JPH10142529A - 空間光変調器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明は、複数の微小ミラーで構成されるミラ
ーアレイを用いて、光源からの光を各微小ミラー毎に所
定方向に反射させる空間光変調器に関し、光源から入射
した光を種々の任意の方向（少なくとも３方向以上）に
偏向させることができる空間変調器を提供することを目
的とする。 【解決手段】複数のミラー１の各々が梁２、３により支
持され、静電引力により梁２、３にねじれを生じさせて
傾斜し、基板側傾斜端部が基板４上に接触する。複数の
ミラー１において、２本の梁２、３の支持部を結ぶ仮想
直線ｌから基板側傾斜端部までの長さＬ１、Ｌ３と他方
の傾斜端部までの長さＬ２、Ｌ４とが等しいミラー１で
構成すれば、個々のミラーエレメントＭは仮想直線ｌを
軸に正負等しい角度で傾斜し、且つ仮想直線ｌからの基
板側傾斜端部までの長さＬ１、Ｌ３の相違に応じて複数
の傾斜角を生じる空間光変調器となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複数の微小ミラー
で構成されるミラーアレイを用いて、光源からの光を各
微小ミラー毎に所定方向に反射させる空間光変調器に関
する。

【０００２】

【従来の技術】電気的に独立して制御可能な複数の微小
ミラーを２次元的に配置したマイクロミラーアレイによ
り、光源からの入射光を微小ミラー単位で所定方向に偏
向させる空間光変調器として、特開平２−８８１２号に
開示されているようなデジタル・マイクロミラー・デバ
イス（以下ＤＭＤと言う）が知られている。このＤＭＤ
は、現在の半導体製造工程で用いられるフォトリソグラ
フィ技術で容易に小型に製造し、且つ多数の微小ミラー
を高密度に実装でき、しかも従来の表示装置（例えばＣ
ＲＴや液晶表示装置）に比較して低消費電力での駆動が
行えることから、投射型表示装置（プロジェクタ）の表
示用のライトバルブとして、あるいは電子写真方式の印
刷装置の印刷ヘッド等への応用が考えられている。

【０００３】従来のＤＭＤの構成を図８を用いて説明す
る。図８は、ＤＭＤを構成するミラーエレメントＭの構
造を示した斜視図である。導電性材料で形成された例え
ば一辺が１５μｍ程度のほぼ正方形形状のミラー１は、
対向する２辺のほぼ中央部でそれぞれ梁２、３に接続さ
れており、この梁２、３を介して基板４上に立てられた
支柱５、６と接続されている。ミラー１は、ねじりモー
メントを受けて梁２、３が同方向にねじれることによ
り、図中破線で示したような２つの梁２、３を結ぶ仮想
直線を中心としてその両側のいずれか一方に傾斜するこ
とができるようになっている。

【０００４】ミラー１の裏面と対向する基板４上には、
２つのアドレス電極７、８および２つのランディング電
極９、１０が形成されている。ランディング電極９、１
０はミラー１が傾斜した際に、ミラー１端部が接触する
位置にそれぞれ設けられている。アドレス電極７、８
は、支柱５、６とランディング電極９、１０とのほぼ中
間位置の基板４上に設けられている。２つのランディン
グ電極９、１０とミラー１とは電気的に接続されてお
り、これらにはバイアス電位（ＶＢ）が印加されるよう
になっている。２つのアドレス電極７、８のそれぞれに
は、絶対値が等しくて極性が逆のアドレス電圧（ＶＡ）
が印加されるようになっている。バイアス電圧値ＶＢお
よびアドレス電圧値ＶＡを適当に選択し、また、適当な
タイミングでこれらの電圧を各々の電極に印加すること
によって、極性の異なる電位のアドレス電極７、８とミ
ラー１との間に静電的な引力及び反発力を生じさせるこ
とにより梁２、３の軸回りにねじりモーメントを生じさ
せ、ミラー１を一方向に回転させることができる。

【０００５】ミラー１の一端部がランディング電極９に
接触して傾斜する状態を「オン状態」、他端部がランデ
ィング電極１０に接触して傾斜する状態を「オフ状態」
として、ミラー１の状態をデジタル的に選択することが
できるようになっている。このミラー１の基板４面に水
平な位置からの傾斜角は例えばオン状態が＋１０°、オ
フ状態が−１０°である。従来のＤＭＤでは、このよう
な構造の同一形状のミラーエレメントＭが数百万個程度
までアレイ状に配置されており、各エレメントは、独立
にオン状態またはオフ状態になるように外部から制御で
きるようになっている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】このように複数のミラ
ーエレメントＭを用いた従来の空間光変調器は、上述の
ＤＭＤに代表されるように、オン状態とオフ状態との２
値動作をするようにデジタル的に駆動される（以下これ
をデジタル駆動と言う）。しかしながら、このようなデ
ジタル駆動による空間光変調器では、投写型画像形成装
置や電子写真方式の印刷装置等のように各ミラーエレメ
ントＭでの光の反射方向を２方向に切り替えるだけの用
途には十分機能するが、オン状態とオフ状態の間の任意
の角度を個々のミラーエレメントＭ毎に設定することが
できないので空間光変調器としての応用範囲が限られて
しまい、その用途を広げることができないという問題を
有している。

【０００７】一方デジタル駆動に対して、ミラーエレメ
ントＭをアナログ的に駆動させることも考えられる。例
えばミラー１とランディング電極９、１０にはグランド
電位を印加しておいて、ミラー１に例えば＋θ方向の回
転モーメントを与えるように正極のアドレス電極８に所
望の電圧を印加する。こうすることにより、静電引力に
よるミラー１の＋θ方向の回転によりミラー１を支持し
ている梁２、３に働くねじりモーメントと梁２、３のね
じり応力とのバランスがとれるまでミラー１は回転して
ある傾斜角で停止するようにさせることができる。しか
しながら、このアナログ駆動でミラー１の所望の傾斜角
を得るための静電引力の制御を梁２、３の有するねじり
応力に対応させて行うのは現実的には種々の困難が伴
う。また、大きな傾斜角をミラー１に与えるにはアナロ
グ駆動よりデジタル駆動の方が有利であるという事実も
ある。

【０００８】このように、微小ミラーをマトリクス上に
多数配列したミラーアレイで構成される従来の空間光変
調器では、現実には空間光変調器に入射した光源からの
光を各ミラーエレメントＭ毎に所定の２方向にしか偏向
させることができないという問題を有している。

【０００９】本発明は上記従来の空間光変調器が有して
いる問題点を解決するためになされたものであって、そ
の目的は、光源から入射した光を種々の任意の方向（少
なくとも３方向以上）に偏向させることができる空間変
調器を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明による空間光変調器は、基板上に設けられた複
数の支柱にそれぞれ接続され、基板から所定の高さで基
板にほぼ水平に張り出した複数の梁と、複数の梁にそれ
ぞれ支持され、基板との間に生じさせた静電引力による
梁の変形により傾斜する複数のミラーとを有する空間光
変調器であって、複数のミラーが、梁の支持部から基板
側傾斜端部までの長さが異なる複数種類のミラーを含ん
でいる点に特徴を有している。従って、複数のミラーが
基板から所定の高さに位置する梁に支持されていても、
梁の支持部から基板側傾斜端部までの長さが異なる複数
種類のミラーにより種々の傾斜角度を得ることができる
ようになるので、光源から空間光変調器に入射した光を
種々の任意の方向に偏向させることができるようにな
る。

【００１１】また本発明による空間光変調器は、複数の
ミラーの各々が、複数の梁のうち所定の２本の梁により
支持され、静電引力により当該２本の梁にねじれを生じ
させて傾斜し、基板側傾斜端部が基板上の所定の接触面
に接触するようにした構成でもよい。そして、本発明の
第１の実施の形態で説明する図１に示すように複数のミ
ラー（１）において、２本の梁（２、３）の支持部を結
ぶ仮想直線（ｌ）から基板側傾斜端部までの長さ（Ｌ
１、Ｌ３）と他方の傾斜端部までの長さ（Ｌ２、Ｌ４）
とが等しいミラー（１）で構成すれば、個々のミラーエ
レメント（Ｍ）は仮想直線（ｌ）を軸に正負等しい角度
で傾斜し、且つ仮想直線（ｌ）からの基板側傾斜端部ま
での長さ（Ｌ１、Ｌ３）の相違に応じて複数の傾斜角を
生じる空間光変調器となる。従って、光源から本発明の
空間光変調器に入射した光を、少なくとも４方向以上に
偏向させることができるようになる。

【００１２】また、本発明の第２の実施の形態で説明す
る図５に示すように複数のミラーを、２本の梁（２、
３）の支持部を結ぶ仮想直線（ｌ）から基板側傾斜端部
までの長さ（Ｌ３）と他方の傾斜端部までの長さ（Ｌ
４）とが異なるミラー１（Ｃ２列のミラー）を含むよう
に構成すれば、仮想直線（ｌ）から基板側傾斜端部まで
の長さ（Ｌ３）と他方の傾斜端部までの長さ（Ｌ４）と
が異なるミラーエレメント（Ｍ）は仮想直線（ｌ）を軸
に正負の角度が異なる２種類の傾斜角を生じさせること
ができるようになる。

【００１３】また、例えば図１及び図５に示すように、
複数のミラー（１）の仮想直線（ｌ）が同一方向に並ぶ
ようにミラーエレメント（Ｍ）を配置すると、仮想直線
（ｌ）に対して垂直な方向から光を入射させるようにし
て、複数種類のミラーの傾斜角の相違に依存せずに各ミ
ラーに入射する光の入射面を揃えることができるように
なる。あるいは、図６に示すように、複数のミラー
（１）の仮想直線（ｌ）を任意の異なる方向に向くよう
にミラーエレメント（Ｍ）を配置すれば、光源からの光
の偏向方向を任意の方向にすることができるようにな
る。

【００１４】

【発明の実施の形態】本発明の第１の実施の形態による
空間光変調器を図１乃至図４を用いて説明する。図１は
本実施の形態による空間光変調器の構成を説明するため
の斜視図である。図１に示すように、半導体基板４表面
部に形成された絶縁層（図示せず）上の複数の行Ｒ１〜
Ｒｍと複数の列Ｃ１〜Ｃｎの各交差領域にミラーエレメ
ントＭ（Ｒｍ，Ｃｎ）が形成され、全体としてマトリク
ス状のミラーアレイが構成されている。図１においては
ミラーエレメントＭのマトリクス配置の一部Ｍ（Ｒ１，
Ｃ１）〜Ｍ（Ｒ３，Ｃ３）のみを示している。

【００１５】各ミラーエレメントＭの構成について説明
する。何れのミラーエレメントＭも、アルミニウム（Ａ
ｌ）等の高反射率を有し且つ導電性を有する材料で形成
されたミラー１を備えている。そしてミラー１は、対向
する２辺のほぼ中央部でそれぞれ梁２、３に支持されて
おり、この梁２、３を介して基板４上に立てられた支柱
５、６と接続されている。ミラー１を支持する２つの梁
２、３は基板４表面からほぼ同じ高さを有する支柱５、
６上に接続されている。従って、梁２、３の支持部を結
ぶ仮想直線ｌから基板４表面までの距離は何れのミラー
エレメントＭにおいても同一であり、その距離（高さ）
は１．４μｍである。また、梁２、３及び支柱５、６も
導電性を有する例えばアルミニウム合金で形成されてい
る。

【００１６】ミラー１は、ねじりモーメントを受けて梁
２、３が同方向にねじれることにより、仮想直線ｌを中
心としていずれか一方に傾斜するようになっている。ミ
ラー１の裏面と対向する基板４表面部の絶縁層上には、
２つのアドレス電極７、８および２つのランディング電
極９、１０が形成されている。ランディング電極９、１
０はミラー１が傾斜した際に、ミラー１端部が接触する
位置にミラー１端部が十分接触できる領域の大きさを確
保してそれぞれ設けられている。アドレス電極７、８
は、支柱５、６とランディング電極９、１０との間の基
板４上であってランディング電極９、１０に近い位置に
設けられている。２つのランディング電極９、１０とミ
ラー１とは梁２、３及び支柱５、６を介して電気的に接
続されており、これらにはバイアス電位（ＶＢ）が印加
されるようになっている。２つのアドレス電極７、８の
それぞれには、絶対値が等しくて極性が逆のアドレス電
圧（ＶＡ）が印加されるようになっている。

【００１７】このアドレス電極７、８へのアドレス電圧
の印加は、アドレス電極７、８下部の絶縁層に開口した
２つのコンタクトホール（図示せず）によりアドレス電
極７、８と接続された、基板４に形成された例えばＣＭ
ＯＳ ＳＲＡＭセル（図示せず）から行われるようにな
っている。バイアス電圧値ＶＢおよびアドレス電圧値Ｖ
Ａを適当に選択し、また、適当なタイミングでこれらの
電圧を各々の電極に印加することによって、極性の異な
る電位のアドレス電極７、８とミラー１との間に静電的
な引力及び反発力を生じさせることにより梁２、３の軸
回りにねじりモーメントを生じさせ、ミラー１を一方向
に回転させることができる。ミラー１の一端部がランデ
ィング電極９に接触して傾斜する状態を「オン状態」、
他端部がランディング電極１０に接触して傾斜する状態
を「オフ状態」として、ミラー１の状態をデジタル的に
選択することができるようになっている。図１では、全
てのミラーエレメントＭが「オン状態」である場合を示
している。

【００１８】以上のように各ミラーエレメントＭはそれ
ぞれ同一の機能を有する構成要素から成り立っている
が、本実施の形態による空間光変調器は、複数のミラー
１が、梁２、３の支持部から基板４側傾斜端部までの長
さが異なる複数種類のミラー１を含んでいる点に特徴を
有している。図１において、Ｃ１列及びＣ３列にあるミ
ラーエレメントＭのミラー１は一辺の長さ（Ｌ１＋Ｌ
２）が１６μｍの正方形形状をしており、Ｃ２列にある
ミラーエレメントＭのミラー１は２つの梁２、３を結ん
だ仮想直線ｌと平行な辺、すなわちランディング電極
９、１０のいずれかと接触可能な辺の長さが１６μｍで
あり、他方の辺、即ち梁２、３でそれぞれ支持されてい
る辺の長さ（Ｌ３＋Ｌ４）が２４μｍである長方形形状
をしている。そして、何れのＣ列のミラー１も２本の梁
２、３の支持部を結ぶ仮想直線ｌからランディング電極
９、１０のいずれかと接触可能な辺の端部までの距離が
等しくなっている（Ｌ１＝Ｌ２、Ｌ３＝Ｌ４）。Ｃ１
列、Ｃ３列の各ミラー１の傾斜角は±１０°、Ｃ２列の
各ミラー１の傾斜角は±６．７°となり光源からの光に
対してミラーアレイ全体として異なる複数の傾斜角（少
なくとも４種類以上）を与えることができるようにな
る。

【００１９】図２は本実施の形態による空間光変調器に
おけるミラーエレメントＭの１つを側面から見た概略図
である。図２を用いて本実施の形態による空間光変調器
におけるミラーエレメントＭの動作を説明する。なお、
図示を簡略にして説明を分かり易くするため、ミラーエ
レメントＭの支柱５、６、梁２、３の図示は省略してい
る。光源１１から出射した光はミラーエレメントＭのミ
ラー１に照射される。例えばオン状態にあるミラーエレ
メントＭのミラー１（図中実線で示す）で反射した光
は、図中実線Ａの矢印で示された方向へ向かい、オフ状
態にあるミラーエレメントＭのミラー１（図中破線で示
す）で反射した光は、図中破線Ｂの矢印で示された方向
へ向かう。入射光に対するＡ方向とＢ方向の角度の差は
ミラー１の傾斜角で決定される。ミラー１は、オン状
態、オフ状態共に端部がランディング電極９又は１０に
接しているので、傾斜角は、ミラー１と基板４の間の距
離で決定される。

【００２０】図３は本実施の形態による空間光変調器に
おける２つのミラーエレメントＭを側面から見た概略図
である。図３を用いて本実施の形態による空間光変調器
におけるミラーエレメントＭの作用を説明する。図３で
は、例として図１におけるミラーエレメントＭ（Ｒ３，
Ｃ１）とミラーエレメントＭ（Ｒ３，Ｃ２）を用いて説
明する。なお、図示を簡略にして説明を分かり易くする
ため、２つのミラーエレメントの各アドレス電極７、８
と支柱５、６、梁２、３の図示は省略している。

【００２１】ミラーエレメントＭ（Ｒ３，Ｃ１）のミラ
ー１の傾斜角θはミラー１と基板４の距離ｈ及び、仮想
直線ｌからランディング電極１０に接触するミラー１の
端部までの距離Ｌ１で決定される。この関係は、ｓｉｎ
θ＝ｈ／Ｌ１という単純な式で表せる。ここでθは、図
３中で点線で示された基板４に平行な平面とミラーのな
す角（傾斜角）であり、ここでは点線で示す平面から時
計回りにミラーが傾斜するときの角度を正とする。図示
のようにミラーエレメントＭ（Ｒ３，Ｃ１）のミラー１
が傾斜角θで傾斜してランディング電極１０に接触して
いる状態で光源１１から光が照射されると、出射光は当
該ミラー１により図示のＡ方向に反射させられる。

【００２２】同様にミラーエレメントＭ（Ｒ３，Ｃ２）
のミラー１’の傾斜角θ’（θ’＜θ）はミラー１’と
基板４の距離ｈ’及び仮想直線ｌからランディング電極
１０に接触するミラー１’の端部までの距離Ｌ３で決定
される。この関係は同様にｓｉｎθ’＝ｈ’／Ｌ３とい
う単純な式で表せる。ミラー１、１’と基板４との距離
ｈ、ｈ’を一定（ｈ＝ｈ’）とした場合、所望のθ’を
ミラーエレメントＭ（Ｒ３，Ｃ２）に与えるためには、
仮想直線ｌから、ランディング電極に接触するミラーの
端部までの距離ＬをＬ＝Ｌ３（＞Ｌ１）とすればよいこ
とがわかる。図示のようにミラーエレメントＭ（Ｒ３，
Ｃ２）のミラー１’が傾斜角θ’で傾斜してランディン
グ電極１０’に接触している状態で光源１１から光が照
射されると、出射光は当該ミラー１’により、ミラーエ
レメントＭ（Ｒ３，Ｃ１）のＡ方向と異なるＢ方向に反
射させられる。

【００２３】このように本実施の形態の空間光変調器に
よれば、複数のミラー１が基板４から所定の高さｈに位
置する梁２、３に支持されていても、梁２、３の支持部
から基板側傾斜端部までの長さ（Ｌ１、Ｌ３）が異なる
複数種類のミラー１により種々の傾斜角度を得ることが
できるようになるので、光源１１から空間光変調器に入
射した光を種々の任意の方向に偏向させることができる
ようになる。また、２本の梁２、３の支持部を結ぶ仮想
直線ｌから基板側傾斜端部までの長さ（Ｌ１、Ｌ３）と
他方の傾斜端部までの長さ（Ｌ２、Ｌ４）とが等しいミ
ラー１で構成しているので、個々のミラーエレメントＭ
は仮想直線ｌを軸に正負等しい角度で傾斜し、且つ仮想
直線ｌからの基板側傾斜端部までの長さの相違（Ｌ１と
Ｌ３、又はＬ２とＬ４）に応じて複数の傾斜角を生じる
空間光変調器となる。従って、光源１１から本実施の形
態による空間光変調器に入射した光を、少なくとも４方
向以上に偏向させることができるようになる。

【００２４】次に本実施の形態による空間光変調器の製
造方法を図４を用いて簡単に説明する。アドレス電圧を
印加するアドレス回路（図示せず）が既に形成された基
板１３上に絶縁層１５を形成し、絶縁層１５の所定位置
にコンタクトホールを形成する。全面に例えばアルミニ
ウム合金を堆積してパターニングし、アドレス回路に接
続されるアドレス電極１４と、支柱形成領域の電極層２
０とを形成する（図４（ａ））。次に、例えばＰＭＭＡ
（ポリメチルメタクリレート）を厚さ２〜３μｍ程度で
全面に塗布して犠牲層１６を形成した後パターニングし
て電極層２０上に支柱を形成するためのトレンチを形成
する（図４（ｂ））。次に、スパッタリングによりアル
ミニウム合金層を厚さ５００から１０００Å程度堆積し
てパターニングし、支柱１７、梁１８を形成する。次
に、３００〜５０００Å程度の厚さでアルミニウムを堆
積してパターニングし、ミラー１９を形成する（図４
（ｃ））。最後に犠牲層１６をエッチングにより除去す
る（図４（ｄ））。

【００２５】このように本実施の形態による空間光変調
器は、例えばミラーをパターニングする際のミラーの所
定形状に合わせてマスクの形状を異ならせる点以外は従
来のＤＭＤの製造方法と全く同様のプロセスを用いて製
造することができるという大きな利点を有している。

【００２６】既に説明したように、ミラーエレメントＭ
のミラーの傾斜角θは、ｓｉｎθ＝ｈ／Ｌという式で表
せるが、この式は、高さｈをミラーエレメントＭ毎に変
更することによっても傾斜角θを変更し得ることを示し
ている。しかしながら、図４に示すようにミラー１９と
基板１３の間の距離は、犠牲層１６の厚さで決定されて
いる。従って、ミラーエレメントＭ毎に高さｈを変更し
ようとすると、ミラーエレメントＭの製造工程において
犠牲層１６の高さをミラーエレメントＭ毎に異ならせる
必要が生じ、極めて複雑で困難な製造プロセスを経なけ
れば所望の傾斜角θを有するミラーエレメントＭを形成
できないという問題を生じてしまう。本実施の形態によ
る空間光変調器の構成によれば、基板４からミラー１９
までの高さをどのミラーエレメントＭでも同一にしつ
つ、各ミラー１９の傾斜角θを任意に変更させることが
できるようにしているので、犠牲層１６は一層のみ形成
すればよく、プロセスを複雑にすることなく各ミラーエ
レメントＭに所望の傾斜角θを与えることができる。

【００２７】このように本実施の形態による空間光変調
器によれば、従来のＤＭＤの製造工程に対して何ら工程
の増加を招くことなく現状の半導体装置の製造技術を用
いて製造することが可能になるという利点も生じる。

【００２８】次に、本発明の第２の実施の形態による空
間光変調器を図５を用いて説明する。図５は本実施の形
態による空間光変調器の構成を説明するための斜視図で
ある。図５に示す空間光変調器においても第１の実施の
形態における図１に示したのと同様に、半導体基板４表
面部に形成された絶縁層（図示せず）上の複数の行Ｒ１
〜Ｒｍと複数の列Ｃ１〜Ｃｎの各交差領域にミラーエレ
メントＭ（Ｒｍ，Ｃｎ）が形成され、全体としてマトリ
クス状のミラーアレイが構成されたものである。図５に
おいてはミラーエレメントＭのマトリクス配置の一部Ｍ
（Ｒ１，Ｃ１）〜Ｍ（Ｒ３，Ｃ３）のみを示している。

【００２９】各ミラーエレメントＭの構成について説明
する。第１の実施の形態における空間光変調器と同様の
材質あるいは、作用、機能等については説明を省略す
る。本実施の形態におけるミラーエレメントＭも、ミラ
ー１が対向する２辺でそれぞれ梁２、３に接続されて支
持されており、この梁２、３を介して基板４上に立てら
れた支柱５、６と接続されている。ミラー１を支持する
２つの梁２、３は基板４表面からほぼ同じ高さを有する
支柱５、６上に接続されている。従って、梁２、３の支
持部を結ぶ仮想直線ｌから基板４表面までの距離は何れ
のミラーエレメントＭにおいても同一である。

【００３０】以上のように各ミラーエレメントＭはそれ
ぞれ同一の機能を有する構成要素から成り立っている
が、本実施の形態による空間光変調器は、複数のミラー
１が、梁２、３の支持部から基板４側傾斜端部までの長
さが異なる複数種類のミラー１を含んでいる点に特徴を
有している。図５において、Ｃ１列及びＣ３列にあるミ
ラーエレメントＭのミラー１は一辺の長さ（Ｌ１＋Ｌ
２）が１６μｍの正方形形状をしており、２本の梁２、
３の支持部を結ぶ仮想直線ｌからランディング電極９、
１０のいずれかと接触可能な辺の端部までの距離が等し
くなっている（Ｌ１＝Ｌ２＝８μｍ）。

【００３１】一方、Ｃ２列にあるミラーエレメントＭの
ミラー１は２つの梁２、３を結んだ仮想直線ｌと平行な
辺、すなわちランディング電極９、１０のいずれかと接
触可能な辺の長さが１６μｍであり、他方の辺、即ち梁
２、３でそれぞれ支持されている辺の長さ（Ｌ３＋Ｌ
４）が２０μｍである長方形形状をしている。そして、
２本の梁２、３の支持部を結ぶ仮想直線ｌからランディ
ング電極９、１０のいずれかと接触可能な辺の端部まで
の距離が異なっている（Ｌ３≠Ｌ４）点に特徴を有して
いる。本実施の形態においては、Ｌ３＝８μｍ、Ｌ４＝
１２μｍである。

【００３２】従って、オン状態では、全てのミラーが＋
１０°の傾斜角で傾き、オフ状態では、Ｃ１列及びＣ３
列のミラーでは−１０°の傾斜角となり、Ｃ２列のミラ
ーでは−６．７°の傾斜角が得られるようになってい
る。従って、光源からの光に対してミラーアレイ全体と
しては少なくとも３種類以上の偏向方向を与えることが
でき、さらにオン状態とオフ状態での偏向方向を任意に
変更させることができるようになる。

【００３３】図５の例では、Ｒ１行及びＲ３行のミラー
エレメントＭが「オン状態」であり、Ｒ２行のミラーエ
レメントＭが「オフ状態」である場合を示している。

【００３４】このように本実施の形態の空間光変調器に
よれば、複数のミラー１を、２本の梁２、３の支持部を
結ぶ仮想直線ｌから基板側傾斜端部までの長さと他方の
傾斜端部までの長さとが異なるミラー１（Ｃ２列のミラ
ー）を含むように構成しているので、仮想直線ｌから基
板側傾斜端部までの長さと他方の傾斜端部までの長さと
が異なるミラーエレメントＭは仮想直線ｌを軸に正負の
角度が異なる２種類の傾斜角を生じさせることができる
ようになる。従って、光源から本実施の形態による空間
光変調器に入射した光を多方向に偏向させることができ
るようになる。

【００３５】また、本実施の形態による空間光変調器に
おいても、その製造方法は第１の実施の形態で図４を用
いて説明したのと同様であり、従って、例えばミラーを
パターニングする際のマスクの形状が異なる以外は従来
のＤＭＤの製造方法と全く同様のプロセスを用いて製造
することができ、従来のＤＭＤの製造工程に対して何ら
工程の増加を招くことなく現状の半導体装置の製造技術
を用いて製造することが可能になるという利点も生じ
る。

【００３６】次に、本発明の第３の実施の形態による空
間光変調器を図６及び図７を用いて説明する。図６は本
実施の形態による空間光変調器の構成を説明するための
斜視図である。図６に示す空間光変調器においても第１
の実施の形態における図１に示したのと同様に、半導体
基板４表面部に形成された絶縁層（図示せず）上の複数
の行Ｒ１〜Ｒｍと複数の列Ｃ１〜Ｃｎの各交差領域にミ
ラーエレメントＭ（Ｒｍ，Ｃｎ）が形成され、全体とし
てマトリクス状のミラーアレイが構成されている。図５
においてはミラーエレメントＭのマトリクス配置の一部
Ｍ（Ｒ１，Ｃ１）〜Ｍ（Ｒ３，Ｃ３）のみを示してい
る。

【００３７】各ミラーエレメントＭの構成について説明
する。第１及び第２の実施の形態における空間光変調器
と同様の材質あるいは、作用、機能等については説明を
省略する。本実施の形態におけるミラーエレメントＭ
も、ミラー１が対向する２辺でそれぞれ梁２、３に接続
されて支持されており、この梁２、３を介して基板４上
に立てられた支柱５、６と接続されている。ミラー１を
支持する２つの梁２、３は基板４表面からほぼ同じ高さ
を有する支柱５、６上に接続されている。従って、梁
２、３の支持部を結ぶ仮想直線ｌから基板４表面までの
距離は何れのミラーエレメントＭにおいても同一であ
る。

【００３８】以上のように各ミラーエレメントＭはそれ
ぞれ同一の機能を有する構成要素から成り立っている
が、本実施の形態による空間光変調器は、上記第１及び
第２の実施の形態において説明したミラーエレメントＭ
を用い、それら複数のミラーエレメントＭの支柱５、
６、の配置をそれぞれ異ならせた点に特徴を有してい
る。つまり、第１及び第２の実施の形態における図１及
び図５に示すミラーエレメントＭでは、複数のミラー１
の仮想直線ｌが同一方向に並ぶようにミラーエレメント
Ｍを配置していたが、本実施の形態においては、複数の
ミラー１の仮想直線ｌが任意の異なる方向に向くように
各ミラーエレメントＭを基板４上で所定量回転させて配
置している。

【００３９】こうすることにより各ミラーエレメント毎
に所望の反射角と反射方向を与えることができ、光源か
らの光の反射光を高い自由度で任意の方向に偏向させる
ことができるようになる。

【００４０】なお、本実施の形態にけるミラーエレメン
トの構成要素であるアドレス電極７、８、ランディング
電極９、１０も各ミラーエレメントＭ毎に所望の角度回
転して配置される。図７は本実施の形態による空間光変
調器の主としてアドレス電極７、８の形状及び配置を示
す平面図である。各ミラーエレメントＭを基板４上で所
定量回転させて配置するために、図７に例示するように
基板４上のアドレス電極７、８も所定量回転させた所定
位置に形成している。このようにアドレス電極７、８を
配置しても、下層のアドレス回路との電気的接続を確保
するコンタクトホール２２、２３の位置は変更させるこ
となく、アドレス電極７、８とコンタクトホール２２、
２３間を図示のようにリード配線で接続するようにして
いる。

【００４１】本実施の形態による空間光変調器において
も、その製造方法は第１の実施の形態で図４を用いて説
明したのと同様であり、従って、例えばミラーをパター
ニングする際のマスクの形状が異なる以外は従来のＤＭ
Ｄの製造方法と全く同様のプロセスを用いて製造するこ
とができ、従来のＤＭＤの製造工程に対して何ら工程の
増加を招くことなく現状の半導体装置の製造技術を用い
て製造することが可能になるという利点も生じる。

【００４２】本発明は、上記実施の形態に限らず種々の
変形が可能である。例えば、上記実施の形態において
は、ミラーの両端を支持してねじりモーメントを受ける
２本の梁が形成されている空間光変調器（ＤＭＤ）につ
いて説明したが、本発明はこれに限ることなく、例えば
ミラーの一端を支持して曲げモーメントを受けて撓む１
本の梁が形成されているＤＭＤにも当然応用することが
可能である。

【００４３】また上記実施の形態において、ミラーエレ
メントＭのミラーの大きさが異なると１エレメント当た
りの反射光量も異なることになるが、ミラーのランディ
ング電極に接触する辺の長さを変化させたり、ミラーの
一部を反射防止膜等で被覆したりすることにより各ミラ
ーエレメント当たりの反射光量を調整し、均一化するこ
とは可能である。

【００４４】

【発明の効果】以上の通り、本発明によれば、複数のミ
ラーが基板から所定の高さに位置する梁に支持されてい
ても、梁の支持部から基板側傾斜端部までの長さが異な
る複数種類のミラーにより種々の傾斜角度を得ることが
できるようになるので、光源から空間光変調器に入射し
た光を種々の任意の方向に偏向させることができるよう
になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態による空間光変調器
の構成を示す斜視図である。

【図２】本発明の第１の実施の形態による空間光変調器
におけるミラーエレメントＭの１つを側面から見た概略
図である。

【図３】本発明の第１の実施の形態による空間光変調器
における２つのミラーエレメントＭを側面から見た概略
図である。

【図４】本発明の第１の実施の形態による空間光変調器
の製造方法を説明する図である。

【図５】本発明の第２の実施の形態による空間光変調器
の構成を示す斜視図である。

【図６】本発明の第３の実施の形態による空間光変調器
の構成を示す斜視図である。

【図７】本発明の第３の実施の形態による空間光変調器
における主としてアドレス電極の形状及び配置を示す平
面図である。

【図８】従来のＭＤＭの構成を示す斜視図である。

【符号の説明】

１、１９ ミラー ２、３、１８ 梁 ４ 基板 ５、６、１７ 支柱 ７、８、１４ アドレス電極 ９、１０ ランディング電極 １１ 光源 １５ 絶縁層 １６ 犠牲層 ２０ 電極層 ２２ コンタクトホール

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】基板上に設けられた複数の支柱にそれぞれ
   接続され、前記基板から所定の高さで前記基板にほぼ水
   平に張り出した複数の梁と、 前記複数の梁にそれぞれ支持され、前記基板との間に生
   じさせた静電引力による前記梁の変形により傾斜する複
   数のミラーとを有する空間光変調器において、 前記複数のミラーは、前記梁の支持部から基板側傾斜端
   部までの長さが異なる複数種類のミラーを含んでいるこ
   とを特徴とする空間光変調器。
2. 【請求項２】請求項１記載の空間光変調器において、 前記複数のミラーの各々は、前記複数の梁のうち所定の
   ２本の梁により支持され、前記静電引力により当該２本
   の梁にねじれを生じさせて傾斜し、前記基板側傾斜端部
   が前記基板上の所定の接触面に接触することを特徴とす
   る空間光変調器。
3. 【請求項３】請求項２記載の空間光変調器において、 前記複数のミラーは、前記２本の梁の支持部を結ぶ仮想
   直線から前記基板側傾斜端部までの長さと他方の傾斜端
   部までの長さとが等しいミラーを含んでいることを特徴
   とする空間光変調器。
4. 【請求項４】請求項２記載の空間光変調器において、 前記複数のミラーは、前記２本の梁の支持部を結ぶ仮想
   直線から前記基板側傾斜端部までの長さと他方の傾斜端
   部までの長さとが異なるミラーを含んでいることを特徴
   とする空間光変調器。
5. 【請求項５】請求項２記載の空間光変調器において、 前記複数のミラーは、前記２本の梁の支持部を結ぶ仮想
   直線が同一方向に並ぶように配置されていることを特徴
   とする空間光変調器。
6. 【請求項６】請求項２記載の空間光変調器において、 前記複数のミラーは、前記２本の梁の支持部を結ぶ仮想
   直線が異なる方向を向くように配置されていることを特
   徴とする空間光変調器。