CN101233441A - 具有独立式弹性端和分布式地址电极的数字微反射镜器件 - Google Patents

Abstract

微反射镜元件包括第一地址部分、第二地址部分和一个或者更多个地址通孔。第一地址部分包括分布在微反射镜元件的第一层中的多个地址焊盘。第二地址部分包括分布在微反射镜元件的第二层中的多个地址电极。一个或更多个地址通孔可操作用于将第一地址部分导电地耦连至第二地址部分，用于从第一地址部分向第二地址部分传送地址电压。第一地址部分的地址焊盘和第二地址部分的地址电极的分布促使第二地址部分所提供的静电力大于第一地址部分所提供的静电力。

Description

具有独立式弹性端和分布式地址电极的数字微反射镜器件

技术领域

【0001】本发明一般涉及图像显示系统，且更具体地涉及具有独立式弹性端和分布式地址电极的数字微反射镜器件。

背景技术

【0002】空间光调制器能够用于光通信和/或投影显示系统。在空间光调制器用于投影显示系统的情况下，这种空间光调制器通常能够从媒体源比如从HDTV、DVD和DVI投影图像细节。一些传统的空间光调制器典型地包括能够在一个倾斜光线或者主光线方向接收光信号或光束的像素元件阵列。典型地，每个这样的像素元件包括整体式集成微型机电系统(MEMS)超结构单元，其由反射镜、梁架层或者梁架—铰链层以及金属3层组成。梁架层和金属3层中的各种组件相配合，以操控反射镜部分，用于光的反射和图像的产生。希望反射镜关于金属3层具有同心性，以使得微反射镜元件适当可靠地运行。

发明内容

【0003】根据本发明的一种实施方案，微反射镜元件包括第一地址部分、第二地址部分和一个或者更多个地址通孔。第一地址部分包括分布在微反射镜元件的第一层中的多个地址焊盘。微反射镜元件具有第一侧和第二侧，并且多个地址焊盘中的至少两个被分布在第一侧上。第二地址部分包括分布在微反射镜元件的第二层中的多个地址电极。一个或更多个地址通孔可操作用于将第一地址部分导电地耦连至第二地址部分，用于从第一地址部分向第二地址部分传送地址电压。第一地址部分的地址焊盘和第二地址部分的地址电极的分布促使第二地址部分提供的静电力大于第一地址部分提供的静电力。

【0004】依赖于所实现的具体特性，本发明特定的实施方案可以表现成下面技术优点中一些或者全部，或者不表现出下面的技术优点。技术优点可以是，金属相对于像素元件各层的地址部分和偏置部分的独特分布。例如，优点可以是，与像素元件的金属3层的偏置部分和地址部分相关的金属可以遍及金属层更加均匀地分布。结果可以获得更平的反射镜。作为另一个示例，与梁架层的地址部分相关的金属可以被增加，以在梁架层中获得更宽的地址电极。所得到的构造在各自层所产生的静电力的作用下发生移动。由此，所述构造可操作用以显著地降低像素元件对微反射镜元件的反射镜和第一层之间的平移偏差(translational misalignment)的敏感性。因此，另外的优点可以是，即使在光诱导过程导致各层的平移偏差的情况下，像素元件也可以表现出改进的性能。

【0005】另外的优点可以是，梁架层中的一个或更多个弹性端可以被安置在比传统的像素设计中距离铰链更远的位置。另一个优点可以是一种构造，其增加了像素元件的层之间的垂直间隙，并且降低了所得到的DMD像素元件的静电敏感性。还存在其他的优点，可以包括更平的反射镜表面状况，降低的光损耗以及所显示图像的增加的亮度。

【0006】对于本领域的技术人员，通过下面的附图、说明书和权利要求书，其他的技术优点将是显然明显的。此外，虽然在上面列举了具体的优点，但是不同的实施方案可以包括所列举优点的一些或者全部，或者不包括所列举的优点。

附图说明

【0007】图1是一部分显示系统的一种实施方案的方框图；

【0008】图2说明了传统的数字微反射镜器件或数字微镜器件(DMD)像素元件的示例构造；

【0009】图3A说明了传统的数字微反射镜器件(DMD)像素元件的另一种构造；

【0010】图3B和3C分别大体示出图3A中传统的数字微反射镜器件像素元件被分成下层和中间层的组件的隔离顶视图；

【0011】图4A根据本发明的实施方案，说明了数字微反射镜器件像素元件400；

【0012】图4B和4C分别示出图4A的数字微反射镜器件像素元件被分成下层和中间层的组件的隔离顶视图。

具体实施方式

【0013】本发明开发了的一种新型光系统和方法，其在一些实施方案中改进了DMD像素元件的性能、可靠性和光学效率。根据本发明特定的实施方案，像素元件包括下层或“金属3”层、中间层或“梁架—铰链”层和反射镜层。在特定的实施方案中，增加了与梁架—饺链层的地址部分相关的金属量，而减少了与金属3层的地址部分相关的金属量。所描述的各个层中金属的分布导致在各层所产生静电力的作用下的移动(shift)。特别地，由金属3层提供的静电力的作用被减小，而由梁架—铰链层提供的静电力的作用被增加。因为由铰链层提供的静电力对反射镜和铰链层之间的偏差不敏感，所以所产生的DMD像素元件对于平移偏差的敏感性被降低了，并且即使在光诱导过程导致各层的平移偏差的情况下，DMD像素元件也可以表现出改进的性能。

【0014】图1是一部分显示系统10的一种实施方案的方框图。在这个示例中，显示系统10包括能够产生照射光束14的光源模块12。光束14是从光源模块12被引导到调制器16。调制器16可以包括能够使所接收光束中的至少一些沿投影光路18选择性地传送的任何器件。在不同的实施方案中，调制器16可以包括空间光调制器，比如，液晶显示器、发光二极管调制器、或者硅上液晶显示器。然而在所说明的实施方案中，调制器16包括数字微反射镜器件(DMD)。

【0015】如下面将详细描述的，DMD是微机电器件，其包括几十万个倾斜数字微反射镜的阵列。在平直状态下，每个微反射镜可以基本平行于投影透镜24。例如，微反射镜可以从水平状态以正的或者负的角度倾斜，这些角度对应于“开”状态和“关”状态。出于论述目的，反射镜可以倾斜的角度将从投影路径18起计算，并可以被指定为θ。在特定实施方案中，微反射镜可以从+10度到-10度倾斜。在其他实施方案中，微反射镜可以从+12度到-12度倾斜。为了允许微反射镜倾斜，每个微反射镜被附连到装在支撑柱上的一个或更多个铰链上，并且所述铰链通过下面的控制电路上方的空间间隙隔开。控制电路至少部分地基于从控制模块22接收的图像数据20，为各个层提供所需的电压。在不同的实施方案中，调制器16能够为所接收的每个色彩产生不同的层次或色调。

【0016】静电力促使每个微反射镜选择性地倾斜。微反射镜阵列上的入射照明光被“开的”微反射镜沿投影路径18反射，由投影透镜24接收。此外，照射光束14被“关的”微反射镜反射，并且在关状态光路26上被引导朝向光收集器(light dump)28。“开”/“关”反射镜(例如，亮和暗反射镜)的模式形成了由投影透镜24所投影的图像。如本文中所使用的，术语“微反射镜”和“像素”互换使用。

【0017】光源模块12包括一个或更多个灯，或者能够产生和聚焦照射光束的其他光源。尽管显示系统10被描述和说明为包括单个光源模块12，但是通常可以认识到，显示系统10可以包括任何合适数量的适于产生用以传送到调制器16的光束的光源模块。

【0018】在特定的实施方案中，光源模块12被安放成使得光束14以2θ的照射角对准调制器16(在这里，θ等于微反射镜的倾斜角度)。例如，当微反射镜从大约+10度到+12度(“开”)到大约-10度到-12度(“关”)倾斜时，光束14可以从光源模块12对准到调制器16，其中光源模块12以与投影路径18成大约+20度到+24度的角度安放。从而，当微反射镜处于水平状态或者未倾斜位置的时候，光束14可以以相对于微反射镜的法线成大约+20度到+24度的角度照到调制器16。

【0019】关状态光路26是处于约等于4θ的负角度。因此，当处于“关”状态，微反射镜以大约-10度到-12度安放时，光束14以和投影路径18成大约-40度到-48度的角度反射。

【0020】如上面所论述的，显示系统10包括控制模块22，其接收并转送图像数据20到调制器16，以实现调制器16中微反射镜的倾斜。特别地，控制模块22可以转送图像数据20，该数据确定调制器16的微反射镜的适当倾斜。例如，控制模块22可以发送图像数据20到调制器16，该数据表示调制器16的微反射镜应该被安置在“开”状态。从而，微反射镜可以安放在从投影路径18算起大约+10度到+12度的倾斜角。可替代地，控制模块22可以发送图像数据20到调制器16，该数据表示微反射镜应该被安放在“关”状态。这样，微反射镜可以安放在从投影路径18算起大约-10到-12度的倾斜角。

【0021】图2说明了传统DMD像素元件200的示例构造。如上面关于图1的调制器16所论述的，DMD200可以包括一个几十万倾斜数字微反射镜的阵列。各微反射镜可以是在单独可寻址的DMD像素元件240上。尽管DMD200包括许多这样的DMD像素元件240，但出于说明的目的，在图2中只显示了两个DMD像素元件240。

【0022】每个DMD像素元件240通常可以包括在互补金属氧化物半导体(“CMOS”)衬底201之上整体制造的超结构单元。在特定的实施方案中，CMOS衬底201包括可操作用来操控DMD像素元件240的控制电路的组件部分。例如，CMOS衬底201可以包括SRAM单元或者其他类似结构，用于执行DMD像素元件240的操作。每个DMD像素元件240通常可以包括反射镜部分、铰链部分和地址部分。

【0023】在所说明实施方案中的DMD像素元件240的反射镜部分使用反射材料比如铝或者其他材料来反射入射光，以通过投影透镜24而产生图像。在一些实施方案中，反射材料可以是微反射镜204。在特定的实施方案中，微反射镜204的大小可以为大约13.7微米，并且在相邻的微反射镜之间有大约1微米的间隙。然而，所描述的尺寸仅为微反射镜204的一种示例构造。通常可以认识到，在其他的实施方案中，每个微反射镜204可以小于或者大于上面所描述的示例。例如，在特定的实施方案中，每个微反射镜的大小可以小于13微米。在其他的实施方案中，每个微反射镜的大小可以为大约17微米。

【0024】在所说明的实施方案中，DMD像素元件240的铰链部分包括与梁架224安装在一起的一个或更多个铰链216，所述梁架224由铰柱或者铰链通孔208支撑。铰链216可以由铝、钛、钨、铝合金比如AlTiO，或者适合于支撑和操控微反射镜204的其他材料制成。在操作中，一个或更多个铰链216可以被用于倾斜每个微反射镜204，这样使得微反射镜204可以在活动的“开”状态或者活动的“关”状态之间交替。例如，以及上面关于图1所描述的，铰链216可以操作用来从+10度到-10度倾斜微反射镜204，从而分别地使微反射镜204在活动的“开”状态状况和活动的“关”状态状况之间交替。然而，在其他的示例性实施方案中，铰链216可以操作用来从+12度到-12度倾斜微反射镜204，从而分别地使微反射镜204在活动的“开”状态和活动的“关”状态之间交替。

【0025】微反射镜204通常由反射镜通孔202支撑在铰链216上方。在所说明的实施方案中，微反射镜204被指定的移动范围可以由轭206限定。因此，微反射镜204在正的或者负的方向倾斜，直到轭206(耦连至铰链216或者与铰链216相结合)接触到偏置焊盘230的接触点210。然而，尽管这个示例包括轭206，用来将微反射镜204的移动限定在希望的范围，但是通常可以认识到其他的实施方案可以去除轭206。例如，通常可以认识到，微反射镜204可以在正的或者负的方向倾斜，直到微反射镜204接触到反射镜光阑或者弹性端(关于图3B-3C更详细地显示和说明)。

【0026】在所说明的实施方案中，DMD像素元件240的地址部分包括一对地址焊盘212a、212b以及地址电极214a、214b。地址通孔213通常可以将地址电极214a、214b耦连至地址焊盘212a、212b的一部分。当反射镜倾斜时，携带控制电压或地址电压的地址电极214a、214b更加接近于微反射镜204。控制电压或地址电压的更多细节将在下面描述。

【0027】在所说明的实施方案中，地址焊盘212a、212b和偏置焊盘230是形成在导电层220(有时也称作金属3层或者M3层)之内。导电层220被设置在用作绝缘体的氧化物层203之外。例如，氧化物层203可以使CMOS衬底201与地址焊盘212a、212b和偏置焊盘230至少部分地绝缘。作为另一个示例，氧化物层203可以另外地或者可替代地操作，用以使地址电极212a、212b与偏置焊盘230至少部分地绝缘。

【0028】在操作中，部分DMD像素元件240可以接收偏置电压，该电压至少部分地促成了地址部分和微反射镜204之间静电力(例如，电压差)的产生，所述地址部分包括地址焊盘212和地址电极214。另外地或者可替代地，偏置电压可以促成DMD像素元件240的地址部分和轭206之间静电力的产生。例如，偏置电压可以被施加到偏置焊盘230。偏置电压可以从偏置焊盘230通过铰链通孔208、铰链216、轭206和反射镜通孔202导电地传送到微反射镜204。在特定的实施方案中，偏置电压包括稳态电压。也就是说，当DMD200在工作的时候，施加于部分DMD像素元件240的偏置电压基本上维持不变。在特定的实施方案中，偏置电压是相当于大约26伏特。然而，所描述的偏置电压仅为可以用于操作DMD200的偏置电压的一个示例。通常可以认识到，可以使用其他的偏置电压，而不偏离本公开的范围。

【0029】如上面所描述的，CMOS衬底201包括与DMD200相关的控制电路。控制电路可以包括任何硬件、软件、固件或者它们的结合，其能够至少部分地促成地址部分(例如，地址焊盘212和地址电极214)与微反射镜204、和/或地址部分与轭206之间静电力的产生。与CMOS衬底201相关的控制电路至少部分地基于从控制器或者处理器(图1中以参考数字22显示)接收到的数据，使微反射镜204在“开”和“关”状态之间选择性地转换。

【0030】所说明的示例性实施方案包括彼此相邻地设置的两个微反射镜204。微反射镜204a可以表示在活动的“开”状态状况下的微反射镜。相反地，微反射镜204b可以表示在活动的“关”状态状况下的微反射镜。因此，与CMOS衬底201相关的控制电路，通过选择性地在至少一个与特定微反射镜204相关的地址电极212a、212b上施加地址电压或控制电压，使微反射镜204在“开”状态和“关”状态之间转换。在特定的实施方案中，控制电压是相当于大约3伏特。因而，为了将微反射镜204b转换到例如活动的“开”状态状况，控制电路从电极212a上去掉控制电压(例如，使电极212a从3伏特降低到0伏特)，并在电极212b上施加控制电压(例如，使电极212b从0伏特增加到3伏特)，同时微反射镜接收复位电压。在这样的活动期间，在轭206和地址电极212a之间可以产生至少一部分的静电力(或者电压差)。类似地，在微反射镜204a和凸起的地址电极214a之间可以产生另一部分的静电力。静电力的结合可以选择性地产生扭力，其将微反射镜204b转换到活动的“开”状态。尽管上面所描述的是3伏特的控制电压，但是3伏特的控制电压仅为可以选择性地施加到地址电极212a、212b上的控制电压的一个示例。通常可以认识到，可以使用其他的控制电压，而不偏离本公开的范围。

【0031】通过将DMD200与合适的光源和投影光学系统相结合(关于图1上面所描述的)，微反射镜240可以将入射光反射进入投影透镜24的光瞳或者从其射出。因此，DMD像素元件240的“开”状态呈现为亮的，而DMD像素元件240的“关”状态呈现为暗的。灰度级可以通过入射光的二进制脉冲宽度调制来实现。色彩可以通过使用与一个、两个或者三个DMD200相结合的、固定的或者旋转的滤色镜来实现。

【0032】图3A-3C说明了另一个传统的DMD像素元件300的附加细节。尽管图3A中所说明的已装配DMD像素元件300与图2的DMD像素元件200具有不同的构造，但是其可以以类似于DMD像素元件200的方式工作。例如，类似于DMD像素元件200，图3的DMD像素元件300包括铰链部分、地址部分和反射镜部分。虽然铰链部分、地址部分和反射镜部分内的一些组件可以保持是相同的，但是各部分中其他组件的构造可以稍微不同于上面关于图2所描述的组件。例如，在所说明的实施方案中，反射镜部分包括微反射镜304，其可以类似于或者不同于图2的微反射镜204。

【0033】铰链部分包括由铰柱支撑在每一侧上的铰链316。如关于图3B将更详细描述的，六个偏置通孔308将弹性端326和铰链316支撑在下层360上面。偏置通孔308也可以操作用来转送偏置电压到铰链316。微反射镜304被单个反射镜通孔302支撑在铰链316上面。反射镜通孔302除了提供对微反射镜304的支撑之外，还可以将偏置电压导电地传送到微反射镜304。从而，以类似于上面所描述的方式，偏置电压可以被施加到偏置焊盘330。之后偏置电压可以通过六个偏置通孔308被导电地传送到弹性端326和铰链316。之后偏置电压可以从铰链316通过反射镜通孔302被进一步地传送到微反射镜304。

【0034】DMD像素元件300的地址部分包括两个地址焊盘312a、312b，它们每一个分别连接到凸起的地址电极314a、314b。地址焊盘312a、312b和凸起的地址电极314a、314b将分别关于图3B、3C更详细地说明。如图3A中所说明的，地址通孔313在每个地址焊盘312a、312b上面支撑凸起的地址电极314a、314b。除了支撑凸起的地址电极314a、314b之外，地址通孔313还将控制电压或地址电压从地址焊盘312a、312b转送到凸起的地址电极314a、314b。以类似于上面参照图2所描述的方式，地址焊盘312a、312b可以与控制电路相联系，比如SRAM单元或类似物，其选择性地将控制电压或地址电压施加到两个地址焊盘312a、312b中的一个，以在微反射镜304和凸起的地址电极314a、314b之间产生静电力。类似的静电力也可以在微反射镜304和地址焊盘312a、312b之间产生。

【0035】所允许的微反射镜304的移动范围可以由弹性端326限定。在DMD像素元件300的工作期间，弹性端326为微反射镜304提供落点。例如，当微反射镜304朝凸起的地址电极314a和地址焊盘312a的方向倾斜时，靠近这些地址元件安放的一个或更多个弹性端326可以作为微反射镜304的落点。相反地，当微反射镜304朝凸起的地址电极314b和地址焊盘312b的方向倾斜时，靠近这些地址元件安放的一个或更多个弹性端326可以作为微反射镜304的落点。因此，微反射镜304可以朝正的或者负的方向倾斜，直到微反射镜304接触到一个或更多个弹性端326。

【0036】图3B和3C分别说明了图3A中传统的DMD像素元件300被分成下层360和上层380时的组件的隔离顶视图。尽管在本说明书中使用了术语“层”，但是可以认识到下层360的组件部分不是必须处于相同的平面中。特别地，图3B说明了DMD像素元件300的下层360的隔离顶视图，下层360也可以被称作金属3或者M3层。DMD像素元件300被构造为基本正方形的形状。从而，下层360的组件也被构造为基本正方形的形状。存在两个偏置焊盘330a和330b，其由延伸基本越过下层360宽度的支臂365相耦连。偏置焊盘330包括区域308以施加偏置电压，区域308确定了形成偏置通孔308(图3A中显示)的近似位置。每个偏置焊盘330包括三个区域309以形成三个偏置通孔308。偏置焊盘330a、330b总共包括六个区域309，用于形成六个偏置通孔308。

【0037】下层360还包括被支臂365分开的两个地址焊盘312a和312b。地址焊盘312a、312b包括区域315以施加控制电压，区域315确定形成地址通孔313(图3A中显示)的近似位置。每个地址焊盘312包括两个区域315，用于形成两个地址通孔313。因此，地址焊盘312a、312b总共包括四个区域315，用于形成四个地址通孔313。

【0038】当DMD像素元件300被彼此相邻地安放时，偏置电压可以通过偏置部分332a、332b在相邻的DMD像素元件300之间被转送。例如，第一DMD像素元件的偏置部分332a可以被电气耦连至第二DMD像素元件的偏置部分332b。在单个DMD像素元件中，偏置信号流动路径通常可以存在于这样的偏置部分332a、332b之间。例如，参考图3B，偏置信号流动路径可以从偏置部分332a通过偏置焊盘330a、支臂365和偏置焊盘330b流向偏置部分332b，反之亦然。主偏置信号流动路径通常可以是偏置部分332a、332之间最短的电通道。

【0039】图3C说明了图3C的DMD像素元件300的中间层380的隔离顶视图，中间层380也可被称作梁架/铰链层或者“梁架—铰链”层。尽管在本说明书中使用了术语“层”，但是可以认识到中间层380的组件部分不是必须处于相同的平面中。如图3A中所说明的，中间层380的大小和形状通常与下层360的大小和形状相对应。

【0040】中间层380包括四个弹性端326，两个梁架324a、324b，一个铰链316和两个地址电极314a、314b。第一梁架324a被设置为最接近中间层380的第一转角382，而第二梁架324b被设置为最接近中间层380的第二转角384。如所说明的，铰链316延伸基本越过中间层380的宽度。为了将下层360的偏置焊盘330与梁架324相耦连，每个梁架324a、324b包括区域311，区域311确定形成偏置通孔308(图3A中所显示)的近似位置。因此，在需要三个偏置通孔308用以支撑每个梁架324a、324b的情况下，每个梁架324a、324b包括三个区域311，用于形成偏置通孔308。如上面所描述的，施加于下层360的偏置焊盘330的偏置电压可以通过偏置通孔308被传送到梁架324。

【0041】中间层380还包括两个凸起的地址电极314a和314b，其被设置在铰链316的每一侧。地址电极314a、314b包括区域317，用来将下层360的地址焊盘312耦连至中间层380的地址电极314，区域317确定形成地址通孔313(图3A中显示)的近似位置。每个地址电极314a、314b包括两个区域317，用于形成两个地址通孔313。因此，地址电极314a、314b总共包括四个区域317，用于形成四个地址通孔313。如上面所描述的，施加于下层360的地址焊盘312的控制电压可以通过地址通孔313被传送到地址电极314。之后控制电压可以被传送到上层，其包括微反射镜304，用于使微反射镜304选择性地倾斜到“关”状态或者“开”状态。

【0042】因为图3A-3C的DMD像素元件在下层360中包括宽地址焊盘312a、312b，而在中间层380中包括相对更小的凸起的地址电极314a、314b，所以下层360可以比中间层380对像素元件300贡献更大的静电力。因为由下层360促成的静电力对于反射镜和下层之间的未对准或偏差敏感，所以DMD像素元件300对反射镜304关于下层360的平移偏差敏感。然而，通过本发明实施方案的教导可以认识到可以降低DMD像素元件对这种偏差的敏感性的一些构造。

【0043】图4A说明了根据本发明的实施方案的DMD像素元件400。图4A的DMD像素元件400包括微反射镜442、地址焊盘410、偏置焊盘402、偏置支臂408、梁架部分452、弹性端459、地址电极460、地址通孔424、偏置通孔426、铰链458和反射镜通孔428。参考图4B和4C描述以上组件的更多细节。

【0044】图4B和4C说明了图4A的DMD像素元件400被分成下层420和中间层450时的实施方案的组件的隔离顶视图。尽管在本说明书中使用了术语“层”，但是可以认识到下层420和中间层450各自的组件部分不是分别必须位于相同的平面中。还可以认识到当下层420和中间层450的组件被装配时，中间层450通常可以调换到下层420之上。在特定的实施方案中，因为各自层的静电作用被转移，所以包括下层420和中间层450的DMD像素元件400对平移偏差表现出降低的敏感性。特别地，因为来自下层420的静电作用被减小而来自中间层450的静电作用被增加，所以包括下层420和中间层450的DMD像素元件对平移偏差则较不敏感。

【0045】在图4B的说明性实施方案中，可以被称作DMD像素元件的金属3层或者M3层的下层420包括用于支撑偏置通孔的多个偏置焊盘402(参见图4A)。为了降低与每个偏置焊盘402相关的金属量，并且更加均匀地遍及下层420分布下层420的偏置部分的金属，每个偏置焊盘402可以与单个偏置通孔(参见图4A)相关联。从而，每个偏置焊盘402包括区域404，其确定形成单个偏置通孔的近似位置。因此，在特定的实施方案中，在需要六个偏置通孔支撑相应于下层420偏置部分的中间层450的偏置部分的情况下，下层420包括在下层420中分布的六个偏置焊盘402。然而，可以认识到下层420可以包含更少或者更多的偏置焊盘402，以适于将偏置电压施加到下层420。

【0046】为了进一步改进与下层420的偏置部分相关的金属的分布，图4B中说明的六个偏置焊盘402以基本均匀的方式围绕下层420的周边分布。例如，第一偏置焊盘402a被安置为最接近下层420的第一转角406a，而第二偏置焊盘402b被安置为最接近下层420的第二转角406b。如所说明的，下层420的第一和第二转角406a和406b彼此相对，这样第一和第二偏置焊盘402a、402b可以被称作相对的偏置焊盘。第一偏置支臂408将第一和第二偏置焊盘402a、402b相耦连，并延伸基本越过下层420的宽度。

【0047】在所说明的实施方案中，下层420还包括第三偏置焊盘402c、第四偏置焊盘402d、第五偏置焊盘402e和第六偏置焊盘402f。第三和第四偏置焊盘402c、402d被等距离地安置在第一支臂408a的任一侧，这样第三和第四偏置焊盘402c、402d沿下层420的周边形成了在相对的位置安放的相对的偏置焊盘。如所说明的，第三和第四偏置焊盘402c、402d由第二偏置支臂408b耦连。第五和第六偏置焊盘402e、402f分别构造为与第三和第四偏置焊盘402c、402d相类似。因此，第五和第六偏置焊盘402e、402f被等距离地安置在第一支臂408a的任一侧，这样第五和第六偏置焊盘402e、402f沿下层420的周边形成了在相对的位置安放的相对的偏置焊盘。第五和第六偏置焊盘402e、402f由第三偏置支臂408c耦连。因为第一支臂408a、第二支臂408b和第三支臂408c可操作用来将每个偏置焊盘402a-402f与所有其他的偏置焊盘402a-402f相耦连，由此得到的下层420的偏置部分包括以基本均匀的方式遍及下层420分布的整体结构。

【0048】在所说明的实施方案中，下层420还包括偏置部分432a、432b，其可以以类似于上面参照图3B所描述的偏置部分332a、332b的方式工作。主偏置信号流动路径通常可以是偏置部分432a和432b之间最短的电通道。因此，偏置焊盘402a、402b、402c和402f不在主偏置信号流动路径中。如下面更详细描述的，中间层450中的梁架部分452a、452b、452c、452f分别可以从偏置焊盘402a、402b、402c和402f接收偏置电压。

【0049】下层420还包括多个地址焊盘410用于施加控制电压或地址电压。为了减少与每个地址焊盘410相关的金属量，并且更加均匀地遍及下层420分布下层420的地址部分的金属，每个地址焊盘410可以与单个地址通孔(在图4A更容易察看到)相关联。从而，每个地址焊盘410包括区域412，其确定形成单个地址通孔的近似位置。因此，在特定的实施方案中，在需要六个地址通孔支撑相应于下层420地址部分的中间层450的地址部分的情况下，下层420包括分布在下层420中的六个地址焊盘410a-410f。然而，一般可以认识到下层420可以包含更少或者更多的地址焊盘410，以适于将控制电压施加到下层420。

【0050】为了进一步改进与下层420的地址部分相关的金属分布，每个地址焊盘410a-410f被安放成将偏置焊盘402a-402f与所有其他的偏置焊盘402a-402f相分离。例如，第一地址焊盘410a被设置成最接近下层420的第三转角406c，而第二地址焊盘410b被设置成最接近下层420的第四转角406d。结果，第一地址焊盘410a沿下层420的周边被安置在第三偏置焊盘402c和第五偏置焊盘402e之间。类似地，第二地址焊盘410b沿下层420的周边被安置在第四偏置焊盘402d和第六偏置焊盘402f之间。

【0051】在所说明的实施方案中，下层420还包括第三地址焊盘410c、第四地址焊盘410d、第五地址焊盘410e和第六地址焊盘410f。第三和第四地址焊盘410c、410d被等距离地安置在下层420的偏置部分的第一支臂408a的任一侧。结果，第三和第四地址焊盘410c、410d形成了沿下层420的周边在相对的位置安置的相对的地址焊盘。在特定的实施方案中，第三地址焊盘410c沿下层420的周边被安置在第一偏置焊盘402a和第三偏置焊盘402c之间。类似地，第四地址焊盘410d沿下层420的周边被安置在第一偏置焊盘402a和第四偏置焊盘402d之间。

【0052】第五和第六地址焊盘410e、410f被构造为分别与第三和第四地址焊盘410c、410d相类似。因此，第五和第六地址焊盘410e、410f被等距离地安置在第一支臂408a的任一侧，这样第五和第六地址焊盘410e、410f形成了沿下层420的周边在相对的位置安放的相对的地址焊盘。在特定的实施方案中，第五地址焊盘410e沿下层420的周边被安放在第二地址焊盘402b和第五地址焊盘402e之间。类似地，第六地址焊盘410f沿下层420的周边被安放在第二偏置焊盘402b和第六偏置焊盘402f之间。

【0053】因为每个地址焊盘410a-410f各自包括单个区域412a-412f用以形成地址通孔，所以与形成像素设计元件中传统的下层地址部分的金属量相比，与每个地址焊盘410a-410f相关的金属被极大减少。结果，更窄的前沿地址焊盘，比如第一和第二地址焊盘410a、410b，形成于最接近第三和第四转角406c、406d处。此外，为了支撑图4C的中间层450的地址部分，区域412a、区域412c和区域412e关于下层420的偏置部分的支臂408a基本成一直线。类似地，区域412b、区域412d和区域412f关于下层420的偏置部分的支臂408a基本上成一直线。通过所描述的下层420的地址部分和偏置部分的构造而获得的一些优势将在下面更详细地描述。

【0054】在图4C所说明的实施方案中，可以被称作DMD像素元件的梁架/铰链层或者“梁架—铰链”层的中间层450包括多个偏置部分和多个地址部分，分别用于从下层420接收偏置电压和控制电压。特别地，中间层450的偏置部分包括多个梁架部分452，其每一个都具有用于形成偏置通孔(未显示)的区域454。如上面所论述的，偏置通孔将下层420的偏置部分与中间层450的偏置部分导电地耦连。从而，梁架部分452通常被构造成使得区域454与下层420的区域404相对准。因此，在需要六个偏置通孔从下层420向中间层450导电地传送偏置电压的情况下，中间层450包括六个梁架部分452a-452f。然而，通常可以认识到中间层450可以包含更少或者更多的偏置部分452，以适于将中间层450的偏置部分与下层420的偏置部分对准，并且用于在各层之间导电地转送偏置电压。

【0055】在所说明的实施方案中，梁架部分452a-452f被构造成使得第一梁架部分452a被设置为最接近中间层450的第一转角456a，而第二梁架部分452b被设置为最接近中间层450的第二转角456b。根据所说明的，相对的第一和第二梁架部分452a、452b由铰链458耦连，所述铰链458延伸基本越过中间层450的宽度。为了通过偏置通孔从下层420导电地接收偏置电压，第一梁架部分452a的第一区域454a通常对应于第一偏置焊盘402a的第一区域404a并且通过偏置通孔(未显示)被耦连至该第一区域404a。类似地，第一梁架部分452b的第二区域454b通常对应第二偏置焊盘402b的第二区域404b并且通过偏置通孔(未显示)耦连至该第二区域404b。

【0056】如所说明的，中间层450还包括浮置的梁架部分，其包括第三梁架部分452c、第四梁架部分452d、第五梁架部分452e和第六梁架部分452f。特别地，第三梁架部分452c和第四梁架部分452d被等距离地安置在支臂458的任一侧，这样第三梁架部分452c和第四梁架部分452d形成了沿中间层450的周边在相对的位置安置的相对的梁架部分。第五梁架部分452e和第六梁架部分452f被类似地等距安置在支臂458的任一侧，这样第五梁架部分452e和第六梁架部分452f形成了沿中间层450的周边在相对的位置安置的相对的梁架部分。如所说明的，第三梁架部分452c和第五梁架部分452e被安置在第三转角456c的任一侧，并且第四梁架部分452d和第六梁架部分452f被安置在第四转角456d的任一侧。得到的构造通常使与第三—第六梁架部分452c-452f相关的第三—第六区域454c-454f和下层420的第三—第六区域404c-404f相对准，以在下层420的偏置部分和中间层450的偏置部分之间导电地传送偏置电压。

【0057】第三—第六梁架部分452c-452f的每一个还包括弹性端459。类似于上面关于比如图3A-3C中所说明的、传统DMD像素设计描述的弹性端，弹性端459包括从第三—第六梁架部分452c-452f延伸的部分。在包含了下层420和中间层450的DMD像素元件的操作期间，弹性端459为微反射镜(未显示)提供落点。因此，当微反射镜朝第三和第五梁架部分452c、452e倾斜时，与第三和第五梁架部分452c、452e相关的弹性端459可以用作微反射镜的落点。相反地，当微反射镜朝第四和第六梁架部分452d、452f倾斜时，与第四和第六梁架部分452d、452f相关的弹性端459可以用作微反射镜的落点。因此，微反射镜可以朝正的或者负的方向倾斜，直到微反射镜接触到从第三—第六梁架部分452c-452f伸出的一个或更多个弹性端459。

【0058】为了接收控制电压或者地址电压，中间层450还包括地址电极460。在所说明的实施方案中，中间层450包括两个地址电极460a、460b。第一地址电极460a被设置在铰链458的一侧，而第二地址电极460b被设置在铰链458的另一侧。从而，第一和第二地址电极460a、460b被铰链458分开。为了将下层420的地址焊盘410耦连至中间层450的地址电极460，地址电极460a、460b包括区域462，其确定用于形成地址通孔(未显示)的近似位置。在所说明的实施方案中，每个地址电极460a、460b包括三个区域462，用于形成三个地址通孔。从而，类似于下层420的地址部分，地址电极460a、460b总共包括六个区域462，用于形成六个地址通孔。结果，下层420的地址焊盘410的每个区域412a-f与中间层450的地址电极460的区域462a-f相对准。因为地址通孔是沿像素元件的周边排列的，所以与传统像素设计元件中形成中间层的地址部分的金属量相比，与每个地址电极460a、460b相关的金属被极大地增加。

【0059】所描述的下层420和中间层450的构造促成了相对于每层的地址部分和偏置部分的金属的独特分布。例如，与下层420的偏置部分和地址部分相关的金属都被减少，并且更加均匀地遍及下层420分布。结果，在下层420中实现了更窄的前沿地址焊盘。相反地，与中间层450的地址部分相关的金属被增加，并且获得了更宽的地址电极。所描述的构造的结果是由各个层所产生的静电力作用的转移。特别地，由下层420提供的静电力的作用被减小，而由中间层450提供的静电力的作用被增加。然而在传统像素设计中下层的地址部分对于反射镜关于下层的平移偏差是非常敏感的，由下层420和中间层450得到的结构可以操作用以显著地降低所得到的DMD像素元件对平移偏差的敏感度，因为下层420的地址部分促成的静电力作用被减小了。结果，甚至在光诱导过程导致各个层的平移偏差的情况下，DMD像素元件也可以表现出改进的性能。

【0060】作为另外的优点，所得到的设计使得中间层的弹性端459被设置在比传统像素设计中距离铰链458更远的位置。这种构造增加了各个层之间的垂直间隙，并且降低了所得到的DMD像素元件的静电敏感性。进而，因为在下层420中获得了更加均一的金属密度并且与层相关的垂直间隙被增加，所以可以实现已装微反射镜的更平表面状况。结果，光损耗可以被降低，并且所显示图像的亮度得到提高。

【0061】本发明涉及到的本领域技术人员将意识到对所描述的示例性实施方案和所实现的其他实施方案可以做出各种增加、删减、替换和其他修改，所有这些都在所要求保护的发明的范围内。

Claims (11)

1.一种微反射镜元件，其包括：

第一地址部分，其包括分布在所述微反射镜元件的第一层中的多个地址焊盘，所述多个地址焊盘在所述第一层中彼此不相结合，所述微反射镜元件具有由铰链分开的第一侧和第二侧，并且所述多个地址焊盘的至少两个被分布在所述第一侧上；

第二地址部分，其包括分布在所述微反射镜元件的第二层中的两个地址电极，所述第一地址电极被设置在所述第一侧上，并且所述第二地址电极被设置在所述第二侧上；

多个地址通孔，其可操作用于将所述第一地址部分导电地耦连至所述第二地址部分，用于从所述第一地址部分向所述第二地址部分传送地址电压；

第一偏置部分，其包括分布在所述微反射镜元件的所述第一层中的多个偏置焊盘，所述多个偏置焊盘相对于彼此隔开排列，所述多个偏置焊盘的每一个通过一个或更多个偏置支臂导电地耦连至所有其他的偏置焊盘；

第二偏置部分，其包括分布在所述微反射镜元件的所述第二层中的多个梁架部分，所述多个梁架部分的至少两个通过所述铰链耦连在一起；

至少一个偏置通孔，其可操作用于将所述第一偏置部分导电地耦连至所述第二偏置部分，用于从所述第一偏置部分向所述第二偏置部分传送偏置电压；

反射镜，其包括可操作用于选择性地倾斜以反射光束的反射表面；以及

其中，所述第二地址部分在所述反射镜上提供的静电力大于由所述第一地址部分在所述反射镜上提供的静电力，由所述第一地址部分和所述第二地址部分提供的所述静电力可操作用于促使所述反射镜倾斜。

2.一种微反射镜元件，其包括：

第一地址部分，其包括分布在所述微反射镜元件的第一层中的多个地址焊盘，所述微反射镜元件具有第一侧和第二侧，并且所述多个地址焊盘的至少两个被分布在所述第一侧上；

第二地址部分，其包括分布在所述微反射镜元件的第二层中的多个地址电极；

至少一个地址通孔，其可操作用于将所述第一地址部分导电地耦连至所述第二地址部分，用于从所述第一地址部分向所述第二地址部分传送地址电压；以及

其中，所述第一地址部分的所述地址焊盘和所述第二地址部分的所述地址电极的分布促使由所述第二地址部分提供的静电力大于由所述第一地址部分提供的静电力。

3.根据权利要求2所述的微反射镜元件，其中所述多个地址焊盘的每一个被耦连至可操作用于将地址电压从所述地址焊盘传送到所述第二地址部分的相关地址通孔。

4.根据权利要求2所述的微反射镜元件，其中所述第二地址部分包括第一地址电极和第二地址电极，所述第一地址电极和所述第二地址电极的每一个被耦连至多个地址通孔，用于从所述第一地址部分接收所述地址电压。

5.根据权利要求4所述的微反射镜元件，其中所述第一侧和所述第二侧被铰链分开，并且所述第一地址电极被设置在所述第一侧上，且所述第二地址电极被设置在所述第二侧上。

6.根据权利要求2所述的微反射镜元件，进一步包括：

第一、第二和第三偏置焊盘，其被分布在所述微反射镜元件的所述第一层中，所述第一偏置焊盘包括第一偏置部分，且所述第二地址焊盘包括第二偏置部分；以及

在所述第一偏置部分和所述第二偏置部分之间的主偏置信号流动路径，其中所述第三偏置焊盘可操作用于将偏置电压传导到铰链，且所述第三偏置焊盘不在所述主偏置信号流动路径中。

7.根据权利要求6所述的微反射镜元件，进一步包括：

第一梁架部分，其被设置在所述第二层中，所述第一梁架部分可操作用于从所述第三偏置焊盘接收所述偏置电压，并且将所述偏置电压转送到所述铰链。

8.根据权利要求2所述的微反射镜元件，进一步包括：

第一偏置部分，其包括分布在所述微反射镜元件的所述第一层中的多个偏置焊盘；

第二偏置部分，其包括分布在所述微反射镜元件的所述第二层中的多个梁架部分；以及

至少一个偏置通孔，其可操作用于将所述第一偏置部分导电地耦连至所述第二偏置部分，用于从所述第一偏置部分向所述第二偏置部分传送偏置电压。

9.根据权利要求8所述的微反射镜元件，其中：

所述多个梁架部分的至少一个包括当所述微反射镜元件处于倾斜位置时，所述微反射镜元件的反射镜的接触点，以及

所述多个梁架部分的所述至少一个与所述第二层中的剩余多个梁架部分不相结合。

10.根据权利要求9所述的微反射镜元件，其中所述接触点是弹性端。

11.一种微反射镜元件，其包括

第一偏置部分，其包括分布在所述微反射镜元件的第一层中的多个偏置焊盘；

第二偏置部分，其包括分布在所述微反射镜元件的第二层中的多个梁架部分，所述多个梁架部分的至少一个包括当所述微反射镜元件处于倾斜位置时，所述微反射镜元件的反射镜的接触点，并且所述多个梁架部分的所述至少一个与所述第二层中的剩余多个梁架部分不相结合；以及

至少一个偏置通孔，其可操作用于将所述第一偏置部分导电地耦连至所述第二偏置部分，用于从所述第一偏置部分向所述第二偏置部分传送偏置电压。

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