TWI375817B - Spatial light modulator and projection system using the same - Google Patents

Description

1375817. 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係有關於微機電系统的領域， 係包含多個微鏡的微鏡陣列裝置，其用於 中 〇 【先前技術】 空間光調變器（SLM)係為 空間圖案中之光的入射光束的 位 '強度、偏極化或方向上作調變。此調 各種展現磁光、電光、彈性或其他特性的本 SLM可以具有很多應用，包含光學資訊處 及靜電列印。 因此’有需要高解析度、高填充因數 光調變器。更需要一空間先調變器，其技 因此，能更有光學效率及機械堅固性。 【發明内容】 本發明提供一空間光調變器，其具有 充因數及高對比。 於.本發明之一實施例中，揭示一空間 間光調變器包含：由-基材上多個微鏡所 列，每一微鏡具有四個主要邊並為在多數 基材上，其中該四個主要逢定義兩個對角 更明確地說，關 顯示及其他系統 反應於光或 換能器。入 電輸入，而調節 射光束可以在相 變可以經由使用 •料而加以完成。 理、顯示系統、 及高對比之空間 不需要偏極光’ 高解析度、高填 光調變器。該空 組成的一微鏡陣 支撐柱所支撐在 ，及其中在任兩 1375817 支樓柱間之—線並未與該兩對角線之任一對角線重合。 於本發明之另—實施例中，揭示另一空間光調變器。 該空間光調變器包含：排列呈一矩形陣列之多數微鏡在一 基材上’每一微鏡具有四個主要邊，其中每一邊不平行也 不垂直於該矩形陣列之邊緣。 於本發明之另一實施例中，揭示一投影系統。該投影 系統包含：一光源；一空間光調變器，其更包含一陣列之 微鏡形成在一矩形基材上，每一微鏡具有一矩形鏡板被固 持在該基材上；一聚光鏡，用以將光由光源導引至該空間 光調變器上，其中，來自光源的光被以由相對於基材面呈 50至70度的入射角並當由頂部看時，相對於基材邊呈50 至65度的角度導引至該微鏡陣列；及一投射透鏡，用以將 光由光源調變器導引至一顯示目標上》 於本發明之另一實施例中，揭示一空間光調變器》該 空間光調變器包含：一陣列之多數微在一基材上，每一微 鏡被多數支撐柱所固持於基材上，每一微鏡具有四個主要 邊及其中該四個主要邊定義兩對角線，其中於任兩柱間之 一線並不與兩對角線之任一對角線重合。 於本發明之另一實施例中，揭示一空間光調變器。該 空間光調變器包含：一陣列之多數微鏡，其中連接該陣列 中之每一微鏡中心的假想線形成一假想栅，其具有彼此正 交之列及行，及其中該等微鏡之邊緣並未平行該假想柵之 列或行。 於本發明之另一實施例中，揭示一空間光調變器。該 6 1375817 空間光調變器包含：一陣列之多數微鏡在一基材上’每一 微鏡為一鉸鏈所支撐在該基材上’該鉸鏈連接至微鏡及在 該基材上之兩支撐柱’每—微鏡具有一旋轉軸，其中沿著 兩支撐柱間所繪之一線並未平行於該旋轉軸。 【實施方式】 雖然隨附之申請專利範圍描述本發明之特性，及其目 的與優點，但本發明可以由以下之詳細說明配合上附圖作 最佳了解。 用以微製造一例如微鏡及微鏡陣列之微機電系統 (MEMS)裝置的製程係揭示於由Huibers所領證之美國專利 第5，835, 256及6，04 6，84 0號案中，該等案係併入本 案作為參考。一用以在晶圓基材（例如透光基材或一包含 CMOS或另一電路的基材）上，形成可動MEMS元件（例如 微鏡）的類似製程係揭示於本案之中。 由Re id所申請於2001年七月20曰之美國專利申請第 09/910，537及申請於2001年六月22日之美國專利第 0/300 ’ 533，及由Reid所申請於2002年六月21日之美國 專利申請第10/176，478號及申請於2003年二月12曰之 美國專利申請案10/365，951號可以包含用於本發明各種 元件的材料。由Richards所申請於2000年五月3曰之美 國專利申請09/564，069號；由Richards所中請於2003 年一月10日之美國專利申請1 0/340，162號；由Richards 所申請於2003年四月2曰之美國專利申請1 0/407, 061號； 7 1375817 由 Richards所申請於2003年六月 27日 1 0/607，687號包含搡作方法例，.其可以 微鏡陣列，特別是在顯示器的應用中。由 20 0 3年二月12曰之美國專利申請10/366, 所申請於2003年二月12曰之美國專利申 號，及由Patel所申請於2003年七月3曰 1 0/6 1 3，3 79號包含微鏡及微鏡陣列的例 用於本發明之實施例中者。這些專利申請 考。 本發明揭示一空間光調變器，其包含 其用以空間調變光。該空間光調變器及在 之微鏡陣列具有各種應用例，例如數位顯 微影、原子頻譜儀、DNA微陣列之無罩式 及顯微鏡。 現參考附圖，第1圖為一例示顯示系 中可以實施本發明之各種實施例者。參考 本架構中，顯示系統包含光源102、光| 104、會聚光學件106及投射光學件108) 器110，其更包含一陣列之微鏡。其中也 1 1 2，其上被導引有一影像。光源1 02(例4 經由光積分器/管1 04及會聚光學件導引 110。空間光調變器110之微鏡係選擇地） 公開於2002年五月14曰之美國專利第6 揭示）所致動，以當在其”導通”位置時，反 之美國專利申請 用以操作微鏡及 Patel所申請於 ，296 號，由 Patel 請 10/366 ， 297 之美國專利申請 示架構，其可以 案係併入作為參 一陣列之微鏡， 空間光調變器中 示系統、無罩式 製作、信號處理 統之不意圖*其 第1圖，於一基 ^裝置（例如光管 、及空間光調變 顯示一顯示目標 p —電弧燈）將光 至空間光調變器 I 一控制器（例如 ，3 88，661 號所 射入射光至投射 8 1375817 先學件108上，在顯示目標112(螢幕 '使用者眼睛，一感 光材料等等）上造成一影像。例示操作方法係揭示於 Richards所領證之美國專利6，388，661號及由Richard 所申請於2003年一月10曰之美國專利申請1 0/340，162 號案中，該等案係併入作為參考。一般而言，經常在彩色 影像顯示應用中，使用更複雜之光學系統，例如第2圖中 之顯示系統。 參考第2圖’顯示一使用三個空間光調變器之另一例 示顯示糸統’其母一空間光調變器包含一陣列之微鏡及被 指明個別調變多顏色（例如三顏色，如紅、綠及藍）光束。 該顯示系統利用一二向色稜鏡組件204，用以將入射光分 成三個原色光束。二向色稜鏡組件包含TIR 176a、176c、 176d' 176e 及 176f。全内反射（TIR)面，即 tir 面 205a、 205b及205c係被定在面向氣隙之稜鏡表面。稜鏡n6c及 176e之表面198a及198b被塗覆以二向色膜，得到二向色

微鏡陣列裝置。

1 82，其係被指定以調變綠光。如所見 吁向空間光調變器 分離之綠光可以藉 9 1375817 由TIR面2 05b而經歷TIR，以在一想要角度照亮空間光調 變器182。這可以藉由將分離綠光至TIR面之入射角安排 為大於至TIR面2〇5b的臨界TIR角加以完成。來自TIR 面205 a之反射光中之除了綠光以外之光成份會通過經二 向色面198a並被反射至二向色面198b。因為二向色面198b 係被指定反射紅光成份’所以，入射至二向色面198b之紅 光成份被分離並被反射至空間光調變器184，其係被指定 以調變紅光。最後’白入射光（白光174)之藍成份到達空 間光調變器186並藉以調變。藉由合作三空間光調變器的 操作’紅、綠及藍光被適當地調變。被調變之紅、綠及藍 光被再會聚並經由光學元件，例如若有必要投射透鏡2〇2 輸送至顯示目標112上。 一般而言’空間光調變器包含一陣列之數以千計或百 萬計之微陣列。第3圖例示第1及2圖之例示空間光調變 器之一部份的剖面圖。為了簡單及顯示目的，微鏡及電極 係被繪描並為了方便起見只顯示九個微鏡及電極。參考第 3圖，微鏡陣列裝置11 0包含一陣列之微鏡（例如微鏡丨丨2) 形成在基材.120上’於此例子中，基材可以為對可見光為 透明之玻璃或石英基材。微鏡的典型尺寸為幾微米或更 少。玻璃或石英基材具有光學膜，例如抗反射膜塗覆於其 上。藉由選擇地反射入射光至或離開一投射透鏡（在第la 圖之投射透鏡108)微鏡空間調變入射光，用以在一顯示目 標（例如在第la圖之顯示目標112)上產生影像或影訊。為 微鏡所專一性反射之入射光係經由一陣列之電極（例如電

10 丄」7.5817 極126)及電路(未示出)加以完成。明確地說，每-微鏡包 3鏡；fe其係相關於—電極。一靜電場因此可以建立於 鏡板及相關電極之間。反應於所建立之靜電場鏡板旋轉 至導通（ON)狀‘態或關閉（〇FF)狀態。於導通狀態令鏡板 反射入射光至投射透鏡，而在關閉狀態中，鏡板反射入射 光離開才又射透鏡。於此特定例子中電極及電路陣列係被 形成在基材124上，其係典型由一半導體晶圓所形成之晶 粒或者雖然本實施例並未如此顯示’但微鏡也可以形 成在與形成有電極及電路之相同基材上。可以由隨後之圖 中看出，此鉸鏈配置及旋轉係在第3圖中被簡化。 參考第4Λ圖’於此所示在第3圖中之空間光調變器 的俯視圖。空間光調變器i丨〇包含一陣列之微鏡（例如微鏡 216)’其係被形成在透光基材21〇上。雖然在第圖中 只顯不九個微鏡，因為微鏡陣列中的微鏡數量決定顯示系 統之解析度’所以在真實顯示應用中，微鏡陣列具有以千 計或百萬計之微鏡。於本發明中，微鏡陣列較佳具有丨〇24 X768 微鏡、1280x720、 1400x1050、 1600x1200、 1920x1080 或其他想要解析度。 依據本發明一實施例，每一微鏡（例如微鏡2 1 6或微鏡 21 7)具有四個主要邊並被多數支撐柱（例如第6a圖所較佳 顯示之柱218)固持在基材上。一個四邊微鏡協助將多數鏡” 貼片”在一起，以最小化間隙及其他非反射區。四個主要邊 定義兩對角線，例如在微鏡217中所繪之兩實線。在任兩 支撐柱間之一線，例如在微鏡217之枉219a及219b之中 11 1375817 心間之一線並不會與該兩對角線之任一重合。這是由於被 鉸接支撐該微鏡板之支撐柱並未在微鏡的直接角落上。藉 由令微鏡”歪斜”使得諸支撐柱並未在鏡板的直接角落上， 鏡板及支撐柱均可以以最大效應”傾斜’’（最小化非反射區 域）。 以另一方式說明本發明之此配置，在每一列（沿著 X 方向排列之微鏡）的微鏡中心係連接至一假想線，該所有列 之假想線沿著X方向形成一組平行假想線，如同第4B圖 所示。在每一行（沿著Y方向排列之微鏡）中之微鏡中心係 連接至另一假想線，所有假想線形成沿著Y方向之多組平 行假想線。沿著X方向之假想線係正交於沿著Y方向的假 想線，及所有假想線形成一正交柵。然而，每一微鏡的四 個主要邊緣的每一邊緣均未平行該栅的假想線。 依據本發明另一實施例，空間光調變器110、基材210 及形成在基材上之微鏡陣列形狀在圖中為矩形。”矩形微鏡 陣列表不連接沿者X方向（例如在第4 A圖所不之X - Y笛 卡兒座標系統中之X方向）之多數微鏡（例如微鏡2 1 5a、 215b、及215c)之所有相等點（例如在第4A圖中之點a、b、 c)的一線（例如在第4 A圖之點線2 1 3 a)係垂直或實質垂直 於沿著X-Y笛卡兒座標系統之γ方向的微鏡（例如微鏡 215c、215d及215e)之所有相等點（例如點d、e及f)之一 線（例如點缘213b)。每—微鏡具有四個主要邊，其中每一 邊既不平行也不垂直矩形微鏡陣列之邊緣。例如，微鏡216 之邊2 1 6 a與該陣列之邊（例如點線2 1 3 b所代表之邊緣）有 12 角度0 ，其中& 赵、 、月度0不是〇度也不是（n.90度）（n為整 )。於本發明由 ^ T ’角度Θ可以由2度至30度的角度，其 Λ . ^ 5度之範圍内（例如由10度至20度，或約 15度左右）。 角Θ右 又 關於鏡板之寬度對柱的寬度比。例如，假設 孩1及鏡板均A f 中 方形’則角度0可以寫ctg0=(m/p-l)，其 "^為鏡板的寬度及p為柱的寬度。相對應於角度0由2 Λ 又 3 〇度’ m/p之比例範圍由ο.?至27.6。

依據本發明，具有微鏡陣列之空間光調變器丨丨〇可以 用於顯示系統令（例如在第！或2圓t之顯示系統），用以 調變來自一光源（例如在第1或2圖中之光源）及聚光學元 件’例如第1圖中之聚焦透鏡i 06的光束。但光束係以某

—如第3圖所示之角度被導引至微鏡陣列上。參考第3圖， 入射光束220相對於基材210具有一角度沪。入射肖少較 佳範圍由約50度至70度。入射角同時對微鏡陣列的邊緣 具有一角度’其係較佳顯示於第4A圖中。可以由第4A圖 看出，入射光角220相對於微鏡陣列邊緣213a有一角度 ω。較佳地，該角度ω係由50度至65度。 依據本發明之另一態樣，每一微鏡具有一旋轉抽，其 中在兩柱間所繪出之一線並未平行於旋轉軸。這是在第5s 圖所示。參考第5a圖，顯示第4A圖之微鏡陣列之例示微 鏡的一部份之立體圖。如所示，鉸鏈支撐219係被顯示在 基材210上，其可以為一透光基材，例如對可見光為透明 之玻璃基材。連接至該基材上的鉸鏈支撐可以包含兩支撐 13 I37.58L7 柱218。欽鏈227固定至鉸鏈支推上。鏡板232係經由鉸 鏈連接器228連接至鉸鏈227。於此特定例子中’鉸鏈接 觸2 2 8係設在不是鏡板中心的位置。此架構促成鏡板沿著 —平行但當由基材210之頂部份看時，偏移開鏡板對角線 之一旋轉轴旋轉。”平行但偏移開對角線”表示旋轉轴可以 精確地平行或實質平行該微鏡對角線（±10度）。此一旋轉 軸可以藉由將鉸鏈結構在一不沿著鏡板對角線2 11之一點 附著至鉸鏈结構加以完成。附著點可以至少0.5微米，至 少1微米或至少2微米離開對角線211。於一實施例中， 雖然離開對角線之任一想要距離均可能，但附著點係離開 對角線211之對角線長度的1/40至1/3，或者若想要的話 離開由約1/20至1/4»於本發明中，微鏡較佳具有實質四 邊形。不管微鏡為矩形、正方形、菱形、或梯形，即使角 落被圓化或”切角’’’或者一孔徑或突出位在微鏡的一或多 數邊上，其仍可能概念地連接微鏡形狀之四個主要邊並越 過微鏡中心取一對角線。以此方式，可以定義出一中心對 角線，即使微鏡板係實質但並不剛好是一菱形、梯形、矩 形、正方形等等。然而，微鏡板的旋轉軸並不沿著中心對 角線，而是當由第3A圖之頂部看時，沿著平行但偏移開 對角線211之方向213。此類型之設計可以以若干方式有 利於微鏡裝置的效能。此非對稱偏移配置的—優點為微鏡 板可以以較對稱配置（具有鏡板-基材間隙相同）所能達成 之更大旋轉角旋轉。鏡板的對角線長度較佳為25微米或更 少0 14 性 上 耦 可 鏡 對 再 枝 及 位 顯 杈 以 表 線 看 面 鏡 基 至 除了鏡板、鉸鏈及鉸鏈接觸外，依據本發明有其他特 被提供用於微鏡，例如，延伸板234被建立在鏡板232 ’用以加強鏡板與鄰近電極（未示出-見第3圖）之靜電 合’該電極係被提供用以驅動鏡板，以相對於基材旋轉。 以由此圓看出，延伸板係經由一延伸板柱236連接至該 板’及至鉸鏈支撐及鉸鏈所連接之基材210的鏡板的相 邊上。延伸板柱236係位在不是鏡板中心的一位置上》 者’在鏡板上之延伸板柱236的位置並不是沿著連接兩 218的一線《延伸板係經由鉸鏈連接、鉸鏈、鉸鏈支撐 兩支樓柱連接至該基材上《鏡板、鉸鏈及延伸板的相對 置係可以在第5b圖及5d圖清楚看出。

參考第5b圖，顯示第5a圖之微鏡的俯視圖。虛線E 示一鏡板的對角線。點線D代表連接微鏡裝置之兩支撐 的假想線。假想線F顯示鏡板所附著之鉸鏈的位置。可 看出’由線F所代表之鉸鏈係平行但偏移開由線e所代 之對角線。由線E所代表之對角線越過連接兩支撐柱的 D。 鏡板及鉸鏈並不在同一平面上，這可以由第5c圖清楚 出。第5c圖例示沿著第5a圖之線CC所取之微鏡的剖 圖。鏡板232係形成在基材210上。鉸鏈227係形成在 板上並經由鉸鏈柱228連接至鏡板。參考第5d圖，顯示 沿著第5a圖之線a A所取之微鏡剖面圖。鏡板23 2係在 材210上。鉸鏈接觸238將鉸鏈227(於第5a圖中）連接 鏡板。延伸板234建構至鏡板上。參考第5e圖，顯示沿 15 1375817 著第5a圖之線BB所取之微鏡的另一剖面圖。如所示，兩 支撐柱218係形成在基材上。鏡板係被固持在基材上及延 伸板234係建構在該鏡板上。回到第5&圖，所示延伸板係 在微鏡内。然而’此並不是絕對必要。相反地，延伸板也 可以超出微鏡外。明確地說，微鏡的延伸板可以超出具有 鏡板的微鏡外’該延伸板係藉由該鏡板連接至在一微鏡陣 列中之鄰近微鏡。此設計更加強了微鏡至靜電場的輕合， 因為輕接係隨著延伸板面積之增加而增加。 於本發明之一實施例中，延伸板為金屬，並電氣連接 至鏡板。於操作中，鏡延伸板被保持與鏡板相同之電壓。 然而，因為延伸板較鏡板接近電極，所以施加至延伸板之 靜電力係大於施加至鏡板的力量。即，相較於電極及鏡板 間之所需電壓差以旋轉鏡板至一想要角度，—在延伸板與 電極間之很小電壓差將足以旋轉鏡板至相同之想要角度。 於本發明之實施例中，延伸板距離鏡板具有與鉸鍵227至 鏡板相同的距離。這類型的配置簡化微鏡裝置的製造。於 本發明之另一實施例中，延伸板具有離開鏡板與離開鉸鏈 之距離不同。例如，在延伸板與鏡板間之距離係大於在鉸 鏈與鏡板間之距離。於此狀態令，所需電壓差可以更小就 可以完成想要旋轉角度，其係小於由微鏡所需完成相同想 要角度之電壓差，其中，鉸鏈及延伸板具有離開鏡板相同 距離者。 或者’延伸板可以為一介電板’具有大於1之介電常 數。於操作中，當電壓被施加至電極及鏡板上時，造成在 16 1^75817 電極及鏡板間之電厘差’施加至鏡板上之電力大於施加至 ’又有介電板在鏡板與電極間之相同電壓差所施加至鏡板之 電力。即’相較於電極及鏡板間之所需電壓差，以旋轉鏡 板至_想要角度’—較小電壓差即可以將鏡板旋轉至相同 想要角度。類似於延伸板為金屬的實施例，介電延伸板也 可以分開鏡板相同或不同於鏡板離開鉸鏈間之距離。 除了延伸板外，微鏡也可以包含其他特性。例如，止 動件22 6a及226b可以為鉸鏈支撐之一部份，用以停止鏡 板的旋轉至導通狀態’因此，其可以用以定義一用於微鏡 鲁 陣列裝置之微鏡的均勻導通狀態角度。止動件23〇也可以 為鉸鏈支撐之一部份。此止動件係如第5b圖所清楚顯示。 參考第5b圖，止動作23〇係形成在鉸鏈支撐上並朝鏡板延 伸，使得當該鏡板完成某一旋轉角時，鏡板之順時針旋轉 可以為止動件230所停止。角度值（關閉角度）係由止動作 230之位置（例如離開鉸鏈接觸228之距離）及止動作 之高度而定。此止動件可以用以定義一用於微鏡及微鏡陣 列之鏡板的均勻關閉狀態。為了驅動鏡板相對於基板旋轉 至關閉狀態，也提供另—電極（未示出）。 鲁 备微鏡之想要關閉狀態角度為非零時，除了第一電極 以外之一第二電極可以提供，用以驅動鏡板旋轉至關閉狀 態角度，該第一電極驅動鏡板至導通狀態角度。或者，簡 . 單地施加一電偏壓在鏡板與基材2〗〇 (例如其上之導電塗 層）間。為了使鏡板旋轉至一相反於第一旋轉方向之第二關 閉狀態旋轉方向，一第一電場被建立在鏡板/延伸板與在對 17 1375817 面基材上之電極間，用以驅動鏡板以旋轉至導通狀態角 度。當用於導通狀態電場被移除時，在基材210上之偏壓 將被本質地將鏡板拉回至一非平坦之關閉狀態。 更明福地說’在基材210上之偏壓較佳為一沉積在基 材210表面上之導電膜及導電膜較佳對可見光為透明的。 於操作中，電位被施加至膜上，電位可以在微鏡的整個操 作中被維持。於此狀態中，當在延伸板與第一電極間之導 通狀態電場未出現時，電位拉動鏡板至關閉狀態。否則， 在導通狀態電極與延伸板間之靜電力會克服來自基材的偏 壓’使得鏡板會由關閉狀態旋轉至導通狀態。 除了提供用以當完成關閉角時停止鏡板之旋轉的止動 件230外’其他止動機制也可以提供用以完成相同目的， 其係例如Patel於2003年五月13曰所申請之美國專利申 請 10/437 ， 776 號》 有若干方式以建構上述之微鏡裝置。例示製程將參考 第6a及6b圖加以討論。應為熟習於本技藝者所了解的是， 例示製程係只作例示目的並不作限制用。 第6a及6b圖係為第5a圖之微鏡的剖面圖，其係在微 鏡之製程的不同步驟中，其中微鏡具有—延伸板，其係與 鏡板隔開與離開鉸鏈相同的距離。第6a圖相當於第5a圖 之剖面圖，及第6b圖相當於第5b圖之剖面圖。參考第以 圖，提供基材210。第一犧牲層240被沉積在基材上，其 後，沉積鏡板層232。基材可以為一玻螭（例如i737F， EaglelOOO)、石英Pyrex、或藍寶石。基材也可以是一半導 18 1375817 體基材（例如石夕基材），其具有一或多數電極及/或控制電路 (例如CMOS型DRAM)形成在其上。第一犧牲層可以為任 一適當材料，例如非晶矽，或者也可以是一聚合物或聚醯 亞胺，或甚至多晶矽、氮化矽、二氧化矽等等，這係取決 於犧牲材料之選擇及所用蝕刻劑而定。若第一犧牲層為非 晶矽，則其可以沉積在300-350。(：。第一犧牲層的厚度可 能很寬，範圍係取決於微鏡裝置的大小及微鏡裝置之鏡板 的最大旋轉角而定，厚度由500埃至50，000埃，較佳約 10，000埃。第一犧牲層可以使用任何適當方法，例如 LPCVD或PECVD加以沉積在基材上。 於實施例之另一特性中，一抗反射層（未顯示）可以沉 積在基材的表面上。抗反射層係沉積用以降低入射光由基 材表面反射。其他光學加強層也可以如所需地沉積在玻璃 基材的任一表面上。除了光學加強層外，導電層也可以沉 積在基材表面上。此導電層可以使用作為用以驅動鏡板旋 轉至一關閉狀態的一電極。再者，一阻光區可以如Huibers 所申請於2002年十一月26曰之美國專利申請第1 0/305， 631號案所述沉積在玻璃基材上，該案係併入作為參考。 光區被以框、栅、條或不連續片段形式沉積在微鏡旁，使 付由邊緣或微鏡的鏡板的其他結構所散射之光若未被移除 時可被抑制。 在沉積第一犧牲層後，將予以沉積鏡板層232用於微 鏡板。因為微鏡板被設計以反射想要頻譜的入射光（例如可 見光譜），所以，較佳地，微鏡板層可以包含一或多數材料， 19 1375817 其對入射光展現高反射率（較佳90%或更高）。此等 為 Al、Ti、Ag、AlSixCuy、AlTix 或 AlSix。當然， 想要入射光具有高反射率之適當材料也可以採用 板。 然而，例如A1作為用於微鏡板層材料可能擴散 非晶矽層之犧牲層並與之反應。該擴散及反應當然 微鏡板之想要特性及微鏡裝置之想要效能。明確地 散及反應會在微鏡裝置上建立缺陷。為了防止此擴 應，一隨後將與犧牲層一起移除之阻障層係被沉積 層與鏡板層1 3 6之間。此等阻障層的例子及使用阻 製造微鏡之方法係揭示於由Patel所申請於20023 28曰之美國專利申請第1 0/402，789號案中’該案 作為參考。較佳地，在阻障層與微鏡板間實質沒有 擴散，或者，在製造時間段’例如30分及400艺下 障層與微鏡層間實質沒有反應或擴散，該溫度係為 之最高溫度。較佳地’在阻障層及犧牲層間實質沒 或擴散，或者，在陴障層及犧牲層間在某時間段及 下，實質沒有反應或擴散。用於阻障層之例示阻障 切過渡金屬（例如W、Ti、Ta及Mo)、初過渡金屬. 如Wtix、Wmox、及Wtax)、初過渡金屬化合物（例如 包含初過渡金屬矽化物（例如Wsix、MoSix、TiSi*、 CrSix、TaSix及TiWxSiy)。其他初過渡金屬矽化物 WNX及CoSix也可以使用。初過渡金屬係為在週期 至7行的元素，即以Sc、Ti、V、Cr及Μη開始的 材料例 其他對 作為鏡 入例如 會破壞 說，擴 散及反 在犧牲 障層以 年三月 係併入 反應或 ，在阻 製造時 有反應 某溫度 材料為 &金（例 Walx)， ZrSix 、 ，例如 表第3 行。較 20 137.5817 佳地，在第4至6行的元件為佳（即Ti ' Zr ' Hf、V、Nb

Ta、Cr、Mo及W)。當然，其他防止於微鏡板與第—犧牲 層間之擴散與反應之適當阻障材料並可與犧牲層一起移& 者也是可用的。 ' 在沉積第一犧牲層後，鏡板23〇係被沉積在第一儀扭 層上並在其上作出圖案。因為微鏡被指定用以反射想要頻 譜（例如可見光頻譜）的入射光，因此，較佳地，微鏡板層 包含一或多數材料，其係對入射光展現高反射率（較佳地

9〇%或更高）。微鏡板之厚度可以取決於鏡板的想要機械特 性（例如彈性係數）、微鏡之尺寸、想要之導通狀態及關閉 狀態角度、及電子特性（例如導電率）特性及用以形成鏡= 之材料特性而加以變化。於本發明一實施例中，鏡板係為 多層結構，其包含具有較佳厚度約4〇〇埃之si〇x層具有 較佳厚度約2500埃之鋁的反光層、及較佳厚度約8〇埃之 鈦層。除了鋁外，其他材料，例如具有對可見光有高反射 率的ή、A1SiCu、Ag、Au及TiA1也可以加以使用作反光

層這些鏡板層也可以在較佳約1 5 〇 °C的溫度以P V D加以 沉積。 沉積後’鏡板層被作出想要形狀之圖案，例如第4A 圖中所示者。微鏡的圖案化可以使用释準光阻圖案，隨後 使用CF4、Ch、或其他適當蝕刻劑加以蝕刻加以完成，該 姓刻劑係取決於微鏡板層之特定材料而定。 在圖索化鏡板232後，第二犧牲層242被沉積在鏡板 232及第一犧牲層24〇上。第二犧牲層可以包含非晶矽， 21 1375817 或也可以包含一或多數各種參考第一犧牲層之前述材 第一及第二犧牲層並不需要相同，但在較佳實施例中 同，以簡化未來移除這些犧牲材料的蝕刻製程。類似 一犧牲層，第二犧牲層可以使用任一適當方法， LPCVD或PECVD加以沉積。於本發明一實施例中， 犧牲層包含沉積於約35(TC之非晶矽。第二犧牲層的 可以約9000埃，但也可以調整至合理厚度’例如於約 至20 0 00埃之間，這係取決於在微鏡板與鉸鏈間之想 離（於垂直於微鏡板與基材之方向）而定。 於本案實施例之另一特性中，一第二阻障層可以 在鏡板與第二犧牲層之間，用以防止於鏡板與第二犧 間之擴散。雖然，第二阻障層可以與第一阻障層不同 較佳地，兩阻障層係相同，以簡化後續移除犧牲層及 層的餘刻製程。 所沉積之第二犧牲層然後使用標準微影技術隨 刻，而作.出圖案，用以形成兩深導孔218，如第6b圖所 淺導孔228如第6a圖所示，延伸板柱234及止動件 6a圖所示。蝕刻步驟可以取決於第二犧牲層之特定材 而使用Ch、BC!3或其他適當蝕刻劑加以執行。於兩 孔區間之距離取決於微鏡板之定義對角線的長度。於 明之一實施例中，於圖案化後在兩深導孔區間之距離 佳在約1 0微米，但也可以是任何想要之適當距離。為 成淺導孔區’也可以執行使用Ch或其他適當蝕刻劑 刻步驟》可以為任意適當尺寸之淺導孔區較佳係约2 料。 為相 於第 例如 第二 厚度 2〇〇〇 要距 沉積 牲層 ，但 阻障 後餘 示， 如第 料， 深導 本發 係較 了形 之蝕 • 2微 22 米°每一深導孔尺寸約Ο 5微米。 在圖案化第二犧牲層後，鉸鏈支撐層244及246係沉 積在有圖案第二犧牲層上，如第6a及6b圖所示。因為鉸 鏈支撐層係被指定用於固持鉸鏈（例如第5a圖之鉸鏈227) 及附著至其上之鏡板（例如第5a圖之鏡板232)，使得鏡板 可以旋轉，吾人想要较鏈支撐層包含具有至少大彈性係數 的材料。依據本發明一實施例，層224包含為PVD所沉積 之4〇〇埃厚的TiNx(但其可以包含TiNx，並具有於約1〇〇 至2〇〇〇埃間之厚度）層，以PECVD所沉積之3 500埃厚之 SiNx層24 6(但SiNx層的厚度可以在2000至10000埃之 間）。當然，也可以使用其他適當材料及沉積方法（例如方 法為LPCVD或濺鍍），及一 400埃厚之TiNx » TiNx層對本 發明並不是必要，但其在微鏡及鉸鏈間提供一導電接觸 面，以至少降低電荷感應黏性。 在沉積後’層244及246被作出圖案呈一想要架構（例 如第5a圖之鉸鏈支撐219及止動件23 0)。兩層填充用於 延伸板之溝渠2 3 4。一使用一或多數適當蝕刻劑之蝕刻步 驟隨後執行。更明確地說，該等層可以以一氣化學品或氟 化學品加以蝕刻’其中餘刻劑為一被激能之全氟碳化物或 氫氟碳化物（或SF6)，以化學地及物理地選擇蝕刻鉸鏈支撐 層（例如以 CF4、CHF3、C3F8、CH2F2、C2F6、SF6 等，或上 述及加入其他氣體之組合，例如CIVH2、SF6/C12、或使用 例如CFizCh之一個以上之钱刻物種的氣體來作電漿/rie 蝕刻，所有均可能蚂合一或多數選用惰性稀釋劑）。當然， 23 1375817 不同钱刻劑也可以用以蝕刻每一鉸鏈支撐層（例如氣化學 品用於金屬層、氫碳或氟碳（或SF6)電漿用於 ’ -又發化合物 層等等）。 在钱刻绞鏈支撐層後’形成兩支撐柱218、鉸鍵接觸 228鏡延伸柱236及止動件230。鉸鏈接觸228及鏡延伸部 234之底部被蝕刻移除，鉸鏈接觸及延伸板下之鏡板的部 份被曝露出。鏡板的曝露部份將會被用以形成具有外電源 之電接觸。在蝕刻後，鉸鏈接觸2 1 6之側壁及鏡延伸柱被 留下，殘留層244及246。在側壁上之殘留協助加強了隨 後將形成之鉸鏈的機械及電氣特性。 在完成層244及246之圖案化及钱刻後，鉸键層248 被沉積並作出圖案，如第6a及6b圖所示。於本發明之實 施例中，鉸鏈層為導電的。用於鉸鏈層之適當材料例為 Al、Ir、鈦、氮化鈦、氧化鈦、碳化鈦' TiSiNx、TaSiNx 或其他三元及更高化合物。當鈥被選用為鉸鏈層時，其可 以沉積在 10 01。或者，鉸鏈層可以包含多層，例如 1 〇 〇 埃之TiNx及4〇〇埃之SiNx。 於沉積後，鉸键層使用餘刻加以圖案化，以形成鉸鏈 (例如在第5a圖之欽键227)、延伸板（例如在第5a圖之延 伸板2 3 4 )、柱（例如在笫5 a圖之支撐柱2 1 8 )、及止動件（例 如在第5a圖之止動件230)。類似於较鍵支樓層（層236及 2 3 8)，敍键層2 4 2可以以氣化學品或氟化學品加以钱刻， 其中蝕刻劑為一被激能之全氟碳化物或氫氟碳化物（或 SF。，以化學地及物理地選擇蝕刻鉸鏈支撐層（例如以 24 1375817 cf4、chf3、C3F8、CH2F2、C2F6、SF6 等，或 其他氣體之組合，例如CF4/HZ、SF6/C12、或使用 之一個以上之蝕刻物種的氣體來作電漿/RIE姓 可能配合一或多數選用惰性稀釋劑）。當然，不 可以用以蝕刻每一鉸鏈層（例如氣化學品用於逢 或氟碳（或SFe)電漿用於發或石夕化合物層等等）, 於上述例子中，延伸板具有與鉸鏈相同之 伸板係離開鏡板與離開鉸鏈有相同之距離。藉 可以在同時製造（例如沉積及蝕刻）。若延伸板 不同之材料’則鉸鏈及延伸板可以分開製造在 撐層上。於此時，一第三犧牲層可以被沉積及 步驟可以被執行。例如’第三犧牲層係沉積在 層（在延伸板234上之鉸鏈材料將在圖案化鉸 除）。一第三犧牲層係被圖案化，以曝露出延伸 以沉積包含與鉸鏈不同材料之延伸板。然後， 延伸板係被作出圖案，以形成想要之延伸板。 中，鉸鏈被形成，其後，形成延伸板。或者， 在形成狡鏈前被形成。也可以採用類似製程（例 案化鏡延伸層及沉積與圖案化第三犧牲層，其 圖案化在圖案上之鉸鏈層），這將不再討論。 最後’微鏡裝置係藉由使用適當餘刻製程 刻劑來移除犧牲層加以釋放。該釋放蝕刻利用 化學姑刻犧牲材料之蝕刻氣體，較佳等向蝕刻 非物理地）移除犧牲層。此化學蝕刻及執行此化 上述及加入 例如CF2C12 刻，所有均 同姓刻劑也 ‘屬層，氫碳 3 材料，及延 以，延伸板 包含與鉸鏈 圖案鉸鏈支 一分開蝕刻 有圖案鉸鏈 鏈層後被移 r板234，用 被沉積之鏡 於上述例子 延伸板可以 如沉積及圖 後，沉積及 ，以選定钱 一能自發性 ,其化學（及 學蝕刻之設 25 1375817 備係揭示於由Patel所申請於1 999年十月26日之美國專 利申請09/427，841號及由Patel所申請於2000年八月28 曰之美國專利申請第09/649，5 69號案中，該等案係併入 作為參考。除了溫度之選擇施加外，用於釋放蝕刻之較佳 钱刻劑係為未被激能之氣相氟化物蝕刻劑。例子包含HF 氣體 '稀有氣體_化物，例如二氟化氙，及函素互化物， 例如IF5 ' BrCl3 ' BrF3 ' IF7及C1F3。釋放蝕刻可以包含其 他氣體成份，例如&或惰性氣體（Ar、Xe、He等）。以此 方式’剩下犧牲材料被移除及微機械結構被釋放。於此一 實施例之態樣中，XeF2係被提供在一蝕刻室中，具有稀釋 物（例如N2及He) » XeF2的濃度係較佳為8托耳，但濃度 也可以由1杷耳變化至30托耳，或更高。此非電漿蝕刻係 被用較佳900秒’但取決於溫度、蝕刻劑濃度、壓力、予 以移除之犧牲材料品質或其他因素，時間也可以由6〇秒變 化至5000秒。雖然蝕刻率可以由1埃/秒/托耳變化至1〇〇 埃/秒/托耳’但蝕刻率可以保持固定於1 8埃/s/托耳。释敌 製程的每—步驟可以在室溫下執行。 除了上述用於最終釋放及中間姓刻步驟中之飯刻翻心 、 万法外’也有其他或其組合者可以使用。這些中包人 濕式蝕刻，例如ACT、K0H、TMAH、HF(液體）；氧電襞S' '或超臨界c〇2(超臨界c〇2的使用作為蝕刻劑係' $述於美國申請案1〇/167，272案中’該案係併入作為= )。當然，蝕刻劑及選擇方法應匹配至被移除/ 及想要留下之材料。 特料 26 雖然例示 加以討論，其 個微鏡陣列， 中之微鏡）。在 微鏡陣列後， 之方法與材料 之美國專利申 包裝之微鏡陣 中。於操作t 之微鏡係被驅 轉狀態或平行 板及相關該等 由一陣列之電 2〇〇3年四月2 電荷泵像素單 電路陣列的控 來自顯示系身 Richards 所申 10/607 ， 687 法例，其係特 考。 可以為熟 用空間光調變 製造方法》由 之本發明實施例之製程係參考第6a友6b圖 中，只例示一微鏡，但製程係被執行用於整 其包含數以百萬計之微鏡，例如在第4A圖 藉由蝕刻犧牲層及阻障層（若有的話）以釋放 微鏡陣列較佳被包裝作保護目的。用於包裝 係揭示於Pat el所申請於2003年二月12曰 請10/3 66，296號，該案係併入作為參考。 列可以因此用於如第1及2圖之顯示系統 ’微鏡陣列之微鏡係可個別地選擇，所選擇 動以旋轉至導通狀態或關閉狀態（包含未偏 基材的狀態）。選擇及致動係藉由在微鏡之鏡 鏡板之電極間之靜電場所完成。靜電場係藉 路’例如DRAM陣列或Richards所申請於 曰之美國專利申請案10/407，061中所述之” 元”加以控制，該案係併入本案作為參考。在 制下’在顯示系統中之已包裝微鏡陣列調變 i*之光源，用以在顯示目標上產生影像。 請於2003年六月27曰之美國專利申請第 號案包含可以用以操作微鏡及微鏡陣列的方 別用於顯示應用中，該案係併入本案作為參 習於本技藝者所了解，本案已揭示一新的有 器’其包含一微鏡陣列及該空間光調變器之 於本發明原理可以用於很多可能實施例中， 27 137.5817 所以，應了 並不用以限 了解，所示 離開本發明 解的是，有 定本發明之 實施例可以 之精神。a月 關附圖所述 範圍。例如 在配置及細 確地說，微 之實施例只 ，熟習於本 節中加以變 鏡及電極及 作例示用， 技藝者可以 化’而不脫 電路可以形 成在同一基材上。於此所揭示之犧牲層及蝕刻劑只作例示 用。其他適當犧牲材肖，例如二氧化矽也可以使用並以 HF(或HF/HC1)移除。或者 鏡並以giF3或BrF3移除 以缓衝HF移除，或者， 乾電漿氧釋放步驟中移除 決於予以使用之結構材料 及CVD進行’但其他薄膜 包含旋塗、濺鍍、陽極化 此本發明想出所有此等實 範圍及其等效之範圍内。 ，一矽犧牲材料可以用以製造微 。一 PSG也可以作為犧牲材料並 一有機犧牲例如聚醯亞胺可以在 。當然’银刻劑及犧牲材料應取 加以選擇》同時，雖然以上以PVD 沉積方法也可以使用以沉積層， 、氧化、電鍍及蒸鍍。因此，於 施例仍在本發明以下之申請專利 【圖式簡單說明】 第1圖為一例示sg千金狄认_ Α 顯不系統的不意圖，其使用1有一 列之微鏡的空間光調變器； 、 / 第2圖為另一例示顯 _ 顯不系統的不意圖，其使用每一 均具有一微鏡陣列的三個空間光調變器. 第3圖為第1及2圖之空間光調變器的剖面圖； 第4Α圖為本發明之一微鏡障列的俯視圖； 第4B圖為連接第4A圖之微鏡 ^ ^暉列之微鏡中心的假 28 137.5817 線組； 第5a至5e圖為依據本發明一實施例之微鏡，其中第 5a圖為微鏡的立體圖，第5b圖為第5a圖之微鏡的俯視 圖，第5c圖為第5a圖微鏡的剖面圖，第5d圖為第5a圖 微鏡的剖面圖，及第5e圖為第5a圖之微鏡的另一剖面圖； 及 第6a及6b圖為第5a圖之微鏡在依據本發明一實施例 中之例示製程的剖面圖。

【主要元件符號說明】 102 光 源 104 光 管 106 會 聚 光 學 件 108 投 射 光 學 件 110 空 間 光 調 變 器 112 顯 示 標 120 基 材 122 微 鏡 124 基 材 174 白 光 176a- _f 全 内 反 .射 面 182 空 間 光 調 變 器 184 空 間 光 調 變 器 186 空 間 光 調 變 器 198a ，b 二 向 色 面 204 二 向 色 稜 鏡 205a- c 全内 反射 面 210 透 明 基 材 211 對 角 線 213a 邊緣 215a- _c 微鏡 216 微 鏡 216a 邊緣 217 微 鏡 218 柱 219 支 撐 219a ，b 柱 220 入 射 角

29 1375817 227 鉸鏈 228 連接器 228a 鉸鏈柱 230 止動件 232 鏡板 234 延伸板 236 延伸板柱 240 犧牲層 242 犧牲層 244 鉸鏈支撐層 246 鉸鏈支撐層

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Claims (1)

1375817 十、申請專利範圍： 1. 一種空間光調變器，其包含： 由多數微鏡組成之一微鏡陣列其係位在一基材上，每 一微鏡具有四個主要邊並由多個柱固持在該基材上，其中 該等四個主要邊定義出兩對角線，且其申界於該多個柱中 任兩柱的中心間之一直線並未與該兩對角線之任一線重 合；其中該基材具有四個主要邊，該等四個主要邊形成一 矩形形狀；以及其中該微鏡之每一邊與該矩形基材的兩邊 彼此夾著一從5度至25度的角度。 2. 如申請專利範圍第1項所述之空間光調變器，其中 上述之每一微鏡的形狀為矩形、正方形、.梯形或菱形。 3 ·如申請專利範圍第2項所述之空間光調變器，其中 上述之微鏡形狀係為正方形。 4.如申請專利範圍第1項所述之空間光調變器，其中 上述之多個柱係由兩柱所組成。 5 ·如申請專利範圍第1項所述之空間光調變器，其中 該微鏡之每一邊與該矩形基材的兩邊彼此夾著一由1〇度 .至20度的角度。 31 1375817 6. 如申請專利範圍第1項所述之空間光調變器，其中 上述之每一徵鏡更包含： 一鉸鏈支撐，其係由該等柱固持在該基材上，並經由 該等柱而連接至該基材； 一鉸鏈，其係固定至該鉸鏈支撐上；及 一鏡板，其係附著至該鉸鏈上，使得該鏡板沿著一旋 轉轴旋轉，該旋轉轴係平行於該鏡板的一對角線，但當由 該基材之頂面看時係偏移開該鏡板的該對角線。 7. 如申請專利範圍第6項所述之空間光調變器，其中 上述之微鏡更包含： 一第一電極，放置在鄰近該鏡板之處，使得在該第一 電極與該鏡板之間建立出一第一電場，且該鏡板相對於該 基材而於一第一旋轉方向旋轉以回應該第一電場。 8. 如申請專利範圍第6項所述之空間光調變器’其中 上述之微鏡更包含： 一第二電極，放置在鄰近該鏡板之處，使得在該第二 電極與該鏡板之間建立出一第二電場，且該鏡板相對於該 基材而於一第二旋轉方向旋轉以回應該第一電場，其中該 第二旋轉方向係與該第一旋轉方向相反。 9. 如申請專利範圍第8項所述之空間光調變器，其中 32 137581? 上 基 中 上 中 上 中 中 伸 t 至 接 述之第及第〜電極係位在一不是該鉸鏈支樓所連接的 材上。 10. 如t”月專利範圍第8項所述之空間光調變器其 上述之第一電極係位在一不是該鉸鏈支撐所連接的基材 ’且其令該第一電極係位在該鉸鏈支撐所連接的基材上。 11. 如申清專利範圍第項所述之空間光調變器其 上述之第二電極係該鉸鏈支撐所連接的該基材之一表面 的一電極膜層。 12. 如申清專利範圍第6項所述之空間光調變器，其 上述之微鏡更包含： 一延伸板’連接至該鏡板。 13. 如申請專利範圍第12項所述之空間光調變器，其 上述之延伸板係經由一延伸板柱連接至該鏡板，且該延 板在該延伸板及該鏡板間定義出一第_間隙。 14_如申請專利範圍第12項所述之空間光調變器，其 上述之延伸板係延伸超出該鏡板並經由一延伸板柱連接 該鏡板；且其中該延伸板在該延伸板與該敍鏈支撐所連 之該基材間定義出一第二間隙。 33 1375817 15. 如申請專利範圍第12項所述之空間光調變器，其 中上述之延伸板係可導電。 16. 如申請專利範圍第12項所述之空間光調變器，其 中上述之延伸板係為介電常數大於1.0之介電材料。 17. 如申請專利範圍第6項所述之空間光調變器，其 中上述之微鏡更包含： 一第一止動件，用以當該鏡板旋轉至一導通狀態角度 (ON state angle)時停止該鏡板的旋轉。 1 8.如申請專利範圍第1 7項所述之空間光調變器’其 中上述之第一止動件係設在該鉸鏈支撐上。 1 9.如申請專利範圍第6項所述之空間光調變器，其 中上述之微鏡更包含： 一第二止動件，用以當該鏡板旋轉至一關閉狀態（OFF state)時，停止該鏡板的旋轉。 20.如申請專利範圍第19項所述之空間光調變器，其 中上述之第二止動件係設在該鉸鏈支撐上。 1375.817 21.如申請專利範圍第1項所述之空間光調變器，其 中上述之基材具有一抗反射膜在該基材的一表面上。 22·如申請專利範圍第1項所述之空間光調變器，其 中各微鏡包含一鏡板，該鏡板具有四個主要邊，且該鏡板 之每一邊與該矩形基材的兩邊彼此夾著一從5度至25度的 角度。

23.如申請專利範圍第22項所述之空間光調變器，其 中該鏡板為矩形或正方形。 2 4.如申請專利範圍第22項所述之空間光調變器，其 中該鏡板之每一邊與該矩形基材的兩邊彼此夾著一從10 度至20度的角度》

2 5.如申請專利範圍第22項所述之空間光調變器，其 中上述之每一微鏡更包含： 一鉸鏈支撐，其係由多個柱固持在該基材上，並經由 該等柱而連接至該基材； 一鉸鏈，其係固定至該鉸經支樓上；及 該鏡板係附著至該鉸鏈上’使得該鏡板沿著一平行但 當自該基材之頂部下視時偏移開該鏡板的一對角線之旋轉 轴旋轉。 35 1375817 中上 電極 而於 電極 而於 第二 中上 上的 中上 2 6.如申請專利範圍第25項所述之空間光調變器，其 述之微鏡更包含： 一第一電極，放置於鄰近該鏡板之處，使得在該第一 與該鏡板之間建立一第一電場，且該鏡板相對該基材 一第一旋轉方向上旋轉，以回應該第一電場；及 一第二電極，放置於鄰近該鏡板之處，使得在該第二 與該鏡板之間建立一第二電場，且該鏡板相對該基材 一第二旋轉方向上旋轉，以回應該第一電場，其中該 旋轉方向係與該第一旋轉方向相反。 27.如申请專利範圍第26項所述之空間光調變器，其 述之第二電極係該鉸鏈支撐所連接之該基材之一表面 一電極膜層。 28.如申請專利範圍第25項所述之空間光調變器，其 述之微鏡更包含： 一延伸板，連接至該鏡板。 29.如申請專利範圍第28項所述之空間光調變器，其 述之延伸板係經由一延伸板柱連接至該鏡板，且該延 在該延伸板及該鏡板間定義出一第一間隙。

中上 伸板 36 137.5817 30. 如_請專利範圍第28項所述之空 中上述之延伸板係延伸超出該鏡板並經由 至該鏡板：且其中該延伸板在該延伸板與 接之該基材間定義出一第二間隙。 31. 如申請專利範圍第22項所述之空 中上述之微鏡更包含： 一第一止動件，用以當該鏡板旋轉至 時，停止該鏡板的旋轉。 32. 如申請專利範圍第22項所述之空 中上述之微鏡更包含： 一第二止動件，用以當該鏡板旋轉至 止該鏡板的旋轉。 33. —種空間光調變器，包含··由—基 組成之一矩形微鏡陣列’該基材具有四個 矩形形狀，每一微鏡具有四_主要邊，其 邊與該矩形基材的兩邊彼此爽著~從5度 34. 如申請專利範圍第33項所述之空 中上述之每一微鏡係呈矩形、正方形、梯形 間光調變器，其 一延伸板柱連接 該鉸鏈支撐所連 間光調變器，其 一導通狀態角度 間光調變器，& 關閉狀態時，# 材上多數微鏡戶斤 主要邊而形成__ 中該微鏡的| 至25度的角度。 間光調變器，# ’或菱形的形狀。 37 137.5817 35. 如申請專利範圍第34項所述之空間光調變器，其 中上述之微鏡形狀係為正方形。 36. 如申請專利範圍第33項所述之空間光調變器，其 中上述之多個柱係由兩柱所組成。 37. 如_請專利範圍第33項所述之空間光調變器，其 中上述之微鏡的每一邊與該矩形基材的兩邊彼此夾著一由 10度至20度的角度。 3 8.如申請專利範圍第3 3項所述之空間光調變器，其 中上述之每一微鏡更包含： 一鉸鏈支撐，其係由該基材上之多個柱所固持並經由 該等柱而連接至該基材上； 一鉸鏈，其係被固定至該鉸鏈支撐；及 一鏡板，其係附著至該鉸鏈上，使得該鏡板沿著一旋 轉軸旋轉，該旋轉軸係平行於該鏡板的一對角線，但當由 該基材之頂面看時係偏移開該鏡板的該對角線。 3 9.如申請專利範圍第3 8項所述之空間光調變器，其 中上述之微鏡更包含： 一第一電極，放置於鄰近該鏡板之處，使得在該第一 電極與該鏡板之間建立出一第一電場，且該鏡板相對該基 38 137.5817 材而於一第一旋轉方向上旋轉，以回應該第一電場。 40.如申請專利範圍第38項所述之空間光調變器，其 中上述之微鏡更包含： 一第二電極，放置在鄰近該鏡板之處，使得在該第二 電極與該鏡板之間建立出一第二電場，且該鏡板相對於該 基材而於一第二旋轉方向旋轉以回應該第二電場，其中該 第二旋轉方向係與該第一旋轉方向相反。

4 1.如申請專利範圍第40項所述之空間光調變器，其 中上述之第一及第二電極係位在不是該鉸鏈支撐所連接之 一基材上。

4 2.如申請專利範圍第40項所述之空間光調變器，其 中上述之第一電極係位在不是該鉸鏈支撐所連接之一基材 上；且其中該第二電極係位在該鉸鏈支撐所連接之該基材 上。 4 3 .如申請專利範圍第42項所述之空間光調變器，其 中上述之第二電極係該鉸鏈支撐所連接之該基材之一表面 上的一電極膜層。 4 4.如申請專利範圍第3 8項所述之空間光調變器，其 39 1375817 中上述之微镜更包含： 一延伸板’連接至該鏡板。 45·如申請專利範圍第44項所述之空間光調變器其 中上述之延伸板係經由一延伸板柱連接至該鏡板，且該延 伸板在該延伸板及該鏡板間定義出_第一間隙。 46. 如申請專利範圍第44項所述之空間光調變器其 中上述之延伸板係延伸超出該鏡板並經由一延伸板柱連接 至該鏡板；且其中該延伸板在該延伸板與該鉸鏈支撐所連 接之該基材間定義出一第二間隙。 47. 如申請專利範圍第44項所述之空間光調變器，其 中上述之延伸板係為可導電的。 4 8 ·如申請專利範圍第44項所述之空間光調變器，其 中上述之延伸板係為具有介電常數大於1.0之介電材料。 49.如_請專利範圍第38項所述之空間光調變器，其 中上述之微鏡更包含： 一第一止動件，用以當該鏡板旋轉至一導通狀態角度 時，停止該鏡板的旋轉。 40 Ι3758Π 50. 如申請專利範圍第49項所述之空間光調變器，其 中上述之第一止動件係設在該鉸鏈支撐上。 51. 如申請專利範圍第38項所述之空間光調變器，其 中上述之微鏡更包含： 一第二止動件，用以當該鏡板旋轉至一關閉狀態時， 停止該鏡板的旋轉。 5 2.如_請專利範圍第5 1項所述之空間光調變器，其 中上述之第二止動件係設在該鉸鏈支撐上。 5 3 .如申請專利範圍第3 3項所述之空間光調變器，其 中上述之基材具有一抗反射膜在該基材的一表面上。 54. 如申請專利範圍第33項所述之空間光調變器，其 中該基材為來自一半導體晶圓之一晶粒，每一微鏡具有一 鏡板，該鏡板具有四個主要邊緣，且該晶粒具有四個主要 邊緣，其中該鏡板之該等四個主要邊緣中之一個邊緣與該 晶粒之該等四個主要邊緣中之一個邊緣之間的角度為一從 5度至25度的角度。 55. 如申請專利範圍第54項所述之空間光調變器，其 中該角度為從10度至20.度。 41 1375817 56.如申請專利範圍第54項所述之空間光調變器，其 中該角度為15度。 5 7 . —種投影系統，包含： 一光源； 一空間光調變器，其更包含由一基材上多數個微鏡所 組成之一微鏡陣列，其中每一微鏡具有一矩形鏡板被固持 在該基材上； 一聚焦透鏡，用以將來自該光源的光導引至該空間光 調變器，其中該來自光源的光係被以相對於該基材面由60 至70度的入射角，並當由頂面看時，相對於該基材的一邊 呈由50度至65度角的角度導引至該微鏡陣列；及 一投射透鏡，用以將來自該空間光調變.器之光導引至 一顯示目標。 5 8 .如申請專利範圍第5 7項所述之投影系統，其中上 述之微鏡形狀係為正方形。 5 9 ·如申請專利範圍第5 7項所述之投影系統，其中上 述之基材為矩形；且其中上述之微鏡的每一邊與該矩形基 材的兩邊彼此夾著一由5度至25度的角度。 42 1375817 60.如申請專利範圍第57項所述之投影系統，其中上 述之基材為矩形；且其中上述之微鏡的每一邊與該矩形基 材的兩邊彼此夾著一由10度至20度的角度。 6 1 .如申請專利範圍第5 7項所述之投影系統，其中上 述之每一微鏡更包含： 一鉸鏈支撐，其係為多個柱所固持於該基材上並經由 該等柱而連接至該基材； 一鉸鏈，其係固定至該鉸鏈支撐；及 一鏡板，其係附著至該鉸鏈上，使得該鏡板沿著一旋 轉軸旋轉，該旋轉軸係平行於該鏡板的一對角線，但由該 基材之一頂面看時，偏移開該鏡板的該對角線。 62.如申請專利範圍第6 1項所述之投影系統，其中上 述之微鏡更包含： 一第一電極，放置於鄰近該鏡板之處，使得在該第一 電極與該鏡板之間建立一第一電場，且該鏡板相對該基$ 而於一第一旋轉方向上旋轉，以回應該第一電場；及 一第二電極，放置於鄰近該鏡板之處，使得在該第二 電極與該鏡板之間建立一第二電場，且該鏡板相對該基材 而於一第二旋轉方向上旋轉，以回應該第一電場，其中該 第二旋轉方向係與該第一旋轉方向相反。 43 1375817 63 ·如申請專利範圍第62項所述之投影系统，其中 述之第一及第二電極係位在不是該鉸鏈支撐所連接之一 材上。 64.如申請專利範圍第62項所述之投影系统，其中 述之第一電極係位在不是該鉸鏈支撐所連接之一基材上 及其中該第二電極係位在該鉸鏈支撐所連接之該基材上 65 ·如申請專利範圍第62項所述之投影系統，其中 述之第二電極係該鉸鏈支撐所連接之該基材的一表面上 一電極膜層。 6 6.如申請專利範圍第6 3項所述之投影系統，其中 述之微鏡更包含： 一延伸板’連接至該鏡板》 67. 如申請專利範圍第66項所述之投影系統’其中 述之延伸板係經由一延伸板柱連接炱該鏡板’且該延伸 在該廷伸板及該鏡板間定義出一第一間隙。 68. 如申請專利範圍第66項所述之投影系統’其中 述之延伸板係延伸超出該鏡板並經由/延伸板柱連接至 鏡板；且其中該延伸板在該延伸板與該较鍵支樓所連接 上 基 上 上 的 上 上 板 上 該 之 44 1375817 該基材間定義出一第二間隙。 6 9.如申請專利範圍第6 6項所述之投影系統，其中上 述之延伸板係為可導電的。 7 0.如申請專利範圍第6 6項所述之投影系統，其中上 述之延伸板係為具有介電常數大於1.0之介電材料。 7 1 .如申請專利範圍第5 7項所述之投影系統，其中上 述之微鏡更包含： 一第一止動件，用以當該鏡板旋轉至一導通狀態角度 時，停止該鏡板的旋轉。 72.如申請專利範圍第7 1項所述之投影系統，其中上 述之第一止動件係設在該鉸鏈支撐上。 7 3 ·如申請專利範圍第7 1項所述之投影系統，其中上 述之微鏡更包含： 一第二止動件，用以當該鏡板旋轉至關閉狀態時，停 止該鏡板的旋轉。 7 4.如申請專利範圍第57項所述之投影系統，其中上 述之基材具有一抗反射膜在該基材的一表面上。 45 13758,17 75.-種空間光調變器’包含：由複數個微鏡所組成之 一.微鏡陣列，其中連接該陣列中之每一微鏡的中心的假想 線形成彼此正交之列與行所構成之—假想格栅，其史該等 微鏡之邊緣並未平行於該假想 '格柵中之該等列或該等行： 其中該等減絲成於-矩形基材上；且其巾該微鏡之每 一邊與該矩形基材的兩邊彼此失著一由5度至25度的角 度0 76. 如申請專利範圍第75項所述之空間光調變器，其 中上述之微鏡為矩形或正方形。 77. 如申請專利範圍第75項所述之空間光調變器，其 中該微鏡之每一邊與該矩形基枒的兩邊彼此夾著一由1〇 度至20度的角度。 78. 如申請專利範圍第75項所述之空間光調變器，其 中上述之每一微鏡更包含： 一敍鏈支撐，其係由多個柱固持在該基材上，並經由 該等柱連接至該基材上； 一鉸鏈，其係固定至該鉸鏈支撐上，·及 一鏡板，其係附著至該鉸鏈上，使得該鏡板沿著一平 行但當由該基材之頂部看時偏移開鏡板的一對角線之旋轉 46 1370S17 軸旋轉。 79. 如申請專利範圍第78項所述之空間光調變器，其 中上述之微鏡更包含： 一第一電極，放置於鄰近該鏡板之處，使得在該第一 電極與該鏡板之間建立一第一電場，且該鏡板相對該基材 而於一第一旋轉方向上旋轉，以回應該第一電場；及 一第二電極，玫置於鄰近該鏡板之處，使得在該第二 電極與該鏡板之間建立一第二電場，且該鏡板相對該基材 而於一第二旋轉方向上旋轉，以回應該第—電場，其中該 第二旋轉方向係與該第一旋轉方向相反。 80. 如申請專利範圍第79項所述之空間光調變器，其 中上述之第二電極係該鉸鏈支撐所連接之該基材的一表面 上的一電極膜層。 81. 如申β青專利範圍第78項所述之空間光調變器，直 中上述之微鏡更包含： —延伸板，連接至該鏡板。 82. 如申請專利範圍第81項所述之空間光調變器，其 中上述之延伸板係經由一延伸板柱連接至該鏡板且該延伸 板在該延伸板及該鏡板間定義出一第—間隙。 47 I375&17 83. 如申請專利範圍第項所述之空間光調變器’其 中上述之延伸板係延伸超出該鏡板並經由一延伸板柱連接 至該鏡板；及其中該延伸板在該延伸板與該鉸鏈支撐所連 接之該基.材間定義出一第二間隙。 84. 如申請專利範圍第75項所述之空間光調變器，其 中上述之微鏡更包含： 一第一止動件，用以當該鏡板旋轉至一導通狀態角度 時，停止該鏡板的旋轉。 85. 如申請專利範圍第75項所述之空間光調變器’其 中上述之微鏡更包含： _第二止動件，用以當該鏡板旋轉至關閉狀態時’停 止該鏡板的旋轉。 86.—種空間光調變器，包含：由複數個微鏡所組成之 一微鏡陣列，該微鏡陣列係位在一矩形基材上’每一微鏡 藉由連接至該微鏡且連接至在該基材上的兩柱的一狡鏈所 固持於該基材上，每一微鏡具有繞著該鉸鏈的一旋轉轴’ 其中於該鉸鏈的位準上在該兩柱的中心間所繪之一直線並 未平行於該旋轉軸’且該微鏡之每一邊與該矩形基材的兩 邊彼此夾著一從5度至25度的角度。 48 1375817 中上 中該 度至 中上 該等 當由 軸旋 中上 電極 而於 87. 如申請專利範圍第86項所述之空間光調變器，其 述之微鏡為矩形或正方形。 88. 如申請專利範圍第86項所述之空間光調變器，其 微鏡之每一邊與該矩形基材的兩邊彼此夾著一由 20度的角度。 8 9 ·如申請專利範圍第8 6項所述之空間光調變器，其 述之每一微鏡更包含： 一鼓鏈支撐，其係由該等柱固持在該基材上’並經由 柱連接至該基材上； 一鉸鏈，其係固定至該鉸鏈支撐上；及 一鏡板，其係附著至鉸鏈，使得該鏡板沿著一平行但 該基材的頂部看時偏移開該鏡板的一對角線之一旋轉 轉。 9 0.如申請專利範圍第89項所述之空間光調變器，其 述之微鏡更包含： 一第一電極，放置於鄰近該鏡板之處，使得在該第一 與該鏡板之間建立一第一電場，且該鏡板相對該基材 一第一旋轉方向上旋轉，以回應該第一電場；及 一第二電極，放置於鄰近該鏡板之處，使得在該第二

49 1375817 _ 甩臂，丑1¾ 而於-第二旋轉方向上旋轉’以回應該第 第二旋轉方向係與該第一旋轉方向相反。 如t請專利範圍第9〇項所述之空間关 中上述之第三電極㈣錢切所連接之該基 上的一電極膜層。 92·如申請專利範圍第89項所述之空間夫 中上述之微鏡更包含： 一延伸板，連接至該鏡板。 93. 如申請專利範圍第92項所述之空間光 中上述之延伸板係經由一延伸板柱連接至該鏡 伸板在該延伸板及該鏡板間定義出一第—間隙 94. 如申請專利範圍第92項所述之空間夫 中上述之延伸板係延伸超出該鏡板並經由一延 至該鏡板；且其中該延伸板在該延伸板與該鉸 接之基材間定義出一第二間隙。 9 5 ·如申請專利範圍第8 6項所述之空間夫 中上述之微鏡更包含： 相對該基材 場，其中該 調變器，其 材的一表面 調變器，其 調變器，其 板，且該延 Q 調變器，其 伸板柱連接 鏈支撐所連 調變器，其 50 1375817 一第一止動件，用以當該鏡板旋轉至一導通狀態角度 時，停止該鏡板的旋轉。 96.如申請專利範園第80項所述之空間光調變器其 中上述之微鏡更包含： 一第二止動件’用以當該鏡板旋轉至關閉狀態時，停 止該鏡板的旋轉。

97.—種空間光調變器，包含：由多數個微鏡所組成之 一微鏡陣列，每一微鏡包含： 一鉸鏈；及 一微鏡板，經由該鉸键所固持在一基材上，該微鏡板 係設在與該鉸鏈分離之面上並具有一延伸穿過該微鏡板的 對角線，該微鏡板係被附著至該鉸鏈，使得該微鏡板可以 沿著一旋轉轴旋轉，該旋轉轴係平行該微鏡板的一對角線 但當由頂部看時偏移開該微鏡板的該對角線。

98.如申請專利範圍第97項所述之空間光調變器，其 中上述之鉸鏈係設在離開該基材的該微鏡板的相對邊上。 9 9.如申請專利範圍第98項所述之空間光調變器，其 中上述微鏡板係實質為正方形。 51 13758.17 100. 如申請專利範圍第98項所述之空間光調變器，其 中上述之微鏡板具有一實質菱形形狀。 101. 如申請專利範圍第98項所述之空間光調變器，其 中上述之微鏡板具有一實質梯形形狀。

102.如申請專利範圍第98項所述之空間光調變器，其 中上述之微鏡板具有一實質矩形形狀。 1 0 3 .如申請專利範圍第9 7項所述之空間光調變器，其 中上述之鉸鏈為一扭力鉸鏈，且該鏡板沿著與該扭力鉸鏈 對應的位置之一旋轉軸旋轉。 1 0 4 .如申請專利範圍第9 7項所述之空間光調變器，其 中上述之旋轉轴係位在離開微鏡板對角線〇. 5微米或更遠 之處。

105.如申請專利範圍第104項所述之空間光調變器， 其中上述之旋轉軸係位在離開該微鏡板對角線1 · 〇微米或 更遠之處。 106.如申請專利範圍第105項所述之空間光調變器， 其中上述之旋轉軸係位在離開該微鏡板對角線2 · 0微米或 52 137,58.17 更遠之處。 107. 如申請專利範圍第97項所述之空間光調變器， 其中上述之鉸鏈附著至該微鏡板的附著點並不是沿著該微 鏡板的該對角線。 108. 如申請專利範圍第107項所述之空間光調變器， 其中上述之鉸鏈附著至該微鏡板的附著點係離開該微鏡板 的該對角線至少0.5微米。 109. 如申請專利範圍第108項所述之空間光調變器， 其中上述之附著點係離開該對角線至少1. 〇微米。 110. 如申請專利範圍第97項所述之空間光調變器， 其中上述之鉸鏈係設在該微鏡板與該基材之間。 1 1 1.如申請專利範圍第11 0項所述之空間光調變器， 其中當上述之微鏡板靠在止動機制時，其可到達導通狀態。 1 1 2 ·如申請專利範圍第1 1 0項所述之空間光調變器， 其中上述之微鏡的關閉狀態係在相對於該基材至少一 -2 度角的位置。 53 I375SL7 113.如申請專利範圍第112項所述之空間光調變器， 其中上述之微鏡的關閉狀態係相對於該基材至少一 -3度 角。 114. 如申請專利範圍第113項所述之空間光調變器， 其中設置一组電極以供該微鏡旋轉至導通狀態，及設置一 第二組電極以供該微鏡旋轉至關閉狀態。 115. 如申請專利範圍第97項所述之空間光調變器， 其中上述之微鏡板具有25微米或更短之對角線長度。 1 1 6 ·如申請專利範圍第97項所述之空間光調變器， 其中上述之鉸鏈附著至該微鏡板的附著點係位在離開該微 鏡板之對角線為對角線長度的1 /40至1 /3距離的一點。 1 1 7.如申請專利範圍第11 6項所述之空間光調變器， 其中上述之鉸鏈附著至該微鏡板的附著點係位在離開該微 鏡板之對角線為對角線長度的1 /20至1 /4距離的一點。 118.如申請專利範圍第97項所述之空間光調變器，其 中上述之每一微鏡包含一支撐柱，用以連接該鉸鏈至該基 材上；及一止動機制突出物，其係為該支撐柱所固持，以 抵擋該微鏡板的旋轉；其中該微鏡在導通狀態時可衝擊該 54 I37-5&1V 止動機制，其中該微鏡板為具有一對角線之實質四邊板， 及其肀該鉸鏈在離開該對角線至少〇. 5微米之一點附著至 該微鏡板，及其中該鉸鏈係設在一平面中，該平面與該鏡 板相隔至少0.1微米之一間隙。 11 9. 一種投影系統，包含： 一光源； 一如申請專利範圍第97項所述之空間光調變器； 聚焦光學件，其中來自該光源之光係被聚焦在該微鏡 陣列之多個微鏡上； 投影光學件，用以將由該微鏡陣列所專一性反射之光 投射；及 一控制器，用以專一性地致動該微鏡陣列中之多個微 鏡。

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