JP3889757B2

JP3889757B2 - マイクロミラー素子、マイクロミラー素子用のパッケージ、およびそのための投射システム

Info

Publication number: JP3889757B2
Application number: JP2004257715A
Authority: JP
Inventors: アンドリュー，ジー．ヒュイバース，; フェドールイルコフ，; サティアデフパテル，; ピーター，ダブリュー．リチャーズ，; ジョンストックトン，
Original assignee: リフレクティヴィティー，インク．
Priority date: 2000-08-03
Filing date: 2004-09-03
Publication date: 2007-03-07
Anticipated expiration: 2021-08-03
Also published as: EP1315993A4; DE20122616U1; JP2005122146A; JP2005099793A; CN100412603C; CN100412602C; WO2002012925A3; JP3889705B2; KR100724081B1; JP2005122145A; DE20122372U1; CN1567020A; JP2006178447A; CN1567021A; CN1567019A; DE20122371U1; DE20122373U1; EP1315993A2; DE20122614U1; CN1567018A

Description

本発明は、投射ディスプレイ等における可動マイクロミラーおよびマイクロミラーアレイに関するものである。ヒュイバースの米国特許第５，８３５，２５６号および第６，０４６，８４０号ならびにヒュイバース等の米国特許出願第０９／６１７，４１９には、例えば光スイッチおよび／またはディスプレイ（例えば投射ディスプレイ）等において、光を誘導するためのマイクロエレクトロメカニカル装置（ＭＥＭＳ）が開示されているが、ここにてそれらの内容を参照により本明細書に導入する。一般的な機能として、マイクロミラー素子が可動になっており、それによるマイクロミラー素子の傾斜角によって光を様々な角度に送るものがある。従来の直視型または投射型のディスプレイシステムには、映像を形成するために反射性のマイクロミラー素子のアレイが設けてある。マイクロミラー素子は、通常、正方形であり、「オン」状態にするためのある傾斜角を有し、「オフ」状態では水平であるか、あるいは、「オン」状態と「オフ」状態の傾斜角が同一であるが正負が逆である。

切換方向における光の回折、特に集光系の受光コーン内への光の回折を最小化するために、本発明において、矩形（ここで、「矩形」とは正方形のマイクロミラーも含む）ではないマイクロミラーを提供する。ここで、回折とは、周期的な構造による光の散乱を意味し、この光は必ずしも単色または干渉性のものではない。また、本発明における照射系のコストやディスプレイユニットの大きさを最小化するために、光源をアレイの行（または列）に対して垂直に配置し、それとともに、またはその代わりに、光源をアレイの有効エリアを画定する枠の辺に対して垂直に配置する。入射光は、行（または列）および／または有効エリアの辺に対して垂直ではあるが、アレイの中の個別のマイクロミラーの側面に対して実質的に垂直ではない。垂直な側面は、入射光をマイクロミラーの切換方向に回折させ、マイクロミラーが「オフ」状態であっても、光が「オン」状態の方向に漏洩してしまう。この回折によって、マイクロミラーのコントラスト比が低下してしまうのである。

本発明は、マイクロミラーアレイのコントラスト比を最適化することで、マイクロミラーが「オフ」状態の場合に、マイクロミラーが「オン」状態の時に光が送り込まれるべき空間的領域に紛れ込む光を最小化する。より具体的に、本発明は、投射（または観視）系の受光コーン内に回折される光を最小化し、コントラスト比を改善するために、特別に配置された光源および入射光と、特別に設計されたアレイ内のマイクロミラーを有するものである。本発明の構造および設計は、アレイにおいて、マイクロミラーが周期性を有する軸上で照射された場合でも、「オフ」から「オン」状態への回折を抑え、充填率を大きくとり、マイクロミラーをぎっしりと並べることを可能にすることで、アレイ内の非反射個所を最小化する。この設計は、具体的に、マイクロミラーの回転軸に対して非平行な角状の側面を設けることでコントラスト比を最適化し、必要とする面積が比較的小さく、無駄な非反射面積を抑えながら隣接するマイクロミラーをタイル配置することを可能にするヒンジを使用することで充填率を最適化するものである。本発明の各実施例におけるマイクロミラーの構造および形状は、さらに、マイクロミラーを静電的に撓ませた場合に、隣接するマイクロミラー間のクロストークを軽減することができる。

本発明のさらなる側面は、個別のマイクロミラーが、水平または非撓み状態から非対称的に傾斜するマイクロミラーアレイである。マイクロミラーの「オフ」状態における角度を、マイクロミラーの「オン」状態における逆方向の角度より小さくすることで、ａ）マイクロミラーの縁から回折されて集光系に入り込む光が最小化され、ｂ）マイクロミラーの下から散乱して集光系に入り込む光が最小化され、ｃ）マイクロミラーの変位距離を短縮し、隣接するマイクロミラーが互いに接触する可能性を最小化することで、マイクロミラー間の隙間を小さくし、マイクロミラーアレイの充填率を上げることを可能にし、ｄ）オンおよびオフ状態において同じ撓み角度を有するマイクロミラーアレイ構造に比べ、マイクロミラーの撓み角度を大きくすることができる。

本発明のさらなる側面は、マイクロミラーが形成される基板に対して平行ではない透光部を有するマイクロミラーアレイ用のパッケージである。透光部は、ガラス、石英またはポリマー等の適切な材料からなるものであり、透光性基板による鏡面反射を、パッケージングの透光板が平行である場合における方向とは違う方向に送る。好ましくは、鏡面反射は、照射コーンをより大きくした場合に、鏡面反射が集光系に入り込まないほど集光系から遠い場所に送られる。

本発明のさらなる側面は、オフ状態とオン状態との間で切換軸の廻りを回転することができ、観視される映像のピクセルに対応し、矩形に配置された能動マイクロミラーのアレイ、マイクロミラーのアレイに光を送るための光源であって、各マイクロミラーの少なくとも２つの側面に対して非垂直に、そして各マイクロミラーの少なくとも他の２つの側面に対して、各マイクロミラーの上面から見た場合に、平行に、光を送るように配置された光源、およびオン状態のマイクロミラーから光を受けるように配置された集光系を具備する投射システムである。

本発明のさらなる側面は、マイクロミラーのアレイであって、各マイクロミラーが、観視される映像のピクセルに対応し、凹多角形または１つ以上の非矩形の平行四辺形からなる形状を有するアレイ、マイクロミラーのアレイに光を送るための光源、およびマイクロミラーから反射された光を受けるように配置された集光系を具備する投射システムである。

本発明のまたさらなる側面は、入射光を供給するための光源、可動の反射性素子のアレイ、およびアレイからの光を投射するための集光系を具備する投射システムであって、投射システムから投射された映像が、矩形像としてターゲット上に映し出され、該映像が数千ないし数百万個のピクセルからなり、各ピクセルの形状が、凹多角形、単一の非矩形の平行四辺形または複数の非矩形の平行四辺形の組合せからなるものである投射システムである。

本発明のさらなる側面は、光源、可動のマイクロミラー素子のアレイ、および集光系を具備する投射システムであって、アレイの中の各マイクロミラー素子は、アレイの有効エリアの少なくとも１つの辺に対して実質的に平行である切換軸であってマイクロミラー素子の１つ以上の側面に対して３５度ないし６０度の角度を有する切換軸を有する、投射システムである。

本発明のさらなる側面は、光源、および可動のマイクロミラー素子のアレイを具備する投射システムであって、各マイクロミラー素子が、入射光に対して非垂直であり、有効エリアの各辺に対して非垂直である先頭側を有することにより、入射光に対して垂直な側面を有するマイクロミラー素子に比べ、コントラスト比の２ないし１０倍の増加を達成する投射システムである。

本発明のさらなる側面は、光源、集光系、および可動のマイクロミラー素子のアレイを具備する投射システムであって、図２１Ｃに示すものと実質的に同一の回折パターンを有する投射システムである。

本発明のさらなる側面は、光源および可動マイクロミラーの矩形アレイを具備する投射システムであって、マイクロミラーが、オン状態とオフ状態間で変位することができ、オン状態で光を所定の空間的領域に反射させ、光源が、アレイによって画定される矩形の少なくとも１つの辺に対して実質的に９０度に光を送るように配置され、マイクロミラーがオフ状態の時に所定の空間的領域に回折された光が実質的に入射しない投射システムである。

本発明のさらなる側面は、ターゲット上に映像を投射するための方法であって、矩形のマイクロミラーのアレイであって、アレイのマイクロミラーが、形状が多角形であり、光が多角形のすべての辺に対して９０度以外の角度で入射するように配置されたアレイに対して、光が、矩形のアレイの先頭側に対して９０度プラス／マイナス４０度の角度で導入されるように光を送り、マイクロミラーからの光をターゲット上に投射し、そこに映像を形成することを含む方法である。

本発明のさらなる部分は、光源、集光系、および光源からの光を空間的に変調させるように配置されたマイクロミラーのアレイを具備する投射システムであって、アレイが基板上に形成され、各マイクロミラーが駆動されていない時に第１の位置にあるように設計され、各マイクロミラーが、アレイの集光系に光を導入するオン位置に変位することができ、集光系から離れた場所に光を導入するオフ位置に逆方向に変位することができ、該オン位置とオフ位置がいずれも該第１の位置と異なり、オン位置の第１の位置に対する角度が、オフ位置と異なる投射システムである。

本発明のさらなる側面は、光を空間的に変調するための方法であって、光源からの光を空間的に変調するように配置され、基板上に形成され、変調されていない時に第１の位置にあるマイクロミラーのアレイを介して集光系に光源からの光を導入し、各マイクロミラーが、アレイの集光系に光を送るオン位置に変位し、集光系から離れた場所に光を送るオフ位置に変位するようにアレイ内のマイクロミラーを変調し、該オンおよびオフ位置がいずれも該第１の位置と異なり、オン位置の第１の位置に対する角度がオフ位置の角度と異なる方法である。

本発明のさらなる側面は、基板上に形成された光マイクロメカニカル素子であって、基板に対して第１の角度のオン位置を有し、基板に対して第２の角度のオフ位置を有し，第１と第２の角度が異なり、基板に対して実質的に平行な第３の位置を有し、オンとオフ位置がいずれも光マイクロメカニカル素子が基板または該基板上に形成された構造に接触することによって決定する光マイクロメカニカル素子である。

本発明のさらなる側面は、光を変調するための方法であって、平面状の基板に設けた可撓性のマイクロミラーのアレイによって光を反射させる過程を有し、前記マイクロミラーが第１の位置または第２の位置に傾いており、該第１の位置と基板との間の角度と、該第２の位置と基板との間の角度が、実質的に異なる方法である。

本発明のさらなる部分は、光を変調するための方法であって、光源、可撓性の素子を有する平面状の光変調器アレイおよび集光系を有し、該素子が少なくとも２つの状態に選択的に配置され、第１の状態の素子が、光源からの光を第１の角度を介して集光系に送り、第２の状態の素子が、光源からの光を第２の角度を介して集光系に送り、アレイが鏡面であるかのように光を反射する第３の角度を有し、第１と第３角度間と、第２と第３角度間の差が実質的に異なる方法である。

本発明のさらなる側面は、光を供給するための光源、光の経路上に設けられた複数のマイクロミラーを有するマイクロミラーアレイ、および光がマイクロミラーアレイに入射し、アレイのマイクロミラーのオンとオフのパターンとして該複数のマイクロミラーから反射した後の光の経路上に設けられた集光系を具備し、マイクロミラーアレイが、基板を有し、各マイクロミラーが、非撓み位置からオン位置およびオフ位置に変位することができるように、マイクロミラーのアレイが基板上に支持されており、オン位置が、非撓み位置に対してオフ位置と異なる角度にある投射システムである。

本発明のさらなる側面は、映像をターゲット上に投射するための方法であって、光源からの光をマイクロミラーアレイ上に送り、各マイクロミラーをオンまたはオフ位置に変調し、オン位置において、マイクロミラーがオン位置のマイクロミラーから光を受けるように配置された集光系に光を送り、オンとオフのマイクロミラーのパターンが映像を形成し、オン位置におけるマイクロミラーの位置が、オフ位置のマイクロミラーの角度に対して異なる角度である方法である。

本発明のさらなる側面は、光を空間的に変調する方法であって、マイクロミラーのアレイ上に光を送り、マイクロミラーが第１または第２の位置に変位することができ、第１の位置においてマイクロミラーがそれに入射する光の一部を集光系に送り、各々が第２の位置にある隣接するマイクロミラー間の最小距離が、各々が第１の位置にある隣接するマイクロミラー間の最小距離より小さい方法である。

本発明のさらなる側面は、可動の反射性または回折性のマイクロメカニカル装置が形成された基板、および可動マイクロメカニカル装置を有する基板を収容するためのパッケージを具備し、前記パッケージが、基板に対して非平行な透光性窓を有する装置である。

本発明のさらなる部分は、光源、集光系、可動の反射性または回折性のマイクロメカニカル装置が形成された基板、および可動のマイクロメカニカル装置を有する基板を収容するためのパッケージを具備し、該パッケージが、基板に対して非平行な透光窓を有し、パッケージングされたマイクロメカニカル装置が、光源からの光を変調するように光の経路上に配置され、集光系が、変調された光を集めるように配置される投射システムである。

本発明のさらなる部分は、光源、マイクロメカニカル装置を有する基板と、基板に対して傾いて配置されたパッケージ内の窓を有するパッケージングされたＭＥＭＳ装置、およびパッケージングされたＭＥＭＳ装置によって変調された後に光源から光を受けるように配置された集光系を具備する投射器である。

本発明のさらなる側面は、マイクロミラーを製造するための方法であって、基板を設け、基板上に第１の犠牲層を形成し、パターニングし、犠牲層上に少なくとも１つのヒンジ層を形成し、該少なくとも１つのヒンジ層をパターニングすることで少なくとも１つの可撓ヒンジを形成し、第２の犠牲層を形成し、パターニングし、第２の犠牲層上に少なくとも１つのミラー層を形成し、該少なくとも１つのミラー層をパターニングすることでミラー素子を形成し、第１および第２の犠牲層を除去することでマイクロミラーを解放することを含む方法である。

また、本発明のさらなる側面は、基板、基板上の第１の柱、柱上にその基部を有する可撓ヒンジ、可撓ヒンジの端部に結合された第２の柱、および第２の柱に結合された平板を具備する光マイクロメカニカル装置である。

可動マイクロミラーやマイクロミラーアレイのマイクロファブリケーション方法は、ヒュイバースの米国特許第５，８３５，２５６号および第６，０４６，８４０号に開示されており、ここにてそれらの内容を参照により本明細書に導入する。本発明のマイクロミラーを製造するための同様の方法を図１ないし３に示す。図１は、本発明のマイクロミラーの一実施形態を示す上面図である。図１に見えるように、柱２１ａおよび２１ｂが、ヒンジ１２０ａおよび１２０ｂを介して、マイクロミラー板２４を傾斜させるための電極（図示せず）を有する下部基板の上に、マイクロミラー板２４を支える。また、図１に示さないが、以下に詳しく説明するとおり、マイクロミラー２４を数千個あるいは数百万個も設けて、入射光を反射させることにより、映像をビューアーまたはターゲット／スクリーンに投射することができる。

マイクロミラー２４およびアレイ内の他のマイクロミラーは、様々な方法によって製造することができる。図２Ａないし２Ｅ（図１の２−２に沿った断面を示す）に、マイクロミラーを透光性の基板上に製造し、それを回路板に取り付ける１つの方法を示す。この方法は、２０００年８月３０日に出願されたイルコフ等による米国特許仮出願第６０／２２９，２４６号および２０００年１２月７日に出願されたイルコフ等による米国特許出願第０９／７３２，４４５号にさらに詳しく開示されている。この方法は、透光性の基板を以って説明するが、回路を搭載した半導体基板など、他にも適切な基板を使用することができる。単結晶シリコン等の半導体基板を使用する場合、ＩＣプロセスにおいて、マイクロミラーの柱を第３金属層に電気的に接続し、少なくとも一部のマイクロミラーに導電性の材料を使用することが好ましい。マイクロミラーを、（別の透光性基板を介してではなく）直接回路板上に製造する方法を、以下により詳細に説明する。

図２Ａに見えるように、ガラス（例えば、コーニング１７３７Ｆまたはイーグル２０００）、石英、パイレックス（商標）、サファイア等の（少なくともその上にさらなる層を重ねる前までは）透光性の基板１３が設けてある。透光性基板の下側に任意に遮光層を付加することで、基板を処理中に取り扱い易くすることができる。この遮光層は、透光性基板の裏側に、反応スパッタリングによって２０００Åの深さまで形成されたＴｉＮ層であって、処理が終了した後に除去されるようなものであってもよい。基板の形状や寸法は任意であるが、集積回路製造施設で使用される標準のウェハの形状を有するものが好ましい。

図２Ａにさらに見えるように、まずアモルファスシリコン等の犠牲層１４を形成する。犠牲層は、後でマイクロメカニカル構造の材料（例えば、ＳｉＯ２、ポリシリコン、ポリイミド、ノボラック等）の下から除去することができるその他の材料であってもよい。犠牲層の厚さは、可動素子／マイクロミラーの寸法や所望傾斜角によって広範囲に設定することができるが、厚さは５００Åないし５０，０００Åであることが好ましく、約５，０００Åであることが特に好ましい。犠牲層は、アモルファスシリコンの他にも、様々な種類のポリマー、フォトレジストまたはその他の有機材料（また、使用されるエッチング剤とエッチング剤に耐性を有するために選択される材料によっては、ポリシリコン、窒化シリコン、二酸化シリコン等でも可）によって形成することができる。犠牲材料を形成する前に、任意に接着促進材（例えば、ＳｉＯ２またはＳｉＮ）を設けることも可能である。

基板１３とその後に作成されるマイクロメカニカル構造層との間に接触部を設けるために、犠牲層に直径ｄの孔６を形成する。孔は、フォトレジストをスピンコートし、マスクを用いて光を当てることでレジストの可溶性を高くまたは低く（レジストがポジ型であるかネガ型であるかによる）することで形成することができる。ｄの寸法は、マイクロミラーおよびマイクロミラーアレイの最終的な寸法によるが、０．２ないし２ミクロン（好ましくは約０．７μｍ）であればよい。レジストを現像することで孔の周辺のレジストを除去した後、塩素またはその他の適切なエッチング剤（犠牲材料による）によって犠牲のアモルファスシリコンに孔をエッチングする。次いで、酸素プラズマ等によって残存するフォトレジストを除去する。犠牲層の孔の寸法は任意であるが、直径０．１ないし１．５μｍのものが好ましく、直径約０．７±０．２５μｍのものが特に好ましい。エッチングは、ガラス／石英基板または接着促進層等の中間層に達するまで行われる。透光性基板がエッチングされるとしても、その量は２０００Å未満であることが好ましい。犠牲層１４が直接パターニングが可能な材料（例えば、ノボラックまたはその他の感光性フォトレジスト）からなるものであれば、犠牲層１４の上にさらなるフォトレジスト層を形成し、現像する必要はない。この場合、孔６の周辺の材料を除去するようにフォトレジスト犠牲層をパターニングし、さらなる層を形成する前に任意に硬化させる。

この時点で、図２Ｂに見えるように、例えば化学蒸着等によって第１構造層７を形成する。材料は、ＬＰＣＶＤ（低圧化学蒸着）またはＰＥＣＶＤ（プラズマ化学蒸着）によって形成される窒化シリコンまたは酸化シリコンであることが好ましいが、この時点ではポリシリコン、金属または金属合金、炭化シリコンまたは有機化合物等（勿論、犠牲層やエッチング剤は使用される構造材料に適合させることが可能である）を含む任意の薄膜材料の層を形成することができる。この第１層の厚さは、可動素子の寸法や素子の所望剛性によって適切に変えることができるが、ある実施形態ではこの層の厚さは１００ないし３２００Åであり、より好ましくは９００ないし１１００Åである。図２Ｂに見えるように、層７は犠牲層にエッチングされた孔の中まで延びている。

図２Ｃに見えるように、第２層８も形成される。材料は第１層と同一（例えば、窒化シリコン）であっても異なるもの（酸化シリコン、炭化シリコン、ポリシリコン等）であってもよく、第１層のように化学蒸着によって形成することができる。第２層の厚さは第１層より大きくても小さくても構わず、可動素子、ヒンジの所望可撓性、使用する材料等によって決定される。ある実施形態では、第２層の厚さが５０Åないし２１００Åであり、好ましくは約９００Åである。他の実施形態では、第１層がＰＥＣＶＤによって形成され、第２層がＬＰＣＶＤによって形成される。

図２Ａないし２Ｅに示す実施形態において、第１および第２層が何れも可動（マイクロミラー）素子および柱を画定する部分に形成される。マイクロミラー素子の所望剛性によって、マイクロミラー素子の周辺に第１および第２層のうち何れか１層のみを形成することも可能である。また、マイクロストラクチャーの全面に２つの層７、８の代りに単一の層を設けることができるが、これは基板の剛性とヒンジの可撓性のトレードオフを伴う可能性がある。また、単一の層を使用する場合、ヒンジを形成する部分を部分的にエッチングし、この部分の厚さを抑え、ヒンジの可撓性を高めることができる。また、層を２つより多く設けることで、光スイッチにおいて光線をスイッチする場合等、可動素子の寸法が大きい場合に特に望ましい積層可動素子を得ることも可能である。この層の材料は、金属と誘電体との合金や、金属と窒素、酸素または炭素との化合物（特に遷移金属）からなるものであってもよい。このような他の材料は、米国特許仮出願第６０／２２８，００７号に開示されており、ここにて参照によりその内容を本明細書に導入する。

図２Ｄに見えるように、反射層９も形成する。反射材料は、金、銀、チタン、アルミニウムおよびその他の金属、ならびに複数の金属の合金の何れであってもよいが、好ましくはＰＶＤによって形成されたアルミニウムである。金属層の厚さは、５０ないし２０００Åであり、好ましくは約５００Åである。例えばＰＥＣＶＤによって層９の上に形成される、１０ないし１１００Åの酸化シリコン層等の不活性化層（図示せず）を任意に追加することもできる。金属層９を形成するために、化学液相析出（chemical fluid deposition）や電気めっき等の他の金属析出方法を用いることもできる。層９を形成した後、フォトレジストをスピンコートおよびパターニングし、次いで適切な金属エッチング剤によって金属層をエッチングする。アルミニウム層の場合、塩素（または臭素）系の化学（例えば、Ｃｌ₂および／またはＢＣｌ₃（またはＣｌ２、ＣＣｌ４、Ｂｒ２、ＣＢｒ₄等）を、任意に好ましくはＡｒおよび／またはＨｅ等の不活性希釈物質と共に用いたプラズマ／ＲＩＥエッチング）を使用することができる。反射層を最後に形成する必要はなく、犠牲層１４上に直接形成したり、マイクロミラー素子を構成する他の層の間に形成したり、マイクロミラー素子を構成する唯一の層として形成することができることを付記しておくべきである。ただし、処理方法によっては、多くの誘電体が形成される高温度を考慮して金属層を誘電体層の後に形成することが望ましいことがある。

図２Ｅを参照すると、反射層に次いで、周知のエッチング剤またはエッチング剤の組合せ（使用される材料および所望の等方性による）を用いて第１および第２層７、８をエッチングすることができる。例えば、第１および第２層を、塩素系化学方法またはフッ素系（またはその他のハロゲン）化学方法を用いてエッチングする（例えば、Ｆ₂、ＣＦ₄、ＣＨＦ₃、Ｃ₃Ｆ₈、ＣＨ₂Ｆ₂、Ｃ₂Ｆ₆、ＳＦ₆等、またはより一般的には上述の化合物同士またはＣＦ₄／Ｈ₂やＳＦ₆／Ｃｌ₂等その他のガスとの組合せ、またはＣＦ₂Ｃｌ₂等複数のエッチング種を用いたガスを、何れも１つまたは複数の任意の不活性希釈物質と共に使用したプラズマ／ＲＩＥエッチング）ことができる。勿論、第１層と第２層とで異なる材料を使用した場合、各層に異なるエッチング剤（当該技術分野で周知の使用材料によるプラズマエッチング化学）を採用することも可能である。第１および第２層の前に反射層を形成した場合、エッチング化学は逆になる。また、使用材料によっては、全層を一緒にエッチングすることもできる。図２Ｅに示す幅ｅの隙間２０ａおよび２０ｂは、柱２１をマイクロミラー体２２から離別するためのものである。

図３Ａないし３Ｄは、同処理を別の断面（図１における３−３の断面）から見たものであり、透光性基板１３上に形成された犠牲層１４が示してある。犠牲層１４上には構造層７が形成されている。図３Ｂおよび３Ｃに見えるように、層８および９を追加する前に層７の一部が除去される。この除去される部分は、ヒンジが形成される場所の周辺であり、ヒンジ部の可撓性を向上させるためのものである。ヒンジ部をこのように「削る」方法は、２０００年１月２８日に出願されたトルー等による米国特許仮出願第６０／１７８，９０２号および２００１年１月２２日に出願されたトルー等による米国特許仮出願第０９／７６７，６３２号に記載されており、ここにてその内容を参照により本明細書に導入する。層７の一部を除去した後、層８および９を追加し、上述のように層７、８および９をパターニングする。図３Ｄに見えるとおり、ヒンジ２３の幅ａは、０．１ないし１０μｍであり、好ましくは０．７μｍである。ヒンジ２３は、隙間ｂによって互いに離別されており、隙間ｃによって隣接するマイクロミラー板から離別されており、これらの寸法も０．１ないし１０μｍ、好ましくは０．７μｍである。

以上概説したプロセス過程は、様々な方法で実行することができる。例えば、ガラスのウェハ（例えばコーニング１７３７Ｆ、イーグル２０００、石英またはサファイアのウェハ）を準備し、取り扱いの便宜のため透明基板を一時的に不透明にするために、ウェハの裏側を厚さ２０００Å（材料によってはそれ以上）のＣｒ，Ｔｉ、Ａｌ、ＴａＮ、ポリシリコンまたはＴｉＮ、またはその他の不透明コーティングで被覆する。次に、図１〜４に従って、任意の接着層（例えば、ＳｉＮ_X−またはＳｉＯ_X等のシリコンのダングリングボンドを有する材料、またはガラス状炭素または酸化インジウムスズ等の導電性材料）を形成してから、透明ウェハ上に、アプライドマテリアルズＰ５０００等のプラズマ化学蒸着システムによって水素化アモルファスシリコンによる犠牲材料を厚さ５０００オングストロームまで（ガス＝ＳｉＨ４（２００ｓｃｃｍ）、Ａｒ１５００ｓｃｃｍ、電力＝１００Ｗ、圧力＝３．５Ｔ、温度＝３８０℃、電極間隔＝３５０ミル、またはガス＝ＳｉＨｙ１５０ｓｃｃｍ、Ａｒ１００ｓｃｃｍ、電力＝５５Ｗ、圧力＝３Ｔｏｒｒ、温度＝３８０℃、電極間隔＝３５０ミル、またはガス＝ＳｉＨ４２００ｓｃｃｍ、Ａｒ１５００ｓｃｃｍ、電力＝１００Ｗ、温度＝３００℃、圧力＝３．５Ｔ、またはこれらの設定の間のプロセス点で）析出する。また、ここにて参照により導入するヒュイバース等による米国特許第５，８３５，２５６号に記載されているとおり、犠牲材料を５６０℃におけるＬＰＣＶＤで形成することができる。また、犠牲材料は、スパッタによって形成されるものあるいは有機材料等のシリコンを含有しない材料（後に例えばプラズマ酸素アッシュによって除去される）によるものであってもよい。ａＳｉは、マイクロミラーをガラス基板に張り合わせるための孔を形成するようにパターニング（フォトレジストを使用し、例えばＣｌ２、ＢＣｌ３およびＮ２等の塩素系化学でエッチング）される。マイクロミラーの剛性を図り、マイクロミラーをガラスに接着するために、窒化シリコンの第１層をＰＥＣＶＤ（ＲＦ電力＝１５０Ｗ、圧力＝３Ｔｏｒｒ、温度＝３６０℃、電極間隔＝５７０ミル、ガス＝Ｎ２／ＳｉＨ４／ＮＨ３（１５００／２５／１０）、またはＲＦ電力＝１２７Ｗ、圧力＝２．５Ｔｏｒｒ、温度＝３８０℃、ガス＝Ｎ２／ＳｉＨ４／ＮＨ３（１５００／２５／１０ｓｃｃｍ、電極間隔＝５５０ミル、または電力１７５Ｗや圧力３．５Ｔｏｒｒ等その他のプロセスパラメータを使用する）によって厚さ９００オングストロームまで形成し、パターニング（圧力＝８００ｍＴ、ＲＦ電力＝１００ないし２００Ｗ、電極間隔＝０．８ないし１．１ｍｍ、ガス＝ＣＦ４／ＣＨＦ３／Ａｒ（６０または７０／４０ないし７０／６００ないし８００ｓｃｃｍ）、Ｈｅ＝０ないし２００ｓｃｃｍ）することでマイクロミラーヒンジを形成する個所の周辺の窒化シリコンを除去する。次に、ＰＥＣＶＤ（ＲＦ電力＝１２７Ｗ、圧力＝２．５Ｔ、温度＝３８０℃、ガス＝Ｎ２／ＳｉＨ４／ＮＨ３（１５００／２５／１０ｓｃｃｍ）、電極間隔＝５５０ミル）によって、厚さ９００オングストロームの窒化シリコンによる第２層を形成する。次いで、温度１４０ないし１８０℃、電力＝２０００Ｗ、Ａｒ＝１３５ｓｃｃｍの条件下でＡｌを厚さ５００オングストロームまで第２の窒化シリコン層上にスパッタリングする。また、材料をＡｌの代わりに、アルミニウム合金（Ａｌ−Ｓｉ（１％）、Ａｌ−Ｃｕ（０．５％）あるいはＡｌＳｉＣｕまたはＡｌＴｉ）、さらには注入またはターゲットドープアルミニウムとすることもできる。アルミニウムは、Ｐ５０００において塩素系の化学（圧力＝４０ｍＴ、電力＝５５０Ｗ、ガス＝ＢＣｌ３／Ｃｌ２／Ｎ２＝５０／１５／３０ｓｃｃｍ）によってパターニングされる。次に、ＳｉＮ層がエッチング（圧力＝１００ｍＴ、電力＝４６０Ｗ、ガス＝ＣＦ４／Ｎ２（９／２０ｓｃｃｍ））され、プラズマにおけるＨ２Ｏ＋Ｏ２＋Ｎ２系化学によってアッシングされる。次に、残存する構造がＡＣＴ洗浄（アセトン＋Ｄｌウェハ溶液）され、スピン乾燥される。（この洗浄過程は、ＥＫＣテクノロジーのＥＫＳ２６５フォトレジスト残渣除去剤またはその他の溶剤系の洗浄剤によって行うこともできる。）マイクロストラクチャーを有するウェハの表側にレジストをコーティングした後、裏側のＴｉＮが、プラズマにおけるＢＣｌ３／Ｃｌ２／ＣＦ４系化学（またはCRC Handbook of Metal Etchantsに記載されているその他の金属エッチング剤）によってエッチングされるか、あるいはＣＭＰによって研磨または研削されるか、ＨＦ等の酸性気体によって除去され、次いで第２のＡＣＴ洗浄（アセトン＋Ｄｌウェハ溶液）および第２のスピン乾燥が行われる。ウェハは個別の型に単一化され、３００ＷのＣＦ４プラズマ（圧力＝１５０Ｔｏｒｒ、８５ｓｃｃｍで６０秒、続いてＨｅ、ＸｅＦ２およびＮ２の混合物（エッチング圧力１５８Ｔｏｒｒ）におけるエッチングを３００秒）に曝される。エッチングは、型を約４００ＴｏｒｒのＮ２で満たされたチャンバに投入することで行われる。第２のエリア／チャンバにＸｅＦ２を３．５Ｔｏｒｒ、Ｈｅを３８．５Ｔｏｒｒが設けてある。２つのエリア／チャンバ間の隔壁を除くことで、ＸｅＦ２、ＨｅおよびＮ２の組合せによるエッチング混合物が得られる。

また、透明ウェハ（例えばコーニング１７３７Ｆ）を、ガラスウェハの裏側に、ＴｉＮを厚さ２０００オングストロームまでコーティングする。次いで、図１〜４に従って、接着層を使用せずに、アプライドマテリアルズＰ５０００によってガラスウェハ上に厚さ５３００オングストロームの水素化アモルファスシリコンの犠牲材料を形成（電力＝１００Ｗ、圧力＝３．５Ｔ、温度＝３００℃、ＳｉＨ４＝２００ｓｃｃｍ、Ａｒ＝１５００ｓｃｃｍ、または圧力＝２．５Ｔｏｒｒ、電力＝５０Ｗ、温度＝３６０℃、電極間隔＝３５０ミル、ＳｉＨ４流量＝２００ｓｃｃｍ、Ａｒ流量＝２０００ｓｃｃｍ）する。ａＳｉは、マイクロミラーをガラス基板に張り合わせるための孔を形成するようにパターニング（フォトレジストを使用し、例えばＣｌ２、ＢＣｌ３およびＮ２−５０Ｗ等の塩素系化学でエッチング）される。マイクロミラーの剛性を図り、マイクロミラーをガラスに接着するために、窒化シリコンの第１層をＰＥＣＶＤ（圧力＝３Ｔｏｒｒ、１２５Ｗ、３６０℃、間隔＝５７０、ＳｉＨ４＝２５ｓｃｃｍ、ＮＨ３＝１０ｓｃｃｍ、Ｎ２＝１５００ｓｃｃｍ）によって厚さ９００オングストロームまで形成し、パターニング（ＣＦ４／ＣＨＦ３）することでマイクロミラーヒンジを形成する個所の周辺の窒化シリコンを除去する。次に、ＰＥＣＶＤ（第１層と同条件）によって、厚さ９００オングストロームの窒化シリコンによる第２層を形成する。次いで、Ａｌを厚さ５００オングストロームまで第２の窒化シリコン層上にスパッタリング（１５０℃）する。アルミニウムは、Ｐ５０００において塩素系の化学（ＢＣｌ３、Ｃｌ２、Ａｒ）によってパターニングされる。続いて、ＳｉＮ層がエッチング（ＣＨＦ３、ＣＦ４）され、バレル型アッシング装置（２５０℃におけるＯ２、ＣＨ３ＯＨ）でアッシングされる。次に、残存する構造がＥＫＣテクノロジーのＥＫＳ２６５フォトレジスト残渣除去剤によって洗浄される。マイクロストラクチャーを有するウェハの表側にレジストをコーティングした後、裏側のＴｉＮが、ＳＦ６／Ａｒプラズマによってエッチングされ、次いで第２の洗浄および第２のスピン乾燥が行われる。

ウェハ基板上に犠牲層および構造層を形成した後、ウェハは単一化され、各型がドライテック平行板ＲＦプラズマ反応器に投入される。１００ｓｃｃｍのＣＦ４と３０ｓｃｃｍのＯ２をプラズマチャンバに流し、約２００ｍＴｏｒｒで８０秒間処理する。次に、１４３Ｔｏｒｒのエッチング圧力（混合ＸｅＦ２，ＨｅおよびＮ２）で３００秒間エッチングされる。エッチングは、型を約４００ＴｏｒｒのＮ２で満たされたチャンバに入れることで行われる。第２のエリア／チャンバに５．５ＴｏｒｒのＸｅＦ２と２０ＴｏｒｒのＨｅが含まれる。２つのエリア／チャンバ間の隔壁を除くことで、ＸｅＦ２、ＨｅおよびＮ２の組合せによるエッチング混合物が得られる。上述の処理は、１２０秒間で電力３００ＷのＣＦ４（１５０Ｔｏｒｒ、８５ｓｃｃｍ）によって平行板プラズマエッチング装置によって行うこともできる。第２（化学的、非プラズマ）エッチング過程のさらなる特徴は、１９９９年１０月２６日に出願されたパテル等による米国特許出願第０９／４２７，８４１号および２０００年８月２８日に出願されたパテル等による米国特許出願第０９／６４９，５６９号に開示されており、その内容をここにて参照により本明細書に導入する。

上述のとおり、各マイクロミラーのヒンジをマイクロミラー素子と同平面上（図３Ｄにおいて、マイクロミラー体は層７、８および９、マイクロミラーヒンジは層８および９）に形成することができるが、マイクロミラー素子と平行の間隔をおいた異なる平面上に、別のプロセス過程（第２の犠牲材料の形成後）の一部として形成することができる。このような重畳ヒンジは、上述の米国特許第６，０４６，８４０号の図８および９に開示されており、さらに詳しくは２０００年８月３日に出願されたヒュイバース等による米国特許出願第０９／６３１，５３６号に記載されており、その内容はここにて参照により導入する。図示のとおり、犠牲層が１つであっても、重畳ヒンジのように犠牲層が２つ（またはそれ以上）であっても、犠牲層は、下述のとおり、好ましくは等方性エッチング剤によって除去される。このマイクロミラーの「開放」は、上述のステップに続いてすぐ行っても、第２の基板上の回路への組込の直前に行っても構わない。回路、電極およびマイクロミラーが同一の基板上に形成されない場合、上述のように透光性基板上にマイクロミラーを形成した後、基板（例えばシリコンウェハ）の最上の金属層（例えば、第３金属）に大きい電極アレイを有する第２の基板が設けてある。図１１Ａに見えるように、上述のようなマイクロミラー４４のアレイを有する透光性基板４０が、最終層として電圧Ｖ₀、Ｖ_AおよびＶ_Bの電極および回路を有する第２基板６０（図１に示すような、変位方向が１つだけであるマイクロミラー実施形態には、各マイクロミラーにつき１つの電極を設けることも可能）に張り合わせられる。マイクロミラー４４は、スペーサ４１（例えば、各マイクロミラーに隣接するフォトレジストスペーサおよび／または基板４０を基板６０に接着する時にエポキシ中に形成されるスペーサ）によって基板６０の電極から離別されている。回路基板上の１つ以上の電極が、マイクロディスプレイのピクセル（上部透光性基板上の１つのマイクロミラー）を静電的に制御する。裏面の各電極の電圧によって、それに対応するマイクロディスプレイピクセルの光の「オン」、「オフ」が決まり、その結果、マイクロディスプレイに視認可能な画像を映し出す。裏面に関する詳細やパルス幅変調グレイスケールまたはカラー画像を生成するための方法は、リチャーズによる米国特許出願第０９／５６４，０６９号に開示されており、その内容はここにて参照により導入する。第１および第２の基板の組立て過程は、上述のイルコフ等による特許出願に詳細に記載されている。ウェハの張り合わせ方法としては、接着、陽極、共晶、融合、マイクロ波、半田および熱圧着等、様々な方法によるものが知られている。

本発明におけるマイクロミラーの開放は、単一または複数のステップによるプロセスであり、そのプロセスの種類は、使用される犠牲材料の種類による。発明の一実施形態では、比較的低選択性（例えば、２００：１未満、好ましくは１００：１未満、より好ましくは１０：１未満）の第１エッチングを行ってから、高選択性（例えば１００：１以上、好ましくは２００：１以上、より好ましくは１０００：１以上）の第２エッチングを行う。このような二段階によるエッチングは、より詳細には２００１年５月２２日に出願されたパテル等による米国特許出願第６０／２９３，０９２号に記載されており、その内容をここにて参照により導入する。勿論、犠牲材料によっては、他の開放方法も考えられる。例えば、犠牲層がフォトレジストまたはその他の有機材料である場合、酸素プラズマアッシングまたは超臨界流体法を使用することができる。純粋な酸素を含むプラズマから、有機物質を攻撃し、その産物としてＨ２Ｏ、ＣＯおよびＣＯ２を生成するが、ＳｉＯ２、ＡｌまたはＳｉをエッチングしない種が得られる。また、犠牲材料がＳｉＯ２である場合、等方性の乾性エッチング剤（ＣＨＦ３＋Ｏ２、ＮＦ３またはＳＦ６）を使用することができる。犠牲材料が窒化シリコンである場合、フッ素原子（例えば、ＣＦ４／Ｏ２、ＣＨＦ３／Ｏ２、ＣＨ２Ｆ２またはＣＨ３Ｆプラズマ）を使用して窒化シリコンの等方性エッチングを行うことができる。犠牲材料がアモルファスシリコンである場合、ＸｅＦ２、ＢｒＦ３またはＢｒＣｌ３の形でフッ素原子を使用することができる。犠牲層がアルミニウムである場合、塩素系の化学（ＢＣｌ３、ＣＣｌ４、ＳｉＣｌ４）を使用することができる。勿論、何れのエッチング剤（および犠牲材料）も、少なくとも必要となるアンダーカットエッチングの量に基づいて選択される。

図４Ａないし４Ｊに、マイクロミラーを作成するための他の方法を示す。図４Ａに見えるように、基板３０（これは、ガラス／石英基板または半導体回路基板等の任意の適切な基板であってもよい）に、犠牲材料３１を析出する。任意の適切な材料を使用することができるが、エッチングされる材料と犠牲材料との間の選択性比が大きいものを使用する。犠牲材料として使用できる例として、フォトレジスト等の有機犠牲材料の他、２００１年６月１５日に出願されたリード等による米国特許出願第６０／２９８，５２９号に記載された有機材料等がある。構造層の精確な構成によっては、アモルファスシリコンまたはＰＳＧ等の他に知られているＭＥＭＳ犠牲材料を使用することもできる。犠牲材料が直接的にパターニングすることができない場合、フォトレジスト層３２を追加し、現像することで１つまたは複数の開口（図４Ｂ）を形成する。次に、図４Ｃに見えるように、犠牲材料３１に開口３４をエッチングし、フォトレジスト３２を除去する。図４Ｄに見えるように、最終的に少なくともＭＥＭＳ装置（この例においてはマイクロミラー構造である）の可撓性部分を構成する（好ましくは導電性の）層３５が形成される。層３５は、さらに、マイクロミラーを基板に張り合わせるための柱３６、さらにはマイクロミラー体の全体または一部を形成するものであってもよい。以下により詳しく説明するが、本発明の好適な実施形態において、導電層３５は金属−Ｓｉ、Ａｌ、Ｂ−窒化物であるが、金属としては好ましくは遷移金属、より好ましくは後周期遷移金属である。また、層３５は複数の（好ましくは導電性の）層または他の種類（構造誘電体層、反射層、アンチスティックション層等）を含む複数の層のうち１つの導電層であってもよい。層３５は、必ずしも導電性である必要はなく、析出処理に使用される実際の方法、ターゲット材料および雰囲気等によっては、層３５を絶縁体としてもよい。

図４Ｅには、フォトレジスト３７の追加（パターニング）と、それに続く窒化層３５の部分的エッチングおよびフォトレジストの除去（図４Ｆ）が示してある。次いで、図４Ｇに示すように、マイクロミラー構造材料層３８が形成される。この材料は、導電性であっても絶縁性であってもよく、複数の層からなるものであってもよい。材料が単一の層であれば、反射性（例えば、アルミニウムまたは金の層または金属合金の層）であることが好ましい。次に、図４Ｈに見えるとおり、フォトレジスト３９を追加、現像し、層３８を部分的に（例えば、操作中に曲げられる部分等）エッチング／除去（図４Ｉ）する。最後に、図４Ｊに見えるとおり、犠牲層を除去し、ＭＥＭＳ装置を基板上に自立したものとして開放する。図４には、基板３０上またはその中に形成される回路（基板が回路基板である場合）または基板の自動取り扱いを改善するための基板３０上の遮光層（基板がガラス、石英、サファイア等の透光性基板である場合）は示されていない。

図４Ａないし４Ｊに見えるように、自立ＭＥＭＳ構造は、層３５がＭＥＭＳ装置の可撓性部分を形成する場所に作成されるが、層３８は層３５の可撓性によって変位する構造を形成する。図示のとおり、層３８は、可動部を成すとともに、ＭＥＭＳ構造を基板３０上に支持する柱または壁を形成する。可動素子は、層３８および３５（または望ましければさらなる層）の積層体、または層３８のみ、または層３５のみによっても形成することができる。可動および可撓素子の構成は、最終的に必要とする剛性または可撓性、最終的に必要な導電性、作成しているＭＥＭＳ装置等を考慮して選択される。

図１ないし４に従って作成されるマイクロミラーは、好ましくは透光性基板上に形成され、撓みがない時に「オフ」状態となり、撓みがある時に「オン」状態となる。ただし、マイクロミラーは、マイクロミラー作動回路および電極と同基板上に形成することができる。また、マイクロミラーの「オン」状態と「オフ」状態を、何れも水平の無撓み状態以外の位置とすることも可能である。図５ないし９に示す実施形態において、マイクロミラーはマイクロミラーを動かすための電極や回路と同一の基板上に設けてある。さらに、マイクロミラーの「オン」状態と「オフ」状態が何れも撓みを伴うものであるが、その撓みの角度が「オン」と「オフ」とで異なる。図５Ａないし５Ｇに示すように、本発明によるマイクロミラーを作成するための原基板として、回路および電極が既にその上（またはその中）に形成されている半導体基板を使用することも可能である。

図５Ａに見えるように、マイクロミラーを制御するための回路を有する半導体基板１０は、典型的にはアルミニウムからなる、個別のエリア１２ａないし１２ｂを形成するパターニングされた金属層（例えば、半導体プロセスにおける最後の金属層）を有する。図５Ｂに見えるように、その上に犠牲層１４が形成される。上記の実施形態のように、犠牲材料は、隣接する構造や所望エッチング剤によって、多種の材料から選択することができる。本実施例において、犠牲材料はノボラックフォトレジストである。さらに図５Ｂに見えるように、ノボラックフォトレジストの標準的なパターニング方法によって犠牲材料に開口１５ａおよび１５ｂが形成され、それによって金属エリア１２ａないし１２ｃを接続するための開口１５ａないし１５ｃが形成される。図５Ｃに見えるとおり、開口１５ａないし１５ｃを形成した後、通常のプラグ形成方法に従ってプラグまたはその他の接続１６ａないし１６ｃが形成される。例えば、ＣＶＤによってタングステン（Ｗ）を形成する場合、ａ）シリコン還元：２ＷＦ６＋３Ｓｉ→２Ｗ＋３ＳｉＦ４（この反応は、通常、ＷＦ６ガスを温度約３００℃でウェハ表面に露出している固体シリコンの部分と反応させることで得られる）、ｂ）水素還元：ＷＦ６＋３Ｈ２→Ｗ＋６ＨＦ（この処理は、通常は４５０℃未満の温度の減圧下で行われる）、またはｃ）シラン還元：２ＷＦ６＋３ＳｉＨ４→２Ｗ＋３ＳｉＦ４＋６Ｈ２（この反応（約３００℃におけるＬＰＣＶＤ）は水素反応用のＷ核層を形成するために使用される）の何れによるものであってもよい。プラグ１６ａないし１６ｃには、他の導電材料、特に他の耐熱材料を使用することも可能である。プラグ材料の層を形成した後、犠牲層に到達するまで化学機械研磨（ＣＭＰ）を行うことによって、図５Ｃに示すようなプラグが形成される。プラグ材料によっては、剥離を防止するためにまずライナを形成する（例えば、タングステンプラグの場合、ＴｉＮ、ＴｉＷまたはＴｉＷＮのライナを、犠牲材料の孔の中のタングステンを包囲し、犠牲層の開放後にも残るようにする）ことが好ましい可能性がある。

図５Ｄに見えるように、導電層を形成し、パターニングすることで、それぞれプラグ１６ａないし１６ｃによってその下部の金属エリア１２ａないし１２ｃに電気的に接続される個別金属エリア１８ａないし１８ｃが形成される。導電層は、物理蒸着や電気めっき等の適切な方法によって析出される任意の適切な材料（アルミニウム、アルミニウム合金、その他の金属の合金、導電性セラミック化合物等）によるものである。材料は、好ましくは、導電性に併せ、適当な組合せの硬性、弾性等（後に明らかになるとおり、エリア１８ｃは、作成中のマイクロミラーのヒンジとなる部分である）を有することが好ましい。勿論、各個別エリアに異なる材料や特性を望む場合、個別エリア１８ａないし１８ｃを、同時に形成する必要はない（これは、エリア１２ａないし１２ｃおよびプラグ１８ａないし１８ｃ等の装置の他の部分について同様である）。無論、ある層内の各個別エリアの材料が同一であり、同時に析出されるものであれば、プロセスの過程が少なくて済む。好適な実施形態において、この導電層は、反応性スパッタリングによって析出されるアルミニウム合金、またはここにて参照により導入する２０００年８月２３日に出願されたリードによる米国特許出願第６０／２２８，００７号および２００１年６月２２日に出願されたリードによる米国特許出願第６０／３００，５３３号に開示されたような導電性の二元または三元（またはそれ以上）化合物である。導電層をパターニングするために適切なエッチング化学（例えば、アルミニウムには塩素系化学）を採用することで、個別導電エリア１８ａないし１８ｃを形成する。

図５Ｅにさらに示すとおり、層１４の犠牲材料と同一であっても異なるものであってもよい（好ましくは、両方とも同時に除去できるように同一の材料である）第２の犠牲層２０を形成する。次に、層２０をパターニングしてエリア１８ｃに到達する開口２０ａを形成する。犠牲層１４内に開口を形成する場合と同様に、これはさらなるフォトレジスト層を使用することで、あるいは材料がフォトレジストまたはその他の直接パターニング可能な材料である場合、層２０を直接的にパターニングすることができる。図５Ｆに見えるように、プラグまたは接続２２は、犠牲層２０上に好ましくは導電性の材料を析出し、化学機械研磨しつつ、プラグ２２を個別エリア（ヒンジ）１８ｃに接続したままにしておくことで形成することができる。次いで、図５Ｇに見えるように、（好ましくは導電性の）層を析出し、所望のマイクロミラーの形状にパターニングすることでマイクロミラー体２４を形成する。図６Ａに示すように、様々なマイクロミラー形状が可能であり、以下にさらに詳細に説明する。もっとも、発明の本実施例によるマイクロミラー形状は、任意であり、図６Ｂおよび６Ｃに示すような正方形またはひし形の形状も可能である。勿論、マイクロミラーをぎっしりと詰めることができ、よって高充填率が得られる形状（例えば、図７に密接したアレイとして示してある図６Ａのマイクロミラー形状等）が好ましい。図６Ｃ（および後に図１２）に示す点線６２は、マイクロミラーの回転軸である。

図５Ａないし５Ｇに従ってマイクロミラーを作成するために使用する様々な層は、単一の層として示してあるが、各層（構造層であれ、犠牲層であれ）を、積層体とし、例えば、積層体のうち一層が機械的性能が良いものであり、他の層が導電性が良いものであるようにすることができる。また、好適な実施形態では構造材料が導電性であるが、マイクロミラー素子２４（または積層体２４内の層）や作動電極１２ｄおよび１８ｂ（および電極１２ｄおよび１８ｂを半導体基板に接続する層／材料）を導電性とすることも可能である。さらに、上述の材料（金属、金属合金、金属セラミック合金等）は、金属を含まないもの、例えばシリコン（例えば、多結晶シリコン）またはシリコン化合物（例えば、Ｓｉ３Ｎ４、ＳｉＣ、ＳｉＯ２等）からなるものであってもよい。構造材料としてＳｉ３Ｎ４を使用し、犠牲層としてアモルファスシリコンを使用する場合、犠牲となるアモルファスシリコンを除去するために気相エッチング剤としてニフッ化キセノンを用いることができる。望ましければ、構造層の応力特徴を改善するために、犠牲層を除去する前および／または後に、構造材料として使用されるシリコンまたはシリコン化合物（またはその他の化合物）をアニールすることも可能である。図８は、図５Ａないし５Ｇに従って形成されたマイクロミラーの分解図である。

マイクロミラーを作成する際の終盤の過程として犠牲層１４および２０を除去する。図９Ａは、２つの犠牲層を除去した後のマイクロミラーを示すもので、マイクロミラー２４が、柱２２、ヒンジ１８ｃ、柱１６ｃおよび金属エリア１２ｃによって基板１０に接続される様子が見える。図９Ａに示すマイクロミラーは、その下の電極（上述の処理によって形成される個別金属エリア）、例えば電極１８ｂまたは１２ｄに、電圧が印加されていないので、変位したり、撓んだりしていない。この非撓み位置は、投射システムにおいて通常は「オン」位置から最も遠い角度（投射画像のコントラストを最大にするため）である「オフ」位置ではない。マイクロミラーの「オン」状態、すなわち、集光系の受容コーンに光を誘導するマイクロミラーの位置は、図９Ｂに示してある。電極１２ｄに電圧Ｖ_Aを印加すると、マイクロミラー板２４の縁が電極１２ｅに接触するまでマイクロミラー板２４を静電的に引き下げる。マイクロミラー板２４および電極１２ｅは、何れも電位が同一であり、この実施例においては電圧Ｖ₀である。図９Ｃに性雌とおり、電極１８ｂに電圧Ｖ_Bが印加されると、マイクロミラー２４は反対方向に倒れ、その動きは電極１８ａによって止められる。電極１８ａとマイクロミラー板２４はいずれも同電位（この実施例においては電圧Ｖ₀）にある。電極１８ｂの電極１２ｄに対する大きさや、これらの電極とマイクロミラー板２４との間の距離によっては、電極１８ｂおよび１２ｄに印加される電圧を等しくする必要はない。図９Ｃに示すこの撓み位置は「オフ」位置であり、光を集光系から最も遠く送る位置である。

図９Ｂおよび９Ｃを比較することで解るように、オフ位置の（基板との）角度はオン位置より低い。以下、オンとオフ角度（または基板または非撓みマイクロミラー位置に対する角度）をいうとき、角度の正負（基板または非撓み位置に対する正負）を用いる。正負の定義は任意であるが、マイクロミラーがある方向に回転することで「オン」位置に入り、逆方向に回転することで「オフ」位置に入ることを示す。このような非対称性の利点を、以下により詳細に説明する。本発明の一実施例において、オン位置が０ないし＋３０度にあり、オフ位置が０ないし−３０度にあり、オン位置までの変位がオフ位置までの変位より大きい。例えば、オン位置を＋１０ないし＋３０度（または＋１２ないし＋２０度または＋１０ないし＋１５度）とし、オフ位置を０より大きく、０と−３０度の間（または、０から−１０または−１２度まで、または−１から−１２度まで、または−１から−１０または−１１まで、または−２から−７度まで）とすることができる。さらなる実施例において、マイクロミラーはオン位置まで少なくとも＋１２度、オフ位置まで−４ないし−１０度回転する。ヒンジに使用される材料によっては、＋１０ないし＋３５度のオン回転と−２ないし−２５度のオフ回転など、より大きい角度（勿論、非常に大きい角度では材料の疲労やクリープ等が問題となり得る）を使用することも可能である。回転方向を考慮しなくても、オンおよびオフ状態が、基板に対して３度より大きく、３０度より小さいことが好ましく、さらに、オン位置が＋１０度より大きく、ミラーがオン方向では逆のオフ方向より１度（またはそれ以上）回転することが好ましい。

図１０Ａないし１０Ｄには、さらなる方法およびマイクロミラー構造を示す。材料、層、犠牲エッチング、構造層の析出等の変更については、上述の処理と同じである。図１０Ａないし１０Ｄに示す方法において、基板４０は透光性基板（後に回路および電極を有する第２の基板と結合する）であっても、既に回路および電極を搭載した半導体基板であってもよい。図１１Ａないし１１Ｂに見える本実施例において、回路および電極が別々の基板上に形成される。

図１０Ａにおいて、犠牲層４２を析出し、パターニングすることで開口４３を形成する。次いで、図１０Ｂに示すように、プラグ４６を形成する（好ましくは、図５Ａないし５Ｇの過程、すなわち金属、金属合金またはその他の導電層を析出し、平面化（例えばＣＭＰで）することでプラグを作成する）。次に、図１０Ｃに見えるように、導電性の（適切なアモルファス性、弾性、硬性、強度等を有する）材料を析出することでヒンジ５０を作成する。本実施例において、ヒンジ（および／またはマイクロミラー）は、Ｔａ−Ｓｉ−Ｎ等の前周期遷移金属とシリコンの窒化物、Ｃｏ−Ｓｉ−Ｎ等の後周期遷移金属とシリコンの窒化物、あるいはチタン−アルミニウム合金やチタン−酸化アルミニウム合金等の金属または金属−セラミック合金からなるものである。このような材料を析出した後、フォトレジストを析出し、パターニングすることで、ヒンジエリア５０以外をエッチング／除去する。次いで、図１０Ｄに見えるように、マイクロミラー板４４を作成するためには、まずヒンジをフォトレジストで保護し、ヒンジ構造層を析出、パターニングすることでヒンジ５０と部分的に重なり、よって接続するマイクロミラー板４４を形成する。他の実施形態と同様に、このようなマイクロミラーは数千個ないし数百万個のアレイとして同時に作成される。

次に、ウェハあるいは型において、マイクロミラーを有する基板を、作動回路および電極を有する基板に取り付ける。本実施例において、各マイクロミラーは、各撓み方向について１つずつ存在する２つの電極をともに、好ましくは、マイクロミラー自体と同電位の材料と接触することでマイクロミラーの（何れかの方向の）動きを止めるための３つ目の電極を有する。図１１Ａに、マイクロミラーの撓みを制御する電極７２および７４を有する第２の基板６０およびランディングパッドまたは電極７０を示す。図１１Ａにおいて、マイクロミラーは非撓み位置にある。電極７２に電圧Ｖ_Aを印加すると、マイクロミラー４４は、電極７０と接触するまで倒れる（図１１Ｂ）。これは、システムの集光系に光を送るためのマイクロミラーの「オン」位置である。マイクロミラー板４４の端部が電極７０と基板４０と同時に接触するように、基板間の隙間を設計することができる。電極７４に電圧Ｖ_Bを印加すると、マイクロミラー板４４は今度は逆方向に、マイクロミラーの端部が基板４０と接触するまで倒れる。これがマイクロミラーの「オフ」位置である（図１１Ｃ）。ヒンジ５０および柱４６の配置により、この「オフ」位置におけるマイクロミラーの角度は、「オン」位置におけるマイクロミラーの角度より小さい。図１２にこのようなマイクロミラーのアレイを示し、図１３に図１０Ａないし１０Ｄの処理によって作成されたマイクロミラーの分解図を示す。

図１４Ａは、「オフ」状態のマイクロミラーが非撓み状態（マイクロミラー群１００）であり、「オン」状態のマイクロミラー（マイクロミラー群１０２）が光を視認可能な場所に（直接的に、または単一装置におけるターゲットへ、または部屋の奥にあるスクリーンへ）投射するために水平の状態から倒れているマイクロミラーのアレイ内の複数のマイクロミラーを示す断面図である。図１４Ｂおよび１４Ｃに、このようなマイクロミラーアレイの配置を示す。図１４Ｂに見えるように、マイクロミラーが「オン」状態である場合、入射する光コーン５０がマイクロミラー（この図におけるマイクロミラーはすべて「オン」状態である）によって反射され、この光は光コーン５２として出力開口６０に投射され、ほとんどの場合、イメージング系（例えば投射レンズ）まで進む。コーン５４は、透明カバーによる鏡面反射を示すものである。図１４Ｃは、「オフ」状態のマイクロミラーを示し、コーン５２はこの「オフ」状態のマイクロミラーから反射される光を示すものである。これらの図面において、便宜のため、光コーンが個別のマイクロミラー上に絞られる様子が示してあるが、入射コーンおよび反射コーンは、実際にはアレイ全体に亘って入射する。

図１４Ｂおよび１４Ｃの配置は、マイクロミラーが「オフ」（非撓み）状態である場合、マイクロミラー間の隙間を通過し、「隙間散乱」を引起す光の量が低いといった利点を有する。しかし、図１４Ｃに示すように、マイクロミラーの繰返パターンによって光が屈折してしまう（反射された「オフ」光コーン５２の両端から延びる光６１ａおよび６１ｂ）ことがある。この不要な光は、マイクロミラーの縁による散乱や屈折によるもの（エッジ散乱）である。特に、効率を向上するために入射する光のコーンを（よって、放出される光のコーンも）できるだけ大きくするため、光６１ａ等の反射された「オフ」光のコーンの範囲外に延びる屈折光が出力開口６０（例えば集光系）に入り込み、コントラスト比の低下を生じる可能性がある。

コントラスト比を低下させてしまう「オフ」状態の光（屈折光を含む）および「オン」状態の光の重なり合いを防ぐために、「オン」と「オフ」の各状態でマイクロミラーを撓ませることで「オフ」状態の光と「オン」状態の光をさらに離別させることができる。図１５Ａに見えるように、マイクロミラーが「オフ」状態で図示のように撓ませると、一部の光は、光線１１６で示すように、マイクロミラーから「オン」状態の方向（すなわち、集光系）から離れた方向に適切反射される。さらに、他の光１１２は、マイクロミラーに当らず、下部基板（例えば、下部回路および電極）の表面で散乱し、隣接するマイクロミラーが「オフ」状態であるにも係らず、集光系に入射する。また、光線１１４で示すように、入射光は、マイクロミラーに当っていても、光線１１６のように適切な「オフ」角度に誘導されず、隙間散乱となる可能性もある。図１５Ｂに示すこの「オン」配置は、図１４Ｂに示すものと同一である。ただし、図１５Ｃに示すとおり、「オフ」状態とともにマイクロミラーの周期性によって生じる屈折６１ａが、「オン」角度から遠ざかり、屈折／エッジ散乱によるコントラスト比が改善される（ただし、上述のとおり、隙間散乱によってコントラスト比が若干下がることもある）。

マイクロミラーアレイを改善するためには、「オフ」光コーンと「オン」光コーンとの距離を最大化（受光コーンへのエッジ散乱を最小化）し、隣接するマイクロミラー間の隙間を最小化（隙間散乱を最小化）することが望ましい。１つの提案として、図１５Ａないし１５Ｃに示すように「オン」と「オフ」状態で反対方向に撓むマイクロミラーを有するマイクロミラーアレイを使用し、隙間散乱を低減するためにマイクロミラーの下に光吸収層を設けることができる。しかし、これは処理の複雑性を増加させ、マイクロミラーアセンブリへの（光弁への）光を吸収してしまい、光弁の温度を上昇させ、熱膨張、マイクロミラー構造の疲労または垂下の増加、不活性化層、自己形成単一層および／または潤滑剤の劣化等の問題を引起してしまう。

図１６Ａないし１６Ｃに見えるように、「オン」および「オフ」状態のいずれにおいても撓むが、その撓み角が異なるマイクロミラーを設けた。図１６Ａに見えるように、マイクロミラー１００は、「オフ」状態のマイクロミラー１００の撓み角が、「オン」状態のマイクロミラー１０２（水平または非撓み位置と反対方向の撓み）より浅い。図１６Ｂに見えるように、「オン」状態（入射光５０が放出光５２として出力開口６０に投射される）は、多少の鏡面反射５４を含み、何等変っていない。図１６Ｃにおいて、「オフ」状態のマイクロミラーは、出力開口６０に到達するエッジ散乱光６１ａを最小化することができるが、オフ状態の撓み角が大きいためにマイクロミラー下からの隙間散乱光を最小化するために受光コーンにエッジ散乱光が入り込まない程度の撓みである。

本発明のさらなる特徴は、装置のパッケージングにある。上述の通り、透光性基板による反射は、鏡面反射を引起す。図１７Ａに見えるように、入射光コーン５０は、オン状態のマイクロミラーから反射して、反射コーン５２を形成する。透光性基板３２の表面から反射される鏡面反射は、光コーン５４として示す。投射システムにおいて、エタンデュや投射システムの効率を向上させるために、コーンの拡延角度を大きくすることが望ましい。しかし、図１７Ａに見えるように、コーン５０の拡延角度を大きくすると、コーン５２および５４の拡延角度も大きくなり、マイクロミラーが「オフ」状態である場合にもコーン５４の鏡面反射光が出力開口６０に入射してしまう（よって、コントラスト比が低下する）。

光コーンの拡延角度を大きくしながら出力開口に入射する鏡面反射を防止するためには、図１７Ｂに示すように、透光性基板３２を基板３０に対して傾斜させる。多くの場合、基板３０はマイクロミラー（またはその他の光ＭＥＭＳ素子）が形成される基板であり、基板３２は光ＭＥＭＳ装置のパッケージの透光窓である。窓の角度は−１度以上（マイナス記号は、マイクロミラーや角度の方向に従う）である。ある実施例において、窓の角度は−２ないし−１５度であるか、−３ないし−１０度の範囲内である。何れの場合であっても、窓は、マイクロミラー基板に対する角度が、マイクロミラーの「オフ」位置と同じ「方向」（マイクロミラー基板および／またはパッケージの底部に対して）であることが好ましい。図１７Ｂに見えるように、マイクロミラーが「オン」状態の場合、「オン」マイクロミラーから反射された光（反射光コーン５２）と鏡面反射光（光コーン５４）との間に隙間がある。この「隙間」は、鏡面反射コーン５４が、傾斜した透光性基板によってより遠く反射されることによるものである。図１７Ｃに見えるように、この配置によって、「オン」マイクロミラー（コーン５２）と鏡面反射光（光コーン５４）の入射光コーン（とそれに対応する反射光コーン）の拡延角度を大きくすることが可能になる。（描画を容易にするために、光コーンの反射点はマイクロミラーと透光性基板との中間にあるが、実際には、光コーン５２はマイクロミラーから反射され、鏡面反射コーン５４は基板３２から反射される。）図１７Ｂおよび１７Ｃに示す傾斜透光窓は、スループットの増加、システムの効率の向上および光弁のエタンデュ（エタンデュ＝立体角×面積）の向上を可能にする。図１７Ｂおよび１７Ｃに示す光弁は、より大きいエタンデュの光線を変調することができ、光源からより多くの光を通すことができるので、効率が良い。

図１７Ｄおよび１７Ｅにパッケージングされた装置を示す。図１７Ｄに見えるように、入射光４０（これは、以前とは逆の角度から見たものである）は、アレイに入射し、反射される。図１７Ｅに見えるように、透光性基板３２（マスクエリア３４ａおよび３４ｂを含む）に傾きを設けることによって、光コーンの拡延角度を大きくすることのみならず、窓３２のマスクとマイクロミラーアレイとの間の隙間を最小化することで、パッケージ内の光の散乱や温度の上昇を低減することができる。透光窓の傾斜角度は、基板に対して１ないし１５度、好ましくは２ないし１５度、さらに好ましくは３ないし１０度である。図１７Ｄおよび１７Ｅに見えるように、パッケージ内の基板の一端に配設されたボンドワイヤ３７（マイクロミラーまたはその他のマイクロメカニカル素子を駆動するために基板をパッケージに電気的に接続する）が、傾斜を有する窓までの距離が、基板の反対側における距離よりも大きい位置にある。従って、窓を傾斜させることでボンドワイヤを収容することを可能にしながら、基板のボンドワイヤが存在しない側における透光窓とマイクロミラー基板との間の距離を最小化することを可能にする。パッケージの、ボンドワイヤの位置および傾斜窓の高い側に相当する側から、光がマイクロミラーアレイへ入射することに注意されたい。パッケージ内に収容し得るその他の要素として、パッケージ接着剤、分子スカベンジャまたはその他のゲッタ、減スティクション剤の発生源（例えば、クロロシラン、過フッ化ｎ−アルカン酸、ヘキサメチルジシラザン等）がある。

本発明のマイクロミラーが、投射ディスプレイ用のものであれば、アレイを照らし、集光系を経て映像をターゲットに投射させるための適切な光源が必要である。本発明において、投射システムの痕跡を最小にしながらコントラスト比を改善することを可能にする、アレイおよび各マイクロミラーに対する光源および入射光の配置を、図１８および１９ａないし１９ｃに示す。図１８に見えるように、光源１１４は、アレイの有効エリア（図中、矩形９４で表したアレイの有効エリア）の先頭側９３に対して角度９０度の光１１６を送る。有効エリア９４は、通常、図１８に示すように矩形配置された６４，０００ないし２，０００，０００ピクセルからなるものである。有効エリア９４は、集光系１１５を介してターゲットに向けて反射（「オン」状態のマイクロミラーによって）させ、ターゲット（例えば、壁またはスクリーン）上にそれに対応する矩形映像を映し出す。勿論、アレイは矩形以外の形状を有するものであっても良く、その場合、ターゲット上に（マスクが使用されなければ）それに対応する形状が得られる。光源１１４の光は、アレイ中の特定のマイクロミラー（「オン」状態のもの）によって反射され、光学系１１５（明確にするために２つのレンズとして簡略化されている）を通過する。「オフ」状態（非撓みの「静止」状態）のマイクロミラーは、図１８におけるエリア９９に光を送る。図１８は、ＴＩＲプリズム、付加的な焦点合せ用または拡大用のレンズ、カラー映像を提供するためのカラーホイール、導光管等、当該分野において周知である部品をさらに有することが可能である投射システムを簡略したものである。勿論、投射システムが、マスクレスリソグラフィや、カラー映像を投射するため（例えば、前面または背面スクリーン投射型テレビ、パソコンのモニタ等）以外の非カラーの応用に採用する場合、異なる集光系とカラーホイールを使用することができる。また、ターゲットはスクリーンやフォトレジストである必要はなく、例えば直視型のディスプレイの場合には、観視者の網膜であっても良い。図１８に見えるように、アレイ中の「オン」マイクロミラーは、いずれも、単一の集光系に光を送り、これは、ターゲットに対して光を誘導／集束／投射させるための単一または複数のレンズである。

映像が、パソコン、テレビまたは映画スクリーンの何れに写し出されているものであれ、スクリーン上の映像の各ピクセル（アレイのマイクロミラー素子に対応する映像の各ピクセル）は、スクリーン上の矩形映像を画定する４つの辺のうち２つの辺に対して平行ではない辺を有する。図１９Ａ〜Ｅにおけるマイクロミラー素子の実施例に見えるように、入射光は、マイクロミラー素子の辺に対して垂直に当ることはない。図１９Ａは、１つのマイクロミラー素子に光が当る様子を示した斜視図であり、図１９Ｂはその上面図、図１９Ｃはその側面図である。入射光は、（マイクロミラーアレイの面に対する）法線から１０ないし５０度（例えば、２０度）離れたものである。図１９Ｃにおける角度１３３を見よ。

マイクロミラーの平面に対する入射光の角度に関らず、マイクロミラーの辺は、入射光に対して垂直になることはない（図１９Ｄを参照）。好適な実施形態において、マイクロミラーの辺は、入射光軸のマイクロミラー平面（１０２）上の投射に対する角度（１３１）が、８０度未満であり、好ましくは５５度以下であり、より好ましくは４５度以下であり、最も好ましくは４０度以下である。逆に、角度１３２は１００度以上、好ましくは１２５度以上、より好ましくは１３５度以上、最も好ましくは１４０度以上である。図１９Ｄにおいて、マイクロミラーの切換（すなわち、回転）軸を点線１０３で示す。この切換軸は、使用されるヒンジの種類によって、例えば線１０６のように、マイクロミラーのその他の個所に設けることも可能である。図１９Ｄに見えるように、切換軸（例えば１０３または１０６）は、入射光１０２のマイクロミラーの平面への投射に対して垂直である。図１９Ｅは、図１９Ｄと同様に、上面図であるが、図１９Ｅに、マイクロミラーのアレイと共に、２次元のマイクロミラーアレイへの入射光１０２が示してある。図１９Ｅにおいて、各マイクロミラーが、図１９Ａ〜Ｄに示すマイクロミラー形状を有することに注意されたい。図１９Ｅに見えるように、マイクロミラーアレイ全体の形状は矩形である。アレイの４つの辺１１７〜１２０は、いずれも、有効エリアの最後の行および列内の最も遠いピクセル（１２１〜１２４）間に線を引くことで（例えば、辺１１９は隅のピクセル１２３と１２２とを結ぶ線によって）画定される。図１９Ｅにおいて、有効エリアの「先頭」（光源に最も近い）および「後尾」（光源から最も遠い）の辺１１９、１１７が、有効エリア内のマイクロミラーの形状によってギザギザであることが解るが、１ｃｍ²ないし１ｉｎ²の面積に、３，０００，０００個以上のマイクロミラーが存在する可能性があることを忘れてはいけない。従って、非常に大きく拡大されていない限り、有効エリアは実質的に矩形であり、その有効エリアの辺１１８および１２０（または１１７および１１９）は図１９Ｄにおけるマイクロミラー（図１９Ｄにおけるマイクロミラーは図１９Ｅの有効エリア内のマイクロミラー素子のうち１つである）の辺１０７および１０８に対して平行であり、有効エリアの辺１１７および１１９（または１１８および１２０）は各マイクロミラー（図１９Ｄ参照）の切換軸１０３（または１０６）に対して平行であり、有効エリアの辺１１７および１１９（または１１８および１２０）はマイクロミラー（図１９Ｄ参照）の先頭または後尾側１２５ａ〜ｄに対して非垂直である。また、図１９Ｅを、大多数の投射ピクセル（各投射ピクセルは図１９Ｄに示す形状を有する）からなる投射像として捉えることもできる。よって、投射像の辺１１８および１２０（または１１７および１１９）は、投射ピクセルの辺１０７および１０８に対して平行であり、投射像の辺１１７および１１９（または１１８および１２０）は投射ピクセルの辺１２５ａ〜ｄに対して非垂直である。

図２０は、２次元のマイクロミラーアレイを示した（勿論、ピクセルの数は通常の有効エリアより少ない）ものである。図面（図２０とともに、図２１〜２６および２９〜３２を含む）を簡単にするために、図示するマイクロミラー／ピクセルの数は６０未満であるが、通常のディスプレイは６４，０００ピクセル（３２０×２００ピクセル）から１，９２０，０００ピクセル（１６００×１２００ピクセル＝ＵＸＧＡ）またはそれ以上（例えば、１９２０×１０８０＝ＨＤＴＶ；２０４８×１５３６＝ＱＸＧＡ）である。本発明における各ピクセルの寸法が非常に小さいため、実現可能の解像度は実質的に無限である。図２０に見えるように、各ピクセルの辺は有効エリアの対応する辺に対して平行である。従って、マイクロミラーの辺は、いずれも、有効エリアの辺に対して垂直であるか平行である。それに対して、図２１に示すものでは、マイクロミラーの辺は有効エリアの辺に対して垂直でも平行でもない。下記のとおり、さらなる実施形態において、有効エリアの辺に対して垂直でも平行でもない辺が存在しながら、有効エリアの辺に対して平行である辺が存在することも（入射光からマイクロミラーの平面に投影した線に対しても平行であることを条件として）可能である。

図２２に示すマイクロミラーアレイは、高いコントラスト比を実現する。しかし、図２３〜２９に示すマイクロミラー構造によって、アドレッシング方式を簡略化することができる。より具体的に、図２３〜２９において、ピクセルをアレイのＸおよびＹ軸に対して傾いた行列に配置する必要がない。通常のビデオ画像源は、ピクセルのカラーデータをＸ−Ｙグリッドとして供給するものであるため、図２３〜２９の構造によって、ディスプレイ上に許容できる画像を形成するために非単純な前処理を行う手間が省ける。また、図２３〜２９による構造によって、ディスプレイの背面のレイアウトの複雑化（図１３および１４のものに対して、ピクセル制御セルへの行または列配線が倍になる可能性がある）を避けることもできる。図２２における横線８０は、マイクロミラー素子の最上行を繋ぐものであり、縦線８１Ａ〜Ｄは最上行の各マイクロミラーから延びる（これらの横線および縦線は、アレイのアドレッシング用の行および列に相当する）。図２２に見えるように、このようにすると、マイクロミラーは１つ置きにしか繋ぐことができない。従って、すべてのマイクロミラーをアドレッシングするために必要な行列は通常の倍となり、アレイのアドレッシングがより複雑になる。図２２には、さらに、マイクロミラーの隅に支持柱８３が示してあり、これらの支持柱は、各マイクロミラー素子の下に位置するヒンジ（図示せず）（上述の「重畳ヒンジ」）と、各マイクロミラー素子の上に位置する透光性基板（図示せず）に接続される。

図２３に示す本発明のより好ましい実施形態において、アレイ９２を提供する。光９０は、マイクロミラーが、入射光に対して垂直な辺を有しない方向から照射される。図２３において、マイクロミラーの先頭辺（入射光９０に対して）は、入射光（９０）に対して１３５度傾いている。この角度は１００度より大きいことが好ましく、より好ましくは１３０度より大きい。入射光と先頭辺との間の角度が１３５度以上であると、コントラスト比がさらに改善され、１４０度以上であってもよい。図２３に見えるように、マイクロミラー素子の配置は、図２２について上述したようなアドレッシングに関する問題を招くことはない。柱９５は、図２３における各マイクロミラー素子下のヒンジ（図示せず）に接続される。ヒンジは、入射光の方向に対して垂直に（そして、有効エリアの先頭および後尾辺９１Ｂおよび９１Ｄに対して平行に）延びる。このヒンジによって、マイクロミラーの回転軸を、入射光に対して垂直にすることができる。

図２４は、図２３に示すものに類似したマイクロミラーを示す概略図である。ただし、図２４において、マイクロミラー素子の向きが「逆」であり、その「凹」部を先頭側とする。図２４のマイクロミラーは、図２３に示したものとは逆であるとはいえ、マイクロミラーは、依然として、入射光に対して垂直な辺を有しない。図２４には、接続されたマイクロミラー素子と同面上に配置されたヒンジ１０１が示してある。この種類のヒンジは、いずれも、上述の‘８４０特許に開示されている。図２５には、同様にマイクロミラーアレイと同面上のヒンジ１１０を示すが、各マイクロミラーの先頭側に「凸」部１１２（「突出部」）および「凹」部１１３（「切欠部」）が両方とも存在することが解る。各マイクロミラーの凹部または切欠部によって、各マイクロミラーの形状は、凹多角体である。マイクロミラーは、凸多角体であってもよい（凸多角マイクロミラーの辺が、いずれも有効エリアの先頭側に対して平行ではない場合）が、マイクロミラーが凹多角形状を有することが好ましい。凸多角体とは、各辺を含む線が、いずれも多角体の内部を通過することがない多角体である。多角体は、凸多角体ではない場合にのみ凹多角体である。凹多角形状は、複数の平行四辺形（矩形を除く）の組合せからなるものであったり、少なくとも１つの凹部とそれに対応する少なくとも１つの凸部（隣接するマイクロミラーの凹部と嵌め合わせるため）を有するものであってもよいが、凹多角形状は任意である。さほど好ましくはないが、上述のように、マイクロミラーの形状は単一の平行四辺形（矩形を除く）からなるものであってもよい。図示しないが、対応する１つ以上の突出部と１つ以上の切欠部（また、マイクロミラーの何れの辺も）は、必ずしも直線からなるものである必要はなく、曲線によるものであってもよい。そのような実施形態として、突出部および切欠部は半円状であるが、図示のような角張った突出部および切欠部が好ましい。

図２６Ａないし２６Ｆに、本発明のさらなる実施形態を示す。各図におけるマイクロミラーの形状は異なるが、いずれも、入射光に対して垂直な辺を有しない点で共通している。勿論、マイクロミラーの辺が方向転換する場合、瞬間的に辺が垂直であると言える個所が、微小であれ、存在する可能性がある。しかし、垂直な辺を有しないと述べる場合、垂直である個所が実質的に存在しないこと、あるいは、少なくともマイクロミラーの先頭側および後尾側にそのような実質的に垂直な個所が存在しないことを意味する。先頭側の方向が漸次的に変化する場合（または、図２９に示すように、先頭側の一部が入射光に対して垂直である場合）であっても、入射光に対して垂直である部分は、好ましくは先頭側の１／２を超えず、より好ましくは１／４を超えず、最も好ましくは１／１０以下である。先頭側および後尾側の、入射光に対して垂直な部分が少ないほど、コントラスト比が向上する。

ほとんどのマイクロミラー形態は、１つ以上の平行四辺形（例えば、同等の平行四辺形）の組合せとして見ることができる。図２７Ａに見えるように、単一の平行四辺形は、入射光（この光は、紙面の下部から上部に向かい、紙面の平面から発するものである）に対して垂直な辺を有しないため、光の回折を低減するのに有効である。図２７Ａは、幅「ｄ」を横方向の矢印で示した単一の平行四辺形を示すものである。図２７Ａ（および図２７Ｂないし２７Ｆ）におけるマイクロミラーの切換軸もこの横方向に沿うものである。例えば、切換軸は、図２７Ａの点線上にあってもよい。図２７Ｂおよび２７Ｃには、平行四辺形をそれぞれ２つと３つ有するマイクロミラーデザインを示し、各平行四辺形は、それに隣接するものと同形、同寸法および同外観である。この構造によって、マイクロミラー素子の先頭側および後尾側が「のこ歯」状になっている。図２７Ｄないし２７Ｆは、２つから４つの平行四辺形を示す。ただし、図２７Ｄないし２７Ｆにおいて、各平行四辺形は隣接するものと同形ではなく、その鏡像である。この構造によって、マイクロミラー素子の先頭および後尾辺が「ギザギザ」になる。平行四辺形は、必ずしも幅を等しくする必要はなく、のこ歯またはギザギザ辺の先端を結ぶ線は、入射光に対して垂直である必要もない。各平行四辺形の幅は、すべて同一の幅を有するように設計された場合、Ｍをマイクロミラーの全体的な幅とし、Ｎを平行四辺形の数とすると、「ｄ」＝Ｍ／Ｎである。平行四辺形の数が増加すると、（マイクロミラーの幅が一定であることを前提にすると）幅「ｄ」が短縮される。しかし、幅「ｄ」は、入射光の波長より非常に大きいことが好ましい。コントラスト比を高く保つためには、平行四辺形の数Ｎ（または、先頭マイクロミラー辺が方向転換する回数）は、０．５Ｍ／λ以下、好ましくは０．２Ｍ／λ、さらには０．１Ｍ／λ以下である。ここで、λは入射光の波長を示す。図２７において、平行四辺形の数は１から４であるが、その数は任意である。ただし、１５個以下、好ましくは１０個以下であると、より良いコントラスト比が得られる。図２７に示す平行四辺形の数（４つ以下）が最も好ましい。

図２８に見えるように、マイクロミラー素子１９０と同面上にヒンジ（または撓み部）１９１、１９３が設けてある。図２８の紙面外に位置する光源からの入射光１９５は、マイクロミラー１９０の先頭側の各辺に入射するが、いずれも垂直ではない。ヒンジは、マイクロミラーの切換方向への光の回折を低減するために、入射光に対して垂直な部分を有しないことが好ましい。

また、有効エリアの辺（例えば、図２８におけるマイクロミラー辺１９４、１９６）に対して平行に示してある「直線」によるマイクロミラー辺が、それ以外の形状を有することができることに注意されたい。上述の図２１も、入射光８５に対して平行なマイクロミラー辺を有しない例の１つである。図３０および３１も、マイクロミラー辺が入射光に対して垂直または平行の辺を有しないさらなる例であるが、図２２に示すようなアドレッシングの複雑性を伴わないものである。入射光は、図３０の有効エリアの四辺（矢印１〜４を参照）のうち、何れに対して垂直に照射しても、いずれのマイクロミラー辺に対しても垂直に入射しない。図３１に示すアレイも、この特徴を有する。さらに、図２９に見えるように、各マイクロミラーの先頭側の一部を入射光に対して垂直とし、一部を非垂直とすることも可能である。

図３２Ａないし３２Ｊは、本発明においてヒンジとして使用し得る構造を示す。図２４と同様に、図３２Ａに、入射光（この図のように上面から見た場合に）に対して平行に延び、マイクロミラー素子を基板上に支持する支持柱９８にマイクロミラー９７を接続する撓み部９６を有するマイクロミラーを示す。入射光は、図３２Ａにおける矢印５または６の方向（上面から見た場合）、アレイ上に照射することができる。勿論、入射光は、面外で発生する（図１１Ａないし１１Ｅ参照）。この入射光は、図３２Ｂないし３２Ｌにおいても同様である。図３２Ｃないし３２Ｅは、この種のヒンジのさらなる実施形態である。図３２Ｆないし３２Ｌは、図３２Ｊを除いて、ヒンジが入射光（または有効エリアの先頭側）に対して平行ではないが、マイクロミラーが、入射光に対して垂直な回転軸を有するヒンジおよびマイクロミラーのさらなる形態を示すものである。

マイクロミラーの回転軸に対して平行（かつ入射光に対して垂直）なマイクロミラー辺を最小化しないと、マイクロミラーが「オフ」状態に設定してあっても、そのマイクロミラー辺によって回折される光が集光系に入り込み、コントラスト比が低下してしまう。図３３Ａに見えるように、「十」字状の回折パターン（図２０に示すような実質的に正方形のマイクロミラーのアレイを、アレイの先頭側に対して９０度の角度で照射することで得られる）が、受光コーン（図中の円）と重なる。この図において、回折パターンは、受光コーンの円（回折パターンと重なる円形の実線で示す）の真下で交差する１つの縦線と１つの横線を形成する黒い斑点群（とそれに対応する明るめの背景）として現れる。図示しないが、マイクロミラーが「オン」状態の場合、２つの回折線は、受光コーンの円内で交差する。従って、図３３Ａに見えるように、マイクロミラーが「オフ」状態である場合にも、縦の回折線が集光系の受光コーン内に入り込み、コントラスト比を低下させてしまう。図３３Ｂは、正方形のマイクロミラーを４５度の角度から照射した場合の回折パターンである。図３３Ｂに見えるように、図３３Ａと比較すると、受光コーン（図３３Ｂ中の実線による小さい円）内に入る回折光は減る。しかし、上述したとおり、このように照射することで回折を軽減することができる反面、それ以外の問題が発生する。

それに対して、図３３Ｃに見える本発明（図２８のマイクロミラーの「オフ」状態）による回折パターンは、集光系の受光コーン内や、マイクロミラーが「オン」状態の場合に光が導入される空間的領域内に延びる回折線を有しない。よって、マイクロミラーが「オン」状態の場合に光が送られる場所に、回折光が実質的に送られることはない。照射光がアレイの有効エリアの辺に直交（および／または行または列に直交）しながら、このような回折パターンを形成するマイクロミラーアレイは新規のものである。同様に、このマイクロミラー構造、そのためのヒンジ、および、マイクロミラー、有効エリアの辺および／またはアドレッシング用の行列に対する光源の配置も新規のものである。

本発明を、特定の実施形態をあげて説明した。しかし、当業者であれば、ここで説明した実施形態を考慮して、様々な変形が可能であることが理解できるであろう。例えば、本発明によるマイクロミラーの形状を光スイッチ（例えば、ここにて参照により導入する、２０００年７月１７日にヒュイバース等によって出願された米国特許出願第０９／６１７，１４９号や、２０００年９月８日にヒュイバースによって出願された米国特許仮出願第６０／２３１，０４１号に開示されたもの）におけるマイクロミラーに使用することで、スイッチ内の回折を低減することができる。また、本発明におけるマイクロミラーは、２００１年１月２２日にトルー等によって出願された米国特許出願第０９／７６７，６３２号、２０００年８月３日にヒュイバース等によって出願された米国特許出願第０９／６３１，５３６号、２００１年５月２２日にパテル等によって出願された米国特許出願第６０／２９３，０９２号および２０００年８月１１日にヒュイバース等によって出願された米国特許出願第０６／６３７，４７９号に記載されたような構造や方法によって製造することができる。また、本発明のマイクロミラーを導入する投射ディスプレイにおいて、標準的な赤／緑／青または赤／緑／青／白のカラーホイールを使用することができるが、ここにて参照により導入する２００１年２月９日にヒュイバースによって出願された米国特許仮出願第６０／２６７，６４８号や２００１年２月６日にリチャーズ等によって出願された米国特許仮出願第６０／２６６，７８０号に開示されたような、その他のカラーホイールを使用することも可能である。

また、本発明は、２００１年３月１５日にパテル等が出願した米国特許仮出願第６０／２７６，２２２号に開示された、単一化および組立用の除去可能（および代替可能）基板を使用した方法に適している。また、本発明のマイクロミラーは、ここにてその内容を参照により導入する２０００年５月３日にリチャーズによって出願された米国特許出願第０９／５６４，０６９号に開示されたように、パルス幅変調によってアレイ内で駆動することができる。さらに、マイクロミラーを解放するためにインターハロゲンまたは希ガスフッ化物を使用する場合、ここにて参照により導入する１９９９年１２月２６日にパテル等によって出願された米国特許出願第０９／４２７，８４１号および２０００年８月２８日にパテル等によって出願された米国特許出願第０９／６４９，５６９号に記載された方法を使用することができる。また、犠牲材料と、それを除去するための方法は、２００１年６月１５日にリード等によって出願された米国特許出願第６０／２９８，５２９号に記載されたものであってもよい。また、２０００年８月２３日に出願された米国特許出願第６０／２２８，００７号や２００１年６月２２日に出願された米国特許出願第６０／３００，５３３号に記載されたＭＥＭＳ材料など、その他の構造材料を使用することも可能である。上記の特許および特許出願は、いずれも、ここにて参照により導入する。

本明細書において、構造や層は、他の構造または層の「上」にある（またはその上に形成される）、あるいはその上部、上方、隣等にあることが記載されている。これは、当該技術分野において認識されているように直接的または間接的に上、上部、上方、隣等にあることを意味し、その間に、シール層、付着促進層、導電層、スティクション低減層等を含み、これらに限らず、中間層または構造が存在し得ることが認められる。同様に、基板または層等の構造は、追加構造または層による積層構造であってもよい。また、「少なくとも１つ」や「１つ以上」といった（またはそれらに類似する）語句を用いた場合、それは、その構造または層が、多層特性を有するものであり得ることを強調するためであるが、このような語句の存在は、このように記載していないその他の構造または層の多層構造である可能性を否定することを意図するものではない。同様に、「直接的または間接的」と記載した場合、このような記載がない個所における意味を直接的あるいは間接的のいずれか一方に限定するものではない。また、「ＭＥＭＳ」、「マイクロメカニカル」および「マイクロエレクトロメカニカル」は、ここで、交換可能に使用しており、構造は電気部分を有するものであっても有しないものであっても構わない。最後に、「〜のための手段」なる記載における「手段」なる用語は、特別に請求項に記載されていない限り、請求項における事項を、「〜のための手段」なる記載様式に関連する特段の規則に従って解釈することを意図するものではない。

本発明のマイクロミラーを製造するための方法を示す図面本発明のマイクロミラーを製造するための方法を示す図面本発明のマイクロミラーを製造するための方法を示す図面本発明のマイクロミラーを製造するための方法を示す図面本発明のマイクロミラーを製造するための方法を示す図面本発明のマイクロミラーを製造するための方法を示す図面本発明のマイクロミラーを製造するための方法を示す図面本発明のマイクロミラーを製造するための方法を示す図面本発明のマイクロミラーを製造するための方法を示す図面本発明のマイクロミラーを製造するための方法を示す図面本発明のマイクロミラーを作成するための他の方法を示す図面本発明のマイクロミラーを作成するための他の方法を示す図面本発明のマイクロミラーを作成するための他の方法を示す図面本発明のマイクロミラーを作成するための他の方法を示す図面本発明のマイクロミラーを作成するための他の方法を示す図面本発明のマイクロミラーを作成するための他の方法を示す図面本発明のマイクロミラーを作成するための他の方法を示す図面本発明のマイクロミラーを作成するための他の方法を示す図面本発明のマイクロミラーを作成するための他の方法を示す図面本発明のマイクロミラーを作成するための他の方法を示す図面本発明にかかるマイクロミラーの実施形態を示す図面本発明にかかるマイクロミラーの実施形態を示す図面本発明にかかるマイクロミラーの実施形態を示す図面本発明にかかるマイクロミラーの実施形態を示す図面本発明にかかるマイクロミラーの実施形態を示す図面本発明にかかるマイクロミラーの実施形態を示す図面本発明にかかるマイクロミラーの実施形態を示す図面本発明にかかるマイクロミラーの実施形態を示す図面本発明にかかるマイクロミラーの実施形態を示す図面本発明にかかるマイクロミラーの実施形態を示す図面本発明にかかるマイクロミラーの実施形態を示す図面本発明にかかるマイクロミラーの実施形態を示す図面本発明にかかるマイクロミラーの実施形態を示す図面本発明にかかるマイクロミラーの実施形態を示す図面本発明にかかるマイクロミラーの実施形態を示す図面本発明にかかるマイクロミラーの別の実施形態を示す図面本発明にかかるマイクロミラーの別の実施形態を示す図面本発明にかかるマイクロミラーの別の実施形態を示す図面本発明にかかるマイクロミラーの別の実施形態を示す図面本発明にかかるマイクロミラーのさらに別の実施形態を示す図面本発明にかかるマイクロミラーのさらに別の実施形態を示す図面本発明にかかるマイクロミラーのさらに別の実施形態を示す図面マイクロミラーのアレイの実施例を示す図面マイクロミラーの分解図作動状態を示すマイクロミラーのアレイの部分断面図作動状態を示すマイクロミラーのアレイの部分断面図作動状態を示すマイクロミラーのアレイの部分断面図作動状態を示すマイクロミラーのアレイの部分断面図作動状態を示すマイクロミラーのアレイの部分断面図作動状態を示すマイクロミラーのアレイの部分断面図作動状態を示すマイクロミラーのアレイの部分断面図作動状態を示すマイクロミラーのアレイの部分断面図作動状態を示すマイクロミラーのアレイの部分断面図作動状態を示すマイクロミラーのアレイの部分断面図作動状態を示すマイクロミラーのアレイの部分断面図作動状態を示すマイクロミラーのアレイの部分断面図パッケージングされたマイクロミラーのアレイの部分断面図パッケージングされたマイクロミラーのアレイの部分断面図光源および入射光の配置を示す図光源および入射光の配置を示す図光源および入射光の配置を示す図光源および入射光の配置を示す図マイクロミラー素子の実施例を示す図面マイクロミラー素子の実施例を示す図面２次元のマイクロミラーアレイを示す図マイクロミラーの辺は有効エリアの辺に対して垂直でも平行でもない実施例を示す図面高いコントラスト比を実現するマイクロミラーアレイの実施例を示す図面マイクロミラーアレイの実施例を示す図面マイクロミラーアレイの実施例を示す図面マイクロミラーアレイの実施例を示す図面マイクロミラーアレイの実施例を示す図面マイクロミラーアレイの実施例を示す図面マイクロミラーアレイの実施例を示す図面マイクロミラーアレイの実施例を示す図面マイクロミラーアレイの実施例を示す図面マイクロミラーアレイの実施例を示す図面マイクロミラーアレイの実施例を示す図面マイクロミラーアレイの実施例を示す図面マイクロミラーアレイの実施例を示す図面マイクロミラーアレイの実施例を示す図面マイクロミラーアレイの実施例を示す図面マイクロミラーアレイの実施例を示す図面マイクロミラーアレイの実施例を示す図面マイクロミラーアレイの実施例を示す図面マイクロミラー辺が入射光に対して垂直または平行の辺を有しないさらなる実施例を示す図面マイクロミラー辺が入射光に対して垂直または平行の辺を有しないさらなる実施例を示す図面本発明においてヒンジとして使用し得る構造を示す図面本発明においてヒンジとして使用し得る構造を示す図面本発明においてヒンジとして使用し得る構造を示す図面本発明においてヒンジとして使用し得る構造を示す図面本発明においてヒンジとして使用し得る構造を示す図面本発明においてヒンジとして使用し得る構造を示す図面本発明においてヒンジとして使用し得る構造を示す図面本発明においてヒンジとして使用し得る構造を示す図面本発明においてヒンジとして使用し得る構造を示す図面本発明においてヒンジとして使用し得る構造を示す図面回析パターンを示す図面回析パターンを示す図面回析パターンを示す図面

Claims

配列されたマイクロミラーに光を供給する光源と、
複数のマイクロミラーの辺によって形状が規定された、マイクロミラーアレイとを備え、
作動時には前記光源からの光が前記マイクロミラーアレイに入射し、
前記マイクロミラーアレイは４つの辺を有し、マイクロミラーの辺は何れもマイクロミラーアレイの辺とは平行でなく、
前記光源からの入射光は、前記マイクロミラーアレイの１つの辺に対して直角に入射し、
さらに、前記マイクロミラーの下には、当該マイクロミラーの回転軸を前記入射した光に対して垂直にするヒンジが、当該マイクロミラーと平行の間隔をおいた異なる平面上に形成されている、投射ディスプレイ。
前記マイクロミラーアレイの上方から見た場合に、マイクロミラーの辺は何れも入射光と平行でない請求項１に記載の投射ディスプレイ。
マイクロミラーの回転軸は前記マイクロミラーアレイの１つの辺と平行である請求項１に記載の投射ディスプレイ。
前記マイクロミラーは正方形である請求項１に記載の投射ディスプレイ。
前記マイクロミラーはマイクロミラーアレイのＸ軸とＹ軸に対して平行でない角度をなす格子状に配列された請求項１に記載の投射ディスプレイ。
前記マイクロミラーは、前記ヒンジを介して基板に接続されたマイクロミラー板を有しており、
前記ヒンジとマイクロミラー板とによって第１の間隙が規定され、マイクロミラー板と基板との間に第２の間隙が規定される請求項１に記載の投射ディスプレイ。
隣接するマイクロミラーの間の間隙は０．１μｍ〜１０μｍである請求項１に記載の投射ディスプレイ。
前記隣接するマイクロミラーの間の間隙は０．７μｍである請求項７に記載の投射ディスプレイ。
前記マイクロミラーアレイは、光を透過する窓を有するパッケージ内に設けられた請求項１に記載の投射ディスプレイ。
前記パッケージの一部にはマスクが設けられている請求項９に記載の投射ディスプレイ。
前記パッケージには分子スカベンジャーが設けられている請求項９に記載の投射ディスプレイ。
前記パッケージにはゲッターが設けられている請求項９に記載の投射ディスプレイ。
前記パッケージには、減スティクション剤が設けられている請求項９に記載の投射ディスプレイ。
フロントスクリーンプロジェクションテレビである請求項１に記載の投射ディスプレイ。
リアスクリーンプロジェクションテレビである請求項１に記載の投射ディスプレイ。
コンピュータモニタである請求項１に記載の投射ディスプレイ。
カラーホイールを備えた請求項１に記載の投射ディスプレイ。
マイクロミラーアレイに照射される光は、マイクロミラーの平面に対する垂線に対して１０から５０度の角度を形成する請求項１に記載の投射ディスプレイ。
前記マイクロミラーは半導体基板上に設けられた請求項１に記載の投射ディスプレイ。
前記半導体基板はシリコン基板である請求項１９に記載の投射ディスプレイ。
前記マイクロミラーが光透過性の基板上に設けられた請求項１に記載の投射ディスプレイ。
前記光透過性の基板はガラス製である請求項２１に記載の投射ディスプレイ。
前記光透過性の基板はクォーツ又はサファイアである請求項２１に記載の投射ディスプレイ。
前記光透過性の窓はガラス製である請求項９に記載の投射ディスプレイ。
前記光透過性の窓はクォーツである請求項９に記載の投射ディスプレイ。
前記光透過性の窓はポリマーである請求項９に記載の投射ディスプレイ。
前記マイクロミラーはＯＮ位置に向かって少なくとも＋１２度回転することができる請求項１に記載の投射ディスプレイ。
前記マイクロミラーのＯＮ位置は、傾斜の無い位置に対して１０から１５度傾斜している請求項１に記載の投射ディスプレイ。
前記マイクロミラーのＯＮとＯＦＦ位置はマイクロミラーが当接する対象によって規定される請求項１に記載の投射ディスプレイ。
さらにＯＮとＯＦＦのミラーパターンが入射するスクリーンを有する請求項１に記載の投射ディスプレイ。
前記マイクロミラーアレイのパターンをターゲットに投影するための複数のレンズを含む光学系を備えた請求項１に記載の投射ディスプレイ。
さらにカラーホィールと、導光管とスクリーンを備えた請求項１に記載の投射ディスプレイ。
マイクロミラーが回路と電極に隣接する基板上に形成され、少なくとも２つの電極がマイクロミラーの近傍に設けられ、１つの電極がＯＦＦ位置に当該隣接するマイクロミラーを静電的に引き寄せ、他の１つの電極がＯＮ位置に隣接するマイクロミラーを静電的に引き寄せる請求項１に記載の投射ディスプレイ。
前記回路と電極がマイクロミラーと同じ基板上に形成されている請求項１に記載の投射ディスプレイ。
前記隣接するマイクロミラーがＯＮまたはＯＦＦ位置に到達したときに当該マイクロミラーを停止させる追加の電極を備えた請求項１に記載の投射ディスプレイ。
前記追加の電極は隣接するマイクロミラーと同じポテンシャルである請求項３５に記載の投射ディスプレイ。
前記マイクロミラーは金属と誘電性材料を含む請求項１に記載の投射ディスプレイ。
前記誘電性材料はシリコンの窒素化合物、炭素化合物又は酸化物である請求項３７に記載の投射ディスプレイ。
前記マイクロミラーアレイはパッケージ内に設けられ、回路と電極が半導体上に形成され、ボンドワイヤが基板とパッケージを接続する請求項１に記載の投射ディスプレイ。
前記マイクロミラーのヒンジは入射する光の方向に対して垂直に延びている請求項１に記載の投射ディスプレイ。
前記マイクロミラーのヒンジはマイクロミラーアレイの先頭辺と後尾辺とに対して平行に延びている請求項１に記載の投射ディスプレイ。
前記マイクロミラーアレイを上から見た場合、マイクロミラーアレイに入射する光を規定する直線がマイクロミラーのいずれの辺とも平行でない請求項１に記載の投射ディスプレイ。
前記マイクロミラーはＬ型である請求項１に記載の投射ディスプレイ。
前記マイクロミラーはひし形である請求項１に記載の投射ディスプレイ。
前記マイクロミラーは相互に実質的に隙間無く設けられている請求項１に記載の投射ディスプレイ。
前記４つの辺を有するマイクロミラーアレイは長方形で、光源からの光線は当該アレイの最も近い辺から垂直に立てた直線に対してプラスマイナス４０度の範囲から入射する請求項１に記載の投射ディスプレイ。
前記マイクロミラーは金又はチタニウムのいずれかからなる反射材を有する請求項１に記載の投射ディスプレイ。
前記マイクロミラーはアルミニウムを含有する反射材を有する請求項１に記載の投射ディスプレイ。
前記マイクロミラーは銀を含有する反射材を有する請求項１に記載の投射ディスプレイ。
前記マイクロミラーのＯＦＦ状態での角度は、ＯＮ状態における逆方向の角度よりも小さい請求項１に記載の投射ディスプレイ。
各マイクロミラーの回転軸はマイクロミラーアレイの１つの辺に実質的に平行である請求項１に記載の投射ディスプレイ。
各マイクロミラーの回転軸はマイクロミラーの１つ以上の側面に対して３５〜６０度の範囲である請求項５１に記載の投射ディスプレイ。
前記入射光はマイクロミラーのいずれの辺に対しても垂直でない請求項１に記載の投射ディスプレイ。
前記ヒンジの幅は０．１から１０μｍの間である請求項１に記載の投射ディスプレイ。
マイクロミラーは光が入射する側の先頭側に、角張った突出部を有する請求項１に記載の投射ディスプレイ。
前記マイクロミラーは、当該マイクロミラーを動かすための電極および回路が形成された基板と同一の基板上に設けてある、請求項１に記載の投射ディスプレイ。
各マイクロミラーが非撓み位置からオン位置およびオフ位置に変位可能なように、前記マイクロミラーアレイは、基板上に支持されている請求項１に記載の投射ディスプレイ。
前記ヒンジは、導電層から形成されている請求項１に記載の投射ディスプレイ。
前記導電性材料はアルミニウム、合金又は導電性セラミック組成物のいずれかである請求項５８に記載の投射ディスプレイ。
各マイクロミラーはマイクロミラーを１つの方向に変位させる第１の電極と、マイクロミラーを第２の方向に変位させる第２の電極と、マイクロミラーを停止させる第３の電極とを有する請求項１に記載の投射ディスプレイ。
さらにマイクロミラー相互間の間隙によって散乱する光を低減するためにマイクロミラーの下に光を吸収する層を有する請求項１に記載の投射ディスプレイ。
６４０００〜２００００００個のマイクロミラーを有する請求項１に記載の投射ディスプレイ。
さらにＴＩＲプリズムを有する請求項１に記載の投射ディスプレイ。
さらに導光管を有する請求項１に記載の投射ディスプレイ。
マイクロミラーアレイは１９２００００〜３１４５７２８個のマイクロミラーを有する請求項１に記載の投射ディスプレイ。
マイクロミラーの辺は当該ミラーの面に対して入射する光の軸に対して８０度未満の角度をなしている請求項１に記載の投射ディスプレイ。
マイクロミラーの辺は当該ミラーの面に対して入射する光の軸に対して５５度以下の角度をなしている請求項６６に記載の投射ディスプレイ。
マイクロミラーの辺は当該ミラーの面に対して入射する光の軸に対して４５度以下の角度をなしている請求項６７に記載の投射ディスプレイ。
マイクロミラーの辺は当該ミラーの面に対して入射する光の軸に対して４０度以下の角度をなしている請求項６７に記載の投射ディスプレイ。
１平方ｃｍ以上１平方インチの面積に、３００００００個以上のマイクロミラーが存在する請求項１に記載の投射ディスプレイ。
前記マイクロミラーは１９２００００以上の解像度を有する請求項１に記載の投射ディスプレイ。
ＨＤＴＶフォーマットを有する請求項１に記載の投射ディスプレイ。
ＱＸＧＡフォーマットを有する請求項１に記載の投射ディスプレイ。
ＵＸＧＡフォーマットを有する請求項１に記載の投射ディスプレイ。
前記マイクロミラーは凸な多角形状である請求項１に記載の投射ディスプレイ。
前記マイクロミラーは２つの多角形からなる辺を有し、それらがなす各は９０度より小さい請求項１に記載の投射ディスプレイ。
マイクロミラーアレイに光を供給する光源と、
複数のマイクロミラーの辺によって規定される形状を有するマイクロミラーからなるマイクロミラーアレイと、
を備え、
作動中は前記光源からの光がマイクロミラーアレイに入射し、
前記マイクロミラーアレイは４つの辺を有し、マイクロミラーの辺は何れもマイクロミラーアレイのどの辺とも平行ではなく、
マイクロミラーはＯＦＦ状態とＯＮ状態との間を動くことができ、マイクロミラーは画像のピクセルに対応するものであり、
前記光源からの入射光は、前記マイクロミラーアレイの１つの辺に対して直角に入射し、
さらに、前記マイクロミラーの下には、当該マイクロミラーの回転軸を前記入射した光に対して垂直にするヒンジが、当該マイクロミラーと平行の間隔をおいた異なる平面上に形成されている、投射ディスプレイ。
さらにカラーホイールを有する請求項７７に記載の投射ディスプレイ。
前記アレイを上から見たときに、マイクロミラーの辺は何れも入射する光と平行ではない請求項７７に記載の投射ディスプレイ。
前記マイクロミラーはアレイのＸ、Ｙ軸に対して傾斜した格子状に配置されている請求項７７に記載の投射ディスプレイ。
前記マイクロミラーが実質的に隙間無く設けられた請求項７７に記載の投射ディスプレイ。