專利名稱：光調(diào)制器像素單元及其制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光調(diào)制器，特別涉及應(yīng)用于微顯示系統(tǒng)的光調(diào)制器像素單元及其制作方法。
背景技術(shù)：
在投影系統(tǒng)中，關(guān)鍵的組成部件是光調(diào)制器?，F(xiàn)有的光調(diào)制器包括微機電部件 (Micro-Electro-Mechanical Systems, MEMS)，所述光調(diào)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(jìn)行移動，利用微機電部件的移動對入射光調(diào)制器的光線進(jìn)行調(diào)制，輸出具有一定灰度的光線。通常光調(diào)制器包括多個呈矩陣排布的像素單元，現(xiàn)有的光調(diào)制器像素單元有兩種利用光的反射原理的數(shù)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) 0其中數(shù)字鏡面器單個像素的能耗大，特別是在應(yīng)用于高分辨率的微顯示系統(tǒng)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(xué)效率高、調(diào)制速度快等優(yōu)點，成為目前的主流技術(shù)。在國際申請?zhí)枮镻CT/US2002/009602 2002. 3. 27的國際申請中公開了一種現(xiàn)有技術(shù)的光調(diào)制器像素單元，所述光調(diào)制器像素單元采用光柵光閥。請參考圖1，光柵光閥 100包括半導(dǎo)體襯底101 ；位于半導(dǎo)體襯底101上的反射層102，所述反射層102遠(yuǎn)離半導(dǎo)體襯底101的一側(cè)具有第一反射表面103，所述反射層102的材質(zhì)為金屬；所述第一反射表面103上方設(shè)置透明絕緣層107 ；所述第一反射表面103和透明絕緣層107上方具有至少一個反射條帶104，所述反射條帶104與所述第一反射表面103之間具有一定間隔，所述反射條帶104具有第二反射表面106，所述反射條帶104的材質(zhì)為金屬；所述反射條帶104之間具有至少一個開口 105，用于使光線通過并且入射到下方的第一反射表面103上。在所述反射條帶104和反射層102之間施加靜電力，反射條帶104發(fā)生偏移，反射條帶與透明絕緣層107接觸，反射條帶偏移的距離取決于透明絕緣層107的厚度；靜電力撤去后，反射條帶104回到初始位置(即偏移前的位置)。以待調(diào)制光線波長為λ為例，現(xiàn)有的光柵光閥工作原理如下所述反射條帶104 靜電力的作用下向半導(dǎo)體襯底101偏移，所述偏移距離設(shè)置為λ/4的奇數(shù)倍，使得入射所述光柵光閥的表面的光線形成衍射。具體地，入射光線在光柵光閥100表面被分為第一部分光線和第二部分光線，其中第一部分光線被第二反射表面106反射，第二部分光線通過開口 105入射至第一反射表面103，并且被第一反射表面103反射，在反射條帶104處發(fā)生衍射從而繞過所述反射條帶104向上傳播。由于被第一反射表面103反射后在反射條帶104 處衍射的第二部分光線與第一部分光線的頻率相同，第一部分光線與第二部分光線的波長差為λ /2的奇數(shù)倍，因此第二部分光線在反射條帶104上方與第一部分光線發(fā)生相消干涉，從而光柵光閥上方為全黑，沒有光線輸出。當(dāng)控制反射條帶104的靜電力撤去后，反射條帶104回復(fù)至初始位置，入射至所述光柵光閥的光線也被分為第一部分光線和第二部分
5光線，其中第一部分光線被第二反射表面106反射，第二部分通過開口 105入射第一反射表面103，并且被第一反射表面103反射，被第一反射表面103反射的第二部分光線在反射條帶104處發(fā)生衍射從而繞過所述反射條帶104向上傳播。此時第二部分光線與第一部分光線波長差為λ/2的奇數(shù)倍以外的其他距離，從而第二部分光線與第一部分光線共同輸出。從上述分析可以看出，現(xiàn)有技術(shù)根針對特定調(diào)制光線的波長，對應(yīng)設(shè)置光柵光閥的反射條帶104的偏移距離，從而對應(yīng)設(shè)置透明絕緣層107的厚度。在透明絕緣層107的厚度確定后，對應(yīng)的偏移距離為固定值，光柵光閥調(diào)制與偏移距離對應(yīng)的光線；當(dāng)光線的波長為其他波長的情況，所述光柵光閥將無法調(diào)制，因為現(xiàn)有的光柵光閥是針對特定調(diào)制光線的波長設(shè)定的反射條帶的偏移距離，該偏移距離無法通過調(diào)制靜電力的大小進(jìn)行調(diào)節(jié)， 只能夠調(diào)制一種波長的光線，即現(xiàn)有光柵光閥僅能夠調(diào)制一種顏色光線。若要應(yīng)用于彩色顯示系統(tǒng)(形成彩色像素)，現(xiàn)有技術(shù)至少需要3個光柵光閥配合工作。其中一個光柵光閥專用于調(diào)制紅色光線，另一個光柵光閥專用于調(diào)制藍(lán)色光線，第三個光柵光閥專用于調(diào)制綠色光線。3個光柵光閥的在控制電路的控制下依次工作，分別輸出對應(yīng)的具有一定灰度的光線(包括紅色光線、綠色光線、藍(lán)色光線)。為了保證觀察者看到的彩色像素具有對比度， 現(xiàn)有光柵光閥輸出的光線需要經(jīng)過過濾透鏡的過濾，僅使零階光或一階光透過到達(dá)觀察者的視覺系統(tǒng)，經(jīng)過過濾的光線在觀察者的視覺系統(tǒng)中合成，成為一個彩色像素?，F(xiàn)有的光調(diào)制器需要3個光柵光閥形成一個彩色像素，芯片面積大，不適用于微顯示系統(tǒng)。因此，需要一種新的光調(diào)制器，以滿足微顯示系統(tǒng)的需要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決的問題是提供了需要一種新的光調(diào)制器像素單元，將紅色光線、綠色光線、藍(lán)色光線的調(diào)制集成在同一芯片內(nèi)，滿足了微顯示系統(tǒng)的需要。為了解決上述問題，本發(fā)明提供一種光調(diào)制器像素單元，包括襯底；底部電極，位于所述襯底上，所述底部電極與控制電路的第一控制端電連接；頂部電極，位于所述襯底上，所述頂部電極與控制電路的第三控制端電連接，所述頂部電極為半透光的金屬薄膜；可動電極，位于所述底部電極與頂部電極之間，所述可動電極與控制電路的第二控制端電連接，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，所述可動電極與頂部電極之間以及所述可動電極與底部電極之間具有電絕緣材料；所述頂部電極、可動電極、底部電極位置相對應(yīng)，所述可動電極面積小于頂部電極的面積，在控制電路控制下，所述可動電極的位置會發(fā)生偏移，分別位于第一位置、第二位置和第三位置，當(dāng)可動電極位于第一位置時，入射至光調(diào)制器像素單元的第一光線的經(jīng)由頂部電極反射的光線與透過頂部電極的由可動電極反射的并再透過頂部電極的光線發(fā)生相消干涉；當(dāng)可動電極位于第二位置時，入射至光調(diào)制器像素單元的第二光線的經(jīng)由頂部電極反射的光線與透過頂部電極的由可動電極反射的并再透過頂部電極的光線發(fā)生相消干涉；當(dāng)可動電極位于第三位置時，入射至光調(diào)制器像素單元的第三光線的經(jīng)由頂部電極反射的光線與透過頂部電極的由可動電極反射的并再透過頂部電極的光線的發(fā)生相消干涉；所述第一光線、第二光線、第三光線為三基色光線?？蛇x地，所述控制電路位于所述襯底內(nèi)，或所述控制電路形成于另一襯底內(nèi)?？蛇x地，所述底部電極與所述襯底之間電學(xué)絕緣；所述頂部電極與所述襯底之間電學(xué)絕緣?？蛇x地，還包括層間介質(zhì)層，位于所述襯底上；空腔，位于層間介質(zhì)層內(nèi)，所述空腔具有空腔壁，所述空腔分為第一部分和第二部分，所述第一部分位于空腔的下部，第二部分位于空腔的上部；所述底部電極位于所述空腔的第一部分與襯底之間的層間介質(zhì)層內(nèi)；所述頂部電極位于空腔的第二部分之上的層間介質(zhì)層內(nèi)；所述可動電極位于所述空腔內(nèi)，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?？蛇x地，所述可動電極與頂部電極之間的電絕緣材料、以及可動電極與底部電極之間的電絕緣材料為層間介質(zhì)層或者額外形成?？蛇x地，所述層間介質(zhì)層或者額外形成的電絕緣材料為氧化硅、氮氧化硅、碳化硅、氮化硅或者其中的組合?？蛇x地，所述層間介質(zhì)層內(nèi)形成有多個第二導(dǎo)電插塞，所述多個第二導(dǎo)電插塞將第二控制端和可動電極電連接，所述多個第二導(dǎo)電插塞關(guān)于可動電極的中心對稱?？蛇x地，所述頂部電極材質(zhì)為金屬，厚度范圍為30 300埃，所述金屬為銀、鋁、 銅、鈦、鉬金、金、鎳、鈷或者其中的組合。可選地，所述可動電極的材質(zhì)為金屬，厚度范圍為800 10000埃，所述金屬可以為銀、鋁、銅、鈦、鉬金、金、鎳、鈷或者其中的組合。相應(yīng)地，本發(fā)明還提供一種光調(diào)制器像素單元的制作方法，包括提供襯底；在所述襯底上形成底部電極，所述底部電極與控制電路的第一控制端電連接；在所述襯底上形成頂部電極，所述頂部電極與控制電路的第三控制端電連接，所述頂部電極為半透光的金屬薄膜；在所述襯底上形成可動電極，所述可動電極位于所述底部電極與頂部電極之間， 所述可動電極與頂部電極之間以及所述可動電極與底部電極之間形成有電絕緣材料，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，分別移動至第一位置、第二位置和第三位置，當(dāng)可動電極位于第一位置時，入射至光調(diào)制器像素單元的第一光線的經(jīng)由頂部電極反射的光線與透過頂部電極的由可動電極反射的并再透過頂部電極的光線發(fā)生相消干涉；當(dāng)可動電極位于第二位置時，入射至光調(diào)制器像素單元的第二光線的經(jīng)由頂部電極反射的光線與透過頂部電極的由可動電極反射的并再透過頂部電極的光線發(fā)生相消干涉；當(dāng)可動電極位于第三位置時，入射至光調(diào)制器像素單元的第三光線的經(jīng)由頂部電極反射的光線與透過頂部電極的由可動電極反射的并再透過頂部電極的光線的發(fā)生相消干涉；所述第一光線、第二光線、第三光線為三基色光線；所述頂部電極、可動電極、底部電極位置相對應(yīng)，所述可動電極面積小于頂部電極的面積。
可選地，所述控制電路形成于所述襯底內(nèi)或所述控制電路形成于另一襯底內(nèi)?？蛇x地，所述底部電極與所述襯底之間電學(xué)絕緣；所述頂部電極與所述襯底之間電學(xué)絕緣?？蛇x地，還包括在所述襯底上形成層間介質(zhì)層；在層間介質(zhì)層內(nèi)形成空腔，所述空腔具有空腔壁，所述空腔分為第一部分和第二部分，所述第一部分位于空腔的下部，第二部分位于空腔的上部；所述底部電極位于所述空腔的第一部分與襯底之間的層間介質(zhì)層內(nèi)；所述頂部電極位于空腔的第二部分之上的層間介質(zhì)層內(nèi)；所述可動電極位于所述空腔內(nèi)，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?？蛇x地，所述可動電極與頂部電極之間的電絕緣材料、以及可動電極與底部電極之間的電絕緣材料直接采用層間介質(zhì)層或者通過額外工藝形成。可選地，還包括在所述層間介質(zhì)層內(nèi)形成多個第二導(dǎo)電插塞，所述多個第二導(dǎo)電插塞將第二控制端和可動電極電連接，所述多個第二導(dǎo)電插塞關(guān)于可動電極的中心對稱?？蛇x地，所述頂部電極材質(zhì)為金屬，厚度范圍為30 300埃，所述金屬為銀、鋁、 銅、鈦、鉬金、金、鎳、鈷或者其中的組合。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點提供了光調(diào)制器像素單元，包括形成于襯底上的底部電極、頂部電極和位于底部電極和頂部電極之間的可動電極，所述可動電極具有光線反射面，可動電極能夠沿垂直于光線反射面的方向偏移，本發(fā)明利用可動電極在頂部電極和底部電極之間偏移，使得可動電極分別位于第一位置、第二位置、第三位置，當(dāng)可動電極位于第一位置時，入射至光調(diào)制器像素單元的第一光線的經(jīng)由頂部電極反射的光線與透過頂部電極的由可動電極反射的并再透過頂部電極的光線發(fā)生相消干涉；當(dāng)可動電極位于第二位置時，入射至光調(diào)制器像素單元的第二光線的經(jīng)由頂部電極反射的光線與透過頂部電極的由可動電極反射的并再透過頂部電極的光線發(fā)生相消干涉；當(dāng)可動電極位于第三位置時，入射至光調(diào)制器像素單元的第三光線的經(jīng)由頂部電極反射的光線與透過頂部電極的由可動電極反射的并再透過頂部電極的光線的發(fā)生相消干涉；所述第一光線、第二光線、第三光線為三基色光線。本發(fā)明的光調(diào)制器像素單元能夠調(diào)制三基色光線，從而本發(fā)明的光調(diào)制器適用于微顯示系統(tǒng)。由于所述光調(diào)制器像素單元輸出的第一光線、第二光線、第三光線直接在觀察者的視覺系統(tǒng)中合成，而現(xiàn)有光柵光閥需要將光線過濾后在觀察者的視覺系統(tǒng)中合成，本發(fā)明的光調(diào)制器像素單元對光線的利用率高，本發(fā)明的光調(diào)制器的一個彩色像素的能耗小于現(xiàn)有3個光柵光閥構(gòu)成的彩色像素的能耗，從而利用本發(fā)明的像素單元構(gòu)成的光調(diào)制器的總體能耗小。


圖1是現(xiàn)有技術(shù)的光柵光閥結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本發(fā)明一個實施例的光調(diào)制器像素單元的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3是圖2沿AA的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。圖4是本發(fā)明的光調(diào)制器像素單元輸入光線與輸出光線時序圖。圖5是本發(fā)明的另一個實施例的光調(diào)制器像素單元制作方法流程示意圖。圖6 圖13是本發(fā)明一個實施例的光調(diào)制器像素單元的制作方法剖面結(jié)構(gòu)示意圖。圖14是圖9沿AA的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有技術(shù)形成一個彩色像素需要三個光柵光閥配合工作，分別用于紅色光線、綠色光線、藍(lán)色光線進(jìn)行調(diào)制，占用的芯片面積大，成本高，不適用于微顯示系統(tǒng)。為了解決上述問題，發(fā)明人提出一種光調(diào)制器像素單元，利用光的干涉原理對光線進(jìn)行調(diào)節(jié)，能夠用一個光調(diào)制器像素單元實現(xiàn)對三種顏色光線進(jìn)行調(diào)制，占用芯片面積小，成本低，可以更好的應(yīng)用于微顯示系統(tǒng)，并且本發(fā)明的光調(diào)制器像素單元對光線的利用率高，使得本發(fā)明的光調(diào)制器的單個像素能耗小，光調(diào)制器的整體能耗較小。具體地，本發(fā)明所述的光調(diào)制器像素單元包括襯底；底部電極，位于所述襯底上，所述底部電極與控制電路的第一控制端電連接；頂部電極，位于所述襯底上，所述頂部電極與控制電路的第三控制端電連接，所述頂部電極為半透光的金屬薄膜；可動電極，位于所述底部電極與頂部電極之間，所述可動電極與控制電路的第二控制端電連接，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，所述可動電極與頂部電極之間以及所述可動電極與底部電極之間具有電絕緣材料；所述頂部電極、可動電極、底部電極位置相對應(yīng)，所述可動電極面積小于頂部電極的面積，在控制電路控制下，所述可動電極的位置會發(fā)生偏移，分別位于第一位置、第二位置和第三位置，當(dāng)可動電極位于第一位置時，入射至光調(diào)制器像素單元的第一光線的經(jīng)由頂部電極反射的光線與透過頂部電極的由可動電極反射的并再透過頂部電極的光線發(fā)生相消干涉；當(dāng)可動電極位于第二位置時，入射至光調(diào)制器像素單元的第二光線的經(jīng)由頂部電極反射的光線與透過頂部電極的由可動電極反射的并再透過頂部電極的光線發(fā)生相消干涉；當(dāng)可動電極位于第三位置時，入射至光調(diào)制器像素單元的第三光線的經(jīng)由頂部電極反射的光線與透過頂部電極的由可動電極反射的并再透過頂部電極的光線的發(fā)生相消干涉；所述第一光線、第二光線、第三光線為三基色光線。下面對本發(fā)明的光調(diào)制器像素單元的器件結(jié)構(gòu)進(jìn)行說明。請參考圖2，圖2是本發(fā)明一個實施例的光調(diào)制器像素單元的結(jié)構(gòu)示意圖。光調(diào)制器像素單元200包括襯底201 ；底部電極205，位于所述襯底201上，所述底部電極205與控制電路的第一控制端 202電連接；
頂部電極221，位于所述襯底201上，所述頂部電極221與控制電路的第三控制端 203電連接，所述頂部電極221為半透光的金屬薄膜；可動電極212，位于所述底部電極205與頂部電極221之間，所述可動電極212與控制電路的第二控制端204電連接，所述可動電極212面向頂部電極221的表面為光線反射面，所述可動電極212能夠沿垂直于光線反射面的方向移動，所述可動電極212與頂部電極221之間以及所述可動電極212與底部電極205之間具有電絕緣材料；所述頂部電極221、可動電極212、底部電極205位置相對應(yīng)，所述可動電極212面積小于頂部電極221的面積，在控制電路控制下，所述可動電極212的位置會發(fā)生偏移，分別位于第一位置、第二位置和第三位置，當(dāng)可動電極212位于第一位置時，入射至光調(diào)制器像素單元200的第一光線的經(jīng)由頂部電極221反射的光線與透過頂部電極221的由可動電極212反射的并再透過頂部電極221的光線發(fā)生相消干涉；當(dāng)可動電極212位于第二位置時，入射至光調(diào)制器像素單元200的第二光線的經(jīng)由頂部電極221反射的光線與透過頂部電極221的由可動電極212反射的并再透過頂部電極221的光線發(fā)生相消干涉；當(dāng)可動電極212位于第三位置時，入射至光調(diào)制器像素單元200的第三光線的經(jīng)由頂部電極221反射的光線與透過頂部電極221的由可動電極212反射的并再透過頂部電極221的光線的發(fā)生相消干涉；所述第一光線、第二光線、第三光線為三基色光線。具體地，作為一個實施例，所述襯底201為半導(dǎo)體襯底，例如為硅、鍺或砷化鎵等等。作為其他的實施例，所述襯底201還可以為玻璃基板。下面將以所述襯底201為半導(dǎo)體襯底為例進(jìn)行說明。所述控制電路用于對襯底201內(nèi)的各個結(jié)構(gòu)(例如可動電極212、頂部電極221和底部電極20 施加控制信號，所述控制電路具有第一控制端202、第二控制端204、第三控制端203。第一所述控制電路可以形成于所述襯底201內(nèi)(當(dāng)襯底201為半導(dǎo)體襯底時)， 也可以形成于另一半導(dǎo)體襯底內(nèi)，通過導(dǎo)電結(jié)構(gòu)與襯底201上的各個結(jié)構(gòu)電連接。仍然參考圖2，作為一個實施例，所述光調(diào)制器像素單元200還包括層間介質(zhì)層227，位于所述襯底201上；空腔219，位于所述層間介質(zhì)層227內(nèi)，所述空腔219具有空腔壁，所述空腔219 分為第一部分208和第二部分217，所述第一部分208位于空腔219的下部，所述第二部分 217位于空腔219的上部；所述空腔219用于提供空間，使得可動電極212能夠在空腔219 內(nèi)進(jìn)行偏移運動；所述底部電極205位于所述襯底201上并與襯底201之間電學(xué)絕緣，所述底部電極205與第一控制端202電連接。所述頂部電極221位于空腔219的第二部分217與襯底之間的層間介質(zhì)層227 內(nèi)；所述可動電極212位于所述空腔219內(nèi)，所述可動電極212與所述空腔219的空腔壁之間具有間隙，用于容納可動電極212的運動。所述可動電極212，位于所述底部電極205與頂部電極221之間，所述可動電極 212與第二控制端204電連接，所述可動電極212面向頂部電極221的表面為光線反射面， 所述可動電極212能夠沿垂直于光線反射面的方向移動，所述可動電極212與頂部電極221 之間以及所述可動電極212與底部電極221之間具有電絕緣材料。其中，本發(fā)明所述的光
10線反射面，具體是指平行光線入射至光線反射面后，經(jīng)反射后形成的反射光線仍然為平行光線(即光線發(fā)射表面對入射光線的反射為鏡面反射)。本實施例中，所述可動電極212位于所述空腔219內(nèi)，所述可動電極212與所述空腔219的空腔壁之間具有間隙，以便可動電極212的偏移運動，所述可動電極212與第二控制端204電連接，所述可動電極212面向頂部電極221的表面為光線反射面，所述可動電極 212能夠沿垂直于其光線反射面的方向進(jìn)行偏移運動；進(jìn)一步地，本實施例中，所述可動電極212與頂部電極221之間具有頂部絕緣層 224，所述頂部絕緣層2M包括位于可動電極212上的第二絕緣層214和頂部電極221之間的第一絕緣層223，所述第一絕緣層223直接采用部分層間介質(zhì)層227。此外，還可以在頂部電極221下方額外形成絕緣材料以便對可動電極212和頂部電極221之間進(jìn)行電學(xué)絕緣。所述可動電極212與底部電極205之間具有底部絕緣層211。本實施例中，所述底部絕緣層211直接采用部分的層間介質(zhì)層227。此外，還可以在可動電極212與底部電極 205之間額外形成絕緣材料以便可動電極212與底部電極205之間進(jìn)行電學(xué)絕緣。所述頂部電極221、可動電極212、底部電極205位置相對應(yīng)，所述可動電極212面積小于頂部電極221的面積，在控制電路控制下，所述可動電極212的位置會發(fā)生偏移，分別位于第一位置、第二位置和第三位置，當(dāng)可動電極212位于第一位置時，可動電極212與頂部電極221之間沒有間隙，只有頂部絕緣層224，入射至光調(diào)制器像素單元200的第一光線的經(jīng)由頂部電極221反射的光線與透過頂部電極221的由可動電極212反射的并再透過頂部電極221的光線發(fā)生相消干涉；當(dāng)可動電極212位于第二位置時，可動電極212與頂部電極221和底部電極205和頂部電極221之間均具有間隙，入射至光調(diào)制器像素單元 200的第二光線的經(jīng)由頂部電極221反射的光線與透過頂部電極221的由可動電極212反射的并再透過頂部電極221的光線發(fā)生相消干涉；當(dāng)可動電極212位于第三位置時，可動電極212與底部電極205之間沒有間隙，只有底部絕緣層211，入射至光調(diào)制器像素單元200 的第三光線的經(jīng)由頂部電極221反射的光線與透過頂部電極221的由可動電極212反射的并再透過頂部電極221的光線的發(fā)生相消干涉；所述第一光線、第二光線、第三光線為三基色光線。所述第一光線為藍(lán)色光線，所述第二光線為綠色光線，所述第三光線為紅色光線。 作為優(yōu)選的實施例，所述第一光線、第二光線、第三光線的波長范圍可以進(jìn)行優(yōu)選設(shè)置，以保證光調(diào)制器像素單元對光調(diào)制的敏感度和調(diào)制效果。例如，所述第一光線為波長范圍為 465 480納米的藍(lán)色光線，所述第二光線為波長范圍為525 540納米的綠色光線，所述第三光線為波長范圍為675 695納米的紅色光線。在保證第一光線、第二光線、第三光線為單一波長范圍(單一顏色)的三基色光線的前提下，所述第一光線、第二光線、第三光線還可以有其他的波長范圍，在此不一一說明。請參考圖2，所述空腔219的位置與所述底部電極205以及頂部電極221相對應(yīng)。 本實施例中，所述空腔219的寬度略大于底部電極205的寬度。所述空腔219的尺寸和形狀與可動電極212的尺寸和形狀對應(yīng)，所述空腔219的空腔壁與可動電極212之間具有間隙，以滿足可動電極212能夠在其中運動，在實際中可以具體設(shè)置空腔219的尺寸和形狀。所述層間介質(zhì)層227內(nèi)形成有多個第二導(dǎo)電插塞215。所述第二導(dǎo)電插塞215將第二控制端204和可動電極212電連接，所述多個第二導(dǎo)電插塞215關(guān)于可動電極212的中心對稱。本實施例中，所述多個第二導(dǎo)電插塞215為2個，由于截面的關(guān)系，圖2中僅示出了一個第二導(dǎo)電插塞215，后續(xù)圖3中將會進(jìn)一步介紹第二導(dǎo)電插塞215與可動電極212 和空腔219的關(guān)系。所述層間介質(zhì)層227內(nèi)還形成有第一導(dǎo)電插塞206、第三導(dǎo)電插塞222。其中所述第一導(dǎo)電插塞206用于將第一控制端202和底部電極205電連接，所述第三導(dǎo)電插塞222 用于將第三控制端203和頂部電極221電連接。進(jìn)一步地，所述頂部電極221用于分光，即用于將從頂部電極221上方入射的光線一分為二，因此所述頂部電極221為半透光的金屬薄膜。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，金屬薄膜在厚度為 30 300埃時，具有半透光的性質(zhì)，可以將入射光線一半透過，一半反射。發(fā)明人還發(fā)現(xiàn)，金屬薄膜半透光的性質(zhì)主要取決于金屬層的厚度，與入射光線的波長關(guān)系不大。本發(fā)明利用金屬薄膜厚度為30 300埃時具有半透光的性質(zhì)，將其作為半透光薄膜，進(jìn)行分光。其中， 所述金屬為銀、鋁、銅、鈦、鉬金、金、鎳、鈷或者其中的組合。作為一個實施例，所述可動電極212的材質(zhì)為金屬，所述金屬為銀、鋁、銅、鈦、鉬金、金、鎳、鈷或者其中的組合。所述可動電極212的厚度范圍為800 10000埃。進(jìn)一步地，參考圖2所示，所述第一絕緣層223為層間介質(zhì)層227的一部分，這樣不需要額外的工藝步驟形成第一絕緣層223。所述第二絕緣層214形成于所述可動電極212 的光線反射面上方。所述第二絕緣層214為額外形成的電絕緣層，所述電絕緣層的材質(zhì)為氧化硅、氮氧化硅、碳化硅、氮化硅或者其中的組合。作為本發(fā)明的一個實施例，所述第二絕緣層214隨著可動電極212在空腔219內(nèi)沿垂直于光線反射面的方向偏移運動而偏移運動。由于可動電極223的材質(zhì)為金屬，制作過程中工藝條件的限制會造成厚度不均勻或使用過程中可動電極212反復(fù)運動會造成金屬疲勞(金屬失效，或失去彈性)，本發(fā)明在可動電極212上方設(shè)置第二絕緣層214，可以增大可動電極212的剛性。因此，本發(fā)明所述的可動電極212在空腔219內(nèi)偏移運動的時候，可動電極212上方的第二絕緣層214也會跟隨可動電極212 —起進(jìn)行偏移運動，另外，由于第二絕緣層214 是完全透光的，因此光線可以穿過第二絕緣層214到達(dá)可動電極212，并在可動電極212的表面發(fā)生反射。在其他的實施例中，若通過優(yōu)化制作工藝、材質(zhì)選擇合適，也可使得可動電極212 具有良好的剛性，這樣不用在可動電極212的光線反射面設(shè)置第二絕緣層214。此時，頂部絕緣層僅由第一絕緣層223構(gòu)成，即可動電極212和頂部電極221之間僅有第一絕緣層223 進(jìn)行電學(xué)絕緣，本實施例中，所述第一絕緣層223直接利用所述層間介質(zhì)層的一部分，也可以額外在頂部電極221下形成絕緣材料，比如采用氧化硅、氮氧化硅、碳化硅、氮化硅或者其中的組合。本發(fā)明所述的頂部絕緣層224的厚度與調(diào)制的入射光線的波長有關(guān)，因此，頂部絕緣層2M的厚度應(yīng)根據(jù)待調(diào)制的入射光線波長進(jìn)行確定。在本實施例中，頂部絕緣層224 的厚度應(yīng)滿足可動電極212運動至第一位置時，所述可動電極212的光線反射面與頂部電極221的距離為第一光線波長的1/4的奇數(shù)倍。由于位于第一位置時，可動電極212與頂部電極221之間沒有間隙，只有頂部絕緣層224，因此所述頂部絕緣層224的厚度與頂部電極221的厚度之和應(yīng)等于第一光線波長的1/4的奇數(shù)倍。所述頂部絕緣層2M確定后，第一絕緣層223和第二絕緣層214的厚度可以根據(jù)實際情況進(jìn)行設(shè)置。
所述可動電極212與底部電極205之間的底部絕緣層211用于可動電極212與底部電極205電學(xué)絕緣。作為本發(fā)明的一個實施例，所述底部絕緣層211可以為所述層間介質(zhì)層227的一部分，這樣無需額外制作電學(xué)絕緣層；作為本發(fā)明的又一實施例，所述底部絕緣層211為額外制作的電學(xué)絕緣層，其材質(zhì)選自氧化硅、氮氧化硅、碳化硅、氮化硅或者其中的組合。為了更好的說明本發(fā)明的光調(diào)制器像素單元結(jié)構(gòu)，請參考圖3，為圖2沿AA的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。所述可動電極212與所述空腔219的空腔壁之間具有間隙，以便可動電極212 的偏移運動，所述可動電極212通過多個第二導(dǎo)電插塞215與控制電路的第二控制端204 電連接，所述多個第二導(dǎo)電插塞215關(guān)于可動電極212的中心對稱。所述第二導(dǎo)電插塞215 一方面用于可動電極212與第二控制端204電連接，另一方面，所述第二導(dǎo)電插塞215用于將可動電極212懸空于空腔219內(nèi)，支撐可動電極212運動。所述第二導(dǎo)電插塞215的數(shù)目可以為2個或2個以上，本實施例中為2個，由于可動電極212通過第二導(dǎo)電插塞215接收來自控制電路的靜電力，在保證可動電極212受到的靜電力平衡的情況下，第二導(dǎo)電插塞212的排布可以根據(jù)實際進(jìn)行設(shè)置。下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明所述的光調(diào)制器像素單元200工作原理進(jìn)行詳細(xì)的說明。需要說明的是，為了形成彩色像素，本發(fā)明的光調(diào)制器像素單元200依次對第一光線、 第二光線、第三光線進(jìn)行調(diào)制。所述第一光線為藍(lán)色光線，所述第二光線為綠色光線，所述第三光線為紅色光線。所述第一光線、第二光線、第三光線可以來自于3個獨立的LED光源，或所述第一光線、第二光線、第三光線也可以通過對普通的白光光源經(jīng)過濾光片和轉(zhuǎn)色輪處理形成，與現(xiàn)有技術(shù)相同，在此不作詳述。所述第一光線、第二光線、第三光線依次交替輸入調(diào)制器，并持續(xù)一段時間。為了便于說明，將第一光線輸入光調(diào)制器像素單元200的時間段稱為第一光線周期，將第二光線輸入光調(diào)制器像素單元200的時間段稱為第二光線周期，將第三光線像素單元輸入光調(diào)制器像素單元200的時間段稱為第三光線周期。下面結(jié)合圖2，所述控制電路通過第一控制端202、第二控制端204、第三控制端 203分別與所述底部電極205、可動電極212、頂部電極221電連接。由于頂部電極221、可動電極212之間設(shè)置頂部絕緣層224，因而頂部電極221、頂部絕緣層2M與可動電極212構(gòu)成第一電容結(jié)構(gòu)。若控制電路對第二控制端204、第三控制端203之間施加電信號(相當(dāng)于對第一電容結(jié)構(gòu)充電)，在頂部電極221、可動電極212之間會產(chǎn)生第一靜電力，所述第一靜電力使得可動電極212 (包括可動電極212上方的第二絕緣層214)向頂部電極221偏移運動(第二導(dǎo)電插塞215與可動電極212電連接，從而第二導(dǎo)電插塞215發(fā)生彈性變形)，所述可動電極212會移動至頂部絕緣層224的第一絕緣層 223與第二絕緣層214接觸，此時所述可動電極212位于第一位置，所述可動電極212的光線反射面與頂部電極221之間具有第一預(yù)定距離，所述第一預(yù)定距離應(yīng)等于第一光線波長的1/4的奇數(shù)倍。此時，若第一光線入射至光調(diào)制器像素單元200，則第一光線經(jīng)過頂部電極221被分為第一部分和第二部分，其中第一部分被頂部電極221反射，第二部分則透過頂部電極221傳輸至可動電極212的光線反射面，然后被光線反射面反射至頂部電極221，并透過頂部電極221向上傳輸，從而第一光線的第二部分相對于第一部分的波長差為第一光線波長的1/2的奇數(shù)倍。由于第一光線的第二部分和第一部分頻率相同，并且第二部分相對于第一部分的波長差為第一光線波長的1/2的奇數(shù)倍，因此，第一光線的第二部分與第一部分會發(fā)生相消干涉，光調(diào)制器像素單元200輸出為零(全黑)。若控制電路對第二控制端204、第三控制端203之間沒有施加電信號或者撤去電信號，則在頂部電極221、可動電極212之間產(chǎn)生的第一靜電力消失，第二導(dǎo)電插塞215恢復(fù)至彈性形變前的狀態(tài)，從而可動電極212在第二導(dǎo)電插塞215的牽引作用下，進(jìn)行偏移運動至放松狀態(tài)。此時所述可動電極212位于第二位置，可動電極212的光線反射面與頂部電極221之間具有第二預(yù)定距離，所述第二預(yù)定距離應(yīng)等于第二光線波長的1/4的奇數(shù)倍，此時，若第二光線入射至光調(diào)制器像素單元200，則第二光線經(jīng)過頂部電極221被分為第一部分和第二部分，其中第一部分被頂部電極221反射，第二部分則透過頂部電極221傳輸至可動電極212的光線反射面，然后被光線反射面反射至頂部電極221，并透過頂部電極221向上傳輸，從而第二光線的第二部分相對于第一部分的波長差為第二光線波長的1/2的奇數(shù)倍。由于第二光線的第二部分和第一部分頻率相同，并且第二部分相對于第一部分的波長差為第二光線波長的1/2的奇數(shù)倍，因此，第二光線的第二部分與第一部分發(fā)生相消干涉， 光調(diào)制器像素單元200輸出為零(全黑)?？蓜与姌O212、底部電極205之間設(shè)置有底部絕緣層211，所述可動電極212、底部絕緣層211、底部電極205構(gòu)成第二電容結(jié)構(gòu)。若控制電路對第一控制端202、第二控制端 204之間施加電信號(相當(dāng)于對第二電容結(jié)構(gòu)充電)，則在可動電極212、底部電極205之間產(chǎn)生第二靜電力，所述第二靜電力使得可動電極212朝向底部電極205偏移運動(第二導(dǎo)電插塞215與可動電極212電連接，從而第二導(dǎo)電插塞215發(fā)生彈性變形)，所述可動電極212會移動至可動電極212與空腔219底部接觸，此時所述可動電極212位于第三位置， 可動電極212的光線反射面與頂部電極221之間具有第三預(yù)定距離，所述第三預(yù)定距離應(yīng)等于第三光線波長的1/4的奇數(shù)倍，此時，若第三光線入射至光調(diào)制器像素單元200，則第三光線經(jīng)過頂部電極221被分為第一部分和第二部分，其中第一部分被頂部電極221反射， 第二部分則透過頂部電極221傳輸至可動電極212的光線反射面，然后被光線反射面反射至頂部電極221，并透過頂部電極221向上傳輸，從而第三光線的第二部分相對于第一部分的波長差為第三光線的波長的1/2的奇數(shù)倍。由于第三光線的第二部分和第一部分頻率相同，并且第二部分與第一部分的波長差為第三光線的波長的1/2的奇數(shù)倍，因此，第三光線第二部分與第一部分發(fā)生相消干涉，光調(diào)制器像素單元200輸出為零(全黑)。從上述分析可知，當(dāng)可動電極212的光線反射面與頂部電極221的距離等于第一光線波長的1/4奇數(shù)倍時，光調(diào)制器像素單元200輸入第一光線，輸出為全黑，若光調(diào)制器像素單元200輸入第二光線或第三光線，則此時的光調(diào)制器像素單元200相對于第二光線和第三光線為鏡面，即光調(diào)制器像素單元200輸入第二光線，反射第二光線并將其輸出；或輸入第三光線，同樣反射第三光線并將其輸出。同理，對于當(dāng)可動電極212的光線反射面與頂部電極221的距離等于第二光線波長的1/4奇數(shù)倍時，光調(diào)制器像素單元200輸入第二光線，輸出為全黑；光調(diào)制器像素單元 200輸入第三光線或第一光線，則此時光調(diào)制器像素單元200相對于第三光線或第一光線為鏡面，即光調(diào)制器像素單元200輸入第一光線，反射第一光線并將其輸出；光調(diào)制器像素單元200輸入第三光線，反射第三光線并將其輸出。對于當(dāng)可動電極212的光線反射面與頂部電極221的距離等于第三波長的1/4奇
14數(shù)倍時，光調(diào)制器像素單元200輸入第三光線，輸出為全黑；此時光調(diào)制器像素單元200相對于第一光線或第二光線為鏡面，即光調(diào)制器像素單元200輸入第一光線，反射第一光線并將其輸出；或輸入第二光線，反射第二光線并將其輸出。本發(fā)明的光調(diào)制器像素單元通過控制可動電極的反射表面與頂部電極的距離，可以控制第一光線對應(yīng)的第一光線周期內(nèi)，光調(diào)制器像素單元輸出為全黑的時間，從而控制光調(diào)制器像素單元輸出的第一光線的灰度。同理，本發(fā)明通過控制光調(diào)制器像素單元輸出的第二光線和第三光線的灰度。當(dāng)具有一定灰度的第一光線、第二光線、第三光線依次從光調(diào)制器像素單元輸出，到達(dá)觀察者視覺系統(tǒng)時，所述第一光線、第二光線、第三光線在觀察者的視覺系統(tǒng)中合成，成為一個彩色像素。需要說明的是，光調(diào)制器像素單元輸出的第一光線、第二光線、第三光線的時間間隔需要足夠小，使得觀察者感覺第一光線、第二光線、第三光線同時輸入其視覺系統(tǒng)，具體技術(shù)與現(xiàn)有技術(shù)相同，在此不做詳細(xì)說明。由于光調(diào)制器像素單元輸出的第一光線、第二光線、第三光線直接在觀察者的視覺系統(tǒng)中合成，無需過濾， 光線能量沒有損失，提高了對光線的利用率，有利于減小光調(diào)制器像素單元的單個像素的能耗，更適合于微顯示系統(tǒng)。本發(fā)明底部電極、可動電極、頂部電極施加電信號的技術(shù)為脈寬調(diào)制技術(shù)。利用高電平脈沖信號對底部電極、可動電極或可動電極、頂部電極充電，控制可動電極運動。作為本領(lǐng)域技術(shù)人員的公知技術(shù)，在此不做詳細(xì)說明。作為一個實施例，如圖4所示，圖4是本發(fā)明的光調(diào)制器像素單元輸入光線與輸出光線時序圖。X軸為時間軸，yl軸為入射光線的強度。紅色光線R、綠色光線G、藍(lán)色光線B 依次輸入光調(diào)制器像素單元，為了取得較好的顯示效果，入射光線中，綠色光線G的強度最大。為了便于說明，將藍(lán)色光線B輸入的時間段稱為第一光線周期41，將綠色光線G輸入的時間段稱為第二光線周期42，將紅色光線R輸入的時間段稱為第三光線周期43。圖4中y2表示光調(diào)制器像素單元反射光線強度，y3軸表示可動電極在空腔以第一光線為例，第一光線周期41進(jìn)一步包括第一開啟周期41η和第一關(guān)閉周期41f。在第一開啟周期41η時，可動電極在空腔的位置為第二位置52或第三位置53，光調(diào)制器像素單元輸出為第一光線；在第一關(guān)閉周期41f時，可動電極位于第一位置51，光調(diào)制器像素單元輸出為零。通過控制第一光線周期41內(nèi)第一開啟周期41η和第一關(guān)閉周期 41f的比例，可以控制光調(diào)制器像素單元輸出的第一光線灰度。第二光線周期42、第三光線周期43光調(diào)制器像素單元的工作原理參見第一光線周期41，在此不做詳述。需要說明的是，本發(fā)明提供的器件的層間介質(zhì)層中各個部分以及底部電極、可動電極、頂部電極、空腔的尺寸需要根據(jù)調(diào)制光線的情況進(jìn)行具體設(shè)置。其中頂部電極厚度范圍為30 300埃；可動電極厚度范圍為800 10000埃；所述頂部絕緣層的厚度應(yīng)當(dāng)滿足可動電極偏移運動至第一位置時，可動電極的光線反射面與頂部電極的距離為第一光線波長的1/4的奇數(shù)倍；可動電極在放松狀態(tài)(沒有靜電力作用)時，可動電極位于第二位置， 其光線反射面與頂部電極的距離為第二光線波長的1/4奇數(shù)倍；空腔的深度應(yīng)滿足所述滿足可動電極向底部電極偏移運動至第三位置，可動電極的光線反射面與頂部電極的距離等于第三光線的波長的1/4的奇數(shù)倍，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)待調(diào)制光線波長進(jìn)行具體的計算。本發(fā)明還提供了一種光調(diào)制器像素單元的制作方法，請參考圖5，為本發(fā)明另一個
15實施例的光調(diào)制器像素單元制作方法流程示意圖。所述方法包括步驟Si，提供襯底；步驟S2，在所述襯底上形成底部電極，所述底部電極與控制電路的第一控制端電連接；步驟S3，在所述襯底上形成頂部電極，所述頂部電極與控制電路的第三控制端電連接，所述頂部電極為半透光的金屬薄膜；步驟S4,在所述襯底上形成可動電極，所述可動電極位于所述底部電極與頂部電極之間，所述可動電極與頂部電極之間以及所述可動電極與底部電極之間形成有電絕緣材料，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，分別移動至第一位置、第二位置和第三位置，當(dāng)可動電極位于第一位置時，入射至光調(diào)制器像素單元的第一光線的經(jīng)由頂部電極反射的光線與透過頂部電極的由可動電極反射的并再透過頂部電極的光線發(fā)生相消干涉；當(dāng)可動電極位于第二位置時，入射至光調(diào)制器像素單元的第二光線的經(jīng)由頂部電極反射的光線與透過頂部電極的由可動電極反射的并再透過頂部電極的光線發(fā)生相消干涉；當(dāng)可動電極位于第三位置時，入射至光調(diào)制器像素單元的第三光線的經(jīng)由頂部電極反射的光線與透過頂部電極的由可動電極反射的并再透過頂部電極的光線的發(fā)生相消干涉；所述第一光線、第二光線、第三光線為三基色光線；所述頂部電極、可動電極、底部電極位置相對應(yīng)，所述可動電極面積小于頂部電極的面積。作為一個實施例，所述方法還包括在所述襯底上形成層間介質(zhì)層；在層間介質(zhì)層內(nèi)形成空腔，所述空腔具有空腔壁，所述空腔分為第一部分和第二部分，所述第一部分位于空腔的下部，第二部分位于空腔的上部；所述底部電極位于所述空腔的第一部分與襯底之間的層間介質(zhì)層內(nèi)；所述頂部電極位于空腔的第二部分之上的層間介質(zhì)層內(nèi)；所述可動電極位于所述空腔內(nèi)，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。本發(fā)明所述的襯底可以為半導(dǎo)體襯底，例如硅、鍺、砷化鎵，或者所述襯底還可以為玻璃襯底。本實施例中，所述襯底為半導(dǎo)體襯底。后續(xù)將以襯底為半導(dǎo)體襯底為例，進(jìn)行說明。本發(fā)明所述的控制電路用于向半導(dǎo)體襯底上形成的各個器件提供控制信號，所述控制電路可以形成于半導(dǎo)體襯底內(nèi)，可以形成于另一個半導(dǎo)體襯底內(nèi)。作為優(yōu)選的實施例， 所述控制電路形成于半導(dǎo)體襯底內(nèi)，這樣節(jié)約芯片面積，更適合于微顯示系統(tǒng)。下面將以控制電路形成于半導(dǎo)體襯底內(nèi)為例，并結(jié)合附圖對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)的描述。請參考圖6 圖13所示的本發(fā)明一個實施例的光調(diào)制器像素單元的制作方法剖面結(jié)構(gòu)示意圖。如圖6所示，首先，提供襯底201，所述襯底201為半導(dǎo)體襯底。作為一個實施例， 所述襯底201內(nèi)形成有控制電路，所述控制電路具有第一控制端202、第二控制端204、第三控制端203。所述第一控制端202、第二控制端204、第三控制端203用于對后續(xù)形成的底部電極、可動電極、頂部電極施加電信號，其布局結(jié)構(gòu)與底部電極、可動電極、頂部電極的對應(yīng)。根據(jù)實際需要可以進(jìn)行具體設(shè)置。作為本發(fā)明的其他實施例，所述控制電路還可以形成于另一個半導(dǎo)體襯底內(nèi)，通過導(dǎo)電結(jié)構(gòu)與襯底201內(nèi)后續(xù)形成的底部電極、可動電極和頂部電極電連接。然后，參考圖7，在襯底201上形成第一介質(zhì)層207，所述第一介質(zhì)層207表面形成有底部電極205，所述底部電極205下方形成有第一導(dǎo)電插塞206，所述第一導(dǎo)電插塞206 電連接底部電極205與第一控制端202。所述第一介質(zhì)層207的材質(zhì)選自氧化硅、氮氧化硅、碳化硅、氮化硅或者其中的組合。所述底部電極205的材質(zhì)為金屬。所述金屬可以為銀、 鋁、銅、鈦、鉬金、金、鎳、鈷或者其中的組合。參考圖8，在第一介質(zhì)層207上形成第二介質(zhì)層228，所述第二介質(zhì)層2 包括底部絕緣層211。所述第二介質(zhì)層228的材質(zhì)選自氧化硅、氮氧化硅、碳化硅、氮化硅或者其中的組合。所述底部絕緣層211位于底部電極205上方的第二介質(zhì)層228內(nèi)。所述底部絕緣層211用于底部電極205與后續(xù)形成的可動電極之間絕緣，其材質(zhì)可以為氧化硅、氮氧化硅、碳化硅、氮化硅或者其中的組合。作為優(yōu)選的實施例，所述底部絕緣層211的材質(zhì)選擇與第二介質(zhì)層2 相同的材質(zhì)，這樣可以在形成第二介質(zhì)層2 的同時，形成所述底部絕緣層211，節(jié)約工藝步驟。所述底部絕緣層211也可以利用額外的工藝步驟形成，其材質(zhì)可以為氧化硅、氮氧化硅、碳化硅、氮化硅或者其中的組合。然后，仍參考圖8，對所述第二介質(zhì)層2 進(jìn)行刻蝕，在所述第二介質(zhì)層2 內(nèi)形成第一凹槽208，露出所述底部絕緣層211。所述第一凹槽208的位置與底部電極205的位置對應(yīng)，用于后續(xù)形成空腔的第一部分，提供空間支持后續(xù)形成的可動電極進(jìn)行偏移運動。然后，繼續(xù)參考圖8，在所述第一凹槽208內(nèi)填充第一犧牲層209，所述第一犧牲層 209覆蓋所述底部絕緣層211。所述第一犧牲層209用于在后續(xù)形成可動電極時，支撐所述可動電極，最終將會被去除，因此第一犧牲層209的材料選自易于被去除的材質(zhì)，即所述第一犧牲層209優(yōu)選與第二介質(zhì)層228以及后續(xù)形成的可動電極的材料具有較高刻蝕選擇比的材料，這樣在去除第一犧牲層209時可以不破壞其他不希望去除的物質(zhì)。例如所述第一犧牲層209的材料可以為碳、鍺或者聚酰胺(polyamide)。本實施例中，所述第一犧牲層209的材質(zhì)為非晶碳 (Amorphous Carbon)，利用等離子體增強化學(xué)氣相沉積(PECVD)工藝形成。為了保證形成的非晶碳薄膜的質(zhì)量，所述等離子增強化學(xué)氣相沉積的工藝溫度范圍優(yōu)選為350 450°C。本發(fā)明通過利用等離子體化學(xué)氣相沉積的方法填充于非晶碳于第一凹槽208內(nèi)， 這樣可以與CMOS工藝兼容，并且利用等離子體化學(xué)氣相沉積方法形成的非晶碳結(jié)構(gòu)致密， 能夠通過灰化工藝被氧化為二氧化碳，易于氣化去除，而不會對器件的其余部分造成影響。 需要說明的是，在利用等離子體增強化學(xué)氣相沉積方法在第一凹槽208內(nèi)填充第一犧牲層 209之后，需要進(jìn)行表面平坦化的步驟，以保證后續(xù)制作可動電極時的沉積步驟可以均勻地沉積金屬。請參考圖9，在所述第二介質(zhì)層228以及第一犧牲層209的表面形成可動電極 212，所述可動電極212與底部電極205電學(xué)絕緣，所述可動電極212的位置與底部電極205 對應(yīng)，所述可動電極212位于通過第二導(dǎo)電插塞215與第二光線控制端204電連接。在形成可動電極212之前，需要對應(yīng)于第二控制端204、可動電極212的位置形成至少兩個第二導(dǎo)電插塞215。所述第二導(dǎo)電插塞215關(guān)于可動電極212的中心對稱。所述第二導(dǎo)電插塞215貫穿所述第二介質(zhì)層228、第一介質(zhì)層207。所述可動電極212遠(yuǎn)離底部電極205的一側(cè)具有光線反射面，用于反射光線。請參考圖14，為圖9沿AA的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。第一凹槽208形成于第二介質(zhì)層 228內(nèi)，所述第一凹槽208內(nèi)填充第一犧牲層209?？蓜与姌O212通過第二導(dǎo)電插塞215與第二控制端204電連接。所述第二導(dǎo)電插塞215關(guān)于可動電極212的中心對稱分布。由于第二導(dǎo)電插塞215 —方面用于將可動電極212電連接，另一方面，用于將后續(xù)形成的可動電極212懸空于后續(xù)形成的空腔內(nèi)，并且支撐可動電極212運動。由于可動電極212在控制電路的靜電力作用下偏移運動，設(shè)置所述第二導(dǎo)電插塞215應(yīng)關(guān)于可動電極212的中心對稱分布，這樣保證可動電極212受到的靜電力平衡。在保證可動電極212受到的靜電力平衡的前提下，第二導(dǎo)電插塞215的數(shù)目還可以為3個或多個，其排布可以根據(jù)具體情況進(jìn)行選擇，在此不做詳細(xì)的說明。本實施例中，所述第一凹槽208以及位于第一凹槽208內(nèi)的部分可動電極212形狀為方形。在其他的實施例中，所述第一凹槽208以及位于第一凹槽208內(nèi)的部分可動電極212形狀還可以為其他的形狀，例如圓形等。所述可動電極212的材質(zhì)選自金屬，所述金屬可以是、鋁、銅、鈦、鉬金、金、鎳、鈷或者其中的組合。所述可動電極212的厚度范圍為800 10000埃。下面請參考圖9，由于可動電極212的材質(zhì)為金屬，為了防止制作工藝限制導(dǎo)致的金屬表面不均勻或反復(fù)移動底部電極造成金屬疲勞失效，作為優(yōu)選實施例，在形成可動電極212之后，需要形成覆蓋可動電極212的第二絕緣層214。所述第二絕緣層214的材質(zhì)選擇具有一定剛性透明絕緣物質(zhì)，以免影響可動電極212的光線反射面反光效果，同時也增大了可動電極212的剛性。所述第二絕緣層214與后續(xù)的第一絕緣層共同構(gòu)成頂部絕緣層，用于可動電極212與后續(xù)形成的頂部電極之間的電學(xué)絕緣。參考圖10，在所述第二介質(zhì)層228、可動電極212上方形成第三介質(zhì)層216，在所述第三介質(zhì)層216內(nèi)形成第二凹槽217，所述第二凹槽217的位置與第一凹槽208對應(yīng)。所述第二凹槽217用于后續(xù)形成空腔的第二部分。然后，在所述第二凹槽217內(nèi)填充第二犧牲層218。所述第二凹槽217內(nèi)的第二犧牲層218用于支撐后續(xù)形成的頂部電極，最終第二犧牲層218將與第一凹槽208內(nèi)的第一犧牲層209被移除，以便所述第二凹槽217和第一凹槽208共同構(gòu)成空腔。所述第二犧牲層218的材質(zhì)應(yīng)選用易移除的材質(zhì)，即所述第二犧牲層218優(yōu)選與第三介質(zhì)層216以及可動電極212的材料具有較高刻蝕選擇比的材料，這樣在去除第二犧牲層218時可以不破壞其他不希望去除的物質(zhì)。例如所述第二犧牲層218的材料可以為碳、鍺或者聚酰胺 (polyamide)。本實施例中，所述第二犧牲層218的材質(zhì)選擇與第一犧牲層209相同的材質(zhì)， 其制作方法可以參考形成第一犧牲層209的方法，并且，所述第二犧牲層218可以與第一犧牲層209在同一工藝步驟中移除。然后，參考圖11，在所述第三介質(zhì)層216上形成第四介質(zhì)層220，所述第四介質(zhì)層 220內(nèi)形成有第一絕緣層223和頂部電極221，所述第一絕緣層223位于第二凹槽217上方，所述頂部電極221位于第一絕緣層223上方。一方面，所述第一絕緣層223用于在第二犧牲層218被移除后，將所述第二凹槽217和第一凹槽208封閉成為空腔，另一方面，所述第一絕緣層223與可動電極212上覆蓋的第二絕緣層214共同構(gòu)成頂部絕緣層224。所述第一絕緣層223的材質(zhì)選自氧化硅、氮氧化硅、碳化硅、氮化硅或者其中的組合。作為優(yōu)選的實施例，所述第一絕緣層223的材質(zhì)與所述第四介質(zhì)層220的材質(zhì)相同，這樣，可以在形成第四介質(zhì)層223的同時形成，節(jié)約工藝步驟。作為本發(fā)明的又一實施例，所述第一絕緣層 223還可以利用額外的工藝步驟形成，其材質(zhì)可以為氧化硅、氮氧化硅、碳化硅、氮化硅或者其中的組合。所述頂部電極221的位置與可動電極212對應(yīng)。所述頂部電極221 —側(cè)與第三導(dǎo)電插塞222電連接。在形成底部電極221之前，需要進(jìn)行金屬化工藝，對應(yīng)于第三控制端203 和頂部電極221的位置形成第三導(dǎo)電插塞222。所述第三導(dǎo)電插塞222貫穿部分所述第四介質(zhì)層220、第三接介質(zhì)層216、第二介質(zhì)層228、第一介質(zhì)層207，所述第三導(dǎo)電插塞222連接頂部電極221與第三控制端203。所述頂部電極221用于分光(即將入射其表面的光線一半反射，一半透過)，所述頂部電極221為半透光的金屬薄膜。本實施例中，頂部電極221的材質(zhì)選自金屬，所述頂部電極221的厚度為30 300埃，在所述厚度范圍內(nèi)，頂部電極221具有半透光的性質(zhì)。所述第一絕緣層223和第二絕緣層214共同構(gòu)成頂部絕緣層224。所述頂部絕緣層2M用于可動電極212向頂部電極221運動時，使得可動電極212和頂部電極221相互電學(xué)絕緣，并且控制可動電極212和頂部電極221之間的距離為第一預(yù)定距離(第一預(yù)定距離等于第一光線波長的1/4)。在實際中，所述頂部絕緣層224的厚度需要等于第一預(yù)定距離。在滿足頂部絕緣層224的厚度需要等于第一預(yù)定距離的前提下，第一絕緣層223和第二絕緣層214的厚度可以根據(jù)實際進(jìn)行設(shè)置。在可動電極212的剛性符合要求的前提下， 第一絕緣層223的厚度可以為零。然后，參考圖12，刻蝕所述第四介質(zhì)層220，形成通孔225，所述通孔225露出所述第二犧牲層217表面。所述通孔225露出第二犧牲層218，所述通孔225用于通入氣體或液體，進(jìn)行去除第一犧牲層209和第二犧牲層218，所述通孔225深寬比不宜過大，以避免厚度沉積工藝難以將其封堵；也不宜過小，以免影響去除第一犧牲層209和第二犧牲層218的效果，所述深寬比根據(jù)要去除的犧牲層材質(zhì)、厚度進(jìn)行具體調(diào)節(jié)選擇。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)上述原則進(jìn)行自由調(diào)制，并經(jīng)過有限次實驗獲得較為優(yōu)化的范圍。本實施中，所述通孔 225的深寬比范圍為0. 3 1. 5。以第一犧牲層209和第二犧牲層218的材質(zhì)為非晶碳為例，本實施例利用灰化工藝(干法刻蝕工藝的一種)去除非晶碳，具體為在高溫下(100 350攝氏度)，向所述通孔內(nèi)通入氧離子，利用所述氧離子轟擊非晶碳，將所述非晶碳氧化為氣態(tài)的氧化物，這樣可以有效將犧牲層去除，而不對其他結(jié)構(gòu)造成損傷。然后參考圖13，然后去除第一凹槽208內(nèi)的第一犧牲層(未示出)和第二凹槽217 內(nèi)的第二犧牲層(未示出)，在第四介質(zhì)層表面形成覆蓋層226，所述覆蓋層2 覆蓋通孔 (未示出)，將通孔封閉。在所述第一凹槽208內(nèi)的第一犧牲層和第二凹槽217內(nèi)的第二犧牲層被去除以后，第一凹槽208和第二凹槽217形成空腔219，其中第一凹槽208作為所述空腔219的第一部分，所述第二凹槽217作為所述空腔219的第二部分，可動電極212位于空腔219內(nèi)。所述覆蓋層2 用于封閉通孔，其材質(zhì)可以為氧化硅、氮氧化硅、碳化硅、氮化硅或者其中的組合。作為優(yōu)選的實施例，所述覆蓋層226的材質(zhì)與第四介質(zhì)層220、第三介質(zhì)層216、第二介質(zhì)層228、第一介質(zhì)層207的材質(zhì)相同，并與第四介質(zhì)層220、第三介質(zhì)層216、第二介質(zhì)層228、第一介質(zhì)層207構(gòu)成層間介質(zhì)層227，用于各個電極以及導(dǎo)電插塞之間相互絕緣。綜上，本發(fā)明提供光調(diào)制器像素單元及其制作方法，本發(fā)明提供的光調(diào)制器像素單元能夠?qū)哂幸欢úㄩL范圍三基色光線進(jìn)行分時調(diào)節(jié)，實現(xiàn)色彩控制和灰度控制，更適用于微顯示系統(tǒng)和平板顯示系統(tǒng)。并且，本發(fā)明的光調(diào)制器像素單元對光線的利用率高，單個像素的能耗小，構(gòu)成的光調(diào)制器的整體能耗小。本發(fā)明雖然已以較佳實施例公開如上，但其并不是用來限定本發(fā)明，任何本領(lǐng)域技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，都可以利用上述揭示的方法和技術(shù)內(nèi)容對本發(fā)明技術(shù)方案做出可能的變動和修改，因此，凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化及修飾，均屬于本發(fā)明技術(shù)方案的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種光調(diào)制器像素單元，其特征在于，包括襯底；底部電極，位于所述襯底上，所述底部電極與控制電路的第一控制端電連接；頂部電極，位于所述襯底上，所述頂部電極與控制電路的第三控制端電連接，所述頂部電極為半透光的金屬薄膜；可動電極，位于所述底部電極與頂部電極之間，所述可動電極與控制電路的第二控制端電連接，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，所述可動電極與頂部電極之間以及所述可動電極與底部電極之間具有電絕緣材料；所述頂部電極、可動電極、底部電極位置相對應(yīng)，所述可動電極面積小于頂部電極的面積，在控制電路控制下，所述可動電極的位置會發(fā)生偏移，分別位于第一位置、第二位置和第三位置，當(dāng)可動電極位于第一位置時，入射至光調(diào)制器像素單元的第一光線的經(jīng)由頂部電極反射的光線與透過頂部電極的由可動電極反射的并再透過頂部電極的光線發(fā)生相消干涉；當(dāng)可動電極位于第二位置時，入射至光調(diào)制器像素單元的第二光線的經(jīng)由頂部電極反射的光線與透過頂部電極的由可動電極反射的并再透過頂部電極的光線發(fā)生相消干涉； 當(dāng)可動電極位于第三位置時，入射至光調(diào)制器像素單元的第三光線的經(jīng)由頂部電極反射的光線與透過頂部電極的由可動電極反射的并再透過頂部電極的光線的發(fā)生相消干涉；所述第一光線、第二光線、第三光線為三基色光線。
2.如權(quán)利要求1所述的光調(diào)制器像素單元，其特征在于，所述控制電路位于所述襯底內(nèi)，或所述控制電路形成于另一襯底內(nèi)。
3.如權(quán)利要求1所述的光調(diào)制器像素單元，其特征在于，所述底部電極與所述襯底之間電學(xué)絕緣；所述頂部電極與所述襯底之間電學(xué)絕緣。
4.如權(quán)利要求1所述的光調(diào)制器像素單元，其特征在于，還包括層間介質(zhì)層，位于所述襯底上；空腔，位于層間介質(zhì)層內(nèi)，所述空腔具有空腔壁，所述空腔分為第一部分和第二部分， 所述第一部分位于空腔的下部，第二部分位于空腔的上部；所述底部電極位于所述空腔的第一部分與襯底之間的層間介質(zhì)層內(nèi)；所述頂部電極位于空腔的第二部分之上的層間介質(zhì)層內(nèi)；所述可動電極位于所述空腔內(nèi)，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。
5.如權(quán)利要求4所述的光調(diào)制器像素單元，其特征在于，所述可動電極與頂部電極之間的電絕緣材料、以及可動電極與底部電極之間的電絕緣材料為層間介質(zhì)層或者額外形成。
6.如權(quán)利要求4所述的光調(diào)制器像素單元，其特征在于，所述層間介質(zhì)層或者額外形成的電絕緣材料為氧化硅、氮氧化硅、碳化硅、氮化硅或者其中的組合。
7.如權(quán)利要求4所述的光調(diào)制器像素單元，其特征在于，所述層間介質(zhì)層內(nèi)形成有多個第二導(dǎo)電插塞，所述多個第二導(dǎo)電插塞將第二控制端和可動電極電連接，所述多個第二導(dǎo)電插塞關(guān)于可動電極的中心對稱。
8.如權(quán)利要求1所述的光調(diào)制器像素單元，其特征在于，所述頂部電極材質(zhì)為金屬，厚度范圍為30 300埃，所述金屬為銀、鋁、銅、鈦、鉬金、金、鎳、鈷或者其中的組合。
9.如權(quán)利要求1所述的光調(diào)制器像素單元，其特征在于，所述可動電極的材質(zhì)為金屬， 厚度范圍為800 10000埃，所述金屬可以為銀、鋁、銅、鈦、鉬金、金、鎳、鈷或者其中的組合。
10.一種如權(quán)利要求1所述的光調(diào)制器像素單元的制作方法，其特征在于，包括 提供襯底；在所述襯底上形成底部電極，所述底部電極與控制電路的第一控制端電連接； 在所述襯底上形成頂部電極，所述頂部電極與控制電路的第三控制端電連接，所述頂部電極為半透光的金屬薄膜；在所述襯底上形成可動電極，所述可動電極位于所述底部電極與頂部電極之間，所述可動電極與頂部電極之間以及所述可動電極與底部電極之間形成有電絕緣材料，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，分別移動至第一位置、第二位置和第三位置，當(dāng)可動電極位于第一位置時，入射至光調(diào)制器像素單元的第一光線的經(jīng)由頂部電極反射的光線與透過頂部電極的由可動電極反射的并再透過頂部電極的光線發(fā)生相消干涉；當(dāng)可動電極位于第二位置時，入射至光調(diào)制器像素單元的第二光線的經(jīng)由頂部電極反射的光線與透過頂部電極的由可動電極反射的并再透過頂部電極的光線發(fā)生相消干涉；當(dāng)可動電極位于第三位置時，入射至光調(diào)制器像素單元的第三光線的經(jīng)由頂部電極反射的光線與透過頂部電極的由可動電極反射的并再透過頂部電極的光線的發(fā)生相消干涉； 所述第一光線、第二光線、第三光線為三基色光線；所述頂部電極、可動電極、底部電極位置相對應(yīng)，所述可動電極面積小于頂部電極的面積。
11.如權(quán)利要求10所述的光調(diào)制器像素單元的制作方法，其特征在于，所述控制電路形成于所述襯底內(nèi)或所述控制電路形成于另一襯底內(nèi)。
12.如權(quán)利要求10所述的光調(diào)制器像素單元的制作方法，其特征在于，所述底部電極與所述襯底之間電學(xué)絕緣；所述頂部電極與所述襯底之間電學(xué)絕緣。
13.如權(quán)利要求10所述的光調(diào)制器像素單元的制作方法，其特征在于，還包括 在所述襯底上形成層間介質(zhì)層；在層間介質(zhì)層內(nèi)形成空腔，所述空腔具有空腔壁，所述空腔分為第一部分和第二部分， 所述第一部分位于空腔的下部，第二部分位于空腔的上部；所述底部電極位于所述空腔的第一部分與襯底之間的層間介質(zhì)層內(nèi)； 所述頂部電極位于空腔的第二部分之上的層間介質(zhì)層內(nèi)；所述可動電極位于所述空腔內(nèi)，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。
14.如權(quán)利要求13所述的光調(diào)制器像素單元的制作方法，其特征在于，所述可動電極與頂部電極之間的電絕緣材料、以及可動電極與底部電極之間的電絕緣材料直接采用層間介質(zhì)層或者通過額外工藝形成。
15.如權(quán)利要求13所述的光調(diào)制器像素單元的制作方法，其特征在于，還包括在所述層間介質(zhì)層內(nèi)形成多個第二導(dǎo)電插塞，所述多個第二導(dǎo)電插塞將第二控制端和可動電極電連接，所述多個第二導(dǎo)電插塞關(guān)于可動電極的中心對稱。
16.如權(quán)利要求10所述的光調(diào)制器像素單元，其特征在于，所述頂部電極材質(zhì)為金屬， 厚度范圍為30 300埃，所述金屬為銀、鋁、銅、鈦、鉬金、金、鎳、鈷或者其中的組合。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種光調(diào)制器像素單元，包括底部電極、可動電極、頂部電極，在控制電路控制下，所述可動電極的位置會發(fā)生偏移，分別位于第一位置、第二位置和第三位置，當(dāng)可動電極位于第一位置時，入射至光調(diào)制器像素單元的第一光線的經(jīng)由頂部電極反射的光線與透過頂部電極的由可動電極反射的并再透過頂部電極的光線發(fā)生相消干涉；可動電極位于第二位置和第三位置分別對第二光線和第三光線進(jìn)行調(diào)制原理與可動電極位于第一位置對第一光線的調(diào)制原理相同。所述第一光線、第二光線、第三光線分別為三種特定波長范圍的單色光。本發(fā)明的光調(diào)制器像素單元能夠分時控制三種特定波長的單色光，實現(xiàn)色彩控制和灰度控制，適用于投影顯示以及平板系統(tǒng)。
文檔編號G02B26/00GK102338931SQ20101023002
公開日2012年2月1日 申請日期2010年7月15日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月15日
發(fā)明者唐德明, 毛劍宏, 韓鳳芹 申請人:江蘇麗恒電子有限公司