DE102014215048A1

DE102014215048A1 - Micromirror device, micromirror array and projection device

Info

Publication number: DE102014215048A1
Application number: DE102014215048.5A
Authority: DE
Inventors: Arnd Kaelberer; Christian Zielke; Hans Artmann
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2014-07-31
Filing date: 2014-07-31
Publication date: 2016-02-04
Also published as: WO2016015903A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung offenbart eine Mikrospiegelvorrichtung mit einem Substratstapel mit einem ersten Substrat, welches in einem nicht gekippten Zustand in einer ersten Ebene angeordnet ist, einem zweiten Substrat, welches in einem nicht gekippten Zustand in einer zweiten Ebene angeordnet ist, und einem dritten Substrat, welches in einem nicht gekippten Zustand in einer dritten Ebene angeordnet ist, mit einer ersten Gelenkeinrichtung, welche zwischen dem ersten Substrat und dem zweiten Substrat angeordnet ist und dazu ausgebildet ist, das erste Substrats gegenüber dem zweiten Substrat um eine erste Gelenkachse zu kippen, und mit einer zweiten Gelenkeinrichtung, welche zwischen dem zweiten Substrat und dem dritten Substrat angeordnet ist und dazu ausgebildet ist, das zweite Substrat gegenüber dem dritten Substrat um eine zweite Gelenkachse zu kippen. Ferner offenbart die vorliegende Erfindung ein Mikrospiegelarray und eine Projektionseinrichtung.The present invention discloses a micromirror device comprising a substrate stack having a first substrate disposed in a non-tilted state in a first plane, a second substrate disposed in a non-tilted state in a second plane, and a third substrate is arranged in a non-tilted state in a third plane, with a first hinge device, which is arranged between the first substrate and the second substrate and is adapted to tilt the first substrate relative to the second substrate about a first hinge axis, and with a second hinge device, which is arranged between the second substrate and the third substrate and is adapted to tilt the second substrate relative to the third substrate about a second hinge axis. Further, the present invention discloses a micromirror array and a projection device.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Mikrospiegelvorrichtung. Ferner bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein entsprechendes Mikrospiegelarray und eine entsprechende Projektionseinheit.The present invention relates to a micromirror device. Furthermore, the present invention relates to a corresponding micromirror array and a corresponding projection unit.

Stand der TechnikState of the art

Mikrospiegel werden heutzutage in einer ständig steigenden Anzahl von Anwendungen eingesetzt. Zu diesen Anwendungen zählen z.B. Projektoren, Scanner oder dergleichen. Der Vorteil der Mikrospiegel liegt darin, dass diese einen geringen Platzbedarf aufweisen und daher sehr flexibel eingesetzt werden können.Micromirrors are used today in an ever increasing number of applications. These applications include e.g. Projectors, scanners or the like. The advantage of the micromirrors is that they have a small footprint and therefore can be used very flexibly.

Bei Mikrospiegeln handelt es sich üblicherweise um mikroelektromechanische Elemente, die z.B. mit Hilfe der aus der Halbleiterverarbeitung bekannten Verfahren strukturiert und hergestellt werden.Micromirrors are typically microelectromechanical elements, e.g. be structured and produced by means of the methods known from semiconductor processing.

Zur Realisierung der Auslenkung der Spiegel in einem solchen Mikrospiegel können unterschiedliche Verfahren verwendet werden. Beispielsweise können elektrostatische Antriebsverfahren, magnetische Antriebsverfahren, piezoelektrische Antriebsverfahren oder dergleichen genutzt werden. Dabei bieten einige Antriebsverfahren lediglich die Möglichkeit, den Mikrospiegel in einer Richtung zu kippen. Andere Antriebsverfahren bieten auch die Möglichkeit, die Mikrospiegel in zwei Richtungen zu verkippen.To realize the deflection of the mirrors in such a micromirror, different methods can be used. For example, electrostatic driving methods, magnetic driving methods, piezoelectric driving methods, or the like can be used. Some drive methods only offer the possibility of tilting the micromirror in one direction. Other drive methods also provide the ability to tilt the micromirrors in two directions.

Je nach Wellenlänge und Intensität des verwendeten Lichts kann in Abhängigkeit von der Reflektionsfläche eine entsprechend große Wärmemenge in den Mikrospiegel eingebracht werden, die im Betrieb des Mikrospiegels abgeführt werden muss.Depending on the wavelength and intensity of the light used, depending on the reflection surface, a correspondingly large amount of heat can be introduced into the micromirror, which has to be dissipated during operation of the micromirror.

Heute bekannte Mikrospiegelsysteme, wie z.B. in der US 6259548 B1 offenbart, ermöglichen zwar eine Auslenkung des Mikrospiegels in zwei Richtungen, allerdings ermöglicht die dort offenbarte kardanische Aufhängung nur eine schlechte Wärmeabfuhr.Today known micromirror systems, such as in the US 6259548 B1 Although disclosed allow for a deflection of the micromirror in two directions, however, the gimbal disclosed therein only allows poor heat dissipation.

Ferner sind Mikrospiegel bekannt, bei welchen die Aufhängung des Spiegelelements seitlich an dem Spiegel ausgeführt wird, dadurch wird zwar eine verbesserte Wärmeabfuhr ermöglicht, allerdings wird dadurch auch die Baugröße des Mikrospiegels vergrößert und die Packungsdichte eines Spiegelarrays wird verringert.Furthermore, micromirrors are known in which the suspension of the mirror element is carried out laterally on the mirror, this indeed allows improved heat dissipation, but this also increases the size of the micromirror and the packing density of a mirror array is reduced.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Die vorliegende Erfindung offenbart eine Mikrospiegelvorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1, ein Mikrospiegelarray mit den Merkmalen des Patentanspruchs 11 und eine Projektionseinrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 13.The present invention discloses a micromirror device having the features of patent claim 1, a micromirror array having the features of patent claim 11 and a projection device having the features of patent claim 13.

Demgemäß ist vorgesehen:Accordingly, it is provided:

Eine Mikrospiegelvorrichtung mit einem Substratstapel mit einem ersten Substrat, welches in einem nicht gekippten Zustand in einer ersten Ebene angeordnet ist, einem zweiten Substrat, welches in einem nicht gekippten Zustand in einer zweiten Ebene angeordnet ist, und einem dritten Substrat, welches in einem nicht gekippten Zustand in einer dritten Ebene angeordnet ist, mit einer ersten Gelenkeinrichtung, welche zwischen dem ersten Substrat und dem zweiten Substrat angeordnet ist und dazu ausgebildet ist, das erste Substrat gegenüber dem zweiten Substrat um eine erste Gelenkachse zu kippen, und mit einer zweiten Gelenkeinrichtung, welche zwischen dem zweiten Substrat und dem dritten Substrat angeordnet ist und dazu ausgebildet ist, das zweite Substrat gegenüber dem dritten Substrat um eine zweite Gelenkachse zu kippen.A micromirror device comprising a substrate stack having a first substrate disposed in a non-tilted state in a first plane, a second substrate disposed in a non-tilted state in a second plane, and a third substrate disposed in a non-tilted state Condition is arranged in a third plane, with a first hinge means, which is arranged between the first substrate and the second substrate and is adapted to tilt the first substrate relative to the second substrate about a first hinge axis, and with a second hinge means, which is arranged between the second substrate and the third substrate and is adapted to tilt the second substrate relative to the third substrate about a second hinge axis.

Ferner ist vorgesehen:It is also provided:

Ein Mikrospiegelarray mit einer Vielzahl von erfindungsgemäßen Mikrospiegelvorrichtungen.A micromirror array comprising a plurality of micromirror devices according to the invention.

Schließlich ist vorgesehen:Finally, it is planned:

Eine Projektionseinrichtung mit mindestens einer Lichtquelle, mit mindestens einem erfindungsgemäßen Mikrospiegelarray und mit einer Steuereinrichtung, die dazu ausgebildet ist, das Mikrospiegelarray anzusteuern.A projection device with at least one light source, with at least one micromirror array according to the invention and with a control device, which is designed to control the micromirror array.

Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention

Die der vorliegenden Erfindung zu Grunde liegende Erkenntnis besteht darin, dass es mit herkömmlichen Mikrospiegelsystemen nur schwer möglich ist, eine Bewegung in zwei Richtungen bzw. mit zwei Freiheitsgraden zu ermöglichen und gleichzeitig eine hohe Wärmeabfuhr von dem Mikrospiegel zu ermöglichen.The finding underlying the present invention is that it is difficult with conventional micromirror systems to allow movement in two directions or with two degrees of freedom while allowing a high heat dissipation from the micromirror.

Die der vorliegenden Erfindung zu Grunde liegende Idee besteht nun darin, dieser Erkenntnis Rechnung zu tragen und ein Mikrospiegelsystem bereitzustellen, bei welchem zwei separate, gestapelte Gelenkeinrichtungen genutzt werden, um jeweils eine Bewegung des Mikrospiegels um eine Gelenkachse zu ermöglichen.The idea underlying the present invention is now to take this knowledge into account and to provide a micromirror system in which two separate, stacked hinge devices are used, in each case to enable a movement of the micromirror about a hinge axis.

Dazu sieht die vorliegende Erfindung einen Substratstapel vor, der drei Substrate aufweist, wobei jeweils eine der Gelenkeinrichtungen zwischen zwei der Substrate angeordnet ist. For this purpose, the present invention provides a substrate stack which has three substrates, wherein one of the hinge devices is arranged in each case between two of the substrates.

Durch die Anordnung der Substrate untereinander in einem Stapel kann eine sehr hohe Wärmemenge von dem ersten Substrat über die erste Gelenkeinrichtungen an das zweite Substrat abgeführt werden und von dem zweiten Substrat über die zweite Gelenkeinrichtung an das dritte Substrat weitergleitet werden.By arranging the substrates with one another in a stack, a very high amount of heat can be dissipated from the first substrate via the first hinge devices to the second substrate and from the second substrate via the second hinge device to the third substrate.

Die vorliegende Erfindung offenbart also eine Mikrospiegelvorrichtung, deren laterale Ausmaße lediglich so groß sind, wie das größte der Substrate. Dies kann z.B. das Substrat sein, welches den Spiegel aufweist. Folglich benötigt ein erfindungsgemäßer Mikrospiegel in der Draufsicht nicht mehr Platz, als der Spiegel selbst und ermöglicht dadurch eine gute Wärmeabfuhr.The present invention thus discloses a micromirror device whose lateral dimensions are only as large as the largest of the substrates. This can e.g. be the substrate having the mirror. Consequently, a micromirror according to the invention does not require more space in plan view than the mirror itself, thereby enabling good heat dissipation.

Aus diesem Grund kann eine Mikrospiegelvorrichtung nach der vorliegenden Erfindung sehr platzsparend aufgebaut werden, sodass in einem erfindungsgemäßen Mikrospiegelarray lediglich sehr geringe Lücken zwischen den einzelnen Mikrospiegeln vorgesehen werden müssen.For this reason, a micromirror device according to the present invention can be constructed in a very space-saving manner, so that only very small gaps between the individual micromirrors have to be provided in a micromirror array according to the invention.

Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie aus der Beschreibung unter Bezugnahme auf die Figuren.Advantageous embodiments and further developments emerge from the dependent claims and from the description with reference to the figures.

In einer Ausführungsform ist das oberste Substrat des Substratstapels oder das unterste Substrat des Substratstapels als Spiegel ausgebildet. Wird der Spiegel direkt auf eines der Substrate aufgebracht bzw. besteht das entsprechende Substrat aus einem Spiegelmaterial, kann der Spiegel sehr einfach in der Mikrospiegelvorrichtung angeordnet werden.In an embodiment, the uppermost substrate of the substrate stack or the lowermost substrate of the substrate stack is formed as a mirror. If the mirror is applied directly to one of the substrates or if the corresponding substrate consists of a mirror material, the mirror can be arranged very simply in the micromirror device.

In einer Ausführungsform ist eine Spiegeleinrichtung an dem obersten Substrat des Substratstapels oder an dem untersten Substrat des Substratstapels angeordnet. Wird eine separate Spiegeleinrichtung vorgesehen, kann die Anordnung der Spiegeleinrichtung auf dem entsprechenden Substrat je nach Anwendung angepasst werden. Beispielsweise kann die Spiegeleinrichtung gegenüber dem entsprechenden Substrat mit einem vorgegebenen Winkel gekippt werden.In one embodiment, a mirror device is disposed on the top substrate of the substrate stack or on the bottom substrate of the substrate stack. If a separate mirror device is provided, the arrangement of the mirror device on the corresponding substrate can be adapted depending on the application. For example, the mirror device can be tilted with respect to the corresponding substrate at a predetermined angle.

In einer Ausführungsform sind die erste Ebene und/oder die zweite Ebene und/oder die dritte Ebene parallel zueinander und/oder übereinander angeordnet. Zusätzlich oder alternativ sind die erste Gelenkachse und/oder die zweite Gelenkachse parallel zu mindestens einer der Ebenen angeordnet. Ferner sind zusätzlich oder alternativ die erste Gelenkachse und die zweite Gelenkachse um einen vorgegebenen Winkel zueinander verdreht angeordnet. Dies ermöglicht eine sehr flexible Ausgestaltung der Mikrospiegelvorrichtung.In one embodiment, the first plane and / or the second plane and / or the third plane are arranged parallel to one another and / or one above the other. Additionally or alternatively, the first hinge axis and / or the second hinge axis are arranged parallel to at least one of the planes. Further, additionally or alternatively, the first hinge axis and the second hinge axis are arranged rotated by a predetermined angle to each other. This allows a very flexible design of the micromirror device.

In einer Ausführungsform sind die erste Ebene, die zweite Ebene und die dritte Ebene parallel zueinander und übereinander angeordnet. Ferner sind die erste Gelenkachse und die zweite Gelenkachse parallel zu den Ebenen ausgerichtet und zueinander in einem Winkel von 90° angeordnet. Dies ermöglicht es, eine Mikrospiegelvorrichtung bereitzustellen, deren Spiegel in zwei zueinander orthogonale Richtungen gekippt werden kann, wodurch in Kombination beliebige Kipprichtungen des ersten Substrats zu dem dritten Substrat realisiert werden können. Ferner ermöglicht der Parallele Aufbau der einzelnen Elemente der Mikrospiegelvorrichtung eine sehr einfache Herstellung der Mikrospiegelvorrichtung.In one embodiment, the first plane, the second plane and the third plane are arranged parallel to one another and one above the other. Further, the first hinge axis and the second hinge axis are aligned parallel to the planes and arranged at an angle of 90 ° to each other. This makes it possible to provide a micromirror device whose mirror can be tilted in two mutually orthogonal directions, whereby in combination arbitrary tilt directions of the first substrate to the third substrate can be realized. Furthermore, the parallel construction of the individual elements of the micromirror device enables a very simple production of the micromirror device.

In einer Ausführungsform sind die erste Gelenkeinrichtung und/oder die zweite Gelenkeinrichtung als eine Biegefederanordnung mit mindestens einer Feder ausgebildet. Eine Biegefederanordnung ermöglicht eine sehr hohe Wärmeableitung.In one embodiment, the first joint device and / or the second joint device are designed as a spiral spring arrangement with at least one spring. A spiral spring arrangement allows a very high heat dissipation.

In einer Ausführungsform weist die Biegefederanordnung mindestens zwei voneinander elektrisch isolierte und/oder elektrisch leitende Federn auf. Dies ermöglicht es, die einzelnen Federn der Biegefederanordnung als elektrische Leiter z.B. für eine Steuerspannung eines Antriebs der Biegefederanordnung zu nutzen.In one embodiment, the spiral spring arrangement has at least two mutually electrically insulated and / or electrically conductive springs. This makes it possible to use the individual springs of the spiral spring arrangement as electrical conductors, e.g. to use for a control voltage of a drive of the spiral spring arrangement.

In einer Ausführungsform ist die Querschnittsfläche der mindestens einen Feder derart ausgebildet, dass dieser eine vorgegebene Wärmemenge leiten kann. Durch eine geeignete Dimensionierung der Querschnittsfläche der mindestens einen Feder kann je nach Anwendung eine geeignete Wärmeableitung bereitgestellt werden.In one embodiment, the cross-sectional area of the at least one spring is designed such that it can conduct a predetermined amount of heat. By suitable dimensioning of the cross-sectional area of the at least one spring, a suitable heat dissipation can be provided depending on the application.

In einer Ausführungsform sind die erste Gelenkeinrichtung und/oder die zweite Gelenkeinrichtung als eine Hubkolbenanordnung oder als eine kardanische Aufhängung ausgebildet. Dies ermöglicht eine Anpassung der Mikrospiegelvorrichtung an unterschiedliche Anwendungen.In one embodiment, the first hinge device and / or the second hinge device are designed as a reciprocating piston arrangement or as a cardanic suspension. This allows adaptation of the micromirror device to different applications.

In einer Ausführungsform weist die Mikrospiegelvorrichtung einen elektrostatischen Antrieb, insbesondere einen an zumindest einem der Substrate angeordneten Kammantrieb, auf. Dies ermöglicht es, einen kompakten Antrieb für die einzelnen Gelenkeinrichtungen bereitzustellen der ein hohes Moment in der jeweiligen Gelenkeinrichtung erzeugen kann.In one embodiment, the micromirror device has an electrostatic drive, in particular a comb drive arranged on at least one of the substrates. This makes it possible to provide a compact drive for the individual hinge devices which can generate a high torque in the respective hinge device.

In einer Ausführungsform weist die Mikrospiegelvorrichtung für jede Gelenkeinrichtung einen elektrostatischen Kammantrieb auf und die Gelenkeinrichtungen sind als Biegefederanordnungen ausgebildet, wobei die erste Biegefederanordnung mindestens zwei elektrisch voneinander isolierte Federn aufweist und die zweite Biegefederanordnung mindestens drei, insbesondere mehr als die erste Biegefederanordnung, elektrisch voneinander isolierte Federn aufweist oder umgekehrt. In einer Ausführungsform weist die Mikrospiegelvorrichtung für jede Gelenkeinrichtung einen elektrostatischen Kammantrieb auf und die Gelenkeinrichtungen sind als Biegefedern ausgebildet, wobei die erste Federanordnung drei elektrisch voneinander isolierte Federn aufweist und die zweite Biegefederanordnung fünf elektrisch voneinander isolierte Federn aufweist oder umgekehrt. Dies ermöglicht es, die Steuerspannungen für die elektrostatischen Kammantriebe direkt über die Federn bereitzustellen. Dadurch können die Antriebe sowohl für die erste Gelenkeinrichtungen als auch für die zweite Gelenkeinrichtung über die einzelnen Bestandteile der Gelenkeinrichtung selbst mit elektrischer Energie versorgt werden, ohne dass eine externe Zuleitung der elektrischen Energie, z.B. durch Bond-Drähte, notwendig wäre.In one embodiment, the micromirror device has an electrostatic comb drive for each articulation device and the Joint devices are designed as spiral spring arrangements, wherein the first spiral spring arrangement has at least two springs which are electrically insulated from one another and the second spiral spring arrangement has at least three, in particular more than the first spiral spring arrangement, electrically insulated springs or vice versa. In one embodiment, the micromirror device has an electrostatic comb drive for each articulation device and the articulation devices are designed as torsion springs, wherein the first spring arrangement has three springs which are electrically insulated from one another and the second flexural spring arrangement has five springs which are electrically insulated from one another or vice versa. This makes it possible to provide the control voltages for the electrostatic comb drives directly via the springs. As a result, the drives can be supplied with electrical energy for the first joint devices as well as for the second joint device via the individual components of the joint device itself, without an external supply of electrical energy, for example by bond wires, being necessary.

In einer Ausführungsform weist die Mikrospiegelvorrichtung mindestens einen magnetischen Antrieb und/oder einen piezoelektrischen Antrieb auf. Dies ermöglicht eine Anpassung der Mikrospiegelvorrichtung an unterschiedliche Anwendungen.In one embodiment, the micromirror device has at least one magnetic drive and / or one piezoelectric drive. This allows adaptation of the micromirror device to different applications.

In einer Ausführungsform weist das Mikrospiegelarray ein viertes Substrat auf, wobei jeweils das oberste Substrat des Substratstapels der Mikrospiegelvorrichtungen oder das unterste Substrat des Substratstapels der Mikrospiegelvorrichtungen in dem vierten Substrat ausgebildet sind. Werden alle Mikrospiegelvorrichtungen auf einem gemeinsamen vierten Substrat aufgebaut, welches für jede Mikrospiegelvorrichtung jeweils das oberste bzw. das unterste Substrat des Substratstapels bildet, können die Mikrospiegelvorrichtungen sehr einfach in einem Array angeordnet werden.In one embodiment, the micromirror array comprises a fourth substrate, wherein in each case the uppermost substrate of the substrate stack of the micromirror devices or the lowermost substrate of the substrate stack of the micromirror devices are formed in the fourth substrate. If all micromirror devices are constructed on a common fourth substrate, which forms the uppermost or the lowest substrate of the substrate stack for each micromirror device, the micromirror devices can very easily be arranged in an array.

In einer weiteren Ausführungsform sieht das Herstellungsverfahren den sequentiellen Aufbau des offenbarten Mikrospiegels und Mikrospiegelarray z.B. durch mehrfache Abscheidungen und herkömmlichen Ätzverfahren von Silizium vor. Dabei wird der offenbarte Mikrospiegel Schicht für Schicht aufgebaut.In a further embodiment, the manufacturing method provides for the sequential construction of the disclosed micromirror and micromirror array, e.g. by multiple depositions and conventional silicon etching processes. In this case, the disclosed micromirror is built up layer by layer.

Die obigen Ausgestaltungen und Weiterbildungen lassen sich, sofern sinnvoll, beliebig miteinander kombinieren. Weitere mögliche Ausgestaltungen, Weiterbildungen und Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich der Ausführungsbeispiele beschriebenen Merkmalen der Erfindung. Insbesondere wird dabei der Fachmann auch Einzelaspekte als Verbesserungen oder Ergänzungen zu der jeweiligen Grundform der vorliegenden Erfindung hinzufügen.The above embodiments and developments can, if appropriate, combine with each other as desired. Further possible refinements, developments and implementations of the invention also include combinations of features of the invention which have not been explicitly mentioned above or described below with regard to the exemplary embodiments. In particular, the person skilled in the art will also add individual aspects as improvements or additions to the respective basic form of the present invention.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand der in den schematischen Figuren der Zeichnungen angegebenen Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen dabei:The present invention will be explained in more detail with reference to the exemplary embodiments indicated in the schematic figures of the drawings. It shows:

1 ein Blockschaltbild einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Mikrospiegelvorrichtung; 1 a block diagram of an embodiment of a micromirror device according to the invention;

2 ein Blockschaltbild einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Mikrospiegelarrays; 2 a block diagram of an embodiment of a micromirror array according to the invention;

3 ein Blockschaltbild einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Projektionseinrichtung; 3 a block diagram of an embodiment of a projection device according to the invention;

4 ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Gelenkanordnung; 4 a block diagram of a hinge assembly according to the invention;

5 eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Mikrospiegelvorrichtung; und 5 a schematic representation of another embodiment of a micromirror device according to the invention; and

6 eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Mikrospiegelvorrichtung. 6 a schematic representation of another embodiment of a micromirror device according to the invention.

In allen Figuren sind gleiche bzw. funktionsgleiche Elemente und Vorrichtungen – sofern nichts Anderes angegeben ist – mit denselben Bezugszeichen versehen worden.In all figures, the same or functionally identical elements and devices - unless otherwise stated - have been given the same reference numerals.

Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention

1 zeigt ein Blockschaltbild einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Mikrospiegelvorrichtung 1-1. 1 shows a block diagram of an embodiment of a micromirror device according to the invention 1-1 ,

Die Mikrospiegelvorrichtung 1-1 der 1 weist einen Substratstapel 5 auf. Dabei deutet der Substratstapel 5 lediglich darauf hin, dass einzelne Substrate 6–8 übereinander angeordnet sind. Die Substrate 6–8 müssen dabei nicht direkt aufeinanderliegen oder direkt miteinander gekoppelt sein.The micromirror device 1-1 of the 1 has a substrate stack 5 on. The substrate stack indicates 5 just point out that individual substrates 6 - 8th are arranged one above the other. The substrates 6 - 8th do not have to lie directly on top of each other or be directly coupled with each other.

In 1 weist der Substratstapel 5 ein erstes Substrat 6 auf, welches in einer ersten Ebene 10 liegt. Ferner weist der Substratstapel 5 ein zweites Substrat 7 auf, welches in einer zweiten Ebene 11 liegt. Schließlich weist der Substratstapel 5 ein drittes Substrat 8 auf, welches in einer dritten Ebene 12 liegt.In 1 has the substrate stack 5 a first substrate 6 on which is in a first level 10 lies. Furthermore, the substrate stack 5 a second substrate 7 on which in a second level 11 lies. Finally, the substrate stack has 5 a third substrate 8th on which is in a third level 12 lies.

Die Ebenen 10–12 der 1 sind übereinander und parallel zueinander angeordnet. In weiteren Ausführungsformen können die Ebenen 10–12 aber auch anders angeordnet sein. Beispielsweise können die Ebenen 10–12 auch schief zueinander angeordnet sein, so dass diese sich schneiden.The levels 10 - 12 of the 1 are arranged one above the other and parallel to each other. In other embodiments, the levels 10 - 12 but be arranged differently. For example, the levels 10 - 12 also be arranged crooked to each other so that they intersect.

Das erste Substrat 6 und das zweite Substrat 7 sind mittels einer ersten Gelenkeinrichtung 13 miteinander verbunden, die zwischen den zwei Substraten 6 und 7 angeordnet ist. Eine erste Gelenkachse 14, die angibt, um welche Achse sich die erste Gelenkeinrichtung 13 drehen kann, ist in der Mitte der ersten Gelenkanordnung 13 horizontal eingezeichnet.The first substrate 6 and the second substrate 7 are by means of a first hinge device 13 interconnected, between the two substrates 6 and 7 is arranged. A first joint axis 14 indicating the axis about which the first articulation device 13 can rotate is in the middle of the first joint arrangement 13 drawn horizontally.

Das zweite Substrat 7 und das dritte Substrat 8 sind mittels einer zweiten Gelenkeinrichtung 15 miteinander verbunden, die zwischen den zwei Substraten 7 und 8 angeordnet ist. Eine zweite Gelenkachse 16, die angibt, um welche Achse sich die zweite Gelenkeinrichtung 13 drehen kann, ist in der Mitte der zweiten Gelenkanordnung 15 dargestellt. Die zweite Gelenkachse 16 ist, entsprechend der mathematischen Darstellung von Vektoren, als Kreis mit einem Kreuz dargestellt, was bedeutet, dass diese sich in die Tiefe, also in die 1 hinein erstreckt.The second substrate 7 and the third substrate 8th are by means of a second hinge device 15 interconnected, between the two substrates 7 and 8th is arranged. A second hinge axis 16 , which indicates around which axis the second articulation device 13 is in the middle of the second hinge assembly 15 shown. The second hinge axis 16 is, according to the mathematical representation of vectors, represented as a circle with a cross, which means that these are in the depth, ie in the 1 extends into it.

Die erste Gelenkachse 14 und die zweite Gelenkachse 16 der 1 sind somit um 90° zueinander verdreht und liegen jeweils in parallelen Ebenen, die übereinander liegen.The first joint axis 14 and the second hinge axis 16 of the 1 are thus rotated by 90 ° to each other and are each in parallel planes that are superimposed.

In weiteren Ausführungsformen sind andere Winkel der ersten Gelenkachse 14 zu der zweiten Gelenkachse 16 ebenfalls möglich. Ferner können die Ebenen, in welchen die Achsen liegen, nicht-parallel zueinander angeordnet sein.In other embodiments, other angles are the first hinge axis 14 to the second hinge axis 16 also possible. Further, the planes in which the axes are located may be arranged non-parallel to each other.

Mögliche Ausführungsformen der Gelenkanordnungen 13 und 15 sind eine Biegefederanordnung, eine Hubkolbenanordnung oder eine kardanische Aufhängung. Eine mögliche Ausführungsform der ersten Gelenkanordnung 13 und der zweiten Gelenkanordnung 15 wird in 4 im Detail erläutert.Possible embodiments of the joint arrangements 13 and 15 are a spiral spring arrangement, a reciprocating arrangement or a cardan suspension. A possible embodiment of the first joint arrangement 13 and the second hinge assembly 15 is in 4 explained in detail.

2 zeigt ein Blockschaltbild einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Mikrospiegelarrays 2. 2 shows a block diagram of an embodiment of a micromirror array according to the invention 2 ,

Das Mikrospiegelarray 2 weist eine Vielzahl von Mikrospiegelvorrichtungen 1-2–1-n auf, die auf einem vierten Substrat 21 angeordnet sind. Dabei sind die Mikrospiegelvorrichtungen 1-2–1-n in Reihen und Spalten angeordnet, so dass sich eine quadratische Anordnung der Mikrospiegelvorrichtungen 1-2–1-n ergibt. In weiteren Ausführungsformen sind auch andere Anordnungen der Mikrospiegelvorrichtungen 1-2–1-n möglich. Die quadratische Anordnung ist lediglich beispielhaft gezeigt.The micromirror array 2 includes a variety of micromirror devices 1-2 - 1-n on that on a fourth substrate 21 are arranged. The micro-mirror devices are 1-2 - 1-n arranged in rows and columns, so that a square arrangement of the micromirror devices 1-2 - 1-n results. In other embodiments, other arrangements of the micromirror devices are also contemplated 1-2 - 1-n possible. The square arrangement is shown by way of example only.

Das vierte Substrat 21 kann in einer Ausführungsform ein einzelnes Substrat 21 sein, auf welchem jeweils der Substratstapel 5 der einzelnen Mikrospiegelvorrichtungen 1-2–1-n befestigt, z.B. geklebt wird. Alternativ kann das vierte Substrat 21 aber auch jeweils das unterste Substrat der Substratstapel 5, z.B. das dritte Substrat 8, ersetzen. Die zweite Gelenkeinrichtung 15 ist dann jeweils zwischen dem vierten Substrat 21 und dem zweiten Substrat 7 angeordnet. Dies hat den Vorteil, dass mit einem geeigneten Verfahren das gesamte Mikrospiegelarray 2 aus einem Block gefertigt werden kann und die einzelnen Mikrospiegelvorrichtungen 1-2–1-n sich nicht von dem vierten Substrat 21 lösen können.The fourth substrate 21 In one embodiment, a single substrate 21 be on which each of the substrate stack 5 the individual micromirror devices 1-2 - 1-n attached, eg glued. Alternatively, the fourth substrate 21 but also in each case the lowest substrate of the substrate stack 5 , eg the third substrate 8th , replace. The second joint device 15 is then in each case between the fourth substrate 21 and the second substrate 7 arranged. This has the advantage that with a suitable method the entire micromirror array 2 can be made of a block and the individual micromirror devices 1-2 - 1-n not from the fourth substrate 21 to be able to solve.

3 zeigt ein Blockschaltbild einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Projektionseinrichtung 3. 3 shows a block diagram of an embodiment of a projection device according to the invention 3 ,

Die Projektionseinrichtung 3 kann z.B. ein Videoprojektor zur Projektion von Filmen oder Bildern an eine Leinwand sein. Die Projektionseinrichtung 3 kann aber auch eine Projektionseinrichtung sein, die z.B. in einem HUD-Display in einem Fahrzeug eingesetzt wird. Weitere Ausführungen sind ebenfalls möglich.The projection device 3 For example, a video projector can be used to project movies or pictures onto a screen. The projection device 3 but can also be a projection device, which is used for example in a HUD display in a vehicle. Other versions are also possible.

Die Projektionseinrichtung 3 weist eine Lichtquelle 25 auf, die z.B. eine herkömmliche Lampe, eine LED-Lampe, eine Laserlichtquelle oder dergleichen sein kann. Die Lichtquelle 25 ist derart angeordnet, dass diese ein Mikrospiegelarray 2 der Projektionseinrichtung 3 anstrahlt (in 3 durch gestrichelte Linien dargestellt). Die einzelnen Mikrospiegelvorrichtungen 1-2–1-n des Spiegelarrays 2 spiegeln das Licht in Richtung z.B. einer Leinwand oder dergleichen (in 3 nicht separat dargestellt).The projection device 3 has a light source 25 which may be, for example, a conventional lamp, an LED lamp, a laser light source, or the like. The light source 25 is arranged such that it is a micromirror array 2 the projection device 3 illuminates (in 3 shown by dashed lines). The individual micromirror devices 1-2 - 1-n of the mirror array 2 reflect the light towards eg a screen or the like (in 3 not shown separately).

Die Projektionseinrichtung 3 weist ferner eine Steuereinrichtung 26 auf, die das Mikrospiegelarray 2 bzw. die Mikrospiegelvorrichtungen 1-2–1-n ansteuert. Dazu kann die Steuereinrichtung 26 je nach Ausführungsform des Antriebs 20-1–20-3, welcher die jeweiligen Gelenkanordnungen 13, 15 antreibt, z.B. eine oder mehrere Steuerspannungen bereitstellen, die die Ausrichtung der einzelnen Mikrospiegelvorrichtungen 1-2–1-n steuern. Die Steuereinrichtung 26 kann in einer Ausführungsform auch dazu ausgebildet sein, die Lichtquelle anzusteuern. Ferner kann die Steuereinrichtung 26 auch eine Schnittstelle aufweisen, über welche die Steuereinrichtung z.B. Bilddaten empfangen kann. Diese Schnittstelle kann z.B. eine HDMI-Schnittstelle, eine DVI-Schnittstelle oder dergleichen sein. Diese Schnittstelle kann aber auch eine Netzwerkschnittstelle oder dergleichen sein.The projection device 3 also has a control device 26 on top of that micromirror array 2 or the micromirror devices 1-2 - 1-n controls. For this purpose, the control device 26 depending on the embodiment of the drive 20-1 - 20-3 which the respective joint arrangements 13 . 15 For example, one or more control voltages may be provided which control the alignment of the individual micromirror devices 1-2 - 1-n Taxes. The control device 26 In one embodiment, it can also be designed to control the light source. Furthermore, the control device 26 also have an interface over which the control device can receive, for example, image data. This interface can be, for example, an HDMI interface, a DVI interface or the like. This interface can also be a network interface or the like.

4 zeigt ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Gelenkanordnung 13. In 4 ist lediglich Beispielhaft für alle erfindungsgemäßen Gelenkanordnungen 13, 15 die erste Gelenkanordnung 13 zwischen dem ersten Substrat 6 und dem zweiten Substrat 7 dargestellt. Dabei ist die Gelenkanordnung 13 in einer Seitenansicht und einer Schnittansicht durch die Mitte der Gelenkanordnung 13 dargestellt. 4 shows a block diagram of a hinge assembly according to the invention 13 , In 4 is merely exemplary of all joint arrangements according to the invention 13 . 15 the first joint arrangement 13 between the first substrate 6 and the second substrate 7 shown. Here is the joint arrangement 13 in a side view and a Section through the center of the hinge assembly 13 shown.

Die Gelenkanordnung 13 ist als sog. Biegefedergelenkanordnung 13 ausgebildet. Eine Biegefedergelenkanordnung 13 weist dabei mindestens eine Feder 18-1–18-5 auf, der eine Kipp- oder Drehachse zwischen jeweils zwei der Substrate 6–8 definiert. Die Biegefedergelenkanordnung 13 der 4 weist fünf Federn 18-1–18-n auf. Dabei verbinden die Federn 18-1–18-5 mit einer vorgegebenen Länge, Breite und Dicke das erste Substrat 6 und das zweite Substrat 7. Die Federn 18-1–18-5 sind dabei aus einem flexiblen Material hergestellt und können sich um die erste Gelenkachse 14 biegen, die quer durch alle Biegefedern 18-1–18-5 verläuft. Um die Biegebewegung der Federn 18-1–18-5 zu steuern kann ein Antrieb 20-1–20-3 in der Gelenkeinrichtung 13 vorgesehen sein. Eine Ausführungsform eines solchen Antriebs 20-1–20-3 wird in den 5 und 6 im Detail erläutert.The joint arrangement 13 is as so-called. Biegefedergelenkanordnung 13 educated. A bending spring joint arrangement 13 has at least one spring 18-1 - 18-5 on, a tilt or rotation axis between each two of the substrates 6 - 8th Are defined. The bending spring joint arrangement 13 of the 4 has five springs 18-1 - 18-n on. At the same time the springs connect 18-1 - 18-5 with a given length, width and thickness, the first substrate 6 and the second substrate 7 , The feathers 18-1 - 18-5 are made of a flexible material and can be around the first hinge axis 14 bend that across all the spiral springs 18-1 - 18-5 runs. To the bending movement of the springs 18-1 - 18-5 It can drive a drive 20-1 - 20-3 in the joint device 13 be provided. An embodiment of such a drive 20-1 - 20-3 will be in the 5 and 6 explained in detail.

Die Ausführung der einzelnen Federn 18-1–18-5 kann dabei mit beliebigen, an den jeweiligen Anwendungsfall angepassten Querschnitten erfolgen. Die Form des Querschnitts der in 4 dargestellten Federn 18-1–18-5 ist rechteckig. Runde, Ovale oder quadratische Federn 18-1–18-5 sind ebenfalls möglich.The execution of the individual springs 18-1 - 18-5 can be done with any, adapted to the particular application cross sections. The shape of the cross section of in 4 illustrated springs 18-1 - 18-5 is rectangular. Round, oval or square feathers 18-1 - 18-5 are also possible.

Durch die Verwendung von fünf Federn 18-1–18-5 wird eine sehr einfache elektrische Kontaktierung der Antriebe möglich. Mit Hilfe der fünf Federn 18-1–18-5, die in der Ausführungsform der 4 elektrisch voneinander isoliert sind, können z.B. unterschiedliche Potentiale für einen elektrostatischen Antrieb 20-1–20-3 übertragen werden. Dabei können jeweils zwei Potentiale, ein positives und ein negatives, für die Drehung um jede der zwei Gelenkachsen 14, 16 und ein Mittenpotential übertragen werden. By using five springs 18-1 - 18-5 a very simple electrical contacting of the drives is possible. With the help of the five springs 18-1 - 18-5 which in the embodiment of the 4 are electrically isolated from each other, for example, different potentials for an electrostatic drive 20-1 - 20-3 be transmitted. There are two potentials, one positive and one negative, for rotation around each of the two axes of articulation 14 . 16 and a center potential are transmitted.

Die Auslenkung um eine einzelne Feder 18-1–18-5 kann durch folgende Gleichung berechnet werden: Θ(x) = – Mx / EI The deflection around a single spring 18-1 - 18-5 can be calculated by the following equation: Θ (x) = - Mx / EI

Dabei ⌷ ist der Auslenkungswinkel, M das durch den Antrieb 20-1–20-3 erzielte Drehmoment auf den Federendpunkt der jeweiligen Feder 18-1–18-5, x die Höhe der jeweiligen Feder 18-1–18-5, E das Elastizitätsmodul der jeweiligen Feder 18-1–18-5, und I das Flächenträgheitsmoment, wobei sich I berechnet nach I = (d³)·(b/12) und d die Breite der jeweiligen Feder 18-1–18-5 und b die Dicke der jeweiligen Feder 18-1–18-5 darstellt.Here ⌷ is the deflection angle, M that by the drive 20-1 - 20-3 achieved torque on the spring end of each spring 18-1 - 18-5 , x the height of each spring 18-1 - 18-5 E is the modulus of elasticity of the respective spring 18-1 - 18-5 and I the area moment of inertia, where I is calculated as I = (d ³ ) * (b / 12) and d is the width of the respective spring 18-1 - 18-5 and b is the thickness of the respective spring 18-1 - 18-5 represents.

Ferner besteht für den thermischen Widerstand, der vorteilhafterweise minimal ist, folgender Zusammenhang: R_TH = l / λ·A Furthermore, for the thermal resistance, which is advantageously minimal, the following relationship exists: R _TH = 1 / λ · A

Dabei gibt A die Querschnittsfläche der jeweiligen Feder 18-1–18-5, l die Länge der jeweiligen Feder 18-1–18-5 entlang des Wärmeleitpfades und ⌷ die spezifische Wärmeleitfähigkeit an.A is the cross-sectional area of the respective spring 18-1 - 18-5 , l the length of each spring 18-1 - 18-5 along the heat conduction path and ⌷ the specific thermal conductivity.

Als Teil mit der geringsten Querschnittsfläche ist folglich die Feder 18-1–18-5 für die Wärmeleitfähigkeit der Gesamtanordnung der limitierende Faktor. Da die Dicke und die Breite der jeweiligen Feder 18-1–18-5 in die Wärmeleitfähigkeit jeweils einfach eingehen und die Breite der jeweiligen Feder 18-1–18-5 mit der dritten Potenz in die Auslenkung eingeht, kann das Verhältnis von Auslenkungssteifigkeit zu thermischem Widerstand durch geeignete Wahl des Verhältnisses von Breite zu Dicke der jeweiligen Feder 18-1–18-5 eingestellt werden.As a part with the smallest cross-sectional area is therefore the spring 18-1 - 18-5 for the thermal conductivity of the overall arrangement of the limiting factor. Because the thickness and width of each spring 18-1 - 18-5 in the heat conductivity in each case simply enter and the width of the respective spring 18-1 - 18-5 with the third power in the deflection, the ratio of Auslenkungssteifigkeit to thermal resistance by suitable choice of the ratio of width to thickness of the respective spring 18-1 - 18-5 be set.

5 zeigt ein Blockschaltbild einer weiteren Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Mikrospiegelvorrichtung 1-x. 5 shows a block diagram of another embodiment of a micromirror device according to the invention 1-x ,

Die Mikrospiegelvorrichtung 1-x der 5 weist einen Substratstapel 5 mit drei Substraten 6–8 auf. Die Substrate 6–8 des Substratstapels 5 sind in 5 rechteckig ausgebildet. In anderen Ausführungsformen sind weitere Formen der Substrate 6–8 möglich.The micromirror device 1-x of the 5 has a substrate stack 5 with three substrates 6 - 8th on. The substrates 6 - 8th of the substrate stack 5 are in 5 rectangular. In other embodiments, other forms of the substrates are 6 - 8th possible.

Das erste Substrat 6 ist über Federn 18-6 und 18-7 mit dem zweiten Substrat 7 gekoppelt. Dabei bilden die Federn 18-6 und 18-7 die erste Gelenkeinrichtung 13 (nicht separat eingezeichnet). Das zweite Substrat 7 ist ebenfalls über eine als Biegefedergelenkeinrichtung 15 ausgebildete zweite Gelenkeinrichtung 15 mit dem dritten Substrat 8 gekoppelt. Dies ist auf Grund der Perspektive und der Verkippung der einzelnen Substrate 6–8 zueinander in 5 nicht zu erkennen.The first substrate 6 is about springs 18-6 and 18-7 with the second substrate 7 coupled. The springs form 18-6 and 18-7 the first joint device 13 (not shown separately). The second substrate 7 is also about as a bending spring joint device 15 trained second joint device 15 with the third substrate 8th coupled. This is due to the perspective and the tilt of the individual substrates 6 - 8th to each other in 5 not recognizable.

In 5 sind ferner als Kammantriebe 20-1–20-3 ausgebildete elektrostatische Antriebe 20-1–20-3 für die Verkippung der einzelnen Substrate 6–8 zueinander dargestellt. So weist das erste Substrat 6, welches das oberste Substrat des Substratstapels 5 ist, jeweils eine Kammstruktur an zwei sich gegenüberliegenden Seiten auf. Passend zu den Kammstrukturen des ersten Substrats 6 weist das zweite Substrat 7 jeweils Ausnehmungen auf, in welche die Kammzähne der Kammstrukturen des ersten Substrats 6 eingreifen.In 5 are also called comb drives 20-1 - 20-3 trained electrostatic drives 20-1 - 20-3 for the tilting of the individual substrates 6 - 8th shown to each other. This is the way the first substrate points 6 which is the uppermost substrate of the substrate stack 5 is, in each case a comb structure on two opposite sides. Fits the comb structures of the first substrate 6 has the second substrate 7 each recesses into which the comb teeth of the comb structures of the first substrate 6 intervention.

Das zweite Substrat 7 weist ferner an denjenigen zwei Seiten, die nicht zu den Kammantrieben 20-2, 20-3 zwischen dem ersten Substrat 6 und dem zweiten Substrat 7 gehören, weitere Ausnehmungen auf, die jeweils zu einem Kammantrieb 20-1 zwischen dem zweiten Substrat 7 und dem dritten Substrat 8 gehören. Entsprechend weist das dritte Substrat 8 an den entsprechenden Seiten Kammstrukturen auf.The second substrate 7 also points to those two sides that are not among the comb drives 20-2 . 20-3 between the first substrate 6 and the second substrate 7 belong, further recesses, each to a comb drive 20-1 between the second substrate 7 and the third substrate 8th belong. Accordingly, the third substrate 8th on the corresponding sides on comb structures.

Auf Grund der Perspektive der 5 ist lediglich ein kleiner Teil des Kammantriebs 20-3 zwischen dem ersten Substrat 6 und dem zweiten Substrat 7 zu erkennen. Ferner ist der hintere Kammantrieb zwischen dem zweiten Substrat 7 und dem dritten Substrat 8 nicht zu sehen. Diese zwei Kammantriebe können aber genauso, wie die jeweils vollständig sichtbaren Kammantriebe 20-2, 20-3 ausgebildet sein.Due to the perspective of the 5 is only a small part of the comb drive 20-3 between the first substrate 6 and the second substrate 7 to recognize. Further, the rear comb drive is between the second substrate 7 and the third substrate 8th not to be seen. These two comb drives can just as well as the respectively completely visible comb drive 20-2 . 20-3 be educated.

In weiteren Ausführungsformen kann die Anordnung der Kammstrukturen und der Ausnehmungen variiert werden. Beispielsweise können die Kammstrukturen an dem zweiten Substrat 7 angeordnet sein und das erste Substrat 6 sowie das dritte Substrat 8 können die entsprechenden Ausnehmungen aufweisen. Alternativ kann auch eine Mischung aus Kammstrukturen und Ausnehmungen auf dem zweiten Substrat 7 angeordnet sein.In further embodiments, the arrangement of the comb structures and the recesses may be varied. For example, the comb structures on the second substrate 7 be arranged and the first substrate 6 as well as the third substrate 8th may have the corresponding recesses. Alternatively, a mixture of comb structures and recesses on the second substrate 7 be arranged.

Zur Ansteuerung der Kammantriebe 20-1–20-3 können die einzelnen Kammstrukturen und die entsprechenden Ausnehmungen mit einer elektrischen Spannung beaufschlagt werden. Auf Grund einer solchen Steuerspannung ergibt sich zwischen den Kammstrukturen und den Ausnehmungen eine elektrostatische Kraft, die ein Drehmoment auf die Federn der entsprechenden Gelenkeinrichtung 13, 15 und damit eine Verkippung des jeweiligen Substrats 6–8 bewirkt.For controlling the comb drives 20-1 - 20-3 The individual comb structures and the corresponding recesses can be subjected to an electrical voltage. Due to such a control voltage results between the comb structures and the recesses, an electrostatic force, the torque on the springs of the corresponding hinge device 13 . 15 and thus a tilt of the respective substrate 6 - 8th causes.

6 zeigt ein Blockschaltbild einer weiteren Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Mikrospiegelvorrichtung 1-x. 6 shows a block diagram of another embodiment of a micromirror device according to the invention 1-x ,

Die Mikrospiegelvorrichtung 1-x der 6 basiert auf der Mikrospiegelvorrichtung 1-x der 5 und stellt diese in einer Seitenansicht dar. Im Gegensatz zu der Mikrospiegelvorrichtung 1-x der 5 weist die Mikrospiegelvorrichtung 1-x der 6 ferner eine Spiegeleinrichtung 17 auf, die über dem ersten Substrat 6 angeordnet und an diesem befestigt ist.The micromirror device 1-x of the 6 based on the micromirror device 1-x of the 5 and illustrates these in a side view. In contrast to the micromirror device 1-x of the 5 has the micromirror device 1-x of the 6 Furthermore, a mirror device 17 on top of the first substrate 6 arranged and attached to this.

Die Mikrospiegelvorrichtung 1-x ist derart ausgebildet, dass die zwei Antriebe 20-2 und 20-3 des ersten Substrats 6 und des zweiten Substrats 7 jeweils rechts und links an dem ersten Substrat 6 und dem zweiten Substrat 7 angeordnet sind. The micromirror device 1-x is designed such that the two drives 20-2 and 20-3 of the first substrate 6 and the second substrate 7 each to the right and left of the first substrate 6 and the second substrate 7 are arranged.

Folglich ist der um 90° zu den Antrieben 20-2 und 20-3 versetzte Antrieb 20-1 zwischen dem zweiten Substrat 7 und dem dritten Substrat 8 von vorne zu sehen.Consequently, it is 90 ° to the drives 20-2 and 20-3 staggered drive 20-1 between the second substrate 7 and the third substrate 8th to be seen from the front.

Deutlich zu erkennen sind in 6 die Kammstrukturen in dem zweiten Substrat 7 und die entsprechenden Ausnehmungen in dem dritten Substrat 8 des elektrostatischen Kammantriebs 20-1. Die elektrostatischen Kammantriebe 20-2 und 20-3 sind analog zu dem Kammantrieb 20-1 aufgebaut.Clearly visible in 6 the comb structures in the second substrate 7 and the corresponding recesses in the third substrate 8th of the electrostatic comb drive 20-1 , The electrostatic comb drives 20-2 and 20-3 are analogous to the comb drive 20-1 built up.

Zwischen dem ersten Substrat 6 und dem zweiten Substrat 7 ist die erste Gelenkeinrichtung 13 angeordnet, die als Biegefedergelenkeinrichtung 13 ausgebildet ist. Die Gelenkeinrichtung zwischen dem zweiten Substrat 7 und dem dritten Substrat 8 ist durch den elektrostatischen Kammantrieb 20-1 verdeckt.Between the first substrate 6 and the second substrate 7 is the first joint device 13 arranged as a bending spring hinge device 13 is trained. The hinge device between the second substrate 7 and the third substrate 8th is through the electrostatic comb drive 20-1 covered.

In weiteren Ausführungsformen können andere Gelenkeinrichtungen, z.B. Hubkolbenanordnungen oder kardanische Aufhängungen eingesetzt werden. Ferner können auch andere Antriebe 20-1–20-3 eingesetzt werden. Z.B. können magnetische Antriebe oder piezoelektrische Antriebe eingesetzt werden.In other embodiments, other hinge devices, such as reciprocating arrangements or gimbals can be used. Furthermore, other drives can 20-1 - 20-3 be used. For example, magnetic drives or piezoelectric drives can be used.

Obwohl die vorliegende Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele vorstehend beschrieben wurde, ist sie darauf nicht beschränkt, sondern auf vielfältige Art und Weise modifizierbar. Insbesondere lässt sich die Erfindung in mannigfaltiger Weise verändern oder modifizieren, ohne vom Kern der Erfindung abzuweichen.Although the present invention has been described above with reference to preferred embodiments, it is not limited thereto, but modifiable in a variety of ways. In particular, the invention can be varied or modified in many ways without deviating from the gist of the invention.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

US 6259548 B1 [0006]

Claims

Micromirror device ( 1-1 - 1-n ), with a substrate stack ( 5 ) with a first substrate ( 6 ), which in a non-tilted state in a first level ( 10 ), a second substrate ( 7 ), which in a non-tilted state in a second plane ( 11 ) and a third substrate ( 8th ), which in a non-tilted state in a third level ( 12 ) is arranged; with a first joint device ( 13 ), which between the first substrate ( 6 ) and the second substrate ( 7 ) and is adapted to the first substrate ( 6 ) with respect to the second substrate ( 7 ) about a first hinge axis ( 14 ) to tilt; and with a second joint device ( 15 ), which between the second substrate ( 7 ) and the third substrate ( 8th ) is arranged and adapted to the second substrate ( 7 ) relative to the third substrate ( 8th ) about a second hinge axis ( 16 ) to tilt.

Micromirror device according to claim 1, wherein the uppermost substrate of the substrate stack ( 5 ) or the lowest substrate of the substrate stack ( 5 ) is designed as a mirror.

Micromirror device according to claim 1, wherein a mirror device ( 17 ) on the uppermost substrate of the substrate stack ( 5 ) or on the lowest substrate of the substrate stack ( 5 ) is arranged.

Micromirror device according to one of the preceding claims, wherein the first plane ( 10 ) and / or the second level ( 11 ) and / or the third level ( 12 ) are arranged parallel to each other and / or one above the other; and wherein the first hinge axis ( 14 ) and / or the second hinge axis ( 16 ) parallel to at least one of the levels ( 10 . 11 . 12 ) are arranged; and wherein the first hinge axis ( 14 ) and the second hinge axis ( 16 ) are arranged rotated by a predetermined angle, in particular an angle of 90 ° to each other.

Micro-mirror device according to one of the preceding claims, wherein the first joint device ( 13 ) and / or the second hinge device ( 15 ) as a spiral spring arrangement with at least one spring ( 18-1 - 18-n ) are formed.

Micromirror device according to claim 5, wherein the spiral spring arrangement comprises at least two mutually electrically isolated and / or electrically conductive springs ( 18-1 - 18-n ) having.

Micromirror device according to one of Claims 5 and 6, the cross-sectional area ( 19 ) of the at least one spring ( 18-1 - 18-n ) is designed such that it can conduct a predetermined amount of heat.

Micro-mirror device according to one of the preceding claims, wherein the first joint device ( 13 ) and / or the second hinge device ( 15 ) are designed as a reciprocating piston assembly or as a gimbal suspension.

Micromirror device according to one of the preceding claims, having an electrostatic drive ( 20-1 - 20-3 ), in particular one on at least one of the substrates ( 6 . 7 . 8th ) arranged electrostatic comb drive.

Micro-mirror device according to one of the preceding claims, with at least one magnetic drive and / or a piezoelectric drive.

Micromirror array ( 2 ), with a plurality of micromirror devices ( 1-1 - 1-n ) according to one of the preceding claims.

Micromirror array according to claim 11, comprising a fourth substrate ( 21 ); wherein in each case the uppermost substrate of the substrate stack ( 5 ) of the micromirror devices ( 1-1 - 1-n ) or the lowest substrate of the substrate stack ( 5 ) of the micromirror devices ( 1-1 - 1-n ) in the fourth substrate ( 21 ) are formed.

Projection device ( 3 ), with at least one light source ( 25 ); with at least one micromirror array ( 2 ) according to any one of claims 11 and 12; and with a control device ( 26 ), which is adapted to the micromirror array ( 2 ) head for.