KR100949845B1 - 마이크로 광 변조기 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 적어도 하나의 광 투과 경로(23)와, 상기 광 투과 경로(23)를 거쳐 투과된 광의 변조를 위해 배치된 적어도 하나의 제어가능 셔터(11, 16)를 포함하고, 상기 광 투과 경로의 적어도 일부는 반투명(translucent) 고상 재료를 포함하며, 상기 광 투과 경로의 상기 적어도 일부는 상기 적어도 하나의 제어가능 셔터(11, 16)가 고정되는 기판의 필수 부재(integral part)인 마이크로 광 변조기 장치(10)에 관한 것이다.

Description

마이크로 광 변조기 장치{Micro light modulator arrangement}

본 발명은 마이크로 광 변조기 장치에 관한 것이다.

공간 광 변조기(spatial light modulator : SLM)는 응용 분야가 넓다. 광감응성 미디어, 다양한 디스플레이, 스크린 및 간판의 점 노출(dotwise exposure), 그리고 전자통신 산업 안의 광 라우팅을 위한 광 변조가 그 예이다. 광 변조는 광섬유 혹은 광도파로도 이용하는 시스템 안에서 빈번하게 수행된다.

SLM은 사용되는 파장 범위에 최적화되어 왔거나 최적화될 수 있다. 예를 들어, UV-광에 최적화된 시스템이 있는가 하면 가시광에 최적화된 시스템도 있다.

기본적으로, SLM에는 두 가지 종류가 있다. 반사형 변조기와 투과형 변조기이다. 과거 수 년 동안 마이크로-광-전기-기계 시스템(micro-opto-electro-mechanical system : MOEMS) 기술을 이용한 SLM 설계 및 제조에 대해 방대한 양의 연구가 할애되었다.

MOEMS 기술에서 만들어진 반사형 SLM은 미세한 거울 어레이에 기초한 경우가 많은데 거울을 잘 정의된 위치로 기울임으로써 광 라우팅을 하거나 온-오프 스위치할 수 있다. TI는 고화질 텔레비전(HDTV), 디지털 영사기, 홈 시네마 및 수많은 다른 응용분야를 위해 개발되었거나 개발되고 있는 DLP 기술을 가지고 있어 이 분 야에서는 선두이다. 오늘날 그들은 디지털 영사기의 광 엔진의 공급자로서의 선두 위치에 있다. 그러나, 캘리포니아의 Silicon Light Machine으로부터의 격자 광 밸브(grating light valve : GLV) 기술과 같은 다른 반사형 기술 또한 존재한다.

반사형 시스템은 광학 교차장(optical cross field) 안의 대량의 광섬유/채널 사이의 광신호 라우팅에 이용되는 기술이기 때문에, 전자통신 산업에서도 우세한 기술이다. 반사형 기술을 이용함으로써, 이러한 라우팅은 최소의 광손실을 가지고 수행될 수 있다. 거의 모든 주요 전자통신 공급자들은 자체적으로 또는 파트너와 협력하여 이러한 광 라우터의 개발과 제조에 많은 노력을 기울이고 있다.

그러나, 많은 응용에 있어서, 투과형 SLM을 사용하는 것이 반사형 시스템을 사용하는 것보다 우월하다. 투과형 시스템이 동일한 광원에 대해 반사형 시스템보다 많은 광의 투과를 가능케 하는 응용분야가 있고, 반사형 시스템 대신에 투과형 시스템을 사용함으로써 투과형 시스템의 정렬 및 조립이 용이해지는 몇몇의 응용분야도 있다.

종래 MOEMS계 SLM의 문제는 변조기 제조에 막대한 공정이 개입된다는 것이다. 이 문제는 특히 웨이퍼 기판 위에 움직이는 부재, 예를 들어 셔터 블레이드를 설치할 때에 중요하다.

이러한 SLM 제조에 관련된 다른 중요 문제는 물리적인 크기는 말할 것도 없고, 광학 시스템의 정렬, 셔터 장치의 씰링, 부품 비용, 복잡성이다.

본 발명은 이러한 문제를 해결한다.

본 발명은 적어도 하나의 광 투과 경로(23)와, 상기 광 투과 경로(23)를 거쳐 투과된 광의 변조를 위해 배열된 적어도 하나의 제어가능 셔터(11, 16)를 포함하고, 상기 광 투과 경로의 적어도 일부는 반투명(translucent) 고상 재료를 포함하며, 상기 광 투과 경로의 상기 적어도 일부는 상기 적어도 하나의 제어가능 셔터(11, 16)가 고정되는 기판의 필수 부재(integral part)인 마이크로 광 변조기 장치(10)에 관한 것이다.

본 발명에 따른 몇 개의 변조기로 된 장치는 공간 광 변조기라고 지칭될 수 있다.

본 발명에 따르면, 바람직하게도, 셔터가 고정되는 기판을 통한 투과 경로가 물질 자체 안으로 진행할 수 있다. 따라서, 홀(hole)이나 다른 타입의 투과 경로 공동(cavity)을 만드는 대신, 기판 자체가 변조기를 통한 광 투과를 위해 적용될 수 있다.

일반적으로, 이러한 기판은 마이크로 시스템 기술 용어에 잘 알려진 웨이퍼를 포함한다. 다시 말해, 웨이퍼는 다양한 마이크로 시스템 부품을 위한 기초로 사용되는 얇은 물질 조각이다.

따라서, 본 발명에 따르면 홀 식각은 완전히 또는 부분적으로 생략할 수 있다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 광 투과 경로는 상기 광 변조기가 고정되는 기판의 필수적 부분을 형성한다.

결합된 셔터 지지대와 광 투과 경로로서 유리, 퓨즈드 실리카, 파이렉스 등 의 몇 가지 기판 타입이 적용될 수 있다.

본 발명에 따른 변조기는 기술분야에서 마이크로-광-전기-기계 시스템(MOEMS) 기술이라고 일반적으로 지칭될 수 있다.

상기 광 투과 경로의 상기 적어도 일부가 마이크로 렌즈 장치(122)의 일부를 포함할 때에, 본 발명의 다른 바람직한 실시예가 달성된다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 상기 변조기 장치는 마이크로 렌즈 장치 상에 직접적으로 고정될 수 있다.

이 바람직한 실시예에 따르면, 매우 소형의 마이크로 광 변조기 장치를 얻을 수 있다.

상기 마이크로 렌즈 장치(122)가 상기 광 투과 경로(23)를 통해 입사광을 상기 적어도 하나의 제어가능 셔터로 가이딩할 수 있을 때에, 본 발명의 다른 바람직한 실시예를 얻는다.

본 발명에 따르면, 입사광은 단순히 광-에미터로부터 발광되어 셔터 장치로 가이딩된 광, 다시 말해 변조되지 않은 광을 가리킨다. 이 바람직한 실시예에 따르면, 마이크로 렌즈 장치는 전형적으로 단일 변조기 셔터 쪽으로, 마이크로 변조기 시스템 안으로의 광 주입에 적용될 수 있다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 마이크로 렌즈 장치는 예를 들어 포커싱에 의해 제어가능 셔터 상으로 광 주입을 할 수 있는데, 이것은 변조기의 입력 상에 광손실을 감소시킨다.

상기 마이크로 렌즈 장치(122)가 출사광을 상기 광 투과 경로(23)를 통해 상 기 적어도 하나의 제어가능 셔터로부터 가이딩할 수 있을 때에, 본 발명의 다른 유리한 실시예를 얻는다.

이 실시예에 따르면, 출사광은 단순히 변조기 장치에 의해 변조되어 일종의 변조 광 수용 장치, 예를 들어 광감응성 표면, 다른 렌즈 장치, 인쇄 플레이트, 디스플레이, 다수의 구심 제어 섬유 등으로 가이딩된 변조 광을 가리킨다.

다시 말해, 출사광은 변조기 장치에 의해 변조되어 이제 반드시 다른 시스템으로 "주입"되어야 하는 광으로 여겨질 수 있다. 이 시스템은 최종 조명 장치 또는 일종의 광 투과 또는 광 적응(adaptation) 장치를 포함할 수 있다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 마이크로 렌즈 장치는 예를 들어 거기에 커플링된 섬유 안으로의 광 주입, 광 투사 표면 상으로 변조광의 포커싱 등을 할 수 있다.

상기 광 투과 경로의 신장부(extension)가 적어도 100 마이크로미터, 바람직하게는 적어도 150 마이크로미터의 반투명 셔터 기판을 포함할 때에, 본 발명의 다른 유리한 실시예를 얻는다.

본 발명에 따르면, 광 투과 경로를 형성하는 반투명 기판의 신장부는 50 마이크로미터 미만, 바람직하게는 100 마이크로미터 미만으로는 되지 않아야 한다. 이는 기판이 셔터(변조기 부품)의 지지 또한 수월하게 해야 하기 때문이다.

상기 광 투과 경로의 상기 적어도 일부의 신장부가 3000 마이크로미터, 바람직하게는 2000 마이크로미터를 넘지 않는 반투명 셔터 기판을 포함할 때에 본 발명의 다른 유리한 실시예를 얻는다.

이 최대 길이는 부분적으로는 변조기의 제조 동안에 과도한 두께가 취급이 어렵기 때문에 그리고 부분적으로는 광 경로 안으로 그리고 그것을 통해 광을 가이딩하는 데에 포커싱 광학이 적용되면 투과 경로 안의 광손실이 전형적으로 증가하기 때문에 정해진다.

상기 광 투과 경로의 상기 적어도 일부의 신장부가 적어도 200 마이크로미터, 바람직하게는 적어도 250 마이크로미터의 고상 재료를 포함할 때에, 본 발명의 다른 유리한 실시예를 얻는다.

본 발명의 다른 바람직한 실시예에 따르면, 손실, 포커싱 등에 대해 원하는 광 투과 특성을 유지하면서 제조 동안에 광 경로를 형성하는 웨이퍼를 제어하기가 어렵기 때문에, 반투명 고상 재료를 포함하는 투과 경로는 적어도 50 내지 200 마이크로미터이어야 한다. 더군다나, 웨이퍼는 제조 동안에 파손될 수 있다.

상기 광 투과 경로(23)가 상기 적어도 하나의 제어가능 셔터가 고정되는 기판의 일부인 경우, 본 발명의 다른 유리한 실시예를 얻는다.

본 발명의 다른 바람직한 실시예에 따르면, 투과 경로는 예를 들어 변조기의 움직일 수 있는 구조가 세워지는 웨이퍼의 일부를 형성한다.

이 바람직한 실시예에 따르면, 셔터 플랫폼이라고도 불려지는, 변조기 기판 안의 물리적인 홀을 생략할 수 있다.

상기 셔터가 전기적 기동 수단(electrical activation means)에 의해 제어될 때에 본 발명의 더 유리한 실시예를 얻는다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 변조기는 적당한 전기적 제어 신호, 예를 들어 종래의 RIP 데이터 처리 기술에 의해 성립된 펄스에 의해 기동된다.

상기 셔터가 적어도 두 위치 사이에서 움직일 수 있는 기계적 블레이드를 포함하고, 상기 적어도 두 위치 중 어느 하나 안의 상기 블레이드가 상기 광 투과 경로(23)의 상기 적어도 일부를 거친 광 투과를 차단할 때에, 본 발명의 다른 유리한 실시예를 얻는다.

상기 셔터 블레이드가 상기 투과 경로를 형성하는 상기 기판에 대하여 슬라이딩 이동을 수행할 때에, 본 발명의 다른 유리한 실시예를 얻는다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 슬라이딩 이동이 바람직한데, 이는 이러한 셔터 블레이드가 현존 MEMS 공정 기술에 의해 비교적 간단하게 설치될 수 있기 때문이다.

상기 변조기가 적어도 하나의 마이크로 렌즈 장치(122)를 포함할 때에, 본 발명의 다른 유리한 실시예를 얻는다.

상기 마이크로 렌즈 장치가 상기 변조기의 광 입력을 형성할 때에, 본 발명의 다른 유리한 실시예를 얻는다.

상기 변조기가 상기 적어도 하나의 마이크로 렌즈 장치와 상기 적어도 하나의 광 투과 경로를 거쳐 상기 변조기의 출력으로의 광 투과를 위해 배열된 광-발광 수단을 포함할 때에, 본 발명의 다른 유리한 실시예를 얻는다.

상기 광-발광 수단이 적어도 하나의 UV 광원을 포함할 때에, 본 발명의 다른 유리한 실시예를 얻는다.

본 발명에 따라 가시광도 이용될 수 있음을 주목하여야 한다.

상기 광-발광 수단이 적어도 하나의 레이저 광-에미터를 포함할 때에, 본 발명의 다른 유리한 실시예를 얻는다.

상기 셔터가 적어도 하나의 이동 경로를 따라 적어도 두 위치 사이에서 움직일 수 있는 적어도 하나의 블레이드를 포함하고, 상기 마이크로셔터가 상기 적어도 두 위치 사이에서 상기 적어도 하나의 블레이드의 이동을 기동시키고 상기 적어도 두 위치 중 어느 하나 안에 상기 적어도 하나의 블레이드를 위치시키는 전극 수단을 포함하며, 상기 전극 수단이 상기 적어도 하나의 블레이드 및 상기 적어도 두 위치 중 어느 하나 안의 빔과 닿지 않게 배열되어 있을 때에, 본 발명의 다른 유리한 실시예를 얻는다.

상기 반투명 광 투과 경로가 상기 적어도 하나의 마이크로 렌즈의 일부를 형성할 때에, 본 발명의 다른 유리한 실시예를 얻는다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 마이크로 렌즈는 변조기의 광 투과 경로에 집적되어, 극도로 소형인 디자인을 가능케 한다.

상기 광 변조기가 적어도 하나의 반투명 기판 상에 위치해 있고 상기 광 변조기가 상기 광 투과 경로(23)의 상기 적어도 일부를 따라 상기 적어도 하나의 반투명 기판을 통한 광 변조를 위해 배열되어 있을 때에, 본 발명의 다른 유리한 실시예를 얻는다.

상기 기판이 적어도 하나의 광 투과 경로(23)를 형성하고, 적어도 하나의 마이크로 렌즈를 형성할 때에, 본 발명의 다른 유리한 실시예를 얻는다.

상기 적어도 하나의 마이크로 렌즈가 상기 적어도 하나의 마이크로-셔터 상 에 광을 포커싱할 때에, 본 발명의 다른 유리한 실시예를 얻는다.

상기 마이크로 광 변조기가 적어도 하나의 다른 마이크로 렌즈 세트를 포함할 때에, 본 발명의 다른 유리한 실시예를 얻는다.

상기 적어도 하나의 다른 마이크로 렌즈 세트가 적어도 하나의 개별층(separate layer)으로서 배열되어 있을 때에, 본 발명의 다른 유리한 실시예를 얻는다.

상기 반투명 고상 재료가 퓨즈드 실리카를 포함할 때에, 본 발명의 다른 유리한 실시예를 얻는다.

쿼츠라고도 불릴 수 있는 퓨즈드 실리카는 자외선(UV) 파장에서도 기판을 통해 광이 투과되는 동안 매우 제한적인 진동의 감폭(damping)을 보이기 때문에 유리하다.

상기 반투명 고상 재료가 유리, 예를 들어 파이렉스를 포함할 때에, 본 발명의 다른 유리한 실시예를 얻는다.

파이렉스 또는 파이렉스계 유리는 특히 UV 광 이상의 파장을 가지는 광에 대해 매우 제한적인 진동의 감폭을 보이기 때문에 유리하다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 보로플로트(borofloat) 기판이 유리 기판으로 사용된다.

파이렉스 또는 파이렉스계 유리는 또한 예를 들어 Si-셔터와 유리 기판을 결합할 때에 양극 접합(anodic bonding)을 수월케 한다.

뿐만 아니라, 마이크로 렌즈를 제조하는 몇 가지 방법은 낮은 유리 전이 온 도를 가진 유리를 필요로 한다.

다른 타입의 유리 기판이 본 발명에 따라 적용될 수 있다.

상기 반투명 고상 재료가 폴리머를 포함할 때에, 본 발명의 다른 유리한 실시예를 얻는다.

본 발명에 따르면, PMMA(PolyMethylMetAcrylate), PC(Polycarbonate), Epon SU-8(Epoxy-based photoresist) 등의 폴리머가 반투명 셔터 지지 기판으로 적용될 수 있다.

PMMA와 PC는 비교적 저가이고 기계적 펀칭이나 핫 엠보싱(hot embossing), 주입 몰딩, 스템핑 등에 의한 복제 공정에 매우 적당하다.

Epon SU-8은 굴절률이 높아 유리하며 따라서 마이크로 렌즈에 매우 적당하다.

상기 마이크로 광 변조기 장치가 적어도 하나의 이동 경로(MP)를 따라 적어도 두 위치 사이에서 움직일 수 있는 적어도 하나의 블레이드(16)와, 상기 적어도 두 위치 사이에서의 상기 적어도 하나의 블레이드(16)의 이동을 기동시키고 상기 적어도 두 위치 중의 어느 하나 안에 상기 적어도 하나의 블레이드(16)를 위치시키는 전극 수단(12, 13)을 포함하고, 상기 전극 수단(12, 13)은 상기 블레이드가 상기 적어도 하나의 이동 경로(MP)를 따라 이동할 때에 상기 적어도 하나의 블레이드(16)와 닿지 않게 배열되어 있을 때에, 본 발명의 다른 유리한 실시예를 얻는다.

이러한 본 발명의 바람직한 "비접촉" 실시예에 따르면, 전극 또는 블록에의 들러붙음(sticking)을 방지할 수 있다.

상기 연결부(connection portion)가 적어도 하나의 빔(11)을 포함하고, 상기 적어도 하나의 블레이드가 유리 웨이퍼와 같은 반투명 기판을 포함하는 마이크로셔터 플랫폼(microshutter platform : MSP) 상에 설치되어 있을 때에, 본 발명의 다른 유리한 실시예를 얻는다.

상기 적어도 두 위치가 상기 적어도 하나의 블레이드(SB)가 적어도 하나의 전기자기 광 투과 경로(TP)의 차단을 정의하는 적어도 하나의 위치를 포함할 때에, 본 발명의 다른 유리한 실시예를 얻는다.

상기 셔터 블레이드(SB)가 고정 수단(15)에 의해 (마이크로) 셔터 플랫폼(MSP) 상에 고정되어 있으며, 상기 적어도 하나의 투과 경로(TP)가 상기 고상 반투명 투과 경로(23)를 따라 상기 마이크로 셔터 플랫폼(MSP)을 통해 신장되어 있으며, 상기 적어도 하나의 투과 경로가 마스킹에 의해 적어도 부분적으로 정의된 상기 셔터 플랫폼을 통해 전기자기 광을 가이딩할 때에, 본 발명의 다른 유리한 실시예를 얻는다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 마이크로 광 변조기 장치는 복수개의 광 변조기를 포함하고, 매우 고밀도의 변조기를 얻을 수 있다.

뿐만 아니라, 본 발명은 본 발명에 따른 마이크로 광 변조기를 포함하는 씰링 장치에 관한 것으로, 상기 씰링은 상기 광 투과 경로의 상기 적어도 일부를 포함한다.

본 발명에 따른 씰링의 중요한 장점은 셔터 메카닉스, 예를 들어 움직이는 빔(moving beam)과 셔터 부품, 예를 들어 셔터 블레이드, 가 반투명 기판을 형성하 는 광 투과 경로에 의해 완전히 또는 부분적으로 봉입(encapsulate)될 수 있다는 데에 있다.

씰링은 움직이는 부재를 예컨대, 파티클, 습기 및 불순물로부터 보호할 수 있다.

상기 씰링이 적어도 하나의 마이크로 렌즈 장치(121)를 더 포함할 때에, 본 발명의 소형이고 유리한 실시예를 얻는다.

본 발명에 따르면, 집적된 마이크로 렌즈는 유리하게 씰링 또는 씰링의 일부를 형성할 수 있다.

상기 씰링이 상기 적어도 하나의 제어가능 셔터(11, 16)를 에워쌀 때에 본 발명의 유리한 실시예를 얻는다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 씰링의 주요 부품은 마이크로 렌즈 장치와 반투명 기판의 광 투과 경로를 형성할 수 있다.

도 1a는 본 발명에 따른 마이크로-기계 비접촉 셔터를 도시한다.

도 1b와 도 1c는 블레이드를 이동시킬 때에 도 1a의 (마이크로) 기계 셔터의 동적 특성을 도시한다.

도 2a 내지 도 2c는 도 1 및 도 3 내지 도 6에 도시된 개개의 변조기의 각 투과 경로의 다른 단면의 특성을 도시한다.

도 3 내지 도 6은 본 발명의 다양한 실시예를 도시한다.

도 7은 본 발명에 따른 셔터 어레이를 도시한다.

도 8a 내지 도 8d는 본 발명에 따른 다양한 셔터 블레이드 모양을 도시한다.

도 9a 내지 도 9c는 본 발명의 다른 소형 실시예를 도시한다.

도 1a는 본 발명에 따른 마이크로 셔터를 도시한다.

도시된 셔터는 반투명 셔터 플랫폼, 예컨대 웨이퍼 상에 고정된 다수의 셔터 부품을 포함한다.

셔터 웨이퍼를 통해 전기자기 광을 가이딩하기 위한 투과 경로(23)(도 2a 참조)가 반투명 셔터 플랫폼의 마스킹 안의 홀(14)에 의해 설치된 투과 경로에 의해 정의되어 있다. 전기자기 광은 비가시광, 예를 들어 열-파(heat-wave) 빔 또는 UV 광을 포함할 수 있다.

따라서, 플랫폼을 관통하는 종래의 홀이 생략될 수 있다.

도시된 주요 부품은 셔터 플랫폼에 고정된 전극(12, 13)을 포함한다.

셔터 빔(11)은 일단부의 고정점(fastening point)(15)에서는 플랫폼에 고정되어 있고, 다른 단부에서는 셔터 블레이드(16)에 맞춰져 있다. 셔터 블레이드는 개별 제어가능한 전극(12, 13)의 기동에 의해 홀 마스킹(14)에 의해 정의된 광 투과 경로에 대해 상대적으로 움직일 수 있다.

도시된 셔터 블레이드(16)는 앵커링(anchoring)(15)에 의해 공급 라인에 전기적으로 연결되어 있다.

다른 셔터 블레이드(16)의 디자인에 관한 세부 설명은 도 8a 내지 도 8d를 참조하여 논의될 것이다.

셔터의 움직이는 부재들, 예를 들면, 블레이드는, 상기 움직이는 부재의 전기적 전위에 쉴딩(17, 18)을 연결함으로써, 전극들에 연결되는 공급 라인으로부터 전기자기적으로 차폐된다.

도 1b와 도 1c는 도 1a의 셔터의 기본적인 동적 특성을 도시한다.

도 1b에서, 전극(12)이 기동되고 셔터 블레이드(16)가 좌측으로 이동하여, 마스킹 홀(14)에 의해 정의된 광 투과 경로를 개방 상태로 만든다.

셔터 블레이드(16)의 정적 위치는 전극(12)에 의해 정의된다.

일단 전극이 기동되면 셔터 블레이드와 전극(12)의 공급 라인 사이에 성립된 전기자기력에 의해 셔터 블레이드(16)가 끌어당겨지는 것을 좌측 쉴딩(17)이 방지함을 주목하라.

도 1c에서, 전극(13)이 기동되고 셔터 블레이드(16)가 우측으로 이동하여, 마스킹 홀(14)에 의해 정의된 광 투과 경로를 차단한다.

셔터 블레이드(16)의 정적 위치는 전극(13)에 의해 정의된다.

일단 전극이 기동되면 셔터 블레이드(16)와 전극(13)의 공급 라인 사이에 성립된 전기자기력에 의해 셔터 블레이드(16)가 끌어당겨지는 것을 우측 쉴딩(18)이 방지함을 주목하라.

도시된 셔터는 전극(12, 13)의 적절한 전기적 기동에 의해 변조될 수 있다.

셔터 블레이드(16)가 이동하는 경로가 빔(11)과 고정점(15)에 의해 정의됨을 주목하라.

뿐만 아니라, 전극이 도 1b와 도 1c에 도시된 두 위치(온-오프) 안의 셔터 블레이드에 대해 닿지 않기 때문에, 고정된 전극과 움직이는 셔터 블레이드(16) 사이의 들러붙음이나 단락을 방지할 수 있음을 주목하여야 한다.

그렇기 때문에, 셔터의 주된 온-오프 위치 안에 셔터 블레이드의 유지를 위한 목적으로 디자인함에 있어 기계적 스토퍼 등이 기본적으로 생략될 수 있다.

그러나, 본 발명의 사상에 속하는 몇 가지 디자인에 있어서, 경우에 따라서는 셔터 블레이드가 목적하는 바보다 더 움직이는 것, 예를 들어 셔터 블레이드가 전극(12, 13)과 셔터 블레이드(16)로 일부러 정의한 위치를 지나치는 것을 방지하기 위해 스토퍼가 적합할 수 있다.

그렇기 때문에, 일반적인 사용 중에는, 움직이는 셔터 블레이드(16), 빔(11) 및 고정된 전극 또는 기계적인 스토퍼 사이에 접촉이 성립되지 않는다.

도 3은 본 발명의 다른 실시예를 도시한다.

기본적인 부품은 도 1a의 부품과 동일하지만 개별 전극(12, 13)이 전극 세트(32)(두 개)와 전극 세트(33)(두 개)로 대체된 것이다.

그렇기 때문에, 도시된 실시예에 따르면, 셔터 블레이드(36)의 이동이 보다 효율적으로 제어될 수 있고(예를 들어 전극에 적당한 제어 신호를 인가함으로써 블레이드(36)의 가속이 제어됨), "정적(static)" 위치가 이제는 적어도 네 개이다(즉, 상기 전극들에 적합한 제어 신호들이 인가됨).

도 4는 본 발명의 다른 실시예를 도시한다.

기본적인 부품은 도 1a의 부품과 동일하지만 단일 빔(11)이 두 개의 빔을 포함하는 빔 구조(41)로 대체된 것이다.

이중 빔 구조는 빔의 이동 모드를 제어하는 데에 적용될 수 있다.

도 5는 본 발명의 다른 실시예를 도시한다.

기본적인 부품은 도 1a의 부품과 동일하지만 두 개의 앵커링 지점(55)을 가짐을 특징으로 한다.

그렇기 때문에, 셔터 구조의 전체 면적이 상당히 감소될 수 있다.

빔의 열 팽창을 상쇄하는 것과 같은 다른 장점도 도입될 수 있는데, 빔의 열 팽창은 (상쇄되지 않으면) 블레이드(56)와 전극(52, 53) 사이의 단락에 이르게 할 수 있다.

도 6은 본 발명의 다른 실시예를 도시한다.

도시된 셔터는 웨이퍼와 같은 셔터 플랫폼에 고정된 다수의 셔터 부품을 포함한다.

셔터를 관통하는 전기자기 광 투과 경로는 홀(64)에 의해 정의되어 있다. 전기자기 광은 비가시광, 예를 들어 적외선 광 등을 포함할 수 있다.

도시된 주요 부품은 셔터 플랫폼에 고정된 전극(62, 63)을 포함한다.

셔터 빔(61)은 일단부의 고정 점(65)에서는 플랫폼에 고정되어 있고, 다른 단부에서는 셔터 블레이드(66)에 맞춰져 있다. 셔터 블레이드는 개별 제어가능한 전극(62, 63)의 기동에 의해 홀(64)에 의해 정의된 광 투과 경로에 대해 상대적으로 움직일 수 있다.

도 8a 내지 도 8d를 참조하여 다른 적용 가능한 셔터 블레이드(66) 디자인의 세부 사항을 설명할 것이다.

셔터의 상기 움직이는 부품들, 예를 들면, 블레이드는 전극(62, 63)의 공급 라인에 대해 쉴딩(67, 68)에 의해 전기자기적으로 차폐된다.

도 1b와 도 1c는 셔터 블레이드(66)의 기본적인 동적 특성을 도시한다. 그러나, 도 1a와 도 6의 셔터의 전극 구조와 전극의 기동 사이에 중요한 차이가 관찰된다.

셔터 블레이드(66)의 정적 위치는 여전히 전극(62, 63)에 의해 정의된다. 그러나, 양단 위치 사이의 전이는 이제 세 개의 전극(62, 63)에 의해 제어된다.

기본적으로, 중심 전극(63)이 온-위치에서 오프-위치로 또는 그 반대로 전이를 시발하는 데에 적용될 수 있다.

이러한 세 개의 전극 구조가 하나의 동일 드라이버에 의한 전극(62) 제어를 수월케 함을 주목하여야 한다. 상기 동일 전극 드라이버는 또한 전체 셔터 어레이(예를 들어 도 6에 도시된 것과 같은 구조의 어레이)의 모든 전극을 제어하는 데에 이용될 수 있다.

전극이 기동되면 셔터 블레이드와 전극(62)의 공급 라인 사이에 성립된 전기자기력에 의해 셔터 블레이드(66)가 끌어당겨지는 것을 쉴딩(67, 68)이 방지함을 주목.

도 1a 내지 도 1c 및 도 3 내지 도 6의 상술한 셔터의 주된 전극이 모든 의도된 위치, 예를 들어 도 1b와 도 1c에 도시된 온-오프 위치 안의 셔터 블레이드에 대해 닿지 않기 때문에, 고정된 전극과 움직이는 셔터 블레이드 사이의 들러붙음이나 단락을 방지할 수 있음을 주목하여야 한다.

그렇기 때문에, 셔터의 주된 온-오프 위치 안에 셔터 블레이드의 유지를 위한 목적으로 디자인함에 있어 기계적 스토퍼 등이 기본적으로 생략될 수 있다.

그러나, 본 발명의 사상에 속하는 몇 가지 디자인에 있어서, 경우에 따라서는 셔터 블레이드가 목적하는 바보다 더 움직이는 것, 예를 들어 셔터 블레이드가 전극과 셔터 블레이드에 의해 일부러 정의한 위치를 지나치는 것을 방지하기 위해 스토퍼도 적합할 수 있다.

그렇기 때문에, 일반적인 사용 중에는, 움직이는 셔터 블레이드/빔 구조 및 고정된 전극 또는 기계적인 스토퍼 사이에 접촉이 성립되지 않는다.

도 8a 내지 도 8d는 본 발명의 실시예들에 따른 다양한 셔터 블레이드(16) 디자인을 도시한다.

본 발명의 바람직한 실시예에서의 셔터 블레이드(16)의 "모서리"는 블레이드의 크기와 중량을 최소화하기 위해 곡선 처리되거나 둥글어야 함을 주목해야 한다.

중량/형성에 대해 최적 블레이드 디자인은 관련 전극에 의해 일단 기동되면 블레이드의 빠르고 용이한 가속을 수월케 한다.

여전히, 블레이드가 관련 반투명 투과 경로를 덮거나 차단할 수 있어야함을 주목해야 하는데, 반투명 투과 경로는 본 발명에 따르면 반드시 원형일 필요는 없다.

다시 말해, 본 발명에 따르면, 셔터 기판 안의 광 투과 경로는 원할 경우 비-원형 단면을 가질 수 있다.

도 2a 내지 도 2c는 본 발명의 도시된 실시예에 따른 도 1 및 도 3 내지 도 6에 도시된 개개의 변조기의 각 투과 경로의 다른 단면의 특성을 도시한다.

도 2a 내지 도 2c는 예컨대 도 1 및 도 3 내지 도 7의 셔터 장치의, 예를 들면, 마스킹 홀(14, 34, 44, 54, 64)에 의해 정의된 다른 적용 가능한 투과 경로(TP)의 특징을 도시한다.

변조기 플랫폼을 관통해 반투명 투과 경로를 정의하는 도시된 마스킹 홀(14, 34, 44, 54, 64)이 도시된 원형 단면들 이외에 다른 적당한 모양을 가질 수 있음을 주목해야 한다.

홀(94)(홀(14, 34, 44, 54, 64)에 대응됨)은 마이크로셔터 플랫폼(MSP) 상단에 배열된 비-반투명 마스킹층(95) 안에 홀로서 설치되어 있다.

도시된 투과 경로(TP)는 본 발명의 바람직한 실시예를 대표한다.

도시된 투과 경로는 부분적으로 앞에 언급한 마스킹 홀 중 어느 하나에 의해 정의되고 광은 블레이드(SB)(예를 들어 전술한 블레이드(16, 36, 46, 56, 66) 중 어느 하나)에 의해 차단되거나 차단되지 않을 수 있다.

광은 반투명 셔터 플랫폼을 통해 투과될 수 있다.

청구항에 "상기 광 투과 경로의 상기 적어도 일부는 반투명 고상 재료를 포함하는"이라고 지칭되고 있는 도시된 실시예의 투과 경로(TP)의 유효 길이는 도 2a 및 도 2b의 변조기 플랫폼(MSP)의 두께로서 정의된다. 도 2c의 투과 경로의 길이는 변조기 플랫폼(MSP)의 두께와 반투명 고상 투과 경로의 일부를 형성하는 도시된 볼록 렌즈의 유효 길이를 더한 것으로 정의된다.

투과 경로는 바람직하게는 셔터 블레이드(SB)에 가장 가까운 홀의 좁은 부분과 원뿔 모양을 이룬다.

마스킹은 변조기 플랫폼의 입력 및/또는 출력 면에 선택적으로 위치할 수 있음을 주목하여야 한다.

그리고, 도 2c는, 변조기를 통한 광학 투과 경로가 출력 면에 마이크로 렌즈를 형성함으로써, 변조기를 통하여 셔터의 출력(예컨대 섬유 내부로, 또는 조명 표면 상에 직접) 적절하게 포커싱될 수 있는 광 투과를 수월케 할 수 있는 본 발명의 실시예를 도시한다.

상술한 투과 경로(TP)는 예컨대 도 9a 내지 도 9c에 도시된 실시예와 같은 다른 입력/출력 광학으로 보충될 수 있음을 주목하여야 한다.

도 9a 내지 도 9c는 본 발명의 다른 실시예들을 도시한다.

여기에 단면으로 도시된 실시예는 도 1 및 도 3 내지 도 6의 디자인과 조합될 수 있다.

도 9a는 본 발명의 다른 바람직한 실시예를 도시한다.

MOEMS 소자는 다수의 셔터 블레이드(124; 16)가 고정쇄(126; 15) 안에서 그 상부에 고정되는 마이크로 렌즈 장치(122)를 포함한다. 셔터 블레이드(124)는 역시 마이크로 렌즈 장치(122) 상에 고정된 전극(125)과 상호 작용한다.

마스킹(127)은 마이크로 렌즈 장치(122) 및 다른 마이크로 렌즈 장치(121)를 지나는 광 투과 경로를 부분적으로 정의한다. 마이크로 렌즈 장치(121)는 마이크 로 렌즈 장치(122)에 스페이서(128)에 의해 부착되어 있다.

도 9a의 마이크로 렌즈 장치(122)는 예컨대 조명 표면 상으로 출사광을 포커싱한다.

도시된 스페이서(128)는 예를 들어 50 마이크로미터의 유효 길이를 가질 수 있는데, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면 전형적으로 10 내지 100 마이크로미터 사이일 수 있다. 그러나, 예를 들어 변조기와 관련 광학계의 물성을 고려하여 스페이서 치수가 주의깊게 결정되어야 함을 고려하면 다른 치수도 적용할 수 있음을 주목하여야 한다.

도 9b는 상술한 시스템의 다른 변형예를 도시한다.

이 실시예에서, 광 투과 경로(TP)에 의해 아래로부터 셔터를 거쳐 광이 투과된다.

이 실시예에서, 마이크로 렌즈 장치(122)는 셔터 마스킹(127)을 통한 입사광을 포커싱하고, 마이크로 렌즈 장치(121)는 예를 들어 조명 표면으로 광을 가이딩한다. 그렇기 때문에, 마이크로 렌즈 장치(122)는 입력-광학계로 여겨질 수 있고, 마이크로 렌즈 장치(121)는 출력-광학계로 여겨질 수 있다.

도 9c에 본 발명의 다른 실시예가 도시되어 있다.

도시된 실시예에 따르면, 마스킹(127)이 마이크로 렌즈(122) 상의 광 투과 경로(TP)의 입력 상에 배열되어 있다.

그리고, 이 마스킹에 셔터 플랫폼(122) 반대편 상의 마스킹(130)이 부가될 수 있다.

이 실시예에서, 마이크로 렌즈 장치(121)는 셔터 마스킹(127, 130)을 통한 입사광을 포커싱한다.

상술한 소형 시스템의 기재로부터 플랫폼 상의 마스킹 또는 광학계의 구조가 본 발명의 범주 내에서 다양한 방법으로 적용될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

상술한 디자인의 다른 장점은 셔터 메카닉스, 예를 들어 움직이는 빔과 셔터 블레이드(124)가 두 개의 마이크로 렌즈 장치(121, 122) 및 예컨대 스페이서 및/또는 에지 씰링에 의해 완전히 봉입되어 움직이는 부품을 파티클, 습기 및 불순물로부터 보호할 수 있다는 것이다.

그리고, 설명된 변조기 장치는 광 입력 및 광 출력 상의 마이크로 렌즈와 같은 광학계 층들을 더 포함할 수 있음이 강조되어야 한다.

이렇게 하여, 반투명 물질 상에 조립할 때에, 예컨대 셔터(도면에 도시함) 맞은편인 기판의 측면 상에 디밍(dimming) 마스크를 갖도록 하는 것이 유리할 수 있다. 그 목적은 산란된 광(straylight) 또는 다른 원치 않는 광을 제거하거나 감소시키는 것이다. 이러한 마스크 안의 홀은 광손실을 감소하기 위해 셔터측에 대응되는 홀과 중심이 일치하게 정렬되어야 한다.

물론, 이러한 마스킹은 플랫폼의 반대편뿐만 아니라 플랫폼의 "셔터-측" 또는 그 조합 상에 적용될 수 있다. 그리고, 이러한 마스킹은 변조기의 광학계, 예컨대 주입 광학계와 함께, 적용될 수 있다. 그러나, 마스킹, 광학계 및 변조기 자체는 이러한 측면에서 부품이 상호 보정되어야 하는 시스템으로서 여겨져야 한다는 것이 강조되어야 한다.

메모리 셀, 트랜지스터와 같이 기술분야의 숙련된 자에게 익숙한 어드레싱 전자부품이 기판 상에 집적될 수 있다.

그리고, 도 9a 내지 도 9c에 도시한 실시예들은 변조기 기판(122)이 민감한 변조기 부품을 봉입하는 씰링의 일부를 형성할 수 있음을 보여준다.

본 발명에 따른 씰링의 중요한 장점은 셔터 메카닉스, 예를 들어 움직이는 빔(124)과 셔터 부품, 예를 들어 셔터 블레이드가 반투명 기판을 형성하는 광 투과 경로에 의해 완전히 또는 부분적으로 봉입될 수 있다는 것이다.

씰링은 움직이는 부재를 예컨대 파티클, 습기 및 불순물로부터 보호할 수 있다.

상기 씰링이 적어도 하나의 마이크로 렌즈 장치(121)를 더 포함할 때에 본 발명의 소형의 유리한 실시예를 얻는다.

본 발명에 따르면, 집적된 마이크로 렌즈는 유리하게 도 9a 내지 도 9c에 도시된 씰링 또는 씰링의 일부를 형성할 수 있다. 물론, 도시된 것과는 다른 구조의 몇 가지 씰링이 본 발명에 따라 성립될 수 있다.

상기 씰링이 상기 적어도 하나의 제어가능 셔터(11, 16)를 에워쌀 때에 본 발명의 바람직한 실시예를 얻는다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 씰링의 주요 부품은 마이크로 렌즈 장치와 반투명 기판의 광 투과 경로를 형성할 수 있다.

도 1 내지 도 9에서 상술한 셔터 디자인의 다양한 부품과 특징을 아래에 기술한다.

셔터는 다양한 기판 위에 세워질 수 있다. 유리 웨이퍼가 그 예이다.

유리 웨이퍼 또는 다른 반투명 기판에 의해, 셔터 블레이드 아래에 홀(홀은 광이 투과될 때에 완전히 혹은 부분적으로 노출됨)을 형성할 필요없이 광이 투과될 수 있다.

유리 웨이퍼와 같은 반투명 기판 상에 광 변조기 구성은 비접촉 셔터에 국한되지 않음을 주목.

본 발명에 따르면, 블레이드는 기본적으로 예를 들어 입사광을 단순히 차단하거나 입사광을 "디밍" 방향으로 가이딩함으로써 입사광의 제어를 수월케 할 수 있는 차단 소자이다.

반투명 물질 상에 조립할 때에, 예컨대 셔터(도면에 도시함) 맞은편인 기판의 측면 상에 디밍 마스크를 갖도록 하는 것이 유리할 수 있다. 그 목적은 산란된 광 또는 다른 원치 않는 광을 제거하거나 감소시키는 것이다. 이러한 마스크 안의 홀은 광손실을 감소하기 위해 셔터측에 대응되는 홀과 중심이 일치하게 정렬되어야 한다.

물론, 이러한 마스킹은 플랫폼의 반대편뿐만 아니라 플랫폼의 "셔터-측" 또는 그 조합 상에 적용될 수 있다. 그리고, 이러한 마스킹은 변조기의 광학계, 예컨대 주입 광학계와 함께, 적용될 수 있다. 그러나, 마스킹, 광학계 및 변조기 자체는 이러한 측면에서 부품이 상호 보정되어야 하는 시스템으로서 여겨져야 한다는 것이 강조되어야 한다.

셔터 자체는, 어드레싱을 위한 대응 와이어 등과 함께, 하나의 조립 단위 (building brick)-유니트를 포함한다. 몇 개의 유니트가 다양한 패턴으로 셔터 어레이를 형성하기 위해 배열되고 다양한 응용을 위해 최적화될 수 있다.

어레이 안의 셔터의 어드레싱은 전류 칼럼-라인-어드레싱 방법에 따라 일어날 수 있거나, TI와 같은 개별 어드레싱 또는 제3의 방법을 써서 일어날 수 있다. 기술적인 가능성은 또한 필요한 전압에 의존할 것이다.

부재를 세우는 데에 다양한 물질이 이용될 수 있다. 예를 들어, 폴리실리콘, 단결정 실리콘 또는 니켈이다. 물질은 또한 응용과 전류 디자인에 의존할 것이다. 예를 들어 니켈은 전하를 전도시키는 전도성 금속인데, 그것이 유리할 경우에, 포획된 전하의 위험을 감소시킨다. 니켈은 낮은 온도에서 증착될 수 있으며 이것은 트랜지스터를 포함하는 기판 상에 니켈 셔터를 세우는 것을 가능케 한다. 폴리실리콘은 트랩된 전하의 퇴적 위험을 가지는 반도체이다. 그러나, 그것은 유리의 열팽창계수에 가까운 열팽창계수를 가져 이것이 유리할 때에는 사용되어야 한다. 실리콘은 피로(fatigue)나 크립 문제가 없는 완전 탄성 물질이다(금속은 이런 문제가 있음).

이상적으로는, 전극이 셔터 블레이드 위에 위치하고 있는 비접촉 디자인의 경우, 움직이는 셔터는 기판의 열팽창계수와 가까운 열팽창계수를 가지는 물질 상에 세워져야 한다. 이것은 광이 차단되는 폐쇄 위치 안에서 셔터가 입사광으로부터의 열을 흡수하기 때문이다. 온도 구배 때문에, 셔터는 팽창할 것이고, 최악의 경우, 전극 사이의 간격을 폐쇄시키면서 단락을 일으킨다. 열이 잘 전도될수록, 다시 말해 사용된 물질의 열 전도도가 좋을수록, 이것이 일어날 가능성이 적다. 뿐만 아니라, 셔터는 흡수된 열량을 더 감소시키는 반사형 물질로 피복될 수 있다.

중성/비기동 위치에 있는 셔터 암(arm)은 기판 상의 도전성 라인(와이어)에 대해 대칭적으로 위치해 있어야 한다. 그렇지 않으면, 셔터와 도전성 라인/와이어 사이에 발생된 정전기장이 한쪽으로 강해져 셔터를 그쪽으로 끌어당기려 할 위험이 있다. 이것은 셔터가 한쪽으로 너무 끌어당겨져 그 라인/와이어와 접촉하는 경우에 단락을 일으키는 위험을 증가시킨다. 이러한 효과는 움직이는 셔터 부품의 양측에 정전기적 쉴드를 세움으로써 상쇄되거나 제거될 수 있다.

외부 위치에 스토퍼를 가지지 않음으로 인한 단점은 외부 위치에서 셔터가 진동한다는 것이다. 그러나, 이러한 진동은 적절하게 어드레싱 펄스를 최적화하고 적절하게 어드레싱 전극을 디자인하여 최소화시킬 수 있다.

셔터는 먼지 파티클과 다른 오염원을 피하기 위하여 밀봉된 하우징 안에 장착될 것이 기대된다. 셔터 양측 상의 하우징 표면은 셔터가 개방일 때에 광의 투과를 가능케 하도록 반투명 물질로 만들어져야 한다.

상세한 셔터 디자인은 셔터 블레이드를 지지하는 빔(들)을 접어서 보다 소형화될 수 있다. 도 5 참조.

셔터 블레이드 및 전극의 모양과 그들 사이의 간격이 움직임 중에 접촉, 및 그로 인한 단락의 위험이 최소화되는 방향으로 최적화되는 것이 중요하다. 이것은 움직임 중에 일어날 수 있는 다양한 진동 모드를 고려하는 것을 포함한다.

전기자기 광이 모든 종류의 광, 예를 들어 적외선 및 UV 광을 포함한다는 것을 주목하여야 한다.

청구된 발명은 기동 조건을 취급한다는 것을 주목하여야 한다. 그렇기 때문에, "비접촉 디자인"은 예컨대 온도, 움직임 모드 등에 대한 기동 조건을 일컫는다.

셔터 블레이드를 기판 위에서 수평으로 움직임으로써, 블레이드 아래에 있는 마스킹 홀을 개방하고 폐쇄하여, 홀을 통과하는 광의 투과를 제어할 수 있다. 블레이드는 하나 이상의 빔을 포함하는 유연성 서스펜션 안의 기판 위에서 매달려 있다. 이러한 블레이드의 교체는 하나 이상의 드라이브 전극에 의한 정전기적 기동에 의해 달성된다.

사용중의 들러붙음을 방지하기 위하여, 소자의 기동 중에 움직이는 부재와 정적 부재 사이에 접촉이 일어나지 않는다. 이것은 특별한 모양과 위치를 가지는 움직이는 부재와 드라이브 전극을 제공함으로써 달성된다.

디자인의 몇 가지 변형예가 존재하는데 이들은 모두 셔터의 개방된 위치와 폐쇄된 위치에서의 정전기력의 포화에 의존한다.

변조기 장치는 도 1 내지 도 6에 도시한 것과 같은 변조기처럼 몇 가지 다른 변조기의 응용처에 적용될 수 있다.

물질

도 1 내지 도 6에 관해 상술한 셔터에 적용될 수 있는 물질의 예를 후술한다. 물론, 본 발명의 사상 안에서 다른 물질도 적용될 수 있다.

기판

예를 들어 반투명 기판(예컨대 파이렉스와 같은 다양한 타입의 유리) 상의 실리콘과 같은 불투명한 구조를 가진 구조물.

유리 기판의 장점

- 관통홀의 식각이 필요하지 않다.

- 유리 기판 안에 만들어진 온-칩 렌즈.

- 열팽창계수가 낮다.

블레이드/빔 및 전극을 위한 조립 물질

다른 조립 물질의 몇 가지 특징을 후술한다.

조립 재료로서의 실리콘

- Si는 피로와 크립이 없는 완전 탄성체이다.

- 낮은 열팽창계수와 Si 또는 유리 기판과의 양호한 매칭.

- 내부 응력을 제어하기가 어렵다.

- 실리콘 증착과 어닐링에 높은 공정 온도가 필요하기 때문에 CMOS 칩 상에 실리콘 셔터를 집적하기가 어렵다.

조립 재료로서의 니켈

- 니켈은 금속이므로 잘못된 방식으로 다루면 피로와 크립이 발생한다.

- 높은 열팽창계수와 Si 또는 유리 기판과의 불량한 매칭.

- 두꺼운 층을 증착하기가 쉽다.

- 내부 응력을 제어하기가 쉽다.

- 니켈 증착에 낮은 공정 온도가 필요하기 때문에 CMOS 칩 상에 니켈 셔터를 집적할 수 있다.

조립 재료로서의 니켈-철 합금 " Invar "

- 금속. 잘못된 방식으로 다루면 피로와 크립이 발생한다.

- 낮은 열팽창계수와 Si 또는 유리 기판과의 양호한 매칭.

- 두꺼운 층을 증착하기가 쉽다.

- 내부 응력을 제어하기가 어렵다.

- 니켈 증착에 낮은 공정 온도가 필요하기 때문에 CMOS 칩 상에 니켈 셔터를 집적할 수 있다.

- 증착 방법은 아직 연구 중이다.

두꺼운 층을 쌓는 것이 왜 장점인가에 대한 코멘트

빔의 비평면 강성(out-of-plane stiffness)은 조립 높이를 증가시킴으로써 증가시킬 수 있다. 강성(stiffness)은 제3의 위치로의 두께에 따라 증가한다. 증가된 빔의 비평면 강성은 구조의 방출을 용이하게 하는데, 이것은 그 구조가 덜 깨지기 쉬우며 긴 빔이 기판에 쉽게 들러붙으려 하지 않기 때문이다. 또한, 기동 중에, 셔터는 비평면 움직임의 관점에서 더욱 강건할 것이다. 증가된 조립 높이는 평면내(in-plane)움직임을 위해 필요한 기동 전압을 변화시키지 않는다. 평면내 빔 강성은 빔의 높이에 비례하여 증가한다. 그러나, 기동의 힘 또한 블레이드의 전면 에지의 높이와 전극 높이에 비례하여 증가한다. 따라서, 서로 상쇄된다.

증가된 조립 높이는 공명 주파수를 변화시키지 않고, 따라서 블레이드의 트래블 시간도 변화시키지 않는다. 이것은 빔의 강성이 시스템의 유효 질량과 동일한 비율로 변화하기 때문이다.

종래 MOEMS계 SLM의 문제는 변조기 제조에 막대한 공정이 개입된다는 것이다. 이 문제는 특히 웨이퍼 기판 위에 움직이는 부품, 예를 들어 셔터 블레이드를 조립할 때에 중요하다. 이러한 SLM 제조에 관련된 다른 중요 문제는 물리적인 크기는 말할 것도 없고 광 시스템의 정렬, 셔터 장치의 씰링, 부품 비용, 복잡성이다. 본 발명은 이러한 문제를 해결한다.

Claims (35)

1. 하나 이상의 광 투과 경로 및 상기 하나 이상의 광 투과 경로를 거쳐 투과된 광의 변조를 위해 배치된 하나 이상의 제어가능 셔터를 포함하고,

   상기 광 투과 경로의 적어도 일부는 반투명 고상 재료(translucent solid material)를 포함하며,

   상기 광 투과 경로의 상기 적어도 일부는 상기 하나 이상의 제어가능 셔터가 고정되는 기판의 필수적 부분(integral part)이며,

   상기 제어가능 셔터는 상기 기판에 대하여 수평 방향의 슬라이드 이동을 수행하는 하나 이상의 기계적 블레이드 및 상기 슬라이드 이동의 경로를 포함하는 평면 내에 배치되는 하나 이상의 전극 수단을 포함하고,

   상기 하나 이상의 기계적 블레이드는 하나 이상의 이동 경로를 따라 적어도 두 위치 사이에서 움직이고,

   상기 전극 수단은 상기 적어도 두 위치 사이에서 상기 하나 이상의 기계적 블레이드의 이동을 기동시키고 상기 적어도 두 위치 중 어느 하나의 위치에서 상기 하나 이상의 기계적 블레이드를 위치시키는 것을 특징으로 하는 마이크로 광 변조기 장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 광 투과 경로의 상기 적어도 일부는 마이크로 렌즈 장치의 일부를 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로 광 변조기 장치.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 마이크로 렌즈 장치는 입사광을 상기 광 투과 경로를 통해 상기 하나 이상의 제어가능 셔터로 가이딩하는 것을 특징으로 하는 마이크로 광 변조기 장치.
4. 제 2 항에 있어서, 상기 마이크로 렌즈 장치는 출사광을 상기 광 투과 경로를 통해 상기 하나 이상의 제어가능 셔터로부터 가이딩하는 것을 특징으로 하는 마이크로 광 변조기 장치.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 기판은 100 마이크로미터 이상의 상기 광 투과 경로를 갖는 반투명 기판을 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로 광 변조기 장치.
6. 제 1 항에 있어서, 상기 기판은 3000 마이크로미터 이하의 상기 광 투과 경로를 갖는 반투명 기판을 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로 광 변조기 장치.
7. 제 1 항에 있어서, 상기 기판은 200 마이크로미터 이상의 상기 광 투과 경로를 갖는 반투명 기판을 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로 광 변조기 장치.
8. 제 1 항에 있어서, 상기 광 투과 경로는 상기 하나 이상의 제어가능 셔터가 고정되는 상기 기판의 일부인 것을 특징으로 하는 마이크로 광 변조기 장치.
9. 제 1 항에 있어서, 상기 셔터는 전기적 기동 수단에 의해 제어되는 것을 특징으로 하는 마이크로 광 변조기 장치.
10. 제 1 항에 있어서, 상기 하나 이상의 기계적 블레이드는 적어도 두 위치들 사이에서 이동하고, 상기 적어도 두 위치 중 어느 하나의 위치에서 상기 하나 이상의 기계적 블레이드는 상기 광 투과 경로를 거친 광 투과를 차단하는 것을 특징으로 하는 마이크로 광 변조기 장치.
11. 삭제
12. 제 1 항에 있어서, 상기 마이크로 광 변조기 장치는 하나 이상의 마이크로 렌즈 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로 광 변조기 장치.
13. 제 12 항에 있어서, 상기 하나 이상의 마이크로 렌즈 장치는 상기 마이크로 광 변조기 장치의 광 입력을 형성하는 것을 특징으로 하는 마이크로 광 변조기 장치.
14. 제 12 항에 있어서, 상기 마이크로 광 변조기 장치는 상기 하나 이상의 마이크로 렌즈 장치와 상기 하나 이상의 광 투과 경로를 거쳐 상기 마이크로 광 변조기장치의 출력으로의 광 투과를 위해 배치된 발광 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로 광 변조기 장치.
15. 제 14 항에 있어서, 상기 발광 수단은 하나 이상의 UV 광원을 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로 광 변조기 장치.
16. 제 14 항에 있어서, 상기 발광 수단은 하나 이상의 레이저 광-에미터를 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로 광 변조기 장치.
17. 제 1 항에 있어서, 상기 전극 수단은 상기 적어도 두 위치 중 어느 하나의 위치에서 상기 하나 이상의 기계적 블레이드와 빔과 닿지 않게 배치되는 것을 특징으로 하는 마이크로 광 변조기 장치.
18. 제 12 항에 있어서, 반투명 변조기 기판을 포함하는 상기 광투과 경로는 하나 이상의 마이크로 렌즈의 일부를 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로 광 변조기 장치.
19. 제 1 항에 있어서, 상기 마이크로 광 변조기 장치는 하나 이상의 반투명 기판 상에 위치해 있고 상기 마이크로 광 변조기 장치는 상기 광 투과 경로를 따라 상기 하나 이상의 반투명 기판을 통한 광 변조를 위해 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 마이크로 광 변조기 장치.
20. 제 1 항에 있어서, 상기 하나 이상의 광 투과 경로를 형성하는 상기 기판은 하나 이상의 마이크로 렌즈를 형성하는 것을 특징으로 하는 마이크로 광 변조기 장치.
21. 제 20 항에 있어서, 상기 하나 이상의 마이크로 렌즈는 상기 하나 이상의 셔터 상에 광을 포커싱하는 것을 특징으로 하는 마이크로 광 변조기 장치.
22. 제 1 항에 있어서, 상기 마이크로 광 변조기 장치는 하나 이상의 마이크로 렌즈 세트를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로 광 변조기 장치.
23. 제 22 항에 있어서, 상기 하나 이상의 마이크로 렌즈 세트는 하나 이상의 개별층(separate layer)으로서 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 마이크로 광 변조기 장치.
24. 제 1 항에 있어서, 상기 반투명 고상 재료는 퓨즈드 실리카를 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로 광 변조기 장치.
25. 제 1 항에 있어서, 상기 반투명 고상 재료는 유리를 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로 광 변조기 장치.
26. 제 1 항에 있어서, 상기 반투명 고상 재료는 폴리머를 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로 광 변조기 장치.
27. 하나 이상의 광 투과 경로 및 상기 하나 이상의 광 투과 경로를 거쳐 투과된 광의 변조를 위해 배치된 하나 이상의 제어가능 셔터를 포함하는 마이크로 광 변조기 장치로서,

    상기 광 투과 경로의 적어도 일부는 반투명 고상 재료(translucent solid material)를 포함하며,

    상기 광 투과 경로의 상기 적어도 일부는 상기 하나 이상의 제어가능 셔터가 고정되는 기판의 필수적 부분(integral part)이며,

    상기 제어가능 셔터는 상기 기판에 대하여 수평 방향의 슬라이드 이동을 수행하는 하나 이상의 기계적 블레이드를 포함하고, 상기 하나 이상의 기계적 블레이드는 하나 이상의 이동 경로를 따라 적어도 두 위치 사이에서 움직일 수 있고,

    상기 마이크로 광 변조기 장치는,

    상기 슬라이드 이동의 경로를 포함하는 평면 내에 배치되어, 상기 적어도 두 위치 사이에서 상기 하나 이상의 기계적 블레이드의 이동을 기동시키고, 상기 적어도 두 위치 중의 어느 하나의 위치에서 상기 하나 이상의 기계적 블레이드를 위치시키는 전극 수단을 더 포함하고,

    상기 전극 수단은 상기 하나 이상의 기계적 블레이드가 상기 하나 이상의 이동 경로를 따라 이동할 때에 상기 하나 이상의 기계적 블레이드와 닿지 않게 배치되는 것을 특징으로 하는 마이크로 광 변조기 장치.
28. 제 1 항에 있어서, 상기 마이크로 광 변조기 장치는 셔터 메카닉스를 포함하고, 상기 셔터 메카닉스는 하나 이상의 빔을 포함하고,

    상기 하나 이상의 기계적 블레이드는 반투명 기판을 포함하는 마이크로셔터 플랫폼(microshutter platform) 상에 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 마이크로 광 변조기 장치.
29. 제 17 항에 있어서, 상기 적어도 두 위치는 상기 하나 이상의 기계적 블레이드가 하나 이상의 전자기 광 투과 경로의 차단을 정의하는 하나 이상의 위치를 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로 광 변조기 장치.
30. 제 27 항에 있어서, 상기 하나 이상의 기계적 블레이드는 고정 수단에 의해 마이크로 셔터 플랫폼 상에 고정되며,

    상기 하나 이상의 투과 경로는 상기 고상 반투명 투과 경로를 따라 상기 마이크로 셔터 플랫폼을 통해 신장되며,

    상기 하나 이상의 투과 경로는 마스킹에 의해 적어도 부분적으로 정의된 상기 마이크로 셔터 플랫폼을 통해 전자기 광을 가이딩하는 것을 특징으로 하는 마이크로 광 변조기 장치.
31. 제 14 항에 있어서, 상기 발광 수단은 가시광을 발광하는 것을 특징으로 하는 마이크로 광 변조기 장치.
32. 제 1 항에 있어서, 상기 마이크로 광 변조기 장치는 복수개의 광 변조기를 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로 광 변조기 장치.
33. 제 1 항 내지 제 32 항 중 어느 하나의 항에 따른 마이크로 광 변조기 장치를 포함하는 씰링 장치로서, 상기 씰링 장치는 상기 광 투과 경로의 상기 적어도 일부를 포함하는 것을 특징으로 하는 씰링 장치.
34. 제 33 항에 있어서, 상기 씰링 장치는 하나 이상의 마이크로 렌즈 장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 씰링 장치.
35. 제 33 항에 있어서, 상기 씰링 장치는 상기 하나 이상의 제어가능 셔터를 둘러싸는 것을 특징으로 하는 씰링 장치.

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