CN102401994B - 光调制器像素单元及其制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种光调制器像素单元，包括形成于衬底上的顶部电极、可动电极和底部电极；在控制电路控制下，所述可动电极的位置会发生偏移，当可动电极位于第一位置时，第一光线在顶部电极处发生衍射；当可动电极位于第二位置时，第二光线在顶部电极处发生衍射；当可动电极位于第三位置时，第三光线在顶部电极处发生衍射。所述第一光线、第二光线、第三光线为三基色光线。本发明的光调制器像素单元能够调制三种颜色光线，适用于微显示系统。

Description

光调制器像素单元及其制作方法

技术领域

本发明涉及光调制器，特别涉及应用于微显示系统的光调制器像素单元及其制作方法。

背景技术

在投影系统中，关键的组成部件是光调制器。现有的光调制器包括微机电部件(Micro-Electro-Mechanical Systems，MEMS)，所述光调制器通过控制施加于微机电部件上的电信号，控制微机电部件进行移动，利用微机电部件的移动对入射光调制器的光线进行调制，输出具有一定灰度的光线。

通常光调制器包括多个呈矩阵排布的像素单元，现有的光调制器像素单元有两种：利用光的反射原理的数字镜面器(digital mirror device，DMD)和利用光的衍射原理的光栅光阀(grating light valve，GLV)。其中数字镜面器单个像素的能耗大，特别是在应用于高分辨率的微显示系统时，整体能耗大；而光栅光阀的单个像素的能耗小，整体能耗较小，且由于光栅光阀具有模拟灰度好、光学效率高、调制速度快等优点，成为目前的主流技术。

在国际申请号为PCT/US2002/009602的国际申请中公开了一种现有技术的光调制器像素单元，所述光调制器像素单元采用光栅光阀。请参考图1，光栅光阀100包括：半导体衬底101；位于半导体衬底101上的反射层102，所述反射层102远离半导体衬底101的一侧具有第一反射表面103，所述反射层102的材质为金属；所述第一反射表面103上方设置透明绝缘层107；所述第一反射表面103和透明绝缘层107上方具有至少一个反射条带104，所述反射条带104与所述第一反射表面103之间具有一定间隔，所述反射条带104具有第二反射表面106，所述反射条带104的材质为金属；所述反射条带104之间具有至少一个开口105，用于使光线通过并且入射到下方的第一反射表面103上。

在所述反射条带104和反射层102之间施加静电力，反射条带104发生偏移，反射条带与透明绝缘层107接触，反射条带偏移的距离取决于透明绝缘层107的厚度；静电力撤去后，反射条带104回到初始位置(即偏移前的位置)。

以待调制光线波长为λ为例，现有的光栅光阀工作原理如下：所述反射条带104静电力的作用下向半导体衬底101偏移，所述偏移距离设置为λ/4的奇数倍，使得入射所述光栅光阀的表面的光线形成衍射。具体地，入射光线在光栅光阀100表面被分为第一部分光线和第二部分光线，其中第一部分光线被第二反射表面106反射，第二部分光线通过开口105入射至第一反射表面103，并且被第一反射表面103反射，在反射条带104处发生衍射从而绕过所述反射条带104向上传播。由于被第一反射表面103反射后在反射条带104处衍射的第二部分光线与第一部分光线的频率相同，第一部分光线与第二部分光线的波长差为λ/2的奇数倍，因此第二部分光线在反射条带104上方与第一部分光线叠加，形成明暗相间的条带，利用滤光片对所述条带进行过滤，获得其中的零阶光线或一阶光线，将其输出。当控制反射条带104的静电力撤去后，反射条带104回复至初始位置，入射至所述光栅光阀的光线也被分为第一部分光线和第二部分光线，其中第一部分光线被第二反射表面106反射，第二部分通过开口105入射第一反射表面103，并且被第一反射表面103反射，被第一反射表面103反射的第二部分光线在反射条带104处发生衍射从而绕过所述反射条带104向上传播。此时第二部分光线与第一部分光线共同输出。

从上述分析可以看出，现有技术根针对特定调制光线的波长，对应设置光栅光阀的反射条带104的偏移距离，从而对应设置透明绝缘层107的厚度。在透明绝缘层107的厚度确定后，对应的偏移距离为固定值，光栅光阀调制与偏移距离对应的光线；当光线的波长为其他波长的情况，所述光栅光阀将无法调制，因为现有的光栅光阀是针对特定调制光线的波长设定的反射条带的偏移距离，该偏移距离无法通过调制静电力的大小进行调节，只能够调制一种波长的光线，即现有光栅光阀仅能够调制一种颜色光线。若要应用于彩色显示系统(形成彩色像素)，现有技术至少需要3个光栅光阀配合工作。其中一个光栅光阀专用于调制红色光线，另一个光栅光阀专用于调制蓝色光线，第三个光栅光阀专用于调制绿色光线。3个光栅光阀的在控制电路的控制下依次工作，分别输出对应的具有一定灰度的光线(包括红色光线、绿色光线、蓝色光线)。为了保证观察者看到的彩色像素具有对比度，现有光栅光阀输出的光线需要经过过滤透镜的过滤，仅使零阶光线或一阶光线透过到达观察者的视觉系统，经过过滤的光线在观察者的视觉系统中合成，成为一个彩色像素。

现有的光调制器需要3个光栅光阀形成一个彩色像素，芯片面积大，不适用于微显示系统。因此，需要一种新的光调制器，以满足微显示系统的需要。

发明内容

本发明解决的问题是提供了需要一种新的光调制器像素单元，将红色光线、绿色光线、蓝色光线的调制集成在同一芯片内，满足了微显示系统的需要。

为了解决上述问题，本发明提供一种光调制器像素单元，包括：

衬底；

底部电极，所述底部电极与控制电路的第一控制端电连接；

顶部电极，位于所述衬底上，所述顶部电极与控制电路的第三控制端电连接，所述顶部电极为光栅，所述光栅包括至少两个栅条和位于相邻栅条之间的栅孔，所述栅条远离底部电极的表面为光线反射面；

可动电极，位于所述底部电极与顶部电极之间，所述可动电极与控制电路的第二控制端电连接，所述可动电极面向顶部电极的表面为光线反射面，所述可动电极能够沿垂直于光线反射面的方向移动，所述可动电极与顶部电极之间以及所述可动电极与底部电极之间具有电绝缘材料；

所述顶部电极、可动电极、底部电极位置相对应，所述可动电极面积小于顶部电极的面积，在控制电路控制下，所述可动电极的位置会发生偏移，分别位于第一位置、第二位置和第三位置，当可动电极位于第一位置时，入射至光调制器像素单元的第一光线的透过顶部电极的栅孔并经可动电极反射后的光线在顶部电极发生衍射；当可动电极在第二位置时，入射至光调制器像素单元的第二光线透过顶部电极的栅孔并经可动电极反射后的光线在顶部电极发生衍射；当可动电极在第三位置时，入射至光调制器像素单元的第三光线透过顶部电极的栅孔并经可动电极反射后的光线在顶部电极发生衍射，所述第一光线、第二光线、第三光线为三基色光线，所述光栅的栅条和栅孔宽度相同，所述栅孔的宽度范围为0.1～5微米。

可选地，所述控制电路位于所述衬底内，或所述控制电路形成于另一衬底内。

可选地，所述底部电极与所述衬底之间电学绝缘；所述顶部电极与所述衬底之间电学绝缘。

可选地，还包括：

层间介质层，位于所述衬底上；

空腔，位于层间介质层内，所述空腔具有空腔壁，所述空腔分为第一部分和第二部分，所述第一部分位于空腔的下部，第二部分位于空腔的上部；

所述底部电极位于所述空腔的第一部分与衬底之间的层间介质层内；

所述顶部电极位于空腔的第二部分与衬底之间的层间介质层内；

所述可动电极位于所述空腔内，所述可动电极与所述空腔的空腔壁之间具有间隙，用于容纳可动电极的运动。

可选地，所述可动电极与顶部电极之间的电绝缘材料、以及可动电极与底部电极之间的电绝缘材料为层间介质层或者额外形成。

可选地，所述层间介质层或者额外形成的电绝缘材料为氧化硅、氮氧化硅、碳化硅、氮化硅或者其中的组合。

可选地，所述层间介质层内形成有多个第二导电插塞，所述多个第二导电插塞将第二控制端和可动电极电连接，所述多个第二导电插塞关于可动电极的中心对称。

可选地，所述顶部电极材质为金属，厚度范围为500～10000埃，所述金属为银、铝、铜、钛、铂金、金、镍、钴或者其中的组合。

可选地，所述可动电极的材质为金属，厚度范围为500～10000埃，所述金属为银、铝、铜、钛、铂金、金、镍、钴或者其中的组合。

可选地，所述栅条的材质与可动电极的材质相同。

相应地，本发明还提供一种光调制器像素单元的制作方法，包括：

提供衬底；

在所述衬底上形成底部电极，所述底部电极与控制电路的第一控制端电连接；

在所述衬底上形成顶部电极，所述顶部电极与控制电路的第三控制端电连接，所述顶部电极为光栅，所述光栅包括至少两个栅条和位于相邻栅条之间的栅孔，所述栅条远离底部电极的表面为光线反射面；

在衬底上形成可动电极，所述可动电极位于所述底部电极与顶部电极之间，所述可动电极与控制电路的第二控制端电连接，所述可动电极与顶部电极之间以及所述可动电极与底部电极之间形成有电绝缘的材料，所述可动电极面向顶部电极的表面为光线反射面；

所述可动电极能够沿垂直于光线反射面的方向移动，分别移动至第一位置、第二位置和第三位置，当可动电极位于第一位置时，入射至光调制器像素单元的第一光线的透过顶部电极的栅孔并经可动电极反射后的光线在顶部电极发生衍射；当可动电极在第二位置时，入射至光调制器像素单元的第二光线透过顶部电极的栅孔并经可动电极反射后的光线在顶部电极发生衍射；当可动电极在第三位置时，入射至光调制器像素单元的第三光线透过顶部电极的栅孔并经可动电极反射后的光线在顶部电极发生衍射，所述第一光线、第二光线、第三光线为三基色光线，所述光栅的栅条和栅孔宽度相同。

可选地，所述控制电路形成于所述衬底内或所述控制电路形成于另一衬底内。

可选地，所述底部电极与所述衬底之间电学绝缘；所述顶部电极与所述衬底之间电学绝缘。

可选地，还包括：

在所述衬底上形成层间介质层；

在层间介质层内形成空腔，所述空腔具有空腔壁，所述空腔分为第一部分和第二部分，所述第一部分位于空腔的下部，第二部分位于空腔的上部；

所述底部电极位于所述空腔的第一部分与衬底之间的层间介质层内；

所述顶部电极位于空腔的第二部分与衬底之间的层间介质层内；

所述可动电极位于所述空腔内，所述可动电极与所述空腔的空腔壁之间具有间隙，用于容纳可动电极的运动。

可选地，所述可动电极与顶部电极之间的电绝缘材料、以及可动电极与底部电极之间的电绝缘材料直接采用层间介质层或者通过额外工艺形成。

可选地，还包括：

在所述层间介质层内形成多个第二导电插塞，所述多个第二导电插塞将第二控制端和可动电极电连接，所述多个第二导电插塞关于可动电极的中心对称。

可选地，所述栅条的材质与可动电极的材质相同。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：提供了光调制器像素单元，包括形成于衬底上的底部电极、顶部电极和位于底部电极和顶部电极之间的可动电极，所述可动电极具有光线反射面，可动电极能够沿垂直于光线反射面的方向偏移，本发明利用可动电极在顶部电极和底部电极之间偏移，使得可动电极分别位于第一位置、第二位置、第三位置，当可动电极位于第一位置时，入射至光调制器像素单元的第一光线的透过顶部电极的栅孔并经可动电极反射后的光线在顶部电极发生衍射；当可动电极在第二位置时，入射至光调制器像素单元的第二光线透过顶部电极的栅孔并经可动电极反射后的光线在顶部电极发生衍射；当可动电极在第三位置时，入射至光调制器像素单元的第三光线透过顶部电极的栅孔并经可动电极反射后的光线在顶部电极发生衍射，所述第一光线、第二光线、第三光线为三基色光线，所述光栅的栅条和栅孔宽度相同。本发明的光调制器像素单元能够调制三基色光线，从而本发明的光调制器适用于微显示系统。

附图说明

图1是现有技术的光栅光阀结构示意图。

图2是本发明一个实施例的光调制器像素单元的结构示意图。

图3是图2沿AA的剖面结构示意图。

图4是图2沿BB的剖面结构示意图。

图5是本发明的光调制器像素单元输入光线与输出光线时序图。

图6是本发明的另一个实施例的光调制器像素单元制作方法流程示意图。

图7～图14是本发明一个实施例的光调制器像素单元的制作方法剖面结构示意图。

图15是图10沿AA方向的剖面结构示意图。

具体实施方式

发明人发现，现有技术形成一个彩色像素需要三个光栅光阀配合工作，分别用于红色光线、绿色光线、蓝色光线进行调制，占用的芯片面积大，成本高，不适用于微显示系统。

为了解决上述问题，发明人提出一种光调制器像素单元，利用光的衍射原理对光线进行调制，能够用一个光调制器像素单元实现对三种颜色光线进行调制，占用芯片面积小，成本低，可以更好的应用于微显示系统，并且本发明的光调制器像素单元对光线的利用率高，使得本发明的光调制器的单个像素能耗小，光调制器的整体能耗较小。

下面对本发明的光调制器像素单元的器件结构进行说明。

请参考图2，图2是本发明一个实施例的光调制器像素单元的结构示意图。光调制器像素单元200包括：

衬底201；

底部电极205，所述底部电极205与控制电路的第一控制端206电连接；

顶部电极230，位于所述衬底201上，所述顶部电极230与控制电路的第三控制端222电连接，所述顶部电极230为光栅，所述光栅包括至少两个栅条229和位于相邻栅条229之间的栅孔223，所述栅条229远离底部电极205的表面为光线反射面；

可动电极212，位于所述底部电极205与顶部电极230之间，所述底部电极205与控制电路的第二控制端215电连接，所述可动电极212面向顶部电极230的表面为光线反射面，所述可动电极212能够沿垂直于光线反射面的方向移动，所述可动电极212与顶部电极230之间以及所述可动电极212与底部电极205之间具有电绝缘材料；

所述顶部电极230、可动电极212、底部电极205位置相对应，所述可动电极212面积小于顶部电极230的面积，在控制电路控制下，所述可动电极212的位置会发生偏移，分别位于第一位置、第二位置和第三位置，当可动电极212位于第一位置时，入射至光调制器像素单元的第一光线的透过顶部电极230的栅孔223并经可动电极212反射后的光线在顶部电极230发生衍射；当可动电极212在第二位置时，入射至光调制器像素单元的第二光线透过顶部电极230的栅孔223并经可动电极212反射后的光线在顶部电极230发生衍射；当可动电极212在第三位置时，入射至光调制器像素单元的第三光线透过顶部电极230的栅孔223并经可动电极212反射后的光线在顶部电极230发生衍射，所述第一光线、第二光线、第三光线为三基色光线，所述光栅的栅条229和栅孔223的宽度相同，栅孔223的宽度范围为0.1～5微米。

具体地，作为一个实施例，所述衬底201为半导体衬底，例如为硅、锗或砷化镓等等。作为其他的实施例，所述衬底201还可以为玻璃基板。下面将以所述衬底201为半导体衬底为例进行说明。

所述控制电路用于对衬底201上的各个结构(例如可动电极212、顶部电极230和底部电极205)施加控制信号，所述控制电路具有第一控制端202、第二控制端204、第三控制端203。所述控制电路可以形成于所述衬底201内(当衬底201为半导体衬底时)，也可以形成于另一半导体衬底内，通过导电结构与衬底201上的各个结构电连接。

仍然参考图2，作为一个实施例，所述光调制器像素单元200还包括：

层间介质层227，位于所述衬底201上；

空腔219，位于层间介质层227内，所述空腔219具有空腔壁，所述空腔219分为第一部分208和第二部分217，所述第一部分208位于空腔219的下部，第二部分217位于空腔219的上部；

所述底部电极205位于所述空腔219的第一部分208与衬底201之间的层间介质层227内；

所述顶部电极230位于空腔219的第二部分217与衬底201之间的层间介质层227内；

所述可动电极212位于所述空腔219内，所述可动电极212与所述空腔219的空腔壁之间具有间隙，用于容纳可动电极212的运动。

所述可动电极212位于所述底部电极205与顶部电极230之间，所述可动电极212与第二控制端204电连接，所述可动电极212面向顶部电极230的表面为光线反射面，所述可动电极212能够沿垂直于其光线反射面的方向移动，所述可动电极212与顶部电极230之间以及所述可动电极212与底部电极205之间具有电绝缘材料。其中，本发明所述的光线反射面，具体是指平行光线入射至光线反射面后，经反射后形成的反射光线仍然为平行光线(即光线发射表面对入射光线的反射为镜面反射)。

本实施例中，所述可动电极212位于所述空腔219内，所述可动电极212与所述空腔219的空腔壁之间具有间隙，以便可动电极212的偏移运动。所述可动电极212与第二光线控制端204电连接，所述可动电极212面向顶部电极230的表面为光线反射面，所述可动电极212能够沿垂直于其光线反射面的方向进行偏移运动。

进一步地，本实施例中，所述可动电极212与顶部电极230之间具有顶部绝缘层214，所述顶部绝缘层214作为可动电极212与顶部电极230之间的电绝缘材料。本实施例中，所述顶部绝缘层214直接采用部分层间介质层227。此外，还可以在顶部电极230下方额外形成绝缘材料以便对可动电极212和顶部电极230之间进行电学绝缘。

所述可动电极212与底部电极205之间具有底部绝缘层211，本实施例中，所述底部绝缘层211直接采用部分的层间介质层227。此外，还可以在可动电极212与底部电极205之间额外形成绝缘材料以便可动电极212与底部电极205之间进行电学绝缘。

所述顶部电极230、可动电极212、底部电极205位置相对应，所述可动电极212面积小于顶部电极230的面积，在控制电路控制下，所述可动电极212的位置会发生偏移，分别位于第一位置、第二位置和第三位置，当可动电极212位于第一位置时，可动电极212与顶部电极230之间没有间隙，只有顶部绝缘层214，入射至光调制器像素单元的第一光线的经由顶部电极230的栅孔223透过并由可动电极212反射的光线在顶部电极230发生衍射；当可动电极212位于第二位置时，可动电极212与顶部电极221和底部电极230之间均有间隙，入射至光调制器像素单元的第二光线的经由顶部电极230的栅孔223透过并由可动电极212反射的光线在顶部电极230发生衍射；当可动电极212位于第三位置时，可动电极212与顶部电极221之间没有间隙，只有底部绝缘层211，入射至光调制器像素单元的第三光线的经由顶部电极230的栅孔223透过并由可动电极212反射的光线在顶部电极230发生衍射。

所述第一光线、第二光线、第三光线为三基色光线。所述第一光线为蓝色光线，所述第二光线为绿色光线，所述第三光线为红色光线。作为优选的实施例，所述第一光线、第二光线、第三光线的波长范围可以进行优选设置，以保证光调制器像素单元对光调制的敏感度和调制效果。例如，所述第一光线为波长范围为465～480纳米的蓝色光线，所述第二光线为波长范围为525～540纳米的绿色光线，所述第三光线为波长范围为675～695纳米的红色光线。在保证第一光线、第二光线、第三光线为单一波长范围(单一颜色)的三基色光线的前提下，所述第一光线、第二光线、第三光线还可以有其他的波长范围，在此不一一说明。

请参考图2，所述空腔219的位置与所述底部电极205以及顶部电极230相对应。本实施例中，所述空腔219的宽度略大于底部电极205的宽度。空腔219的尺寸和形状与可动电极212的尺寸和形状对应，所述空腔219的空腔壁与可动电极212之间具有间隙，以满足可动电极212能够在其中运动，在实际中可以具体设置空腔219的尺寸和形状。

所述层间介质层227内形成有多个第二导电插塞215。所述第二导电插塞215将第二控制端204和可动电极212电连接，所述多个第二导电插塞215关于可动电极212的中心对称。本实施例中，所述多个第二导电插塞215为2个，由于截面的关系，图2中仅示出了一个第二导电插塞215，后续图3中将会进一步介绍第二导电插塞215与可动电极212和空腔219的关系。

所述层间介质层227内还形成有第一导电插塞206、第三导电插塞222。其中所述第一导电插塞206用于将第一控制端206和底部电极205电连接，所述第三导电插塞222用于将第三控制端203和顶部电极230的栅条229电连接。

进一步地，所述顶部电极230用于分光，即用于将从顶部电极230上方入射的光线一分为二，所述顶部电极230为光栅，包括多个栅极条229和相邻栅极条229之间的栅孔223。所述栅孔223的宽度范围为0.1～5微米。所述栅条229的材质选自金属，所述金属可以为银、铝、铜、钛、铂金、金、镍、或钴或者其中的组合，其厚度范围为500～10000埃。

由于顶部电极230位于层间介质层227内，光线自顶部电极230入射光调制器像素单元时，由于栅条229远离底部电极205的表面为光线反射面，因此，从顶部电极230上方入射的光线被顶部电极230的栅条229和栅孔223分为第一部分和第二部分。即第一部分被顶部电极230的栅条229的光线反射面反射，第二部分透过栅孔223入射可动电极212。

作为一个实施例，所述顶部电极230的栅条229的宽度与栅孔223的宽度相同，以保证被顶部电极230的栅条229反射的光线的第一部分和被顶部电极230的栅乳223透过的光线的第二部分的强度相同。

所述光线的第二部分在透过栅孔223入射至可动电极212的光线反射面后，又被光线反射面反射至顶部电极230的栅条229下方，然后由于栅条229之间的栅孔223的宽度小于光线(第一光线或第二光线或第三光线)的波长，所述光线的第二部分在栅条229处发生衍射，第二部分光线由于衍射向栅条229上方传输，第二部分与第一部分光线在顶部电极230叠加，形成明暗相间的条带。

作为一个实施例，所述可动电极212的材质为金属，所述金属可以为银、铝、铜、钛、铂金、金、镍、或钴或者其中的组合。所述可动电极212的厚度范围为500～10000埃。

进一步地，参考图2所示，所述可动电极212与顶部电极230之间的顶部绝缘层214形成于所述可动电极212的光线反射面上方。所述顶部绝缘层214为额外形成的电绝缘层，其材质可以为氧化硅、氮氧化硅、碳化硅、氮化硅或者其中的组合。

作为本发明的一个实施例，所述顶部绝缘层214随着可动电极212在空腔219内沿垂直于光线反射面的方向偏移运动而偏移运动。由于可动电极223的材质为金属，由于制作过程中工艺条件的限制会造成厚度不均匀或使用过程中可动电极212反复运动会造成金属疲劳(金属失效，或失去弹性)，本发明在可动电极212上方设置顶部绝缘层214，可以增大可动电极212的刚性。

因此，本发明所述的可动电极212在空腔219内偏移运动的时候，可动电极212上方的顶部绝缘层214也会跟随可动电极212一起进行的偏移运动，另外，由于顶部绝缘层214是完全透光的，因此光线可以穿过第二绝缘层214达到可动电极212，并在可动电极212的表面发生反射。

在其他的实施例中，若通过优化制作工艺、材质选择合适，也可使得可动电极212具有良好的刚性，这样不用在可动电极212的光线反射面设置顶部绝缘层214。此时，将顶部绝缘层214设置于空腔219的第二部分上方。此时顶部绝缘层214可以直接利用层间介质层227的一部分，也可以额外在顶部电极221下形成绝缘材料，比如采用氧化硅、氮氧化硅、碳化硅、氮化硅或者其中的组合。

本发明所述的顶部绝缘层214的厚度与调制的入射光线的波长有关，因此，顶部绝缘层214的厚度应根据待调制的入射光线波长进行确定。在本实施例中，顶部绝缘层214的厚度应满足可动电极212运动至第一位置时，所述可动电极212的光线反射面与顶部电极230的距离为第一光线波长的1/4的奇数倍。由于位于第一位置时，可动电极212与顶部电极230之间没有间隙，只有顶部绝缘层214，因此所述顶部绝缘层214的厚度与顶部电极230的厚度之和应等于第一光线波长的1/4的奇数倍。

所述可动电极212与底部电极205之间的底部绝缘层211用于可动电极212与底部电极205电学绝缘。作为本发明的一个实施例，所述底部绝缘层211可以为所述层间介质层227的一部分，这样无需额外制作电学绝缘层；作为本发明的又一实施例，所述底部绝缘层211为额外制作的电学绝缘层，其材质选自氧化硅、氮氧化硅、碳化硅、氮化硅或者其中的组合。

为了更好的说明本发明的光调制器像素单元结构，请参考图3，为图2沿AA的剖面结构示意图。为了便于说明，图3中仅示出了顶部电极230和第三导电插塞222以及第三控制端203。所述顶部电极230位于空腔219上方，顶部电极219包括多个栅条229，图3中以5个进行示意。

相邻的栅条329之间具有栅孔223，所述栅条229的宽度与栅孔223的宽度相同。其中所述栅条229的宽度具体是指，位于两个栅孔229之间的栅条229的一侧到另一侧的距离。所述栅孔223的宽度是指，一个栅条229的一侧到与之相邻的另一栅条229的一侧距离。所述栅条229通过第三导电插塞222与第三光线控制端229电连接。

请参考图4，为图2沿BB方向的剖面结构示意图。所述可动电极212与所述空腔219的空腔壁之间具有间隙，以便可动电极212的偏移运动，所述可动电极212通过多个第二导电插塞215与控制电路的第二控制端204电连接，所述多个第二导电插塞215关于可动电极212的中心对称。所述第二导电插塞215一方面用于可动电极212与第二光线控制端204电连接，另一方面所述第二导电插塞215用于将可动电极212悬空于空腔219内，支撑可动电极212运动。所述第二导电插塞215的数目可以为2个或2个以上，本实施例中为2个。

下面将结合附图对本发明所述的光调制器像素单元工作原理进行详细的说明。需要说明的是，为了形成彩色像素，本发明的光调制器像素单元依次对第一光线、第二光线、第三光线进行调制。所述第一光线为蓝色光线，所述第二光线为绿色光线，所述第三光线为红色光线。

所述第一光线、第二光线、第三光线可以来自于3个独立的LED光源，或所述第一光线、第二光线、第三光线也可以通过对普通的白光光源经过滤光片和转色轮处理形成，与现有技术相同，在此不作详述。所述第一光线、第二光线、第三光线依次交替输入调制器，并持续一段时间。为了便于说明，将第一光线输入光调制器像素单元的时间段称为第一光线周期，将第二光线输入光调制器像素单元的时间段称为第二光线周期，将第三光线像素单元输入的时间段称为第三光线周期。

下面结合图2，所述控制电路通过第一控制端202、第二控制端204、第三控制端203分别与所述底部电极205、可动电极212、顶部电极230电连接。

由于顶部电极230、可动电极212之间设置顶部绝缘层214，因而顶部电极230、顶部绝缘层214与可动电极212构成第一电容结构。若控制电路对第二控制端202、第三控制端203之间施加电信号(相当于对第一电容结构充电)，在顶部电极230、可动电极212之间会产生第一静电力，所述第一静电力使得可动电极212(包括可动电极212上方的顶部绝缘层214)向顶部电极230偏移运动(第二导电插塞215与可动电极212电连接，从而第二导电插塞215发生弹性变形)，所述可动电极212会移动至顶部绝缘层214与顶部电极230接触，此时所述可动电极212位于第一位置，所述可动电极212的光线反射面与顶部电极230之间具有第一预定距离，所述第一预定距离应等于第一光线波长的1/4的奇数倍。此时，若第一光线入射至光调制器像素单元，则第一光线经过顶部电极230被分为第一部分和第二部分，其中第一部分被顶部电极230的栅条229的光线反射面反射，第二部分则透过顶部电极230的栅孔223传输至可动电极212的光线反射面，然后被可动电极212的光线反射面反射至顶部电极230的栅条229，在栅条229处发生衍射并向上传输，第二部分光线由于衍射向栅条229上方传输，第二部分与第一部分光线在顶部电极230叠加，形成明暗相间的条带。衍射的原理以及形成明暗相间的条带的原理与现有的光栅光阀的原理相同，作为本领域技术人员的公知技术，这里不做详细的描述。后续可使用滤光片，将其中的零阶光线或一阶光线过滤并输出。滤光片结构与原理与现有技术相同，作为本领域技术人员的公知技术，在此不做详细描述。

若控制电路对第二控制端202、第三控制端203之间没有施加电信号或者撤去电信号，则在顶部电极230、可动电极212之间产生的第一静电力消失，第二导电插塞215恢复至弹性形变前的状态，从而可动电极212在第二导电插塞215的牵引作用下，进行偏移运动至放松状态。此时所述可动电极212位于第二位置，可动电极212的光线反射面与顶部电极230之间具有第二预定距离，所述第二预定距离应等于第二光线波长的1/4的奇数倍，此时，若第二光线入射至光调制器像素单元，则第二光线经过顶部电极230被分为第一部分和第二部分，其中第一部分被顶部电极230的栅条229的光线反射面反射，第二部分则透过顶部电极230的栅孔223传输至可动电极212的光线反射面，然后被光线反射面反射至顶部电极230的栅条229处，在顶部电极230的栅条229处发生衍射并向上传输，第二部分光线由于衍射向栅条229上方传输，第二部分与第一部分光线在顶部电极230叠加，形成明暗相间的条带。衍射的原理以及形成明暗相间的条带的原理与现有的光栅光阀的原理相同，作为本领域技术人员的公知技术，这里不做详细的描述。后续可使用滤光片，将其中的零阶光线或一阶光线过滤并输出。滤光片结构与原理与现有技术相同，作为本领域技术人员的公知技术，在此不做详细描述。

可动电极212、底部电极205之间设置有底部绝缘层211，所述可动电极212、底部绝缘层211、底部电极205构成第二电容结构。若控制电路对第一控制端202、第二控制端204之间施加电信号(相当于对第二电容结构充电)，则在可动电极212、底部电极205之间产生第二静电力，所述第二静电力使得可动电极212朝向底部电极205偏移运动(第二导电插塞215与可动电极212电连接，从而第二导电插塞215发生弹性变形)，所述可动电极212会移动至可动电极212与空腔219底部接触，此时所述可动电极212位于第三位置，可动电极212的光线反射面与顶部电极230之间具有第三预定距离，所述第三预定距离应等于第三光线波长的1/4的奇数倍，此时，若第三光线入射至光调制器像素单元，则第三光线经过顶部电极230被分为第一部分和第二部分，其中第一部分被顶部电极230的栅条229的光线反射面反射，第二部分则透过顶部电极230的栅条223传输至可动电极212的光线反射面，然后被光线反射面反射至顶部电极230的栅条223，在栅条223处发生衍射并向上传输，第二部分光线由于衍射向栅条229上方传输，第二部分与第一部分光线在顶部电极230叠加，形成明暗相间的条带。衍射的原理以及形成明暗相间的条带的原理与现有的光栅光阀的原理相同，作为本领域技术人员的公知技术，这里不做详细的描述。后续可使用滤光片，将其中的零阶光线或一阶光线过滤并输出。滤光片结构与原理与现有技术相同，作为本领域技术人员的公知技术，在此不做详细描述。

从上述分析可知，当可动电极212的光线反射面与顶部电极230的距离等于第一光线波长的1/4奇数倍时，光调制器像素单元输入第一光线，输出为明暗相间的条带，对所述条带进行过滤，可以获得与第一光线对应的零阶光线或一阶光线，若光调制器像素单元输入第二光线或第三光线，则此时的光调制器像素单元相对于第二光线和第三光线为镜面，即光调制器像素单元输入第二光线，反射第二光线并将其输出；或输入第三光线，反射第三光线并将其输出。

同理，对于当可动电极212的反射表面213与顶部电极230的距离等于第二光线波长的1/4奇数倍时，光调制器像素单元输入第二光线，输出为明暗相间的条带，对所述条带进行过滤，可以获得与第二光线对应的零阶光线或一阶光线；光调制器像素单元输入第三光线或第一光线，则此时光调制器像素单元相对于第三光线或第一光线为镜面，即光调制器像素单元输入第一光线，反射第一光线并将其输出；光调制器像素单元输入第三光线，同样反射第三光线并将其输出。

对于当可动电极212的反射表面213与顶部电极230的距离等于第三波长的1/4奇数倍时，光调制器像素单元输入第三光线，输出为明暗相间的条带，对所述条带进行过滤，可以获得与第三光线对应的零阶光线或一阶光线；此时光调制器像素单元相对于第一光线或第二光线为镜面，即光调制器像素单元输入第一光线，反射第一光线并将其输出；或输入第二光线，反射第二光线并将其输出。

本发明的光调制器像素单元通过控制可动电极的反射表面与顶部电极的距离，可以控制第一光线对应的第一光线周期内，光调制器像素单元输出为明暗相间条带的时间，从而控制光调制器像素单元输出的第一光线的灰度。同理，本发明通过控制光调制器像素单元输出的第二光线和第三光线的灰度。当具有一定灰度的第一光线、第二光线、第三光线依次从光调制器像素单元输出，到达观察者视觉系统时，所述第一光线、第二光线、第三光线在观察者的视觉系统中合成，成为一个彩色像素。需要说明的是，光调制器像素单元输出的第一光线、第二光线、第三光线的时间间隔需要足够小，使得观察者感觉第一光线、第二光线、第三光线同时输入其视觉系统，具体技术与现有技术相同，在此不做详细说明。

本发明底部电极、可动电极、顶部电极施加电信号的技术为脉宽调制技术。利用高电平脉冲信号对底部电极、可动电极或可动电极、顶部电极充电，控制可动电极运动。作为本领域技术人员的公知技术，在此不做详细说明。

作为一个实施例，如图5所示，图5是本发明的光调制器像素单元输入光线与输出光线时序图。x轴为时间轴，y1轴为入射光线的强度。红色光线R、绿色光线G、蓝色光线B依次输入光调制器像素单元，为了取得较好的显示效果，入射光线中，绿色光线G的强度最大。为了便于说明，将蓝色光线B输入的时间段称为第一光线周期41，将绿色光线G输入的时间段称为第二光线周期42，将红色光线输入的时间段称为第三光线周期43。

图5中y2表示光调制器像素单元反射光线强度，y3轴表示可动电极在空腔的位置。以第一光线为例，第一光线周期41进一步包括第一开启周期41n和第一关闭周期41f。

在第一开启周期41n时，可动电极在空腔的位置为第二位置52或第三位置53，光调制器像素单元输出为第一光线；在第一关闭周期41f时，可动电极位于第一位置51，光调制器像素单元输出为零。通过控制第一光线周期41内第一开启周期41n和第一关闭周期41f的比例，可以控制光调制器像素单元输出的第一光线灰度。第二光线周期42、第三光线周期43光调制器像素单元的工作原理参见第一光线周期41，在此不做详述。

本发明提供的器件的层间介质层中各个部分以及底部电极、可动电极、顶部电极、空腔的尺寸需要根据调制光线的情况进行具体设置。其中顶部电极厚度范围为500～10000埃；可动电极厚度范围为500～10000埃；所述顶部绝缘层的厚度应当满足可动电极偏移运动至第一位置时，可动电极的光线反射面与顶部电极的距离为第一光线波长的1/4的奇数倍；可动电极在放松状态(没有静电力作用)时，可动电极位于第二位置，其光线反射面与顶部电极的距离为第二光线波长的1/4奇数倍；空腔的深度应满足所述满足可动电极向底部电极偏移运动至第三位置，可动电极的光线反射面与顶部电极的距离等于第三光线的波长的1/4的奇数倍，本领域技术人员可以根据待调制光线波长进行具体的计算。

本发明还提供了一种光调制器像素单元的制作方法，请参考图6，为本发明一个实施例的光调制器像素单元制作方法流程示意图。所述方法包括：

步骤S1，提供衬底；

步骤S2，在所述衬底上形成底部电极，所述底部电极与控制电路的第一控制端电连接；

步骤S3，在所述衬底上形成顶部电极，所述顶部电极与控制电路的第三控制端电连接，所述顶部电极为光栅，所述光栅包括至少两个栅条和位于相邻栅条之间的栅孔，所述栅条远离底部电极的表面为光线反射面；

步骤S4，在衬底上形成可动电极，所述可动电极位于所述底部电极与顶部电极之间，所述可动电极与控制电路的第二控制端电连接，所述可动电极与顶部电极之间以及所述可动电极与底部电极之间形成有电绝缘的材料，所述可动电极面向顶部电极的表面为光线反射面；所述可动电极能够沿垂直于光线反射面的方向移动，分别移动至第一位置、第二位置和第三位置，当可动电极位于第一位置时，入射至光调制器像素单元的第一光线的透过顶部电极的栅孔并经可动电极反射后的光线在顶部电极发生衍射；当可动电极在第二位置时，入射至光调制器像素单元的第二光线透过顶部电极的栅孔并经可动电极反射后的光线在顶部电极发生衍射；当可动电极在第三位置时，入射至光调制器像素单元的第三光线透过顶部电极的栅孔并经可动电极反射后的光线在顶部电极发生衍射，所述第一光线、第二光线、第三光线为三基色光线，所述光栅的栅条和栅孔宽度相同。

作为本发明的一个实施例，所述方法还包括：

在所述衬底上形成层间介质层；

在层间介质层内形成空腔，所述空腔具有空腔壁，所述空腔分为第一部分和第二部分，所述第一部分位于空腔的下部，第二部分位于空腔的上部；

所述底部电极位于所述空腔的第一部分与衬底之间的层间介质层内；

所述顶部电极位于空腔的第二部分与衬底之间的层间介质层内；

所述可动电极位于所述空腔内，所述可动电极与所述空腔的空腔壁之间具有间隙，用于容纳可动电极的运动。

本发明所述的衬底可以为半导体衬底，例如硅、锗、砷化镓，或者所述衬底还可以为玻璃衬底。本实施例中，所述衬底为半导体衬底。后续将以衬底为半导体衬底为例，进行说明。

本发明所述的控制电路用于向半导体衬底上形成的各个器件提供控制信号，所述控制电路可以形成于半导体衬底内，可以形成于另一个半导体衬底内。作为优选的实施例，所述控制电路形成于半导体衬底内，这样节约芯片面积，更适合于微显示系统。

下面将以控制电路形成于半导体衬底内为例，并结合附图对本发明的技术方案进行详细的描述。请参考图7～图14所示的本发明一个实施例的光调制器像素单元的制作方法剖面结构示意图。

如图7所示，首先，提供衬底201，所述衬底201为半导体衬底。作为一个实施例，所述衬底201内形成有控制电路，所述控制电路具有第一控制端202、第二控制端204、第三控制端203。所述第一控制端202、第二控制端204、第三控制端203用于对后续形成的底部电极、可动电极、顶部电极施加电信号，其布局结构与底部电极、可动电极、顶部电极的对应。根据实际需要可以进行具体设置。

然后，参考图8，在所述衬底201上形成第一介质层207，所述第一介质层207表面形成有底部电极205，所述底部电极205下方形成有第一导电插塞206，所述第一导电插塞206电连接底部电极205与第一控制端202。所述第一介质层207的材质选自氧化硅、氮氧化硅、碳化硅、氮化硅或者其中的组合。所述底部电极205的材质为金属。所述金属可以为银、铝、铜、钛、铂金、金、镍、钴或者其中的组合。

参考图9，在第一介质层207上形成第二介质层228，所述第二介质层228包括底部绝缘层211。所述第二介质层228的材质可以为氧化硅、氮氧化硅、碳化硅、氮化硅或者其中的组合。所述底部绝缘层211位于底部电极205上方的第二介质层228内。所述底部绝缘层211用于底部电极205与后续形成的可动电极之间绝缘，其材质可以为氧化硅、氮氧化硅、碳化硅、氮化硅或者其中的组合。作为优选的实施例，所述底部绝缘层211的材质选择与第二介质层228相同的材质，这样可以在形成第二介质层228的同时，形成所述底部绝缘层211，节约工艺步骤。所述底部绝缘层211也可以利用额外的工艺步骤形成，其材质可以为氧化硅、氮氧化硅、碳化硅、氮化硅或者其中的组合。

然后，仍参考图9，对所述第二介质层228进行刻蚀，在所述第二介质层228内形成第一凹槽208，露出所述底部绝缘层211。所述第一凹槽208的位置与底部电极205的位置对应，用于后续形成空腔的第一部分，提供空间支持后续形成的可动电极进行偏移运动。

然后，继续参考图9，在所述第一凹槽208内填充第一牺牲层209，所述第一牺牲层209覆盖所述底部绝缘层211。

所述第一牺牲层209用于在后续形成可动电极时，支撑所可动电极，最终将会被去除，因此第一牺牲层209的材料选自易于被去除的材质，即所述第一牺牲层209优选与第二介质层228以及后续形成的可动电极的材料具有较高刻蚀选择比的材料，这样在去除第一牺牲层209时可以不破坏其他不希望去除的物质。例如所述第一牺牲层209的材料可以为碳、锗或者聚酰胺(polyamide)。本实施例中，所述第一牺牲层209的材质为非晶碳(AmorphousCarbon)，利用等离子体增强化学气相沉积(PECVD)工艺形成。为了保证形成的非晶碳薄膜的质量，所述等离子增强化学气相沉积的工艺温度范围优选为350～450℃。

本发明通过利用等离子体化学气相沉积的方法填充于非晶碳于第一凹槽208内，这样可以与CMOS工艺兼容，并且利用等离子体化学气相沉积方法形成的非晶碳结构致密，能够通过灰化工艺被氧化为二氧化碳，易于气化去除，而不会对器件的其余部分造成影响。需要说明的是，在利用等离子体增强化学气相沉积方法在第一凹槽208内填充第一牺牲层209之后，需要进行表面平坦化的步骤，以保证后续制作可动电极时的沉积步骤可以均匀地沉积金属。

请参考图10，在所述第二介质层228以及第一牺牲层209的表面形成可动电极212，所述可动电极212与底部电极205电学绝缘，所述可动电极212的位置与底部电极205对应，所述可动电极212位于通过第二导电插塞215与第二光线控制端204电连接。在形成可动电极212之前，需要对应于第二控制端204、可动电极212的位置形成第二导电插塞215。所述第二导电插塞215关于可动电极212的中心对称。所述第二导电插塞215贯穿所述第二介质层228、第一介质层207。所述可动电极212远离底部电极205的一侧具有光线反射面，用于反射光线。

请参考图15，为图10沿AA方向的剖面结构示意图。第一凹槽208形成于第二介质层228内，所述第一凹槽208内填充第一牺牲层209。可动电极212通过第二导电插塞215与第二控制端204电连接。所述第二导电插塞215关于可动电极212的中心对称分布。由于第二导电插塞215一方面用于将可动电极212电连接，另一方面，用于将后续形成的可动电极212悬空于后续形成的空腔内，并且支撑可动电极212运动。由于可动电极212在控制电路的静电力作用下偏移运动，设置所述第二导电插塞215应关于可动电极212的中心对称分布，这样保证可动电极212受到的静电力平衡。在保证可动电极212受到的静电力平衡的前提下，第二导电插塞215的数目还可以为3个或多个，其排布可以根据具体情况进行选择，在此不做详细的说明。

本实施例中，所述第一凹槽208以及位于第一凹槽208内的部分可动电极212形状为方形。在其他的实施例中，所述第一凹槽208以及位于第一凹槽208内的可动电极212形状还可以为其他的形状，例如圆形等。

所述可动电极212的材质选自金属，所述金属可以是银、铝、铜、钛、铂金、金、镍、或钴。所述可动电极212的厚度范围为500～10000埃。

下面请参考图10，由于可动电极212的材质为金属，为了防止制作工艺限制导致的金属表面不均匀或反复移动底部电极造成金属疲劳失效，作为优选实施例，在形成可动电极212之后，需要形成覆盖可动电极212的顶部绝缘层214、所述顶部绝缘层214的材质选择具有一定刚性的透明绝缘物质，以免影响可动电极212的光线反射面反光效果。所述顶部绝缘层214，用于可动电极212与后续形成的顶部电极电学绝缘。

参考图11，在所述第二介质层228、可动电极212上方形成第三介质层216，在所述第三介质层216内形成第二凹槽217，所述第二凹槽217的位置与第一凹槽208对应。所述第二凹槽217用于后续形成空腔的第二部分。

然后，在所述第二凹槽217内填充第二牺牲层218。所述第二凹槽217内的第二牺牲层218用于支撑后续形成的顶部电极，最终第二牺牲层218将与第一凹槽208内的第一牺牲层209被移除，以便所述第二凹槽217和第一凹槽208共同构成空腔。所述第二牺牲层218的材质应选用易移除的材质，即所述第二牺牲层218优选与第三介质层216以及可动电极212的材料具有较高刻蚀选择比的材料，这样在去除第二牺牲层218时可以不破坏其他不希望去除的物质。例如所述第二牺牲层218的材料可以为碳、锗或者聚酰胺(polyamide)。本实施例中，所述第二牺牲层218的材质选择与第一牺牲层209相同的材质，其制作方法可以参考形成第一牺牲层209的方法，并且，所述第二牺牲层218可以与第一牺牲层209在同一工艺步骤中移除。

然后，参考图12，在所述第三介质层216上形成第四介质层220，所述第四介质层220内形成有顶部电极230。所述顶部电极230位于第二凹槽217上方。

所述第四介质层220的材质为氧化硅、氮氧化硅、碳化硅、氮化硅或者其中的组合。

所述顶部电极230的结构请结合图3。所述顶部电极230为光栅，所述光栅包括至少两个栅条229，相邻的栅条229之间为栅孔223，所述栅孔223内填充有透明绝缘物质。所述栅孔223内填充的透明绝缘物质可以为氧化硅、氮氧化硅、碳化硅、氮化硅或者其中的组合。

所述栅条229的材质为金属，所述金属可以是银、铝、铜、钛、铂金、金、镍、钴或者其中的组合。所述可动电极212的厚度范围为500～10000埃。所述栅条229远离可动电极212的一侧为光线反射面。作为优选的实施例，所述栅条229的材质为与可动电极212相同的材质，这样栅条229的光线反射面的反射率与可动电极212的光线反射面的反射率相同。作为优选的实施例，所述栅条229的宽度等于所述栅孔223的宽度，这样入射光调制器的像素单元的光线额可以被等分为第一部分和第二部分，其中第一部分被栅条229反射，第二部分透过栅孔229入射至可动电极212的光线反射面。其中所述栅条229的宽度具体是指，位于两个栅孔229之间的栅条229的一侧到另一侧的距离。所述栅孔223的宽度是指，一个栅条229的一侧到与之相邻的另一栅条229的一侧距离。图12中栅条229的数目为5个，在实际中，栅条229的数目可以根据实际进行设置。

所述顶部电极230的栅条229通过第三导电插塞222与第三控制端203电连接。因此，在形成第四介质层220和顶部电极230之前，还需要进行金属化工艺，形成第三导电插塞222。具体的制作方法与现有技术相同，在此不做赘述。

然后，参考图13，刻蚀所述第四介质层220，形成通孔225，所述通孔225位于栅孔223内。所述通孔225露出所述第二牺牲层217表面。所述通孔225露出第二牺牲层218，所述通孔225用于通入气体或液体，进行去除第一牺牲层209和第二牺牲层218。所述通孔225深宽比不宜过大，以避免厚度沉积工艺难以将其封堵；也不宜过小，以免影响去除第一牺牲层209和第二牺牲层218的效果，所述深宽比根据要去除的牺牲层材质、厚度进行具体调节选择。本领域技术人员可以根据上述原则进行自由调制，并经过有限次实验获得较为优化的范围。本实施中，所述通孔225的深宽比范围为0.3～1.5。以第一牺牲层209和第二牺牲层218的材质为非晶碳为例，本实施例利用灰化工艺(干法刻蚀工艺的一种)去除非晶碳，具体为：在高温下(100～350摄氏度)，向所述通孔内通入氧离子，利用所述氧离子轰击非晶碳，将所述非晶碳氧化为气态的氧化物，这样可以有效将牺牲层去除，而不对其他结构造成损伤。

然后参考图14，然后去除第一凹槽208内的第一牺牲层(未示出)和第二凹槽217内的第二牺牲层(未示出)，在第四介质层表面形成覆盖层226，所述覆盖层226覆盖通孔(未示出)，将通孔封闭。在所述第一凹槽208内的第一牺牲层和第二凹槽217内的第二牺牲层被去除以后，第一凹槽208和第二凹槽217形成空腔219，其中第一凹槽208作为所述空腔219的第一部分，所述第二凹槽217作为所述空腔219的第二部分，可动电极212位于空腔219内。

所述覆盖层226用于封闭通孔，其材质可以为氧化硅、氮化硅或氮氧化硅或者其中的组合。作为优选的实施例，所述覆盖层226的材质与第四介质层220、第三介质层216、第二介质层228、第一介质层207的材质相同，并与第四介质层220、第三介质层216、第二介质层228、第一介质层207构成层间介质层227，用于各个电极以及导电插塞之间相互绝缘。

综上，本发明提供光调制器像素单元及其制作方法，本发明提供的光调制器像素单元能够对具有一定波长范围的三基色光线进行分时调节，实现色彩控制和灰度控制，更适用于微显示系统和平板显示系统。

本发明虽然已以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (17)

1.一种光调制器像素单元，其特征在于，包括：

衬底；

底部电极，位于衬底和顶部电极之间，所述底部电极与控制电路的第一控制端电连接；

顶部电极，位于所述衬底上，所述顶部电极与控制电路的第三控制端电连接，所述顶部电极为光栅，所述光栅包括至少两个栅条和位于相邻栅条之间的栅孔，所述栅条远离底部电极的表面为光线反射面；

可动电极，位于所述底部电极与顶部电极之间，所述可动电极与控制电路的第二控制端电连接，所述可动电极面向顶部电极的表面为光线反射面，所述可动电极能够沿垂直于光线反射面的方向移动，所述可动电极与顶部电极之间以及所述可动电极与底部电极之间具有电绝缘材料；

所述顶部电极、可动电极、底部电极位置相对应，所述可动电极面积小于顶部电极的面积，在控制电路控制下，所述可动电极的位置会发生偏移，分别位于第一位置、第二位置和第三位置，当可动电极位于第一位置时，入射至光调制器像素单元的第一光线的透过顶部电极的栅孔并经可动电极反射后的光线在顶部电极发生衍射；当可动电极在第二位置时，入射至光调制器像素单元的第二光线透过顶部电极的栅孔并经可动电极反射后的光线在顶部电极发生衍射；当可动电极在第三位置时，入射至光调制器像素单元的第三光线透过顶部电极的栅孔并经可动电极反射后的光线在顶部电极发生衍射，所述第一光线、第二光线、第三光线为三基色光线，所述光栅的栅条和栅孔宽度相同，所述栅孔的宽度范围为0.1～5微米。

2.如权利要求1所述的光调制器像素单元，其特征在于，所述控制电路位于所述衬底内，或所述控制电路形成于另一衬底内。

3.如权利要求1所述的光调制器像素单元，其特征在于，所述底部电极与所述衬底之间电学绝缘；所述顶部电极与所述衬底之间电学绝缘。

4.如权利要求1所述的光调制器像素单元，其特征在于，还包括：

层间介质层，位于所述衬底上；

空腔，位于层间介质层内，所述空腔具有空腔壁，所述空腔分为第一部分和第二部分，所述第一部分位于空腔的下部，第二部分位于空腔的上部；

所述底部电极位于所述空腔的第一部分与衬底之间的层间介质层内；

所述顶部电极位于空腔的第二部分上的层间介质层内；

所述可动电极位于所述空腔内，所述可动电极与所述空腔的空腔壁之间具有间隙，用于容纳可动电极的运动。

5.如权利要求1所述的光调制器像素单元，其特征在于，所述可动电极与顶部电极之间的电绝缘材料、以及可动电极与底部电极之间的电绝缘材料为层间介质层或者额外形成。

6.如权利要求5所述的光调制器像素单元，其特征在于，所述层间介质层或者额外形成的电绝缘材料为氧化硅、氮氧化硅、碳化硅、氮化硅或者其中的组合。

7.如权利要求4所述的光调制器像素单元，其特征在于，所述层间介质层内形成有多个第二导电插塞，所述多个第二导电插塞将第二控制端和可动电极电连接，所述多个第二导电插塞关于可动电极的中心对称。

8.如权利要求1所述的光调制器像素单元，其特征在于，所述顶部电极材质为金属，厚度范围为500～10000埃，所述金属为银、铝、铜、钛、铂金、金、镍、钴或者其中的组合。

9.如权利要求1所述的光调制器像素单元，其特征在于，所述可动电极的材质为金属，厚度范围为500～10000埃，所述金属为银、铝、铜、钛、铂金、金、镍、钴或者其中的组合。

10.如权利要求1所述的光调制器像素单元，其特征在于，所述栅条的材质与可动电极的材质相同。

11.一种光调制器像素单元的制作方法，其特征在于，包括：

提供衬底；

在所述衬底上形成底部电极，所述底部电极与控制电路的第一控制端电连接；在所述衬底上形成顶部电极，所述顶部电极与控制电路的第三控制端电连接，所述顶部电极为光栅，所述光栅包括至少两个栅条和位于相邻栅条之间的栅孔，所述栅条远离底部电极的表面为光线反射面；

在衬底上形成可动电极，所述可动电极位于所述底部电极与顶部电极之间，所述可动电极与控制电路的第二控制端电连接，所述可动电极与顶部电极之间以及所述可动电极与底部电极之间形成有电绝缘的材料，所述可动电极面向顶部电极的表面为光线反射面；

所述可动电极能够沿垂直于光线反射面的方向移动，分别移动至第一位置、第二位置和第三位置，当可动电极位于第一位置时，入射至光调制器像素单元的第一光线的透过顶部电极的栅孔并经可动电极反射后的光线在顶部电极发生衍射；当可动电极在第二位置时，入射至光调制器像素单元的第二光线透过顶部电极的栅孔并经可动电极反射后的光线在顶部电极发生衍射；当可动电极在第三位置时，入射至光调制器像素单元的第三光线透过顶部电极的栅孔并经可动电极反射后的光线在顶部电极发生衍射，所述第一光线、第二光线、第三光线为三基色光线，所述光栅的栅条和栅孔宽度相同。

12.如权利要求11所述的光调制器像素单元的制作方法，其特征在于，所述控制电路形成于所述衬底内或所述控制电路形成于另一衬底内。

13.如权利要求11所述的光调制器像素单元的制作方法，其特征在于，所述底部电极与所述衬底之间电学绝缘；所述顶部电极与所述衬底之间电学绝缘。

14.如权利要求11所述的光调制器像素单元的制作方法，其特征在于，还包括：

在所述衬底上形成层间介质层；

在层间介质层内形成空腔，所述空腔具有空腔壁，所述空腔分为第一部分和第二部分，所述第一部分位于空腔的下部，第二部分位于空腔的上部；

所述底部电极位于所述空腔的第一部分与衬底之间的层间介质层内；

所述顶部电极位于空腔的第二部分上的层间介质层内；

所述可动电极位于所述空腔内，所述可动电极与所述空腔的空腔壁之间具有间隙，用于容纳可动电极的运动。

15.如权利要求11所述的光调制器像素单元的制作方法，其特征在于，所述可动电极与顶部电极之间的电绝缘材料、以及可动电极与底部电极之间的电绝缘材料直接采用层间介质层或者通过额外工艺形成。

16.如权利要求14所述的光调制器像素单元的制作方法，其特征在于，还包括：

在所述层间介质层内形成多个第二导电插塞，所述多个第二导电插塞将第二控制端和可动电极电连接，所述多个第二导电插塞关于可动电极的中心对称。

17.如权利要求11所述的光调制器像素单元的制作方法，其特征在于，所述栅条的材质与可动电极的材质相同。

Images