本发明专利技术提供了一种光调制器像素单元，包括形成于衬底上的顶部电极、可动电极和底部电极；在控制电路控制下，所述可动电极的位置会发生偏移，当可动电极位于第一位置时，第一光线在顶部电极处发生衍射；当可动电极位于第二位置时，第二光线在顶部电极处发生衍射；当可动电极位于第三位置时，第三光线在顶部电极处发生衍射。所述第一光线、第二光线、第三光线为三基色光线。本发明专利技术的光调制器像素单元能够调制三种颜色光线，适用于微显示系统。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及光调制器，特别涉及应用于微显示系统的。
技术介绍
在投影系统中，关键的组成部件是光调制器。现有的光调制器包括微机电部件 (Micro-Electro-Mechanical Systems, MEMS)，所述光调制器通过控制施加于微机电部件上的电信号，控制微机电部件进行移动，利用微机电部件的移动对入射光调制器的光线进行调制，输出具有一定灰度的光线。通常光调制器包括多个呈矩阵排布的像素单元，现有的光调制器像素单元有两种利用光的反射原理的数字镜面器(digital mirror device, DMD)和利用光的衍射原理的光栅光阀(grating light valve, GLV) 0其中数字镜面器单个像素的能耗大，特别是在应用于高分辨率的微显示系统时，整体能耗大；而光栅光阀的单个像素的能耗小，整体能耗较小，且由于光栅光阀具有模拟灰度好、光学效率高、调制速度快等优点，成为目前的主流技术。在国际申请号为PCT/US2002/009602的国际申请中公开了一种现有技术的光调制器像素单元，所述光调制器像素单元采用光栅光阀。请参考图1，光栅光阀100包括半导体衬底101 ；位于半导体衬底101上的反射层102，所述反射层102远离半导体衬底101 的一侧具有第一反射表面103，所述反射层102的材质为金属；所述第一反射表面103上方设置透明绝缘层107 ；所述第一反射表面103和透明绝缘层107上方具有至少一个反射条带104，所述反射条带104与所述第一反射表面103之间具有一定间隔，所述反射条带104 具有第二反射表面106，所述反射条带104的材质为金属；所述反射条带104之间具有至少一个开口 105，用于使光线通过并且入射到下方的第一反射表面103上。在所述反射条带104和反射层102之间施加静电力，反射条带104发生偏移，反射条带与透明绝缘层107接触，反射条带偏移的距离取决于透明绝缘层107的厚度；静电力撤去后，反射条带104回到初始位置(即偏移前的位置)。以待调制光线波长为λ为例，现有的光栅光阀工作原理如下所述反射条带104 静电力的作用下向半导体衬底101偏移，所述偏移距离设置为λ/4的奇数倍，使得入射所述光栅光阀的表面的光线形成衍射。具体地，入射光线在光栅光阀100表面被分为第一部分光线和第二部分光线，其中第一部分光线被第二反射表面106反射，第二部分光线通过开口 105入射至第一反射表面103，并且被第一反射表面103反射，在反射条带104处发生衍射从而绕过所述反射条带104向上传播。由于被第一反射表面103反射后在反射条带 104处衍射的第二部分光线与第一部分光线的频率相同，第一部分光线与第二部分光线的波长差为λ /2的奇数倍，因此第二部分光线在反射条带104上方与第一部分光线叠加，形成明暗相间的条带，利用滤光片对所述条带进行过滤，获得其中的零阶光线或一阶光线，将其输出。当控制反射条带104的静电力撤去后，反射条带104回复至初始位置，入射至所述光栅光阀的光线也被分为第一部分光线和第二部分光线，其中第一部分光线被第二反射表面106反射，第二部分通过开口 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反射的第二部分光线在反射条带104处发生衍射从而绕过所述反射条带104向上传播。此时第二部分光线与第一部分光线共同输出。从上述分析可以看出，现有技术根针对特定调制光线的波长，对应设置光栅光阀的反射条带104的偏移距离，从而对应设置透明绝缘层107的厚度。在透明绝缘层107的厚度确定后，对应的偏移距离为固定值，光栅光阀调制与偏移距离对应的光线；当光线的波长为其他波长的情况，所述光栅光阀将无法调制，因为现有的光栅光阀是针对特定调制光线的波长设定的反射条带的偏移距离，该偏移距离无法通过调制静电力的大小进行调节， 只能够调制一种波长的光线，即现有光栅光阀仅能够调制一种颜色光线。若要应用于彩色显示系统(形成彩色像素)，现有技术至少需要3个光栅光阀配合工作。其中一个光栅光阀专用于调制红色光线，另一个光栅光阀专用于调制蓝色光线，第三个光栅光阀专用于调制绿色光线。3个光栅光阀的在控制电路的控制下依次工作，分别输出对应的具有一定灰度的光线(包括红色光线、绿色光线、蓝色光线)。为了保证观察者看到的彩色像素具有对比度， 现有光栅光阀输出的光线需要经过过滤透镜的过滤，仅使零阶光线或一阶光线透过到达观察者的视觉系统，经过过滤的光线在观察者的视觉系统中合成，成为一个彩色像素。现有的光调制器需要3个光栅光阀形成一个彩色像素，芯片面积大，不适用于微显示系统。因此，需要一种新的光调制器，以满足微显示系统的需要。
技术实现思路
本专利技术解决的问题是提供了需要一种新的光调制器像素单元，将红色光线、绿色光线、蓝色光线的调制集成在同一芯片内，满足了微显示系统的需要。为了解决上述问题，本专利技术提供一种光调制器像素单元，包括衬底；底部电极，所述底部电极与控制电路的第一控制端电连接；顶部电极，位于所述衬底上，所述顶部电极与控制电路的第三控制端电连接，所述顶部电极为光栅，所述光栅包括至少两个栅条和位于相邻栅条之间的栅孔，所述栅条远离底部电极的表面为光线反射面；可动电极，位于所述底部电极与顶部电极之间，所述可动电极与控制电路的第二控制端电连接，所述可动电极面向顶部电极的表面为光线反射面，所述可动电极能够沿垂直于光线反射面的方向移动，所述可动电极与顶部电极之间以及所述可动电极与底部电极之间具有电绝缘材料；所述顶部电极、可动电极、底部电极位置相对应，所述可动电极面积小于顶部电极的面积，在控制电路控制下，所述可动电极的位置会发生偏移，分别位于第一位置、第二位置和第三位置，当可动电极位于第一位置时，入射至光调制器像素单元的第一光线的透过顶部电极的栅孔并经可动电极反射后的光线在顶部电极发生衍射；当可动电极在第二位置时，入射至光调制器像素单元的第二光线透过顶部电极的栅孔并经可动电极反射后的光线在顶部电极发生衍射；当可动电极在第三位置时，入射至光调制器像素单元的第三光线透过顶部电极的栅孔并经可动电极反射后的光线在顶部电极发生衍射，所述第一光线、第二光线、第三光线为三基色光线，所述光栅的栅条和栅孔宽度相同，所述栅孔的宽度范围为 0. 1 5微米。可选地，所述控制电路位于所述衬底内，或所述控制电路形成于另一衬底内。可选地，所述底部电极与所述衬底之间电学绝缘；所述顶部电极与所述衬底之间电学绝缘。可选地，还包括层间介质层，位于所述衬底上；空腔，位于层间介质层内，所述空腔具有空腔壁，所述空腔分为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；所述底部电极位于所述空腔的第一部分与衬底之间的层间介质层内；所述顶部电极位于空腔的第二部分与衬底之间的层间介质层内；所述可动电极位于所述空腔内，所述可动电极与所述空腔的空腔壁之间具有间隙，用于容纳可动电极的运动。可选地，所述可动电极与顶部电极之间的电绝缘材料、以及可动电极与底部电极之间的电绝缘材料为层间介质层或者额外形成。可选地，所述层间介质层或者额外形成的电绝缘材料为氧化硅、氮氧化硅、碳化硅、氮化硅或者其中的组合。可选地，所述层间介质层内形成有多个第二导电插塞本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：毛剑宏，唐德明，韩凤芹，
申请(专利权)人：上海丽恒光微电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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