(57)【要約】【課題】帯電に起因するマイクロミラーの不具合の発生を抑制する。【解決手段】マイクロミラーデバイスは、第１の方向に略直交する第１の表面を有する基板と、基板の第１の表面側に配置された複数のマイクロミラー単位とを備える。各マイクロミラー単位は、基板に対向する第２の表面を有するマイクロミラーと、マイクロミラーの第２の表面に対向する一対のミラー駆動電極と、一対のミラー駆動電極の電位に応じてマイクロミラーが傾動可能となるように、マイクロミラーを支持するヒンジとを有する。マイクロミラーデバイスは、さらに、基板内に配置され、ミラー駆動電極の電位を制御する駆動回路を備える。基板は、第１の表面側に、駆動回路を保護する保護層を含む。マイクロミラーデバイスは、さらに、ミラー駆動電極と保護層との少なくとも一方に電気的に接続された除電用電極を備える。【選択図】図５
2020160106.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の方向に略直交する第１の表面を有する基板と、
前記基板の前記第１の表面側に配置された複数のマイクロミラー単位であって、それぞれ、
前記基板に対向する第２の表面と、前記第２の表面とは反対側の第３の表面と、を有するマイクロミラーと、
前記マイクロミラーの前記第２の表面に対向する一対のミラー駆動電極と、
前記一対のミラー駆動電極の電位に応じて前記マイクロミラーが傾動可能となるように、前記マイクロミラーを支持するヒンジと、
を有する、複数のマイクロミラー単位と、
前記基板内に配置され、前記ミラー駆動電極の電位を制御する駆動回路と、
を備えるマイクロミラーデバイスにおいて、
前記基板は、前記第１の表面側に、前記駆動回路を保護する保護層を含み、
前記マイクロミラーデバイスは、さらに、前記ミラー駆動電極と前記保護層との少なくとも一方に電気的に接続された除電用電極を備える、
ことを特徴とするマイクロミラーデバイス。
【請求項２】
請求項１に記載のマイクロミラーデバイスにおいて、
前記除電用電極は、前記保護層における、前記第１の方向視で各前記マイクロミラー単位の前記マイクロミラーと重なる各箇所と電気的に接続されている、
ことを特徴とするマイクロミラーデバイス。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載のマイクロミラーデバイスにおいて、
前記除電用電極は、各前記マイクロミラー単位における前記ミラー駆動電極と電気的に接続されている、
ことを特徴とするマイクロミラーデバイス。
【請求項４】
請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載のマイクロミラーデバイスにおいて、
前記第１の方向視での前記除電用電極の表面の幅は、前記第１の方向視での前記マイクロミラーの表面の幅より大きく、かつ、０．５ｍｍ以上である、
ことを特徴とするマイクロミラーデバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書に開示される技術は、マイクロミラーデバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えばプロジェクタ用の表示素子として、空間光変調器であるマイクロミラーデバイスが用いられている。マイクロミラーデバイスは、多数の微小なマイクロミラーを有するＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ  Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｓｙｓｔｅｍｓ）デバイスである。より詳細には、マイクロミラーデバイスは、第１の表面を有する基板と、基板の第１の表面側に配置された複数のマイクロミラー単位と、基板内に配置された駆動回路とを備える。各マイクロミラー単位は、マイクロミラーと、一対のミラー駆動電極と、一対のミラー駆動電極の電位に応じてマイクロミラーが傾動可能となるようにマイクロミラーを支持するヒンジとを有する。また、基板は、第１の表面側に、駆動回路を保護する保護層を含む。
【０００３】
マイクロミラーデバイスでは、駆動回路により、複数のマイクロミラー単位のそれぞれについて個別に、一対のミラー駆動電極の電位が制御される。複数のマイクロミラー単位のそれぞれを構成するマイクロミラーは、一対のミラー駆動電極の電位に応じて傾動する。各マイクロミラーの傾きに応じて、光源からの入射光が該マイクロミラーによって反射された反射光の方向が変動する。具体的には、マイクロミラーが一対のミラー駆動電極の一方に引き寄せられた第１の傾斜姿勢であるときには、反射光の方向は、光が外部に投射される方向（例えば、投射光学系を構成するレンズが位置する方向）となる。一方、マイクロミラーが一対のミラー駆動電極の他方に引き寄せられた第２の傾斜姿勢であるときには、反射光の方向は、光が吸収される方向（例えば、光吸収体が位置する方向）となる。このように、マイクロミラーデバイスが備える複数のマイクロミラーの内、第１の傾斜姿勢にあるマイクロミラーに反射された反射光は外部に投射され、第２の傾斜姿勢にあるマイクロミラーに反射された反射光は吸収されて外部に投射されない。このような各マイクロミラーの傾きの切り替え（すなわち、反射光の方向の切り替え）を、例えばＰＷＭ方式に従って高速で行うことにより、マイクロミラー毎に階調表現を行うことができ、その結果、マイクロミラーの個数に相当するサイズのグレースケール画像の表示を実現することができる。また、マイクロミラーデバイスとカラーホイールを併用したり、３つのマイクロミラーデバイスを用いたりすることにより、いわゆるフルカラー画像の表示を実現することができる。
【０００４】
マイクロミラーデバイスが例えば画像表示装置等へ組み付けられた状態では、マイクロミラーデバイスにおける所定の箇所が接地される（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許第７６５２８１３号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
マイクロミラーデバイスが例えば画像表示装置等へ組み付けられる前に運搬される際に、例えば保護層やミラー駆動電極等が帯電することがある。従来のマイクロミラーデバイスでは、そのような帯電が起こると、電気を逃がす経路が存在しないため、帯電に起因してマイクロミラーが異常に駆動され、マイクロミラーの固着等の不具合が発生するおそれがある。
【０００７】
本明細書では、上述した課題を解決することが可能な技術を開示する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本明細書に開示される技術は、例えば、以下の形態として実現することが可能である。
【０００９】
（１）本明細書に開示されるマイクロミラーデバイスは、第１の方向に略直交する第１の表面を有する基板と、前記基板の前記第１の表面側に配置された複数のマイクロミラー単位であって、それぞれ、前記基板に対向する第２の表面と、前記第２の表面とは反対側の第３の表面と、を有するマイクロミラーと、前記マイクロミラーの前記第２の表面に対向する一対のミラー駆動電極と、前記一対のミラー駆動電極の電位に応じて前記マイクロミラーが傾動可能となるように、前記マイクロミラーを支持するヒンジと、を有する、複数のマイクロミラー単位と、前記基板内に配置され、前記ミラー駆動電極の電位を制御する駆動回路と、を備えるマイクロミラーデバイスにおいて、前記基板は、前記第１の表面側に、前記駆動回路を保護する保護層を含み、前記マイクロミラーデバイスは、さらに、前記ミラー駆動電極と前記保護層との少なくとも一方に電気的に接続された除電用電極を備える。このように、本マイクロミラーデバイスは、ミラー駆動電極と保護層との少なくとも一方に電気的に接続された除電用電極を備えるため、マイクロミラーデバイスが例えば画像表示装置等へ組み付けられる前に運搬される際に、保護層やミラー駆動電極等が帯電しても、除電用電極を介して容易に除電を行うことができる。従って、本マイクロミラーデバイスによれば、該帯電に起因するマイクロミラーの不具合（マイクロミラーの固着等）の発生を抑制することができる。
【００１０】
（２）上記マイクロミラーデバイスにおいて、前記除電用電極は、前記保護層における、前記第１の方向視で各前記マイクロミラー単位の前記マイクロミラーと重なる各箇所と電気的に接続されている構成としてもよい。本マイクロミラーデバイスによれば、除電用電極を介して保護層における上記各箇所の除電を速やかに行うことができるため、保護層の帯電に起因する各マイクロミラー単位のマイクロミラーの不具合の発生を効果的に抑制することができる。特に、除電用電極が、保護層における、第１の方向視で各マイクロミラー単位のマイクロミラーと重なる各箇所と電気的に接続されている構成とすることで、マイクロミラーの異常な駆動につながるマイクロミラー近傍の保護層における不用意な帯電を効率的に防ぐことができる。
【００１１】
（３）上記マイクロミラーデバイスにおいて、前記除電用電極は、各前記マイクロミラー単位における前記ミラー駆動電極と電気的に接続されている構成としてもよい。本マイクロミラーデバイスによれば、除電用電極を介して各マイクロミラー単位のミラー駆動電極の除電を速やかに行うことができるため、ミラー駆動電極の帯電に起因する各マイクロミラー単位のマイクロミラーの不具合の発生を効果的に抑制することができる。
【００１２】
（４）上記マイクロミラーデバイスにおいて、前記第１の方向視での前記除電用電極の表面の幅は、前記第１の方向視での前記マイクロミラーの表面の幅より大きく、かつ、０．５ｍｍ以上である構成としてもよい。本マイクロミラーデバイスによれば、除電用電極の第１の方向視での大きさが十分に大きいので、除電用電極を介して保護層やミラー駆動電極等の除電を容易にかつ速やかに行うことができ、帯電に起因するマイクロミラーの不具合の発生を効果的に抑制することができる。
【００１３】
なお、本明細書に開示される技術は、種々の形態で実現することが可能であり、例えば、マイクロミラーデバイス、マイクロミラーデバイスを備える表示装置、それらの製造方法等の形態で実現することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本実施形態におけるマイクロミラーデバイス１０の平面構成を概略的に示す説明図である。
【図２】本実施形態におけるマイクロミラーデバイス１０の外観構成を概略的に示す斜視図である。
【図３】本実施形態におけるマイクロミラーデバイス１０の断面構成を概略的に示す説明図である。
【図４】マイクロミラーデバイス１０の動作を概略的に示す説明図である。
【図５】本実施形態における収容容器４０の構成を示す説明図である。
【図６】本実施形態におけるマイクロミラーデバイス１０の製造方法の一例を示す説明図である。
【図７】本実施形態におけるマイクロミラーデバイス１０の製造方法の一例を示す説明図である。
【図８】本実施形態におけるマイクロミラーデバイス１０の製造方法の一例を示す説明図である。
【図９】本実施形態におけるマイクロミラーデバイス１０の製造方法の一例を示す説明図である。
【図１０】本実施形態におけるマイクロミラーデバイス１０の製造方法の一例を示す説明図である。
【図１１】本実施形態におけるマイクロミラーデバイス１０の製造方法の一例を示す説明図である。
【図１２】本実施形態におけるマイクロミラーデバイス１０の製造方法の一例を示す説明図である。
【図１３】本実施形態におけるマイクロミラーデバイス１０の製造方法の一例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
Ａ．実施形態：
Ａ−１．マイクロミラーデバイス１０の構成：
図１は、本実施形態におけるマイクロミラーデバイス１０の平面構成を概略的に示す説明図であり、図２は、本実施形態におけるマイクロミラーデバイス１０の外観構成を概略的に示す斜視図であり、図３は、本実施形態におけるマイクロミラーデバイス１０の断面構成を概略的に示す説明図である。各図には、方向を特定するための互いに直交するＸＹＺ軸が示されている。本明細書では、便宜的に、Ｚ軸正方向を上方向といい、Ｚ軸負方向を下方向というものとするが、マイクロミラーデバイス１０は実際にはそのような向きとは異なる向きで設置されてもよい。
【００１６】
マイクロミラーデバイス１０は、多数の微小なマイクロミラー１１０を有するＭＥＭＳデバイスであり、例えば、プロジェクタ用の表示素子として用いられる。マイクロミラーデバイス１０は、基板２００と、基板２００の上面Ｓ１側に配置された複数のマイクロミラー単位１００とを備える。なお、図示の便宜上、図２および図３には、マイクロミラーデバイス１０の一部分の構成のみが示されている。
【００１７】
基板２００は、Ｚ軸方向に略直交する上面Ｓ１を有する略平板状部材である。Ｚ軸方向視での基板２００の幅および高さは、例えば１０ｍｍ〜２０ｍｍ程度であり、基板２００の厚さは、例えば６００μｍ〜８００μｍ程度である。Ｚ軸方向は、特許請求の範囲における第１の方向に相当し、基板２００の上面Ｓ１は、特許請求の範囲における第１の表面に相当する。
【００１８】
図３に示すように、基板２００は、上面Ｓ１側に位置する（上面Ｓ１を構成する）エッチング保護層２３０と、下面側に位置する（下面を構成する）Ｓｉ基板２１０と、両者の間に配置されたＳｉＯ２（ガラス）層２２０とから構成されている。また、基板２００におけるＳｉＯ２層２２０の内部には、金属配線層１１，１２やビア１３等により構成された駆動回路３１０が配置されている。駆動回路３１０は、後述するマイクロミラー単位１００の電極１２０，１２２の電位を制御する回路である。また、エッチング保護層２３０は、ＳｉＯ２用のエッチング液（例えば、フッ酸）に対する耐性を有する材料（例えば、アルミナ等のセラミックスやアモルファスシリコン等の半導体）により形成されており、ＳｉＯ２層２２０の内部に配置された駆動回路３１０を保護する層である。エッチング保護層２３０は、特許請求の範囲における保護層に相当する。
【００１９】
複数のマイクロミラー単位１００は、互いに直交する２方向（本実施形態では、Ｘ方向およびＹ方向）に沿って、二次元的に並べて配置されている。マイクロミラーデバイス１０が備えるマイクロミラー単位１００の個数は、例えば、数十万個〜数百万個程度である。１つのマイクロミラー単位１００は、１つの画素に相当する。
【００２０】
各マイクロミラー単位１００は、図３に示すように、マイクロミラー１１０と、中央電極１２２と、一対の周辺電極１２０（第１の周辺電極１２０ａおよび第２の周辺電極１２０ｂ）と、支持柱１５０と、ストッパ１４０と、ヒンジ１３０とを有する。
【００２１】
マイクロミラー１１０は、基板２００に対向する下面Ｓ２と、下面Ｓ２とは反対側の上面Ｓ３とを有する略平板状部材であり、例えばアルミニウムにより形成されている。Ｚ軸方向視でのマイクロミラー１１０の形状は、略矩形である（図１および図２参照）。Ｚ軸方向視でのマイクロミラー１１０の幅および高さは、例えば３μｍ〜１０μｍ程度であり、マイクロミラー１１０の厚さは、例えば１００ｎｍ〜５００ｎｍ程度である。マイクロミラー１１０の下面Ｓ２は、特許請求の範囲における第２の表面に相当し、マイクロミラー１１０の上面Ｓ３は、特許請求の範囲における第３の表面に相当する。
【００２２】
中央電極１２２および一対の周辺電極１２０（第１の周辺電極１２０ａおよび第２の周辺電極１２０ｂ）は、マイクロミラー１１０の下面Ｓ２に対向する位置に配置されている。より具体的には、中央電極１２２は、基板２００の上面Ｓ１における、Ｚ軸方向視でマイクロミラー１１０の中心に重なる位置付近に配置されている。また、第１の周辺電極１２０ａは、基板２００の上面Ｓ１における、Ｚ軸方向視でマイクロミラー１１０の一方の端部に重なる位置付近に配置されており、第２の周辺電極１２０ｂは、基板２００の上面Ｓ１における、Ｚ軸方向視でマイクロミラー１１０の他方の端部に重なる位置付近に配置されている。すなわち、一対の周辺電極１２０は、中央電極１２２を挟んで略対称の位置に配置されている。一対の周辺電極１２０は、特許請求の範囲における一対のミラー駆動電極に相当する。
【００２３】
中央電極１２２および一対の周辺電極１２０は、例えば、タングステンや銅等の導電性材料により形成されている。また、中央電極１２２および一対の周辺電極１２０は、同様の導電性材料により形成されたビア１５を介して、基板２００の内部に配置された駆動回路３１０と接続されており、駆動回路３１０によってその電位が制御される。以下の説明では、中央電極１２２および一対の周辺電極１２０を、まとめて、電極１２２，１２０とも呼ぶ。
【００２４】
支持柱１５０は、中央電極１２２の上端部から上方に延びる柱状部材である。また、ストッパ１４０は、支持柱１５０の上端面上に配置された略平板状部材である。中央電極１２２と支持柱１５０とストッパ１４０とは、Ｚ軸方向視で略同心となるように配置されている。Ｚ軸方向視でのストッパ１４０の幅（径）は、支持柱１５０の幅（径）より大きい。支持柱１５０およびストッパ１４０は、中央電極１２２と同様の導電性材料により形成されている。
【００２５】
ヒンジ１３０は、ストッパ１４０の上端面の中心付近からマイクロミラー１１０の下面Ｓ２まで延びる柱状部材である。ヒンジ１３０は、弾性変形可能に構成されており、一対の周辺電極１２０の電位に応じてマイクロミラー１１０が傾動可能となるように、マイクロミラー１１０を支持している。ヒンジ１３０は、例えば、金属（例えば、ニッケル）や半導体（例えば、アモルファスシリコン）により形成されている。
【００２６】
また、図３に示すように、マイクロミラーデバイス１０は、基板２００に配置された通電用電極１４を備える。通電用電極１４は、基板２００の上面Ｓ１側に形成された穴２８から外部に露出している。通電用電極１４は、例えば、タングステンや銅等の導電性材料により形成されている。図示しないが、マイクロミラーデバイス１０は複数の通電用電極１４を備えており、各通電用電極１４は、ビア１３や金属配線層１１を介して、各駆動回路３１０に電気的に接続されている。通電用電極１４から各駆動回路３１０および各ビア１５を介して、各電極１２２，１２０への給電が行われる。
【００２７】
また、図１および図３に示すように、マイクロミラーデバイス１０は、基板２００に配置された除電用電極１６を備える。除電用電極１６は、基板２００の上面Ｓ１側に形成された穴２９から外部に露出している。すなわち、マイクロミラーデバイス１０を上方から見たときに、除電用電極１６の表面（上面）は、基板２００の上面Ｓ１から露出しており、マイクロミラーデバイス１０の上面の一部を構成している。本実施形態では、Ｚ軸方向視での除電用電極１６の表面の幅Ｗ２は、Ｚ軸方向視でのマイクロミラー１１０の表面の幅Ｗ１より大きく、かつ、０．５ｍｍ以上である。なお、Ｚ軸方向視での除電用電極１６の表面の幅Ｗ２は、１ｍｍ以上、３ｍｍ以下であることがさらに好ましい。
【００２８】
除電用電極１６は、例えば、タングステンや銅等の導電性材料により形成されている。除電用電極１６は、ビア１３，１５および金属配線層１１，１２を介して、エッチング保護層２３０と電気的に接続されている。
【００２９】
なお、図３では、除電用電極１６は、エッチング保護層２３０の１箇所と電気的に接続されているが、除電用電極１６は、エッチング保護層２３０の複数の箇所と電気的に接続されていることが好ましい。また、除電用電極１６は、エッチング保護層２３０における、Ｚ軸方向視で各マイクロミラー単位１００のマイクロミラー１１０と重なる各箇所と電気的に接続されていることがさらに好ましい。
【００３０】
Ａ−２．マイクロミラーデバイス１０の動作：
次に、本実施形態におけるマイクロミラーデバイス１０の動作を説明する。図４は、マイクロミラーデバイス１０の動作を概略的に示す説明図である。図４には、マイクロミラーデバイス１０の備える多数のマイクロミラー単位１００のうち、２つのマイクロミラー単位１００（マイクロミラー単位１００Ａ，１００Ｂ）の断面構成が、一部の構成の図示を省略しつつ示されている。
【００３１】
上述したように、基板２００の内部には駆動回路３１０が配置されており、該駆動回路３１０は、ビア１５を介して接続された一対の周辺電極１２０の電位を、マイクロミラー単位１００毎に個別に制御する（図３参照）。各マイクロミラー単位１００を構成するマイクロミラー１１０は、一対の周辺電極１２０の電位に応じて、所定の軸廻りに傾動する。具体的には、各マイクロミラー１１０は、一対の周辺電極１２０の電位に応じて、基本姿勢と、第１の傾斜姿勢と、第２の傾斜姿勢とのいずれかを取る。
【００３２】
マイクロミラー１１０の基本姿勢は、図３に示すように、マイクロミラー１１０の下面Ｓ２と一対の周辺電極１２０の内の一方（第１の周辺電極１２０ａ）との間の第１の距離Ｌ１と、マイクロミラー１１０の下面Ｓ２と一対の周辺電極１２０の内の他方（第２の周辺電極１２０ｂ）との間の第２の距離Ｌ２とが略等しい姿勢である。駆動回路３１０による一対の周辺電極１２０の電位の制御が行われていないとき（すなわち、マイクロミラーデバイス１０が駆動されていないとき）には、マイクロミラー１１０は基本姿勢を取る。
【００３３】
マイクロミラー１１０の第１の傾斜姿勢は、図４に示す２つのマイクロミラー単位１００の内の左側のマイクロミラー単位１００Ａを構成するマイクロミラー１１０のように、第１の距離Ｌ１が第２の距離Ｌ２より小さい姿勢である。駆動回路３１０によって一対の周辺電極１２０の電位が所定の電位に制御され、第１の周辺電極１２０ａにマイクロミラー１１０を引き寄せる静電気力が生ずると、マイクロミラー１１０が第１の周辺電極１２０ａに引き寄せられるように傾動して第１の傾斜姿勢を取る。なお、第１の傾斜姿勢では、マイクロミラー１１０の下面Ｓ２がストッパ１４０に接触している。すなわち、ストッパ１４０は、マイクロミラー１１０の下面Ｓ２に接触してマイクロミラー１１０の傾動を規制することにより、第１の傾斜姿勢を規定する。基本姿勢のマイクロミラー１１０に対する第１の傾斜姿勢のマイクロミラー１１０の傾きは、例えば１０度程度である。
【００３４】
マイクロミラー１１０の第２の傾斜姿勢は、図４に示す２つのマイクロミラー単位１００の内の右側のマイクロミラー単位１００Ｂを構成するマイクロミラー１１０のように、第２の距離Ｌ２が第１の距離Ｌ１より小さい姿勢である。駆動回路３１０によって一対の周辺電極１２０の電位が所定の電位に制御され、第２の周辺電極１２０ｂにマイクロミラー１１０を引き寄せる静電気力が生ずると、マイクロミラー１１０が第２の周辺電極１２０ｂに引き寄せられるように傾動して第２の傾斜姿勢を取る。なお、第２の傾斜姿勢では、マイクロミラー１１０の下面Ｓ２がストッパ１４０に接触している。すなわち、ストッパ１４０は、マイクロミラー１１０の下面Ｓ２に接触してマイクロミラー１１０の傾動を規制することにより、第２の傾斜姿勢を規定する。基本姿勢のマイクロミラー１１０に対する第２の傾斜姿勢のマイクロミラー１１０の傾きは、例えば−１０度程度である。
【００３５】
図４に示すように、マイクロミラー１１０の傾きに応じて、光源ＬＳからの入射光ＩＬがマイクロミラー１１０によって反射された反射光ＲＬの方向が変動する。具体的には、図４に示す２つのマイクロミラー単位１００の内の左側のマイクロミラー単位１００Ａを構成するマイクロミラー１１０のように、マイクロミラー１１０が第１の傾斜姿勢にあるときには、反射光ＲＬの方向は、光が外部に投射される方向（例えば、投射光学系を構成するレンズＬＥが位置する方向）となる。すなわち、このときには、このマイクロミラー単位１００に対応する画素がＯＮ状態となる。一方、図４に示す２つのマイクロミラー単位１００の内の右側のマイクロミラー単位１００Ｂを構成するマイクロミラー１１０のように、マイクロミラー１１０が第２の傾斜姿勢にあるときには、反射光ＲＬの方向は、光が吸収される方向（例えば、光吸収体ＬＡが位置する方向）となる。すなわち、このときには、このマイクロミラー単位１００に対応する画素がＯＦＦ状態となる。なお、便宜上、図４には光源ＬＳが２つ示されているが、これらは実際には単一の光源ＬＳである。
【００３６】
このように、マイクロミラーデバイス１０が備える複数のマイクロミラー１１０の内、第１の傾斜姿勢にあるマイクロミラー１１０に反射された反射光ＲＬは外部に投射され、第２の傾斜姿勢にあるマイクロミラー１１０に反射された反射光ＲＬは吸収されて外部に投射されない。このようなマイクロミラー１１０の傾きの切り替え（すなわち、反射光ＲＬの方向の切り替え）を、例えばＰＷＭ方式に従って高速で行うことにより、マイクロミラー単位１００毎に（すなわち、画素毎に）階調表現を行うことができ、その結果、マイクロミラー単位１００の個数に相当するサイズのグレースケール画像の表示を実現することができる。また、マイクロミラーデバイス１０とカラーホイールを併用したり、３つのマイクロミラーデバイス１０を用いたりすることにより、いわゆるフルカラー画像の表示を実現することができる。
【００３７】
Ａ−３．マイクロミラーデバイス用収容容器４０の構成：
次に、本実施形態におけるマイクロミラーデバイス１０を収容するマイクロミラーデバイス用収容容器（以下、単に「収容容器」という）４０の構成を説明する。図５は、本実施形態における収容容器４０の構成を示す説明図である。図５には、収容容器４０と、収容容器４０に収容されたマイクロミラーデバイス１０とのＸＺ断面構成が示されている。なお、図５では、マイクロミラーデバイス１０については、一部の構成が簡略化して示されている。
【００３８】
図５に示すように、収容容器４０は、筐体４１０と、内側接続部４２１と、外側接続部４２３と、連結部４２２とを備えている。筐体４１０は、マイクロミラーデバイス１０を収容するための収容空間４１２を内部に有する筺状部材であり、例えば樹脂材料により形成されている。筐体４１０の外形は、例えば略直方体形状である。筐体４１０の内部の収容空間４１２には、収容されたマイクロミラーデバイス１０を固定する固定機構（不図示）が設けられている。
【００３９】
内側接続部４２１は、筐体４１０の内側に設けられたピン状の部材であり、導電性材料により形成されている。内側接続部４２１は、収容容器４０に収容されたマイクロミラーデバイス１０の除電用電極１６に電気的に接続されるように、その位置および形状が設定されている。また、本実施形態では、内側接続部４２１は、例えばバネにより構成された弾性構造部４２５を有する。弾性構造部４２５は、収容容器４０に収容されたマイクロミラーデバイス１０の除電用電極１６に対して付勢されるように構成されている。弾性構造部４２５の存在により、内側接続部４２１と除電用電極１６との確実な電気的接続が実現される。
【００４０】
外側接続部４２３は、少なくとも一部分が筐体４１０の外側に設けられた略平板状の部材であり、導電性材料により形成されている。外側接続部４２３は、導電性材料により形成された連結部４２２を介して、内側接続部４２１と電気的に接続されている。そのため、内側接続部４２１がマイクロミラーデバイス１０の除電用電極１６と電気的に接続された状態では、外側接続部４２３もマイクロミラーデバイス１０の除電用電極１６と電気的に接続された状態となる。上述したように、マイクロミラーデバイス１０の除電用電極１６は、エッチング保護層２３０と電気的に接続されている。そのため、外側接続部４２３は、内側接続部４２１および除電用電極１６等を介して、マイクロミラーデバイス１０のエッチング保護層２３０と電気的に接続されることとなる。
【００４１】
Ａ−４．マイクロミラーデバイス１０の製造方法：
次に、本実施形態におけるマイクロミラーデバイス１０の製造方法の一例を説明する。図６から図１３は、本実施形態におけるマイクロミラーデバイス１０の製造方法の一例を示す説明図である。以下では、マイクロミラーデバイス１０の備える複数のマイクロミラー単位１００の内、１つのマイクロミラー単位１００の周辺部分に着目して、マイクロミラーデバイス１０の製造方法を説明する。
【００４２】
はじめに、図６のＡ欄に示すように、Ｓｉ基板２１０上に、例えばＰＥ−ＣＶＤ（プラズマＣＶＤ、Ｐｌａｓｍａ−Ｅｎｈａｎｃｅｄ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）により、ＳｉＯ２（ガラス）層２２１を成膜する。次に、図６のＢ欄に示すように、ＳｉＯ２層２２１上に、例えばスパッタリングにより、アルミニウムやアルミニウム合金等の金属配線層１１を成膜する。次に、図６のＣ欄に示すように、金属配線層１１に対してフォトリソグラフィおよびエッチングを行うことにより、金属配線層１１を所定の配線パターンにパターニングする。
【００４３】
次に、図６のＤ欄に示すように、ＳｉＯ２層２２１および金属配線層１１上に、例えばＰＥ−ＣＶＤにより、ＳｉＯ２層２２２を成膜する。次に、図６のＥ欄に示すように、ＳｉＯ２層２２２に対してフォトリソグラフィおよびエッチングを行うことにより、金属配線層１１まで至るビア用の穴２１を形成する。次に、図６のＦ欄に示すように、ビア用の穴２１が形成されたＳｉＯ２層２２２上に、例えばＰＥ−ＣＶＤにより、タングステンや銅等の導電性材料層３１を成膜する。
【００４４】
次に、図７のＡ欄に示すように、導電性材料層３１に対してＣＭＰ（化学機械研磨、Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）を行うことにより、金属配線層１１と接続されたビア１３を形成する。次に、図７のＢ欄に示すように、ビア１３が形成されたＳｉＯ２層２２２上に、例えばスパッタリングにより、アルミニウムやアルミニウム合金等の金属配線層１２を成膜する。次に、図７のＣ欄に示すように、金属配線層１２に対してフォトリソグラフィおよびエッチングを行うことにより、金属配線層１２を所定の配線パターンにパターニングする。
【００４５】
次に、図７のＤ欄に示すように、ＳｉＯ２層２２２および金属配線層１２上に、例えばＰＥ−ＣＶＤにより、ＳｉＯ２層２２３を成膜する。次に、図７のＥ欄に示すように、ＳｉＯ２層２２３上に、例えばＰＥ−ＣＶＤにより、エッチング保護層２３０を成膜する。エッチング保護層２３０は、エッチングから駆動回路３１０（金属配線層１１，１２およびビア１３）を保護する層であり、ＳｉＯ２用のエッチング液（例えば、フッ酸）に対する耐性を有する材料（例えば、アルミナ等のセラミックスやアモルファスシリコン等の半導体）により形成される。次に、図７のＦ欄に示すように、エッチング保護層２３０に対してフォトリソグラフィおよびエッチングを行うことにより、エッチング保護層２３０を所定の保護パターンにパターニングする。このとき、金属配線層１２の内、後に駆動回路３１０を構成する部分（ただしビア１５が通る部を除く）の直上にはエッチング保護層２３０が残るようにし、後に通電用電極１４および除電用電極１６を構成する部分の直上にはエッチング保護層２３０が残らないようにする。
【００４６】
次に、図８のＡ欄に示すように、ＳｉＯ２層２２３およびエッチング保護層２３０上に、例えばＰＥ−ＣＶＤにより、ＳｉＯ２層２２４を成膜する。次に、図８のＢ欄に示すように、ＳｉＯ２層２２４に対してフォトリソグラフィおよびエッチングを行うことにより、電極（中央電極１２２、一対の周辺電極１２０）用の穴２２を形成する。次に、図８のＣ欄に示すように、ＳｉＯ２層２２４に対してフォトリソグラフィおよびエッチングを行うことにより、金属配線層１２まで至るビア用の穴２３を形成する。次に、図８のＤ欄に示すように、電極用の穴２２およびビア用の穴２３が形成されたＳｉＯ２層２２４上に、例えばＰＥ−ＣＶＤにより、タングステンや銅等の導電性材料層３２を成膜する。
【００４７】
次に、図９のＡ欄に示すように、導電性材料層３２に対してＣＭＰを行うことにより、中央電極１２２と、一対の周辺電極１２０と、各ビア１５（各電極１２２，１２０と金属配線層１２とを接続するビア１５、および、エッチング保護層２３０と金属配線層１２とを接続するビア１５）とを形成する。次に、図９のＢ欄に示すように、各電極１２２，１２０が形成されたＳｉＯ２層２２４上に、例えばＰＥ−ＣＶＤにより、ＳｉＯ２層２２５を成膜する。次に、図９のＣ欄に示すように、ＳｉＯ２層２２５に対してフォトリソグラフィおよびエッチングを行うことにより、ストッパ１４０用の穴２４を形成する。次に、図９のＤ欄に示すように、ＳｉＯ２層２２５に対してフォトリソグラフィおよびエッチングを行うことにより、中央電極１２２まで至る支持柱１５０用の穴２５を形成する。
【００４８】
次に、図１０のＡ欄に示すように、ストッパ１４０用の穴２４および支持柱１５０用の穴２５が形成されたＳｉＯ２層２２５上に、例えばＰＥ−ＣＶＤにより、タングステンや銅等の導電性材料層３３を成膜する。次に、図１０のＢ欄に示すように、導電性材料層３３に対してＣＭＰを行うことにより、支持柱１５０およびストッパ１４０を形成する。次に、図１０のＣ欄に示すように、ストッパ１４０が形成されたＳｉＯ２層２２５上に、例えばＰＥ−ＣＶＤにより、ＳｉＯ２層２２６を成膜する。次に、図１０のＤ欄に示すように、ＳｉＯ２層２２６に対してフォトリソグラフィおよびエッチングを行うことにより、ストッパ１４０まで至るヒンジ１３０用の穴２６を形成する。
【００４９】
次に、図１１のＡ欄に示すように、ヒンジ１３０用の穴２６が形成されたＳｉＯ２層２２６上に、例えばＰＥ−ＣＶＤにより、金属（例えば、ニッケル）や半導体（例えば、アモルファスシリコン）等のヒンジ用材料層４１を成膜する。次に、図１１のＢ欄に示すように、ヒンジ用材料層４１に対してフォトリソグラフィおよびエッチングを行うことにより、ストッパ１４０上にヒンジ１３０を形成する。次に、図１１のＣ欄に示すように、ヒンジ１３０が形成されたＳｉＯ２層２２６上に、例えばＰＥ−ＣＶＤにより、ＳｉＯ２層２２７を成膜する。
【００５０】
次に、図１２のＡ欄に示すように、ＳｉＯ２層２２７に対してフォトリソグラフィおよびエッチングを行うことにより、ヒンジ１３０まで至るマイクロミラー１１０用の穴２７を形成する。次に、図１２のＢ欄に示すように、マイクロミラー１１０用の穴２７が形成されたＳｉＯ２層２２７上に、例えばスパッタリングにより、アルミニウム等のミラー用材料層５１を成膜する。次に、図１２のＣ欄に示すように、ミラー用材料層５１に対してフォトリソグラフィおよびエッチングを行うことにより、マイクロミラー１１０を形成する。
【００５１】
次に、図１３のＡ欄に示すように、マイクロミラー１１０が形成されたＳｉＯ２層２２７上に、例えばＰＥ−ＣＶＤにより、ＳｉＯ２層２２８を成膜する。次に、図１３のＢ欄に示すように、ＳｉＯ２層に対してフォトリソグラフィおよびエッチングを行うことにより、金属配線層１２まで至る通電用電極１４用の穴２８と、金属配線層１２まで至る除電用電極１６用の穴２９とを形成する。次に、図１３のＣ欄に示すように、例えばＶａｐｏｒ  Ｐｈａｓｅ  ＨＦ（気相フッ酸）エッチングにより、各ＳｉＯ２層（犠牲層）を除去する。このとき、各ＳｉＯ２層の内、エッチング保護層２３０に保護された部分は除去されずに残る。その結果、Ｓｉ基板２１０と、エッチング保護層２３０と、両者の間に残ったＳｉＯ２層２２０とから、基板２００が構成される。また、基板２００の内部には、金属配線層１１，１２およびビア１３により構成された駆動回路３１０が形成され、該駆動回路３１０はビア１５を介して各電極１２２，１２０と電気的に接続される。また、金属配線層１２の内、通電用電極１４用の穴２８から露出した部分が、通電用電極１４として機能し、金属配線層１２の内、除電用電極１６用の穴２９から露出した部分が、除電用電極１６として機能する。以上の製造方法により、上述した構成のマイクロミラーデバイス１０が製造される。
【００５２】
Ａ−５．本実施形態の効果：
以上説明したように、本実施形態のマイクロミラーデバイス１０は、Ｚ軸方向に略直交する上面Ｓ１を有する基板２００と、基板２００の上面Ｓ１側に配置された複数のマイクロミラー単位１００とを備える。各マイクロミラー単位１００は、マイクロミラー１１０と、一対の周辺電極１２０と、ヒンジ１３０とを有する。マイクロミラー１１０は、基板２００に対向する下面Ｓ２と、下面Ｓ２とは反対側の上面Ｓ３とを有する。一対の周辺電極１２０は、マイクロミラー１１０の下面Ｓ２に対向している。ヒンジ１３０は、一対の周辺電極１２０の電位に応じてマイクロミラー１１０が傾動可能となるようにマイクロミラー１１０を支持する。マイクロミラーデバイス１０は、さらに、基板２００内に配置され、周辺電極１２０の電位を制御する駆動回路３１０を備える。また、基板２００は、上面Ｓ１側に、駆動回路３１０を保護するエッチング保護層２３０を含む。また、マイクロミラーデバイス１０は、さらに、エッチング保護層２３０に電気的に接続された除電用電極１６を備える。
【００５３】
ここで、マイクロミラーデバイス１０が例えば画像表示装置等へ組み付けられる前に（より詳細には、ワイヤボンディングが行われる前に）運搬される際に、エッチング保護層２３０が帯電することがある。エッチング保護層２３０の帯電が起こると、該帯電に起因してマイクロミラー１１０が異常に駆動され、マイクロミラー１１０の固着等の不具合が発生するおそれがある。しかしながら、本実施形態のマイクロミラーデバイス１０は、エッチング保護層２３０に電気的に接続された除電用電極１６を備えるため、エッチング保護層２３０が帯電しても、除電用電極１６を介して容易に除電を行うことができる。従って、本実施形態のマイクロミラーデバイス１０によれば、エッチング保護層２３０の帯電に起因するマイクロミラー１１０の不具合の発生を抑制することができる。
【００５４】
また、本実施形態のマイクロミラーデバイス１０では、Ｚ軸方向視での除電用電極１６の表面の幅Ｗ２は、Ｚ軸方向視でのマイクロミラー１１０の表面の幅Ｗ１より大きく、かつ、０．５ｍｍ以上である。すなわち、本実施形態のマイクロミラーデバイス１０では、除電用電極１６の表面の幅Ｗ２が比較的大きい。そのため、本実施形態のマイクロミラーデバイス１０によれば、除電用電極１６を介してエッチング保護層２３０の除電を容易にかつ速やかに行うことができ、エッチング保護層２３０の帯電に起因するマイクロミラー１１０の不具合の発生を効果的に抑制することができる。
【００５５】
なお、除電用電極１６は、エッチング保護層２３０における、Ｚ軸方向視で各マイクロミラー単位１００のマイクロミラー１１０と重なる各箇所と電気的に接続されていることがさらに好ましい。このような構成を採用すれば、除電用電極１６を介してエッチング保護層２３０における上記各箇所の除電を速やかに行うことができるため、エッチング保護層２３０の帯電に起因する各マイクロミラー単位１００のマイクロミラー１１０の不具合の発生を効果的に抑制することができる。特に、除電用電極１６が、エッチング保護層２３０における、Ｚ軸方向視で各マイクロミラー単位１００のマイクロミラー１１０と重なる各箇所と電気的に接続されている構成とすることで、マイクロミラー１１０の異常な駆動につながるマイクロミラー１１０近傍のエッチング保護層２３０における不用意な帯電を効率的に防ぐことができる。
【００５６】
また、本実施形態のマイクロミラーデバイス１０を収容するマイクロミラーデバイス用収容容器４０は、マイクロミラーデバイス１０を内部に収容する筐体４１０と、筐体４１０の内側に設けられ、筐体４１０に収容されたマイクロミラーデバイス１０の除電用電極１６に電気的に接続される内側接続部４２１と、少なくとも一部分が筐体４１０の外側に設けられ、内側接続部４２１と電気的に接続された外側接続部４２３とを備える。そのため、収容容器４０の外側接続部４２３は、内側接続部４２１、および、マイクロミラーデバイス１０の除電用電極１６を介して、マイクロミラーデバイス１０のエッチング保護層２３０と電気的に接続される。従って、本実施形態の収容容器４０によれば、筐体４１０に収容されたマイクロミラーデバイス１０におけるエッチング保護層２３０が帯電しても、外側接続部４２３を介して容易に除電を行うことができる。従って、本実施形態の収容容器４０によれば、収容されたマイクロミラーデバイス１０におけるエッチング保護層２３０の帯電に起因するマイクロミラー１１０の不具合の発生を抑制することができる。
【００５７】
また、本実施形態の収容容器４０では、内側接続部４２１は、筐体４１０に収容されたマイクロミラーデバイス１０の除電用電極１６に対して付勢される弾性構造部４２５を有する。そのため、本実施形態の収容容器４０では、外側接続部４２３が、内側接続部４２１、および、マイクロミラーデバイス１０の除電用電極１６を介して、マイクロミラーデバイス１０のエッチング保護層２３０とより確実に電気的に接続される。従って、本実施形態の収容容器４０によれば、外側接続部４２３を介してより確実に除電を行うことができ、帯電に起因するマイクロミラー１１０の不具合の発生を効果的に抑制することができる。
【００５８】
Ｂ．変形例：
本明細書で開示される技術は、上述の実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の形態に変形することができ、例えば次のような変形も可能である。
【００５９】
上記実施形態におけるマイクロミラーデバイス１０の構成は、あくまで一例であり、種々変形可能である。例えば、上記実施形態のマイクロミラーデバイス１０では、除電用電極１６が、基板２００におけるマイクロミラー単位１００が配置される側の表面（上面Ｓ１）側に露出するように配置されているが、除電用電極１６が、基板２００における他の表面側に露出するように配置されていてもよい。また、マイクロミラーデバイス１０が、複数の除電用電極１６を備えていてもよい。
【００６０】
また、上記実施形態のマイクロミラーデバイス１０では、除電用電極１６が、エッチング保護層２３０と電気的に接続されているが、除電用電極１６が、エッチング保護層２３０と共に、または、エッチング保護層２３０に代えて、各マイクロミラー単位１００における電極１２０，１２２と電気的に接続されているとしてもよい。すなわち、除電用電極１６が、エッチング保護層２３０と電極１２０，１２２との少なくとも一方に電気的に接続されているとしてもよい。マイクロミラーデバイス１０が例えば画像表示装置等へ組み付けられる前に運搬される際には、マイクロミラー単位１００の電極１２０，１２２が帯電することがある。このような帯電は、エッチング保護層２３０の帯電と同様に、マイクロミラー１１０の固着等の不具合の発生原因となりうる。除電用電極１６が電極１２０，１２２と電気的に接続された構成を採用すれば、電極１２０，１２２が帯電しても、除電用電極１６を介して容易に除電を行うことができ、電極１２０，１２２の帯電に起因するマイクロミラー１１０の不具合の発生を抑制することができる。
【００６１】
上記実施形態における収容容器４０の構成は、あくまで一例であり、種々変形可能である。例えば、上記実施形態では、収容容器４０の筐体４１０が略直方体形状であるとしているが、筐体４１０の形状は任意の形状に変形可能である。また、上記実施形態では、内側接続部４２１が弾性構造部４２５を有しているが、必ずしも内側接続部４２１が弾性構造部４２５を有する必要はない。また、収容容器４０を構成する内側接続部４２１および外側接続部４２３が一体の部材であるとしてもよい。
【００６２】
上記実施形態のマイクロミラーデバイス１０および収容容器４０における各部材の形成材料は、あくまで一例であり、種々変形可能である。
【００６３】
上記実施形態のマイクロミラーデバイス１０の製造方法は、あくまで一例であり、種々変形可能である。
【００６４】
本発明は、プロジェクタ用の表示素子として利用されるマイクロミラーデバイス１０に限らず、他の用途に利用されるマイクロミラーデバイス１０およびその収容容器４０にも同様に適用可能である。
【符号の説明】
【００６５】
１０：マイクロミラーデバイス  １１，１２：金属配線層  １３，１５：ビア  １４：通電用電極  １６：除電用電極  ２１，２２，２３，２４，２５，２６，２７，２８，２９：穴  ３１，３２，３３：導電性材料層  ４０：マイクロミラーデバイス用収容容器  ４１：ヒンジ用材料層  ５１：ミラー用材料層  １００：マイクロミラー単位  １１０：マイクロミラー  １２０ａ：第１の周辺電極  １２０ｂ：第２の周辺電極  １２２：中央電極  １３０：ヒンジ  １４０：ストッパ  １５０：支持柱  ２００：基板  ２１０：Ｓｉ基板  ２２０，２２１，２２２，２２３，２２４，２２５，２２６，２２７，２２８：ＳｉＯ２層  ２３０：エッチング保護層  ３１０：駆動回路  ４１０：筐体  ４１２：収容空間  ４２１：内側接続部  ４２２：連結部  ４２３：外側接続部  ４２５：弾性構造部  ＩＬ：入射光  ＬＡ：光吸収体  ＬＥ：レンズ  ＬＳ：光源  ＲＬ：反射光  Ｓ１：上面  Ｓ２：下面  Ｓ３：上面
【図１】
2020160106.tif 000003
【図２】
2020160106.tif 000004
【図３】
2020160106.tif 000005
【図４】
2020160106.tif 000006
【図５】
2020160106.tif 000007
【図６】
2020160106.tif 000008
【図７】
2020160106.tif 000009
【図８】
2020160106.tif 000010
【図９】
2020160106.tif 000011
【図１０】
2020160106.tif 000012
【図１１】
2020160106.tif 000013
【図１２】
2020160106.tif 000014
【図１３】
2020160106.tif 000015