一种空间光调制器，包括镜板，该镜板包括反射上表面，具有导电表面部分的下表面，和具有第一空腔、第二空腔以及在第二空腔上的膜的基板部分，该第一空腔在下表面上具有开口，该第二空腔在基板部分中。该调制器包括基板，该基板包括上表面，与上表面连接的枢纽支撑柱，由枢纽支撑柱支撑并与镜板相连以方便镜板旋转的枢纽组件，以及与基板的上表面连接的竖立着陆端。枢纽组件延伸到第一空腔中。竖立着陆端配置为接触镜板的基板部分内的第二空腔上方的膜以便镜在预定的方向上停止镜板的旋转。
【技术实现步骤摘要】
本说明书涉及空间光调制器。
技术介绍
在过去的十五到二十年，基于微镜的空间光调制器(SLM)技术已经经历了多个增加的技术上的进步，并且在显示领域获得了广泛的欢迎。此装置工作方式为通过一个静电扭距，使得扭转枢纽(torsion hinge)周围的阵列中的各个微镜阵列板倾斜以便将入射光偏转到预定出射方向。在一些更流行的数字模式操作中，通过有选择的旋转微镜阵列中的单个微镜，实现光的“开”和“关”，并且通过机械的方式停止在一个特定的着陆(landing)位置，以保证偏转角度的精度。一个实用的微镜阵列要求在机械停止处有低的接触附着力以及高效的静电扭距以便控制定时，避免表面接触到支撑点，保证自动性和可靠性。应用到显示上的高性能空间光调制器产生高亮度和高对比度的视频图像。在视频应用中，早期的空间光调制器具有投射图像的亮度低以及对比度低的缺点。早先的空间光调制器的设计典型地具有像素的低的活跃的反射区域填充比(例如，在各个像素点中活跃的反射区域和非活跃的反射区域之间的比例)。在空间光调制器阵列的每一个像素点周围大的非活动区域导致了低的光耦合效率及低亮度。来自阵列中这些非活动区域的散射光形成了衍射图样，该衍射图样对视频图像的对比度产生不利的影响。另一个降低了基于微镜阵列的空间光调制器的对比度的主要原因是，来自于阵列中的每一个微镜的两个直线边缘的散射光的衍射，该直线边缘垂直于入射照明。在一个传统的方形形状的镜设计中，在操作时，正交的入射光被在阵列中每一个镜的垂直直线前边缘和尾边缘直接散射。散射光产生了衍射图样，并且多个衍射光被投影镜头收集。明亮的衍射图样抹杀了投影视频图像的高对比度。基于微镜的空间光调制器的一种类型是数字微镜装置(DMD)，由德克萨斯仪器公司发展以及由Hornbeck描述。最新的应用包括一个微镜板，其通过一个刚硬的垂直支撑柱悬挂于轭板的顶部。轭板进一步包括一对扭转枢纽和两对位于寻址电极上面的水平方向的着陆端。作用于轭板和微镜板上并且由寻址电极上的电压电位控制的静电力引起两个板双向的旋转。双板结构用来提供一个近似平面的镜表面，该镜表面掩盖了下面的电路和枢纽机构，这是一种可以用来得到可接受的对比度的方式。然而，用来在枢纽轭板上面支撑镜板的垂直的镜支撑柱对于数字微镜装置(DMD)的对比度有两个负面影响。首先，大量的波纹(由镜支撑柱的装配引起)存在于当前设计的镜中心点，这个会引起入射光散射以及减少光效率。第二，双板的旋转引起沿着数字微镜装置(DMD)表面的镜反射表面的水平位移，导致在操作时，微镜在水平方向有振动。镜水平方向的移动要求在阵列中的镜之间设计特别大的缝隙，进一步减少了活跃的反射区域的填充率。例如，如果微镜的旋转在每个方向是12°，在镜和轭之间每分开一微米会导致在每个方向有0.2微米的水平位移。换句话说，在相邻镜之间要求有超过0.4微米的特别缝隙空间，以便每一个1微米的微镜支撑柱长度适应水平方向的位移。轭结构限制了底部电极、轭、镜之间的电容耦合的静电效率。特别在着陆位置，它要求在底部电极、轭、镜之间有高的电压电位偏置，以便能进行角跨越转变(angular cross over transition)。两板结构散射入射光，也降低了视频图像的对比度。另一种反射式空间光调制器(SLM)包括一个支撑在包含寻址电路的下部基板的上部透光基板。一个或多个静电可偏转的元件从上部基板由两个枢纽柱悬挂。在操作时，单个的镜有选择的被偏转并且用来空间调制光，这些光被通过上部的透射基板入射且然后被反射回。动作制动件可联接到反射可偏转元件，以便镜不会冲向底部的控制基板。代替的，动作制动件依靠上部的透射基板，因此限制了反射可偏转元件的偏转角。在上面的悬挂镜设计中，镜悬挂柱和机械制动件都暴露于照明光中，减小了活动反射区域的填充率和光效率，并且增加了光的散射。控制反射镜表面的光滑度也是困难的，这个反射镜表面位于沉积铝膜和LPCVD氮化硅层之间。沉积膜质量决定了反射铝表面的粗糙度。没有后磨光程序可用来校正微镜的粗糙度。
技术实现思路
为了克服在现有技术的装置中上面讨论不足，一种用来显示和打印的高对比度的空间光调制器通过连接高活动反射区域填充率且非衍射的微镜阵列和高静电效率且低表面粘附控制基板被制造。在一个方面，本专利技术涉及一种空间光调制器，包括镜板，包括反射上表面、具有导电表面部分的下表面、具有第一空腔和第二空腔以及在第二空腔上的膜的基板部分，其中第一空腔具有在下表面上的开口，第二空腔位于基板部分中；基板，包括上表面、与上表面相连的枢纽支撑柱、以及由枢纽支撑柱支撑且与镜板连接以使镜板容易旋转的枢纽组件，其中枢纽组件配置为延伸到第一空腔中以使镜板容易旋转；以及竖立着陆端，连接到基板的上表面，其中竖立着陆端配置为接触镜板的基板部分内第二空腔上的膜，以便在预定的方向上停止镜板的旋转。在另一个方面，本专利技术涉及一种空间光调制器，包括二维镜板阵列，每一个镜板包括反射上表面、具有导电表面部分的下表面，具有一个或多个第一空腔和一个或多个第二空腔以及在第二空腔上的膜的基板部分，其中第一空腔具有在下表面上的开口，第二空腔在基板部分中；基板，包括上表面、在上表面上的多个电极、上表面上方的多个枢纽支撑柱、以及多个枢纽组件，每一个枢纽组件被一个枢纽支撑柱支撑，其中每一个枢纽组件配置为延伸到二维阵列中一个镜板的基板部分内的一个第一空腔内，以使镜板容易旋转，且多个竖立着陆端，连接到基板的上表面，其中每一个竖立着陆端配置为当在基板上方的一个电极和一个镜板下表面中的导电表面部分之间施加静电电压时，接触该镜板的基板部分内的第二空腔上的一个膜，以便在预定的方向上停止镜板的旋转。在另一个方面，本专利技术涉及一种制作空间光调制器的方法，该空间光调制器包括镜板，它具有在下表面上具有开口的第一空腔、第二空腔、和第二空腔上方的膜；连接到基板上表面的枢纽支撑柱；由枢纽支撑柱支撑且与镜板连接以使镜板容易旋转的枢纽组件，其中枢纽组件配置为延伸到第一空腔中以使镜板容易旋转；着陆端，连接到基板上部表面，所述着陆端配置为接触镜板的基板内的第二空腔上方的膜，以便在预定的方向上停止镜板的旋转。该方法包括在基板上沉积第一牺牲材料以形成第一牺牲层；图案化第一牺牲层以在第一牺牲层内形成孔；沉积第一材料以在第一牺牲层中的孔内形成枢纽支撑柱和着陆端；沉积第二材料以在第一牺牲层和第一材料上方形成第二层；图案化第二层以形成枢纽组件和枢纽组件周围的开口间隙；在第二层上方沉积第二牺牲材料；图案化第二牺牲材料以形成枢纽组件的上方的第一间隔件和第二间隔件，其中第一间隔件在枢纽组件的上部，而通过第二间隔件，在镜板中形成第二空腔和膜；在第二牺牲材料上方沉积第三材料以形成第三机电层，其中通过该机电层形成该镜板；图案化第三层以形成在镜板周围；且移除第一牺牲材料和第二牺牲材料以形成具有第二空腔和在第二空腔上方的膜的镜板、与基板连接的枢纽支撑柱、由枢纽支撑柱支撑并与镜板连接的枢纽组件、以及与基板的上表面连接的着陆端。系统的实施包括以下一个或几个。在镜板的基板部分内的第一空腔和相关的枢纽元件被如此构造使得在枢纽元件和第一空腔中的表面之间形成缝隙以允许镜板旋转。该空间光调制器可以进一步包括位于基板的上表面上方的电极。竖立着陆端可以被构本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种空间光调制器，包括：镜板，包括反射上表面、具有导电表面部分的下表面、具有第一空腔和第二空腔以及在第二空腔上的膜的基板部分，其中第一空腔具有在下表面上的开口，第二空腔位于基板部分中；基板，包括：上表面、与上表面相连的枢纽支撑柱、以及由枢纽支撑柱支撑且与镜板连接以使镜板容易旋转的枢纽组件，其中枢纽组件配置为延伸到第一空腔中以使镜板容易旋转；以及竖立着陆端，连接到基板的上表面，其中竖立着陆端配置为接触镜板的基板部分内第二空腔上的膜，以便在预定的方向上停止镜板的旋转。
【技术特征摘要】
...
【专利技术属性】
技术研发人员：李契京，古春泰，胡行奎，晓和X潘，
申请(专利权)人：视频有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]
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