(57)【要約】空間光変調器（２００）を使用する表示装置などの表示装置（９００）を含む様々な装置に使用する、復帰電極（４１８、５１８、６１８、７１８、８１８）を有する微小電気機械装置であって、光透過基板（２１４、３２０、４１４、５１４、６１４、７１４、８１４）、半導体基板（２１２、３１８、４１２、５１２、６１２、７１２、８１２）、および基板（２１４、３２０、４１４、５１４、６１４、７１４、８１４、２１２、３１８、４１２、５１２、６１２、７１２、８１２）のうちの１つによって支持され、静止位置と動作位置の間で撓むことができる部材（２１０、４１０、５１０、６１０、７１０、８１０）を含む。可撓部材（２１０、４１０、５１０、６１０、７１０、８１０）は、復帰電極（４１８、５１８、６１８、７１８、８１８）の動作によって非撓み位置に戻る。
2007531059.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光透過基板（２１４、３２０、４１４、５１４、６１４、７１４、８１４）と、
前記光透過基板（２１４、３２０、４１４、５１４、６１４、７１４、８１４）から離間された距離で位置決めされた半導体基板（２１２、３１８、４１２、５１２、６１２、７１２、８１２）と、
前記光透過基板（２１４、３２０、４１４、５１４、６１４、７１４、８１４）と前記半導体基板（２１２、３１８、４１２、５１２、６１２、７１２、８１２）の間に位置決めされ、前記光透過基板（２１４、３２０、４１４、５１４、６１４、７１４、８１４）と前記半導体基板（２１２、３１８、４１２、５１２、６１２、７１２、８１２）の一方によって支持された可撓部材（２１０、４１０、５１０、６１０、７１０、８１０）であって、前記半導体基板（２１２、３１８、４１２、５１２、６１２、７１２、８１２）に配置された少なくとも１つのアドレス電極（３１２、４１６、５１６、５２２、６１６、７１６、８１６）に静電気的に引き寄せられたときに、静止位置から少なくとも１つの動作位置に撓むように構成された可撓部材（２１０、４１０、５１０、６１０、７１０、８１０）と、
前記可撓部材（２１０、４１０、５１０、６１０、７１０、８１０）を前記静止位置に復帰させるように動作可能な復帰電極（４１８、５１８、６１８、７１８、８１８）と、を備えることを特徴とする空間光変調器（２００）。
【請求項２】
前記復帰電極（４１８、５１８、６１８、７１８、８１８）が、前記光透過基板（２１４、３２０、４１４、５１４、６１４、７１４、８１４）と前記半導体基板（２１２、３１８、４１２、５１２、６１２、７１２、８１２）の少なくとも一方の上に位置決めされていることを特徴とする請求項１に記載の空間光変調器（２００）。
【請求項３】
前記復帰電極（４１８、５１８、６１８、７１８、８１８）が、前記可撓部材（２１０、４１０、５１０、６１０、７１０、８１０）と前記アドレス電極（３１２、４１６、５１６、５２２、６１６、７１６、８１６）の間の静電引力に打ち勝つのに十分な電位（Ｖr）を有することを特徴とする請求項１または２に記載の空間光変調器（２００）。
【請求項４】
前記復帰電極（４１８、５１８、６１８、７１８、８１８）が、透明導電材料からなり、前記光透過基板（２１４、３２０、４１４、５１４、６１４、７１４、８１４）が、前記半導体基板（２１２、３１８、４１２、５１２、６１２、７１２、８１２）から離れた上側面および反対の下側面（４２０、５２０、７２０、８２０）とを有し、前記透明導電材料が、前記光透過基板（２１４、３２０、４１４、５１４、６１４、７１４、８１４）の前記下側面（４２０、５２０、７２０、８２０）上に位置決めされていることを特徴とする、請求項１から３のいずれか１つに記載の空間光変調器（２００）。
【請求項５】
前記光透過基板（２１４、３２０、４１４、５１４、６１４、７１４、８１４）と前記半導体基板（２１２、３１８、４１２、５１２、６１２、７１２、８１２）が、密閉チャンバを画定し、前記空間光変調器（２００）が、前記密閉チャンバに収容された流体をさらに備えることを特徴とする請求項１から４いずれか１つに記載の空間光変調器（２００）。
【請求項６】
電圧制御装置をさらに備え、前記電圧制御装置が、前記少なくとも１つのアドレス電極（３１２、４１６、５１６、５２２、６１６、７１６、８１６）と復帰電極（４１８、５１８、６１８、７１８、８１８）上で、前記可撓部材（２１０、４１０、５１０、６１０、７１０、８１０）を撓ませ、復帰させるように動作することを特徴とする請求項１から５のいずれか１つに記載の空間光変調器（２００）。
【請求項７】
半導体基板（２１２、３１８、４１２、５１２、６１２、７１２、８１２）と、
前記半導体基板（２１２、３１８、４１２、５１２、６１２、７１２、８１２）から離間した距離に配置された光透過基板（２１４、３２０、４１４、５１４、６１４、７１４、８１４）と、
前記半導体基板（２１２、３１８、４１２、５１２、６１２、７１２、８１２）と前記光透過基板（２１４、３２０、４１４、５１４、６１４、７１４、８１４）の少なくとも一方に支持され、静止位置と少なくとも１つの動作位置の間で撓むことができる少なくとも１つの可撓ミラー部材（１０２、１０２’、２１６、３００、４００、５００、６００、７００、８００）と、
前記可撓ミラー部材（１０２、１０２’、２１６、３００、４００、５００、６００、７００、８００）上で前記ミラー部材（１０２、１０２’、２１６、３００、４００、５００、６００、７００、８００）を前記動作位置に動かすように動作可能であり、アドレス電極電位（Ｖe1）を有する少なくとも１つのアドレス電極（３１２、４１６、５１６、５２２、６１６、７１６、８１６）と、
前記可撓ミラー部材（１０２、１０２’、２１６、３００、４００、５００、６００、７００、８００）上で、前記ミラー部材（１０２、１０２’、２１６、３００、４００、５００、６００、７００、８００）を静止位置に動かすように動作可能であり、前記アドレス電極電位（Ｖe1）に打ち勝つのに十分な復帰電極電位（Ｖr）を有する少なくとも１つの復帰電極（４１８、５１８、６１８、７１８、８１８）と、
を備えることを特徴とするデジタルマイクロミラー（９０２）。
【請求項８】
前記光透過基板（２１４、３２０、４１４、５１４、６１４、７１４、８１４）と前記半導体基板（２１２、３１８、４１２、５１２、６１２、７１２、８１２）が密閉チャンバを画定し、デジタルマイクロミラー（９０２）が前記密閉チャンバに収容された流体をさらに備えることを特徴とする請求項７に記載のデジタルマイクロミラー（９０２）。
【請求項９】
基板（２１２、３１８、４１２、５１２、６１２、７１２、８１２）と、
前記基板（２１２、３１８、４１２、５１２、６１２、７１２、８１２）から離間された距離に配置された光透過層（２１４、３２０、４１４、５１４、６１４、７１４、８１４）であって、前記基板（２１２、３１８、４１２、５１２、６１２、７１２、８１２）と前記光透過層（２１４、３２０、４１４、５１４、６１４、７１４、８１４）が、誘電泳動流体を収容する少なくとも１つの空洞を画定する、光透過層（２１４、３２０、４１４、５１４、６１４、７１４、８１４）と、
前記基板（２１２、３１８、４１２、５１２、６１２、７１２、８１２）または前記光透過層（２１４、３２０、４１４、５１４、６１４、７１４、８１４）の一方に結合され、前記空洞内に収容された支持構造物（３０２、３０４、４０２、４０４、５０２、５０４、６０２、６０４、７０２、７０４、８０２）と、
前記光透過層（２１４、３２０、４１４、５１４、６１４、７１４、８１４）上に配置された透明導電材料と、
前記支持構造物（３０２、３０４、４０２、４０４、５０２、５０４、６０２、６０４、７０２、７０４、８０２）に結合された反射要素（２１０、４１０、５１０、６１０、７１０、８１０）であって、前記基板（２１２、３１８、４１２、５１２、６１２、７１２、８１２）に配置されたアドレス電極（３１２、４１６、５１６、５２２、６１６、７１６、８１６）に静電気的に引き寄せられたときに静止位置と少なくとも１つの動作位置の間で撓み、前記透明導電材料によって生成された静電力を受けたときに静止位置に戻るように構成された反射要素（２１０、４１０、５１０、６１０、７１０、８１０）と、
を備えることを特徴とする微小電気機械装置。
【請求項１０】
前記支持構造物（３０２、３０４、４０２、４０４、５０２、５０４、６０２、６０４、７０２、７０４、８０２）が、少なくとも１つのヒンジ（１０８、２０２、３０６）と少なくとも１つのポスト（１０４、１０４’、２０４、３０２、４０２、５０２、６０２、７０２、８０２）とを有し、前記少なくとも１つのポスト（１０４、１０４’、２０４、３０２、４０２、５０２、６０２、７０２、８０２）が、前記光透過層（２１４、３２０、４１４、５１４、６１４、７１４、８１４）と前記基板（２１２、３１８、４１２、５１２、６１２、７１２、８１２）の少なくとも一方に接続され、前記少なくとも１つのヒンジ（１０８、２０２、３０６）が、前記に少なくとも１つのポスト（１０４、１０４’、２０４、３０２、４０２、５０２、６０２、７０２、８０２）から延在して前記反射要素（２１０、４１０、５１０、６１０、７１０、８１０）と接続していることを特徴とする請求項９に記載の微小電気機械装置。
【請求項１１】
光路に沿って光ビームを提供する光源（９０４）と、
前記光路上にあり、画像データ信号に応じて前記光ビームの一部分を第２の光路に沿って選択的に反射させるマイクロミラー装置（９０２）と、
前記マイクロミラー装置（９０２）に画像データ信号を提供する制御装置（９１４）と、
を備え、
前記マイクロミラー装置（９０２）が、
半導体基板（２１２、３１８、４１２、５１２、６１２、７１２、８１２）と、
前記半導体基板（２１２、３１８、４１２、５１２、６１２、７１２、８１２）に接続されかつ離間された距離で配置された光透過層（２１４、３２０、４１４、５１４、６１４、７１４、８１４）と、
前記半導体基板（２１２、３１８、４１２、５１２、６１２、７１２、８１２）と前記光透過層（２１４、３２０、４１４、５１４、６１４、７１４、８１４）の少なくとも一方に支持され、静止位置と少なくとも１つの動作位置との間で撓むことができる少なくとも１つの可撓ミラー部材（１０２、１０２’、２１６、３００、４００、５００、６００、７００、８００）と、
前記ミラー部材（１０２、１０２’、２１６、３００、４００、５００、６００、７００、８００）上で、前記ミラー部材（１０２、１０２’、２１６、３００、４００、５００、６００、７００、８００）を前記動作位置から前記静止位置に動かすように動作し、前記半導体基板（２１２、３１８、４１２、５１２、６１２、７１２、８１２）と前記光透過層（２１４、３２０、４１４、５１４、６１４、７１４、８１４）の一方の上に位置決めされた少なくとも１つの復帰電極（４１８、５１８、６１８、７１８、８１８）とを有することを特徴とする表示装置（９００）。
【請求項１２】
前記復帰電極（４１８、５１８、６１８、７１８、８１８）が、前記ミラー部材（１０２、１０２’、２１６、３００、４００、５００、６００、７００、８００）と前記光透過層（２１４、３２０、４１４、５１４、６１４、７１４、８１４）との間に配置され、前記復帰電極（４１８、５１８、６１８、７１８、８１８）が透明導電材料からなることを特徴とする請求項１１に記載の表示装置（９００）。
【請求項１３】
前記半導体基板（２１２、３１８、４１２、５１２、６１２、７１２、８１２）と光透過層（２１４、３２０、４１４、５１４、６１４、７１４、８１４）が密閉キャビティを形成し、密閉キャビティが、可撓ミラー部材（１０２、１０２’、２１６、３００、４００、５００、６００、７００、８００）と誘電泳動流体を収容することを特徴とする請求項１１または１２に記載の表示装置（９００）。
【請求項１４】
少なくとも１つのデジタルマイクロミラー（９０２）を復帰させる方法であって、
可撓マイクロミラーアセンブリ（２１０、４１０、５１０、６１０、７１０、８１０）と関連付けられた復帰電極（４１８、５１８、６１８、７１８、８１８）にバイアス電圧を印加するステップと、
前記アセンブリ（２１０、４１０、５１０、６１０、７１０、８１０）内のマイクロミラー（１０２、１０２’、２１６、３００、４００、５００、６００、７００、８００）を動作位置から撓ませた後でバイアス電圧の印加を中止するステップと、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項１５】
前記マイクロミラーアセンブリ（２１０、４１０、５１０、６１０、７１０、８１０）が、
半導体基板（２１２、３１８、４１２、５１２、６１２、７１２、８１２）と、
前記半導体基板（２１２、３１８、４１２、５１２、６１２、７１２、８１２）から離間された距離に配置された光透過基板（２１４、３２０、４１４、５１４、６１４、７１４、８１４）と、
前記半導体基板（２１２、３１８、４１２、５１２、６１２、７１２、８１２）と前記光透過基板（２１４、３２０、４１４、５１４、６１４、７１４、８１４）の少なくとも一方に支持された少なくとも１つの可撓ミラー部材（１０２、１０２’、２１６、３００、４００、５００、６００、７００、８００）と、
前記可撓ミラー部材（１０２、１０２’、２１６、３００、４００、５００、６００、７００、８００）上で、前記ミラー部材（１０２、１０２’、２１６、３００、４００、５００、６００、７００、８００）を少なくとも１つの動作位置に動かすように動作可能であり、アドレス電極電位（Ｖe1）を有する少なくとも１つのアドレス電極（３１２、４１６、５１６、５２２、６１６、７１６、８１６）と、
前記可撓ミラー部材（１０２、１０２’、２１６、３００、４００、５００、６００、７００、８００）上で、前記ミラー部材（１０２、１０２’、２１６、３００、４００、５００、６００、７００、８００）を前記静止位置に動かすように動作し、前記アドレス電極電位（Ｖe1）に打ち勝つのに十分な復帰電極電位（Ｖr）を有する少なくとも１つの復帰電極（４１８、５１８、６１８、７１８、８１８）と、
を備えることを特徴とする請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記マイクロミラーアセンブリ（２１０、４１０、５１０、６１０、７１０、８１０）が、アレイ（１００、１００’）内にあり、前記バイアス電圧が、前記アレイ（１００、１００’）内の複数のマイクロミラーアセンブリ（２１０、４１０、５１０、６１０、７１０、８１０）に印加されることを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
デジタルマイクロミラー装置（９０２）を作成する方法であって、
アドレス回路を有する半導体基板（２１２、３１８、４１２、５１２、６１２、７１２、８１２）上にスペーサ層およびパターンを形成するステップと、
アドレス電極（３１２、４１６、５１６、５２２、６１６、７１６、８１６）とマイクロミラー（１０２、１０２’、２１６、３００、４００、５００、６００、７００、８００）を有する前記半導体基板（２１２、３１８、４１２、５１２、６１２、７１２、８１２）上に前記デジタルマイクロミラー装置（９０２）の要素を構成するステップと、
前記スペーサ層を除去した後で光透過性基板（２１４、３２０、４１４、５１４、６１４、７１４、８１４）を前記マイクロミラー（１０２、１０２’、２１６、３００、４００、５００、６００、７００、８００）と密閉し、かつ重なった関係で形成するステップと、
前記光透過性基板（２１４、３２０、４１４、５１４、６１４、７１４、８１４）と前記半導体基板（２１２、３１８、４１２、５１２、６１２、７１２、８１２）の少なくとも一方に接続された少なくとも１つの復帰電極（４１８、５１８、６１８、７１８、８１８）であって、前記アドレス電極（３１２、４１６、５１６、５２２、６１６、７１６、８１６）から独立して動作し、前記アドレス電極（３１２、４１６、５１６、５２２、６１６、７１６、８１６）によって生成されたバイアス電圧に打ち勝つのに十分なバイアス電圧を生成する復帰電極（４１８、５１８、６１８、７１８、８１８）を形成するステップと、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項１８】
前記光透過性基板（２１４、３２０、４１４、５１４、６１４、７１４、８１４）と前記半導体基板（２１２、３１８、４１２、５１２、６１２、７１２、８１２）の間に形成された密閉チャンバ内に誘電泳動流体を導入するステップをさらに含むことを特徴とする請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
空間光変調器（２００）を提供するステップであって、
光透過基板（２１４、３２０、４１４、５１４、６１４、７１４、８１４）と、
前記光透過基板（２１４、３２０、４１４、５１４、６１４、７１４、８１４）から離間された距離に位置決めされた半導体基板（２１２、３１８、４１２、５１２、６１２、７１２、８１２）と、
静止位置と少なくとも１つの動作位置との間で撓むことができる少なくとも１つのミラー部材（１０２、１０２’、２１６、３００、４００、５００、６００、７００、８００）であって、前記光透過基板（２１４、３２０、４１４、５１４、６１４、７１４、８１４）と前記半導体基板（２１２、３１８、４１２、５１２、６１２、７１２、８１２）の一方に支持され、前記半導体基板（２１２、３１８、４１２、５１２、６１２、７１２、８１２）上に配置された少なくとも１つのアドレス電極（３１２、４１６、５１６、５２２、６１６、７１６、８１６）に静電気的に引き寄せられたときに撓むように動作可能な少なくとも１つのミラー部材（１０２、１０２’、２１６、３００、４００、５００、６００、７００、８００）と、
前記少なくとも１つのミラー部材（１０２、１０２’、２１６、３００、４００、５００、６００、７００、８００）を前記静止位置に復帰させるように動作可能な復帰電極（４１８、５１８、６１８、７１８、８１８）とを含む空間光変調器（２００）を提供するステップと、
前記光透過基板（２１４、３２０、４１４、５１４、６１４、７１４、８１４）を通過する入射ビームを提供するステップと、
前記少なくとも１つのミラー部材（１０２、１０２’、２１６、３００、４００、５００、６００、７００、８００）と前記アドレス電極（３１２、４１６、５１６、５２２、６１６、７１６、８１６）の間にバイアス電圧を印加して、静電引力によって前記少なくとも１つのミラー部材（１０２、１０２’、２１６、３００、４００、５００、６００、７００、８００）を撓ませるステップと、
前記少なくとも１つのミラー部材（１０２、１０２’、２１６、３００、４００、５００、６００、７００、８００）が前記動作位置にある状態で、光を前記光透過基板（２１４、３２０、４１４、５１４、６１４、７１４、８１４）を介して撮像ターゲットに反射させるステップと、
前記アドレス電極（３１２、４１６、５１６、５２２、６１６、７１６、８１６）に対する静電引力に打ち勝つのに十分なバイアス電圧を復帰電極（４１８、５１８、６１８、７１８、８１８）に印加するステップと、
を含むことを特徴とする光を変調する方法。
【請求項２０】
光透過基板（２１４、３２０、４１４、５１４、６１４、７１４、８１４）と、
前記光透過基板（２１４、３２０、４１４、５１４、６１４、７１４、８１４）から離間された距離に位置決めされた半導体基板（２１２、３１８、４１２、５１２、６１２、７１２、８１２）と、
光を選択的に反射させる手段であって、前記光透過基板（２１４、３２０、４１４、５１４、６１４、７１４、８１４）と前記半導体基板（２１２、３１８、４１２、５１２、６１２、７１２、８１２）の間に位置決めされ、前記光透過基板（２１４、３２０、４１４、５１４、６１４、７１４、８１４）と前記半導体基板（２１２、３１８、４１２、５１２、６１２、７１２、８１２）の一方によって支持され、静止位置から少なくとも１つの動作位置に撓むように構成された光反射手段と、
前記光反射手段を前記静止位置に復帰させる手段と、
を備えることを特徴とする空間光変調器（２００）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイクロミラーおよびマイクロミラーアレイを有する投写システムに関する。本発明は、また、少なくとも１つの可撓要素を有する集積回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
様々な材料を使用する空間光変調を利用する技術など、投写および表示システムの様々な技術が提案されてきた。その例は、装置の大部分が光学的に活性なシリコンベース微小機械式空間光変調（ＳＬＭ）装置である。このシステムでは、マイクロミラーが１または複数方向に撓む。例えば、受動的駆動方式による構造において電圧バイアスは、アドレス電極によって実現される。ミラーの回転後、電極が浮き上がり、ミラーはその撓んだ状態を維持する。バイアスがリセットされると、ミラーは、マイクロミラー装置のヒンジばね定数によって限定される速さで回転して平らな状態に戻る。一般にヒンジばね定数によって、復帰サイクルが駆動サイクルより遅くなる。このため、マイクロミラー装置が高い周波数でぴくぴく動く能力が制限される。したがって、高い復帰周波数を容易にし、同時に高い効率と動作完全性を実現することができるマイクロミラー構造を提供することが望ましい。
【発明の開示】
【０００３】
本明細書において、空間光変調器などの、投写型表示装置に使用するのに適した復帰電極を有する微小電気機械装置が開示される。この装置は、光透過基板、光透過基板から離間された距離で位置決めされた半導体基板、光透過基板と半導体基板の間に配置され、１つの静止位置と少なくとも１つの動作位置との間で撓むことができる部材とを含む。可撓部材は、光透過基板と半導体基板のいずれか一方に支持される。可撓部材は、少なくとも１つのアドレス電極に静電気的に引き寄せられたときに撓み、復帰電極の動作によって非撓み位置に戻る。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００４】
本開示は、表示装置、特に空間光変調器を利用する表示装置を対象とする。また、本開示は、１つの静止位置と少なくとも１つの動作位置との間で撓むことができる部材を含む微小電気機械装置を対象とする。この可撓部材は、光をある光路から別の光路に変更するために様々な反射媒体で作成することができる。反射性の可撓部材は、一般に、マイクロミラーと呼ばれる。
【０００５】
撓みは、一般に、所定のバイアス電圧で少なくとも１つのアドレス電極によって生成される静電力によって実現される。本明細書に開示した装置において、可撓部材は、ＣＭＯＳ構造に関係なく動作する復帰電極の動作によって非撓み位置に戻される。復帰電極によって生成されるバイアス電圧は、可撓部材の向きを変えるのに十分である。いくつかの例では、復帰電極によって生成されるバイアス電圧が、アドレス電極によって加えられるバイアス電圧よりも大きい場合がある。したがって、復帰電極によって生成される静電力によって、可撓部材が静止位置に迅速かつ効率的に戻ることができる。
【０００６】
微小電気機械装置は、迅速な復帰を必要とする任意の適切な可撓部材を含むことができると考えられる。例示のために、装置をデジタルマイクロミラー装置の観点で説明する。しかしながら、この開示の範囲と精神の範囲内で、他の微小電気機械装置および構成を有効に利用することができる。本明細書に記載したような迅速な復帰構成と共に使用するのに適したデジタルマイクロミラー装置は、２００２年４月３０日に出願された本明細書と同一出願人による「マイクロミラー装置」と題する同時係属出願第１０／１３６，７１９号に説明されており、この明細書は、引用により本明細書に組み込まれるものとする。本明細書で概略的に述べるにように、デジタルマイクロミラー装置は、要求および／または必要に応じて様々な平面形状を有することができる。デジタルマイクロミラー装置は、隠しヒンジ構造、露出ヒンジ構造および平面ミラー構造を含む様々なヒンジ構造を含むと考えられる。例示のために、様々な隠しヒンジ構造と露出ヒンジ構造を考察し、図示し、検討する。本明細書で開示する復帰装置が、様々なシングルデッキ型およびダブルデッキ型のヒンジ組立体と共に使用できることを理解されたい。図１Ａは、本発明の第１の実施形態によるデジタルマイクロミラーアレイ１００の一部分の平面図を示す。図１Ｂは、代表的なヒンジ構造の詳細な図を示す。図１Ｃは、サイドヒンジ型デジタルマイクロミラーアレイ１００’の平面図を示す。アレイ内の各要素は、ミラー要素１０２（素子アレイ１００’の１０２’）を含むことができる。
【０００７】
図１Ａ、図１Ｂおよび図１Ｃに見られるように、各ミラー要素１０２，１０２’は、支持ポスト１０４、１０４’によって支持される。支持ポスト１０４、１０４’は、要求または必要に応じて動作を容易にするように位置決めされてもよい。図１Ａに示したように、支持ポスト１０４は、ミラー要素１０２の中心に配置されてもよい。また、支持ポスト１０４’は、図１Ｃに示したようにミラー要素１０２’の適切な縁１０６’の近くに位置決めされてもよい。ミラー要素１０２、１０２’は、図１Ａと図１Ｃに四角形部材として示されている。しかしながら、ミラー要素１０２、１０２’は、任意の適切な形状または構成を有することができると考えられる。
【０００８】
支持ポスト１０４、１０４’などのポストは、図１Ｂに示したように、ヒンジ１０８などの適切なヒンジ部材によってミラー要素１０２、１０２’に接続される。ヒンジ１０８は、ヒンジ軸１１０のまわりのねじれ運動を可能にするように構成され形成される。このようにして、ポスト１０４、１０４’に対するミラー要素１０２、１０２’の動きが実現される。
【０００９】
可撓部材は、要求または必要に応じて、光透過／透明基板／層または半導体基板のうちの少なくとも１つの上に支持される。図２に、光透過基板に取り付けられたデジタルマイクロミラーなどの可撓部材の実施形態の限定ではない１つの例を示す。図３に、半導体表面に取り付けたデジタルマイクロミラー装置などの可撓部材の追加の実施形態の限定ではない例を示す。この検討のため、可撓部材は、マイクロミラー表示装置の一部分であるものとする。しかしながら、可撓部材は、他の目的のために他の装置および電子的構造に利用されるものでもよいことを理解されたい。一実施形態において、可撓部材は剛性反射板である。
【００１０】
図２は、任意の構成またはアレイサイズの画素セルを有する空間光変調器２００の分解図を示す。分かりやすくするために、２×２格子構成の４個の画素セルだけを示す。各画素セルは、要求または必要に応じて適切な画素ピッチを有する。装置は、適切な半導体基板２１２、これに重なる光透過基板２１４、半導体基板２１２と光透過基板２１４の間に挟まれた少なくとも１つの可撓部材２１０（例えば、反射部材）を含む。可撓部材２１０は、適切な支持ポスト２０４に接続された適切なヒンジ２０２にミラー２１６が取り付けられて構成される。
【００１１】
この説明の全体にわたって、用語「光学的」と「光」を使用する。この説明と特許請求の範囲において、「光学的」の意味は、可視域の周波数だけでなく任意の電磁気周波数に関連付けられる。同様に、光は、可視スペクトルと非可視スペクトルの光を含む。例えば、「光透過基板」は、可視域であるかどうかに関係なく動作周波数の電磁気伝播に対して透過性の基板である。
【００１２】
例示のために、図３に、代表的な隠しヒンジ型マイクロミラー装置の画素を示す。図３で分かるように、ミラー３００は、ランディングヨーク３０４上に支持された支持ポスト３０２によって支持されている。ランディングヨーク３０４は、各ねじりヒンジ３０６の一端に取り付けられる。各ねじりヒンジ３０６の他端は、ヒンジ支持ポスト３１０の上のヒンジ支持ポストキャップ３０８に取り付けられる。アドレス電極３１２は、アドレス支持ポスト３１４に支持される。アドレス支持ポスト３１４とヒンジ支持ポスト３１０は、アドレス電極３１２、ねじりヒンジ３０６、およびランディングヨーク３０４をアドレス電極パッド３１６から離れるように支持する。ヨーク３０４とアドレス電極パッド３１６の下には、要求または必要に応じて適切なＣＭＯＳとメモリを収容する適切な半導体基板３１８がある。図３に示したように、画素はさらにミラー３００と重なる関係で適切な光透過基板３２０を含む。
【００１３】
空間光変調器などの画素および関連装置は、さらに、可撓部材を撓ませ復帰させるためにアドレス電極と復帰電極に動作可能な電圧制御装置を含むことができると考えられる。シリコン基板内に設計された電圧制御装置は、適切なＳＲＡＭ、ＤＲＡＭ、または他のタイプの低電圧高速ロジックでよい。電圧制御回路は、考察と例示のために、図３に参照番号３５０で定義されている。また、復帰電極に接続されミラーオフセットバイアスに接続された電圧制御装置は、一般に、より高い電位を得るためにオフチップ電子回路として実現されると考えられる。
【００１４】
図２と図３に示したような様々な実施形態と構成において、光透過層は任意の適切な方法によって基板と位置合わせした状態で保持されると考えられる。そのような方法には、例えば、従来の位置決め方法および構造ならびにシリコン／ガラス接合技術などの近接位置決めを実現する方法がある。そのようなシリコン／ガラス接合技術には、ガラスなどの光透過材料をシリコンなどの半導体基板材料に接合して一体型シリコン／ガラス構造を実現することができる方法がある。
【００１５】
図４Ａ、図４Ｂおよび図４Ｃは、図１Ａに示したようなマイクロミラーアレイの１つの要素を示す。マイクロミラー要素は、ヒンジ軸に対して９０°の断面で示されている。ミラー４００は、適切なねじりヒンジ（図示せず）によって支持ポスト４０２に取り付けられている。支持ポスト４０２は、直立部材４０６と下側支持体４０４を介して接地源４０８と電気伝達可能である。要するに、ミラー４００および付随する支持ポスト４０２、直立部材４０６、下側支持体４０４、およびヒンジ（図示せず）が、半導体基板４１２と光透過基板４１４の間に位置決めされた可撓部材アセンブリ４１０を構成している。可撓部材アセンブリ４１０は、可撓部材（この場合はマイクロミラー４００）が、図４Ａに示したような静止位置と、図４Ｂに示したような少なくとも１つの動作位置との間で動くことを可能にする。
【００１６】
マイクロミラー４００などの可撓部材は、光透過基板４１４と半導体基板４１２のいずれか一方に支持されると考えられる。本明細書全体にわたって使用される用語「支持体」および／または「支持構造物」は、図面に示したように、１つの静止位置すなわち光学的中立位置と少なくとも１つの動作位置との間で撓む動きを十分に可能にし、あるいは促進することができる、適切な基板４１２、４１４の一方への適切な接続機構として定義される。図４Ａ、図４Ｂおよび図４Ｃに示したように、可撓部材アセンブリ４１０は基板４１２に支持される。可撓部材アセンブリ４１０は、ミラー４００などの可撓部材を、アドレス電極４１６によって生成された静電引力に応じて、静止位置から少なくとも１つの撓み位置まで撓ませるように動作可能である。可撓部材は、復帰電極４１８によって生成された適切な静電力を受けると、非撓み位置に戻る。
【００１７】
図４Ａ、図４Ｂおよび図４Ｃに示したように、アドレス電極４１６は、基板４１２内に位置決めされ、ＣＭＯＳ構造の一部分として一体化される。復帰電極４１８は、光透過基板４１４上に位置決めされるか、あるいは光透過基板４１４に組み込まれる。復帰電極４１８は、任意の適切な方法で構成することができる。復帰電極４１８は、光透過基板４１４に配置されるとき、光透過導電材料で構成されてもよい。
【００１８】
適切な光透過導電材料は、装置を最小限の干渉または劣化で機能させるものである。一般に、光透過導電材料は、約１．０〜約３．０の屈折率を有し、必要なバイアス電圧を可能にしかつ支援するのに十分な導電率を示すものとなる。例示的な導電率は、約１０6  １／（オーム・ｃｍ）〜１０3  １／（オーム・ｃｍ）になる。透明導電材料の光学特性は、用途によって異なるが、適切な透明導電材料は、一般に、２００オングストロームの材料厚さで約７０パーセントを超える透過率を示す。適切な透明導電材料の非制限的な例には、少なくとも１つのＩＩＩ族元素と錫からなる様々な酸化物材料がある。適切なＩＩＩ族元素の例は、インジウム、ガリウムおよびタリウムのうちの少なくとも１つを含む。透明導電材料の例には、酸化亜鉛、Ｉｎ2０3、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）、ＣｄＳｎＯ4、ＳｎＯ、およびＳｎＯ2のうちの少なくとも１つを含む。
【００１９】
光透過復帰電極４１８は、光透過基板４１４上の任意の適切な位置に配置することができる。復帰電極４１８は、機能を高めるのに適した任意の適切な方式で構成することができる。図４Ａ、図４Ｂおよび図４Ｃに示したように、光透過復帰電極４１８は、光透過基板４１４の下側面４２０に配置される。光透過基板４１４の上側面が半導体基板４１２から遠い側にあってもよいことを理解されたい。復帰電極４１８は、任意の適切な方式で光透過基板４１４の下側面４２０に接続することができる。図４Ａに示したように、電極の厚さは、例示のために誇張されている。図示したように、光透過復帰電極４１８は、光透過基板４１４に組み込まれている。また、光透過復帰電極４１８は、光透過性基板４１４の下側面４２０と重なる関係であってもよいと考えられる。復帰電極４１８は、ＣＭＯＳ構造および電圧制限とは関係のない適切な電源（図示せず）に接続される。図示したように、アドレス電極４１６はＣＭＯＳ構造に組み込まれている。
【００２０】
アドレス電極４１６、接地電極４０８と復帰電極４１８は、特定の構造および用途の要件によって規定されるように必要または要求に応じて、適切な電位を有することができると考えられる。設計の制約によって、復帰電極４１８の電位は、−１００Ｖ〜１００Ｖの間で広く規定される範囲、あるいはＣＭＯＳ構造によって規定される範囲の電位でよいと考えられる。アドレス電極４１６と接地電極４０８の電位は、一般に、ＣＭＯＳ構造に組み込まれる場合に制限されるが、ミラー４００を撓ませるには十分になる。復帰電極４１８と接地電極４０８は、アドレス電極４１６の電位に打ち勝つのに十分な電位を有すると考えられる。
【００２１】
図４Ａに示したような静止位置すなわち光学的中立位置において、接地電極４０８、アドレス電極４１６および復帰電極４１８は、ミラー４００を静止したままにすることができる電位を示す。例えば、接地電極４０８（Ｖg）、アドレス電極（Ｖe1）および復帰電極（Ｖr）の電位はすべて０である。
【００２２】
ミラー４００を図４Ｂに示した動作位置に傾けるために、アドレス電極４１６にバイアス電圧が印加される（Ｖe1＝＋）。印加されるバイアス電圧は、可撓部材４１０を撓ませる静電引力を作り出すのに十分な電圧である。撓んでいる間、復帰電極４１８と接地電極４０８の電位は中立のままでよいと考えられる。代替として、復帰電極４１８および／または接地電極４０８にバイアスをかけて撓みやすくすることができる。例えば、必要に応じて、可撓部材アセンブリ４１０の静電引力は、図４Ｂに示したような接地電極４０８への適切なバイアス（Ｖg＝−）によって強化される。
【００２３】
図４Ｃ示したような光学的中立位置に復帰させるために、復帰電極４１８から正電圧が導入され（Ｖr＝＋）、この正電圧は、接地電極４０８による負電位バイアス電圧を打ち消す。アドレス電極４１６から導入する電圧をゼロ（Ｖe1＝０）まで下げてもよく、それにより、可撓部材４１０を静止位置または光学的中立位置に駆動する反発的な静電力が生じる。
【００２４】
マイクロミラー装置のアレイ全体にブロックリセットを印加して強い静電力を提供し、撓んだミラーをそれぞれの平らな状態まで駆動することができると考えられる。
【００２５】
次に、図５Ａ、図５Ｂおよび図５Ｃに移ると、可撓部材アセンブリ５１０が、ミラー５００、支持ポスト５０２、下側支持体５０４、および接地電極５０８と接する直立部材５０６を含むマイクロミラー構造の第２の実施形態が示されている。復帰電極５１８は、光透過基板５１４の下側面５２０に支持されている。アドレス電極５１６および５２２は、半導体基板５１２内に位置決めされ、ＣＭＯＳ構造に組み込まれている。アドレス電極５１６および５２２などの複数の電極があるため、システムの角度範囲が大きくなる。例示した構成において、ミラー５００は、図５Ａに示した光学的中立位置から２つの動作位置（図５Ｂに実線で示したような１つの動作位置と、図５Ｂに点線で示したような反対の動作位置）のどちらにも駆動されることがある。それぞれのアドレス電極５１６、５２２によって、ミラー５００を動作位置に駆動する静電力がかけられる。復帰電極５１８によって光学的中立位置への復帰が容易になる。図５Ｂに示した実施形態において、アドレス電極５１６および５２２は、半導体基板５１２内にあるＣＭＯＳ回路によって制御される。復帰電極５１８と接地電極５０８は、適切な制御装置（図示せず）によってＣＭＯＳ回路の外部で制御されてもよい。一実施形態において、接地電極５０８は、反射要素（例えば、ミラー５００）に取り付けられて基板５１２に電気結合され、その結果、接地電極５０８が、電子回路を選択的に動作させるように構成される。代替として、復帰電極５１８がＣＭＯＳで制御されてもよい。ミラー５００を静止位置すなわち光学的中立位置に復帰させるために、復帰電極５１８によって静電斥力が生成される。この斥力は、アドレス電極５１６、５２２によって生成された力に打ち勝つのに十分なものである。
【００２６】
図５Ａに示したような静止位置すなわち光学中立位置において、接地電極５０８、アドレス電極５１６、５２２、および復帰電極５１８の電位は、ミラー５００を静止したままとするのに十分な電位である。例として、接地電極５０８の電位（Ｖg）、アドレス電極５１６、５２２の電位（Ｖe1とＶe2）、および復帰電極５１８の電位（Ｖr）はすべてゼロである。
【００２７】
図５Ｂに示したようにミラー５００を第１の動作位置に傾けるために、アドレス電極５１６または５２２にバイアス電圧（Ｖe1＝＋）が印加される。印加されるバイアス電圧は、可撓部材アセンブリ５１０および関連したミラー５００を撓ませるのに十分な静電引力を作成するのに十分なものである。撓んでいる間、復帰電極５１８および／または接地電極５０８にバイアスをかけて撓みを容易にすることができると考えられる。例えば、必要に応じて、可撓部材アセンブリ５１０の静電引力は、接地電極５０８における適切なバイアス電圧（Ｖg＝−）によって強化される。
【００２８】
図５Ｃに示したような光学的中立位置に復帰させるために、復帰電極５１８（Ｖr＝＋）に、接地電極５０８による負電位バイアス電圧（Ｖg＝−）を打ち消す正電圧を導入することができる。アドレス電極５１６、５２２に導入するバイアス電圧をゼロ（Ｖe1＝０）に下げ、可撓部材アセンブリ５１０を光学的中立位置に引き寄せることができる。
【００２９】
ＣＭＯＳ構造と関係のない復帰電極５１８を使用することにより、高電圧復帰方法が可能になる。本明細書で使用されるとき、用語「高電圧」は、広義には、ＣＭＯＳ構造によって実現できる電圧よりも高い電圧として定義される。高電圧は、回路と構成に適した±１００Ｖなどの値の高さでよいと考えられる。
【００３０】
図６Ａ、図６Ｂ、図６Ｃおよび図６Ｄに、高電圧復帰を利用する第３の実施形態を示す。可撓部材アセンブリ６１０は、ミラー６００、支持ポスト６０２、下側支持体６０４、直立部材６０６、および接地電極６０８を含む。可撓部材アセンブリ６１０は、半導体基板６１２に支持されている。アドレス電極６１６も半導体基板６１２に支持されている。光透過基板６１４は、可撓部材アセンブリ６１０と離間しているが重なった関係である。復帰電極６１８は、接地電極６０８（Ｖg）と復帰電極６１８が、ＣＭＯＳ電圧の制約に制限されず、むしろマイクロミラーや他の可撓部材のアレイ全体に導入される全般のオフセット電圧の一部になるように半導体基板６１２によって支持される。したがって、接地電極６０８（Ｖg）と復帰電極６１８（Ｖr）の間に印加される電圧は、高速ミラー復帰を可能にするのに十分な高さでよい。電圧は、回路と構成に適した±１００Ｖなどの値の高さでよいと考えられる。
【００３１】
代表的な操作順序において、図６Ａ、図６Ｂおよび図６Ｃに示したように、接地電極６０８、アドレス電極６１６および復帰電極６１８の初期電位は、ミラー６００を静止位置すなわち光学中立位置に維持するのに十分なものである。図６Ａに示したように、接地電極６０８の電位（Ｖg）、アドレス電極６１６の電位（Ｖe1）および復帰電極６１８の電位（Ｖr）はすべてゼロである。
【００３２】
ミラー６００を図６Ｂに示したような動作位置に傾けるために、アドレス電極６１６にバイアス電圧（Ｖe1＝＋）が印加される。撓んでいる間、必要または要求に応じて、接地電極６０８と復帰電極６１８の電圧をバイアスして、動作位置への撓みを容易にすることができると考えられる。要求に応じて、接地電極６０８を介した適切なバイアス電圧（Ｖg＝−）によって、可撓部材アセンブリ６１０の静電引力を強化することができる。
【００３３】
図６Ｃに示したようにミラー６００を光学的中立位置に復帰させるために、接地電極６０８に印加するバイアス電圧を負のままにして（Ｖg＝−）、アドレス電極６１６へのバイアス電圧を中断し（Ｖe1＝０）、復帰電極６１８にバイアス電圧を印加してもよい（Ｖr＝＋）。接地電極６０８に印加されるこの負のバイアス電圧は、可撓部材アセンブリ６１０の静電力を強化する。また、特定の状況において、接地電極６０８に印加されるバイアス電圧は中立でもよいと考えられる。
【００３４】
ミラー６００が光学的中立位置に戻った後で、図６Ｄに示したように、復帰電極６１８のバイアス電圧を中止してもよい（Ｖr＝０）。接地電極６０８のバイアス電圧は、必要に応じて、図６Ｄに示したように継続されてもよく中断されてもよい。
【００３５】
本明細書に開示したような復帰電極は、可撓部材を有する様々な微小電気機械装置と共に使用することができる。撓む場所は、前述のように中心部でよい。また、撓む場所は、関連した微小電気機械装置の設計に応じて、ずらされてもよい。例えば、マイクロミラー組立体において、装置は、サイドヒンジマウントを使用することができる。
【００３６】
図７Ａ、図７Ｂおよび図７Ｃに、サイドヒンジマウントを備えたマイクロミラーを示す第４の代替実施形態を示す。マイクロミラーは、マイクロミラーアレイの１つの要素であり、ヒンジ軸に対して９０°の断面で示される。ミラー７００は、適切なねじりヒンジ（図示せず）によって支持ポスト７０２に取り付けられている。支持ポスト７０２は、直立部材７０６と下側支持体７０４を介して接地電極７０８と電気伝達可能である。要するに、ミラー７００、支持ポスト７０２、直立部材７０６、下側支持体７０４、およびヒンジ（図示せず）が、可撓部材アセンブリ７１０を構成している。可撓部材アセンブリ７１０は、基板７１２によって支持される。アドレス電極７１６も基板７１２に支持される。光透過基板７１４は、可撓部材７１０と基板７１２に対して離間しているが重なる関係である。復帰電極７１８は、光透過基板７１４の下側面７２０に支持されている。復帰電極７１８は、前述のような光透過材料で作成されてもよい。復帰電極７１８は、要求または必要に応じて、光透過性基板７１４の下側面７２０のすべてまたは一部分を覆う任意の適切な構成を有することができる。図７Ａに示した復帰状態または光学的中立位置において、アドレス電極７１６の電位（Ｖe1）、接地電極７０８の電位（Ｖg）、および復帰電極７１８の電位はすべてゼロである。
【００３７】
ミラー７００を図７Ｂに示した動作位置に傾けるかまたは撓ませるために、アドレス電極７１６にバイアス電圧が印加される（Ｖe1＝＋）。印加されるバイアス電圧は、ミラー７００を撓ませるのに十分な静電力を発生させるものであり、復帰が要求されるまで維持される。撓みを容易にするために、接地電極７１８にバイアス電圧を印加することによって（Ｖg＝−）、可撓部材アセンブリ７１０に加わる静電引力を強化することができる。
【００３８】
図７Ｃに、静止位置すなわち光学中立位置への復帰を示す。復帰させるために、復帰電極７１８と接地電極７０８の間に電位を確立することができる。図７Ｃに示したように、接地電極７０８（Ｖg）のバイアス電圧が負のままである一方、バイアス電圧（Ｖr）が正になり、その絶対値がマイクロミラー７００を光学的中立または静止位置に戻すのに十分であるように、復帰電極７１８がバイアスされる。迅速な復帰をさらに容易にするために、アドレス電極７１６による電圧をゼロに下げることができる（Ｖe1＝０）。
【００３９】
また、本明細書に開示した復帰電極は、可撓部材が光透過基板によって支持された構成で使用されてもよいと考えられる。さらにこれを例示するために、図８Ａ、図８Ｂおよび図８Ｃに、マイクロミラー装置の第５の実施形態を示す。可撓部材アセンブリ８１０が、光透過性基板８１４上に支持される。光透過性基板８１４は、適切なＣＭＯＳ構造を有する適切な半導体基板８１２と重なる関係にある。可撓部材アセンブリ８１０は、半導体基板８１２と光透過性基板８１４の間に画定された領域内で静止位置から少なくとも１つの動作位置に移動することができる。
【００４０】
図８Ａ、図８Ｂおよび図８Ｃに示したような可撓部材アセンブリ８１０は、適切なねじりヒンジ（図示せず）によって支持ポスト８０２に取り付けられたミラー８００を含む。可撓部材アセンブリ８１０は、接地電極８０８と電気的に接触している。図８Ａ、図８Ｂおよび図８Ｃに示したように、接地電極８０８は、光透過基板８１４の下側面８２０にパターン形成されるかまたは組み込まれる。また、接地電極８０８は、任意の適切な方法によって下側面８２０に取り付け可能であると考えられる。また、復帰電極８１８は、光透過基板８１４の下側面８２０にパターン形成されるか、組み込まれるか、または取り付けられる。復帰電極８１８は光透過材料からなる。接地電極８０８は、適用可能なものとして本明細書で列挙された光透過材料を含むがこれに限定されない任意の適切な材料からなることができる。接地電極８０８と復帰電極８１８は、互いに独立に動作し、両方とも半導体基板８１２に見られるＣＭＯＳ構造から独立している。アドレス電極８１６は、半導体基板８１２内に位置決めされる。一般に、アドレス電極８１６はＣＭＯＳ構造内で機能する。
【００４１】
ミラー８００を備えた可撓部材アセンブリ８１０は、復帰電極８１８と接地電極８０８間の電圧バイアスが相殺されたときに静止位置すなわち光学中立位置になる。復帰電極８１８のバイアス電圧を中断し、同時に静電引力を生成するのに十分なバイアス電圧をアドレス電極８１６に導入すると、可撓部材アセンブリ８１０が、図８Ｂに示したような傾いた状態または動作位置に駆動される。開始位置への復帰は、アドレス電極８１６の電圧バイアスを中止しかつ復帰電極８１８に電位を導入することによって実現することができる。この状態を図８Ｃに示す。
【００４２】
図８Ａに示したように、静止位置すなわち光学中立位置において、復帰電極８１８のバイアス電圧（Ｖr＝＋）は、接地電極８０８（Ｖg＝−）のバイアス電圧と釣り合う、即ち相殺する。それぞれのバイアス電圧の絶対値は、任意の適切な値でよい。一般に、接地電極８０８と復帰電極８１８のバイアス電圧の絶対値は、アドレス電極８１６のバイアス電圧の絶対値より大きくなる。接地電極８０８と復帰電極８１８は、−１００Ｖ〜１００Ｖのバイアス電圧値を実現すると考えられる。
【００４３】
可撓部材アセンブリ８１０は、要求または必要に応じた長さで動作位置に留まることができる。静止位置すなわち動作的中立位置への復帰が必要なときは、図８Ｃに示したようにアドレス電極８１６のバイアス電圧を断ち（Ｖe1＝０）、復帰電極８１８のバイアス電圧を回復させる（Ｖr＝＋）ことによって復帰を実現することができる。
【００４４】
光透過性基板８１４上の接地電極８０８、復帰電極８１８および関連した可撓部材アセンブリ８１０の位置によって、標準のＣＭＯＳプロセス（ＳＲＡＭと類似）を、可撓部材アセンブリ８１０の下の領域即ち可撓部材アセンブリ８１０によって覆われた領域の半導体基板８１２上に施すことができる。基板８１４上に可撓部材アセンブリ８１０などの微小電気機械システムを集積化することによって、半導体基板８１２上のＣＭＯＳ構造の形成と位置決めがよりフレキシブルになる。
【００４５】
本明細書に開示されているような復帰電極を備えた微小電気機械装置は、様々な用途に使用することができる。１つの非限定的な例は、空間光変調器である。空間光変調器は、マイクロミラーや他の適切な可撓デジタル光装置要素が適切なアレイで配列された、本明細書に開示されているような複数のＭＥＭＳ装置を含むことができると考えられる。光透過層と半導体基板は、可撓部材が動作する密閉チャンバまたは空洞を協働して画定することができる。一般に、密閉チャンバまたは空洞は、可撓部材の動作を容易にするために任意の適切な流体または気体材料を収容することができる。流体を使用する場合、選択される流体は、可撓部材の機能や光反射率などを高めるための適切な特性を有すると考えられる。密閉チャンバまたは空洞には、一般に様々な誘電流体、特に誘電泳動流体を導入することができると考えられる。
【００４６】
空間光変調器は、本明細書で規定されるような光透過基板、光透過基板から離間した半導体基板、光透過基板と半導体基板の間に位置決めされた可撓部材からなる。可撓部材は、半導体基板と光透過基板の間に位置決めされ、これらの一方によって支持された適切に構成されたマイクロミラーでよい。可撓部材は、半導体基板上に配置された少なくとも１つのアドレス電極に静電気的に引き寄せられるときに、静止位置すなわち光学中立位置から少なくとも１つの動作位置に撓むように構成される。空間光変調器は、また、可撓部材を静止位置すなわち光学中立位置に復帰させるために、可撓部材上で動作可能な少なくとも１つの復帰電極を有する。
【００４７】
空間光変調器は、様々な表示装置と共に使用することができる。図９に、そのような１つの装置を示す。図９は、本明細書に示したような改善されたマイクロミラー装置を使用する画像投写システム９００の概略図である。図９において、光源９０４からの光は、レンズ９０６によってマイクロミラー装置９０２に集束される。単一のレンズ９０６として示したが、レンズ９０６は、一般に、複数のレンズの集合、積分器および複数のミラーであり、これらが一緒に、光源９０４からの光を集束しマイクロミラー装置９０２の表面に導く。制御装置９１４からの画像データと制御信号は、各マイクロミラーと関連付けられた適切なＳＲＡＭセル、ＤＲＡＭセルなどに書き込まれる。これらの関連したセル内のデータによって、ミラーのうちのいくつかがオン位置に回転される。マイクロミラー装置９０２上のオフ位置即ち静止位置に回転されたミラーは、光を光トラップ９０８内に反射させるかまたは映写レンズ９１０から外れるように反射し、オン位置に回転されたミラーは、光を映写レンズ９１０に反射させる。この映写レンズは、単純化のために単一レンズとして示されている。映写レンズ９１０は、マイクロミラー装置９０２によって変調された光を単一の画像平面または画面９１２上に集束させる。
【００４８】
マイクロミラー装置９０２は、本明細書の開示に従って構成することができ、広義には、光透過基板、半導体基板、およびこれらの一方によって支持された少なくとも１つのマイクロミラーを含む。またマイクロミラー装置９０２は、本明細書に開示したような少なくとも１つのアドレス電極と少なくとも１つの復帰電極を含むことができる。
【００４９】
本明細書に開示した装置は、復帰電極を備えた微小電気機械装置を構成するために、本明細書で述べたように製造することができる。適切なスペーサ層とパターン形成プロセスを使用して、図１０の参照番号１０１０のように、アドレス回路が画定された適切な半導体基板上にヒンジ支持ポストやアドレス電極支持ポストなどの適切な構造を画定することができる。完成した微小電気機械装置内の復帰電極の場所によって、半導体基板が既に画定された復帰電極を有することもでき、復帰電極が、（参照番号１０１２のように）半導体基板上の領域か参照番号１０１４のように半導体基板から離れた領域に形成されてもよい。
【００５０】
マイクロミラー装置において、様々な方法とプロセスによってマイクロミラーの様々な要素を順次形成することができると考えられる。復帰電極を半導体基板上に配置する場合は、同じ製造手順の一部として復帰電極を形成することができると考えられる。復帰電極を光透過性基板上に配置する場合は、１０１４のように、プロセスが半導体基板から離れたスペーサ領域内に復帰電極領域の適切なパターン形成と付着を含むと考えられる。代替として、適切なパターン形成およびエッチングプロセスを含む適切な付着手順によって、光透過基板上に復帰電極を形成することができる。１０１６でマイクロミラー構造を形成した後に、１０１８で復帰電極が関連付けられた光透過性基板層を形成することができる。
【００５１】
マイクロミラー構成手順の単純化した概要において、アドレス電極支持ポスト、ヒンジ支持ポスト、および任意の構成の１つの復帰電極などの構造を画定するために、第１のスペーサ層を形成し、パターン形成し、エッチングすることができると考えられる。ヒンジをヒンジ支持ポストに接続するためにヒンジ要素を適切なスペーサ層に形成することができる。同様に、アドレス電極をアドレス電極支持体上に形成することができる。
【００５２】
ミラー要素を形成するために、前に画定した構造との重なる関係で第２のスペーサ層をパターン形成することができる。スペーサ層は、少なくとも１つのヒンジ要素と少なくとも１つのミラー要素との間の接続を画定するようにパターン形成することができる。
【００５３】
犠牲層を適切に除去すると共に、ミラーアセンブリと半導体基板との気密でかつ重なった関係で光透過性基板を形成することができる。半導体基板上に画定されない場合は、復帰電極がアドレス電極と独立に動作し、必要に応じてアドレス電極よりも高いバイアス電圧を生成できるように、少なくとも１つの復帰電極を形成して光透過基板と関連付けることができる。
【００５４】
実施形態を、現在最も実際的でかつ好ましい実施形態と考えられる事柄に関連して説明してきたが、本発明は、開示した実施形態に限定されず、逆に添付の特許請求の範囲の精神と範囲に含まれる様々な修正および等価構成を対象とするように意図され、その範囲は、そのような法の下で認められるすべての修正および等価構成を包含するように最も広い解釈が与えられるべきであることを理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１Ａ】マイクロミラーのアレイを含むデジタル光変調器の実施形態の平面図である。
【図１Ｂ】マイクロミラーと共に使用するのに適した１つのヒンジ構造の詳細な図である。
【図１Ｃ】サイドヒンジ構造を有するマイクロミラーのアレイを含むデジタル光変調器の実施形態の平面図である。
【図２】サイドヒンジ構造を有するマイクロミラー装置の実施形態の斜視図である。
【図３】デジタルマイクロミラー画素の実施形態の分解図である。
【図４Ａ】静止位置にあるデジタルマイクロミラーアレイの１つのマイクロミラーを、ヒンジ軸に対して９０°で切断した断面図である。
【図４Ｂ】撓み位置または動作位置に駆動された図４Ａのデジタルマイクロミラーの図である。
【図４Ｃ】復帰モードにある図４Ａのデジタルマイクロミラーの図である。
【図５Ａ】静止位置にあるマイクロミラーアレイの第２の実施形態において、１つのマイクロミラーをヒンジ軸に対して９０°で切断した断面図である。
【図５Ｂ】撓み位置または動作位置に駆動された図５Ａのデジタルマイクロミラーの図である。
【図５Ｃ】復帰モードにある図５Ａのデジタルマイクロミラーの図である。
【図６Ａ】静止位置にあるマイクロミラーアレイの第３の実施形態において、１つのマイクロミラーをヒンジ軸に対して９０°で切断した断面図である。
【図６Ｂ】撓み位置または動作位置に駆動された図６Ａのデジタルマイクロミラーの図である。
【図６Ｃ】高電圧電極復帰を示す図６Ａのデジタルマイクロミラーの図である。
【図６Ｄ】復帰モードにある図６Ａのデジタルマイクロミラーの図である。
【図７Ａ】静止位置にあるマイクロミラーアレイの第４の実施形態において、サイドヒンジを有するマイクロミラーをヒンジ軸に対して９０°で切断した断面図である。
【図７Ｂ】撓み位置または動作位置に駆動された図７Ａのデジタルマイクロミラーの図である。
【図７Ｃ】復帰モードにある図７Ａのデジタルマイクロミラーの図である。
【図８Ａ】静止位置にあるサイドヒンジを有するマイクロミラーを、ヒンジ軸に対して９０°に切断した断面図である。
【図８Ｂ】撓み位置または動作位置に駆動された図８Ａのデジタルマイクロミラーの図である。
【図８Ｃ】復帰モードにある図８Ａのデジタルマイクロミラーの図である。
【図９】本明細書に示したようなデジタルマイクロミラーを利用する表示装置の概略図である。
【図１０】復帰電極を有する微小機械装置を作成する方法の実施形態を概略的に示すプロセス図である。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図６Ｄ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図８Ｃ】
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【図９】
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【図１０】
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【国際調査報告】
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