JP4361458B2 - オープンホールを基盤とする回折光変調器 - Google Patents

Description

本発明は、回折光変調器に関し、特に、シリコン基板に下部マイクロミラーを備え、シリコン基板から離れた位置にオープンホール付き上部マイクロミラーを備えて上下部マイクロミラーが画素を形成できるようにする、オープンホールを基盤とする回折光変調器に関する。

一般に、光信号処理は、データ量が多くて実時間処理が不可能な既存のデジタル情報処理とは異なり、高速性、並列処理および大容量の情報処理が可能であるという利点を持っている。また、空間光変調理論を用いて、二進位相フィルタの設計および製作、光論理ゲート、光増幅器、映像処理技法、光デバイス、光変調器などの研究が行われている。

この中でも、特に空間光変調器は、光メモリ、光ディスプレイ、プリンタ、光インタコネクション、ホログラムなどの分野に使用されており、これを用いた表示装置の開発研究が行われている。

このような空間光変調器は、一例として、図１に示したような反射型変形可能格子光変調器１０が挙げられる。このような変調器１０は、ブルームなどの特許文献１に開示されている。変調器１０は、反射表面部を有し、基板１６の上部に懸架(suspended)される複数の一定に離隔する変形可能反射型リボン１８を含む。絶縁層１１がシリコン基板１６上に蒸着される。その後、犠牲二酸化シリコン膜１２および低応力窒化シリコン膜１４の蒸着が行われる。

窒化物膜１４は、リボン１８からパターニングされ、二酸化シリコン膜１２の一部がエッチングされてリボン１８が窒化物フレーム２０によって酸化物スペーサ層１２上に維持されるようにする。

単一波長λを有する光を変調させるために、変調器はリボン１８の厚さと酸化物スペーサ層１２の厚さがλ／４となるように設計する。

リボン１８上の反射表面２２と基板１６の反射表面との垂直距離ｄで限定された前記変調器１０の格子振幅は、リボン１８（第１電極としての役割をするリボン１８の反射表面２２）と基板１６（第２電極としての役割をする基板１６の下部の伝導膜２４）との間に電圧を印加することにより制御される。

変形されていない状態で、すなわち何の電圧も印加されていない状態で、格子振幅は例えばλ／２となり、リボンと基板から反射された光間の全体経路差は例えばλとなるので、このような反射光に位相を補強させる。

したがって、変形されていない状態で、変調器１０は平面ミラーとして光を反射する。変形されていない状態での入射光と反射光を図２に符号２０で表わす。

適正電圧がリボン１８と基板１６との間に印加されるとき、静電気力がリボン１８を基板１６の表面方向から下方に変形させる。このとき（下方に変形したき）、格子振幅はλ／４のように変わる。全体経路差は波長の１／２であり、変形されたリボン１８から反射された光と基板１６から反射された光とが相殺干渉する。

このような干渉の結果、変調器は入射光２６を回折させる。変形された状態で＋／−回折モード（Ｄ＋１、Ｄ−１）で回折された光を図３にそれぞれ２８と３０で表わす。

ところが、ブルーム(bloom)の光変調器は、マイクロミラーの位置制御のために静電気方式を用いるが、この場合、動作電圧が比較的高く（通常３０Ｖ内外）、印加電圧と変位の関係が線形的でないといった欠点があって、結果として光調節時の信頼性が高くないという欠点がある。

このような問題点を解決するための特許文献２には、「薄膜圧電光変調器およびその製造方法」が開示されている。

図４は従来の技術に係る凹型薄膜圧電光変調器の断面図である。

図４を参照すると、従来の技術に係る凹型薄膜圧電光変調器は、シリコン基板４０１と素子４１０を備えている。

ここで、素子４１０は、一定の幅を有し、複数個が一定に整列して凹型薄膜圧電光変調器を構成する。また、このような素子４１０は、それぞれ異なる幅を有し、交番に整列して凹型薄膜圧電光変調器を構成する。また、このような素子４１０は、一定の間隔（素子４１０の幅とほぼ同一の距離）で離れて位置することができる。この場合、シリコン基板４０１の全上面に形成されたマイクロミラー層が入射光を反射して回折させる。

シリコン基板４０１は、素子４１０にエアスペースを提供するために陥没部を備えており、上面に絶縁層が蒸着されており、陥没部の両側に素子４１０の端部が付着している。

素子４１０は、棒状をしており、中央部分がシリコン基板４０１の陥没部から離隔して位置するように両端の下面がそれぞれシリコン基板４０１の陥没部を外れた両側地域に付着しており、シリコン基板４０１の陥没部に位置した部分が上下に移動可能な下部支持台４１１を含む。

また、素子４１０は、下部支持台４１１の左端側に積層されており、圧電電圧を提供するための下部電極層４１２と、下部電極層４１２に積層されており、両面に電圧が印加されると、収縮および膨張して上下駆動力を発生させる圧電材料層４１３と、圧電材料層４１３に積層されており、圧電材料層４１３に圧電電圧を提供する上部電極層４１４とを含んでいる。

また、素子４１０は、下部支持台４１１の右端側に積層されており、圧電電圧を提供するための下部電極層４１２′と、下部電極層４１２′に積層されており、両面に電圧が印加されると、収縮および膨張して上下駆動力を発生させる圧電材料層４１３′と、圧電材料層４１３′に積層されており、圧電材料層４１３′に圧電電圧を提供する上部電極層４１４′とを含んでいる。

特許文献２には、前述した凹型の他に、突出型についても詳細に説明している。

一方、三星電機(株)らが所有するブルームの特許に記載された光変調器は、画像を表示するための素子として用いられる。この際、隣接した少なくとも２つの素子が一つの画素を形成することができる。勿論、３つを一つの画素にし、或いは４つを一つの画素にし、或いは６つを一つの画素にすることもできる。

ところが、ブルーム、三星電機などの特許で開示した種類の光変調器は、小型化の達成には一定の限界をもっている。すなわち、光変調器の素子の幅はいくら小さくしても３μｍ以下にすることができず、素子と素子との間隔は０.５μｍ以下に小さくすることができないという限界がある。

このような素子を用いた回折画素の構成では、素子の小型化には限界がある。

かかる問題点を解決するために、特許文献３の「ハイブリッド光変調器」には、マイクロミラー層に複数の凸凹を形成して小型化を可能とした光変調器が開示されている。

開示されたハイブリッド光変調器には、入射する光を反射して回折させるためのマイクロミラー層の上部に複数の凸陥没部をもっている。複数の凸陥没部は、それぞれ四角柱状（棒状）であり、素子の陥没部を横切る横辺に沿って一定の間隔（一例として凸陥没部の幅と同一の間隔）で離れて整列されている。

そして、それぞれの凸陥没部は、素子のマイクロミラー層の上部に下面が付着している凸凹支持部と、その上部に積層されており、入射する光を反射して回折させる凸凹ミラー層とから構成されている。

この際、複数の凸陥没部のうち一つの凸陥没部の凸凹ミラー層と凸陥没部間の素子のマイクロミラー層は一つの画素を構成する。

ところが、このような凸陥没部を備えたハイブリッド光変調器を製作する際、マイクロミラー層上に別途に凸陥没部を生成する工程が必要なので、工程上の追加コストの発生が予想される。

米国特許第５,３１１,３６０号明細書 大韓民国特許出願第２００３−０７７３８９号明細書 大韓民国特許出願第２００４−２９９２５号明細書

したがって、本発明は、かかる問題点を解決するためのもので、その目的は、シリコン基板に下部マイクロミラーを備えるとともに上部マイクロミラーにオープンホールを備えて、上下部マイクロミラーが画素を形成できるようにする、オープンホールを基盤とする回折光変調器を提供することにある。

上記目的を達成するための本発明は、基板と、前記基板の表面の一部分に積層されており、入射する光を反射して回折させる下部マイクロミラー層と、リボン状をしており、中央部分が前記下部マイクロミラー層から離隔して浮いており、両端の下面がそれぞれ前記基板の上面に付着しており、前記下部マイクロミラー層から離隔した部分にオープンホールが備えられており、前記下部マイクロミラー層との段差によって入射光を反射または回折させる上部マイクロミラー層と、前記上部マイクロミラー層のオープンホールが形成された中央部分を上下に移動させる駆動手段とを含んでなる、オープンホールを基盤とする回折光変調器を提供する。

また、本発明は、陥没部が形成されている基板と、リボン状に前記基板に形成された陥没部の中間深さの空中に浮くように両端が側壁に固定されており、中央部分が上下移動可能であり、入射する光を反射または回折させる下部マイクロミラー層と、リボン状に前記下部マイクロミラー層に対応して位置しており、両端が前記基板の陥没部を外れた地域に付着しており、オープンホールを備えて入射光を前記下部マイクロミラー層に通過させ、前記下部マイクロミラー層との段差によって入射光を反射または回折させる上部マイクロミラー層と、前記下部マイクロミラー層を上下に移動させる駆動手段とを含んでなる、オープンホールを基盤とする回折光変調器を提供する。

本発明は、追加的な工程を含むことなく一つのマイクロミラーによって容易に回折光を提供する光変調器を製作可能にするという効果がある。

以下、図５ａ〜図７を参照して本発明の好適な実施例を詳細に説明する。

図５ａは本発明の第１実施例に係るオープンホールを基盤とする回折光変調器の断面斜視図である。

図５ａを参照すると、本発明の第１実施例に係るオープンホールを基盤とする回折光変調器は、シリコン基板５０１ａ、絶縁層５０２ａ、下部マイクロミラー５０３ａおよび素子５１０ａから構成されている。ここで、絶縁層と下部マイクロミラーを別個の層にしたが、絶縁層に光を反射する性質があれば、絶縁層自体が下部マイクロミラーとして機能するようにしてもよい。

シリコン基板５０１ａは、素子５１０ａにエアスペースを提供するために陥没部を備えており、絶縁層５０２ａが積層されており、下部マイクロミラー５０３ａが上部に蒸着されており、陥没部を外れた両側に素子５１０ａの下面が付着している。シリコン基板５０１ａは、Ｓｉ、Ａｌ₂Ｏ₃、ＺｒＯ₂、クォーツ(Quartz)、ＳｉＯ₂などの単一物質から構成し、底面と上層（図面において点線で表示される）をそれぞれ異なる種類の物質で形成することもできる。

下部マイクロミラー５０３ａは、シリコン基板５０１ａの上部に蒸着されており、入射する光を反射して回折させる。下部マイクロミラー５０３ａを構成する物質としては金属（Ａｌ、Ｐｔ、Ｃｒ、Ａｇなど）が使用できる。

素子５１０ａは、リボン状をしており、中央部分がシリコン基板５０１ａの陥没部から離隔して位置するように両端の下面がそれぞれシリコン基板５０１ａの陥没部を外れた両側地域に付着している下部支持台５１１ａを備えている。

下部支持台５１１ａの両側面には、圧電層５２０ａ、５２０ａ′が備えられており、備えられた圧電層５２０ａ、５２０ａ′の収縮・膨張によって素子５１０ａの駆動力が提供される。

下部支持台５１１ａを構成する物質としては、Ｓｉ酸化物（一例としてＳｉＯ₂など）、Ｓｉ窒化物系列（一例としてＳｉ₃Ｎ₄など）、セラミック基板（Ｓｉ、ＺｒＯ₂、Ａｌ₂Ｏ₃など）、Ｓｉ炭化物などが挙げられる。このような下部支持台５１１ａは必要に応じて省略することができる。

左右側の圧電層５２０ａ、５２０ａ′は、圧電電圧を提供するための下部電極層５２１ａ、５２１ａ′と、下部電極層５２１ａ、５２１ａ′に積層されており、両面に電圧が印加されると、収縮および膨張して上下駆動力を発生させる圧電材料層５２２ａ、５２２ａ′と、圧電材料層５２２ａ、５２２ａ′に積層されており、圧電材料層５２２ａ、５２２ａ′に圧電電圧を提供する上部電極層５２３ａ、５２３ａ′とを備えている。上部電極層５２３ａ、５２３ａ′と下部電極層５２１ａ、５２１ａ′に電圧が印加されると、圧電材料層５２２ａ、５２２ａ′は収縮・膨張をして下部支持台５１１ａの上下運動を発生させる。

電極５２１ａ、５２１ａ′、５２３ａ、５２３ａ′の電極材料は、Ｐｔ、Ｔａ／Ｐｔ、Ｎｉ、Ａｕ、Ａｌ、Ｔｉ／Ｐｔ、ＩｒＯ₂、ＲｕＯ₂などが例示され、０.０１〜３μｍの範囲でスパッタリング(sputtering)またはエバポレーション(evaporation)などの方法で蒸着される。

一方、下部支持台５１１ａの中央部分には、上部マイクロミラー５３０ａが蒸着されており、複数のオープンホール５３１ａ₁〜５３１ａ₃を備えている。ここで、オープンホール５３１ａ₁〜５３１ａ₃は長方形が好ましいが、円形、楕円形などいずれの閉曲線の形状も可能である。ここで、下部支持台を光反射性物質で形成すると、別途に上部マイクロミラーを蒸着する必要がなく、下部支持台が上部マイクロミラーとして機能するようにしてもよい。

このようなオープンホール５３１ａ₁〜５３１ａ₃は、素子５１０ａに入射する入射光が貫通して、オープンホール５３１ａ₁〜５３１ａ₃の形成部分に対応する下部マイクロミラー５０３ａに入射光が入射するようにし、こうして下部マイクロミラー５０３ａと上部マイクロミラー５３０ａが画素を形成できるようにする。

すなわち、一例として、オープンホール５３１ａ₁〜５３１ａ₃を有する上部マイクロミラー５３０ａの（Ａ）部分と下部マイクロミラー５０３ａの（Ｂ）部分が一つの画素を形成することができる。

この際、上部マイクロミラー５３０ａのオープンホール５３１ａ₁〜５３１ａ₃形成部分を貫通して入射する入射光は、下部マイクロミラー５３０ａの対応部分に入射することができ、上部マイクロミラー５３０ａと下部マイクロミラー５０３ａとの間隔がλ／４の奇数倍となるときに最大の回折光を発生させる。

図５ｂは、本発明の第２実施例に係るオープンホールを基盤とする回折光変調器の断面斜視図である。図５ｂを参照すると、本発明の第２実施例に係るオープンホールを基盤とする回折光変調器は、シリコン基板５０１ｂ、下部マイクロミラー５０３ｂおよび素子５１０ｂから構成されている。

図５ｂの第２実施例が図５ａの第１実施例と異なる点は、オープンホール５３１ｂ₁〜５３１ｂ₂が横方向に沿って整列されているのではなく、縦方向に沿って整列されているという点である。その他の構造は図５ａと同様である。

図５ｃは本発明の第３実施例に係るオープンホールを基盤とする回折光変調器の断面斜視図である。

図５ｃを参照すると、本発明の第３実施例に係るオープンホールを基盤とする光変調器は、第１および第２実施例のオープンホールを基盤とする回折光変調器とは異なり、素子５１０ｃの下部支持台５１１ｃがシリコン基板５０１ｃから立ち上がってエアスペースを提供し、その結果、素子５１０ｃは上下に移動可能である。

すなわち、素子５１０ｃは、入射する光を反射して回折させるためのマイクロミラー５３０ｃを有し、中央部分がシリコン基板から立ち上がって上下に移動可能である。ここで、下部支持台が光反射性を有していると、別途のマイクロミラーを形成することなく、下部支持台がマイクロミラーの役割を行うようにしてもよい。

素子５１０ｃの下部支持台５１１ｃは、素子５１０ｃにエアスペースを提供するために中央部分が立ち上がっており、両端部がシリコン基板５０１ｃに付着している。

また、シリコン基板５０１ｃの絶縁層５０２ｃ、マイクロミラー５０３ｃが蒸着されている。マイクロミラー５０３ｃは入射する光を反射して回折させる。ここで、絶縁層の光反射性を有していると、別途のマイクロミラーを蒸着することなく、絶縁層がマイクロミラーの役割を行うようにしてもよい。

素子５１０ｃは、リボン状をしており、中央部分がシリコン基板５０１ｃから立ち上がって離隔して位置し、両端の下面がそれぞれシリコン基板５０１ｃに付着している。

素子５１０ｃの上部の左右側には圧電層５２０ｃ、５２０ｃ′が積層されている。圧電層５２０ｃ、５２０ｃ′は、圧電電圧を提供するための下部電極層５２１ｃ、５２１ｃ′と、下部電極層５２１ｃ、５２１ｃ′に積層されており、両面に電圧が印加されると、収縮および膨張して上下駆動力を発生させる圧電材料層５２２ｃ、５２２ｃ′と、圧電材料層５２２ｃ、５２２ｃ′に積層されており、圧電材料層５２２ｃ、５２２ｃ′に圧電電圧を提供する上部電極層５２３ｃ、５２３ｃ′を含んでいる。

素子５１０ｃは、上部電極層５２３ｃ、５２３ｃ′と下部電極層５２１ｃ、５２１ｃ′に電圧が印加される場合、上方に移動して入射光を反射して回折させることができる。

下部支持台５１１ｃの圧電層５２０ｃ、５２０ｃ′が除去された中央部分には、上部マイクロミラー５３０ｃが蒸着されており、オープンホール５３１ｃ₁〜５３１ｃ₃が備えられている。ここで、オープンホール５３１ｃ₁〜５３１ｃ₃は長方形が好ましいが、円形、楕円形などいずれの閉曲線の形状も可能である。

このようなオープンホール５３１ｃ₁〜５３１ｃ₃は、オープンホール５３１ｃ₁〜５３１ｃ₃形成部分に対応する下部マイクロミラー５０３ｃが上部マイクロミラー５３０ｃの対応部分に隣接した部分と共に画素を形成できるようにする。

すなわち、一例として、オープンホール５３１ｃ₁〜５３１ｃ₃を有する上部マイクロミラー５３０ｃの（Ａ）部分と下部マイクロミラー５０３ｃの（Ｂ）部分が一つの画素を形成できるようにする。

この際、上部マイクロミラー５３０ｃのオープンホール５３１ｃ₁〜５３１ｃ₃形成部分を貫通して、入射光は下部マイクロミラー５０３ｃの対応部分に入射することができ、上部マイクロミラー５３０ｃと下部マイクロミラー５０３ｃがλ／４の奇数倍になるときに最大の回折光を発生させることが分る。

図５ｄは本発明の第４実施例に係るオープンホールを基盤とする回折光変調器の断面斜視図である。

図５ｄを参照すると、本発明の第４実施例に係るオープンホールを基盤とする回折光変調器は、第３実施例のオープンホールを基盤とする回折光変調器とは異なり、オープンホールが縦方向に整列されている。それ以外の構造は図５ｃと同様である。

図５ｅは、本発明の第５実施例に係るオープンホールを有する回折光変調器の断面斜視図である。図５ｅを参照すると、本発明の第５実施例に係るオープンホールを有する回折光変調器は、シリコン基板５０１ｅ、シリコン基板に積層された下部マイクロミラー５０３ｅおよび上部マイクロミラー層５１０ｅから構成されている。

ここで、下部マイクロミラー５０３ｅは、下部電極としても機能し、入射する光を反射して回折させる。

上部マイクロミラー５１０ｅは、オープンホール５１１ｅ₁〜５１１ｅ₃を備えている。ここで、オープンホール５１１ｅ₁〜５１１ｅ₃は長方形が好ましいが、円形、楕円形などいずれの閉曲線の形状も可能である。

このようなオープンホール５１１ｅ₁〜５１１ｅ₃は、オープンホール５１１ｅ₁〜５１１ｅ₃形成部分に対応するマイクロミラー５０３ｅが上部マイクロミラー５１０ｅの対応部分に隣接した部分と共に画素を形成できるようにする。

すなわち、一例として、オープンホールを有する上部マイクロミラー５１０ｅの（Ａ）部分と下部マイクロミラー５０３ｅの（Ｂ）部分が一つの画素を形成できるようにする。

この際、上部マイクロミラー５１０ｅのオープンホール５１１ｅ₁〜５１１ｅ₃形成部分を貫通して、入射光は、下部マイクロミラー５０３ｅの対応部分に入射することができ、上部マイクロミラー５１０ｅと下部マイクロミラー５０３ｅがλ／４の奇数倍となるときに最大の回折光を発生させることが分る。

図５ｆは、本発明の第６実施例に係るオープンホールを基盤とする回折光変調器の断面斜視図である。

図５ｆを参照すると、本発明の第６実施例に係るオープンホールを基盤とする回折光変調器は、第５実施例のオープンホールを基盤とする回折光変調器とは異なり、オープンホールの整列が縦方向である。それ以外の構造は図５ｅと同様である。一方、本発明の第１〜第４実施例では圧電材料層を用いて上下駆動力を発生しており、第５および第６実施例では静電気力を用いて上下駆動力を発生しているが、その他に電磁気力によって上下駆動力を発生させることもできる。

図５ｇは本発明の第７実施例に係るオープンホールを基盤とする回折光変調器の断面斜視図である。

図５ｇを参照すると、本発明の第７実施例に係るオープンホールを基盤とする回折光変調器は、シリコン基板５０１ｇ、シリコン基板５０１ｇの陥没部の中間部分に形成されている下部マイクロミラー５１０ｇ、およびシリコン基板５０１ｇの表面に懸架される上部マイクロミラー５２０ｇから構成されている。下部マイクロミラー５１０ｇは、入射する入射光を反射して回折させたりもするが、上部電極としても用いられる。

シリコン基板５０１ｇの陥没部の底には下部電極層５０３ｇが積層されている。下部電極層５０３ａは、中間部分に位置した下部マイクロミラー（上部電極）５１０ｇと共に、静電気力による下部マイクロミラー５１０ｇの上下駆動力を提供する。

すなわち、下部電極層５０３ｇと下部マイクロミラー５１０ｇに電圧が印加されると、下部電極層５０３ｇと下部マイクロミラー５１０ｇは、静電気力によって密着して下方にダウンする駆動力を発生させ、電圧が印加されなければ、さらに復元される復元力によって上方への駆動力を発生させる。

一方、上部マイクロミラー５２０ｇにはオープンホール５２１ｇ₁〜５２１ｇ₃が備えられている。ここで、オープンホール５２１ｇ₁〜５２１ｇ₃は長方形が好ましいが、円形、楕円形などいずれの閉曲線の形状も可能である。

このようなオープンホール５２１ｇ₁〜５２１ｇ₃は、オープンホール５２１ｇ₁〜５２１ｇ₃形成部分に対応する下部マイクロミラー５１０ｇが上部マイクロミラー５２０ｇの対応部分に隣接した部分と共に画素を形成できるようにする。

すなわち、一例として、オープンホール５２１ｇ₁〜５２１ｇ₃を有する上部マイクロミラー５２０ｇの（Ａ）部分と下部マイクロミラーの（Ｂ）部分が一つの画素を形成できるようにする。

この際、上部マイクロミラー５２０ｇのオープンホール形成部分を貫通して、入射光は、下部マイクロミラー５１０ｇの対応部分に入射することができ、上部マイクロミラー５２０ｇと下部マイクロミラー５１０ｇがλ／４の奇数倍になるときに最大の回折光を発生させることが分る。

図５ｈは本発明の第８実施例に係るオープンホールを基盤とする光変調器であって、第７実施例と異なる点は整列方向が縦方向であることにある。

図６は本発明に係るオープンホールを基盤とする光変調器の１Ｄアレイの斜視図である。

図６を参照すると、本発明に係るオープンホールを基盤とする光変調器の１Ｄアレイは、左右方向に複数のマイクロミラー６１０ａ〜６１０ｎが広がっており、入射する様々な入射光に対して回折光を提供する。一方、ここでは静電気力による下部マイクロミラー層の上下駆動について説明したが、その他の圧電方式による駆動と電磁気力による駆動も可能である。

図７は本発明に係るオープンホールを基盤とする光変調器の２Ｄアレイの斜視図である。

図７を参照すると、本発明に係るオープンホールを基盤とする光変調器の２Ｄアレイは、上下左右に本発明に係るオープンホールを基盤とする光変調器７１０ａ₁〜７１０ｎ_nが広がっている。

一方、本明細書では、圧電材料層が単層の場合を主に説明したが、圧電材料層が多層に積層された多層型も可能である。

以上の説明は本発明に係るオープンホールを基盤とする回折光変調器を実現するめの一実施例に過ぎないもので、本発明は上述した実施例に限定されるものではない。当該発明の属する分野で通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲で請求するように本発明の要旨から逸脱することなく様々な変更実施が可能であり、これらの変更実施も本発明の範疇に属することを理解できよう。

従来の技術の静電気方式の格子光変調器を示す斜視図である。 従来の技術の静電気方式の格子光変調器が変形されない状態で入射光を反射させることを示す断面図である。 従来の技術の格子光変調器が静電気力によって変形された状態で入射光を回折させることを示す断面図である。 従来の技術に係る圧電材料を持っているリセス部を有する回折型薄膜圧電マイクロミラーの側面図である。 本発明の第１実施例に係るオープンホールを基盤とする回折光変調器の断面斜視図である。 本発明の第２実施例に係るオープンホールを基盤とする回折光変調器の断面斜視図である。 本発明の第３実施例に係るオープンホールを基盤とする回折光変調器の断面斜視図である。 本発明の第４実施例に係るオープンホールを基盤とする回折光変調器の断面斜視図である。 本発明の第５実施例に係るオープンホールを基盤とする回折光変調器の断面斜視図である。 本発明の第６実施例に係るオープンホールを基盤とする回折光変調器の断面斜視図である。 本発明の第７実施例に係るオープンホールを基盤とする回折光変調器の断面斜視図である。 本発明の第８実施例に係るオープンホールを基盤とする回折光変調器の断面斜視図である。 本発明に係るオープンホールを基盤とするマイクロミラーの１Ｄアレイを示す斜視図である。 本発明に係るオープンホールを基盤とするマイクロミラーの２Ｄアレイを示す斜視図である。

符号の説明

５０１ａ シリコン基板
５０２ａ 絶縁層
５０３ａ 下部マイクロミラー
５１０ａ 素子
５１１ａ 下部支持台
５２０ａ、５２０ａ′ 圧電層
５２１ａ、５２１ａ′ 下部電極層
５２２ａ、５２２ａ′ 圧電材料層
５２３ａ、５２３ａ′ 上部電極層
５３１ａ₁〜５３１ａ₃ オープンホール
５３０ａ 上部マイクロミラー

Claims (8)

1. 基板と、
   前記基板の表面の一部分に積層されており、入射する光を反射して回折させる下部マイクロミラー層と、
   リボン状をしており、中央部分が前記下部マイクロミラー層から離れて浮いており、両端の下面がそれぞれ前記基板の上面に付着しており、前記下部マイクロミラー層から離隔した部分にオープンホールが備えられており、前記下部マイクロミラー層との段差によって入射光を反射または回折させる上部マイクロミラー層と、
   前記上部マイクロミラー層のオープンホールが形成された中央部分を上下に移動させる駆動手段とを含み、
   前記駆動手段は、
   一端が前記上部マイクロミラー層の一端に位置し、他端が前記上部マイクロミラー層の中央部位から一端側に離隔して位置し、薄膜の圧電材料層を含んで前記圧電材料層の両側に電圧が印加されると、収縮および膨張によって上下駆動力を提供する第１圧電層と、
   一端が前記上部マイクロミラー層の他端に位置し、他端が前記上部マイクロミラー層の中央部位から他端側に離隔して位置し、薄膜の圧電材料層を含んで前記圧電材料層の両側に電圧が印加されると、収縮および膨張によって上下駆動力を提供する第２圧電層とを含んでなることを特徴とするオープンホールを基盤とする回折光変調器。
2. 前記第１圧電層は、
   前記上部マイクロミラー層が下部電極になり、
   一端が前記上部マイクロミラーの一端に位置し、他端が前記上部マイクロミラー層の中央部位から一端側に離隔して位置し、両面に電圧が印加されると、収縮および膨張駆動力を発生させる第１圧電材料層と、
   前記第１圧電材料層上に積層されており、圧電電圧を提供するための第１上部電極層とを含み、
   前記第２圧電層は、
   前記上部マイクロミラー層が下部電極になり、
   一端が前記上部マイクロミラー層の他端に位置し、他端が前記上部マイクロミラー層の中央部位から他端側に離隔して位置し、両面に電圧が印加されると、収縮および膨張駆動力を発生させる第２圧電材料層と、
   前記第２圧電材料層上に積層されており、圧電電圧を提供するための第２上部電極層とを含んでなる請求項１記載のオープンホールを基盤とする回折光変調器。
3. 前記第１圧電層は、
   前記上部マイクロミラー層が下部電極になり、
   一端が前記上部マイクロミラー層の一端に位置し、他端が前記上部マイクロミラー層中央部位から一端側に離隔して位置し、両面に電圧が印加されると、収縮および膨張駆動力を発生させる複数の第１圧電材料層と、
   前記複数の第１圧電材料層の間に積層されており、圧電電圧を提供するための複数の第１上部電極層と、
   前記複数の第１圧電材料層の最上側上に積層されており、圧電電圧を提供するための第２上部電極層とを含み、
   前記第２圧電層は、
   前記上部マイクロミラー層が下部電極になり、
   一端が前記上部マイクロミラー層の他端に位置し、他端が前記上部マイクロミラー層の中央部位から他端側に離隔して位置し、両面に電圧が印加されると、収縮および膨張駆動力を発生させる複数の第２圧電材料層と、
   前記複数の第２圧電材料層の間に積層されており、圧電電圧を提供するための複数の第３上部電極層と、
   前記複数の第２圧電材料層の最上側上に積層されており、圧電電圧を提供するための第４上部電極層とを含んでなる請求項１記載のオープンホールを基盤とする回折光変調器。
4. 陥没部が形成されている基板と、
   リボン状に前記基板に形成された陥没部の中間深さの空中に浮くように両端が側壁に固定されており、中央部分が上下移動可能であり、入射する光を反射または回折させる下部マイクロミラー層と、
   リボン状に前記下部マイクロミラー層に対応して位置しており、両端が前記基板の陥没部を外れた地域に付着しており、オープンホールを備えて入射光を前記下部マイクロミラー層に通過させ、前記下部マイクロミラー層との段差によって入射光を反射または回折させる上部マイクロミラー層と、
   前記下部マイクロミラー層を上下に移動させる駆動手段とを含んでなることを特徴とするオープンホールを基盤とする回折光変調器。
5. 前記駆動手段は、前記上部マイクロミラー層と前記下部マイクロミラー層が平面ミラーとなるようにする第１位置と、前記上部マイクロミラー層と前記下部マイクロミラー層が入射光を回折させる第２位置との間を前記下部マイクロミラー層が移動するように前記下部マイクロミラー層を駆動させることを特徴とする請求項４記載のオープンホールを基盤とする回折光変調器。
6. 前記駆動手段は、
   前記陥没部の底に積層されている下部電極層と、
   前記下部マイクロミラー層を上部電極とし、前記マイクロミラー層に電圧が印加されると、前記下部電極層と前記下部マイクロミラー層との間に静電気力が発生して前記下部マイクロミラー層が移動することを特徴とする請求項４記載のオープンホールを基盤とする回折光変調器。
7. 前記上部マイクロミラー層は、前記基板の横方向に整列されている複数のオープンホールを含むことを特徴とする請求項４記載のオープンホールを基盤とする回折光変調器。
8. 前記上部マイクロミラー層は、前記基板の縦方向に整列されている複数のオープンホールを含むことを特徴とする請求項４記載のオープンホールを基盤とする回折光変調器。

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