(57)【要約】  空間光変調器が、当該変調器を作製するための方法とともに開示される。この空間光変調器は、好ましくは少なくとも第１の電極および第２の電極を各々有するミラー装置のアレイを備えている。第１の電極は、マイクロミラー装置のミラープレートをＯＮ状態まで駆動するために指定されており、第２の電極は、ミラープレートをＯＦＦ状態まで駆動するために指定されている。２つの電極は、ミラープレートを駆動して反対方向へ回転させるため、ミラープレートに対して同じ側であるが、ミラープレートの回転軸に対して反対側に配置することができる。また、２つの電極は、ミラープレートを駆動して反対方向へ回転させるため、ミラープレートに対して反対側であるが、ミラープレートの回転軸に対して同じ側に配置することができる。ミラープレートのＯＮ状態とＯＦＦ状態は、ストップによって規定することができる。ストップは、基板（単数または複数）、マイクロミラー装置のミラープレートを保持しているヒンジ構造、および／または、マイクロミラー装置内の所望の位置上に形成することができる。あるいは、ＯＮ状態とＯＦＦ状態の電極は、別個に、または、組み合わせて、あるいは、例えばマイクロミラー装置の基板（単数または複数）のような他の構成要素（単数または複数）と組み合わせて、ストップとして使用することができる。ＯＦＦ状態の角度とＯＮ状態の角度は相違していることが好ましい。【特許請求の範囲】
【請求項１】
光透過性基板上のマイクロミラーを備えた画素のアレイであって、各マイクロミラーが前記光透過性基板上に配列されたマイクロミラープレートを備えたアレイと；
ＯＮ位置において第１の所定角度で前記マイクロミラーを停止させる第１のストップ機構と；
ＯＦＦ位置において第２の所定角度で前記マイクロミラーを停止させる第２のストップ機構と：
前記ＯＮ位置と前記ＯＦＦ位置との間で前記マイクロミラーを移動させる少なくとも１つの電極と
を備えた空間光変調器。
【請求項２】
前記各マイクロミラーは、非作動位置から正の角度のＯＮ位置へ第１の電極によって移動可能であり、非偏向停止位置に対して負の角度のＯＦＦ位置へ第２の電極によって移動可能であり、前記第２の電極は、前記第１の電極の側の反対側にある反射性プレートの側に配置されている、請求項１に記載の空間光変調器。
【請求項３】
前記第１の電極は、非作動位置から１０度以上の角度のＯＮ位置へ前記マイクロミラーを移動させ、前記第２の電極は、−１度から−８度の角度のＯＦＦ位置へ前記マイクロミラーを移動させ、
前記マイクロミラーストップは、前記基板側と反対にある前記反射性プレートの側に配置されており、前記反射性プレートは、前記基板から予め定められた距離で、かつ−１度から−８度の角度で前記ストップに当接する、請求項１または２に記載の空間光変調器。
【請求項４】
前期第２のストップは、前記マイクロミラーの非偏向状態と反対方向において、前記ＯＮ角度未満の角度の前記ＯＦＦ位置で前記マイクロミラーを停止させる、前述の請求項のいずれかに記載の空間光変調器。
【請求項５】
前記マイクロミラーは、前記マイクロミラーと前記基板の間に配列されたヒンジによって保持されている、前述の請求項のいずれかに記載の空間光変調器。
【請求項６】
前記ヒンジは、前記ミラープレートの中心でないポイントで前記ミラープレートに接続されている、請求項５に記載の空間光変調器。
【請求項７】
前記ヒンジは、前記ミラープレートと異なる平面に配置されている、請求項５または６に記載の空間光変調器。
【請求項８】
前記反射性プレートは、前記ＯＮ位置および／または前記ＯＦＦ位置において、前記基板に当接する、前述の請求項のいずれかに記載の空間光変調器。
【請求項９】
前記反射性プレートは、前記ＯＮ位置および／または前記ＯＦＦ位置において突起部に当接し、前期突起部は、前記プレートと前記第１の電極間の間隙に配置されている、請求項１から７のいずれかに記載の空間光変調器。
【請求項１０】
前記突出部は、前記マイクロミラーを前記基板に保持するポストに接続されている、請求項９に記載の空間光変調器。
【請求項１１】
各画素は、独立して操作可能である第１の電極を備え、複数の画素は、共通の第２の電極を共有している、前述の請求項のいずれかに記載の空間光変調器。
【請求項１２】
前記第２の電極は、入射可視光の反射を低下する、前記基板上の反射防止膜である、請求項１または１１に記載の空間光変調器。
【請求項１３】
前記第２の電極は、前記反射性プレートの前記第１の電極と同じ側に配置されており、第２の電極は、第１の電極よりも前記反射性プレート近くに配置されている、前述の請求項のいずれかに記載の空間光変調器。
【請求項１４】
前記第２の電極は、ポストを介して前記基板に保持されており、前記第１の電極は、前記基板と接合する第２の基板上に配置されている、前述の請求項のいずれかに記載の空間光変調器。
【請求項１５】
第１の電極が、第１のグループのマイクロミラーを作動させると、前記共通の第２の電極からの電圧が、前記第１のグループ以外のマイクロミラーを偏向させる、前述の請求項のいずれかに記載の空間光変調器。
【請求項１６】
各画素の前記第１の電極および／または前記第２の電極は、前記基板に最も近く配置されている第２の基板上に配置されている、前述の請求項のいずれかに記載の空間光変調器。
【請求項１７】
前記第２の電極は、多層のＯＦＦ状態のストップの一部である、前述の請求項のいずれかに記載の空間光変調器。
【請求項１８】
前記共通の第２の電極は、全ての画素に対して静電気力を一度に印加するために使用される導電グリッドである、請求項１５から１７のいずれかに記載の空間光変調器。
【請求項１９】
前記基板は可視光に対して透過性の基板である、前述の請求項のいずれかに記載の空間光変調器。
【請求項２０】
前記第１の電極は第１の電圧源に接続されており、前記第２の電極は第２の電圧源に接続されている、請求項２に記載の空間光変調器。
【請求項２１】
光透過基板上にマイクロミラーを有する画素のアレイを備える空間光変調器の操作方法であって、
各マイクロミラーのための第１の電極および第２の電極を用意することであって、前記第１および第２の電極は、前記マイクロミラーの反対側に配置されており、一方は前記マイクロミラーの上方に、他方はマイクロミラーの下方に配置されていることと；
ＯＮ状態が望まれる場合に、前記ＯＮ状態での第１の角度まで前記マイクロミラーを回転させるために前記第１の電極に第１の電圧を印加することと；
ＯＦＦ状態が望まれる場合に、前記ＯＦＦ状態での第２の角度まで前記マイクロミラーを回転させるために前記第２の電極に第２の電圧を印加することと
を含む操作方法。
【請求項２２】
第１および第２のストップ機構を用意し、前記第１のストップ機構が前記第１の角度で前記マイクロミラーを停止させ、前記第２のストップ機構が前記第２の角度で前記マイクロミラーを停止させること、
をさらに含む、請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
前記第１の電圧の除去後に前記第２の電圧が印加される、請求項２１に記載の方法。
【請求項２４】
前記第２の電圧は、前記第１の電圧の振幅よりも大きい振幅を有しており、前記第１および第２の電圧の存在下において、前記ＯＮ状態から前記ＯＦＦ状態へ前記マイクロミラーが回転する、請求項２１に記載の方法。  
【請求項２５】
投射システムに光を提供する光源と；
空間光変調器へ前記光を向ける集光レンズと；
前記空間光変調器であって、当該空間光変調器は、光透過性基板上に配列されたマイクロミラープレートを備える画素のアレイを具備し、各マイクロミラーは、光透過性基板上に配列されたマイクロミラープレートと；ＯＮ位置の第１の所定角度で前記マイクロミラーを停止させる第１のストップ機構と；ＯＦＦ位置の第２の所定角度で前記マイクロミラーを停止させる第２のストップ機構と；前記ＯＮ位置と前記ＯＦＦ位置との間で前記マイクロミラーを移動させる少なくとも１つの電極とを備える、前記空間光変調器と；
表示ターゲットと
を備える投射システム。
【請求項２６】
カラーホイールをさらに備える、請求項２５に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的に微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）技術に関し、特に空間光変調器に関する。
【０００２】
本発明は、例えば、投射型ディスプレイ、光線操作、マスクレスリソグラフィー、マイクロアレイのマスクレス製造等に適した反射性マイクロミラーおよびマイクロミラーアレイ装置に関する。共通の特徴は、入射光を偏向するために移動できるマイクロミラーにある。従来の直視型または投射型ディスプレイシステムにおいて、反射性マイクロミラーのアレイは画像を作り出すために設けられている。典型的に、マイクロミラーは、「ＯＮ」状態での傾斜角度と「ＯＦＦ」状態での非偏向状態を有しているか、あるいは「ＯＮ」と「ＯＦＦ」状態での異符号ではあるが同じ傾斜角度を有している。
【０００３】
画像を表示するための典型的な用途として、マイクロミラーは画像の画素（ｐｉｘｅｌ）と関わりがある。画素が「明」のとき、マイクロミラーは「ＯＮ」状態に配置される。入射光は、マイクロミラーによって反射されて、反射光のコーンとなり、投射レンズまたは表示ターゲットの方向へ向う。また画素が「暗」になると、マイクロミラーは「ＯＦＦ」状態に配置される。入射光が反射されると、反射光は、投射レンズまたは表示ターゲットから離間する別のコーンとなる。しかしながら、ＯＮ状態でマイクロミラーによって反射されたコーンとＯＦＦ状態でマイクロミラーによって反射されたコーンとが非常に近接している場合、例えば２つのコーン間の角度が非常に小さい場合には、２つのコーンは重複され得る。画素のコントラスト比、つまり表示された画質が低下する（コントラスト比とは、作り出され得る最も明るい白と作り出され得る最も暗い黒との間の輝度比である）。すなわち、それは感知される画質の重要な決定要因になる。表示された画像が高いコントラスト比を有していると、（たとえ低いコントラスト比を有する画像がより適度な解像度を実質的に有していたとしても）低いコントラスト比を有する表示画像よりもメリハリがあると視聴者は判断する。入射光線の角度範囲が大きくなるにつれて、コントラスト比の低下はさらに大きくなる。
【０００４】
したがって、高解像度、高フィルファクター（ｈｉｇｈ  ｆｉｌｌ  ｆａｃｔｏｒ）、および高コントラスト比を有する空間光変調器が必要とされる。偏光を必要としない、それゆえに光学的に効率よくかつ機械的に丈夫な空間光変調器がさらに必要とされる。
【０００５】
この目的は、添付の特許請求の範囲の独立請求項の特徴によって達成される。本発明の好適な実施形態は従属請求項で特徴付けられている。システムにおけるマイクロミラーは、マイクロミラーのＯＦＦ状態とＯＮ状態を規定する機構とマイクロミラーを作動する電極とを備える。
【０００６】
本発明の一実施形態では、空間光変調器が開示される。この空間光変調器は画素のアレイを備え、各画素は基板上にマイクロミラーを備え、各マイクロミラーは、ヒンジによって保持されかつ２つ以上の電極によって移動可能な反射性プレートを備え、各マイクロミラーは、非作動位置から傾斜しているＯＮ位置へマイクロミラーを移動させる第１の電極とＯＮ角度と０角度の非偏向停止位置に対して負の角度で傾斜しているＯＦＦ位置へマイクロミラーを移動させる第２の電極とによって移動可能であり、第２の電極は、第１の電極の側の反対側である反射性プレートの側に配置されている。
【０００７】
本発明の別の実施形態において開示される空間光変調器は、基板上にマイクロミラーのアレイを備え、各マイクロミラーは、２つ以上の電極によって移動可能な反射性プレートと、非作動位置から１０度以上の角度で傾斜しているＯＮ位置へマイクロミラーを移動させる第１の電極と、−１度から−８度の角度で傾斜しているＯＦＦ位置へマイクロミラーを移動させる第２の電極とを備え、マイクロミラーストップが、基板の側と反対である反射性プレートの側に配置され、反射性プレートは、基板から所定の距離で、かつ−１度から−８度の角度でストップに当接（ａｂｕｔ）する。別のストップが、ミラープレートの移動をＯＮ位置で止めるために備えられてもよい。
【０００８】
本発明のさらに別の実施形態において、空間光変調器が開示される。この空間光変調器は、基板上にマイクロミラーのアレイを備え、各マイクロミラーは、２つ以上の電極によって移動可能な反射性プレートと、非作動位置から１０度以上の角度で傾斜しているＯＮ位置へマイクロミラーを移動させる第１の電極と、−１度から−８度の角度で傾斜しているＯＦＦ位置へマイクロミラーを移動させる第２の電極とを備え、第２の電極は第１の電極の側と反対である反射性プレートの側に配置され、マイクロミラーストップが基板の側と反対である反射性プレートの側に配置され、反射性プレートは、基板から所定の距離で、かつ−１度から−８度の角度でストップに当接する。
【０００９】
本発明の別の実施形態において、空間光変調器が開示される。この空間光変調器は画素のアレイを備え、各画素は、ヒンジによって保持されかつ静電気力が印加されると移動可能なマイクロミラーと、マイクロミラーをＯＮ位置へ移動させる第１の電極と、マイクロミラーをＯＦＦ位置へ移動させ、第１の電極の側と反対であるマイクロミラーの側に配置されている第２の電極とを備える。
【００１０】
本発明のまた別の実施形態において、空間光変調器が開示される。この空間光変調器は画素のアレイを備え、各画素は、ヒンジによって保持されかつ静電気力が印加されると移動可能なマイクロミラーと、マイクロミラーをＯＮ位置へ移動させる第１の電極と、所定のＯＮ角度でマイクロミラーを停止させる第１のストップと、マイクロミラーの非偏向位置とは反対方向でかつＯＮ角度未満の所定のＯＦＦ角度でマイクロミラーを停止させる第２のストップとを備える。
【００１１】
本発明の好ましい実施形態では、ＯＦＦ位置は非偏向位置から−２度から−６度の角度である。
【００１２】
本発明の好ましい実施形態では、ＯＦＦ位置は非偏向位置から−３度から−５度の角度である。
【００１３】
本発明の好ましい実施形態では、ＯＮ位置は非偏向位置から１４度から１８度の角度である。
【００１４】
本発明のまた別の実施形態において、空間光変調器が開示される。この空間光変調器は、可視光透過基板上にマイクロミラーのアレイを備え、各マイクロミラーは、光透過基板上でヒンジによって保持されるマイクロミラープレートを備え、さらにＯＮ位置での所定の角度（ｐｒｅｄｅｔｅｒｍｉｎｄ  ａｎｇｌｅ）でマイクロミラーを停止する第１のストップポイントと、ＯＦＦ位置での所定の角度でマイクロミラーを停止する第２のストップポイントとを備える。
【００１５】
本発明の好ましい実施形態は以下のようにまとめることができる。空間光変調器が、当該変調器の作製方法とともに開示される。この空間光変調器は、好ましくは少なくとも第１の電極および第２の電極を各々有するミラー装置のアレイを備えている。第１の電極は、マイクロミラー装置のミラープレートをＯＮ状態へ駆動するよう指定され、第２の電極は、ミラープレートをＯＦＦ状態へ駆動するよう指定されている。２つの電極は、ミラープレートを駆動して反対方向へ回転させるため、ミラープレートに対して同じ側ではあるが、ミラープレートの回転軸に対して反対側に配置することができる。また、２つの電極は、ミラープレートを駆動して反対方向へ回転させるために、ミラープレートに対して反対側ではあるが、ミラープレートの回転軸に対して同じ側に配置することができる。ミラープレートのＯＮ状態およびＯＦＦ状態はストップによって規定することができる。ストップは基板（単数または複数）、マイクロミラー装置のミラープレートを保持しているヒンジ構造、および／または、マイクロミラー装置内の所望の位置上に形成することができる。あるいは、ＯＮ状態およびＯＦＦ状態での電極は、単独で、または、組み合わせて、あるいは、例えばマイクロミラー装置の基板（単数または複数）などの他の構成要素（単数または複数）と組み合わせて、ストップとして使用することができる。ＯＦＦ状態の角度とＯＮ状態の角度は、相違していることが好ましい。
【００１６】
添付の特許請求の範囲は本発明の特徴を特に記載するものであるが、本発明ならびにその目的および利点は、添付の図面とともに参照することによって以下の詳細な説明から最もよく理解されよう。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
図１は、本発明の一実施形態にかかるマイクロミラーアレイ装置のマイクロミラープレートを偏向させる２組の電極を有するマイクロミラーアレイ装置の断面図である。
【００１８】
図２は、図１のマイクロミラーアレイ装置の上面図である。
【００１９】
図３は、本発明の別の実施形態にかかるマイクロミラーアレイ装置のマイクロミラープレートを偏向させる２組の電極を有するマイクロミラーアレイ装置の断面図である。
【００２０】
図４は、本発明のまた別の実施形態にかかるマイクロミラーアレイ装置のマイクロミラープレートを偏向させる２組の電極を有するマイクロミラーアレイ装置の断面図である。
【００２１】
図５ａから図５ｃは、平面非偏向のＯＦＦ状態を有しているマイクロミラーを概略的に示す。
【００２２】
図５ｄから図５ｆは、同角度で偏向されたＯＮおよびＯＦＦ状態を有するマイクロミラーを概略的に示す。
【００２３】
図５ｇから図５ｉは、ＯＦＦ状態の角度より大きな角度で傾斜しているＯＮ状態でのマイクロミラーを概略的に示す。
【００２４】
図６ａおよび図６ｂは、ＯＮ状態およびＯＦＦ状態を有するマイクロミラープレートを概略的に示す。なお、ＯＮ状態とは、電極が形成されている基板でマイクロミラープレートが停止されることで（図６ａ）、ＯＦＦ状態とは、マイクロミラープレートが形成されているガラス基板でマイクロミラープレートが停止されること（図６ｂ）である。
【００２５】
図７ａから図７ｃは、本発明の実施形態にかかるマイクロミラープレートの非偏向状態（図７ａ）、ＯＮ状態（図７ｂ）およびＯＦＦ状態（図７ｃ）を概略的に示す。
【００２６】
図８ａは、本発明の別の実施形態にかかる、マイクロミラー装置のＯＮ状態とＯＦＦ状態を規定する２つのストップと、マイクロミラーを駆動してＯＮ状態とＯＦＦ状態へ回転させる２つの電極とを有するマイクロミラー装置の断面図である。
【００２７】
図８ｂは、マイクロミラープレートが非平面および非偏向状態であるＯＦＦ状態を有しているマイクロミラー装置の断面図である。
【００２８】
図８ｃは、本発明の実施形態にかかる、ＯＦＦ状態へマイクロミラーを偏向させるために被着された可視光透過電極膜を備えるガラス基板を有するマイクロミラー装置の断面図である。
【００２９】
図８Ｄは、本発明の実施形態にかかる、マイクロミラープレートを駆動してマイクロミラー装置のＯＦＦ状態に回転させるためにガラス基板上に形成されている電極を有するマイクロミラー装置の断面図である。
【００３０】
図９ａは、本発明の実施形態にかかる製造過程中のマイクロミラー装置の側面図である。
【００３１】
図９ｂは、図９ａのマイクロミラー装置の３層構造の断面図である。
【００３２】
図９ｃは、図９ａのマイクロミラー装置の６層構造の断面図である。
【００３３】
図１０ａは、ヒンジ構造とマイクロミラープレートとマイクロミラー装置の基板を示しており、ヒンジ構造は、本発明の実施形態にかかるマイクロミラープレートのＯＦＦ状態において電極として使用される。
【００３４】
図１０ｂは、図１０ａのマイクロミラーアレイを有するマイクロミラーアレイ装置を概略的に示す。
【００３５】
図１１は、マイクロミラーアレイを有する別のマイクロミラーアレイ装置を概略的に示す。
【００３６】
図１２は、マイクロミラー装置のＯＦＦ状態においてヒンジ構造上に形成されているストップおよび電極を有するマイクロミラー装置の上面図を示す。
【００３７】
図１３ａおよび図１３ｂは、２つの典型的なディスプレイシステムを別々に示しているが、一方は１つの空間光変調器を使用しており、他方は３つの空間変調器を使用しており、いずれも３つの原色、すなわち緑、赤、青の一つを変調するよう指定されているものである。
【００３８】
本発明は、マイクロミラーのアレイを有するマイクロミラーアレイ装置を開示する。各マイクロミラーは、マイクロミラープレートをＯＮ状態とＯＦＦ状態へ駆動する少なくとも２つの電極を備えている。電極は、マイクロミラープレートに対して同じ側であるがミラープレートの回転軸に対して反対側に配置され得る。あるいは、全てのマイクロミラーのＯＦＦ状態における全ての電極が、マイクロミラーが形成される基板上に被着された電極膜として形成されてもよい。この電極膜は、基板を通過する光の透過を高めるための反射防止膜であってもよい。反射光の散乱および増強を低減するため、ＯＮ状態に対応するＯＮ状態の角度は、ＯＦＦ状態に対応するＯＦＦ状態の角度とは異なって規定されている。詳細には、ＯＦＦ状態の角度は、ＯＮ状態の角度より小さく、ミラープレートの非偏向状態に対してＯＮ状態の角度と反対方向となっている。この非対称なＯＦＦ状態の角度とＯＮ状態の角度は、複数の回転ストップ機構をともなう電極を適切に組み合わせることによって達成され得る。例えば、ＯＮ状態およびＯＦＦ状態での電極は、ＯＮ状態およびＯＦＦ状態のためのストップとして使用することができる。これらの電極は一般的に、電気的なショートを回避するため電極を電気的に絶縁させる誘電材料によって覆われている。電極を適切に幾何学的に配置することによって、所望の非対称なＯＦＦ状態の角度およびＯＮ状態の角度を得ることができる。別の一例では、ＯＮ状態および／またはＯＦＦ状態に対して指定されているストップは、ＯＦＦ状態の角度およびＯＮ状態の角度を規定するために設けられ得る。これらのストップは、基板（単数または複数）および／またはミラープレートを保持するヒンジ構造上に形成され得る。好ましくは、第２の電極アレイの電極は、第２の電極「アレイ」の全ての電極が常に同一の電位のままであるように接続され、連続的な電極を形成する。操作において、第２の電極アレイの電極（以下「第２の電極」）は、上記第２の電極とミラープレートとの間に電位を印加することによって始動され得、そしてこの電位に応じて、全てのミラープレートはＯＦＦ状態へ回転される。次いで、作動信号に応じて、ＯＮ状態で選択されたミラープレート（群）と電極（群）間の電界に対応して、選択されたミラープレート（群）はＯＮ状態へ回転される。ミラープレートをＯＦＦ状態からＯＮ状態へ切り換えるためには、ＯＮ状態用の電極によってミラープレートに印加される電気力は、ＯＦＦ状態用の電極によってミラープレートに印加される電気力を超えるべきであることは明らかである。
【００３９】
以下、図面を参照にしながら、本発明の実施形態を詳細に説明する。以下の説明は例示目的のみであることが当業者に理解され、本発明を何ら限定するものと解釈されるべきではない。
【００４０】
図面を参照すると、図１は、本発明の実施形態にかかるマイクロミラーアレイ装置の断面図を示している。マイクロミラーアレイ装置は、可視光を透過するガラスまたは石英などの基板１００上に形成されたマイクロミラー（例えばマイクロミラー１０２）のアレイを備えている。電極（例えば電極１０６）のアレイと回路（図示せず）は、基板１１０上に形成されており、マイクロミラーを静電的に変形させるためマイクロミラーのアレイに近接して配置されている。例えば、静電界は、マイクロミラー装置の各ミラープレートと電極アレイの電極との間にできる。できた静電界に対応して、ミラープレートは、基板１００に対してＯＮ状態へ回転し、ＯＮ状態でのミラープレートから反射された光は、表示ターゲット内に画像を表示するために、投射レンズ（例えば図１３ａの投射レンズ１０６）によって集光され得る。基板１００に対するＯＮ状態のミラープレートの回転角度をＯＮ状態の角度と称する。以後ＯＮおよびＯＦＦ角度（あるいは基板に対するそのような角度）について言及するときは、角度の符号を使用する（基板に対して正または負）。符号は任意ではあるが、マイクロミラーが、一方向でＯＮ位置へおよび反対方向でＯＦＦ位置へ回転することを示している。以下、ＯＮ状態での角度を正符号（＋）の角度の値で、ＯＦＦ状態の角度を負符号（−）の角度の値で表す。本発明の好ましい実施形態では、ＯＮ状態の角度は＋１０度以上、好ましくは＋１４度以上、さらに好ましくは＋１６度以上である。
【００４１】
基板１１０上の電極アレイ１０６に加えて、第２の電極または電極アレイが、ミラープレートをＯＦＦ状態へ駆動するために基板１００上に形成されている。本発明の好ましい実施形態では、ＯＦＦ状態の角度は−１度以下（角度の絶対値は１以上である）で、好ましくは−２度以下、さらに好ましくはおよそ−４度である。ミラープレートをＯＦＦ状態の角度へ駆動するため、本発明の一実施形態では、第２の電極または電極アレイはガラス基板１００の上に配置される。詳細には、第２の電極または電極アレイの各電極（例えば電極１０４）は、基板１１０上に形成された第１の電極アレイの電極（例えば電極１０６）の側と反対であるミラープレートの側に配置されており、２つの電極（例えば電極１０４と１０６）は、ミラープレート（例えばミラープレート１０２）の回転軸に対して同じ側にある。動作中、第１の電圧Ｖ１（第１の電界）が、ミラープレート（例えばミラープレート１０２）と第１の電極アレイの電極（例えば電極１０６）との間に印加される。第１の電界に対応して、ミラープレート（例えばミラープレート１０２）は、基板１００に対してＯＮ状態まで回転する（図示された配置において時計回り）。ミラープレート（例えばミラープレート１０２）を基板１００に対してＯＦＦ状態になるまで回転する（図示された配置において反時計回り）ように駆動するため、第２の電圧Ｖ２（第２の電界）がミラープレート（例えばミラープレート１０２）と基板１００上の第２の電極アレイの電極（例えば電極１０４）との間に印加される。本発明の別の実施形態において、マイクロミラーアレイ（例えばマイクロミラー１０２）は、半導体ウェハである基板１１０の上に形成することができる。基板１１０上の電極アレイは、ミラープレートを駆動して、ＯＮ状態になるまで回転させ、ガラス基板１００上の電極アレイは、ミラープレートを駆動して、ＯＦＦ状態になるまで回転させる。
【００４２】
第２の電極または電極アレイはガラス基板１００上に形成され、ミラープレート上に入射する光にさらされているため、第２の電極または電極アレイは、光吸収物質から構成することができ、各マイクロミラープレートの周囲に（好ましくはグリッドとして相互接続されている）光吸収グリッドを形成することができ、さらに詳細には、図示されているように、隣接したミラープレート間に形成することができる。基板１００の表面上に配置されている当該電極と光吸収グリッド２２の上面図を図２に示す。図２で見られるように、基板１００上の電極「アレイ」は、実際にはグリッドとして形成される単一の電極である。このようなグリッドの電極は、一連のストップ（例えば、マイクロミラーアレイの長さ（または幅）に沿って延びる電極「ストリップ」の断面である電極１０４）として設けることができる。
【００４３】
マイクロミラー装置をＯＦＦ状態とするためには、第２の電極または電極アレイをガラス基板上に形成する代わりに、図３に示すように、第２の電極または電極アレイは、ミラープレートに対して第１の電極と同じ側にも形成することができる。具体的には、電極（例えば電極１０４）の第２のアレイは、電極（例えば電極１０６）の第１のアレイと同じミラープレート（例えばミラープレート１０２）側であるが、ミラープレート（例えばミラープレート１０２）の回転軸とは反対側に形成することができる。動作中は、２つの異なる電圧は、それぞれ、ミラープレートを駆動してＯＮ状態まで回転させる第１の電極とミラープレートとの間、および、ミラープレートを駆動してＯＦＦ状態まで回転させる第２電極とミラープレートとの間に印加される。本発明の別の実施形態として、マイクロミラーアレイ（例えばマイクロミラーアレイ１０２）は、半導体ウェハである基板１１０上に形成することができる。基板１１０上の電極アレイは、ミラープレートを駆動して、ＯＮ状態になるまで回転させ、第２の電極または電極アレイは、ミラープレートを駆動して、ＯＦＦ状態になるまで回転させる。
【００４４】
本発明のまた別の実施形態では、図４に示すように、第２の電極または電極「アレイ」は電極膜としてガラス基板１００上に形成することができる。図４を参照すると、電極膜１０７は、ガラス基板１００の下面に堆積されており、下面は、マイクロミラー装置のミラープレートと対向している。この状態において、電極膜１０７は電気導電性を有しており（または電極膜が積層膜の場合には、少なくとも層上で電気導電性を有する）、可視光を透過する。さらに好ましくは、電極膜は反射防止（ＡＲ）膜とすることができる。動作中に、電極膜１０７とミラープレートとの間に電圧が印加されて、電極膜とミラープレートとの間に静電界が生じると、隣接する電極１０６がＯＮ状態へミラーを偏向させるように設定されていない場合には、静電界は、マイクロミラーを駆動して、ＯＦＦ状態になるまでミラープレートを回転（図示された配置において反時計回り）させる。たとえ電極膜１０７に電圧が印加される場合であっても、ミラープレートと第１の電極との間にできた電界に対応して、ミラープレートは、ＯＮ状態になるまで回転（図示された配置において時計回り）する。本発明の別の実施形態として、マイクロミラーアレイ（例えばマイクロミラー１０２）は、半導体ウェハである基板１１０上に形成することができる。基板１１０上の電極アレイは、ミラープレートを駆動して、ＯＮ状態になるまで回転させ、ガラス基板１００上の電極膜１０７は、ミラープレートを駆動して、ＯＦＦ状態になるまで回転させる。
【００４５】
ゼロでないＯＦＦ状態の角度を用いたＯＦＦ状態のこのタイプの規定は、コントラスト比などの多くの面でマイクロミラー装置の性能に確実に利点を与えている。ＯＦＦ状態の角度とＯＮ状態の角度は、符号は反対だが同じ値であり得る。しかしながら、ＯＦＦ状態の角度が大きすぎる場合には、マイクロミラー装置の性能は低下する。このことは図５ａから図５ｉを参照しながら詳細に説明する。
【００４６】
図５ａを参照する。図５ａは、アレイ内の複数のマイクロミラーを示す断面図であり、ＯＦＦ状態のマイクロミラー（グループ１０８）は偏向されていないが、ＯＮ状態のマイクロミラー（グループ１１２）は、（直接的に、単一装置内のターゲット上で、部屋を横切ってスクリーン上でなど）光を視認可能な場所に投射するために水平状態から移動している。このようなマイクロミラーアレイの配列は、図５ｂと図５ｃにてさらによく示される。図５ｂで見られるように、マイクロミラーのＯＮ状態において、入射する光のコーン５０はマイクロミラー（この図において全てのマイクロミラーはＯＮ状態である）によって反射され、光は光のコーン５２として出力開口６０に投射され、ほとんどの場合、画像系（例えば投射レンズまたはレンズ系等）まで進む。コーン５４は、透過カバーによる鏡面反射を表している。図５ｃは、ＯＦＦ状態のマイクロミラーを示しており、ここで、コーン５２は、このＯＦＦ状態のマイクロミラーから反射される光を表している。これらの図においては、便宜上、光コーンが個々のマイクロミラー上で先細になるよう示したが、光の入射コーンおよび反射コーンはアレイ全体において狭まる。
【００４７】
図５ｂと図５ｃの配置は、マイクロミラーがＯＦＦ（非偏向）状態である場合において、光がマイクロミラー間の隙間をほとんど通過せず、所望でない「隙間散乱」を引き起こさないという利点がある。しかしながら、図５ｃに示すように、マイクロミラーの繰り返しのパターンによって、回折光が生じる（反射されたＯＦＦ光のコーン５２の範囲を超えて伸びる光６１ａと６１ｂ）。この所望でない光は、マイクロミラーの縁からの散乱または回折によって引き起こされる（エッジ散乱）。詳細には、入射する光のコーン（および放出される光のコーンも）は、効率性を増大するように可能な限り大きくされるため、反射されたＯＦＦ光のコーンの範囲外に広がる光６１ａ等の回折光は、出力開口６０（例えば集光系）に入り込み得るので、所望でないコントラスト比の低下をもたらす。
【００４８】
コントラスト比を低下させる、ＯＦＦ状態の光（回折光を含む）とＯＮ状態の光とのこの「重なり合い」を避けるために、ＯＦＦ状態の光およびＯＮ状態の光は、ＯＮおよびＯＦＦ状態いずれに対してもマイクロミラーを偏向することによって、互いをさらに離別させることができる。図５ｄで見られるように、マイクロミラーが図示のようにＯＦＦ状態で偏向されている場合、一部の光は、光線１２８に示すようにＯＮ状態の方向（例えば集光系）から遠く離れてマイクロミラーから適切に反射されている。他の光１２４は、マイクロミラーには当たらないが、下部基板（例えば下部回路および電極）の上面で散乱し、そして、たとえ隣接するマイクロミラーがＯＦＦ状態であっても、集光系へ入り込む。または、光線１２６で見られるように、入射光はマイクロミラーに当たり得るが、光線１２８のようにＯＦＦ角度の方へ適切に誘導されずに間隙散乱となってしまう。図５ｅに示すこのＯＮ配置は図５ｂと同じである。しかしながら、図５ｆに示すように、マイクロミラーの周期性によって引き起こされる回折６１ａとともにＯＦＦ状態が、ＯＮ角度からさらに離れて遠ざかり、（上述のように隙間散乱によってコントラスト比は低下するが）回折／エッジ散乱によるコントラスト比を改善する。
【００４９】
マイクロアレイを改善することによって、ＯＦＦ光コーンとＯＮ光コーン間の距離が最大となり（受光コーンへのエッジ散乱が最小となる）、さらに隣接するマイクロミラー間の隙間が最小となる（間隙散乱が最小となる）。試みられている一つの解決策として、図５ｄから図５ｆに示すように、ＯＮ状態とＯＦＦ状態で反対方向に偏向するマイクロミラーをマイクロミラーアレイに設け、隙間散乱を低減するためにマイクロミラーの下に光吸収層を設けてきた。残念ながら、これはプロセスの複雑性を増大させ、またはマイクロミラーアレイアセンブリで（ライトバブルで）光を吸収し、それによってライトバブルの温度を上昇させ、熱膨張、マイクロミラー構造の疲労または垂下の増加、不活性化層、自己形成単一層および／または潤滑剤の劣化等による問題を生じさせる。
【００５０】
図５ｇから図５ｉに見えるように、ＯＮおよびＯＦＦ状態のいずれにおいても偏向するが、その偏向角が異なるマイクロミラーが設けられる。図５ｇに見えるように、マイクロミラー１０８は、ＯＮ状態のマイクロミラー１１２（水平または非偏向位置と反対方向に偏向）よりも小さい偏向角でＯＦＦ状態へ偏向させる。図５ｈに見えるように、ＯＮ状態は多少の鏡面反射５４を含むが何ら変わっていない（放出光５２として出力開口６０に投射される入射光５０）。図５ｉにおいて、マイクロミラーは、十分に偏向した位置でＯＦＦ状態となり、出力開口６０に到達するエッジ散乱光６１ａを最小とするが、ＯＦＦ状態の偏向角が大きいことが原因で生じるマイクロミラー下からの隙間散乱光を最小化するために受光コーンにエッジ散乱光が入り込まない程度に偏向する。
【００５１】
ＯＮ状態とＯＦＦ状態に対応する異なる回転角度を得るために、本発明ではミラープレートの非対称な回転が開示されている。図６ａを参照すると、本発明の実施形態にかかるマイクロミラー装置の断面図が示されている。図に見られるように、基板１１０上に形成された３つの電極７０、７２および７４が設けられ、ガラス基板１００上に形成されたミラープレート４４に近接して配置されている。電極７２および７４は、反対の回転方向へミラープレートを偏向させるために設けられている。本発明の実施形態における別の特徴として、電極７０は、ミラープレート自体と同じ電位で物（ｍａｔｅｒｉａｌ）を当てることによって、ミラープレートの回転を止めることが可能であるように設けられている。電圧ＶＡが電極７２に印加されると、ミラープレート４４は電極７０に衝突するまで偏向される。これが、集光系システムに光が入り込むことを可能にするミラープレートのＯＮ位置である。ミラープレート４４の両端部が電極７０および基板１００に同時に衝突するよう、基板間（すなわち基板１１０と１００）に隙間を設計することが可能である。電圧ＶＢが電極７４に印加されると、ミラープレートの一端部が基板１００に衝突するまで、ミラープレート４４は反対方向へ偏向される。図６ｂに示すように、これがミラープレートのＯＦＦ位置である。ヒンジ５０およびポスト４６の位置により、このＯＦＦ位置でのマイクロミラーの角度は、ＯＮ位置でのマイクロミラーの角度よりも小さい。
【００５２】
基板を使用してＯＦＦ角度およびＯＮ角度を規定する代わりに、図７ａから図７ｃに示すように、ＯＦＦ角度とＯＮ角度をストップと電極を使用して規定することもできる。図７ａに見えるように、マイクロミラー２４は、ポスト２２、ヒンジ１８ｃ、ポスト１６ｃおよび金属部分１２ｃを介して基板１１０と接続されている。例えば電極１８ｂまたは電極１２ｄの下にあるいかなる電極（上述の工程で形成される個々の金属部分）にも電圧は印加されていないため、図９Ａに示すマイクロミラーは偏向されていない。この非偏向位置はマイクロミラーのＯＦＦ位置ではなく、ＯＦＦ位置とは、（投射画象にとって最良のコントラスト比を達成するため）投射システムにおいて一般的にＯＮ位置から最も離れた角度である。マイクロミラーのＯＮ状態、すなわち集光系の受光コーンへ光を屈折させるマイクロミラー位置が図７ｂに示されている。マイクロミラープレート２４の端部が電極１２ｅに衝突するまで、プレート２４を静電的に引き下ろすよう電圧ＶＡが電極１２ｄへ印加される。マイクロミラープレート２４と電極１２ｅは両方とも同じ電位を有しており、この例では電圧Ｖ０である。図７ｃに示すように、電圧ＶＢが電極１８ｂに印加されると、マイクロミラープレート２４は反対方向へ偏向し、電極１８ａによってその移動は止められる。電極１８ａとマイクロミラープレート２４はいずれも同じ電位を有している（この例では電圧Ｖ０）。電極１８ｂ対（ｖｓ．）電極１２ｄのサイズおよびこれらの電極とマイクロミラープレート２４との間の距離によっては、電極１８ｂと１２ｄに印加された電圧は同じである必要はない。図７ｃに示すこの偏向位置はＯＦＦ位置であり、集光系から最も離れた方へ光を屈折する。
【００５３】
図７ｂと図７ｃを比較してみると、ＯＦＦ位置の（基板に対する）角度はＯＮ位置の角度よりも低い。このような非対称の利点を以下にさらに詳細に説明する。本発明の一例として、ＯＮ位置は０から＋３０度であり、ＯＦＦ位置は０から−３０度であり、ＯＮ位置への移動はＯＦＦ位置への移動よりも大きい。例えば、ＯＮ位置は＋１０から＋３０度（または＋１２から＋２０度、または、＋１０から＋１５度）であり得、ＯＦＦ位置は０より大きく、０と−３０度との間（または、０から−１０または−１２度の間のさらに小さい範囲内、または−１から−１２度まで、または−１から−１０または−１１度まで、または−２から−７度まで）であり得る。別の実施例として、マイクロミラーは、ＯＮ位置まで少なくとも＋１２度、ＯＦＦ位置まで−４から−１０度の間で回転可能である。ヒンジに使用される材料によっては、＋１０から＋３５度のＯＮ回転および−２から−２５度のＯＦＦ回転など、より大きな角度（勿論、非常に大きな角度では、材料疲労やクリープが問題となり得る）を使用することも可能である。回転方向を考慮しない場合でも、ＯＮおよびＯＦＦ位置は基板に対して３度より大きく３０度より小さい角度を有するのが好ましく、さらにＯＮ位置が＋１０度より大きく、ミラーがＯＮ方向では逆のＯＦＦ方向より１度（またはそれを超えて）回転することが好ましい。ヒンジが中心からずれてミラープレートに取り付けられる必要はなく、１つのストップを他のストップよりも基板からさらに離して配置することにより同じ非対称な回転が達成されることに留意されたい。
【００５４】
基板上にストップ機構を形成する代わりに、図８ａから８ｄに示すように、ストップをミラー構造上、例えばヒンジ構造上に形成することができる。図８ａを参照すると、マイクロミラープレート２１０はヒンジ２４１に取り付けられる。ヒンジ２４１は、可視光を通すガラス基板１００上に形成されたヒンジ構造２６３によって保持されている。ヒンジ構造２６３は、さらにストップ２７０とストップ２７５を備えており、ミラープレート２１０のＯＮ状態とＯＦＦ状態の角度を別々に規定している。具体的に、ミラープレートがストップ２７０に当たると、ミラープレートはＯＮ状態に達する。同様に、ミラープレートがストップ２７５によって止められると、ＯＦＦ状態に達する。図に示すように、基板１１０上の電極２８２と２８３は、ミラープレートを反対の回転方向へ静電的に偏向するため、マイクロミラー２６４に近接して配置されている。
【００５５】
本発明の一態様によると、図８ｂに示すように、ＯＦＦ状態は、非偏向状態にあるミラープレートとして規定されてもよい。図８ｂを参照すると、ヒンジ構造２６３は、自然停止状態において基板１００から湾曲した部位を有している。湾曲されたヒンジ構造に取り付けられているマイクロミラープレート２１０は、外部の力（例えば外部電界）なしで基板１００に対して定まった角度を有している。ヒンジ構造の湾曲部位を調整することによって、ミラープレートと基板間の所望の角度が達成され得る。この状況において、ＯＦＦ状態へ回転するようミラープレートを駆動するため指定された電極２８３は取り除くことができる。本実施形態での別の特徴として、ＯＦＦ状態において、ミラープレート２１０は、ストップ２４２によって止めることができる。ストップ２４２は、図に示すように、ヒンジ構造２６３のポスト上に形成されてもよい。あるいは、図８ｂに点線で示すように、ストップ２４２は、ヒンジサポート上にも形成することができる。なお、そのヒンジサポート上にはヒンジが形成されている。
【００５６】
図８ａに示すように、電極２８３は、ミラープレートを駆動してＯＦＦ状態へ回転させるように指定されている。あるいは、図８ｃに示すように、ＯＦＦ状態用のこの電極は、ガラス基板の下面に堆積されている電極膜で代用することができる。図８ｃを参照すると、電極膜２７２は、ガラス基板１００の下面に堆積されている。電極膜２７２は、可視光を透過し、電気的に導電する。勿論、反射防止膜は、電極膜２７２として別個な層にすることができ、ガラス基板のいずれかの表面上に配置することができる。動作中は、電圧がガラス基板上の電極膜に印加され、電極膜とミラープレートとの間に電界が生じる。この電界に応じて、ミラープレートは基板に対して回転し、ストップ２７５に当たると止まり、これがミラープレートのＯＦＦ状態として規定される。基板１１０上の電極２８２は、ミラープレートのＯＮ状態のために設けられている。電極２８２に電位を印加することによって、ミラープレートと電極２８２の間に電界ができる。ミラープレートと電極２８２の間の電気力が、ミラープレートと電極膜２７２の間の電気力に打ち勝つと、ミラープレート２１０はＯＮ状態へ回転する。一例として、ＯＦＦ状態とＯＮ状態のために、各々０ボルトと１８ボルトの電圧を電極２８２へ印加することができる。ミラープレート２１０は常に３０ボルトのままで、非動作ミラープレートをＯＦＦ状態で維持するために電極膜は常に１８ボルトのままである。勿論、ここで言及された電圧は一例に過ぎず、隙間および電極とミラープレート間の相対的な隙間、ヒンジ形状およびヒンジ材料等に基づいて選択することができる。
【００５７】
本発明の別の実施形態では、電極２８２以外の別個な電極（例えば電極２６７）が、ミラープレートをＯＦＦ状態とするために設けられる。図８ｄを参照すると、電極２６７は、（図２に示すように帯状またはグリッドの形で）ガラス基板１００上に形成される。電極２６７とミラープレート２１０との間に電界を生じさせることによって、ミラープレート２１０は、基板に対してＯＦＦ状態の角度方向へ回転する。この回転は、ＯＦＦ状態を規定するストップ２７５によって停止することができる。この状況において、電極２６７は電気的に導電している。あるいは、当該回転は電極２６７自体によって止めることができる。この状況において、電極２６７は、ミラープレートと電極２６７との間の電気的なショートを回避するため、誘電材料でコーティングされている。
【００５８】
上述のマイクロミラー装置は、Ｈｕｉｂｅｒｓの米国特許第５，８３５，２５６号および第６，０４６，８４０号に開示されているような多くの方法で製造されてもよく、各主題が本願において援用される。本発明のマイクロミラー装置を形成するための例証的なプロセスを以下に説明する。２００１年７月２０日出願の米国特許出願第０９／９１０，５３７号および２００１年６月２２日出願の第６０／３００，５３３号（いずれもＲｅｉｄ）は、本発明の様々な部材に用いられ得る材料の例を含んでいる。これらの出願を本願において援用する。本プロセス例は例示目的のみであり、限定として解釈されるべきものではないことが、当業者には理解される。
【００５９】
図９ａを参照すると、基板１００が用意される。ミラープレート２３７は、第１の犠牲層（例えばアモルファスシリコン）を基板上に堆積し、その後ミラープレート層を第１の犠牲層上に堆積し、堆積されたミラープレート層に所望のパターニングをすることによって、基板１００上に形成される。基板は、ガラス（例えば１７３７Ｆ，Ｅａｇｌｅ２０００）、石英、パイレックス（登録商標）、サファイアであり得る。第１の犠牲層は、アモルファスシリコンなどの適切な材料ならばなんでもよく、あるいは、犠牲材料の選択によっては、ポリマーまたはポリイミド、またはポリシリコン、窒化シリコン、二酸化シリコンなどと選択されたエッチャントであってもよい。一実施形態として、犠牲層は、元素タングステンまたは窒化タングステンのようなタングステンからできる。第１の犠牲層がアモルファスシリコンである場合、３００〜３５０℃で堆積することができる。第１の犠牲層の厚さは、マイクロミラーのサイズおよびマイクロミラーの所望の傾斜角度に応じて様々であり得るが、５００Åから５０，０００Åの厚さ、好適には約２５，０００Åが好ましい。第１の犠牲層は、ＬＰＣＶＤまたはＰＥＣＶＤのような適切な方法であればどんな方法を用いて、基板上に堆積されてもよい。本実施形態の別の特徴として、反射防止膜（図示なし）を基板表面上に堆積することができる。反射防止膜は、基板表面からの入射光の反射を減少させるために堆積される。あるいは、必要に応じてその他の光学的向上層、ＵＶフィルター層、ＩＲフィルター層などをガラス基板のいずれかの面に堆積してもよい。マイクロミラーは対象となるスペクトル（例えば可視光スペクトル）の入射光を反射するように指定されているので、マイクロミラープレート層は、入射光に対して高い反射性（好ましくは９０％以上）を示す１つ以上の材料を有していることが好ましい。ミラープレートの材料の例は、Ａｌ、Ｔｉ、ＡｌＳｉＣｕおよびＴｉＡｌである。マイクロミラープレート層の堆積において、ＰＶＤは１５０℃で使用されるのが好ましい。マイクロミラープレート層の厚さは、所望の可動部分（例えば弾性要素）、マイクロミラーのサイズ、マイクロミラープレートの所望の傾斜角度および電気的特性（例えば導電性）、ならびにマイクロミラープレートを形成するために選択された材料の特性に応じて、様々であってもよい。本発明において、５００Åから５，０００Å、好適には約２，５００Åの厚さが好ましい。マイクロミラープレート層のパターニングでは、標準的なフォトレジストパターニングを用いた後、例えばＣＦ４、Ｃｌ２または、マイクロミラープレート層の特定の材料に応じたその他の適切なエッチャントを用いてエッチングする技術が採用されている。図１０ａ、図１０ｂおよび図１１に示すようなミラープレートは任意の所望の形状にパターニングすることができる。
【００６０】
図９ａから９ｆに戻って参照すると、パターニングされたミラープレート２３７の上に第２の犠牲層を堆積した後、第２の犠牲層をパターニングして、深ビア領域２４０（図９ａと図１０ａ参照）と浅ビア領域２４２（図９ｅと図１０ａ参照）を形成する。第２の犠牲層はアモルファスシリコンからなり得、あるいは、第１の犠牲層に関して上述した様々な材料のうちの１つまたはそれ以上からなり得てもよい。第１および第２の犠牲層は同一である必要はないが、後でこれらの犠牲層を除去するためのエッチングプロセスが簡素化されるため、好ましい実施形態においては、同一である。第１の犠牲層と同様に第２の犠牲層は、ＬＰＣＶＤまたはＰＥＣＶＤなどの適切な方法を用いて堆積されてもよい。第２の犠牲層がアモルファスシリコンからなる場合、この層は３５０℃で堆積することができる。第２の犠牲層の厚さは１０，０００Åのオーダーにすることができるが、マイクロミラープレートとヒンジの間の（マイクロミラープレートと基板に対して垂直の方向）所望の距離に応じて例えば２，０００Åと２０，０００Åとの間の任意の合理的な厚さに調整してもよい。ヒンジおよびミラープレートは、少なくとも０．５μｍ（これは少なくとも１μｍであり得、あるいは所望であれば２μｍ以上であり得る）のリリース後の空隙によって隔てられていることが好ましい。第２の犠牲層はまた、マイクロミラープレートのパターニングから残された溝を埋めてもよい。
【００６１】
第２の犠牲層のパターニング後、層２２０が堆積され、パターニングされる。本発明の実施形態では、図９ｂに示すように、層２２０は３層構造であり、さらに層２２１、２２２、および２２３を含む。本発明の好ましい実施形態において、層２２１はＳｉＮｘのような誘電体であり、好ましくは約４００Åの厚さである。層２２２はＴｉＮｘのような導電層であり、好ましくは約４００Åの厚さである。層２２２は、ミラープレートのＯＦＦ状態のための電極として用いられる。層２２３もまたＳｉＮｘのような誘電体であり、好ましくは約４００Åの厚さである。これら３つの層は、堆積され、ＯＮ角度接触領域（図９ｄ）では同時にパターニングされ得るが、ポスト領域（図９ａ）あるいはＯＦＦ角度接触領域（図９ｆ）では同時にパターニングされない。堆積およびパターニング後、これら３つの層は、ミラープレート２３７に露出している浅ビア領域２４２の底部分で深ビア領域２４０および浅ビア領域２４２を（エッチングによって、図９ｅ参照）埋める。層２２０上には、好ましくはＳｉＮｘなどの誘電体であり約４００Åの厚さを有する層２２４が堆積される（および図９ｄのＯＮ角度接触領域でパターニングされる）。これは、層２２０内の層２２２を次層２２５から絶縁するためである。次いで、好ましくはＴｉＮｘのような導電層であり約２００Åの厚さを有する層２２５が堆積される。層２２５が堆積された後、好ましくはＳｉＮｘなどの誘電体であり約３，０００Åの厚さを有する層２２６が堆積される。層２２６に続いて、ヒンジ層であり好ましくは導電性のある単一または多層構造である層２３５が堆積される。次いで、層２２５、２２６および２３５がともにパターニングされる（図９ｄ）か、あるいは全ての層２２０、２２４、２２６および２３５がポストおよびＯＦＦ角度接触領域でパターニングされる（図９ａと９ｆ）。図９ｄの接触ポイントＡは、図９ｄに示すように、層２２５上に導電性のある接触領域を有している。ヒンジ層２３５は導電層である。層２２２および層２２５／２３５は導電層で、層２２２はミラープレートをＯＦＦ状態へ偏向するための電極の役割を担い、層２２５／２３５は、電位を印加するため浅ビア領域を通じてミラープレートとつながっていることがわかる。動作中において、層２２２と層２２５／２３５には異なる電位が印加される。最後に、基板とミラープレート間の第１の犠牲層およびミラープレートと層２２０間の第２の犠牲層が、例えば二フッ化キセノンのような適切な自発的な気相化学エッチャントを用いることにより除去される。エッチング中の際、不活性ガス（例えばＨｅ，Ｎ２，Ａｒ，Ｘｅ）のような適切な他のガス状物質を二フッ化キセノンに混合してもよい。あるいは、エッチャントは、ハロゲン間化合物または希ガスハロゲン化物でもあってもよい。最終解放または中間エッチング工程のいずれかで用いられる上述のエッチャントおよびエッチング方法に加えて、単独または組み合わせで用いられてもよい他のものがある。これらのうちのいくつかとして、ＡＣＴ，ＫＯＨ，ＴＭＡＨ，ＨＦ（液体）などのウェットエッチング、酸素プラズマ、ＳＣＣＯ２または超臨界ＣＯ２（超臨界ＣＯ２をエッチャントとして用いることは、米国特許出願第１０／１６７，２７２号に記載され、これを本願において援用する）が含まれる。もちろん、選択されるエッチャントおよび方法は、除去される犠牲材料および後に残される所望の材料と適合されているべきである。
【００６２】
本発明の実施形態において、ポイントＡは、ミラープレート２３７のＯＮ状態を規定しており、ミラープレートの回転はポイントＡによって止められる。ポイントＢは、ミラープレートのＯＦＦ状態を規定している。あるいは、図に示すように、ＯＦＦ状態のために別のストップ２３１を形成することができる。本発明の一態様として、ストップ２３１は、ミラープレートを駆動してＯＦＦ状態へ回転させる電極としても用いることができる。ストップ２３１がストップおよび電極の両方として用いられる場合、ストップ２３１は、電気的なショートを避けるため誘電材料層から構成されていることが好ましい。
【００６３】
図１０ａを参照すると、第１および第２犠牲層を除去した後のマイクロミラー装置の一部がここに示されている。図に示されているように、導電層２２２と層２２５および２３５は、絶縁層２２４によって分離されている。図１０ｂを見ると、図１０ａのマイクロミラー装置のアレイを有しているマイクロミラーアレイ１０４が例示され、マイクロミラーアレイ１０４は可視光を透過するガラス基板１００上に形成されている。電極１１３および回路（図示せず）を有している別の基板１１０が、マイクロミラーを静電気的に偏向させるため、マイクロミラーに近接して配置されている。
【００６４】
図１１を参照すると、別のマイクロミラーアレイ装置が示されている。このマイクロミラーアレイ装置は、可視光を透過するガラス基板１００上に形成されているマイクロミラー１０３のアレイを含む。基板１１０は、電極１１３のアレイと回路（図示せず）を含み、マイクロミラーを静電気的に偏向させるためマイクロミラーアレイ１０３に近接して配置されている。
【００６５】
ミラープレートのＯＦＦ状態のために電極とストップの両方をヒンジ構造上に連続的に形成することに加えて、図１２に示すように、ＯＦＦ状態のための電極とストップを別々に形成することもできる。図１２を参照すると、ミラープレートのＯＦＦ状態のために指定されているストップ３０４および電極３１０は、ヒンジ構造上別々に形成されている。チップ構造３０８は、ミラープレートのＯＮ状態のためにストップとしての役割を担っている。
【００６６】
本発明のマイクロミラー装置は、様々な用途（例えばマスクレスリソグラフィー、原子分光分析、マイクロミラーアレイのマスクレス製造、信号処理、顕微鏡分析など）を有し、そのうちの１つがディスプレイシステム内にある。本発明のマイクロミラーアレイを備える空間光変調器を用いた簡単で典型的なディスプレイシステムを図１３ａに示す。非常に基本的な構成において、ディスプレイシステム１００は、光源１０２、光学デバイス（例えばライトパイプ１０４、集光レンズ１０６および投射レンズ１０８）、表示ターゲット１１２、および、さらに多数のマイクロミラー装置（例えばマイクロミラー装置のアレイ）を具備する空間光変調器１１０を備えている。光源１０２（例えばアーク燈）は、光積分器／パイプ１０４および集光レンズ１０６を通して、空間光変調器１１０に光を出射する。空間光変調器１１０のマイクロミラーは、（例えば２００２年５月１４日に発行され、本願において援用する米国特許第６，３８８，６６１号に開示されているように）コントローラによって、「ＯＮ」位置にあるときには入射光を投射光学系１０８内に反射するように選択的に作動され、この結果、表示ターゲット１１２（スクリーン、観察者の目、感光性材料など）上の画像となる。一般的には、図１３ｂのディスプレイシステムのようなカラー画像の表示用途において特に、より複雑な光学系が用いられることが多い。
【００６７】
図１３ｂを参照すると、３つの空間光変調器を用いたディスプレイシステムが示されている。空間光変調器は、各空間光変調器が３つの原色（すなわち緑、赤および青）のうちの１つを変調し、本発明のマイクロミラーアレイを備える。このディスプレイシステムは、入射光を３つの原色光ビームへ分離するダイクロイックプリズムアセンブリ２０４を備える。ダイクロイックプリズムアセンブリは、プリズム１７６ａ、１７６ｂ、１７６ｃ、１７６ｄ、１７６ｅおよび１７６ｆを備える。全反射（ＴＩＲ）面、すなわちＴＩＲ面２０５ａ、２０５ｂ、２０５ｃは、空隙に面しているプリズム面で規定される。プリズム１７６ｃと１７６ｅの面１９８ａおよび１９８ｂはダイクロイックフィルムで覆われており、ダイクロイック面を生じる。詳細には、ダイクロイック面１９８ａは緑色光を反射し、他の光を透過する。ダイクロイック面１９８ｂは赤色光を反射し、他の光を透過する。３つの空間光変調器１８２、１８４、１８６は、それぞれマイクロミラーアレイ装置を有しており、プリズムアセンブリの周辺に配置されている。
【００６８】
光学系において、図１ａのように単独のマイクロミラーアレイ装置、あるいは図１ｂおよび１ｃのように多数のマイクロミラーアレイ装置を使用するかに拘わらず、光透過基板からの反射は最小であるのが好ましい。動作中において、光源１０２からの入射白色光１７４が、プリズム１７６ｂ内に入り込み、ＴＩＲ面２０５ａの臨界ＴＩＲ角度よりも大きな角度でＴＩＲ面２０５ａの方へ向けられる。ＴＩＲ面２０５ａは、入射白色光の青色成分を変調するために指定されている空間光変調器１８６の方へ、入射白色光を全反射する。ダイクロイック面１９８ａでは、ＴＩＲ面２０５ａから全反射された光の緑色成分がここで分離されて、緑色光を変調するために指定されている空間光変調器１８２の方へ反射される。図示されているように、分離された緑色光は、所望の角度で空間光変調器１８２に光を当てるために、ＴＩＲ面２０５ｂによって全反射されてもよい。これは、ＴＩＲ面２０５ｂ上への分離された緑色光の入射角度が、ＴＩＲ面２０５ｂの臨界ＴＩＲ角度よりも大きくなるように配置することによって達成することができる。ＴＩＲ面２０５ｂからの反射光のうち、緑色光以外の残りの光成分は、ダイクロイック面１９８ａを通って、ダイクロイック面１９８ｂで反射される。ダイクロイック面１９８ｂは赤色光成分を反射するように指定されているので、ダイクロイック面１９８ｂ上への入射光の赤色成分は分離されて、赤色光を変調するために指定されている空間光変調器１８４で反射される。最後に、白色入射光（白色光１７４）の青色成分は空間光変調器１８６に到達して変調される。３つの空間光変調器の協働動作によって、赤色、緑色および青色光は適切に変調され得る。変調された赤色、緑色および青色光は再集光され、必要な場合には投射レンズ２０２などの光学部材を通して、表示ターゲット上へ導かれる。
【００６９】
本明細書において新規で有用な空間光変調器を説明したことが当業者には理解される。ただし、本発明の原理が適用可能である多くの可能な実施形態に鑑みて、本明細書において図面を参照して記載した実施形態は例示目的のみであり、発明の範囲を限定するものとしては解釈されるべきでないことが理解されよう。例えば、発明の趣旨から逸脱することなく、例示した実施形態を構成および詳細について改変できることは当業者によって認識される。従って、本明細書に記載した発明は、以下の特許請求の範囲およびその均等物の範囲にあるような全ての実施形態を想定したものである。
【図１】
2007505368.tif 000002
【図２】
2007505368.tif 000003
【図３】
2007505368.tif 000004
【図４】
2007505368.tif 000005
【図５ａ】
2007505368.tif 000006
【図５ｂ】
2007505368.tif 000007
【図５ｃ】
2007505368.tif 000008
【図５ｄ】
2007505368.tif 000009
【図５ｅ】
2007505368.tif 000010
【図５ｆ】
2007505368.tif 000011
【図５ｇ】
2007505368.tif 000012
【図５ｈ】
2007505368.tif 000013
【図５ｉ】
2007505368.tif 000014
【図６ａ】
2007505368.tif 000015
【図６ｂ】
2007505368.tif 000016
【図７ａ】
2007505368.tif 000017
【図７ｂ】
2007505368.tif 000018
【図７ｃ】
2007505368.tif 000019
【図８ａ】
2007505368.tif 000020
【図８ｂ】
2007505368.tif 000021
【図８Ｃ】
2007505368.tif 000022
【図８Ｄ】
2007505368.tif 000023
【図９ａ】
2007505368.tif 000024
【図９ｂ】
2007505368.tif 000025
【図９ｃ】
2007505368.tif 000026
【図９ｄ】
2007505368.tif 000027
【図９ｅ】
2007505368.tif 000028
【図９ｆ】
2007505368.tif 000029
【図１０ａ】
2007505368.tif 000030
【図１０ｂ】
2007505368.tif 000031
【図１１】
2007505368.tif 000032
【図１２】
2007505368.tif 000033
【図１３ａ】
2007505368.tif 000034
【図１３ｂ】
2007505368.tif 000035
【国際調査報告】
2007505368.tif 000036