專利名稱：具有獨立式彈性端和分布式地址電極的數(shù)字微反射鏡器件的制作方法
具有3lfc^彈性端和分布式Wl:電極的數(shù)^m反射鏡器件技術領域oooi本發(fā)明一般涉及圖像顯示系統(tǒng)，且更具體地涉及具有獨立式彈性 端和分布式地址電極的數(shù)字微反射鏡器件。
背景技術：
0002空間光調(diào)制器能夠用于光通信和/或投影顯示系統(tǒng)。在空間光調(diào) 制器用于投影顯示系統(tǒng)的情況下，這種空間光調(diào)制器通常能夠從媒體源 比如從HDTV、 DVD和DVI投影圖像細節(jié)。 一些傳統(tǒng)的空間光調(diào)制器典型 地包括能夠在一個傾斜光線或者主光線方向接收光信號或光束的像素元 件陣列。典型地，每個這樣的像素元件包括整體式集成微型機電系統(tǒng)(MEMS)超結構單元，其由反射鏡、梁架層或者梁架一鉸鏈層以及金 屬3層組成。梁架層和金屬3層中的各種組件相配合，以操控反射鏡部分， 用于光的反射和圖像的產(chǎn)生。希望反射鏡關于金屬3層具有同心性，以使 得微反射鏡元件適當可靠地運行。發(fā)明內(nèi)容0003根據(jù)本發(fā)明的一種實施方案，微反射鏡元件包括第一地址部分、 第二地址部分和一個或者更多個地址通孔。第一地址部分包括分布在微 反射鏡元件的第一層中的多個地址焊盤。微反射鏡元件具有第一側和第 二側，并且多個地址焊盤中的至少兩個被分布在第一側上。第二地址部 分包括分布在微反射鏡元件的第二層中的多個地址電極。 一個或更多個 地址通孔可操作用于將第一地址部分導電地耦連至第二地址部分，用于 從第一地址部分向第二地址部分傳送地址電壓。第一地址部分的地址焊 盤和第二地址部分的地址電極的分布促使第二地址部分提供的靜電力大 于第一地址部分提供的靜電力。0004依賴于所實現(xiàn)的具體特性，本發(fā)明特定的實施方案可以表現(xiàn)成下面技術優(yōu)點中一些或者全部，或者不表現(xiàn)出下面的技術優(yōu)點。技術優(yōu) 點可以是，金屬相對于像素元件各層的地址部分和偏置部分的獨特分布。例如，優(yōu)點可以是，與像素元件的金屬3層的偏置部分和地址部分相關的 金屬可以遍及金屬層更加均勻地分布。結果可以獲得更平的反射鏡。作 為另一個示例，與梁架層的地址部分相關的金屬可以被增加，以在梁架 層中獲得更寬的地址電極》所得到的構造在各自層所產(chǎn)生的靜電力的作 用下發(fā)生移動。由此，所述fe造可操作用以顯著地降低像素元件對微反 射鏡元件的反射鏡和第一層之間的平移偏差(translations misalignment) 的敏感性。因此，另外的優(yōu)點可以是，即使在光誘導過程導致各層的平 移偏差的情況下，像素元件也可以表現(xiàn)出改進的性能。0005另外的優(yōu)點可以是，梁架層中的一個或更多個彈性端可以被安 置在比傳統(tǒng)的像素設計中距離鉸鏈更遠的位置。另一個優(yōu)點可以是一種 構造，其增加了像素元件的層之間的垂直間隙，并且降低了所得到的DMD 像素元件的靜電敏感性。還存在其他的優(yōu)點，可以包括更平的反射鏡表 面狀況，降低的光損耗以及所顯示圖像的增加的亮度。0006對于本領域的技術人員，通過下面的附圖、說明書和權利要求 書，其他的技術優(yōu)點將是顯然明顯的。此外，雖然在上面列舉了具體的 優(yōu)點，但是不同的實施方案可以包括所列舉優(yōu)點的一些或者全部，或者 不包括所列舉的優(yōu)點。


0007圖l是一部分顯示系統(tǒng)的一種實施方案的方框圖；0008圖2說明了傳統(tǒng)的數(shù)字微反射鏡器件或數(shù)字微鏡器件(DMD)像 素元件的示例構造；0009圖3A說明了傳統(tǒng)的數(shù)字微反射鏡器件(DMD)像素元件的另一 種構造；0010圖3B和3C分別大體示出圖3A中傳統(tǒng)的數(shù)字微反射鏡器件像素元 件被分成下層和中間層的組件的隔離頂視圖；0011圖4A根據(jù)本發(fā)明的實施方案，說明了數(shù)字微反射鏡器件像素元 件400;0012圖4B和4C分別示出,4A的數(shù)字微反射鏡器件像素元件被分成下 層和中間層的組件的隔離頂視圖。
具體實施方式
0013本發(fā)明開發(fā)了的一種新型光系統(tǒng)和方法，其在一些實施方案中 改進了DMD像素元件的性^、可靠性和光學效率。根據(jù)本發(fā)明特定的實 施方案，像素元件包括下層i "金屬3"層、中間層或"梁架一鉸鏈"層 和反射鏡層。在特定的實施方案中，增加了與梁架一鉸鏈層的地址部分 相關的金屬量，而減少了與金屬3層的地址部分相關的金屬量。所描述的 各個層中金屬的分布導致在各層所產(chǎn)生靜電力的作用下的移動(shift)。 特別地，由金屬3層提供的靜電力的作用被減小，而由梁架一鉸鏈層提供 的靜電力的作用被增加。因為由鉸鏈層提供的靜電力對反射鏡和鉸鏈層 之間的偏差不敏感，所以所產(chǎn)生的DMD像素元件對于平移偏差的敏感性 被降低了，并且即使在光誘導過程導致各層的平移偏差的情況下，DMD 像素元件也可以表現(xiàn)出改進的性能。0014圖1是一部分顯示系統(tǒng)10的一種實施方案的方框圖。在這個示例 中，顯示系統(tǒng)10包括能夠產(chǎn)生照射光束14的光源模塊12。光束14是從光 源模塊12被引導到調(diào)制器16。調(diào)制器16可以包括能夠使所接收光束中的 至少一些沿投影光路18選擇性地傳送的任何器件。在不同的實施方案中， 調(diào)制器16可以包括空間光調(diào)制器，比如，液晶顯示器、發(fā)光二極管調(diào)制 器、或者硅上液晶顯示器。然而在所說明的實施方案中，調(diào)制器16包括 數(shù)字微反射鏡器件(DMD)。0015如下面將詳細描述的，DMD是微機電器件，其包括幾十萬個傾 斜數(shù)字微反射鏡的陣列。在平直狀態(tài)下，每個微反射鏡可以基本平行于 投影透鏡24。例如，微反射鏡可以從水平狀態(tài)以正的或者負的角度傾斜， 這些角度對應于"開"狀態(tài)和"關"狀態(tài)。出于論述目的，反射鏡可以 傾斜的角度將從投影路徑18起計算，并可以被指定為e 。在特定實施方 案中，微反射鏡可以從+10度到一10度傾斜。在其他實施方案中，微反射 鏡可以從+12度到一12度傾斜。為了允許微反射鏡傾斜，每個微反射鏡被 附連到裝在支撐柱上的一個或更多個鉸鏈上，并且所述鉸鏈通過下面的控制l乜路上方的空間間隙隔開?？刂齐娐分辽俨糠值鼗趶目刂颇K22接收的圖像數(shù)據(jù)20，為各個層提供所需的電壓。在不同的實施方案中， 調(diào)制器16能夠為所接收的每個色彩產(chǎn)生不同的層次或色調(diào)。0016靜電力促使每個微反射鏡選擇性地傾斜。微反射鏡陣列上的入 射照明光被"開的"微反射鏡沿投影路徑18反射，由投影透鏡24接收。 此外，照射光朿14被"關的"微反射鏡反射，并且在關狀態(tài)光路26上被 引導朝向光收集器(lightdump) 28。"開"/ "關"反射鏡(例如，亮和 暗反射鏡)的模式形成了由投影透鏡24所投影的圖像。如本文中所使用 的，術語"微反射鏡"和"像素"互換使用。0017光源模塊12包括一個或更多個燈，或者能夠產(chǎn)生和聚焦照射光 束的其他光源。盡管顯示系統(tǒng)10被描述和說明為包括單個光源模塊12， 但是通常可以認識到，顯示系統(tǒng)10可以包括任何合適數(shù)量的適于產(chǎn)生用 以傳送到調(diào)制器16的光束的光源模塊。0018在特定的實施方案中，光源模塊12被安放成使得光束14以2 0的 照射角對準調(diào)制器16 (在這里，e等于微反射鏡的傾斜角度)。例如， 當微反射鏡從大約+10度到+12度("開")到大約一10度到一12度("關") 傾斜時，光束14可以從光源模塊12對準到調(diào)制器16，其中光源模塊12以 與投影路徑18成大約+20度到+24度的角度安放。從而，當微反射鏡處于 水平狀態(tài)或者未傾斜位置的時候，光束14可以以相對于微反射鏡的法線 成大約+20度到+24度的角度照到調(diào)制器16。0019關狀態(tài)光路26是處于約等于4 9的負角度。因此，當處于"關" 狀態(tài)，微反射鏡以大約一10度到一12度安放時，光束14以和投影路徑18 成大約一40度到一48度的角度反射。0020如上面所論述的，顯示系統(tǒng)10包括控制模塊22，其接收并轉送 圖像數(shù)據(jù)20到調(diào)制器16，以實現(xiàn)調(diào)制器16中微反射鏡的傾斜。特別地， 控制模塊22可以轉送圖像數(shù)據(jù)20，該數(shù)據(jù)確定調(diào)制器16的微反射鏡的 適當傾斜。例如，控制模塊22可以發(fā)送圖像數(shù)據(jù)20到調(diào)制器16，該數(shù) 據(jù)表示調(diào)制器16的微反射鏡應該被安置在"開"狀態(tài)。從而，微反射鏡 可以安放在從投影路徑18算起大約+10度到+12度的傾斜角?？商娲兀?控制模塊22可以發(fā)送圖像數(shù)據(jù)20到調(diào)制器16，該數(shù)據(jù)表示微反射鏡應該被安放在"關"狀態(tài)。這樣，微反射鏡可以安放在從投影路徑18算起大約一10到一12度的傾斜角。0021圖2說明了傳統(tǒng)DMD像素元件200的示例構造。如上面關于圖l 的調(diào)制器16所論述的，DMD200可以包括一個幾十萬傾斜數(shù)字微反射鏡的 陣列。各微反射鏡可以是在單獨可尋址的DMD像素元件240上。盡管 DMD200包括許多這樣的DMD像素元件240，但出于說明的目的，在圖2 屮只顯示了兩個DMD像素元件240 。0022每個DMD像素元件240通?？梢园ㄔ诨パa金屬氧化物半導體 ("CMOS")襯底201之上整體制造的超結構單元。在特定的實施方案 中，CMOS襯底201包括可操作用來操控DMD像素元件240的控制電路的 組件部分。例如，CMOS襯底201可以包括SRAM單元或者其他類似結構， 用于執(zhí)行DMD像素元件240的操作。每個DMD像素元件240通?？梢园?反射鏡部分、鉸鏈部分和地址部分。0023在所說明實施方案中的DMD像素元件240的反射鏡部分使用反射 材料比如鋁或者其他材料來反射入射光，以通過投影透鏡24而產(chǎn)生圖像。 在一些實施方案中，反射材料可以是微反射鏡204。在特定的實施方案中， 微反射鏡204的大小可以為大約13.7微米，并且在相鄰的微反射鏡之間有 大約l微米的間隙。然而，所描述的尺寸僅為微反射鏡204的一種示例構 造。通?？梢哉J識到，在其他的實施方案中，每個微反射鏡204可以小于 或者大于上面所描述的示例。例如，在特定的實施方案中，每個微反射 鏡的大小可以小于13微米。在其他的實施方案中，每個微反射鏡的大小 可以為大約17微米。0024在所說明的實施方案中，DMD像素元件240的鉸鏈部分包括與梁 架224安裝在一起的一個或更多個鉸鏈216，所述梁架224由鉸柱或者鉸鏈 通孔208支撐。鉸鏈216可以由鋁、鈦、鎢、鋁合金比如AlTiO，或者適合 于支撐和操控微反射鏡204的其他材料制成。在操作中， 一個或更多個鉸 鏈216可以被用于傾斜每個微反射鏡204，這樣使得微反射鏡204可以在活 動的"開"狀態(tài)或者活動的"關"狀態(tài)之間交替。例如，以及上面關于 圖1所描述的，鉸鏈216可以操作用來從+10度到—10度傾斜微反射鏡204， 從而分別地使微反射鏡204在活動的"開"狀態(tài)狀況和活動的"關"狀態(tài)狀況之間交替。然而，在其他的示例性實施方案中，鉸鏈216可以操作用 來從+12度到一12度傾斜微反射鏡204，從而分別地使微反射鏡204在活動 的"開"狀態(tài)和活動的"關"狀態(tài)之間交替。0025微反射鏡204通常由反射鏡通孔202支撐在鉸鏈216上方。在所說 明的實施方案中，微反射鏡204被指定的移動范圍可以由軛206限定。因 此，微反射鏡204在正的或者負的方向傾斜，直到軛206 (耦連至鉸鏈216 或者與鉸鏈216相結合)接觸到偏置焊盤230的接觸點210。然而，盡管這 個示例包括軛206，用來將微反射鏡204的移動限定在希望的范圍，但是 通?？梢哉J識到其他的實施方案可以去除軛206。例如，通?？梢哉J識到， 微反射鏡204可以在正的或者負的方向傾斜，直到微反射鏡204接觸到反 射鏡光闌或者彈性端(關于圖3B — 3C更詳細地顯示和說明)。0026在所說明的實施方案中，DMD像素元件240的地址部分包括一 對地址焊盤212a、 212b以及地址電極214a、 214b。地址通孔213通?？?以將地址電極214a、 214b耦連至地址焊盤212a、 212b的一部分。當反 射鏡傾斜時，攜帶控制電壓或地址電壓的地址電極214a、 214b更加接近 于微反射鏡204?？刂齐妷夯虻刂冯妷旱母嗉毠?jié)將在下面描述。0027在所說明的實施方案中，地址焊盤212a、 212b和偏置焊盤230是 形成在導電層220 (有時也稱作金屬3層或者M3層)之內(nèi)。導電層220被 設置在用作絕緣體的氧化物層203之外。例如，氧化物層203可以使CMOS 襯底201與地址焊盤212a、 212b和偏置焊盤230至少部分地絕緣。作為另 一個示例，氧化物層203可以另外地或者可替代地操作，用以使地址電極 212a、 212b與偏置焊盤230至少部分地絕緣。0028在操作中，部分DMD像素元件240可以接收偏置電壓，該電壓至 少部分地促成了地址部分和微反射鏡204之間靜電力(例如，電壓差)的 產(chǎn)生，所述地址部分包括地址焊盤212和地址電極214。另外地或者可替 代地，偏置電壓可以促成DMD像素元件240的地址部分和軛206之間靜電 力的產(chǎn)生。例如，偏置電壓可以被施加到偏置焊盤230。偏置電壓可以從 偏置焊盤230通過鉸鏈通孔208、鉸鏈216、軛206和反射鏡通孔202導電地 傳送到微反射鏡204。在特定的實施方案中，偏置電壓包括穩(wěn)態(tài)電壓。也 就是說，當DMD200在工作的時候，施加于部分DMD像素元件240的偏置電壓基本上維持不變。在特定的實施方案中，偏置電壓是相當于大約26 伏特。然而，所描述的偏置電壓僅為可以用于操作DMD200的偏置電壓的 一個示例。通?？梢哉J識到，可以使用其他的偏置電壓，而不偏離本公 開的范圍。0029如上面所描述的，CMOS襯底201包括與DMD200相關的控制 電路?？刂齐娐房梢园q任何,件、軟件、固件或者它們的結合，其能 夠至少部分地促成地址部分.，(例'如，地址焊盤212和地址電極214)與微 反射鏡204、和/或地址部分與軛206之間靜電力的產(chǎn)生。與CMOS襯底 201相關的控制電路至少部分地基于從控制器或者處理器(圖1中以參考 數(shù)字22顯示)接收到的數(shù)據(jù)，使微反射鏡204在"開"和"關"狀態(tài)之 間選擇性地轉換。0030所說明的示例性實施方案包括彼此相鄰地設置的兩個微反射鏡 204。微反射鏡204a可以表示在活動的"開"狀態(tài)狀況下的微反射鏡。 相反地，微反射鏡204b可以表示在活動的"關"狀態(tài)狀況下的微反射鏡。 因此，與CMOS襯底201相關的控制電路，通過選擇性地在至少一個與 特定微反射鏡204相關的地址電極212a、 212b上施加地址電壓或控制電 壓，使微反射鏡204在"開"狀態(tài)和"關"狀態(tài)之間轉換。在特定的實 施方案中，控制電壓是相當于大約3伏特。因而，為了將微反射鏡204b 轉換到例如活動的"開"狀態(tài)狀況，控制電路從電極212a上去掉控制電 壓(例如，使電極212a從3伏特降低到0伏特)，并在電極212b上施 加控制電壓(例如，使電極212b從0伏特增加到3伏特)，同時微反射 鏡接收復位電壓。在這樣的活動期間，在軛206和地址電極212a之間可 以產(chǎn)生至少一部分的靜電力(或者電壓差)。類似地，在微反射鏡204a 和凸起的地址電極214a之間可以產(chǎn)生另一部分的靜電力。靜電力的結合 可以選擇性地產(chǎn)生扭力，其將微反射鏡204b轉換到活動的"開"狀態(tài)。 盡管上面所描述的是3伏特的控制電壓，但是3伏特的控制電壓僅為可 以選擇性地施加到地址電極212a、 212b上的控制電壓的一個示例。通常 可以認識到，可以使用其他的控制電壓，而不偏離本公開的范圍。0031通過將DMD200與合適的光源和投影光學系統(tǒng)相結合(關于圖 l上面所描述的)，微反射鏡240可以將入射光反射進入投影透鏡24的光瞌或者從其射出。因此，DMD像素元件240的"開"狀態(tài)呈現(xiàn)為亮的， 而DMD像素元件240的"關"狀態(tài)呈現(xiàn)為暗的。灰度級可以通過入射光 的二進制脈沖寬度調(diào)制來實現(xiàn)。色彩可以通過使用與一個、兩個或者三 個DMD200相結合的、固定的或者旋轉的濾色鏡來實現(xiàn)。0032圖3A—3C說明了另一個傳統(tǒng)的DMD像素元件300的附加細節(jié)。 盡管圖3A中所說明的已裝配DMD像素元件300與圖2的DMD像素元 件200具有不同的構造，但焉其可以以類似于DMD像素元件200的方式 工作。例如，類似于DMD像素元件200，圖3的DMD像素元件300包 括鉸鏈部分、地址部分和反射鏡部分。雖然鉸鏈部分、地址部分和反射 鏡部分內(nèi)的一些組件可以保持是相同的，但是各部分中其他組件的構造 可以稍微不同于上面關于圖2所描述的組件。例如，在所說明的實施方 案中，反射鏡部分包括微反射鏡304，其可以類似于或者不同于圖2的微 反射鏡204。0033鉸鏈部分包括由鉸柱支撐在每一側上的鉸鏈316。如關于圖3B 將更詳細描述的，六個偏置通孔308將彈性端326和鉸鏈316支撐在下 層360上面。偏置通孔308也可以操作用來轉送偏置電壓到鉸鏈316。微 反射鏡304被單個反射鏡通孔302支撐在鉸鏈316上面。反射鏡通孔302 除了提供對微反射鏡304的支撐之外，還可以將偏置電壓導電地傳送到 微反射鏡304。從而，以類似于上面所描述的方式，偏置電壓可以被施加 到偏置焊盤330。之后偏置電壓可以通過六個偏置通孔308被導電地傳送 到彈性端326和鉸鏈316。之后偏置電壓可以從鉸鏈316通過反射鏡通孔 302被進一步地傳送到微反射鏡304。0034DMD像素元件300的地址部分包括兩個地址焊盤312a、 312b， 它們每一個分別連接到凸起的地址電極314a、 314b。地址焊盤312a、 312b 和凸起的地址電極314a、 314b將分別關于圖3B、 3C更詳細地說明。如 圖3A中所說明的，地址通孔313在每個地址焊盤312a、 312b上面支撐 凸起的地址電極314a、 314b。除了支撐凸起的地址電極314a、 314b之夕卜， 地址通孔313還將控制電壓或地址電壓從地址焊盤312a、 312b轉送到凸 起的地址電極314a、 314b。以類似于上面參照圖2所描述的方式，地址 焊盤312a、 312b可以與控制電路相聯(lián)系，比如SRAM單元或類似物，其選擇性地將控制電壓或地址電壓施加到兩個地址焊盤312a、 312b中的一 個，以在微反射鏡304和凸起的地址電極314a、 314b之間產(chǎn)生靜電力。 類似的靜電力也可以在微反射鏡304和地址焊盤312a、 312b之間產(chǎn)生。0035所允許的微反射鏡304的移動范圍可以山彈性端326限定。在 DMD像素元件300的工作期間，彈性端326為微反射鏡304提供落點。 例如，當微反射鏡304朝凸起的地址電極314a和地址焊盤312a的方向 傾斜吋，靠近這些地址元件安放的一個或更多個彈性端326可以作為微 反射鏡304的落點。相反地，當微反射鏡304朝凸起的地址電極314b和 地址焊盤312b的方向傾斜吋，靠近這些地址元件安放的一個或更多個彈 性端326可以作為微反射鏡304的落點。因此，微反射鏡304可以朝正 的或者負的方向傾斜，直到微反射鏡304接觸到一個或更多個彈性端326。0036圖3B和3C分別說明了圖3A中傳統(tǒng)的DMD像素元件300被 分成下層360和上層380時的組件的隔離頂視圖。盡管在本說明書中使 用了術語"層"，但是可以認識到下層360的組件部分不是必須處于相 同的平面中。特別地，圖3B說明了DMD像素元件300的下層360的隔 離頂視圖，下層360也可以被稱作金屬3或者M3層。DMD像素元件300 被構造為基本正方形的形狀。從而，下層360的組件也被構造為基本正 方形的形狀。存在兩個偏置焊盤330a和330b，其由延伸基本越過下層 360寬度的支臂365相耦連。偏置焊盤330包括區(qū)域308以施加偏置電壓， 區(qū)域308確定了形成偏置通孔308 (圖3A中顯示)的近似位置。每個偏 置焊盤330包括三個區(qū)域309以形成三個偏置通孔308。偏置焊盤330a、 330b總共包括六個區(qū)域309，用于形成六個偏置通孔308。0037下層360還包括被支臂365分開的兩個地址焊盤312a和312b。 地址焊盤312a、 312b包括區(qū)域315以施加控制電壓，區(qū)域315確定形成 地址通孔313 (圖3A中顯示)的近似位置。每個地址焊盤312包括兩個 區(qū)域315，用于形成兩個地址通孔313。因此，地址焊盤312a、 312b總 共包括四個區(qū)域315，用于形成四個地址通孔313。0038當DMD像素元件300被彼此相鄰地安放時，偏置電壓可以通過 偏置部分332a、 332b在相鄰的DMD像素元件300之間被轉送。例如， 第一 DMD像素元件的偏置部分332a可以被電氣耦連至第二 DMD像素元件的偏置部分332b。在單個DMD像素元件中，偏置信號流動路徑通 常可以存在于這樣的偏置部分332a、 332b之間。例如，參考圖3B，偏置 信號流動路徑可以從偏置部分332a通過偏置焊盤330a、支臂365和偏置 焊盤330b流向偏置部分332b，反之亦然。主偏置信號流動路徑通?？梢?是偏置部分332a、 332之間最短的電通道。0039圖3C說明了圖3C的DMD像素元件300的屮間層380的隔離 頂視圖，中間層380也可被稱作梁架/鉸鏈層或者"梁架一鉸鏈"層。盡 管在本說明書中使用了術語"層"，但是可以認識到中間層380的組件 部分不是必須處于相同的平面屮。如圖3A中所說明的，中間層380的大 小和形狀通常與下層360的大小和形狀相對應。0040中間層380包括四個彈性端326，兩個梁架324a、 324b， 一個 鉸鏈316和兩個地址電極314a、 314b。第一梁架324a被設置為最接近中 間層380的第一轉角382，而第二梁架324b被設置為最接近中間層380 的第二轉角384。如所說明的，鉸鏈316延伸基本越過中間層380的寬度。 為了將下層360的偏置焊盤330與梁架324相耦連，每個梁架324a、 324b 包括區(qū)域311,區(qū)域311確定形成偏置通孔308 (圖3A中所顯示)的近 似位置。因此，在需要三個偏置通孔308用以支撐每個梁架324a、 324b 的情況下，每個梁架324a、 324b包括三個區(qū)域311，用于形成偏置通孔 308。如上面所描述的，施加于下層360的偏置焊盤330的偏置電壓可以 通過偏置通孔308被傳送到梁架324。0041中間層380還包括兩個凸起的地址電極314a和314b，其被設置 在鉸鏈316的每一側。地址電極314a、 314b包括區(qū)域317，用來將下層 360的地址焊盤312耦連至中間層380的地址電極314，區(qū)域317確定形 成地址通孔313 (圖3A中顯示)的近似位置。每個地址電極314a、 314b 包括兩個區(qū)域317，用于形成兩個地址通孔313。因此，地址電極314a、 314b總共包括四個區(qū)域317，用于形成四個地址通孔313。如上面所描述 的，施加于下層360的地址焊盤312的控制電壓可以通過地址通孔313 被傳送到地址電極314。之后控制電壓可以被傳送到上層，其包括微反射 鏡304，用于使微反射鏡304選擇性地傾斜到"關"狀態(tài)或者"開"狀態(tài)。0042因為圖3A—3C的DMD像素元件在下層360中包括寬地址焊盤312a、 312b，而在中間層380中包括相對更小的凸起的地址電極314a、 314b，所以下層360可以比中間層380對像素元件300貢獻更大的靜電 力。因為由下層360促成的靜電力對于反射鏡和下層之間的未對準或偏 差敏感，所以DMD像素元件300對反射鏡304關于下層360的平移偏差 敏感。然而，通過本發(fā)明實施方案的教導可以認識到可以降低DMD像素 元件對這種偏差的敏感性的一些構造。0043圖4A說明了根據(jù)本發(fā)明的實施方案的DMD像素元件400。圖 4A的DMD像素元件400包括微反射鏡442、地址焊盤410、偏置焊盤 402、偏置支臂408、梁架部分452、彈性端459、地址電極460、地址通 孔424、偏置通孔426、鉸鏈458和反射鏡通孔428。參考圖4B和4C描 述以上組件的更多細節(jié)。0044圖4B和4C說明了圖4A的DMD像素元件400被分成下層420 和中間層450吋的實施方案的組件的隔離頂視圖。盡管在本說明書中使 用了術語"層"，但是可以認識到下層420和中間層450各自的組件部 分不是分別必須位于相同的平面中。還可以認識到當下層420和中間層 450的組件被裝配時，中間層450通常可以調(diào)換到下層420之上。在特定 的實施方案中，因為各自層的靜電作用被轉移，所以包括下層420和中 間層450的DMD像素元件400對平移偏差表現(xiàn)出降低的敏感性。特別地， 因為來自下層420的靜電作用被減小而來自中間層450的靜電作用被增 加，所以包括下層420和中間層450的DMD像素元件對平移偏差則較不 敏感。0045在圖4B的說明性實施方案中，可以被稱作DMD像素元件的金 屬3層或者M3層的下層420包括用于支撐偏置通孔的多個偏置焊盤402(參見圖4A)。為了降低與每個偏置焊盤402相關的金屬量，并且更加 均勻地遍及下層420分布下層420的偏置部分的金屬，每個偏置焊盤402 可以與單個偏置通孔(參見圖4A)相關聯(lián)。從而，每個偏置焊盤402包 括區(qū)域404，其確定形成單個偏置通孔的近似位置。因此，在特定的實施 方案中，在需要六個偏置通孔支撐相應于下層420偏置部分的中間層450 的偏置部分的情況下，下層420包括在下層420中分布的六個偏置焊盤 402。然而，可以認識到下層420可以包含更少或者更多的偏置焊盤402，以適于將偏置電壓施加到下層420。0046為了進一步改進與下層420的偏置部分相關的金屬的分布，圖 4B屮說明的六個偏置焊盤402以基本均勻的方式圍繞下層420的周邊分 布。例如，第一偏置焊盤402a被安置為最接近下層420的第一轉角406a， 而第二偏置焯盤402b被安置為最接近下層420的第二轉角406b。如所說 明的，下層420的第一和第二轉角406a和406b彼此相對，這樣第一和 第二偏置焊盤402a、 402b可以被稱作相對的偏置焊盤。第一偏置支臂408 將第一和第二偏置焊盤402a、 402b相耦連，并延伸基本越過下層420的 寬度。0047在所說明的實施方案中，下層420還包括第三偏置焊盤402c、 第四偏置焊盤402d、第五偏置焊盤402e和第六偏置焊盤402f。第三和第 四偏置焊盤402c、 402d被等距離地安置在第一支臂408a的任一側，這 樣第三和第四偏置焊盤402c、 402d沿下層420的周邊形成了在相對的位 置安放的相對的偏置焊盤。如所說明的，第三和第四偏置焊盤402c、 402d 由第二偏置支臂408b耦連。第五和第六偏置焊盤402e、 402f分別構造為 與第三和第四偏置焊盤402c、 402d相類似。因此，第五和第六偏置焊盤 402e、 402f被等距離地安置在第一支臂408a的任一側，這樣第五和第六 偏置焊盤402e、 402f沿下層420的周邊形成了在相對的位置安放的相對 的偏置焊盤。第五和第六偏置焊盤402e、 402f由第三偏置支臂408c耦連。 因為第一支臂408a、第二支臂408b和第三支臂408c可操作用來將每個 偏置焊盤402a-402f與所有其他的偏置焊盤402a-402f相耦連，由此得到 的下層420的偏置部分包括以基本均勻的方式遍及下層420分布的整體 結構。0048在所說明的實施方案中，下層420還包括偏置部分432a、 432b， 其可以以類似于上面參照圖3B所描述的偏置部分332a、 332b的方式工 作。主偏置信號流動路徑通常可以是偏置部分432a和432b之間最短的 電通道。因此，偏置焊盤402a、 402b、 402c和402f不在主偏置信號流動 路徑中。如下面更詳細描述的，中間層450中的梁架部分452a、 452b、 452c、 452f分別可以從偏置焊盤402a、 402b、 402c和402f接收偏置電壓。0049下層420還包括多個地址焊盤410用于施加控制電壓或地址電壓。為了減少與每+地址焊盤410相關的金屬量，并且更加均勻地遍及 下層420分布下層420的地址部分的金屬，每個地址焊盤410可以與單 個地址通孔(在圖4A更容易察看到)相關聯(lián)。從而，每個地址焊盤410 包括區(qū)域412，其確定形成單個地址通孔的近似位置。因此，在特定的實 施方案中，在需要六個地址通孔支撐相應于下層420地址部分的中間層 450的地址部分的情況下，下層420包括分布在下層420中的六個地址焊 盤410a-410f。然而， 一般可'以認識到下層420可以包含更少或者更多的 地址焊盤410，以適于將控制電壓施加到下層420。0050為了進一步改進與下層420的地址部分相關的金屬分布，每個 地址焊盤410a-410f被安放成將偏置焊盤402a-402f與所有其他的偏置焊 盤402a-402f相分離。例如，第一地址焊盤410a被設置成最接近下層420 的第三轉角406c，而第二地址焊盤410b被設置成最接近下層420的第四 轉角406d。結果，第一地址焊盤410a沿下層420的周邊被安置在第三偏 置焊盤402c和第五偏置焊盤402e之間。類似地，第二地址焊盤410b沿 下層420的周邊被安置在第四偏置焊盤402d和第六偏置焊盤402f之間。0051在所說明的實施方案中，下層420還包括第三地址焊盤410c、 第四地址焊盤410d、第五地址焊盤410e和第六地址焊盤410f。第三和第 四地址焊盤410c、 410d被等距離地安置在下層420的偏置部分的第一支 臂408a的任一側。結果，第三和第四地址焊盤410c、 410d形成了沿下 層420的周邊在相對的位置安置的相對的地址焊盤。在特定的實施方案 中，第三地址焊盤410c沿下層420的周邊被安置在第一偏置焊盤402a 和第三偏置焊盤402c之間。類似地，第四地址焊盤410d沿下層420的 周邊被安置在第一偏置焊盤402a和第四偏置焊盤402d之間。0052第五和第六地址焊盤410e、 410f被構造為分別與第三和第四地 址焊盤410c、 410d相類似。因此，第五和第六地址焊盤410e、 410f被等 距離地安置在第一支臂408a的任一側，這樣第五和第六地址焊盤410e、 410f形成了沿下層420的周邊在相對的位置安放的相對的地址焊盤。在 特定的實施方案中，第五地址焊盤410e沿下層420的周邊被安放在第二 地址焊盤402b和第五地址焊盤402e之間。類似地，第六地址焊盤410f 沿下層420的周邊被安放在第二偏置焊盤402b和第六偏置焊盤402f之間。0053因為每個地址焊盤410a-41 Of各自包括單個區(qū)域412a-412f用以形成地址通孔，所以與形成像素設計元件中傳統(tǒng)的下層地址部分的金屬 量相比，與每個地址焊盤410a-410f相關的金屬被極大減少。結果，更窄 的前沿地址焊盤，比如第一和第二地址焊盤410a、 410b，形成于最接近 第三和第四轉角406c、 406d ^。此外，為了支撐圖4C的中間層450的 地址部分，區(qū)域412a、區(qū)域412c和區(qū)域412e關于下層420的偏置部分 的支臂408a基本成一直線。類似地，區(qū)域412b、區(qū)域412d和區(qū)域412f 關于下層420的偏置部分的支臂408a基本上成一直線。通過所描述的下 層420的地址部分和偏置部分的構造而獲得的一些優(yōu)勢將在下面更詳細 地描述。0054在圖4C所說明的實施方案中，可以被稱作DMD像素元件的梁 架/鉸鏈層或者"梁架一鉸鏈"層的中間層450包括多個偏置部分和多個 地址部分，分別用于從下層420接收偏置電壓和控制電壓。特別地，中 間層450的偏置部分包括多個梁架部分452，其每一個都具有用于形成偏 置通孔(未顯示)的區(qū)域454。如上面所論述的，偏置通孔將下層420的 偏置部分與中間層450的偏置部分導電地耦連。從而，梁架部分452通 常被構造成使得區(qū)域454與下層420的區(qū)域404相對準。因此，在需要 六個偏置通孔從下層420向中間層450導電地傳送偏置電壓的情況下， 中間層450包括六個梁架部分452a-452f。然而，通常可以認識到中間層 450可以包含更少或者更多的偏置部分452，以適于將中間層450的偏置 部分與下層420的偏置部分對準，并且用于在各層之間導電地轉送偏置 電壓。0055在所說明的實施方案中，梁架部分452a-452f被構造成使得第一 梁架部分452a被設置為最接近中間層450的第一轉角456a，而第二梁架 部分452b被設置為最接近中間層450的第二轉角456b。根據(jù)所說明的， 相對的第一和第二梁架部分452a、 452b由鉸鏈458耦連，所述鉸鏈458 延伸基本越過中間層450的寬度。為了通過偏置通孔從下層420導電地 接收偏置電壓，第一梁架部分452a的第一區(qū)域454a通常對應于第一偏 置焊盤402a的第一區(qū)域404a并且通過偏置通孔(未顯示)被耦連至該第一區(qū)域404a。類似地，第一梁架部分452b的第二區(qū)域454b通常對應 第二偏置焊盤402b的第二區(qū)域404b并且通過偏置通孔(未顯示)耦連 至該第二區(qū)域404b。0056如所說明的，中間層450還包括浮置的梁架部分，其包括第三 梁架部分452c、第四梁架部分452d、第五梁架部分452e和第六梁架部 分452f。特別地，第三梁架部分452c和第四梁架部分452d被等距離地 安置在支臂458的任一側，這樣第三梁架部分452c和第四梁架部分452d 形成了沿中間層450的周邊在相對的位置安置的相對的梁架部分。第五 梁架部分452e和第六梁架部分452f被類似地等距安置在支臂458的任一 側，這樣第五梁架部分452e.和第六梁架部分452f形成了沿中間層450 的周邊在相對的位置安置的fe對的梁架部分。如所說明的，第三梁架部 分452c和第五梁架部分452e被安置在第三轉角456c的任一側，并且第 四梁架部分452d和第六梁架部分452f被安置在第四轉角456d的任一側。 得到的構造通常使與第三一第六梁架部分452c-452f相關的第三一第六區(qū) 域454c-454f和下層420的第三一第六區(qū)域404c-404f相對準，以在下層 420的偏置部分和中間層450的偏置部分之間導電地傳送偏置電壓。0057第三一第六梁架部分452c-452f的每一個還包括彈性端459。類 似于上面關于比如圖3A-3C中所說明的、傳統(tǒng)DMD像素設計描述的彈 性端，彈性端459包括從第三一第六梁架部分452c-452f延伸的部分。在 包含了下層420和中間層450的DMD像素元件的操作期間，彈性端459 為微反射鏡(未顯示)提供落點。因此，當微反射鏡朝第三和第五梁架 部分452c、 452e傾斜時，與第三和第五梁架部分452c、 452e相關的彈性 端459可以用作微反射鏡的落點。相反地，當微反射鏡朝第四和第六梁 架部分452d、 452f傾斜時，與第四和第六梁架部分452d、 452f相關的彈 性端459可以用作微反射鏡的落點。因此，微反射鏡可以朝正的或者負 的方向傾斜，直到微反射鏡接觸到從第三一第六梁架部分452c-452f伸出 的一個或更多個彈性端459。0058為了接收控制電壓或者地址電壓，中間層450還包括地址電極 460。在所說明的實施方案中，中間層450包括兩個地址電極460a、 460b。 第一地址電極460a被設置在鉸鏈458的一側，而第二地址電極460b被設置在鉸鏈458的另一側。從而，第一和第二地址電極460a、 460b被鉸 鏈458分開。為了將下層420的地址焊盤410耦連至中間層450的地址 電極460，地址電極460a、 460b包括區(qū)域462，其確定用于形成地址通 孔(未顯示)的近似位置。在所說明的實施方案中，每個地址ili極460a、 460b包括三個區(qū)域462，用于形成三個地址通孔。從而，類似于下層420 的地址部分，地址電極460a、 460b總共包括六個區(qū)域462，用于形成六 個地址通孔。結果，下層420的地址焊盤410的每個區(qū)域412a-f與中間 層450的地址電極460的區(qū)域462a-f相對準。因為地址通孔是沿像素元 件的周邊排列的，所以與傳統(tǒng)像素設計元件中形成中間層的地址部分的 金屬量相比，與每個地址電極460a、 460b相關的金屬被極大地增加。0059所描述的下層420和中間層450的構造促成了相對于每層的地 址部分和偏置部分的金屬的獨特分布。例如，與下層420的偏置部分和 地址部分相關的金屬都被減少，并且更加均勻地遍及下層420分布。結 果，在下層420中實現(xiàn)了更窄的前沿地址焊盤。相反地，與中間層450 的地址部分相關的金屬被增加，并且獲得了更寬的地址電極。所描述的 構造的結果是由各個層所產(chǎn)生的靜電力作用的轉移。特別地，由下層420 提供的靜電力的作用被減小，而由中間層450提供的靜電力的作用被增 加。然而在傳統(tǒng)像素設計中下層的地址部分對于反射鏡關于下層的平移 偏差是非常敏感的，由下層420和中間層450得到的結構可以操作用以 顯著地降低所得到的DMD像素元件對平移偏差的敏感度，因為下層420 的地址部分促成的靜電力作用被減小了。結果，甚至在光誘導過程導致 各個層的平移偏差的情況下，DMD像素元件也可以表現(xiàn)出改進的性能。0060作為另外的優(yōu)點，所得到的設計使得中間層的彈性端459被設 置在比傳統(tǒng)像素設計中距離鉸鏈458更遠的位置。這種構造增加了各個 層之間的垂直間隙，并且降低了所得到的DMD像素元件的靜電敏感性。 進而，因為在下層420中獲得了更加均一的金屬密度并且與層相關的垂 直間隙被增加，所以可以實現(xiàn)已裝微反射鏡的更平表面狀況。結果，光 損耗可以被降低，并且所顯示圖像的亮度得到提高。0061本發(fā)明涉及到的本領域技術人員將意識到對所描述的示例性實 施方案和所實現(xiàn)的其他實施方案可以做出各種增加、刪減、替換和其他修改，所有這些都在所要求保護的發(fā)明的范圍內(nèi)。
權利要求
1.一種微反射鏡元件，其包括第一地址部分，其包括分布在所述微反射鏡元件的第一層中的多個地址焊盤，所述多個地址焊盤在所述第一層中彼此不相結合，所述微反射鏡元件具有由鉸鏈分開的第一側和第二側，并且所述多個地址焊盤的至少兩個被分布在所述第一側上；第二地址部分，其包括分布在所述微反射鏡元件的第二層中的兩個地址電極，所述第一地址電極被設置在所述第一側上，并且所述第二地址電極被設置在所述第二側上；多個地址通孔，其可操作用于將所述第一地址部分導電地耦連至所述第二地址部分，用于從所述第一地址部分向所述第二地址部分傳送地址電壓；第一偏置部分，其包括分布在所述微反射鏡元件的所述第一層中的多個偏置焊盤，所述多個偏置焊盤相對于彼此隔開排列，所述多個偏置焊盤的每一個通過一個或更多個偏置支臂導電地耦連至所有其他的偏置焊盤；第二偏置部分，其包括分布在所述微反射鏡元件的所述第二層中的多個梁架部分，所述多個梁架部分的至少兩個通過所述鉸鏈耦連在一起；至少一個偏置通孔，其可操作用于將所述第一偏置部分導電地耦連至所述第二偏置部分，用于從所述第一偏置部分向所述第二偏置部分傳送偏置電壓；反射鏡，其包括可操作用于選擇性地傾斜以反射光束的反射表面；以及其中，所述第二地址部分在所述反射鏡上提供的靜電力大于由所述第一地址部分在所述反射鏡上提供的靜電力，由所述第一地址部分和所述第二地址部分提供的所述靜電力可操作用于促使所述反射鏡傾斜。
2. —種微反射鏡元件，其包括第一地址部分，其包括分布在所述微反射鏡元件的第一層中的多個地 址焊盤，所述微反射鏡元件具有第一側和第二側，并且所述多個地址焊盤的至少兩個被分布在所述第一側上；第二地址部分，其包括分布在所述微反射鏡元件的第二層中的多個地址電極；至少一個地址通孔，其可操作用于將所述第一地址部分導電地耦連至 所述第二地址部分，用于從所述第一地址部分向所述第二地址部分傳送地址電壓；以及其中，所述第一地址部，的所述地址焊盤和所述第二地址部分的所述 地址電極的分布促使由所述第二地址部分提供的靜電力大于由所述第一地 址部分提供的靜電力。
3. 根據(jù)權利要求2所述的微反射鏡元件，其中所述多個地址焊盤的每 一個被耦連至可操作用于將地址電壓從所述地址焊盤傳送到所述第二地址 部分的相關地址通孔。
4. 根據(jù)權利要求2所述的微反射鏡元件，其中所述第二地址部分包括 第一地址電極和第二地址電極，所述第一地址電極和所述第二地址電極的 每一個被耦連至多個地址通孔，用于從所述第一地址部分接收所述地址電壓。
5. 根據(jù)權利要求4所述的微反射鏡元件，其中所述第一側和所述第二 側被鉸鏈分開，并且所述第一地址電極被設置在所述第一側上，且所述第 二地址電極被設置在所述第二側上。
6. 根據(jù)權利要求2所述的微反射鏡元件，進一步包括第一、第二和第三偏置焊盤，其被分布在所述微反射鏡元件的所述第 一層中，所述第一偏置焊盤包括第一偏置部分，且所述第二地址焊盤包括 第二偏置部分；以及在所述第一偏置部分和所述第二偏置部分之間的主偏置信號流動路 徑，其中所述第三偏置焊盤可操作用于將偏置電壓傳導到鉸鏈，且所述第 三偏置焊盤不在所述主偏置信號流動路徑中。
7. 根據(jù)權利要求6所述的微反射鏡元件，進一步包括 第一梁架部分，其被設置在所述第二層中，所述第一梁架部分可操作用于從所述第三偏置焊盤接收所述偏置電壓，并且將所述偏置電壓轉送到 所述鉸鏈。
8. 根據(jù)權利耍求2所述的微反射鏡元件，進一步包括 第一偏置部分，其包括分布在所述微反射鏡元件的所述第一層中的多個偏置焊盤；第二偏置部分，其包括分布在所述微反射鏡元件的所述第二層中的多 個梁架部分；以及至少一個偏置通孔，其可操作用于將所述第一偏置部分導電地耦連至 所述第二偏置部分，用于從所述第一偏置部分向所述第二偏置部分傳送偏 置電壓。
9. 根據(jù)權利要求8所述的微反射鏡元件，其中所述多個梁架部分的至少一個包括當所述微反射鏡元件處于傾斜位置 時，所述微反射鏡元件的反射鏡的接觸點，以及所述多個梁架部分的所述至少一個與所述第二層中的剩余多個梁架部 分不相結合。
10. 根據(jù)權利要求9所述的微反射鏡元件，其中所述接觸點是彈性端。
11. 一種微反射鏡元件，其包括第一偏置部分，其包括分布在所述微反射鏡元件的第一層中的多個偏 置焊盤；第二偏置部分，其包括分布在所述微反射鏡元件的第二層中的多個梁 架部分，所述多個梁架部分的至少一個包括當所述微反射鏡元件處于傾斜 位置時，所述微反射鏡元件的反射鏡的接觸點，并且所述多個梁架部分的 所述至少一個與所述第二層中的剩余多個梁架部分不相結合；以及至少一個偏置通孔，其可操作用于將所述第一偏置部分導電地耦連至 所述第二偏置部分，用于從所述第一偏置部分向所述第二偏置部分傳送偏 置電壓。
全文摘要
微反射鏡元件包括第一地址部分、第二地址部分和一個或者更多個地址通孔。第一地址部分包括分布在微反射鏡元件的第一層中的多個地址焊盤。第二地址部分包括分布在微反射鏡元件的第二層中的多個地址電極。一個或更多個地址通孔可操作用于將第一地址部分導電地耦連至第二地址部分，用于從第一地址部分向第二地址部分傳送地址電壓。第一地址部分的地址焊盤和第二地址部分的地址電極的分布促使第二地址部分所提供的靜電力大于第一地址部分所提供的靜電力。
文檔編號G02B26/00GK101233441SQ200680027747
公開日2008年7月30日 申請日期2006年7月31日 優(yōu)先權日2005年7月29日
發(fā)明者H·C·楚, 龔翠玲 申請人:德克薩斯儀器股份有限公司