JP2020101663A - 光反射素子及び空間光変調器 - Google Patents

光反射素子及び空間光変調器 Download PDF

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Naoki Kakoiyama
直樹 栫山
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Daisuke Saito
大輔 齋藤
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Abstract

【課題】反りが発生し難く、また、光反射面の面積を出来るだけ大きくし得る構成、構造の光反射素子を提供する。【解決手段】光反射素子は、支持部２１、ヒンジ部３０及び光反射部４０から成り、光反射部４０は支持層及び光反射層５０から成り、ヒンジ部３０は、トーションバー部３１、トーションバー部３１の側部から延びる延在部３４Ａ，３４Ｂ、延在部３４Ａ，３４Ｂの端部から延びる可動片３５Ａ，３５Ｂから成り、トーションバー部３１の端部は支持部２１に固定されており、トーションバー部３１の軸線を中心としてヒンジ部３０は捩れ変形可能であり、支持層は可動片３５Ａ，３５Ｂに固定されており、少なくとも、第１可動片３５Ａと第２可動片３５Ｂとの間に位置する空間３５Ｄと対向した支持層の部分には凹部４１Ｄが設けられている。【選択図】 図１

Description

本開示は、光反射素子、及び、係る光反射素子を複数備えた空間光変調器に関する。
プロジェクタや画像表示装置として、屡々、光反射素子を複数備えた空間光変調器が用いられている。例えば、米国特許公開公報ＵＳ２００６／００５０３５３Ａ１に開示された光反射素子は、
基板に設けられたポスト、
ポストに両端が固定された帯状のヒンジ、
ヒンジの中央部に、一端が取り付けられたヒンジ・コンタクト、及び、
ヒンジ・コンタクトの他端に取り付けられたミラー・プレート、
から構成されており、
ヒンジと対向するミラー・プレートの部分（光反射面）には、トレンチが形成されており、
基板を介して光反射素子のミラー・プレートに光が入射し、ミラー・プレートによって反射された光が基板を介して外部に出射される。
米国特許公開公報ＵＳ２００６／００５０３５３Ａ１
ところで、上記の米国特許公開公報に開示された光反射素子にあっては、ミラー・プレートの光反射面の中央部にトレンチが形成されているので、ミラー・プレート全体の剛性が低く、熱応力に起因してミラー・プレートに反りが発生し易いし、トレンチの分だけ、ミラー・プレートの光反射面の面積が小さくなってしまう。それ故、光反射素子の光反射効率やコントラストが低下してしまうといった問題を有する。
従って、本開示の目的は、反りが発生し難く、また、光反射面の面積を出来るだけ大きくし得る構成、構造の光反射素子、及び、係る光反射素子を複数備えた空間光変調器を提供することにある。
上記の目的を達成するための本開示の光反射素子は、基体上に設けられた支持部、並びに、ヒンジ部及び光反射部から成り、
光反射部は、支持層、及び、支持層上に形成された光反射層から成り、
ヒンジ部は、トーションバー部、トーションバー部の一方の側部の一部から延びる第１延在部、第１延在部の端部から延びる第１可動片、トーションバー部の他方の側部の一部から延びる第２延在部、及び、第２延在部の端部から延びる第２可動片から成り、
トーションバー部の端部は支持部に固定されており、
トーションバー部の軸線を中心として、ヒンジ部は捩れ変形可能であり、
支持層は、第１可動片上から第２可動片上に亙り形成されており、
少なくとも、第１可動片と第２可動片との間に位置する空間と対向した支持層の部分には凹部が設けられている。
上記の目的を達成するための本開示の空間光変調器は、光反射素子がアレイ状に配列されて成る空間光変調器であって、
各光反射素子は、本開示の光反射素子から成る。
図１Ａ並びに図１Ｂは、それぞれ、実施例１の光反射素子を構成する支持部及びヒンジ部の模式的な平面図、並びに、下層支持層の模式的な平面図である。 図２は、実施例１の光反射素子を構成する上層支持層の模式的な平面図である。 図３は、実施例１の光反射素子を構成する光反射層の模式的な平面図である。 図４Ａ及び図４Ｂは、それぞれ、図１Ａの矢印Ａ−Ａに沿った模式的な断面図、及び、図１Ａの矢印Ｂ−Ｂに沿った模式的な断面図である。 図５Ａ及び図５Ｂは、それぞれ、図２の矢印Ｃ−Ｃに沿った模式的な端面図、及び、図２の矢印Ｄ−Ｄに沿った模式的な断面図である。 図６Ａ及び図６Ｂは、それぞれ、図２の矢印Ｅ−Ｅに沿った模式的な断面図、及び、図２の矢印Ｆ−Ｆに沿った模式的な断面図である。 図７Ａ及び図７Ｂは、それぞれ、図３の矢印Ｇ−Ｇに沿った模式的な端面図、及び、図３の矢印Ｈ−Ｈに沿った模式的な断面図である。 図８Ａ及び図８Ｂは、それぞれ、図３の矢印Ｊ−Ｊに沿った模式的な端面図、及び、図３の矢印Ｋ−Ｋに沿った模式的な断面図である。 図９は、実施例２の光反射素子を構成する下層支持層の模式的な平面図である。 図１０は、実施例２の光反射素子を構成する上層支持層の模式的な平面図である。 図１１Ａ及び図１１Ｂは、それぞれ、図９の矢印Ｌ−Ｌに沿った模式的な断面図、及び、図１０の矢印Ｍ−Ｍに沿った模式的な断面図である。 図１２Ａ並びに図１２Ｂは、それぞれ、実施例３の光反射素子を構成する支持部及びヒンジ部の模式的な平面図、並びに、下層支持層の模式的な平面図である。 図１３は、実施例３の光反射素子を構成する上層支持層の模式的な平面図である。 図１４Ａ、図１４Ｂ及び図１４Ｃは、それぞれ、図１２Ａの矢印Ａ−Ａに沿った模式的な端面図、図１３の矢印Ｃ−Ｃに沿った模式的な端面図、及び、図１３の矢印Ｇ−Ｇに沿った模式的な端面図である。 図１５は、実施例３の変形例の光反射素子を構成する下層支持層の模式的な平面図である。 図１６は、実施例３の変形例の光反射素子を構成する上層支持層の模式的な平面図である。 図１７Ａ及び図１７Ｂは、それぞれ、実施例１の変形例の光反射素子を構成する下層支持層の模式的な平面図、及び、図２の矢印Ｃ−Ｃに沿ったと同様の実施例１の変形例の光反射素子を構成する下層支持層等の模式的な端面図である。 図１８は、実施例１の別の変形例の光反射素子を構成する下層支持層等の図６Ａと同様の模式的な断面図である。 図１９は、実施例１の変形において求められた反り量を示すグラフである。 図２０は、本開示の空間光変調器の概念図である。 図２１は、光反射素子がアレイ状に配列されて成る空間光変調器において、アレイ状に配列された光反射素子からの光によって発生する回折現象のシミュレーション結果を示すグラフである。 図２２Ａ及び図２２Ｂは、曲率半径Ｒと光反射効率の関係を示すグラフ、及び、曲率半径Ｒと反り量ｈの関係を示すグラフである。
以下、図面を参照して、実施例に基づき本開示を説明するが、本開示は実施例に限定されるものではなく、実施例における種々の数値や材料は例示である。尚、説明は、以下の順序で行う。
１．本開示の光反射素子及び空間光変調器、全般に関する説明
２．実施例１（本開示の光反射素子及び空間光変調器）
３．実施例２（実施例１の変形）
４．実施例３（実施例１の別の変形）
５．その他
〈本開示の光反射素子及び空間光変調器、全般に関する説明〉
本開示の光反射素子及び本開示の空間光変調器に備えられた光反射素子（以下、これらの光反射素子を、総称して、『本開示の光反射素子等』と呼ぶ）において、凹部は、少なくとも、第１可動片と第２可動片との間に位置する空間と対向した支持層の部分に設けられているが（云い換えれば、相互に対向する第１可動片の部分（縁部）と第２可動片の部分（縁部）によって挟まれた領域に設けられているが）、第１可動片、第１延在部、第２延在部及び第２可動片によって区画された空間と対向した支持層の部分に凹部（一種のキャビティ）が設けられていてもよいし、この凹部に加えて、第１可動片、第１延在部、第２延在部及び第２可動片の上方の部分に、第１可動片と第２可動片との間に設けられた凹部に連通した第２の凹部（一種のキャビティ）が設けられていてもよい。尚、前者を便宜上、『第１態様の本開示の光反射素子等』と呼び、後者を便宜上、『第２態様の本開示の光反射素子等』と呼ぶ。
第１態様の本開示の光反射素子等において、
支持層は、下層支持層及び上層支持層の２層構造を有し、
下層支持層は、第１下層支持層、第２下層支持層、及び、第３下層支持層から構成されており、
第１下層支持層は第１可動片上に形成されており、
第２下層支持層は第２可動片上に形成されており、
第３下層支持層は、第１延在部上、第２延在部上、及び、第１延在部と第２延在部との間に位置するトーションバー部の部分上に形成されており、
上層支持層は、第３下層支持層上を含む第１下層支持層から第２下層支持層の上に亙り形成されている構成とすることができる。尚、このような構成の本開示の光反射素子等を、便宜上、『第１構成の光反射素子』と呼ぶ。
第１構成の光反射素子において、上層支持層は、第１下層支持層、第３下層支持層及び第２下層支持層の上、並びに、第１下層支持層と第２下層支持層と第３下層支持層とによって囲まれた空間（凹部）の上方に形成されている構成とすることができる。
あるいは又、第１態様の本開示の光反射素子等において、
支持層は、下層支持層及び上層支持層の２層構造を有し、
下層支持層は、第１Ａ下層支持層、第１Ｂ下層支持層及び第１Ｃ下層支持層、第２Ａ下層支持層、第２Ｂ下層支持層及び第２Ｃ下層支持層、並びに、第３下層支持層から構成されており、
第１Ａ下層支持層は、第１可動片上に形成されており、
第１Ｂ下層支持層及び第１Ｃ下層支持層は、第１Ａ下層支持層の側部と離間して、第１Ａ下層支持層を挟んで、第１可動片上に形成されており、
第２Ａ下層支持層は、第２可動片上に形成されており、
第２Ｂ下層支持層及び第２Ｃ下層支持層は、第２Ａ下層支持層の側部と離間して、第２Ａ下層支持層を挟んで、第２可動片上に形成されており、
第１Ａ下層支持層と第２Ａ下層支持層との間には、第１延在部、第２延在部、及び、第１延在部と第２延在部との間に位置するトーションバー部の部分が位置しており、
第３下層支持層は、第１延在部上、第２延在部上、及び、第１延在部と第２延在部との間に位置するトーションバー部の部分上に形成されており、
上層支持層は、第３下層支持層上を含む第１下層支持層から第２下層支持層の上に亙り形成されている構成とすることができる。尚、このような構成の本開示の光反射素子等を、便宜上、『第２構成の光反射素子』と呼ぶ。
第２構成の光反射素子において、上層支持層は、第３下層支持層の上に形成され、且つ、第１Ｂ下層支持層から第１Ｃ下層支持層に亙り形成され、且つ、第２Ｂ下層支持層から第２Ｃ下層支持層に亙り形成され、且つ、第１Ｂ下層支持層と第２Ｂ下層支持層と第３下層支持層とによって囲まれた空間（凹部）の上方に形成され、且つ、第１Ｃ下層支持層と第２Ｃ下層支持層と第３下層支持層とによって囲まれた空間（凹部）の上方に形成されている構成とすることができる。
以上に説明した各種の好ましい構成を含む本開示の光反射素子等において、凹部は、支持層の基体側の面（光反射層が設けられた面とは反対側の面）に設けられている形態とすることができる。
更には、以上に説明した各種の好ましい構成を含む本開示の光反射素子等にあっては、トーションバー部の両端が支持部に固定されている形態とすることができるし、あるいは又、トーションバー部の一端が支持部に固定されている形態とすることができる。
更には、上記の好ましい構成、形態を含む本開示の光反射素子等にあっては、
第１延在部と第２延在部とは、トーションバー部の軸線を対称軸として線対称に配置されており、
第１可動片と第２可動片とは、トーションバー部の軸線を対称軸として線対称に配置されている形態とすることができる。
更には、以上に説明した各種の好ましい構成、形態を含む本開示の光反射素子等において、光反射部は支持部を覆っている形態とすることができ、これによって、光反射層の面積の増加、光反射層のフィルファクターの増加を図ることができる。
更には、以上に説明した各種の好ましい構成、形態を含む本開示の光反射素子等において、第１可動片及び第２可動片のそれぞれと対向する基体の部分には、トーションバー部の軸線を中心としてヒンジ部を捩れ変形させるための電極が設けられている形態とすることができる。即ち、ヒンジ部の捩れ変形によって光反射素子を駆動する場合、第１可動片及び第２可動片の下方に位置する基体の部分に電極（駆動電極）を設け、ヒンジ部及び駆動電極に電圧を印加することで、ヒンジ部（具体的には、第１可動片及び第２可動片）と駆動電極との間に生じる静電力によって、ヒンジ部を駆動（回動）させ、あるいは又、トーションバー部を捩り、あるいは又、可動片の先端を駆動（上下動）させればよい。駆動電極には、例えば、基体に設けられた駆動回路から電圧が印加され、ヒンジ部にも、例えば、基体に設けられた駆動回路から電圧が印加される。
更には、以上に説明した各種の好ましい形態、構成を含む本開示の光反射素子等において、可動片の先端の下方に位置する基体の領域にはストッパが設けられている形態とすることができる。ストッパの表面に絶縁層を形成してもよいし、帯電しないように帯電防止層を形成してもよいし、ストッパと可動片との接触時、ストッパと可動片とが密着しないように密着防止層を形成してもよい。
基体は、例えば、シリコン基板から構成することができるし、ＳＯＩ（Silicon On Insulator）から構成することもできる。支持部の下端部は基体に固定されているが、具体的には、例えば、支持部を基体上に形成すればよい。
支持部は、基本的に伸縮することの無い、剛体から構成されており、より具体的には、例えば、シリコン、あるいは、アモルファスシリコン、あるいは、酸化シリコン、あるいは、シリコンと酸化シリコンとの組合せ、ＳｉＮ、ＳｉＯＮから構成することができる。支持部の軸線に垂直な仮想平面で支持部を切断したときの支持部の断面形状は、円形、楕円形、長円形、正方形、長方形、台形等を含む矩形等、本質的に任意の形状とすることができる。支持部の数は、上述したとおり、２又は１である。
ヒンジ部は、例えば、シリコン層、あるいは、酸化シリコン層、あるいは、シリコン層と酸化シリコン層との積層構造、ＳｉＮ、ＳｉＯＮ、ＴｉＮ、ＴｉＡｌ、ＡｌＮ、ＴｉＳｉＮ、ＴｉＡｌＮから構成することができる。支持層も、例えば、シリコン層、あるいは、アモルファスシリコン層、あるいは、酸化シリコン層、あるいは、シリコン層と酸化シリコン層との積層構造から構成することができる。
トーションバー部は支持部の上端部の裏面に固定されているが、具体的には、支持部の上端部の上にトーションバー部を形成すればよい。あるいは又、支持部とトーションバー部とを、例えば、周知の接合技術（ボンディング技術）によって接合してもよい。ここで、接合技術（ボンディング技術）として、エポキシ系接着剤、ＢＣＢ（Benzo-CycloButene）、ＣＹＴＯＰ等の有機系材料、ガラスフリット、水ガラス等を接着層として用いる方法だけでなく、ハンダ層等を接着層として用いる方法、陽極接合法、酸素等のプラズマによってウエハ表面を処理する方法を含むウエハ直接接合法、表面活性化常温接合法を挙げることもできる。
光反射部を構成する光反射層は、光入射側である支持層の表面（おもてめん）に形成された金属膜あるいは合金膜から構成することができ、例えば、各種の物理的気相成長法（ＰＶＤ法）や各種の化学的気相成長法（ＣＶＤ法）にて形成することができる。光反射層を構成する材料として、具体的には、金（Ａｕ）、銀（Ａｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、あるいは、これらの合金を例示することができる。
支持層の外形形状は、円形、楕円形、長円形（半円と２本の線分が組み合わされた形状）、正方形、長方形、台形等を含む矩形等、本質的に任意の形状とすることができる。また、光反射層の外形形状も、円形、楕円形、長円形、正方形、長方形、台形等を含む矩形等、本質的に任意の形状とすることができる。支持層と光反射層とを、同じ、あるいは、類似、あるいは、相似した外形形状としてもよいし、異なる外形形状としてもよい。更には、支持層と光反射層とを同じ大きさとしてもよいし、光反射層よりも支持層を大きくしてもよいし、支持層よりも光反射層を大きくしてもよい。
空間光変調器の光反射層に外部から光が入射し、光反射層から外部に光が出射される。ヒンジ部を駆動することで、光反射層から外部への光の出射方向を制御することができる結果、例えば外部のスクリーンや表示部、表示装置において画像を表示することができるし、例えば、投影型表示装置（プロジェクタ）や頭部装着型ディスプレイ（ＨＭＤ，Head Mounted Display）、分光装置、露光装置に適用することができる。空間光変調器によって、入射した光のオン／オフ制御を行うことができる。ここで、オン制御とは、画像を表示するために入射した光を所望の方向に出射する状態を指し、オフ制御とは、画像を表示させないために入射した光を別の所望の方向に出射する状態を指す。
実施例１は、本開示の光反射素子及び空間光変調器に関し、具体的には、第１構成の光反射素子に関する。実施例１の光反射素子を構成する支持部及びヒンジ部の模式的な平面図を図１Ａに示し、下層支持層の模式的な平面図を図１Ｂに示し、光反射素子を構成する上層支持層の模式的な平面図を図２に示し、光反射層の模式的な平面図を図３に示す。更には、図１Ａの矢印Ａ−Ａに沿った模式的な断面図を図４Ａに示し、図１Ａの矢印Ｂ−Ｂに沿った模式的な断面図を図４Ｂに示し、図２の矢印Ｃ−Ｃに沿った模式的な端面図を図５Ａに示し、図２の矢印Ｄ−Ｄに沿った模式的な断面図を図５Ｂに示し、図２の矢印Ｅ−Ｅに沿った模式的な断面図を図６Ａに示し、図２の矢印Ｆ−Ｆに沿った模式的な断面図を図６Ｂに示し、図３の矢印Ｇ−Ｇに沿った模式的な端面図を図７Ａに示し、図３の矢印Ｈ−Ｈに沿った模式的な断面図を図７Ｂに示し、図３の矢印Ｊ−Ｊに沿った模式的な断面図を図８Ａに示し、図３の矢印Ｋ−Ｋに沿った模式的な断面図を図８Ｂに示す。尚、図２においては、可動片の図示を省略している。
実施例１あるいは後述する実施例２〜実施例３の光反射素子１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄは、第１態様の光反射素子であり、
基体２０上に設けられた支持部２１、並びに、ヒンジ部３０及び光反射部４０から成り、
光反射部４０は、支持層（ミラープレート）、及び、支持層上に形成された光反射層（ミラー部）５０から成り、
ヒンジ部３０は、トーションバー部３１、トーションバー部３１の一方の側部３２Ａの一部から延びる第１延在部３４Ａ、第１延在部３４Ａの端部から延びる第１可動片３５Ａ、トーションバー部３１の他方の側部３２Ｂの一部から延びる第２延在部３４Ｂ、及び、第２延在部３４Ｂの端部から延びる第２可動片３５Ｂから成り、
トーションバー部３１の端部は支持部２１に固定されており、
トーションバー部３１の軸線を中心として、ヒンジ部３０は捩れ変形可能であり、
支持層は、第１可動片３５Ａ上から第２可動片３５Ｂ上に亙り形成されている。
そして、少なくとも、第１可動片３５Ａと第２可動片３５Ｂとの間に位置する空間３５Ｄと対向した支持層の部分には凹部４１Ｄが設けられている。即ち、凹部４１Ｄは、相互に対向する第１可動片３５Ａの部分（トーションバー部３１と対向する第１可動片３５Ａの縁部）と第２可動片３５Ｂの部分（トーションバー部３１と対向する第２可動片３５Ｂの縁部）によって挟まれた領域に設けられているが、具体的には、実施例１あるいは後述する実施例２〜実施例３の光反射素子１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄにあっては、第１可動片３５Ａ、第１延在部３４Ａ、第２延在部３４Ｂ及び第２可動片３５Ｂによって区画された空間３５Ｄと対向した支持層の部分に、凹部（一種のキャビティ）４１Ｄが設けられている。
また、概念図を図２０に示すように、実施例１あるいは後述する実施例２〜実施例３の空間光変調器は、光反射素子がアレイ状に配列されて成る空間光変調器であって、各光反射素子は、実施例１あるいは後述する実施例２〜実施例３の光反射素子１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄから成る。光源１２から出射された光は、光学系（レンズ）１３を通過し、空間光変調器１１に入射する。そして、空間光変調器１１を構成する光反射素子１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄの光反射層５０に入射した光は、光反射素子の制御下、光反射層５０によって反射され、所望に応じてスクリーン１４に向けて出射される。ヒンジ部３０を駆動することで、光反射層５０からスクリーン１４への光の出射方向を制御することができる結果、スクリーン１４において画像を表示することができる。空間光変調器１１によって、入射した光のオン／オフ制御を行うことができる。
ここで、実施例１あるいは後述する実施例２の光反射素子１０Ａ，１０Ｂにおいては、トーションバー部３１の両端が支持部２１に固定されている。即ち、２つの支持部２１が設けられている。
また、実施例１あるいは後述する実施例２〜実施例３の光反射素子１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄにおいて、第１延在部３４Ａと第２延在部３４Ｂとは、トーションバー部３１の軸線を対称軸として線対称に配置されており、第１可動片３５Ａと第２可動片３５Ｂとは、トーションバー部３１の軸線を対称軸として線対称に配置されている。そして、ヒンジ部３０が捩れ変形していないとき、第１可動片３５Ａ及び第２可動片３５Ｂは基体２０の表面に平行に位置する。光反射部４０は支持部２１を覆っている。
そして、実施例１の光反射素子１０Ａにおいて、
支持層は、下層支持層（下部ミラープレート）４１及び上層支持層（上部ミラープレート）４２の２層構造を有し、
下層支持層４１は、第１下層支持層４１Ａ、第２下層支持層４１Ｂ、及び、第３下層支持層４１Ｃから構成されており、
第１下層支持層４１Ａは第１可動片３５Ａ上に形成されており、
第２下層支持層４１Ｂは第２可動片３５Ｂ上に形成されており、
第３下層支持層４１Ｃは、第１延在部３４Ａ上、第２延在部３４Ｂ上、及び、第１延在部３４Ａと第２延在部３４Ｂとの間に位置するトーションバー部３１の部分３３上に形成されており、
上層支持層４２は、第３下層支持層４１Ｃ上を含む第１下層支持層４１Ａから第２下層支持層４１Ｂの上に亙り形成されている。
具体的には、上層支持層４２は、図２に示すように、第１下層支持層４１Ａ、第３下層支持層４１Ｃ及び第２下層支持層４１Ｂの上、並びに、第１下層支持層４１Ａと第２下層支持層４１Ｂと第３下層支持層４１Ｃとによって囲まれた空間（凹部４１Ｄ）の上方に形成されている。第１可動片３５Ａ及び第２可動片３５Ｂのそれぞれと対向する上層支持層の領域、即ち、第１可動片３５Ａの上方の領域を占める第１上層支持層、第２可動片３５Ｂの上方の領域を占める第２上層支持層を、参照番号４２Ａ，４２Ｂで表し、第１上層支持層４２Ａから第２上層支持層４２Ｂに亙り形成された上層支持層の領域（第３上層支持層）を、参照番号４２Ｃで表す。また、凹部４１Ｄの上方に位置する上層支持層の領域を、参照番号４２Ｄで示す。凹部４１Ｄは、支持層の基体側の面に設けられている。
第１可動片３５Ａ及び第２可動片３５Ｂのそれぞれと対向する基体２０の部分には、トーションバー部３１の軸線を中心としてヒンジ部３０を捩れ変形させるための電極８０が設けられている。尚、電極８０は、図６Ａのみに図示した。具体的には、ヒンジ部３０の捩れ変形によって光反射素子１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄを駆動するが、第１可動片３５Ａ及び第２可動片３５Ｂの下方に位置する基体２０の部分に電極（駆動電極）８０を設け、ヒンジ部３０と駆動電極８０とに電圧を印加することで、ヒンジ部３０（具体的には、第１可動片３５Ａ及び第２可動片３５Ｂ）と駆動電極８０との間に生じる静電力によって、ヒンジ部３０を駆動（回動）させ、あるいは又、トーションバー部３１を捩り、あるいは又、可動片３５Ａ，３５Ｂの先端を駆動（上下動）させることができる。
基体２０は、例えば、シリコン基板から構成することができる。支持部２１はアモルファス・シリコン（α−Ｓｉ）から成り、ヒンジ部３０はＴｉＡｌＮから成り、下層支持層４１及び上層支持層４２はアモルファス・シリコン（α−Ｓｉ）から成り、光反射層５０はアルミニウム（Ａｌ）から成る。上層支持層４２の頂面には、ＴｉＮから成る下地層５１が形成されている。下地層５１はアルミニウム層に対するバリア層としても機能する。各材料のヤング率（単位：ＧＰａ）、ポアソン比、線膨張係数（単位：ｐｐｍ／゜Ｃ）を、以下の表１に示す。
〈表１〉
材料 ヤング率 ポアソン比 線膨張係数
光反射層５０ Ａｌ ８５ ０．３ ２３
下地層５１ ＴｉＮ ５２０ ０．３ ９．４
上層支持層４２ α−Ｓｉ １３８ ０．３ ３．６
下層支持層４１ α−Ｓｉ １３８ ０．３ ３．６
ヒンジ部３０ ＴｉＡｌＮ ２０９ ０．３ ９．５
支持部２１ α−Ｓｉ １３８ ０．３ ３．６
第２態様の光反射素子である実施例１の変形の光反射素子を試作し、反り量を求めた。光反射素子の構成材料に生じた応力差に起因して光反射素子に反りが生じるが、光反射素子が円弧状に反ったと仮定したときの反りの曲率半径をＲ、弦長をＤとしたとき、反り量（即ち、矢高）ｈは、
ｈ＝Ｒ［１−｛１−（Ｄ／２Ｒ）2｝1/2］＝Ｄ2／８Ｒ
で表すことができる。温度２５゜Ｃ（室温）における実施例１の変形の光反射素子の反り量ｈを求めた結果、図１９に示すように、反り量ｈは１５ｎｍであった。尚、図１９の横軸は、後述するＸ軸及びＹ軸に沿った位置（単位：μｍ）を示し、縦軸は反り量（単位：ｎｍ）を示し、Ｘ軸及びＹ軸に沿った反り量の凹凸の曲線はプロファイルを示しており、これらのプロファイルをフィッティングした滑らかな曲線も併せて示す。
実施例１の変形の光反射素子において、凹部４１Ｄが、第１可動片３５Ａと第２可動片３５Ｂとの間に位置する空間３５Ｄと対向した支持層の部分に設けられている。具体的には、実施例１の変形の光反射素子を構成する下層支持層の模式的な平面図を図１７Ａに示し、図２の矢印Ｃ−Ｃに沿ったと同様の実施例１の変形例の光反射素子を構成する下層支持層等の模式的な端面図を図１７Ｂに示すが、下層支持層４１は、第１下層支持層４１Ａ及び第２下層支持層４１Ｂから構成されており、第３下層支持層は形成されていない。即ち、実施例１の変形の光反射素子において、支持層は、下層支持層４１及び上層支持層４２の２層構造を有し；下層支持層４１は、第１下層支持層４１Ａ及び第２下層支持層４１Ｂから構成されており；第１下層支持層４１Ａは第１可動片３５Ａ上に形成されており；第２下層支持層４１Ｂは第２可動片３５Ｂ上に形成されており；第１延在部３４Ａの上、第２延在部３４Ｂの上、及び、第１延在部３４Ａと第２延在部３４Ｂとの間に位置するトーションバー部３１の部分３３の上に亙り、下層支持層４１は形成されていない。第１延在部３４Ａ、第２延在部３４Ｂ及びトーションバー部３１の部分３３の上方に、空間３５Ｄと連通した空間３５Ｅが存在する。空間３５Ｅの上方には、凹部４１Ｄと連通した第２の凹部４１Ｅが存在する。上層支持層４２の構成、構造は、実施例１の光反射素子の上層支持層４２の構成、構造と同じである。即ち、以上の点を除き、実施例１の変形の光反射素子の構成、構造は、実施例１の光反射素子の構成、構造と同じである。
図２に示すα領域、β領域、γ領域及びδ領域における実施例１の光反射素子の各層の構成、図１７Ａに示すα領域、β’領域、γ領域及びδ領域における実施例１の光反射素子の変形の各層の構成を以下の表２に示す。尚、図２及び図１７Ａにおいて、これらの領域を黒く塗りつぶした菱形で示す。
光反射素子がアレイ状に配列されて成る空間光変調器において、アレイ状に配列された光反射素子からの光には回折現象が発生する。図２１は、曲率半径Ｒ＝１０μｍ、Ｒ＝２０μｍ、Ｒ＝３０μｍとしたときの、回折光発生のシミュレーション結果を示す図である。図２１から、曲率半径Ｒが小さいほど、即ち、反り量が大きいほど、回折光は広い範囲にピークを有する。その結果、所定の光反射方向の光反射効率が低下する。図２２Ａ及び図２２Ｂから、光反射効率が１０％低下する場合の曲率半径Ｒの値は１００μｍであり、これは、反り量ｈ＝２０ｎｍに相当する。云い換えれば、空間光変調器において、光反射素子に２０ｎｍの反りが発生すると、光反射効率は１０％低下する。
実施例１の光反射素子１０Ａ、実施例１の変形の光反射素子、及び、後述する実施例２の光反射素子１０Ｂの反り量をシミュレーションによって求めた。温度を２２゜Ｃから−２０゜Ｃに変化させ、次いで、−２０゜Ｃから８０゜Ｃに変化させたとき、８０゜Ｃにおける反り量と−２０゜Ｃにおける反り量の差（ΔY）を求めた結果を、以下の表３に示す。反り量は、図３のＹ軸に沿った反り量であり、光反射層５０の中心「Ｏ」を基準とした点Ｙ0における反り量である。併せて、図３のＸ軸に沿った反り量であって、点Ｘ0を基準とした光反射層５０の中心「Ｏ」における反り量の差（ΔX）も、表３に示す。Ｘ軸は、２つの支持部２１の中心を結び、光反射層５０の中心「Ｏ」を通る直線であり、Ｙ軸は、光反射層５０の中心「Ｏ」を通り、Ｘ軸と直交し、基体２０の表面と平行な直線であり、Ｚ軸は、光反射層５０の中心「Ｏ」を通り、Ｘ軸及びＹ軸と直交する直線である。
〈表３〉
ΔY （ｎｍ） ΔX （ｎｍ）
実施例１ ９．１６
実施例２ ８．９５ ８．６２
実施例１の変形 １１．６ ９．１５
実施例１の変形よりも実施例１及び実施例２の方が反り量が少なくなっているが、これは、実施例１の変形と異なり、下層支持層が２つに分割されていないので、光反射素子全体に一層高い剛性を付与することができるためであると考えられる。また、実施例１よりも実施例２の方が反り量が少なくなっているが、これは、後述するように、第１Ｂ下層支持層７８Ａと第１Ａ下層支持層７７Ａの側部との間の領域に隙間７６Ａが存在し、第１Ｃ下層支持層７９Ａと第１Ａ下層支持層７７Ａの側部との間の領域に隙間７６Ａ’が存在し、第２Ｂ下層支持層７８Ｂと第２Ａ下層支持層７７Ｂの側部との間の領域に隙間７６Ｂが存在し、第２Ｃ下層支持層７９Ｂと第２Ａ下層支持層７７Ｂの側部との間の領域に隙間７６Ｂ’が存在するので、発生する応力が緩和されるためと考えられる。
表１に示した各種の材料を用いる場合、光反射層５０と上層支持層４２の積層構造体（便宜上、『上部積層構造体』と呼ぶ）、及び、下層支持層４１とヒンジ部３０の積層構造体（便宜上、『下部積層構造体』と呼ぶ）において、一端が支持部によって支持され、他端（先端）がフリーであるモデルを想定する。このようなモデルにおいて、上部積層構造体及び下部積層構造体に温度が加わった場合、逆向きの反りが発生する。具体的には、上部積層構造体は下向きに凸状に反り、下部積層構造体は上向きに凸状に反る。その結果、上部積層構造体と下部積層構造体の積層構造である光反射素子に温度が加わった場合の反りを低減することができる。具体的には、実施例１の光反射素子を構成する下部積層構造体、後述する実施例２の光反射素子を構成する下部積層構造体、及び、実施例１の変形の光反射素子を構成する下部積層構造体の温度に依存した他端反り量をシミュレーションによって求めた。この他端反り量は、下部積層構造体の一端を支持部で支えるモデルにおいて、支持部を基準とした下部積層構造体の他端（先端）の反り量である。より具体的には、温度を２２゜Ｃから−２０゜Ｃに変化させ、次いで、−２０゜Ｃから８０゜Ｃに変化させたとき、８０゜ＣにおけるＸ軸に沿った他端反り量と−２０゜ＣにおけるＸ軸に沿った他端反り量の差（ΔX’）、Ｙ軸に沿った他端反り量と−２０゜ＣにおけるＹ軸に沿った他端反り量の差（ΔY’）を求めた。その結果を以下の表４に示す。
〈表４〉
ΔX’（ｎｍ） ΔY’（ｎｍ）
実施例１ ３．０９ ５．２７
実施例２ ２．４３ ４．８７
実施例１の変形 ６．６０ ５．１５
シミュレーションの結果から、特に、Ｘ軸に沿った反りが、実施例１の変形に比べて実施例１及び実施例２は改善されていることが判る。
以上のとおり、本開示の光反射素子にあっては、支持層は第１可動片上から第２可動片上に亙り形成されており、少なくとも、第１可動片と第２可動片との間に位置する空間と対向した支持層の部分には凹部が設けられているので、可動片の先端を容易に駆動（上下動）させることができるし、可動部分の軽量化を図ることができる一方、光反射素子に高い剛性を付与することができる結果、反りが発生し難い光反射素子、及び、係る光反射素子を複数備えた空間光変調器を提供することができる。それ故、オン制御時の光反射効率の向上、オフ制御時の迷光の減少を図ることができる結果、コントラスト比の向上を達成することができる。しかも、第１延在部の上から第２延在部の上に亙り２層構造の支持層が形成されているので、光反射素子に一層高い剛性を付与することができる。また、光反射層の下方に支持部が設けられているので、光反射層の面積の増加、光反射層のフィルファクターの増加を図ることができる。
実施例２は、実施例１の変形であり、第２構成の光反射素子に関する。実施例２の光反射素子を構成する下層支持層の模式的な平面図を図９に示し、上層支持層の模式的な平面図を図１０に示し、図９の矢印Ｌ−Ｌに沿った模式的な端面図を図１１Ａに示し、図１０の矢印Ｍ−Ｍに沿った模式的な断面図を図１１Ｂに示す。光反射素子を構成する支持部及びヒンジ部の模式的な平面図は図１Ａと同じである。尚、図１０においては、可動片の図示を省略している。
実施例２の光反射素子１０Ｂにおいて、
支持層は、下層支持層７１及び上層支持層７２の２層構造を有し、
下層支持層７１は、第１Ａ下層支持層７７Ａ、第１Ｂ下層支持層７８Ａ及び第１Ｃ下層支持層７９Ａ、第２Ａ下層支持層７７Ｂ、第２Ｂ下層支持層７８Ｂ及び第２Ｃ下層支持層７９Ｂ、並びに、第３下層支持層７７Ｃから構成されており、
第１Ａ下層支持層７７Ａは、第１可動片３５Ａ上に形成されており、
第１Ｂ下層支持層７８Ａ及び第１Ｃ下層支持層７９Ａは、第１Ａ下層支持層７７Ａの側部と離間して、第１Ａ下層支持層７７Ａを挟んで、第１可動片３５Ａ上に形成されており、
第２Ａ下層支持層７７Ｂは、第２可動片３５Ｂ上に形成されており、
第２Ｂ下層支持層７８Ｂ及び第２Ｃ下層支持層７９Ｂは、第２Ａ下層支持層７７Ｂの側部と離間して、第２Ａ下層支持層７７Ｂを挟んで、第２可動片３５Ｂ上に形成されており、
第１Ａ下層支持層７７Ａと第２Ａ下層支持層７７Ｂとの間には、第１延在部３４Ａ、第２延在部３４Ｂ、及び、第１延在部３４Ａと第２延在部３４Ｂとの間に位置するトーションバー部３１の部分３３が位置しており、
第３下層支持層７７Ｃは、第１延在部３４Ａ上、第２延在部３４Ｂ上、及び、第１延在部３４Ａと第２延在部３４Ｂとの間に位置するトーションバー部３１の部分３３の上に形成されており、
上層支持層７２は、第３下層支持層７７Ｃ上を含む第１下層支持層７７Ａから第２下層支持層７７Ｂの上に亙り形成されている。
具体的には、上層支持層７２は、第３下層支持層７７Ｃの上に形成され、且つ、第１Ｂ下層支持層７７Ａから第１Ｃ下層支持層７８Ａに亙り形成され、且つ、第２Ｂ下層支持層７７Ｂから第２Ｃ下層支持層７８Ｂに亙り形成され、且つ、第１Ｂ下層支持層７８Ａと第２Ｂ下層支持層７９Ａと第３下層支持層７７Ｃとによって囲まれた空間（凹部７１Ｄ）の上方に形成され、且つ、第１Ｃ下層支持層７９Ａと第２Ｃ下層支持層７９Ｂと第３下層支持層７７Ｃとによって囲まれた空間（凹部７１Ｄ）の上方に形成されている。第１可動片３５Ａ及び第２可動片３５Ｂのそれぞれと対向する上層支持層の領域、即ち、第１可動片３５Ａの上方の領域を占める第１上層支持層、第２可動片３５Ｂの上方の領域を占める第２上層支持層を、参照番号７２Ａ，７２Ｂで表し、第１上層支持層７２Ａから第２上層支持層７２Ｂに亙り形成された上層支持層の領域（第３上層支持層）を、参照番号７２Ｃで表す。また、凹部７１Ｄの上方に位置する上層支持層の領域を、参照番号７２Ｄで示す。
第１Ｂ下層支持層７８Ａと第１Ａ下層支持層７７Ａの側部との間の領域には隙間７６Ａが存在し、第１Ｃ下層支持層７９Ａと第１Ａ下層支持層７７Ａの側部との間の領域には隙間７６Ａ’が存在する。第２Ｂ下層支持層７８Ｂと第２Ａ下層支持層７７Ｂの側部との間の領域には隙間７６Ｂが存在し、第２Ｃ下層支持層７９Ｂと第２Ａ下層支持層７７Ｂの側部との間の領域には隙間７６Ｂ’が存在する。
上層支持層７２は、より具体的には、図１０に示すように、
［１］第１Ａ下層支持層７７Ａの上、
［２］第１Ｂ下層支持層７８Ａの上、
［３］第１Ｃ下層支持層７９Ａの上、
［４］第２Ａ下層支持層７７Ｂの上、
［５］第２Ｂ下層支持層７８Ｂの上、及び、
［６］第２Ｃ下層支持層７９Ｂの上、
に形成されている。更には、上層支持層７２は、
［Ａ］第１Ａ下層支持層７７Ａから第１Ｂ下層支持層７８Ａに亙り、
［Ｂ］第１Ａ下層支持層７７Ａから第１Ｃ下層支持層７９Ａに亙り、
［Ｃ］第２Ａ下層支持層７７Ｂから第２Ｂ下層支持層７８Ｂに亙り、
［Ｄ］第２Ａ下層支持層７７Ｂから第２Ｃ下層支持層７９Ｂに亙り、
［Ｅ］第１Ａ下層支持層７７Ａから第２Ａ下層支持層７７Ｂに亙り、
［Ｆ］第１Ｂ下層支持層７８Ａから第２Ｂ下層支持層７８Ｂに亙り、
［Ｇ］第１Ｃ下層支持層７９Ａから第２Ｃ下層支持層７９Ｂに亙り、
［Ｈ］隙間７６Ａの上方の領域から隙間７６Ｂの上方の領域に亙り、及び、
［Ｉ］隙間７６Ａ’の上方の領域から隙間７６Ｂ’の上方の領域に亙り、
形成されている。
以上の点を除き、実施例２の光反射素子の構成、構造は、実施例１において説明した光反射素子の構成、構造と同様とすることができるので、詳細な説明は省略する。実施例２によれば、実施例１において説明した効果だけでなく、隙間７６Ａ，７６Ａ’，７６Ｂ，７６Ｂ’が設けられているので、光反射素子の製造時、犠牲層を除去し易くなり、製造プロセスの安定化、製造歩留りの向上を図ることができる。また、支持層の質量を減少させることができるので、支持層の慣性力が小さくなり、光反射素子の動作応答性を向上させることができる。
実施例３は実施例１〜実施例２の変形である。実施例３の光反射素子（実施例１の変形）１０Ｃを構成する支持部及びヒンジ部の模式的な平面図を図１２Ａに示し、下層支持層の模式的な平面図を図１２Ｂに示し、光反射素子１０Ｃを構成する上層支持層の模式的な平面図を図１３に示し、図１２Ａの矢印Ａ−Ａに沿った模式的な端面図を図１４Ａに示し、図１３の矢印Ｃ−Ｃに沿った模式的な端面図を図１４Ｂに示し、図１３の矢印Ｇ−Ｇに沿った模式的な端面図（図３の矢印Ｇ−Ｇに沿ったと同様の模式的な端面図であり、図１３に示した光反射素子１０Ｃを構成する上層支持層４２の上に下地層５１及び光反射層５０を形成した状態の模式的な端面図）を図１４Ｃに示す。また、実施例３の変形例（実施例２の変形）１０Ｄの光反射素子を構成する下層支持層の模式的な平面図を図１５に示し、実施例３の変形例の光反射素子１０Ｄを構成する上層支持層の模式的な平面図を図１６に示す。尚、図１３及び図１６においては、可動片の図示を省略している。
実施例３の光反射素子１０Ｃ，１０Ｄにあっては、実施例１〜実施例２と異なり、トーションバー部３１の一端が支持部２１に固定されている。即ち、１つの支持部２１が設けられており、実施例３の光反射素子１０Ｃ，１０Ｄは、片持ち梁構造を有する。この点を除き、実施例３の光反射素子１０Ｃ，１０Ｄの構成、構造は、実施例１〜実施例２において説明した光反射素子１０Ａ，１０Ｂの構成、構造と同様とすることができるので、詳細な説明は省略する。
以上、本開示を好ましい実施例に基づき説明したが、本開示はこれらの実施例に限定するものではない。実施例において説明した光反射素子及び空間光変調器の構成、構造、各部の形状、使用した材料、製造方法は例示であり、適宜変更することができる。実施例１の別の変形例の光反射素子を構成する下層支持層等の図６Ａと同様の模式的な断面図を図１８に示すように、可動片の先端の下方に位置する基体の領域にストッパ８１を設け、可動片３５Ａ，３５Ｂの先端の過度の上下動を制限してもよい。
尚、本開示は、以下のような構成を取ることもできる。
［Ａ０１］《光反射素子》
基体上に設けられた支持部、並びに、ヒンジ部及び光反射部から成り、
光反射部は、支持層、及び、支持層上に形成された光反射層から成り、
ヒンジ部は、トーションバー部、トーションバー部の一方の側部の一部から延びる第１延在部、第１延在部の端部から延びる第１可動片、トーションバー部の他方の側部の一部から延びる第２延在部、及び、第２延在部の端部から延びる第２可動片から成り、
トーションバー部の端部は支持部に固定されており、
トーションバー部の軸線を中心として、ヒンジ部は捩れ変形可能であり、
支持層は、第１可動片上から第２可動片上に亙り形成されており、
少なくとも、第１可動片と第２可動片との間に位置する空間と対向した支持層の部分には凹部が設けられている光反射素子。
［Ａ０２］支持層は、下層支持層及び上層支持層の２層構造を有し、
下層支持層は、第１下層支持層、第２下層支持層、及び、第３下層支持層から構成されており、
第１下層支持層は第１可動片上に形成されており、
第２下層支持層は第２可動片上に形成されており、
第３下層支持層は、第１延在部上、第２延在部上、及び、第１延在部と第２延在部との間に位置するトーションバー部の部分上に形成されており、
上層支持層は、第３下層支持層上を含む第１下層支持層から第２下層支持層の上に亙り形成されている［Ａ０１］に記載の光反射素子。
［Ａ０３］上層支持層は、第１下層支持層、第３下層支持層及び第２下層支持層の上、並びに、第１下層支持層と第２下層支持層と第３下層支持層とによって囲まれた空間の上方に形成されている［Ａ０２］に記載の光反射素子。
［Ａ０４］支持層は、下層支持層及び上層支持層の２層構造を有し、
下層支持層は、第１Ａ下層支持層、第１Ｂ下層支持層及び第１Ｃ下層支持層、第２Ａ下層支持層、第２Ｂ下層支持層及び第２Ｃ下層支持層、並びに、第３下層支持層から構成されており、
第１Ａ下層支持層は、第１可動片上に形成されており、
第１Ｂ下層支持層及び第１Ｃ下層支持層は、第１Ａ下層支持層の側部と離間して、第１Ａ下層支持層を挟んで、第１可動片上に形成されており、
第２Ａ下層支持層は、第２可動片上に形成されており、
第２Ｂ下層支持層及び第２Ｃ下層支持層は、第２Ａ下層支持層の側部と離間して、第２Ａ下層支持層を挟んで、第２可動片上に形成されており、
第１Ａ下層支持層と第２Ａ下層支持層との間には、第１延在部、第２延在部、及び、第１延在部と第２延在部との間に位置するトーションバー部の部分が位置しており、
第３下層支持層は、第１延在部上、第２延在部上、及び、第１延在部と第２延在部との間に位置するトーションバー部の部分上に形成されており、
上層支持層は、第３下層支持層上を含む第１下層支持層から第２下層支持層の上に亙り形成されている［Ａ０１］に記載の光反射素子。
［Ａ０５］上層支持層は、第３下層支持層の上に形成され、且つ、第１Ｂ下層支持層から第１Ｃ下層支持層に亙り形成され、且つ、第２Ｂ下層支持層から第２Ｃ下層支持層に亙り形成され、且つ、第１Ｂ下層支持層と第２Ｂ下層支持層と第３下層支持層とによって囲まれた空間の上方に形成され、且つ、第１Ｃ下層支持層と第２Ｃ下層支持層と第３下層支持層とによって囲まれた空間の上方に形成されている［Ａ０４］に記載の光反射素子。
［Ａ０６］支持層は、下層支持層及び上層支持層の２層構造を有し、
下層支持層は、第１下層支持層及び第２下層支持層から構成されており、
第１下層支持層は第１可動片上に形成されており、
第２下層支持層は第２可動片上に形成されており、
第１延在部上、第２延在部上、及び、第１延在部と第２延在部との間に位置するトーションバー部の部分の上に亙り、下層支持層は形成されていない［Ａ０１］に記載の光反射素子。
［Ａ０７］第１延在部上、第２延在部上、及び、第１延在部と第２延在部との間に位置するトーションバー部の部分の上に亙り存在する空間は、凹部に連通している［Ａ０６］に記載の光反射素子。
［Ａ０８］凹部は、支持層の基体側の面に設けられている［Ａ０１］乃至［Ａ０７］のいずれか１項に記載の光反射素子。
［Ａ０９］トーションバー部の両端が支持部に固定されている［Ａ０１］乃至［Ａ０８］のいずれか１項に記載の光反射素子。
［Ａ１０］トーションバー部の一端が支持部に固定されている［Ａ０１］乃至［Ａ０８］のいずれか１項に記載の光反射素子。
［Ａ１１］第１延在部と第２延在部とは、トーションバー部の軸線を対称軸として線対称に配置されており、
第１可動片と第２可動片とは、トーションバー部の軸線を対称軸として線対称に配置されている［Ａ０１］乃至［Ａ１０］のいずれか１項に記載の光反射素子。
［Ａ１２］光反射部は支持部を覆っている［Ａ０１］乃至［Ａ１１］のいずれか１項に記載の光反射素子。
［Ａ１３］第１可動片及び第２可動片のそれぞれと対向する基体の部分には、トーションバー部の軸線を中心としてヒンジ部を捩れ変形させるための電極が設けられている［Ａ０１］乃至［Ａ１２］のいずれか１項に記載の光反射素子。
［Ａ１４］可動片の先端の下方に位置する基体の領域にはストッパが設けられている［Ａ０１］乃至［Ａ１３］のいずれか１項に記載に光反射素子。
［Ｂ０１］《空間光変調器》
光反射素子がアレイ状に配列されて成る空間光変調器であって、
各光反射素子は、
基体上に設けられた支持部、並びに、ヒンジ部及び光反射部から成り、
光反射部は、支持層、及び、支持層上に形成された光反射層から成り、
ヒンジ部は、トーションバー部、トーションバー部の一方の側部の一部から延びる第１延在部、第１延在部の端部から延びる第１可動片、トーションバー部の他方の側部の一部から延びる第２延在部、及び、第２延在部の端部から延びる第２可動片から成り、
トーションバー部の端部は支持部に固定されており、
トーションバー部の軸線を中心として、ヒンジ部は捩れ変形可能であり、
支持層は、第１可動片上から第２可動片上に亙り形成されており、
少なくとも、第１可動片と第２可動片との間に位置する空間と対向した支持層の部分には凹部が設けられている空間光変調器。
［Ｂ０２］各光反射素子において、
支持層は、下層支持層及び上層支持層の２層構造を有し、
下層支持層は、第１下層支持層、第２下層支持層、及び、第３下層支持層から構成されており、
第１下層支持層は第１可動片上に形成されており、
第２下層支持層は第２可動片上に形成されており、
第３下層支持層は、第１延在部上、第２延在部上、及び、第１延在部と第２延在部との間に位置するトーションバー部の部分上に形成されており、
上層支持層は、第３下層支持層上を含む第１下層支持層から第２下層支持層の上に亙り形成されている［Ｂ０１］に記載の空間光変調器。
［Ｂ０３］各光反射素子において、上層支持層は、第１下層支持層、第３下層支持層及び第２下層支持層の上、並びに、第１下層支持層と第２下層支持層と第３下層支持層とによって囲まれた空間の上方に形成されている［Ｂ０２］に記載の空間光変調器。
［Ｂ０４］各光反射素子において、
支持層は、下層支持層及び上層支持層の２層構造を有し、
下層支持層は、第１Ａ下層支持層、第１Ｂ下層支持層及び第１Ｃ下層支持層、第２Ａ下層支持層、第２Ｂ下層支持層及び第２Ｃ下層支持層、並びに、第３下層支持層から構成されており、
第１Ａ下層支持層は、第１可動片上に形成されており、
第１Ｂ下層支持層及び第１Ｃ下層支持層は、第１Ａ下層支持層の側部と離間して、第１Ａ下層支持層を挟んで、第１可動片上に形成されており、
第２Ａ下層支持層は、第２可動片上に形成されており、
第２Ｂ下層支持層及び第２Ｃ下層支持層は、第２Ａ下層支持層の側部と離間して、第２Ａ下層支持層を挟んで、第２可動片上に形成されており、
第１Ａ下層支持層と第２Ａ下層支持層との間には、第１延在部、第２延在部、及び、第１延在部と第２延在部との間に位置するトーションバー部の部分が位置しており、
第３下層支持層は、第１延在部上、第２延在部上、及び、第１延在部と第２延在部との間に位置するトーションバー部の部分上に形成されており、
上層支持層は、第３下層支持層上を含む第１下層支持層から第２下層支持層の上に亙り形成されている［Ｂ０１］に記載の空間光変調器。
［Ｂ０５］各光反射素子において、上層支持層は、第３下層支持層の上に形成され、且つ、第１Ｂ下層支持層から第１Ｃ下層支持層に亙り形成され、且つ、第２Ｂ下層支持層から第２Ｃ下層支持層に亙り形成され、且つ、第１Ｂ下層支持層と第２Ｂ下層支持層と第３下層支持層とによって囲まれた空間の上方に形成され、且つ、第１Ｃ下層支持層と第２Ｃ下層支持層と第３下層支持層とによって囲まれた空間の上方に形成されている［Ｂ０４］に記載の空間光変調器。
［Ｂ０６］各光反射素子において、
支持層は、下層支持層及び上層支持層の２層構造を有し、
下層支持層は、第１下層支持層及び第２下層支持層から構成されており、
第１下層支持層は第１可動片上に形成されており、
第２下層支持層は第２可動片上に形成されており、
第１延在部上、第２延在部上、及び、第１延在部と第２延在部との間に位置するトーションバー部の部分の上に亙り、下層支持層は形成されていない［Ｂ０１］に記載の空間光変調器。
［Ｂ０７］各光反射素子において、第１延在部上、第２延在部上、及び、第１延在部と第２延在部との間に位置するトーションバー部の部分の上に亙り存在する空間は、凹部に連通している［Ｂ０６］に記載の空間光変調器。
［Ｂ０８］各光反射素子において、凹部は、支持層の基体側の面に設けられている［Ｂ０１］乃至［Ｂ０７］のいずれか１項に記載の空間光変調器。
［Ｂ０９］各光反射素子において、トーションバー部の両端が支持部に固定されている［Ｂ０１］乃至［Ｂ０８］のいずれか１項に記載の空間光変調器。
［Ｂ１０］各光反射素子において、トーションバー部の一端が支持部に固定されている［Ｂ０１］乃至［Ｂ０８］のいずれか１項に記載の空間光変調器。
［Ｂ１１］各光反射素子において、
第１延在部と第２延在部とは、トーションバー部の軸線を対称軸として線対称に配置されており、
第１可動片と第２可動片とは、トーションバー部の軸線を対称軸として線対称に配置されている［Ｂ０１］乃至［Ｂ１０］のいずれか１項に記載の空間光変調器。
［Ｂ１２］各光反射素子において、光反射部は支持部を覆っている［Ｂ０１］乃至［Ｂ１１］のいずれか１項に記載の空間光変調器。
［Ｂ１３］各光反射素子において、第１可動片及び第２可動片のそれぞれと対向する基体の部分には、トーションバー部の軸線を中心としてヒンジ部を捩れ変形させるための電極が設けられている［Ｂ０１］乃至［Ｂ１２］のいずれか１項に記載の空間光変調器。
［Ｂ１４］各光反射素子において、可動片の先端の下方に位置する基体の領域にはストッパが設けられている［Ｂ０１］乃至［Ｂ１３］のいずれか１項に記載に空間光変調器。
１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ・・・光反射素子、１１・・・空間光変調器、１２・・・光源、１３・・・光学系（レンズ）、１４・・・スクリーン、２０・・・基体、２１・・・支持部、３０・・・ヒンジ部、３１・・・トーションバー部、３２Ａ・・・トーションバー部のー部の一方の側部、３２Ｂ・・・トーションバー部のー部の他方の側部、３３・・・第１延在部と第２延在部との間に位置するトーションバー部の部分、３４Ａ・・・第１延在部、３４Ｂ・・・第２延在部、３５Ａ・・・第１可動片、３５Ｂ・・・第２可動片、３５Ｄ，３５Ｅ・・・空間、４０・・・光反射部、４１，７１・・・下層支持層、４１Ａ・・・第１下層支持層、４１Ｂ・・・第２下層支持層、４１Ｃ・・・第３下層支持層、４１Ｄ・・・凹部（空間）、４１Ｅ・・・第２の凹部、７１Ｄ・・・凹部（空間）、４２，７２・・・上層支持層、４２Ａ，７２Ａ・・・第１上層支持層、４２Ｂ，７２Ｂ・・・第２上層支持層、４２Ｃ，７２Ｃ・・・第３上層支持層、４２Ｄ，７２Ｄ・・・凹部４１Ｄの上方に位置する上層支持層の領域、５０・・・光反射層、５１・・・下地層、７０・・・支持層、７６Ａ・・・第１Ｂ下層支持層と第１Ａ下層支持層の側部との間の領域に存在する隙間、７６Ａ’・・・第１Ｃ下層支持層と第１Ａ下層支持層の側部との間の領域に存在する隙間、７６Ｂ・・・第２Ｂ下層支持層と第２Ａ下層支持層の側部との間の領域に存在する隙間、７６Ｂ’・・・第２Ｃ下層支持層と第２Ａ下層支持層の側部との間の領域に存在する隙間、７７Ａ・・・第１Ａ下層支持層、７８Ｂ・・・第１Ｂ下層支持層、７９Ｃ・・・第１Ｃ下層支持層、７７Ｂ・・・第２Ａ下層支持層、７８Ｂ・・・第２Ｂ下層支持層、７９Ｃ・・・第２Ｃ下層支持層、８０・・・電極、８１・・・ストッパ

Claims (13)

  1. 基体上に設けられた支持部、並びに、ヒンジ部及び光反射部から成り、
    光反射部は、支持層、及び、支持層上に形成された光反射層から成り、
    ヒンジ部は、トーションバー部、トーションバー部の一方の側部の一部から延びる第１延在部、第１延在部の端部から延びる第１可動片、トーションバー部の他方の側部の一部から延びる第２延在部、及び、第２延在部の端部から延びる第２可動片から成り、
    トーションバー部の端部は支持部に固定されており、
    トーションバー部の軸線を中心として、ヒンジ部は捩れ変形可能であり、
    支持層は、第１可動片上から第２可動片上に亙り形成されており、
    少なくとも、第１可動片と第２可動片との間に位置する空間と対向した支持層の部分には凹部が設けられている光反射素子。
  2. 支持層は、下層支持層及び上層支持層の２層構造を有し、
    下層支持層は、第１下層支持層、第２下層支持層、及び、第３下層支持層から構成されており、
    第１下層支持層は第１可動片上に形成されており、
    第２下層支持層は第２可動片上に形成されており、
    第３下層支持層は、第１延在部上、第２延在部上、及び、第１延在部と第２延在部との間に位置するトーションバー部の部分上に形成されており、
    上層支持層は、第３下層支持層上を含む第１下層支持層から第２下層支持層の上に亙り形成されている請求項１に記載の光反射素子。
  3. 上層支持層は、第１下層支持層、第３下層支持層及び第２下層支持層の上、並びに、第１下層支持層と第２下層支持層と第３下層支持層とによって囲まれた空間の上方に形成されている請求項２に記載の光反射素子。
  4. 支持層は、下層支持層及び上層支持層の２層構造を有し、
    下層支持層は、第１Ａ下層支持層、第１Ｂ下層支持層及び第１Ｃ下層支持層、第２Ａ下層支持層、第２Ｂ下層支持層及び第２Ｃ下層支持層、並びに、第３下層支持層から構成されており、
    第１Ａ下層支持層は、第１可動片上に形成されており、
    第１Ｂ下層支持層及び第１Ｃ下層支持層は、第１Ａ下層支持層の側部と離間して、第１Ａ下層支持層を挟んで、第１可動片上に形成されており、
    第２Ａ下層支持層は、第２可動片上に形成されており、
    第２Ｂ下層支持層及び第２Ｃ下層支持層は、第２Ａ下層支持層の側部と離間して、第２Ａ下層支持層を挟んで、第２可動片上に形成されており、
    第１Ａ下層支持層と第２Ａ下層支持層との間には、第１延在部、第２延在部、及び、第１延在部と第２延在部との間に位置するトーションバー部の部分が位置しており、
    第３下層支持層は、第１延在部上、第２延在部上、及び、第１延在部と第２延在部との間に位置するトーションバー部の部分上に形成されており、
    上層支持層は、第３下層支持層上を含む第１下層支持層から第２下層支持層の上に亙り形成されている請求項１に記載の光反射素子。
  5. 上層支持層は、第３下層支持層の上に形成され、且つ、第１Ｂ下層支持層から第１Ｃ下層支持層に亙り形成され、且つ、第２Ｂ下層支持層から第２Ｃ下層支持層に亙り形成され、且つ、第１Ｂ下層支持層と第２Ｂ下層支持層と第３下層支持層とによって囲まれた空間の上方に形成され、且つ、第１Ｃ下層支持層と第２Ｃ下層支持層と第３下層支持層とによって囲まれた空間の上方に形成されている請求項４に記載の光反射素子。
  6. 凹部は、支持層の基体側の面に設けられている請求項１に記載の光反射素子。
  7. トーションバー部の両端が支持部に固定されている請求項１に記載の光反射素子。
  8. トーションバー部の一端が支持部に固定されている請求項１に記載の光反射素子。
  9. 第１延在部と第２延在部とは、トーションバー部の軸線を対称軸として線対称に配置されており、
    第１可動片と第２可動片とは、トーションバー部の軸線を対称軸として線対称に配置されている請求項１に記載の光反射素子。
  10. 光反射部は支持部を覆っている請求項１に記載の光反射素子。
  11. 第１可動片及び第２可動片のそれぞれと対向する基体の部分には、トーションバー部の軸線を中心としてヒンジ部を捩れ変形させるための電極が設けられている請求項１に記載の光反射素子。
  12. 可動片の先端の下方に位置する基体の領域にはストッパが設けられている請求項１に記載に光反射素子。
  13. 光反射素子がアレイ状に配列されて成る空間光変調器であって、
    各光反射素子は、
    基体上に設けられた支持部、並びに、ヒンジ部及び光反射部から成り、
    光反射部は、支持層、及び、支持層上に形成された光反射層から成り、
    ヒンジ部は、トーションバー部、トーションバー部の一方の側部の一部から延びる第１延在部、第１延在部の端部から延びる第１可動片、トーションバー部の他方の側部の一部から延びる第２延在部、及び、第２延在部の端部から延びる第２可動片から成り、
    トーションバー部の端部は支持部に固定されており、
    トーションバー部の軸線を中心として、ヒンジ部は捩れ変形可能であり、
    支持層は、第１可動片上から第２可動片上に亙り形成されており、
    少なくとも、第１可動片と第２可動片との間に位置する空間と対向した支持層の部分には凹部が設けられている空間光変調器。
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