專利名稱：用于光學(xué)投影系統(tǒng)中的薄膜可致動(dòng)反射鏡陣列的制作方法
本項(xiàng)發(fā)明涉及到一種光學(xué)投影系統(tǒng)，尤其涉及到用于此系統(tǒng)的薄膜可致動(dòng)反射鏡M×N陣列。
在已有的各種影象顯示系統(tǒng)中，光學(xué)投影系統(tǒng)公知為能夠提供高質(zhì)量的大屏幕顯示。在這樣一種光學(xué)投影系統(tǒng)中，燈光被均勻地照射在例如M×N的一個(gè)可致動(dòng)反射鏡陣列上，在那里每個(gè)反射鏡均與一個(gè)致動(dòng)器相連接。這些致動(dòng)器可以是由一種電致位移材料制做的，例如壓電或電致伸縮材料，這種材料可隨著向其提供的電場(chǎng)而產(chǎn)生形變。
來自各反射鏡的反射光束入射到例如一個(gè)光欄的小孔上。通過把一電信號(hào)施加于各致動(dòng)器上，各反射鏡相對(duì)于入射光的位置就會(huì)產(chǎn)生變動(dòng)，因此使得來自各反射鏡的反射光束的光路中產(chǎn)生偏差。隨著各反射光束的光路的改變，從各反射鏡反射的穿過該小孔的光量即會(huì)改變，從而調(diào)制了光束的強(qiáng)度。穿過小孔的被調(diào)制的光束通過一種合適的光學(xué)裝置例如投影透鏡可被透射到一個(gè)投影屏幕上，從而在那里顯示成象。


圖1和圖2分別展示了用于一光學(xué)投影系統(tǒng)中的薄膜可致動(dòng)反射鏡11的M×N陣列10的剖面圖和透視圖，該陣列在共有未決的序列號(hào)為08/340,762，題目為“用于光學(xué)投影系統(tǒng)的薄膜可致動(dòng)反射鏡陣列及其制造方法”的美國(guó)專利申請(qǐng)中曾給與揭示，該陣列包括有源矩陣12，M×N薄膜致動(dòng)結(jié)構(gòu)14陣列13、M×N支持件16陣列15、M×N反射鏡層18陣列17。
該有源矩陣12包括一個(gè)基板19、M×N晶體管陣列(圖未示)以及M×N連接端子21陣列20。在陣列10中的每個(gè)致動(dòng)結(jié)構(gòu)14均設(shè)有第一和第二致動(dòng)部件22(a)、22(b)以及其間的中央部件22(c)。第一和第二致動(dòng)部件22(a)、22(b)結(jié)構(gòu)相同，其中第一、第二致動(dòng)部件22(a)、22(b)各至少具有一個(gè)電致位移材料(例如壓電材料)薄膜層23，該薄膜層包括上表面及下表面24、25；具有下表面41的彈性層26；以及第一和第二電極28、29。彈性層26位于電致位移薄膜層23的上表面24上。第一和第二電極28、29分別在電致位移薄膜層23的上、下表面24、25上，其中加在位于第一和第二電極28、29之間的電致位移薄膜層23上的電信號(hào)使該層、進(jìn)而是致動(dòng)部件22(a)，22(b)發(fā)生形變。各支持件16是用于保持各致動(dòng)結(jié)構(gòu)13的位置且用于電連接致動(dòng)結(jié)構(gòu)14和有源矩陣12。每一個(gè)反射鏡層18包括一個(gè)第一側(cè)30和第二相對(duì)側(cè)31以及其間的中央部分32，如圖2所示，各反射鏡層18的第一側(cè)30、第二相對(duì)側(cè)31以及中央部分32分別固定在各致動(dòng)結(jié)構(gòu)14的第一、第二致動(dòng)部件和中央部件22(a)、22(b)、22(c)的上面，以使得當(dāng)致動(dòng)結(jié)構(gòu)14中的第一、第二致動(dòng)部件22(a)、22(b)根據(jù)電信號(hào)而產(chǎn)生形變時(shí)，各致動(dòng)結(jié)構(gòu)13中的中央部件22(c)以及相應(yīng)的反射鏡層18的中間部分32保持平面地傾斜，從而使所有的中央部分32反射光束，帶來增強(qiáng)的光效率。上述薄膜可致動(dòng)反射鏡11的陣列10主要的缺點(diǎn)之一就是它具有為各薄膜可致動(dòng)反射鏡11提供驅(qū)動(dòng)和圖象信號(hào)的包括有晶體管陣列的有源矩陣12，這使生產(chǎn)矩陣10的成本變得太高了。
本發(fā)明的一個(gè)目的在于提供一種M×N薄膜可致動(dòng)反射鏡陣列，其省去了包含于一有源矩陣中的為各薄膜可致動(dòng)反射鏡提供驅(qū)動(dòng)和圖象信號(hào)的M×N晶體管陣列。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種M×N薄膜可致動(dòng)反射鏡陣列，它包括能為薄膜可致動(dòng)反射鏡提供驅(qū)動(dòng)和圖象信號(hào)的一種新穎裝置。
本發(fā)明的再一個(gè)目的是提供一種M×N薄膜可致動(dòng)反射鏡陣列，各薄膜可致動(dòng)反射鏡采用了一對(duì)門致動(dòng)器。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種用于光學(xué)投影系統(tǒng)中的M×N薄膜可致動(dòng)反射鏡陣列，所述的陣列包括一個(gè)包括一基板的開關(guān)矩陣，該基板具有一個(gè)上表面且設(shè)有形成在該上表面上的第一、第二和第三導(dǎo)線圖案，其中，第一和第二導(dǎo)線圖案與外部源連接并分別用來傳送圖象信號(hào)和驅(qū)動(dòng)信號(hào)，而第三導(dǎo)線圖案用于為各薄膜可致動(dòng)反射鏡提供圖象信號(hào)；一個(gè)M×N對(duì)支持件陣列，其中，各支持件位于第三導(dǎo)線圖案上面；以及M×N致動(dòng)結(jié)構(gòu)陣列，各致動(dòng)結(jié)構(gòu)包括第一、第二、中央、第三和第四突出部分，而各突出部分之間又有間隙把它們隔開，各致動(dòng)結(jié)構(gòu)還包括一個(gè)反射層、一個(gè)彈性層和一個(gè)電致位移層，各致動(dòng)結(jié)構(gòu)還包括一對(duì)致動(dòng)器和一對(duì)門致動(dòng)器，各致動(dòng)器和門致動(dòng)器具有近端和遠(yuǎn)端，如果該對(duì)中的各門致動(dòng)器分別位于第二和第三突出部分下面，則該對(duì)中的各致動(dòng)器就位于第一和第四突出部分下面，或者是如果該對(duì)中的各門致動(dòng)器分別位于第一和第四突出部分下面時(shí)，各致動(dòng)器就位于第二、第三突出部分下面，該對(duì)中的各致動(dòng)器和該對(duì)中的各門致動(dòng)器通過其近端從各支持件懸伸出來，每個(gè)門致動(dòng)器在其遠(yuǎn)端還設(shè)有附于其下面的一絕緣層及附于該絕緣層下面的一導(dǎo)電層，其中通過第二導(dǎo)線圖案提供的驅(qū)動(dòng)信號(hào)被施加到各門致動(dòng)器上，使該對(duì)門致動(dòng)器向下彎曲，從而迫使各門致動(dòng)器上的該導(dǎo)電層與第一和第三導(dǎo)線圖案接觸，從而使來自第一導(dǎo)線圖案的圖象信號(hào)被傳送到第三導(dǎo)線圖案，并進(jìn)而傳至各致動(dòng)器，使各致動(dòng)結(jié)構(gòu)中的該對(duì)致動(dòng)器傾斜，使其中央突出部分保持平面地傾斜，從而使該中央突出部分整體反射光束。
本發(fā)明的其它目的和特征通過以下結(jié)合附圖給出的對(duì)優(yōu)選實(shí)施例的描述即可看出。
圖1是已有的M×N薄膜可致動(dòng)反射鏡陣列的剖視圖。
圖2示出了在圖1所示的M×N薄膜可致動(dòng)反射鏡陣列的透視圖。
圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的M×N薄膜可致動(dòng)反射鏡陣列的剖視圖。
圖4示出了用于圖3所示的本發(fā)明M×N薄膜可致動(dòng)反射鏡陣列中的開關(guān)矩陣部分的頂視圖。
圖5示出了本發(fā)明的陣列中的可致動(dòng)反射鏡的頂視圖。
圖6示出了本發(fā)明的可致動(dòng)反射鏡中的一個(gè)致動(dòng)器的剖視圖。
圖7示出了本發(fā)明的可致動(dòng)反射鏡中的一個(gè)門致動(dòng)器的剖視圖。
現(xiàn)在參看圖3至圖7，圖中給出了用于一光學(xué)投影系統(tǒng)中的本發(fā)明的M×N薄可致動(dòng)反射鏡陣列的不同視圖，其中M和N是整數(shù)。應(yīng)注意在圖3至圖7中的相似部件以相同的數(shù)字指代。
在圖3中，示出了用于一光學(xué)投影系統(tǒng)的M×N薄膜可致動(dòng)反射鏡101的陣列100的剖視圖，該陣列包括開關(guān)矩陣102、M×N對(duì)支持件104的陣列103以及M×N致動(dòng)結(jié)構(gòu)106的陣列105。
如圖3所示，每個(gè)致動(dòng)結(jié)構(gòu)106包括一個(gè)反射層107，由反光材料如鋁(Al)構(gòu)成；一個(gè)彈性層108，由絕緣材料如氮化硅物(Si3N4)制成；電致位移層109，由壓電材料如鉛鋯鈦酸鹽(PZT)或電致伸縮材料如鉛鎂鈮酸鹽(PMN)制成。
開關(guān)矩陣102包括一基板110，該基板具有上表面111，且由絕緣材料例如氧化鋁(Al2O3)制成。與以前公開的具有M×N晶體管陣列的M×N薄膜可致動(dòng)反射鏡陣列的有源矩陣不同，該開關(guān)矩陣102具有如圖4所示地在其上表面111上形成的第一、第二及第三導(dǎo)線圖案112、113及114，其中第一和第二導(dǎo)線圖案112和113與外部源(未示)連接，并分別用于傳送圖象和驅(qū)動(dòng)信號(hào)，而第三導(dǎo)線圖案114用于向各可致動(dòng)反射鏡101提供圖象信號(hào)。
以相同于彈性層109的材料制做的各支持件104位于第二和第三導(dǎo)線圖案113、114上。
圖5示出了由圖3所示陣列100構(gòu)成的致動(dòng)結(jié)構(gòu)106的詳細(xì)頂視圖。每個(gè)致動(dòng)結(jié)構(gòu)106都包括第一、第二、中央第三及第四突出部分115、116、117、118、119，而每個(gè)突出部分均由它們之間的間隙120相互隔開。
每個(gè)致動(dòng)結(jié)構(gòu)106還包括一對(duì)致動(dòng)器121和一對(duì)門致動(dòng)器122，它們的剖視圖分別在圖6和圖7中給出，其中每個(gè)致動(dòng)器121和每個(gè)門致動(dòng)器122均設(shè)有近端和遠(yuǎn)端123、124。如圖6所示，每一個(gè)致動(dòng)器121包括反射層部分107、彈性層部分108、信號(hào)電極層125，電致位移層109和一個(gè)偏壓電極層126，其中該信號(hào)電極層125電連接至第三導(dǎo)線圖案114。各致動(dòng)器121通過其近端123從各支持件104懸臂式地伸出。
另外，如圖7所示，各門致動(dòng)器122設(shè)有反射層部分107、彈性層部分108、門信號(hào)電極層127、電致位移層109和門偏壓電極層128，其中門信號(hào)電極層127電連接至第二導(dǎo)線圖案113。與致動(dòng)器121的情形相同，各門致動(dòng)器122通過其近端以懸臂方式從各支持件104伸出來。
各門致動(dòng)器在其遠(yuǎn)端124還設(shè)有一個(gè)絕緣層129，這個(gè)絕緣層附著在門偏壓電極層128的下面，并且該門致動(dòng)器還設(shè)有導(dǎo)電層130，這個(gè)導(dǎo)電層是由一種導(dǎo)電材料如銀(Ag)制造的，附著在絕緣層129的下面。其中，該絕緣層129用于防止門偏壓電極層128和導(dǎo)電層130之間短路。
各門致動(dòng)器122中的門偏壓電極層128與各致動(dòng)器121中的偏壓電極層126相電連接，因此施加在它們上的偏置電壓是相同的。
如果各門致動(dòng)器122分別設(shè)置在第二和第三突出部分116、118底下，那么致動(dòng)結(jié)構(gòu)106中的各致動(dòng)器121就設(shè)置在第一和第四突出部分115、119底下，如果各門致動(dòng)器122設(shè)置在第一和第四突出部分115、119的底下，那么致動(dòng)結(jié)構(gòu)中的各致動(dòng)器121則設(shè)置在第二和第三突出部分116、118的底下。
當(dāng)通過第二導(dǎo)線圖案113提供的電位形式的驅(qū)動(dòng)信號(hào)被加于門致動(dòng)器122的門信號(hào)電極層127和門偏壓電極層128之間的電致位移層109部分上時(shí)，作為因該驅(qū)動(dòng)信號(hào)電壓和偏置電位之間的電位差而形成的電場(chǎng)的作用結(jié)果，其將導(dǎo)致電致位移層109部分的形變。電致位移層109部分的形變又將導(dǎo)致電致位移層109部分與彈性層108部分之間的邊界處內(nèi)部張力的變化。如果該電致位移層109部分是由一種薄膜極化的壓電材料制做的，這就將引起相應(yīng)的門致動(dòng)器彎曲，它的彎曲方向根據(jù)電場(chǎng)的極性而定。如果驅(qū)動(dòng)信號(hào)電壓大于偏置電壓，則將使相應(yīng)的門致動(dòng)器向下彎曲。另一方面，如果驅(qū)動(dòng)信號(hào)電壓小于偏置電壓，則將使相應(yīng)的門致動(dòng)器122向上彎曲。但是如果該電致位移層109部分是由一種薄膜非極化壓電材料制做的，則將使相應(yīng)的門致動(dòng)器向下彎曲。而該對(duì)門致動(dòng)器122的彎曲將會(huì)迫使各門致動(dòng)器122上的導(dǎo)電層130與第一和第三導(dǎo)線圖案112、114相接觸，從而在它們之間形成一個(gè)電橋，使圖象信號(hào)從第一導(dǎo)線圖案112傳到第三導(dǎo)線圖案114，進(jìn)而傳至各致動(dòng)器121的信號(hào)電極層125上。各致動(dòng)結(jié)構(gòu)126中的各致動(dòng)器121以類似于門致動(dòng)器122的工作原理工作。一旦圖象信號(hào)被加在信號(hào)電極層125和偏壓電極層126之間的電致位移層109部分上時(shí)，就會(huì)引起該對(duì)致動(dòng)器121中的電致位移層部分發(fā)生形變。這又將會(huì)使相應(yīng)的各致動(dòng)結(jié)構(gòu)106中位于其間的中央突出部分117保持平面地傾斜，從而使全部中央突出部分117被用來反射光束。
本發(fā)明的M×N薄膜可致動(dòng)反射鏡101陣列100在各致動(dòng)結(jié)構(gòu)106中采用了一對(duì)門致動(dòng)器122和包括第一、第二和第三導(dǎo)線圖案112、113、114的開關(guān)矩陣以便向各可致動(dòng)反射鏡101提供驅(qū)動(dòng)和圖象信號(hào)，這不同于前面所描述的那種M×N薄膜可致動(dòng)反射鏡11陣列10，在后者中采用了包括M×N晶體管陣列的有源矩陣。
雖然只結(jié)合特定實(shí)施例描述了本發(fā)明，不脫離如權(quán)利要求中所給出的本發(fā)明的范圍，也可做出其它的修改和變形。
權(quán)利要求
1.一種用于光學(xué)投影系統(tǒng)中的M×N薄膜可致動(dòng)反射鏡陣列，所述的陣列包括一個(gè)包括一基板的開關(guān)矩陣，該基板具有一個(gè)上表面且設(shè)有形成在該上表面上的第一、第二和第三導(dǎo)線圖案，其中，第一和第二導(dǎo)線圖案與外部電路連接并分別用來傳送圖象信號(hào)和驅(qū)動(dòng)信號(hào)，而第三導(dǎo)線圖案用于為各薄膜可致動(dòng)反射鏡提供圖象信號(hào)；一個(gè)M×N對(duì)支持件陣列，其中，各支持件位于第二和第三導(dǎo)線圖案上面；以及M×N致動(dòng)結(jié)構(gòu)陣列，各致動(dòng)結(jié)構(gòu)包括第一、第二、中央、第三和第四突出部分，而各突出部分之間又有間隙把它們隔開，各致動(dòng)結(jié)構(gòu)還包括一個(gè)反射層、一個(gè)彈性層和一個(gè)電致位移層，各致動(dòng)結(jié)構(gòu)還包括一對(duì)致動(dòng)器和一對(duì)門致動(dòng)器，各致動(dòng)器和門致動(dòng)器具有近端和遠(yuǎn)端，如果該對(duì)中的各門致動(dòng)器分別位于第二和第三突出部分下面，則該對(duì)中的各致動(dòng)器就位于第一和第四突出部分下面，或者是如果該對(duì)中的各門致動(dòng)器分別位于第一和第四突出部分下面時(shí)，各致動(dòng)器就位于第二、第三突出部分下面，該對(duì)中的各致動(dòng)器和該對(duì)中的各門致動(dòng)器通過其近端從各支持件懸伸出來，每個(gè)門致動(dòng)器在其遠(yuǎn)端還設(shè)有附于其下面的一絕緣層及附于該絕緣層下面的一導(dǎo)電層，其中通過第二導(dǎo)線圖案提供的驅(qū)動(dòng)信號(hào)被施加到各門致動(dòng)器上，使該對(duì)門致動(dòng)器向下彎曲，從而迫使各門致動(dòng)器上的該導(dǎo)電層與第一和第三導(dǎo)線圖案接觸，從而使來自第一導(dǎo)線圖案的圖象信號(hào)被傳送到第三導(dǎo)線圖形，并進(jìn)而傳至各致動(dòng)器，使各致動(dòng)結(jié)構(gòu)中的該對(duì)致動(dòng)器傾斜，使其中央突出部分保持平面地傾斜，從而使該中央突出部分整體反射光束。
2.如權(quán)利要求1的M×N薄膜可致動(dòng)反射鏡陣列，其中各致動(dòng)器包括一反射層部分，一彈性層部分，一信號(hào)電極層，一電致位移層部分和一偏壓電極層。
3.如權(quán)利要求2的M×N薄膜可致動(dòng)反射鏡陣列，其中各致動(dòng)器中的該信號(hào)電極層與該第三導(dǎo)線圖案電連接。
4.如權(quán)利要求1的M×N薄膜可致動(dòng)反射鏡陣列，其中各門致動(dòng)器包括一反射層部分，一彈性層部分，一門信號(hào)電極層，一電致位移層部分和一門偏壓電極層。
5.如權(quán)利要求4的M×N薄膜可致動(dòng)反射鏡陣列，其中各門致動(dòng)器中的該門信號(hào)電極層與該第二導(dǎo)線圖案電連接。
6.如權(quán)利要求2或4的M×N薄膜可致動(dòng)反射鏡陣列，其中各致動(dòng)器中的偏壓電極層與各門致動(dòng)器中的門偏壓電極層電連接。
7.如權(quán)利要求6的M×N薄膜可致動(dòng)反射鏡陣列，其中加在各致動(dòng)器和各門致動(dòng)器中的該偏壓電極層和門偏壓電極層上的電壓是相同的。
8.如權(quán)利要求1的M×N薄膜可致動(dòng)反射鏡陣列，其中該基板由絕緣材料制成。
9.如權(quán)利要求1的M×N薄膜可致動(dòng)反射鏡陣列，其中各支持件由絕緣材料制成。
10.如權(quán)利要求1的M×N薄膜可致動(dòng)反射鏡陣列，其中該彈性層由絕緣材料制成。
全文摘要
一種M×N薄膜可致動(dòng)反射鏡陣列，包括一開關(guān)矩陣、一M×N對(duì)支持件的陣列，及一M×N致動(dòng)結(jié)構(gòu)陣列，其中該有源矩陣包括一基板和印刷在其上的第一、第二和第三導(dǎo)線圖案，且各致動(dòng)結(jié)構(gòu)設(shè)有一對(duì)致動(dòng)器和一對(duì)門致動(dòng)器。該致動(dòng)結(jié)構(gòu)中的門致動(dòng)器與該開關(guān)矩陣上的第一、第二和第三導(dǎo)線圖案相結(jié)合，使得可以免除在該M×N薄膜可致動(dòng)反射鏡陣列中使用晶體管。
文檔編號(hào)G02B26/08GK1162361SQ95196003
公開日1997年10月15日 申請(qǐng)日期1995年7月11日 優(yōu)先權(quán)日1994年10月31日
發(fā)明者池政范, 尹東善 申請(qǐng)人:大宇電子株式會(huì)社