KR20080049722A - 프리스탠딩 스프링 팁과 분포된 어드레스 전극을 갖는디지털 마이크로 미러 장치 - Google Patents

프리스탠딩 스프링 팁과 분포된 어드레스 전극을 갖는디지털 마이크로 미러 장치 Download PDF

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텍사스 인스트루먼츠 인코포레이티드
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Abstract

본 발명의 실시예에 따르면, 마이크로 미러 소자(400)는 제1 어드레스부, 제2 어드레스부 및 하나 이상의 어드레스 비아(424)를 포함한다. 제1 어드레스부는 마이크로 미러 소자의 제1 층(420)에 분포된 복수의 어드레스 패드(410)를 포함한다. 마이크로 미러 소자는 제1 측과 제2 측을 갖고, 복수의 어드레스 패드의 적어도 2개는 제1 측에 분포된다. 제2 어드레스부는 마이크로 미러 소자의 제2 층(450)에 분포된 복수의 어드레스 전극(460)을 포함한다. 하나 이상의 어드레스 비아는 제1 어드레스부로부터 제2 어드레스부로 어드레스 전압을 전달하기 위해 제1 어드레스부를 제2 어드레스부에 도전식으로 커플링하도록 작동 가능하다. 제1 어드레스부의 어드레스 패드와 제2 어드레스부의 어드레스 전극의 분포는 제2 어드레스부에 의해 제공된 정전력이 제1 어드레스부에 의해 제공된 정전력보다 크게 한다.
마이크로 미러 소자, 어드레스부, 어드레스 비아, 바이어스부, 바이어스 비아

Description

프리스탠딩 스프링 팁과 분포된 어드레스 전극을 갖는 디지털 마이크로 미러 장치{DIGITAL MICRO-MIRROR DEVICE WITH FREE STANDING TIPS AND DISTRIBUTED ADDRESS ELECTRODES}
본 발명은 대체로 화상 디스플레이 시스템에 관한 것이고, 보다 상세히는 프리스탠딩 스프링 팁과 분포된 어드레스 전극을 갖는 디지털 마이크로 미러 장치에 관한 것이다.
공간 광 변조기는 광학 통신 및/또는 프로젝션 디스플레이 시스템에 사용 가능하다. 프로젝션 디스플레이 시스템에서 공간 광 변조기가 사용되면, 이러한 공간 광 변조기는 종종 HDTV, DVD, DVI와 같은 매체 공급원으로부터 화상의 상세한 부분을 투사하는 것이 가능하다. 몇몇 종래의 공간 광 변조기는 통상적으로 하나의 경사 또는 주 광선 방향으로 광신호 또는 광선을 수신할 수 있는 픽셀 소자 어레이를 포함한다. 통상적으로, 각각의 이러한 픽셀 소자는 미러, 비임 또는 빈지(binge)층 및 금속 3 층으로 구성되고 모놀리식으로 집적된 MEMS 상부구조(superstructure) 셀을 포함한다. 비임 및 금속 3 층에서 다양한 컴포넌트가 광을 반사하여 화상을 생성하기 위한 미러부를 조작하도록 상호 작용한다. 금속 3 층에 대한 미러의 적절한 정렬은 마이크로 미러 소자가 적절하고 신뢰성 있게 작용 하기를 바란다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 마이크로 미러 소자는 제1 어드레스부, 제2 어드레스부 및 하나 이상의 어드레스 비아(via)를 포함한다. 제1 어드레스부는 마이크로 미러 소자의 제1 층에 분포된 복수의 어드레스 패드를 포함한다. 마이크로 미러 소자는 제1 측과 제2 측을 갖고, 복수의 어드레스 패드의 적어도 2개는 제1 측에 분포된다. 제2 어드레스부는 마이크로 미러 소자의 제2 층에 분포된 복수의 어드레스 전극을 포함한다. 하나 이상의 어드레스 비아는 제1 어드레스부로부터 제2 어드레스부로 어드레스 전압을 전달하기 위해 제1 어드레스부와 제2 어드레스부를 도전식으로 커플링하도록 작동 가능하다. 제1 어드레스부의 어드레스 패드와 제2 어드레스부의 어드레스 전극의 분포는, 제2 어드레스부에 의해 제공되는 정전력이 제1 어드레스부에 의해 제공되는 정전력보다 크게 되도록 한다.
실시된 특정한 특성에 따라, 본 발명의 특정 실시예는 이하의 기술적인 장점의 전부나 일부를 나타내거나 또는 이들을 나타내지 않을 수 있다. 기술적인 장점은 픽셀 소자의 각 층의 어드레스부와 바이어스부에 대한 금속의 독특한 분포일 수 있다. 예를 들어, 픽셀 소자의 금속 3 층의 어드레스부와 바이어스부와 관련된 금속이 금속층에 걸쳐 보다 균일하게 분포될 수 있다는 것이 장점이다. 그 결과, 편평한 미러가 얻어질 수 있다. 다른 예로서, 비임층의 어드레스부와 관련된 금속이 비임층의 넓은 어드레스 전극을 확보하기 위하여 증가될 수 있다. 최종 구성은 각각의 층에 의해 생성된 정전력의 기여도(contribution)의 변동을 야기할 수 있다. 따라서, 이러한 구성은 마이크로 미러 소자의 제1 층과 미러 사이의 병진적 오정렬(translational misalignment)에 대한 픽셀 소자의 감도를 크게 감소시키도록 작동할 수 있다. 따라서, 또 다른 장점은 픽셀 소자가 각 층의 병진적 오정렬을 유발하는 광 유도 처리에서도 개선된 성능을 나타낸다는 것이다.
부가적인 장점은 비임층에서 하나 이상의 스프링 팁이 종래의 픽셀 설계에서보다 더 힌지쪽으로부터 멀리 위치될 수 있다는 것이다. 또 다른 장점은 픽셀 소자의 층들 사이에서 수직 갭이 증가되고 최종적인 DMD 픽셀 소자의 정전 감도를 감소시키는 구성일 수 있다. 또 다른 장점은 편평한 미러 형상, 감소된 광 손실 및 표시된 화상의 개선된 휘도를 포함할 수 있다.
다른 기술적인 장점은 첨부된 도면, 상세한 설명 및 청구의 범위로부터 해당 기술 분야의 종사자들에게 용이하게 명백할 것이다. 게다가, 특정 장점이 상기에서 열거되었지만, 다양한 실시예는 열거된 장점의 전부나 일부를 포함하거나 또는 이들을 포함하지 않을 수 있다.
도1은 디스플레이 시스템 일부의 일 실시예의 블록도이다.
도2는 종래 디지털 마이크로 미러 장치(DMD) 픽셀 소자의 예시적인 구성을 도시한다.
도3A는 종래의 디지털 마이크로 미러 장치(DMD) 픽셀 소자의 다른 구성을 도시한다.
도3B 및 도3C는 하부층과 중간층으로 각각 분할된 것으로서 도3A의 종래 DMD 픽셀 소자의 컴포넌트만을 분리하여 나타낸 평면도를 개괄적으로 도시한다.
도4A는 본 발명의 실시예에 따른 DMD 픽셀 소자(400)를 도시한다.
도4B 및 4C는 하부층과 중간층으로 각각 분할된 것으로서 도4A의 DMD 픽셀 소자의 실시예의 컴포넌트만을 분리하여 나타낸 평면도를 도시한다.
몇몇 실시예에서, DMD 픽셀 소자의 성능, 신뢰성 및 광학 효율을 개선한 신규한 광학 시스템 및 방법이 개발되었다. 본 발명의 특정 실시예에 따르면, 픽셀 소자는 하부 또는 "금속 3" 층, 중간 또는 "빈지(binge)"층 및 미러층을 포함한다. 특정 실시예에서, 빈지층의 어드레스부와 관련된 금속의 양이 증가되고, 금속 3 층의 어드레스부와 관련된 금속의 양은 감소된다. 각각의 층들 내에서 금속의 전술한 분포는 층들에 의해 생성되는 정전력의 기여도(contribution)의 변동을 야기한다. 특히, 금속 3 층에 의해 제공되는 정전력의 기여도는 감소하고, 빈지층에 의해 제공되는 정전력의 기여도는 증가한다. 힌지층에 의해 제공되는 정전력은 미러와 힌지층 사이의 오정렬에 대해 민감하지 않기 때문에, 병진적 오정렬에 대한 최종 DMD 픽셀 소자의 감도는 감소될 수 있고, DMD 픽셀 소자는 광 유도 처리가 각 층들의 병진적 오정렬을 야기하는 곳에서도 개선된 성능을 나타낼 수 있다.
도1은 디스플레이 시스템(10) 일부의 일 실시예의 블록도이다. 이러한 예에서, 디스플레이 시스템(10)은 조사 광선(14)을 발생시킬 수 있는 광원 모듈(12)을 포함한다. 광선(14)은 광원 모듈(12)로부터 변조기(16)로 배향된다. 변조기(16)는 투사 광로(18)를 따라 수광된 광선의 적어도 일부와 선택적으로 통신 가능한 임 의의 장치를 포함할 수 있다. 다양한 실시예에서, 변조기(16)는 예를 들어 액정 디스플레이, 발광 다이오드 변조기 또는 실리콘 상층 액정 디스플레이(Liquid Crystal on Silicon Display)와 같은 공간 광 변조기를 포함할 수 있다. 그러나 도시된 실시예에서, 변조기(16)는 디지털 마이크로 미러 장치(DMD)를 포함한다.
이하에서 보다 상세히 설명되는 바와 같이, DMD는 수십만 개의 경사진 디지털 마이크로 미러의 어레이를 포함하는 전기 기계 장치이다. 편평한 상태에서, 각각의 마이크로 미러는 투사 렌즈(24)와 사실상 평행할 수 있다. 편평한 상태로부터, 마이크로 미러는 예를 들어 "온" 상태와 "오프" 상태에 대응하는 양의 각(positive angle) 또는 음의 각(negative angle)으로 경사질 수 있다. 설명을 위해, 미러가 경사질 수 있는 각도는 투사 경로(18)로부터 측정될 수 있고, 이는 세타(theta)로 표시될 수 있다. 특정한 실시예에서, 마이크로 미러는 +10도에서부터 -10도까지 경사질 수 있다. 다른 실시예에서, 마이크로 미러는 +12도에서부터 -12도까지 경사질 수 있다. 마이크로 미러를 경사지게 하기 위해, 각각의 마이크로 미러는 지지 포스트에 장착되고 하방의 제어 회로 위에서 공기 갭에 의해 이격되는 하나 이상의 힌지에 부착된다. 제어 회로는 제어 모듈(22)로부터 수신된 화상 데이터(20)에 적어도 부분적으로 기초하여 각각의 층에 원하는 전압을 제공한다. 다양한 실시예에서, 변조기(16)는 수용되는 각각의 컬러를 위해 다양한 레벨 또는 명암(shade)을 발생시킬 수 있다.
정전력은 각각의 미러가 선택적으로 경사지도록 한다. 마이크로 미러 어레이 상의 입사 조사광은 투사 렌즈(24)에 의해 수광되도록 투사 경로(18)를 따라 " 온" 마이크로 미러에 의해 반사된다. 또한, 조사 광선(14)은 "오프" 마이크로 미러에 의해 반사되어, 오프 상태의 광로(26) 상에서 광 덤프(28)로 배향된다. "온" 대 "오프" 미러의 패턴(예를 들어, 명 및 암 미러)은 투사 렌즈(24)에 의해 투사된 화상을 형성한다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "마이크로 미러"와 "픽셀"은 치환 가능하게 사용된다.
광원 모듈(12)은 조사 광선을 발생시키고 포커싱할 수 있는 하나 이상의 램프 또는 다른 광원을 포함한다. 디스플레이 시스템(10)은 단일 광원 모듈(12)을 포함하는 것으로 설명되고 도시되지만, 일반적으로 디스플레이 시스템(10)은 변조기(16)로 전달하기 위해 광선을 생성하는데 적합한 임의의 적절한 수의 광원을 포함할 수 있다.
특정 실시예에서, 광원 모듈(12)은 광선(14)이 세타의 2배의 조사각(세타는 마이크로 미러의 경사각도와 동일함)으로 변조기(16)에서 배향되도록 위치된다. 예를 들어, 대략 +10 도 내지 +12 도("온")에서부터 대략 -10 도 내지 -12 도("오프")까지 마이크로 미러가 경사지는 곳에서, 광선(14)은 변조기(16)에서 투사 경로(18)로부터 대략 +20 내지 +24 도의 각도로 위치된 광원 모듈(12)로부터 배향될 수 있다. 따라서, 마이크로 미러가 편평한 상태 또는 비경사 위치에 있을 때, 광선(14)은 마이크로 미러의 수직에 대해 대략 +20 내지 +24 도의 각도로 변조기(16)를 타격할 것이다.
오프 상태의 광로(26)는 대략 세타의 4배인 음의 각이다. 따라서, 마이크로 미러가 "오프" 상태에서 대략 -10 내지 -12 도에 위치되는 곳에서, 광선(14)은 투 사 경로(18)로부터 측정될 때 대략 -40 내지 -48 도의 각도로 반사된다.
전술한 바와 같이, 디스플레이 시스템(10)은 변조기(16) 내에서 마이크로 미러를 경사지게 하기 위해 변조기(16)로 화상 데이터(20)를 수신하여 중계하는 제어 모듈(22)을 포함한다. 특히, 제어 모듈(22)은 변조기(16)의 마이크로 미러의 적절한 경사를 식별하는 화상 데이터(20)를 중계할 수 있다. 예를 들어, 제어 모듈(22)은 변조기(16)의 마이크로 미러가 "온" 상태에 위치되어야 하는 것을 나타내는 화상 데이터(20)를 변조기(16)로 송신할 수 있다. 따라서, 마이크로 미러는 투사 경로(18)로부터 측정될 때 대략 +10 내지 +12 도 정도의 경사 각도로 위치될 수 있다. 대안적으로는, 제어 모듈(22)은 마이크로 미러가 "오프" 상태에 위치되어야 하는 것을 나타내는 화상 데이터(20)를 변조기(16)로 송신할 수 있다. 이와 같이, 마이크로 미러는 투사 경로(18)에서 측정할 때 대략 -10 내지 -12 도 정도의 경사 각도로 위치될 수 있다.
도2는 종래의 DMD 픽셀 소자(200)의 구성예를 도시한다. 도1의 변조기(16)에 대해서 전술한 바와 같이, DMD(200)는 수십만 개의 경사진 디지털 마이크로 미러의 어레이를 포함할 수 있다. 각각의 마이크로 미러는 개별적으로 어드레서블(addressable) DMD 픽셀 소자(240) 상에 있을 수 있다. DMD(200)는 이러한 DMD 픽셀 소자(240)를 다수 포함할 수 있지만, 설명을 목적으로 2개의 DMD 픽셀 소자(240)만이 도2에서 도시된다.
각각의 DMD 픽셀 소자(240)는 일반적으로 상보 금속 산화물 반도체(CMOS) 기판(201) 상에 모놀리식으로(monolithically) 제조된 상부구조 셀을 포함할 수 있 다. 특정 실시예에서, CMOS 기판(201)은 DMD 픽셀 소자(240)를 조작 가능한 제어 회로의 컴포넌트부를 포함한다. 예를 들어, CMOS 기판(201)은 DMD 픽셀 소자(240)의 작동을 수행하기 위해 SRAM 셀 또는 다른 유사한 구조물을 포함할 수 있다. 각각의 DMD 픽셀 소자(240)는 일반적으로 미러부, 힌지부 및 어드레스부를 포함할 수 있다.
도시된 실시예에서의 DMD 픽셀 소자(240)의 미러부는 투사 렌즈(24)를 통해 화상을 생성하도록 입사광을 반사하기 위해 알루미늄 등의 반사성 재료를 사용한다. 몇몇 실시예에서, 반사성 재료는 마이크로 미러(204)일 수 있다. 특정 실시예에서, 마이크로 미러(204)는 크기가 대략 13.7 마이크로미터이고, 인접한 마이크로 미러 사이에 대략 1 마이크로미터의 갭을 가질 수 있다. 그러나, 전술한 치수는 단지 마이크로 미러(204)의 하나의 예시적인 구성이다. 일반적으로, 다른 실시예에서 각각의 마이크로 미러(204)는 전술한 예보다 크거나 작을 수 있다는 것으로 인식된다. 예를 들어, 특정 실시예에서, 각각의 마이크로 미러는 크기가 13 마이크로미터 미만일 수 있다. 다른 실시예에서, 각각의 마이크로 미러는 크기가 대략 17 마이크로미터일 수 있다.
도시된 실시예에서 DMD 픽셀 소자(240)의 힌지부는 힌지 포스트 또는 힌지 비아(208)에 의해 지지되는, 비임(224)과 함께 장착되는 하나 이상의 힌지(216)를 포함한다. 힌지(216)는 마이크로 미러(204)를 지지하고 조작하기에 적합한 알루미늄, 티타늄, 텅스텐, AlTiO와 같은 알루미늄 합금 또는 다른 재료로 제조될 수 있다. 작동시, 하나 이상의 힌지(216)가 각각의 마이크로 미러(204)를 경사지게 하 도록 사용될 수 있어서, 마이크로 미러(204)는 액티브 "온" 상태 또는 액티브 "오프" 상태 사이에서 변경될 수 있다. 예를 들어, 그리고 도1에 대해서 전술한 바와 같이, 힌지(216)는 각각 액티브 "온" 상태 또는 액티브 "오프" 상태 사이에서 마이크로 미러(204)를 변경시키기 위해 +10 도에서부터 -10 도까지 마이크로 미러(204)를 경사지게 작동할 수 있다. 그러나 다른 예시적인 실시예에서, 힌지(216)는 각각 액티브 "온" 상태 또는 액티브 "오프" 상태 사이에서 마이크로 미러(204)를 교대시키기 위해 +12 도에서부터 -12 도까지 마이크로 미러(204)를 경사지게 작동할 수 있다.
마이크로 미러(204)는 일반적으로 미러 비아(202)에 의해 힌지(216) 상에 지지된다. 도시된 실시예에서, 마이크로 미러(204)에 주어진 운동 범위는 요크(206)에 의해 제한될 수 있다. 따라서, 마이크로 미러(204)는 [힌지(216)와 커플링되거나 일체식인] 요크(206)가 바이어스 패드(230)의 접촉점(210)과 접촉할 때까지 양 또는 음의 방향으로 경사질 수 있다. 그러나 이러한 예는 마이크로 미러(204)의 운동을 원하는 범위로 제한하기 위한 요크(206)를 포함하지만, 다른 실시예들은 요크(206)를 제거할 수 있다. 예를 들어, 마이크로 미러(204)가 (도3B 및 도3C를 참조하여 더욱 상세히 도시되고 설명되는) 미러 스톱 또는 스프링 팁과 접촉할 때까지, 마이크로 미러(204)는 양 또는 음의 방향으로 경사질 수 있다.
도시된 실시예에서 DMD 픽셀 소자(240)의 어드레스부는 한 쌍의 어드레스 패드(212a, 212b)와 어드레스 전극(214a, 214b)을 포함한다. 어드레스 비아(213)는 일반적으로 어드레스 패드(212a, 212b)의 일부에 어드레스 전극(214a, 214b)을 커 플링할 수 있다. 제어 또는 어드레스 전압을 전달하는 어드레스 전극(214a, 214b)은 마이크로 미러가 경사질 때 마이크로 미러(204)에 근접한다. 제어 또는 어드레스 전압의 다른 세부 사항은 이하에서 설명된다.
도시된 실시예에서, 어드레스 패드(212a, 212b)와 바이어스 패드(230)는 도전층(220)[종종 금속 3 또는 M3 층으로도 지칭됨] 내에 형성된다. 도전층(220)은 절연체로 작동하는 산화물층(203)으로부터 외향으로 배치된다. 예를 들어, 산화물층(203)은 어드레스 패드(212a, 212b)와 바이어스 패드(230)로부터 적어도 부분적으로 CMOS 기판(201)을 절연시킬 수 있다. 다른 예로서, 산화물층(203)은 바이어스 패드(230)로부터 어드레스 전극(212a, 212b)을 적어도 부분적으로 절연시키도록 부가적으로 또는 선택적으로 작동할 수 있다.
작동시, DMD 픽셀 소자(240)의 일부는 어드레스 패드(212)와 어드레스 전극(214)을 포함하는 어드레스부와 마이크로 미러(204) 사이의 정전력(예를 들어, 전압차)의 생성에 적어도 부분적으로 기여하는 바이어스 전압을 수신할 수 있다. 부가적으로 또는 선택적으로, 바이어스 전압은 요크(206)와 DMD 픽셀 소자(240)의 어드레스부 사이의 정전력 생성에 기여할 수 있다. 예를 들어, 바이어스 전압이 바이어스 패드(230)에 인가될 수 있다. 바이어스 전압은 바이어스 패드(230)로부터 힌지 비아(208), 힌지(216), 요크(206) 및 미러 비아(202)를 통해 마이크로 미러(204)까지 도전식으로 이동할 수 있다. 특정 실시예에서, 바이어스 전압은 정상 상태(steady state) 전압을 포함한다. 즉, DMD 픽셀 소자(240)의 일부에 인가된 바이어스 전압은 DMD(200)가 작동하는 동안 사실상 일정하게 유지된다. 특정 실시 예에서, 바이어스 전압은 대략 26 볼트 정도이다. 그러나, 전술한 바이어스 전압은 단지 DMD(200)를 작동시키기 위해 이용될 수 있는 바이어스 전압의 일예이다. 일반적으로 다른 바이어스 전압이 본 명세서의 범주 내에서 사용될 수 있다는 것이 인정된다.
전술한 바와 같이, CMOS 기판(201)은 DMD(200)와 관련된 제어 회로를 포함한다. 제어 회로는 어드레스부[예를 들어, 어드레스 패드(212) 및 어드레스 전극(214)]와 마이크로 미러(204) 사이 및/또는 어드레스부와 요크(206) 사이의 정전력의 생성에 적어도 부분적으로 기여할 수 있는 임의의 하드웨어, 소프트웨어, 펌웨어 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. CMOS 기판(201)과 관련된 제어 회로는 (도면부호 22로 도1에 지시된) 제어기 또는 프로세서로부터 수신된 데이터에 적어도 부분적으로 기초하여 "온"과 "오프" 상태 사이에서 마이크로 미러(204)를 선택적으로 이행(移行)시키는 역할을 한다.
도시된 예시적인 실시예는 서로 인접하여 배치된 두 개의 마이크로 미러(204)를 포함한다. 마이크로 미러(204a)는 액티브 "온" 상태 컨디션의 마이크로 미러를 나타낸다. 역으로, 마이크로 미러(204b)는 액티브 "오프" 상태 컨디션의 마이크로 미러를 나타낸다. 따라서, CMOS 기판(201)과 관련된 제어 회로는 특정 마이크로 미러(204)와 관련된 어드레스 전극(212a, 212b) 중 적어도 하나에 어드레스 또는 제어 전압을 선택적으로 인가함으로써 "온"과 "오프" 상태 사이에서 마이크로 미러(204)를 이행시킨다. 특정 실시예에서, 제어 전압은 대략 3 볼트 정도이다. 따라서, 예를 들어 액티브 "온" 상태 컨디션으로 마이크로 미러(204b)를 이행 시키기 위해, 마이크로 미러가 리셋 전압을 수신하면서, 제어 회로는 전극(212a)으로부터 제어 전압을 제거하고 [예를 들어 전극(212a)을 3 볼트에서 0 볼트로 감소시킴], 전극(212b)에 제어 전압을 인가한다[예를 들어, 전극(212b)을 0 볼트에서 3 볼트로 증가시킴]. 이러한 활성화 동안, 정전력(또는 전압차)의 적어도 일부가 요크(206)와 어드레스 전극(212a) 사이에서 생성될 수 있다. 유사하게, 정전력의 다른 부분은 마이크로 미러(204a)와 상승된 어드레스 전극(214a) 사이에서 생성될 수 있다. 정전력의 조합은 액티브 "온" 상태로 마이크로 미러(204b)를 이행시키는 토크력을 선택적으로 생성할 수 있다. 3볼트의 제어 전압이 전술되어 있지만, 3볼트의 제어 전압은 어드레스 전극(212a, 212b)에 선택적으로 인가될 수 있는 제어 전압의 단지 일 예일 뿐이다. 일반적으로 다른 제어 전압이 본 명세서의 범주 내에서 사용될 수 있다.
DMD(200)를 적절한 광원 및 투사 광학계(도1과 관련하여 전술함)와 조합함으로써, 마이크로 미러(240)는 투사 렌즈(24)의 입사 동공(pupil)으로 또는 입사 동공으로부터 입사광을 반사할 수 있다. 따라서, DMD 픽셀 소자(240)의 "온" 상태는 밝게 나타나고, DMD 픽셀 소자(240)의 "오프" 상태는 어둡게 나타난다. 입사광의 2진 펄스 폭 변조에 의해 그레이 스케일이 달성될 수 있다. 1개, 2개 또는 3개의 DMD(200)와 조합하여 고정식 또는 회전식인 컬러 필터를 사용함으로써 컬러가 달성될 수 있다.
도3A 내지 도3C는 다른 종래의 DMD 픽셀 소자(300)의 부가적인 세부 사항을 도시한다. 도2의 DMD 픽셀 소자(200)와 구성이 상이하지만, 도3A에 도시된 조립된 DMD 픽셀 소자(300)는 DMD 픽셀 소자(200)와 유사한 방식으로 작동할 수 있다. 예를 들어, DMD 픽셀 소자(200)와 유사하게, 도3의 DMD 픽셀 소자(300)는 힌지부, 어드레스부 및 미러부를 포함할 수 있다. 힌지부, 어드레스부 및 미러부 내의 몇몇 컴포넌트는 동일하게 유지될 수 있지만, 각 부분의 다른 컴포넌트의 구성은 도2에서 전술한 것으로부터 약간 변경될 수 있다. 예를 들어, 도시된 실시예에서 미러부는 도2의 마이크로 미러(204)와 유사하거나 상이할 수 있는 마이크로 미러(304)를 포함한다.
힌지부는 힌지 포스트에 의해 각 측면에서 지지되는 힌지(316)를 포함한다. 도3B에서 보다 상세히 설명되는 바와 같이, 6개의 바이어스 비아(308)는 하부층(360) 위에서 스프링 팁(326)과 힌지(316)를 지지한다. 바이어스 비아(308)는 힌지(316)에 바이어스 전압을 중계하도록 작동할 수도 있다. 마이크로 미러(304)는 단일의 미러 비아(302) 상에서 힌지(316) 위에 지지된다. 마이크로 미러(304)의 지지를 제공하는 것에 부가하여, 미러 비아(302)는 마이크로 미러(304)에 바이어스 전압을 도전식으로 전달할 수 있다. 따라서, 전술한 것과 유사한 방식으로, 바이어스 전압이 바이어스 패드(330)에 인가될 수 있다. 그 다음에 바이어스 전압은 6개의 바이어스 비아(308)를 통해 스프링 팁(326)과 힌지(316)로 도전식으로 전달될 수 있다. 바이어스 전압은 또한 힌지(316)로부터 미러 비아(302)를 통해 마이크로 미러(304)로 전달될 수 있다.
DMD 픽셀 소자(300)의 어드레스부는 각각이 상승된 어드레스 전극(314a, 314b)에 각각 연결된 두 개의 어드레스 패드(312a, 312b)를 포함한다. 어드레스 패드(312a, 312b)와 상승된 어드레스 전극(314a, 314b)은 각각 도3B 및 도3C와 관련하여 보다 상세히 도시된다. 도3A에 도시된 바와 같이, 어드레스 비아(313)는 상승된 어드레스 전극(314a, 314b)을 각각의 어드레스 패드(312a, 312b) 위에서 지지한다. 상승된 어드레스 전극(314a, 314b)을 지지하는 것에 부가하여, 어드레스 비아(313)는 어드레스 패드(312a, 312b)로부터, 상승된 어드레스 전극(314a, 314b)으로 제어 또는 어드레스 전압을 중계한다. 도2를 참조하여 전술한 것과 유사한 방식으로, 어드레스 패드(312a, 312b)는 마이크로 미러(304)와 상승된 어드레스 전극(314a, 314b) 사이에서 정전력을 생성하도록 두 개의 어드레스 패드(312a, 312b) 중 하나에 제어 또는 어드레스 전압을 선택적으로 인가하는 SRAM 셀 등과 같은 제어 회로와 통신할 수 있다. 유사한 정전력이 마이크로 미러(304)와 어드레스 패드(312a, 312b) 사이에서 생성될 수 있다.
마이크로 미러(304)에 대해 허용되는 운동 범위는 스프링 팁(326)에 의해 제한될 수 있다. DMD 픽셀 소자(300)의 작동 중에, 스프링 팁(326)은 마이크로 미러(304)에 대한 랜딩 지점을 제공한다. 예를 들어, 마이크로 미러(304)가 상승된 어드레스 전극(314a)과 어드레스 패드(312a)의 방향으로 경사지면, 어드레스 소자들 근방에 위치된 하나 이상의 스프링 팁(326)이 마이크로 미러(304)의 랜딩 지점으로서 작동할 것이다. 역으로, 마이크로 미러(304)가 상승된 어드레스 전극(314b)과 어드레스 패드(312b)의 방향으로 경사지면, 어드레스 소자들 근방에 위치된 하나 이상의 스프링 팁(326)이 마이크로 미러(304)에 대한 랜딩 지점으로서 작동할 것이다. 따라서, 마이크로 미러(304)는 마이크로 미러(304)가 하나 이상의 스프링 팁(326)과 접촉할 때까지 양 또는 음의 방향으로 경사질 수 있다.
도3B 및 도3C는 각각 하부층(360)과 상부층(380)으로 각각 분할된 것으로서 도3A의 종래 DMD 픽셀 소자(300)의 컴포넌트만을 분리하여 나타낸 평면도를 개괄적으로 도시한다. 용어 "층"이 본 설명에서 사용되지만, 하부층(360)의 컴포넌트부는 동일한 평면상에 놓일 필요는 없다. 특히, 도3B는 DMD 픽셀 소자(300)의 금속 3 또는 M3층으로도 지칭될 수 있는 하부층(360)만을 분리한 평면도를 도시한다. DMD 픽셀 소자(300)는 사실상 정방형 형상으로 구성된다. 따라서, 하부층(360)의 컴포넌트는 또한 사실상 정방형 형상으로 구성된다. 사실상 하부층(360)의 폭에 걸쳐 연장하는 아암(365)에 의해 커플링되는 2개의 바이어스 패드(330a, 330b)가 있다. 바이어스 전압을 인가하기 위해, 바이어스 패드(330)는 (도3A에 도시된) 바이어스 비아(308)의 형성을 위한 근접 위치를 식별하는 영역(308)을 포함한다. 각각의 바이어스 패드(330)는 3개의 바이어스 비아(308)의 형성을 위한 3개의 영역(309)을 포함한다. 집합적으로, 바이어스 패드(330a, 330b)는 6개의 바이어스 비아(308)의 형성을 위한 6개의 영역(309)을 포함한다.
하부층(360)은 또한 아암(365)에 의해 분리된 두 개의 어드레스 패드(312a, 312b)를 포함한다. 제어 전압의 인가를 위해, 어드레스 패드(312a, 312b)는 (도3A에 도시된) 어드레스 비아(313)의 형성을 위한 근접 위치를 식별하는 영역(315)을 포함한다. 각각의 어드레스 패드(312)는 두 개의 어드레스 비아(313)의 형성을 위한 두 개의 영역(315)을 포함한다. 따라서, 어드레스 패드(312a, 312b)는 집합적으로 4개의 어드레스 비아(313)의 형성을 위한 4개의 영역(315)을 포함한다.
DMD 픽셀 소자(300)가 서로 인접하여 위치될 때, 바이어스 전압은 바이어스부(332a, 332b)를 통해 인접한 DMD 픽셀 소자(300) 사이에서 중계될 수 있다. 예를 들어, 제1 DMD 픽셀 소자의 바이어스부(332a)는 제2 DMD 픽셀 소자의 바이어스부(332b)에 전기적으로 커플링될 수 있다. 단일 DMD 픽셀 소자에서, 바이어스 신호 유동 경로가 이러한 바이어스부(332a, 332b) 사이에 일반적으로 존재할 수 있다. 예를 들어, 도3B를 참조하면, 바이어스 신호 유동 경로는 바이어스부(332a)로부터 바이어스 패드(330a), 아암(365) 및 바이어스 패드(330b)를 통해 또는 그 역순으로 유동할 수 있다. 주 바이어스 신호 유동 경로는 일반적으로 바이어스부(332a, 332) 사이의 가장 짧은 전기 루트일 수 있다.
도3C는 도3C의 DMD 픽셀 소자(300)의 비임/힌지 또는 "빈지"층으로 지칭될 수 있는 중간층(380)만을 분리한 평면도를 도시한다. 용어 "층"이 본 설명에서 이용되지만, 중간층(380)의 컴포넌트부는 동일한 평면상에 놓일 필요는 없다. 도3A에 도시된 바와 같이, 중간층(380)의 크기 및 형상은 일반적으로 하부층(360)의 크기 및 형상에 대응된다.
중간층(380)은 4개의 스프링 팁(326), 2개의 비임(324a, 324b), 힌지(316) 및 2개의 어드레스 전극(314a, 314b)을 포함한다. 제1 비임(324a)은 중간층(380)의 제1 코너부(382)의 근방에 배치되고, 제2 비임(324b)은 중간층(380)의 제2 코너부(384)의 근방에 배치된다. 도시된 바와 같이, 힌지(316)는 사실상 중간층(380)의 폭에 걸쳐 연장된다. 하부층(360)의 바이어스 패드(330)를 비임(324)과 커플링하기 위해, 비임(324a, 324b)의 각각은 (도3A에 도시된) 바이어스 비아(308)의 형 성을 위한 근접 위치를 식별하는 영역(311)을 포함한다. 따라서, 각각의 비임(324a, 324b)을 지지하는데 3개의 바이어스 비아(308)가 필요한 경우, 각각의 비임(324a, 324b)은 바이어스 비아(308)의 형성을 위한 3개의 영역(311)을 포함한다. 전술한 바와 같이, 하부층(360)의 바이어스 패드(330)에 인가된 바이어스 전압은 바이어스 비아(308)를 통해 비임(324)으로 전달될 수 있다.
중간층(380)은 또한 힌지(316)의 각각의 측면에 배치된 두 개의 상승된 어드레스 전극(314a, 314b)을 포함한다. 하부층(360)의 어드레스 패드(312)를 중간층(380)의 어드레스 전극(314)에 커플링하기 위해, 어드레스 전극(314a, 314b)은 (도3A에 도시된) 어드레스 비아(313)의 형성을 위한 근접 위치를 식별하는 영역(317)을 포함한다. 어드레스 전극(314a, 314b)의 각각은 2개의 어드레스 비아(313)의 형성을 위한 2개의 영역(317)을 포함한다. 따라서, 어드레스 전극(314a, 314b)은 4개의 어드레스 비아(313)의 형성을 위한 4개의 영역(317)을 집합적으로 포함한다. 전술한 바와 같이, 하부층(360)의 어드레스 패드(314)에 인가된 제어 전압은 어드레스 비아(313)를 통해 어드레스 전극(314)으로 전달된다. 그 다음에 제어 전압은 마이크로 미러(304)를 "오프" 상태 또는 "온" 상태로 선택적으로 경사지게 하기 위해 마이크로 미러(304)를 포함하는 상부층으로 전달될 수 있다.
도3A 내지 도3C의 DMD 픽셀 소자는 하부층(360)의 넓은 어드레스 패드(312a, 312b)와 중간층(380)의 비교적 작은 상승된 어드레스 전극(314a, 314b)을 포함하기 때문에, 하부층(360)은 중간층(380)보다 픽셀 소자(300)에 대한 정전력에 더 기여 할 수 있다. 하부층(360)으로부터 기여된 정전력이 미러와 하부층 사이의 오정렬에 대해 민감하기 때문에, DMD 픽셀 소자(300)는 하부층(360)에 대한 미러(304)의 병진적 오정렬에 대해 민감하다. 그러나 본 발명 실시예는 이러한 오정렬에 대한 DMD 픽셀 소자의 감도를 감소시킬 수 있는 구성을 교시한다.
도4A는 본 발명의 일 실시예에 따른 DMD 픽셀 소자(400)를 도시한다. 도4A의 DMD 픽셀 소자(400)는 마이크로 미러(442), 어드레스 패드(410), 바이어스 패드(402), 바이어스 아암(408), 비임부(452), 스프링 팁(459), 어드레스 전극(460), 어드레스 비아(424), 바이어스 비아(426), 힌지(458) 및 미러 비아(428)를 포함한다. 상기 컴포넌트들의 보다 상세한 설명은 도4B 및 도4C를 참조하여 설명된다.
도4B 및 도4C는 하부층(420)과 중간층(450)으로 각각 분할된 것으로서 도4A의 DMD 픽셀 소자(400)의 실시예의 컴포넌트만을 분리하여 나타낸 평면도를 도시한다. 용어 "층"이 본 설명에서 사용되었지만, 하부층(420)과 중간층(450) 각각의 컴포넌트부는 각각 동일한 평면상에 놓일 필요는 없다. 또한 하부층(420)과 중간층(450)의 컴포넌트들이 조립되면, 일반적으로 중간층(450)은 하부층(420) 상에서 전치(transpose)될 수 있다. 특정 실시예에서, 하부층(420)과 중간층(450)이 합체된 DMD 픽셀 소자(400)는 각 층들의 정전 기여도가 변화되기 때문에 병진적 오정렬에 대한 감도의 감소를 나타낸다. 특히, 하부층(420)과 중간층(450)이 합체된 DMD 픽셀 소자는 하부층(420)으로부터의 정전 기여도가 감소되고 중간층(450)으로부터의 정전 기여도가 증가되기 때문에 병진적 오정렬에 대한 감도는 더 감소된다.
도4B에 도시된 실시예에서, DMD 픽셀 소자의 금속 3 또는 M3층으로서 지칭될 수 있는 하부층(420)은 (도4A에 도시된) 바이어스 비아를 지지하기 위한 다중 바이어스 패드(402)를 포함한다. 각각의 바이어스 패드(402)와 관련된 금속의 양을 감소시키고 하부층(420) 전체에 걸쳐 하부층(420)의 바이어스부의 금속 분포를 균일하게 하기 위해, 각각의 바이어스 패드(402)는 (도4A에 도시된) 단일 바이어스 비아와 관련될 수 있다. 따라서, 각각의 바이어스 패드(402)는 단일 바이어스 비아의 형성을 위한 근접 위치를 식별하는 영역(404)을 포함한다. 따라서, 하부층(420)의 바이어스부에 대해 중간층(450)의 바이어스부를 지지하기 위해 6개의 바이어스 비아가 필요한 특정 실시예에서, 하부층(420)은 하부층(420) 내에 분포된 6개의 바이어스 패드(402)를 포함한다. 그러나, 그보다 적은 또는 많은 바이어스 패드(402)가 하부층(420)에 바이어스 전압의 인가를 위해 적절하게 하부층(420) 내에 합체될 수 있다.
하부층(420)의 바이어스부와 관련된 금속의 분포를 더욱 개선시키기 위해, 도4B에 도시된 6개의 바이어스 패드(402)가 사실상 균일한 방식으로 하부층(420)의 주연부 둘레에 분포될 수 있다. 예를 들어, 제1 바이어스 패드(402a)는 하부층(420)의 제1 코너부(406a) 근방에 위치되고, 제2 바이어스 패드(402b)는 하부층(420)의 제2 코너부(406b) 근방에 위치된다. 도시된 바와 같이, 하부층(420)의 제1 및 제2 코너부(406a, 406b)는 제1 및 제2 바이어스 패드(402a, 402b)를 대향 바이어스 패드라고 할 수 있도록 서로 대향된다. 제1 바이어스 아암(408)은 제1 및 제2 바이어스 패드(402a, 402b)에 커플링되고, 사실상 하부층(420)의 폭에 걸쳐 연장한다.
도시된 실시예에서, 하부층(420)은 또한 제3 바이어스 패드(402c), 제4 바이어스 패드(402d), 제5 바이어스 패드(402e) 및 제6 바이어스 패드(402f)를 포함한다. 제3 및 제4 바이어스 패드(402c, 402d)는 하부층(420)의 주연부를 따라 대향 위치에 위치된 대향 바이어스 패드를 형성하도록 제1 아암(408a)의 양측에 등거리로 위치된다. 도시된 바와 같이, 제3 및 제4 바이어스 패드(402c, 402d)는 제2 바이어스 아암(408b)에 의해 커플링된다. 제5 및 제6 바이어스 패드(402e, 402f)는 각각 제3 및 제4 바이어스 패드(402c, 402d)와 유사하게 구성된다. 따라서, 제5 및 제6 바이어스 패드(402e, 402f)는 하부층(420)의 주연부를 따라 대향 위치에 위치된 대향 바이어스 패드를 형성하도록 제1 아암(408a)의 양측에 등거리로 위치된다. 제5 및 제6 바이어스 패드(402e, 402f)는 제3 바이어스 아암(408c)에 의해 커플링된다. 제1 아암(408a), 제2 아암(408b) 및 제3 아암(408c)이 각각의 바이어스 패드(402a 내지 402f)가 모든 다른 바이어스 패드(402a 내지 402f)에 커플링하도록 작동하기 때문에, 하부층(420)의 최종 바이어스부는 하부층(420) 전체에 걸쳐 사실상 균일한 방식으로 분포된 일체형 구조를 포함한다.
도시된 실시예에서, 하부층(420)은 또한 도3B에서 전술한 바이어스부(332a, 332b)와 유사한 방식으로 작동 가능한 바이어스부(432a, 432b)를 포함한다. 주 바이어스 신호 유동 경로는 일반적으로 바이어스부(432a, 432b) 사이의 가장 짧은 전기 루트일 수 있다. 따라서, 바이어스 패드(402a, 402b, 402c, 402f)는 주 바이어스 신호 유동 경로 상에 놓이지 않는다. 이하에서 더 상세히 설명되는 바와 같이, 중간층(450)의 비임부(452a, 452b, 454c, 454f)는 바이어스 패드(402a, 402b, 402c, 402f)로부터의 바이어스 전압을 각각 수신한다.
제어 또는 어드레스 전압을 인가하기 위해, 하부층(420)은 또한 다중 어드레스 패드(410)를 포함한다. 각각의 어드레스 패드(410)와 관련된 금속의 양을 감소시키고 하부층(420)에 걸쳐 하부층(420)의 어드레스부의 금속을 균일하게 분포시키기 위해, 각각의 어드레스 패드(410)는 단일 어드레스 비아(도4A에서 보다 잘 도시됨)와 관련된다. 따라서, 각각의 어드레스 패드(410)는 어드레스 비아의 형성을 위한 근방 위치를 식별하는 영역(412)을 포함한다. 따라서, 하부층(420)의 각각의 어드레스부에 대해 중간층(450)의 어드레스부를 지지하기 위해 6개의 어드레스 비아가 필요한 특정 실시예에서, 하부층(420)은 하부층(420) 내에 분포된 6개의 어드레스 패드(410a 내지 410f)를 포함한다. 그러나, 일반적으로 그보다 적은 또는 많은 어드레스 패드(410)가 하부층(420)으로의 제어 전압의 인가를 위해 적절하게 하부층(420) 내에 합체될 수 있다.
하부층(420)의 어드레스부와 관련된 금속의 분포를 더 개선하기 위해, 각각의 어드레스 패드(410a 내지 410f)는 다른 모든 바이어스 패드(402a 내지 402f)로부터 바이어스 패드(402a 내지 402f)의 각각을 분리하도록 위치된다. 예를 들어, 제1 어드레스 패드(410a)는 하부층(420)의 제3 코너부(406c) 근방에 배치되고, 제2 어드레스 패드(410b)는 하부층(420)의 제4 코너부(406d) 근방에 배치된다. 그 결과, 제1 어드레스 패드(410a)는 하부층(420)의 주연부를 따라 제3 바이어스 패드(402c)와 제5 바이어스 패드(402e) 사이에 위치된다. 유사하게, 제2 어드레스 패드(410b)는 하부층(420)의 주연부를 따라 제4 바이어스 패드(402d)와 제6 바이어 스 패드(402f) 사이에 위치된다.
도시된 실시예에서, 하부층(420)은 또한 제3 어드레스 패드(410c), 제4 어드레스 패드(410d), 제5 어드레스 패드(410e) 및 제6 어드레스 패드(410f)를 포함한다. 제3 및 제4 어드레스 패드(410c, 410d)는 하부층(420)의 바이어스부의 제1 아암(408a)의 양측에 등거리로 위치된다. 그 결과, 제3 및 제4 어드레스 패드(410c, 410d)는 하부층(420)의 주연부를 따라 대향 위치에 위치된 대향 어드레스 패드를 형성한다. 특정 실시예에서, 제3 어드레스 패드(410c)는 하부층(420)의 주연부를 따라 제1 바이어스 패드(402a)와 제3 바이어스 패드(402c) 사이에 위치된다. 유사하게, 제4 어드레스 패드(410d)는 하부층(420)의 주연부를 따라 제1 바이어스 패드(402a)와 제4 바이어스 패드(402d) 사이에 위치된다.
제5 및 제6 어드레스 패드(410e, 410f)는 각각 제3 및 제4 어드레스 패드(410c, 410d)와 유사하게 구성된다. 따라서, 제5 및 제6 어드레스 패드(410e, 410f)는, 제5 및 제6 어드레스 패드(410e, 410f)가 하부층(420)의 주연부를 따라 대향 위치에 위치된 대향 어드레스 패드를 형성하도록 제1 아암(408a)의 양측에 등거리로 위치된다. 특정 실시예에서, 제5 어드레스 패드(410e)는 하부층(420)의 주연부를 따라 제2 바이어스 패드(402b)와 제5 바이어스 패드(402e) 사이에 위치된다. 유사하게, 제6 어드레스 패드(410f)는 하부층(420)의 주연부를 따라 제2 바이어스 패드(402b)와 제6 바이어스 패드(402f) 사이에 위치된다.
어드레스 패드(410a 내지 410f)가 어드레스 비아의 형성을 위해 각각 단일 영역(412a 내지 412f)을 포함하기 때문에, 어드레스 패드(410a 내지 410f)의 각각 과 관련된 금속은 픽셀 설계 소자의 종래의 하부층의 어드레스부를 형성하는 금속의 양에 비해 사실상 감소된다. 그 결과, 제1 및 제2 어드레스 패드(410a, 410b)와 같은, 좁은 선단 에지를 갖는 어드레스 패드가 제3 및 제4 코너부(406c, 406d) 근방에 형성된다. 또한, 도4C의 중간층(450)의 어드레스부를 지지하기 위하여, 영역(412a), 영역(412c) 및 영역(412e)은 하부층(420)의 바이어스부의 아암(408a)에 대해 사실상 정렬된다. 유사하게, 영역(412b), 영역(412d) 및 영역(412f)은 하부층(420)의 바이어스부의 아암(408a)에 대해 사실상 정렬된다. 하부층(420)의 어드레스부와 바이어스부의 기술된 구성에 의해 달성되는 장점은 이하에서 상세히 설명된다.
도4C의 도시된 실시예에서, DMD 픽셀 소자의 비임/힌지 또는 "빈지"층으로 지칭될 수 있는 중간층(450)은 하부층(420)으로부터 각각 바이어스 전압과 제어 전압을 수신하기 위한 다중 바이어스부와 다중 어드레스부를 포함한다. 특히, 중간층(450)의 바이어스부는 바이어스 비아(도시 안함)를 형성하기 위한 영역(454)을 각각 갖는 다중 비임부(452)를 포함한다. 전술한 바와 같이, 바이어스 비아는 중간층(450)의 바이어스부와 하부층(420)의 바이어스부를 도전식으로 커플링한다. 따라서, 비임부(452)는 영역(454)이 하부층(420)의 영역(404)과 정렬되도록 일반적으로 구성된다. 따라서, 하부층(420)으로부터 중간층(450)으로 바이어스 전압을 도전식으로 전달하기 위해 6개의 바이어스 비아가 필요한 경우, 중간층(450)은 6개의 비임부(452a 내지 452f)를 포함한다. 그러나, 그보다 적은 또는 많은 바이어스부(452)가, 하부층(420)의 바이어스부와 중간층(450)의 바이어스부의 정렬을 위해 그리고 각각의 층 사이에서 바이어스 전압을 도전식으로 중계하기 위해 적절하게 중간층(450) 내에 합체될 수 있다.
도시된 실시예에서, 비임부(452a 내지 452f)는 제1 비임부(452a)가 중간층(450)의 제1 코너부(456a) 근방에 배치되고 제2 비임부(452b)가 중간층(450)의 제2 코너부(456b) 근방에 배치되도록 구성된다. 도시된 바와 같이, 대향하는 제1 및 제2 비임부(452a, 452b)는 사실상 중간층(450)의 폭에 걸쳐 연장하는 힌지(458)에 의해 커플링된다. 바이어스 비아를 통해 하부층(420)으로부터 바이어스 전압을 도전식으로 수신하기 위해, 제1 비임부(452a)의 제1 영역(454a)은 바이어스 비아(도시 안함)에 의해 제1 바이어스 패드(402a)의 제1 영역(404a)에 일반적으로 대응되며 이에 커플링된다. 유사하게, 제1 비임부(452b)의 제2 영역(454b)은 바이어스 비아(도시 안함)에 의해 제2 바이어스 패드(402b)의 제2 영역(404b)에 일반적으로 대응되며 이에 커플링된다.
도시된 바와 같이, 중간층(450)은 또한 제3 비임부(452c), 제4 비임부(452d), 제5 비임부(452e), 제6 비임부(452f)를 포함하는 플로팅 비임부를 포함한다. 특히, 제3 비임부(452c)와 제4 비임부(452d)는 중간층(450)의 주연부를 따라 대향 위치에 위치된 대향 비임부를 형성하도록 힌지(458)의 양측에 등거리로 위치된다. 제5 비임부(452e)와 제6 비임부(452f)는 유사하게, 제5 비임부(452e)와 제6 비임부(452f)가 중간층(450)의 주연부를 따라 대향 위치에 위치된 대향 비임부를 형성하도록 힌지(458)의 양측에 등거리로 위치된다. 도시된 바와 같이, 제3 비임부(452c)와 제5 비임부(452e)는 제3 코너부(456c)의 양측에 위치되고, 제4 비임 부(452d)와 제6 비임부(452f)는 제4 코너부(456d)의 양측에 위치된다. 최종 구성은 일반적으로 하부층(420)의 바이어스부와 중간층(450)의 바이어스부 사이에 바이어스 전압의 도전식 전달을 위해 하부층(420)의 제3 내지 제6 영역(404c 내지 404f)과, 제3 내지 제6 비임부(452c 내지 452f)와 관련된 제3 내지 제6 영역(454c 내지 454f)을 정렬시킨다.
제3 내지 제6 비임부(452c 내지 452f) 각각은 또한 스프링 팁(459)을 포함한다. 도3A 내지 도3C에 도시된 바와 같은 종래의 DMD 픽셀 설계에 대해 전술한 스프링 팁과 유사하게, 스프링 팁(459)은 제3 내지 제6 비임부(452c 내지 452f)를 포함한다. 하부층(420)과 중간층(450)이 합체된 DMD 픽셀 소자의 작동 동안, 스프링 팁(459)은 마이크로 미러(도시 안함)에 대한 랜딩 지점을 제공한다. 따라서, 마이크로 미러가 제3 및 제5 비임부(452c, 452e)의 방향으로 경사지면, 제3 및 제5 비임부(452c, 452e)와 관련된 스프링 팁(459)은 마이크로 미러에 대한 랜딩 지점으로서 작용할 수 있다. 역으로, 마이크로 미러가 제4 및 제6 비임부(452d, 452f)의 방향으로 경사지면, 제4 및 제6 비임부(452d, 452f)와 관련된 스프링 팁(459)은 마이크로 미러에 대한 랜딩 지점으로서 작용할 수 있다. 따라서, 마이크로 미러는 제3 내지 제6 비임부(452c 내지 452f)로부터 연장하는 하나 이상의 스프링 팁(459)과 접촉할 때까지 양 또는 음의 방향으로 경사질 수 있다.
제어 또는 어드레스 전압을 수신하기 위해, 중간층(450)은 또한 어드레스 전극(460)을 포함한다. 도시된 실시예에서, 중간층(450)은 2개의 어드레스 전극(460a, 460b)을 포함한다. 제1 어드레스 전극(460a)은 힌지(458)의 일측에 배치 되고, 제2 어드레스 전극(460b)은 힌지(458)의 타측에 배치된다. 따라서, 제1 및 제2 어드레스 전극(460a, 460b)은 힌지(458)에 의해 분리된다. 하부층(420)의 어드레스 패드(410)를 중간층(450)의 어드레스 전극(460)과 커플링하기 위해, 어드레스 전극(460a, 460b)은 어드레스 비아(도시 안함)의 형성을 위한 근방 위치를 식별하는 영역(462)을 포함한다. 도시된 실시예에서, 어드레스 전극(460a, 460b)의 각각은 3개의 어드레스 비아의 형성을 위한 3개의 영역(462)을 포함한다. 따라서, 하부층(420)의 어드레스부와 유사하게, 어드레스 전극(460a, 460b)은 6개의 어드레스 비아의 형성을 위해 6개의 영역(462)을 집합적으로 포함한다. 그 결과, 하부층(420)의 어드레스 패드(410)의 영역(412a 내지 412f) 각각은 중간층(450)의 어드레스 전극(460)의 영역(462a 내지 462f)과 정렬된다. 어드레스 비아가 픽셀 소자의 주연부를 따라 배열되기 때문에, 어드레스 전극(460a, 460b)의 각각과 관련된 금속은 종래의 픽셀 설계 소자의 중간층의 어드레스부를 형성하는 금속의 양에 비해 사실상 증가된다.
하부층(420)과 중간층(450)의 기술된 구성은 각 층의 어드레스와 바이어스부에 대해 금속의 독특한 분포에 기여한다. 예를 들어, 하부층(420)의 바이어스 및 어드레스부와 관련된 금속은 각각 감소되고, 하부층(420) 전체에 걸쳐 더욱 균일하게 분포된다. 그 결과, 좁은 선단 에지를 갖는 어드레스 패드가 하부층(420)에서 달성된다. 역으로, 중간층(450)의 어드레스부와 관련된 금속은 증가되고, 넓은 어드레스 전극이 얻어진다. 전술한 구성은 각각의 층에 의해 생성된 정전력의 분포의 변동을 야기한다. 특히, 하부층(420)에 의해 제공된 정전력의 기여도는 감소하 고, 중간층(450)에 의해 제공된 정전력의 기여도는 증가된다. 종래의 픽셀 설계에서 하부층의 어드레스부는 하부층에 대한 미러의 병진적 오정렬에 매우 민감한 반면, 하부층(420)과 중간층(450)에 의해 얻어진 구조는 하부층(420)의 어드레스부에 의한 정전력의 기여도가 감소되기 때문에 병진적 오정렬에 대한 결과 DMD 픽셀 소자의 감도가 크게 감소되도록 작동할 수 있다. 그 결과, DMD 픽셀 소자는 각 층의 병진적 오정렬을 야기하는 광 유도 처리에서도 개선된 성능을 나타낼 수 있다.
부가적인 장점으로서, 최종 설계는 중간층(450)의 스프링 팁(459)이 종래의 픽셀 설계보다 힌지(458)로부터 더 멀리 배치되도록 한다. 이러한 구성은 각 층들 사이의 수직 갭을 증가시키고, 또한 최종 DMD 픽셀 소자의 정전 감도를 감소시킨다. 더욱이, 하부층(420)에서 더 균일한 금속 밀도가 달성되고 층과 관련된 수직 갭이 증가되기 때문에, 장착된 마이크로 미러의 편평한 외형이 달성될 수 있다. 그 결과, 광 손실이 감소되고, 표시된 화상의 휘도가 개선된다.
다양한 추가, 제거, 대체 및 다른 변경이 청구된 발명의 범주 내에서 모든 설명된 예시적인 실시예 및 시행된 다른 실시예로 이루어질 수 있음이 본 발명에 관련된 기술 분야의 종사자에게는 명백할 것이다.

Claims (11)

  1. 마이크로 미러 소자이며,
    마이크로 미러 소자의 제1 층에 분포된 복수의 어드레스 패드를 포함하고, 복수의 어드레스 패드는 상기 제1 층에서 서로 비일체식이며, 상기 마이크로 미러 소자는 힌지에 의해 분할된 제1 측과 제2 측을 갖고, 복수의 어드레스 패드 중 적어도 2개가 제1 측에 분포되는, 제1 어드레스부와,
    마이크로 미러 소자의 제2 층에 분포된 두 개의 어드레스 전극을 포함하고, 제1 어드레스 전극은 제1 층에 배치되고 제2 어드레스 전극은 제2 측에 배치되는, 제2 어드레스부와,
    제1 어드레스부로부터 제2 어드레스부로 어드레스 전압을 전달하기 위해 제1 어드레스부를 제2 어드레스부에 도전식으로 커플링할 수 있는 복수의 어드레스 비아와,
    마이크로 미러 소자의 제1 층에 분포된 복수의 바이어스 패드를 포함하고, 복수의 바이어스 패드는 서로 이격된 관계로 배열되고, 복수의 바이어스 패드 각각은 하나 이상의 바이어스 아암에 의해 다른 모든 바이어스 패드에 도전식으로 커플링되는, 제1 바이어스부와,
    마이크로 미러 소자의 제2 층에 분포된 복수의 비임부를 포함하고, 복수의 비임부 중 적어도 2개가 힌지에 의해 함께 커플링되는, 제2 바이어스부와,
    제1 바이어스부로부터 제2 바이어스부로 바이어스 전압을 전달하기 위해 제1 바이어스부를 제2 바이어스부에 도전식으로 커플링할 수 있는 적어도 하나의 바이어스 비아와,
    광선을 반사하도록 선택적으로 경사지게 작동 가능한 반사면을 갖는 미러를 포함하고,
    제2 어드레스부는 제1 어드레스부에 의해 미러에 제공되는 정전력보다 큰 정전력을 미러에 제공하고, 제1 및 제2 어드레스부에 의해 제공된 정전력은 미러를 경사지게 할 수 있는, 마이크로 미러 소자.
  2. 마이크로 미러 소자이며,
    마이크로 미러 소자의 제1 층에 분포된 복수의 어드레스 패드를 포함하고, 마이크로 미러 소자는 제1 측과 제2 측을 갖고, 복수의 어드레스 패드 중 적어도 2개는 제1 측에 분포되는, 제1 어드레스부와,
    마이크로 미러 소자의 제2 층에 분포된 복수의 어드레스 전극을 포함하는 제2 어드레스부와,
    제1 어드레스부로부터 제2 어드레스부로 어드레스 전압을 전달하기 위해 제1 어드레스부를 제2 어드레스부에 도전식으로 커플링할 수 있는 적어도 하나의 어드레스 비아를 포함하고,
    제1 어드레스부의 어드레스 패드와 제2 어드레스부의 어드레스 전극의 분포는 제2 어드레스부에 의해 제공된 정전력이 제1 어드레스부에 의해 제공된 정전력보다 크게 하는, 마이크로 미러 소자.
  3. 제2항에 있어서, 복수의 어드레스 패드 각각은 어드레스 패드로부터 제2 어드레스부로 어드레스 전압을 전달할 수 있는, 관련 어드레스 비아에 커플링되는 마이크로 미러 소자.
  4. 제2항에 있어서, 제2 어드레스부는 제1 어드레스 전극과 제2 어드레스 전극을 포함하고, 제1 및 제2 어드레스 전극 각각은 제1 어드레스부로부터 어드레스 전압을 수신하기 위해 복수의 어드레스 비아에 커플링되는, 마이크로 미러 소자.
  5. 제4항에 있어서, 제1 측 및 제2 측은 힌지에 의해 분할되고, 제1 어드레스 전극은 제1 측에 배치되고, 제2 어드레스 전극은 제2 측에 배치되는 마이크로 미러 소자.
  6. 제2항에 있어서, 제1, 제2 및 제3 바이어스 패드와, 주 바이어스 신호 유동 경로를 더 포함하고,
    제1, 제2 및 제3 바이어스 패드는 마이크로 미러 소자의 제1 층에 분포되며, 제1 바이어스 패드는 제1 바이어스부를 포함하고, 제2 바이어스 패드는 제2 바이어스부를 포함하고,
    주 바이어스 신호 유동 경로는 제1 및 제2 바이어스부 사이에 위치되고,
    제3 바이어스 패드는 힌지로 바이어스 전압을 전도할 수 있고 주 바이어스 신호 유동 경로 상에 위치되지 않는, 마이크로 미러 소자.
  7. 제6항에 있어서, 제2 층에 배치된 제1 비임부를 더 포함하고, 제1 비임부는 제3 바이어스 패드로부터 바이어스 전압을 수신하여 힌지로 바이어스 전압을 중계할 수 있는, 마이크로 미러 소자.
  8. 제2항에 있어서, 마이크로 미러 소자의 제1 층에 분포된 복수의 바이어스 패드를 포함하는 제1 바이어스부와,
    마이크로 미러 소자의 제2 층에 분포된 복수의 비임부를 포함하는 제2 바이어스부와,
    제1 바이어스부로부터 제2 바이어스부로 바이어스 전압을 전달하기 위해 제1 바이어스부를 제2 바이어스부에 도전식으로 커플링할 수 있는 적어도 하나의 바이어스 비아를 더 포함하는 마이크로 미러 소자.
  9. 제8항에 있어서, 복수의 비임부 중 적어도 하나는 마이크로 미러 소자가 경사 위치에 있을 때 마이크로 미러 소자의 미러를 위한 접점을 포함하고,
    상기 복수의 비임부의 적어도 하나는 제2 층의 나머지 복수의 비임부와 비일체식인 마이크로 미러 소자.
  10. 제9항에 있어서, 접점은 스프링 팁인 마이크로 미러 소자.
  11. 마이크로 미러 소자이며,
    마이크로 미러 소자의 제1 층에 분포된 복수의 바이어스 패드를 포함하는 제1 바이어스부와,
    마이크로 미러 소자의 제2 층에 분포된 복수의 비임부를 포함하고, 복수의 비임부 중 적어도 하나는 마이크로 미러 소자가 경사 위치에 있을 때 마이크로 미러 소자의 미러를 위한 접점을 포함하고, 상기 복수의 비임부의 적어도 하나는 제2 층의 나머지 복수의 비임부와 비일체식인 제2 바이어스부와,
    제1 바이어스부로부터 제2 바이어스부로 바이어스 전압을 전달하기 위해 제1 바이어스부를 제2 바이어스부에 도전식으로 커플링할 수 있는 적어도 하나의 바이어스 비아를 포함하는 마이크로 미러 소자.
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