DE112005000389T5

DE112005000389T5 - Piezoelektrische Biegevorrichtungen für einen Lichtmodulator

Info

Publication number: DE112005000389T5
Application number: DE112005000389T
Authority: DE
Inventors: Andrew Corvallis Phillips
Original assignee: Hewlett Packard Development Co LP
Current assignee: Hewlett Packard Development Co LP
Priority date: 2004-03-02
Filing date: 2005-02-16
Publication date: 2007-01-25
Also published as: TW200534365A; WO2005093867A2; US20050195408A1; GB2426598B; WO2005093867A3; GB0616732D0; US7471443B2; GB2426598A; JP2007526519A

Abstract

Eine Vorrichtung, die folgende Merkmale aufweist:
eine Mikroanzeige (100), die einen Lichtmodulator (102) umfasst, wobei der Lichtmodulator (102) ferner eine erste Reflektorplatte (104), eine zweite Reflektorplatte (106) und zumindest eine piezoelektrische Biegevorrichtung (108) aufweist, wobei die piezoelektrische Biegevorrichtung (108) eine piezoelektrische Biegevorrichtung (400) mit erweiterter Länge ist und wobei die piezoelektrische Biegevorrichtung (400) mit erweiterter Länge als eine piezoelektrische Dualaktivschicht-Biegevorrichtung (200) konfiguriert ist.

Description

Hintergrund
Die Erfindung bezieht sich allgemein auf Lichtmodulatoren und insbesondere auf piezoelektrische Biegevorrichtungen für eine Lichtmodulation derartiger Anzeigen wie Mikroanzeigen und Projektoren. Bestimmte herkömmliche optische Mikroanzeigen, wie beispielsweise diese, die Fabry-Perot-Interferenzvorrichtungen umfassen, verwenden zwei Reflektorplatten, die innerhalb eines Mikroanzeigefensters beabstandet sind, um ein Interferenzmuster zwischen denselben zu bilden. Zumindest eine Reflektorplatte innerhalb des Mikroanzeigefensters ist unter Verwendung einer oder mehrerer piezoelektrischer Biegevorrichtungen einstellbar, um das Interferenzmuster zu ändern und dadurch die Farbe von Licht zu ändern, das projiziert wird. Neuere Mikroanzeigemodulatorentwürfe erfordern eine beträchtliche Verlagerung bzw. Verschiebung von einer oder mehreren der Biegevorrichtungen, häufig um einen Abstand bzw. eine Strecke, die größer als diese ist, die durch viele Entwürfe piezoelektrischer Biegevorrichtungen vorgesehen ist. Wenn sich die Länge der Pixelplatte verringert, ist es herausfordernd, Biegevorrichtungen zu entwerfen und aufzubauen, die konfiguriert sind, um die Auslenkung zu ermöglichen.
Es wäre deshalb erwünscht, die Strecke zu erhöhen, über die die Biegevorrichtungen ausgelenkt werden können, besonders bei Biegevorrichtungen, die wirksam sind, um kleine Pixelplatten zu verlagern bzw. zu verschieben, wie dieselben bei Mikroanzeigemodulatoren zu finden sind.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Darstellende und gegenwärtig bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen gezeigt, in denen:
1 ein schematisches Diagramm eines Ausführungsbeispiels einer optischen Mikroanzeige der vorliegenden Erfindung ist, die unter Verwendung mehrerer Mikroanzeigemodulatoren gebildet ist.
2 eine Querschnittsansicht eines Ausführungsbeispiels einer piezoelektrischen Dualaktivschicht-Biegevorrichtung der vorliegenden Erfindung zeigt, wie dieselbe beispielsweise in einem der Mikroanzeigemodulatoren von 1 enthalten wäre.
3 eine Vorderansicht eines Ausführungsbeispiels der optischen Mikroanzeige zeigt, die aus einer Mehrzahl von Anzeigefenstern gebildet ist, wie es in 1 gezeigt ist.
4 eine Querschnittsansicht eines Ausführungsbeispiels einer L-förmigen piezoelektrischen Biegevorrichtung mit erweiterter Länge der vorliegenden Erfindung zeigt.
5 eine Querschnittsansicht eines Ausführungsbeispiels einer gekrümmten piezoelektrischen Biegevorrichtung mit erweiterter Länge der vorliegenden Erfindung zeigt.
6 eine Vorderansicht eines Ausführungsbeispiels einer abgesenkten piezoelektrischen Biegevorrichtung mit erweiterter Länge der vorliegenden Erfindung zeigt.
7 eine Querschnittsansicht der abgesenkten piezoelektrischen Biegevorrichtung mit erweiterter Länge von 6 durch Schnittlinien 7-7 in 6 genommen zeigt.
Es werden überall in dem Dokument die gleichen Nummern verwendet, um auf ähnliche Komponenten und/oder Merkmale Bezug zu nehmen.
Detaillierte Beschreibung
Diese Offenbarung beschreibt eine Vielfalt von piezoelektrischen Biegevorrichtungen, die auf optische Mikroanzeigen angewandt werden können, um den Bereich von Wellenlängen und eine Leistungsfähigkeit dieser optischen Mikroanzeige zu verbessern. Diese Offenbarung beschreibt eine Anzahl von Ausführungsbeispielen von piezoelektrischen Biegevorrichtungen, die eine verbesserte Verlagerung bzw. Verschiebung liefern. Innerhalb dieser Offenbarung gilt der Begriff „optische Mikroanzeige" für irgendeine Anzeige oder Projektionsvorrichtung, die folgendes umfasst: Computermikroanzeigen, -Projektoren und -Monitore; Fernsehmikroanzeigen, -Projektoren und -Monitore; hintergrundbeleuchtete Projektoren, Mikroanzeigen und Monitore; persönliche Projektionssysteme, wie beispielsweise Head-Up-Anzeigen und tragbare Projektionssysteme; und vordergrundbeleuchtete Projektoren, Mikroanzeigen und Monotore, aber ist nicht darauf begrenzt.
Optische Mikroanzeigen
1 zeigt ein Ausführungsbeispiel der optischen Mikroanzeige 100, die eine Mehrzahl von Mikroanzeigemodulatoren 102, die in einem Array oder einer anderen Konfiguration gebildet sind, und eine Lichtquelle 110 umfasst. Jeder Mikroanzeigemodulator 102 umfasst eine vordere Reflektorplatte 104, eine hintere Reflektorplatte 106 und eine piezoelektrische Biegevorrichtung 108. Die piezoelektrische Biegevorrichtung 108 ist an einem Ende an einer der Reflektorplatten 104, 106 und an einem anderen Ende durch einen Substratanker 112 an einem Substrat (nicht gezeigt) angebracht. Die piezoelektrische Biegevorrichtung 108 kann betätigt werden, um die Beabstandung zwischen dem Substrat und der Reflektorplatte 104, 106 zu ändern.
In dieser Offenbarung entsprechen die Ausdrücke „Vorder-" und „Hinter-", wenn sich dieselben auf die Reflektorplatten 104 und 106 und die zugeordneten piezoelektrischen Biegevorrichtungen beziehen, der Reihenfolge, in der Licht von der Lichtquelle anfänglich die Reflektorplatten antrifft, und nicht irgendeiner tatsächlichen physischen Position der optischen Mikroanzeige. Die optische Mikroanzeige 100 von 1 ist eine Vorderprojektionsmikroanzeige, bei der Licht von der Lichtquelle 110 durch die Mikroanzeigemodulatoren 102 hindurch, die die optische Mikroanzeige 100 bilden, an die vordere Reflektorplatte 104 jedes Mikroanzeigemodulators 102 angelegt ist. Bei einem Ausführungsbeispiel ist die vordere Reflektorplatte 104 ein partiell reflektierender Spiegel, bei dem ein gewisser Prozentsatz von Licht, z. B. 10–90%, reflektiert wird. Der Rest des Lichts wird zu der hinteren Reflektorplatte 106 hin durchgelassen. Die hintere Reflektorplatte 106 ist dahingehend vollständig reflektierend, dass dieselbe im Wesentlichen alles Licht reflektiert, das auf die Oberfläche derselben auftrifft.
Bei einem Ausführungsbeispiel kann der Mikroanzeigemodulator 102 als eine optische Fabry-Perot-Interferenzvorrichtung konfiguriert sein. Herkömmliche Fabry-Perot-Vorrichtungen sind im Handel erhältlich und der Betrieb derselben ist gut verständlich. Die vordere Reflektorplatte 104 und die hintere Reflektorplatte 106 sind um eine vorgeschriebene Trennungsstrecke d1 beabstandet. Diese Trennungsstrecke d1 wird bei vielen Ausführungsbeispielen durch eine piezoelektrische Biegevorrichtung 108 variiert, die sich wie durch die Pfeile 120 gezeigt bewegt, um die hintere Reflektorplatte 106 zu verlagern und dadurch die Wellenlänge von Licht, das reflektiert wird, basierend auf Interferenzprinzipien zu variieren, wie es hierin beschrieben ist.
Die Strecke d1 misst die Strecke zwischen den Reflektorplatten 104, 106 und die Strecke bestimmt die Phase des Lichts, das von der hinteren Reflektorplatte 106 weg reflektiert wird, mit Bezug auf die Phase des Lichts, das von der vorderen Reflektorplatte 104 weg reflektiert wird. Das Licht, das von der hinteren Reflektorplatte 106 weg reflektiert, bewegt sich eine größere steuerbare Strecke als das Licht, das von der vorderen Reflektorplatte 104 weg reflektiert. Diese größere steuerbare Strecke ist ein gewisses Vielfaches einer Kosinusfunktion der Trennungsstrecke d1; die Kosinusfunktion stellt den Winkel von der Senkrechten der Reflektorplatten dar, in dem sich das Licht bewegt. Die Trennungsstrecke d1 bestimmt dadurch, welche Wellenlängen von Licht innerhalb des Mikroanzeigemodulators 102 konstruktiv oder destruktiv moduliert werden. Reflektierte Lichtstrahlen von den Reflektorplatten 104, 106, deren Wellenlängen mit Bezug aufeinander in Phase sind, werden durch die Mikroanzeige reflektiert/projiziert. Reflektierte Lichtstrahlen von den Reflektorplatten 104, 106, deren Wellenlängen mit Bezug aufeinander außer Phase sind, werden durch die Mikroanzeige nicht reflektiert/projiziert.
Während der Mikroanzeigemodulator 102, wie derselbe mit Bezug auf 1 beschrieben ist, ein relativ spezifischer Typ eines Lichtmodulators ist, wie beispielsweise eine Vorrichtung vom Fabry-Perot-Typ, ist klar, dass eine breite Vielfalt von Lichtmodulatoren, die Licht basierend auf einer Wellenlänge modulieren können und dadurch eine spezifische Farbe anzeigen, sich ebenfalls innerhalb des Schutzbereichs der Offenbarung befinden.
Bei einem Ausführungsbeispiel ist das Licht, das von der Lichtquelle 110 angelegt wird, weißes Licht. Bei allen Ausführungsbeispielen liefert die Lichtquelle zumindest einen Bereich von Wellenlängen von Licht in dem sichtbaren oder unsichtbaren Lichtspektrum, das durch jeden der Mikroanzeigemodulatoren 102 der optischen Mikroanzeige 100 emittiert werden kann.
Der Mikroanzeigemodulator 102 von 1 wirkt dadurch, um eine variable Farbe oder Farbintensität bei einem Mikroanzeigemodulator 102 der optischen Mikroanzeige 100 zu liefern. Jede optische Mikroanzeige 100 enthält eine große Anzahl von Mikroanzeigemodulatoren 102, die typischerweise in einer Arraykonfiguration enthalten sind. Bei einem Ausführungsbeispiel der optischen Mikroanzeige 100 wird jeder Mikroanzeigemodulator 102 basierend auf der Steuerung der Trennungsstrecke d1 zu irgendeiner erwünschten Farbe moduliert. Bei einem anderen Ausführungsbeispiel können Gruppen von Mikroanzeigemodulatoren in einem speziellen Anzeigemodulator 102 enthalten sein, bei dem jeder Mikroanzeigemodulator begrenzt sein kann, um spezifische Farben anzuzeigen, z. B. Primärfarben wie Rot, Grün und Blau.
Pixelierte Mikroanzeigeformate stellen ein Ausführungsbeispiel dar, bei dem jeder Mikroanzeigemodulator 102 aus einer Gruppe von Untermikroanzeigemodulatoren gebildet ist. Jeder Untermikroanzeigemodulator trägt eine Farbe bei, wie beispielsweise eine Primärfarbe, derart, dass die kombinierten Intensitäten der unterschiedlichen Farben von den unterschiedlichen Untermikroanzeigemodulatoren innerhalb der Gruppe die Gesamtfarbe bestimmen, die durch die Gruppe bei dieser Region projiziert wird. Innerhalb dieser Offenbarung wird jeder Untermikroanzeigemodulator als ein unterschiedlicher Mikroanzeigemodulator 102 strukturiert und wirksam betrachtet. Herkömmliche pixelierte Mikroanzeigeformate und Projektionsmikroanzeigen sind im Handel erhältlich und werden in dieser Offenbarung nicht weiter beschrieben. 3 zeigt die Vorderansicht eines Ausführungsbeispiels einer optischen Mikroanzeige 100, die aus einer Mehrzahl von Mikroanzeigemodulatoren 102 gebildet ist, wie beispielsweise unter Verwendung von Mikroanzeigefenstern, deren Farben einzeln durch eine Verlagerung von zumindest einer Reflektorplatte 104, 106, wie es in 1 gezeigt ist, als ein Ergebnis einer Verlagerung der piezoelektrischen Biegevorrichtung 108 variiert werden können.
Diese Offenbarung sieht eine Anzahl von Aspekten von piezoelektrischen Biegevorrichtungen 108 vor, die eine erhöhte relative Verlagerung der Reflektorplatten 104 und 106 liefern, während immer noch eine sehr präzise Einstellung bis auf Nanometergröße möglich ist, wenn auf kleine Mikroanzeigemodulatoren 102 angewandt. Zwei Ausführungsbeispiele von piezoelektrischen Biegevorrichtungen, die beschrieben sind, umfassen piezoelektrische Dualaktivschicht-Biegevorrichtungen, wie dieselben mit Bezug auf 2 beschrieben sind, und eine piezoelektrische Biegevorrichtung mit erweiterter Länge, wie dieselbe mit Bezug auf 4, 5 und 6 beschrieben ist. Die piezoelektrischen Dualaktivschicht-Biegevorrichtungen und die piezoelektrische Biegevorrichtung mit erweiterter Länge können entweder getrennt oder in Kombination miteinander verwendet werden. Die Kombination der piezoelektrischen Dualaktivschicht-Biegevorrichtung mit einer piezoelektrischen Biegevorrichtung mit erweiterter Länge liefert eine noch weiter erhöhte Auslenkung.
Unter Anbetracht dessen, dass die Abmessungen der Mikroanzeigemodulatoren sich verringern, z. B. weisen gegenwärtige herkömmliche Reflektorplatten eine Querschnittsabmessung von weniger als 20 μm auf, müssen sich die entsprechenden Abmessungen vieler Typen der zugeordneten piezoelektrischen Biegevorrichtung auch verringern, um die piezoelektrische Biegevorrichtung innerhalb der lateralen Umrisse jedes entsprechenden Mikroanzeigemodulators beizubehalten. Durch ein Beibehalten der piezoelektrischen Biegevorrichtungen innerhalb der Fläche, die durch die reflektierenden Platten umrissen ist, stört die Verlagerung jeder piezoelektrischen Biegevorrichtung die piezoelektrischen Biegevorrichtungen von benachbarten Mikroanzeigemodulatoren nicht und verringern sich auch die Längen der Arme der piezoelektrischen Biegevorrichtungen.
Diese Offenbarung sieht mehrere Mechanismen vor, um die Außerebenenauslenkung der piezoelektrischen Biegevorrichtungen auf die Reflektorplatten zu erhöhen.
Piezoelektrische Dualaktivschicht-Biegevorrichtungen
Um das Licht zu modulieren, das von innerhalb des Mikroanzeigemodulators 102 projiziert wird, um die Strecke d1 zu modifizieren, wird entweder die vordere Reflektorplatte 104 mit Bezug auf die hintere Reflektorplatte 106 verlagert oder wird die hintere Reflektorplatte 106 mit Bezug auf die vordere Reflektorplatte 104 verlagert. Die piezoelektrische Biegevorrichtung 108, die an der hinteren Reflektorplatte 106 in 1 angebracht gezeigt ist, aber auch an der vorderen Reflektorplatte 104 angebracht sein könnte, wirkt, um diese Verlagerung von zumindest einer der Reflektorplatten 104, 106 zu liefern.
2 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer piezoelektrischen Biegevorrichtung 108 in der jeweiligen neutralen Stellung derselben als ausgefüllt, in der übertriebenen ausgelenkten Aufwärtsstellung bei einer gepunkteten Linie 222 und bei der übertriebenen ausgelenkten Abwärtsstellung derselben bei einer gepunkteten Linie 220. Die piezoelektrische Biegevorrichtung 108 ist als eine piezoelektrische Dualaktivschicht-Biegevorrichtung 200 angeordnet. Die piezoelektrische Dualaktivschicht-Biegevorrichtung 200 ist an einem Substratanker 112 an einem Substrat 102 gesichert und sichert eine der Reflektorplatten 104, 106 an dem Reflektorplattenanker 206. Die piezoelektrische Dualaktivschicht-Biegevorrichtung 200 umfasst zwei piezoelektrische Betätigerschichten 210 und 212 und drei Elektrodenschichten 214, 216 und 218. Wie es mit Bezug auf 2 gezeigt ist, befindet sich die Elektrodenschicht 214 unter der piezoelektrischen Betätigerschicht 210. Die Elektrodenschicht 216 befindet sich zwischen den zwei piezoelektrischen Betätigerschichten 210 und 212. Die Elektrodenschicht 218 befindet sich über der piezoelektrischen Betätigerschicht 212.
Während einer Auslenkung der piezoelektrischen Dualaktivschicht-Biegevorrichtung 200 sind die obere Elektrodenschicht 218 und die untere Elektrodenschicht 214 mit der gleichen Polarität vorgespannt; während die Zwischenelektrodenschicht 216 mit Bezug auf die anderen Elektrodenschichten 214 und 218 unterschiedlich vorgespannt ist. An sich sind entgegengesetzte elektrische Felder über die unterschiedlichen piezoelektrischen Betätigerschichten 210 und 212 angelegt, was darin resultiert, dass sich eine piezoelektrische Betätigerschicht entlang einer Länge der piezoelektrischen Biegevorrichtungen ausdehnt, während sich die andere entlang einer identischen Länge zusammenzieht.
Falls beispielsweise das elektrische Feld, das an die piezoelektrische Betätigerschicht 210 angelegt ist, darin resultiert, dass sich die Schicht zusammenzieht, resultiert das entgegengesetzte Feld, das über die Schicht 212 angelegt ist, darin, dass sich die Schicht ausdehnt, unter der Annahme, dass beide Schichten eine gemeinsame Polrichtung aufweisen. Die resultierende Verformung der piezoelektrischen Dualaktivschicht-Biegevorrichtung 200 wird eine Abwärtsauslenkung sein, die durch die gepunktete Linie 220 angegeben ist. Falls umgekehrt das elektrische Feld, das an die piezoelektrische Betätigerschicht 210 angelegt ist, darin resultiert, dass sich die Schicht ausdehnt, resultiert das entgegengesetzte Feld, das über die Schicht 212 angelegt ist, darin, dass sich die Schicht zusammenzieht, unter der Annahme, dass beide Schichten eine gemeinsame Polrichtung aufweisen. Die resultierende Verformung der piezoelektrischen Dualaktivschicht-Biegevorrichtung 200 wird eine Aufwärtsauslenkung sein, die durch die gepunktete Linie 222 angegeben ist.
Bei einem Ausführungsbeispiel verlagert die piezoelektrische Dualaktivschicht-Biegevorrichtung 200 die hintere Reflektorplatte 106, wie es in 1 gezeigt ist; obwohl bei anderen Ausführungsbeispielen die piezoelektrische Dualaktivschicht-Biegevorrichtung auch verwendet werden kann, um die vordere Reflektorplatte 104 zu verlagern. Die drei Elektrodenschichten 214, 216 und 218 ermöglichen dadurch eine relative Vorspannung der piezoelektrischen Betätigerschichten 210 und 212, um ein Biegen der piezoelektrischen Dualaktivschicht-Biegevorrichtung 200 zu liefern.
Bestimmte Einzelschichtausführungsbeispiele der piezoelektrischen Biegevorrichtungen, nicht gezeigt, verbinden eine einzige starre Elektrodenschicht mit einer einzigen piezoelektrischen Schicht. An sich wirkt die einzige aktive piezoelektrische Schicht gegen die einzige nicht aktive Elektrodenschicht, um die Auslenkung zu bewirken. Zum Vergleich spannt sich bei der piezoelektrischen Dualaktivschicht-Biegevorrichtung 200 der vorliegenden Offenbarung eine sich ausdehnende piezoelektrische Betätigerschicht 210 oder 212 gegen die gegenüberliegende Betätigerschicht vor. Ein Verwenden dieser gegenüberliegenden, sich zusammenziehenden/ausdehnenden piezoelektrischen Betätigerschichten 210 und 212 liefert größere Auslenkungen für eine Vorrichtung als herkömmliche piezoelektrische Biegevorrichtungen mit einer einzigen Betätigerschicht mit ähnlichen Konfigurationen und Abmessungen. Die piezoelektrische Dualaktivschicht-Biegevorrichtung 200, einschließlich der zwei gegenvorgespannten piezoelektrischen Betätigerschichten 210 und 212, liefern mehr Krümmung für eine spezielle Vorspannung aufgrund der Zwischenelektrodenvorspannung. Diese Konfiguration der gegenvorgespannten piezoelektrischen Betätigerschichten 210 und 212 verdoppelt das elektrische Feld über die piezoelektrische Dualaktivschicht-Biegevorrichtung 200 wirksam.
Die piezoelektrische Dualaktivschicht-Biegevorrichtung 200, die die piezoelektrischen Betätigerschichten 210 und 212 umfasst, liefert eine präzise Positionierung bis zu dem Unternanometerbereich und einschließlich desselben. Piezoelektrische Dualbetätigerschichten können präzise und relativ große Verlagerungen ansprechend auf Spannungsvariationen liefern. Ferner ist das Verlagerungsansprechen der piezoelektrischen Biegevorrichtung mit Bezug auf eine angelegte Spannung beinahe linear, da die piezoelektrische Biegevorrichtung über eine beträchtliche Länge lateral in die axiale Richtung auslenkt. Zusätzlich ist die Verlagerung der piezoelektrischen Biegevorrichtung nicht empfindlich für das „Herunterschnapp"-Phänomen, das bei herkömmlichen elektrostatisch betätigten Modulatoren auftritt, bei denen die elektrostatische Auslenkungskraft (die proportional zu dem Abstandsquadrat ist) die mechanische Rückstellkraft (die näherungsweise linear mit Bezug auf die Auslenkungsstrecke ist) überwindet. Die Bewegung für piezoelektrische Betätigerschichtvorrichtungen, wie beispielsweise der piezoelektrischen Dualaktivschicht-Biegevorrichtung 200, ist nicht durch Haftreibung oder Reibung beeinflusst, wie es beispielsweise bei vielen herkömmlichen elektrostatischen Betätigern auftritt.
Die piezoelektrische Dualaktivschicht-Biegevorrichtung 200, wie dieselbe mit Bezug auf 2 beschrieben ist, sieht dadurch einen Mechanismus vor, um die Auslenkung der Reflektorplatten zu erhöhen. Diese Erhöhung bei einer Auslenkung der piezoelektrischen Biegevorrichtungen für die piezoelektrische Dualaktivschicht-Biegevorrichtung kann durch sich selbst oder in Kombination mit anderen Mechanismen vorgesehen sein, um die Auslenkung der piezoelektrischen Biegevorrichtungen mit erweiterter Länge zu erhöhen, wie es in dieser Offenbarung beschrieben ist, aber ist nicht begrenzt auf diese exakte Konfiguration.
Die piezoelektrische Dualaktivschicht-Biegevorrichtung 200 kann auf irgendeine geeignete Weise vorgespannt sein, um eine erwünschte Auslenkung zu liefern. Abhängig von der Konfiguration der piezoelektrischen Dualaktivschicht-Biegevorrichtung 200 und der Reflektorplatten 104 oder 106 kann beispielsweise die Auslenkung von dem neutralen Zustand zu dem erhöhten Zustand, wie es durch die gekrümmte Linie 222 angegeben ist, ausreichend sein, um die notwendige Auslenkung zu der Reflektorplatte zu liefern, derart, dass der Bereich von Farben durch den Lichtmodulator 102 von 1 geliefert werden kann. Bei einem anderen Ausführungsbeispiel ist eventuell die Auslenkung zwischen dem unteren ausgelenkten Zustand, wie es durch die gekrümmte Linie 220 angegeben ist, und dem oberen ausgelenkten Zustand, wie es durch die gekrümmte Linie 222 angegeben ist, notwendig, um den Bereich von Farben zu dem Lichtmodulator zu liefern.
Piezoelektrische Biegevorrichtungen mit erweiterter Länge
Diese Offenbarung sieht eine Anzahl von Mechanismen vor, durch die die piezoelektrische Biegevorrichtung eine erhöhte Auslenkung zu zumindest einer der Reflektorplatten 104, 106 relativ zu dem in 1 gezeigten Substrat liefert. Bei dem mit Bezug auf 2 beschriebenen Aspekt ist die piezoelektrische Dualaktivschicht-Biegevorrichtung 200 konfiguriert, um als eine Folge eines Vorsehens einer piezoelektrischen Dualaktivschicht-Biegevorrichtung 200, die eine größere Länge mit Bezug auf die Reflektorplatte 104 aufweist, eine erhöhte Auslenkung zu liefern.
Die Querschnittsabmessungen von herkömmlichen Reflektorplatten innerhalb Mikroanzeigemodulatoren haben sich verringert, um die Auflösung zu erhöhen und das Bild der optischen Anzeige 100 zu verbessern. Man betrachte, dass die Querschnittsabmessungen planare Abmessungen von weniger als 50 Mikrometern (μm), wie beispielsweise 10–20 μm, in eine diagonale Richtung aufweisen. Während diese Offenbarung eine optische Anzeige beschreibt, wird betrachtet, dass die hierin beschriebenen Biegevorrichtungskonzepte auf optische Schalter, Nicht-Fabry-Perot-Lichtmodulatoren und irgendeinen anderen Mechanismus angewandt werden können, bei dem eine Biegevorrichtung verwendet wird, um eine Reflektorplatte zu verlagern, um Licht zu modulieren. Bei bestimmten Ausführungsbeispielen, wie beispielsweise optischen Schaltern, kann die diagonale Abmessung von 50 nm überschritten werden. Ein anderer Faktor, der Mikroanzeigen zu kleineren Geometrien treibt, ist dieser einer Herstellbarkeit und von Kosten, insbesondere wenn der Lichtmodulator innerhalb einer integrierten Siliziumschaltung (Silizium-IC; IC = Integrated Circuit) integriert ist. An sich müssen piezoelektrische Biegevorrichtungen für herkömmliche Reflektorplatten konfiguriert sein, um eine ausreichende Verlagerung zu den Reflektorplatten innerhalb dieser begrenzten Abmessungen zu liefern. Es hat sich als anspruchsvoll erwiesen, eine derartige Auslenkung mit herkömmlichen piezoelektrischen Biegevorrichtungen innerhalb der begrenzten Abmessungen jedes Anzeigemodulators 102 in der optischen Anzeige 100 zu liefern.
4 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer piezoelektrischen Biegevorrichtung 400 mit erweiterter Länge, die als eine piezoelektrische Dualaktivschicht-Biegevorrichtung 200 gezeigt ist, aber als ein anderes Ausführungsbeispiel einer piezoelektrischen Biegevorrichtung konfiguriert sein kann. Das Ausführungsbeispiel einer piezoelektrischen Biegevorrichtung 400 mit erweiterter Länge von 4 ist konfiguriert, um eine erhöhte Auslenkung zu liefern, die eine erhöhte Auslenkung zu einer der Reflektorplatten 104 oder 106 (schattiert gezeigt) liefert, wie es in 1 gezeigt ist. Die piezoelektrische Biegevorrichtung 400 mit erweiterter Länge umfasst eine Substrathalterung 402, die an dem Substrat des Mikroanzeigemodulators 102 befestigt ist, eine Reflektorplattenhalterung 404, die an der Reflektorplatte 104 oder 106 befestigt ist, die die piezoelektrische Biege vorrichtung 400 mit erweiterter Länge verlagert; und Arme 406 und 408 mit erweiterter Länge, die die Verlagerung der piezoelektrischen Biegevorrichtung 400 mit erweiterter Länge liefern.
Das Material und/oder die Abmessungen des Arms 406 mit erweiterter Länge können ausgewählt sein, um die erwünschten Biegecharakteristika zu liefern. Der Abschnitt der piezoelektrischen Biegevorrichtung 400 mit erweiterter Länge, der die Substrathalterung 402 bildet, lenkt als eine Folge der Anbringung desselben an dem Substrat nicht aus. Der Abschnitt der piezoelektrischen Biegevorrichtung 400 mit erweiterter Länge, der nicht die Substrathalterung 402 bildet, lenkt ansprechend auf die Belastung, die an die piezoelektrischen Betätigerschichten 210, 212 angelegt ist, und/oder die Belastung aus, die in den piezoelektrischen Betätigerschichten 210, 212 existiert. Je größer die Strecke entlang der Arme 406 und 408 mit erweiterter Länge, um die ausgelenkt werden darf, desto größer die Auslenkung von dem unbelasteten Zustand derselben für eine gegebene angelegte Spannung.
Innerhalb dieser Offenbarung gibt der Ausdruck „erweiterte Länge", wie derselbe auf die piezoelektrische Biegevorrichtung 400 mit erweiterter Länge angewandt ist, an, dass die aktive Länge 410 derselben, die gleich der Länge des Arms 406 addiert zu dem Arm 408 ist, größer ist als die Querschnittsabmessung der Reflektorplatte 104 oder 106, die verlagert wird, wie es als 420 in 4 gezeigt ist. Eine Vielfalt von Konfigurationen, z. B. Ausführungsbeispiele, die für die piezoelektrische Biegevorrichtung 400 mit erweiterter Länge vorgesehen sind, umfassen die L-förmige piezoelektrische Biegevorrichtung 422 mit erweiterter Länge, wie es mit Bezug auf 4 beschrieben ist, eine gekrümmte piezoelektrische Biegevorrichtung 500 mit erweiterter Länge, wie es mit Bezug auf 5 beschrieben ist, und eine abgesenkte piezoelektrische Biegevorrichtung 600 mit erweiterter Länge, wie es mit Bezug auf 6 beschrieben ist.
4 zeigt ein Ausführungsbeispiel der L-förmigen piezoelektrischen Biegevorrichtung 400 mit erweiterter Länge, die die Substrathalterung 402, die Reflektorplattenhalterung 404, einen ersten Arm 406 und einen orthogonalen zweiten Arm 408 umfasst. Der erste Arm 406 und der orthogonale zweite Arm 408 sind aneinander mit näherungsweise 90 Grad gesichert (z. B. liegen leichte Abweichungen von dem Neunzig-Grad-Winkel innerhalb des beabsichtigen Schutzbereichs der vorliegenden Offenbarung). Da der erste Arm 406 und der zweite orthogonale Arm 408 jeweils als eine piezoelektrische Dualaktivschicht-Biegevorrichtung 200 konfiguriert sein können, kann die Länge des ersten Arms und des zweiten orthogonalen Arms jeweils eine beträchtliche Auslenkung zu der Reflektorplatte 104 oder 106 beitragen.
Bei einem Ausführungsbeispiel ist jede Reflektorplatte 104, 106 durch zwei L-förmige piezoelektrische Biegevorrichtungen 400 mit erweiterter Länge betätigt, die einander um den Umfang der Reflektorplatte 104 oder 106 herum im Wesentlichen gegenüberliegen. Beispielsweise sei angenommen, dass die Reflektorplatte 104, 106 mit vier benachbarten Seiten 422a, 422b, 422c und 422d versehen ist. Eine L-förmige piezoelektrische Biegevorrichtung 400 mit erweiterter Länge kann sich in der Nähe der Seiten 422a und 422b erstrecken. Eine zweite L-förmige piezoelektrische Biegevorrichtung 400 mit erweiterter Länge kann sich in der Nähe der Seiten 422c und 422d erstrecken. Diese zwei L-förmigen piezoelektrischen Biegevorrichtungen 400 mit erweiterter Länge liefern die Unterstützung und Verlagerung für die jeweilige Reflektorplatte 104 oder 106. Die Reflektorplattenhalterung 404 der L-förmigen piezoelektrischen Biegevorrichtung 400 mit erweiterter Länge liegt der Reflektorplattenhalterung 404 einer anderen L-förmigen piezoelektrischen Biegevorrichtung mit erweiterter Länge gegenüber.
An sich wird eine Auslenkung zu der Reflektorplatte 104 oder 106 durch zwei L-förmige piezoelektrische Biegevorrichtungen mit erweiterter Länge an den Reflektorplattenhalterungen derselben geliefert, die an diametral gegenüberliegenden Positionen über die Reflektorplatte positioniert sind. Auf diese Weise ist die Reflektorplatte durch die Auslenkungen angemessen unterstützt und wird die Reflektorplatte einheitlich ausgelenkt. Eine derartige Auslenkung zu der Reflektorplatte ist praktisch linear in Anbetracht der erweiterten Länge der Arme der L-förmigen piezoelektrischen Biegevorrichtungen mit erweiterter Länge, die ausgelenkt werden können. Bei unterschiedlichen Ausführungsbeispielen des Mikroanzeigemodulators 102 sind die piezoelektrischen Biegevorrichtungen aus diesen Gründen an gegenüberliegenden Positionen befestigt. Die anderen Ausführungsbeispiele dieser Offenbarung sehen ebenfalls gegenüberliegende Reflektorplattenhalterungen einer piezoelektrischen Biegevorrichtung vor, aber der Einfachheit einer Beschreibung halber wird der Betrieb lediglich eines Mikroanzeigemodulators beschrieben.
Ein anderer Faktor besteht darin, dass, falls der Arm 408 eine relativ schmale Querschnittsfläche aufweist (entweder einen verengten Abschnitt desselben oder entlang der Gesamtheit desselben), derselbe ein Verdrehen um die axiale Länge ermöglichen wird. Dieses Verdrehen des Arms ermöglicht, dass die Reflektorplattenhalterung 404 vertikal bleibt, selbst wenn die Verbindung zwischen den Armen 406 und 408 ein gewisses Verdrehen liefert. Ein Beibehalten der Reflektorplattenhalterung 404 vertikal reduziert die Spannung und Belastung, die an die Reflektorplatte angelegt sind.
Die L-förmige piezoelektrische Biegevorrichtung 400 mit erweiterter Länge ermöglicht, dass die Biegevorrichtung in beiden Achsen der Ebene parallel zu der Reflektorplatte nachgebend, z. B. weniger starr, ist. Zum Vergleich wäre eine herkömmliche, gerade piezoelektrische Biegevorrichtung entlang der lateralen (Biege-) Achse der Biegevorrichtung nachgebend, aber entlang der longitudinalen Achse, die sich entlang der Länge der Biegevorrichtung erstreckt, relativ unnachgebend. Somit liefern viele Ausführungsbeispiele einer nicht geraden Biegevorrichtung, wie beispielsweise der L-förmigen piezoelektrischen Biegevorrichtungen 400 mit erweiterter Länge, eine Nachgiebigkeit (wodurch eine Elastizität ermöglicht ist) entlang beider Achsen der Ebene der Reflektorplatte und kompensieren somit teilweise Veränderungen bei der relativen Strecke zwischen den Reflektorhalterungen 404 aufgrund einer wirksamen horizontalen Verkürzung der Biegevorrichtungen als eine Folge des vertikalen Biegens. Ein Verschmälern der Biegevorrichtung nahe der Reflektorhalterung erleichtert ferner ein Verdrehen der Biegevorrichtung in der Längsachse, wobei somit ermöglicht ist, dass die Reflektorplattenhalterung durch vertikale Auslenkungen der Reflektorplatte hindurch vertikal bleibt.
Alle L-förmigen piezoelektrischen Biegevorrichtungen 400 mit erweiterter Länge lateral innerhalb des Umfangs der vier benachbarten Seiten 422a, 422b, 422c und 422d begrenzt sein zu lassen, reduziert ebenfalls die Möglichkeit, dass der Betrieb einer L-förmigen piezoelektrischen Biegevorrichtung 400 mit erweiterter Länge den Betrieb irgendeiner benachbarten Reflektorplatte innerhalb des Mikroanzeigemodulators 102 stören würde.
Die L-förmige piezoelektrische Biegevorrichtung 400 mit erweiterter Länge sieht einen Mechanismus vor, durch den eine piezoelektrische Biegevorrichtung eine größere aktive Länge als die Abmessung einer Seite der Reflektorplatte 104 aufweist; und kann deshalb verwendet werden, um die Auslenkungsstrecke der Reflektorplatte zu erhöhen.
Irgendeine andere Konfiguration, die eine größere aktive Länge als die Abmessung einer Seite der Reflektorplatte aufweist und angewandt werden kann, um die Reflektorplatte auszulenken, liegt innerhalb des beabsichtigten Schutzbe reichs der vorliegenden Offenbarung. 5 zeigt beispielsweise ein anderes Ausführungsbeispiel der piezoelektrischen Biegevorrichtung 400 mit erweiterter Länge, die in 4 gezeigt ist, das als eine gekrümmte piezoelektrische Biegevorrichtung 500 mit erweiterter Länge konfiguriert ist. Die gekrümmte piezoelektrische Biegevorrichtung 500 mit erweiterter Länge enthält einen gekrümmten Betätigerarm 402 anstelle des ersten Arms 406 und des zweiten orthogonalen Arms 408, wie dieselben mit Bezug auf die L-förmigen piezoelektrischen Biegevorrichtungen 400 mit erweiterter Länge beschrieben sind. Der gesamte gekrümmte Betätigerarm 502 kann als eine piezoelektrische Dualaktivschicht-Biegevorrichtung 200, wie dieselbe mit Bezug auf 2 beschrieben ist, die eine erhöhte Auslenkung liefern kann, oder andernfalls als ein gewisser anderer Typ einer piezoelektrischen Biegevorrichtung konfiguriert sein.
Die gekrümmte piezoelektrische Biegevorrichtung 500 mit erweiterter Länge ermöglicht eine Auslenkung entlang der gesamten Länge derselben des gekrümmten Betätigerarms 502 von benachbart zu der Substrathalterung 402 zu der Reflektorplattenhalterung 404. An sich übertrifft eine aktive auslenkbare Länge des gekrümmten Betätigerarms 502 in die gekrümmte Richtung gemessen die Abmessung der ausgelenkten Reflektorplatte 104 oder 106. Es wird betrachtet, dass leicht unterschiedliche Ausführungsbeispiele der piezoelektrischen Biegevorrichtung mit erweiterter Länge unter Anbetracht der mit Bezug auf 4 und 5 erörterten Konzepte vorgesehen sein können. Beispielsweise können leichte Kurven und Winkel auf den gekrümmten Betätigerarm angewandt werden, während dasselbe innerhalb des Schutzbereichs der vorliegenden Offenbarung bleibt.
Ein Aspekt der Ausführungsbeispiele der piezoelektrischen Biegevorrichtungen mit erweiterter Länge, wie es mit Bezug auf 4 und 5 beschrieben ist, besteht darin, dass dieselben eine gewisse horizontale Verkürzung erfahren, wenn dieselben in eine vertikale Richtung ausgelenkt wer den. Dies rührt von der Tatsache her, dass die wirksame horizontale Abmessung der piezoelektrischen Biegevorrichtungen sich verringert, wenn sich die piezoelektrischen Biegevorrichtungen aufwärts oder abwärts krümmen. Die L-förmige oder gekrümmte Konfiguration der Ausführungsbeispiele der piezoelektrischen Biegevorrichtungen 400 mit erweiterter Länge liefert eine gewisse Elastizität entlang beider Achsen, die parallel zu der Ebene der Reflektorplatte verlaufen. Durch ein Verwenden der L-förmigen oder gekrümmten Biegevorrichtungen liefert die piezoelektrische Biegevorrichtung eine linearere Betätigung zu der Reflektorplatte 104 oder 106, als dies gerade piezoelektrische Biegevorrichtungen tun. In dieser Offenbarung bezieht sich der Ausdruck „Betätigung" auf die Auslenkung als eine Funktion einer angelegten Spannung. Bei dieser relativ linearen Betätigung durch einen beträchtlichen Auslenkungsbereich hindurch wird eine voraussagbare Größe einer Kraft verwendet, um die Reflektorplatte ansprechend auf eine angelegte Spannung/ein angelegtes elektrisches Feld auszulenken.
Ein anderes Ausführungsbeispiel der piezoelektrischen Biegevorrichtung 400 mit erweiterter Länge (z. B. eine abgesenkte piezoelektrische Biegevorrichtung 600 mit erweiterter Länge) ist mit Bezug auf 6 und 7 beschrieben. Bei diesem Ausführungsbeispiel erstreckt sich jede abgesenkte piezoelektrische Biegevorrichtung 600 mit erweiterter Länge aus den lateralen Grenzen der Mikroanzeigemodulatoren 102, z. B. der ausgelenkten Reflektorplatte 104, heraus. Da sich die piezoelektrische Biegevorrichtung mit erweiterter Länge nicht außerhalb der Abmessungen der Reflektorplatte 104, 106 erstreckt, ist jede piezoelektrische Biegevorrichtung mit erweiterter Länge konfiguriert, so dass dieselbe keine benachbarte Reflektorplatte berührt. 6 zeigt ein regelmäßiges Muster der abgesenkten piezoelektrischen Biegevorrichtung 600 mit erweiterter Länge, das sich bei jedem zweiten Mikroanzeigemodulator 102 in jede axiale Richtung wiederholt. Anstelle dessen, dass die piezoelektrische Biegevorrichtung mit erweiterter Länge aus zwei Beinen 406 und 408 hergestellt ist, die sich jeweils eine geringere Strecke als die Abmessung der Mikroanzeigemodulatoren 102 erstrecken, wie es in 4 gezeigt ist, sieht die vorliegende Offenbarung einen Mechanismus vor, durch den ein Bein der L-förmigen Struktur der piezoelektrischen Biegevorrichtung 600 mit erweiterter Länge sich nahezu über die Länge von zwei Mikroanzeigemodulatoren 102 erstreckt. Auf diese Weise ist die Länge der abgesenkten piezoelektrischen Biegevorrichtung 600 mit erweiterter Länge, die ausgelenkt werden kann, weiter erhöht. Weil die Außerebenenauslenkung der piezoelektrischen Biegevorrichtung gekrümmt ist, ist die vertikale Auslenkung eine nichtlineare Funktion der Biegevorrichtungslänge. Folglich ermöglicht irgendeine zusätzliche Länge, die durch die abgesenkte piezoelektrische Biegevorrichtung mit erweiterter Länge geliefert wird, oder irgendein Mechanismus, der die wirksame verformbare Länge der Biegevorrichtung erhöht, eine erhebliche Erhöhung bei der vertikalen Auslenkung verglichen mit einer Biegevorrichtung, die auf die Grenzen einer einzigen Pixelplatte begrenzt ist.
Die abgesenkte piezoelektrische Biegevorrichtung 600 mit erweiterter Länge ermöglicht, dass eine der reflektierenden Platten 104 vertikal verlagert wird, ohne dass die abgesenkte piezoelektrische Biegevorrichtung mit erweiterter Länge eine andere reflektierende Platte physisch berührt. Dieses Fehlen von Kontakt zwischen der abgesenkten piezoelektrischen Biegevorrichtung 600 mit erweiterter Länge und den benachbarten reflektierenden Platten während eines vollständigen Bewegungsbereichs wird durch ein Senken oder Absenken dieser Abschnitte der abgesenkten piezoelektrischen Biegevorrichtung 600 mit erweiterter Länge erzielt, die die Reflektorplatte, andere piezoelektrische Biegevorrichtungen oder andere zugeordnete Strukturen berühren können.
Um diesen Zwischenraum zu erzielen, ist ein Substratzwischenraumarm 604 an der Substrathalterung 602 vorgesehen und ist ein Reflektorplattenzwischenraumarm 606 an der Reflektorplattenhalterung 604 vorgesehen. Als eine Folge der Zwischenraumhalterungen 604 und 606 ist die abgesenkte piezoelektrische Biegevorrichtung 600 mit erweiterter Länge eine ausreichende Strecke von den Reflektorplatten beabstandet, um jeglichen Kontakt mit irgendeiner der Reflektorplatten oder anderen piezoelektrischen Biegevorrichtungen während einer tatsächlichen Verlagerung zu reduzieren. Bei einem anderen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung können die abgesenkten piezoelektrischen Biegevorrichtungen 600 mit erweiterter Länge für benachbarte Reflektorplatten in eine Richtung parallel zu der Ebene der Reflektorplatte voneinander getrennt sein. Irgendeine Konfiguration der abgesenkten piezoelektrischen Biegevorrichtung 600 mit erweiterter Länge, die die Möglichkeit eines Berührens anderer Reflektorplatten und/oder anderer piezoelektrischer Biegevorrichtungen reduziert, liegt innerhalb des beabsichtigten Schutzbereichs der vorliegenden Offenbarung.
Selbst für die abgesenkten piezoelektrischen Biegevorrichtungen 600 mit erweiterter Länge, die mit Bezug auf 6 beschrieben sind, ist die L-Form der Biegevorrichtung höchst erwünscht, so dass die Biegevorrichtungen die „wirksame Verkürzung" kompensieren können, wenn sich dieselben biegen.
Die unterschiedlichen Ausführungsbeispiele der piezoelektrischen Biegevorrichtungen mit erweiterter Länge, die innerhalb dieser Offenbarung beschrieben sind, können unter Verwendung mikroelektromechanischer Verarbeitungstechniken (MEMs-Verarbeitungstechniken; MEMs = Micro Electromechanical) gefertigt sein. Beispielsweise können die Leerräume zwischen den piezoelektrischen Biegevorrichtungen und dem Substrat unter Verwendung von Opferätzschichten, die an dem Substrat aufgebracht sind, gefertigt sein. Die Struktur der piezoelektrischen Biegevorrichtungen kann unter Verwendung einer herkömmlichen Dünnfilmlithographie und von Ätztechniken gefertigt sein. Die Leerstellen zwischen den piezoelektrischen Biegevorrichtungen und der Reflektorplatte, die die Biegevorrichtung verlagert, können unter Verwendung einer Opferätzschicht gebildet sein, um die Reflektorplatte während eines Strukturierens und anschließenden Entfernens der Opferschicht, um die Platte „freizugeben", zu unterstützen. Bei einem Ausführungsbeispiel können die Halterungen (z. B. 604 und 606 in 6 und 7) als Metallstützen gefertigt sein, die in Durchgangslöcher eingebracht und dann während der Entfernung des Opfermaterials freigelegt werden. Diese MEMs-Herstellungstechniken der piezoelektrischen Biegevorrichtungen sollen darstellender Natur sein, aber den Schutzbereich nicht begrenzen, da andere Techniken und Prozesse verwendet werden können.
Diese Offenbarung kann dadurch eine erhöhte Auslenkung für piezoelektrischen Biegevorrichtungen liefern, die an Reflektorplatten von Mikroanzeigemodulatoren aufgebracht sind. In Anbetracht der sich verringernden Größe vieler Mikroanzeigemodulatoren sind piezoelektrische Biegevorrichtungen, die eine erhöhte Auslenkung liefern können, bei einem Funktionsfähigmachen vieler Mikroanzeigemodulatoren besonders erwünscht. Nachdem hierin bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung dargelegt wurden, wird erwartet, dass geeignete Modifikationen an denselben vorgenommen werden können, die dennoch innerhalb des Schutzbereichs der vorliegenden Erfindung bleiben.
Zusammenfassung
Eine Vorrichtung umfasst eine Mikroanzeige (100), die zumindest einen Lichtmodulator (102) umfasst. Der Lichtmodulator (102) umfasst eine erste Reflektorplatte (104), eine zweite Reflektorplatte (106) und zumindest eine piezoelektrische Biegevorrichtung (108), wobei die piezoelektrische Biegevorrichtung (108) eine piezoelektrische Biegevorrichtung (400) mit erweiterter Länge ist.

Claims

Eine Vorrichtung, die folgende Merkmale aufweist: eine Mikroanzeige (100), die einen Lichtmodulator (102) umfasst, wobei der Lichtmodulator (102) ferner eine erste Reflektorplatte (104), eine zweite Reflektorplatte (106) und zumindest eine piezoelektrische Biegevorrichtung (108) aufweist, wobei die piezoelektrische Biegevorrichtung (108) eine piezoelektrische Biegevorrichtung (400) mit erweiterter Länge ist und wobei die piezoelektrische Biegevorrichtung (400) mit erweiterter Länge als eine piezoelektrische Dualaktivschicht-Biegevorrichtung (200) konfiguriert ist.
Die Vorrichtung gemäß Anspruch 1, bei der die piezoelektrische Biegevorrichtung (200), wenn dieselbe betätigt wird, eine Verlagerung der ersten Reflektorplatte (104) ermöglicht, um den Abstand zwischen der ersten Reflektorplatte (104) und der zweiten Reflektorplatte (106) zu ändern.
Die Vorrichtung gemäß Anspruch 1, bei der die piezoelektrische Dualaktivschicht-Biegevorrichtung (200) zwei piezoelektrische Schichten (210, 212) umfasst, die konfiguriert sind, um sich in entgegengesetzte axiale Richtungen zu erstrecken.
Die Vorrichtung gemäß Anspruch 1, bei der die piezoelektrische Biegevorrichtung (400) mit erweiterter Länge eine piezoelektrische Dualaktivschicht-Biegevorrichtung (200) ist und wobei die piezoelektrische Dualaktivschicht-Biegevorrichtung (200) folgende Merkmale umfasst: eine erste Elektrode (214); eine erste piezoelektrische Schicht (210) über der ersten Elektrode (214); eine zweite Elektrode (216) über der ersten piezoelektrischen Schicht (210); eine zweite piezoelektrische Schicht (212) über der zweiten Elektrode (216); und eine dritte Elektrode (218) über der zweiten piezoelektrischen Schicht (212).
Die Vorrichtung gemäß Anspruch 4, bei der die erste Elektrode (214) und die dritte Elektrode (218) mit einer Polarität vorgespannt sind und die zweite Elektrode (216) mit einer umgekehrten Polarität vorgespannt ist, um eine Auslenkung der piezoelektrischen Dualaktivschicht-Biegevorrichtung (200) zu erzeugen.
Die Vorrichtung gemäß Anspruch 4, bei der die piezoelektrische Dualaktivschicht-Biegevorrichtung (200) eine Linearität einer Auslenkung der piezoelektrischen Biegevorrichtung (108) mit Bezug auf eine angelegte Spannung liefert.
Die Vorrichtung gemäß Anspruch 4, bei der die piezoelektrische Biegevorrichtung (400) mit erweiterter Länge eine L-förmige piezoelektrische Biegevorrichtung (400) mit erweiterter Länge umfasst.
Die Vorrichtung gemäß Anspruch 7, bei der die L-Form der piezoelektrischen Biegevorrichtung (400) mit erweiterter Länge aus einem ersten Arm (406) und einem zweiten Arm (408) gebildet ist, wobei eine Querschnittsabmessung zumindest eines Abschnitts des zwei ten Arms (408) verglichen mit einer Querschnittsabmessung des ersten Arms (406) reduziert ist.
Die Vorrichtung gemäß Anspruch 8, bei der die L-Form der piezoelektrischen Biegevorrichtung (400) mit erweiterter Länge aus einem ersten Arm (406) und einem zweiten Arm (408) gebildet ist, die beide konfigurierbar sind, um eine verbesserte Flexibilität für eine Bewegung in der Ebene parallel zu der Reflektorplatte (104) zu liefern.
Die Vorrichtung gemäß Anspruch 1, bei der die piezoelektrische Biegevorrichtung (400) mit erweiterter Länge eine gekrümmte piezoelektrische Biegevorrichtung (500) mit erweiterter Länge umfasst.
Die Vorrichtung gemäß Anspruch 1, bei der die piezoelektrische Biegevorrichtung (400) mit erweiterter Länge nicht gerade ist, um zu ermöglichen, dass die piezoelektrische Biegevorrichtung (400) mit erweiterter Länge in beide Achsen einer Ebene parallel zu der ersten Reflektorplatte (104) nachgebend ist.
Die Vorrichtung gemäß Anspruch 1, bei der die piezoelektrische Biegevorrichtung (400) mit erweiterter Länge eine abgesenkte piezoelektrische Biegevorrichtung (600) mit erweiterter Länge umfasst.
Die Vorrichtung gemäß Anspruch 1, bei der die piezoelektrische Biegevorrichtung (400) mit erweiterter Länge eine größere aktive Länge als eine Querschnittsabmessung des Lichtmodulators (102) aufweist und die piezoelektrische Biegevorrichtung (400) mit erweiterter Länge innerhalb der lateralen Grenzen des Lichtmodulators (102) enthalten ist.
Die Vorrichtung gemäß Anspruch 1, bei der zumindest ein Abschnitt der Biegevorrichtung mit erweiterter Länge sich unterhalb einer benachbarten Reflektorplatte zu der ersten Reflektorplatte (104) erstreckt.
Die Vorrichtung gemäß Anspruch 1, bei der der Lichtmodulator (102) eine Fabry-Perot-Vorrichtung umfasst.
Die Vorrichtung gemäß Anspruch 1, bei der der Lichtmodulator (102) eine Interferenzvorrichtung umfasst.
Eine Vorrichtung, die folgende Merkmale aufweist: eine Anzeige, die einen Lichtmodulator (102) umfasst, wobei der Lichtmodulator (102) ferner zumindest eine Reflektorplatte (104) und zumindest eine piezoelektrische Biegevorrichtung (400) mit erweiterter Länge aufweist, wobei die verformbare Länge der Biegevorrichtung die Länge der Länge der Seite der Reflektorplatte (104) überschreitet.
Die Vorrichtung gemäß Anspruch 17, bei der die piezoelektrische Biegevorrichtung (400) mit erweiterter Länge eine L-förmige piezoelektrische Biegevorrichtung ist, die aus einem ersten Arm (406) und einem zweiten Arm (408) gebildet ist.
Die Vorrichtung gemäß Anspruch 18, bei der eine Querschnittsabmessung zumindest eines Abschnitts des zweiten Arms (408) verglichen mit einer Querschnittsabmessung des ersten Arms (406) reduziert ist.
Die Vorrichtung gemäß Anspruch 18, bei der die L-Form der piezoelektrischen Biegevorrichtung (400) mit erweiterter Länge aus einem ersten Arm (406) und einem zweiten Arm (408) gebildet ist, wobei eine Querschnittsabmessung zumindest eines Abschnitts des zweiten Arms (408) verglichen mit einer Querschnittsabmessung des ersten Arms (406) reduziert ist.
Die Vorrichtung gemäß Anspruch 18, bei der die L-Form der piezoelektrischen Biegevorrichtung (400) mit erweiterter Länge aus einem ersten Arm (406) und einem zweiten Arm (408) gebildet ist, die beide konfiguriert sind, um eine verbesserte Flexibilität für eine Bewegung in der Ebene parallel zu der Reflektorplatte (104) zu liefern.
Die Vorrichtung gemäß Anspruch 17, bei der die piezoelektrische Biegevorrichtung (400) mit erweiterter Länge eine gekrümmte piezoelektrische Biegevorrichtung (500) mit erweiterter Länge umfasst.
Die Vorrichtung gemäß Anspruch 17, bei der die piezoelektrische Biegevorrichtung (400) mit erweiterter Länge nicht gerade ist, um zu ermöglichen, dass die piezoelektrische Biegevorrichtung (400) mit erweiterter Länge in beide Achsen einer Ebene parallel zu der ersten Reflektorplatte (104) nachgebend ist.
Die Vorrichtung gemäß Anspruch 17, bei der die piezoelektrische Biegevorrichtung (400) mit erweiterter Länge eine abgesenkte piezoelektrische Biegevorrichtung (600) mit erweiterter Länge umfasst.
Die Vorrichtung gemäß Anspruch 17, bei der die piezoelektrische Biegevorrichtung (400) mit erweiterter Länge eine größere aktive Länge als eine Querschnittsabmessung des Lichtmodulators (102) aufweist und die piezoelektrische Biegevorrichtung (400) mit erweiterter Länge innerhalb der lateralen Grenzen des Lichtmodulators (102) enthalten ist.
Die Vorrichtung gemäß Anspruch 17, bei der eine diagonale Pixelabmessung der Mikroanzeige (100) kleiner oder gleich 50 Mikrometer ist.
Die Vorrichtung gemäß Anspruch 17, bei der der Lichtmodulator (102) eine Fabry-Perot-Vorrichtung umfasst.
Die Vorrichtung gemäß Anspruch 17, bei der zumindest ein Abschnitt der Biegevorrichtung mit erweiterter Länge sich unterhalb einer benachbarten Reflektorplatte zu der ersten Reflektorplatte (104) erstreckt.
Eine Vorrichtung, die folgendes Merkmal aufweist: eine Anzeige, wobei die Anzeige einen Lichtmodulator (102) umfasst, wobei der Lichtmodulator (102) ferner zumindest eine piezoelektrische Dualaktivschicht-Biegevorrichtung (200) umfasst.
Die Vorrichtung gemäß Anspruch 29, bei der die piezoelektrische Dualaktivschicht-Biegevorrichtung (200) folgende Merkmale umfasst: eine erste Elektrode (214); eine erste piezoelektrische Schicht (210) über der ersten Elektrode (214); eine zweite Elektrode (216) über der ersten piezoelektrischen Schicht (210); eine zweite piezoelektrische Schicht (212) über der zweiten Elektrode (216); und eine dritte Elektrode (218) über der zweiten piezoelektrischen Schicht (212).
Die Vorrichtung gemäß Anspruch 30, bei der die erste Elektrode (214) und die dritte Elektrode (218) mit einer Polarität vorgespannt sind und die zweite Elektrode (216) mit einer umgekehrten Polarität vorgespannt ist, um eine Auslenkung der piezoelektrischen Dualaktivschicht-Biegevorrichtung (200) zu erzeugen.
Die Vorrichtung gemäß Anspruch 29, bei der die piezoelektrische Dualaktivschicht-Biegevorrichtung (200) eine Linearität einer Auslenkung der piezoelektrischen Biegevorrichtung mit Bezug auf eine angelegte Spannung liefert.
Die Vorrichtung gemäß Anspruch 29, bei der die piezoelektrische Biegevorrichtung eine piezoelektrische Biegevorrichtung (400) mit erweiterter Länge ist, die eine L-förmige piezoelektrische Biegevorrichtung (400) mit erweiterter Länge umfasst.
Die Vorrichtung gemäß Anspruch 33, bei der die L-Form der piezoelektrischen Biegevorrichtung (400) mit erweiterter Länge aus einem ersten Arm (406) und einem zweiten Arm (408) gebildet ist, wobei eine Querschnittsabmessung zumindest eines Abschnitts des zweiten Arms (408) verglichen mit einer Querschnittsabmessung des ersten Arms (406) reduziert ist.
Die Vorrichtung gemäß Anspruch 33, bei der die L-Form der piezoelektrischen Biegevorrichtung (400) mit erweiterter Länge aus einem ersten Arm (406) und einem zweiten Arm (408) gebildet ist, die beide konfiguriert sind, um eine verbesserte Flexibilität für eine verbesserte Bewegung in der Ebene parallel zu der Reflektorplatte (104) zu liefern.
Die Vorrichtung gemäß Anspruch 29, bei der die piezoelektrische Biegevorrichtung eine piezoelektrische Biegevorrichtung (400) mit erweiterter Länge ist, die eine gekrümmte piezoelektrische Biegevorrichtung (500) mit erweiterter Länge umfasst.
Die Vorrichtung gemäß Anspruch 29, bei der die piezoelektrische Biegevorrichtung (108) eine piezoelektrische Biegevorrichtung (400) mit erweiterter Länge ist, die ermöglicht, dass die piezoelektrische Biegevorrichtung (400) mit erweiterter Länge in beide Achsen einer Ebene parallel zu der ersten Reflektorplatte (104) nachgebend ist.
Die Vorrichtung gemäß Anspruch 29, bei der die piezoelektrische Biegevorrichtung eine piezoelektrische Biegevorrichtung (400) mit erweiterter Länge ist und wobei die piezoelektrische Biegevorrichtung (400) mit erweiterter Länge eine abgesenkte piezoelektrische Biegevorrichtung (600) mit erweiterter Länge umfasst.
Die Vorrichtung gemäß Anspruch 29, bei der die piezoelektrische Biegevorrichtung eine piezoelektrische Biegevorrichtung (400) mit erweiterter Länge ist und wobei die piezoelektrische Biegevorrichtung (400) mit erweiterter Länge eine größere aktive Länge als eine Querschnittsabmessung des Lichtmodulators (102) aufweist und die piezoelektrische Biegevorrichtung (400) mit erweiterter Länge innerhalb der lateralen Grenzen des Lichtmodulators (102) enthalten ist.
Die Vorrichtung gemäß Anspruch 29, bei der die piezoelektrische Biegevorrichtung eine piezoelektrische Biegevorrichtung (400) mit erweiterter Länge ist und wobei zumindest ein Abschnitt der Biegevorrichtung mit erweiterter Länge sich unterhalb einer benachbarten Reflektorplatte zu der ersten Reflektorplatte (104) erstreckt.
Ein Verfahren, das folgenden Schritt aufweist: Umpositionieren einer ersten Reflektorplatte (104) eines Lichtmodulators (102) mit Bezug auf eine zweite Reflektorplatte (106) des Lichtmodulators (102) unter Verwendung einer piezoelektrischen Biegevorrichtung (400) mit erweiterter Länge, wobei die piezoelektrische Biegevorrichtung (400) mit erweiterter Länge eine größere aktive Länge als eine Querschnittsabmessung der ersten Reflektorplatte (104) aufweist.
Das Verfahren gemäß Anspruch 41, bei dem die piezoelektrische Biegevorrichtung (400) mit erweiterter Länge eine erste Schicht (210) und eine zweite Schicht (212) umfasst, wobei die erste Schicht (210) axial entlang der Länge derselben ausgedehnt wird, während die zweite Schicht (212) axial entlang der Länge derselben zusammengezogen wird, um eine Auslenkung der piezoelektrischen Biegevorrichtung zu liefern.
Das Verfahren gemäß Anspruch 41, das ferner ein Konfigurieren der piezoelektrischen Biegevorrichtung (400) mit erweiterter Länge mit einer L-Form aufweist.
Das Verfahren gemäß Anspruch 41, das ferner ein Konfigurieren der piezoelektrischen Biegevorrichtung (400) mit erweiterter Länge aufweist, um eine verbesserte Flexibilität für eine Bewegung in der Ebene parallel zu der Reflektorplatte (104) zu liefern.
Das Verfahren gemäß Anspruch 41, bei dem die piezoelektrische Biegevorrichtung (400) mit erweiterter Länge gekrümmt ist.
Das Verfahren gemäß Anspruch 41, bei dem eine Länge der piezoelektrischen Biegevorrichtung (400) mit erweiterter Länge sich über beinahe zwei Reflektorplatten (104) erstreckt.