JP4362251B2 - マイクロエレクトリカルメカニカルシステム（ｍｅｍｓ）光変調器、ｍｅｍｓ光モジュール、ｍｅｍｓ光ディスプレイシステム、および、ｍｅｍｓ光変調方法 - Google Patents

マイクロエレクトリカルメカニカルシステム（ｍｅｍｓ）光変調器、ｍｅｍｓ光モジュール、ｍｅｍｓ光ディスプレイシステム、および、ｍｅｍｓ光変調方法 Download PDF

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光変調器、光モジュール、光ディスプレイシステム、および、光変調方法に関し、より詳細には、マイクロエレクトリカルメカニカルシステム（ｍｉｃｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｓｙｓｔｅｍ、以下「ＭＥＭＳ」という）のＭＥＭＳ光変調器、ＭＥＭＳ光モジュール、ＭＥＭＳ光ディスプレイシステム、および、ＭＥＭＳ光変調方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液晶ディスプレイなどのフラットパネル光ディスプレイシステムは周知であり、広く使用されている。多数のこのようなディスプレイ（たとえば、液晶ディスプレイ）は、偏光された照明光を必要とする。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このようなディスプレイは、一般に、照明光を偏光すると光が大幅に減衰し、それによってディスプレイの輝度が低下したり、または比較的高価な光学構成要素が必要になるという問題がある。また、このようなディスプレイは、一般に、コントラスト比が低く、画像の鮮明度および全体の画像品質を低下させるという問題もある。さらに、このようなディスプレイは、一般に、複雑または困難な製造プロセスを必要とするという問題もある。
【０００４】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、マイクロエレクトリカルメカニカルシステム（ＭＥＭＳ）のアクチュエータを使用して光を変調するマイクロエレクトリカルメカニカル光ディスプレイシステムを提供することにある。当技術分野で周知のように、ＭＥＭＳアクチュエータは、従来の半導体（たとえば、ＣＭＯＳ）製造プロセスによって半導体基板上に形成される非常に小型の構成要素の制御を実現する。ＭＥＭＳシステムおよびアクチュエータは、マイクロマシンによるシステムオンチップ（ｍｉｃｒｏｍａｃｈｉｎｅｄ ｓｙｓｔｅｍｓ−ｏｎ−ａ−ｃｈｉｐ）と称されることがある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、このような目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、マイクロエレクトリカルメカニカル光ディスプレイシステムであって、照明光を提供する照明光源と、前記照明光を受光して平行照明光を形成するコリメータレンズと、前記平行照明光を収束する複数の小型レンズで構成されたアレイを有する収束マイクロレンズアレイと、複数のピクセル開口部が延在する平坦な基板と、前記ピクセル開口部上で複数のマイクロエレクトリカルメカニカルシャッタを支持して選択的に位置決めする複数のマイクロエレクトリカルメカニカルアクチュエータとを含み、前記ピクセル開口部が前記収束マイクロレンズアレイから照明光を受光するように位置決めされており、前記マイクロエレクトリカルメカニカルシャッタの選択的な位置決めに従って前記照明光が選択的に通過するマイクロエレクトリカルメカニカル光変調器とを備え、前記マイクロエレクトリカルメカニカルアクチュエータは、自由端で固定された前記マイクロエレクトリカルメカニカルシャッタを有する旋回アームと、前記基板を横断するような平面内で前記マイクロエレクトリカルメカニカルシャッタの選択的な位置決めを行なうために、前記自由端と反対側の枠体基部において前記旋回アームに結合されたバックルビームとを備え、該バックルビームは、基部端縁において前記基板に固定されたアンカーに固定されており、前記マイクロエレクトリカルメカニカルシャッタは、前記小型レンズの焦点での光の遮断位置と、前記焦点から離れた光の伝送位置とを有し、前記自由端は、光の伝送位置にあるときに、前記基板から離れて前記バックルビームを湾曲することによって前記基板から離れて旋回し、さらに、前記マイクロエレクトリカルメカニカル光変調器を通過する照明光を受光するディスプレイ画面を備えることを特徴とする。
【０００６】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のマイクロエレクトリカルメカニカル光ディスプレイシステムにおいて、前記マイクロエレクトリカルメカニカル光変調器と前記ディスプレイ画面の間に配置され、前記照明光を前記ディスプレイ画面に投影する複数の小型レンズのアレイを有する投影マイクロレンズアレイを備えることを特徴とする。
【０００７】
また、請求項３に記載の発明は、請求項１に記載のマイクロエレクトリカルメカニカル光ディスプレイシステムにおいて、前記マイクロエレクトリカルメカニカル光変調器の前記マイクロエレクトリカルメカニカルアクチュエータが、熱マイクロエレクトリカルメカニカルアクチュエータであることを特徴とする。
【０００８】
また、請求項４に記載の発明は、請求項１に記載のマイクロエレクトリカルメカニカル光ディスプレイシステムにおいて、前記照明光源が１つのみの光源を備えることを特徴とする。
【０００９】
また、請求項５に記載の発明は、請求項１に記載のマイクロエレクトリカルメカニカル光ディスプレイシステムにおいて、前記照明光源が色の異なる複数の光源を備えることを特徴とする。
【００１０】
また、請求項６に記載の発明は、請求項１に記載のマイクロエレクトリカルメカニカル光ディスプレイシステムにおいて、複数の光源を交互に動作させ、フィールドシーケンシャルな方法で前記光源と協調して前記マイクロエレクトリカルメカニカルシャッタを制御するフィールドシーケンシャル制御器を備えることを特徴とする。
【００１１】
また、請求項７に記載の発明は、請求項１に記載のマイクロエレクトリカルメカニカル光ディスプレイシステムにおいて、前記ディスプレイ画面が透過性ディスプレイ画面であることを特徴とする。
【００１２】
また、請求項８に記載の発明は、請求項１に記載のマイクロエレクトリカルメカニカル光ディスプレイシステムにおいて、他のモジュールに嵌め合わせる、または係合することができるディスプレイモジュールを構成するためにディスプレイシステムを格納するハウジングを備えることを特徴とする。
【００１３】
また、請求項９に記載の発明は、請求項１に記載のマイクロエレクトリカルメカニカル光ディスプレイシステムにおいて、前記照明光源が単色であることを特徴とする。
【００１４】
更に、請求項１０に記載の発明は、請求項１に記載のマイクロエレクトリカルメカニカル光ディスプレイシステムにおいて、前記照明光源が多色であることを特徴とする。
【００１５】
請求項１１に記載の発明は、マイクロエレクトリカルメカニカルマルチピクセル光変調器であって、複数のピクセル領域を有する平坦な基板と、複数のマイクロエレクトリカルメカニカルシャッタを支持して選択的に位置決めし、前記ピクセル領域に導かれた光を選択的に変調する複数のマイクロエレクトリカルメカニカルアクチュエータと、マイクロエレクトリカルメカニカルマルチピクセル光変調器に向けて光を収束するために用いられる小型レンズとを備え、前記マイクロエレクトリカルメカニカルアクチュエータは、自由端で固定された前記マイクロエレクトリカルメカニカルシャッタを有する旋回アームと、前記基板を横断するような平面内で前記マイクロエレクトリカルメカニカルシャッタの選択的な位置決めを行なうために、前記自由端と反対側の枠体基部において前記旋回アームに結合されたバックルビームとを備え、該バックルビームは、基部端縁において前記基板に固定されたアンカーに固定されており、前記マイクロエレクトリカルメカニカルシャッタは、前記小型レンズの焦点での光の遮断位置と、前記焦点から離れた光の伝送位置とを有し、前記自由端は、光の伝送位置にあるときに、前記基板から離れて前記バックルビームを湾曲することによって前記基板から離れて旋回することを特徴とする。
【００１６】
また、請求項１２に記載の発明は、請求項１１に記載のマイクロエレクトリカルメカニカルマルチピクセル光変調器において、前記ピクセル領域の各々が、平坦な基板を貫いて延びる開口部を備えることを特徴とする。
【００１７】
また、請求項１３に記載の発明は、請求項１１に記載のマイクロエレクトリカルメカニカルマルチピクセル光変調器において、前記ピクセル領域の各々が、平坦な基板上に反射器を備えることを特徴とする。
【００１８】
また、請求項１４に記載の発明は、請求項１１に記載のマイクロエレクトリカルメカニカルマルチピクセル光変調器において、前記マイクロエレクトリカルメカニカルアクチュエータが熱アクチュエータであることを特徴とする。
【００２１】
請求項１５に記載の発明は、マイクロエレクトリカルメカニカル光モジュールであって、照明光を収束する複数の小型レンズのアレイを有する収束マイクロレンズアレイと、マイクロエレクトリカルメカニカル光変調器であって、複数のピクセル領域を有する平坦な基板と、前記ピクセル領域上で複数のマイクロエレクトリカルメカニカルシャッタを支持して選択的に位置決めし、前記収束マイクロレンズアレイからの光を選択的に変調する複数のマイクロエレクトリカルメカニカルアクチュエータとを備えるマイクロエレクトリカルメカニカル光変調器とを備え、前記マイクロエレクトリカルメカニカルアクチュエータは、自由端で固定された前記マイクロエレクトリカルメカニカルシャッタを有する旋回アームと、前記基板を横断するような平面内で前記マイクロエレクトリカルメカニカルシャッタの選択的な位置決めを行なうために、前記自由端と反対側の枠体基部において前記旋回アームに結合されたバックルビームとを備え、該バックルビームは、基部端縁において前記基板に固定されたアンカーに固定されており、前記マイクロエレクトリカルメカニカルシャッタは、前記小型レンズの焦点での光の遮断位置と、前記焦点から離れた光の伝送位置とを有し、前記自由端は、光の伝送位置にあるときに、前記基板から離れて前記バックルビームを湾曲することによって前記基板から離れて旋回し、さらに、複数の小型レンズのアレイを有し、前記マイクロエレクトリカルメカニカル光変調器からの変調光を受光して変調光を投影するように位置決めされた投影マイクロレンズアレイを備えることを特徴とする。
【００２２】
また、請求項１６に記載の発明は、請求項１５に記載のマイクロエレクトリカルメカニカル光モジュールにおいて、前記収束マイクロレンズアレイと前記マイクロエレクトリカルメカニカル光変調器と前記投影マイクロレンズアレイとを格納または包含して、他のモジュールに嵌め合わせるように構成された取付け構造物を備えることを特徴とする。
【００２３】
また、請求項１７に記載の発明は、請求項１５に記載のマイクロエレクトリカルメカニカル光モジュールにおいて、前記ピクセル領域の各々が、前記平坦な基板を貫いて延びる開口部を備えることを特徴とする。
【００２４】
また、請求項１８に記載の発明は、請求項１５に記載のマイクロエレクトリカルメカニカル光モジュールにおいて、前記マイクロエレクトリカルメカニカルアクチュエータが熱アクチュエータであることを特徴とする。
【００２７】
請求項１９に記載の発明は、マイクロエレクトリカルメカニカル光ディスプレイであって、照明光を提供する照明光源と、前記照明光を受光して平行照明光を形成するコリメータレンズと、前記照明光を収束する複数の小型レンズのアレイを有する収束マイクロレンズアレイと、複数のピクセル領域を有する平坦な基板と前記ピクセル領域上で複数のマイクロエレクトリカルメカニカルシャッタを支持して選択的に位置決めし前記収束マイクロレンズアレイからの光を選択的に変調する複数のマイクロエレクトリカルメカニカルアクチュエータとを含むマイクロエレクトリカルメカニカル光変調器と、複数の小型レンズのアレイを有し、前記マイクロエレクトリカルメカニカル光変調器からの変調光を受光して変調光を投影するように位置決めされた投影マイクロレンズアレイと、他の取付け構造に嵌め合わせるように構成された取付け構造とを各々が備える複数のマイクロエレクトリカルメカニカル光モジュールとを備え、前記マイクロエレクトリカルメカニカルアクチュエータは、自由端で固定された前記マイクロエレクトリカルメカニカルシャッタを有する旋回アームと、前記基板を横断するような平面内で前記マイクロエレクトリカルメカニカルシャッタの選択的な位置決めを行なうために、前記自由端と反対側の枠体基部において前記旋回アームに結合されたバックルビームとを備え、該バックルビームは、基部端縁において前記基板に固定されたアンカーに固定されており、前記マイクロエレクトリカルメカニカルシャッタは、前記小型レンズの焦点での光の遮断位置と、前記焦点から離れた光の伝送位置とを有し、前記自由端は、光の伝送位置にあるときに、前記基板から離れて前記バックルビームを湾曲することによって前記基板から離れて旋回し、さらに、前記マイクロエレクトリカルメカニカル光変調器を通過する照明光を受光するディスプレイ画面を備えることを特徴とする。
【００２８】
また、請求項２０に記載の発明は、請求項１９に記載のマイクロエレクトリカルメカニカル光ディスプレイにおいて、前記複数のマイクロエレクトリカルメカニカル光モジュールが２次元アレイに配列されていることを特徴とする。
【００２９】
また、請求項２１に記載の発明は、請求項１９に記載のマイクロエレクトリカルメカニカル光ディスプレイにおいて、前記照明光源が、前記複数のマイクロエレクトリカルメカニカル光モジュールのすべてに照明光を供給することを特徴とする。
【００３０】
また、請求項２２に記載の発明は、請求項１９に記載のマイクロエレクトリカルメカニカル光ディスプレイにおいて、前記ピクセル領域の各々が、前記平坦な基板を貫いて延びる開口部を備えることを特徴とする。
【００３１】
また、請求項２３に記載の発明は、請求項１９に記載のマイクロエレクトリカルメカニカル光ディスプレイにおいて、前記マイクロエレクトリカルメカニカルアクチュエータが熱アクチュエータであることを特徴とする。
【００３４】
請求項２４に記載の発明は、マイクロエレクトリカルメカニカル光モジュールであって、照明光を収束させるための収束マイクロレンズアレイ手段と、複数のピクセル領域を有する平坦な基板と、前記ピクセル領域上の前記基板を横断する平面内で複数のマイクロエレクトリカルメカニカルシャッタを支持して選択的に位置決めする複数のマイクロエレクトリカルメカニカルアクチュエータと、前記収束マイクロレンズアレイ手段からの光を選択的に変調するためのマイクロエレクトリカルメカニカル光変調器手段とを備え、前記マイクロエレクトリカルメカニカルアクチュエータは、自由端で固定された前記マイクロエレクトリカルメカニカルシャッタを有する旋回アームと、前記基板を横断するような平面内で前記マイクロエレクトリカルメカニカルシャッタの選択的な位置決めを行なうために、前記自由端と反対側の枠体基部において前記旋回アームに結合されたバックルビームとを備え、該バックルビームは、基部端縁において前記基板に固定されたアンカーに固定されており、前記マイクロエレクトリカルメカニカルシャッタは、前記小型レンズの焦点での光の遮断位置と、前記焦点から離れた光の伝送位置とを有し、前記自由端は、光の伝送位置にあるときに、前記基板から離れて前記バックルビームを湾曲することによって前記基板から離れて旋回し、さらに、変調光を投影するためにマイクロエレクトリカルメカニカル光変調器手段からの変調光を受光するように位置決めされた投影マイクロレンズアレイ手段を備えることを特徴とする。
【００３６】
また、請求項２５に記載の発明は、請求項２４に記載のマイクロエレクトリカルメカニカル光モジュールにおいて、前記マイクロエレクトリカルメカニカル光変調器手段が、複数のピクセル領域を有する平坦な基板と、前記ピクセル領域上で複数のマイクロエレクトリカルメカニカルシャッタを支持して選択的に位置決めする複数のマイクロエレクトリカルメカニカルアクチュエータとを備えることを特徴とする。
【００３７】
更に、請求項２６に記載の発明は、請求項２４に記載のマイクロエレクトリカルメカニカル光モジュールにおいて、前記投影マイクロレンズアレイ手段が複数の小型レンズのアレイを備えることを特徴とする。
【００３８】
請求項２７に記載の発明は、マイクロエレクトリカルメカニカル光変調方法であって、平坦な基板を貫いて延びる複数のピクセル開口部に向かって平行照明光を収束するステップと、選択的に変調された光のピクセル配列を形成するために、前記複数のピクセル開口部上の前記基板を横断する平面内で複数のマイクロエレクトリカルメカニカルシャッタを選択的に位置決めするステップとを備え、前記マイクロエレクトリカルメカニカルシャッタは、前記小型レンズの焦点での光の遮断位置と、前記焦点から離れた光の伝送位置とを有し、前記マイクロエレクトリカルメカニカルシャッタは、バックルビームに固定された他の端部を有する旋回アームの自由端で位置決めされ、該バックルビームは、基部端縁において前記基板に固定されたアンカーに固定されており、前記マイクロエレクトリカルメカニカルシャッタは、光の伝送位置において、前記基板から離れて前記バックルビームを湾曲することによって前記基板から離れて旋回することを特徴とする。
【００３９】
また、請求項２８に記載の発明は、請求項２７に記載のマイクロエレクトリカルメカニカル光変調方法において、前記選択的に変調された光のピクセル配列をディスプレイ画面上に導くステップを備えることを特徴とする。
【００４０】
また、請求項２９に記載の発明は、請求項２７に記載のマイクロエレクトリカルメカニカル光変調方法において、前記平行照明光を提供するためコリメータレンズを介して照明光を導き、次いで前記複数のピクセル開口部に向かって平行照明光を収束するステップをさらに備えることを特徴とする。
【００４１】
また、請求項３０に記載の発明は、請求項２７に記載のマイクロエレクトリカルメカニカル光変調方法において、前記複数のピクセル開口部に向かって平行照明光を収束するステップが、収束マイクロレンズアレイを介して平行照明光を導くステップを備えることを特徴とする。
【００４２】
また、請求項３１に記載の発明は、請求項２７に記載のマイクロエレクトリカルメカニカル光変調方法において、前記複数のマイクロエレクトリカルメカニカルシャッタのそれぞれがマイクロエレクトリカルメカニカルアクチュエータによって制御され、前記複数のピクセル開口部上で複数のマイクロエレクトリカルメカニカルシャッタを選択的に位置決めするステップが、前記マイクロエレクトリカルメカニカルアクチュエータを選択的に作動させるステップを備えることを特徴とする。
【００４３】
また、請求項３２に記載の発明は、請求項３１に記載のマイクロエレクトリカルメカニカル光変調方法において、前記マイクロエレクトリカルメカニカルアクチュエータを選択的に作動させるステップが熱的に作動させるステップを備えることを特徴とする。
【００４４】
また、請求項３３に記載の発明は、請求項２７に記載のマイクロエレクトリカルメカニカル光変調方法において、前記複数のピクセル開口部上で複数のマイクロエレクトリカルメカニカルシャッタを選択的に位置決めするステップが、前記ピクセル開口部を介して光量の異なる光を異なるピクセル輝度として通すステップを備えることを特徴とする。
【００４５】
また、請求項３４に記載の発明は、請求項３３に記載のマイクロエレクトリカルメカニカル光変調方法において、前記ピクセル開口部を介して光量の異なる光を異なるピクセル輝度として通すステップが、複数のピクセル開口部上で複数のマイクロエレクトリカルメカニカルシャッタを対応する異なった時間の間だけ位置決めするステップを備えることを特徴とする。
【００４６】
また、請求項３５に記載の発明は、請求項３３に記載のマイクロエレクトリカルメカニカル光変調方法において、前記ピクセル開口部を介して光量の異なる光を異なるピクセル輝度として通すステップが、複数のピクセル開口部のうち対応する異なった部分上で複数のマイクロエレクトリカルメカニカルシャッタを位置決めするステップを備えることを特徴とする。
【００４７】
また、請求項３６に記載の発明は、請求項２７に記載のマイクロエレクトリカルメカニカル光変調方法において、前記平行照明光が、平行照明光の複数の別々な色成分を備えることを特徴とする。
【００４８】
また、請求項３７に記載の発明は、請求項３６に記載のマイクロエレクトリカルメカニカル光変調方法において、複数の別々な色成分平行照明光を前記複数のピクセル開口部に向かって同時に収束するステップを備えることを特徴とする。
【００４９】
更に、請求項３８に記載の発明は、請求項３６に記載のマイクロエレクトリカルメカニカル光変調方法において、複数の別々な色成分平行照明光を前記複数のピクセル開口部に向かって時間的に順次収束するステップを備えることを特徴とする。
【００５０】
一実施例では、本発明によるＭＥＭＳ光ディスプレイシステムは、照明光を提供するための照明光源と、照明光を受光してそこから平行照明光を形成するためのコリメータレンズ（ｃｏｌｌｉｍａｔｉｎｇ ｌｅｎｓ）と、平行照明光を収束する小型レンズのアレイを有する収束マイクロレンズアレイ（ｍｉｃｒｏｌｅｎｓ ａｒｒａｙ）とを含む。収束マイクロレンズアレイは、照明光をマイクロエレクトリカルメカニカルシステム（ＭＥＭＳ）光変調器に導く。
【００５１】
ＭＥＭＳ光変調器は、たとえば複数のピクセル開口部が貫いて延びる平坦な基板と、開口部の上でＭＥＭＳシャッタを支持し、かつ選択的に位置決めする複数のＭＥＭＳアクチュエータとを含む。ＭＥＭＳアクチュエータとＭＥＭＳシャッタは、対応する開口部と共にピクセルに対応している。収束マイクロレンズアレイからの光は開口部を通って焦点を結び、ＭＥＭＳアクチュエータによるＭＥＭＳシャッタの位置決めによって選択的に変調され、それによって照明光上で画像情報を伝える。次いで光は、投影マイクロレンズアレイによって拡散透過性（ｄｉｆｆｕｓｅｄ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｖｅ）のディスプレイ画面に伝えられる。
【００５２】
他の実施例では、ＭＥＭＳ光デバイスモジュールが、たとえば少なくとも収束マイクロレンズアレイと、ＭＥＭＳ光変調器と、投影マイクロレンズアレイとで形成できる。本発明によるＭＥＭＳ光ディスプレイシステムは、アレイ状に配列され、かつ光源、平行光学系、およびディスプレイ画面に組み合わされた複数のモジュールで形成できる。
【００５３】
本発明によるＭＥＭＳ光ディスプレイシステムは偏光された照明光なしで動作可能なため、光の減衰や照明光の偏光の費用がなくなる。加えて、光を不透明なＭＥＭＳシャッタで完全に遮断または変調できるため、非常にコントラスト比の高い表示画像が得られる。さらに、このようなＭＥＭＳ光変調器は、従来のＣＭＯＳ回路製造プロセスによって製造できる。
【００５４】
本発明の他の目的および効果は、添付した図面を参照しながら説明したその好ましい実施形態の記載から明らかであろう。
【００５５】
【発明の実施の形態】
本発明を理解する一助とするため、図１〜１５を参照しながら、ＭＵＭＰｓプロセスを使用してマイクロメカニカルデバイスを製作する一般手順を説明する。
【００５６】
ＭＵＭＰｓプロセスは、エッチングされて所望の物理構造を生み出す３層の共形（ｃｏｎｆｏｒｍａｌ）ポリシリコンを提供する。ＰＯＬＹ０に指定された第１層は支持用ウェハに結合され、ＰＯＬＹ１およびＰＯＬＹ２の第２層および第３層の各々は、層が分離されてプロセス中に除去される犠牲層を使用することによって下にある構造から分離可能なメカニカル層である。
【００５７】
図１〜１５は、ノースカロライナ州リサーチトライアングルパーク、コーンウォリスロード３０２１のＭＥＭＳ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ Ｃｅｎｔｅｒより提供されたもので、マイクロモーターを構築するための一般プロセスを示している。
【００５８】
ＭＵＭＰｓプロセスは、１００ｍｍのｎ型シリコンウェハ１０で始まる。ウェハ表面には、ＰＯＣｌ３をドーパント源として使用して、標準的な拡散炉中で燐が高濃度にドープされる。これは、後からウェハ上に載置される静電性デバイスからのシリコンへの電荷のフィードスルー（ｆｅｅｄ−ｔｈｒｏｕｇｈ）を減少させる。次いで、応力の低い６００ｎｍ低圧化学気相堆積（ＬＰＣＶＤ）窒化珪素層１２が、電気絶縁層としてシリコン上に堆積され、シリコンウェハと窒化珪素層が基板を形成する。
【００５９】
次いで、厚み５００ｎｍのＬＰＣＶＤポリシリコン膜であるＰＯＬＹ０層１４が基板上に堆積される。次いで、ＰＯＬＹ０層１４は、ＰＯＬＹ０層をフォトレジスト１６で被覆すること、マスク（図示せず）を用いてフォトレジストを露光すること、および、露光したフォトレジストを現像して、後からＰＯＬＹ０層にパターンを転写するための所望のエッチマスクを作成することを含むフォトリソグラフィによってパターン付けされる（図２）。フォトレジストをパターン付けした後で、ＰＯＬＹ０層１４が反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）システムでエッチングされる（図３）。
【００６０】
図４を参照すると、厚さ２．０μｍのＰＳＧ（ｐｈｏｓｐｈｏｓｉｌｉｃａｔｅ ｇｌａｓｓ）犠牲層１８がＬＰＣＶＤによってＰＯＬＹ０層１４上に堆積され、窒化物層１２のうち一部が露出している。本明細書中で第１酸化物（Ｆｉｒｓｔ Ｏｘｉｄｅ）と称されるＰＳＧ層は、プロセスの終わりに除去されて、ポリシリコンの第１機械層ＰＯＬＹ１（下記）を下にある構造、すなわちＰＯＬＹ０および窒化珪素層から開放する。この犠牲層は、ディンプル（ＤＩＭＰＬＥＳ）マスクを用いてリソグラフィでパターン付けされ、深さ７５０ｎｍでＲＩＥによって第１酸化物層に窪み２０を形成する（図５）。次いで、ウェハは第３マスク層ＡＮＣＨＯＲ１を用いてパターン付けされ、第１酸化物層からＰＯＬＹ０層へ延びるアンカー穴（ａｎｃｈｏｒ ｈｏｌｅ）２２を設けるためにエッチングされる（図６）。ＡＮＣＨＯＲ１穴は、次のステップでＰＯＬＹ１層２４によって充填される。
【００６１】
ＡＮＣＨＯＲ１のエッチング後、ポリシリコン（ＰＯＬＹ１）の第１構造層２４が厚さ２．０μｍで堆積される。次いで、薄い２００ｎｍ厚のＰＳＧ層２６がＰＯＬＹ１層２４の上に堆積され、ウェハをアニールして（図７）ＰＳＧ層から燐をＰＯＬＹ１層にドープする。アニールはまた、ＰＯＬＹ１層の応力を減少させる。ＰＯＬＹ１およびＰＳＧマスク層２４、２６はリソグラフィでパターン付けされ、ＰＯＬＹ１層の構造を形成する。ＰＯＬＹ１層をエッチングした後（図８）、フォトレジストが剥離され、残りの酸化物マスクがＲＩＥによって除去される。
【００６２】
ＰＯＬＹ１層２４がエッチングされた後、第２ＰＳＧ層（以下第２酸化物（Ｓｅｃｏｎｄ Ｏｘｉｄｅ）と呼ぶ）２８が堆積される（図９）。第２酸化物２８は、異なる目的を有する２枚の異なるエッチマスクを使用してパターン付けされる。
【００６３】
第１に、ＰＯＬＹ１＿ＰＯＬＹ２＿ＶＩＡ（バイア）エッチング（３０に示す）により、第２酸化物内にＰＯＬＹ１層２４に至るエッチング穴を設ける。このエッチングは、ＰＯＬＹ１層と後続のＰＯＬＹ２層との間の機械接続および電気接続を提供する。ＰＯＬＹ１＿ＰＯＬＹ２＿ＶＩＡ層はリソグラフィでパターン付けされ、ＲＩＥによってエッチングされる（図１０）。
【００６４】
第２に、ＡＮＣＨＯＲ２エッチング（３２に示す）は、第１および第２酸化物層１８、２８、ならびにＰＯＬＹ１層２４を１回のステップでエッチングするために行われる（図１１）。ＡＮＣＨＯＲ２エッチングでは、第２酸化物層が、ＰＯＬＹ１＿ＰＯＬＹ２＿ＶＩＡエッチングと同じ方法でリソグラフィでパターン付けされ、ＲＩＥによってエッチングされる。図１１は、ＰＯＬＹ１＿ＰＯＬＹ２＿ＶＩＡエッチングとＡＮＣＨＯＲ２エッチングとが終了した後のウェハ断面を示す。
【００６５】
次いで、第２構造層ＰＯＬＹ２（３４に示す）が厚さ１．５μｍで堆積され、それに続いて２００ｎｍのＰＳＧが堆積される。次いで、ウェハは、ＰＯＬＹ２層にドープし、膜の残留応力を減少させるためにアニールされる。次いで、ＰＯＬＹ２層が７番目のマスクを用いてリソグラフィでパターン付けされ、ＰＳＧ層およびＰＯＬＹ２層がＲＩＥによってエッチングされる。次いで、フォトレジストが剥離され、マスク酸化物が除去される（図１３）。
【００６６】
ＭＵＭＰｓプロセスで最後に堆積される層は、プローブ用、ボンディング用、電気経路決め用、および、高反射率鏡面の表面を提供する０．５μｍの金属層３６である。ウェハは８番目のマスクを用いてリソグラフィでパターン付けされ、リフトオフ技法を使用して金属が堆積され、かつパターン付けされる。最後の未剥離の例示的な構造を図１４に示す。
【００６７】
最後に、ウェハは既知の方法を使用して犠牲層の剥離および試験を受ける。図１５は、犠牲酸化物が剥離された後のデバイスを示す。
【００６８】
好ましい実施形態では、本発明のデバイスが、上述のステップによるＭＵＭＰｓプロセスによって製作される。ただし、本発明のデバイスは図１〜１５の一般プロセスに示された特定のマスクを使用せず、本発明の構造に特有のマスクを使用する。また、ＭＵＭＰｓプロセスについて上述したステップは、ＭＥＭＳ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ Ｃｅｎｔｅｒによる指令によって変わることがある。この製作プロセスは本発明の一部ではなく、本発明を作成するために使用できるいくつかのプロセスの１つにすぎない。
【００６９】
図１６は、本発明によるマイクロエレクトリカルメカニカルシステム（ＭＥＭＳ）光ディスプレイシステム５０の側面線図である。ディスプレイシステム５０は、光源５２と、照明光をコリメータレンズ５８に導く反射器５４とを含む。小型レンズ６２の２次元アレイ（１次元のみ示す）を有する収束マイクロレンズアレイ６０は平行光を受光して、マイクロエレクトリカルメカニカル構造（ＭＥＭＳ）光変調器７０に焦点を結ぶ。マイクロレンズアレイ６０は、プラスチックレンズの成形アレイとして、またはホロレンズ（ｈｏｌｏｌｅｎｓｅｓ）とも称されるホログラフィックレンズのアレイとして形成できるが、従来のガラスレンズの組立てアレイであってもよい。
【００７０】
ＭＥＭＳ光変調器７０は、下記でさらに詳しく述べるように、マイクロエレクトリカルメカニカルシステム（ＭＥＭＳ）基板７６を介し、対応する開口部７４に隣接して位置決めされるマイクロエレクトリカルメカニカルシステム（ＭＥＭＳ）シャッタ７２の２次元アレイを有する。各ＭＥＭＳシャッタ７２は画素またはピクセルに対応し、画像制御信号（図示せず）により照明光を遮断または通過させるために表示制御器７８によって別々に制御可能であり、それによって表示画像を形成する。たとえば、各ＭＥＭＳシャッタ７２は、所与のピクセル期間の間、対応するピクセルの輝度に反比例してその開口部７４を閉塞でき、あるいは各ＭＥＭＳシャッタ７２は、対応するピクセルの輝度に反比例する閉塞期間の間、その開口部７４を閉塞できる。
【００７１】
小型レンズ８２の２次元アレイ（１次元のみ示す）を有する投影マイクロレンズアレイ８０は、表示画像光を受光して観察者８８から見えるように透過性ディスプレイ画面８６の背面８４に投影する。投影マイクロレンズアレイ８０は、マイクロレンズアレイ６０と類似の構造でよいが、製造加工費を最小限に抑えるためにそれと同一にすることができる。別法では、投影マイクロレンズアレイ８０は、透過性ディスプレイ画面８６上で所望の画像サイズを実現するように光領域を拡大または縮小することができる。
【００７２】
ＭＥＭＳ光ディスプレイシステム５０は、一般に液晶ディスプレイで得られるよりも多数の利点を有する。たとえば、ＭＥＭＳ光変調器７０は、液晶セルの一般的な動作と異なって、照明光が偏光されていることを要しない。これにより、一般に偏光に伴う費用と光の減衰がなくなる。さらに、ＭＥＭＳ光変調器７０は実質的に減衰がない状態で非変調光を通すことができるが、一般的な液晶セルは光を著しく減衰させる。同様にＭＥＭＳ光変調器７０は、ＭＥＭＳシャッタ７２が不透明であり光を完全に変調できるため、液晶セルよりもはるかに高いコントラスト比を実現できる。最後に、ＭＥＭＳ光変調器７０は、一般に液晶ディスプレイで必要とされる複雑なプロセスを必要とせずに、従来のＣＭＯＳ回路技法によって製造できる。
【００７３】
一実施例では、たとえば、ＭＥＭＳ光変調器７０がＭＥＭＳシャッタ７２の２００×２００のアレイを含み、対応する開口部７４の２００×２００のアレイを通る光を制御できる。この実施例では、たとえば収束マイクロレンズアレイ６０が、小型レンズのそれぞれが約１ｍｍの焦点距離を有する２００×２００の小型レンズ６２を含むことができ、開口部７４はそれらの間に約５０μｍの間隔を有する整然とした規則正しいアレイ状に位置決めできる。このような実施例のＭＥＭＳ光変調器７０は、寸法１ｃｍ×１ｃｍ、基板７６の厚み約２００μｍを有することができる。倍率約２．５倍をもたらす投影マイクロレンズアレイ８０の小型レンズ８２を用いれば、ディスプレイ画面８６は約２．５ｃｍ×２．５ｃｍ、約１インチ×１インチの寸法を有することができる。
【００７４】
図１７は、小型レンズ６２の２次元アレイ（１次元のみ示す）を有する収束マイクロレンズアレイ６０と、ＭＥＭＳ光変調器７０と、小型レンズ８２の２次元アレイ（１次元のみ示す）を有する投影マイクロレンズアレイ８０とを備えるＭＥＭＳ光デバイスモジュール１００の側面線図である。ＭＥＭＳ光デバイスモジュール１００は、例示的なディスプレイ応用例またはモジュール１００の使用例を示すため、照明光源、コリメータレンズおよびディスプレイ画面（破線で示す）に関連して示す。
【００７５】
ＭＥＭＳ光デバイスモジュール１００は、収束マイクロレンズアレイ６０と、ＭＥＭＳ光変調器７０と、投影マイクロレンズアレイ８０とを含むまたは包含する取付け構造（たとえば、枠体またはハウジング）１０２を含む。取付け構造１０２は、ＭＥＭＳ光デバイスモジュール１００を他の同様のモジュールに嵌め合わせることを可能にし、近接してまとめた構成にすることも、相互に堅固に係合することもできる。電気接続１０４（たとえば、プラグ、ソケット、リードなど）は、表示制御器（図示せず）をＭＥＭＳ光変調器７０に接続して、ＭＥＭＳシャッタ７２を制御するための表示制御信号を供給することを可能にする。その他の実施例では、本発明のＭＥＭＳ光デバイスモジュールが、いかなる照明光源と、平行光学系と、ディスプレイ画面とを含むことができることが理解されよう。
【００７６】
図１８は、複数のＭＥＭＳ光デバイスモジュール１００の１次元または２次元アレイ１２２（１次元のみ示す）を含むＭＥＭＳ光ディスプレイシステム１２０の側面線図である。一実施例では、すべてのＭＥＭＳ光デバイスモジュール１００が同一である。モジュール型ディスプレイハウジング１２４は、ＭＥＭＳ光デバイスモジュール１００のアレイ１２２を支持および格納する。
【００７７】
モジュール型ディスプレイハウジング１２４は、光源１２６と、反射器１２８と、複数のＭＥＭＳ光デバイスモジュール１００に平行光を供給する平行光学系１３０とを含む。薄いフラットパネルのフォームファクタ（ｆｏｒｍ ｆａｃｔｏｒ）をサポートするため、光源１２６と反射器１２８は、ラップトップコンピュータのフラットパネルディスプレイに使用されているものと類似であることができ、平行光学系１３０は概ね平坦なマイクロレンズアレイまたはフレネルレンズであることができる。
【００７８】
一体型表示制御器１３４は、ＭＥＭＳ光デバイスモジュール１００の電気接続部１０４に電気的に結合され、単一のディスプレイとしてモジュール１００の一体制御を実現する（電気結合部は見やすさのため図示しない）。透過性の散乱ディスプレイ画面１３６は、ＭＥＭＳ光デバイスモジュール１００でのアレイ１２２の一体型ディスプレイ画面として機能する。
【００７９】
例示的な一実施例では、各ＭＥＭＳ光デバイスモジュール１００が、２．５ｃｍ×２．５ｃｍの面積にわたる２００ピクセル×２００ピクセルのディスプレイを提供する。ＭＥＭＳ光デバイスモジュール１００の６×８アレイ１２２を含むＭＥＭＳ光ディスプレイシステム１２０は、１５ｃｍ×２０ｃｍの面積にわたる１２００ピクセル×１６００ピクセルのディスプレイを提供できよう。
【００８０】
例示のため、ＭＥＭＳ光ディスプレイシステム５０とＭＥＭＳ光デバイスモジュール１００とを、それぞれ線図の光源５２と共に示す。単色（たとえば白黒）の実施例では、光源５２が単一（たとえば、通常は白色）光源（たとえばランプ）に対応できる。多色の実施例では、光源５２は、多色またはフルカラー画像を実現するように協働する１つまたは複数の、別々に制御される光源を含むことができる。
【００８１】
図１９は、多色照明光源１５２とそれに伴う反射器１５４の一実施例を示すマイクロエレクトリカルメカニカルシステム（ＭＥＭＳ）光ディスプレイシステム１５０の側面線図である。概ねディスプレイシステム５０のものと同じであるＭＥＭＳ光ディスプレイシステム１５０の構成要素は、同じ参照番号で示す。
【００８２】
照明光源１５２は、複数（たとえば３色）の色成分光源（たとえばランプ）１５６Ｒ、１５６Ｇおよび１５６Ｂを含み、それらが概ね１列に位置決めされ、それぞれ赤、緑および青の光を生成する。ＭＥＭＳシャッタ７２を別々に制御する表示制御器１５８はまた、色成分光源１５６Ｒ、１５６Ｇおよび１５６Ｂを別々に活動化する。表示制御器１５８は、色成分光源１５６Ｒ、１５６Ｇおよび１５６Ｂを連続的に活動化する間に、赤、緑および青の画像構成要素に対応するＭＥＭＳシャッタ７２に制御信号を印加し、それによってフィールドシーケンシャル（ｆｉｅｌｄ−ｓｅｑｕｅｎｔｉａｌ）な方法で色成分画像を形成する。
【００８３】
たとえば、１８０Ｈｚの割合で生成される色成分画像は、６０Ｈｚの画像フレーム率を提供できる。例示的な一実施例では、２００×２００多色ピクセルのディスプレイが、小型レンズ６２および７２の２０４×２０４アレイをそれぞれ有するマイクロレンズアレイ６０および７０を使用し、色の異なる光の成分が辿る、異なる光路を補償してディスプレイの全領域を形成する。代替実施例としては、当技術分野で周知のように、複数の連続する照明の色が、回転するカラーホイールと白色光源とによって得られることが理解されよう。
【００８４】
図２０および２１は、ＭＥＭＳシャッタ７２を制御するためのそれぞれ活動化状態と弛緩状態にある例示的なＭＥＭＳアクチュエータ１７０の正面図である。この例示的な実施例では、ＭＥＭＳアクチュエータ１７０が弛緩状態にある場合に、ＭＥＭＳシャッタ７２が、ＭＥＭＳ基板７６を貫いて延びる関連の開口部７４の上に維持される。ＭＥＭＳシャッタ７２は、ＭＥＭＳアクチュエータ１７０が活動化状態にある場合に、関連の開口部７４を遮らないように移動する。ＭＥＭＳアクチュエータ１７０は、ＭＥＭＳシャッタ７２を制御するために使用できる様々なＭＥＭＳアクチュエータの１つである。
【００８５】
ＭＥＭＳアクチュエータ１７０は、ヒーチュエータ（ｈｅａｔｕａｔｏｒ）と呼ばれることもあり、擬似バイモルフ（ｐｓｅｕｄｏ−ｂｉｍｏｒｐｈ）として機能する熱アクチュエータの実施例である。アクチュエータ１７０は、基板（たとえば、図示しないが基板１０または窒化物層１２）に固定された１対の構造アンカー１７２および１７４を含む。細い半導体（たとえばポリシリコン）アーム１７８がアンカー１７２に固定され、幅広の半導体（たとえばポリシリコン）アーム１８０は細い延長部１８２を介してアンカー１７４に固定されている。アーム１７８および１８０は、横部材１８４によって相互に結合されている。アンカー１７２および１７４との接続部を除いて、アーム１７８および１８０と、延長部１８２と、横部材１８４とは基板から解放されている。
【００８６】
アクチュエータ１７０の構成要素は電気的に半導体性を有し、正の熱膨張係数を有する。たとえば、アクチュエータ１７０はシリコンで形成される。アクチュエータ１７０は、ピクセル制御信号源などの電流源１９０からアーム１７８および１８０を介して電流が通ると活動化される。印加された電流によってアーム１７８および１８０のオーミック加熱またはジュール加熱が誘発され、シリコンの正の温度膨張係数のため、アームが長手方向に延びる。アーム１７８の方が小さいため、アーム１８０よりも延びる。
【００８７】
アクチュエータ１７０は、サイズの異なるアーム１７８および１８０の熱膨張差を利用して、基板に対して平行に弧を描いてたわむ擬似バイモルフを発生する。図２１に示すようにアクチュエータ１７０が弛緩状態にあると、ＭＥＭＳシャッタ７２が開口部７４の上に位置決めされ、そこを介して導かれる光を遮断する。図２０に示すようにアクチュエータ１７０が活動化状態にあると、ＭＥＭＳシャッタ７２は光が開口部７４を通過するように移動する。
【００８８】
図２２は、マイクロエレクトリカルメカニカルシステム（ＭＥＭＳ）光ディスプレイシステム２００の側面線図であり、これは、マイクロエレクトリカルメカニカルシステム（ＭＥＭＳ）光変調器２０２が、開口部２０８に隣接する受光側２０６上に位置決めされたマイクロエレクトリカルメカニカルシステム（ＭＥＭＳ）シャッタ２０４の２次元アレイを含むことを除いて、ＭＥＭＳ光ディスプレイシステム５０と同じである。ＭＥＭＳシャッタ２０４は、図２０および２１を参照しながら上述したように、光変調器２０２と平行して平面内で移動するＭＥＭＳアクチュエータ（図示せず）によって制御できる。
【００８９】
他の実施例では、ＭＥＭＳ光変調器７０のＭＥＭＳシャッタ７２および２０４が、変調器７０および２０２をそれぞれ横断する（たとえば、それらに直交する）平面でシャッタ７２および２０４を移動するＭＥＭＳアクチュエータによって制御できる。このような実施例では、シャッタ７２および２０４が、小型レンズ６２の焦点付近に光の遮断位置を有するであろう。シャッタ７２および２０４は一般に、概ね焦点から離れていながらもなおその光の光路内にある光伝送位置を有するであろう。
【００９０】
図２３は、上述したように、シャッタ７２および２０４の横断面動作を実現できるマイクロエレクトリカルメカニカル面外熱バックルビーム（ｏｕｔ−ｏｆ−ｐｌａｎｅ ｔｈｅｒｍａｌ ｂｕｃｋｌｅ−ｂｅａｍ）アクチュエータ２５０の平面線図である。アクチュエータ２５０は、基板（たとえば、図示しないが基板１０または窒化物層１２）に固定された１対の構造アンカー２５２および２５４と、基部端縁２６０および２６２でアンカー２５２および２５４に固定される１つまたは複数の熱バックルビーム２５６（複数を示す）とを含む。バックルビーム２５６は実質的に同じであり、実質的に基板と平行に延び、かつ基板から離され、アンカー２５２および２５４のところを除いて基板から解放される。
【００９１】
旋回枠体２６４は、一実施例ではバックルビームの中点（破線２７０で示す）と、アンカー２５２および２５４のうち１つ（たとえば、アンカー２５４）との間に位置決めされる結合点２６８部でバックルビーム２５６に固定される枠体基部２６６を含む。旋回枠体２６４は、１端で枠体基部２６６に結合され、アクチュエータ２５０が活動化されると面外へ旋回する自由端２７４に延びる少なくとも１つの旋回アーム２７２（２本示す）をさらに含む。旋回枠体２６４は、枠体基部２６６が結合点２６８に固定されている箇所を除いて解放され、自由に移動する。図２４は弛緩状態にあるアクチュエータ２５０の側面線図であり、バックルビーム２５６に対して概ね平行な、またはそれと共面の旋回枠体２６４を示す。
【００９２】
構造アンカー２５２および２５４と、バックルビーム２５６とは電気的に半導体性を有し、正の熱膨張係数を有する。たとえば、バックルビーム２５６はシリコンで形成される。アクチュエータ２５０は、導電性結合部２８２および２８４ならびに構造アンカー２５２および２５４をそれぞれ介して、電流源２８０からバックルビーム２５６を介して電流が通ると活動化される。印加された電流によってバックルビーム２５６のオーミック加熱またはジュール加熱が誘発され、それによって、シリコンの正の温度膨張係数のため、バックルビームが長手方向に延びる。アンカー２５２および２５４が基部端縁２６０および２６２を制約しているため、延びるバックルビーム２５６がついに湾曲して基板から離れる。一実施例では、バックルビーム２５６が、幅（基板に対して平行）が厚み（基板に対して直交）より大きい状態で広いアスペクト比を有し、基板に平行ではなく、偏向または傾いて湾曲して基板から離れるように形成される。図２５は、活動化状態にあるアクチュエータ２５０の側面線図であり、バックルビーム２５６の面外湾曲を示す。
【００９３】
アクチュエータ２５０の活動化状態でバックルビーム２５６が湾曲して基板から離れると、旋回枠体２６４の自由端２７４が旋回して基板から離れる。旋回枠体２６４は枠体基部２６６を軸に回転するが、枠体基部２６６もまたバックルビーム２５６によって持ち上げられて基板から離れる。その結果、自由端２７４が移動して、基板から外側へ離れる旋回力または回転力を働かせる。活動化電流が停止すると、バックルビーム２５６が冷えて収縮し、これによって旋回枠体２６４の自由端２７４が、活動化力と等価ながら反対の回転および並進方向の力でその最初の位置に戻る。このような旋回枠体２６４の回転たわみは、マイクロ光デバイス（ｍｉｃｒｏ−ｏｐｔｉｃａｌ ｄｅｖｉｃｅｓ）に使用されるものなどの他のマイクロメカニカル構造の面外展開を提供することを含む様々な用途で使用できる。たとえば、図２３〜２５に示す実施例では、シャッタ２８６が自由端２７４に固定されて旋回枠体２６４と共に旋回し、アクチュエータ２５０が弛緩状態にあるか活動化状態にあるかによって選択的に光を偏向させる。
【００９４】
図２４は、バックルビーム２５６の中央付近の基板１０（たとえば窒化物層１２）に固定され、かつそこから延びる離隔パッド２９０の上に延びた弛緩状態のバックルビーム２５６を示す。図２５は活動化状態にあるバックルビーム２５６を示す。たとえば、離隔パッド２９０は厚み０．５μｍのＰ０層で形成することができ、またバックルビーム２５６は異なる（解放された）層で形成できる。離隔パッド２９０は、製作上の近似する性質によりバックルビーム２５６それぞれに小さな（たとえば０．５μｍ）***またはたわみ２９４を押し出す。また、窪み２９２が、バックルビーム２５６の各端部付近に形成される。窪み２９２は、図のようにバックルビーム２５６の底面からの突出部または窪みとして、またはその上面内の凹部として、あるいはその両方として形成できる。たとえば、ＭＵＭＰｓの実施例では、窪み２９２は２μｍのポリ１層内の０．５μｍの凹部として形成でき、基板に接触しない。
【００９５】
離隔パッド２９０および窪み２９２は、バックルビーム２５６が湾曲して基板から離れることを可能にし、バックルビーム２５６と基板（たとえば窒化物層１２）の間の静止摩擦を減少させる。典型的なアクチュエータ２５０内の複数のバックルビーム２５６では、各バックルビーム２５６ごとに別々の離隔パッド２９０を形成できること、または離隔パッド２９０をすべてのバックルビーム２５６の下に延びる単一の連続パッドとして形成できることが理解されよう。離隔パッド２９０と窪み２９２は、個別に又は一緒に、単独またはバックルビーム２５６の広いアスペクト比と共に使用して、それらが偏向または傾いて湾曲して基板から離れるようにできる。
【００９６】
上述したように、一部の実施例は熱ＭＥＭＳアクチュエータを使用する。一部の熱ＭＥＭＳアクチュエータは活動化される際に著しく電力を要することがあり（たとえば１０ｍＡ）、そのため多数のこのようなアクチュエータの同時動作では電流要件が過度となることがある。したがって、少なくとも静電アクチュエータおよび電力要件の少ない熱アクチュエータを含むその他のＭＥＭＳアクチュエータを他の実施例で使用して、全体システムの電力要件を減少させ得ることが理解されよう。加えて、上述の応用例は、主に光ディスプレイ用途を指している。しかし、ＭＥＭＳ光変調器７０およびＭＥＭＳ光デバイスモジュール１００を含む本発明の様々な態様は、変調スキャナ、検出器などのその他の光変調用途に使用できることが理解されよう。このような応用例では、たとえばＭＥＭＳ光変調器７０およびＭＥＭＳ光デバイスモジュール１００が光学要素の１次元アレイを使用できる。
【００９７】
上述した一実施例では、ＭＥＭＳ光変調器７０のＭＥＭＳ基板７６が約２００μｍの厚みを有する。ＭＥＭＳ光変調器７０をその縁部で載置または支持する場合は、このような厚みがＭＥＭＳ光変調器７０に適切な構造剛性を与える。それらの差渡し寸法約２０μｍを有する開口部７４では、収束マイクロレンズアレイ６０の小型レンズ６２が比較的大きい焦点深度を要することがある。このように大きな焦点深度を回避するため、図２２に示すＭＥＭＳ光変調器２０２などのＭＥＭＳ光変調器の他の実施例は、開口部ではなく反射パッドを使用して、反射パッドからディスプレイ画面、スキャナ、センサなどに照明光を選択的に反射することができる。
【００９８】
好ましい実施形態の説明のうち一部は、上述のＭＵＭＰｓ製作プロセスのステップを参照している。しかし前述のように、ＭＵＭＰｓは広範なＭＥＭＳデバイス設計に対応する一般的な製作プロセスである。それゆえに、本発明のため特に設計される製作プロセスは、おそらく、異なるステップと、異なる寸法および厚みと、異なる材料とを含むことになる。このような特定の製作プロセスはフォトリソグラフィプロセスの当業者の知識内にあり、本発明の一部ではない。
【００９９】
本発明の技術的構成が適用でき得る多数の可能な実施形態に鑑みて、詳しい実施形態は例示のためにすぎず、本発明の技術的範囲を限定すると解釈されるものではないことを理解されたい。また、本発明者は、特許請求の範囲およびその均等物の範囲に入り得るような実施形態すべてを本発明の技術的範囲に包含されるものとして主張する。
【０１００】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のＭＥＭＳ光ディスプレイシステムは、液晶ディスプレイで得られるよりも多数の利点を有する。たとえば、ＭＥＭＳ光変調器は、液晶セルの一般的な動作と異なって、照明光が偏光されていることを要しない。これにより、一般に偏光に伴う費用と光の減衰がなくなる。さらに、ＭＥＭＳ光変調器は実質的に減衰がない状態で非変調光を通すことができるが、一般的な液晶セルは光を著しく減衰させる。同様に、ＭＥＭＳ光変調器は、ＭＥＭＳシャッタが不透明であり光を完全に変調できるため、液晶セルよりもはるかに高いコントラスト比を実現できる。最後に、ＭＥＭＳ光変調器は、一般に液晶ディスプレイで必要とされる複雑なプロセスを必要とせずに、従来のＣＭＯＳ回路技法によって製造できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】マイクロエレクトリカルメカニカルデバイスを製作するための当技術分野で周知の一般的なマルチユーザＭＥＭＳプロセス（ｍｕｌｔｉ−ｕｓｅｒ ＭＥＭＳｐｒｏｃｅｓｓ）の断面図である。斜交線は、描かれた従来技術の構造およびプロセスの見やすさを改善するため省略されている。
【図２】マイクロエレクトリカルメカニカルデバイスを製作するための当技術分野で周知の一般的なマルチユーザＭＥＭＳプロセス（ｍｕｌｔｉ−ｕｓｅｒ ＭＥＭＳｐｒｏｃｅｓｓ）の断面図である。斜交線は、描かれた従来技術の構造およびプロセスの見やすさを改善するため省略されている。
【図３】マイクロエレクトリカルメカニカルデバイスを製作するための当技術分野で周知の一般的なマルチユーザＭＥＭＳプロセス（ｍｕｌｔｉ−ｕｓｅｒ ＭＥＭＳｐｒｏｃｅｓｓ）の断面図である。斜交線は、描かれた従来技術の構造およびプロセスの見やすさを改善するため省略されている。
【図４】マイクロエレクトリカルメカニカルデバイスを製作するための当技術分野で周知の一般的なマルチユーザＭＥＭＳプロセス（ｍｕｌｔｉ−ｕｓｅｒ ＭＥＭＳｐｒｏｃｅｓｓ）の断面図である。斜交線は、描かれた従来技術の構造およびプロセスの見やすさを改善するため省略されている。
【図５】マイクロエレクトリカルメカニカルデバイスを製作するための当技術分野で周知の一般的なマルチユーザＭＥＭＳプロセス（ｍｕｌｔｉ−ｕｓｅｒ ＭＥＭＳｐｒｏｃｅｓｓ）の断面図である。斜交線は、描かれた従来技術の構造およびプロセスの見やすさを改善するため省略されている。
【図６】マイクロエレクトリカルメカニカルデバイスを製作するための当技術分野で周知の一般的なマルチユーザＭＥＭＳプロセス（ｍｕｌｔｉ−ｕｓｅｒ ＭＥＭＳｐｒｏｃｅｓｓ）の断面図である。斜交線は、描かれた従来技術の構造およびプロセスの見やすさを改善するため省略されている。
【図７】マイクロエレクトリカルメカニカルデバイスを製作するための当技術分野で周知の一般的なマルチユーザＭＥＭＳプロセス（ｍｕｌｔｉ−ｕｓｅｒ ＭＥＭＳｐｒｏｃｅｓｓ）の断面図である。斜交線は、描かれた従来技術の構造およびプロセスの見やすさを改善するため省略されている。
【図８】マイクロエレクトリカルメカニカルデバイスを製作するための当技術分野で周知の一般的なマルチユーザＭＥＭＳプロセス（ｍｕｌｔｉ−ｕｓｅｒ ＭＥＭＳｐｒｏｃｅｓｓ）の断面図である。斜交線は、描かれた従来技術の構造およびプロセスの見やすさを改善するため省略されている。
【図９】マイクロエレクトリカルメカニカルデバイスを製作するための当技術分野で周知の一般的なマルチユーザＭＥＭＳプロセス（ｍｕｌｔｉ−ｕｓｅｒ ＭＥＭＳｐｒｏｃｅｓｓ）の断面図である。斜交線は、描かれた従来技術の構造およびプロセスの見やすさを改善するため省略されている。
【図１０】マイクロエレクトリカルメカニカルデバイスを製作するための当技術分野で周知の一般的なマルチユーザＭＥＭＳプロセス（ｍｕｌｔｉ−ｕｓｅｒ ＭＥＭＳｐｒｏｃｅｓｓ）の断面図である。斜交線は、描かれた従来技術の構造およびプロセスの見やすさを改善するため省略されている。
【図１１】マイクロエレクトリカルメカニカルデバイスを製作するための当技術分野で周知の一般的なマルチユーザＭＥＭＳプロセス（ｍｕｌｔｉ−ｕｓｅｒ ＭＥＭＳｐｒｏｃｅｓｓ）の断面図である。斜交線は、描かれた従来技術の構造およびプロセスの見やすさを改善するため省略されている。
【図１２】マイクロエレクトリカルメカニカルデバイスを製作するための当技術分野で周知の一般的なマルチユーザＭＥＭＳプロセス（ｍｕｌｔｉ−ｕｓｅｒ ＭＥＭＳｐｒｏｃｅｓｓ）の断面図である。斜交線は、描かれた従来技術の構造およびプロセスの見やすさを改善するため省略されている。
【図１３】マイクロエレクトリカルメカニカルデバイスを製作するための当技術分野で周知の一般的なマルチユーザＭＥＭＳプロセス（ｍｕｌｔｉ−ｕｓｅｒ ＭＥＭＳｐｒｏｃｅｓｓ）の断面図である。斜交線は、描かれた従来技術の構造およびプロセスの見やすさを改善するため省略されている。
【図１４】マイクロエレクトリカルメカニカルデバイスを製作するための当技術分野で周知の一般的なマルチユーザＭＥＭＳプロセス（ｍｕｌｔｉ−ｕｓｅｒ ＭＥＭＳｐｒｏｃｅｓｓ）の断面図である。斜交線は、描かれた従来技術の構造およびプロセスの見やすさを改善するため省略されている。
【図１５】マイクロエレクトリカルメカニカルデバイスを製作するための当技術分野で周知の一般的なマルチユーザＭＥＭＳプロセス（ｍｕｌｔｉ−ｕｓｅｒ ＭＥＭＳｐｒｏｃｅｓｓ）の断面図である。斜交線は、描かれた従来技術の構造およびプロセスの見やすさを改善するため省略されている。
【図１６】本発明によるマイクロエレクトリカルメカニカル（ＭＥＭＳ）光ディスプレイシステムの一実施例の側面線図である。
【図１７】ＭＥＭＳ光デバイスモジュールの側面線図である。
【図１８】複数の図１７のＭＥＭＳ光デバイスモジュールのアレイを含むモジュール型光デバイスの側面線図である。
【図１９】本発明によるマイクロエレクトリカルメカニカル（ＭＥＭＳ）光ディスプレイシステムの他の実施例を示す図である。
【図２０】ＭＥＭＳシャッタを制御するための活動化状態にある例示的なＭＥＭＳアクチュエータの正面図である。
【図２１】ＭＥＭＳシャッタを制御するための弛緩状態にある例示的なＭＥＭＳアクチュエータの正面図である。
【図２２】本発明によるマイクロエレクトリカルメカニカル（ＭＥＭＳ）光ディスプレイシステムの他の実施例を示す図である。
【図２３】マイクロエレクトリカルメカニカル面外熱バックルビーム（ｏｕｔ−ｏｆ−ｐｌａｎｅ ｔｈｅｒｍａｌ ｂｕｃｋｌｅ−ｂｅａｍ）アクチュエータの平面線図である。
【図２４】弛緩状態にある図２３のアクチュエータの側面線図である。
【図２５】活動化状態にある図２３のアクチュエータの側面線図である。
【符号の説明】
１０ 基板
１２ 窒化物層
１４ ＰＯＬＹ０層
１６ フォトレジスト
１８ 犠牲層
２０ 窪み
２２ アンカー穴
２４ ＰＯＬＹ１層
２６ ＰＳＧ層
２８ 第２ＰＳＧ層
３０ ＰＯＬＹ１＿ＰＯＬＹ２＿ＶＩＡエッチング
３２ ＡＮＣＨＯＲ２エッチング
３４ ＰＯＬＹ２層
３６ 金属層
５０ ＭＥＭＳ光ディスプレイシステム
５２ 光源
５４ 反射器
５８ コリメータレンズ
６０ 収束マイクロレンズアレイ
６２ 小型レンズ
７０ ＭＥＭＳ光変調器
７２ ＭＥＭＳシャッタ
７４ 開口部
７６ ＭＥＭＳ基板
７８ 表示制御器
８０ 投影マイクロレンズアレイ
８２ 小型レンズ
８４ 背面
８６ 透過性ディスプレイ画面
８８ 観察者
１００ ＭＥＭＳ光デバイスモジュール
１０２ 取付け構造
１０４ 電気接続部
１２０ ＭＥＭＳ光ディスプレイシステム
１２２ アレイ
１２４ モジュール型ディスプレイハウジング
１２６ 光源
１２８ 反射器
１３０ 平行光学系
１３４ 一体型表示制御器
１３６ 散乱ディスプレイ画面
１５０ ＭＥＭＳ光ディスプレイシステム
１５２ 多色照明光源
１５４ 反射器
１５６ 色成分光源
１５８ 表示制御器
１７０ ＭＥＭＳアクチュエータ
１７２ アンカー
１７４ アンカー
１７８ アーム
１８０ アーム
１８２ 延長部
１８４ 横部材
１９０ 電流源
２００ ＭＥＭＳ光ディスプレイシステム
２０２ ＭＥＭＳ光変調器
２０４ ＭＥＭＳシャッタ
２０６ 受光側
２０８ 開口部
２５０ アクチュエータ
２５２ アンカー
２５４ アンカー
２５６ バックルビーム
２６０ 基部端縁
２６２ 基部端縁
２６４ 旋回枠体
２６６ 枠体基部
２６８ 結合点
２７０ 破線
２７２ 旋回アーム
２７４ 自由端
２８０ 電流源
２８２ 導電性結合部
２８４ 導電性結合部
２８６ シャッタ
２９０ 離隔パッド
２９２ 窪み
２９４ たわみ

Claims (38)

  1. 照明光を提供する照明光源と、
    前記照明光を受光して平行照明光を形成するコリメータレンズと、
    前記平行照明光を収束する複数の小型レンズで構成されたアレイを有する収束マイクロレンズアレイと、
    複数のピクセル開口部が延在する平坦な基板と、前記ピクセル開口部上で複数のマイクロエレクトリカルメカニカルシャッタを支持して選択的に位置決めする複数のマイクロエレクトリカルメカニカルアクチュエータとを含み、前記ピクセル開口部が前記収束マイクロレンズアレイから照明光を受光するように位置決めされており、前記マイクロエレクトリカルメカニカルシャッタの選択的な位置決めに従って前記照明光が選択的に通過するマイクロエレクトリカルメカニカル光変調器とを備え、
    前記マイクロエレクトリカルメカニカルアクチュエータは、自由端で固定された前記マイクロエレクトリカルメカニカルシャッタを有する旋回アームと、前記基板を横断するような平面内で前記マイクロエレクトリカルメカニカルシャッタの選択的な位置決めを行なうために、前記自由端と反対側の枠体基部において前記旋回アームに結合されたバックルビームとを備え、該バックルビームは、基部端縁において前記基板に固定されたアンカーに固定されており、
    前記マイクロエレクトリカルメカニカルシャッタは、前記小型レンズの焦点での光の遮断位置と、前記焦点から離れた光の伝送位置とを有し、
    前記自由端は、光の伝送位置にあるときに、前記基板から離れて前記バックルビームを湾曲することによって前記基板から離れて旋回し、
    さらに、前記マイクロエレクトリカルメカニカル光変調器を通過する照明光を受光するディスプレイ画面を備えることを特徴とするマイクロエレクトリカルメカニカル光ディスプレイシステム。
  2. 前記マイクロエレクトリカルメカニカル光変調器と前記ディスプレイ画面の間に配置され、前記照明光を前記ディスプレイ画面に投影する複数の小型レンズのアレイを有する投影マイクロレンズアレイを備えることを特徴とする請求項１に記載のマイクロエレクトリカルメカニカル光ディスプレイシステム。
  3. 前記マイクロエレクトリカルメカニカル光変調器の前記マイクロエレクトリカルメカニカルアクチュエータが、熱マイクロエレクトリカルメカニカルアクチュエータであることを特徴とする請求項１に記載のマイクロエレクトリカルメカニカル光ディスプレイシステム。
  4. 前記照明光源が１つのみの光源を備えることを特徴とする請求項１に記載のマイクロエレクトリカルメカニカル光ディスプレイシステム。
  5. 前記照明光源が色の異なる複数の光源を備えることを特徴とする請求項１に記載のマイクロエレクトリカルメカニカル光ディスプレイシステム。
  6. 複数の光源を交互に動作させ、フィールドシーケンシャルな方法で前記光源と協調して前記マイクロエレクトリカルメカニカルシャッタを制御するフィールドシーケンシャル制御器を備えることを特徴とする請求項１に記載のマイクロエレクトリカルメカニカル光ディスプレイシステム。
  7. 前記ディスプレイ画面が透過性ディスプレイ画面であることを特徴とする請求項１に記載のマイクロエレクトリカルメカニカル光ディスプレイシステム。
  8. 他のモジュールに嵌め合わせる、または係合することができるディスプレイモジュールを構成するためにディスプレイシステムを格納するハウジングを備えることを特徴とする請求項１に記載のマイクロエレクトリカルメカニカル光ディスプレイシステム。
  9. 前記照明光源が単色であることを特徴とする請求項１に記載のマイクロエレクトリカルメカニカル光ディスプレイシステム。
  10. 前記照明光源が多色であることを特徴とする請求項１に記載のマイクロエレクトリカルメカニカル光ディスプレイシステム。
  11. 複数のピクセル領域を有する平坦な基板と、
    複数のマイクロエレクトリカルメカニカルシャッタを支持して選択的に位置決めし、前記ピクセル領域に導かれた光を選択的に変調する複数のマイクロエレクトリカルメカニカルアクチュエータと、
    マイクロエレクトリカルメカニカルマルチピクセル光変調器に向けて光を収束するために用いられる小型レンズとを備え、
    前記マイクロエレクトリカルメカニカルアクチュエータは、自由端で固定された前記マイクロエレクトリカルメカニカルシャッタを有する旋回アームと、前記基板を横断するような平面内で前記マイクロエレクトリカルメカニカルシャッタの選択的な位置決めを行なうために、前記自由端と反対側の枠体基部において前記旋回アームに結合されたバックルビームとを備え、該バックルビームは、基部端縁において前記基板に固定されたアンカーに固定されており、
    前記マイクロエレクトリカルメカニカルシャッタは、前記小型レンズの焦点での光の遮断位置と、前記焦点から離れた光の伝送位置とを有し、
    前記自由端は、光の伝送位置にあるときに、前記基板から離れて前記バックルビームを湾曲することによって前記基板から離れて旋回することを特徴とするマイクロエレクトリカルメカニカルマルチピクセル光変調器。
  12. 前記ピクセル領域の各々が、平坦な基板を貫いて延びる開口部を備えることを特徴とする請求項１１に記載のマイクロエレクトリカルメカニカルマルチピクセル光変調器。
  13. 前記ピクセル領域の各々が、平坦な基板上に反射器を備えることを特徴とする請求項１１に記載のマイクロエレクトリカルメカニカルマルチピクセル光変調器。
  14. 前記マイクロエレクトリカルメカニカルアクチュエータが熱アクチュエータであることを特徴とする請求項１１に記載のマイクロエレクトリカルメカニカルマルチピクセル光変調器。
  15. 照明光を収束する複数の小型レンズのアレイを有する収束マイクロレンズアレイと、
    マイクロエレクトリカルメカニカル光変調器であって、複数のピクセル領域を有する平坦な基板と、前記ピクセル領域上で複数のマイクロエレクトリカルメカニカルシャッタを支持して選択的に位置決めし、前記収束マイクロレンズアレイからの光を選択的に変調する複数のマイクロエレクトリカルメカニカルアクチュエータとを備えるマイクロエレクトリカルメカニカル光変調器とを備え、
    前記マイクロエレクトリカルメカニカルアクチュエータは、自由端で固定された前記マイクロエレクトリカルメカニカルシャッタを有する旋回アームと、前記基板を横断するような平面内で前記マイクロエレクトリカルメカニカルシャッタの選択的な位置決めを行なうために、前記自由端と反対側の枠体基部において前記旋回アームに結合されたバックルビームとを備え、該バックルビームは、基部端縁において前記基板に固定されたアンカーに固定されており、
    前記マイクロエレクトリカルメカニカルシャッタは、前記小型レンズの焦点での光の遮断位置と、前記焦点から離れた光の伝送位置とを有し、
    前記自由端は、光の伝送位置にあるときに、前記基板から離れて前記バックルビームを湾曲することによって前記基板から離れて旋回し、
    さらに、複数の小型レンズのアレイを有し、前記マイクロエレクトリカルメカニカル光変調器からの変調光を受光して変調光を投影するように位置決めされた投影マイクロレンズアレイを備えることを特徴とするマイクロエレクトリカルメカニカル光モジュール。
  16. 前記収束マイクロレンズアレイと前記マイクロエレクトリカルメカニカル光変調器と前記投影マイクロレンズアレイとを格納または包含して、他のモジュールに嵌め合わせるように構成された取付け構造物を備えることを特徴とする請求項１５に記載のマイクロエレクトリカルメカニカル光モジュール。
  17. 前記ピクセル領域の各々が、前記平坦な基板を貫いて延びる開口部を備えることを特徴とする請求項１５に記載のマイクロエレクトリカルメカニカル光モジュール。
  18. 前記マイクロエレクトリカルメカニカルアクチュエータが熱アクチュエータであることを特徴とする請求項１５に記載のマイクロエレクトリカルメカニカル光モジュール。
  19. 照明光を提供する照明光源と、
    前記照明光を受光して平行照明光を形成するコリメータレンズと、
    前記照明光を収束する複数の小型レンズのアレイを有する収束マイクロレンズアレイと、複数のピクセル領域を有する平坦な基板と前記ピクセル領域上で複数のマイクロエレクトリカルメカニカルシャッタを支持して選択的に位置決めし前記収束マイクロレンズアレイからの光を選択的に変調する複数のマイクロエレクトリカルメカニカルアクチュエータとを含むマイクロエレクトリカルメカニカル光変調器と、複数の小型レンズのアレイを有し、前記マイクロエレクトリカルメカニカル光変調器からの変調光を受光して変調光を投影するように位置決めされた投影マイクロレンズアレイと、他の取付け構造に嵌め合わせるように構成された取付け構造とを各々が備える複数のマイクロエレクトリカルメカニカル光モジュールとを備え、
    前記マイクロエレクトリカルメカニカルアクチュエータは、自由端で固定された前記マイクロエレクトリカルメカニカルシャッタを有する旋回アームと、前記基板を横断するような平面内で前記マイクロエレクトリカルメカニカルシャッタの選択的な位置決めを行なうために、前記自由端と反対側の枠体基部において前記旋回アームに結合されたバックルビームとを備え、該バックルビームは、基部端縁において前記基板に固定されたアンカーに固定されており、
    前記マイクロエレクトリカルメカニカルシャッタは、前記小型レンズの焦点での光の遮断位置と、前記焦点から離れた光の伝送位置とを有し、
    前記自由端は、光の伝送位置にあるときに、前記基板から離れて前記バックルビームを湾曲することによって前記基板から離れて旋回し、
    さらに、前記マイクロエレクトリカルメカニカル光変調器を通過する照明光を受光するディスプレイ画面を備えることを特徴とするマイクロエレクトリカルメカニカル光ディスプレイ。
  20. 前記複数のマイクロエレクトリカルメカニカル光モジュールが２次元アレイに配列されていることを特徴とする請求項１９に記載のマイクロエレクトリカルメカニカル光ディスプレイ。
  21. 前記照明光源が、前記複数のマイクロエレクトリカルメカニカル光モジュールのすべてに照明光を供給することを特徴とする請求項１９に記載のマイクロエレクトリカルメカニカル光ディスプレイ。
  22. 前記ピクセル領域の各々が、前記平坦な基板を貫いて延びる開口部を備えることを特徴とする請求項１９に記載のマイクロエレクトリカルメカニカル光ディスプレイ。
  23. 前記マイクロエレクトリカルメカニカルアクチュエータが熱アクチュエータであることを特徴とする請求項１９に記載のマイクロエレクトリカルメカニカル光ディスプレイ。
  24. 照明光を収束させるための収束マイクロレンズアレイ手段と、
    複数のピクセル領域を有する平坦な基板と、前記ピクセル領域上の前記基板を横断する平面内で複数のマイクロエレクトリカルメカニカルシャッタを支持して選択的に位置決めする複数のマイクロエレクトリカルメカニカルアクチュエータと、前記収束マイクロレンズアレイ手段からの光を選択的に変調するためのマイクロエレクトリカルメカニカル光変調器手段とを備え、
    前記マイクロエレクトリカルメカニカルアクチュエータは、自由端で固定された前記マイクロエレクトリカルメカニカルシャッタを有する旋回アームと、前記基板を横断するような平面内で前記マイクロエレクトリカルメカニカルシャッタの選択的な位置決めを行なうために、前記自由端と反対側の枠体基部において前記旋回アームに結合されたバックルビームとを備え、該バックルビームは、基部端縁において前記基板に固定されたアンカーに固定されており、
    前記マイクロエレクトリカルメカニカルシャッタは、前記小型レンズの焦点での光の遮断位置と、前記焦点から離れた光の伝送位置とを有し、
    前記自由端は、光の伝送位置にあるときに、前記基板から離れて前記バックルビームを湾曲することによって前記基板から離れて旋回し、
    さらに、変調光を投影するためにマイクロエレクトリカルメカニカル光変調器手段からの変調光を受光するように位置決めされた投影マイクロレンズアレイ手段を備えることを特徴とするマイクロエレクトリカルメカニカル光モジュール。
  25. 前記マイクロエレクトリカルメカニカル光変調器手段が、複数のピクセル領域を有する平坦な基板と、前記ピクセル領域上で複数のマイクロエレクトリカルメカニカルシャッタを支持して選択的に位置決めする複数のマイクロエレクトリカルメカニカルアクチュエータとを備えることを特徴とする請求項２４に記載のマイクロエレクトリカルメカニカル光モジュール。
  26. 前記投影マイクロレンズアレイ手段が複数の小型レンズのアレイを備えることを特徴とする請求項２４に記載のマイクロエレクトリカルメカニカル光モジュール。
  27. 平坦な基板を貫いて延びる複数のピクセル開口部に向かって平行照明光を収束するステップと、
    選択的に変調された光のピクセル配列を形成するために、前記複数のピクセル開口部上の前記基板を横断する平面内で複数のマイクロエレクトリカルメカニカルシャッタを選択的に位置決めするステップとを備え、
    前記マイクロエレクトリカルメカニカルシャッタは、前記小型レンズの焦点での光の遮断位置と、前記焦点から離れた光の伝送位置とを有し、
    前記マイクロエレクトリカルメカニカルシャッタは、バックルビームに固定された他の端部を有する旋回アームの自由端で位置決めされ、該バックルビームは、基部端縁において前記基板に固定されたアンカーに固定されており、
    前記マイクロエレクトリカルメカニカルシャッタは、光の伝送位置において、前記基板から離れて前記バックルビームを湾曲することによって前記基板から離れて旋回することを特徴とするマイクロエレクトリカルメカニカル光変調方法。
  28. 前記選択的に変調された光のピクセル配列をディスプレイ画面上に導くステップを備えることを特徴とする請求項２７に記載のマイクロエレクトリカルメカニカル光変調方法。
  29. 前記平行照明光を提供するためコリメータレンズを介して照明光を導き、次いで前記複数のピクセル開口部に向かって平行照明光を収束するステップを備えることを特徴とする請求項２７に記載のマイクロエレクトリカルメカニカル光変調方法。
  30. 前記複数のピクセル開口部に向かって平行照明光を収束するステップが、収束マイクロレンズアレイを介して平行照明光を導くステップを備えることを特徴とする請求項２７に記載のマイクロエレクトリカルメカニカル光変調方法。
  31. 前記複数のマイクロエレクトリカルメカニカルシャッタのそれぞれがマイクロエレクトリカルメカニカルアクチュエータによって制御され、前記複数のピクセル開口部上で複数のマイクロエレクトリカルメカニカルシャッタを選択的に位置決めするステップが、前記マイクロエレクトリカルメカニカルアクチュエータを選択的に作動させるステップを備えることを特徴とする請求項２７に記載のマイクロエレクトリカルメカニカル光変調方法。
  32. 前記マイクロエレクトリカルメカニカルアクチュエータを選択的に作動させるステップが熱的に作動させるステップを備えることを特徴とする請求項３１に記載のマイクロエレクトリカルメカニカル光変調方法。
  33. 前記複数のピクセル開口部上で複数のマイクロエレクトリカルメカニカルシャッタを選択的に位置決めするステップが、前記ピクセル開口部を介して光量の異なる光を異なるピクセル輝度として通すステップを備えることを特徴とする請求項２７に記載のマイクロエレクトリカルメカニカル光変調方法。
  34. 前記ピクセル開口部を介して光量の異なる光を異なるピクセル輝度として通すステップが、複数のピクセル開口部上で複数のマイクロエレクトリカルメカニカルシャッタを対応する異なった時間の間だけ位置決めするステップを備えることを特徴とする請求項３３に記載のマイクロエレクトリカルメカニカル光変調方法。
  35. 前記ピクセル開口部を介して光量の異なる光を異なるピクセル輝度として通すステップが、複数のピクセル開口部のうち対応する異なった部分上で複数のマイクロエレクトリカルメカニカルシャッタを位置決めするステップを備えることを特徴とする請求項３３に記載のマイクロエレクトリカルメカニカル光変調方法。
  36. 前記平行照明光が、平行照明光の複数の別々な色成分を備えることを特徴とする請求項２７に記載のマイクロエレクトリカルメカニカル光変調方法。
  37. 複数の別々な色成分平行照明光を前記複数のピクセル開口部に向かって同時に収束するステップを備えることを特徴とする請求項３６に記載のマイクロエレクトリカルメカニカル光変調方法。
  38. 複数の別々な色成分平行照明光を前記複数のピクセル開口部に向かって時間的に順次収束するステップを備えることを特徴とする請求項３６に記載のマイクロエレクトリカルメカニカル光変調方法。
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