專利名稱：具有改進(jìn)光學(xué)效率的薄膜驅(qū)動(dòng)反射鏡陣列的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光學(xué)投影系統(tǒng)，更確切地說，涉及用于具有改進(jìn)光學(xué)效率系統(tǒng)中的M×N個(gè)薄膜驅(qū)動(dòng)反射鏡構(gòu)成的陣列。
在技術(shù)上可獲得的各種視頻顯示系統(tǒng)中，光學(xué)投影系統(tǒng)是公知的能夠以大比例提供的高質(zhì)量顯示。在這種光學(xué)投影系統(tǒng)中，來自光源的光均勻地照射在由驅(qū)動(dòng)反射鏡(例如M×N個(gè))構(gòu)成的陣列上面，從而使每一塊反射鏡均同每一個(gè)驅(qū)動(dòng)器耦合。該驅(qū)動(dòng)器可以由電致移位材料制做，例如能夠響應(yīng)隨施加電場產(chǎn)生變形的壓電材料或者電致伸縮材料制做。
來自每一塊反射鏡的反射光束，被入射在反光板(baffle)的孔徑上面。通過將電信號(hào)加在每一個(gè)驅(qū)動(dòng)器上，使每一塊反射鏡相對(duì)于入射光束的位置被改變，從而引起來自每一塊反射鏡的反射光束的光路偏向。當(dāng)每一反射光束的光路發(fā)生變化時(shí)，來自每一反射鏡的通過該孔徑的反射光總量將發(fā)生改變，從而使光束的強(qiáng)度受到調(diào)制。通過該孔徑的調(diào)制光束經(jīng)過適當(dāng)?shù)墓鈱W(xué)裝置(如投影透鏡)被傳送到投影屏上，從而在其上顯示出圖象。


圖1中表示的是用在光學(xué)投影系統(tǒng)中的由M×N塊薄膜驅(qū)動(dòng)反射鏡5構(gòu)成的陣列10的截面圖，已公開在題目為“薄膜驅(qū)動(dòng)的反射鏡陣列及其制造方法”的美國專利申請(qǐng)中。該陣列包括有源基體11，其中包括基片12、M×N個(gè)晶體管(未表示)構(gòu)成的陣列，以及M×N個(gè)連接端子14組成的陣列13；由M×N個(gè)薄膜驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)16組成的陣列15，其中每一驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)16至少有一個(gè)由運(yùn)動(dòng)感生材料制做的薄膜層17以及第一電極18和第二電極19，而且第一和第二電極分別位于該薄膜運(yùn)動(dòng)感生層17的頂部和底部；一個(gè)由M×N個(gè)支承件21組成的陣列20，其中每一支承件21被用來通過讓每一驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)16懸臂伸出而將其固定在應(yīng)有的位置，而且也用于使每一個(gè)驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)16與有源基件11電連接；以及用于反射光束的由M×N塊反射鏡23組成的陣列22，其中每一塊反射鏡均放在每一驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)16的頂部。在薄膜驅(qū)動(dòng)反射鏡陣列10中，每一驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)16中的電信號(hào)是通過位于一對(duì)電極18，19之間的由運(yùn)動(dòng)感生材料制成的薄膜層17施加的，以便引起其變形，接下去使位于其頂部的反射鏡23變形，從而改變?nèi)肷涔馐墓饴贰?br> 與上述薄膜驅(qū)動(dòng)反射鏡陣列相關(guān)的主要問題之一，是陣列10的總體光學(xué)效率。當(dāng)每一個(gè)驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)16響應(yīng)通過其薄膜運(yùn)動(dòng)感生層17施加的電場發(fā)生變形時(shí)，固定其上的反射鏡23也發(fā)生變形。然而在陣列10中，固定在支承件21上面的反射鏡23的那一部分并不響應(yīng)該電場發(fā)生變形，而保持在原有位置固定。其結(jié)果是，反射鏡23的有效長度將由于驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)16的一部分長度被固定在支承件21上而減小，從而使陣列10的總體光學(xué)效率受到限制。
因此，本發(fā)明的主要目的在于提供具有光學(xué)效率得到提高的M×N個(gè)驅(qū)動(dòng)反射鏡陣列。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一個(gè)用在光學(xué)投影系統(tǒng)中的由M×N個(gè)薄膜驅(qū)動(dòng)反射鏡組成的陣列，該陣列包括有有源基體，它包括一個(gè)基片、一個(gè)由M×N個(gè)晶體管組成的陣列，以及由M×N個(gè)連接端子組成的陣列；由M×N個(gè)薄膜驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)組成的陣列，其中每一驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)又包括同樣結(jié)構(gòu)的第一和第二驅(qū)動(dòng)部分，每一驅(qū)動(dòng)部分都配備有上表面、下表面、側(cè)表面和近端及遠(yuǎn)端，其中每一驅(qū)動(dòng)部分至少帶有由運(yùn)動(dòng)感生材料制成的一層薄膜，包括上、下表面，每一驅(qū)動(dòng)部分進(jìn)一步配備有第一和第二電極，并使第一電極位于運(yùn)動(dòng)感生薄膜層的上表面，第二電極位于其下表面，而且每一驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)中每個(gè)驅(qū)動(dòng)部分的側(cè)面彼此物理接觸，每一驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)中每個(gè)驅(qū)動(dòng)部分的第一電極對(duì)于兩個(gè)驅(qū)動(dòng)部分是共用的，從而作為共用的偏壓電極，每一驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)中每個(gè)驅(qū)動(dòng)部分的第二電極則作為相應(yīng)驅(qū)動(dòng)部分的信號(hào)電極，其中的電信號(hào)是通過每一驅(qū)動(dòng)部分中第一和第二電極間的運(yùn)動(dòng)感生薄膜層施加的，以引起該薄膜層變形，繼之引起上述每一驅(qū)動(dòng)部分變形；由M×N個(gè)支承件組成的陣列，其中每一驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)中每個(gè)驅(qū)動(dòng)部分的近端被固定在相應(yīng)的支承件上面；以及由M×N個(gè)反射鏡層組成的陣列，其中每一反射鏡層又包括一塊用于反射光束的反射鏡和支撐層，每一反射鏡層又劃分為第一和第二反射器，而且兩個(gè)反射器是彼此對(duì)稱的，每個(gè)反射器又配備有第一表面、與之相對(duì)的第二表面以及位于其間的中央接頭部分，第一表面和中央接頭部分之間，與之相對(duì)的第二表面和中央接頭之間，都是靠其間的分離縫分開的，其中每一反射器的中央接頭部分都是直接固定在每一驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)中的每個(gè)驅(qū)動(dòng)部分頂部的，以便當(dāng)每一反射器中的中央接頭部分響應(yīng)電信號(hào)產(chǎn)生變形時(shí)，每個(gè)反射器中的第一及第二表面產(chǎn)生傾斜而仍保持為平面，從而使所有的第一及第二表面均能反射光束，其結(jié)果是使光學(xué)效率提高。
本發(fā)明的上述以及其它一些目的和性能，從以下結(jié)合附圖對(duì)最佳實(shí)施例所作描述中，將變得很明白，其中，圖1表示早期公開的M×N個(gè)薄膜驅(qū)動(dòng)的反射鏡陣列橫截面圖；圖2表示根據(jù)本發(fā)明的最佳實(shí)施例的M×N個(gè)薄膜驅(qū)動(dòng)的反射鏡陣列橫截面圖；圖3表示圖2中所示的本發(fā)明的薄膜驅(qū)動(dòng)反射鏡詳細(xì)截面圖，以及圖4表示說明圖3中所示的薄膜驅(qū)動(dòng)反射鏡的頂視圖。
現(xiàn)在參見圖2至4，在此提供的是根據(jù)本發(fā)明最佳實(shí)施例的用在光學(xué)投影系統(tǒng)中的本發(fā)明M×N個(gè)薄膜驅(qū)動(dòng)反射鏡陣列的兩個(gè)示意截面圖和頂視圖，其中M和N為整數(shù)。應(yīng)當(dāng)指出的是，在圖2至4中出現(xiàn)的相同部分，用相同的標(biāo)號(hào)表示。
在圖2中表示的M×N個(gè)薄膜驅(qū)動(dòng)的反射鏡51構(gòu)成的陣列50截面圖，包括有源基體52、M×N個(gè)薄膜驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)54構(gòu)成的陣列53、M×N個(gè)支承件56構(gòu)成的陣列55，以及M×N個(gè)反射鏡層58構(gòu)成的陣列57。
圖3給出圖2中表示的薄膜驅(qū)動(dòng)反射鏡陣列50的詳細(xì)截面圖。有源基體52包括基片59、由M×N個(gè)晶體管(未表示)構(gòu)成的陣列，以及由M×N個(gè)連接端子61構(gòu)成的陣列。每一個(gè)薄膜驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)54包括有同樣結(jié)構(gòu)的第一和第二驅(qū)動(dòng)部分62和63，其中每一驅(qū)動(dòng)部分62及63配備有上表面64、下表面65和側(cè)表面66，以及遠(yuǎn)端67和近端68。第一和第二驅(qū)動(dòng)部分62及63中的每一個(gè)，進(jìn)一步配備有由運(yùn)動(dòng)感生材料(例如壓電材料或電致伸縮材料)制成的薄膜層69，它設(shè)置在上表面70和下表面71上面；特定厚度的第一電極72和第二電極73，以其第一電極72配備在運(yùn)動(dòng)感生材料薄膜層69的上表面70上面，以其第二電極73配備在其下表面71上面。如果運(yùn)動(dòng)感生薄膜層69是由壓電材料制做的，例如鈦鋯酸鉛(Pzt)，那么它們必須是沿用一方向接入的。第一和第二電極72及73是由導(dǎo)電材料(例如銀Ag或金Au)制做的。在薄膜驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)54中，第一和第二驅(qū)動(dòng)部分62及63中的每一個(gè)側(cè)表面66，相互處在物理接觸狀態(tài)。此外，來自第一及第二驅(qū)動(dòng)部分62及63中每一個(gè)的第一電極72是彼此物理接觸的，從而起著共用偏壓電極的作用，而且第二個(gè)電極73的作用是作為與驅(qū)動(dòng)部分62及63對(duì)應(yīng)的信號(hào)電極。在每一驅(qū)動(dòng)部分62及63中，通過運(yùn)動(dòng)感生薄膜層69施加在第一及第二電極72及73之間的電信號(hào)，能夠引起運(yùn)動(dòng)感生薄膜層69變形，從而引起驅(qū)動(dòng)部分62及63的變形。
提供在上表面74和下表面75上的M×N個(gè)支承件56中的每一個(gè)，被用來支撐每一驅(qū)動(dòng)部分62及63在應(yīng)有位置，而且也是用于每一個(gè)驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)54與有源基體52上面對(duì)應(yīng)連接端子61的電連接。
在本發(fā)明的由M×N個(gè)薄膜驅(qū)動(dòng)反射鏡51構(gòu)成的陣列50中，每一個(gè)驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)54中的第一及第二驅(qū)動(dòng)部分62及63中的每一個(gè)，都是通過安裝在每一支承件56的上表面74而由該支承件56懸臂伸出的，即以其近端68底面裝在上表面74上面，而且每一支承件56的下表面75放在有源基體52的頂部。來自第一及第二驅(qū)動(dòng)部分62及63中每一驅(qū)動(dòng)部分的第二電極，是和相應(yīng)的連接端子61相連的。支承件系由陶瓷材料制做。
每一個(gè)反射鏡層58都包括一塊用于反射光束的反射鏡83及一個(gè)支撐層76，其中每一個(gè)反射鏡58又可分為第一塊反射器77和第二塊反射器78。這兩塊反射器77和78相對(duì)于圖4中表示的虛線A-A是彼此對(duì)稱的，而圖4則表示本發(fā)明陣列50中薄膜驅(qū)動(dòng)反射鏡51的頂視圖。每一塊反射器77和78都具有第一表面79、與其相對(duì)的第二表面80以及位于兩者之間的中央接頭部分81，而且第一表面79和中央接頭部分81以及相對(duì)的第二表面80和中央接頭部分81，都是靠其間的分離縫82分開的。反射器77和78的中央接頭部分80是直接固定在每個(gè)驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)54中每一驅(qū)動(dòng)部分63及64頂部的，從而使每一反射器77及78中的中央接頭部分81響應(yīng)電信號(hào)產(chǎn)生變形時(shí)，每一反射器77和78中的第二表面79和與之相對(duì)的第二表面80傾斜，但保持平面，其結(jié)果是，反射鏡層58的有效長度變成每一反射器中第一表面79和與之相對(duì)的第二表面80的整個(gè)長度，從而造成光學(xué)效率比早期公開的陣列10的凈增加。每一反射鏡層58中第一和第二反射器77和78的中央接頭部分可以是物理上連成一體的，或者是彼此不相連的。
盡管本發(fā)明只是相對(duì)某些最佳實(shí)施例作出描述，然而其它一些改進(jìn)和變化也可以作出，而不離開下述權(quán)利要求闡述的本發(fā)明的范圍。
權(quán)利要求
1.一個(gè)用在光學(xué)投影系統(tǒng)中的由M×N個(gè)薄膜驅(qū)動(dòng)反射鏡組成的陣列，其中M及N為整數(shù)，它包括有有源基體，該基體包括一個(gè)基片、一個(gè)由M×N個(gè)晶體管組成的陣列，以及由M×N個(gè)連接端子組成的陣列；由M×N個(gè)薄膜驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)組成的陣列，其中每一驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)又包括同樣結(jié)構(gòu)的第一和第二驅(qū)動(dòng)部分，而且每一驅(qū)動(dòng)部分配置有上表面、下表面、側(cè)表面以及近端和遠(yuǎn)端，其中每一驅(qū)動(dòng)部分至少帶有由運(yùn)動(dòng)感生材料制成的一層薄膜，包括上、下表面，每一驅(qū)動(dòng)部分進(jìn)一步配置有第一和第二電極，且使第一電極位于運(yùn)動(dòng)感生薄膜層的上表面，第二電極位于其下表面，而且每一驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)中每個(gè)驅(qū)動(dòng)部分的側(cè)表面相互物理接觸，同時(shí)每一驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)中每一個(gè)驅(qū)動(dòng)部分的第一電極對(duì)于兩驅(qū)動(dòng)部分是共用的，從而作為共用的偏壓電極，每一驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)中每個(gè)驅(qū)動(dòng)部分的第二電極則作為相應(yīng)驅(qū)動(dòng)部分的信號(hào)電極，其中的電信號(hào)是通過每一部分中第一和第二電極間的運(yùn)動(dòng)感生薄膜層施加的，以引起該薄膜層變形，繼之以引起上述每一驅(qū)動(dòng)部分變形；由M×N個(gè)支承件組成的陣列，其中每一驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)中每個(gè)驅(qū)動(dòng)部分的近端被固定在相應(yīng)的支承件上面，以及由M×N個(gè)反射鏡層組成的陣列，其中每一反射鏡層又包括一塊用于反射光束的反射鏡和一支撐層，每一反射鏡層又?jǐn)M分為第一反射器和第二反射器，并且兩個(gè)反射器是相互對(duì)稱的，每個(gè)反射器又配置有第一表面、與之相對(duì)的第二表面以及位于兩者之間的中央接頭部分，而且第一表面和中央接頭部分之間，第二表面和中央接頭部分之間，都是靠其間的分離縫分開的，其中每一反射器的中央接頭部分都是直接固定在每一驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)中的每個(gè)驅(qū)動(dòng)部分頂部的，以便當(dāng)每一反射器中的中央接頭部分響應(yīng)于電信號(hào)產(chǎn)生變形時(shí)，每個(gè)反射器中的第一和第二表面發(fā)生傾斜而仍保持為平面，從而使所有的第一及第二表面均能反射光束，其結(jié)果是使光學(xué)效率提高。
2.如權(quán)利要求1的薄膜驅(qū)動(dòng)反射鏡陣列，其中每一支承件是由陶瓷材料制做的。
3.如權(quán)利要求1的薄膜驅(qū)動(dòng)反射鏡陣列，其中第一和第二電極是由導(dǎo)電材料制做的。
4.如權(quán)利要求1的薄膜驅(qū)動(dòng)反射鏡陣列，其中每一支撐層是由陶瓷制做的。
5.如權(quán)利要求1的薄膜驅(qū)動(dòng)反射鏡陣列，其中運(yùn)動(dòng)感生薄膜層是由電致伸縮或壓電材料制做的。
6.如權(quán)利要求1的薄膜驅(qū)動(dòng)反射鏡陣列，其中每一反射鏡層中的第一和第二反射器的中央接頭部分，是物理上連成一體的。
7.如權(quán)利要求1的薄膜驅(qū)動(dòng)反射鏡陣列，其中每一反射鏡層中的第一和第二反射器的中央接頭部分，是物理上不相連的。
8.一種光學(xué)投影系統(tǒng)，包括具有權(quán)利要求1至7中任一權(quán)利要求所述結(jié)構(gòu)的M×N個(gè)薄膜驅(qū)動(dòng)反射鏡的陣列。
全文摘要
用在投影系統(tǒng)中的M×N薄膜驅(qū)動(dòng)反射鏡陣列，包括一有源基體、M×N個(gè)驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)的陣列、M×N個(gè)反射鏡層的陣列，及M×N個(gè)支承件的陣列。各驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)包括第一和第二驅(qū)動(dòng)部分，各驅(qū)動(dòng)部分至少具有一由運(yùn)動(dòng)感生材料制成的薄膜層及第一和第二電極。兩驅(qū)動(dòng)部分的第一電極是相連的，用作共用偏壓電極，其第二電極則用作信號(hào)電極。各反射鏡層被劃分為第一和第二反射器。各反射器又配置有第一表面及第二表面和其間的中央接頭部分。該各中央接頭部分是直接固定在各驅(qū)動(dòng)部分頂部的。
文檔編號(hào)G02B26/08GK1115856SQ9411276
公開日1996年1月31日 申請(qǐng)日期1994年11月30日 優(yōu)先權(quán)日1993年11月30日
發(fā)明者尹東善 申請(qǐng)人:大宇電子株式會(huì)社