Модулятор с разделяемыми свойствами
Изобретение относится к модуляторам с разделяемыми свойствами. Данный модулятор имеет зеркало, свешенное с гибкого слоя над полостью. Этот гибкий слой также образует опоры и опорные столбики для зеркала. Альтернативная конструкция модулятора с разделяемыми свойствами имеет зеркало, подвешенное над полостью. Этот модулятор опирается на опоры и опорные столбики. Опорные столбики содержат гибкий слой, расположенный поверх заглушек в виде опорных столбиков. На гибком слое, расположенном поверх заглушек в виде опорных столбиков, может быть сформирована шинная структура. 3 н. и 35 з.п.ф-лы, 36 ил.
Предпосылки создания изобретения
Эта заявка является частичным продолжением заявки № 10/078282 на патент США, поданной 19 февраля 2002 г., которая является выделенной из заявки № 09/991378, поданной 21 ноября 2001 г., которая является продолжением заявки № 08/769947, поданной 19 декабря 1996 г., которая теперь отозвана и которая является частичным продолжением заявки № 08/238750, поданной 5 мая 1994 г., по которой теперь выдан патент США № 5835255, и которая является частичным продолжением заявки № 08/554630, поданной 6 ноября 1995 г., которая теперь отозвана.
Пространственные модуляторы света, используемые для приложений, предусматривающих создание изображений, изготавливаются во многих различных формах. Светопропускающие модуляторы на основе жидкокристаллических устройств (ЖКУ) модулируют свет путем регулирования крутки и/или ориентации кристаллических материалов для блокировки или пропускания света. Светоотражающие пространственные модуляторы света эксплуатируют физические эффекты для регулирования количества света, отражаемого на поверхность для создания изображений. Примеры таких светоотражающих модуляторов включают в себя светоотражающие ЖКУ и цифровые микрозеркальные устройства (ЦМЗУ (DMDTM)).
Еще одним примером пространственного модулятора света является интерферометрический модулятор, который модулирует свет посредством интерференции, например интерферометрическое модуляторное устройство (ИМУ (iMoDTM)). В ИМУ используется полость, имеющая, по меньшей мере, одну перемещаемую или отклоняемую стенку. Когда эта стенка, в типичном случае состоящая, по меньшей мере, частично из металла перемещается к передней поверхности полости, возникает интерференция, которая влияет на цвет видимого на передней поверхности света. Передняя поверхность в типичном случае является поверхностью, на которой появляется изображение, рассматриваемое наблюдателем, так что ИМУ является устройством прямого наблюдения (непроекционным устройством).
В настоящее время ИМУ изготавливают из мембран, сформированных поверх опор, причем опоры ограничивают отдельные механические элементы, которые содержат элементы изображения (пиксели), характерные для некоторого изображения. В монохромном устройстве отображения, таком как устройство отображения, которое выполнено с возможностью переключения между черным и белым цветом, один элемент ИМУ может соответствовать одному пикселю. В цветном устройстве отображения три элемента ИМУ могут соответствовать каждому пикселю - по одному для каждого из красного, зеленого и синего цветов.
Управление отдельными элементами ИМУ осуществляется раздельно для получения желательной отражательной способности пикселей. В типичном случае к перемещаемой стенке полости прикладывают напряжение, обуславливающее электростатическое притяжение этой стенки к передней поверхности, что в свою очередь влияет на цвет пикселя, рассматриваемого наблюдателем. Вместе с тем, поскольку ИМУ основано на мембране, по краям элементов могут возникать некоторые нежелательные искажения изображения. Когда мембрана отклоняется или деформируется по направлению к передней поверхности, она в типичном случае не достигает равномерной плоскостности. Участки мембраны, которые искривляются в направлении от полностью деформированной мембраны, жестко удерживаемой около передней поверхности, оказываются на разных расстояниях от передней поверхности, что может привести к нежелательным искажениям изображения.
Поскольку ИМУ в типичном случае функционирует как устройство прямого наблюдения, можно приводить в действие тыльную поверхность перемещаемой части полостей, не оказывая негативное влияние на качество изображения. Это может также обеспечить больше свободы в других аспектах изготовления таких устройств.
Краткое изложение сущности изобретения
В одном варианте осуществления изобретения предложена конструкция модулятора с разделяемыми свойствами. Этот модулятор имеет зеркало, свешенное с гибкого слоя над полостью. Гибкий слой также может формировать опоры и опорные столбики для зеркала.
В альтернативном варианте осуществления конструкции модулятора с разделяемыми свойствами предусматривается зеркало, подвешенное над полостью. Зеркало опирается на гибкий слой, опоры и опорные столбики. Гибкий слой формирует опоры и расположен поверх опорных столбиков. В этом варианте осуществления опорные столбики сформированы отдельно от гибкого слоя.
В еще одном альтернативном варианте осуществления изобретения поверх гибкого слоя сформирована шинная структура. Шинная структура скомпонована с обеспечением возможности электрического соединения со всеми опорными столбиками или их подмножеством, а также с возможностью физической опоры на все опорные столбики или их подмножество.
Краткое описание чертежей
Понять изобретение наилучшим образом можно, ознакомившись с его описанием, приводимым со ссылками на чертежи, при этом:
на фиг.1 показан вариант осуществления интерферометрического модулятора;
на фиг.2 показан альтернативный вариант осуществления интерферометрического модулятора;
на фиг.3 показано поперечное сечение интерферометрического модулятора;
на фиг.4 показано поперечное сечение еще одного варианта осуществления интерферометрического модулятора;
на фиг.5 показано поперечное сечение варианта осуществления интерферометрического модулятора, имеющего разводку адресных шин позади гибкого слоя;
на фиг.6а-6g показаны поперечные сечения модулятора на протяжении ранее проводимых этапов варианта осуществления способа изготовления интерферометрических модуляторов;
на фиг.7а-7f показаны поперечные сечения модулятора на протяжении позднее проводимых этапов варианта осуществления способа изготовления интерферометрических модуляторов с использованием выравнивающего слоя;
на фиг.8а-8d показаны поперечные сечения модулятора на протяжении позднее проводимых этапов варианта осуществления способа изготовления интерферометрических модуляторов без выравнивающего слоя;
на фиг.9а-9d показаны поперечные сечения модулятора на протяжении позднее проводимых этапов варианта осуществления способа изготовления интерферометрических модуляторов, имеющих разводку адресных шин позади гибкого слоя;
на фиг.10а и 10b показаны альтернативные варианты осуществления тыльных плоских опор для интерферометрического модулятора с разделяемыми свойствами;
на фиг.11а и 11d показаны схемы расположения и поперечные сечения альтернативных вариантов осуществления интерферометрических модуляторов, в которых можно регулировать цвет пикселей за счет свойств гибкого слоя;
на фиг.12а и 12b показаны поперечные сечения вариантов осуществления интерферометрических модуляторов, в которых для изменения свойств перемещаемого зеркала и гибких слоев используются посадочные площадки.
Подробное описание вариантов осуществления изобретения
На фиг.1 показан вид сбоку интерферометрического модулятора. Модулятор 2 расположен на прозрачной подложке 10, которая в типичном случае является стеклянной. Поверх электрода, который обеспечивает адресацию отдельных элементов матрицы интерферометрических модуляторов, расположено основное зеркало 12. Над полостью 14 подвешено вспомогательное зеркало 16, которое располагается на мембране 15 или является ее частью. Частью того же слоя, что и мембрана 15, могут быть опорные рычаги, такие как рычаги 13, которые служат опорой вспомогательному зеркалу 16 и крепят его к опорным столбикам 18. Опорные рычаги и мембрана 15 являются гибкими. Это обеспечивает перемещение вспомогательного зеркала 16 в полость 14, подведение его ближе к основному зеркалу, а значит - и оказание влияния на интерферометрические свойства полости.
Вообще говоря, вспомогательное зеркало допускает состояние покоя, в котором оно отодвинуто от основного зеркала и которое также можно назвать состоянием «белого цвета» или дальним положением. Следует понять, что состояние «белого цвета» или «включения» может быть состоянием любого дискретного цвета, отличающегося от белого. Любой пиксель, состоящий из отдельных окрашенных элементов, например красных, зеленых и синих, может показаться наблюдателю белым, что подробнее рассматривается ниже.
Когда два зеркала разделены, результирующий пиксель в изображении кажется «белым» или «включенным». Когда к одному или другому зеркалу приложено напряжение, в полости создается электростатический потенциал, который притягивает вспомогательное зеркало к основному зеркалу. Перемещение зеркала изменяет размеры полости. В «ближнем» положении интерференционные эффекты обуславливают результирующий пиксель, являющийся черным, в монохромной системе. В альтернативном варианте ближнее положение может вызывать интерференцию, приводящую к другим цветам света, таким как красный, зеленый и синий, что будет рассмотрено ниже.
Изменение интерферометрических свойств полости 14 обеспечивает изменение изображения, видимого с передней стороны прозрачной подложки 10, т.е. со стороны, противоположной той, на которой расположен модулятор. Например, элемент изображения (пиксель), соответствующий элементу 4 интерферометрического модулятора, мог бы проявляться как черный пиксель, если бы изображение, наблюдаемое на передней поверхности, было черно-белым. В случае цветных изображений для каждого пикселя, видимого на передней поверхности, могут существовать три элемента интерферометрического модулятора. Это будет подробнее пояснено ниже.
Как можно увидеть на фиг.1, в элементе 4 имеется область 17, в которой кривая опорного рычага может обуславливать изменяющееся расстояние между основным зеркалом и вспомогательным зеркалом. Это изменяющееся расстояние, в свою очередь, может влиять на интерферометрические свойства полости вокруг краев наблюдаемых пикселей. Для смягчения указанной проблемы можно выполнить вспомогательное зеркало свисающим с тыльной опоры.
Как можно увидеть на фиг.2, вспомогательное зеркало 24 подвешено над основным зеркалом 22 с помощью тыльной опоры 26. Подложка 20 является светопропускающей подложкой, она также может быть и стеклянной. Конфигурация, показанная на фиг.2, может обеспечить лучшее устранение краевого эффекта, который возникает в таких конфигурациях, как показано на фиг.1. Кроме того, приподнятая ламель 28 может обеспечить возможность расположения регулирующих взаимных соединений на расстоянии от подложки, тем самым увеличивая доступную активную область для пикселей на светопропускающей подложке.
На фиг.3, 4 и 5 показаны поперечные сечения альтернативных вариантов осуществления интерферометрических модуляторов, которые обеспечивают лучшие эксплуатационные параметры, чем современные их воплощения. На фиг.3 показано, что модулятор 100 содержит зеркало 38, подвешенное над полостью с помощью мембраны 40. Стеклянная подложка 30 сформирована поверх электродного слоя 32, а из слоя 34 металла, такого как хром, и слоя 36 оксида сформирован оптический пакет. В этом варианте осуществления мембрана 40, которая может быть гибкой металлической и поэтому обозначена в данном описании как гибкий слой, вступает в контакт со слоями оптического пакета, образуя опорные столбики.
В отличие от этого модулятор 200, показанный на фиг.4, имеет заглушки в виде опорных столбиков, например заглушки 42, поверх которых расположен гибкий слой 40. Зеркало 38 остается подвешенным над полостью, как и в предыдущем модуляторе, но гибкий слой не образует опорные столбики за счет заполнения отверстий между гибким слоем и оптическим пакетом. Вместо этого опорные столбики сформированы из выравнивающего материала, что будет подробнее пояснено ниже.
На фиг.5 показан еще один вариант осуществления интерферометрических элементов. Этот конкретный вариант осуществления модулятора 300 основан на модуляторе 200, показанном на фиг.4, но может быть приспособлен для работы с любым из вариантов осуществления, обозначенных позициями 100 и 200, а также с другими конфигурациями интерферометрических модуляторов. В варианте осуществления, обозначенном позицией 300, используется дополнительный слой металла или другого электропроводного материала для формирования шинной структуры 44. Это обеспечит маршрутизацию сигналов по обратной стороне интерферометрических модуляторов, т.е. возможность, исключающую некоторое количество электродов, которые в противном случае пришлось бы формировать на стеклянной подложке.
Модуляторы 100, 200 и 300 имеют разные конфигурации, но при их изготовлении осуществляются несколько общих технологических этапов. На фиг.6а-6g показаны начальные технологические этапы, применяемые для формирования различных конфигураций. На фиг.6а показано формирование электродного слоя 32 из подходящего материала такого, как оксид индия-олова (ITO), и присутствующего в оптическом пакете слоя 34 металла, такого как хром. Эти материалы сформированы на прозрачной подложке 30. Наблюдаемая поверхность прозрачной подложки находится «внизу» подложки и представляет собой сторону подложки, противоположную той, на которой сформированы электродный слой и слои оптического пакета. На технологическом этапе, который не проиллюстрирован, на электродном слое 32 и слое 34 металла формируют рисунок и осуществляют травление для формирования столбцов, строк или других полезных форм электродов, требования к которым накладываются конструкцией устройства отображения.
Как показано на фиг.6b, поверх слоя 32 металла сформированы и заполняют зазоры между электродными элементами готового рисунка слой 36 оксида, первый удаляемый слой 46 и зеркальный слой 38 металла. Первый удаляемый слой 46 будет определять размер полости, над которой подвешено зеркало. Как указано выше, цветные модуляторы могут быть сформированы с использованием трех модуляторных элементов для каждого пикселя в результирующем изображении. В интерферометрических модуляторах размер полости определяет природу интерференции. Как говорилось выше, полное перемещение зеркала к оптическому пакету в монохромном воплощении вызывает превращение «цветного» пикселя в «черный». Точно так же частичное перемещение зеркала к оптическому пакету может привести к изменению цвета пикселя с получением параметров цвета, отличающихся от параметра цвета в состоянии покоя.
Один способ формирования цветных пикселей заключается в создании полостей разной глубины таким образом, что результирующими цветами в состоянии покоя будут красный, зеленый и синий. Глубина полостей оказывает непосредственное влияние на их интерферометрические свойства. Для осуществления влияния на эти изменяющиеся размеры полостей можно осадить удаляемый слой 46 в виде трех слоев. Будет проведено осаждение первого слоя, маскирование и формирование на нем рисунка, что приведет к ограничению области одного из трех модуляторов, образующих каждый пиксель; затем будет осажден второй слой. Потом на этот слой будет нанесена вторая маска и будет сформирован рисунок, ограничивающий комбинированную область первого модулятора, охарактеризованного выше, а также второго модулятора, формирующего каждый пиксель. И, наконец, будет нанесен третий удаляемый слой. В этом третьем слое формирование рисунка не требуется, поскольку его толщина будет включена во все три модулятора, образующих каждый пиксель.
Описываемые здесь три отдельных осажденных слоя не обязательно будут иметь одинаковую толщину. Это может привести к тому, что будет получен один модулятор для каждого пикселя, имеющий толщину, равную сумме толщин трех слоев, один модулятор, имеющий толщину, равную сумме толщин двух слоев, и один модулятор, имеющий толщину одного удаляемого слоя. При удалении материалов удаляемого слоя размеры полости будут изменяться в соответствии с различными суммарными толщинами трех удаляемых слоев, приводя к получению трех разных цветов, таких как красный, зеленый и синий.
Обращаясь к фиг.6с, отмечаем, что здесь показан должным образом осажденный слой 48 фоторезиста со сформированным рисунком. Затем эту структуру травят в соответствии с рисунком фоторезиста, формируя зеркала поверх удаляемых островков 50, как показано на фиг.6d. Затем осаждают второй удаляемый слой 51, как показано на фиг.6е. Затем наносят фоторезист 52 на второй удаляемый слой и формируют на нем рисунок, как показано на фиг.6f. На фиг.6g показано, что участки первого и второго удаляемых слоев 46 и 51 удалены для формирования зон, например зон 54b для опорных столбиков и зон 54а для опор, после чего осуществляют снятие фоторезиста.
В этот момент способа начинаются различия способов изготовления каждого из модуляторов - модулятора 100, показанного на фиг.3, или модулятора 200, показанного на фиг.4. Технологические этапы изготовления модулятора 200, соответствующего фиг.4 и имеющего заглушки 42 в виде опорных столбиков, показаны на фиг.7а-7f. На фиг.7а показано, что на структуру, соответствующую фиг.6f, наложен выравнивающий слой 56. Выравнивающий материал заполняет зоны 54а и 54b. Выравнивающий материал частично удаляют, как показано на фиг.7b, формируя заглушки 58 в виде опорных столбиков. Затем, как показано на фиг.7с, поверх заглушек в виде опорных столбиков наносят гибкий слой, который в данном описании также именуется механическим слоем 40.
На фиг.7d показано нанесение слоя 62 фоторезиста и формирование на нем рисунка. Этот слой используют в качестве маски для травления, позволяющей сформировать рисунок на гибком слое 40. На фиг.7е показан гибкий слой 40 со сформированным на нем рисунком. Вид сзади модуляторных элементов, иллюстрирующих варианты осуществления формирования рисунка гибкого слоя, будет рассмотрен в связи с фиг.10а и 10b. И, наконец, если не используется шинный слой, то удаляемые слои удаляют, как правило, посредством плазменного травления, как показано на фиг.7f. Получаемый модулятор 200 имеет полость 60, в которой зеркало подвешено над оптическим пакетом.
Возвращаясь к фиг.6g, отмечаем, что теперь будет рассмотрено изготовление модулятора 100. Вместо нанесения выравнивающего слоя, рассмотренного в связи с фиг.7а, слой 40 металла наносят непосредственно на второй удаляемый слой 51 и зоны 54а, 54b, как показано на фиг.8а. Это заставляет гибкий слой формировать опорные столбики там, где он заполняет зоны 54b, и формировать тыльные опоры там, где он заполняет такие зоны, как 54а. Этот подход имеет преимущество, заключающееся в исключении процесса выравнивания, что может упростить и процесс изготовления, и получаемую структуру.
Сразу же после нанесения гибкого слоя 40 используют фоторезист 62 для формирования рисунка на гибком слое 40, как показано на фиг.8b. На фиг.8с показан гибкий слой 40 со сформированным в нем рисунком (не совсем четко видно на этой фигуре) для создания особых механических свойств модулятора, что будет рассмотрено ниже. И, наконец, на фиг.8d показано, что удаляемые слои удалены, и это привело к формированию полости 60 в модуляторе 100. В этом варианте осуществления изобретения тыльная структура разводки шин не использовалась.
На фиг.9а-9с показан пример протекания способа, предусматривающего введение тыльной структуры разводки шин. Способ показан начинающимся со структуры, формирование которой проиллюстрировано на фиг.7е и 8с, после формирования рисунка гибкого слоя, но перед удалением удаляемых слоев. В целях рассмотрения используется конфигурация модулятора, имеющая заглушки в виде опорных столбиков, которая используется в структуре, показанной на фиг.7е, но которая с равным успехом применима к вариантам осуществления, не предусматривающим заглушки в виде опорных столбиков, как показано на фиг.8с.
На фиг.9а показан третий удаляемый слой 64, нанесенный на гибкий слой 40. На фиг.9b показан нанесенный слой 66 фоторезиста. Затем на слое фоторезиста формируют рисунок и осуществляют травление полученной структуры для формирования отверстий, таких как отверстия 69. На фиг.9с показан электропроводный шинный слой 68, нанесенный с обеспечением контакта между шинным слоем 68 и гибким слоем 40 через отверстие 69. Это обеспечивает электрическое соединение таким образом, что сигналы на шинном слое 68 можно использовать для регулирования гибкого слоя 40.
На фиг.9d показан слой 70 фоторезиста со сформированным на нем рисунком. На фиг.9е показано, что на шинном слое 68 проведено формирование рисунка и его травление или удаление иным образом, вследствие чего остающиеся участки шинного слоя 68 образуют шинную структуру 71, как показано на фиг.9f. На фиг.9f также показано, что удаляемые слои удалены, и это приводит к получению модулятора 300, имеющего шинную структуру 71 и полость 60.
Эта шинная структура оказывается возможной из-за оптического экранирования, обеспечиваемого зеркалом между наблюдаемой стороной подложки и тыльной стороной гибкого слоя. Это обеспечивает возможность разделения оптических и электромеханических свойств модулятора. Оптические свойства, улучшенные за счет использования подвешенного зеркала 38 в любом из вариантов осуществления изобретения, отделены от электромеханических свойств, таких как адресация и перемещения, являющиеся результатом этой адресации. Эта конструкция модулятора с разделяемыми свойствами обеспечивает больше свободы при использовании тыльной стороны модулятора, поскольку предотвращает осуществление любых процессов на тыльной стороне гибкой мембраны или добавляемых структур под влиянием оптических эксплуатационных параметров модулятора.
На фиг.10а и 10b показаны возможные рисунки, используемые на тыльной стороне гибкой мембраны 40. Это виды с тыльной стороны модулятора, которые можно также увидеть сверху модуляторов, показанных на предыдущих чертежах. На фиг.10а показан удаляемый слой 52 со сформированным на нем рисунком для формирования большой центральной тыльной опоры 74, окруженной четырьмя малыми опорами 76а-d, которые впоследствии будут заполнены гибким слоем 40. Останется лишь сформировать на слое 40 рисунок и удалить его с краев мембраны для его отделения от соседних элементов модулятора, свешивая зеркало с опорных столбиков 72а-72d другим способом.
В альтернативном варианте, показанном на фиг.10b, в гибком слое сформирован рисунок, позволяющий сформировать тонкие линейные полоски 78а-d, соединенные с каждым опорным столбиком 72а-d. Эти полоски крепятся к зеркалу центральной опорой 74. Эти две альтернативы - среди многих других - могут повлиять на свободу перемещения зеркала и на подробные механические характеристики этого перемещения. Во многих случаях это может оказаться преимуществом.
Например, в вышеуказанном примере цветного модулятора для формирования трех разных глубин полостей были необходимы три технологических этапа маскирования и осаждения. В качестве альтернативы можно изменять подробные механические характеристики гибкого слоя, опорной структуры и поверхности раздела между гибким слоем и опорными столбиками посредством различных параметров конструкции и технологии. Это обеспечивает использование полости одной и той же глубины для пикселей разных цветов. Различные параметры конструкции изменяют положение покоя зеркала внутри полости после удаления удаляемых слоев.
На фиг.11а показана одна возможная конфигурация 80 пикселей. Это вид, который наблюдатель может увидеть с передней стороны подложки, а сама конфигурация состоит из девяти элементов, по три каждого из красного, зеленого и синего цвета. Модулятор 802 может соответствовать синему цвету, модулятор 804 - зеленому цвету, а модулятор 806 - красному цвету, как показано на чертеже. Эти три разных цвета можно получить, изменяя расстояние между зеркалом и оптическим пакетом. При приложении к модуляторам напряжения все они перемещаются на одинаковое расстояние по направлению к электроду, либо все они могут перемещаться на разные расстояния по направлению к электроду. В самом деле, все три модулятора могут пересекать всю полость и перемещаться в ближнее положение, в котором они вступают в непосредственный контакт с подложкой. Размеры полостей в состоянии покоя отображены вертикальными размерами 82, 84 и 86 на фиг.11b, 11c и 11d соответственно.
Например, одно зеркало 38а одного модулятора, соответствующего одному цвету результирующего пикселя, может иметь тыльные опоры, гибкий слой и поверхности раздела опорных столбиков, предназначенные для вынуждения установки зеркала на расстоянии 82, меньшем, чем толщина удаляемого слоя в состоянии изготовления. Второе зеркало 38b одного модулятора, соответствующего другому цвету, может иметь тыльные опоры, гибкий слой и поверхности раздела опорных столбиков, предназначенные для вынуждения установки зеркала на расстоянии 84, равном толщине удаляемого слоя в состоянии изготовления, после удаления удаляемого слоя. И, наконец, третье зеркало 38 с другого модулятора, соответствующего еще одному цвету, может иметь тыльные опоры, гибкий слой и поверхности раздела опорных столбиков, предназначенные для вынуждения установки зеркала на расстоянии 86, большем, чем толщина удаляемого слоя в состоянии изготовления, после удаления удаляемого слоя. Таким образом, регулирование механических свойств и/или физических ограничений опор приводит к трем разным размерам полости, и поэтому с помощью одной-единственной толщины удаляемого материала создаются три разных цвета пикселей.
В альтернативном варианте осуществления все модуляторы можно освободить от удаляемых слоев и все их оставить в одном и том же положении. Можно манипулировать различными характеристиками гибкого слоя и опор, вынуждая зеркала перемещаться на разные расстояния после приложения одного и того же напряжения. В еще одном альтернативном варианте все модуляторы могут иметь одинаковые структуры, но для получения разных цветов к ним нужно будет прикладывать разные напряжения.
В дополнение к свободе, предоставляемой отделением электромеханических свойств модулятора от оптических свойств, подвешенное зеркало обеспечивает и другие возможности. Как указывалось выше, подвешенное зеркало смягчает нежелательные искажения изображения, которые могут возникнуть из-за кривизны мембраны. Как указано выше, состояние черного цвета для пикселей может быть достигнуто за счет отклонения зеркала очень близко к состоянию непосредственного контакта или с введением в непосредственный контакт с оптической маской на передней поверхности полости. Оба эти способа достижения состояния затемнения могут иметь недостатки. Поддержание матрицы зеркал с очень малым зазором с электростатической точки зрения может потребовать проектирования модулятора с очень высокой точностью. Возможность зеркала вступать в непосредственный контакт с оптическим пакетом не дает конструктору использовать некоторые несовместимые комбинации материалов зеркала и оптического пакета.
Чтобы снять эти ограничения, можно предусмотреть нанесение структуры малых посадочных площадок 90 поверх слоя 36 оксида на модулятор 100, как показано на фиг.12. Такие посадочные площадки можно выполнить из обычного материала, совместимого с тонкопленочными технологиями, пользуясь теми же методами осаждения и литографии, которые применяются для получения других слоев ИМУ. Эти посадочные площадки могут быть достаточно малыми, чтобы оказаться по существу незаметными для человеческого глаза, распределяясь при этом по передней поверхности всей полости и влияя таким образом на работу всего зеркала 38.
С помощью этих посадочных площадок можно достичь нескольких разных целей. Посадочные площадки могут обеспечить полную свободу выбора материала оптического пакета, поскольку посадочные площадки не дают зеркалу 38 вступить в контакт со слоем 36 оксида. В самом деле, изолирующие посадочные площадки 90 в принципе позволяют сделать верхний слой оптического пакета проводником, а не изолятором. Посадочные площадки могут изменять механическую работу ИМУ, изменяя распределение электрического поля в полости. Посадочные площадки могут гарантировать разновидность двухрежимной работы, в процессе которой зеркало 38 остается плоским до тех пор, пока не соприкасается с посадочными площадками, а затем при нарастании напряжения изгибается так, как изгибалась бы мембрана, обеспечивая достижение пикселями нескольких точно определенных параметров цвета.
На фиг.12b показана вторая конфигурация посадочных площадок, в которой гибкий слой 40, а не зеркало 38, вступает в контакт с посадочной площадкой 92. Таким образом, модулятор имеет два отдельных диапазона механического поведения, один - перед тем, как гибкий слой вступает в контакт с посадочной площадкой, и один - после. Это обеспечивает достижение нескольких цветов для одного пикселя с точной равномерностью, задаваемой толщиной посадочных площадок 92.
Таким образом можно улучшить изготовление и работу интерферометрических модуляторов. Подвешенное зеркало увеличивает полезную активную площадь для создания результирующего пикселя в изображении и исключает многие возможные нежелательные искажения изображения. Опорная структура, прикрепляемая к зеркалу на тыльной стороне, также обеспечивает больше свободы в процессе изготовления. Взаимные соединения, гарантируемые тыльной опорой, также могут привести к меньшему количеству электродов, которые приходится осаждать на стекле, что приводит к более большей доступной зоне стекла. Отделение оптических свойств от электромеханических свойств может привести к ранее отсутствовавшим возможностям благодаря отделению гибкой мембраны от оптических свойств модулятора.
Таким образом, хотя до этого момента описан конкретный вариант осуществления способа и устройства для интерферометрических модуляторов, а также способы их изготовления, не следует считать такие конкретные ссылки ограничениями, накладываемыми на объем притязаний этого изобретения, за исключением тех, которые изложены в нижеследующей формуле изобретения.
1. Устройство, содержащее, по меньшей мере, один модулятор света, содержащий
электродный слой, размещенный поверх подложки,
оптический пакет, размещенный поверх подложки,
перемещаемое зеркало, отделенное от электродного слоя и оптического пакета полостью, причем упомянутое перемещаемое зеркало имеет первую отражающую поверхность, обращенную к полости, и
гибкий слой, размещенный поверх перемещаемого зеркала и служащий опорой этому перемещаемому зеркалу, причем гибкий слой опирается более чем в двух местах, при этом участок гибкого слоя отделен от участка перемещаемого зеркала зазором.
2. Устройство по п.1, дополнительно содержащее множество опорных столбиков, размещенных поверх подложки, причем гибкий слой опирается на упомянутое множество опорных столбиков.
3. Устройство по п.2, в котором множество опорных столбиков представляет собой часть гибкого слоя.
4. Устройство по п.3, дополнительно содержащее, по меньшей мере, одну шинную структуру, размещенную поверх, по меньшей мере, одного из множества опорных столбиков.
5. Устройство по п.2, в котором множество опорных столбиков содержит выравнивающий материал.
6. Устройство по п.5, дополнительно содержащее, по меньшей мере, одну шинную структуру, размещенную поверх, по меньшей мере, одного из множества опорных столбиков.
7. Устройство по п.2, в котором множество опорных столбиков содержит множество заглушек в виде опорных столбиков.
8. Устройство по п.1, в котором гибкий слой находится в контакте с перемещаемым зеркалом более чем в одном месте.
9. Устройство по п.1, дополнительно содержащее, по меньшей мере, одну посадочную площадку, расположенную между зеркалом и оптическим пакетом.
10. Устройство по п.9, в котором посадочная площадка содержит изолирующий материал.
11. Устройство по п.9, в котором посадочная площадка размещена на оптическом пакете и имеет конфигурацию, обеспечивающую контакт с зеркалом.
12. Устройство по п.9, в котором посадочная площадка размещена на оптическом пакете и имеет конфигурацию, обеспечивающую контакт с гибким слоем.
13. Устройство по п.1, содержащее, по меньшей мере, два интерферометрических модулятора, причем первый модулятор, соответствующий первому цвету, содержит полость, имеющую первый размер, и при этом второй модулятор, соответствующий второму цвету, содержит полость, имеющую второй размер, причем первый и второй размеры являются разными.
14. Устройство по п.13, содержащее, по меньшей мере, третий интерферометрический модулятор, соответствующий третьему цвету и содержащий полость, имеющую третий размер, причем упомянутый третий размер отличается от упомянутых первого и второго размеров.
15. Устройство по п.14, в котором упомянутые первый, второй и третий модуляторы расположены с возможностью образования элемента изображения.
16. Способ изготовления светомодулирующего устройства, заключающийся в том, что
формируют электродный слой поверх подложки,
формируют оптический пакет поверх подложки,
осаждают первый удаляемый слой поверх электродного слоя и оптического пакета,
формируют, по меньшей мере, одно зеркало поверх первого удаляемого слоя,
осаждают второй удаляемый слой поверх слоя зеркала,
формируют гибкий слой поверх второго удаляемого слоя, причем упомянутый гибкий слой находится в контакте с упомянутым зеркалом в одном или нескольких местах и в контакте с нижележащими фиксированными слоями более чем в двух местах, и
удаляют удаляемые слои.
17. Способ по п.16, дополнительно включающий в себя формирование рисунка, по меньшей мере, на одном из первого и второго удаляемых слоев для формирования множества отверстий под столбики.
18. Способ по п.17, в котором формирование отверстий под столбики включает в себя формирование рисунка на первом и втором удаляемых слоях для экспонирования нижележащего оптического пакета.
19. Способ по п.17, в котором формирование гибкого слоя включает в себя формирование множества опорных столбиков во множестве отверстий под столбики.
20. Способ по п.17, дополнительно включающий в себя осаждение слоя выравнивающего материала перед осаждением гибкого слоя и частичное удаление выравнивающего материала для формирования множества заглушек в виде опорных столбиков.
21. Способ по п.20, в котором формирование гибкого слоя поверх второго удаляемого слоя включает в себя формирование гибкого слоя поверх множества заглушек в виде опорных столбиков, причем упомянутый гибкий слой находится в контакте более чем с двумя из множества заглушек в виде опорных столбиков.
22. Способ по п.17, дополнительно включающий в себя осаждение третьего удаляемого слоя поверх гибкого слоя и формирование, по меньшей мере, одной шинной структуры поверх, по меньшей мере, одного из множества отверстий под столбики.
23. Способ по п.22, в котором формирование, по меньшей мере, одной шинной структуры поверх, по меньшей мере, одного из множества отверстий под столбики включает в себя
формирование рисунка на третьем удаляемом слое для формирования отверстия поверх, по меньшей мере, одного из множества отверстий под столбики,
осаждение электропроводного шинного слоя поверх третьего удаляемого слоя таким образом, что электропроводный шинный слой заполняет отверстие в третьем удаляемом слое, и
формирование рисунка на электропроводном шинном слое для формирования, по меньшей мере, одной шинной структуры поверх, по меньшей мере, одного из множества отверстий под столбики.
24. Способ по п.16, дополнительно включающий в себя формирование, по меньшей мере, одной посадочной площадки поверх оптического пакета.
25. Способ по п.16, в котором формирование гибкого слоя включает в себя осаждение гибкого слоя поверх второго удаляемого слоя и формирование рисунка на упомянутом удаляемом слое и его травление для формирования множества опор.
26. Способ по п.25, в котором множество опор имеют предварительно определенные механические свойства, вследствие которых зеркало допускает состояние покоя в предварительно определенном вертикальном положении от электродного слоя и оптического пакета.
27. Способ по п.25, в котором множество опор имеют предварительно определенные физические ограничения, которые вынуждают зеркало перемещаться в предварительно определенное положение относительно электродного слоя и оптического пакета после приложения постоянного напряжения.
28. Способ по п.16, в котором осаждение первого удаляемого слоя включает в себя осаждение первого удаляемого слоя, имеющего несколько толщин.
29. Способ по п.28, в котором первый удаляемый слой содержит первый участок, имеющий первую толщину, второй участок, имеющий вторую толщину, и третий участок, имеющий третью толщину, и при этом, по меньшей мере, одно зеркало размещено поверх каждого из упомянутых первого, второго и третьего участков.
30. Способ по п.29, в котором каждое зеркало соответствует интерферометрическому модулятору и при этом толщина участков первого удаляемого слоя под зеркалами определяет цвета, отражаемые соответствующими модуляторами.
31. Модулятор света, содержащий
средства проведения электрического сигнала,
первые средства отражения света, выполненные с возможностью срабатывания в ответ на упомянутые средства проведения,
вторые средства отражения, по меньшей мере, части света, падающего на упомянутые вторые средства отражения, причем упомянутые вторые средства отражения по существу параллельны упомянутым первым средствам отражения, и
средства подвешивания упомянутых первых средств отражения, причем упомянутые средства подвешивания опираются более чем в двух местах, и при этом участок средств подвешивания отделен от участка первых средств отражения зазором.
32. Модулятор света по п.31, в котором средства проведения содержат электродный слой, сформированный поверх подложки.
33. Модулятор света по п.31, в котором первые средства отражения содержат перемещаемое зеркало.
34. Модулятор света по п.31, в котором вторые средства отражения содержат оптический пакет, сформированный поверх подложки.
35. Модулятор света по п.31, в котором средства подвешивания содержат гибкий слой, находящийся в контакте с первыми средствами отражения.
36. Модулятор света по п.35, в котором средства подвешивания дополнительно содержат множество заглушек в виде опорных столбиков, и при этом средства подвешивания находятся в контакте с более чем двумя из множества заглушек в виде опорных столбиков.
37. Модулятор света по п.31, дополнительно содержащий средства ограничения перемещения первых средств отражения света.
38. Модулятор света по п.31, в котором средства ограничения содержат, по меньшей мере, одну посадочную площадку, расположенную между первыми средствами отражения света и вторыми средствами отражения света.
