装置 |
WO1999054775A1 (fr) * | 1996-11-13 | 1999-10-28 | Seiko Epson Corporation | Procede de production d'un dispositif de modulation de lumiere et d'un projecteur |
US6147790A (en) * | 1998-06-02 | 2000-11-14 | Texas Instruments Incorporated | Spring-ring micromechanical device |
DE19854803A1 (de) * | 1998-11-27 | 2000-05-31 | Bosch Gmbh Robert | Verfahren zur Herstellung einer lokal verstärkten metallischen Mikrostruktur |
US6285490B1 (en) | 1998-12-30 | 2001-09-04 | Texas Instruments Incorporated | High yield spring-ring micromirror |
JP2002538512A (ja) * | 1999-03-04 | 2002-11-12 | フリクセル リミテッド | 接触感知入力部および振動源を備えたマイクロ・メカニカル・フラット・パネル・ディスプレイ |
KR100316762B1 (ko) | 1999-03-24 | 2001-12-12 | 구본준, 론 위라하디락사 | 액정표시장치의 구조 및 그 제조방법 |
US6552840B2 (en) | 1999-12-03 | 2003-04-22 | Texas Instruments Incorporated | Electrostatic efficiency of micromechanical devices |
US6586841B1 (en) * | 2000-02-23 | 2003-07-01 | Onix Microsystems, Inc. | Mechanical landing pad formed on the underside of a MEMS device |
SE517550C2 (sv) * | 2000-04-17 | 2002-06-18 | Micronic Laser Systems Ab | Mönstergenereringssystem användande en spatialljusmodulator |
EP1191382A3 (de) * | 2000-09-20 | 2003-10-15 | Texas Instruments Inc. | Gestapelte Mikro-Spiegelstrukturen |
US6522454B2 (en) * | 2000-09-29 | 2003-02-18 | Texas Instruments Incorporated | Hidden hinge digital micromirror device with improved manufacturing yield and improved contrast ratio |
US6647164B1 (en) | 2000-10-31 | 2003-11-11 | 3M Innovative Properties Company | Gimbaled micro-mirror positionable by thermal actuators |
US6807332B1 (en) | 2000-11-06 | 2004-10-19 | Western Digital (Fremont), Inc. | Piezoelectric actuated optical switch |
CA2429831A1 (en) * | 2000-11-22 | 2002-05-30 | Flixel Ltd. | Microelectromechanical display devices |
FR2818825B1 (fr) * | 2000-12-21 | 2003-02-21 | Commissariat Energie Atomique | Dispositif comprenant une structure mobile a rigidite variable, de preference a commande electrostatique |
US6711318B2 (en) | 2001-01-29 | 2004-03-23 | 3M Innovative Properties Company | Optical switch based on rotating vertical micro-mirror |
US7183633B2 (en) * | 2001-03-01 | 2007-02-27 | Analog Devices Inc. | Optical cross-connect system |
US6459524B1 (en) * | 2001-03-22 | 2002-10-01 | Adc Telecommunications, Inc. | Apparatus and method for sensing switching positions of a MEMS optical switch |
EP1315016B1 (de) | 2001-11-21 | 2006-08-23 | Texas Instruments Incorporated | Jochlose digitale Mikrospiegel-Vorrichtung mit verdecktem Gelenk |
AU2002353483A1 (en) * | 2001-12-03 | 2003-06-17 | Flixel Ltd. | Display devices |
US7244367B2 (en) * | 2001-12-11 | 2007-07-17 | Jds Uniphase Corporation | Metal alloy elements in micromachined devices |
US6856446B2 (en) * | 2001-12-12 | 2005-02-15 | Texas Instruments Incorporated | Digital micromirror device having mirror-attached spring tips |
US7088486B2 (en) * | 2002-01-31 | 2006-08-08 | Texas Instruments Incorporated | Yokeless hidden hinge micromirror device with double binge layer |
TWI294976B (en) * | 2003-08-18 | 2008-03-21 | Seiko Epson Corp | Method for controlling optical control device, optical control device, spatial light modulation device, and projector |
JP2005070305A (ja) * | 2003-08-22 | 2005-03-17 | Toshiba Corp | ヒンジレス・ミラー装置とその制御方法 |
US6894824B2 (en) * | 2003-10-02 | 2005-05-17 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Micro mirror device with spring and method for the same |
US6937382B2 (en) * | 2003-12-31 | 2005-08-30 | Texas Instruments Incorporated | Active border pixels for digital micromirror device |
US6999228B2 (en) * | 2004-03-05 | 2006-02-14 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Micro mirror device with adjacently suspended spring and method for the same |
KR100826490B1 (ko) * | 2004-04-22 | 2008-05-02 | 마이크로닉 레이저 시스템즈 에이비 | Slm의 개선된 어드레싱 |
FR2876995B1 (fr) * | 2004-10-26 | 2007-05-04 | Commissariat Energie Atomique | Microsysteme comportant un pont deformable |
US20060238852A1 (en) * | 2005-04-22 | 2006-10-26 | Texas Instruments Incorporated | A non-contacting electrostatically-driven mems device |
GB0511692D0 (en) * | 2005-06-08 | 2005-07-13 | Digital Projection Ltd | Heat transfer apparatus |
US7453621B2 (en) * | 2006-03-01 | 2008-11-18 | Spatial Photonics, Inc. | Micro mirrors with piezoelectric release mechanism |
US7477219B2 (en) * | 2006-05-08 | 2009-01-13 | Texas Instruments Incorporated | Micro-mirror and method |
US7355777B2 (en) * | 2006-05-09 | 2008-04-08 | Texas Instruments Incorporated | Energy storage structures using electromechanically active materials for micro electromechanical systems |
US7843695B2 (en) * | 2007-07-20 | 2010-11-30 | Honeywell International Inc. | Apparatus and method for thermal management using vapor chamber |
GB2451684A (en) * | 2007-08-09 | 2009-02-11 | Digital Projection Ltd | Heat transfer apparatus for cooling a light valve or digital micro mirror |
US8541850B2 (en) * | 2008-12-12 | 2013-09-24 | Texas Instruments Incorporated | Method and system for forming resonators over CMOS |
JP5135505B2 (ja) | 2009-04-30 | 2013-02-06 | 歸山 敏之 | 双安定光位相変調装置 |
JP5392048B2 (ja) * | 2009-12-11 | 2014-01-22 | 株式会社豊田中央研究所 | 光偏向装置および光偏向装置の製造方法 |
US9096419B2 (en) | 2012-10-01 | 2015-08-04 | Qualcomm Mems Technologies, Inc. | Electromechanical systems device with protrusions to provide additional stable states |
US9372338B2 (en) | 2014-01-17 | 2016-06-21 | Qualcomm Mems Technologies, Inc. | Multi-state interferometric modulator with large stable range of motion |
Family Cites Families (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4596992A (en) | 1984-08-31 | 1986-06-24 | Texas Instruments Incorporated | Linear spatial light modulator and printer |
US5061049A (en) | 1984-08-31 | 1991-10-29 | Texas Instruments Incorporated | Spatial light modulator and method |
US5331454A (en) * | 1990-11-13 | 1994-07-19 | Texas Instruments Incorporated | Low reset voltage process for DMD |
US5285196A (en) * | 1992-10-15 | 1994-02-08 | Texas Instruments Incorporated | Bistable DMD addressing method |
US5447600A (en) * | 1994-03-21 | 1995-09-05 | Texas Instruments | Polymeric coatings for micromechanical devices |
US5535047A (en) * | 1995-04-18 | 1996-07-09 | Texas Instruments Incorporated | Active yoke hidden hinge digital micromirror device |
-
1996
- 1996-12-13 EP EP96120171A patent/EP0783124B1/de not_active Expired - Lifetime
- 1996-12-13 US US08/768,007 patent/US5867202A/en not_active Expired - Lifetime
- 1996-12-13 JP JP33416396A patent/JP3512963B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 1996-12-13 DE DE69620731T patent/DE69620731T2/de not_active Expired - Lifetime
- 1996-12-14 KR KR1019960065697A patent/KR100416678B1/ko not_active IP Right Cessation
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE69620731D1 (de) | 2002-05-23 |
KR970048699A (ko) | 1997-07-29 |
EP0783124B1 (de) | 2002-04-17 |
JP3512963B2 (ja) | 2004-03-31 |
JPH09297272A (ja) | 1997-11-18 |
KR100416678B1 (ko) | 2004-05-24 |
US5867202A (en) | 1999-02-02 |
EP0783124A1 (de) | 1997-07-09 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE69620731T2 (de) | Verbesserungen für räumliche Lichtmodulatoren | |
DE69911335T2 (de) | Mikromechanisches Gerät mit einem ringförmigen Federkörper | |
DE69524816T2 (de) | Verbesserte mikromechanische Geräte | |
DE69523256T2 (de) | Bewegte Dünnfilmspiegel-Matrix zur Verwendung in einem optischen Projektionssystem | |
DE60317959T2 (de) | Elektrostatischer bimorpher Aktor | |
DE69420669T2 (de) | Anordnung von gesteuerten Dünnschichtspiegeln für ein optisches Projektionssystem und Verfahren zu deren Herstellung | |
DE69420666T2 (de) | Anordnung von gesteuerten Dünnschichtspiegeln und Verfahren zu deren Herstellung | |
DE69508160T2 (de) | Verbesserte mikromechanische Geräte | |
DE60028290T2 (de) | Vorrichtung mit einem deformierbaren segmentierten Spiegel | |
DE60213051T2 (de) | Schaltvorrichtung, insbesondere für optische Anwendungen | |
DE69314157T2 (de) | Ablenkspiegelvorrichtung (DMD) | |
DE69218408T2 (de) | Piezoelektrische und electrostriktive antriebe | |
DE3223986C2 (de) | ||
DE69634222T2 (de) | Weiterbildungen einer digitalen Mikro-Spiegelvorrichtung (DMD) | |
DE112005000707T5 (de) | Mikroelektromechanische Vorrichtung mit Rücksetzelektrode | |
DE69221196T2 (de) | Mikromechanischer Shutter | |
DE69423070T2 (de) | Anordnung von gesteuerten Dünnschichtspiegeln für ein optisches Projektionssystem und Verfahren zu deren Herstellung | |
DE69126000T2 (de) | Flachtafelanzeige | |
DE60214111T2 (de) | Jochlose digitale Mikrospiegel-Vorrichtung mit verdecktem Gelenk | |
DE69520306T2 (de) | Verbessertes Scharnier für mikromechanisches Gerät | |
DE60309097T2 (de) | Optischer Schalter | |
DE60117216T2 (de) | Integrierter mikro-opto-electromechanischer Laserscanner | |
DE60001479T2 (de) | Mikroelektromechanische optische Vorrichtung | |
DE69808723T2 (de) | Anordnung mit verformbarem Spiegel | |
EP2026116A1 (de) | Mikrospiegelvorrichtung |