ヒンジを有するマイクロミラー
【課題】ヒンジを有するマイクロミラーデバイスを提供すること。
【解決手段】マイクロミラーデバイスであって、基板によって支持されているヒンジと、ヒンジを中心として傾斜可能なミラープレートとを備え、ヒンジは、約３０％〜７０％の間のチタンの組成を有するチタンニッケル合金、約３０％〜７０％の間のチタンの組成を有するチタンアルミニウム合金、約５％〜２０％の間の銅の組成を有するアルミニウム銅合金、および約０％〜１５％の間の窒素の組成を有する窒化チタンアルミニウムから構成されるグループから選択される材料を含む、マイクロミラーデバイス。
【解決手段】マイクロミラーデバイスであって、基板によって支持されているヒンジと、ヒンジを中心として傾斜可能なミラープレートとを備え、ヒンジは、約３０％〜７０％の間のチタンの組成を有するチタンニッケル合金、約３０％〜７０％の間のチタンの組成を有するチタンアルミニウム合金、約５％〜２０％の間の銅の組成を有するアルミニウム銅合金、および約０％〜１５％の間の窒素の組成を有する窒化チタンアルミニウムから構成されるグループから選択される材料を含む、マイクロミラーデバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、マイクロミラーの製造に関する。
【背景技術】
【０００２】
空間的光変調器（ＳＬＭ）は、反射面を有する傾斜可能なミラープレートのアレイを用いて作られ得る。各ミラープレートは、静電気力を用いることによって「オン」位置および「オフ」位置に傾斜され得る。静電気力は、ミラープレートとミラープレートの下の１つ以上の電極との間の電位差によって生成され得る。「オン」位置において、マイクロミラープレートは、表示画像の中に画像ピクセルを形成するように入射光を反射し得る。「オフ」位置において、マイクロミラープレートは、入射光を表示画像から離れるように向ける。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００３】
１つの一般的な局面において、本発明は、マイクロミラーデバイスに関し、該マイクロミラーデバイスは、基板によって支持されたヒンジと、ヒンジに対して傾斜可能なミラープレートとを含んでいる。ヒンジは、約３０％〜７０％の間のチタンの組成を有するチタンニッケル合金、約３０％〜７０％の間のチタンの組成を有するチタンアルミニウム合金、約５％〜２０％の間の銅の組成を有するアルミニウム銅合金、および約０％〜１５％の間の窒素の組成を有する窒化チタンアルミニウムから構成されるグループから選択された材料を含み得る。
【０００４】
別の一般的な局面において、本発明は、マイクロミラーデバイスに関し、該マイクロミラーデバイスは、基板上のヒンジ支持柱と；ヒンジ支持柱に接続されたヒンジと；ヒンジに接続されヒンジを中心として傾斜可能なミラープレートとを含んでいる。ヒンジは、約３０％〜７０％の間のチタンの組成を有するチタンニッケル合金、約３０％〜７０％の間のチタンの組成を有するチタンアルミニウム合金、約５％〜２０％の間の銅の組成を有するアルミニウム銅合金、および約０％〜１５％の間の窒素の組成を有する窒化チタンアルミニウムから構成されるグループから選択された材料を含み得る。
【０００５】
別の一般的な局面において、本発明は、マイクロミラーデバイスに関し、該マイクロミラーデバイスは、基板によって支持されたヒンジと、ヒンジを中心として傾斜可能なミラープレートと、ヒンジ以外の基板上の任意の構造にミラープレートを接触させることなしに、基板の表面に対して２度以上の傾斜の向きにミラープレートを保持するように、電気信号を生成し得るように構成されたコントローラとを含んでいる。ヒンジは、傾斜の向きから、基板に実質的に平行になるように、ミラープレートを弾性的に復元するように構成されている。
【０００６】
別の一般的な局面において、本発明は、マイクロミラーデバイスに関し、該マイクロミラーデバイスは、基板によって支持されたヒンジと；ヒンジを中心として傾斜可能なミラープレートであって、ヒンジは、ミラープレートが傾けられたときに、ミラープレートに弾性復元力を生成するように構成されている、ミラープレートと；コントローラであって、該コントローラは、静電気力を生成することにより、弾性復元力を克服し、無傾斜位置から「オン」位置または「オフ」位置にミラープレートを傾斜させ得る、コントローラとを含んでいる。静電気力は、弾性復元力に対抗することによって、ミラープレートを「オン」位置または「オフ」位置に保持するように構成されている。
【０００７】
別の一般的な局面において、本発明は、ミラープレートの傾斜運動を制御する方法に関する。該方法は、基板によって支持されているヒンジを中心として傾斜可能なミラープレート上に静電気力を生成することを含んでいる。該ヒンジは、ミラープレートが傾斜されたときに、ミラープレート上に弾性復元力を生成し得る。該方法はまた、弾性復元力を克服し、無傾斜位置から「オン」位置または「オフ」位置にミラープレートを傾斜させることと、弾性復元力と均衡して、ミラープレートを「オン」位置または「オフ」位置に保持することとを含んでいる。
【０００８】
システムの実装は、以下の１つ以上を含み得る。傾斜の向きは、基板の表面に対して３度以上の向きであり得、ヒンジは、傾斜の向きから、基板に実質的に平行になるように、ミラープレートを弾性的に復元するように構成されている。傾斜の向きは、基板の表面に対して４度以上の向きであり得、ヒンジは、傾斜の向きから、基板に実質的に平行になるように、ミラープレートを弾性的に復元し得る。ヒンジは、約３０％〜７０％の間のチタンの組成を有するチタンニッケル合金、約３０％〜７０％の間のチタンの組成を有するチタンアルミニウム合金、約５％〜２０％の間の銅の組成を有するアルミニウム銅合金、および約０％〜１５％の間の窒素の組成を有する窒化チタンアルミニウムからなるグループから選択された合金を含み得る。ヒンジは、窒化チタンアルミニウムを含み得る。窒化チタンアルミニウムにおけるアルミニウムおよびチタンは、ほぼ等しい組成を有し得る。窒化チタンアルミニウムにおける窒素の組成は、約０％〜１０％の間であり得る。ヒンジは、チタンニッケル合金を含み得る。チタンニッケル合金におけるチタンの組成は、約４０％〜６０％の間であり得る。チタンニッケル合金におけるチタンの組成は、約４５％〜５５％の間であり得る。ヒンジは、チタンアルミニウム合金を含み得る。チタンアルミニウム合金におけるチタンの組成は、約４０％〜６０％の間であり得る。チタンアルミニウム合金におけるチタンの組成は、約４５％〜５５％の間であり得る。
【０００９】
システムの実装は、以下の１つ以上を含み得る。ヒンジは、窒化チタンアルミニウムを含み得る。窒化チタンアルミニウムにおけるアルミニウムおよびチタンは、ほぼ等しい組成を有し得る。窒化チタンアルミニウムにおける窒素の組成は、約０％〜１０％の間であり得る。ヒンジは、チタンニッケル合金を含み得る。チタンニッケル合金におけるチタンの組成は、約４０％〜６０％の間であり得る。チタンニッケル合金におけるチタンの組成は、約４５％〜５５％の間であり得る。ヒンジは、チタンアルミニウム合金を含み得る。チタンアルミニウム合金におけるチタンの組成は、約４０％〜６０％の間であり得る。チタンアルミニウム合金におけるチタンの組成は、約４５％〜５５％の間であり得る。ヒンジは、基板の表面に対して２度、３度、または４度以上の第１の向きから、基板に対して実質的に平行な第２の向きまで、ミラープレートを弾性的に復元し得る。マイクロミラーデバイスは、コントローラをさらに含み得、該コントローラは、基板の表面に対して２度、３度、または４度以上の向きにミラープレートを保持するように、電気信号を生成するように構成されている。マイクロミラーデバイスは、基板上の機械的な停止部をさらに含み得、該機械的な停止部は、ミラープレートの傾斜運動を停止させるように、ミラープレートに接触するように構成されている。ヒンジは、アルミニウム銅合金を含み得る。
【００１０】
実装は、以下の１つ以上の利点を含み得る。本明細書は、接触マイクロミラーまたは非接触マイクロミラーに適切なヒンジ材料を開示している。接触マイクロミラーに対して選択されるヒンジ材料は、比較的低い弾性定数を有する。ミラープレートを傾斜させる静電気力は、ヒンジの弾性復元力を容易に克服し得るので、ミラープレートは、機械的な停止部に接触するように容易に傾斜され得る。非接触マイクロミラーに対して選択されるヒンジ材料は、比較的高い弾性定数を有する。これにより、弾性復元力が静電気力と均衡し、「オン」または「オフ」の位置を定義する傾斜角でマイクロミラーを保つことが可能になる。弾性復元力はまた、静電気力が減少または除去された後に、傾いたミラープレートを無傾斜位置に戻し得る。
【００１１】
本明細書はまた、基板上の傾斜可能なミラープレートに対する単純化された構造と、該傾斜可能なミラープレートを駆動する方法とを提供する。傾斜可能なミラープレートは、コントローラによって提供された電気信号に応答して、所定の角度に傾斜および保持され得る。傾斜されたミラープレートを停止させ、ミラープレートの傾斜角を定義するための機械的な停止部は、基板上またはミラープレート上には何も必要ではない。機械的な停止部をなくすことは、機械的な停止部を有する従来の一部のマイクロミラーデバイスと比較すると、マイクロミラーデバイスを簡素化し得る。ミラープレートと基板との間の機械的な接触、例えば、基板上の機械的な停止部が無いことはまた、従来のミラーデバイスにおいてミラープレートと機械的な停止部との間に存在することが公知の静止摩擦（ｓｔｉｃｔｉｏｎ）の問題を除去する。本明細書中に記述のミラープレートデバイスは、従来のデバイス中のミラープレートよりも、より狭い角度に傾斜し得る。より少ないミラープレートの傾斜は、ミラープレートが回転するヒンジに対して、より少ない歪みで済み得る。そのようなデバイスは、機械的な故障をする可能性は、より少なくあり得る。従って、デバイスの実用的な寿命は、より長くあり得る。さらに、ヒンジは、従来のデバイスほど回転することを要求されないので、ヒンジの形成に対して、遥かに多様な材料が選択され得る。その上に、ミラープレートは、より小さな角度の偏向を受けるので、より高い周波数で動作し得る。
【００１２】
本発明は、特に複数の実施形態を参照しながら表示および記述されたが、形式および詳細における様々な変更が、本発明の精神および範囲から逸脱することなくなされ得ることを、当業者は、認識されたい。
【００１３】
本発明は、さらに以下の手段を提供する。
【００１４】
（項目１）
マイクロミラーデバイスであって、
基板によって支持されているヒンジと、
該ヒンジを中心として傾斜可能なミラープレートと
を備え、
該ヒンジは、約３０％〜７０％の間のチタンの組成を有するチタンニッケル合金、約３０％〜７０％の間のチタンの組成を有するチタンアルミニウム合金、約５％〜２０％の間の銅の組成を有するアルミニウム銅合金、および約０％〜１５％の間の窒素の組成を有する窒化チタンアルミニウムから構成されるグループから選択される材料を含む、
マイクロミラーデバイス。
【００１５】
（項目２）
上記ヒンジは、上記窒化チタンアルミニウムを含んでおり、
該窒化チタンアルミニウムにおけるアルミニウムおよびチタンは、ほぼ等しい組成を有している、
項目１に記載のマイクロミラーデバイス。
【００１６】
（項目３）
上記ヒンジは、上記窒化チタンアルミニウムを含んでおり、
該窒化チタンアルミニウムにおける窒素の組成は、約０％〜１０％の間である、
項目１に記載のマイクロミラーデバイス。
【００１７】
（項目４）
上記ヒンジは、上記チタンニッケル合金を含んでおり、
該チタンニッケル合金におけるチタンの組成は、約４０％〜６０％の間である、
項目１に記載のマイクロミラーデバイス。
【００１８】
（項目５）
上記ヒンジは、上記チタンニッケル合金を含んでおり、
該チタンニッケル合金におけるチタンの組成は、約４５％〜５５％の間である、
項目１に記載のマイクロミラーデバイス。
【００１９】
（項目６）
上記ヒンジは、上記チタンアルミニウム合金を含んでおり、
該チタンアルミニウム合金におけるチタンの組成は、約４０％〜６０％の間である、
項目１に記載のマイクロミラーデバイス。
【００２０】
（項目７）
上記ヒンジは、上記チタンアルミニウム合金を含んでおり、
該チタンアルミニウム合金におけるチタンの組成は、約４５％〜５５％の間である、
項目１に記載のマイクロミラーデバイス。
【００２１】
（項目８）
上記ヒンジは、上記基板の表面に対して２度以上の第１の向きから、該基板と実質的に平行な第２の向きまで、上記ミラープレートを弾性的に復元するように構成されている、項目１に記載のマイクロミラーデバイス。
【００２２】
（項目９）
上記ヒンジは、上記基板の上記表面に対して４度以上の第１の向きから、該基板と実質的に平行な第２の向きまで、上記ミラープレートを弾性的に復元するように構成されている、項目８に記載のマイクロミラーデバイス。
【００２３】
（項目１０）
上記基板の上記表面に対して２度以上の向きに上記ミラープレートを保持するように、電気信号を生成するように構成されたコントローラをさらに備えている、項目１に記載のマイクロミラーデバイス。
【００２４】
（項目１１）
上記基板の上記表面に対して４度以上の向きに上記ミラープレートを保持するように、電気信号を生成するように構成されたコントローラをさらに備えている、項目１に記載のマイクロミラーデバイス。
【００２５】
（項目１２）
上記基板上の機械的な停止部をさらに備えており、
該機械的な停止部は、上記ミラープレートの傾斜運動を停止させるように、該ミラープレートに接触するように構成されている、
項目１に記載のマイクロミラーデバイス。
【００２６】
（項目１３）
上記ヒンジは、上記アルミニウム銅合金を含んでおり、
該アルミニウム銅合金におけるアルミニウムの組成は、約７０％〜９５％の間である、
項目１２に記載のマイクロミラーデバイス。
【００２７】
（項目１４）
マイクロミラーデバイスであって、
基板上のヒンジ支持柱と、
該ヒンジ支持柱に接続されたヒンジと、
該ヒンジを中心として傾斜可能なミラープレートと
を備え、
該ヒンジは、約３０％〜７０％の間のチタンの組成を有するチタンニッケル合金、約３０％〜７０％の間のチタンの組成を有するチタンアルミニウム合金、約５％〜２０％の間の銅の組成を有するアルミニウム銅合金、および約０％〜１５％の間の窒素の組成を有する窒化チタンアルミニウムから構成されるグループから選択される材料を含む、
マイクロミラーデバイス。
【００２８】
（項目１５）
上記ミラープレートは、上記ヒンジを含むヒンジ層を備えており、
該ヒンジ層は、該ヒンジと実質的に同じ材料を含んでいる、
項目１４に記載のマイクロミラーデバイス。
【００２９】
（項目１６）
上記ヒンジは、上記ミラープレートの下表面における空洞の中に少なくとも部分的に延びている、項目１４に記載のマイクロミラーデバイス。
【００３０】
（項目１７）
上記ヒンジは、上記窒化チタンアルミニウムを含んでおり、
アルミニウムおよびチタンは、ほぼ等しい組成を有しており、
窒素の組成は、約０％〜１０％の間である、
項目１４に記載のマイクロミラーデバイス。
【００３１】
（項目１８）
上記ヒンジは、上記チタンニッケル合金を含んでおり、
該チタンニッケル合金におけるチタンの組成は、約４０％〜６０％の間である、
項目１４に記載のマイクロミラーデバイス。
【００３２】
（項目１９）
上記チタンニッケル合金におけるチタンの組成は、約４５％〜５５％の間である、
項目１８に記載のマイクロミラーデバイス。
【００３３】
（項目２０）
上記ヒンジは、上記チタンアルミニウム合金を含んでおり、
該チタンアルミニウム合金におけるチタンの組成は、約４０％〜６０％の間である、
項目１４に記載のマイクロミラーデバイス。
【００３４】
（項目２１）
上記チタンアルミニウム合金におけるチタンの組成は、約４５％〜５５％の間である、
項目２０に記載のマイクロミラーデバイス。
【００３５】
（項目２２）
上記ヒンジは、上記基板の表面に対して２度以上の第１の向きから、該基板と実質的に平行な第２の向きまで、上記ミラープレートを弾性的に復元するように構成されている、項目１４に記載のマイクロミラーデバイス。
【００３６】
（項目２３）
上記ヒンジは、上記基板の上記表面に対して３度以上の第１の向きから、該基板と実質的に平行な第２の向きまで、上記ミラープレートを弾性的に復元するように構成されている、項目２２に記載のマイクロミラーデバイス。
【００３７】
（項目２４）
上記基板の上記表面に対して２度以上の向きに上記ミラープレートを保持するように、電気信号を生成するように構成されたコントローラをさらに備えている、項目１４に記載のマイクロミラーデバイス。
【００３８】
（項目２５）
上記基板の上記表面に対して３度以上の向きに上記ミラープレートを保持するように、電気信号を生成するように構成されたコントローラをさらに備えている、項目１４に記載のマイクロミラーデバイス。
【００３９】
（項目２６）
上記基板上の機械的な停止部をさらに備えており、
該機械的な停止部は、上記ミラープレートの傾斜運動を停止させるように、該ミラープレートに接触するように構成されている、
項目１４に記載のマイクロミラーデバイス。
【００４０】
（項目２７）
上記ヒンジは、上記アルミニウム銅合金を含んでおり、
該アルミニウム銅合金におけるアルミニウムの組成は、約７０％〜９５％の間である、
項目２６に記載のマイクロミラーデバイス。
【００４１】
（摘要）
マイクロミラーデバイスは、基板によって支持されたヒンジと該ヒンジを中心として傾斜可能なミラープレートとを含む。該ヒンジは、約３０％〜７０％の間のチタンの組成を有するチタンニッケル合金、約３０％〜７０％の間のチタンの組成を有するチタンアルミニウム合金、約５％〜２０％の間の銅の組成を有するアルミニウム銅合金、および０％〜約１５％の範囲の窒素の組成を有する窒化チタンアルミニウムから構成されるグループから選択される合金を含み得る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４２】
明細書中に組み入れられ、その一部を形成する添付の図面は、記述とともに本発明の実施形態を例示し、本発明の原理を説明する。
【００４３】
図１〜図３を参照すると、マイクロミラー１００は、基板３００上にミラープレート１１０を含み得る。ミラープレート１１０は、反射層１１１、スペーサー層１１３およびヒンジ層１１４を含み得る。一部の実施形態において、スペーサー層１１３は、一対の開口部１０８ａおよび１０８ｂを含む。一部の実施形態において、ヒンジ層１１４は、２つのヒンジ構成要素１２０ａおよび１２０ｂを含む。ヒンジ構成要素１２０ａおよび１２０ｂは、細長いヒンジ１６３ａおよび１６３ｂによってそれぞれヒンジ層１１４の主要部分に接続される。細長いヒンジ１６３ａおよび１６３ｂは、細長いヒンジ１６３ａまたは１６３ｂの２つの側面上のギャップによって、ヒンジ層１１４の主要部分から分離される。外力が何もミラープレート１１０に適用されていないときには、該ミラープレート１１０は、無傾斜位置にある。無傾斜位置は、実質的には基板の上部面と平行であり得る。ミラープレート１１０は、２つのヒンジ構成要素１２０ａおよび１２０ｂによって定義された軸を中心として傾斜され得る。１つのヒンジ構成要素１２０ａ（または１２０ｂ）は、基板３００上のヒンジ支柱１２１ａ（または１２１ｂ）に接続される。ヒンジ支柱１２１ａは、一体の部材として形成され得るか、２つまたは３つの部分を含み得る。例えば、ヒンジ支柱１２１ａは、別個の堆積ステップで形成され得る、上部分１２３ａ、中間部分１２３ｂおよび下部分１２３ｃを含み得る。
【００４４】
マイクロミラー１００は、ヒンジ支柱１２１ａおよび１２１ｂの一方の側に下部分１３０ａおよび上部分１３１ａを有する二部型電極（ｔｗｏ−ｐａｒｔ）と、ヒンジ支柱１２１ａおよび１２１ｂの他方の側に下部分１３０ｂおよび上部分１３１ｂを有する別の二部型電極とをさらに含み得る。電極の下部分１３０ａおよび１３１ｂは、１つの導電層から形成され得る。電極の上部分１３１ａおよび１３１ｂは、電極の下部分１３０ａおよび１３０ｂの上の別の導電層から形成され得る。ヒンジ支柱１２１ａおよび１２１ｂは、制御ライン３１１に接続され、二部型電極１３０ａまたは１３１ａは、制御ライン３１２に接続され、二部型電極１３０ｂまたは１３１ｂは、制御ライン３１３に接続される。制御ライン３１１、３１２および３１３の電位は、コントローラ３５０によって提供された外部電気信号によって別個に制御され得る。ミラープレート１１０と二部型電極１３０ａ、１３１ａまたは二部型電極１３０ｂ、１３１ｂとの間の電位差は、ミラープレート１１０を傾斜させ得る静電トルクを生成し得る。適切なマイクロミラーデバイスは、米国特許第２００５−０１２８５６４号、「Ｈｉｇｈ Ｃｏｎｔｒａｓｔ Ｓｐａｔｉａｌ Ｌｉｇｈｔ Ｍｏｄｕｌａｔｏｒ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄ」（２００４年１０月２６日出願）、ならびに米国特許出願第１１／４７０，５６８号、「Ｓｐａｔｉａｌ Ｌｉｇｈｔ Ｍｏｄｕｌａｔｏｒ Ｍｕｌｔｉ−ｌａｙｅｒ Ｍｉｒｒｏｒ Ｐｌａｔｅ」（２００６年９月６日出願）にさらに記載されており、これらは、あらゆる目的のために、本明細書に参考のために援用される。
【００４５】
図３および図４Ａを参照すると、コントローラ３５０は、静電気力を生成することによって、ねじれた細長いヒンジ１６３ａまたは１６３ｂによって生成される弾性復元力を征服して無傾斜位置から「オン」位置または「オフ」位置にミラーを傾斜させ得る。静電気力は、弾性復元力に対抗することによって、ミラープレートを「オン」位置または「オフ」位置に保持し得る。無傾斜位置は、「オン」位置および「オフ」位置とは異なり得る。一部の実施形態において、無傾斜位置は、「オン」位置または「オフ」位置と同一でもあり得る。ミラープレート１１０は、無傾斜位置から基板３００に対する傾斜角θｏｎまで一方向に傾斜し得る。ミラープレート１１０は、入射光３３０を反射することによって、「オン」方向に移動する反射光３４０を形成し得、その結果として、反射光３４０は、表示区域に到達し表示画像を形成し得る。「オン」方向は、典型的には基板３００に垂直であり得る。入射角（すなわち、入射光３３０とミラーの法線方向との間の角度）と反射角（すなわち、反射光３４０とミラーの法線方向との間の角度）とは同一であるので、入射光３３０および反射光３４０は、角度２θｏｎを形成し、該角度は、ミラープレート１１０の傾斜角θｏｎの２倍である。
【００４６】
図４Ｂを参照すると、ミラープレート１１０は、基板３００に対しても傾斜角θｏｎの向きまで反対方向に、対称的に傾斜し得る。ミラープレート１１０は、入射光３３０を反射することによって、「オフ」方向に移動する反射光３４５を形成し得る。反射光３４５は、アパーチャ（図５〜７において５３０）によってブロックされ、光吸収器によって吸収され得る。入射光３３０に対する入射角は、３θｏｎなので、反射角もまた、３θｏｎであるべきである。従って、「オン」方向の反射光３４０と「オフ」方向の反射光３４５との間の角度は、４θｏｎであり、ミラープレート１１０の傾斜角θｏｎの４倍である。
【００４７】
入射光３３０は、異なる光源、例えばそれぞれが図５および図６に示されるように、レーザー５００または発光ダイオード（ＬＥＤ）５１０によって供給され得る。レーザー５００によって発光される入射光は、コヒーレントであり、ミラープレート１１０による反射の後に、平行なままであり得る。アパーチャ５３０、レーザー５００およびミラープレート１１０は、「オン」方向に傾斜されたときにミラープレート１１０によって反射された殆ど全ての反射光３４０が、アパーチャ５３０における開口部５３５を通過するように配列され得る。ＬＥＤ５１０から発光された入射光３３０は、通常は非コヒーレントであり、距離が長くなるにつれて発散する傾向にある。アパーチャ５３０、ＬＥＤ５１０およびミラープレート１１０は、「オン」位置のミラープレート１１０によって反射された光の大部分が、アパーチャ５３０における開口部５３５を通過するように配列され得る。例えば、反射光３４０は、開口部５３５を介して進み得、一方で、反射光３４０ａおよび３４０ｂは、反射光３４０から離れるように発散し、アパーチャ５３０によってブロックされる。
【００４８】
マイクロミラー１００のアレイに基づいた例示的な画像投射システム７００が、図７に示される。赤レーザー５００ａ、緑レーザー５００ｂおよび青レーザー５００ｃが、それぞれ赤色レーザービーム３３０ａ、緑色レーザービーム３３０ｂおよび青色レーザービーム３３０ｃを発光する。赤色光３３０ａ、緑色光３３０ｂおよび青色光３３０ｃは、拡散器７１０ａ、７１０ｂおよび７１０ｃを通過することによって、有色光３３１ａ、３３１ｂおよび３３１ｃを形成し得る。拡散器７１０ａ、７１０ｂおよび７１０ｃは、レーザービーム３３０ａ、３３０ｂおよび３３０ｃの大きさを変更し得（例えば、拡張）、かつレーザービーム３３０ａ、３３０ｂおよび３３０ｃをマイクロミラー１００のアレイと互換性のある断面形状に形づくり得る。例えば、有色光３３１ａ、３３１ｂおよび３３１ｃは、マイクロミラー１００のアレイの形状とより互換性のあり得る、長方形になるように形づくられ得る。有色光３３１ａ、３３１ｂおよび３３１ｃは、次いで（ビーム結合器として機能する）ビーム分割器７２０ａ、７２０ｂおよび７２０ｃによって反射され得、カラーの入射光３３０へと併合される。カラーの入射光３３０は、内部全反射（ＴＩＲ）プリズム７４０によって反射されることによって、支持部材７３０上のマイクロミラー１００を照明し得る。「オン」位置のミラープレート１１０によって偏向された反射光３４０は、ＴＩＲプリズム７４０およびアパーチャ５３０の開口部５３５を通過し得、投影システム７５０によって投影されることによって、表示画像を形成し得る。
【００４９】
アパーチャ５３０、ＴＩＲプリズム７４０およびマイクロミラー１００の相対位置は、「オン」方向における殆ど全ての反射光３４０が開口部５３５を通過し、「オフ」方向における全ての反射光３４５がアパーチャ５３０によってブロックされ得るように、配列され得る。アパーチャ５３０によってブロックされた反射光３４０の任意の部分は、表示の輝度における損失である。開口部５３５を通過する逸脱した任意の反射光５３５は、表示画像のコントラストを減少させる。反射光３４０と反射光３４５との間の角度の広がりが大きいほど、反射光３４０と反射光３４５とを分離させて、表示画像における最大の輝度およびコントラストを達成することが容易になる。言い換えると、表示システム７００における傾斜角θｏｎ（またはθｏｆｆ）が大きいほど、実質的に全ての反射光３４５がブロックされ、かつ実質的に全ての反射光３４０が表示面に到達することによって表示画像を形成するように、反射光３４０と反射光３４５とを分離することをが、より容易になる。
【００５０】
正の駆動電圧パルス８０１および負の駆動電圧パルスは、図８において、示されている。ゼロ傾斜角は、水平方向に相当し、該水平方向において、ミラープレート１１０は、基板３００の表面に平行である。正の駆動電圧パルス８０１は、駆動電圧Ｖｏｎを含み、図３、図４Ａ，図５、および図６に示されているように、ミラープレート１１０を「オン」位置に制御するために用いられる。正の電圧パルス８０１は、ミラープレート１１０を、図において反時計回りの方向である「オン」方向に、基板の３００上部面に対して傾斜角θｏｎまで傾斜させる、静電気力を作り得る。ミラープレート１１０は、無傾斜状態において弾性復元力は何も受けない。ミラープレート１１０が傾斜する際に、ミラープレート１１０は、弾性復元力を受け、該弾性復元力は、細長いヒンジ１６３ａまたは１６３ｂのねじれの変形によって作られ、ミラープレート１１０に時計回りの方向の力を加える。傾斜角が増加する際に、静電気力は幾分か増加するが、弾性復元力は、傾斜角の関数として、静電気力よりもより急速に増加する。弾性復元力が、静電気力と等しくなるときに、ミラープレート１１０は、最終的には傾斜角θｏｎで、停止する。言い換えると、ミラープレート１１０は、静電気力とミラープレート１１０に反対方向に力を加える弾性復元力との間の均衡によって、傾斜角θｏｎで保持される。ミラープレート１１０は、最初に領域８１１において平均的な傾斜角θｏｎ周辺で振動し、次いで傾斜角θｏｎにおいて一定に留まり得る。
【００５１】
同様に、図４Ｂに示されているように、負の駆動電圧パルス８０２は、ミラープレート１１０を「オフ」位置に制御するために用いられる。電圧パルス８０２は、駆動電圧Ｖｏｆｆを含む。電圧パルス８０２は、静電気力を作ることによって、例えば時計回りの方向に基板３００の上部面に対して傾斜角θｏｆｆに向かって、ミラープレート１１０を「オフ」位置に傾斜させ得る。再び、ミラープレートは、無傾斜位置において弾性復元力は何も受けない。傾斜角が増加する際に、弾性復元力は、細長いヒンジ１６３ａまたは１６３ｂのねじれの変形によって作られ、反時計回りの方向の力を加える。弾性復元力は、傾斜角の関数として、静電気力よりも急速に増加する。弾性復元力が、静電気力と等しくなるときに、ミラープレート１１０は、最終的に傾斜角θｏｆｆで停止する。ミラープレート１１０は、負の電圧パルス８０２によって作られた静電気力と歪んだ細長いヒンジ１６３ａおよび１６３ｂによる弾性復元力との間の均衡によって、傾斜角θｏｆｆで保持される。ミラープレート１１０は、最初に領域８２１において平均的な傾斜角θｏｆｆ周辺で振動し、次いで傾斜角θｏｆｆにおいて一定に留まり得る。図４Ａおよび図４Ｂに示されている構成において、傾斜角θｏｎおよび傾斜角θｏｆｆは、等しい大きさを有し得る。負の駆動電圧パルス８０２が除去された後に、ミラープレート１１０は、細長いヒンジ１６３ａおよび１６３ｂによってゼロ傾斜角（すなわち、水平方向）に弾性的に引き戻され得る。
【００５２】
図９および図１０を参照すると、接触モードにおける動作に適切なミラープレート１１００は、基板３００上に機械的な停止部１３６０ａおよび１３６０ｂを有している。機械的な停止部１３６０ａおよび１３６０ｂは、傾斜したミラープレート１１００と接触し、時計回り方向または反時計回り方向の傾斜運動を停止させ得る。ミラープレート１１０の「オン」位置および「オフ」位置は、ミラープレート１１０が機械的な停止部１３６０ａおよび１３６０ｂと接触するときに定義される。「オン」位置におけるミラープレート１１０の方向は、反射光３４０の方向を決定する。マイクロミラー１１００はまた、非接触型のマイクロミラー１００と同じ多数のコンポーネントを含み得る。一部の実施形態において、機械的な停止部１３６０ａおよび１３６０ｂは、導電性であり得る。機械的な停止部１３６０ａおよび１３６０ｂは、制御ライン３１１（図１０には図示されず）に接続され得、その結果、機械的な停止部１３６０ａおよび１３６０ｂは、コントローラ３５０からの電気信号によって、ミラープレート１１０のヒンジ層１１４と同じ電位に保たれ得る。機械的な停止部１３６０ａおよび１３６０ｂとヒンジ層１１４との等しい電位は、ヒンジ層１１４と機械的な停止部１３６０ａおよび１３６０ｂとの間の中間領域にわたってそれらが接触しているときに電流が流れることを防止し得る。ミラープレート１１０の電位ならびにミラープレート１１０に加えられる静電気力は、機械的な停止部１３６０ａおよび１３６０ｂとの接触によって妨げられない。
【００５３】
本明細書において、マイクロミラー１００は、「無接触」マイクロミラーと呼ばれる。マイクロミラー１１００は、「接触」マイクロミラーと呼ばれる。「接触」マイクロミラーにおけるミラープレートの傾斜運動は、機械的な停止部によって停止され得る。ミラープレートの「オン」位置および「オフ」位置は、ミラープレートが機械的な停止部と接触しているときのミラープレートの向きによって定義される。対照的に、無接触マイクロミラー１００は、ミラープレートの傾斜運動を制限し得る機械的な停止部を含まない。むしろ、ミラープレートの「オン」位置および「オフ」位置は、ミラープレート１００および二部型電極１３０ａ、１３１ａ、１３０ｂ、１３１ｂに加えられた駆動電圧によって制御される。
【００５４】
駆動電圧の関数としての、ミラープレートの傾斜角の応答曲線が、図１１において示される。ミラープレートの傾斜角は、最初に、駆動電圧の関数として曲線９０５に沿って徐々に増加する。駆動電圧が増加する際に、傾斜角は、次いで曲線９１０に沿って急速に増加し、最終的にミラープレートが、スナッピング電圧Ｖｓｎａｐで「スナップ」するが、Ｖｓｎａｐにおいて、傾斜角が増加する際に、弾性復元力は、増加を停止する。傾斜角が増加する際に、静電気力は、増加し続ける。より強力な静電気力と一定な可塑性の復元力との不均衡（図１２を参照）は、傾斜角をθｍａｘまで急激に増加させ、θｍａｘにおいて、ミラープレートの傾斜運動は、基板上３００の機械的な停止部１１６０ａおよび１１６０ｂによって停止される（図１０を参照）。本明細書において、用語「スナップ」は、ミラープレートに関する不均衡なミラープレートの不安定な状態を指し、ミラープレートは、急速に傾斜し、最終的に固定された別の物体によって停止される。
【００５５】
ミラープレートの「スナッピング」は、マイクロミラーの中のヒンジの機械的特性の現れである。図１２を参照すると、ミラープレート上の応力は、例えば、ミラープレートと基板上の電極との間の静電気力によって引き起こされ得る。ヒンジの変形は、低い応力の範囲において、曲線１０００に沿って応力を増加させる。曲線１０００は、応力に対するヒンジの弾性応答を表す。一例示的なマイクロミラーにおいて、ヒンジは、変形Ｄ１でスナップする。言い換えると、傾斜角が、Ｄ１に対応する傾斜角より上に増加する際に、弾性復元力は、増加を止める。曲線１０１０は、ヒンジ材料の可塑性領域を表す。曲線１０１０に対応するヒンジ材料は、図９および図１０に示されている接触タイプのマイクロミラー１１００に用いられるのに適している。
【００５６】
図７に関連して先述したように、非接触マイクロミラーは、表示画像における最適な輝度およびコントラストのために、好適には、例えば約２度、約３度、約４度、約５度またはより大きな傾斜角を有する。大きな「オン」または「オフ」の傾斜角もまた、ミラープレートが傾斜され、次いでヒンジによって弾性的に無傾斜位置に復元され得る幅広い角度の範囲を必要とする。図１２は、Ｄ２＞Ｄ１の変形において弾性応答曲線１０００から可塑性応答曲線１０２０に移行する、別の例示的なマイクロミラーを示す。マイクロミラーは、弾性的なヒンジの変形に対してより幅広い範囲を有し、従って、非接触ミラープレート１００の適用により適している。Ｄ２とＤ１との間の違いは、（図１４に示される）ミラープレート１１０および１１００の材料の構成の違いに起因し得る。対照的に、接触マイクロミラー１１００は、弾性的なヒンジの変形に対して狭い範囲を有し得、その結果として、比較的に小さな駆動電圧が、ミラープレートをスナップさせ得ることによって、該プレートを機械的な停止部に接触させる。可塑性の曲線１０１０に対応するマイクロミラーは、従って、接触マイクロミラーにより適している。マイクロミラー１００の中の「非接触」マイクロミラーに対して適しているヒンジ材料の一例は、窒化チタンアルミニウムであり、これは、約０〜１５％の範囲、または０〜１０％の範囲、ならびにアルミニウムおよびチタンに対する組成とほぼ等しい範囲の窒素の組成を有する。窒化チタンアルミニウムの組成物から作られたヒンジ材料に対する一例は、Ａｌ４８％Ｔｉ４８％Ｎ４％である。アルミニウム銅合金は、接触マイクロミラー１１００に対するヒンジ材料により適切である。例示されたアルミニウム銅合金は、９０％の銅と１０％のアルミニウムとを含み得る。
【００５７】
図１１に戻って参照すると、マイクロミラー１１００におけるマイクロミラープレート１１０が傾斜角θｍａｘでスナップした後に、駆動電圧が減少する際に、ミラープレートは、最初に、ライン９１５によって示される駆動電圧の範囲内で機械的な停止部１１６０ａおよび１１６０ｂと接触したままでいる。ヒンジが弾性領域に戻り、弾性を復元し、機械的な停止部１１６０ａまたは１１６０ｂでの静止摩擦を越えた後に、ミラープレート１１００は、駆動電圧が、ライン９２０と交差するとき、最終的に応答曲線９０５に沿って元の方向に傾斜する。曲線９０５、９１０およびライン９１５、９２０によって表された履歴現象は、接触マイクロミラー１００の共通の特性である。非接触マイクロミラー１００に対する動作可能な窓は、ミラープレートの弾性領域における曲線９０５に沿っている。ミラープレートは、駆動電圧Ｖｏｎによって傾斜角θｏｎまたはθｏｆｆにおいて傾斜または保持され得る。静電気力が除去された後に、ミラープレート１１０は、同一の応答曲線９０５に沿って、ヒンジ１６３ａおよび１６３ｂによって元の位置に弾性的に復元され得る。本明細書中に開示された非接触マイクロミラー１００と関連した実質的な履歴現象は、何もない。
【００５８】
図１３は、異なる材料組成物を有するヒンジに対する駆動電圧の関数としての、ミラープレートの傾斜角の応答曲線を例示する。正規化された駆動電圧は、単にミラースナッピング電圧によって分割された駆動電圧である。異なる材料組成物を有するヒンジに対するミラープレート傾斜角は、正規化した駆動電圧の関数として、異なる曲線１１０５に沿って上昇し得る。傾斜角は、ＡｌＣｕから作られたヒンジに対するものよりも、ＴｉＮｉ合金、ＡｌＴｉＮ化合物、およびＡｌＴｉ合金から作られたヒンジに対して、より高い。非接触マイクロミラーに対して適切な上述のヒンジ材料は、以下の例示的な組成物を含み得る。すなわち、ＴｉＮｉ合金に対するＴｉ５０％Ｎｉ５０％、ＡｌＴｉＮ化合物に対するＡｌ４８％Ｔｉ４８％Ｎ４％、ＡｌＴｉ合金に対するＡｌ５０％Ｔｉ５０％である。ＡｌＣｕ合金は、接触マイクロミラーにより適切である。ＡｌＣｕ合金は、約７０％〜９５％のアルミニウム、または９０％のアルミニウムと１０％の銅とを含み得る。
【００５９】
上述のように、複数のミラープレートは、曲線１１０５によって定義された角度範囲に傾斜され得、それぞれの無傾斜位置へと弾性的に復元される。曲線１１０５に対して利用可能な傾斜角の範囲は、その中で非接触マイクロミラーが動作するのだが、図示された３つの材料の組成物に対して異なる。図１３に図示された特定の実施例において、ＴｉＮｉ合金で作られたヒンジは、非接触ミラープレートが、他の２つのヒンジの材料組成物よりもより幅広い角度範囲において傾斜かつ弾性的に復元することを可能にする。ＡｌＣｕで作られたヒンジは、接触ミラープレートが弾性復元力を克服し、機械的な停止部に素早く戻ることを可能にする。
【００６０】
マイクロミラーと互換性のあるヒンジ材料は、例えばチタン、金、銀、ニッケル、鉄、コバルト、銅、アルミニウム、窒素、および酸素のような様々な材料を含み得る。ヒンジは、ＴｉＮｉによって作られ得、ここでは、チタンの組成は、約３０％〜７０％の間、または約４０％〜６０％の間、または約４５％〜５５％の間であり得る。ヒンジは、ＡｌＴｉから作られ得、ここでは、チタンの組成は、約３０％〜７０％の間、または約４０％〜６０％の間、または約４５％〜５５％の間であり得る。「非接触」マイクロミラーに対する適当なヒンジ材料は、窒化チタンアルミニウムを含み得、これは、約０〜１０％の間、または０〜１５％の間の窒素の組成を有し、アルミニウムおよびチタンに対する組成とほぼ等しい窒素の組成を有する。窒化チタンアルミニウムから成るヒンジ構成要素は、他の素子は実質的に含んでおらず（この文脈において、実質的に含んでいないとは、他の素子が、製造工程で一定の痕跡量として存在し得ることを意味する）、特に、酸素は実質的に含み得ない。
【００６１】
図１４を参照すると、３つの異なる材料である、材料１、材料２および材料３から作られたヒンジを有するミラープレートの傾斜角は、最初に同一の曲線１２０５に沿って徐々に上昇し得る。ヒンジの材料１、材料２および材料３に対するスナップ電圧のＶｓｎａｐ１、Ｖｓｎａｐ２およびＶｓｎａｐ３は、異なり、Ｖｓｎａｐ１＜Ｖｓｎａｐ２＜Ｖｓｎａｐ３となり得る。ヒンジの３つの材料に対応する非接触の傾斜角θｏｎ１、θｏｎ２およびθｏｎ３に対する動作可能な窓もまた異なり、θｏｎ１＜θｏｎ２＜θｏｎ３である。図１４に図示された実施例において、材料３は、非接触マイクロミラーのためのヒンジ材料としてより好まれる。なぜなら、ミラープレートの傾斜および無傾斜位置への復元に対して最も大きな角度範囲を提供し得るからである。例えば、材料３で作られたヒンジは、無傾斜位置に対して２度、３度または４度の第１の向きからミラープレートを弾性的に復元し得る。材料１は、図９および図１０に示されているマイクロミラー１１００のような接触マイクロミラーにより適切である。
【００６２】
上述の方法は、接触マイクロミラーおよび非接触マイクロミラーに適切なヒンジ材料を選択するために用いられ得る。比較的低い弾性定数を有するヒンジ材料は、接触マイクロミラーに対して選択され得る。ミラープレートを傾ける静電気力は、ヒンジの弾性復元力を容易に克服し得るので、ミラープレートは、機械的な停止部に接触するように容易に傾けられ得、「オン」および「オフ」のミラー位置が、定義され得る。比較的高い弾性定数を有するヒンジ材料は、非接触マイクロミラーに対して選択され得、弾性復元力が静電気力と均衡し、「オン」および「オフ」のミラー位置を定義する傾斜角でマイクロミラーを保つことが可能になる。弾性復元力はまた、静電気力が減少または除去された後に、傾いたミラープレートを無傾斜位置に戻し得る。
【００６３】
上述のマイクロミラーは、基板上の傾斜可能なミラープレートの簡素化された構造および傾斜可能なミラープレートを駆動するための方法を提供する。傾斜可能なミラープレートは、コントローラによって提供された電気信号に応答して、所定の角度に傾斜および保持され得る。傾斜したミラープレートを停止させ、ミラープレートの傾斜角を定義するための機械的な停止部は、基板上またはミラープレート上には何も必要ではない。機械的な停止部をなくすことは、マイクロミラーデバイスを簡素化するだけではなく、従来のミラーデバイスにおいてミラープレートと機械的な停止部との間に存在することが公知の静止摩擦を除去する。本明細書中に記述のミラープレートデバイスは、従来のデバイス中のミラープレートよりも、より狭い角度に傾斜し得る。より少ないミラープレートの傾斜は、ミラープレートが回転するヒンジに対して、より少ない歪みで済み得る。そのようなデバイスは、機械的な故障をする可能性は、より少なくあり得る。従って、デバイスの実用的な寿命は、より長くあり得る。さらに、ヒンジは、従来のデバイスほど回転することを要求されないので、ヒンジの構成に対して、遥かに多様な材料が選択され得る。その上に、ミラープレートは、より小さな角度の偏向を受けるので、より高い周波数で動作し得る。
【００６４】
開示の方法は、マイクロミラーの他の構成と互換性があることが理解される。上述されたものとは異なる材料が、ミラープレートの様々な層、ヒンジ接続柱、ヒンジ支持柱、電極および電気的な停止部を形成するために用いられ得る。電極は、図において示されるように、いくつかのステップを含み得、または導電材料の単一層を含み得る。ミラープレートは、異なる形状、例えば、長方形、六角形、ひし形または八角形などであり得る。駆動電圧パルスは、異なる波長および極性を含み得る。表示システムは、本発明の精神から逸脱することなく、光路のための異なる構成および設計を含み得る。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】図１は、非接触モードにおける動作に適切なマイクロミラーの斜視図である。
【図２】図２は、図１のマイクロミラーの分解図である。
【図３】図３は、図１のマイクロミラーの側面図である。
【図４】図４Ａおよび図４Ｂは、「オン」方向および「オフ」方向のそれぞれにおける、傾斜したミラープレートによる入射光の反射を例示する。
【図５】図５は、傾斜したミラープレートによる、レーザーによって発光された入射光の反射を例示する。
【図６】図６は、傾斜したミラープレートによる、発光ダイオードによって発光された入射光の反射を例示する。
【図７】図７は、マイクロミラーを含む画像投影システムの配列を例示する。
【図８】図８は、駆動電圧パルスの時間のプロファイルおよびミラープレートにおける結果の傾斜角を例示する。
【図９】図９は、接触モードにおける動作に適切なマイクロミラーの斜視図である。
【図１０】図１０は、図９のマイクロミラーの側面図である。
【図１１】図１１は、接触および非接触マイクロミラーに対する駆動電圧の関数としてミラープレートの傾斜角の応答曲線を例示するグラフである。
【図１２】図１２は、応力と伸びのプロット図で非接触および接触マイクロミラーの動作領域を例示するグラフである。
【図１３】図１３は、異なる材料の組成物を有するヒンジの構成要素に対する正規化された駆動電圧の関数として、ミラープレートの傾斜角の応答曲線を例示するグラフである。
【図１４】図１４は、異なる材料の組成物を有するヒンジの構成要素に対する駆動電圧の関数として、ミラープレートの傾斜角の応答曲線を例示するグラフである。
【符号の説明】
【００６６】
１００ マイクロミラー
１１０ ミラープレート
１２０ａ、１２０ｂ ヒンジ構成要素
１２１ａ、１２１ｂ ヒンジ支柱
３００ 基板
３５０ コントローラ
【技術分野】
【０００１】
本開示は、マイクロミラーの製造に関する。
【背景技術】
【０００２】
空間的光変調器（ＳＬＭ）は、反射面を有する傾斜可能なミラープレートのアレイを用いて作られ得る。各ミラープレートは、静電気力を用いることによって「オン」位置および「オフ」位置に傾斜され得る。静電気力は、ミラープレートとミラープレートの下の１つ以上の電極との間の電位差によって生成され得る。「オン」位置において、マイクロミラープレートは、表示画像の中に画像ピクセルを形成するように入射光を反射し得る。「オフ」位置において、マイクロミラープレートは、入射光を表示画像から離れるように向ける。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００３】
１つの一般的な局面において、本発明は、マイクロミラーデバイスに関し、該マイクロミラーデバイスは、基板によって支持されたヒンジと、ヒンジに対して傾斜可能なミラープレートとを含んでいる。ヒンジは、約３０％〜７０％の間のチタンの組成を有するチタンニッケル合金、約３０％〜７０％の間のチタンの組成を有するチタンアルミニウム合金、約５％〜２０％の間の銅の組成を有するアルミニウム銅合金、および約０％〜１５％の間の窒素の組成を有する窒化チタンアルミニウムから構成されるグループから選択された材料を含み得る。
【０００４】
別の一般的な局面において、本発明は、マイクロミラーデバイスに関し、該マイクロミラーデバイスは、基板上のヒンジ支持柱と；ヒンジ支持柱に接続されたヒンジと；ヒンジに接続されヒンジを中心として傾斜可能なミラープレートとを含んでいる。ヒンジは、約３０％〜７０％の間のチタンの組成を有するチタンニッケル合金、約３０％〜７０％の間のチタンの組成を有するチタンアルミニウム合金、約５％〜２０％の間の銅の組成を有するアルミニウム銅合金、および約０％〜１５％の間の窒素の組成を有する窒化チタンアルミニウムから構成されるグループから選択された材料を含み得る。
【０００５】
別の一般的な局面において、本発明は、マイクロミラーデバイスに関し、該マイクロミラーデバイスは、基板によって支持されたヒンジと、ヒンジを中心として傾斜可能なミラープレートと、ヒンジ以外の基板上の任意の構造にミラープレートを接触させることなしに、基板の表面に対して２度以上の傾斜の向きにミラープレートを保持するように、電気信号を生成し得るように構成されたコントローラとを含んでいる。ヒンジは、傾斜の向きから、基板に実質的に平行になるように、ミラープレートを弾性的に復元するように構成されている。
【０００６】
別の一般的な局面において、本発明は、マイクロミラーデバイスに関し、該マイクロミラーデバイスは、基板によって支持されたヒンジと；ヒンジを中心として傾斜可能なミラープレートであって、ヒンジは、ミラープレートが傾けられたときに、ミラープレートに弾性復元力を生成するように構成されている、ミラープレートと；コントローラであって、該コントローラは、静電気力を生成することにより、弾性復元力を克服し、無傾斜位置から「オン」位置または「オフ」位置にミラープレートを傾斜させ得る、コントローラとを含んでいる。静電気力は、弾性復元力に対抗することによって、ミラープレートを「オン」位置または「オフ」位置に保持するように構成されている。
【０００７】
別の一般的な局面において、本発明は、ミラープレートの傾斜運動を制御する方法に関する。該方法は、基板によって支持されているヒンジを中心として傾斜可能なミラープレート上に静電気力を生成することを含んでいる。該ヒンジは、ミラープレートが傾斜されたときに、ミラープレート上に弾性復元力を生成し得る。該方法はまた、弾性復元力を克服し、無傾斜位置から「オン」位置または「オフ」位置にミラープレートを傾斜させることと、弾性復元力と均衡して、ミラープレートを「オン」位置または「オフ」位置に保持することとを含んでいる。
【０００８】
システムの実装は、以下の１つ以上を含み得る。傾斜の向きは、基板の表面に対して３度以上の向きであり得、ヒンジは、傾斜の向きから、基板に実質的に平行になるように、ミラープレートを弾性的に復元するように構成されている。傾斜の向きは、基板の表面に対して４度以上の向きであり得、ヒンジは、傾斜の向きから、基板に実質的に平行になるように、ミラープレートを弾性的に復元し得る。ヒンジは、約３０％〜７０％の間のチタンの組成を有するチタンニッケル合金、約３０％〜７０％の間のチタンの組成を有するチタンアルミニウム合金、約５％〜２０％の間の銅の組成を有するアルミニウム銅合金、および約０％〜１５％の間の窒素の組成を有する窒化チタンアルミニウムからなるグループから選択された合金を含み得る。ヒンジは、窒化チタンアルミニウムを含み得る。窒化チタンアルミニウムにおけるアルミニウムおよびチタンは、ほぼ等しい組成を有し得る。窒化チタンアルミニウムにおける窒素の組成は、約０％〜１０％の間であり得る。ヒンジは、チタンニッケル合金を含み得る。チタンニッケル合金におけるチタンの組成は、約４０％〜６０％の間であり得る。チタンニッケル合金におけるチタンの組成は、約４５％〜５５％の間であり得る。ヒンジは、チタンアルミニウム合金を含み得る。チタンアルミニウム合金におけるチタンの組成は、約４０％〜６０％の間であり得る。チタンアルミニウム合金におけるチタンの組成は、約４５％〜５５％の間であり得る。
【０００９】
システムの実装は、以下の１つ以上を含み得る。ヒンジは、窒化チタンアルミニウムを含み得る。窒化チタンアルミニウムにおけるアルミニウムおよびチタンは、ほぼ等しい組成を有し得る。窒化チタンアルミニウムにおける窒素の組成は、約０％〜１０％の間であり得る。ヒンジは、チタンニッケル合金を含み得る。チタンニッケル合金におけるチタンの組成は、約４０％〜６０％の間であり得る。チタンニッケル合金におけるチタンの組成は、約４５％〜５５％の間であり得る。ヒンジは、チタンアルミニウム合金を含み得る。チタンアルミニウム合金におけるチタンの組成は、約４０％〜６０％の間であり得る。チタンアルミニウム合金におけるチタンの組成は、約４５％〜５５％の間であり得る。ヒンジは、基板の表面に対して２度、３度、または４度以上の第１の向きから、基板に対して実質的に平行な第２の向きまで、ミラープレートを弾性的に復元し得る。マイクロミラーデバイスは、コントローラをさらに含み得、該コントローラは、基板の表面に対して２度、３度、または４度以上の向きにミラープレートを保持するように、電気信号を生成するように構成されている。マイクロミラーデバイスは、基板上の機械的な停止部をさらに含み得、該機械的な停止部は、ミラープレートの傾斜運動を停止させるように、ミラープレートに接触するように構成されている。ヒンジは、アルミニウム銅合金を含み得る。
【００１０】
実装は、以下の１つ以上の利点を含み得る。本明細書は、接触マイクロミラーまたは非接触マイクロミラーに適切なヒンジ材料を開示している。接触マイクロミラーに対して選択されるヒンジ材料は、比較的低い弾性定数を有する。ミラープレートを傾斜させる静電気力は、ヒンジの弾性復元力を容易に克服し得るので、ミラープレートは、機械的な停止部に接触するように容易に傾斜され得る。非接触マイクロミラーに対して選択されるヒンジ材料は、比較的高い弾性定数を有する。これにより、弾性復元力が静電気力と均衡し、「オン」または「オフ」の位置を定義する傾斜角でマイクロミラーを保つことが可能になる。弾性復元力はまた、静電気力が減少または除去された後に、傾いたミラープレートを無傾斜位置に戻し得る。
【００１１】
本明細書はまた、基板上の傾斜可能なミラープレートに対する単純化された構造と、該傾斜可能なミラープレートを駆動する方法とを提供する。傾斜可能なミラープレートは、コントローラによって提供された電気信号に応答して、所定の角度に傾斜および保持され得る。傾斜されたミラープレートを停止させ、ミラープレートの傾斜角を定義するための機械的な停止部は、基板上またはミラープレート上には何も必要ではない。機械的な停止部をなくすことは、機械的な停止部を有する従来の一部のマイクロミラーデバイスと比較すると、マイクロミラーデバイスを簡素化し得る。ミラープレートと基板との間の機械的な接触、例えば、基板上の機械的な停止部が無いことはまた、従来のミラーデバイスにおいてミラープレートと機械的な停止部との間に存在することが公知の静止摩擦（ｓｔｉｃｔｉｏｎ）の問題を除去する。本明細書中に記述のミラープレートデバイスは、従来のデバイス中のミラープレートよりも、より狭い角度に傾斜し得る。より少ないミラープレートの傾斜は、ミラープレートが回転するヒンジに対して、より少ない歪みで済み得る。そのようなデバイスは、機械的な故障をする可能性は、より少なくあり得る。従って、デバイスの実用的な寿命は、より長くあり得る。さらに、ヒンジは、従来のデバイスほど回転することを要求されないので、ヒンジの形成に対して、遥かに多様な材料が選択され得る。その上に、ミラープレートは、より小さな角度の偏向を受けるので、より高い周波数で動作し得る。
【００１２】
本発明は、特に複数の実施形態を参照しながら表示および記述されたが、形式および詳細における様々な変更が、本発明の精神および範囲から逸脱することなくなされ得ることを、当業者は、認識されたい。
【００１３】
本発明は、さらに以下の手段を提供する。
【００１４】
（項目１）
マイクロミラーデバイスであって、
基板によって支持されているヒンジと、
該ヒンジを中心として傾斜可能なミラープレートと
を備え、
該ヒンジは、約３０％〜７０％の間のチタンの組成を有するチタンニッケル合金、約３０％〜７０％の間のチタンの組成を有するチタンアルミニウム合金、約５％〜２０％の間の銅の組成を有するアルミニウム銅合金、および約０％〜１５％の間の窒素の組成を有する窒化チタンアルミニウムから構成されるグループから選択される材料を含む、
マイクロミラーデバイス。
【００１５】
（項目２）
上記ヒンジは、上記窒化チタンアルミニウムを含んでおり、
該窒化チタンアルミニウムにおけるアルミニウムおよびチタンは、ほぼ等しい組成を有している、
項目１に記載のマイクロミラーデバイス。
【００１６】
（項目３）
上記ヒンジは、上記窒化チタンアルミニウムを含んでおり、
該窒化チタンアルミニウムにおける窒素の組成は、約０％〜１０％の間である、
項目１に記載のマイクロミラーデバイス。
【００１７】
（項目４）
上記ヒンジは、上記チタンニッケル合金を含んでおり、
該チタンニッケル合金におけるチタンの組成は、約４０％〜６０％の間である、
項目１に記載のマイクロミラーデバイス。
【００１８】
（項目５）
上記ヒンジは、上記チタンニッケル合金を含んでおり、
該チタンニッケル合金におけるチタンの組成は、約４５％〜５５％の間である、
項目１に記載のマイクロミラーデバイス。
【００１９】
（項目６）
上記ヒンジは、上記チタンアルミニウム合金を含んでおり、
該チタンアルミニウム合金におけるチタンの組成は、約４０％〜６０％の間である、
項目１に記載のマイクロミラーデバイス。
【００２０】
（項目７）
上記ヒンジは、上記チタンアルミニウム合金を含んでおり、
該チタンアルミニウム合金におけるチタンの組成は、約４５％〜５５％の間である、
項目１に記載のマイクロミラーデバイス。
【００２１】
（項目８）
上記ヒンジは、上記基板の表面に対して２度以上の第１の向きから、該基板と実質的に平行な第２の向きまで、上記ミラープレートを弾性的に復元するように構成されている、項目１に記載のマイクロミラーデバイス。
【００２２】
（項目９）
上記ヒンジは、上記基板の上記表面に対して４度以上の第１の向きから、該基板と実質的に平行な第２の向きまで、上記ミラープレートを弾性的に復元するように構成されている、項目８に記載のマイクロミラーデバイス。
【００２３】
（項目１０）
上記基板の上記表面に対して２度以上の向きに上記ミラープレートを保持するように、電気信号を生成するように構成されたコントローラをさらに備えている、項目１に記載のマイクロミラーデバイス。
【００２４】
（項目１１）
上記基板の上記表面に対して４度以上の向きに上記ミラープレートを保持するように、電気信号を生成するように構成されたコントローラをさらに備えている、項目１に記載のマイクロミラーデバイス。
【００２５】
（項目１２）
上記基板上の機械的な停止部をさらに備えており、
該機械的な停止部は、上記ミラープレートの傾斜運動を停止させるように、該ミラープレートに接触するように構成されている、
項目１に記載のマイクロミラーデバイス。
【００２６】
（項目１３）
上記ヒンジは、上記アルミニウム銅合金を含んでおり、
該アルミニウム銅合金におけるアルミニウムの組成は、約７０％〜９５％の間である、
項目１２に記載のマイクロミラーデバイス。
【００２７】
（項目１４）
マイクロミラーデバイスであって、
基板上のヒンジ支持柱と、
該ヒンジ支持柱に接続されたヒンジと、
該ヒンジを中心として傾斜可能なミラープレートと
を備え、
該ヒンジは、約３０％〜７０％の間のチタンの組成を有するチタンニッケル合金、約３０％〜７０％の間のチタンの組成を有するチタンアルミニウム合金、約５％〜２０％の間の銅の組成を有するアルミニウム銅合金、および約０％〜１５％の間の窒素の組成を有する窒化チタンアルミニウムから構成されるグループから選択される材料を含む、
マイクロミラーデバイス。
【００２８】
（項目１５）
上記ミラープレートは、上記ヒンジを含むヒンジ層を備えており、
該ヒンジ層は、該ヒンジと実質的に同じ材料を含んでいる、
項目１４に記載のマイクロミラーデバイス。
【００２９】
（項目１６）
上記ヒンジは、上記ミラープレートの下表面における空洞の中に少なくとも部分的に延びている、項目１４に記載のマイクロミラーデバイス。
【００３０】
（項目１７）
上記ヒンジは、上記窒化チタンアルミニウムを含んでおり、
アルミニウムおよびチタンは、ほぼ等しい組成を有しており、
窒素の組成は、約０％〜１０％の間である、
項目１４に記載のマイクロミラーデバイス。
【００３１】
（項目１８）
上記ヒンジは、上記チタンニッケル合金を含んでおり、
該チタンニッケル合金におけるチタンの組成は、約４０％〜６０％の間である、
項目１４に記載のマイクロミラーデバイス。
【００３２】
（項目１９）
上記チタンニッケル合金におけるチタンの組成は、約４５％〜５５％の間である、
項目１８に記載のマイクロミラーデバイス。
【００３３】
（項目２０）
上記ヒンジは、上記チタンアルミニウム合金を含んでおり、
該チタンアルミニウム合金におけるチタンの組成は、約４０％〜６０％の間である、
項目１４に記載のマイクロミラーデバイス。
【００３４】
（項目２１）
上記チタンアルミニウム合金におけるチタンの組成は、約４５％〜５５％の間である、
項目２０に記載のマイクロミラーデバイス。
【００３５】
（項目２２）
上記ヒンジは、上記基板の表面に対して２度以上の第１の向きから、該基板と実質的に平行な第２の向きまで、上記ミラープレートを弾性的に復元するように構成されている、項目１４に記載のマイクロミラーデバイス。
【００３６】
（項目２３）
上記ヒンジは、上記基板の上記表面に対して３度以上の第１の向きから、該基板と実質的に平行な第２の向きまで、上記ミラープレートを弾性的に復元するように構成されている、項目２２に記載のマイクロミラーデバイス。
【００３７】
（項目２４）
上記基板の上記表面に対して２度以上の向きに上記ミラープレートを保持するように、電気信号を生成するように構成されたコントローラをさらに備えている、項目１４に記載のマイクロミラーデバイス。
【００３８】
（項目２５）
上記基板の上記表面に対して３度以上の向きに上記ミラープレートを保持するように、電気信号を生成するように構成されたコントローラをさらに備えている、項目１４に記載のマイクロミラーデバイス。
【００３９】
（項目２６）
上記基板上の機械的な停止部をさらに備えており、
該機械的な停止部は、上記ミラープレートの傾斜運動を停止させるように、該ミラープレートに接触するように構成されている、
項目１４に記載のマイクロミラーデバイス。
【００４０】
（項目２７）
上記ヒンジは、上記アルミニウム銅合金を含んでおり、
該アルミニウム銅合金におけるアルミニウムの組成は、約７０％〜９５％の間である、
項目２６に記載のマイクロミラーデバイス。
【００４１】
（摘要）
マイクロミラーデバイスは、基板によって支持されたヒンジと該ヒンジを中心として傾斜可能なミラープレートとを含む。該ヒンジは、約３０％〜７０％の間のチタンの組成を有するチタンニッケル合金、約３０％〜７０％の間のチタンの組成を有するチタンアルミニウム合金、約５％〜２０％の間の銅の組成を有するアルミニウム銅合金、および０％〜約１５％の範囲の窒素の組成を有する窒化チタンアルミニウムから構成されるグループから選択される合金を含み得る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４２】
明細書中に組み入れられ、その一部を形成する添付の図面は、記述とともに本発明の実施形態を例示し、本発明の原理を説明する。
【００４３】
図１〜図３を参照すると、マイクロミラー１００は、基板３００上にミラープレート１１０を含み得る。ミラープレート１１０は、反射層１１１、スペーサー層１１３およびヒンジ層１１４を含み得る。一部の実施形態において、スペーサー層１１３は、一対の開口部１０８ａおよび１０８ｂを含む。一部の実施形態において、ヒンジ層１１４は、２つのヒンジ構成要素１２０ａおよび１２０ｂを含む。ヒンジ構成要素１２０ａおよび１２０ｂは、細長いヒンジ１６３ａおよび１６３ｂによってそれぞれヒンジ層１１４の主要部分に接続される。細長いヒンジ１６３ａおよび１６３ｂは、細長いヒンジ１６３ａまたは１６３ｂの２つの側面上のギャップによって、ヒンジ層１１４の主要部分から分離される。外力が何もミラープレート１１０に適用されていないときには、該ミラープレート１１０は、無傾斜位置にある。無傾斜位置は、実質的には基板の上部面と平行であり得る。ミラープレート１１０は、２つのヒンジ構成要素１２０ａおよび１２０ｂによって定義された軸を中心として傾斜され得る。１つのヒンジ構成要素１２０ａ（または１２０ｂ）は、基板３００上のヒンジ支柱１２１ａ（または１２１ｂ）に接続される。ヒンジ支柱１２１ａは、一体の部材として形成され得るか、２つまたは３つの部分を含み得る。例えば、ヒンジ支柱１２１ａは、別個の堆積ステップで形成され得る、上部分１２３ａ、中間部分１２３ｂおよび下部分１２３ｃを含み得る。
【００４４】
マイクロミラー１００は、ヒンジ支柱１２１ａおよび１２１ｂの一方の側に下部分１３０ａおよび上部分１３１ａを有する二部型電極（ｔｗｏ−ｐａｒｔ）と、ヒンジ支柱１２１ａおよび１２１ｂの他方の側に下部分１３０ｂおよび上部分１３１ｂを有する別の二部型電極とをさらに含み得る。電極の下部分１３０ａおよび１３１ｂは、１つの導電層から形成され得る。電極の上部分１３１ａおよび１３１ｂは、電極の下部分１３０ａおよび１３０ｂの上の別の導電層から形成され得る。ヒンジ支柱１２１ａおよび１２１ｂは、制御ライン３１１に接続され、二部型電極１３０ａまたは１３１ａは、制御ライン３１２に接続され、二部型電極１３０ｂまたは１３１ｂは、制御ライン３１３に接続される。制御ライン３１１、３１２および３１３の電位は、コントローラ３５０によって提供された外部電気信号によって別個に制御され得る。ミラープレート１１０と二部型電極１３０ａ、１３１ａまたは二部型電極１３０ｂ、１３１ｂとの間の電位差は、ミラープレート１１０を傾斜させ得る静電トルクを生成し得る。適切なマイクロミラーデバイスは、米国特許第２００５−０１２８５６４号、「Ｈｉｇｈ Ｃｏｎｔｒａｓｔ Ｓｐａｔｉａｌ Ｌｉｇｈｔ Ｍｏｄｕｌａｔｏｒ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄ」（２００４年１０月２６日出願）、ならびに米国特許出願第１１／４７０，５６８号、「Ｓｐａｔｉａｌ Ｌｉｇｈｔ Ｍｏｄｕｌａｔｏｒ Ｍｕｌｔｉ−ｌａｙｅｒ Ｍｉｒｒｏｒ Ｐｌａｔｅ」（２００６年９月６日出願）にさらに記載されており、これらは、あらゆる目的のために、本明細書に参考のために援用される。
【００４５】
図３および図４Ａを参照すると、コントローラ３５０は、静電気力を生成することによって、ねじれた細長いヒンジ１６３ａまたは１６３ｂによって生成される弾性復元力を征服して無傾斜位置から「オン」位置または「オフ」位置にミラーを傾斜させ得る。静電気力は、弾性復元力に対抗することによって、ミラープレートを「オン」位置または「オフ」位置に保持し得る。無傾斜位置は、「オン」位置および「オフ」位置とは異なり得る。一部の実施形態において、無傾斜位置は、「オン」位置または「オフ」位置と同一でもあり得る。ミラープレート１１０は、無傾斜位置から基板３００に対する傾斜角θｏｎまで一方向に傾斜し得る。ミラープレート１１０は、入射光３３０を反射することによって、「オン」方向に移動する反射光３４０を形成し得、その結果として、反射光３４０は、表示区域に到達し表示画像を形成し得る。「オン」方向は、典型的には基板３００に垂直であり得る。入射角（すなわち、入射光３３０とミラーの法線方向との間の角度）と反射角（すなわち、反射光３４０とミラーの法線方向との間の角度）とは同一であるので、入射光３３０および反射光３４０は、角度２θｏｎを形成し、該角度は、ミラープレート１１０の傾斜角θｏｎの２倍である。
【００４６】
図４Ｂを参照すると、ミラープレート１１０は、基板３００に対しても傾斜角θｏｎの向きまで反対方向に、対称的に傾斜し得る。ミラープレート１１０は、入射光３３０を反射することによって、「オフ」方向に移動する反射光３４５を形成し得る。反射光３４５は、アパーチャ（図５〜７において５３０）によってブロックされ、光吸収器によって吸収され得る。入射光３３０に対する入射角は、３θｏｎなので、反射角もまた、３θｏｎであるべきである。従って、「オン」方向の反射光３４０と「オフ」方向の反射光３４５との間の角度は、４θｏｎであり、ミラープレート１１０の傾斜角θｏｎの４倍である。
【００４７】
入射光３３０は、異なる光源、例えばそれぞれが図５および図６に示されるように、レーザー５００または発光ダイオード（ＬＥＤ）５１０によって供給され得る。レーザー５００によって発光される入射光は、コヒーレントであり、ミラープレート１１０による反射の後に、平行なままであり得る。アパーチャ５３０、レーザー５００およびミラープレート１１０は、「オン」方向に傾斜されたときにミラープレート１１０によって反射された殆ど全ての反射光３４０が、アパーチャ５３０における開口部５３５を通過するように配列され得る。ＬＥＤ５１０から発光された入射光３３０は、通常は非コヒーレントであり、距離が長くなるにつれて発散する傾向にある。アパーチャ５３０、ＬＥＤ５１０およびミラープレート１１０は、「オン」位置のミラープレート１１０によって反射された光の大部分が、アパーチャ５３０における開口部５３５を通過するように配列され得る。例えば、反射光３４０は、開口部５３５を介して進み得、一方で、反射光３４０ａおよび３４０ｂは、反射光３４０から離れるように発散し、アパーチャ５３０によってブロックされる。
【００４８】
マイクロミラー１００のアレイに基づいた例示的な画像投射システム７００が、図７に示される。赤レーザー５００ａ、緑レーザー５００ｂおよび青レーザー５００ｃが、それぞれ赤色レーザービーム３３０ａ、緑色レーザービーム３３０ｂおよび青色レーザービーム３３０ｃを発光する。赤色光３３０ａ、緑色光３３０ｂおよび青色光３３０ｃは、拡散器７１０ａ、７１０ｂおよび７１０ｃを通過することによって、有色光３３１ａ、３３１ｂおよび３３１ｃを形成し得る。拡散器７１０ａ、７１０ｂおよび７１０ｃは、レーザービーム３３０ａ、３３０ｂおよび３３０ｃの大きさを変更し得（例えば、拡張）、かつレーザービーム３３０ａ、３３０ｂおよび３３０ｃをマイクロミラー１００のアレイと互換性のある断面形状に形づくり得る。例えば、有色光３３１ａ、３３１ｂおよび３３１ｃは、マイクロミラー１００のアレイの形状とより互換性のあり得る、長方形になるように形づくられ得る。有色光３３１ａ、３３１ｂおよび３３１ｃは、次いで（ビーム結合器として機能する）ビーム分割器７２０ａ、７２０ｂおよび７２０ｃによって反射され得、カラーの入射光３３０へと併合される。カラーの入射光３３０は、内部全反射（ＴＩＲ）プリズム７４０によって反射されることによって、支持部材７３０上のマイクロミラー１００を照明し得る。「オン」位置のミラープレート１１０によって偏向された反射光３４０は、ＴＩＲプリズム７４０およびアパーチャ５３０の開口部５３５を通過し得、投影システム７５０によって投影されることによって、表示画像を形成し得る。
【００４９】
アパーチャ５３０、ＴＩＲプリズム７４０およびマイクロミラー１００の相対位置は、「オン」方向における殆ど全ての反射光３４０が開口部５３５を通過し、「オフ」方向における全ての反射光３４５がアパーチャ５３０によってブロックされ得るように、配列され得る。アパーチャ５３０によってブロックされた反射光３４０の任意の部分は、表示の輝度における損失である。開口部５３５を通過する逸脱した任意の反射光５３５は、表示画像のコントラストを減少させる。反射光３４０と反射光３４５との間の角度の広がりが大きいほど、反射光３４０と反射光３４５とを分離させて、表示画像における最大の輝度およびコントラストを達成することが容易になる。言い換えると、表示システム７００における傾斜角θｏｎ（またはθｏｆｆ）が大きいほど、実質的に全ての反射光３４５がブロックされ、かつ実質的に全ての反射光３４０が表示面に到達することによって表示画像を形成するように、反射光３４０と反射光３４５とを分離することをが、より容易になる。
【００５０】
正の駆動電圧パルス８０１および負の駆動電圧パルスは、図８において、示されている。ゼロ傾斜角は、水平方向に相当し、該水平方向において、ミラープレート１１０は、基板３００の表面に平行である。正の駆動電圧パルス８０１は、駆動電圧Ｖｏｎを含み、図３、図４Ａ，図５、および図６に示されているように、ミラープレート１１０を「オン」位置に制御するために用いられる。正の電圧パルス８０１は、ミラープレート１１０を、図において反時計回りの方向である「オン」方向に、基板の３００上部面に対して傾斜角θｏｎまで傾斜させる、静電気力を作り得る。ミラープレート１１０は、無傾斜状態において弾性復元力は何も受けない。ミラープレート１１０が傾斜する際に、ミラープレート１１０は、弾性復元力を受け、該弾性復元力は、細長いヒンジ１６３ａまたは１６３ｂのねじれの変形によって作られ、ミラープレート１１０に時計回りの方向の力を加える。傾斜角が増加する際に、静電気力は幾分か増加するが、弾性復元力は、傾斜角の関数として、静電気力よりもより急速に増加する。弾性復元力が、静電気力と等しくなるときに、ミラープレート１１０は、最終的には傾斜角θｏｎで、停止する。言い換えると、ミラープレート１１０は、静電気力とミラープレート１１０に反対方向に力を加える弾性復元力との間の均衡によって、傾斜角θｏｎで保持される。ミラープレート１１０は、最初に領域８１１において平均的な傾斜角θｏｎ周辺で振動し、次いで傾斜角θｏｎにおいて一定に留まり得る。
【００５１】
同様に、図４Ｂに示されているように、負の駆動電圧パルス８０２は、ミラープレート１１０を「オフ」位置に制御するために用いられる。電圧パルス８０２は、駆動電圧Ｖｏｆｆを含む。電圧パルス８０２は、静電気力を作ることによって、例えば時計回りの方向に基板３００の上部面に対して傾斜角θｏｆｆに向かって、ミラープレート１１０を「オフ」位置に傾斜させ得る。再び、ミラープレートは、無傾斜位置において弾性復元力は何も受けない。傾斜角が増加する際に、弾性復元力は、細長いヒンジ１６３ａまたは１６３ｂのねじれの変形によって作られ、反時計回りの方向の力を加える。弾性復元力は、傾斜角の関数として、静電気力よりも急速に増加する。弾性復元力が、静電気力と等しくなるときに、ミラープレート１１０は、最終的に傾斜角θｏｆｆで停止する。ミラープレート１１０は、負の電圧パルス８０２によって作られた静電気力と歪んだ細長いヒンジ１６３ａおよび１６３ｂによる弾性復元力との間の均衡によって、傾斜角θｏｆｆで保持される。ミラープレート１１０は、最初に領域８２１において平均的な傾斜角θｏｆｆ周辺で振動し、次いで傾斜角θｏｆｆにおいて一定に留まり得る。図４Ａおよび図４Ｂに示されている構成において、傾斜角θｏｎおよび傾斜角θｏｆｆは、等しい大きさを有し得る。負の駆動電圧パルス８０２が除去された後に、ミラープレート１１０は、細長いヒンジ１６３ａおよび１６３ｂによってゼロ傾斜角（すなわち、水平方向）に弾性的に引き戻され得る。
【００５２】
図９および図１０を参照すると、接触モードにおける動作に適切なミラープレート１１００は、基板３００上に機械的な停止部１３６０ａおよび１３６０ｂを有している。機械的な停止部１３６０ａおよび１３６０ｂは、傾斜したミラープレート１１００と接触し、時計回り方向または反時計回り方向の傾斜運動を停止させ得る。ミラープレート１１０の「オン」位置および「オフ」位置は、ミラープレート１１０が機械的な停止部１３６０ａおよび１３６０ｂと接触するときに定義される。「オン」位置におけるミラープレート１１０の方向は、反射光３４０の方向を決定する。マイクロミラー１１００はまた、非接触型のマイクロミラー１００と同じ多数のコンポーネントを含み得る。一部の実施形態において、機械的な停止部１３６０ａおよび１３６０ｂは、導電性であり得る。機械的な停止部１３６０ａおよび１３６０ｂは、制御ライン３１１（図１０には図示されず）に接続され得、その結果、機械的な停止部１３６０ａおよび１３６０ｂは、コントローラ３５０からの電気信号によって、ミラープレート１１０のヒンジ層１１４と同じ電位に保たれ得る。機械的な停止部１３６０ａおよび１３６０ｂとヒンジ層１１４との等しい電位は、ヒンジ層１１４と機械的な停止部１３６０ａおよび１３６０ｂとの間の中間領域にわたってそれらが接触しているときに電流が流れることを防止し得る。ミラープレート１１０の電位ならびにミラープレート１１０に加えられる静電気力は、機械的な停止部１３６０ａおよび１３６０ｂとの接触によって妨げられない。
【００５３】
本明細書において、マイクロミラー１００は、「無接触」マイクロミラーと呼ばれる。マイクロミラー１１００は、「接触」マイクロミラーと呼ばれる。「接触」マイクロミラーにおけるミラープレートの傾斜運動は、機械的な停止部によって停止され得る。ミラープレートの「オン」位置および「オフ」位置は、ミラープレートが機械的な停止部と接触しているときのミラープレートの向きによって定義される。対照的に、無接触マイクロミラー１００は、ミラープレートの傾斜運動を制限し得る機械的な停止部を含まない。むしろ、ミラープレートの「オン」位置および「オフ」位置は、ミラープレート１００および二部型電極１３０ａ、１３１ａ、１３０ｂ、１３１ｂに加えられた駆動電圧によって制御される。
【００５４】
駆動電圧の関数としての、ミラープレートの傾斜角の応答曲線が、図１１において示される。ミラープレートの傾斜角は、最初に、駆動電圧の関数として曲線９０５に沿って徐々に増加する。駆動電圧が増加する際に、傾斜角は、次いで曲線９１０に沿って急速に増加し、最終的にミラープレートが、スナッピング電圧Ｖｓｎａｐで「スナップ」するが、Ｖｓｎａｐにおいて、傾斜角が増加する際に、弾性復元力は、増加を停止する。傾斜角が増加する際に、静電気力は、増加し続ける。より強力な静電気力と一定な可塑性の復元力との不均衡（図１２を参照）は、傾斜角をθｍａｘまで急激に増加させ、θｍａｘにおいて、ミラープレートの傾斜運動は、基板上３００の機械的な停止部１１６０ａおよび１１６０ｂによって停止される（図１０を参照）。本明細書において、用語「スナップ」は、ミラープレートに関する不均衡なミラープレートの不安定な状態を指し、ミラープレートは、急速に傾斜し、最終的に固定された別の物体によって停止される。
【００５５】
ミラープレートの「スナッピング」は、マイクロミラーの中のヒンジの機械的特性の現れである。図１２を参照すると、ミラープレート上の応力は、例えば、ミラープレートと基板上の電極との間の静電気力によって引き起こされ得る。ヒンジの変形は、低い応力の範囲において、曲線１０００に沿って応力を増加させる。曲線１０００は、応力に対するヒンジの弾性応答を表す。一例示的なマイクロミラーにおいて、ヒンジは、変形Ｄ１でスナップする。言い換えると、傾斜角が、Ｄ１に対応する傾斜角より上に増加する際に、弾性復元力は、増加を止める。曲線１０１０は、ヒンジ材料の可塑性領域を表す。曲線１０１０に対応するヒンジ材料は、図９および図１０に示されている接触タイプのマイクロミラー１１００に用いられるのに適している。
【００５６】
図７に関連して先述したように、非接触マイクロミラーは、表示画像における最適な輝度およびコントラストのために、好適には、例えば約２度、約３度、約４度、約５度またはより大きな傾斜角を有する。大きな「オン」または「オフ」の傾斜角もまた、ミラープレートが傾斜され、次いでヒンジによって弾性的に無傾斜位置に復元され得る幅広い角度の範囲を必要とする。図１２は、Ｄ２＞Ｄ１の変形において弾性応答曲線１０００から可塑性応答曲線１０２０に移行する、別の例示的なマイクロミラーを示す。マイクロミラーは、弾性的なヒンジの変形に対してより幅広い範囲を有し、従って、非接触ミラープレート１００の適用により適している。Ｄ２とＤ１との間の違いは、（図１４に示される）ミラープレート１１０および１１００の材料の構成の違いに起因し得る。対照的に、接触マイクロミラー１１００は、弾性的なヒンジの変形に対して狭い範囲を有し得、その結果として、比較的に小さな駆動電圧が、ミラープレートをスナップさせ得ることによって、該プレートを機械的な停止部に接触させる。可塑性の曲線１０１０に対応するマイクロミラーは、従って、接触マイクロミラーにより適している。マイクロミラー１００の中の「非接触」マイクロミラーに対して適しているヒンジ材料の一例は、窒化チタンアルミニウムであり、これは、約０〜１５％の範囲、または０〜１０％の範囲、ならびにアルミニウムおよびチタンに対する組成とほぼ等しい範囲の窒素の組成を有する。窒化チタンアルミニウムの組成物から作られたヒンジ材料に対する一例は、Ａｌ４８％Ｔｉ４８％Ｎ４％である。アルミニウム銅合金は、接触マイクロミラー１１００に対するヒンジ材料により適切である。例示されたアルミニウム銅合金は、９０％の銅と１０％のアルミニウムとを含み得る。
【００５７】
図１１に戻って参照すると、マイクロミラー１１００におけるマイクロミラープレート１１０が傾斜角θｍａｘでスナップした後に、駆動電圧が減少する際に、ミラープレートは、最初に、ライン９１５によって示される駆動電圧の範囲内で機械的な停止部１１６０ａおよび１１６０ｂと接触したままでいる。ヒンジが弾性領域に戻り、弾性を復元し、機械的な停止部１１６０ａまたは１１６０ｂでの静止摩擦を越えた後に、ミラープレート１１００は、駆動電圧が、ライン９２０と交差するとき、最終的に応答曲線９０５に沿って元の方向に傾斜する。曲線９０５、９１０およびライン９１５、９２０によって表された履歴現象は、接触マイクロミラー１００の共通の特性である。非接触マイクロミラー１００に対する動作可能な窓は、ミラープレートの弾性領域における曲線９０５に沿っている。ミラープレートは、駆動電圧Ｖｏｎによって傾斜角θｏｎまたはθｏｆｆにおいて傾斜または保持され得る。静電気力が除去された後に、ミラープレート１１０は、同一の応答曲線９０５に沿って、ヒンジ１６３ａおよび１６３ｂによって元の位置に弾性的に復元され得る。本明細書中に開示された非接触マイクロミラー１００と関連した実質的な履歴現象は、何もない。
【００５８】
図１３は、異なる材料組成物を有するヒンジに対する駆動電圧の関数としての、ミラープレートの傾斜角の応答曲線を例示する。正規化された駆動電圧は、単にミラースナッピング電圧によって分割された駆動電圧である。異なる材料組成物を有するヒンジに対するミラープレート傾斜角は、正規化した駆動電圧の関数として、異なる曲線１１０５に沿って上昇し得る。傾斜角は、ＡｌＣｕから作られたヒンジに対するものよりも、ＴｉＮｉ合金、ＡｌＴｉＮ化合物、およびＡｌＴｉ合金から作られたヒンジに対して、より高い。非接触マイクロミラーに対して適切な上述のヒンジ材料は、以下の例示的な組成物を含み得る。すなわち、ＴｉＮｉ合金に対するＴｉ５０％Ｎｉ５０％、ＡｌＴｉＮ化合物に対するＡｌ４８％Ｔｉ４８％Ｎ４％、ＡｌＴｉ合金に対するＡｌ５０％Ｔｉ５０％である。ＡｌＣｕ合金は、接触マイクロミラーにより適切である。ＡｌＣｕ合金は、約７０％〜９５％のアルミニウム、または９０％のアルミニウムと１０％の銅とを含み得る。
【００５９】
上述のように、複数のミラープレートは、曲線１１０５によって定義された角度範囲に傾斜され得、それぞれの無傾斜位置へと弾性的に復元される。曲線１１０５に対して利用可能な傾斜角の範囲は、その中で非接触マイクロミラーが動作するのだが、図示された３つの材料の組成物に対して異なる。図１３に図示された特定の実施例において、ＴｉＮｉ合金で作られたヒンジは、非接触ミラープレートが、他の２つのヒンジの材料組成物よりもより幅広い角度範囲において傾斜かつ弾性的に復元することを可能にする。ＡｌＣｕで作られたヒンジは、接触ミラープレートが弾性復元力を克服し、機械的な停止部に素早く戻ることを可能にする。
【００６０】
マイクロミラーと互換性のあるヒンジ材料は、例えばチタン、金、銀、ニッケル、鉄、コバルト、銅、アルミニウム、窒素、および酸素のような様々な材料を含み得る。ヒンジは、ＴｉＮｉによって作られ得、ここでは、チタンの組成は、約３０％〜７０％の間、または約４０％〜６０％の間、または約４５％〜５５％の間であり得る。ヒンジは、ＡｌＴｉから作られ得、ここでは、チタンの組成は、約３０％〜７０％の間、または約４０％〜６０％の間、または約４５％〜５５％の間であり得る。「非接触」マイクロミラーに対する適当なヒンジ材料は、窒化チタンアルミニウムを含み得、これは、約０〜１０％の間、または０〜１５％の間の窒素の組成を有し、アルミニウムおよびチタンに対する組成とほぼ等しい窒素の組成を有する。窒化チタンアルミニウムから成るヒンジ構成要素は、他の素子は実質的に含んでおらず（この文脈において、実質的に含んでいないとは、他の素子が、製造工程で一定の痕跡量として存在し得ることを意味する）、特に、酸素は実質的に含み得ない。
【００６１】
図１４を参照すると、３つの異なる材料である、材料１、材料２および材料３から作られたヒンジを有するミラープレートの傾斜角は、最初に同一の曲線１２０５に沿って徐々に上昇し得る。ヒンジの材料１、材料２および材料３に対するスナップ電圧のＶｓｎａｐ１、Ｖｓｎａｐ２およびＶｓｎａｐ３は、異なり、Ｖｓｎａｐ１＜Ｖｓｎａｐ２＜Ｖｓｎａｐ３となり得る。ヒンジの３つの材料に対応する非接触の傾斜角θｏｎ１、θｏｎ２およびθｏｎ３に対する動作可能な窓もまた異なり、θｏｎ１＜θｏｎ２＜θｏｎ３である。図１４に図示された実施例において、材料３は、非接触マイクロミラーのためのヒンジ材料としてより好まれる。なぜなら、ミラープレートの傾斜および無傾斜位置への復元に対して最も大きな角度範囲を提供し得るからである。例えば、材料３で作られたヒンジは、無傾斜位置に対して２度、３度または４度の第１の向きからミラープレートを弾性的に復元し得る。材料１は、図９および図１０に示されているマイクロミラー１１００のような接触マイクロミラーにより適切である。
【００６２】
上述の方法は、接触マイクロミラーおよび非接触マイクロミラーに適切なヒンジ材料を選択するために用いられ得る。比較的低い弾性定数を有するヒンジ材料は、接触マイクロミラーに対して選択され得る。ミラープレートを傾ける静電気力は、ヒンジの弾性復元力を容易に克服し得るので、ミラープレートは、機械的な停止部に接触するように容易に傾けられ得、「オン」および「オフ」のミラー位置が、定義され得る。比較的高い弾性定数を有するヒンジ材料は、非接触マイクロミラーに対して選択され得、弾性復元力が静電気力と均衡し、「オン」および「オフ」のミラー位置を定義する傾斜角でマイクロミラーを保つことが可能になる。弾性復元力はまた、静電気力が減少または除去された後に、傾いたミラープレートを無傾斜位置に戻し得る。
【００６３】
上述のマイクロミラーは、基板上の傾斜可能なミラープレートの簡素化された構造および傾斜可能なミラープレートを駆動するための方法を提供する。傾斜可能なミラープレートは、コントローラによって提供された電気信号に応答して、所定の角度に傾斜および保持され得る。傾斜したミラープレートを停止させ、ミラープレートの傾斜角を定義するための機械的な停止部は、基板上またはミラープレート上には何も必要ではない。機械的な停止部をなくすことは、マイクロミラーデバイスを簡素化するだけではなく、従来のミラーデバイスにおいてミラープレートと機械的な停止部との間に存在することが公知の静止摩擦を除去する。本明細書中に記述のミラープレートデバイスは、従来のデバイス中のミラープレートよりも、より狭い角度に傾斜し得る。より少ないミラープレートの傾斜は、ミラープレートが回転するヒンジに対して、より少ない歪みで済み得る。そのようなデバイスは、機械的な故障をする可能性は、より少なくあり得る。従って、デバイスの実用的な寿命は、より長くあり得る。さらに、ヒンジは、従来のデバイスほど回転することを要求されないので、ヒンジの構成に対して、遥かに多様な材料が選択され得る。その上に、ミラープレートは、より小さな角度の偏向を受けるので、より高い周波数で動作し得る。
【００６４】
開示の方法は、マイクロミラーの他の構成と互換性があることが理解される。上述されたものとは異なる材料が、ミラープレートの様々な層、ヒンジ接続柱、ヒンジ支持柱、電極および電気的な停止部を形成するために用いられ得る。電極は、図において示されるように、いくつかのステップを含み得、または導電材料の単一層を含み得る。ミラープレートは、異なる形状、例えば、長方形、六角形、ひし形または八角形などであり得る。駆動電圧パルスは、異なる波長および極性を含み得る。表示システムは、本発明の精神から逸脱することなく、光路のための異なる構成および設計を含み得る。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】図１は、非接触モードにおける動作に適切なマイクロミラーの斜視図である。
【図２】図２は、図１のマイクロミラーの分解図である。
【図３】図３は、図１のマイクロミラーの側面図である。
【図４】図４Ａおよび図４Ｂは、「オン」方向および「オフ」方向のそれぞれにおける、傾斜したミラープレートによる入射光の反射を例示する。
【図５】図５は、傾斜したミラープレートによる、レーザーによって発光された入射光の反射を例示する。
【図６】図６は、傾斜したミラープレートによる、発光ダイオードによって発光された入射光の反射を例示する。
【図７】図７は、マイクロミラーを含む画像投影システムの配列を例示する。
【図８】図８は、駆動電圧パルスの時間のプロファイルおよびミラープレートにおける結果の傾斜角を例示する。
【図９】図９は、接触モードにおける動作に適切なマイクロミラーの斜視図である。
【図１０】図１０は、図９のマイクロミラーの側面図である。
【図１１】図１１は、接触および非接触マイクロミラーに対する駆動電圧の関数としてミラープレートの傾斜角の応答曲線を例示するグラフである。
【図１２】図１２は、応力と伸びのプロット図で非接触および接触マイクロミラーの動作領域を例示するグラフである。
【図１３】図１３は、異なる材料の組成物を有するヒンジの構成要素に対する正規化された駆動電圧の関数として、ミラープレートの傾斜角の応答曲線を例示するグラフである。
【図１４】図１４は、異なる材料の組成物を有するヒンジの構成要素に対する駆動電圧の関数として、ミラープレートの傾斜角の応答曲線を例示するグラフである。
【符号の説明】
【００６６】
１００ マイクロミラー
１１０ ミラープレート
１２０ａ、１２０ｂ ヒンジ構成要素
１２１ａ、１２１ｂ ヒンジ支柱
３００ 基板
３５０ コントローラ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マイクロミラーデバイスであって、
基板によって支持されているヒンジと、
該ヒンジを中心として傾斜可能なミラープレートと
を備え、
該ヒンジは、約３０％〜７０％の間のチタンの組成を有するチタンニッケル合金、約３０％〜７０％の間のチタンの組成を有するチタンアルミニウム合金、約５％〜２０％の間の銅の組成を有するアルミニウム銅合金、および約０％〜１５％の間の窒素の組成を有する窒化チタンアルミニウムから構成されるグループから選択される材料を含む、
マイクロミラーデバイス。
【請求項２】
前記ヒンジは、前記窒化チタンアルミニウムを含んでおり、
該窒化チタンアルミニウムにおけるアルミニウムおよびチタンは、ほぼ等しい組成を有している、
請求項１に記載のマイクロミラーデバイス。
【請求項３】
前記ヒンジは、前記窒化チタンアルミニウムを含んでおり、
該窒化チタンアルミニウムにおける窒素の組成は、約０％〜１０％の間である、
請求項１に記載のマイクロミラーデバイス。
【請求項４】
前記ヒンジは、前記チタンニッケル合金を含んでおり、
該チタンニッケル合金におけるチタンの組成は、約４０％〜６０％の間である、
請求項１に記載のマイクロミラーデバイス。
【請求項５】
前記ヒンジは、前記チタンニッケル合金を含んでおり、
該チタンニッケル合金におけるチタンの組成は、約４５％〜５５％の間である、
請求項１に記載のマイクロミラーデバイス。
【請求項６】
前記ヒンジは、前記チタンアルミニウム合金を含んでおり、
該チタンアルミニウム合金におけるチタンの組成は、約４０％〜６０％の間である、
請求項１に記載のマイクロミラーデバイス。
【請求項７】
前記ヒンジは、前記チタンアルミニウム合金を含んでおり、
該チタンアルミニウム合金におけるチタンの組成は、約４５％〜５５％の間である、
請求項１に記載のマイクロミラーデバイス。
【請求項８】
前記ヒンジは、前記基板の表面に対して２度以上の第１の向きから、該基板と実質的に平行な第２の向きまで、前記ミラープレートを弾性的に復元するように構成されている、請求項１に記載のマイクロミラーデバイス。
【請求項９】
前記ヒンジは、前記基板の前記表面に対して４度以上の第１の向きから、該基板と実質的に平行な第２の向きまで、前記ミラープレートを弾性的に復元するように構成されている、請求項８に記載のマイクロミラーデバイス。
【請求項１０】
前記基板の前記表面に対して２度以上の向きに前記ミラープレートを保持するように、電気信号を生成するように構成されたコントローラをさらに備えている、請求項１に記載のマイクロミラーデバイス。
【請求項１１】
前記基板の前記表面に対して４度以上の向きに前記ミラープレートを保持するように、電気信号を生成するように構成されたコントローラをさらに備えている、請求項１に記載のマイクロミラーデバイス。
【請求項１２】
前記基板上の機械的な停止部をさらに備えており、
該機械的な停止部は、前記ミラープレートの傾斜運動を停止させるように、該ミラープレートに接触するように構成されている、
請求項１に記載のマイクロミラーデバイス。
【請求項１３】
前記ヒンジは、前記アルミニウム銅合金を含んでおり、
該アルミニウム銅合金におけるアルミニウムの組成は、約７０％〜９５％の間である、
請求項１２に記載のマイクロミラーデバイス。
【請求項１４】
マイクロミラーデバイスであって、
基板上のヒンジ支持柱と、
該ヒンジ支持柱に接続されたヒンジと、
該ヒンジを中心として傾斜可能なミラープレートと
を備え、
該ヒンジは、約３０％〜７０％の間のチタンの組成を有するチタンニッケル合金、約３０％〜７０％の間のチタンの組成を有するチタンアルミニウム合金、約５％〜２０％の間の銅の組成を有するアルミニウム銅合金、および約０％〜１５％の間の窒素の組成を有する窒化チタンアルミニウムから構成されるグループから選択される材料を含む、
マイクロミラーデバイス。
【請求項１５】
前記ミラープレートは、前記ヒンジを含むヒンジ層を備えており、
該ヒンジ層は、該ヒンジと実質的に同じ材料を含んでいる、
請求項１４に記載のマイクロミラーデバイス。
【請求項１６】
前記ヒンジは、前記ミラープレートの下表面における空洞の中に少なくとも部分的に延びている、請求項１４に記載のマイクロミラーデバイス。
【請求項１７】
前記ヒンジは、前記窒化チタンアルミニウムを含んでおり、
アルミニウムおよびチタンは、ほぼ等しい組成を有しており、
窒素の組成は、約０％〜１０％の間である、
請求項１４に記載のマイクロミラーデバイス。
【請求項１８】
前記ヒンジは、前記チタンニッケル合金を含んでおり、
該チタンニッケル合金におけるチタンの組成は、約４０％〜６０％の間である、
請求項１４に記載のマイクロミラーデバイス。
【請求項１９】
前記チタンニッケル合金におけるチタンの組成は、約４５％〜５５％の間である、
請求項１８に記載のマイクロミラーデバイス。
【請求項２０】
前記ヒンジは、前記チタンアルミニウム合金を含んでおり、
該チタンアルミニウム合金におけるチタンの組成は、約４０％〜６０％の間である、
請求項１４に記載のマイクロミラーデバイス。
【請求項２１】
前記チタンアルミニウム合金におけるチタンの組成は、約４５％〜５５％の間である、
請求項２０に記載のマイクロミラーデバイス。
【請求項２２】
前記ヒンジは、前記基板の表面に対して２度以上の第１の向きから、該基板と実質的に平行な第２の向きまで、前記ミラープレートを弾性的に復元するように構成されている、請求項１４に記載のマイクロミラーデバイス。
【請求項２３】
前記ヒンジは、前記基板の前記表面に対して３度以上の第１の向きから、該基板と実質的に平行な第２の向きまで、前記ミラープレートを弾性的に復元するように構成されている、請求項２２に記載のマイクロミラーデバイス。
【請求項２４】
前記基板の前記表面に対して２度以上の向きに前記ミラープレートを保持するように、電気信号を生成するように構成されたコントローラをさらに備えている、請求項１４に記載のマイクロミラーデバイス。
【請求項２５】
前記基板の前記表面に対して３度以上の向きに前記ミラープレートを保持するように、電気信号を生成するように構成されたコントローラをさらに備えている、請求項１４に記載のマイクロミラーデバイス。
【請求項２６】
前記基板上の機械的な停止部をさらに備えており、
該機械的な停止部は、前記ミラープレートの傾斜運動を停止させるように、該ミラープレートに接触するように構成されている、
請求項１４に記載のマイクロミラーデバイス。
【請求項２７】
前記ヒンジは、前記アルミニウム銅合金を含んでおり、
該アルミニウム銅合金におけるアルミニウムの組成は、約７０％〜９５％の間である、
請求項２６に記載のマイクロミラーデバイス。
【請求項１】
マイクロミラーデバイスであって、
基板によって支持されているヒンジと、
該ヒンジを中心として傾斜可能なミラープレートと
を備え、
該ヒンジは、約３０％〜７０％の間のチタンの組成を有するチタンニッケル合金、約３０％〜７０％の間のチタンの組成を有するチタンアルミニウム合金、約５％〜２０％の間の銅の組成を有するアルミニウム銅合金、および約０％〜１５％の間の窒素の組成を有する窒化チタンアルミニウムから構成されるグループから選択される材料を含む、
マイクロミラーデバイス。
【請求項２】
前記ヒンジは、前記窒化チタンアルミニウムを含んでおり、
該窒化チタンアルミニウムにおけるアルミニウムおよびチタンは、ほぼ等しい組成を有している、
請求項１に記載のマイクロミラーデバイス。
【請求項３】
前記ヒンジは、前記窒化チタンアルミニウムを含んでおり、
該窒化チタンアルミニウムにおける窒素の組成は、約０％〜１０％の間である、
請求項１に記載のマイクロミラーデバイス。
【請求項４】
前記ヒンジは、前記チタンニッケル合金を含んでおり、
該チタンニッケル合金におけるチタンの組成は、約４０％〜６０％の間である、
請求項１に記載のマイクロミラーデバイス。
【請求項５】
前記ヒンジは、前記チタンニッケル合金を含んでおり、
該チタンニッケル合金におけるチタンの組成は、約４５％〜５５％の間である、
請求項１に記載のマイクロミラーデバイス。
【請求項６】
前記ヒンジは、前記チタンアルミニウム合金を含んでおり、
該チタンアルミニウム合金におけるチタンの組成は、約４０％〜６０％の間である、
請求項１に記載のマイクロミラーデバイス。
【請求項７】
前記ヒンジは、前記チタンアルミニウム合金を含んでおり、
該チタンアルミニウム合金におけるチタンの組成は、約４５％〜５５％の間である、
請求項１に記載のマイクロミラーデバイス。
【請求項８】
前記ヒンジは、前記基板の表面に対して２度以上の第１の向きから、該基板と実質的に平行な第２の向きまで、前記ミラープレートを弾性的に復元するように構成されている、請求項１に記載のマイクロミラーデバイス。
【請求項９】
前記ヒンジは、前記基板の前記表面に対して４度以上の第１の向きから、該基板と実質的に平行な第２の向きまで、前記ミラープレートを弾性的に復元するように構成されている、請求項８に記載のマイクロミラーデバイス。
【請求項１０】
前記基板の前記表面に対して２度以上の向きに前記ミラープレートを保持するように、電気信号を生成するように構成されたコントローラをさらに備えている、請求項１に記載のマイクロミラーデバイス。
【請求項１１】
前記基板の前記表面に対して４度以上の向きに前記ミラープレートを保持するように、電気信号を生成するように構成されたコントローラをさらに備えている、請求項１に記載のマイクロミラーデバイス。
【請求項１２】
前記基板上の機械的な停止部をさらに備えており、
該機械的な停止部は、前記ミラープレートの傾斜運動を停止させるように、該ミラープレートに接触するように構成されている、
請求項１に記載のマイクロミラーデバイス。
【請求項１３】
前記ヒンジは、前記アルミニウム銅合金を含んでおり、
該アルミニウム銅合金におけるアルミニウムの組成は、約７０％〜９５％の間である、
請求項１２に記載のマイクロミラーデバイス。
【請求項１４】
マイクロミラーデバイスであって、
基板上のヒンジ支持柱と、
該ヒンジ支持柱に接続されたヒンジと、
該ヒンジを中心として傾斜可能なミラープレートと
を備え、
該ヒンジは、約３０％〜７０％の間のチタンの組成を有するチタンニッケル合金、約３０％〜７０％の間のチタンの組成を有するチタンアルミニウム合金、約５％〜２０％の間の銅の組成を有するアルミニウム銅合金、および約０％〜１５％の間の窒素の組成を有する窒化チタンアルミニウムから構成されるグループから選択される材料を含む、
マイクロミラーデバイス。
【請求項１５】
前記ミラープレートは、前記ヒンジを含むヒンジ層を備えており、
該ヒンジ層は、該ヒンジと実質的に同じ材料を含んでいる、
請求項１４に記載のマイクロミラーデバイス。
【請求項１６】
前記ヒンジは、前記ミラープレートの下表面における空洞の中に少なくとも部分的に延びている、請求項１４に記載のマイクロミラーデバイス。
【請求項１７】
前記ヒンジは、前記窒化チタンアルミニウムを含んでおり、
アルミニウムおよびチタンは、ほぼ等しい組成を有しており、
窒素の組成は、約０％〜１０％の間である、
請求項１４に記載のマイクロミラーデバイス。
【請求項１８】
前記ヒンジは、前記チタンニッケル合金を含んでおり、
該チタンニッケル合金におけるチタンの組成は、約４０％〜６０％の間である、
請求項１４に記載のマイクロミラーデバイス。
【請求項１９】
前記チタンニッケル合金におけるチタンの組成は、約４５％〜５５％の間である、
請求項１８に記載のマイクロミラーデバイス。
【請求項２０】
前記ヒンジは、前記チタンアルミニウム合金を含んでおり、
該チタンアルミニウム合金におけるチタンの組成は、約４０％〜６０％の間である、
請求項１４に記載のマイクロミラーデバイス。
【請求項２１】
前記チタンアルミニウム合金におけるチタンの組成は、約４５％〜５５％の間である、
請求項２０に記載のマイクロミラーデバイス。
【請求項２２】
前記ヒンジは、前記基板の表面に対して２度以上の第１の向きから、該基板と実質的に平行な第２の向きまで、前記ミラープレートを弾性的に復元するように構成されている、請求項１４に記載のマイクロミラーデバイス。
【請求項２３】
前記ヒンジは、前記基板の前記表面に対して３度以上の第１の向きから、該基板と実質的に平行な第２の向きまで、前記ミラープレートを弾性的に復元するように構成されている、請求項２２に記載のマイクロミラーデバイス。
【請求項２４】
前記基板の前記表面に対して２度以上の向きに前記ミラープレートを保持するように、電気信号を生成するように構成されたコントローラをさらに備えている、請求項１４に記載のマイクロミラーデバイス。
【請求項２５】
前記基板の前記表面に対して３度以上の向きに前記ミラープレートを保持するように、電気信号を生成するように構成されたコントローラをさらに備えている、請求項１４に記載のマイクロミラーデバイス。
【請求項２６】
前記基板上の機械的な停止部をさらに備えており、
該機械的な停止部は、前記ミラープレートの傾斜運動を停止させるように、該ミラープレートに接触するように構成されている、
請求項１４に記載のマイクロミラーデバイス。
【請求項２７】
前記ヒンジは、前記アルミニウム銅合金を含んでおり、
該アルミニウム銅合金におけるアルミニウムの組成は、約７０％〜９５％の間である、
請求項２６に記載のマイクロミラーデバイス。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２００８−１１２１６９（Ｐ２００８−１１２１６９Ａ）
【公開日】平成２０年５月１５日（２００８．５．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２７９６４３（Ｐ２００７−２７９６４３）
【出願日】平成１９年１０月２６日（２００７．１０．２６）
【出願人】（５０６１４１５５７）スペイシャル フォトニックス， インコーポレイテッド (19)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年５月１５日（２００８．５．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１０月２６日（２００７．１０．２６）
【出願人】（５０６１４１５５７）スペイシャル フォトニックス， インコーポレイテッド (19)
【Ｆターム（参考）】
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