[發明專利]MEMS光調制器像素單元及其制作方法

有效

• 申請號: 201110295226.5
• 申請日: 2011-09-29
• 公開（公告）號: CN102323669A
• 公開（公告）日: 2012-01-18
• 發明（設計）人: 毛劍宏;唐德明
• 申請（專利權）人: 上海麗恒光微電子科技有限公司
• 主分類號: G02B26/08
• 分類號: G02B26/08
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 駱蘇華

技術領域

本發明涉及光調制器，特別涉及應用于平板顯示系統的MEMS光調制器像素單元及其制作方法。

背景技術

在投影系統中，關鍵的組成部件是光調制器。現有的光調制器包括微機電部件(Micro-Electro-Mechanical?Systems，MEMS)，所述光調制器通過控制施加于微機電部件上的電信號，控制微機電部件進行移動，利用微機電部件的移動對入射光調制器的光線進行調制，輸出具有一定灰度的光線。

通常光調制器包括多個呈矩陣排布的像素單元，現有的光調制器像素單元有兩種：利用光的反射原理的數字鏡面器(digital?mirror?device，DMD)和利用光的衍射原理的光柵光閥(grating?light?valve，GLV)。其中數字鏡面器單個像素的能耗大，特別是在應用于高分辨率的微顯示系統時，整體能耗大；而光柵光閥的單個像素的能耗小，整體能耗較小，且由于光柵光閥具有模擬灰度好、光學效率高、調制速度快等優點，成為目前的主流技術。在國際申請號為PCT/US2002/0096022002.3.27的國際申請中可以發現更多關于現有的光調制器像素單元信息。

在實際中，發現現有的光調制器像素單元普遍需要利用單色光源發出的單色光線作為入射光線，所述單色光源可以通常為價格較為昂貴的LED燈，因此，現有的光調制器像素單元的成本較高。

發明內容

本發明的實施例解決的問題是提供一種MEMS光調制器像素單元及其制作方法，解決了現有的光調制器像素單元普遍需要利用單色光源發出的單色光線作為入射光線的問題，降低了光調制器像素單元的成本。

為解決上述問題，本發明的實施例提供一種光調制器像素單元，包括：

襯底；

所述襯底上具有含有空腔的層間介質層；

底部電極，位于襯底上對應所述空腔的位置；

頂部電極，位于所述空腔上方對應于底部電極位置的層間介質層內，所述頂部電極為光柵，所述光柵遠離底部電極的表面為光線反射面；

濾光片，位于所述頂部電極上，用于將白光轉換為三基色光線；

可動電極，位于所述底部電極與頂部電極之間的空腔內，所述可動電極面向頂部電極的表面為光線反射面，所述可動電極能夠沿垂直于光線反射面的方向移動，并分別位于第一位置、第二位置或第三位置，當可動電極位于第一位置、第二位置或第三位置時，使得三基色光線中的一種透過頂部電極的柵孔并經可動電極反射后的光線在頂部電極發生衍射。

可選地，所述底部電極與所述襯底之間電學絕緣；所述頂部電極與所述襯底之間電學絕緣。

可選地，所述層間介質層覆蓋所述襯底表面；

所述底部電極位于覆蓋襯底表面的層間介質層內；

所述可動電極位于所述空腔內，所述可動電極與所述空腔的空腔壁之間具有間隙，用于容納可動電極的運動。

可選地，所述層間介質層為氧化硅、氮氧化硅、碳化硅、氮化硅或者其中的組合。

可選地，還包括位于襯底內的控制電路，所述底部電極與所述控制電路的第一控制端電連接，所述可動電極與所述控制電路的第二控制端電連接，所述頂部電極與所述控制電路的第三控制端電連接，所述層間介質層內形成有多個第二導電插塞，所述多個第二導電插塞將第二控制端和可動電極電連接，所述多個第二導電插塞關于可動電極的中心對稱。

可選地，所述頂部電極材質為金屬，厚度范圍為30～300埃，所述金屬為銀、鋁、銅、鈦、鉑金、金、鎳、鈷或者其中的組合。

可選地，所述光柵包括多個柵條，所述柵條之間具有柵孔，所述柵條和柵孔的寬度相同，所述柵條和柵孔的寬度范圍為0.1～5微米。

可選地，所述可動電極的材質為金屬，厚度范圍為800～10000埃，所述金屬可以為銀、鋁、銅、鈦、鉑金、金、鎳、鈷或者其中的組合。

可選地，所述可動電極上形成有頂部絕緣層，所述頂部絕緣層用于增大可動電極的剛性。

相應地，本發明還提供一種光調制器像素單元的制作方法，包括：

提供襯底；

在所述襯底上形成第一介質層；

在所述第一介質層表面形成底部電極；

在所述第一介質層和底部電極上形成第二介質層；

在所述第二介質層內形成第一犧牲層；

在所述第一犧牲層上形成可動電極；

在所述可動電極和第二介質層上形成第三介質層；在可動電極上的第三介質層內形成第二犧牲層，所述第二犧牲層的位置與第一犧牲層的位置對應；