Тонкопленочная матрица управляемых зеркал для оптической проекционной системы и способ ее изготовления

 

Изобретение относится к проекционной технике. Технический результат состоит в повышении качества изображения, проецируемого на экран. Описаны тонкопленочная матрица управляемых зеркал для оптической проекционной системы и способ ее изготовления. Тонкопленочная матрица управляемых зеркал содержит подложку с электрической разводкой и соединительным выводом, привод и отражающий элемент. Привод содержит поддерживающий слой, нижний электрод, активный слой и верхний электрод. Поддерживающий слой имеет первую часть, присоединенную к нижней стороне нижнего электрода, и вторую часть, оставленную открытой вне нижнего электрода. Отражающий элемент сформирован на второй части поддерживающего слоя. Поддерживающий слой наклоняется с помощью привода. Тонкопленочная матрица управляемых зеркал имеет повышенную световую отдачу при отражении света отражающим элементом за счет минимизации площади привода и максимизации площади отражающего элемента. 3 с. и 12 з.п. ф-лы, 23 ил.

Настоящее изобретение относится к тонкопленочной матрице управляемых зеркал для оптической проекционной системы и способу ее изготовления и касается, в частности, тонкопленочной матрицы управляемых зеркал для оптической проекционной системы, имеющей приводы, которые наклоняются на заданный угол, и отражающие элементы для отражения падающего света, которые формируются отдельно от приводов, чтобы увеличить световую отдачу путем минимизации площади привода и максимизации площади отражающего элемента, благодаря чему повышается качество и контрастность проецируемого на экран изображения. Изобретение также касается способа изготовления этой матрицы.

Модуляторы света делятся на две группы в зависимости от их оптической системы. К первой относятся прямые модуляторы света, такие как электронно-лучевая трубка, а ко второй - модуляторы пропускаемого света, такие как жидкокристаллический дисплей. Электронно-лучевая трубка создает на экране изображения превосходного качества, но ее вес, объем и стоимость изготовления возрастают по мере увеличения размеров экрана. Жидкокристаллический дисплей имеет простую оптическую структуру, поэтому его вес и объем меньше, чем у электронно-лучевой трубки. Однако из-за поляризации света жидкокристаллический дисплей имеет плохую световую отдачу - ниже 1 - 2%. Существуют также некоторые проблемы, связанные с жидкокристаллическими материалами такого дисплея, например инерционность отклика и перегрев.

Для решения этих проблем были разработаны цифровые микрозеркальные дисплеи и матрицы управляемых зеркал. В настоящее время цифровые микрозеркальные дисплеи имеют световую отдачу приблизительно 5%, а матрицы управляемых зеркал - свыше 10%. Матрица управляемых зеркал увеличивает контрастность изображения на экране, так что оно становится лучше видимым и более ярким. Матрица управляемых зеркал не подвергается воздействию и не воздействует на поляризацию света и поэтому она более эффективна, чем жидкокристаллический дисплей или цифровой микрозеркальный дисплей.

На фиг. 1 показана принципиальная схема системы видеопроекции с обычной матрицей управляемых зеркал, которая описана в патенте США 5 126 836. Как показано на фиг.1, луч падающего света от источника 1 света проходит через первую щель 3 и первую линзу 5 и разделяется на красный, зеленый и синий лучи согласно системе цветового представления "красный-зеленый-синий" (RGB). После разделения красный, зеленый и синий лучи отражаются соответственно первым, вторым и третьим зеркалами 7, 9 и 11; отраженные лучи падают соответственно на приборы 13, 15 и 17 с матрицами управляемых зеркал, соответствующими зеркалам 7, 9 и 11. Приборы 13, 15 и 17 с матрицами управляемых зеркал наклоняют установленные в них зеркала так, что падающий свет отражается этими зеркалами. В этом случае зеркала, установленные в приборах 13, 15 и 17, наклоняются в соответствии с деформацией активных слоев, сформированных под зеркалами. Свет, отраженный приборами 13, 15 и 17 с матрицами управляемых зеркал, проходит через вторую линзу 19 и вторую щель 21 и посредством проекционной линзы 23 формирует изображение на экране (не показан).

В большинстве случаев в качестве материала активного слоя используется ZnO. Однако цирконат-титанат свинца (Р₂Т: Pb (Zr, Ti) О₃) имеет лучшие пьезоэлектрические свойства, чем ZnO. Цирконат-титанат свинца - это полностью твердый раствор цирконата свинца (PbZiО₃) и титаната свинца (PbTiО₃). Кубическая структура цирконат-титанат свинца существует в параэлектрической фазе при высокой температуре. Ромбическая структура цирконат-титанат свинца существует в антисегнетоэлектрической фазе, ромбоэдрическая структура цирконат-титанат свинца существует в сегнетоэлектрической фазе и тетрагональная структура цирконат-титанат свинца существует в сегнетоэлектрической фазе в соответствии с соотношением Zr и Ti в соединении при комнатной температуре. Морфотропная граница раздела фаз для тетрагональной фазы и ромбоэдрической фазы соответствует композиции, которая содержит Zr и Ti в соотношении 1:1. Цирконат-титанат свинца имеет максимальные диэлектрические свойства и максимальные пьезоэлектрические свойства в районе морфотропной границы раздела фаз. Морфотропная граница раздела фаз существует в широкой области, в которой сосуществуют тетрагональная фаза и ромбоэдрическая фаза, но отсутствует при определенном составе композиции. Исследователи расходятся во мнении относительно состава области сосуществования фаз цирконат-титаната свинца. Различные теории, такие как термодинамическая стабильность, флуктуации композиции и внутренние напряжения, были предложены в качестве причины для наличия области сосуществования фаз. В настоящее время тонкие пленки цирконат-титаната свинца изготавливаются при помощи различных технологических процессов, таких как нанесение покрытия методом центрифугирования, метод осаждения металлоорганической пленки из паровой фазы и метод распыления.

Матрицы управляемых зеркал в общем делятся на матрицы управляемых зеркал объемного типа и матрицы управляемых зеркал тонкопленочного типа. Матрица управляемых зеркал объемного типа описана в патенте США 5 469 302. В матрице управляемых зеркал объемного типа после того, как керамическая пластина, которая состоит из вставленной в металлические электроды многослойной керамики, смонтирована на активной матрице, имеющей транзисторы, на керамической пластине посредством ее распиливания устанавливается зеркало. Однако матрица управляемых зеркал объемного типа имеет недостатки, заключающиеся в том, что она требует очень точного расчета и изготовления, а также отличается инерционностью отклика активного слоя. Поэтому была разработана тонкопленочная матрица управляемых зеркал, которая изготавливается с использованием полупроводниковой технологии.

Тонкопленочная матрица управляемых зеркал описана в заявке на патент США 08/331 399 под названием "ТОНКОПЛЕНОЧНАЯ МАТРИЦА УПРАВЛЯЕМЫХ ЗЕРКАЛ И СПОСОБ ЕЕ ИЗГОТОВЛЕНИЯ", права на которую принадлежат настоящему заявителю.

На фиг. 2 показан поперечный разрез тонкопленочной матрицы управляемых зеркал. Как показано на фиг.2, тонкопленочная матрица управляемых зеркал содержит активную матрицу 30, приводы 50, сформированные на активной матрице 30, и зеркала 53, установленные на приводах 50. Активная матрица 30 имеет подложку 33, при этом М•N (М и N - целые числа) транзисторов (не показаны) размещены в подложке 33 и М•N (М и N - целые числа) соединительных выводов 35 соответственно сформированы на транзисторах.

Привод 50 содержит поддерживающий элемент 39, сформированный на активной матрице 30, которая включает в себя соединительный вывод 35; второй электрод 41, имеющий первую часть, которая своей нижней поверхностью прикреплена к поддерживающему элементу 39, и вторую часть, сформированную параллельно активной матрице 30; канал 37, сформированный в поддерживающем элементе 39 так, чтобы соединять соединительный вывод 35 со вторым электродом 41; активный слой 43, сформированный на втором электроде 41, и первый электрод 47, сформированный на активном слое 43.

Зеркало 53 установлено на первом электроде 47, чтобы отражать свет, падающий от источника света (не показан).

Ниже будет описан способ изготовления тонкопленочной матрицы управляемых зеркал. Фиг.3А-3С поясняет этапы изготовления тонкопленочной матрицы управляемых зеркал. На фиг.3А-3С одинаковые цифровые обозначения используются для тех же самых элементов, что и на фиг.2.

Как показано на фиг.3А, сначала подготавливается активная матрица 30, содержащая подложку 33, в которой сформировано •N транзисторов (не показаны) и М•N соединительных выводов 35, сформированных соответственно на этих транзисторах. Затем после того, как на активной матрице 30 будет сформирован временный слой 55, в этом слое 55 формируется топологический рисунок, чтобы открыть ту часть активной матрицы 30, где формируется соединительный вывод 35. Временный слой 55 может быть удален обработкой химикалиями или травлением.

Как показано на фиг.3В, поддерживающий элемент 39 формируется на открытой части активной матрицы 30 методом распыления или химического осаждения из паровой фазы. Затем после того, как в поддерживающем элементе 39 будет сформировано отверстие, в этом элементе 39 формируется соединительная перемычка 37 путем заполнения отверстия электропроводным материалом, например вольфрамом (W). Соединительная перемычка 37 электрически соединяет соединительный вывод 35 со вторым электродом 41, формируемым вслед за этим. Второй электрод 41 формируется на поддерживающем элементе 39 и на временном слое 55 с использованием электропроводного материала, например золота (Аu) или серебра (Аg). Активный слой 43 формируется на втором электроде 41 с использованием пьезоэлектрического материала, например цирконат-титаната свинца (PZT). Первый электрод 47 формируется на активном слое 43 с использованием электропроводного материала, такого как золото (Аu) или серебро (Аg).

Транзистор, установленный в активной матрице 30, преобразует сигнал изображения, который вызывается светом, падающим от источника света, в ток сигнала изображения. Ток сигнала изображения подается на второй электрод 41 через соединительный вывод 35 и соединительную перемычку 37. В то же самое время ток смещения от общей линии (не показана), сформированной на нижней стороне активной матрицы 30, подается на первый электрод 47 так, что между первым и вторым электродами 41 и 47 создается электрическое поле. Активный слой 43, сформированный между первым и вторым электродами 41 и 47, наклоняется при воздействии электрического поля.

Зеркало 53 сформировано на первом электроде 47. Зеркало отражает свет, падающий от источника света.

Как показано на фиг.3С, топологические рисунки зеркала 53, первого электрода 47, активного слоя 43 и второго электрода 41 формируются один за другим так, что образуются М•N пикселов (элементов изображения) заданной формы. После того, как временный слой 55 удаляется травлением, пикселы промываются и высушиваются, чтобы закончить изготовление тонкопленочной матрицы управляемых зеркал.

Однако, если рассматривать площадь вышеописанной тонкопленочной матрицы управляемых зеркал, то отраженное зеркалами количество света меньше, чем количество падающего на матрицу света, так как опорная часть зеркала больше, чем его отражающая часть. То есть, поскольку опорная часть зеркала, которая поддерживает отражающую часть во время наклона зеркала, больше, чем отражающая часть зеркала, которая фактически отражает свет, падающий на тонкопленочную матрицу управляемых зеркал, световая отдача от фактической площади тонкопленочной матрицы управляемых зеркал уменьшается, так что качество изображения, проецируемого на экран этой матрицей, ухудшается. Кроме того, падающий свет рассеивается в области поддерживающей части зеркала, примыкающей к его отражающей части, так как падающий свет в этой области также отражается. Следовательно, качество изображения, проецируемого наэкран тонкопленочной матрицей управляемых зеркал, также ухудшается.

Принимая во внимание проблемы, которые описаны выше, первой целью настоящего изобретения является создание тонкопленочной матрицы управляемых зеркал для оптической проекционной системы, имеющей привод, который наклоняется на заданный угол, и отражающий элемент для отражения падающего света. Указанный элемент сформирован отдельно от привода, чтобы за счет минимизации площади привода и максимизации площади отражающего элемента существенно повысить световую отдачу и таким образом улучшить качество и контрастность изображения, проецируемого на экран.

Кроме того, второй целью настоящего изобретения является создание способа изготовления вышеупомянутой тонкопленочной матрицы управляемых зеркал для оптической проекционной системы.

Для достижения первой цели в настоящем изобретении предлагается тонкопленочная матрица управляемых зеркал для оптической проекционной системы, имеющая подложку, приводы и отражающие элементы. Подложка имеет электрическую разводку и соединительные выводы для приема извне первых сигналов и для их передачи.

Привод содержит нижний электрод для приема первого сигнала; верхний электрод, который соответствует нижнему электроду и служит для приема второго сигнала и создания электрического поля между верхним и нижним электродами; активный слой, сформированный между верхним и нижним электродами и деформируемый под действием электрического поля, а также поддерживающий слой, имеющий первую часть, присоединенную к нижней поверхности нижнего электрода, и вторую часть, оставленную открытой вне нижнего электрода.

Отражающий элемент для отражения света сформирован на второй части поддерживающего слоя.

Привод также имеет сквозную перемычку для подачи первого сигнала от соединительного вывода на нижний электрод. Сквозная перемычка сформирована в металлизированном сквозном отверстии, которое проходит от части активного слоя к соединительному выводу через нижний электрод и поддерживающий слой.

Поддерживающий слой может быть выполнен из жесткого материала, а нижний электрод - из электропроводного металла. Активный слой может быть выполнен из пьезоэлектрического или электрострикционного материала, а верхний электрод - из электропроводного и отражающего металла.

В предпочтительном варианте поддерживающий слой выполнен из нитрида или металла, а нижний электрод выполнен из платины, тантала или платины с танталом. Активный слой может быть выполнен из Pb (Zr, Тi)О₃, (Pb, La) (Zr, Ti)О₃ или Pb (Mg, Nb)О₃, a верхний электрод - из алюминия, платины или серебра.

Нижний электрод, активный слой и верхний электрод имеют каждый П-образную форму, а вторая часть поддерживающего слоя - прямоугольную форму. Нижний электрод меньше, чем первая часть поддерживающего слоя; активный слой меньше, чем нижний электрод; и верхний электрод меньше, чем активный слой. Отражающий элемент также имеет прямоугольную форму.

В предпочтительном варианте отражающий элемент выполнен из отражающего металла, такого как платина, алюминий или серебро.

Для достижения вышеупомянутой второй цели в настоящем изобретении предлагается способ изготовления тонкопленочной матрицы управляемых зеркал, включающий следующие операции: подготовка подложки, имеющей электрическую разводку и соединительный вывод для приема извне первого сигнала и для его передачи; формирование на подложке первого слоя; формирование на первом слое слоя нижнего электрода, второго слоя и слоя верхнего электрода; формирование привода путем формирования в слое верхнего электрода рисунка для формирования верхнего электрода, предназначенного для приема второго сигнала и создания электрического поля; формирования во втором слое рисунка для формирования активного слоя, деформируемого под действием электрического поля; формирования в слое нижнего электрода рисунка для формирования нижнего электрода, предназначенного для приема первого сигнала, и формирования в первом слое рисунка для формирования поддерживающего слоя, имеющего первую часть, присоединенную к нижней поверхности нижнего электрода, и вторую часть, оставленную открытой вне нижнего электрода; формирование сквозного отверстия от части активного слоя до соединительного вывода; формирование сквозной перемычки для передачи первого сигнала на нижний электрод от соединительного вывода, эта сквозная перемычка формируется в металлизированном сквозном отверстии, и формирование на второй части поддерживающего слоя отражающего элемента для отражения света; формирование первого слоя может быть выполнено способом химического осаждения из паровой фазы при низком давлении с использованием нитрида или металла. Формирование слоя нижнего электрода может быть выполнено методом распыления или химического осаждения из паровой фазы с использованием платины, тантала или платины с танталом, а формирование слоя верхнего электрода может быть выполнено методом распыления или химического осаждения с использованием алюминия, платины, тантала или серебра.

Формирование второго слоя может быть выполнено посредством золь-гельного способа, распыления или химического осаждения из паровой фазы с использованием Pb (Zr, Ti)О₃, (Pb, La) (Zr, Тi)О₃ или Pb (Mg, Nb)О₃.

Далее формирование второго слоя включает в себя его отжиг путем быстрого термического отжига и полировку.

Формирование сквозной перемычки может быть выполнено методом распыления или химического осаждения из паровой фазы с использованием электропроводного металла.

Формирование отражающего элемента может быть выполнено методом распыления или химического осаждения из паровой фазы с использованием платины, алюминия или серебра.

В тонкопленочной матрице управляемых зеркал согласно настоящему изобретению первый сигнал подается от контактной площадки корпуса, предназначенного для монтажа с использованием ленточного носителя, на нижний электрод через контактную площадку платы матрицы управляемых зеркал, электрическую разводку, соединительный вывод и сквозную перемычку. В то же самое время второй сигнал подается от контактной площадки корпуса на верхний электрод через контактную площадку платы матрицы управляемых зеркал и общую линию. Таким образом, электрическое поле создается между верхним и нижним электродами. Активный слой, сформированный между верхним и нижним электродами, деформируется под действием электрического поля. Активный слой деформируется в направлении, перпендикулярном к электрическому полю. Привод, имеющий активный слой, приводится в движение в направлении от того места, где помещен поддерживающий слой. То есть привод, имеющий активный слой, приводится в движение по направлению вверх, и поддерживающий слой, присоединенный к нижнему электроду, также приводится в движение по направлению вверх в соответствии с наклоном привода.

Отражающий элемент формируется на центральной части поддерживающего слоя. Отражающий элемент, отражающий падающий свет от источника света, наклоняется приводом. Таким образом отражающий элемент отражает свет на экран так, что на нем формируется изображение.

Следовательно, тонкопленочная матрица управляемых зеркал для оптической проекционной системы согласно настоящему изобретению имеет привод, осуществляющий отклонение на заданный угол, и отражающий элемент для отражения падающего света, который сформирован отдельно от привода, чтобы иметь значительно увеличенную световую отдачу за счет минимизации площади привода и максимизации площади отражающего элемента. Таким образом качество проецируемого на экран изображения значительно повышается.

Вышеупомянутые цели и преимущества настоящего изобретения станут более ясны из подробного описания предпочтительных форм его осуществления, со ссылкой на приложенные чертежи, на которых: фиг.1 представляет собой схематическое изображение системы видеопроекции с обычной матрицей управляемых зеркал;
фиг. 2 представляет собой поперечный разрез, показывающий тонкопленочную матрицу управляемых зеркал для оптической проекционной системы, описанную в предшествующей заявке, права на которую принадлежат заявителю данной заявки.

На фиг.3А - 3С показаны этапы изготовления тонкопленочной матрицы управляемых зеркал для оптической проекционной системы, представленной на фиг.2.

На фиг. 4 показан вид сверху тонкопленочной матрицы управляемых зеркал для оптической проекционной системы согласно первой форме осуществления настоящего изобретения.

На фиг. 5 показан вид в перспективе тонкопленочной матрицы управляемых зеркал для оптической проекционной системы фиг.4.

На фиг.6 показано сечение фиг.5 по линии А₁ - А₂.

Фиг.7-12В поясняют этапы изготовления тонкопленочной матрицы управляемых зеркал для оптической проекционной системы согласно первой форме осуществления настоящего изобретения.

На фиг. 13 показан вид сверху тонкопленочной матрицы управляемых зеркал для оптической проекционной системы согласно второй форме осуществления настоящего изобретения.

На фиг. 14 показан вид в перспективе тонкопленочной матрицы управляемых зеркал для оптической проекционной системы фиг.13.

Фиг.15 представляет собой сечение фиг.14 по линии В₁-В₂.

Фиг. 16 - 20В поясняют этапы изготовления тонкопленочной матрицы управляемых зеркал для оптической проекционной системы согласно второй форме осуществления настоящего изобретения.

На фиг. 21 показан вид сверху тонкопленочной матрицы управляемых зеркал для оптической проекционной системы согласно третьей форме осуществления настоящего изобретения.

На фиг. 22 показан вид в перспективе тонкопленочной матрицы управляемых зеркал для оптической проекционной системы, показанной на фиг.21.

Фиг.23 представляет собой сечение фиг.22 по линии В₁-В₂.

Ниже предпочтительные формы осуществления настоящего изобретения описываются более подробно со ссылкой на приложенные чертежи.

На фиг. 4 показан вид сверху тонкопленочной матрицы управляемых зеркал для оптической проекционной системы согласно первой форме осуществления настоящего изобретения. Фиг. 5 представляет собой вид в перспективе тонкопленочной матрицы управляемых зеркал для оптической проекционной системы на фиг.4, а фиг.6 представляет собой сечение по линии А₁ - А₂ на фиг.5.

Как видно из фиг.4, тонкопленочная матрица управляемых зеркал для оптической проекционной системы согласно данной форме осуществления содержит подложку 100, привод 170, сформированный на подложке 100, и отражающий элемент 160, установленный в центральной части привода 170.

Как показано на фиг.5 и 6, подложка 100, содержащая электрическую разводку (не показана), имеет соединительный вывод 105, сформированный на электрической разводке, пассивирующий слой 110, нанесенный на подложку 100 и на соединительный вывод 105, и предотвращающий травление слой 115, нанесенный на пассивирующий слой 110.

Привод 170 содержит нижний электрод 125; активный слой 130, сформированный на нижнем электроде 125; верхний электрод 140, сформированный на активном слое 130, и поддерживающий слой 120, имеющий первую часть, прикрепленную к нижней поверхности нижнего электрода 125, и вторую часть, открытую вне нижнего электрода 125. Сквозная перемычка 150 сформирована в сквозном отверстии 145, которое проходит от части активного слоя 130 до соединительного вывода 105 через нижний электрод 125.

Нижние стороны обеих боковых частей поддерживающего слоя 120 частично присоединены к подложке 100. Боковые части поддерживающего слоя 120 сформированы параллельными, начиная от присоединенных частей. Центральная часть поддерживающего слоя 120 сформирована между боковыми частями как одно целое с ними. Центральная часть поддерживающего слоя 120 имеет прямоугольную форму. Нижний электрод 125 сформирован на центральной части и на боковых частях поддерживающего слоя 120. Нижний электрод 125 имеет П-образную форму. Активный слой 130 меньше, чем нижний электрод 125, и имеет ту же самую форму, что и у нижнего электрода 125. Верхний электрод 140 меньше, чем активный слой 130, и имеет ту же самую форму, что и у активного слоя 130.

Отражающий элемент 160 для отражения падающего света сформирован на центральной части поддерживающего слоя 120. Отражающий элемент 160 имеет заданную толщину от поверхности поддерживающего слоя 120 до части активного слоя 130. Предпочтительно отражающий элемент 160 имеет прямоугольную форму и является зеркалом.

Ниже будет описан способ изготовления тонкопленочной матрицы управляемых зеркал для оптической проекционной системы согласно данной форме осуществления изобретения.

Фиг.7 - 12В поясняют этапы изготовления тонкопленочной матрицы управляемых зеркал согласно первой форме осуществления настоящего изобретения. На фиг. 7 - 12В одинаковые цифры обозначений используются для тех же самых элементов, что и на фиг.6.

Как показано на фиг.7, пассивирующий слой 110 наносится на подложку 100, имеющую электрическую разводку (не показана) и соединительный вывод 105. Электрическая разводка и соединительный вывод 105 принимают извне первый сигнал, который является сигналом тока изображения, и передают его на нижний электрод 125. Предпочтительно электрическая разводка включает в себя МОП-транзистор (со структурой металл-оксид-полупроводник) для выполнения операции переключения. Соединительный вывод 105 формируется с использованием металла, например вольфрама (W). Соединительный вывод 105 электрически подключается к электрической разводке. Пассивирующий слой 110 формируется с использованием фосфоросиликатного стекла. Пассивирующий слой 110 формируется способом химического осаждения из паровой фазы так, чтобы он имел толщину приблизительно от 0,1 до 1,0 мкм. Пассивирующий слой 110 защищает подложку 100, имеющую электрическую разводку и соединительный вывод 105, во время выполнения последующих операций изготовления.

Предотвращающий травление слой 115 наносится поверх пассивирующего слоя 110 с использованием нитрида так, чтобы этот слой 115 имел толщину приблизительно от 0,1 до 0,2 мкм. Слой 115 формируется способом химического осаждения из паровой фазы при низком давлении. Слой 115 предохраняет пассивирующий слой 110 и подложку 100 во время последующих этапов травления.

Временный слой 117 наносится на предотвращающий травление слой 115 с использованием фосфоросиликатного стекла. Временный слой 117 формируется способом осаждения из паровой фазы при атмосферном давлении так, чтобы он имел толщину приблизительно от 0,5 до 4,0 мкм. В этом случае временный слой 117 получается недостаточно плоским, так как он покрывает верхнюю поверхность подложки 100, имеющей электрическую разводку и соединительный вывод 105. Поэтому выполняется выравнивание поверхности временного слоя 117 путем нанесения центрифугированием слоя стекла или способом химико-механической полировки. Затем в первой части временного слоя 117, под которой сформирован соединительный вывод 105, и во второй части временного слоя 117, которая примыкает к первой части временного слоя 117, формируется рисунок, чтобы с учетом формирования поддерживающего слоя 120 оставить открытыми первую часть предотвращающего травление слоя 115, под которой сформирован соединительный вывод 105, и вторую часть слоя 115, которая примыкает к его первой части.

Как показано на фиг.8, первый слой 119 формируется на первой и второй частях предотвращающего травление слоя 115 и на временном слое 117. Первый слой 119 формируется с использованием жесткого материала, например нитрида или металла. Первый слой 119 формируется способом химического осаждения из паровой фазы при низком давлении так, чтобы он имел толщину приблизительно от 0,1 до 1,0 мкм. В первом слое 119 будет сформирован рисунок, необходимый для формирования поддерживающего слоя 120.

Слой 124 нижнего электрода наносится на первый слой 119. Слой 124 нижнего электрода формируется с использованием электропроводного металла типа платины (Pt), тантала (Та) или платины с танталом (Pt-Ta). Слой 124 нижнего электрода формируется методом распыления или химического осаждения из паровой фазы так, чтобы он имел толщину приблизительно от 0,1 до 1,0 мкм. В слое 124 нижнего электрода будет сформирован рисунок, необходимый для формирования нижнего электрода 125.

Второй слой 129 наносится на слой 124 нижнего электрода. Второй слой 129 формируется с использованием пьезоэлектрического материала типа цирконат-титаната свинца (Pb (Zr, Ti)О₃) или керамики на основе цирконат-титаната свинца - лантана PLZT ((Pb, La) (Zr, Ti)О₃) так, чтобы этот второй слой 129 имел толщину приблизительно от 0,1 до 1,0 мкм. В предпочтительном варианте второй слой 129 имеет толщину 0,4 мкм. Второй слой 129 может также формироваться с использованием электрострикционного материала, такого как PMN (Pb (Mq, Nb) ₃). После того, как второй слой 129 будет сформирован посредством золь-гельного способа, методом распыления или химического осаждения из паровой фазы, он отжигается путем быстрого термического отжига. Затем второй слой 129 полируется. Во втором слое 129 будет сформирован рисунок, необходимый для формирования активного слоя 130.

Слой 139 верхнего электрода наносится на второй слой 129. Слой 139 верхнего электрода формируется с использованием электропроводного и хорошо отражающего свет металла, например алюминия (А1), платины или серебра (Аg). Слой 139 верхнего электрода формируется методом распыления или химического осаждения из паровой фазы так, чтобы он имел толщину приблизительно от 0,1 до 1,0 мкм. В слое 139 верхнего электрода будет сформирован такой рисунок, чтобы образовать верхний электрод 140.

Фиг. 9А поясняет этап изготовления, на котором в слое 139 верхнего электрода, втором слое 129 и слое 124 нижнего электрода сформирован топологический рисунок, а фиг.9В является видом в перспективе части фиг.9А.

Как показано на фиг.9А и фиг.9В, после того, как первый фоторезист (не показан) нанесен на слой 139 верхнего электрода методом центрифугирования, в слое 139 верхнего электрода формируется рисунок, чтобы сформировать верхний электрод 140, с использованием первого фоторезиста как маски для травления. В результате верхний электрод 140 имеет П-образную форму. Второй сигнал, то есть сигнал тока смещения подается на верхний электрод 140 для создания электрического поля между верхним электродом 140 и нижним электродом 125. Второй фоторезист (не показан) наносится на верхний электрод 140 и на второй слой 129 методом центрифугирования после того, как первый фоторезист удаляется травлением. Во втором слое 129 формируется рисунок, чтобы сформировать активный слой 130 с использованием второго фоторезиста как маски для травления. Активный слой 130 имеет П-образную форму и является более широким, чем верхний электрод 140. Третий фоторезист (не показан) наносится на верхний электрод 140, на активный слой 130 и на слой нижнего электрода 124 методом центрифугирования после того, как второй фоторезист удаляется травлением. В слое 124 нижнего электрода формируют рисунок, чтобы сформировать нижний электрод 125, используя третий фоторезист в качестве маски для травления. Нижний электрод 125 имеет П-образную форму и является более широким, чем активный слой 130. Затем третий фоторезист удаляется травлением. Когда первый сигнал подается на нижний электрод 125, а второй сигнал подается на верхний электрод 140, между верхним электродом 140 и нижним электродом 125 создается электрическое поле, которое деформирует активный слой 130.

Фиг. 10А поясняет этап изготовления, на котором сформирована сквозная перемычка 150, а фиг.10В является видом в перспективе части фиг.10А.

Как показано на фиг.10А и 10В, части активного слоя 130, нижний электрод 125, первый слой 119, предотвращающий травление слой 115 и пассивирующий слой 110 подвергаются травлению так, чтобы сформировать сквозное отверстие 145 от части активного слоя 130 к соединительному выводу 105. Сквозная перемычка 150 формируется в сквозном отверстии 145 с использованием электропроводного материала, такого как вольфрам (W), платина, алюминий или титан.

Эта перемычка 150 формируется методом распыления или химического осаждения из паровой фазы так, чтобы она проходила от соединительного вывода 105 к нижнему электроду 125. Сквозная перемычка 150 подключает нижний электрод 125 к соединительному выводу 105. Следовательно, первый сигнал прикладывается к нижнему электроду 125 извне через электрическую разводку, соединительный вывод 105 и сквозную перемычку 150. В то же самое время, если к верхнему электроду 140 прикладывается второй сигнал от общей линии (не показана), между верхним электродом 140 и нижним электродом 125 создается электрическое поле. Активный слой 130, сформированный между верхним электродом 140 и нижним электродом 125, деформируется под действием электрического поля.

Фиг. 11А поясняет этап изготовления, на котором в первом слое 119 сформирован топологический рисунок, а фиг.11В является видом в перспективе части фиг.11А.

Как показано на фиг.11А и 11В, чтобы сформировать поддерживающий слой 120, в первом слое 119 формируют рисунок, используя как маску для травления четвертый фоторезист (не показан) после того, как он нанесен методом центрифугирования на нижний электрод 125 и на сквозное отверстие 145. Поддерживающий слой 120 имеет боковые части и центральную часть. Нижние поверхности боковых частей поддерживающего слоя 120 частично присоединены к подложке 100. Боковые части поддерживающего слоя 120 формируется параллельно предотвращающему травление слою 115 и выше его, начиная от присоединенных частей. Центральная часть поддерживающего слоя 120 формируется между боковыми частями как одно целое с ними. Центральная часть поддерживающего слоя 120 имеет прямоугольную форму. Затем четвертый фоторезист удаляют травлением. Часть временного слоя 117 становится открытой после того, как в первом слое 119 будет сформирован рисунок.

Фиг. 12А поясняет этап изготовления, на котором отражающий элемент 160 сформирован на центральной части поддерживающего слоя 120, а фиг.12В представляет собой вид в перспективе части фиг.12А.

Как показано на фиг.12А и 12В, после того, как на открытую часть временного слоя 117 и на поддерживающий слой 120 методом центрифугирования наносится пятый фоторезист (не показан), в нем формируется рисунок так, чтобы оставить открытой центральную часть поддерживающего слоя 120. Отражающий элемент 160 формируется на центральной части поддерживающего слоя 120 с использованием отражающего свет материала, такого как серебро, платина или алюминий. Отражающий элемент 160 формируется методом распыления или способом химического осаждения из паровой фазы так, чтобы он имел толщину от 0,3 до 2,0 мкм. Отражающий элемент 160 имеет ту же самую форму, что и у центральной части поддерживающего слоя 120, и отражает свет, падающий от источника света (не показан). Впоследствии пятый фоторезист и временный слой 117 удаляют, используя пары фтористоводородной кислоты (HF), и таким образом завершается изготовление привода 170. Когда временный слой 117 удаляется, то там, где он располагался, формируется воздушный зазор 118.

После промывки и высушивания подложки 100, имеющей привод 170, на ее нижней части формируется омический контакт (не показан) с использованием хрома (Сr), никеля (Ni) или золота (Au).Омический контакт формируется методом распыления или термического напыления. Подложка 100 разрезается, чтобы подготовить ее к монтажу в корпус, предназначенный для монтажа с использованием ленточного носителя, для подачи первого сигнала на нижний электрод 125 и подачи второго сигнала на верхний электрод 140. В данном случае подложку 100 прорезают на заданную глубину, чтобы подготовить ее к последующим этапам изготовления. Контактная площадка (не показана) платы тонкопленочной матрицы управляемых зеркал и контактная площадка корпуса (не показана) соединяются и таким образом изготовление модуля тонкопленочной матрицы управляемых зеркал завершается.

Ниже будет описана работа тонкопленочной матрицы управляемых зеркал в оптической проекционной системе согласно первой форме осуществления настоящего изобретения.

В тонкопленочной матрице управляемых зеркал согласно данной форме осуществления изобретения первый сигнал подается от контактной площадки корпуса на нижний электрод 125 через контактную площадку платы матрицы управляемых зеркал, электрическую разводку, соединительный вывод 105 и сквозную перемычку 150. В то же самое время второй сигнал подается от контактной площадки корпуса на верхний электрод 140 через контактную площадку платы матрицы управляемых зеркал и общую линию. Таким образом, между верхним электродом 140 и нижним электродом 125 создается электрическое поле. Активный слой 130, сформированный между верхним электродом 140 и нижним электродом 125, деформируется под действием электрического поля. Активный слой 130 деформируется в направлении, перпендикулярном к электрическому полю. Привод 170, имеющий активный слой 130, приводится в движение в направлении от того места, где помещен поддерживающий слой 120. То есть привод 170, имеющий активный слой 130, приводится в движение вверх, и поддерживающий слой 120, присоединенный к нижнему электроду 125, также приводится в движение вверх в соответствии с отклонением привода 170.

Отражающий элемент 160 сформирован на центральной части поддерживающего слоя 120. Отражающий элемент 160, который отражает свет, падающий от источника света, наклоняется приводом 170. Таким образом отражающий элемент 160 отражает свет на экран так, что на нем формируется изображение.

Вторая форма осуществления изобретения
На фиг. 13 показан вид сверху тонкопленочной матрицы управляемых зеркал для оптической проекционной системы согласно второй форме осуществления настоящего изобретения. Фиг.14 представляет собой вид в перспективе тонкопленочной матрицы управляемых зеркал для оптической проекционной системы на фиг.13, а фиг.15 представляет собой сечение фиг.14 по линии В₁-В₂.

Как показано на фиг.13, тонкопленочная матрица управляемых зеркал согласно данной форме осуществления изобретения имеет подложку 200, привод 280, сформированный на подложке 200, а также отражающий элемент 290, установленный на приводе 280.

Привод 280 содержит первую приводную часть 281, сформированную на первой части подложки 200, и вторую приводную часть 282, сформированную на второй части подложки 200. Отражающий элемент 290 сформирован между первой и второй приводными частями 281 и 282.

Как показано на фиг.14 и 15, подложка 200, в которой размещена электрическая разводка (не показана), имеет соединительный вывод 205, сформированный на электрической разводке, пассивирующий слой 210, нанесенный на подложку 200 и на соединительный вывод 205, и предотвращающий травление слой 215, нанесенный поверх пассивирующего слоя 210.

Нижние поверхности обеих боковых частей поддерживающего слоя 220 частично присоединены к подложке 200. Боковые части поддерживающего слоя 220 сформированы параллельными друг другу, начиная от присоединенных частей. Центральная часть поддерживающего слоя 220 сформирована между боковыми частями как одно целое с ними. Центральная часть поддерживающего слоя 220 имеет прямоугольную форму. Между предотвращающим травление слоем 215 и поддерживающим слоем 220 имеется воздушный зазор 218. Первая приводная часть 281 сформирована на первой боковой части поддерживающего слоя 220, а вторая приводная часть 282 - на второй боковой части поддерживающего слоя 220.

Первая и вторая приводные части 281 и 282 сформированы параллельно друг другу на поддерживающем слое 220. Первая приводная часть 281 имеет первый нижний электрод 231, сформированный на первой боковой части поддерживающего слоя 220, первый активный слой 241, сформированный на первом нижнем электроде 231, и первый верхний электрод 251, сформированный на первом активном слое 241. Первая сквозная перемычка 271 сформирована в первом сквозном отверстии 261, которое проходит от части первого активного слоя 241 к соединительному выводу 205 через первый нижний электрод 231, первый боковой элемент поддерживающего слоя 220, предотвращающий травление слой 215 и пассивирующий слой 210.

Вторая приводная часть 282 имеет ту же самую форму, что и у первой приводной части 281. Вторая приводная часть 282 имеет второй нижний электрод 232, сформированный на второй боковой части поддерживающего слоя 220, второй активный слой 242, сформированный на втором нижнем электроде 232, и второй верхний электрод 252, сформированный на втором активном слое 242. Вторая сквозная перемычка 272 сформирована во втором сквозном отверстии 262, которое проходит от части второго активного слоя 242 к соединительному выводу 205 через второй нижний электрод 232, вторую боковую часть поддерживающего слоя 220, предотвращающий травление слой 215 и пассивирующий слой 210.

Первый нижний электрод 231 и второй нижний электрод 232 сформированы соответственно на первой и второй боковых частях поддерживающего слоя 220. То есть боковые части поддерживающего слоя 220 присоединены соответственно к нижним сторонам первого и второго нижних электродов 231 и 232, а центральная часть поддерживающего слоя 220 остается открытой вне первого и второго нижних электродов 231 и 232. Первый и второй нижние электроды 231 и 232 сформированы параллельно друг другу. Первый и второй активные слои 241 и 242 сформированы соответственно на первом и втором нижних электродах 231 и 232. Первый и второй верхние электроды 251 и 252 также сформированы соответственно на первом и втором активных слоях 241 и 242. Первый активный слой 241 меньше, чем первый нижний электрод 231, а второй активный слой 242 меньше, чем второй нижний электрод 232. Первый верхний электрод 251 меньше, чем первый активный слой 241, а второй верхний электрод 252 меньше, чем второй активный слой 242.

Отражающий элемент 290 для отражения света, падающего от источника света (не показан), сформирован на центральной части поддерживающего слоя 220. В предпочтительном варианте отражающий элемент 290 имеет прямоугольную форму и является зеркалом.

Ниже будет описан способ изготовления тонкопленочной матрицы управляемых зеркал для оптической проекционной системы согласно второй форме осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 16 - 20В поясняют этапы изготовления тонкопленочной матрицы управляемых зеркал согласно данной форме осуществления изобретения.

Как показано на фиг. 16, пассивирующий слой 210 наносится на подложку 200, имеющую электрическую разводку (не показана) и соединительный вывод 205, сформированный на электрической разводке. Электрическая разводка и соединительный вывод 205 принимают извне первый сигнал и подают его на первый и второй нижние электроды 231 и 232. Первый сигнал является сигналом тока изображения. В предпочтительном варианте электрическая разводка содержит МОП-транзистор для выполнения операции переключения. Пассивирующий слой 210 формируется с использованием фосфоросиликатного стекла так, чтобы он имел толщину приблизительно от 0,1 до 1,0 мкм. Пассивирующий слой 210 формируется способом химического осаждения из паровой фазы. Пассивирующий слой 210 защищает подложку 200, имеющую электрическую разводку и соединительный вывод 205, во время последующих этапов изготовления.

Предотвращающий травление слой 215 наносится поверх пассивирующего слоя 210 с использованием нитрида так, чтобы этот слой 215 имел толщину приблизительно от 0,1 до 0,2 мкм. Слой 215 формируется способом химического осаждения из паровой фазы при низком давлении. Слой 215 защищает пассивирующий слой 210 и подложку 200 во время последующего травления.

Временный слой 217 наносят на предотвращающий травление слой 215 с использованием фосфоросиликатного стекла. Временный слой 217 формируется способом осаждения из паровой фазы при атмосферном давлении так, чтобы он имел толщину приблизительно от 0,5 до 4,0 мкм. В этом случае временный слой 217 получается недостаточно плоским, так как он покрывает верхнюю поверхность подложки 200, имеющей электрическую разводку и соединительный вывод 205. Поэтому поверхность временного слоя 217 выравнивают наносимым центрифугированием слоем стекла или путем химико-механической полировки. Затем в первой и второй частях временного слоя 217, имеющих сформированные под ними соединительные выводы 205, формируется рисунок, чтобы для последующего формирования поддерживающего слоя 220 оставить открытыми первую и вторую части предотвращающего травление слоя 215, имеющие сформированные под ними соединительные выводы 205.

Первый слой 219 формируется на первой и второй частях предотвращающего травление слоя 215 и на временном слое 217. Первый слой 219 формируется с использованием жесткого материала, например нитрида или металла. Первый слой 219 формируется способом химического осаждения из паровой фазы при низком давлении так, чтобы он имел толщину приблизительно от 0,1 до 1,0 мкм. В первом слое 219 будет сформирован рисунок, необходимый для формирования поддерживающего слоя 220.

Слой 230 нижнего электрода наносится на первый слой 219. Слой 230 нижнего электрода формируется с использованием электропроводного металла типа платины, тантала или платины с танталом. Слой 230 нижнего электрода формируется методом распыления или химического осаждения из паровой фазы так, чтобы он имел толщину приблизительно от 0,1 до 1,0 мкм. В слое 230 нижнего электрода будет сформирован рисунок, чтобы сформировать первый и второй нижние электроды 231 и 232.

Активный слой 240 наносится на слой 230 нижнего электрода. Активный слой 240 формируется с использованием пьезоэлектрического материала типа цирконат-титаната свинца (Pb (Zr, Ti)О₃) или керамики на основе цирконат-титаната свинца - лантана PLZT ((Pb, La) (Zr, Ti)О₃) так, чтобы этот активный слой 240 имел толщину приблизительно от 0,1 до 1,0 мкм. В предпочтительном варианте активный слой 240 имеет толщину 0,4 мкм. Активный слой 240 может также формироваться с использованием электрострикционного материала, такого как PMN (Pb (Mg, Nb)О₃). После того, как активный слой 240 будет сформирован золь-гельным способом, методом распыления или химического осаждения из паровой фазы, он отжигается путем быстрого термического отжига. Затем активный слой 240 полируется. В активном слое 240 будет сформирован рисунок, чтобы сформировать первый активный слой 241 и второй активный слой 242.

Слой 250 верхнего электрода наносится на активный слой 240. Слой 250 верхнего электрода формируется с использованием электропроводного и хорошо отражающего свет металла, например алюминия, платины или серебра. Слой 250 верхнего электрода формируется методом распыления или химического осаждения из паровой фазы так, чтобы он имел толщину приблизительно от 0,1 до 1,0 мкм. В слое 250 верхнего электрода будет сформирован рисунок так, чтобы сформировать первый и второй верхние электроды 251 и 252.

Фиг.17А поясняет этап изготовления, на котором в слое 250 верхнего электрода, активном слое 240 и слое нижнего электрода 230 сформирован топологический рисунок, а фиг.17В является видом в перспективе части фиг.17А.

Как показано на фиг.17А и 17В, после того, как первый фоторезист (не показан) нанесен на слой 250 верхнего электрода методом центрифугирования, в слое 250 верхнего электрода формируется рисунок, чтобы сформировать первый и второй верхние электроды 251 и 252, с использованием первого фоторезиста как маски для травления. Первый и второй верхние электроды 251 и 252 формируются параллельно друг другу. Второй сигнал подается на первый и второй верхние электроды 251 и 252 от общей линии (не показана). Второй сигнал является сигналом тока смещения. Второй фоторезист (не показан) наносится на первый верхний электрод 251, на второй верхний электрод 252 и на активный слой 240 методом центрифугирования после того, как первый фоторезист удаляется травлением. В активном слое 240 формируют рисунок так, чтобы сформировать первый и второй активные слои 241 и 242, используя второй фоторезист как маску для травления. Первый и второй активные слои 241 и 242 являются соответственно более широкими, чем первый и второй верхние электроды 251 и 252.

Третий фоторезист (не показан) наносится на первый верхний электрод 251, на второй верхний электрод 252, на первый активный слой 241, на второй активный слой 242 и на слой 230 нижнего электрода методом центрифугирования после того, как второй фоторезист удаляется травлением. В слое 230 нижнего электрода формируют рисунок, чтобы сформировать первый и второй нижние электроды 231 и 232, используя третий фоторезист как маску для травления. Первый и второй нижний электроды 231 и 232 являются соответственно более широкими, чем первый и второй активные слои 241 и 242. Затем третий фоторезист удаляется травлением. Когда первый сигнал подается на первый и второй нижние электроды 231 и 232, а второй сигнал подается на первый и второй верхние электроды 251 и 252, между первым верхним электродом 251 и первым нижним электродом 231, а также между вторым верхним электродом 252 и вторым нижним электродом 232 соответственно создаются электрические поля. Первый и второй активные слои 241 и 242 соответственно деформируются под действием электрического поля.

Фиг. 18А поясняет этап изготовления, на котором сформированы первая и вторая сквозные перемычки 271 и 272, а фиг.18В является видом в перспективе части фиг.18А.

Как показано на фиг.18А и 18В, части первого активного слоя 241, первый нижний электрод 231, первый слой 219, предотвращающий травление слой 215 и пассивирующий слой 210 подвергаются травлению так, чтобы сформировать первое сквозное отверстие 261 от части первого активного слоя 241 до соединительного вывода 205. В то же самое время части второго активного слоя 242, второй нижний электрод 232, первый слой 219, предотвращающий травление слой 215, и пассивирующий слой 210 подвергаются травлению так, чтобы сформировать второе сквозное отверстие 262 от части второго активного слоя 242 до соединительного вывода 205. Первая и вторая сквозные перемычки 271 и 272 формируются соответственно в первом и втором сквозных отверстиях 261 и 262 с использованием электропроводного металла типа вольфрама, платины, алюминия или титана. Первая и вторая сквозные перемычки 271 и 272 формируются методом распыления или химического осаждения из паровой фазы так, чтобы они проходили соответственно от соединительных выводов 205 к первому и второму нижним электродам 231 и 232. Первая сквозная перемычка 271 соединяет первый нижний электрод 231 с соединительным выводом 205. Вторая сквозная перемычка 272 соединяет второй нижний электрод 232 с соединительным выводом 205. Следовательно, первый сигнал подается на первый нижний электрод 231 извне через электрическую разводку, соединительный вывод 205 и первую сквозную перемычку 271. Первый сигнал подается также на второй нижний электрод 232 извне через электрическую разводку, соединительный вывод 205 и вторую сквозную перемычку 272. В то время, когда второй сигнал подается от общей линии на первый и второй верхние электроды 251 и 252, электрические поля создаются соответственно между первым верхним электродом 251 и первым нижним электродом 231, а также между вторым верхним электродом 252 и вторым нижним электродом 232. Первый активный слой 241, сформированный между первым верхним электродом 251 и первым нижним электродом 231, и второй активный слой 242, сформированный между вторым верхним электродом 252 и вторым нижним электродом 232, деформируются под действием электрического поля.

Фиг.19А поясняет этап изготовления, на котором в первом слое 219 сформирован топологический рисунок, а фиг.19В является видом в перспективе части фиг.19А.

Как показано на фиг.19А и 19В, чтобы сформировать поддерживающий слой 220, в первом слое 219 формируют рисунок, используя в качестве маски для травления четвертый фоторезист (не показан) после того, как он наносится методом центрифугирования на первый и второй нижние электроды 231 и 232, а также на первое и второе сквозные отверстия 261 и 262. Поддерживающий слой 220 имеет боковые части и центральную часть. Нижние поверхности обеих боковых частей поддерживающего слоя 220 частично присоединены к подложке 200. Боковые части поддерживающего слоя 220 формируются параллельными друг другу, начиная от присоединенных частей. Центральная часть поддерживающего слоя 220 формируется между боковыми частями как одно целое с ними. Боковые части являются соответственно более широкими, чем первый и второй нижние электроды 231 и 232. Центральная часть поддерживающего слоя 220 имеет прямоугольную форму. То есть центральная часть поддерживающего слоя 220 остается открытой вне первого и второго нижних электродов 231 и 232. Затем четвертый фоторезист удаляют травлением. Часть временного слоя 217 становится открытой после того, как в первом слое 219 формируется рисунок.

Фиг. 20А поясняет этап изготовления, на котором отражающий элемент 290 сформирован на центральной части поддерживающего слоя 220, а фиг.20В представляет собой вид в перспективе части фиг.20А.

Как показано на фиг.20А и 20В, после того, как на открытую часть временного слоя 217 и на поддерживающий слой 220 методом центрифугирования наносится пятый фоторезист (не показан), в нем формируется рисунок, чтобы оставить открытыми центральную часть поддерживающего слоя 220, первую часть первого нижнего электрода 231 и первую часть второго нижнего электрода 232. Отражающий элемент 290 формируется на центральной части поддерживающего слоя 220, на первой части первого нижнего электрода 231 и на первой части второго нижнего электрода 232 с использованием электропроводного и отражающего свет металла типа серебра, платины или алюминия. Отражающий элемент 290 формируется методом распыления или химического осаждения из паровой фазы так, чтобы он имел толщину от 0,3 до 2,0 мкм. Отражающий элемент 290 имеет ту же самую форму, что и у центральной части поддерживающего слоя 220, и отражает свет, падающий от источника света (не показан). Впоследствии пятый фоторезист и временный слой 217 удаляют, используя пары фтористоводородной кислоты (HF), и таким образом завершают изготовление привода 280. Когда временный слой 217 удаляется, то там, где он располагался, формируется воздушный зазор 218.

После промывки и высушивания подложки 200, имеющей привод 280, на ее нижней части формируется омический контакт (не показан) с использованием хрома, никеля или золота. Омический контакт формируется методом распыления или термического напыления. Подложка 200 разрезается, чтобы подготовить ее к монтажу в корпус, предназначенный для монтажа с использование ленточного носителя, для подачи первого сигнала на первый и второй нижние электроды 231 и 232 и подачи второго сигнала на первый и второй верхние электроды 251 и 252. В данном случае подложку 200 прорезают на заданную глубину, чтобы подготовить ее к последующим этапам изготовления. Контактная площадка (не показана) платы тонкопленочной матрицы управляемых зеркал и контактная площадка корпуса (не показана) соединяются и таким образом изготовление модуля тонкопленочной матрицы управляемых зеркал завершается.

Ниже будет описана работа тонкопленочной матрицы управляемых зеркал в оптической проекционной системе согласно данной форме осуществления настоящего изобретения.

В тонкопленочной матрице управляемых зеркал согласно данной форме осуществления изобретения первый сигнал подается от контактной площадки корпуса на нижний электрод 231 через контактную площадку платы матрицы управляемых зеркал, электрическую разводку, соединительный вывод 205 и первую сквозную перемычку 271. Первый сигнал подается также от контактной площадки корпуса на второй нижний электрод 232 через контактную площадку платы матрицы управляемых зеркал, электрическую разводку, соединительный вывод 205 и вторую сквозную перемычку 272. В то же самое время второй сигнал подается от контактной площадки корпуса на первый верхний электрод 251 через контактную площадку платы матрицы управляемых зеркал и общую линию. Второй сигнал подается также от контактной площадки корпуса на второй верхний электрод 252 через контактную площадку платы матрицы управляемых зеркал и общую линию. Следовательно, электрические поля создаются соответственно между первым верхним электродом 251 и первым нижним электродом 231, а также между вторым верхним электродом 252 и вторым нижним электродом 232. Первый активный слой 241, сформированный между первым верхним электродом 251 и первым нижним электродом 231, и второй активный слой 242, сформированный между вторым верхним электродом 252 и вторым нижним электродом 232, деформируются под действием электрического поля. Первый и второй активные слои 241 и 242 деформируются в направлении, перпендикулярном к электрическим полям. Первый и второй активные слои 241 и 242 деформируются в направлении от того места, где помещен поддерживающий слой 220. То есть привод 280, имеющий первый и второй активный слой 241 и 242, приводится в движение по направлению вверх и поддерживающий слой 220, присоединенный к приводу 280, также приводится в движение по направлению вверх, в соответствии с отклонением привода 280.

Отражающий элемент 290 сформирован на центральной части поддерживающего слоя 220. Отражающий элемент 290, который отражает свет, падающий от источника света, наклоняется приводом 280. Таким образом, отражающий элемент 290 отражает свет на экран так, что на нем формируется изображение.

Третья форма осуществления изобретения
На фиг.21 показан вид сверху тонкопленочной матрицы управляемых зеркал в оптической проекционной системе согласно третьей форме осуществления настоящего изобретения. Фиг.22 представляет собой вид в перспективе тонкопленочной матрицы управляемых зеркал, показанной на фиг.21, а фиг.23 представляет собой сечение по линии В₁-В₂ на фиг.22.

Как показано на фиг.21, тонкопленочная матрица управляемых зеркал согласно данной форме осуществления изобретения имеет подложку 300, привод 380, сформированный на подложке 300, и отражающий элемент 390, установленный на приводе 380.

Привод 380 имеет первую приводную часть 381, сформированную на первой части подложки 300, и вторую приводную часть 382, сформированную на второй части подложки 300. Отражающий элемент 390 сформирован между первой и второй приводными частями 381 и 382.

Как показано на фиг.22 и 23, подложка 300, в которой выполнена электрическая разводка (не показана), содержит соединительный вывод 305, сформированный на электрической разводке, пассивирующий слой 310, нанесенный на подложку 300 и на соединительный вывод 305, и предотвращающий травление слой 315, нанесенный на пассивирующий слой 310.

Нижняя поверхность первой части первого поддерживающего слоя 321 присоединена к первой части предотвращающего травление слоя 315, под которой сформирован соединительный вывод 305, и эта первая часть первого поддерживающего слоя 321 проходит параллельно предотвращающему травление слою 315 и выше его. Воздушный зазор 318 введен между предотвращающим травление слоем 315 и первой частью первого поддерживающего слоя 321. Нижняя поверхность первой части второго поддерживающего слоя 322 присоединена ко второй части предотвращающего травление слоя 315, под которой сформирован соединительный вывод 305, и эта первая часть второго поддерживающего слоя 322 проходит параллельно предотвращающему травление слою 315 и выше его. Между предотвращающим травление слоем 315 и первой частью второго поддерживающего слоя 322 также имеется воздушный зазор 318.

Первая и вторая приводные части 381 и 382 сформированы параллельно друг другу соответственно на первом и втором поддерживающих слоях 321 и 322. Первая приводная часть 381 имеет первый нижний электрод 331, сформированный на первом поддерживающем слое 321, первый активный слой 341, сформированный на первом нижнем электроде 331, и первый верхний электрод 351, сформированный на первом активном слое 341. Первая сквозная перемычка 371 сформирована в первом сквозном отверстии 361, которое проходит от части первого активного слоя 341 к соединительному выводу 305 через первый нижний электрод 331, первый поддерживающий слой 321, предотвращающий травление слой 315 и пассивирующий слой 310.

Вторая приводная часть 382 имеет ту же самую форму, что у первой приводной части 381. Вторая приводная часть 382 имеет второй нижний электрод 332, сформированный на втором поддерживающем слое 322, второй активный слой 342, сформированный на втором нижнем электроде 332, и второй верхний электрод 352, сформированный на втором активном слое 342. Вторая сквозная перемычка 372 сформирована во втором сквозном отверстии 362, которое проходит от части второго активного слоя 342 к соединительному выводу 305 через второй нижний электрод 232, второй поддерживающий слой 322, предотвращающий травление слой 315 и пассивирующий слой 310.

Первые части первого и второго поддерживающих слоев 321 и 322 частично присоединены к подложке 300. Эти первые части первого и второго поддерживающих слоев 321 и 322 сформированы параллельно друг другу, начиная от присоединенных частей. Вторая часть первого поддерживающего слоя 321 сформирована как одно целое с его первой частью. Вторая часть первого поддерживающего слоя 321, выступающая внутрь, имеет прямоугольную форму. То есть вторая часть первого поддерживающего слоя 321 открыта вне первого нижнего электрода 331. Вторая часть второго поддерживающего слоя 322 сформирована как одно целое с его первой частью. Вторая часть второго поддерживающего слоя 322, выступающая внутрь, имеет прямоугольную форму. Первый и второй поддерживающие слои 321 и 322 симметричны относительно друг друга. Вторая часть второго поддерживающего слоя 322 открыта вне второго нижнего электрода 332.

Первый и второй нижние электроды 331 и 332 сформированы соответственно на первых частях первого и второго поддерживающих слоев 321 и 322. Следовательно, первый и второй нижние электроды 331 и 332 параллельны. Первый и второй активные слои 341 и 342 сформированы соответственно на первом и втором нижних электродах 331 и 332. Первый и второй верхние электроды 351 и 352 также сформированы соответственно на первом и втором активных слоях 341 и 342. Первый активный слой 341 имеет меньшую площадь, чем площадь первого нижнего электрода 331, а второй активный слой 342 имеет меньшую площадь, чем площадь второго нижнего электрода 332. Первый верхний электрод 351 имеет меньшую площадь, чем площадь первого активного слоя 341, а второй верхний электрод 352 имеет меньшую площадь, чем площадь второго активного слоя 342.

Отражающий элемент 390 для отражения света, падающего от источника света (не показан), сформирован на вторых частях первого и второго поддерживающих слоев 321 и 322. В предпочтительном варианте отражающий элемент 390 имеет прямоугольную форму.

Для изготовления тонкопленочной матрицы управляемых зеркал согласно третьей форме осуществления настоящего изобретения используется тот же самый способ изготовления, что и для второй формы осуществления настоящего изобретения (фиг. 16-20В), за исключением формирования рисунка первого и второго поддерживающих слоев 321 и 322.

Ниже будет описана работа тонкопленочной матрицы управляемых зеркал в оптической проекционной системы согласно данной форме осуществления настоящего изобретения.

В тонкопленочной матрице управляемых зеркал согласно данной форме осуществления изобретения первый сигнал подается от контактной площадки корпуса на нижний электрод 331 через контактную площадку платы матрицы управляемых зеркал, электрическую разводку, соединительный вывод 305 и первую сквозную перемычку 371. Первый сигнал подается также от контактной площадки корпуса на второй нижний электрод 332 через контактную площадку платы матрицы управляемых зеркал, электрическую разводку, соединительный вывод 305 и вторую сквозную перемычку 372. В то же самое время второй сигнал подается от контактной площадки корпуса на первый верхний электрод 351 через контактную площадку платы матрицы управляемых зеркал и общую линию. Второй сигнал подается также от контактной площадки корпуса на второй верхний электрод 352 через контактную площадку платы матрицы управляемых зеркал и общую линию. Следовательно, электрические поля создаются соответственно между первым верхним электродом 351 и первым нижним электродом 331, а также между вторым верхним электродом 352 и вторым нижним электродом 332. Первый активный слой 341, сформированный между первым верхним электродом 351 и первым нижним электродом 331, и второй активный слой 342, сформированный между вторым верхним электродом 352 и вторым нижним электродом 332, деформируются под действием электрического поля. Первый и второй активные слои 341 и 342 деформируются в направлении, перпендикулярном к электрическому полю. Эти слои 341 и 342 деформируются соответственно в направлении от тех мест, где помещены первый и второй поддерживающие слои 321 и 322. То есть привод 380, имеющий первый и второй активные слои 341 и 342, приводится в движение по направлению вверх. Первый и второй поддерживающие слои 321 и 322 присоединены к приводу 380 и также приводятся в движение по направлению вверх в соответствии с отклонением привода 380.

Отражающий элемент 390 сформирован на первом и втором поддерживающих слоях 321 и 322. Отражающий элемент 390, который отражает свет, падающий от источника света, наклоняется приводом 380. Таким образом, отражающий элемент 390 отражает свет на экран так, что на нем формируется изображение.

В обычной тонкопленочной матрице управляемых зеркал количество света, отраженное отражающим элементом, меньше, чем количество света, падающего на тонкопленочную матрицу управляемых зеркал, если брать в рассмотрение площадь тонкопленочной матрицы управляемых зеркал, потому что опорная часть отражающего элемента больше, чем его отражающая часть. То есть, так как опорная часть отражающего элемента, которая поддерживает отражающий элемент при его отклонении в соответствии с наклоном привода, больше, чем отражающая часть отражающего элемента, которая фактически отражает падающий свет, световая отдача по отношению к площади тонкопленочной матрицы управляемых зеркал уменьшается и качество изображения, проецируемого на экран тонкопленочной матрицей управляемых зеркал, ухудшается. Кроме того, падающий свет рассеивается в районе поддерживающей части отражающего элемента, которая примыкает к отражающей части отражающего элемента, так как падающий свет также отражается в районе поддерживающей части. Следовательно, качество изображения, проецируемого на экран тонкопленочной матрицей управляемых зеркал, также ухудшается.

Однако тонкопленочная матрица управляемых зеркал для оптической проекционной системы согласно настоящему изобретению имеет привод, который осуществляет поворот на заданный угол, а отражающий элемент для отражения падающего света формируется отдельно от привода, чтобы намного улучшить световую отдачу за счет минимизации площади привода и максимизации площади отражающего элемента. Поэтому качество изображения, проецируемого на экран, существенно повышается.

Хотя выше были описаны предпочтительные формы осуществления настоящего изобретения, понятно, что настоящее изобретение не ограничивается ими и различные изменения и модификации могут быть сделаны специалистами в пределах сущности и объема изобретения, который определен приводимой ниже формулой изобретения.

Формула изобретения

1. Тонкопленочная матрица управляемых зеркал для оптической проекционной системы, управляемая первым и вторым сигналами и содержащая подложку, имеющую электрическую разводку и соединительный вывод для приема извне первого сигнала и для его передачи, отражающие элементы, выполненные в виде зеркал, для отражения света, и приводы для наклона отражающих элементов, сформированные на подложке, каждый привод имеет нижний электрод для приема первого сигнала, верхний электрод, соответствующий нижнему электроду, для приема второго сигнала и создания электрического поля между верхним и нижним электродами, активный слой, сформированный между верхним и нижним электродами и деформируемый под действием электрического поля, а также поддерживающий слой, имеющий первую часть, присоединенную к нижнему электроду снизу, и вторую часть, которая находится вне нижнего электрода и оставлена открытой и на которой сформирован указанный отражающий элемент, при этом привод выполнен с возможностью наклона отражающего элемента при деформации активного слоя под действием указанного электрического поля.

2. Тонкопленочная матрица управляемых зеркал по п. 1, отличающаяся тем, что упомянутый привод дополнительно содержит сквозную перемычку для передачи первого сигнала от соединительного вывода на нижний электрод, которая сформирована в сквозном отверстии, проходящем от части упомянутого активного слоя к соединительному выводу через нижний электрод и поддерживающий слой.

3. Тонкопленочная матрица управляемых зеркал по п. 1, отличающаяся тем, что упомянутый поддерживающий слой выполнен из жесткого материала, нижний электрод выполнен из электропроводного металла, активный слой выполнен из пьезоэлектрического или электрострикционного материала, а верхний электрод выполнен из электропроводного и отражающего металла.

4. Тонкопленочная матрица управляемых зеркал по п. 1, отличающаяся тем, что нижний электрод, активный слой и верхний электрод имеют П-образную форму, а вторая часть поддерживающего слоя имеет прямоугольную форму.

5. Тонкопленочная матрица управляемых зеркал по п. 4, отличающаяся тем, что нижний электрод меньше, чем первая часть поддерживающего слоя, активный слой меньше, чем нижний электрод, а верхний электрод меньше, чем активный слой.

6. Тонкопленочная матрица управляемых зеркал по п. 1, отличающаяся тем, что отражающее средство имеет прямоугольную форму.

7. Тонкопленочная матрица управляемых зеркал для оптической проекционной системы, управляемая первым и вторым сигналами и содержащая подложку, имеющую электрическую разводку и соединительный вывод для приема извне первого сигнала и для его передачи, отражающие элементы, выполненные в виде зеркал, для отражения света, и приводы для наклона отражающих элементов, сформированные на подложке, каждый привод имеет первую приводную часть, включающую первый нижний электрод для приема первого сигнала, причем первый нижний электрод сформирован на первой части подложки, первый верхний электрод, соответствующий первому нижнему электроду, для приема второго сигнала и создания электрического поля между первым верхним и первым нижним электродами, и первый активный слой, сформированный между первым верхним и первым нижним электродами и деформируемый под действием электрического поля, вторую приводную часть, включающую второй нижний электрод для приема первого сигнала, причем второй нижний электрод сформирован на второй части подложки, второй верхний электрод, соответствующий второму нижнему электроду, для приема второго сигнала и создания электрического поля между вторым верхним и вторым нижним электродами и второй активный слой, сформированный между вторым верхним и вторым нижним электродами и деформируемый под действием электрического поля, а также поддерживающий слой, имеющий первую часть, присоединенную к первому и второму нижним электродам снизу, и вторую часть, которая находится вне первого и второго нижних электродов и оставлена открытой и на которой сформирован указанный отражающий элемент, при этом привод выполнен с возможностью наклона отражающего элемента при деформации первого и второго активного слоя под действием указанного электрического поля.

8. Тонкопленочная матрица управляемых зеркал по п. 7, отличающаяся тем, что первая приводная часть содержит первую сквозную перемычку для передачи первого сигнала от соединительного вывода на первый нижний электрод, при этом первая сквозная перемычка сформирована в первом сквозном отверстии, которое проходит от части первого активного слоя к соединительному выводу через первый нижний электрод и поддерживающий слой, а вторая приводная часть дополнительно содержит вторую сквозную перемычку для передачи первого сигнала от соединительного вывода на второй нижний электрод, при этом вторая сквозная перемычка сформирована во втором сквозном отверстии, проходящем от второго активного слоя до соединительного вывода через второй нижний электрод и поддерживающий слой.

9. Тонкопленочная матрица управляемых зеркал по п. 7, отличающаяся тем, что поддерживающий слой выполнен из жесткого материала, первый и второй нижние электроды выполнены из электропроводного металла, первый и второй активные слои выполнены из пьезоэлектрического или электрострикционного материала, а первый и второй верхние электроды выполнены из электропроводного и отражающего металла.

10. Тонкопленочная матрица управляемых зеркал по п. 7, отличающаяся тем, что первый и второй нижние электроды размещены параллельно друг другу, первый и второй активные слои размещены параллельно друг другу, первый и второй верхние электроды размещены параллельно друг другу, а вторая часть поддерживающего слоя имеет прямоугольную форму.

11. Тонкопленочная матрица управляемых зеркал по п. 10, отличающаяся тем, что первый нижний электрод меньше, чем первая часть поддерживающего слоя, первый активный слой меньше, чем первый нижний электрод, первый верхний электрод меньше, чем первый активный слой, а второй нижний электрод меньше, чем первая часть поддерживающего слоя, второй активный слой меньше, чем второй нижний электрод, а второй верхний электрод меньше, чем второй активный слой.

12. Тонкопленочная матрица управляемых зеркал для оптической проекционной системы, управляемая первым сигналом и вторым сигналом и содержащая подложку, имеющую электрическую разводку и соединительный вывод для приема извне первого сигнала и для его передачи, отражающие элементы, выполненные в виде зеркал, для отражения света, и приводы для наклона отражающих элементов, сформированные на подложке, каждый привод имеет первую приводную часть, которая включает первый нижний электрод для приема первого сигнала, причем первый нижний электрод сформирован на первой части подложки, первый верхний электрод, соответствующий первому нижнему электроду, для приема второго сигнала и создания электрического поля между первым верхним и первым нижним электродами, первый активный слой, сформированный между первым верхним и первым нижним электродами и деформируемый под действием электрического поля, и первый поддерживающий слой, имеющий первую часть, присоединенную к нижнему электроду снизу, и вторую часть, находящуюся вне первого нижнего электрода и оставленную открытой, а также вторую приводную часть, которая включает второй нижний электрод для приема первого сигнала, при этом второй нижний электрод сформирован на второй части подложки, второй верхний электрод, соответствующий второму нижнему электроду, для приема второго сигнала и создания электрического поля между вторым верхним и вторым нижним электродами, второй активный слой, сформированный между вторым верхним и вторым нижним электродами и деформируемый под действием электрического поля, и второй поддерживающий слой, имеющий первую часть, присоединенную ко второму электроду снизу, и вторую часть, находящуюся вне второго нижнего электрода и оставленную открытой, причем указанный отражающий элемент сформирован на второй части первого поддерживающего слоя и на второй части второго поддерживающего слоя, а привод выполнен с возможностью наклона отражающего элемента при деформации первого и второго активного слоя под действием указанного электрического поля.

13. Тонкопленочная матрица управляемых зеркал по п. 12, отличающаяся тем, что первая приводная часть содержит первую сквозную перемычку для передачи первого сигнала от соединительного вывода на первый нижний электрод, при этом первая сквозная перемычка сформирована в первом сквозном отверстии, проходящем от части первого активного слоя к соединительному выводу через первый нижний электрод и первый поддерживающий слой, а вторая приводная часть содержит вторую сквозную перемычку для передачи первого сигнала от соединительного вывода на второй нижний электрод, при этом вторая сквозная перемычка сформирована во втором сквозном отверстии, проходящем от части второго активного слоя к соединительному выводу через второй нижний электрод и второй поддерживающий слой.

14. Тонкопленочная матрица управляемых зеркал по п. 12, отличающаяся тем, что первый и второй поддерживающие слои выполнены из жесткого материала, первый и второй нижние электроды выполнены из электропроводного металла, первый и второй активные слои выполнены из пьезоэлектрического или электрострикционного материала, а первый и второй верхние электроды выполнены из электропроводного и отражающего металла.

15. Тонкопленочная матрица управляемых зеркал по п. 12, отличающаяся тем, что первый нижний электрод меньше, чем первая часть первого поддерживающего слоя, первый активный слой меньше, чем первый нижний электрод, первый верхний электрод меньше, чем первый активный слой, второй нижний электрод меньше, чем первая часть второго поддерживающего слоя, второй активный слой меньше, чем второй нижний электрод, а второй верхний электрод меньше, чем второй активный слой.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9, Рисунок 10, Рисунок 11, Рисунок 12, Рисунок 13, Рисунок 14, Рисунок 15, Рисунок 16, Рисунок 17, Рисунок 18, Рисунок 19, Рисунок 20, Рисунок 21, Рисунок 22, Рисунок 23, Рисунок 24, Рисунок 25