Estructura de bus conductor para matriz de moduladores interferométricos.
Un dispositivo que comprende:
un sustrato (1106);
una matriz de moduladores interferométricos formada sobre el sustrato (1106) y dispuestos en filas y columnas,
comprendiendo cada modulador interferométrico:
una primera capa de electrodo (902) sobre el sustrato (1106);
una segunda capa de electrodo (1302) sobre el sustrato (1106);
una superficie reflectante (901) sustancialmente paralela a la primera capa de electrodo (902) y que está acoplada a la segunda capa de electrodo (1302), siendo amovible la superficie reflectante (901) a lo largo de una dirección sustancialmente perpendicular a la superficie reflectante (901) y siendo amovible entre una primera posición y una segunda posición, estando la primera posición a una primera distancia de la primera capa de electrodo (902), estando la segunda posición a una segunda distancia de la primera capa de electrodo (902); y
montantes de soporte (202) que proporcionan un soporte estructural a la capa reflectante amovible (901) y a la segunda capa de electrodo (1302);
en el que la primera capa de electrodo (902) conecta eléctricamente los moduladores interferométricos de la matriz en una fila, y la segunda capa de electrodo (1302) conecta eléctricamente los moduladores interferométricos de la matriz en una columna; y
una capa de bus conductor (600, 800) acoplada eléctricamente a la primera capa de electrodo (902) o a la segunda capa de electrodo (1302) por una porción conductora de uno o más de los montantes de soporte (202);
en el que la combinación de la capa de bus conductor (600, 800) y la capa de electrodo a la que está acoplada proporciona una trayectoria eléctrica entre la electrónica del excitador de filas de la matriz y la primera capa de electrodo (902) o entre la electrónica del excitador de columnas de la matriz y la segunda capa de electrodo (1302), teniendo la trayectoria eléctrica una resistencia eléctrica menor que la que tendría si los moduladores interferométricos en una fila o los moduladores interferométricos en una columna estuviesen conectados solamente a través de las capas de electrodo primera o segunda, en el que la superficie reflectante (901) de cada modulador interferométrico se mueve entre la primera posición y la segunda posición en respuesta a una tensión aplicada a través de la primera capa de electrodo correspondiente (902) y de la segunda capa de electrodo correspondiente (1302).
Tipo: Patente Europea. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: E05255648.
Solicitante: QUALCOMM MEMS TECHNOLOGIES, INC.
Nacionalidad solicitante: Estados Unidos de América.
Dirección: 5775 MOREHOUSE DRIVE SAN DIEGO, CA 92121 ESTADOS UNIDOS DE AMERICA.
Inventor/es: SAMPSELL,Jeffrey,B, CHUI,CLARENCE.
Fecha de Publicación: .
Clasificación Internacional de Patentes:
- B81B5/00 TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES. › B81 TECNOLOGIA DE LAS MICROESTRUCTURAS. › B81B DISPOSITIVOS O SISTEMAS DE MICROESTRUCTURA, p. ej. DISPOSITIVOS MICROMECANICOS (elementos piezoeléctricos, electroestrictivos o magnetoestrictivos en sí H01L 41/00). › Dispositivos que tienen elementos móviles unos con respecto a otros, p.ej. que tienen elementos deslizantes o giratorios.
- G02B26/00 FISICA. › G02 OPTICA. › G02B ELEMENTOS, SISTEMAS O APARATOS OPTICOS (G02F tiene prioridad; elementos ópticos especialmente adaptados para ser utilizados en los dispositivos o sistemas de iluminación F21V 1/00 - F21V 13/00; instrumentos de medida, ver la subclase correspondiente de G01, p. ej. telémetros ópticos G01C; ensayos de los elementos, sistemas o aparatos ópticos G01M 11/00; gafas G02C; aparatos o disposiciones para tomar fotografías, para proyectarlas o para verlas G03B; lentes acústicas G10K 11/30; "óptica" electrónica e iónica H01J; "óptica" de rayos X H01J, H05G 1/00; elementos ópticos combinados estructuralmente con tubos de descarga eléctrica H01J 5/16, H01J 29/89, H01J 37/22; "óptica" de microondas H01Q; combinación de elementos ópticos con receptores de televisión H04N 5/72; sistemas o disposiciones ópticas en los sistemas de televisión en colores H04N 9/00; disposiciones para la calefacción especialmente adaptadas a superficies transparentes o reflectoras H05B 3/84). › Dispositivos o sistemas ópticos que utilizan elementos ópticos móviles o deformables para controlar la intensidad, el color, la fase, la polarización o la dirección de la luz, p. ej. conmutación, apertura de puerta o modulación (elementos móviles de dispositivos de iluminación para el control de la luz F21V; dispositivos o sistemas especialmente adaptados para medir las características de la luz G01J; dispositivos o sistemas cuyo funcionamiento óptico se modifica por el cambio de las propiedades ópticas del medio que constituyen estos dispositivos o sistemas G02F 1/00; control de la luz en general G05D 25/00; control de las fuentes de luz H01S 3/10, H05B 39/00 - H05B 47/00).
- G09G3/34 G […] › G09 ENSEÑANZA; CRIPTOGRAFIA; PRESENTACION; PUBLICIDAD; PRECINTOS. › G09G DISPOSICIONES O CIRCUITOS PARA EL CONTROL DE DISPOSITIVOS DE REPRESENTACION QUE UTILIZAN MEDIOS ESTATICOS PARA PRESENTAR UNA INFORMACION VARIABLE (dispositivos de transferencia de datos entre computadores y pantallas digitales G06F 3/14; dispositivos de representación estáticos realizados por la asociación disociable de varias fuentes individuales o de varias celdas individuales que controlan la luz G09F 9/00; dispositivos de representación estáticos realizados por la asociación constructiva indisociable de varias fuentes de luz H01J, H01K, H01L, H05B 33/12; digitalización, transmisión o reproducción de documentos o similares p. ej. transmisión por fax o detalles del mismo H04N 1/00). › G09G 3/00 Disposiciones o circuitos de control que presentan interés únicamente para la representación utilizando medios de visualización que no sean tubos de rayos catódicos. › controlando la luz que proviene de una fuente independiente.
PDF original: ES-2511765_T3.pdf
Fragmento de la descripción:
Estructura de bus conductor para matriz de moduladores interferométricos
Antecedentes
Campo de la invención
El campo de la presente invención se refiere a sistemas microelectromecánicos (MEMS), y más en particular, a arquitecturas de conexión eléctrica para matrices de elementos MEMS.
Descripción de la tecnología relacionada
Los sistemas microelectromecánicos (MEMS) incluyen elementos de micromecánica, actuadores y electrónica. Los elementos micromecánicos pueden ser creados usando deposición, grabación química, y / u otros procesos de mi- cromecanizado que graban químicamente eliminando partes de sustratos y / o capas de material depositado o que añaden capas para formar los dispositivos eléctricos y electromecánicos. Un tipo de dispositivo MEMS es denominado modulador interferométrico. Un modulador interferométrico puede comprender un par de placas conductoras, una o ambas de las cuales puede ser parcialmente transparente y capaz de realizar un movimiento relativo como consecuencia de la aplicación de una señal eléctrica apropiada. Una placa puede comprender una capa estacionaria depositada sobre un sustrato, la otra placa puede comprender una membrana metálica suspendida sobre la capa estacionaria.
Matrices de moduladores de luz interferométricos accionables independientemente se utilizan en ciertas configuraciones de visualizador como elementos visualizadores. Los moduladores de luz están conectados eléctricamente con el fin de proporcionar las tensiones de control o señales que son utilizadas para accionar individualmente cada modulador de luz.
Los documentos US 2002/149828, US 2004/051929 y US 5986796 desvelan la técnica anterior relacionada.
Sumario de ciertas realizaciones
De acuerdo con la invención, se proporciona el dispositivo de la reivindicación 1 y el procedimiento de la reivindicación 20. Otras realizaciones están definidas en las reivindicaciones dependientes.
Breve descripción de los dibujos
La figura 1 es una vista isométrica que representa una porción de una realización de un visualizador de moduladores interferométricos en la que una capa reflectante amovible de un primer modulador interferométrico se encuentra en una posición liberada y una capa reflectante amovible de un segundo modulador interferométrico se encuentra en una posición accionada.
La figura 2 es un diagrama de bloques de sistema que ilustra una realización de un dispositivo electrónico que incorpora un visualizador de moduladores interferométricos de 3 x 3.
La figura 3 es un diagrama de la posición de espejo amovible con respecto a la tensión aplicada de una realización ejemplar de un modulador interferométrico de la figura 1.
La figura 4 es una ilustración de un conjunto de tensiones en filas y columnas que se puede utilizar para accionar un visualizador de moduladores interferométricos.
Las figuras 5A y 5B ilustran un diagrama de tiempos ejemplar para señales de filas y columnas que se pueden usar para escribir una trama de datos de visualización en el visualizador de moduladores interferométricos de 3 x 3 de la figura 3.
La figura 6A es una sección transversal del dispositivo de la figura 1.
La figura 6B es una sección transversal de una realización alternativa de un modulador interferométrico.
La figura 6C es una sección transversal de otra realización alternativa de un modulador interferométrico.
La figura 7A ilustra esquemáticamente un visualizador de moduladores interferométricos de 3 x 3 ejemplar que tiene un bus conductor situado encima de la segunda capa de electrodo y que está acoplado eléctricamente a la primera capa de electrodo.
La figura 7B muestra una vista en sección transversal del visualizador de moduladores interferométricos de 3 x 3 de la figura 7A.
La figura 7C es una vista de un soporte de montante único del visualizador de moduladores interferométri- cos de 3 x 3 de la figura 7A que muestra el bus conductor a la conexión de la segunda capa de electrodo en líneas de trazos circulares.
La figura 8A ilustra esquemáticamente un visualizador de moduladores interferométricos de 3 x 3 ejemplar que tiene un bus conductor situado encima de la segunda capa de electrodo y que está acoplado eléctricamente a la segunda capa de electrodo.
La figura 8B muestra una vista en sección transversal del visualizador de moduladores interferométricos de 3 x 3 de la figura 8B.
La figura 9A ilustra esquemáticamente un visualizador de moduladores interferométricos de 3 x 3 ejemplar que tiene un bus conductor situado entre la segunda capa de electrodo y la primera capa de electrodo y que está acoplado eléctricamente a la primera capa de electrodo.
La figura 9B muestra una vista en sección transversal del visualizador de moduladores interferométricos de 3 x 3 de la figura 9A.
La figura 9C ilustra esquemáticamente un visualizador de moduladores interferométricos de 3 x 3 ejemplar que tiene un bus conductor situado en, y eléctricamente acoplado a, la primera capa de electrodo.
La figura 9D muestra una vista en sección transversal del visualizador de moduladores interferométricos de 3 x 3 de la figura 9C.
La figura 9E muestra una vista en sección transversal de otra realización del visualizador de moduladores interferométricos de 3 x 3 de la figura 9C que tiene un material de máscara alineado con el bus conductor y que está situado entre el bus conductor y el lado de vista del visualizador de moduladores interferométricos de 3 x 3.
La figura 10A ilustra esquemáticamente un visualizador de moduladores interferométricos de 3 x 3 ejemplar que tiene un primer bus conductor situado encima de la segunda capa de electrodo y que está acoplado eléctricamente a la primera capa de electrodo y un segundo bus conductor situado encima del primer bus conductor y que está acoplado eléctricamente a la segunda capa de electrodo.
La figura 10B muestra una vista en sección transversal del visualizador de moduladores interferométricos
de 3 x 3 de la figura 10A.
Las figuras 11 (A) -11 (Q) ilustran esquemáticamente una serie de etapas de proceso ejemplares para formar una estructura de bus conductor por encima de la segunda capa de electrodo.
La figura 12 muestra una vista en sección transversal de una realización de un modulador interferométrico que tiene una capa dieléctrica adicional situada dentro de la capa de pila óptica.
La figura 13 muestra una vista en sección transversal de una realización de un modulador interferométrico que tienen bolsas de aire situadas dentro de la capa dieléctrica.
La figura 14 muestra una realización de un electrodo configurado con una zona activa eléctricamente disminuida.
La figura 15 es una vista en sección transversal de un modulador interferométrico correspondiente a la figura 14 en un plano a través de las zonas activa e inactiva.
La figura 16 es otra vista en sección transversal de un modulador interferométrico correspondiente a la figura 14 en un plano a través del área activa solamente.
La figura 17 muestra una realización alternativa de un electrodo configurado.
La figura 18 es una vista en sección transversal del modulador interferométrico correspondiente a la figura 17.
La figura 19 muestra una realización de un modulador interferométrico que tiene la zona responsable de la fuerza electrostática desacoplada de la capa de superficie reflectante.
La figura 20 muestra una realización del modulador interferométrico de la figura 19 en un estado "Conectado".
La figura 21 muestra una vista en perspectiva de una realización de un modulador interferométrico que tiene un diseño elástico de la segunda capa de electrodo.
La figura 22 muestra una vista de disposición de un píxel que comprende una matriz de 3 x 3 de moduladores interferométricos.
La figura 23 muestra una vista en sección transversal de una realización de un modulador interferométrico rojo de la matriz en la figura 22.
La figura 24 muestra una vista en sección transversal de una realización de un modulador interferométrico verde de la matriz en la figura 22.
La figura 25 muestra una vista en sección transversal de una realización de un modulador interferométrico azul de la matriz en la figura 22.
Las figuras 26A y 26B son diagramas de bloques del sistema que ilustran una realización de un dispositivo visualizador visual que comprende una pluralidad de moduladores interferométricos.
Descripción detallada de ciertas realizaciones
Una realización ejemplar de un modulador de luz interferométrico comprende un sustrato, una primera capa de electrodo... [Seguir leyendo]
Reivindicaciones:
1. Un dispositivo que comprende:
un sustrato (1106);
una matriz de moduladores interferométricos formada sobre el sustrato (1106) y dispuestos en filas y columnas, comprendiendo cada modulador interferométrico:
una primera capa de electrodo (902) sobre el sustrato (1106);
una segunda capa de electrodo (1302) sobre el sustrato (1106);
una superficie reflectante (901) sustancialmente paralela a la primera capa de electrodo (902) y que está acoplada a la segunda capa de electrodo (1302), siendo amovible la superficie reflectante (901) a lo largo de una dirección sustancialmente perpendicular a la superficie reflectante (901) y siendo amovible entre una primera posición y una segunda posición, estando la primera posición a una primera distancia de la primera capa de electrodo (902), estando la segunda posición a una segunda distancia de la primera capa de electrodo (902); y
montantes de soporte (202) que proporcionan un soporte estructural a la capa reflectante amovible (901) y a la segunda capa de electrodo (1302);
en el que la primera capa de electrodo (902) conecta eléctricamente los moduladores interferométricos de la matriz en una fila, y la segunda capa de electrodo (1302) conecta eléctricamente los moduladores interferométricos de la matriz en una columna; y
una capa de bus conductor (600, 800) acoplada eléctricamente a la primera capa de electrodo (902) o a la segunda capa de electrodo (1302) por una porción conductora de uno o más de los montantes de soporte (202);
en el que la combinación de la capa de bus conductor (600, 800) y la capa de electrodo a la que está acoplada proporciona una trayectoria eléctrica entre la electrónica del excitador de filas de la matriz y la primera capa de electrodo (902) o entre la electrónica del excitador de columnas de la matriz y la segunda capa de electrodo (1302), teniendo la trayectoria eléctrica una resistencia eléctrica menor que la que tendría si los moduladores interferométricos en una fila o los moduladores interferométricos en una columna estuviesen conectados solamente a través de las capas de electrodo primera o segunda, en el que la superficie reflectante (901) de cada modulador interferométrico se mueve entre la primera posición y la segunda posición en respuesta a una tensión aplicada a través de la primera capa de electrodo correspondiente (902) y de la segunda capa de electrodo correspondiente (1302).
2. El dispositivo de la reivindicación 1, en el que la capa de bus conductor (600) está conectada eléctricamente a la primera capa de electrodo (902).
3. El dispositivo de la reivindicación 1, en el que la capa de bus conductor (600) está conectada eléctricamente a la segunda capa de electrodo (1302).
4. El dispositivo de la reivindicación 1, en el que la capa de bus conductor (600) está posicionada por encima de la segunda capa de electrodo (1302).
5. El dispositivo de la reivindicación 1, en el que la capa de bus conductor (600) está posicionada adyacente a la primera capa de electrodo (902).
6. El dispositivo de la reivindicación 1, en el que la segunda capa de electrodo (1302) comprende la superficie reflectante (901).
7. El dispositivo de la reivindicación 1, que comprende, además, una capa reflectante acoplada a la segunda capa de electrodo (1302), en el que la capa reflectante comprende la superficie reflectante.
8. El dispositivo de la reivindicación 1, en el que la capa de bus conductor (600) comprende un metal conductor.
9. El dispositivo de la reivindicación 1, en el que la capa de bus conductor (600) comprende una aleación compuesta.
10. El dispositivo de la reivindicación 1, en el que la capa de bus conductor (600) comprende al menos uno de entre los siguientes materiales: aluminio, cromo, titanio y níquel.
11. El dispositivo de la reivindicación 1, en el que la capa de bus conductor (600) tiene un grosor comprendido entre 0,1 micrómetros y 2 micrómetros.
12. El dispositivo de la reivindicación 1, en el que la capa de bus conductor (600) comprende tiene una anchura comprendida entre 4 micrómetros y 10 micrómetros.
13. El dispositivo de la reivindicación 1, en el que la primera capa de electrodo (902) tiene un grosor comprendido entre 300 angstroms y 2000 angstroms.
14. El dispositivo de la reivindicación 1, que comprende además:
un procesador (21; 2021) que está en comunicación eléctrica con la citada capa de bus conductor (600), estando configurado el citado procesador (21; 2021) para procesar datos de imagen; y
un dispositivo de memoria en comunicación eléctrica con el citado procesador.
15. El dispositivo de la reivindicación 14, que comprende, además:
un circuito de excitador (24, 26; 2022) configurado para enviar al menos una señal a la citada capa de bus conductor (600).
16. El dispositivo de la reivindicación 15, que comprende además:
un controlador (22; 2209) configurado para enviar al menos una porción de los citados datos de imagen al citado circuito de excitador (24, 26; 2022).
17. El dispositivo de la reivindicación 14, que comprende además:
un módulo de fuente de imagen configurado para enviar 'los citados datos de imagen al citado procesador
(21; 2021).
18. El dispositivo de la reivindicación 17, en el que el citado módulo de fuente de imagen comprende al menos uno de entre un receptor, un transceptor, y un transmisor.
19. El dispositivo de la reivindicación 14, que comprende, además:
un dispositivo de entrada (2048) configurado para recibir datos de entrada y para comunicar los citados datos de entrada al citado procesador (21; 2021).
20. Un procedimiento de fabricación de un dispositivo que comprende una matriz de moduladores interferométricos, comprendiendo el procedimiento:
la proporción de un sustrato (1106);
la formación de los moduladores interferométricos, que comprende:
formar una primera capa de electrodo (902) sobre el sustrato (1106); formar una segunda capa de electrodo (1302) sobre el sustrato (1106);
formar una superficie reflectante (901) sustancialmente paralela a la primera capa de electrodo (902) y acoplada a la segunda capa de electrodo (1302), siendo amovible la superficie reflectante (901) de cada modulador interferométrico a lo largo de una dirección sustancialmente perpendicular a la superficie reflectante ( 901), siendo amovible la superficie reflectante (901) de cada modulador interferométrico entre una primera posición y una segunda posición, estando situada la primera posición a una primera distancia de la primera capa de electrodo (902), estando situada la segunda posición a una segunda distancia de la primera capa de electrodo (902); y
formar montantes de soporte (202) para cada modulador interferométrico, que proporcionan un soporte estructural a la capa reflectante amovible (901) y a la segunda capa de electrodo (1302);
en el que la primera capa de electrodo (902) conecta eléctricamente los moduladores interferométricos de la matriz en una fila, y la segunda capa de electrodo (1302) conecta eléctricamente los moduladores interferométricos de la matriz en una columna; y
formar una capa de bus conductor (600, 800) acoplada eléctricamente a la primera capa de electrodo (902) o a la segunda capa de electrodo (1302) por una porción conductora de uno o más de los montantes de soporte (202),
en el que la combinación de la capa de bus conductor (600, 800) y la capa de electrodo a la que está acoplada proporciona una trayectoria eléctrica entre la electrónica del excitador de filas de la matriz y el primer electrodo o entre la electrónica del excitador de columnas de la matriz y la segunda capa de electrodo (1302), teniendo la trayectoria eléctrica una resistencia eléctrica menor que la que tendría si los moduladores interferométricos en una fila o los moduladores interferométricos en una columna estuviesen conectados solamente a través de las capas de electrodo primera o segunda, en el que la superficie reflectante (901) de cada modulador interferométrico se mueve entre la primera posición y la segunda posición en respuesta a una tensión aplicado a la capa de bus conductor (600).
21. El procedimiento de la reivindicación 20, en el que la capa de bus conductor (600) está acoplada eléctricamente a la primera capa de electrodo (902).
22. El procedimiento de la reivindicación 20, en el que la capa de bus conductor (600) está acoplada eléctricamente a la segunda capa de electrodo (1302).
23. El procedimiento de la reivindicación 20, en el que la capa de bus conductor (600) está posicionada por encima de la segunda capa de electrodo (1302).
24. El procedimiento de la reivindicación 20, en el que la capa de bus conductor (600) está posicionada adyacente a la primera capa de electrodo (902).
25. El procedimiento de la reivindicación 20, en el que la superficie reflectante (901) se encuentra sobre la segunda capa de electrodo (1302).
26. El procedimiento de la reivindicación 20, que comprende, además, proporcionar una capa reflectante acoplada a la segunda capa de electrodo (1302), en el que la capa reflectante comprende la superficie reflectante (901).
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