JP2006502449A - マイクロミラー・システム - Google Patents
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Abstract
Description
本出願は、各々が発明者によって2002年10月11日に出願され、参照として本明細書に組み入れられる「Micromirror Systems with Side-Supported Mirrors and Concealed Flexure Members」という名称の米国特許出願第10/269,796号、「Micromirror System with Electrodes Configured for Sequential Mirror Attraction」という名称の米国特許出願第10/269,763号、「Micromirror Systems with Open Support Structures」という名称の米国特許出願第10/269,478号に対する優先権およびそれらの恩典を主張する。
本発明は概して、入射光の変調によって光学画像を形成することのできる空間光変調器の分野に関する。本発明は、光学ディスプレイ、適応光学機器、および/または切換え用途に使用されるマイクロミラー装置アレイの形をしたマイクロエレクトロ・メカニカルシステム(MEMS)を含んでよい。任意に、本発明は、個々のまたは分離されたマイクロミラー要素を含む。
一般に、MEMS装置は、通常、集積回路の組立て用に開発された光学リソグラフィ、金属スパッタリング、プラズマ酸化物付着、およびプラズマ・エッチングを含む処理技術を用いて半導体ウェハ上に組み立てられる小形の構造である。マイクロミラー装置は一種のMEMS装置である。他の種類のMEMS装置には、たとえば、加速計、圧力センサおよび流量センサ、燃料噴射器、インクジェット・ポート、ならびに歯車およびモータが含まれる。マイクロミラー装置はすでに商業的にかなり成功している。
本発明は、任意に表示システムに用いられるマイクロミラー構造を含む。本発明によるマイクロミラー・アレイ装置は一般に、アドレス指定フィーチャを含む下部構造上に設けられた上部構造を含む。基板上に配置された上部構造のフィーチャには、電極、ヒンジ、マイクロミラー、支持部材、またはそれらの一部が含まれる。支持部材対は、ヒンジおよびそれを作動させるのに用いられる電極フィーチャの上方にミラー/マイクロミラーを保持するのに設けられている。
本発明を上記の概要よりも詳しく説明するうえで、まず適用可能な技術について説明する。この考察に続いて、既知のマイクロミラー装置およびその製造方法について説明する。次いで、本発明によるマイクロミラー装置の変形態様と、好ましい製造方法を開示する。次に、既知のマイクロミラー装置および本発明のマイクロミラー装置の比較図について説明する。最後に、様々な光学支持体、マイクロミラー、および電極構成を含む、本発明の他の任意の局面について説明する。
Claims (51)
- アドレス回路を含む電気構成要素を有する基板と、
各微小機械光変調器要素が、該基板によって支持され、かつミラーの互いに向かい合う部分と少なくとも1つのねじり部材を含むヒンジの互いに向かい合う部分との間に位置する一対のミラー支持体のみによって該基板から間隔を置いて配置されたミラーを含み、該ヒンジが、該ミラーの下方に配置され、該ヒンジの端部同士の間の少なくとも1つのヒンジ支持体によって該基板の上方に支持されている、微小機械光変調器要素のアレイとを含む、マイクロミラー装置。 - 電気構成要素が、ミラーを双安定的に動作させるように構成される、請求項1記載の装置。
- アレイの各ミラーごとに1つのヒンジ支持体が設けられる、請求項1記載の装置。
- ミラーが方形であり、向かい合う部分は該ミラーの向かい合う隅部である、請求項1記載の装置。
- ミラーが六角形であり、向かい合う部分は該ミラーの向かい合う側面である、請求項1記載の装置。
- ミラーが六角形であり、向かい合う部分は該ミラーの向かい合う隅部である、請求項1記載の装置。
- ミラーが、約19ミクロン未満の直径を有する、請求項1記載の装置。
- ミラーが、約6ミクロンの直径を有する、請求項7記載の装置。
- ミラーの面には、非反射フィーチャを設けるための加工がなされない、請求項1記載の装置。
- ミラーの潜在的な面の約88%から約100%が反射面を含む、請求項1記載の装置。
- アレイ内の境界領域が、有効反射面積の約12%未満を含む、請求項1記載の装置。
- ミラー支持体が、互いに隣接する微小機械光変調要素間に設けられる、請求項1記載の装置。
- ミラー支持体が、ビアによる(via-based)カラムの形をしている、請求項1記載の装置。
- アドレス回路を含む電気構成要素を有する基板と、該基板によって支持されかつ該基板から間隔を置いて配置されたミラー、複数のヒンジ部、および複数の電極を含む微小機械光変調器要素のアレイとを含むマイクロミラー装置を製造する方法であって、
該ヒンジ部に取り付けられたミラー支持体前駆部を、互いに隣接するミラー前駆領域間に形成する段階と、
該ミラー支持体前駆部および該ミラー前駆領域をエッチングし、複数のミラーおよびミラー支持体を形成する段階とを含む方法。 - 各支持体前駆部が一対のミラー支持体を形成し、該ミラーは方形である、請求項14記載の方法。
- 各支持体前駆部が一対のミラー支持体を形成し、該ミラーは六角形である、請求項14記載の方法。
- 各支持体前駆部が単一のミラー支持体を形成し、該ミラーは六角形である、請求項14記載の方法。
- アドレス回路を含む電気構成要素を有する基板と、
各微小機械光変調器要素が、該基板の上方のミラー部、該ミラー部の下方の複数のヒンジ部、および複数の電極部を含む、微小機械光変調器要素のアレイとを含むマイクロミラー装置であって、
各電極のある部分は、各電極の、該ミラー部の中心からより離れた該基板により近い別の部分よりも、該ミラー部の中心により近い該基板に対して上方に位置し、それにより、該ミラー部用の遊び(clearance)が形成され、かつ該電極部によって該ミラー部を順次引き付けることができる、マイクロミラー装置。 - 電気構成要素が、該ミラー部を双安定的に動作させるように構成される、請求項18記載の装置。
- 電極部分が連続的な部材によって形成される、請求項18記載の装置。
- 連続的な部材の少なくとも1つが湾曲している、請求項20記載の装置。
- 電極部が、互いに離散した部材によって形成される、請求項18記載の装置。
- 互いに離散した部材が、電気的に接続され、かつ基板表面に対してそれぞれの異なる高さに設けられる、請求項22記載の装置。
- 電極部が基板表面に対して傾斜している、請求項18記載の装置。
- 電極部が、基板表面に実質的に平行な少なくとも2つの高さを含む、請求項18記載の装置。
- アドレス回路を含む基板電気構成要素を設ける段階と、
基板の表面上に少なくとも2つの外側電極部を形成する段階と、
基板の上方に少なくとも2つの内側電極部を形成する段階と、
少なくとも1つのヒンジ部の上方に支持され、かつ電極部によって順次引き付けられるように位置されたミラー部を電極部の上方に形成する段階とを含む、マイクロミラー装置を製造する方法。 - 形成動作で使用されるマスクが5枚のみである、請求項26記載の方法。
- 請求項26の方法によって製造されたマイクロミラー装置。
- さらに請求項27の方法によって製造された、請求項28記載の装置。
- 電気構成要素が、各ミラー部を双安定的に動作させるように構成される、請求項29記載の装置。
- 電極部が連続的な部材によって形成される、請求項28記載の装置。
- 電極部が、互いに離散した部材によって形成される、請求項28記載の装置。
- 電極部が基板表面に対して傾斜している、請求項28記載の装置。
- 電極部が、基板表面に実質的に平行な少なくとも2つの高さを含む、請求項28記載の装置。
- アドレス回路を含む電気構成要素を有する基板と、
各微小機械光変調器要素が、該基板の上方のミラー部、該ミラー部の下方の複数のヒンジ部、および複数の電極部を含む、微小機械光変調器要素のアレイとを含む、マイクロミラー装置であって、
各微小機械光変調要素の少なくとも一部は、材料の、少なくとも1つの開放支持体と連通するセグメントによって該基板の上方に保持されている、マイクロミラー装置。 - アドレス回路を含む電気構成要素を有する基板と、
各微小機械光変調器要素が、該基板の上方のミラー部、該ミラー部の下方の複数のヒンジ部、および複数の電極部を含む、微小機械光変調器要素のアレイとを含む、マイクロミラー装置であって、
各微小機械光変調要素の少なくとも一部は、境界領域に配置された開放支持体によって該基板の上方に保持される、マイクロミラー装置。 - 各ミラー部が、一対の互いに離散した開放支持体によって基板の上方に保持される、請求項35または36記載の装置。
- 開放支持体が複数の垂直部を含む、請求項37記載の装置。
- 複数の垂直部が、ヒンジ部の1つに取り付けられた共通のベースの所で接触する、請求項38記載の装置。
- ヒンジ部が、少なくとも1つの開放支持体によって基板の上方に保持される、請求項35または36記載の装置。
- アドレス回路を含む電気構成要素を有する基板と、
各微小機械光変調器要素が、該基板の上方のミラー部、該ミラー部の下方の複数のヒンジ部、および複数の電極部を含む、微小機械光変調器要素のアレイとを含む、マイクロミラー装置であって、
各微小機械光変調要素の少なくとも1つの電極部は、少なくとも1つの開放支持体によって該基板の上方に保持される、マイクロミラー装置。 - 各電極部に設けられる開放支持体は1つだけであり、それによって各部分が片持ち梁式に支持される、請求項41記載の装置。
- 請求項1〜13、18〜25、または28〜42のいずれかに記載されたマイクロミラー装置から選択されるマイクロミラー装置を含むデジタル映写機。
- アドレス回路を含む電気構成要素を有する基板と、各微小機械光変調器要素が、該基板の上方のミラー部、該ミラー部の下方の複数のヒンジ部、および複数の電極部を含む、微小機械光変調器要素のアレイとを含むマイクロミラー装置における支持構造を製造する方法であって、
2本のカラムおよび上面を含む前駆構造を作製する段階と、
該カラムおよび該上面の一部を除去し、該前駆カラム同士の間に配置された該前駆上面のスパニング・セグメント、および該スパニング・セグメントに取り付けられた該カラムの開放支持部のみを残す段階とを含む方法。 - スパニング・セグメントが電極部を含む、請求項44記載の方法。
- スパニング・セグメントがミラー部を含む、請求項44記載の方法。
- スパニング・セグメントが少なくとも1つのヒンジ部に取り付けられる、請求項44記載の方法。
- アドレス回路を含む電気構成要素を有する基板と、各微小機械光変調器要素が、該基板の上方のミラー部、該ミラーの下方の複数のヒンジ部、および複数の電極部を含む、微小機械光変調器要素のアレイとを含むマイクロミラー装置における電極を製造する方法であって、
該基板の第1の表面上に犠牲材料層を設ける段階と、
該第1の表面および該犠牲層の第2の表面上に電極材料を付着させる段階と、
該犠牲層を除去し、上部が該基板上の電極下部の上方で開放支持部によって支持される少なくとも1つの電極を残す段階とを含む方法。 - 開放支持体が実質的に垂直である、請求項48記載の方法。
- 少なくとも1つの電極が2つのレベルを含む、請求項48記載の方法。
- 上部が基板の第1の表面に対して傾斜している、請求項48記載の方法。
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