HINTERGRUNDBACKGROUND
Die
vorliegende Erfindung betrifft bewegliche Mikrospiegel und Mikrospiegel-Arrays
für z.B.
Projektionsdisplays. Die US-Patente 5,835,256 und 6,046,840 von
Huibers und die US-Patentanmeldung 09/617,419 von Huibers et al.,
deren Inhalte durch Verweis hier einbezogen seien, offenbaren mikroelektromechanische
Vorrichtungen (MEMS) zur Steuerung von Lichtstrahlen, wie beispielsweise
einen optischen Schalter, und/oder ein Anzeigegerät (z.B.
ein Projektionsdisplay). Ein allgemeines Merkmal ist ein Mikrospiegelelement,
das beweglich ist, so daß es Licht
abhängig
vom Neigungswinkel des Mikrospiegelelements in unterschiedlichen
Winkeln ablenkt. In einem Typ eines konventionellen Direktbetrachtungs- oder
Projektionsdisplay-Systems
ist für
die Erzeugung eines Bildes ein Array aus reflektierenden Mikrospiegelelementen
vorgesehen. Typischerweise sind die Mikrospiegelelemente rechteckig
bzw. quadratisch und weisen entweder einen bestimmten Neigungswinkel
für den "EIN"-Zustand auf, und
sind im "AUS"-Zustand flach, oder sie haben für die "EIN"- und "AUS"-Zustände
dieselben Neigungswinkel, jedoch mit umgekehrten Vorzeichen.The
The present invention relates to movable micromirrors and micromirror arrays
for e.g.
Projection displays. U.S. Patents 5,835,256 and 6,046,840 to
Huibers and U.S. Patent Application 09 / 617,419 to Huibers et al.,
the contents of which are incorporated herein by reference, disclose microelectromechanical
Devices (MEMS) for controlling light rays, such as
an optical switch, and / or a display device (e.g.
a projection display). A general feature is a micromirror element,
that is movable, so that it is light
dependent
from the inclination angle of the micromirror element in different
Distracts angles. In a type of conventional direct viewing or
Projection display system
is for
the generation of an image is an array of reflective micromirror elements
intended. Typically, the micromirror elements are rectangular
or square and either have a certain angle of inclination
for the "ON" state, and
are flat in the "off" state, or they have for the "on" and "off" states
the same angles of inclination, but with opposite signs.
ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNGSUMMARY
THE INVENTION
Gemäß eines
Aspekts der Erfindung wird ein Projektionsdisplay bereitgestellt,
umfassend: ein Lichtquelle zum Liefern von Licht an ein Array aus
Mikrospiegeln; ein Array aus Mikrospiegeln, wobei jeder Mikrospiegel
eine Form aufweist, die durch smittelsmehrere Mikrospiegelseiten
definiert ist; wobei Licht von der Lichtquelle während dem Betrieb auf das Array
aus Mikrospiegeln auftrifft; und wobei das Array vier Seiten aufweist
und keine Mikrospiegelseiten parallel zu einer der Seiten des Arrays
sind.According to one
According to the invention, a projection display is provided,
comprising: a light source for supplying light to an array
Micromirrors; an array of micromirrors, each micromirror
has a shape formed by means of several micromirror sides
is defined; taking light from the light source while operating on the array
from micromirrors impinges; and wherein the array has four sides
and no micromirror sides parallel to one of the sides of the array
are.
Gemäß eines
weiteren Aspekts der Erfindung wird ein Rück- oder Frontprojektions-TV
bereitgestellt, umfassend: ein Array aus Mikrospiegeln, wobei die
Mikrospiegel Mikrospiegelplatten umfassen, die über Gelenke mit einem Substrat
verbunden sind, und wobei das Substrat, die Mikrospiegelplatten und
die Gelenke in unterschiedlichen Ebenen angeordnet sind; eine Lichtquelle
zur Lieferung von Licht an das Array aus Mikrospiegeln; einen Schirm,
auf dem das zu betrachtende Bild dargestellt wird; wobei Licht von
der Lichtquelle während
des Betriebs auf das Array aus Mikrospiegeln einfällt und
als das zu betrachtende Bild auf den Schirm gelenkt wird; wobei die
Mikrospiegel in der Lage sind, sich durch Pulsbreitenmodulation
zwischen einem Aus-Zustand
und einem Ein-Zustand zu bewegen, um das Bild auf dem Schirm zu
erzeugen; und wobei das Mikrospiegel-Array rechteckig mit vier Seiten
ist, und wobei in jedem Mikrospiegel des Arrays keine Mikrospiegelplattenseite
parallel zu einer der vier Seiten des Mikrospiegel-Arrays ist, und
wobei Licht, das von der Lichtquelle auf das Mikrospiegel-Array
einfällt
a) im wesentlichen senkrecht zu einer Seite des Mikrospiegel-Arrays
ist, b) im wesentlichen senkrecht zu einer Rotationsachse der Mikrospiegel
ist, und c) zu keiner der Mikrospiegelplattenseiten der Mikrospiegel
senkrecht ist.According to one
Another aspect of the invention is a back or front projection TV
comprising: an array of micromirrors, wherein the
Micromirror micromirror plates comprise, via joints with a substrate
and wherein the substrate, the micromirror plates and
the joints are arranged in different levels; a light source
for delivering light to the array of micromirrors; a screen,
on which the picture to be viewed is displayed; being light from
the light source during
of the operation is incident on the array of micromirrors and
when the image to be viewed is directed onto the screen; the
Micromirrors are able to adapt themselves by pulse width modulation
between an off state
and an on-state to move the image on the screen
produce; and wherein the micromirror array is rectangular with four sides
and in each micromirror of the array, there is no micromirror plate side
is parallel to one of the four sides of the micromirror array, and
being light coming from the light source onto the micromirror array
incident
a) substantially perpendicular to one side of the micromirror array
is, b) substantially perpendicular to an axis of rotation of the micromirrors
and c) to none of the micromirror plate sides of the micromirrors
is vertical.
Gemäß eines
weiteren Aspekts der Erfindung wird ein Rückprojektions-TV bereitgestellt,
umfassend: eine Bogenlampe zur Lieferung von Licht an einen Lichtmodulator,
der ein rechteckiges Array aus Mikrospiegeln aufweist; wobei die
Mikrospiegel des Arrays kachelförmige
aneinanderliegen, und jeder Mikrospiegel vier im wesentlichen geradlinige
Seiten aufweist, und wobei die Mikrospiegel im wesentlichen quadratisch
sind; einen Schirm, auf dem ein zu betrachtendes Bild dargestellt
wird; wobei während des
Betriebs ein Lichtstrahl von der Bogenlampe auf das Array aus Mikrospiegeln
einfällt
und als ein rechteckiges Bild auf den Schirm gerichtet wird; wobei
die Mikrospiegel des Arrays in der Lage sind, sich durch Pulsbreitenmodulation
zwischen einem Aus-Zustand und einem Ein-Zustand zu bewegen, um
ein Bild auf dem Schirm zu erzeugen; wobei sowohl die Ein- als auch
die Aus-Zustände
der Mikrospiegel sich in Stellungen befinden, die von einem nicht-ausgelenkten Zustand
verschieden sind; wobei die Ein-Stellung der Mikrospiegel 10 bis
15 Grad bezüglich
einer nicht-ausgelenkten Stellung beträgt; wobei keine der vier im
wesentlichen geraden Seiten der Mikrospiegel parallel zu einer der
Seiten des Arrays ist; wobei das betrachtete Bild vier Seiten aufweist;
wobei das Mikrospiegel-Array eine im wesentlichen rechteckige Form
aufweist; eine oder mehrere Linsen, um einen Lichtstrahl auf die
Mikrospiegel zu richten und zu fokussieren; wobei der Lichtstrahl
in einem Winkel von im wesentlichen 90 Grad zu wenigstens einer
Seite des rechteckigen Arrays einfällt; wobei der auf die Mikrospiegel
einfallende Lichtstrahl 10 bis 50 Grad bezüglich einer Linie aufweist,
die senkrecht zur Ebene der Mikrospiegel steht, wenn diese nicht
ausgelenkt sind; wobei die Mikrospiegel Mikrospiegelplatten umfassen,
die über
Gelenke mit einem Substrat verbunden sind; wobei das Substrat, die
Mikrospiegelplatten und die Gelenke in unterschiedlichen Ebenen
angeordnet sind; wobei die Mikrospiegel auf einem Raster positioniert
sind, das zu den Seiten des rechteckigen Arrays geneigt ausgerichtet
ist; wobei die Mikrospiegel auf einem Halbleitersubstrat angeordnet
sind, das ein Siliziumsubstrat ist; wobei die Mikrospiegel über darunterliegende
Gelenke mit dem Siliziumsubstrat durch ein elektrisch leitfähiges Material
verbunden sind; wobei die Mikrospiegel auf dem Siliziumsubstrat
mit zu den Mikrospiegeln benachbarten Schaltkreisen und Elektroden
ausgebildet sind; wobei zu jedem Mikrospiegel wenigstens zwei Elektroden
benachbart sind, wobei eine der zwei Elektroden für die elektrostatische
Ansteuerung des benachbarten Mikrospiegels in eine Aus-Stellung vorgesehen ist,
und eine andere der zwei Elektroden für eine elektrostatische Ansteuerung
des benachbarten Mikrospiegels in eine Ein-Stellung; wobei das Licht
in einem Winkel gerichtet wird, der im wesentlichen senkrecht zur
Schaltachse der Mikrospiegel liegt; wobei die Mikrospiegel in dem
Array Schaltachsen aufweisen, die in einem Winkel von 35 bis 60
Grad zu einer oder mehreren Seiten der Mikrospiegel liegen; wobei
die Mikrospiegel im wesentlichen keine Mikrospiegelseiten aufweisen,
die senkrecht zu dem einfallenden Lichtstrahl von der Lichtquelle
liegen; wobei der Mikrospiegel ein reflektierendes Material aufweist,
das Aluminium umfaßt;
wobei das Mikrospiegel-Array in einem Gehäuse mit einem lichtdurchlässigen Fenster
angeordnet ist, wobei das lichtdurchlässige Fenster aus Glas oder
Quarz besteht; wobei das Mikrospiegel-Array ein Array aus Schaltkreisen und
Elektroden auf einem Halbleitersubstrat aufweist, sowie einen Satz
von Bonding-Drähten
zur elektrischen Verbindung des Halbleitersubstrats mit dem Gehäuse; und
wobei der Projektions-TV ferner eine Optik mit mehreren Linsen aufweist,
die angeordnet sind, um das von den Mikrospiegeln reflektierte Licht
auf den Schirm zu projizieren.According to another aspect of the invention, there is provided a rear projection TV comprising: an arc lamp for providing light to a light modulator having a rectangular array of micromirrors; wherein the micromirrors of the array are tiled, and each micromirror has four substantially rectilinear sides, and wherein the micromirrors are substantially square; a screen on which an image to be viewed is displayed; during operation, a beam of light from the arc lamp impinges on the array of micromirrors and is directed onto the screen as a rectangular image; wherein the micromirrors of the array are capable of moving between an off-state and an on-state by pulse width modulation to produce an image on the screen; wherein both the on and off states of the micromirrors are at positions other than an undeflected state; wherein the on position of the micromirrors is 10 to 15 degrees with respect to a non-deflected position; wherein none of the four substantially straight sides of the micromirrors are parallel to one of the sides of the array; wherein the viewed image has four sides; wherein the micromirror array has a substantially rectangular shape; one or more lenses for directing and focusing a beam of light onto the micromirrors; wherein the light beam is incident at an angle of substantially 90 degrees to at least one side of the rectangular array; wherein the light beam incident on the micromirrors has 10 to 50 degrees with respect to a line perpendicular to the plane of the micromirrors when they are not deflected; the micromirrors comprising micromirror plates connected by joints to a substrate; the substrate, the micromirror plates and the joints being arranged in different planes; wherein the micromirrors are positioned on a grid which is inclined to the sides of the rectangular array; wherein the micromirrors are disposed on a semiconductor substrate that is a silicon substrate; wherein the micromirrors are connected via underlying joints to the silicon substrate by an electrically conductive material; wherein the micromirrors are formed on the silicon substrate with circuits and electrodes adjacent to the micromirrors; wherein at least two electrodes are adjacent to each micromirror, one of the two electrodes for the electrostatic drive of the adjacent th micromirror is provided in an off position, and another of the two electrodes for an electrostatic actuation of the adjacent micromirror in an on position; the light being directed at an angle substantially perpendicular to the switching axis of the micromirrors; wherein the micromirrors in the array have switching axes that are at an angle of 35 to 60 degrees to one or more sides of the micromirrors; the micromirrors having substantially no micromirror sides perpendicular to the incident light beam from the light source; wherein the micromirror comprises a reflective material comprising aluminum; wherein the micromirror array is disposed in a housing having a translucent window, the translucent window being made of glass or quartz; wherein the micromirror array comprises an array of circuits and electrodes on a semiconductor substrate, and a set of bonding wires for electrically connecting the semiconductor substrate to the housing; and wherein the projection TV further comprises multi-lens optics arranged to project the light reflected from the micromirrors onto the screen.
Außerdem weist
die Erfindung folgende zusätzliche
Aspekte auf:
Um die Lichtbeugung entlang der Schaltrichtung
und insbesondere Lichtbeugung in den Eintrittkegel der Sammeloptik
zu minimieren, sind in der vorliegenden Erfindung Mikrospiegel vorgesehen,
die nicht rechteckig sind ("rechteckig", wie es hier verwendet
wird, umfaßt
auch quadratische Mikrospiegel). Der hier verwendete Begriff "Beugung" bezeichnet die Streuung
von Licht an einer periodischen Struktur, wobei das Licht nicht
notwendigerweise monochromatisch oder phasenkohärent ist. Um die Kosten der
Beleuchtungsoptik und die Größe der Display-Einheit der
vorliegenden Erfindung zu minimieren, wird zudem die Lichtquelle
senkrecht zu den Zeilen (oder Spalten) des Arrays angeordnet, und/oder
die Lichtquelle wird senkrecht zu einer Seite des Rahmens plaziert,
der den aktiven Bereich des Arrays begrenzt. Obgleich er senkrecht
zu den Zeilen (oder Spalten) und/oder der Seite des aktiven Bereichs
verläuft,
sollte der einfallende Lichtstrahl jedoch nicht senkrecht zu den
Seiten der einzelnen Mikrospiegel in dem Array verlaufen. Senkrechte
Seiten bewirken, daß einfallendes
Licht entlang der Richtung der Mikrospiegel-Umschaltung gebeugt
wird, und resultieren in einem Lichtverlust im "EIN"-Zustand,
selbst wenn der Mikrospiegel sich im "AUS"-Zustand
befindet. Diese Lichtbeugung vermindert das Kontrastverhältnis des
Mikrospiegels.In addition, the invention has the following additional aspects:
In order to minimize the diffraction of light along the switching direction and in particular diffraction of light into the collecting cone of the collection optics, micromirrors are provided in the present invention which are not rectangular ("rectangular" as used herein also includes square micromirrors). As used herein, the term "diffraction" refers to the scattering of light on a periodic structure, where the light is not necessarily monochromatic or phase coherent. In addition, to minimize the cost of the illumination optics and the size of the display unit of the present invention, the light source is placed perpendicular to the rows (or columns) of the array, and / or the light source is placed perpendicular to a side of the frame that surrounds the light source limited active area of the array. However, although it is perpendicular to the rows (or columns) and / or the active area side, the incident light beam should not be perpendicular to the sides of the individual micromirrors in the array. Vertical sides cause incident light to be diffracted along the direction of micromirror switching and result in light loss in the "ON" state even when the micromirror is in the "OFF" state. This diffraction reduces the contrast ratio of the micromirror.
Die
vorliegende Erfindung optimiert das Kontrastverhältnis des Mikrospiegel-Arrays,
so daß Mikrospiegel,
wenn sie sich in ihrem "AUS"-Zustand befinden,
eine minimale Lichtmenge in den Raumbereich senden, in den Licht
gelenkt wird, wenn sich Mikrospiegel in ihrem "EIN"-Zustand befinden.
Insbesondere umfaßt
die vorliegende Erfindung eine spezielle Anordnung von Lichtquelle
und einfallendem Lichtstrahl, sowie speziell ausgebildeten Mikrospiegel
in dem Array, die die Lichtbeugung in den Eintrittskegel der Projektionsoptik
(oder Betrachtungsoptik) minimieren, so daß ein verbessertes Kontrastverhältnis ermöglicht wird.
Der Aufbau und die Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung minimieren zudem
auch nicht-reflektierende
Bereiche in dem Array, indem ein enges Aneinanderliegen der Mikrospiegel
ermöglicht
wird und damit ein hoher Füllfaktor,
mit geringer Beugung vom "AUS"-Zustand in den "EIN"-Zustand, selbst
dann, wenn das Array entlang der Achse der Mikrospiegel-Periodizität beleuchtet wird.
Das heißt,
die Ausgestaltung optimiert das Kontrastverhältnis durch geneigte Seiten,
die nicht parallel zur Rotationsachse der Mikrospiegel liegen, und optimiert
den Füllfaktor
durch Gelenke, die einen relativ geringen Flächenbedarf haben und es benachbarten
Mikrospiegeln ermöglichen,
kachelartig mit nur geringem Verlust durch nicht reflektierende
Flächen
aneinander zu liegen. Die Mikrospiegelstrukturen und Ausgestaltungen
der verschiedenen Beispiele der Erfindung verringern auch ein Übersprechen zwischen
benachbarten Mikrospiegeln, wenn Mikrospiegel elektrostatisch abgelenkt
werden.The
present invention optimizes the contrast ratio of the micromirror array,
so that micromirror,
when they are in their "off" state,
send a minimal amount of light into the room area, into the light
is steered when micromirrors are in their "ON" state.
In particular
the present invention a special arrangement of light source
and incident light beam, as well as specially designed micromirrors
in the array, which diffracts the light into the entrance cone of the projection optics
Minimize (or viewing optics), so that an improved contrast ratio is made possible.
The structure and the embodiment of the present invention also minimize
also non-reflective
Areas in the array, by a close juxtaposition of the micromirrors
allows
and thus a high fill factor,
with low diffraction from the "OFF" state to the "ON" state, itself
when the array is illuminated along the axis of micromirror periodicity.
This means,
the embodiment optimizes the contrast ratio by inclined sides,
which are not parallel to the axis of rotation of the micromirrors, and optimized
the fill factor
through joints that have a relatively small area requirement and adjacent it
Enable micromirrors,
tiled with little loss due to non-reflective
surfaces
to lie to each other. The micromirror structures and configurations
The various examples of the invention also reduce crosstalk between
adjacent micromirrors when micromirror deflected electrostatically
become.
Ein
weiterer Aspekt der Erfindung besteht in einem Mikrospiegel-Array,
bei dem die einzelnen Mikrospiegel sich asymmetrisch um einen flachen
oder nicht-ausgelenkten Zustand neigen. Dadurch, daß der "AUS"-Zustand der Mikrospiegel
einem Winkel entspricht, der kleiner ist als der gegensätzliche
Winkel des Mikrospiegels im "EIN"-Zustand wird a)
die Lichtmenge minimiert, die von den Rändern der Mikrospiegel gebeugt
wird und in die Sammeloptik eintritt, wird b) die Lichtmenge minimiert,
die von unterhalb des Mikrospiegels gestreut wird und in die Sammeloptik
eintritt, wird c) das Wandern von Mikrospiegeln verringert, wodurch
die Möglichkeit
minimiert wird, daß benachbarte
Mikrospiegel aneinander stoßen,
was es wiederum ermöglicht,
den Spalt zwischen den Mikrospiegeln zu verringern und den Füllfaktor
des Mikrospiegel-Arrays zu vergrößern, und kann
d) der Ablenkwinkel der Mikrospiegel in größerem Ausmaß vergrößert werden als bei Mikrospiegel-Array-Anordnungen
mit gleichem Ablenkwinkel für
den EIN- und den AUS-Zustand.One
Another aspect of the invention is a micromirror array.
in which the individual micromirrors are asymmetrically around a flat
or non-deflected state. Due to the fact that the "OFF" state of the micromirror
corresponds to an angle smaller than the opposite one
The angle of the micromirror in the "ON" state becomes a)
minimizes the amount of light diffracted by the edges of the micromirrors
and enters the collection optics, b) the amount of light is minimized,
which is scattered from below the micromirror and into the collection optics
c) the migration of micromirrors is reduced, whereby
the possibility
is minimized that adjacent
Micro mirror collide,
which in turn makes it possible
to reduce the gap between the micromirrors and the fill factor
of the micromirror array, and can
d) the deflection angle of the micromirrors is increased to a greater extent than micromirror array arrangements
with the same deflection angle for
the ON and OFF states.
Ein
weiterer Aspekt der Erfindung ist ein Gehäuse (bzw. eine Packung) für das Mikrospiegel-Array,
das einen lichtdurchlässigen
Bereich aufweist, der nicht parallel zum Substrat ist, auf dem die
Mikrospiegel gebildet sind. Der lichtdurchlässige Bereich kann aus jedem
geeigneten Material bestehen, wie beispielsweise einer Platte aus
Glas, Quarz oder Polymer, und ermöglicht es, eine Spiegelreflexion
vom lichtdurchlässigen
Substrat in Richtungen zu lenken, die sich von jenen unterscheiden,
die aus einer parallelen lichtdurchlässigen Platte in dem Gehäuse resultieren.
Vorzugsweise wird die Spiegelreflexion ausreichend weit von der
Sammeloptik weggelenkt, so daß eine
Vergrößerung des
Beleuchtungskegels verhindert, daß die Spiegelreflexion in die
Sammeloptik eintritt.Another aspect of the invention is a package (or package) for the micromirror array that has a transmissive region that is not parallel to the substrate on which the micromirrors are formed. The translucent region may be made of any suitable material, such as a plate of glass, quartz, or polymer, and allows a mirror reflection from the translucent substrate to be directed in directions, which differ from those resulting from a parallel translucent plate in the housing. Preferably, the specular reflection is deflected sufficiently far away from the collection optics, so that an enlargement of the illumination cone prevents the specular reflection from entering the collection optics.
Ein
weiterer Aspekt der Erfindung ist ein Projektionssystem umfassend
ein Array aus aktiven Mikrospiegeln, die in einer rechteckigen Form
angeordnet sind, wobei die Mikrospiegel in der Lage sind, um eine
Schaltachse zwischen einem AUS-Zustand und einem EIN-Zustand zu
rotieren, wobei die Mikrospiegel Pixeln eines betrachteten Bildes
entsprechen; eine Lichtquelle, die Licht auf das Array aus Mikrospiegeln
richtet, wobei die Lichtquelle so angeordnet ist, daß sie Licht
nicht senkrecht zu wenigstens zwei Seiten jedes Mikrospiegels lenkt,
und, betrachtet in einer Draufsicht auf die Mikrospiegel, parallel
zu wenigstens zwei anderen Seiten jedes Mikrospiegels; sowie eine
Sammeloptik, die ausgelegt ist, Licht von den Mikrospiegeln in einem
EIN-Zustand zu empfangen.One
Another aspect of the invention is a projection system comprising
an array of active micromirrors that are in a rectangular shape
are arranged, wherein the micromirrors are able to a
Switching axis between an OFF state and an ON state
rotate, the micromirrors being pixels of a viewed image
correspond; a light source that emits light onto the array of micromirrors
directed, wherein the light source is arranged so that they light
not perpendicular to at least two sides of each micromirror,
and, viewed in a plan view of the micromirrors, in parallel
to at least two other sides of each micromirror; as well as one
Collecting optics that is designed to light from the micromirrors in one
ON state to receive.
Ein
weiterer Aspekt der Erfindung besteht in einem Projektionssystem,
das ein Array aus Mikrospiegeln umfaßt, wobei jeder Mikrospiegel
einem Pixel in einem betrachteten Bild entspricht und eine Form
eines konkaven Polygons oder einer oder mehrerer nicht rechteckiger
Parallelogramme aufweist; eine Lichtquelle, um Licht auf das Array
aus Mikrospiegeln zu richten; sowie eine Sammeloptik, die ausgelegt
ist, um Licht zu empfangen, das von den Mikrospiegeln reflektiert
wird.One
Another aspect of the invention consists in a projection system,
comprising an array of micromirrors, each micromirror
corresponds to a pixel in a viewed image and a shape
a concave polygon or one or more non-rectangular ones
Has parallelograms; a light source to light on the array
from micromirrors; as well as a collection look that designed
is to receive light that reflects off the micromirrors
becomes.
Ein
weiterer Aspekt der Erfindung besteht in einem Projektionssystem,
das eine Lichtquelle umfaßt,
um einen einfallenden Lichtstrahl zu erzeugen, ein Array aus beweglichen
reflektierenden Elementen, und eine Sammeloptik zum Projizieren
von Licht von dem Array, wobei ein von dem Projektionssystem projiziertes
Bild auf einem Ziel als rechteckiges Bild erscheint, wobei das Bild
aus Tausenden bis Millionen von Pixel gebildet ist, wobei jedes
Pixel die Form eines konkaven Polygons aufweist, eines einzelnen nicht
rechteckförmigen
Parallelogramms, oder einer Anordnung von nicht rechteckförmigen Parallelogrammen.One
Another aspect of the invention consists in a projection system,
which comprises a light source,
to create an incident beam of light, an array of moving beams
reflective elements, and a collection optics for projecting
of light from the array, one projected by the projection system
Picture appears on a target as a rectangular image, taking the picture
Made up of thousands to millions of pixels, each one
Pixel has the shape of a concave polygon, not a single one
rectangular
Parallelogram, or an array of non-rectangular parallelograms.
Ein
weiterer Aspekt der Erfindung besteht in einem Projektionssystem,
das eine Lichtquelle umfaßt,
ein Array aus beweglichen Mikrospiegelelementen und eine Sammeloptik,
wobei jedes Mikrospiegelelement in dem Array eine Schaltachse aufweist,
die im wesentlichen parallel zu wenigstens einer Seite des aktiven
Bereichs des Arrays ist und in einem Winkel zwischen 35 und 60 Grad
zu einer oder mehreren Seiten des Mikrospiegelelements liegt.One
Another aspect of the invention consists in a projection system,
which comprises a light source,
an array of movable micromirror elements and collection optics,
wherein each micromirror element in the array has a switching axis,
substantially parallel to at least one side of the active one
Area of the array is and at an angle between 35 and 60 degrees
lies to one or more sides of the micromirror element.
Ein
weiterer Aspekt der Erfindung besteht in einem Projektionssystem
umfassend eine Lichtquelle und ein Array aus beweglichen Mikrospiegelelementen,
wobei jedes Mikrospiegelelement eine Vorderseite aufweist, die nicht
senkrecht zum einfallenden Lichtstrahl steht und zu keiner Seite
des aktiven Bereichs senkrecht steht, so daß eine Vergrößerung des
Kontrastverhältnisses
um einen Faktor 2 bis 10 erreicht wird, verglichen mit Mikrospiegelelementen mit
Seiten, die senkrecht zu dem einfallenden Lichtstrahl stehen.One
Another aspect of the invention is a projection system
comprising a light source and an array of movable micromirror elements,
wherein each micromirror element has a front side which is not
is perpendicular to the incident light beam and to no side
of the active region is perpendicular, so that an enlargement of the
contrast ratio
by a factor of 2 to 10 compared to micromirror elements with
Pages that are perpendicular to the incoming light beam.
Ein
weiterer Aspekt der Erfindung ist ein Projektionssystem umfassend
eine Lichtquelle, eine Sammeloptik, und ein Array aus beweglichen
Mikrospiegelelementen, wobei das Projektionssystem ein Beugungsmuster
aufweist, das im wesentlichen jenem entspricht, das in 21C gezeigt ist.Another aspect of the invention is a projection system comprising a light source, a collection optics, and an array of movable micromirror elements, the projection system having a diffraction pattern substantially similar to that found in FIG 21C is shown.
Ein
anderer Aspekt der Erfindung ist ein Projektionssystem umfassend
eine Lichtquelle und ein rechteckiges Array aus beweglichen Mikrospiegelelementen,
wobei die Mikrospiegel in der Lage sind, sich zwischen einem EIN-Zustand
und einem AUS-Zustand zu bewegen, und in der Lage sind, in dem EIN-Zustand
Licht in einen vorbestimmten Raumbereich zu reflektieren, wobei
die Lichtquelle so angeordnet ist, daß sie Licht in einem Winkel
von im wesentlichen 90 Grad zu wenigstens einer Seite des von dem
Array definierten Rechtecks lenkt, und wobei im wesentlichen kein
gebeugtes Licht in den vorbestimmten Raumbereich eintritt, wenn
die Mikrospiegel sich in dem AUS-Zustand befinden.One
Another aspect of the invention is a projection system comprising
a light source and a rectangular array of movable micromirror elements,
wherein the micromirrors are capable of being between an ON state
and an OFF state, and are capable of being in the ON state
Reflecting light in a predetermined area of space, where
the light source is arranged to light at an angle
from substantially 90 degrees to at least one side of the
Array defined rectangles deflects, and wherein essentially no
diffracted light enters the predetermined space area when
the micromirrors are in the OFF state.
Ein
weiterer Aspekt der Erfindung ist ein Verfahren zum Projizieren
eines Bildes auf ein Ziel, umfassend: Lenken eines Lichtstrahls
auf ein rechteckiges Array aus Mikrospiegeln, wobei der Lichtstrahl
in einem Winkel auf die Vorderseite des rechteckigen Arrays gerichtet
wird, der in einem Bereich von 90 Grad plus oder minus 40 Grad liegt,
und wobei die Mikrospiegel in dem Array als Polygone ausgebildet sind
und so angeordnet sind, daß der
Lichtstrahl auf alle Polygonseiten unter einem Winkel auftrifft,
der nicht 90 Grad beträgt;
sowie Projizieren des Lichtes von den Mikrospiegeln auf ein Ziel,
um darauf ein Bild zu erzeugen.One
Another aspect of the invention is a method for projecting
an image on a target, comprising: directing a light beam
on a rectangular array of micromirrors, where the light beam
directed at an angle to the front of the rectangular array
which is in a range of 90 degrees plus or minus 40 degrees,
and wherein the micromirrors are formed in the array as polygons
and are arranged so that the
Light beam hits all polygon sides at an angle,
which is not 90 degrees;
and projecting the light from the micromirrors to a target,
to create an image on it.
Ein
weiterer Teil der Erfindung besteht in einem Projektionssystem umfassend
eine Lichtquelle, eine Lichtsammeloptik und ein Array aus Mikrospiegeln,
die angeordnet sind, um einen Lichtstrahl von der Lichtquelle räumlich zu
modulieren, wobei das Array auf einem Substrat ausgebildet ist und
so aufgebaut ist, daß jeder
Mikrospiegel in der Lage ist, sich in einer ersten Stellung zu befinden,
wenn er nicht angesprochen (bzw. angesteuert) wird, wobei jeder
Mikrospiegel in der Lage ist, sich in eine EIN-Stellung zu bewegen,
in der Licht in die Lichtsammeloptik für das Array gelenkt wird, und
in der Lage ist, sich in eine gegensätzliche Richtung in eine AUS-Stellung
zu bewegen, um Licht von der Lichtsammeloptik wegzulenken, wobei
sowohl die EIN- als auch die AUS-Stellungen sich von der ersten
Stellung unterscheiden und wobei die EIN-Stellung in einem Winkel
bezüglich
der ersten Stellung liegt, der sich von der AUS-Stellung unterscheidet.Another part of the invention consists in a projection system comprising a light source, a light collection optic and an array of micromirrors arranged to spatially modulate a light beam from the light source, the array being formed on a substrate and constructed so that each one Micro-mirror is able to be in a first position when it is not addressed, each micromirror is able to move to an ON position in the light in the light collection optics for the Array is steered, and in the The position is to move in an opposite direction to an OFF position to deflect light away from the light collection optics, wherein both the ON and OFF positions are different from the first position and wherein the ON position is at an angle with respect to the first position, which differs from the OFF position.
Ein
weiterer Aspekt der Erfindung ist ein Verfahren zur räumlichen
Modulation eines Lichtstrahls umfassend: Lenken eines Lichtstrahls
von einer Lichtquelle auf eine Lichtsammeloptik über ein Array aus Mikrospiegeln,
die angeordnet sind, um den Lichtstrahl von der Lichtquelle räumlich zu
modulieren, wobei das Array auf einem Substrat ausgebildet ist und
jeder Mikrospiegel sich in einer ersten Stellung befindet, wenn
er nicht moduliert ist, sowie Modulieren der Mikrospiegel in dem
Array, so daß jeder Mikrospiegel
sich in eine EIN-Stellung bewegt, in der Licht zu der Lichtsammeloptik
für das
Array gelenkt wird, und sich in eine AUS-Stellung bewegt, um Licht von
der Lichtsammeloptik wegzulenken, wobei sich sowohl die EIN- als
auch die AUS-Stellung von der ersten Stellung unterscheiden und
die EIN-Stellung einer Größe eines
Winkels relativ zur ersten Stellung entspricht, die unterschiedlich
ist von der Größe eines
Winkels in der AUS-Stellung.One
Another aspect of the invention is a method for spatial
Modulation of a light beam comprising: directing a light beam
from a light source to a light collection optic via an array of micromirrors,
which are arranged to spatially to the light beam from the light source
modulate, wherein the array is formed on a substrate and
each micromirror is in a first position when
he is not modulated, as well as modulating the micromirrors in the
Array, so every micromirror
moves into an ON position, in the light to the light collection optics
for the
Array is steered, and moved to an OFF position to light from
The light collection optics wegschulenken, with both the EIN- as
also distinguish the OFF position from the first position and
the ON position of a size one
Angle corresponds to the first position, the different
is the size of one
Winkels in the OFF position.
Ein
weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung besteht in einem auf
einem Substrat ausgebildeten optischen mikromechanischen Element
mit einer EIN-Stellung bei einer ersten Größe eines Winkels relativ zum
Substrat, mit einer AUS-Stellung bei einer zweiten Größe eines
Winkels zum Substrat, wobei die erste und die zweite Größe unterschiedlich sind,
und mit einer dritten Stellung, die im wesentlichen parallel zum
Substrat ist, wobei sowohl die EIN-als auch die AUS-Stellung definiert
sind durch ein Anschlagen der optischen mikromechanischen Elemente
gegen das Substrat oder gegen auf dem Substrat ausgebildete Struktur.One
Another aspect of the present invention consists in one
a substrate formed optical micromechanical element
with an ON position at a first magnitude of an angle relative to
Substrate, with an OFF position at a second size of a
Angle to the substrate, where the first and second sizes are different,
and with a third position substantially parallel to
Substrate is defined with both the ON and the OFF position
are by striking the optical micromechanical elements
against the substrate or against structure formed on the substrate.
Ein
weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur
Modulation von Licht umfassend das Reflektieren von Licht von einem
Array aus auslenkbaren Mikrospiegeln, die auf einem planen Substrat
angeordnet sind; wobei die Mikrospiegel in entweder eine erste Stellung
oder eine zweite Stellung geneigt werden; wobei der Winkel, der
zwischen der ersten Stellung und dem Subtrat gebildet wird und der
Winkel, der zwischen der zweiten Stellung und dem Substrat gebildet
wird, im wesentlichen unterschiedlich sind.One
Another aspect of the present invention is a method for
Modulation of light comprising reflecting light from one
Array of deflectable micromirrors mounted on a flat substrate
are arranged; the micromirrors being in either a first position
or a second position inclined; where the angle, the
is formed between the first position and the subtrate and the
Angle formed between the second position and the substrate
is essentially different.
Ein
weiterer Teil der Erfindung ist ein Verfahren zur Modulation von
Licht umfassend eine Lichtquelle, ein planes Lichtmodulations-Array
umfassend auslenkbare Elemente und eine Sammeloptik, wobei die Elemente
in dem Array wahlweise in wenigstens zwei Zustände versetzt werden, wobei
die Elemente im ersten Zustand das Licht von der Lichtquelle in
einem ersten Winkel in die Sammeloptik lenken, und wobei die Elemente
im zweiten Zustand das Licht von der Lichtquelle in einem zweiten
Winkel in die Sammeloptik lenken, wobei ein dritter Winkel Licht
repräsentiert,
das von dem Array reflektiert wird als ob sie eine Mikrospiegeloberfläche wäre, wobei
der Unterschied zwischen dem ersten und dem dritten sowie dem zweiten
und dem dritten Winkel im wesentlichen verschieden ist.One
Another part of the invention is a method for the modulation of
Light comprising a light source, a planar light modulation array
comprising deflectable elements and a collection optic, wherein the elements
optionally in at least two states in the array, where
the elements in the first state the light from the light source in
direct a first angle into the collection optics, and where the elements
in the second state, the light from the light source in a second
Steer angles in the collection optics, with a third angle light
represents
which is reflected by the array as if it were a micromirror surface, where
the difference between the first and the third and the second
and the third angle is substantially different.
Ein
weiterer Aspekt der Erfindung ist ein Projektionssystem umfassend
eine Lichtquelle zur Erzeugung eines Lichtstrahls; ein Mikrospiegel-Array umfassend
mehrere Mikrospiegel, die in einem Pfad des Lichtstrahls vorgesehen
sind; sowie eine Sammeloptik, die in einem Pfad des Lichtstrahls
liegt, nachdem der Lichtstrahl auf das Mikrospiegel-Array einfällt und
von den mehreren Mikrospiegeln als ein Muster von Mikrospiegeln
im "EIN"-Zustand und im "AUS"-Zustand
in dem Array reflektiert wird; wobei das Mikrospiegel-Array ein
Substrat umfasst, das Array aus Mikrospiegeln von dem Substrat getragen wird,
und jeder Mikrospiegel in der Lage ist, sich in eine EIN-Stellung
und eine AUS-Stellung aus einer nicht-ausgelenkten Stellung zu bewegen,
wobei die EIN-Stellung bezüglich
der nicht-ausgelenkten
Stellung einen anderen Winkel aufweist als die AUS-Stellung.One
Another aspect of the invention is a projection system comprising
a light source for generating a light beam; comprising a micromirror array
several micromirrors, which are provided in a path of the light beam
are; as well as a collection optic, in a path of the light beam
lies after the light beam is incident on the micromirror array and
from the multiple micromirrors as a pattern of micromirrors
in the "ON" state and in the "OFF" state
is reflected in the array; wherein the micromirror array is a
Substrate, the array of micromirrors is carried by the substrate,
and every micromirror is able to turn into an ON position
and to move an OFF position from a non-deflected position,
wherein the ON position with respect
the undeflected
Position has a different angle than the OFF position.
Ein
anderer Teil der Erfindung ist ein Verfahren zum Projizieren eines
Bildes auf ein Ziel, umfassend: Lenken eines Lichtstrahls von einer
Lichtquelle auf ein Mikrospiegel-Array; Modulieren der Mikrospiegel
jeweils in eine EIN- oder AUS-Stellung, wobei in der EIN-Stellung
Mikrospiegel Licht zur Sammeloptik lenken, die angeordnet ist, um
von Licht von den Mikrospiegeln in ihrer EIN-Stellung aufzunehmen,
wobei das Muster der Mikrospiegel in ihrem EIN- und AUS-Zustand ein Bild erzeugt und
die Stellung der Mikrospiegel in ihrer EIN-Stellung bei einer unterschiedlichen
Größe eines
Winkels liegt verglichen zur Größe des Winkels
der Mikrospiegel in ihrer AUS-Stellung.One
Another part of the invention is a method for projecting a
Image on a target, comprising: directing a light beam from one
Light source on a micromirror array; Modulate the micromirrors
each in an ON or OFF position, wherein in the ON position
Micromirror directing light to the collection optics, which is arranged to
of light from the micromirrors in their ON position,
wherein the pattern of the micromirrors generates an image in their ON and OFF states, and
the position of the micromirrors in their ON position at a different
Size of one
Angle is compared to the size of the angle
the micromirror in its OFF position.
Ein
weiterer Teil der Erfindung ist ein Verfahren zur räumlichen
Modulation eines Lichtstrahls umfassend Lenken eines Lichtstrahls
auf ein Array aus Mikrospiegeln, wobei die Mikrospiegel in der Lage sind,
sich in eine erste oder zweite Stellung zu bewegen, wobei in der
ersten Stellung die Mikrospiegel einen Teil des auf sie einfallenden
Lichtstrahls in eine Sammeloptik lenken, und wobei der minimale
Abstand zwischen benachbarten Mikrospiegeln, wenn sich diese in
der zweiten Stellung befinden, kleiner ist als der minimale Abstand
zwischen den benachbarten Mikrospiegeln, wenn sich diese in der
ersten Stellung befinden.One
Another part of the invention is a method for spatial
Modulation of a light beam comprising directing a light beam
onto an array of micromirrors, where the micromirrors are able
to move to a first or second position, wherein in the
first position the micromirrors a portion of the incident on them
Direct light beam into a collection optic, and wherein the minimum
Distance between adjacent micromirrors, if they are in
the second position is less than the minimum distance
between the adjacent micromirrors, when these in the
first position.
Ein
anderer Aspekt der Erfindung ist eine Vorrichtung umfassend ein
Substrat, auf das eine bewegliche reflektierende oder beugende mikromechanische
Vorrichtung gebildet ist; ein Gehäuse, welches das Substrat mit
der beweglichen mikromechanischen Vorrichtung aufnimmt, wobei das
Gehäuse ein
optisch durchlässiges
Fenster aufweist, das nicht parallel zum Substrat liegt.Another aspect of the invention is one Apparatus comprising a substrate on which a movable reflective or diffractive micromechanical device is formed; a housing which receives the substrate with the movable micromechanical device, wherein the housing has an optically transmissive window, which is not parallel to the substrate.
Ein
weiterer Teil der Erfindung ist ein Projektionssystem umfassend
eine Lichtquelle, eine Lichtsammeloptik, ein Substrat, auf das eine
bewegliche reflektierende oder beugende mikromechanische Vorrichtung
gebildet ist; ein Gehäuse,
das das Substrat mit der beweglichen mikromechanischen Vorrichtung
aufnimmt; wobei das Gehäuse
ein optisch durchlässiges
Fenster aufweist, das nicht parallel zum Substrat liegt, wobei die
gepackte mikromechanische Vorrichtung in einem Pfad eines Lichtstrahls von
der Lichtquelle angeordnet ist, um das Licht von dem Lichtstrahl
zu modulieren, und die Sammlungsoptik das modulierte Licht sammelt.One
Another part of the invention is a projection system comprising
a light source, a light collection optic, a substrate on which a
movable reflective or diffractive micromechanical device
is formed; a housing,
this is the substrate with the mobile micromechanical device
receives; the case
an optically transparent
Window, which is not parallel to the substrate, wherein the
packed micromechanical device in a path of a light beam of
the light source is arranged to receive the light from the light beam
and the collection optics collect the modulated light.
Ein
weiterer Teil der Erfindung besteht in einem Projektor umfassend
eine Lichtquelle, eine gepackte (bzw. gekapselte) MEMS-Vorrichtung
mit einem Substrat mit einer darauf befindlichen mikromechanischen
Vorrichtung und einem Fenster in dem Gehäuse, das bezüglich dem
Substrat geneigt angeordnet ist, sowie einer Sammeloptik, die ausgelegt ist,
um Licht von der Lichtquelle nach der Modulation durch die gekapselte
MEMS-Vorrichtung aufzunehmen.One
Another part of the invention consists in a projector comprising
a light source, a packaged (or encapsulated) MEMS device
with a substrate having a micromechanical thereon
Device and a window in the housing, with respect to the
Substrate is arranged inclined, and a collection optics, which is designed
to light from the light source after the modulation by the encapsulated
Record MEMS device.
Ein
weiterer Aspekt der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung
eines Mikrospiegels umfassend Bereitstellen eines Substrats; Abscheiden
und Strukturieren einer ersten Opferschicht auf dem Substrat; Abscheiden
wenigstens einer Gelenkschicht auf der Opferschicht und Strukturieren
der wenigstens einen Gelenkschicht, um wenigstens ein Biegegelenk auszubilden;
Abscheiden und Strukturieren einer zweiten Opferschicht; Abscheiden
wenigstens einer Spiegelschicht auf der zweiten Opferschicht und
Strukturieren der wenigstens einen Spiegelschicht, um ein Spiegelelement
zu bilden; und Entfernen der ersten und der zweiten Opferschicht,
um den Mikrospiegel freizulegen.One
Another aspect of the invention is a method for the production
a micromirror comprising providing a substrate; secrete
and patterning a first sacrificial layer on the substrate; secrete
at least one joint layer on the sacrificial layer and structuring
the at least one hinge layer to form at least one flexure hinge;
Depositing and patterning a second sacrificial layer; secrete
at least one mirror layer on the second sacrificial layer and
Patterning the at least one mirror layer around a mirror element
to build; and removing the first and second sacrificial layers,
to expose the micromirror.
Ein
weiterer Aspekt der Erfindung ist eine optische mikromechanische
Vorrichtung umfassend ein Substrat; eine erste Säule auf dem Substrat; ein Biegegelenk,
wobei sich ein vorderes Ende des Biegegelenks auf der Säule befindet;
eine zweite Säule,
die an dem hinteren Ende des Biegegelenks angebracht ist; und eine
an der zweiten Säule
angebrachten Platte.One
Another aspect of the invention is an optical micromechanical
Device comprising a substrate; a first column on the substrate; a bending joint,
a front end of the flexure joint being on the column;
a second pillar,
which is attached to the rear end of the bending joint; and a
at the second pillar
attached plate.
KURZE BESCHREIBUNG DER
ZEICHNUNGENBRIEF DESCRIPTION OF THE
DRAWINGS
1 ist
eine Draufsicht eines Ausführungsbeispiels
der Mikrospiegel der vorliegenden Erfindung; 1 Fig. 12 is a plan view of one embodiment of the micromirrors of the present invention;
2A bis 2E sind
Querschnittsansichten eines Verfahrens zur Erzeugung der Mikrospiegel der
vorliegenden Erfindung, entlang der Linie 2-2 aus 1; 2A to 2E FIG. 15 are cross-sectional views of a method for producing the micromirrors of the present invention taken along line 2-2. FIG 1 ;
3A bis 3D sind
Querschnittsansichten desselben Verfahrens, das in den 2A bis 2E gezeigt
ist, aber entlang der Linie 3-3 aus 1; 3A to 3D FIG. 15 are cross-sectional views of the same process incorporated into FIGS 2A to 2E is shown, but along the line 3-3 off 1 ;
4A bis 4J sind
Querschnittsansichten, die ein weiteres Verfahren zur Herstellung
von Mikrospiegeln für
die vorliegende Erfindung darstellen; 4A to 4J Fig. 12 are cross-sectional views illustrating another method for producing micromirrors for the present invention;
5A bis 5G sind
Querschnittsansichten, die ein weiteres Verfahren zur Herstellung
von Mikrospiegeln gemäß der vorliegenden
Erfindung darstellen; 5A to 5G Fig. 15 are cross-sectional views illustrating another method for producing micromirrors according to the present invention;
6A bis 6C sind
Draufsichten auf verschiedene Mikrospiegelformen und Gelenkkombinationen; 6A to 6C are plan views of various micromirror shapes and joint combinations;
7 ist
eine Draufsicht auf einen Teil eines Mikrospiegel-Arrays mit mehreren
Mikrospiegeln, wie jenen aus 6A; 7 FIG. 12 is a plan view of a portion of a micromirror micromirror array such as those of FIG 6A ;
8 ist
eine isometrische Teilexplosionsdarstellung eines Mikrospiegels
eines Ausführungsbeispiels
der Erfindung; 8th Fig. 10 is a partial isometric exploded view of a micromirror of one embodiment of the invention;
9A bis 9C sind
Querschnittsansichten, die das Ansprechen eines Mikrospiegels des Ausführungsbeispiels
aus 8 zeigen; 9A to 9C FIG. 15 are cross-sectional views illustrating the response of a micromirror of the embodiment. FIG 8th demonstrate;
10A bis 10D sind
Querschnittsansichten eines Verfahrens gemäß eines weiteren Ausführungsbeispiels
der Erfindung; 10A to 10D FIG. 3 is a cross-sectional view of a method according to another embodiment of the invention; FIG.
11A bis 11C sind
Querschnittsansichten, die das Ansprechen eines Mikrospiegels zeigen,
der gemäß dem in
den 10A bis 10D dargestellten
Verfahren hergestellt wurde; 11A to 11C FIG. 15 are cross-sectional views showing the response of a micromirror constructed according to the method of FIG 10A to 10D has been prepared;
12 ist
eine Draufsicht auf mehrere Mikrospiegel in einem Mikrospiegel-Array,
das gemäß dem Verfahren
aus den 11A bis 11C hergestellt
wurde; 12 FIG. 12 is a top view of a plurality of micromirrors in a micromirror array constructed according to the method of FIGS 11A to 11C was produced;
13 ist eine isometrische Teilexplosionsdarstellung
des Mikrospiegels aus 12; 13 is an isometric partial exploded view of the micromirror 12 ;
14A bis 14C stellen
Mikrospiegel mit einem flachen nicht-ausgelenktem "AUS"-Zustand dar; 14A to 14C represent micromirrors with a flat undeflected "OFF"state;
15A bis 15C stellen
Mikrospiegel mit ausgelenkten "EIN"- und "AUS"-Zuständen mit gleichen
Winkeln dar; 15A to 15C represent micromirrors with deflected "on" and "off" states at equal angles;
16A bis 16C stellen
Mikrospiegel dar, die einen Winkel für den "EIN"-Zustand
aufweisen, der größer ist
als der für
den "AUS"-Zustand; 16A to 16C represent micromirrors that have an angle for the "on" state that is greater than that for the "off"state;
17A bis 17E stellen
eine Gehäuseanordnung
für Mikrospiegel
mit einem geneigten Fenster dar; 17A to 17E illustrate a housing arrangement for micromirrors with a tilted window;
18 ist eine Darstellung des Beleuchtungssystems
für das
Mikrospiegel-Array der vorliegenden Erfindung; 18 Fig. 12 is an illustration of the illumination system for the micromirror array of the present invention;
19A bis 19E zeigen
die Beziehung zwischen dem Winkel des einfallenden Lichts, der Mikrospiegelseiten
und den Seiten des aktiven Bereichs; 19A to 19E show the relationship between the angle of the incident light, the micromirror sides and the sides of the active area;
20 ist eine Darstellung eines Mikrospiegel-Arrays
aus dem Stand der Technik; 20 Fig. 12 is an illustration of a micromirror array of the prior art;
21 und 22 sind
Darstellungen eines Ausführungsbeispiels
der Erfindung, bei dem quadratische Mikrospiegel bezüglich der
Seiten des aktiven Bereichs gewinkelt (bzw. geneigt) sind; 21 and 22 Figures 12-13 are illustrations of an embodiment of the invention in which square micromirrors are angled (or tilted) with respect to the sides of the active area;
23 bis 25 stellen
Mikrospiegel dar, bei denen "vordere" Ränder und "hintere" Ränder der Mikrospiegel
nicht senkrecht zum einfallenden Lichtstrahl stehen; 23 to 25 represent micromirrors in which "front" edges and "back" edges of the micromirrors are not perpendicular to the incident light beam;
26A bis 26F und 27A bis 27F sind
Darstellungen von Mikrospiegeln, die die Form eines oder mehrerer
Parallelogramme aufweisen; 26A to 26F and 27A to 27F are representations of micromirrors which are in the form of one or more parallelograms;
28 ist eine Darstellung eines einzelnen Mikrospiegels; 28 is a representation of a single micromirror;
29 ist eine Darstellung eines Mikrospiegel-Arrays,
bei dem die Vorderseiten und Hinterseiten teilweise senkrecht zu
dem einfallenden Lichtstrahl stehen und teilweise unter einem Winkel
von 45 Grad zum einfallenden Lichtstrahl stehen; 29 Figure 3 is an illustration of a micromirror array in which the front and back sides are partially perpendicular to the incident light beam and are partially at 45 degrees to the incident light beam;
30 und 31 sind
Darstellungen eines Mikrospiegel-Arrays,
bei dem die Mikrospiegel keine Seiten aufweisen, die parallel oder
senkrecht zum einfallenden Lichtstrahl oder den Seiten des aktiven Bereichs
des Arrays stehen; 30 and 31 Figures 12 and 11 are diagrams of a micromirror array in which the micromirrors do not have sides parallel or perpendicular to the incident light beam or the sides of the active region of the array;
32A bis 32J sind
Darstellungen von Mikrospiegeln mit entsprechenden Gelenkstrukturen; und 32A to 32J are representations of micromirrors with corresponding joint structures; and
33A bis 33C sind
Darstellungen von Beugungsmustern mit einer Beugungslinie, die durch
den Eintrittskegel der Sammeloptik (33A) läuft bzw.
mit einer Beugungslinie, die an dem Eintrittskegel vorbeiläuft (33B und 33C). 33A to 33C are representations of diffraction patterns with a diffraction line formed by the entrance cone of the collection optics ( 33A ) or with a diffraction line that passes by the entry cone ( 33B and 33C ).
DETAILLIERTE BESCHREIBUNGDETAILED DESCRIPTION
Verfahren
zur Mikrofabrikation eines beweglichen Mikrospiegels oder Mikrospiegel-Arrays
sind in den US-Patenten
5,835,256 und 6,046,840 von Huibers offenbart, deren Inhalt durch
Verweis hier einbezogen sei. Ein ähnliches Verfahren zur Bildung
der Mikrospiegel der vorliegenden Erfindung ist in den 1 bis 3 dargestellt. 1 ist eine
Draufsicht auf ein Ausführungsbeispiel
der Mikrospiegel der vorliegenden Erfindung. Wie in 1 zu
sehen ist, tragen die Säulen 21a und 21b eine
Mikrospiegelplatte 24 mittels Gelenken 120a und 120b über einem
unteren Substrat mit darauf befindlichen Elektroden (nicht gezeigt),
um Auslenkungen der Mikrospiegelplatte 24 zu bewirken.
Wie inMethods for microfabrication of a moveable micromirror or micromirror array are disclosed in US Pat. Nos. 5,835,256 and 6,046,840 to Huibers, the contents of which are incorporated herein by reference. A similar process for forming the micromirrors of the present invention is disclosed in U.S. Patent Nos. 5,143,731 and 4,605,842 1 to 3 shown. 1 FIG. 10 is a plan view of one embodiment of the micromirrors of the present invention. FIG. As in 1 can be seen, carry the pillars 21a and 21b a micromirror plate 24 by means of joints 120a and 120b above a lower substrate with electrodes (not shown) thereon, around deflections of the micromirror plate 24 to effect. As in
1 nicht
dargestellt ist, aber im folgenden noch näher erläutert werden wird, können Tausende oder
sogar Millionen von Mikrospiegeln 24 in einem Array vorgesehen
werden, um darauf einfallendes Licht zu reflektieren und ein Bild
für einen
Betrachter oder auf ein Ziel/einen Schirm zu projizieren. 1 not shown, but will be explained in more detail below, can be thousands or even millions of micromirrors 24 may be provided in an array to reflect incident light thereon and to project an image to a viewer or to a target / screen.
Der
Mikrospiegel 24 und die anderen Mikrospiegel in dem Array
können
mittels verschiedener Verfahren hergestellt werden. Ein Verfahren
ist in den 2A bis 2E gezeigt
(entlang des Querschnitts 2-2 in 1), bei
dem die Mikrospiegel vorzugsweise auf einem lichtdurchlässigen Substrat
gebildet werden, das anschließend
auf ein Schaltungssubstrat gebondet wird. Dieses Verfahren ist weiter
beschrieben in der vorläufigen
US-Anmeldung 60/229,246 von Ilkov et al. mit Anmeldetag 30. August
2000, und in US-Patentanmeldung
09/732,445 von Ilkov et al. mit Anmeldetag 7. Dezember 2000. Wenngleich
das Verfahren in Verbindung mit einem durchlässigen Substrat beschrieben
ist, kann auch jedes andere geeignete Substrat Verwendung finden,
wie beispielsweise ein Halbleitersubstrat mit Schaltkreisen. Falls ein
Halbleitersubstrat, wie beispielsweise ein Einkristall-Silizium,
verwendet wird, kann es bevorzugt sein, die Säulen der Mikrospiegel mit der
Metallschicht 3 beim IC-Prozeß elektrisch
zu verbinden und leitfähige
Materialien für
wenigstens einen Teil des Mikrospiegels zu verwenden. Verfahren
zur Herstellung von Mikrospiegeln direkt auf einem Schaltungssubstrat
(statt auf einem separaten lichtdurchlässigen Substrat) werden unten
näher erläutert.The micromirror 24 and the other micromirrors in the array can be made by various methods. One method is in the 2A to 2E shown (along the cross section 2-2 in 1 ), in which the micromirrors are preferably formed on a transparent substrate, which is subsequently bonded to a circuit substrate. This method is further described in US Provisional Application 60 / 229,246 to Ilkov et al. with filing date 30 August 2000, and in US Patent Application 09 / 732,445 by Ilkov et al. with filing date 7 December 2000. Although the method is described in connection with a transmissive substrate, any other suitable substrate may be used, such as a semiconductor substrate with circuitry. If a semiconductor substrate such as a single crystal silicon is used, it may be preferable to electrically connect the columns of micromirrors to the metal layer 3 in the IC process and to use conductive materials for at least a portion of the micromirror. Methods for fabricating micromirrors directly on a circuit substrate (rather than on a separate translucent substrate) are discussed below.
Wie
in 2A gezeigt ist, ist ein lichtdurchlässiges Substrat 13 (wenigstens
vor dem Hinzufügen
weiterer Schichten darauf) vorgesehen, wie beispielsweise Glas (z.B.
Corning 1737F oder Eagle2000), Quartz, PyrexTM,
Saphir, und dergleichen. Das lichtdurchlässige Substrat kann eine optionale
lichtsperrende Schicht aufweisen, die auf seiner Unterseite zugefügt ist,
die bei der Handhabung des Substrats während der Verarbeitung hilfreich
ist. Solch eine lichtsperrende Schicht könnte eine TiN-Schicht sein,
die mittels reaktivem Sputtern (bzw. reaktiver Zerstäubung) bis
zu einer Tiefe von 2000 Angström
auf der Rückseite
des lichtdurchlässigen Substrats
abgeschieden wird, die später
nach Vollendung der Verarbeitung wieder entfernt werden würde. Das
Substrat kann jede beliebige Form und Größe aufweisen, wobei jedoch
die Form eines herkömmlichen
Wafers bevorzugt ist, der bei der Herstellung integrierter Schaltungen
verwendet wird.As in 2A is a translucent substrate 13 (at least before adding further layers thereto) such as glass (eg Corning 1737F or Eagle 2000), Quartz, Pyrex ™ , sapphire, and the like. The translucent substrate may opti have onale light-blocking layer added on its underside, which is helpful in handling the substrate during processing. Such a light-blocking layer could be a TiN layer which is deposited by reactive sputtering to a depth of 2000 angstroms on the backside of the transparent substrate which would later be removed after completion of the processing. The substrate may be of any shape and size, but the shape of a conventional wafer used in the manufacture of integrated circuits is preferred.
Wie
in 2A auch zu sehen ist, wird eine Opferschicht 14,
wie beispielsweise amorphes Silizium, abgeschieden. Die Opferschicht
kann auch aus einem anderen geeigneten Material bestehen, das später unter
den Materialien der mikromechanischen Struktur (z.B. SiO2, Polysilizium,
Polyimid, Novolak, und dergleichen) entfernt werden kann. Die Dicke
der Opferschicht kann in einem großen Bereich liegen, abhängig von
der Größe des bewegbaren
Elements/Mikrospiegels und dem gewünschten Neigungswinkel, wenngleich
eine Dicke von ungefähr 500 Å bis 50,000 Å, vorzugsweise
ungefähr
5000 Å bevorzugt
wird. Alternativ zum amorphen Silizium kann die Opferschicht auch
eines von vielen Polymeren sein, ein Fotolack oder ein anderes organisches Material
(oder sogar Polysilizium, Siliziumnitrid, Siliziumdioxid, und dergleichen,
abhängig
von den Materialien, die dem Ätzmittel
widerstehen sollen, und abhängig
vom gewählten Ätzmittel).
Ein optionaler Haftvermittler (z.B. SiO2 oder
SiN) kann vor der Abscheidung des Opfermaterials bereitgestellt
werden.As in 2A also can be seen becomes a sacrificial layer 14 , such as amorphous silicon, deposited. The sacrificial layer may also be made of any other suitable material that may later be removed among the materials of the micromechanical structure (eg, SiO 2, polysilicon, polyimide, novolac, and the like). The thickness of the sacrificial layer may be in a wide range depending on the size of the movable element / micromirror and the desired tilt angle, although a thickness of about 500 Å to 50,000 Å, preferably about 5,000 Å, is preferred. As an alternative to amorphous silicon, the sacrificial layer may also be one of many polymers, a photoresist or other organic material (or even polysilicon, silicon nitride, silicon dioxide, and the like, depending on the materials to resist the etchant and depending on the etchant selected). , An optional adhesion promoter (eg SiO 2 or SiN) may be provided prior to deposition of the sacrificial material.
In
die Opferschicht ist ein Loch 6 mit Breite "d" gebildet, um einen Kontaktbereich zwischen
dem Substrat 13 und den später abgeschiedenen Schichten
der mikromechanischen Struktur bereitzustellen. Die Löcher werden
gebildet, indem ein Fotolack aufgeschleudert wird und Licht durch
eine Maske gerichtet wird, um die Löslichkeit des Fotolacks zu
vergrößern oder
zu verkleinern (abhängig
davon, ob der Fotolack ein positiver oder ein negativer Fotolack
ist). Die Abmessung "d" kann in einem Bereich
von 0.2 bis 2 μm
liegen (vorzugsweise 0.7 μm),
abhängig
von der fertigen Größe des Mikrospiegels
und des Mikrospiegel-Arrays. Nach Entwicklung des Fotolacks, um den
Fotolack im Bereich der Löcher
zu entfernen, werden die Löcher
mit einem Chlor oder einem anderen geeigneten Ätzmittel (abhängig vom
Opfermaterial) in das amorphe Opfersilizium geätzt. Der übrige Fotolack wird dann beispielsweise
mit einem Sauerstoffplasma entfernt. Das Loch in der Opferschicht kann
jede geeignete Größe aufweisen,
wobei es vorzugsweise einen Durchmesser von 0.1 bis 1.5 μm hat, und
noch bevorzugter etwa 0.7 +/– 0.25 μm hat. Das Ätzen wird
bis hinunter zum Glas/Quartz-Substrat oder bis hinunter zu beliebigen
Zwischenschichten, wie beispielsweise Haftvermittlerschichten durchgeführt. Falls
das lichtdurchlässige
Substrat überhaupt
geätzt
wird, dann vorzugsweise in einem Umfang von weniger als 2000 Å. Falls
die Opferschicht 14 ein direkt strukturierbares Material
ist (wie z.B. ein Novolak oder ein anderer lichtempfindlicher Fotolack),
dann wird eine zusätzliche
Fotolackschicht, die auf die Opferschicht 14 abgeschieden und
entwickelt wird, nicht benötigt.
In solch einem Fall wird die Fotolack-Opferschicht strukturiert, um Material
in den Bereichen des Lochs/der Löcher 6 zu entfernen,
und dann optional ausgehärtet,
bevor zusätzliche
Schichten abgeschieden werden.There is a hole in the sacrificial layer 6 formed with width "d" to a contact area between the substrate 13 and to provide the later deposited layers of the micromechanical structure. The holes are formed by spinning a photoresist and directing light through a mask to increase or decrease the solubility of the photoresist (depending on whether the photoresist is a positive or a negative photoresist). The dimension "d" may be in a range of 0.2 to 2 microns (preferably 0.7 microns), depending on the finished size of the micromirror and the micromirror array. After development of the photoresist to remove the photoresist around the holes, the holes are etched into the amorphous sacrificial silicon with a chlorine or other suitable etchant (depending on the sacrificial material). The remaining photoresist is then removed, for example, with an oxygen plasma. The hole in the sacrificial layer may be of any suitable size, preferably having a diameter of 0.1 to 1.5 μm, and more preferably about 0.7 +/- 0.25 μm. The etching is performed down to the glass / quartz substrate or down to any intermediate layers such as primer layers. If the translucent substrate is etched at all, then preferably in an amount of less than 2000 Å. If the sacrificial layer 14 is a directly structurable material (such as a novolac or other photosensitive photoresist), then an additional photoresist layer is applied to the sacrificial layer 14 is deposited and developed, not needed. In such a case, the photoresist sacrificial layer is patterned to provide material in the areas of the hole (s) 6 and then optionally cured before additional layers are deposited.
An
diesem Punkt wird, wie in 2B zu
sehen ist, eine erste Opferschicht 7 beispielsweise durch
chemische Dampfabscheidung abgeschieden. Vorzugsweise ist das Material
Siliziumnitrid oder Siliziumoxid, das durch LPCVD (chemische Dampfabscheidung
bei Niederdruck) oder PECVD (plasmaverstärkte chemische Dampfabscheidung)
abgeschieden wird, allerdings könnte
auch jedes geeignete Dünnfilmmaterial,
wie beispielsweise Polysilizium, ein Metall oder eine Metalllegierung,
Siliziumcarbid oder eine organische Verbindung an diesem Punkt abgeschieden
werden (natürlich
sollten die Opferschicht und das Ätzmittel an das/die verwendeten Strukturmaterialien
angepaßt
werden). Die Dicke der ersten Schicht kann abhängig von der Größe des beweglichen
Elements und des gewünschten
Steifheitsgrades des Elements variieren, wobei die Schicht in einem
Ausführungsbeispiel
eine Dicke von 100 bis 3200 Å,
noch bevorzugter zwischen 900 und 1100 Å aufweist. Wie in 2B zu
sehen ist, erstreckt sich die Schicht 7 in die in die Opferschicht geätzten Löcher.At this point, as in 2 B you can see, a first sacrificial layer 7 For example, deposited by chemical vapor deposition. Preferably, the material is silicon nitride or silicon oxide deposited by LPCVD (Low Pressure Chemical Vapor Deposition) or PECVD (Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition), but any suitable thin film material such as polysilicon, a metal or metal alloy, silicon carbide, or an organic compound could also be used deposited at this point (of course, the sacrificial layer and the etchant should be adapted to the structural material (s) used). The thickness of the first layer may vary depending on the size of the movable element and the desired degree of stiffness of the element, which layer in one embodiment has a thickness of 100 to 3200 Å, more preferably between 900 and 1100 Å. As in 2 B can be seen, the layer stretches 7 in the holes etched in the sacrificial layer.
Eine
zweite Schicht 8 wird abgeschieden, wie in 2C zu
sehen ist. Das Material kann dasselbe sein wie bei der ersten Schicht
(z.B. Siliziumnitrid), oder auch anders (Siliziumoxid, Siliziumcarbid, Polysilizium
und dergleichen) und kann, wie bei der ersten Schicht, mittels chemischer
Dampfabscheidung abgeschieden werden. Die Dicke der zweiten Schicht
kann größer oder
kleiner als die der ersten Schicht sein, abhängig von der gewünschten
Steifigkeit des beweglichen Elements, der gewünschten Flexibilität des Gelenks,
des verwendeten Materials, etc. In einem Ausführungsbeispiel weist die zweite Schicht
eine Dicke von 50 Å bis
2100 Å auf,
vorzugsweise jedoch ungefähr
900 Å.
In einem anderen Ausführungsbeispiel
wird die erste Schicht mittels PECVD und die zweite Schicht mittels
LPCVD abgeschieden.A second layer 8th is deposited as in 2C you can see. The material may be the same as the first layer (eg, silicon nitride) or otherwise (silicon oxide, silicon carbide, polysilicon and the like) and may be deposited by chemical vapor deposition as in the first layer. The thickness of the second layer may be greater or less than that of the first layer, depending on the desired stiffness of the movable element, the desired flexibility of the hinge, the material used, etc. In one embodiment, the second layer has a thickness of 50 Å to 2100 Å, but preferably about 900 Å. In another embodiment, the first layer is deposited by PECVD and the second layer by LPCVD.
In
dem in den 2A bis 2E dargestellten
Ausführungsbeispiel
werden sowohl die erste als auch die zweite Schicht in den Bereichen
abgeschieden, die das bewegliche (Mikrospiegel) Element und die
Säulen
bilden. Abhängig
von der gewünschten Steifigkeit
des Mikrospiegelelements ist es auch möglich, nur entweder die erste
oder die zweite Schicht in dem Bereich des Mikrospiegelelements abzuscheiden.
Auch kann eine einzelne Schicht statt der zwei Schichten 7, 8 für alle Bereiche
der Mikrostruktur vorgesehen werden, wenngleich dies zu Lasten der
Steifigkeit der Platte und der Flexibilität der Gelenke gehen könnte. Auch
kann, falls eine einzelne Schicht verwendet wird, der Bereich, der
das Gelenk bildet, teilweise geätzt
werden, um die Dicke in diesem Bereich zu verringern und die Flexibilität des resultierenden
Gelenks zu erhöhen.
Es ist auch möglich,
mehr als zwei Schichten zu verwenden, um ein laminiertes bewegliches
Element auszubilden, was insbesondere dann erwünscht sein kann, wenn die Größe des beweglichen
Elements zunimmt, wie beispielsweise zum Umschalten von Lichtstrahlen
in einem optischen Schalter. Die für solch eine Schicht oder solche
Schichten verwendeten Materialien können auch Metalllegierungen
und Dielektrika oder Verbindungen aus Metallen und Stickstoff, Sauerstoff oder
Kohlenstoff (insbesondere die Übergangsmetalle)
umfassen. Einige dieser alternativen Materialien sind in der vorläufigen US-Patentanmeldung 60/228,007
beschrieben, deren Inhalt durch Verweis hier einbezogen sei.In the in the 2A to 2E In the illustrated embodiment, both the first and second layers are deposited in the regions that make up the moveable (micromirror) element and pillars. Depending on the desired Stiffness of the micromirror element, it is also possible to deposit only either the first or the second layer in the region of the micromirror element. Also, a single layer instead of the two layers 7 . 8th be provided for all areas of the microstructure, although this could be at the expense of the rigidity of the plate and the flexibility of the joints. Also, if a single layer is used, the area forming the hinge may be partially etched to reduce the thickness in this area and increase the flexibility of the resulting hinge. It is also possible to use more than two layers to form a laminated movable element, which may be desirable in particular when the size of the movable element increases, such as for switching light beams in an optical switch. The materials used for such a layer or layers may also include metal alloys and dielectrics or compounds of metals and nitrogen, oxygen or carbon (especially the transition metals). Some of these alternative materials are described in US provisional patent application 60 / 228,007, the contents of which are incorporated herein by reference.
Wie
in 2D gezeigt ist, wird eine reflektierende Schicht 9 abgeschieden.
Das reflektierende Material kann Gold, Silber, Titan, Aluminium
oder ein anderes Metall, oder eine Legierung von mehr als einem
Metall sein, wenngleich vorzugsweise Aluminium durch PVD abgeschieden
wird. Die Dicke der Metallschicht kann zwischen 50 und 2000 Å liegen,
vorzugsweise jedoch ungefähr
bei 500 Å.
Eine optionale Metallpassivierungsschicht (nicht gezeigt) kann hinzugefügt werden,
z.B. eine 10 bis 1100 Å Siliziumoxid-Schicht,
die durch PECVD auf die Schicht 9 abgeschieden wird. Für die Abscheidung
der Metallschicht 9 können
auch andere Metall-Abscheidungstechniken
verwendet werden, wie beispielsweise CFD (chemische Flüssigabscheidung)
und Elektroplattieren. Nach dem Abscheiden der Schicht 9 wird
ein Fotolack aufgeschleudert und strukturiert, wonach die Metallschicht
mit einem geeigneten Metallätzmittel geätzt wird.
Im Falle einer Aluminiumschicht kann eine Chlor- (oder Brom-) Chemie
verwendet werden (z.B. eine Plasma/RIE-Ätzung mit Cl2 und/oder
BCl3 (oder Cl2, CCl4, Br2, CBr4,
und dergleichen) mit einem optionalen bevorzugt inerten Verdünnungsmittel,
wie beispielsweise Ar und/oder He). Es ist zu erwähnen, daß die reflektierende
Schicht nicht als letzte abgeschieden werden muß, sondern statt dessen direkt
auf die Opferschicht 14 abgeschieden werden könnte, zwischen
andere das Mikrospiegel-Element bildende
Schichten, oder als die einzige das Mikrospiegel-Element bildende
Schicht. Allerdings kann es in einigen Verfahren aufgrund der höheren Temperatur
bei der viele Dielektrika abgeschieden werden, wünschenswert sein, eine Metallschicht
nach einer dielektrischen Schicht abzuscheiden.As in 2D is shown becomes a reflective layer 9 deposited. The reflective material may be gold, silver, titanium, aluminum or another metal, or an alloy of more than one metal, although preferably aluminum is deposited by PVD. The thickness of the metal layer may be between 50 and 2000 Å, but preferably about 500 Å. An optional metal passivation layer (not shown) may be added, eg a 10 to 1100 Å silicon oxide layer deposited by PECVD on the layer 9 is deposited. For the deposition of the metal layer 9 For example, other metal deposition techniques may be used, such as CFD (chemical vapor deposition) and electroplating. After depositing the layer 9 A photoresist is spin-coated and patterned, after which the metal layer is etched with a suitable metal etchant. In the case of an aluminum layer, chlorine (or bromine) chemistry may be used (eg, a plasma / RIE etch with Cl 2 and / or BCl 3 (or Cl 2 , CCl 4 , Br 2, CBr 4 , and the like) with an optional preferred inert diluents, such as Ar and / or He). It should be noted that the reflective layer need not be deposited last, but instead directly on the sacrificial layer 14 could be deposited between other layers forming the micromirror element, or as the only layer forming the micromirror element. However, in some processes, because of the higher temperature at which many dielectrics are deposited, it may be desirable to deposit a metal layer after a dielectric layer.
Bezugnehmend
auf 2E können
die erste und die zweite Schicht 7, 8 mit bekannten Ätzmitteln oder
Kombinationen aus Ätzmitteln
(abhängig
von dem verwendeten Material und dem gewünschten Isotropiegrad) nach
der reflektierenden Schicht geätzt
werden. Beispielsweise kann die erste und die zweite Schicht mit
einer Chlorchemie oder einer Fluor- (oder anderer Halogenid-) Chemie
(z.B. einer Plasma/RIE-Ätzung
mit F2, CF4, CHF3, C3F8,
CH2F2, C2F6, SF6 und
dergleichen, oder mit größerer Wahrscheinlichkeit
mit Kombinationen der vorstehenden oder mit zusätzlichen Gasen, wie beispielsweise CF4/H2, SF6/Cl2 oder Gasen, die mehr als eine Ätzart verwenden,
wie beispielsweise CF2Cl2,
im Allgemeinen möglicherweise
mit einem oder mehreren inerten Verdünnungsmitteln) geätzt werden.
Falls verschiedene Materialien für
die erste Schicht und die zweite Schicht verwendet werden, kann
natürlich
für die Ätzung jeder
Schicht ein anderes Ätzmittel
verwendet werden (in dem Technikgebiet bekannte Plasmaätzchemie,
abhängig
von den verwendeten Materialien). Falls die reflektierende Schicht
vor der ersten und zweiten Schicht abgeschieden wird, würden die
verwendeten Ätzchemien
umgekehrt werden. Auch könnten
abhängig
von den verwendeten Materialien alle Schichten zusammen geätzt werden.
Die in 2E gezeigten Aussparungen 20a und 20b mit
einer Breite "e" sind für die Trennung
der Säulen 21 von
dem Mikrospiegelkörper 22 vorgesehen.Referring to 2E can be the first and the second layer 7 . 8th etched with known etchants or combinations of etchants (depending on the material used and the degree of isotropy desired) after the reflective layer. For example, the first and second layers may be provided with chlorine chemistry or fluorine (or other halide) chemistry (eg, a plasma / RIE etch with F 2 , CF 4 , CHF 3 , C 3 F 8 , CH 2 F 2 , C 2 F 6 , SF 6 and the like, or more likely with combinations of the above or with additional gases such as CF 4 / H 2 , SF 6 / Cl 2 or gases using more than one type of etching such as CF 2 Cl 2 , generally possibly with one or more inert diluents). Of course, if different materials are used for the first layer and the second layer, then another etchant may be used for the etch of each layer (plasma etch chemistry known in the art, depending on the materials used). If the reflective layer is deposited before the first and second layers, the etch chemistries used would be reversed. Also, depending on the materials used, all layers could be etched together. In the 2E shown recesses 20a and 20b with a width "e" are for the separation of the columns 21 from the micromirror body 22 intended.
Die 3A bis 3D stellen
dasselbe Verfahren entlang eines anderen Querschnitts dar (Querschnitt
3-3 in 1) und zeigen das lichtdurchlässige Substrat 13,
auf dem eine Opferschicht 14 abgeschieden wird. Auf der Opferschicht 14 wird
die Strukturschicht 7 abgeschieden. Wie in den 3B und 3C zu
sehen ist, wird vor dem Zufügen
der Schichten 8 und 9 ein Teil der Schicht 7 entfernt.
Der Teil, der entfernt wird, liegt in dem Bereich, in dem das Gelenk
ausgebildet werden soll, und ermöglicht eine
vergrößerte Flexibilität in dem
Gelenkbereich. Eine derartige "Ausdünnung" des Gelenkbereichs
ist in der vorläufigen
US-Patentanmeldung
60/178,902 von True et al. mit Anmeldetag 28. Januar 2000 und in
der US-Patentanmeldung 09/767,632 von True et al. mit Anmeldetag
22. Januar 2001 dargelegt, deren Inhalt durch Verweis hier einbezogen
sei. Nach dem Entfernen von Teilen der Schicht 7 werden
die Schichten 8 und 9 hinzugefügt, wonach die Schichten 7, 8 und 9 wie
oben beschrieben strukturiert werden. Wie in 3D ersichtlich,
haben die Gelenke 23 eine Breite "a",
die im Bereich von 0.1 bis 10 μm
liegt, vorzugsweise bei ungefähr
0.7 μm.
Die Gelenke 23 sind voneinander durch eine Aussparung "b" getrennt und von benachbarten Mikrospiegelplatten
durch Aussparung "c" getrennt, die ebenfalls
0.1 bis 10 μm
breit sein können,
vorzugsweise jedoch ungefähr
0.7 μm.The 3A to 3D represent the same procedure along another cross section (cross section 3-3 in FIG 1 ) and show the translucent substrate 13 on which a sacrificial layer 14 is deposited. On the sacrificial layer 14 becomes the structural layer 7 deposited. As in the 3B and 3C is seen before adding the layers 8th and 9 a part of the layer 7 away. The part that is removed is in the area where the joint is to be formed and allows for increased flexibility in the joint area. Such a "thinning" of the hinge region is disclosed in US Provisional Patent Application 60 / 178,902 to True et al. with filing date January 28, 2000 and in U.S. Patent Application 09 / 767,632 to True et al. with filing date of 22 January 2001, the contents of which are incorporated by reference. After removing parts of the layer 7 become the layers 8th and 9 added, after which the layers 7 . 8th and 9 structured as described above. As in 3D Obviously, have the joints 23 a width "a" which is in the range of 0.1 to 10 μm, preferably about 0.7 μm. The joints 23 are separated from each other by a recess "b" and separated from adjacent micromirror plates by recess "c", which may also be 0.1 to 10 μm wide, but preferably about 0.7 μm.
Die
oben allgemein erwähnten
Verfahrensschritte können
auf verschiedene Arten durchgeführt werden.
Beispielsweise kann ein Glas-Wafer (z.B. ein Corning 1737F, ein
Eagle 2000, ein Quartz- oder Saphir-Wafer) vorgesehen werden und
auf der Rückseite
des Wafers mit einer opaken Beschichtung wie beispielsweise Cr,
Ti, Al, TaN, Polysilizium oder TiN oder anderen opaken Beschichtungen
in einer Dicke von 2000 Angström
(oder abhängig
vom Material auch dicker) beschichtet werden, um das transparente
Substrat für
die Handhabung zeitweise undurchsichtig zu machen. Dann wird gemäß der 1–4 nach der Abscheidung einer optionalen
Adhäsionsschicht
(z.B. ein Material mit einer Silizium-Schlenkerbindung bzw. "Dangling-Silicon-Bond" wie beispielsweise
SiNx – oder
SiOx, oder ein leitfähiges Material
wie beispielsweise Glaskohlenstoff oder Indiumzinnoxid) ein Opfermaterial
aus hydriertem amorphem Silizium auf dem durchsichtigen Wafer in einer
Dicke von 5000 Angström
in einem plasmaverstärkten
chemischen Dampfabscheidungssystem, wie beispielsweise einem Applied
Materials P5000, abgeschieden (Gas = SiH4 (200 sccm), 1500 sccm Ar,
Leistung = 100 W, Druck = 3.5 T, Temperatur = 380 °C, Elektrodenabstand
= 350 mm; oder Gas = 150 sccm SiHy, 100 sccm Ar, Leistung = 55 W,
Druck = 3 Torr, Temperatur = 380 °C,
Elektrodenabstand = 350 mm; oder Gas = 200 sccm SiH4, 1500 sccm
Ar, Leistung = 100 W, Temperatur = 300 °C, Druck = 3.5 T; oder anderen
Verfahrenspunkten zwischen diesen Einstellungen). Auch könnte das
Opfermaterial durch LPCVD bei 560 °C abgeschieden werden, wie in
dem US-Patent 5,835,256 von Huibers et al. aufgezeigt ist, dessen
Inhalt durch Verweis hier einbezogen sei. Auch könnte das Opfermaterial durch
Kathodenzerstäubung
(Sputtern) abgeschieden werden, oder das Opfermaterial könnte ein
Material sein, das kein Silizium enthält, wie beispielsweise ein
organisches Material (das später
beispielsweise durch Plasmasauerstoffveraschung entfernt wird).
Das a-Si wird strukturiert (Auftragen eines Fotolacks und Ätzen mit
einer Chlor-Chemie, z.B. Cl2, BCl3 und N2), um Löcher für die Befestigung des Mikrospiegels
am Glassubstrat zu bilden. Eine erste Schicht aus Siliziumnitrid
zur Erzeugung der Steifigkeit des Mikrospiegels und zur Verbindung
des Mikrospiegels mit dem Glas wird mittels PECVD in einer Dicke
von 900 Angström
abgeschieden (HF-Leistung = 150 W, Druck = 3 Torr, Temperatur =
360 °C,
Elektrodenabstand = 570 mm, Gas = N2/SiH4/NH3 (1500/25/10); oder
HF-Leistung = 127 W, Druck = 2.5 Torr, Temperatur = 380 °C, Gas = N2/SiH4/NH3
(1500/25/10 sccm), Elektrodenabstand = 550 mm, wobei andere Verfahrensparameter
Verwendung finden können,
wie beispielsweise eine Leistung von 175 W und ein Druck von 3.5
Torr) und strukturiert (Druck = 800 mT, HF-Leistung = 100 bis 200
W, Elektrodenabstand = 0.8 bis 1.1 mm, Gas = CF4/CHF3/Ar (60 oder
70/40 bis 70/600 bis 800 sccm, He = 0 bis 200 sccm)), um das Siliziumnitrid
in den Bereichen, in denen die Mikrospiegelgelenke gebildet werden,
zu entfernen. Als nächstes
wird eine zweite Schicht aus Siliziumnitrid mittels PECVD in einer
Dicke von 900 Angström
abgeschieden (HF-Leistung = 127 W, Druck = 2.5 T, Temperatur = 380 °C, Gas =
N2/SiH4/NH3 (1500/25/10 sccm), Elektrodenabstand = 550 mm). Dann
wird Al in einer Dicke von 500 Angström bei einer Temperatur von
140 bis 180°C,
einer Leistung von 2000 W, und Ar = 135 sccm auf die zweite Siliziumnitridschicht
gesputtert. Auch könnte
das Material statt Al auch eine Aluminiumlegierung (Al-Si (1%),
Al-Cu (0.5%) oder AlSiCu oder AlTi) sein, oder auch ein implantiertes
oder ein targetdotiertes Aluminium. Das Aluminium wird in dem P5000
mit einer Chlorchemie strukturiert (Druck = 40 mT, Leistung = 550
W, Gas = BCl3/Cl2/N2 = 50/15/30 sccm). Dann werden die SiN-Schichten
geätzt
(Druck = 100 mT, Leistung = 460 W, Gas = CF4/N2 (9/20 sccm)), gefolgt
von einer Veraschung in einer H2O + O2 + N2 Chemie in Plasma. Als nächstes werden
die verbleibenden Strukturen ACT-gereinigt (Aceton + Dl-Wafer-Lösung) und trockengeschleudert.
(Diese Säuberung
kann auch mit dem EKS265-Fotolack-Restentferner von EKC Technology
oder anderen Reinigern auf Lösungsmittelbasis
durchgeführt
werden). Nach der Fotolackbeschichtung der Vorderseite des Wafers
mit den darauf befindlichen Mikrostrukturen wird das rückseitige TiN
in einer BCl3/Cl2/CF4-Chemie in Plasma (oder einem anderen Metallätzmittel
aus dem "CRC Handbook
of Metal Etchants")
geätzt – oder mittels
CMP poliert oder abgeschliffen, oder in einem sauren Dampf, wie
beispielsweise HF, entfernt – gefolgt
von einer zweiten ACT-Reinigung (Aceton + Dl-Wafer-Lösung) und
einer zweiten Schleudertrocknung. Der Wafer wird in einzelne Dye
(bzw. Rohchips) aufgeteilt und jeder Rohchip wird einem 300 W CF4-Plasma (Druck = 150
Torr, 85 sccm für
60 Sekunden) ausgesetzt, gefolgt von einer 300 scc Ätzung in
einer Mischung aus He, XeF2 und N2 (Ätzdruck 158 Torr). Die Ätzung wird
durchgeführt,
indem der Rohchip in einer Kammer aus N2 bei etwa 400 Torr plaziert
wird. Ein zweiter Bereich/Kammer beinhaltet 3.5 Torr XeF2 und 38.5
Torr He. Eine Trenneinrichtung zwischen den zwei Bereichen/Kammern
wird entfernt, was in einer kombinierten XeF2, He und N2-Ätzmischung resultiert.The process steps generally mentioned above can be carried out in various ways. For example, a glass wafer (eg, a Corning 1737F, an Eagle 2000, a quartz or sapphire wafer) may be provided and may be provided on the back side of the wafer with an opaque coating such as Cr, Ti, Al, TaN, polysilicon or TiN or other opaque coatings to a thickness of 2000 angstroms (or thicker depending on the material) to make the transparent substrate temporarily opaque for handling. Then according to the 1 - 4 after deposition of an optional adhesion layer (eg, a dangling silicone bonding material such as SiNx or SiOx, or a conductive material such as glassy carbon or indium-tin oxide), a hydrogenated amorphous silicon sacrificial material on the transparent one 5000 Angstrom thickness plasma deposited in a plasma enhanced chemical vapor deposition system such as Applied Materials P5000 (gas = SiH4 (200 sccm), 1500 sccm Ar, power = 100 W, pressure = 3.5 T, temperature = 380 ° C, Electrode distance = 350 mm or gas = 150 sccm SiHy, 100 sccm Ar, power = 55 W, pressure = 3 Torr, temperature = 380 ° C, electrode gap = 350 mm, or gas = 200 sccm SiH4, 1500 sccm Ar, power = 100 W, temperature = 300 ° C, pressure = 3.5 T, or other process items between these settings). Also, the sacrificial material could be deposited by LPCVD at 560 ° C as disclosed in U.S. Patent 5,835,256 to Huibers et al. the content of which is hereby incorporated by reference. Also, the sacrificial material could be deposited by sputtering, or the sacrificial material could be a material that does not contain silicon, such as an organic material (which is later removed, for example, by plasma oxygen ashing). The a-Si is patterned (applying a photoresist and etching with a chlorine chemistry, eg, Cl2, BCl3, and N2) to form holes for attaching the micromirror to the glass substrate. A first layer of silicon nitride for producing the rigidity of the micromirror and for connecting the micromirror to the glass is deposited by means of PECVD in a thickness of 900 Angstroms (RF power = 150 W, pressure = 3 Torr, temperature = 360 ° C, electrode distance = 570 mm, gas = N2 / SiH4 / NH3 (1500/25/10) or HF power = 127 W, pressure = 2.5 Torr, temperature = 380 ° C, gas = N2 / SiH4 / NH3 (1500/25/10 sccm), electrode spacing = 550 mm, other process parameters can be used, such as a power of 175 W and a pressure of 3.5 Torr) and structured (pressure = 800 mT, RF power = 100 to 200 W, electrode distance = 0.8 to 1.1 mm, gas = CF4 / CHF3 / Ar (60 or 70/40 to 70/600 to 800 sccm, He = 0 to 200 sccm)) to remove the silicon nitride in the areas where the micromirror joints are formed. Next, a second layer of silicon nitride is deposited by PECVD in a thickness of 900 Angstroms (RF power = 127 W, pressure = 2.5 T, temperature = 380 ° C, gas = N2 / SiH4 / NH3 (1500/25/10 sccm ), Electrode gap = 550 mm). Then, Al is sputtered on the second silicon nitride layer in a thickness of 500 angstroms at a temperature of 140 to 180 ° C, a power of 2000 W, and Ar = 135 sccm. Also, instead of Al, the material could also be an aluminum alloy (Al-Si (1%), Al-Cu (0.5%) or AlSiCu or AlTi), or even an implanted or a target-doped aluminum. The aluminum is structured in the P5000 with a chlorine chemistry (pressure = 40 mT, power = 550 W, gas = BCl3 / Cl2 / N2 = 50/15/30 sccm). Then the SiN layers are etched (pressure = 100 mT, power = 460 W, gas = CF4 / N2 (9/20 sccm)), followed by ashing in H2O + O2 + N2 chemistry in plasma. Next, the remaining structures are ACT cleaned (acetone + DI wafer solution) and spin dried. (This cleaning can also be done with the EKS265 Resist Remover from EKC Technology or other solvent-based cleaners). After the photoresist coating of the front side of the wafer with the microstructures thereon, the backside TiN is etched in a BCl3 / Cl2 / CF4 chemistry in plasma (or other CRC Handbook of Metal etchants) or polished or abraded by CMP , or in an acidic vapor such as HF, followed by a second ACT cleaning (acetone + DI wafer solution) and a second spin drying. The wafer is split into individual dice and each die is exposed to a 300W CF4 plasma (pressure = 150 torr, 85 sccm for 60 seconds) followed by a 300 scc etch in a mixture of He, XeF2 and N2 (etching pressure 158 Torr). The etching is performed by placing the die in a chamber of N 2 at about 400 torr. A second area / chamber contains 3.5 Torr XeF2 and 38.5 Torr He. A separator between the two regions / chambers is removed, resulting in a combined XeF2, He and N2 etching mixture.
Auch
kann der durchsichtige Wafer (z.B. Corning 1737F) mit TiN in einer
Dicke von 2000 Angström
auf der Rückseite
des Glaswafers beschichtet werden. Anschließend wird gemäß der 1–4, ohne eine Adhäsionsschicht ein Opfermaterial
aus hydriertem amorphen Silizium auf einem Glaswafer in einer Dicke
von 5300 Angström
in einem P5000 von Applied Materials abgeschieden (Leistung = 100 W,
Druck = 3.5 T, Temperatur = 300 °C,
SiH4 = 200 sccm, Ar = 1500 sccm, oder Druck = 2.5 Torr, Leistung
= 500 W, Temperatur = 360 °C,
Elektrodenabstand = 350 mm, SiH4-Fluß = 200 sccm, Ar-Fluß = 2000
sccm). Das a-Si wird strukturiert (Fotolackierung und Ätzung mittels
einer Chlorchemie, z.B. C12, BC13 und N2 – 50 W), um Löcher für die Anbringung des
Mikrospiegels am Glassubstrat zu bilden. Eine erste Schicht aus
Siliziumnitrid zur Erzeugung der Steifigkeit des Mikrospiegels und
zur Verbindung des Mikrospiegels mit dem Glas wird mittels PECVD (Druck
= 3 Torr, 125 W, 360 °C,
Abstand = 570, SiH4 = 25 sccm, NH3 = 10 sccm, N2 = 1500 sccm)) in
einer Dicke von 900 Angström
abgeschieden und strukturiert (CF4/CHF3), um das Siliziumnitrid
in Bereichen zu entfernen, in denen die Mikrospiegelgelenke gebildet
werden. Als nächstes
wird eine zweite Schicht aus Siliziumnitrid mittels PECVD (gleiche
Bedingungen wie bei der ersten Schicht) in einer Dicke von 900 Angström abgeschieden.
Dann wird Al in einer Dicke von 500 Angström auf die zweite Siliziumnitrid-Schicht
gesputtert (150 °C).
Das Aluminium wird im P5000 mit einer Chlorchemie (BCl3, Cl2, Ar)
strukturiert. Dann werden die SiN-Schichten geätzt (CHF3, CF4), gefolgt von
einer Veraschung in einem Barrel-Asher (O2, CH3OH bei 250 °C). Als nächstes werden
die verbliebenen Strukturen mit dem EKS265-Fotolack-Restentferner
von EKC Technology gereinigt. Nach der Fotolackbeschichtung der
Vorderseite des Wafers mit den darauf befindlichen Mikrostrukturen
wird das TiN auf der Rückseite
in einem SF6/Ar-Plasma geätzt,
gefolgt von einer zweiten Reinigung und einer zweiten Schleudertrocknung.Also, the transparent wafer (eg Corning 1737F) can be coated with TiN to a thickness of 2000 angstroms on the back of the glass wafer. Subsequently, according to the 1 - 4 , without an adhesion layer, deposited hydrogenated amorphous silicon sacrificial material on a 5300 angstrom glass wafer in an Applied Materials P5000 (power = 100 W, pressure = 3.5 T, temperature = 300 ° C, SiH4 = 200 sccm, Ar = 1500 sccm, or pressure = 2.5 Torr, power = 500 W, temperature = 360 ° C, electrode gap = 350 mm, SiH4 flux = 200 sccm, Ar flux = 2000 sccm). The a-Si is patterned (photoresist and etching using a chlorine chemistry, eg C12, BC13 and N2 - 50 W) to form holes for mounting the micromirror on the glass substrate. A first layer of silicon nitride to provide rigidity of the micromirror and connect the micromirror to the glass is measured by PECVD (pressure = 3 torr, 125 W, 360 ° C, distance = 570, SiH4 = 25 sccm, NH3 = 10 sccm, N2 = 1500 sccm)) in a thickness of 900 angstroms and patterned (CF4 / CHF3) to remove the silicon nitride in areas where the micromirror joints are formed. Next, a second layer of silicon nitride is deposited by means of PECVD (same conditions as in the first layer) to a thickness of 900 angstroms. Then Al is sputtered to the second silicon nitride layer at a thickness of 500 Angstroms (150 ° C). The aluminum is structured in the P5000 with a chlorine chemistry (BCl3, Cl2, Ar). Then the SiN layers are etched (CHF3, CF4), followed by ashing in a barrel asher (O2, CH3OH at 250 ° C). Next, the remaining structures are cleaned with EKC Technology's EKS265 photoresist remover. After the photoresist coating of the front side of the wafer with the microstructures thereon, the TiN on the back side is etched in an SF6 / Ar plasma, followed by a second cleaning and a second spin drying.
Nach
dem Abscheiden der Opfer- und der Strukturschichten auf einem Wafer-Substrat
wird der Wafer zerteilt und jeder Rohchip wird dann in einen Drytek-Parallelplatten-HF-Plasmareaktor
plaziert. 100 sccm CF4 und 30 sccm 02 fließen in die Plasmakammer, die
bei ungefähr
200 mTorr für
80 Sekunden betrieben wird. Dann wird der Rohchip für 300 Sekunden
bei 143 Torr Ätzdruck
geätzt
(kombiniert XeF2, He und N2). Die Ätzung wird durchgeführt, indem
der Rohchip bei ungefähr
400 Torr in einer Kammer von N2 ausgesetzt wird. Ein zweiter Bereich/Kammer
beinhaltet 5.5 Torr XeF2 und 20 Torr He. Eine Trenneinrichtung zwischen
den zwei Bereichen/Kammern wird entfernt, was zu einer kombinierten
XeF2, He und N2 Ätzmischung
führt.
Das Vorstehende kann auch in einem Parallelplatten-Plasmaätzer bei
einer Leistung von 300 W CF4 (150 Torr, 85 sccm) für 120 Sekunden
durchgeführt
werden. Zusätzliche
Merkmale der zweiten (chemischen, plasmafreien) Ätzung sind in der US-Patentanmeldung 09/427,841
von Patel et al. mit Anmeldetag 26. Oktober 1999 und in der US-Patentanmeldung 09/649,569
von Patel et al. mit Anmeldetag 28. August 2000 offenbart, die durch
Verweis hier einbezogen sei.To
depositing the sacrificial and structural layers on a wafer substrate
The wafer is split and each die is then placed in a Drytech parallel-plate RF plasma reactor
placed. 100 sccm CF4 and 30 sccm 02 flow into the plasma chamber, the
at about
200 mTorr for
80 seconds is operated. Then the raw chip for 300 seconds
at 143 Torr etching pressure
etched
(combines XeF2, He and N2). The etching is carried out by
the raw chip at about
400 Torr is exposed in a chamber of N2. A second area / chamber
includes 5.5 Torr XeF2 and 20 Torr He. A separator between
the two areas / chambers is removed, resulting in a combined
XeF2, He and N2 etching mixture
leads.
The above can also be used in a parallel plate plasma etcher
a power of 300 W CF4 (150 torr, 85 sccm) for 120 seconds
carried out
become. additional
Features of the second (chemical, plasma-free) etch are disclosed in U.S. Patent Application 09 / 427,841
by Patel et al. with filing date October 26, 1999 and in US Patent Application 09 / 649,569
by Patel et al. with filing date of 28 August 2000 disclosed by
Reference is included here.
Wenngleich
das Gelenk jedes Mikrospiegels, wie oben aufgezeigt, im wesentlichen
in derselben Ebene gebildet werden kann wie das Mikrospiegelelement
(in 3D Schichten 7, 8 und 9 des
Mikrospiegelkörpers
gegenüber
Schichten 8 und 9 des Mikrospiegelgelenks), können diese
auch getrennt vom Mikrospiegelelement und parallel zu diesem in
einer unterschiedlichen Ebene gebildet werden und als Teil eines
separaten Verarbeitungsschrittes (nach der Abscheidung eines zweiten
Opfermaterials). Dieser überlagernde
Gelenktyp ist in den 8 und 9 des vorhin
erwähnten
US-Patents 6,046,840 offenbart und detaillierter in der US-Patentanmeldung 09/631,536
von Huibers et al. mit Anmeldetag 3. August 2000, die durch Verweis
hier einbezogen sei, beschrieben.Although the joint of each micromirror, as indicated above, can be formed substantially in the same plane as the micromirror element (in FIG 3D layers 7 . 8th and 9 of the micromirror body to layers 8th and 9 the micromirror joint), these may also be formed separately from and parallel to the micromirror element in a different plane and as part of a separate processing step (after the deposition of a second sacrificial material). This overlapping joint type is in the 8th and 9 of the aforementioned U.S. Patent 6,046,840 and disclosed in more detail in U.S. Patent Application 09 / 631,536 to Huibers et al. with filing date of 3 August 2000, which is hereby incorporated by reference.
Unabhängig davon,
ob wie in den Figuren, eine Opferschicht ausgebildet wurde, oder
zwei (oder mehrere) Opferschichten, wie beim überlagerten Gelenk, werden
Opferschichten, wie hier im folgenden beschrieben, mit einem vorzugsweisen
isotropen Ätzmittel
entfernt. Dieses "Freilegen" der Mikrospiegel
kann unmittelbar nach den oben beschriebenen Schritten durchgeführt werden
oder unmittelbar vor der Bestückung
mit den Schaltkreisen auf dem zweiten Substrat. Falls die Schaltkreise,
Elektroden und Mikrospiegel nicht auf demselben Substrat gebildet werden,
dann wird nach der Bildung der Mikrospiegel auf einem lichtdurchlässigen Substrat,
wie oben beschrieben, ein zweites Substrat bereitgestellt, das eine
große
Anordnung aus Elektroden auf einer oberen Metallschicht (z.B. Metall 3)
des Substrats (z.B. ein Silizium-Wafer) umfaßt. Wie in 11A zu sehen ist, wird ein lichtdurchlässiges Substrat 40 mit
einer darauf gebildeten Anordnung aus Mikrospiegeln 44 an
ein zweites Substrat 60 mit Schaltungen und Elektroden
bei Spannungen V0, VA und
VB gebondet, die darauf als letzte Schicht
gebildet sind (für
eine Mikrospiegel-Ausführung
mit einer einzelnen Bewegungsrichtung kann auch eine einzige Elektrode
pro Mikrospiegel verwendet werden, wie beispielsweise in 1 gezeigt
ist). Die Mikrospiegel 44 werden von den Elektroden auf
dem Substrat 60 mittels Abstandshaltern 41 beabstandet
gehalten (z.B. Fotolack-Abstandshalter benachbart zu jedem Mikrospiegel
und/oder Abstandshalter, die sich im Epoxid befinden, wenn das Substrat 40 auf
das Substrat 60 gebondet wird). Eine oder mehrere Elektroden
auf dem Schaltungssubstrat steuern elektrostatisch ein Pixel (ein
Mikrospiegel auf dem oberen optisch durchlässigen Substrat) des Mikro-Displays.
Die Spannung an jeder Elektrode auf der Oberfläche der Rückseitenebene bestimmt, ob
dessen entsprechendes Mikro-Display-Pixel optisch "EIN" oder "AUS" ist, wodurch ein
sichtbares Bild auf dem Mikro-Display gebildet wird. Details der
Rückseitenebene
und Verfahren zur Erzeugung eines pulsbreitenmodulierten Graustufen-
oder Farbbildes sind in der US-Patentanmeldung 09/564,069 von Richards
offenbart, die durch Verweis hier einbezogen sei. Der Aufbau des ersten
und zweiten Substrats ist detaillierter in den Patentanmeldungen
von Ilkov et al. dargelegt, auf die vorstehend Bezug genommen wurde.
In dem Technikgebiet sind verschiedene Arten des Wafer-Bondens bekannt,
wie beispielsweise adhäsives
Bonden, anodisches Bonden, eutektisches Bonden, Fusion-Bonden, Mikrowellen-Bonden,
Solder-Bonden und Thermokompressions-Bonden.Regardless of whether as in the figures, a sacrificial layer has been formed, or two (or more) sacrificial layers, as in the superimposed joint, sacrificial layers are removed with a preferably isotropic etchant, as described hereinafter. This "exposure" of the micromirrors may be performed immediately after the steps described above, or just prior to placement on the circuits on the second substrate. If the circuits, electrodes and micromirrors are not formed on the same substrate, then after formation of the micromirrors on a transparent substrate as described above, a second substrate is provided comprising a large array of electrodes on an upper metal layer (eg metal 3 ) of the substrate (eg, a silicon wafer). As in 11A is seen, becomes a translucent substrate 40 with an array of micromirrors formed thereon 44 to a second substrate 60 bonded to circuits and electrodes at voltages V 0 , V A and V B formed thereon as the last layer (for a micromirror design with a single direction of motion, a single electrode per micromirror may also be used, such as in FIG 1 is shown). The micromirrors 44 are from the electrodes on the substrate 60 by means of spacers 41 spaced apart (eg, photoresist spacers adjacent to each micromirror and / or spacers that are in the epoxy when the substrate 40 on the substrate 60 is bonded). One or more electrodes on the circuit substrate electrostatically control a pixel (a micromirror on the upper optically transmissive substrate) of the microdisplay. The voltage at each electrode on the surface of the backplane determines whether its corresponding microdisplay pixel is optically "ON" or "OFF", thereby forming a visible image on the microdisplay. Backplane details and methods for generating a pulse width modulated greyscale or color image are disclosed in US Patent Application 09 / 564,069 to Richards, which is incorporated herein by reference. The construction of the first and second substrates is described in more detail in the patent applications of Ilkov et al. referred to above. There are several types of wafer receipt in the art Such as adhesive bonding, anodic bonding, eutectic bonding, fusion bonding, microwave bonding, solder bonding and thermocompression bonding.
Die
Freilegung der Mikrospiegel der vorliegenden Erfindung kann ein
Einzelschritt- oder ein Mehrschritt-Verfahren sein, wobei der Verfahrenstyp von
der Art des verwendeten Opfermaterials abhängt. In einem Ausführungsbeispiel
der Erfindung wird die erste Ätzung
mit einer relativ geringen Selektivität durchgeführt (z.B. weniger als 200:1,
vorzugsweise weniger als 100:1 und noch bevorzugter weniger als
10:1), und eine zweite Ätzung
mit einer höheren
Selektivität
folgt (z.B. größer als
100:1, vorzugsweise größer als
200:1 und noch bevorzugter größer als
1000:1). Eine derartige Zweifach-Ätzung ist in der US-Patentanmeldung 60/293,092
von Patel et al. mit Anmeldetag 22. Mai 2001 dargelegt, die durch
Verweis hier einbezogen sei. Natürlich
können
auch andere Verfahren verwendet werden, abhängig von dem Opfermaterial.
Falls das Opfermaterial ein Fotolack oder ein anderes organisches
Material ist, kann die Freilegung mittels Sauerstoff-Plasma-Veraschung
oder mittels eines superkritischen Fluids durchgeführt werden.
Plasmen, die reinen Sauerstoff enthalten, können Arten erzeugen, die organische Materialien
angreifen, um H2O, CO und CO2 als Produkte zu bilden, und SiO2,
Al oder Si nicht ätzen. Auch
könnte,
falls das Opfermaterial SiO2 ist, ein Ätzmittel wie beispielsweise
ein isotropes Trockenätzmittel
(CHF3 + O2, NF3 oder SF6) verwendet werden. Falls das Opfermaterial
aus Siliziumnitrid besteht, könnten
Fluor-Atome verwendet werden, um das Siliziumnitrid isotrop zu ätzen (z.B.
CF4/O2-, CHF3/O2-, CH2F2 oder CH3F-Plasmen). Falls das Opfermatrial amorphes
Silizium ist, könnten
Fluor-Atome in der Form von XeF2, BrF3 oder BrCl3 verwendet werden.
Falls die Opferschicht aus Aluminium besteht, könnte eine Chlorchemie (BCL3,
CCl4, SiCl4) verwendet werden. Natürlich würde jedes Ätzmittel (und Opfermaterial)
zumindest teilweise auf Grundlage des erforderlichen Grades an Unterätzung ausgewählt werden.The
Exposing the micromirrors of the present invention may include
Single-step or multi-step process, the process type of
depends on the type of sacrificial material used. In one embodiment
the invention is the first etching
with a relatively low selectivity (e.g., less than 200: 1,
preferably less than 100: 1, and more preferably less than
10: 1), and a second etch
with a higher one
selectivity
follows (e.g., greater than
100: 1, preferably greater than
200: 1 and more preferably greater than
1000: 1). Such a dual etch is disclosed in U.S. Patent Application 60 / 293,092
by Patel et al. with filing date of 22 May 2001, by
Reference is included here. Naturally
can
Other methods may be used, depending on the sacrificial material.
If the victim material is a photoresist or another organic
Material can be exposed by oxygen plasma ashing
or by means of a supercritical fluid.
Plasmas containing pure oxygen can produce species that are organic materials
attack to form H2O, CO and CO2 as products, and SiO2,
Do not etch Al or Si. Also
could,
if the sacrificial material is SiO 2, an etchant such as
an isotropic dry etchant
(CHF3 + O2, NF3 or SF6). If the sacrificial material
silicon nitride
Fluorine atoms are used to isotropically etch the silicon nitride (e.g.
CF4 / O2, CHF3 / O2, CH2F2 or CH3F plasmas). If the sacrificial matrix amorphous
Silicon is, could
Fluorine atoms in the form of XeF2, BrF3 or BrCl3 can be used.
If the sacrificial layer consists of aluminum, a chlorine chemistry (BCL3,
CCl4, SiCl4). Of course, every etchant (and sacrificial material) would
be selected at least in part based on the required degree of undercut.
Ein
weiteres Verfahren zur Bildung von Mikrospiegeln ist in den 4A bis 4J gezeigt.
Wie in 4A zu sehen ist, hat ein Substrat 30 (dies
kann ein beliebiges geeignetes Substrat sein, beispielsweise ein
Glas/Quarz-Substrat oder ein Halbleiterschaltungssubstrat) ein darauf
abgeschiedenes Opfermaterial 31. Es kann jedes geeignete
Opfermaterial Verwendung finden, vorzugsweise eines mit einem hohen Ätzselektivitätsverhältnis zwischen
dem zu ätzenden
Material und dem Opfermaterial. Ein mögliches Opfermaterial ist ein
organisches Opfermaterial, wie beispielsweise ein Fotolack oder
andere organische Materialien, wie sie dargelegt sind in der US-Patentanmeldung
60/298,529 von Reid et al. mit Anmeldetag 15. Juni 2001. Abhängig von
dem exakten Aufbau der Strukturschicht(en) könnten auch andere bekannte
MEMS-Opfermaterialien,
wie beispielsweises amorphes Silizium oder PSG verwendet werden.
Falls das Opfermaterial nicht direkt strukturierbar ist, dann wird
eine Fotolackschicht 32 hinzugefügt und entwickelt, um eine
oder mehrere Öffnungen
auszubilden (4B). Dann werden, wie in 4C zu
sehen ist, Öffnungen 34 in
das Opfermaterial 31 geätzt
und der Fotolack 32 wird entfernt. Wie in 4D zu
sehen ist, wird eine (vorzugsweise leitfähige) Schicht 35 abgeschieden,
die schließlich
wenigstens die flexiblen Teile des MEMS-Geräts bilden wird (in diesem Beispiel
eine Mikrospiegelstruktur). Die Schicht 35 kann auch die
Säulen 36 zum
Anbringen des Mikrospiegels am Substrat bilden, oder sogar den gesamten
Mikrospiegelkörper
oder Teile davon. Wie hier noch weiter beschrieben wird, umfaßt die leitende
Schicht 35 in einem bevorzugten Ausführungsbeispiel dieser Erfindung
ein Metall- Si, Al,
B-Nitrid, wobei das Metall vorzugsweise ein Übergangsmetall ist, insbesondere
ein Spätübergangsmetall. Die
Schicht 35 kann auch mehrere Schichten aufweisen, oder
eine leitfähige
Schicht aus zahlreichen anderen Arten von Schichten (strukturelle
dieelektrische Schichten, reflektierende Schichten, Antihaftschichten,
und dergleichen). Schicht 35 muß nicht leitfähig sein,
und abhängig
von den in dem Abscheidungsvorgang verwendeten speziellen Verfahren, dem
verwendeten Zielmaterial und der verwendeten Atmosphäre könnte die
Schicht 35 auch isolierend sein.Another method for the formation of micromirrors is in the 4A to 4J shown. As in 4A can be seen, has a substrate 30 (This may be any suitable substrate, for example, a glass / quartz substrate or a semiconductor circuit substrate) a sacrificial material deposited thereon 31 , Any suitable sacrificial material may be used, preferably one having a high etch selectivity ratio between the material to be etched and the sacrificial material. One possible sacrificial material is an organic sacrificial material, such as a photoresist or other organic materials as set forth in U.S. Patent Application 60 / 298,529 to Reid et al. with filing date June 15, 2001. Depending on the exact structure of the structural layer (s), other known MEMS sacrificial materials such as amorphous silicon or PSG could be used. If the sacrificial material is not directly structurable, then a photoresist layer is formed 32 added and developed to form one or more openings ( 4B ). Then, as in 4C you can see openings 34 into the sacrificial material 31 etched and the photoresist 32 will be removed. As in 4D is seen, becomes a (preferably conductive) layer 35 finally, which will eventually form at least the flexible parts of the MEMS device (in this example, a micromirror structure). The layer 35 can also do the columns 36 for attaching the micromirror to the substrate, or even the entire micromirror body or parts thereof. As will be further described herein, the conductive layer comprises 35 in a preferred embodiment of this invention, a metal Si, Al, B nitride, wherein the metal is preferably a transition metal, in particular a late transition metal. The layer 35 may also have multiple layers, or a conductive layer of numerous other types of layers (structural dielectric layers, reflective layers, release layers, and the like). layer 35 is not required to be conductive, and depending on the particular processes used in the deposition process, the target material used, and the atmosphere used, the layer could 35 also be insulating.
4E zeigt
das Hinzufügen
des Fotolacks 37 (strukturiert), gefolgt von dem Ätzen eines
Teils der Nitridschicht(en) 35 und das Entfernen des Fotolacks
(4F). Dann wird, wie in 4G zu
sehen ist, die Mikrospiegelstruktur-Materialschicht 38 abgeschieden.
Das Material kann leitfähig
oder isolierend sein und kann auch aus mehreren Schichten bestehen.
Falls das Material eine einzelne Schicht ist, so ist diese vorzugsweise
reflektierend (z.B. eine Aluminium- oder Goldschicht, oder eine
Metalllegierungsschicht). Dann wird, wie in 4H zu
sehen ist, ein Fotolack 39 hinzugefügt und entwickelt, gefolgt
von (4I) dem Ätzen/Entfernen
von Abschnitten der Schicht 38 (wie beispielsweise in dem
Bereich der Teile, die sich während
des Betriebs biegen). Schließlich
wird, wie in 4J zu sehen ist, die Opferschicht
entfernt, um die MEMS-Vorrichtung
freizulegen, so daß diese
auf dem Substrat freisteht. Nicht in 4 gezeigt
sind die auf oder in dem Substrat 30 gebildeten Schaltkreise
(falls das Substrat ein Schaltungssubstrat ist) oder eine lichtundurchlässige Schicht
auf dem Substrat 30, welche die automatisierte Handhabung
des Substrats verbessert (falls das Substrat ein lichtdurchlässiges Substrat
wie Glas, Quartz, Saphir oder dergleichen ist). 4E shows the addition of the photoresist 37 (patterned), followed by etching of part of the nitride layer (s) 35 and removing the photoresist ( 4F ). Then, as in 4G you can see the micromirror structure material layer 38 deposited. The material can be conductive or insulating and can also consist of several layers. If the material is a single layer, it is preferably reflective (eg, an aluminum or gold layer, or a metal alloy layer). Then, as in 4H you can see a photoresist 39 added and developed, followed by ( 4I ) etching / removing portions of the layer 38 (such as in the area of parts that bend during operation). Finally, as in 4J can be seen, the sacrificial layer removed to expose the MEMS device, so that it is exposed on the substrate. Not in 4 they are shown on or in the substrate 30 formed circuits (if the substrate is a circuit substrate) or an opaque layer on the substrate 30 which improves the automated handling of the substrate (if the substrate is a translucent substrate such as glass, quartz, sapphire or the like).
Wie
in den 4A bis 4J zu
sehen ist, wird eine freiliegende MEMS-Struktur dort erzeugt, wo
die Schicht 35 einen flexiblen Abschnitt der MEMS-Vorrichtung
bildet, wogegen die Schicht 38 die Struktur bildet, die
sich aufgrund des flexiblen Charakters der Schicht 35 bewegt.
Wie zu sehen ist, bildet die Schicht 38 sowohl den beweglichen
Abschnitt, als auch die Säule
oder Wand, die die MEMS-Struktur auf dem Substrat 30 trägt. Das
bewegliche Element kann als ein Laminat der Schichten 38 und 35 (oder
auch, falls erwünscht,
zusätzlicher Schichten)
gebildet werden, oder nur aus Schicht 38, oder sogar nur
aus Schicht 35. Der Aufbau der beweglichen und flexiblen
Elemente ist abhängig
von der letztlich erwünschten
Steifigkeit oder Flexibilität, der
erwünschten
Leitfähigkeit,
der auszubildenden MEMS-Vorrichtung, und dergleichen.As in the 4A to 4J can be seen, an exposed MEMS structure is created there, where the layer 35 forms a flexible portion of the MEMS device, whereas the layer 38 The structure forms due to the flexible nature of the layer 35 emotional. As you can see, the layer forms 38 Both the movable section, as well as the column or wall, the MEMS structure on the substrate 30 wearing. The movable element may act as a laminate of the layers 38 and 35 (or else, if desired, additional layers), or layer only 38 , or even just from layer 35 , The structure of the movable and flexible elements is dependent on the ultimate desired stiffness or flexibility, the desired conductivity, the MEMS device to be formed, and the like.
Die
gemäß der 1 bis 4 gebildeten Mikrospiegel werden vorzugsweise
auf einem lichtdurchlässigen
Substrat gebildet und weisen einen nicht-ausgelenkten "AUS"-Zustand und einen
ausgelenkten "EIN"-Zustand auf. Allerdings
können
die Mikrospiegel auch aus demselben Substrat ausgebildet werden,
wie die Mikrospiegel-Steurschaltkreise und Elektroden. Auch können sowohl
die "EIN"- als auch die "AUS"-Zustände
der Mikrospiegel in einer Stellung liegen, die sich von der Stellung
in einem nicht-ausgelenktem Zustand unterscheidet. In dem in den 5 bis 9 gezeigten
Ausführungsbeispiel
sind die Mikrospiegel auf demselben Substrat ausgebildet, wie die
Elektroden und Schaltkreise zur Bewegung der Mikrospiegel. Zudem
haben die Mikrospiegel nicht nur ausgelenkte "EIN"-
und "AUS"-Zustände, sondern
der Ablenkungswinkel unterscheidet sich zwischen "EIN" und "AUS". Wie in den 5A bis 5G dargestellt
ist, kann ein Halbleitersubstrat mit darauf (oder darin) ausgebildeten
Schaltkreisen und Elektroden das Ausgangssubstrat für die Herstellung
der erfindungsgemäßen Mikrospiegel
sein.The according to the 1 to 4 The micro-mirrors formed are preferably formed on a transparent substrate and have a non-deflected "OFF" state and a deflected "ON" state. However, the micromirrors can also be formed from the same substrate as the micromirror control circuits and electrodes. Also, both the "on" and "off" states of the micromirrors may be in a position that differs from the position in a non-deflected state. In the in the 5 to 9 In the embodiment shown, the micromirrors are formed on the same substrate as the electrodes and circuits for moving the micromirrors. In addition, the micromirrors not only have deflected "ON" and "OFF" states, but the angle of deflection differs between "ON" and "OFF". As in the 5A to 5G 1, a semiconductor substrate with circuits (and / or circuits) formed thereon and electrodes may be the starting substrate for the production of the micromirrors according to the invention.
Wie
in 5A zu sehen ist, weist ein Halbleitersubstrat 10 mit
Schaltkreisen zur Steuerung des Mikrospiegels eine strukturierte
Metallschicht auf, die in darauf befindliche diskrete Abschnitte 12a bis 12e ausgebildet
wird – üblicherweise
Aluminium (z.B. die letzte Metallschicht in einem Halbleiterverfahren). Eine
Opferschicht 14 wird darauf abgeschieden, wie in 5B zu
sehen ist. Wie bei den vorherigen Ausführungsbeispielen, kann das
Opfermaterial aus einer Vielzahl von Materialien ausgewählt werden,
abhängig
von den benachbarten Strukturen und dem gewünschten Ätzmittel. In dem vorliegenden
Beispiel ist das Opfermaterial ein Novolac-Fotolack. Wie auch in 5B zu
sehen ist, werden Öffnungen 15a und 15b mittels
herkömmlicher
Strukturierungsverfahren für
einen Fotolack in das Opfermaterial gebildet, um Öffnungen 15a bis 15b auszubilden,
die mit den Metallbereichen 12a bis 12c verbunden
sind. Nach dem Ausbilden der Öffnungen 15a bis 15c werden,
wie in 5C zu sehen ist, Stecker oder
andere Verbindungen 16a bis 16c gemäß konventioneller
Steckerbildungsverfahren ausgebildet. Beispielsweise kann Wolfram
(W) mittels CVD durch a) Siliziumreduktion: 2WF6 + 3Si -> 2W + 3SiF4 abgeschieden
werden (Diese Reaktion wird normalerweise dadurch hervorgerufen,
daß dem
WF6-Gas eine Reaktion mit Bereichen des freiliegenden festen Siliziums
auf einer Wafer-Oberfläche
bei einer Temperatur von ungefähr 300 °C ermöglicht wird),
b) Wasserstoffreduktion: WF6 + 3H2 -> W + 6HF (Dieser Prozeß wird bei reduzierten Drücken durchgeführt, üblicherweise
bei Temperaturen unterhalb von 450 °C), oder c) Silanreduktion:
2WF6 + 3SiH4 -> 2W
+ 3SiF4 + 6H2 (Diese Reaktion (LPCVD bei ungefähr 300 °C) wird üblicherweise verwendet, um
eine W-Keimschicht für
die Wasserstoffreaktion zu erzeugen). Andere leitfähige Materialien,
insbesondere andere hitzebeständige Materialien,
können
für die
Stecker 16a bis 16c verwendet werden. Nach dem
Abscheiden einer Schicht des Steckermaterials, wird ein chemisch-mechanisches
Polierverfahren (CMP) bis hinunter zur Opferschicht ausgeführt, um
die Stecker wie in 5C gezeigt zu bilden. Für einige
Steckermaterialien kann es wünschenswert
sein, erst eine Zwischenschicht abzuscheiden, um ein Ablösen zu vermeiden
(z.B. kann für
einen Wolfram- Stecker
eine TiN-, TiW- oder TiWN-Zwischenschicht abgeschieden werden, um das
Wolfram im Loch im Opfermaterial zu umgeben, und später dann
die Opferschicht abzulösen).As in 5A can be seen, has a semiconductor substrate 10 with circuits for controlling the micromirror, a patterned metal layer deposited in discrete sections thereon 12a to 12e is formed - usually aluminum (eg the last metal layer in a semiconductor process). A sacrificial layer 14 is deposited on it as in 5B you can see. As in the previous embodiments, the sacrificial material may be selected from a variety of materials, depending on the adjacent structures and the desired etchant. In the present example, the sacrificial material is a novolac photoresist. As well as in 5B you can see openings 15a and 15b formed by conventional patterning method for a photoresist in the sacrificial material to openings 15a to 15b train with the metal areas 12a to 12c are connected. After forming the openings 15a to 15c be like in 5C you can see plugs or other connections 16a to 16c formed according to conventional plug forming method. For example, tungsten (W) may be deposited by CVD through a) silicon reduction: 2WF6 + 3Si -> 2W + 3SiF4 (This reaction is normally caused by reacting with the WF6 gas with exposed solid silicon areas on a wafer surface b) Hydrogen reduction: WF6 + 3H2 → W + 6HF (This process is carried out at reduced pressures, usually at temperatures below 450 ° C), or c) silane reduction: 2WF6 + 3SiH4 -> 2W + 3SiF4 + 6H2 (This reaction (LPCVD at about 300 ° C) is commonly used to create a W seed layer for the hydrogen reaction). Other conductive materials, particularly other refractory materials, may be used for the connectors 16a to 16c be used. After depositing a layer of the connector material, a chemical mechanical polishing (CMP) process is performed down to the sacrificial layer to secure the connectors as in FIG 5C shown to form. For some connector materials, it may be desirable to first deposit an interlayer to avoid stripping (eg, for a tungsten plug, a TiN, TiW, or TiWN interlayer may be deposited to surround the tungsten in the sacrificial material hole, and later to replace the sacrificial layer).
Wie
in 5D zu sehen ist, wird eine leitfähige Schicht
abgeschieden und strukturiert, um diskrete Metallbereiche 18a bis 18c zu
erzeugen, die mit entsprechenden darunterliegenden Metallbereichen 12a bis 12c über entsprechende
Stecker 16a bis 16c elektrisch verbunden sind.
Die leitfähige
Schicht kann aus einem beliebigen geeigneten Material bestehen (Aluminium,
Aluminiumlegierungen, Legierungen anderer Metalle, leitfähige Keramikverbindungen
und dergleichen), das mittels geeigneter Verfahren wie beispielsweise
Dampfabscheidung oder Elektroplattierung abgeschieden wird. Das
Material sollte vorzugsweise sowohl leitfähig sein, als auch eine geeignete
Kombination aus Härte,
Elastizität, etc.
aufweisen (wie zu sehen sein wird, wird der Bereich 18c als
Gelenk für
den zu bildenden Mikrospiegel dienen). Natürlich müssen die diskreten Bereiche 18a bis 18c,
falls für
die verschiedenen Bereiche unterschiedliche Materialien oder Eigenschaften
erwünscht
werden, nicht gleichzeitig ausgebildet werden (dies trifft auch
auf die anderen Bereiche zu, die in der Vorrichtung ausgebildet
werden, wie beispielsweise die Bereiche 12a bis 12e und
die Stecker 18a bis 18c). Natürlich sind weniger Verarbeitungsschritte
involviert, wenn alle diskreten Bereiche innerhalb einer Schicht
aus demselben Material bestehen, das gleichzeitig abgeschieden wird.
In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel
besteht die leitfähige
Schicht entweder aus einer Aluminiumlegierung oder einer leitfähigen Binär- oder
Ternärverbindung
(oder Verbindungen höherer
Ordnung), wie beispielsweise jene, die in der US-Patentanmeldung 60/228,007 von Reid
mit Anmeldetag 23 August 2000 und US-Patentanmeldung 60/300,533
von Reid mit Anmeldetag 22 Juni 2001 offenbart sind, die beide durch
Verweis hier einbezogen seien, die mittels reaktivem Sputtern abgeschieden
werden. Eine geeignete Ätzchemie
wird zur Strukturierung der leitfähigen Schicht verwendet (z.B.
eine Chlorchemie für
Aluminium), um diskrete leitfähige
Bereiche 18a bis 18c auszubilden.As in 5D As can be seen, a conductive layer is deposited and patterned to discrete metal areas 18a to 18c to produce, with corresponding underlying metal areas 12a to 12c via appropriate plugs 16a to 16c are electrically connected. The conductive layer may be made of any suitable material (aluminum, aluminum alloys, other metals alloys, conductive ceramic compounds and the like) deposited by suitable methods such as vapor deposition or electroplating. The material should preferably be both conductive and have a suitable combination of hardness, elasticity, etc. (as will be seen, the range 18c serve as a joint for the micromirror to be formed). Of course, the discrete areas have to 18a to 18c if different materials or properties are desired for the different regions, they are not formed simultaneously (this also applies to the other regions formed in the device, such as the regions 12a to 12e and the plugs 18a to 18c ). Of course, fewer processing steps are involved if all discrete areas within a layer are made of the same material that is deposited simultaneously. In the preferred embodiment, the conductive layer consists of either an aluminum alloy or a conductive binary or ternary compound (or higher order interconnects), such as each Nos., which are disclosed in U.S. Patent Application 60 / 228,007 to Reid, filed 23 August 2000, and U.S. Patent Application 60 / 300,533, to Reid, filed June 22, 2001, both of which are incorporated herein by reference, which are deposited by reactive sputtering. A suitable etch chemistry is used to pattern the conductive layer (eg, a chlorine chemistry for aluminum) to discrete conductive regions 18a to 18c train.
Wie
weiter in 5E dargestellt ist, wird eine zweite
Opferschicht 20 abgeschieden, die aus demselben Material
bestehen kann wie die Opferschicht 14, oder aus einem unterschiedlichen
Material (vorzugsweise ist das Material dasselbe, so daß beide Schichten
gleichzeitig entfernt werden können). Dann
wird die Schicht 20 strukturiert, um eine Öffnung 20a bis
hinunter zu Bereich 18c auszubilden. Wie bei der Ausbildung
der Öffnungen
in der Opferschicht 14, kann dies durch eine zusätzliche
Schicht aus Fotolack bewirkt werden, oder die Schicht 20 kann
direkt strukturiert werden, sofern das Material ein Fotolack oder
ein anderes direkt strukturierbares Material ist, Wie in 5F zu
sehen ist, wird ein Stecker oder eine Verbindung 22 gebildet,
indem ein vorzugsweise elektrisch leitfähiges Material auf der Opferschicht 20 abgeschieden
wird, gefolgt von einer chemisch-mechanischen Politur, welche den
Stecker 22 verbunden mit dem diskreten Bereich ("Gelenk") 18c hinterläßt. Dann
wird, wie in 5G zu sehen ist, der Mikrospiegelkörper 24 durch
Abscheiden einer (vorzugsweise leitfähigen) Schicht ausgebildet,
gefolgt von einer Strukturierung in die gewünschte Form des Mikrospiegels.
Eine Vielzahl von Mikrospiegelformen sind möglich, wie beispielsweise jene,
die in 6A dargestellt ist, und wie
im Folgenden detaillierter beschrieben werden wird. Allerdings kann
die Mikrospiegelform gemäß dieses
Beispiels der Erfindung eine beliebige Form aufweisen, wie beispielsweise
eine Quadratform oder Diamantform, wie in den 6B und 6C gezeigt
ist. Natürlich
sind jene Formen bevorzugt, die eine dichte Packung der Mikrospiegel,
und so einen hohen Füllfaktor
ermöglichen
(wie beispielsweise die Mikrospiegelform aus 6A, die
in einem engliegenden Array in 7 dargestellt
ist). Die gepunktete Linie in 6C (und später in 12)
stellt die Rotationsachse des Mikrospiegels dar.As in further 5E is shown, becomes a second sacrificial layer 20 deposited, which may consist of the same material as the sacrificial layer 14 , or of a different material (preferably the material is the same so that both layers can be removed simultaneously). Then the layer becomes 20 structured to an opening 20a down to the area 18c train. As with the formation of the openings in the sacrificial layer 14 , this can be effected by an additional layer of photoresist, or the layer 20 can be patterned directly if the material is a photoresist or other directly structurable material, as in 5F you can see a plug or a connection 22 formed by a preferably electrically conductive material on the sacrificial layer 20 is deposited, followed by a chemical-mechanical polish, which the plug 22 connected to the discrete area ("joint") 18c leaves. Then, as in 5G you can see the micromirror body 24 by depositing a (preferably conductive) layer, followed by structuring into the desired shape of the micromirror. A variety of micromirror shapes are possible, such as those disclosed in U.S. Pat 6A is shown, and as will be described in more detail below. However, the micromirror mold according to this example of the invention may have any shape, such as a square or diamond shape, as in FIGS 6B and 6C is shown. Of course, those shapes are preferred that allow for dense packing of the micromirrors, and thus a high fill factor (such as the micromirror shape 6A in an English-style array in 7 is shown). The dotted line in 6C (and later in 12 ) represents the axis of rotation of the micromirror.
Wenngleich
verschiedene Schichten, die bei der Herstellung des Mikrospiegels
verwendet werden gemäß der 5A bis 5G als
einzelne Schichten dargestellt sind, kann jede Schicht (egal ob
Strukturschicht oder Opferschicht) als ein Laminat gebildet werden,
z.B. eine Schicht des Laminats, die verbesserte mechanische Eigenschaften
hat, und eine weitere Schicht, die eine verbesserte Leitfähigkeit
hat. Obgleich im bevorzugten Ausführungsbeispiel die Strukturmaterialien
leitfähig
sind, ist es auch möglich, das
Mikrospiegelement 24 (oder eine Schicht innerhalb eines
Laminats 24) leitfähig
zu machen, wie auch die Steuerelektroden 12d und 18b (und
Schichten/Materialien, welche die Elektroden 12d und 18b mit
dem Halbleitersubstrat verbinden). Zudem müssen die oben offenbarten Materialien
(Metall, Metalllegierungen, Metall-Keramik-Legierungen und dergleichen)
nicht zwingend ein Metall beinhalten, sondern könnten beispielsweise auch Silizium
(z.B. polykristallines Silizium) oder eine Siliziumverbindung (z.B.
Si3N4, SiC, SiO2, und dergleichen) sein. Falls Si3N4 als Strukturmaterial
und amorphes Silizium als Opfermaterial verwendet wird, kann Xenon-Difluorid als
ein Gasphasen-Ätzmittel
verwendet werden, um das amorphe Opfersilizium zu entfernen. Falls
erwünscht,
kann das als Strukturmaterial verwendete Silizium oder die Siliziumverbindung
(oder eine andere Verbindung) vor und/oder nach Entfernen der Opferschicht
abgekühlt
werden, um die Spannungseigenschaften der Strukturschicht(en) zu
verbessern. 8 ist eine Explosionsansicht
des Mikrospiegels, der gemäß der 5A bis 5G gebildet
wurde.Although various layers used in the manufacture of the micromirror according to the 5A to 5G As individual layers are illustrated, each layer (whether structural layer or sacrificial layer) may be formed as a laminate, eg, one layer of the laminate having improved mechanical properties and another layer having improved conductivity. Although in the preferred embodiment the structural materials are conductive, it is also possible to use the micromirror element 24 (or a layer within a laminate 24 ) conductive, as well as the control electrodes 12d and 18b (and layers / materials containing the electrodes 12d and 18b connect to the semiconductor substrate). In addition, the above-disclosed materials (metal, metal alloys, metal-ceramic alloys, and the like) need not necessarily include a metal, but may be, for example, silicon (eg, polycrystalline silicon) or silicon compound (eg, Si 3 N 4, SiC, SiO 2, and the like) , If Si3N4 is used as the structural material and amorphous silicon as the sacrificial material, xenon difluoride can be used as a gas phase etchant to remove the sacrificial amorphous silicon. If desired, the silicon or silicon compound (or other compound) used as the structural material may be cooled before and / or after removal of the sacrificial layer to improve the stress properties of the structural layer (s). 8th is an exploded view of the micromirror according to the 5A to 5G was formed.
Einer
der letzen Schritte bei der Herstellung des Mikrospiegels ist das
Entfernen der Opferschichten 14 und 20. 9A ist
eine Darstellung des Mikrospiegels nach Entfernen der zwei Opferschichten,
die den Mikrospiegel 24 verbunden mit dem Substrat 10 über die
Säule 22,
das Gelenk 18c, die Säule 16c und
die Metallbereiche 12c zeigt. Der in 9A gezeigte
Mikrospiegel wird nicht bewegt oder ausgelenkt, da keine Spannung
an einer der darunterliegenden Elektroden (diskrete Metallbereiche,
die in dem oben beschriebenen Verfahren ausgebildet wurden), z.B.
an den Elektroden 18b oder 12d, angelegt ist.
Diese nicht-ausgelenkte Stellung ist die "AUS"-Stellung
des Mikrospiegels, die bei Projektionssystemen im Allgemeinen einem
Winkel aufweist, der von der "EIN"-Stellung am weitesten
entfernt ist (um das bestmögliche
Kontrastverhältnis
für das
projizierte Bild zu erzielen). Der "EIN"-Zustand
des Mikrospiegels, d.h. die Stellung des Mikrospiegels, in der Licht
in den Eintrittskegel der Sammeloptik gelenkt wird, ist in 9B dargestellt.
Eine Spannung VA wird an die Elektrode 12d angelegt,
um die Mikrospiegelplatte 24 elektrostatisch nach unten
zu ziehen, bis der Rand der Platte 24 auf der Elektrode 12e anschlägt. Sowohl
die Mikrospiegelplatte 24 als auch die Elektrode 12e liegen
auf demselben Potential, in diesem Beispiel auf einer Spannung V0. Wie in 9C gezeigt,
wird bei Anlegen einer Spannung VB an die
Elektrode 18b die Mikrospiegelplatte 24 in eine entgegengesetzte
Richtung ausgelenkt, wobei ihre Bewegung durch die Elektrode 18a gestoppt
wird. Die Elektrode 18a und die Mikrospiegelplatte 24 liegen
auf demselben Potential (in diesem Beispiel auf Spannung V0). Abhängig
von der Größe der Elektrode 18b gegenüber der
Elektrode 12d und vom Abstand zwischen diesen Elektroden
und der Mikrospiegelplatte 24, muß die an den Elektroden 18b und 12d anliegende
Spannung nicht dieselbe sein. Diese in 9C dargestellte
ausgelenkte Stellung ist die "AUS"-Stellung, in der
Licht am weitesten von der Sammeloptik weggelenkt wird.One of the last steps in the fabrication of the micromirror is the removal of the sacrificial layers 14 and 20 , 9A is a representation of the micromirror after removal of the two sacrificial layers containing the micromirror 24 connected to the substrate 10 over the pillar 22 , the joint 18c , the pillar 16c and the metal areas 12c shows. The in 9A The micromirror shown is not moved or deflected because no voltage is applied to one of the underlying electrodes (discrete metal regions formed in the method described above), eg at the electrodes 18b or 12d , is created. This undeflected position is the "OFF" position of the micromirror, which in projection systems generally has an angle farthest from the "ON" position (to achieve the best possible contrast ratio for the projected image). The "ON" state of the micromirror, ie the position of the micromirror in which light is directed into the entry cone of the collection optics, is in FIG 9B shown. A voltage V A is applied to the electrode 12d applied to the micromirror plate 24 electrostatically pull down until the edge of the plate 24 on the electrode 12e strikes. Both the micromirror plate 24 as well as the electrode 12e are at the same potential, in this example at a voltage V 0 . As in 9C is shown when applying a voltage V B to the electrode 18b the micromirror plate 24 deflected in an opposite direction, with their movement through the electrode 18a is stopped. The electrode 18a and the micromirror plate 24 are at the same potential (voltage V 0 in this example). Depending on the size of the electrode 18b opposite the electrode 12d and the distance between these electrodes and the micromirror plate 24 , the must be on the electrodes 18b and 12d applied voltage should not be the same. These in 9C The deflected position shown is the "OFF" position in which light is deflected furthest away from the collection optics.
Wie
durch einen Vergleich der 9B und 9C zu
erkennen ist, bildet die "AUS"-Stellung einen kleineren
Winkel (mit dem Substrat) als die "EIN"-Stellung.
Im Folgenden wird, wenn auf die "EIN"- und "AUS"-Winkel (oder solche
Winkel, die sich auf das Substrat oder eine nicht-ausgelenkten Mikrospiegelstellung
beziehen) bezuggenommen wird, ein Vorzeichen des Winkels verwendet
(positiv oder negativ bezüglich
dem Substrat oder einer nicht ausgelenkten Stellung). Dieses Vorzeichen
ist willkürlich,
zeigt aber an, daß die
Mikrospiegel in eine Richtung in die "EIN"-Stellung
rotieren, und in eine entgegengesetzte Richtung in eine "AUS"-Stellung rotieren.
Die Vorteile einer solchen Asymmetrie werden im Folgenden näher erläutert. In
einem Beispiel der Erfindung liegt die "EIN"-Stellung
zwischen 0 und +30 Grad und die "AUS"-Stellung zwischen
0 und –30 Grad,
wobei die Bewegung in die "EIN"-Stellung größer ist,
als die Bewegung in die "AUS"-Stellung. Beispielsweise
kann die "EIN"- Stellung zwischen
+10 und +30 Grad liegen (oder zwischen +12 und +20 Grad, oder zwischen
+10 und +15 Grad), und die "AUS"-Stellung kann größer sein
als 0 Grad und zwischen 0 und –30
Grad liegen (oder innerhalb eines kleineren Bereichs zwischen 0
und –10
Grad, oder zwischen –1
und –12
Grad, oder zwischen –1
und –10
oder –11
Grad, oder zwischen –2
und –7
Grad). In einem anderen Beispiel sind die Mikrospiegel in der Lage,
wenigstens +12 Grad in die "EIN"-Stellung zu rotieren und zwischen –4 und –10 Grad
in die "AUS"-Stellung. Abhängig von
den für
die Gelenke verwendeten Materialien können auch größere Winkel
erreicht werden, wie beispielsweise eine "EIN"-Rotation
zwischen +10 und +35 Grad und einer "AUS"-Rotation
zwischen –2
und –25
Grad (natürlich können Materialermüdung und
ein Kriechen bei großen
Winkeln zu einem Problem werden). Unter Vernachlässigung der Rotationsrichtung
ist es bevorzugt, daß die "EIN"- und "AUS"-Stellungen sich bei Winkeln größer als
3 Grad aber kleiner als 30 Grad bezüglich dem Substrat befinden,
und vorzugsweise ist die "EIN"-Stellung größer als
+10 Grad und die Spiegel rotieren um 1 Grad (oder mehr) weiter in
die "EIN"-Richtung als in
die entgegengesetzte "AUS"-Richtung.As by comparing the 9B and 9C As can be seen, the "OFF" position forms a smaller angle (with the substrate) than the "ON" position. In the following, when referring to the "on" and "off" angles (or those angles referring to the substrate or undeflected micromirror position), a sign of the angle is used (positive or negative with respect to the substrate or an undeflected position). This sign is arbitrary, but indicates that the micromirrors rotate in one direction to the "on" position and rotate in an opposite direction to an "off" position. The advantages of such an asymmetry are explained in more detail below. In one example of the invention, the "on" position is between 0 and +30 degrees and the "off" position is between 0 and -30 degrees, with the movement to the "on" position being greater than the movement in the "on" position "Exhibition. For example, the "on" position may be between +10 and +30 degrees (or between +12 and +20 degrees, or between +10 and +15 degrees), and the "off" position may be greater than 0 degrees and between 0 and -30 degrees (or within a smaller range between 0 and -10 degrees, or between -1 and -12 degrees, or between -1 and -10 or -11 degrees, or between -2 and -7 degrees) , In another example, the micromirrors are capable of rotating at least +12 degrees to the "on" position and between -4 and -10 degrees to the "off" position. Depending on the materials used for the joints, larger angles can also be achieved, such as an "ON" rotation between +10 and +35 degrees and an "OFF" rotation between -2 and -25 degrees (of course, material fatigue and a Creep at large angles to become a problem). Neglecting the direction of rotation, it is preferred that the "on" and "off" positions be at angles greater than 3 degrees but less than 30 degrees with respect to the substrate, and preferably the "on" position is greater than +10 Degrees and mirrors continue to rotate 1 degree (or more) in the "ON" direction rather than in the opposite "OFF" direction.
Die 10A bis 10D zeigen
ein weiteres Verfahren und eine weitere Mikrospiegelstruktur. Die
Variabilität
bei den Materialien, den Schichten, dem Opferätzen, der Abscheidung von Strukturschichten
und dergleichen ist wie oben im Zusammenhang mit den vorher beschriebenen
Verfahren gegeben. Für
das in den 10A bis 10D dargestellte
Verfahren kann das Substrat 40 entweder ein lichtdurchlässiges Substrat
sein (das später
mit einem zweiten Substrat mit Schaltkreisen und Elektroden verbunden
werden kann) oder ein Halbleitersubstrat, das bereits darauf befindliche
Schaltkreise und Elektroden aufweist. In dem vorliegenden Beispiel
sind die Schaltkreise und die Elektroden auf einem separaten Substrat
ausgebildet, wie in den 11A bis 11B zu sehen ist.The 10A to 10D show another method and another micromirror structure. The variability in materials, layers, sacrificial etching, deposition of structural layers and the like is as above in the context of the previously described methods. For that in the 10A to 10D The method illustrated may be the substrate 40 either a translucent substrate (which may later be connected to a second substrate with circuitry and electrodes) or a semiconductor substrate having circuitry and electrodes already thereon. In the present example, the circuits and the electrodes are formed on a separate substrate, as in FIGS 11A to 11B you can see.
In 10A wird eine Opferschicht 42 abgeschieden
und strukturiert, um eine Öffnung 43 auszubilden.
Dann wird, wie in 10B gezeigt, ein Stecker 46 gebildet
(vorzugsweise wie in dem Verfahren der 5A bis 5G – Abscheiden
eines Metalls, einer Metalllegierung oder einer anderen leitfähigen Schicht
und dann Einebnen (z.B. mittels CMP), um den Stecker auszubilden).
Dann wird, wie in 10C zu sehen ist, ein Gelenk 50 ausgebildet,
indem ein elektrisch leitfähiges
Material (mit geeigneter Amorphität, Elastizität, Festigkeit,
Stärke,
und dergleichen) abgeschieden wird. In dem vorliegenden Beispiel
ist das Gelenk (und/oder der Mikrospiegel) ein Frühübergangsmetall-Siliziumnitrid,
wie beispielsweise Ta-Si-N, ein Spätübergangsmetall-Siliziumnitrid wie beispielsweise
Co-Si-N oder ein Metall oder eine Metall-Keramik-Legierung, wie
beispielsweise eine Titan-Aluminium-Legierung, oder eine Titan-Aluminiumoxid-Legierung. Nach dem
Abscheiden eines solchen Materials wird ein Fotolack abgeschieden
und strukturiert, um ein Ätzen/Entfernen
aller Bereiche zu ermöglichen,
mit Ausnahme der Gelenkbereiche 50. Dann wird, wie in 10D gezeigt, die Mikrospiegelplatte 44 ausgebildet,
indem erst die Gelenke durch einen Fotolack geschützt werden
und dann eine Gelenkstrukturschicht abgeschieden und strukturiert wird,
um die Mikrospiegelplatte 44 auszubilden, die teilweise überlappt
und deshalb mit dem Gelenk 50 verbunden ist. Wie in den
anderen Ausführungsbeispielen
wird ein Array aus Tausenden oder Millionen solcher Mikrospiegel
gleichzeitig in einem Array gebildet.In 10A becomes a sacrificial layer 42 deposited and structured to an opening 43 train. Then, as in 10B shown a plug 46 formed (preferably as in the method of 5A to 5G Depositing a metal, metal alloy or other conductive layer and then leveling (eg by CMP) to form the plug). Then, as in 10C you can see a joint 50 is formed by depositing an electrically conductive material (having suitable amorphousness, elasticity, strength, strength, and the like). In the present example, the hinge (and / or micromirror) is an early transition metal silicon nitride such as Ta-Si-N, a late transition metal silicon nitride such as Co-Si-N or a metal or a metal-ceramic alloy such as For example, a titanium-aluminum alloy, or a titanium-aluminum oxide alloy. After depositing such a material, a photoresist is deposited and patterned to allow etching / removal of all areas except for the hinge areas 50 , Then, as in 10D shown the micromirror plate 44 formed by first the joints are protected by a photoresist and then a joint structure layer is deposited and patterned to the micromirror plate 44 form, which partially overlaps and therefore with the joint 50 connected is. As in the other embodiments, an array of thousands or millions of such micromirrors is formed in an array simultaneously.
Dann
wird, egal ob im Wafer- oder Rohchip-Stadium, das Substrat mit Mikrospiegeln
an einem Substrat mit Steuerschaltkreisen und -Elektroden befestigt.
Es sollten in dem vorliegenden Beispiel zumindest zwei Elektroden
pro Mikrospiegel vorgesehen werden, eine für jede Auslenkungsrichtung, und
vorzugsweise eine Dritte, um es dem Mikrospiegel zu ermöglichen,
seine Bewegung abzustoppen (in einer der Richtungen), indem er auf
einem Material anschlägt,
das auf demselben Potential liegt, wie der Mikrospiegel selbst.
Das zweite Substrat 60 mit den Elektroden 72 und 74 zur
Auslenkung des Mikrospiegels und mit einem Auflagefeld oder einer
Auflageelektrode 70 ist in 11A gezeigt.
Der Mikrospiegel ist in 11A in
einer nicht ausgelenkten Stellung. Wenn eine Spannung VA an
die Elektrode 72 angelegt wird, so wird der Mikrospiegel 44 ausgelenkt,
bis er gegen die Elektrode 70 schlägt (11B).
Dies ist die "EIN"-Stellung des Mikrospiegels, die es dem
Licht ermöglicht,
in die Sammeloptik des Systems einzutreten. Es ist möglich, den
Spalt zwischen den Substraten so auszulegen, daß die Enden der Mikrospiegelplatte 44 gleichzeitig
an der Elektrode 70 und dem Substrat 40 anschlagen.
Wenn ein Spannung VB an die Elektrode 74 angelegt
wird, dann wird die Mikrospiegelplatte 44 in die entgegengesetzte
Richtung ausgelenkt, bis das Ende der Mikrospiegelplatte an dem
Substrat 40 anschlägt.
Dies ist die "AUS"-Stellung des Mikrospiegels
(11C). Aufgrund der Position des Gelenks 50 und
der Säule 46 ist
der Winkel in der "AUS"-Stellung kleiner
als der Winkel des Mikrospiegels in der "EIN"-Stellung.
Ein Array aus derartigen Mikrospiegeln ist in 12 dargestellt,
und eine Explosionsdarstellung eines Mikrospiegels, der gemäß des Verfahrens
der 10A bis 10D hergestellt
wurde, ist in 13 gezeigt.Then, whether at the wafer or die stage, the substrate is mounted with micromirrors on a substrate with control circuitry and electrodes. In the present example, at least two electrodes per micromirror should be provided, one for each deflection direction, and preferably a third, to allow the micromirror to stop its movement (in one of the directions) by striking a material on top the same potential as the micromirror itself. The second substrate 60 with the electrodes 72 and 74 for the deflection of the micromirror and with a support pad or a support electrode 70 is in 11A shown. The micromirror is in 11A in an undeflected position. When a voltage V A to the electrode 72 is applied, then the micromirror 44 deflected until he hits the electrode 70 suggests ( 11B ). This is the "on" position of the micromirror, which allows the light into the collection optics to enter the system. It is possible to design the gap between the substrates so that the ends of the micromirror plate 44 at the same time on the electrode 70 and the substrate 40 attacks. When a voltage V B to the electrode 74 is applied, then the micromirror plate 44 deflected in the opposite direction until the end of the micromirror plate on the substrate 40 strikes. This is the "OFF" position of the micromirror ( 11C ). Due to the position of the joint 50 and the pillar 46 the angle in the "OFF" position is smaller than the angle of the micromirror in the "ON" position. An array of such micromirrors is in 12 represented and an exploded view of a micromirror, which according to the method of 10A to 10D was produced is in 13 shown.
14A ist eine Querschnittsansicht mehrerer Mikrospiegel
in einem Array, in dem die Mikrospiegel in ihrer "AUS"-Stellung nicht ausgelenkt
sind (Gruppe 100), wogegen Mikrospiegel in ihrem "EIN"-Zustand (Gruppe 102)
aus der flachen Stellung ausgelenkt sind, so daß sie Licht derart reflektieren, daß es gesehen
werden kann (direkt, auf ein Ziel in einer verbundenen Vorrichtung, über einen
Raum hinweg auf einem Schirm, etc.) Solch eine Mikrospiegel-Array-Anordnung ist genauer
in den 14B und 14C dargestellt.
Wie in 14B zu sehen ist, wird bei
den Mikrospiegeln in ihrem "EIN"-Zustand ein einfallender
Lichtkegel 50 von allen Mikrospiegeln reflektiert (in dieser
Figur sind alle Mikrospiegel in ihrem "EIN"-Zustand)
und das Licht wird als ein Lichtkegel 52 in eine Ausgangsöffnung 60 projiziert, und
wird in den meisten Fällen
in ein Abbildungssystem weitergeleitet (z.B. eine Projektionslinse
oder Projektionslinsen). Der Kegel 54 repräsentiert
die Spiegelreflektion von der transparenten Abdeckung. 14C ist eine Darstellung der Mikrospiegel in ihrem "AUS"-Zustand, wobei der
Kegel 52 Licht repräsentiert,
das von den Mikrospiegeln in diesem "AUS"-Zustand
reflektiert wird. Der einfallende und reflektierte Lichtkegel verjüngt sich
auf das gesamte Array, wenngleich in diesen Figuren zur Vereinfachung
die Lichtkegel so dargestellt sind, als würden sie auf einen einzelnen
Mikrospiegel zulaufen. 14A Figure 12 is a cross-sectional view of multiple micromirrors in an array in which the micromirrors are not deflected in their "off" position (Group 100 ), whereas micromirrors are in their "ON" state (Group 102 ) are deflected out of the flat position so that they reflect light so that it can be seen (directly, on a target in a connected device, across a space on a screen, etc.) Such is a micromirror array arrangement more precisely in the 14B and 14C shown. As in 14B can be seen, is in the micromirrors in their "ON" state an incident beam of light 50 reflected by all micromirrors (in this figure all micromirrors are in their "ON" state) and the light is perceived as a cone of light 52 in an exit opening 60 is projected, and in most cases is passed into an imaging system (eg, a projection lens or projection lenses). The cone 54 represents the mirror reflection from the transparent cover. 14C is a representation of the micromirrors in their "OFF" state, with the cone 52 Represents light reflected from the micromirrors in this "off" state. The incident and reflected cone of light tapers onto the entire array, although in these figures, for simplicity, the cones of light are shown as being converged on a single micromirror.
Die
Anordnung der 14B und 14C hat
den Vorteil, daß,
wenn die Mikrospiegel in ihrem "AUS"-Zustand sind (nicht
ausgelenkt), wenig Licht in der Lage ist, durch die Spalten zwischen
den Mikrospiegeln hindurchzutreten und unerwünschte "Spaltstreuung" zu bewirken. Allerdings wird, wie in 14C zu sehen ist, augrund des sich wiederholenden
Musters der Mikrospiegel gebeugtes Licht erzeugt (Licht 61a und 61b,
das sich über
den Kegel aus reflektiertem "AUS"-Licht 52 hinaus
erstreckt). Dieses unerwünschte
Licht wird durch Streuung oder Beugung an den Rändern der Mikrospiegel erzeugt ("Randstreuung"). Insbesondere kann,
da der einfallende Lichtkegel (und somit der ausgehende Lichtkegel)
so groß wie
möglich
gemacht wird, um die Effizienz zu steigern, Beugungslicht wie z.B.
das Licht 61a, das sich über den Kegel aus reflektiertem "AUS"-Licht hinaus erstreckt,
in die Austrittsöffnung 60 (z.B.
die Sammeloptik) eintreten und eine unerwünschte Verminderung des Kontrastverhältnisses bewirken.The arrangement of 14B and 14C has the advantage that when the micromirrors are in their "OFF" state (not deflected), little light is able to pass through the gaps between the micromirrors and cause undesirable "gap scattering". However, as in 14C it can be seen that due to the repeating pattern of the micromirrors, diffracted light is produced (light 61a and 61b that is above the cone of reflected "off" light 52 extends). This unwanted light is generated by scattering or diffraction at the edges of the micromirrors ("edge scattering"). In particular, since the incident beam of light (and thus the outgoing beam of light) is made as large as possible to increase the efficiency, diffraction light such as the light can be made 61a that extends beyond the cone of reflected "OFF" light into the exit port 60 (eg the collection optics) and cause an undesirable reduction of the contrast ratio.
Um
dieses "Überlappen" von "AUS"-Zustands-Licht (einschließlich dem
Beugungslicht) und "EIN"-Zustands-Licht zu
vermeiden, kann das "AUS"-Zustands-Licht und
das "EIN"-Zustands-Licht weiter voneinander getrennt
werden, indem die Mikrospiegel sowohl im "EIN"-
als auch im "AUS"-Zustand ausgelenkt
werden. Wie in 15A zu sehen ist, wird, falls
der Mikrospiegel, wie in der Figur gezeigt, in seinen "AUS"-Zustand ausgelenkt ist, ein Teil des
Lichts ordnungsgemäß von den
Mikrospiegeln weg von der "EIN"-Zustands-Richtung
(z.B. der Sammeloptik) reflektiert werden, wie durch den Strahl 116 dargestellt
ist. Anderes Licht 112 wird nicht auf den Mikrospiegel
auftreffen, sondern auf der Oberfläche des unteren Substrats gestreut
werden (z.B. auf darunterliegenden Schaltkreisen und Elektroden)
und selbst dann in die Sammeloptik eintreten, wenn sich der benachbarte
Mikrospiegel im "AUS"-Zustand befindet.
Auch könnte,
wie durch den Strahl 114 dargestellt ist, das einfallende
Licht auf einen Mikrospiegel treffen, was trotzdem in einer Spaltenstreuung
resultieren kann, statt, wie Strahl 116, ordnungsgemäß in den "AUS"-Winkel gelenkt zu
werden. Diese "EIN"-Anordnung ist in 15B dieselbe wie in 14B.
Allerdings wird, wie in 15C gezeigt,
der "AUS"-Zustand zusammen
mit der durch die Mikrospiegelperiodizität erzeugten Beugung 61a,
weiter weg von dem "EIN"-Winkel verschoben,
um ein verbessertes Kontrastverhältnis
aufgrund Beugung/Randstreuung (trotz des aufgrund Spaltstreuung
verminderten Kontrastverhältnisses,
wie oben beschrieben wurde) zu bewirken.To avoid this "overlap" of "OFF" state light (including the diffraction light) and "ON" state light, the "OFF" state light and the "ON" state light may be further separated by deflecting the micromirrors in both the "on" and "off" states. As in 15A As can be seen, if the micromirror is deflected to its "off" state as shown in the figure, a portion of the light is properly reflected off the micromirrors away from the "on" state direction (eg, collection optics) be like the beam 116 is shown. Other light 112 will not impinge on the micromirror but will be scattered on the surface of the lower substrate (eg on underlying circuits and electrodes) and will enter the collection optics even if the adjacent micromirror is in the "off" state. Also could, as by the beam 114 instead, such as beam, the incident light may strike a micromirror, which may nevertheless result in columnar scattering 116 to be properly steered to the "OFF" angle. This "ON" arrangement is in 15B same as in 14B , However, as in 15C shown the "OFF" state together with the diffraction generated by the micromirror periodicity 61a shifted farther away from the "ON" angle to effect an improved contrast ratio due to diffraction / edge scattering (despite the contrast ratio decreased due to gap scattering as described above).
Ein
verbessertes Mikrospiegel-Array würde den Abstand zwischen dem "AUS"-Lichtkegel und dem "EIN"-Lichtkegel maximieren
(wobei Randstreuung in den Eintrittskegel minimiert wird), und dennoch
die Spalte zwischen benachbarten Mikrospiegeln minimieren (die Spaltstreuung
minimieren). Eine Lösung,
die ausprobiert wurde, bestand darin, ein Mikrospiegel-Array mit
Mikrospiegeln auszustatten, die, wie in den 15A bis 15C gezeigt, für
den "EIN"-Zustand und den "AUS"-Zustand in entgegengesetzte
Richtungen ausgelenkt werden, und eine lichtabsorbierende Schicht
unter den Mikrospiegeln vorzusehen, um die Spaltstreuung zu verringern.
Leider erhöht
dies die Verarbeitungskomplexität,
oder Licht wird auf der Mikrospiegel-Array-Anordnung absorbiert
(auf dem Lichtventil), was die Temperatur des Lichtventils erhöht und Probleme
erzeugt aufgrund von Wärmeausdehnung,
verstärkter
Ermüdung
und verstärktem
Abbau (bzw. "droop") der Mikrospiegelstrukturen,
verstärktem
Ausfall der Passivierungsfilme, der sich selbst anbringenden Monoschichten
und/oder der Lösungsmittel,
und dergleichen.An improved micromirror array would maximize the distance between the "off" cone of light and the "on" cone of light (minimizing edge leakage into the cone of entry) and still minimize the gaps between adjacent micromirrors (minimize gap dispersion). One solution that has been tried has been to provide a micromirror array with micromirrors which, as in US Pat 15A to 15C for the "ON" state and the "OFF" state, and to provide a light absorbing layer under the micromirrors to reduce the gap spread. Unfortunately, this increases processing complexity or light is absorbed on the micromirror array assembly (on the light valve), which increases the temperature of the light valve and creates problems due to thermal expansion, increased fatigue, and increased droop of the Mi. crosstalk structures, enhanced failure of the passivation films, self-assembling monolayers and / or solvents, and the like.
Wie
in den 16A und 16C zu
sehen ist, sind Mikrospiegel vorgesehen, die sowohl in ihrem "EIN"-Zustand, als auch
im "AUS"-Zustand ausgelenkt
sind, jedoch mit unterschiedlichen Auslenkungswinkeln. Wie in 16A zu sehen ist, sind die Mikrospiegel 100 in
einen "AUS"-Zustand ausgelenkt,
der bei einem Auslenkungswinkel liegt, der kleiner ist als der Auslenkungswinkel
der Mikrospiegel 102 in ihrem "EIN"-Zustand
(in eine entgegengesetzte Richtung aus dem flachen oder nicht-ausgelenkten Zustand
ausgelenkt). Wie in 16B zu sehen ist, ist der "EIN"-Zustand unverändert (einfallendes
Licht 50 wird als ausgehendes Licht 52 in die
Austrittsöffnung 60 projiziert),
mit einer gewissen Spiegelreflektion 54. In 16C sind die Mikrospiegel in ihrem "AUS"-Zustand in einer
ausreichend ausgelenkten Stellung, so daß Randbeugungslicht 61a,
das in die Austrittsöffnung 60 eintritt,
miminiert wird, und dennoch nur soweit ausgelenkt, daß das Randbeugungslicht
aus dem Eintrittskegel herausgehalten wird, um das Spaltstreuungslicht
von unterhalb der Mikrospiegel aufgrund eines großen Auslenkwinkels im "AUS"-Zustand zu miminieren.As in the 16A and 16C As can be seen, micromirrors are provided which are deflected both in their "ON" state and in the "OFF" state, but with different deflection angles. As in 16A can be seen, are the micromirrors 100 deflected into an "OFF" state, which is at a deflection angle which is smaller than the deflection angle of the micromirrors 102 in its "on" state (deflected in an opposite direction from the flat or undeflected state). As in 16B can be seen, the "ON" state is unchanged (incident light 50 is called outgoing light 52 in the outlet opening 60 projected), with a certain mirror reflection 54 , In 16C in their "OFF" state, the micromirrors are in a sufficiently deflected position so that edge diffraction light 61a that is in the outlet 60 occurs, is eliminated, and yet only deflected so far that the edge diffraction light is kept out of the entrance cone to eliminate the slit scattering light from below the micromirrors due to a large deflection angle in the "OFF" state.
Ein
zusätzliches
Merkmal der Erfindung liegt in der Kapselung bzw. Gruppierung der
Vorrichtung. Wie oben erwähnt,
kann die Reflektion von Licht durch das lichtdurchlässige Substrat
zu einer Spiegelreflektion führen.
Wie in 17A zu sehen ist, wird ein
einfallender Lichtkegel 50 von den Mikrospiegeln in ihrem "EIN"-Zustand reflektiert,
was als reflektierter Kegel 52 dargestellt ist. Gespiegeltes Licht,
das von einer Oberfläche
des lichtdurchlässigen
Substrats 32 reflektiert wird, ist als Lichtkegel 54 dargestellt.
Es ist bei der Herstellung eines Projektionssystems wünschenswert,
den von dem Kegel überstrichenen
Winkel zu vergrößern, um
den Lichtdurchgang bzw. die Etendue und die Systemeffizienz zu steigern.
Allerdings bewirkt, wie in 17A zu
sehen ist, eine Vergrößerung des
vom Kegel 50 überstrichenen
Winkels eine Vergrößerung der
von den Kegeln 52 und 54 überstrichenen Winkel, so daß Spiegelreflektionslicht
vom Kegel 54 in die Austrittsöffnung 60 selbst dann
eintreten wird, wenn sich die Mikrospiegel in ihrem "AUS"-Zustand befinden
(wodurch das Kontrastverhältnis
reduziert wird).An additional feature of the invention lies in the encapsulation or grouping of the device. As mentioned above, the reflection of light through the translucent substrate can lead to specular reflection. As in 17A is visible, becomes an incident light cone 50 reflected by the micromirrors in their "on" state, reflecting as a reflected cone 52 is shown. Mirrored light coming from a surface of the translucent substrate 32 is reflected as a light cone 54 shown. It is desirable in the production of a projection system to increase the angle swept by the cone to increase light transmission and system efficiency. However, as in 17A you can see an enlargement of the cone 50 swept angle an enlargement of the cones 52 and 54 swept angle so mirror reflection light from the cone 54 in the outlet opening 60 will occur even when the micromirrors are in their "OFF" state (reducing the contrast ratio).
Um
eine Vergrößerung der
von den Kegeln überstrichenen
Winkel zu ermöglichen,
und gleichzeitig aber zu vermeiden, daß Spiegelreflektion in die Austrittsöffnung eintritt,
wird, wie in 17B zu sehen ist, das lichtdurchlässige Substrat 32 bezüglich dem
Substrat 30 geneigt angeordnet. In vielen Fällen ist
das Substrat 30 das Substrat, auf dem die Mikrospiegel
(oder andere optische MEMS-Elemente) ausgebildet sind, wogegen das
Substrat 32 ein lichtdurchlässiges Fenster in einem Gehäuse für die optische
MEMS-Vorrichtung ist. Der Neigungswinkel des Fensters ist größer als –1 Grad
(das Minuszeichen bezieht sich auf die Richtungen der Mikrospiegelneigungen).
In einem Beispiel ist das Fenster in einem Winkel von –2 bis –15 Grad
geneigt, oder zwischen –3
und –10
Grad. Auf jeden Fall ist das Fenster bezüglich dem Mikrospiegelsubstrat
in einem Winkel geneigt, der vorzugsweise in der gleichen "Richtung" liegt wie die "AUS"-Stellung der Mikrospiegel (bezüglich dem
Mikrospiegelsubstrat und/oder dem Gehäuseboden). Wie in 17B zu sehen ist, besteht, wenn sich die Mikrospiegel
in dem "EIN"-Zustand befinden,
ein Spalt zwischen dem Licht, das von den "EIN"- Mikrospiegeln reflektiert
wird (Lichtreflektionskegel 52) und dem Spiegelreflektionslicht
(Lichtkegel 54). Dieser "Spalt" wird dadurch bewirkt, daß der Spiegelreflektionskegel 54 aufgrund
des geneigten lichtdurchlässigen
Substrats in eine größere Entfernung
reflektiert wird. Diese Anordnung ermöglicht es, wie in 17C zu sehen ist, den von dem einfallenden Lichtkegel überstrichenen
Winkel (und den entsprechenden Reflektionslichtkegeln) von den "EIN"-Mikrospiegeln (Kegel 52) und
vom lichtdurchlässigen
Substrat (Kegel 54) zu vergrößern. (Zur Vereinfachung der
Darstellung liegt der Reflektionspunkt der Lichtkegel mitten zwischen
dem Mikrospiegel und dem lichtdurchlässigen Substrat, wenngleich
in Wirklichkeit der Lichtkegel 52 von dem Mikrospiegel/den
Mikrospiegeln reflektiert wird und der Spiegelreflektionslichtkegel 54 von
dem Substrat reflektiert wird.) Das geneigte lichtdurchlässige Fenster
ermöglicht,
wie in den 17B und 17C dargestellt,
eine höhere
Systemeffizienz und eine größere Lichtwert-Etendue
(Etendue = Raumwinkel × Fläche). Ein
Lichtventil, wie es in den 17B und 17C gezeigt ist, ist in der Lage, einen Lichtstrahl größerer Etendue
zu modulieren und kann mehr Licht von einer Lichtquelle durchlassen
und ist somit effizienter.In order to allow an increase in the angle swept by the cones, and at the same time to avoid that mirror reflection enters the outlet opening, as in 17B you can see the translucent substrate 32 with respect to the substrate 30 arranged inclined. In many cases, the substrate is 30 the substrate on which the micromirrors (or other optical MEMS elements) are formed, whereas the substrate 32 is a translucent window in a housing for the optical MEMS device. The tilt angle of the window is greater than -1 degrees (the minus sign refers to the directions of the micromirror slopes). In one example, the window is inclined at an angle of -2 to -15 degrees, or between -3 and -10 degrees. In any event, the window is inclined with respect to the micromirror substrate at an angle which is preferably in the same "direction" as the "OFF" position of the micromirrors (with respect to the micromirror substrate and / or the housing bottom). As in 17B As can be seen, when the micromirrors are in the "on" state, there is a gap between the light reflected from the "on" micromirrors (light reflection cone 52 ) and the mirror reflection light (light cone 54 ). This "gap" is caused by the mirror reflection cone 54 due to the inclined translucent substrate is reflected to a greater distance. This arrangement allows, as in 17C it can be seen that the angle swept by the incident light cone (and the corresponding reflection light cones) from the "ON" micromirrors (cones 52 ) and from the translucent substrate (cone 54 ) to enlarge. (To simplify the illustration, the point of reflection of the light cone lies midway between the micromirror and the translucent substrate, although in reality the cone of light 52 is reflected by the micromirror (s) and the mirror reflection light cone 54 is reflected from the substrate.) The inclined translucent window allows, as in the 17B and 17C shown, a higher system efficiency and a larger light value etendue (Etendue = solid angle × area). A light valve, as in the 17B and 17C is able to modulate a light beam of larger etendue and can pass more light from a light source and is thus more efficient.
Eine
gekapselte Vorrichtung ist in den 17D und 17E gezeigt. Wie in 17D zu sehen
ist, trifft einfallendes Licht 40 (diese Ansicht ist bezüglich der
vorhergehenden Ansichten umgekehrt) auf das Array und wird von diesem
reflektiert. Wie in 17E zu sehen ist, ermöglicht ein
geneigtes lichtdurchlässiges
Substrat 32 (mit Maskenbereichen 34a und 34b)
nicht nur, wie oben beschrieben, eine Vergrößerung des vom Lichtkegel überstrichenen
Winkels, sondern zudem wird auch ein Spalt zwischen der Maske des
Fensters 32 und dem Mikrospiegel-Array minimiert, wodurch
Lichtstreuung und ein Temperaturanstieg im Gehäuse vermindert wird. Der Neigungswinkel
des lichtdurchlässigen
Fensters liegt zwischen 1 und 15 Grad bezüglich dem Substrat, vorzugsweise
zwischen 2 und 15 Grad, und noch bevorzugter zwischen 3 und 10 Grad.
Wie in den 17D bis 17E zu
sehen ist, werden Bonding-Drähte 37 (die
das Substrat elektrisch mit dem Gehäuse verbinden, um eine Ansteuerung
der Mikrospiegel oder anderer mikromechanischer Elemente zu ermöglichen) an
einem Ende des Substrats in dem Gehäuse angeordnet, wo das geneigte
Fenster einen größeren Abstand
aufweist, als am gegenüberliegenden
Ende des Substrats. So ermöglicht
das geneigte Fenster das Anbringen von Bonding-Drähten
und ermöglicht zudem
einen minimierten Abstand zwischen dem lichtdurchlässigen Fenster
und dem Mikrospiegelsubstrat an einem Ende des Substrats, an dem
keine Bonding-Drähte
vorhanden sind. Es sei bemerkt, daß das Licht von einer Seite
des Gehäuses
auf das Mikrospiegel-Array einfällt,
die der Position der Bonding-Drähte
und der erhöhten
Seite des geneigten Fensters entspricht. In dem Gehäuse können zusätzliche
Komponenten vorhanden sein, wie beispielsweise Gehäuseklebstoffe,
molekulare Scavenger oder andere Getter, oder eine Quelle für ein haftreibungsminderndes
Mittel (wie etwa Chlorsilane, perfluorierte n-Alkansäuren, Hexamethyldisilazan
und dergleichen).An encapsulated device is in the 17D and 17E shown. As in 17D can be seen, meets incident light 40 (this view is reversed with respect to the previous views) on the array and is reflected by it. As in 17E can be seen, allows a tilted translucent substrate 32 (with mask areas 34a and 34b ) not only, as described above, an increase in the angle swept by the light cone, but also also a gap between the mask of the window 32 and minimizes the micromirror array, thereby reducing light scattering and temperature rise in the package. The angle of inclination of the translucent window is between 1 and 15 degrees with respect to the substrate, preferably between 2 and 15 degrees, and more preferably between 3 and 10 degrees. As in the 17D to 17E You can see bonding wires 37 (electrically connecting the substrate to the housing to enable driving of the micromirrors or other micromechanical elements) are disposed at one end of the substrate in the housing where the inclined window is spaced greater than at the opposite end of the substrate. Thus, the sloped window allows the attachment of bonding wires and also allows a minimized distance between the translucent window and the micromirror substrate at one end of the substrate where there are no bonding wires. It should be noted that the light from one side of the housing is incident on the micromirror array corresponding to the position of the bonding wires and the raised side of the tilted window. Additional components may be present in the housing, such as case adhesives, molecular scavengers or other getters, or a source of detackifying agent (such as chlorosilanes, perfluorinated n-alkanoic acids, hexamethyldisilazane, and the like).
Falls
die Mikrospiegel der vorliegenden Erfindung für ein Projektions-Display vorgesehen
sind, sollte eine geeignete Lichtquelle vorhanden sein, die die
Anordnung beleuchtet und das Bild über die Sammeloptik auf ein
Ziel projiziert. In den 18 und 19a bis 19c ist
die Anordnung der Lichtquelle und des auf die Anordnung und auf
jeden Mikrospiegel einfallenden Lichtstrahls der vorliegenden Erfindung
gezeigt, die ein verbessertes Kontrastverhältnis ermöglicht, während gleichzeitig die Stellfläche des
Projektionssystems minimiert wird. Wie in 18 zu
sehen ist, richtet eine Lichtquelle 114 einen Lichtstrahl 116 in
einem 90°-Winkel
auf die Vorderseite 93 des aktiven Bereichs der Anordnung
(der aktive Bereich der Anordnung ist in der Figur als Rechteck 94 dargestellt).
Der aktive Bereich 94 würde
typischerweise von 64,000 bis ungefähr 2,000,000 Pixel in einer üblicherweise
rechteckigen Anordnung aufweisen, wie dies in 18 dargestellt ist. Der aktive Bereich 94 reflektiert
Licht (über
Mikrospiegel im "EIN"-Zustand) durch eine
Sammeloptik 115 auf ein Ziel, um ein entsprechendes rechteckiges Bild
auf dem Ziel (z.B. einer Wand oder einem Schirm) zu erzeugen. Natürlich könnte die
Anordnung auch anders als rechteckförmig gestaltet sein und würde eine
entsprechende Form auf dem Ziel bewirken (es sei denn, eine Maske
wird durchlaufen). Licht von der Lichtquelle 114 wird von
bestimmten Mikrospiegeln (jenen im "EIN"-Zustand)
in der Anordnung reflektiert und durchläuft die Optik 115 (zur
Vereinfachung durch zwei Linsen dargestellt). Mikrospiegel in ihrem "AUS"-Zustand (in einem
nicht-ausgelenktem "Ruhe"-Zustand) lenken Licht auf einen Bereich 99 in 18. 18 ist eine Vereinfachung eines
Projektionssystems, das weitere Komponenten aufweisen könnte, wie
beispielsweise TIR-Prismen, zusätzliche
Fokusierungs- oder Vergrößerungslinsen,
ein Farbrad zur Erzeugung eines Farbbildes, einen Lichtleiter, und
dergleichen, wie diese in dem Technikgebiet bekannt sind. Falls
das Projektionssystem für
eine maskenlose Lithographie oder Nichtfarbanwendungen, die kein
Farbbild projizieren, vorgesehen ist (z.B. Front- oder Rück-Projektionsfernseher,
ein Computerbildschirm, und dergleichen), dann kann natürlich ein
Farbrad und eine andere Sammeloptik verwenden werden. Als Ziel kann
nicht nur ein Bildschirm oder Fotolack vorgesehen werden, sondern
auch die Retina eines Betrachters, wie etwa bei einem Direktsicht-Display. Wie in 18 zu sehen ist, lenken alle "EIN"-Mikrospiegel in der
Anordnung zusammen Licht auf eine einzelne Sammeloptik, die eine
Linse oder eine Gruppe von Linsen zum Lenken/Fokussieren/Projizieren
des Lichts auf ein Ziel sein kann.If the micromirrors of the present invention are for a projection display, there should be a suitable light source that illuminates the array and projects the image onto a target via the collection optics. In the 18 and 19a to 19c Figure 4 shows the arrangement of the light source and the light beam of the present invention incident on the array and on each micromirror, which enables an improved contrast ratio while minimizing the footprint of the projection system. As in 18 can be seen, directs a light source 114 a ray of light 116 at a 90 ° angle to the front 93 of the active region of the device (the active region of the device is a rectangle in the figure 94 ) Shown. The active area 94 would typically have from 64,000 to about 2,000,000 pixels in a generally rectangular array, as shown in FIG 18 is shown. The active area 94 reflects light (via micromirrors in the "ON" state) through a collection optics 115 on a target to produce a corresponding rectangular image on the target (eg a wall or a screen). Of course, the array could be shaped differently than rectangular and would effect a corresponding shape on the target (unless a mask is traversed). Light from the light source 114 is reflected by certain micromirrors (those in the "ON" state) in the array and passes through the optics 115 (represented by two lenses for simplicity). Micromirrors in their "off" state (in a non-deflected "quiet" state) direct light to an area 99 in 18 , 18 FIG. 10 is a simplification of a projection system that may include other components such as TIR prisms, additional focusing or magnifying lenses, a color wheel for forming a color image, a light guide, and the like, as known in the art. Of course, if the projection system is intended for maskless lithography or non-color applications that do not project a color image (eg, front or rear projection television, a computer screen, and the like), then a color wheel and other collection optics may be used. The target can not only be a screen or photoresist, but also the retina of a viewer, such as a direct-view display. As in 18 As can be seen, all "on" micro mirrors in the array together direct light onto a single collection optics, which may be a lens or group of lenses for directing / focusing / projecting the light onto a target.
Unabhängig davon,
ob das betrachtete Bild auf einem Computerbildschirm, einem Fernsehschirm
oder auf einer Filmleinwand vorliegt, haben die Pixel auf dem Bildschirmbild
(jedes Pixel auf dem betrachteten oder projizierten Bild entspricht
einem Mikrospiegelelement in der Anordnung) Seiten, die nicht parallel
zu wenigstens zwei der vier Seiten sind, die das rechteckige Bildschirmbild
definieren. Wie in einem Beispiel eines Mikrospiegelelements in
den 19A–E gesehen werden kann, trifft
der einfallende Lichtstrahl auf keine der Seiten des Mikrospiegelelements
senkrecht auf. 19A ist eine perspektivische
Ansicht von Licht, das auf ein einzelnes Mikrospiegelelement auftrifft,
wogegen 19B eine Draufsicht ist und 19C eine Seitenansicht ist. Der einfallende Lichtstrahl
kann 10 bis 50 Grad (z.B. 20 Grad) von der Normalen (zur Ebene der
Mikrospiegel/Anordnung) abweichen. Siehe Winkel 133 in 19C.Regardless of whether the viewed image is on a computer screen, television screen or on a film screen, the pixels on the screen (each pixel on the viewed or projected image corresponds to a micromirror element in the array) have sides that are not parallel to at least two of the There are four pages that define the rectangular screen image. As in an example of a micromirror element in FIGS 19A -E, the incident light beam does not strike any of the sides of the micromirror element perpendicularly. 19A is a perspective view of light incident on a single micromirror element, whereas 19B is a plan view and 19C is a side view. The incident light beam may deviate 10 to 50 degrees (eg 20 degrees) from the normal (to the micromirror / array level). See angle 133 in 19C ,
Unabhängig von
dem Winkel zwischen dem einfallenden Lichtstrahl und der Mikrospiegelebene liegen
keine Seiten des Mikrospiegels senkrecht zu dem darauf einfallenden
Lichtstrahl (siehe 19D). In einem bevorzugten
Ausführungsbeispiel
sollten die Mikrospiegelseiten in einem Winkel (131) von
weniger als 80 Grad, vorzugsweise jedoch 55 Grad oder weniger bezüglich der
Projektion (102) der Achse des einfallenden Lichtstrahls
auf die Mikrospiegelebene angeordnet sein, noch bevorzugter 45 Grad
oder weniger, und am meisten bevorzugt 40 Grad oder weniger. Im
Gegensatz dazu sollte der Winkel 132 mindestens 100 Grad
betragen, vorzugsweise 125 Grad oder mehr, noch bevorzugter 135
Grad oder mehr, und am bevorzugtesten 140 Grad oder mehr. Die Schalt-
(d.h. Dreh-) Achse des Mikrospiegels ist in 19D durch
die gepunktete Linie 103 dargestellt. Die Schaltachse könnte auch
an anderen Stellen entlang des Mikrospiegels liegen, wie beispielsweise
bei Linie 106, abhängig
von der Art der verwendeten Gelenke. Wie in 19D zu
sehen ist, ist die Schaltachse (z.B. 103 oder 106)
senkrecht zur Projektion des einfallenden Lichtstrahls 102 auf
die Ebene des Mikrospiegels. 19E ist,
wie 19D, eine Draufsicht – allerdings
ist in 19E eine Mikrospiegelanordnung
zusammen mit einem auf die 2-D-Anordnung
aus Mikrospiegeln einfallenden Lichtstrahl 102 dargestellt.
Es sei bemerkt, daß jeder
Mikrospiegel in 19E die Form des in den 19A–D
gezeigten Mikrospiegels aufweist. Wie in 19E zu
sehen ist, ist die gesamte Form der Mikrospiegelanordnung ein Rechteck.
Jede der vier Seiten der Anordnung, 117 bis 120,
ist definiert durch das Ziehen einer Linie zwischen den am weitesten
entfernten Pixeln in der letzten Zeile und Spalte des aktiven Bereichs
(121–124) (beispielsweise
ist Seite 119 definiert durch eine Linie, die die Eckpixel 123 und 122 schneidet).
Obgleich in 19E zu sehen ist, daß jede der "vorderen" (der Lichtquelle
am nächsten)
und "hinteren" (von der Lichtquelle
am weitesten entfernt) Seiten 119, 117 des aktiven
Bereichs aufgrund der Form der Mikrospiegel in dem aktiven Bereich "gezackt" sind, sollte daran
erinnert werden, daß bis
zu ungefähr 3,000,000
Mikrospiegel oder mehr auf einer Fläche von 1 cm2 bis
1 in2 vorhanden sein können. Deshalb wird außer bei
einer extremen Vergrößerung der
aktive Bereich im wesentlichen rechteckig sein, wobei die Seiten 118 und 120 (oder 117 und 119)
des aktiven Bereichs parallel zu den Seiten 107 und r des
Mikrospiegels in 19D sind (der Mikrospiegel
in 19D ist einer der Mikrospiegelelemente
in dem aktiven Bereich von 19E);
wobei die Seiten 117 und 119 (oder 118 und 120)
des aktiven Bereichs parallel zur Schaltachse 103 (oder 106)
jedes Mikrospiegels (siehe 19D)
sind; und wobei die Seiten 117 und 119 (oder 118 und 120)
des aktiven Bereichs nicht senkrecht zu vorderen oder hinteren Seiten 125a–d des Mikrospiegels
sind (siehe 19D). 19E könnte als
das projizierte Bild betrachtet werden, das eine große Anzahl
von projizierten Pixeln umfaßt
(wobei jedes projizierte Pixel die in 19D dargestellte
Form aufweist). Gemäß dem oben
Beschriebenen sind die Seiten 118 und 120 (oder 117 und 119)
des projizierten Bildes parallel zu den Seiten 107 und 108 der
projizierten Pixel und die Seiten 117 und 119 (oder 118 und 120)
des projizierten Bildes sind nicht senkrecht zu den Seiten 125a–d der projizierten
Pixel.Regardless of the angle between the incident light beam and the micromirror plane, no sides of the micromirror are perpendicular to the light beam incident thereon (see 19D ). In a preferred embodiment, the micromirror sides should be at an angle ( 131 ) of less than 80 degrees, but preferably 55 degrees or less in terms of projection ( 102 ) of the axis of the incident light beam to the micromirror plane, more preferably 45 degrees or less, and most preferably 40 degrees or less. In contrast, the angle should be 132 is at least 100 degrees, preferably 125 degrees or more, more preferably 135 degrees or more, and most preferably 140 degrees or more. The switching (ie rotational) axis of the micromirror is in 19D through the dotted line 103 shown. The switching axis could also be at other locations along the micromirror, such as at line 106 , depending on the type of joints used. As in 19D can be seen, is the switching axis (eg 103 or 106 ) perpendicular to the projection of the incident light beam 102 to the level of the micromirror. 19E is like 19D , a top view - however, is in 19E a micromirror arrangement together with a light beam incident on the 2-D array of micromirrors 102 shown. It should be noted that each micromirror in 19E the shape of the in the 19A -D shown micromirror. As in 19E As can be seen, the entire shape of the micromirror array is a rectangle. Each of the four sides of the arrangement, 117 to 120 , is defined by dragging a line between the farthest pixels in the last row and column of the active area ( 121 - 124 ) (for example, page is 119 defined by a line containing the corner pixels 123 and 122 cuts). Although in 19E it can be seen that each of the "front" (closest to the light source) and "back" (farthest from the light source) sides 119 . 117 of the active region due to the shape of the micromirrors in the active region are "jagged", it should be remembered that up to about 3,000,000 micromirrors or more may be present on an area of 1 cm 2 to 1 in 2 . Therefore, except at an extreme magnification, the active area will be substantially rectangular, with the sides 118 and 120 (or 117 and 119 ) of the active area parallel to the sides 107 and r of the micromirror in 19D are (the micromirror in 19D is one of the micromirror elements in the active region of 19E ); the pages 117 and 119 (or 118 and 120 ) of the active area parallel to the switching axis 103 (or 106 ) of each micromirror (see 19D ) are; and where the pages 117 and 119 (or 118 and 120 ) of the active area is not perpendicular to the front or rear sides 125a -D of the micromirror are (see 19D ). 19E could be thought of as the projected image comprising a large number of projected pixels (with each projected pixel corresponding to those in FIG 19D has shown shape). According to the above, the pages are 118 and 120 (or 117 and 119 ) of the projected image parallel to the sides 107 and 108 the projected pixels and the pages 117 and 119 (or 118 and 120 ) of the projected image are not perpendicular to the sides 125a -D the projected pixels.
20 ist eine Darstellung einer 2-D-Mikrospiegelanordnung
(natürlich
mit wesentlich weniger Pixeln als in einem typischen aktiven Bereich
vorhanden sind). Zur Vereinfachung der Darstellung (in 20 wie auch in den 21–26 und 29–32) sind weniger als 60 Mikrospiegel/Pixel
dargestellt, Obgleich ein übliches
Display zwischen 64K Pixel (320 × 200 Pixel) und 1,920K Pixel
(1600 × 1200
Pixel = UXGA), oder mehr (z.B. 1920 × 1080 = HDTV; 2048 × 1536 =
QXGA) aufweisen würde.
Aufgrund der sehr geringen Pixelgröße bei der vorliegenden Erfindung
ist die erreichbare Auflösung
im wesentlichen unbegrenzt. Wie in 20 zu
sehen ist, sind die Seiten jedes Pixels parallel zu entsprechenden
Seiten des aktiven Bereichs. So liegt jede Mikrospiegelseite entweder
senkrecht oder parallel zu den Seiten des aktiven Bereichs. Im Gegensatz
dazu sind, wie in 21 gezeigt, die Mikrospiegelseiten
weder parallel noch senkrecht zu den Seiten des aktiven Bereichs.
Wie im Folgenden noch zu sehen sein wird, sind in anderen Ausführungsbeispielen
einige Seiten weder parallel noch senkrecht zu den Seiten des aktiven
Bereichs, wobei einige Seiten auch parallel zu den Seiten des aktiven
Bereichs sein können
(solange sie auch parallel zur Richtung einer Linie sind, die von
dem einfallenden Lichtstrahl auf die Ebene des Mikrospiegels geworfen
wird). 20 Figure 4 is an illustration of a 2-D micromirror array (of course with significantly fewer pixels than in a typical active area). To simplify the illustration (in 20 as well as in the 21 - 26 and 29 - 32 Although less than 60 micromirrors / pixels are shown, although a common display would be between 64K pixels (320x200 pixels) and 1.920K pixels (1600x1200 pixels = UXGA), or more (eg 1920x1080 = HDTV; 2048x1536 = QXGA). Due to the very small pixel size in the present invention, the achievable resolution is essentially unlimited. As in 20 As can be seen, the sides of each pixel are parallel to corresponding sides of the active area. Thus, each micromirror side is either perpendicular or parallel to the sides of the active region. In contrast, as in 21 shown, the micromirror sides neither parallel nor perpendicular to the sides of the active area. As will be seen below, in other embodiments, some pages are neither parallel nor perpendicular to the sides of the active area, and some pages may be parallel to the sides of the active area (as long as they are also parallel to the direction of a line, which is thrown by the incident light beam on the level of the micromirror).
Die
in 22 dargestellte Mikrospiegelanordnung erreicht
ein hohes Kontrastverhältnis.
Zudem vereinfachen die Mikrospiegelanordnungen, wie sie in den 23–29 dargestellt
sind, das Adressierungsschema. Insbesondere haben die 23–29 den
Vorteil, daß die
Pixel nicht auf einem Raster angeordnet sind, das bezüglich der
X- und der Y-Achse des Arrays gewinkelt (bzw. geneigt) ausgerichtet
ist. Da übliche
Videobildquellen Pixelfarbdaten in einem X-Y-Raster liefern, vermeidet
die Anordnung der Pixel in 23–29 nicht
triviale Videoverarbeitungen, um ein akzeptables Bild auf dem Display
zu erzeugen. Auch vermeidet die Anordnung der 23–29 ein
komplizierteres Layout der Display- Rückseitenebene
(im Vergleich zu 13 und 14,
die zweimal so viele Zeilen oder Spaltendrähte zu den Pixel-Steuerzellen
benötigen
würden).
Die horizontale Leitung 80 in 22 verbindet die
oberste Zeile aus Mikrospiegelelementen, und die vertikalen Leitungen 81A–D gehen
von den jeweiligen Mikrospiegeln der obersten Zeile aus (diese horizontalen
und vertikalen Leitungen entsprechen einer Adressierung von Zeilen
und Spalten in der Anordnung). Wie in 22 zu
sehen ist, ist nur jeder zweite Mikrospiegel auf diese Weise angeschlossen. Um
alle Mikrospiegel zu adressieren, sind demnach doppelt so viele
Zeilen und Spalten erforderlich, was zu einer erhöhten Komplexität bei der
Adressierung der Anordnung führt. 22 zeigt auch Stützsäulen 83 an den Ecken
der Mikrospiegel, die mit Gelenken (nicht gezeigt) unter jedem Mikrospiegelelement
(die oben diskutierten "überlagerten" Gelenke) und mit
einem optisch durchlässigen
Substrat (nicht gezeigt) über
den Mikrospiegelelementen verbunden sind.In the 22 shown micromirror arrangement achieves a high contrast ratio. In addition, the micromirror arrangements as they are used in the 23 - 29 are shown, the addressing scheme. In particular, the 23 - 29 the advantage that the pixels are not arranged on a grid which is angled (or inclined) with respect to the X- and Y-axis of the array. Since conventional video image sources provide pixel color data in an XY raster, the arrangement of the pixels in. Avoids 23 - 29 non-trivial video processing to produce an acceptable image on the display. Also avoids the arrangement of 23 - 29 a more complicated layout of the display backplane (compared to 13 and 14 that would require twice as many rows or column wires to the pixel control cells). The horizontal line 80 in 22 connects the top row of micromirror elements, and the vertical lines 81A -D are based on the respective micromirrors of the top row (these horizontal and vertical lines correspond to an addressing of rows and columns in the array). As in 22 can be seen, only every second micromirror is connected in this way. In order to address all micromirrors, twice as many rows and columns are required, which leads to an increased complexity in the addressing of the device. 22 also shows support columns 83 at the corners of the micromirrors, which are connected to joints (not shown) under each micromirror element (the "superimposed" joints discussed above) and to an optically transmissive substrate (not shown) above the micromirror elements.
In
einem bevorzugteren Ausführungsbeispiel der
Erfindung, das in 23 gezeigt ist, ist eine Anordnung 92 vorgesehen.
Ein Lichtstrahl 90 wird so auf die Anordnung gerichtet,
daß keine
der Mikrospiegelseiten senkrecht zu dem einfallenden Lichtstrahl
liegen. In 23 liegen die Vorderseiten
der Mikrospiegel (bezüglich
des einfallenden Lichtstrahls 90) in einem Winkel von ungefähr 135 Grad
bezüglich
des einfallenden Lichtstrahls 90. Vorzugsweise ist der
Winkel größer als
100 Grad, vorzugsweise jedoch größer als
130 Grad. Das Kontrastverhältnis wird
weiter verbessert, wenn der Winkel zwischen dem einfallenden Lichtstrahl
und der Vorderseite wenigstens 135 Grad beträgt, und er kann sogar 140 Grad
oder mehr betragen. Wie in 23 zu
sehen ist, ergeben sich aus der Orientierung der Mikrospiegelelemente
keine Adressierungsprobleme, wie sie oben unter Bezugnahme auf 22 diskutiert wurden. Die Säulen 95 sind mit den
Gelenken (nicht gezeigt) unter jedem Mikrospiegelelement in 23 verbunden. Die Gelenke erstrecken sich senkrecht zur Richtung
des einfallenden Lichtstrahls (und parallel zur vorderen und hinteren
Seite 91B und 91D des aktiven Bereichs). Die Gelenke
ermöglichen
eine Rotationsachse der Mikrospiegel, die senkrecht zum einfallenden
Lichtstrahl liegt.In a more preferred embodiment of the invention, which in 23 is shown is an arrangement 92 intended. A ray of light 90 is directed to the arrangement that none of the micromirror sides are perpendicular to the incident light beam. In 23 lie the front sides of the micromirror (with respect to the incident light beam 90 ) at an angle of approximately 135 degrees with respect to the incident light beam 90 , Preferably, the angle is greater than 100 degrees, preferably each but larger than 130 degrees. The contrast ratio is further improved when the angle between the incident light beam and the front side is at least 135 degrees, and may even be 140 degrees or more. As in 23 As can be seen, the orientation of the micromirror elements does not result in any addressing problems, as described above with reference to FIG 22 were discussed. The columns 95 are with the joints (not shown) under each micromirror element in 23 connected. The joints extend perpendicular to the direction of the incident light beam (and parallel to the front and back sides 91B and 91D of the active area). The joints allow a rotational axis of the micromirrors, which is perpendicular to the incident light beam.
24 ist eine Darstellung von Mikrospiegeln ähnlich jener,
die in 23 gezeigt ist. Allerdings
sind in 24 die Mikrospiegelelemente "umgekehrt" und haben "konkave" Abschnitte als Vorderseiten.
Obwohl die Mikrospiegel in 24 gegenüber den
in 23 gezeigten umgekehrt sind, existieren weiterhin
keine Mikrospiegelseiten, die senkrecht zum einfallenden Lichtstrahl
liegen. 24 stellt ein Gelenk 101 dar,
das in derselben Ebene angeordnet ist, wie das Mikrospiegelelement,
an dem das Gelenk befestigt ist. Beide Arten von Gelenken sind in
dem oben erwähnten '840-Patent offenbart. 25 stellt gleichermaßen ein Gelenk 110 in
derselben Ebene wie die Mikrospiegelanordnung dar, und zeigt sowohl "konvexe" Abschnitte 112 ("Vorsprünge") und "konkave" Abschnitte 113 ("Aussparungen") auf der Vorderseite
jedes Mikrospiegels. Aufgrund der konkaven oder ausgesparten Abschnitte
jedes Mikrospiegels hat jeder Mikrospiegel die Gestalt eines konkaven Polygons.
Obgleich die Mikrospiegel konvexe Polygone sein können (falls
keine der Seiten des konvexen polygonalen Mikrospiegels parallel
zur Vorderseite des aktiven Bereichs steht), ist es bevorzugt, daß die Mikrospiegel
eine konkave Polygonform aufweisen. Konvexe Polygone sind bekannt
als Polygone, bei denen keine der Linien, die eine Seite beinhaltet,
durch das Innere des Polygons verläuft. Ein Polygon ist konkav
dann und nur dann, wenn es nicht ein konvexes Polygon ist. Die konkave
Polygonform kann aus einer Reihe von (nicht senkrechten) Parallelogrammen
gebildet sein, oder mit wenigstens einem konkaven und wenigstens
einem dazu passenden konvexen Teil (zum Einpassen in den konkaven Teil
des angrenzenden Mikrospiegels), wenngleich aber auch jede beliebige
andere konkave Polygonform möglich
ist. Die Mikrospiegelform kann auch die eines einzelnen (nicht senkrechten)
Parallelogramms sein, wenngleich dies, wie oben erwähnt, weniger
bevorzugt ist. Obgleich dies nicht dargestellt ist, müssen der
passende eine oder die mehreren Vorsprünge und die eine oder mehreren
Aussparungen nicht aus geraden Linien aufgebaut sein (für diesen
Zweck auch nicht die Mikrospiegelseiten), sondern können statt
dessen auch gekrümmt
sein. In einem solchen Ausführungsbeispiel
sind der Vorsprung (die Vorsprünge)
und die Aussparung (die Aussparungen) halbkreisförmig, wenngleich die dargestellten
gewinkelten Vorsprünge
und Aussparungen bevorzugt sind. 24 is a representation of micromirrors similar to those in 23 is shown. However, in 24 the micromirror elements are "reversed" and have "concave" sections as fronts. Although the micromirror in 24 opposite the in 23 shown in reverse, continue to exist no micromirror sides, which are perpendicular to the incident light beam. 24 represents a joint 101 which is arranged in the same plane as the micromirror element to which the joint is attached. Both types of joints are disclosed in the aforementioned '840 patent. 25 equally poses a joint 110 in the same plane as the micromirror array, and shows both "convex" sections 112 ("Protrusions") and "concave" sections 113 ("Recesses") on the front of each micromirror. Due to the concave or recessed portions of each micromirror, each micromirror has the shape of a concave polygon. Although the micromirrors may be convex polygons (if neither side of the convex polygonal micromirror is parallel to the front of the active area), it is preferred that the micromirrors have a concave polygon shape. Convex polygons are known as polygons, where none of the lines that contain a page passes through the inside of the polygon. A polygon is concave if and only if it is not a convex polygon. The concave polygon shape may be formed from a series of (non-perpendicular) parallelograms, or at least one concave and at least one mating convex portion (for fitting into the concave portion of the adjacent micromirror), although any other concave polygon shape is possible , The micromirror shape may also be that of a single (non-perpendicular) parallelogram, although this is less preferred, as mentioned above. Although not shown, the mating one or more protrusions and the one or more recesses need not be constructed of straight lines (not the micromirror sides for this purpose), but may instead be curved. In such an embodiment, the protrusion (s) and the recess (s) are semicircular, although the illustrated angled protrusions and recesses are preferred.
Die 26A bis 26F stellen
weitere Ausführungsbeispiele
der Erfindung dar. Wenngleich die Formen der Mikrospiegel in den
verschiedenen Figuren unterschiedlich sind, entsprechen sie sich doch
insofern, daß keine
von ihnen eine Seite aufweist, die senkrecht zum einfallenden Lichtstrahl steht.
Natürlich
existiert, wenn eine Mikrospiegelseite ihre Richtung ändert, ein
zwar kleiner Punkt, an dem die Seite, wenn auch nur momentan, als
senkrecht aufgefaßt
werden kann. Wenn hier festgestellt wird, daß keine der Seiten senkrecht
ist, so soll damit zum Ausdruck kommen, daß keine wesentlichen Abschnitte
existieren, die senkrecht sind, oder daß wenigstens keine solche wesentlichen
Abschnitte auf der Vorderseite und der Rückseite des Mikrospiegels vorhanden
sind. Selbst wenn sich die Richtung der Vorderseiten graduell ändert (oder
ein Abschnitt der Rückseite
senkrecht zu dem einfallenden Lichtstrahl liegt, wie in 29 dargestellt), so wird dennoch bevorzugt, daß niemals
mehr als die Hälfte
der Vorderseite senkrecht zum einfallenden Lichtstrahl steht, noch
bevorzugter nicht mehr als ein Viertel, und am meisten bevorzugt
ein Zehntel oder weniger. Je kleiner der Anteil der Vorder- und
Rückseite
ist, der senkrecht zum einfallenden Lichtstrahl steht, desto größer ist
die Verbesserung des Kontrastverhältnisses.The 26A to 26F Although the shapes of the micromirrors are different in the various figures, they are similar in that none of them has a side perpendicular to the incident light beam. Of course, when a micromirror page changes direction, there is a small point at which the page can be considered perpendicular, if only momentarily. If it is determined herein that none of the sides is vertical, it should be understood that there are no substantial portions which are perpendicular, or that at least no such substantial portions are present on the front and back of the micromirror. Even if the direction of the front sides changes gradually (or a portion of the back side is perpendicular to the incident light beam, as in FIG 29 however, it is preferred that no more than half of the face be perpendicular to the incident light beam, more preferably no more than a quarter, and most preferably one-tenth or less. The smaller the portion of the front and back faces that is perpendicular to the incident light beam, the greater the improvement of the contrast ratio.
Viele
der Mikrospiegel-Ausführungsformen können betrachtet
werden als Anordnung aus einem oder mehreren Parallelogrammen (z.B.
identische Parallelogramme). Wie in der 27A zu
sehen ist, ist ein einzelnes Parallelogramm für die Verminderung von Lichtbeugung
wirkungsvoll, da es keine Seiten aufweist, die senkrecht zum einfallenden
Lichtstrahl stehen (wobei der Lichtstrahl auf der Seite von unten
nach oben läuft
und außerhalb
der Seitenebene seinen Ursprung hat). 27A zeigt
ein einzelnes Parallelogramm mit einem horizontalen Pfeil, der die Breite "d" des Parallelogramms kennzeichnet. Die Schaltachse
des Mikrospiegels in 27A (und
in den 27B bis 27F)
verläuft
ebenfalls in dieser horizontalen Richtung. Beispielsweise kann die Schaltachse
entlang der gepunkteten Linie in 27A verlaufen.
Die 27B und 27C zeigen
Mikrospiegel-Formen mit zwei und drei Parallelogrammen, wobei jedes
nachfolgende Parallelogramm dieselbe Form, Größe und Erscheinung hat, wie
das vorhergehende. Diese Anordnung bildet eine "sägezahnförmige" Vorder- und Rückseite
des Mikrospiegelelements. Die 27D bis 27F stellen zwei bis vier Parallelogramme dar.
Allerdings ist in den 27D bis 27F jedes nachfolgende Parallelogramm ein Mikrospiegelbild
des vorgehenden, statt dasselbe Bild zu sein. Diese Anordnung bildet "zickzackförmige" Vorder- und Rückseiten
des Mikrospiegelelements. Es sollte erwähnt werden, daß die Parallelogramme
nicht alle dieselbe Breite aufweisen müssen, und das eine Linie, die
die Spitzen der sägezahnförmigen oder
zickzackförmigen
Seiten verbindet, nicht senkrecht zum einfallenden Lichtstrahl sein muß. Die Breite
jedes Parallelogramms ist, falls diese so konstruiert sind, daß sie dieselbe
Breite aufweisen, "d" = M/N, wobei M die
gesamte Mikrospiegelbreite ist und N die Anzahl der Parallelogramme.
Mit zunehmender Anzahl der Parallelogramme nimmt die Breite "d" ab (unter Annahme einer konstanten Mikrospiegelbreite).
Allerdings sollte die Breite "d" vorzugsweise wesentlich
größer sein
als die Wellenlänge
des einfallenden Lichts. Um das Kontrastverhältnis hoch zu halten, sollte
die Anzahl N der Parallelogramme (oder die Häufigkeit der Richtungsänderungen
der Vorderseiten des Mikrospiegels) kleiner oder gleich 0.5 M/λ sein, oder
vorzugsweise kleiner oder gleich 0.2 M/λ, oder sogar kleiner oder gleich
0.1 M/λ,
wobei λ die
Wellenlänge
des einfallenden Lichts ist. Wenngleich in 27 die
Anzahl der Parallelogramme zwischen eins und vier liegt, ist dennoch jede
beliebige Anzahl möglich,
obgleich 15 oder weniger, und bevorzugt 10 oder weniger zu einem
besseren Kontrastverhältnis
führt.
Die Anzahl der Parallelogramme in 27 ist
die am meisten bevorzugte (4 oder weniger).Many of the micromirror embodiments can be viewed as an arrangement of one or more parallelograms (eg, identical parallelograms). Like in the 27A As can be seen, a single parallelogram is effective in reducing light bowing because it has no sides perpendicular to the incident light beam (with the light beam running on the side from bottom to top and originating off the side plane). 27A shows a single parallelogram with a horizontal arrow marking the width "d" of the parallelogram. The switching axis of the micromirror in 27A (and in the 27B to 27F ) also runs in this horizontal direction. For example, the switching axis along the dotted line in 27A run. The 27B and 27C show micromirror forms with two and three parallelograms, each subsequent parallelogram having the same shape, size and appearance as the previous one. This arrangement forms a "sawtooth" front and back of the micromirror element. The 27D to 27F represent two to four parallelograms. However, in the 27D to 27F each successive parallelogram a micromirror image of the preceding, instead of being the same picture. This arrangement forms "zigzag" front and back sides of the micromirror element. It should be noted that the parallelograms need not all be the same width, and that a line connecting the tips of the sawtooth or zigzag sides need not be perpendicular to the incident light beam. The width of each parallelogram, if constructed so as to have the same width, is "d" = M / N, where M is the total micromirror width and N is the number of parallelograms. As the number of parallelograms increases, the width "d" decreases (assuming a constant micromirror width). However, the width "d" should preferably be much larger than the wavelength of the incident light. In order to keep the contrast ratio high, the number N of parallelograms (or the frequency of changes in the front of the micromirror) should be less than or equal to 0.5 M / λ, or preferably less than or equal to 0.2 M / λ, or even less than or equal to 0.1 M / λ, where λ is the wavelength of the incident light. Although in 27 however, if the number of parallelograms is between one and four, any number is possible, although 15 or less, and preferably 10 or less, results in a better contrast ratio. The number of parallelograms in 27 is the most preferred (4 or less).
Wie
in 28 zu sehen ist, sind Gelenke (oder Biegeelemente) 191, 193 in
derselben Ebene wie das Mikrospiegelelement 190 angeordnet.
Ein einfallender Lichtstrahl 195 von einer Lichtquelle
außerhalb
der Ebene der 28 trifft auf die vorderen Seiten
des Mikrospiegels 190 auf, von denen keine senkrecht ist.
Vorzugsweise steht kein Abschnitt der Gelenke senkrecht zum einfallenden
Lichtstrahl, so daß die
Lichtbeugung in Richtung der Mikrospiegelschaltung verringert wird.As in 28 can be seen are joints (or bending elements) 191 . 193 in the same plane as the micromirror element 190 arranged. An incident light beam 195 from a light source outside the plane of the 28 meets the front sides of the micromirror 190 on, none of which is vertical. Preferably, no portion of the joints is perpendicular to the incident light beam, so that the light diffraction is reduced in the direction of the micro-mirror circuit.
Es
sollte auch bemerkt werden, daß die "geraden" Mikrospiegelseiten,
die so dargestellt sind, daß sie
parallel zu den Seiten des aktiven Bereichs liegen (z.B. die Mikrospiegelseiten 194, 196 aus 28) auch andere Formen aufweisen können. Obige 21 ist ein Beispiel, bei dem keine Mikrospiegelseiten
parallel zum einfallenden Lichtstrahl 85 liegen. Die 30 und 31 sind
weitere Beispiele, bei denen keine Mikrospiegelseiten senkrecht oder
parallel zum einfallenden Lichtstrahl liegen, und die dennoch keine
erhöhte
Komplexität
bei der Adressierung aufweisen, wie dies in 22 der
Fall ist. Einfallendes Licht kann im wesentlichen senkrecht auf
eine der vier Seiten des aktiven Bereichs in 30 gerichtet
werden (siehe Pfeile 1–4),
ohne daß es
senkrecht auf eine der Mikrospiegelseiten einfällt.It should also be noted that the "straight" micromirror sides, shown as being parallel to the sides of the active region (eg, the micromirror sides 194 . 196 out 28 ) may also have other shapes. Above 21 is an example where no micromirror sides are parallel to the incident light beam 85 lie. The 30 and 31 are further examples in which no micromirror sides are perpendicular or parallel to the incident light beam and yet have no increased complexity in addressing, as shown in FIG 22 the case is. Incident light may be substantially perpendicular to one of the four sides of the active area in 30 be directed (see arrows 1 - 4 ), without being incident perpendicular to one of the micromirror sides.
Dieses
einzigartige Merkmal liegt auch in der in 31 dargestellten
Anordnung vor. Zudem ist es auch möglich, daß ein Abschnitt des vorderen
Randes jedes Mikrospiegels senkrecht zum einfallenden Lichtstrahl
steht und ein Abschnitt nicht senkrecht steht, wie in 29 zu sehen ist.This unique feature is also found in the 31 presented arrangement. In addition, it is also possible that a portion of the front edge of each micromirror is perpendicular to the incident light beam and a portion is not vertical, as in 29 you can see.
Die 32A bis 32J stellen
mögliche Gelenke
für die
Mikrospiegel der vorliegenden Erfindung dar. Wie bei 24 stellt 32A Mikrospiegel mit
Biegeelementen 96 dar, die sich parallel zum einfallenden
Lichtstrahl erstrecken (in dieser Figur von oben betrachtet) und
den Mikrospiegel 97 mit den Haltesäulen 98 verbinden,
welche die Mikrospiegelelemente auf dem Substrat tragen. Das einfallende Licht
kann in Richtung der Pfeile 5 oder 6 in 32A auf die Anordnung gerichtet werden (von oben
betrachtet). Natürlich
würde das
einfallende Licht seinen Ursprung außerhalb der Ebene haben (siehe 11A bis 11E). Ein
derartig einfallendes Licht wäre
dasselbe für
die 32B bis 32L.
Die 32C bis 32E sind
weitere Ausführungsbeispiele
dieses Gelenktyps. Die 32F bis 32L sind Darstellungen weiterer Gelenk-
und Mikrospiegel-Ausführungsformen,
bei denen, mit Ausnahme der 32J,
die Gelenke sich nicht parallel zum einfallenden Lichtstrahl erstrecken
(oder zur Vorderseite des aktiven Bereichs) erstrecken, die aber
dennoch bewirken, daß die
Mikrospiegel sich um eine Rotationsachse drehen können, die
senkrecht zum einfallenden Lichtstrahl steht.The 32A to 32J represent possible joints for the micromirrors of the present invention 24 provides 32A Micro mirror with bending elements 96 which extend parallel to the incident light beam (viewed from above in this figure) and the micromirror 97 with the holding columns 98 connect, which carry the micromirror elements on the substrate. The incident light can be in the direction of the arrows 5 or 6 in 32A be directed to the arrangement (viewed from above). Of course, the incoming light would have its origin outside the plane (see 11A to 11E ). Such an incident light would be the same for the 32B to 32L , The 32C to 32E are other embodiments of this type of joint. The 32F to 32L are illustrations of other joint and micromirror embodiments in which, with the exception of 32J , which do not extend joints parallel to the incident light beam (or to the front of the active area), but which still cause the micromirrors to rotate about an axis of rotation perpendicular to the incident light beam.
Wenn
die Mikrospiegelseiten, die parallel zur Rotationsachse des Mikrospiegels
(und senkrecht zum einfallenden Lichtstrahl) liegen, nicht minimiert sind,
dann wird Licht, das von solchen Mikrospiegelseiten gebeugt wird,
selbst dann durch die Sammeloptik treten, wenn der Mikrospiegel
im "AUS"-Zustand ist, wodurch
das Kontrastverhältnis
reduziert wird. Wie in 33A zu
sehen ist, schneidet ein Beugungsmuster (das bewirkt wird durch
die Beleuchtung einer Anordnung aus im wesentlichen quadratischen
Mikrospiegeln, wie jenen aus 20,
in einem Winkel von 90 Grad zur Vorderseite der Anordnung) in der
Form eines "+" den Eintrittskegel
(den Kreis in der Figur). Das Beugungsmuster kann in dieser Figur als
eine Reihe dunkler Punkte erkannt werden (mit einem entsprechend
helleren Hintergrund), die eine vertikale und eine horizontale Linie
bilden, die sich knapp unterhalb des Eintrittskegelkreises kreuzen, der
als eine kreisförmige
durchgezogene schwarze Linie dargestellt ist, die über dem
Beugungsmuster liegt. Im "EIN"-Zustand der Mikrospiegel
würden
sich die zwei Beugungslinien im Eintrittskegelkreis kreuzen, was
hier aber nicht gezeigt ist. Deshalb wird, wie in 33A zu sehen ist, die vertikale Beugungslinie in
den Eintrittskegel der Sammeloptik selbst dann eintreten, wenn der
Mikrospiegel in dem "AUS"-Zustand ist, wodurch
das Kontrastverhältnis
beeinträchtigt
wird. 33B ist ein Beugungsmuster,
das durch Beleuchtung einer Anordnung aus quadratischer Mikrospiegel
in einem Winkel von 45 Grad erzeugt wird. Wie in 33B zu sehen ist, gelangt im Vergleich zu 33A weniger Beugungslicht in den Eintrittskegel (der
kleine durchgezogene schwarze Kreis in 33B).
Obwohl, wie oben erwähnt,
die Beugung mittels solch einer Beleuchtung verringert werden kann,
können
jedoch andere Probleme auftreten.If the micromirror sides lying parallel to the axis of rotation of the micromirror (and perpendicular to the incident light beam) are not minimized, then light diffracted from such micromirror sides will pass through the collection optics even when the micromirror is in the "off" state is, whereby the contrast ratio is reduced. As in 33A As can be seen, a diffraction pattern (caused by the illumination of an array of substantially square micromirrors, such as those shown in FIG 20 at an angle of 90 degrees to the front of the assembly) in the form of a "+" the entrance cone (the circle in the figure). The diffraction pattern can be recognized in this figure as a series of dark spots (with a corresponding lighter background) forming a vertical and a horizontal line crossing just below the entrance cone circle, shown as a circular solid black line crossing over the diffraction pattern lies. In the "ON" state of the micromirrors, the two diffraction lines in the entry cone circle would intersect, which is not shown here. Therefore, as in 33A 4, the vertical diffraction line enters the input cone of the collection optics even when the micromirror is in the "OFF" state, thereby affecting the contrast ratio. 33B is a diffraction pattern created by illuminating an array of square micromirrors at an angle of 45 degrees. As in 33B can be seen in comparison to 33A less diffraction light into the entry cone (the small solid black circle in 33B ). Although, as mentioned above, diffraction can be reduced by such illumination, other problems may arise.
Im
Gegensatz dazu hat das Beugungsmuster der vorliegenden Erfindung
(der Mikrospiegel aus 28 im "AUS"-Zustand),
wie in 33C zu sehen ist, keine Beugungslinie,
die durch den Eintrittskegel der Sammeloptik läuft oder anderweitig in den
Raumbereich eintritt, in den Licht gelenkt wird, wenn der Mikrospiegel
sich im "EIN"-Zustand befindet. So wird im wesentlichen
kein Licht in den Bereich gebeugt, in den Licht gelenkt wird, wenn
sich der Mikrospiegel in dem "EIN"-Zustand befindet.
Eine Mikrospiegelanordnung, die ein derartiges Beugungsmuster erzeugt,
bei dem Beleuchtungslicht senkrecht zu den Seiten des aktiven Bereichs
der Anordnung (und/oder senkrecht zu den Spalten oder Zeilen), ist neu.
Ebenso sind auch die Mikrospiegel-Ausgestaltungen, die hierfür vorgesehene
Gelenke, die Anordnung der Lichtquelle gegenüber den Mikrospiegeln, den
Seiten des aktiven Bereichs und/oder die Adressierung von Zeilen
und Spalten ebenfalls neu.In contrast, the diffraction pattern of the present invention (the micromirror has 28 in the "OFF" state), as in 33C see, no diffraction line that passes through the cone of entry of the collection optics or otherwise enters the space area, is directed into the light, when the micromirror is in the "ON" state. Thus, substantially no light is diffracted into the area where light is directed when the micromirror is in the "on" state. A micromirror arrangement which produces such a diffraction pattern in which illumination light is perpendicular to the sides of the active area of the array (and / or perpendicular to the columns or rows) is novel. Likewise, the micromirror embodiments, the joints provided for this purpose, the arrangement of the light source with respect to the micromirrors, the sides of the active region and / or the addressing of rows and columns are also new.
Die
Erfindung wurde anhand spezieller Ausführungsbeispiele beschrieben.
Trotzdem wird der Fachmann erkennen, daß im Lichte der hier beschriebenen
Ausführungsbeispiele
viele Abänderungen
möglich
sind. Beispielsweise könnten
die Formen der Mikrospiegel der vorliegenden Erfindung für Mikrospiegel
in einem optischen Schalter verwendet werden (wie er beispielsweise
offenbart ist in der US-Patentanmeldung 09/617,149 von Huibers et
al. mit Anmeldetag 17. Juli 2000 und der vorläufigen US-Patentanmeldung 60/231,041 von Huibers
mit Anmeldetag B. September 2000, die beide durch Verweis hier einbezogen
seinen), um die Beugung im Schalter zu verringern. Zudem könnten die
Mikrospiegel der vorliegenden Erfindung auch gemäß Strukturen und Verfahren
hergestellt werden, wie sie in der US-Patentanmeldung 09/767,632
von True et al. mit Anmeldetag 22. Januar 2001, der US-Patentanmeldung
09/631,536 von Huibers et al. mit Anmeldetag 3. August 2000, der
US-Patentanmeldung 60/293,092
von Patel et al. mit Anmeldetag 22. Mai 2001, und der US-Patentanmeldung
06/637,479 von Huibers et al. mit Anmeldetag 11. August 2000 dargelegt
sind. Wenngleich in einem Projektionsdisplay das die Mikrospiegel
der vorliegenden Erfindung einbezieht ein herkömmliches Rot/Grün/Blau-
oder Rot/Grün/Blau/Weiß-Farbrad
verwendet werden kann, können
auch andere Farbräder
verwendet werden, wie sie beispielsweise offenbart sind in den vorläufigen US-Patentanmeldungen
60/267,648 von Huibers mit Anmeldetag 9. Februar 2001 und 60/266,780
von Richards et al. mit Anmeldetag 6. Februar 2001, die beide durch
Verweis hier einbezogen seien.The
The invention has been described with reference to specific embodiments.
Nevertheless, those skilled in the art will recognize that in the light of those described herein
embodiments
many changes
possible
are. For example, could
the forms of micromirrors of the present invention for micromirrors
be used in an optical switch (as he, for example
is disclosed in U.S. Patent Application 09 / 617,149 to Huibers et
al. with filing date July 17, 2000 and provisional US Patent Application 60 / 231,041 to Huibers
with filing date B. september 2000, both of which are incorporated by reference herein
his) to reduce the diffraction in the switch. In addition, the
Micromirrors of the present invention also according to structures and methods
can be prepared as described in US Patent Application 09 / 767,632
from True et al. with filing date January 22, 2001, the US patent application
09 / 631,536 to Huibers et al. with filing date 3 August 2000, the
U.S. Patent Application 60 / 293,092
by Patel et al. with filing date May 22, 2001, and the US patent application
06 / 637,479 to Huibers et al. with filing date 11 August 2000
are. Although in a projection display that the micromirrors
of the present invention involves a conventional red / green / blue
or red / green / blue / white color wheel
can be used
also other color wheels
as disclosed, for example, in US Provisional Patent Applications
60 / 267,648 to Huibers with filing date February 9, 2001 and 60 / 266,780
by Richards et al. with filing date February 6, 2001, both by
Reference are included here.
Zudem
ist die vorliegende Erfindung auch geeignet für ein Verfahren, das ein entfernbares
(und ersetzbares) Substrat für
Trennungs- und Montagezwecke verwendet, wie es in der vorläufigen US-Patentanmeldung
60/276,222 von Patel et al. mit Anmeldetag 15. März 2001 dargelegt ist. Zudem
können die
Mikrospiegel der vorliegenden Erfindung in einer Anordnung durch
Pulsbreitenmodulation angesteuert werden, wie dies in US-Patentanmeldung 09/564,069
von Richards mit Anmeldetag 3. Mai 2000 dargelegt ist, die durch
Verweis hier einbezogen sei. Falls ferner Interhalogene oder Edelglasfluoride
als Ätzmittel
verwendet werden, um die Mikrospiegel freizulegen, können ferner
Verfahren verwendet werden, wie sie in den US-Patentanmeldungen 09/427,841
von Patel et al. mit Anmeldetag 26. Dezember 1999 und 09/649,569
von Patel et al. mit Anmeldetag 28. August 2000 dargelegt sind,
die beide durch Verweis hier einbezogen seien. Auch können die
Opfermaterialien und die Verfahren zu deren Entfernung solche sein,
die in der US-Patentanmeldung 60/298,529 von Reid et al. mit Anmeldetag
15. Juni 2001 dargelegt sind. Zudem können auch andere Strukturmaterialien
verwendet werden, wie beispielsweise die MEMS-Materialien, die in
der US-Patentanmeldung 60/228,007 mit Anmeldetag 23. August 2000
und der US-Patentanmeldung 60/300,533 mit Anmeldetag 22. Juni 2001
dargelegt sind. Jede der obigen Patente und Patentanmeldungen sei
durch Verweis hier einbezogen.moreover
For example, the present invention is also suitable for a method that is a removable one
(and replaceable) substrate for
Used for separation and mounting purposes, as described in US Provisional Patent Application
60 / 276,222 to Patel et al. with filing date of 15 March 2001. moreover
can they
Micromirror of the present invention in an arrangement by
Pulse width modulation are controlled, as in US Patent Application 09 / 564,069
by Richards with filing date of 3 May 2000, which was
Reference is included here. If further, interhalogens or Edelglasfluoride
as an etchant
can also be used to expose the micromirrors
Methods are used as described in US patent applications 09 / 427,841
by Patel et al. with filing date 26 December 1999 and 09 / 649,569
by Patel et al. with the filing date of 28 August 2000,
both of which are hereby incorporated by reference. Also, the
Sacrificial materials and the methods of their removal are
U.S. Patent Application 60 / 298,529 to Reid et al. with filing date
15 June 2001. In addition, other structural materials
can be used, such as the MEMS materials used in
U.S. Patent Application 60 / 228,007 with filing date August 23, 2000
and U.S. Patent Application 60 / 300,533, filed June 22, 2001
are set out. Each of the above patents and patent applications is
included by reference here.
aber
die gesamte Anmeldung hinweg wurden Strukturen oder Schichten als
lokalisiert "auf" (oder abgeschieden
auf) oder über,
oberhalb, benachbart zu bzw. angrenzend an, etc. anderen Strukturen
oder Schichten beschrieben. Es sollte bemerkt sein, daß damit
sowohl direkt als auch indirekt auf, über, oberhalb, benachbart zu
bzw. angrenzend an, etc. gemeint ist, da in dem Technikgebiet bekannt
ist, daß verschiedene
Zwischenschichten oder Strukturen vorgesehen werden könnten, die
Dichtungsschichten, Haftvermittlungsschichten, elektrisch leitfähige Schichten,
Schichten zur Verminderung von Haftreibung, und dergleichen beinhalten,
ohne auf diese beschränkt
zu sein. Ebenso können
Strukturen wie das Substrat oder eine Schicht aufgrund zusätzlicher
Strukturen oder Schichten laminatartig aufgebaut sein. Wenn die
Ausdrücke "wenigstens ein" oder "einer oder mehrere" (oder ähnliche)
verwendet werden, so soll damit die potentielle Vielfachheit der
speziellen Struktur oder Schicht betont werden, wobei diese Ausdrücke in keiner
Weise vermitteln sollen, daß auch
in anderen Fällen,
in denen dies nicht derart ausdrücklich
dargelegt ist, Mehrfachstrukturen oder Mehrfachschichten verwendet
werden können. Ebenso
sollte die Verwendung des Ausdrucks "direkt oder indirekt" nicht dahingehend beschränkend verstanden
werden, daß in
anderen Fällen,
in denen dieser Ausdruck nicht verwendet wird, nur entweder direkt
oder indirekt gemeint ist. Auch werden die Ausdrücke "MEMS", "mikromechanisch" und "mikroelektromechanisch" hier austauschbar
verwendet, und die Struktur kann eine elektrische Komponente aufweisen,
oder auch nicht.but throughout the application, structures or layers have been described as being localized "on" (or deposited on) or over, above, adjacent to, etc. other structures or layers. It should be noted that it is meant to refer both directly and indirectly to, over, above, adjacent to, etc., as it is known in the art that various interlayers or structures could be provided, the sealant layers, primer layers , electrically conductive layers, layers to reduce static friction, and the like include, but are not limited to. Likewise, structures such as the substrate or a layer may be laminate-like due to additional structures or layers. When the terms "at least one" or "one or more" (or similar) are used, it is intended to emphasize the potential multiplicity of the particular structure or layer, which expressions in no way implicate that in other cases, too where this is not so explicitly stated, multiple structures or multiple layers can be used. Likewise, the use of the term "direct or indirect" should not be taken as limiting that in other cases where the This term is not used, either directly or indirectly. Also, the terms "MEMS", "micromechanical" and "micro-electro-mechanical" are used interchangeably herein, and the structure may or may not include an electrical component.