ТОНКОПЛЕНОЧНАЯ ПРИВОДИМАЯ В ДЕЙСТВИЕ ЗЕРКАЛЬНАЯ МАТРИЦА ДЛЯ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ В ОПТИЧЕСКОЙ ПРОЕКЦИОННОЙ СИСТЕМЕ И СПОСОБ ЕЕ ИЗГОТОВЛЕНИЯ Российский патент 1999 года по МПК H04N9/31 

Изобретение относится к оптической проекционной системе и более конкретно к матрице из M•N тонкопленочных приводимых в действие зеркал для использования в этой системе и методу ее изготовления.

Среди различных систем видеоизображения, имеющихся в данной области, известна оптическая проекционная система, способная обеспечить высококачественное изображение в большом масштабе. В такой оптической проекционной системе свет от лампы равномерно освещает матрицу из, например, M•N приводимых в действие зеркал, так что каждое из зеркал соединено с каждым из приводов. Приводы могут быть изготовлены из электрически деформируемого материала, как, например, пьезоэлектрика или электрострикционного материала, который деформируется в ответ на приложенное к нему электрическое поле.

Отраженный луч света от каждого из зеркал падает на отверстие диафрагмы. При подаче электрического сигнала на каждый из приводов относительное положение каждого из зеркал к падающему лучу света изменяется, таким образом вызывая отклонение оптической траектории отраженного луча от каждого из зеркал. Так как оптическая траектория каждого из отраженных лучей изменяется, количество света, отраженного от каждого из зеркал, которое проходит через отверстие, изменяется, таким образом моделируя яркость луча. Модулированные лучи через отверстие передаются на проекционный экран через соответствующее оптическое устройство, например проекционную линзу, для последующего отображения изображения.

На фиг. 1 показан вид в разрезе M•N приводимой в действие электрической деформацией матрицы зеркал 10 для использования в оптической проекционной системе, содержащей активную матрицу 11, включающую подложку 12 и матрицу из M•N тринзисторов на ней; матрицу 13 из M•N электрически деформируемых приводов 30, включающую пару элементов привода 14, 15, пару электродов напряжения смещения 16, 17 и общий сигнальный электрод 18; матрицу 19 из M•N стержней 31, каждый из стержней 31 встроен в каждый из электрически деформируемых приводов 30; матрицу 20 из M•N соединительных выводов 22, где каждый из соединительных выводов 22 используется для электрического соединения каждого из сигнальных электродов 18 с активной матрицей 11; и матрицу 21 из M•N зеркал 23, где каждое из зеркал 23 установлено на верхней поверхности каждого из M•N стержней 31.

Известен также способ изготовления такой матрицы из M•N приводимых в действие электрической деформацией зеркал, использующей керамическую подложку, имеющую толщину от 30 до 50 mm.

Однако имеется возможность дальнейшего усовершенствования вышеописанного способа изготовления матрицы из электрически деформируемых приводов. Прежде всего, достаточно трудно получить керамическую подложку, имеющую толщину от 30 до 50 mm, и более того, если толщина керамической подложки уменьшается до диапазона от 30 до 5 mm, ее механические свойства, вероятно, ухудшаются, что в свою очередь затрудняет процесс изготовления, кроме того, это предполагает ряд длительных, трудноуправляемых и утомительных процессов, таким образом затрудняя требуемую воспроизводимость, надежность и выход готовых изделий; и более того, может быть ограничение нижнего размера.

Поэтому первой задачей настоящего изобретения является представление способа изготовления матрицы из M•N приводимых в действие зеркал, который обходится без использования тонкой электрически деформируемой керамической подложки.

Другой задачей настоящего изобретения является предоставление усовершенствованного и нового способа изготовления матрицы из M•N приводимых в действие зеркал, который обеспечит более высокую повторяемость, надежность и выход готовых изделий, используя известную тонкопленочную технологию, применяемую в производстве полупроводников.

Дальнейшей задачей настоящего изобретения является предоставление матрицы из M•N приводимых в действие зеркал, имеющей новую структуру, включающую множество тонкопленочных слоев, индуцирующих перемещение, электропроводящих и светоотражающих материалов.

В соответствии с первым аспектом настоящего изобретения представляется матрица из M•N тонкопленочных приводимых в действие зеркал для использования в оптической проекционной системе, матрица содержит активную матрицу, включающую подложку, матрицу из M•N тринзисторов и матрицу из M•N соединительных выводов; матрицу из M•N тонкопленочных приводных структур, где каждая из приводных структур снабжена верхней и нижней поверхностями, ближним и дальним краями, причем каждая из приводных структур включает по меньшей мере один тонкопленочный слой индуцирующего перемещение материала, имеющий верхнюю и нижнюю поверхности и первый и второй электроды определенной толщины, где первый электрод расположен на верхней поверхности слоя, индуцирующего перемещение, а второй электрод - на нижней его поверхности, где электрический сигнал, приложенный к слою, индуцирующему перемещение между первым и вторым электродами, вызывает деформацию слоя, индуцирующего перемещение, и вследствие этого - приводной структуры; матрицу из M•N поддерживающих элементов, где каждый из поддерживающих элементов снабжен верхней и нижней поверхностями, где каждый из поддерживающих элементов используется для фиксации каждой из приводных структур, а также электрически соединяет каждую из приводных структур и активную матрицу; матрицу из M•N промежуточных элементов, где каждый из промежуточных элементов снабжен верхней и нижней поверхностями и напылен на верхнюю поверхность каждой из приводных структур на дальнем ее конце; и матрицу из M•N зеркальных слоев, где каждый из зеркальных слоев включает зеркало для отражения световых лучей и поддерживающий слой, каждый из зеркальных слоев, кроме того, включает первую и вторую части, соответствующие дальнему и ближнему концам каждой из приводных структур, первая и вторая части каждого из зеркальных слоев крепится на верхней поверхности каждого из промежуточных элементов и выступает в виде консоли от соответствующего поддерживающего элемента соответственно, таким образом, когда каждая из приводных структур деформируется в ответ на электрический сигнал, соответствующий зеркальный слой остается плоским, таким образом позволяя всем зеркалам отражать световые лучи.

В соответствии с другим аспектом настоящего изобретения заявляется новый способ изготовления матрицы из M•N приводимых в действие зеркал для использования в оптической проекционной системе, применяющий известную тонкопленочную технологию, причем способ содержит следующие шаги: (a) обеспечение активной матрицы, имеющей верхнюю и нижнюю поверхности, где активная матрица включает подложку, матрицу из M•N тринзисторов и матрицу из M•N соединительных выводов; (b) формирование первого поддерживающего слоя на верхней поверхности активной матрицы, причем первый поддерживающий слой включает матрицу из M•N опорных стоек, соответствующих матрице из M•N поддерживающих элементов в матрице из M•N тонкопленочных приводимых в действие зеркал, и первую избыточную область; (c) обработку первой избыточной области первого поддерживающего слоя для ее удаления; (d) напыление первого тонкопленочного электродного слоя на первый поддерживающий слой; (e) обеспечение тонкопленочного индуцирующего перемещение слоя на первом тонкопленочном электродном слое; (f) формирование второго тонкопленочного электродного слоя на тонкопленочном индуцирующем перемещение слое; (g) обеспечение промежуточного слоя на верхней поверхности второго тонкопленочного электродного слоя, где промежуточный слой включает матрицу из M•N промежуточных элементов и вторую избыточную область; (h) обработку второй избыточной области промежуточного слоя для ее удаления; (i) напыление второго поддерживающего промежуточного слоя на верхнюю поверхность; (j) формирование светоотражающего слоя на верхней поверхности поддерживающего слоя и (k) удаление первой и второй избыточных областей первого поддерживающего слоя и промежуточного слоя для того, чтобы таким образом сформировать матрицу из M•N тонкопленочных приводимых в действие зеркал.

Вышеупомянутые и другие задачи и особенности настоящего изобретения станут очевидными из последующего описания предпочтительных воплощений, представленных вместе с сопровождающими чертежами,
где на фиг.1 - вид в разрезе матрицы из M•N приводимых в действие электрической деформацией зеркал, ранее раскрытых;
на фиг. 2 - вид в разрезе матрицы из M•N тонкопленочных приводимых в действие зеркал в соответствии с первым предпочтительным воплощением настоящего изобретения;
на фиг.3 - подробный вид в разрезе тонкопленочного изобретенного приводимого в действие зеркала первого воплощения, изображенного на фиг.2;
на фиг.4 - вид в разрезе приводимого в действие зеркала первого воплощения с упругим слоем, расположенным на нижней поверхности второго электрода;
на фиг.5 - вид в разрезе тонкопленочного приводимого в действие зеркала первого воплощения, имеющего поддерживающий слой, выполненный из светоотражающего материала;
на фиг. 6A и 6B - вид в разрезе тонкопленочного приводимого в действие зеркала первого воплощения, имеющего одну из верхних и нижних поверхностей индуцирующего перемещение слоя в каждой приводной структуре, покрытой частично первым и вторым электродами;
на фиг.7 - вид в разрезе тонкопленочного приводимого в действие зеркала первого воплощения в приведенном в действие состоянии;
на фиг. 8 - вид в разрезе тонкопленочного приводимого в действие зеркала второго воплощения, имеющего биморфную структуру;
на фиг.9 - вид в разрезе тонкопленочного приводимого в действие зеркала третьего воплощения и
на фиг.10A-10H - схематические виды в разрезе, объясняющие шаги изготовления для первого воплощения в соответствии с настоящим изобретением.

Обратимся теперь к фиг. 2-10, там представлены схематические виды в разрезе изобретенной матрицы из M•N тонкопленочных приводимых в действие зеркал для использования в оптической проекционной системе, где M и N - целые числа, в соответствии с предпочтительными воплощениями настоящего изобретения. Следует отметить, что одинаковые части, показанные на фиг. 2-10, представлены одинаковыми ссылочными номерами.

На фиг. 2 иллюстрируется вид в разрезе первого воплощения матрицы 50 из M•N тонкопленочных приводимых в действие зеркал 51, содержащих активную матрицу 52, матрицу 53 из M•N тонкопленочных приводных структур 54, матрицу 55 из M•N поддерживающих элементов 56, матрицу 57 из M•N промежуточных элементов 58 и матрицу 59 из M•N зеркальных слоев.

Фиг. 3 представляет детальный вид в разрезе тонкопленочной приводимой в действие матрицы зеркал 50, показанной на фиг.2. Активная матрица 52 включает подложку 59, матрицу из M•N транзисторов (не показана) и матрицу 61 из M•N соединительных выводов 62; каждая из приводных структур 54 снабжается верхней и нижней поверхностями 63, 64, ближними и дальними краями 65, 66 и, кроме того, включает по меньшей мере один тонкопленочный слой 67 индуцирующего перемещение материала, имеющего верхнюю и нижнюю поверхности 68, 69 и первый и второй электроды 70, 71, выполненные, например, из такого металла, как золото (Au) или серебро (Ag), причем первый электрод 70 имеет верхнюю поверхность 72. Первый электрод 70 расположен на верхней поверхности 68 индуцирующего перемещение тонкопленочного слоя 67, а второй электрод 71 - на его нижней поверхности 69. Индуцирующий перемещение тонкопленочный слой 67 выполнен из пьезоэлектрической керамики, электрострикционной керамики, магнитострикционной керамики или пьезоэлектрического полимера.

В случае, когда индуцирующий перемещение слой 67 выполнен из пьезоэлектрической керамики или пьезоэлектрического полимера, он должен быть поляризован.

Каждый из M•N поддерживающих элементов 56, снабженных верхней и нижней поверхностями 73, 74, используется для фиксации каждой из приводных структур 54, а также для электрического соединения второго электрода 71 в каждой из приводных структур 54 с соответствующими соединительными выводами 62 активной матрицы 52 с помощью снабжения перемычкой 118, выполненной из электропроводящего материала, например металла. В этой изобретенной матрице 50 из M•N тонкопленочных приводимых в действие зеркал 51 каждая из приводных структур 54 выступает в виде консоли от каждого из поддерживающих элементов 56 путем ее помещения на верхнюю поверхность 73 каждого из поддерживающих элементов 56 нижней поверхностью 64 каждой из приводных структур 54 у ее ближнего края 65, а нижняя поверхность 74 каждого из поддерживающих элементов 56 помещена на верхнюю поверхность активной матрицы 52. Каждый из промежуточных элементов 58, снабженный верхней и нижней поверхностями 75, 76, расположен на верхней поверхности 63 каждой из приводных структур 54 на ее дальнем конце 66, каждый из зеркальных слоев 60 содержит зеркало 77 для отражения световых лучей, поддерживающий слой 78, имеющий верхнюю поверхность 81, первую и вторую части 79, 80, соответствующие дальнему и ближнему концам 66, 65 каждой из приводных структур соответственно, где первая часть 79 каждого из зеркальных слоев 60 крепится к верхней поверхности 75 каждого из промежуточных элементов 58 и вторая часть 80 выступает в виде консоли от каждого из поддерживающих элементов 56. В каждом из зеркальных слоев 60 зеркало 77 расположено на верхней поверхности 81 поддерживающего слоя 78.

Электрическое поле приложено к индуцирующему перемещение тонкопленочному слою 67 между первым и вторым электродами 70, 71 в каждой из приводных структур 54. Приложение такого электрического поля вызывает деформацию индуцирующего перемещение слоя 67, следовательно, приводной структуры 54, что будет в свою очередь отклонять зеркальный слой 60.

Кроме того, тонкопленочное приводимое в действие зеркало 51 может быть дополнительно обеспечено упругим слоем 88. Упругий слой 88 может быть расположен либо между упругим элементом 58 и первым электродом 70, либо на нижней поверхности второго электрода 71 в каждом из приводимых в действие зеркал 51. На фиг.4 показано тонкопленочное приводимое в действие зеркало 51, снабженное упругим слоем 88 на нижней поверхности 64 приводной структуры 54.

Материал, покрывающий поддерживающий слой 78 в каждом из зеркальных слоев 60, может быть также светоотражающим, например алюминий (Al), который позволит верхней поверхности 81 действовать так же, как зеркало 77 в каждом из тонкопленочных приводимых в действие зеркал 51, как изображено на фиг. 5.

Возможно для изобретенной матрицы 50 тонкопленочных приводимых в действие зеркал 51 одинаково хорошо функционировать при наличии верхней и нижней поверхностей 68, 69 индуцирующего перемещение тонкопленочного слоя 67 в каждой из приводных структур 54, покрытых полностью первым и вторым электродами 70, 71 или при наличии одной из верхней и нижней поверхностей 68, 69 индуцирующего перемещение тонкопленочного слоя 67 в каждой из приводных структур 54, покрытых частично первым и вторым электродами 70, 71. В этом случае тонкопленочное приводимое в действие зеркало 51 должно быть снабжено упругим слоем 88. Два примера тонкопленочного приводимого в действие зеркала 51, имеющего такую структуру, иллюстрируются на фиг.6A и 6B.

В качестве примера первого воплощения на фиг.3 и 7 иллюстрируется матрица 50 из M•N тонкопленочных приводимых в действие зеркал 51, содержащая матрицу из M•N приводных структур 54, выполненных из пьезоэлектрической керамики, например из цирконат-титанат свинца (ЦТС). Электрическое поле прикладывается к индуцирующему перемещение тонкопленочному пьезоэлектрическому слою 67, расположенному между первым и вторым электродами 70, 71 в каждой из приводных структур 54. Приложение электрического поля будет вызывать либо сжатие, либо расширение пьезоэлектрической керамики в зависимости от полярности электрического поля относительно полярности пьезоэлектрического материала. Если полярность электрического поля соответствует полярности пьезоэлектрической керамики, пьезоэлектрическая керамика будет сжиматься. Если полярность электрического поля противоположна полярности пьезоэлектрической керамики, пьезоэлектрическая керамика будет расширяться.

Ссылаясь на фиг. 7, полярность пьезоэлектрической керамики соответствует полярности приложенного электрического поля, вызывая сжатие пьезоэлектрической керамики. В таком случае приводная структура изгибается вниз, как показано на фиг. 7, таким образом отклоняя зеркальный слой 60 вниз на некоторый угол. Зеркальный слой 60, однако, остается плоским, и в результате эффективная длина зеркального слоя 60 является полной длиной зеркального слоя 60. Сравнительно, если зеркальный слой 60 непосредственно прикреплен к приводной структуре 54, часть зеркального слоя 60, прикрепленная к поддерживающему элементу 56, не деформируется в ответ на электрическое поле, а остается неподвижной. В результате эффективная длина зеркального слоя 60 равна длине, меньшей длины части приводной структуры 54, прикрепленной к поддерживающему элементу 56. Применение промежуточного элемента 58 и зеркального слоя 60 в воплощении, показанном на фиг.3, поэтому повышает коэффициент наполняемости и эффективности зеркальной матрицы. Обратимся теперь к фиг.3 и 7, можно показать, что свет, столкнувшись с зеркальным слоем 60 приводимого в действие зеркала 51, показанного на фиг. 7, отражается под большим углом, чем свет, отраженный от неприведенного в действие приводимого в действие зеркала 51, показанного на фиг.3.

Наоборот, электрическое поле обратной полярности может быть приложено к индуцирующему перемещение тонкопленочному пьезоэлектрическому слою 67, вызывая расширение пьезоэлектрической керамики. В этом примере приводная структура 54 изгибается вверх (не показано).

Свет, столкнувшись с зеркальным слоем 60 перемещенного вверх приведенного в действие зеркала 51, отражается под меньшим углом, чем свет, отраженный от неприведенного в действие приводимого в действие зеркала 51, показанного на фиг.3.

На фиг. 8 показан вид в разрезе второго воплощения матрицы 100 из M•N тонкопленочных приводимых в действие зеркал 101, где второе воплощение аналогично первому воплощению, за исключением того, что каждая из приводных структур 54 является биморфной структурой, включающей первый электрод 70, второй электрод 71, промежуточные металлические слои 87, верхний индуцирующий перемещение тонкопленочный слой 89, имеющий верхнюю и нижнюю поверхности 90, 91, и нижний индуцирующий перемещение тонкопленочный слой 92, снабженный верхней и нижней поверхностями 93, 94. В каждой из приводных структур 54 верхний и нижний индуцирующие перемещение тонкопленочные слои 89, 92 разделены промежуточным металлическим слоем 87, первый электрод 70 расположен на верхней поверхности 90 верхнего индуцирующего перемещение тонкопленочного слоя 89, а второй электрод 71 - на нижней поверхности 94 нижнего индуцирующего перемещение тонкопленочного слоя 92.

Также как в случае первого воплощения, верхний и нижний индуцирующие перемещение тонкопленочные слои 89, 92 в каждой из приводных структур 54 выполнены из пьезоэлектрической керамики, электрострикционной керамики, магнитострикционной керамики или пьезоэлектрического полимера.

В случае, когда верхний и нижний индуцирующие перемещение тонкопленочные слои 89, 92 выполнены из пьезоэлектрической керамики или пьезоэлектрического полимера, верхний и нижний индуцирующие перемещение тонкопленочные слои 89, 92 должны быть поляризованы таким образом, чтобы направление поляризации пьезоэлектрического материала в верхнем индуцирующем перемещение тонкопленочном слое 89 было противоположно направлению поляризации нижнего индуцирующего перемещение тонкопленочного слоя 92.

В качестве примера, как функционирует второе воплощение, предположим, что верхний и нижний индуцирующие перемещение тонкопленочные слои 89, 92 в матрице 100 из M•N тонкопленочных приводимых в действие зеркал 101, показанной на фиг. 8, выполнены из пьезоэлектрической керамики, например ЦТС. Когда электрическое поле прикладывается к каждой из приводных структур 54 верхнего и нижнего индуцирующих перемещение тонкопленочных пьезоэлектрических слоев 89, 92, приводная структура 54 будет изгибаться либо вверх, либо вниз в зависимости от поляризации пьезоэлектрической керамики и полярности электрического поля. Например, если полярность вызывает сжатие верхнего индуцирующего перемещение тонкопленочного пьезоэлектрического слоя 89, а нижнего индуцирующего перемещение тонкопленочного пьезоэлектрического слоя 92 - расширение, приводная структура 54 будет изгибаться вверх. В этой ситуации ударяющийся свет отражается на меньший угол от приводной структуры 54, чем отраженный свет от неприведенной в действие приводной структуры 54. Однако, если полярность пьезоэлектрической керамики и электрическое поле вызывают расширение верхнего индуцирующего перемещение тонкопленочного пьезоэлектрического слоя 89, а нижнего индуцирующего перемещение тонкопленочного пьезоэлектрического слоя 92 - сжатие, приводная структура 54 будет изгибаться вниз. В этой ситуации ударяющийся свет отражается под большим углом от приводной структуры 54, чем отраженный свет от неприведенной в действие приводной структуры 54.

На фиг. 9 проиллюстрирован вид в разрезе третьего воплощения матрицы 200 из M•N тонкопленочных приводимых в действие зеркал 201, где третье воплощение аналогично первому воплощению, за исключением того, что отсутствует матрица 57 из M•N промежуточных элементов. Вместо этого в каждом из тонкопленочных приводимых в действие зеркал 51 поддерживающий слой 78 одновременно соединен с дальним концом 66 приводной структуры 54 и с активной матрицей 52.

На фиг.10A - 10Н проиллюстрированы шаги изготовления, входящие в изготовление первого воплощения настоящего изобретения. Процесс изготовления первого воплощения, то есть матрица 50 из M•N тонкопленочных приводимых в действие зеркал 51, где M и N - целые числа, начинается с подготовки активной матрицы 52, имеющей верхнюю и нижнюю поверхности 102, 103, содержащей подложку 59, матрицу из M•N тринзисторов (не показана) и матрицу 104 из M•N соединительных выводов 105, как проиллюстрировано на фиг.10A.

На последующем шаге на верхней поверхности 102 активной матрицы 52 формируется первый поддерживающий слой 106, включающий матрицу 107 из M•N опорных стоек 108, соответствующую матрице 55 из M•N поддерживающих элементов 56, и первую избыточную область 109, где первый поддерживающий слой 106 формируется путем напыления избыточного слоя (не показан) на всю верхнюю поверхность 102 активной матрицы 52; формирования матрицы из M•N пустых гнезд (не показана) и, таким образом, полученной первой избыточной области 109, причем каждое из пустых гнезд расположено вокруг каждого из M•N соединительных выводов 62; и обеспечения опорных стоек 108 в каждом из пустых гнезд, как показано на фиг. 10B. Избыточный слой формируется с использованием способа металлизации, матрица пустых гнезд - с использованием способа травления, а опорных стоек - с использованием металлизации или способа химического осаждения паров с последующим способом травления. Избыточная область 109 первого поддерживающего слоя 106 затем обрабатывается так, чтобы ее можно было впоследствии удалить, используя способ травления или применение химикатов.

Перемычка 118 для электрического соединения каждого из соединительных выводов 62 с каждым из вторых электродов 71, выполняемая из электрически проводящего материала, например вольфрама (W), формируется в каждой из опорных стоек 108 путем первоначального создания отверстия, распространяющегося от ее верхней поверхности до верхней поверхности соответствующих соединительных выводов 62 с использованием способа травления, с последующим наполнением отверстия электрически проводящим материалом, как изображено на фиг. 10C.

На последующем шаге, как изображено на фиг.10D, первый тонкопленочный электродный слой 111, выполненный из электрически проводящего материала, например серебра (Ag), напыляется на первый поддерживающий слой 106. Затем тонкопленочный индуцирующий перемещение слой 112, выполненный из индуцирующего перемещение материала, например из цирконат-титанат свинца (ЦТС), и второй тонкопленочный электродный слой 113 соответственно формируются на первом тонкопленочном электродном слое 111.

После этого промежуточный слой 114 обеспечивается на верхней поверхности второго тонкопленочного электродного слоя 111, причем промежуточный слой 114 включает матрицу 57 из M•N промежуточных элементов 58 и вторую избыточную область 115, как показано на фиг.10E. Способ, используемый для формирования промежуточного слоя 114, аналогичен способу, используемому для формирования первого поддерживающего слоя 106. Вторая избыточная область 115 промежуточного слоя 114 затем обрабатывается для ее удаления.

На последующем шаге второй поддерживающий слой 116 и светоотражающий слой 117, содержащий зеркальный слой 60, последовательно напыляются на верхнюю поверхность промежуточного слоя 114, как показано на фиг.10F.

Тонкопленочные слои электрически проводящих, индуцирующих перемещение и светоотражающих материалов могут быть напылены и сформированы с помощью известных тонкопленочных технологий, таких как металлизация, конденсация, испарение, травление и микрообработка на станке, как показано на фиг.10C.

Первая и вторая избыточные области 109, 115 поддерживающего слоя 106 и промежуточного слоя 114 затем удаляются или растворяются с помощью применения химических реактивов для формирования таким образом матрицы 50 из M•N тонкопленочных приводимых в действие зеркал 51, как проиллюстрировано на фиг.10H.

Второе воплощение изготовляется аналогичным способом, как первое воплощение. Первый поддерживающий слой прикладывается к активной матрице. Первый поддерживающий слой также включает матрицу из M•N опорных стоек, соответствующую матрице из M•N поддерживающих элементов, и избыточную область. Первый тонкопленочный электродный слой, нижний тонкопленочный индуцирующий перемещение слой, промежуточный металлический слой, верхний тонкопленочный индуцирующий перемещение слой и второй тонкопленочный электродный слой затем напыляются соответственно на первый поддерживающий слой. На последующем шаге промежуточный и зеркальный слои последовательно формируются. Тонкопленочные слои электрически проводящих, индуцирующих перемещение и светоотражающих материалов напыляются и формируются с помощью известных тонкопленочных технологий, как указано ранее. Избыточные области первого поддерживающего и промежуточного слоев затем растворяются или удаляются с помощью применения химических реактивов, оставляя матрицу 100 тонкопленочных приводимых в действие зеркал 101, содержащую матрицу 53 из M•N приводных структур 54, с биморфной структурой.

В вышеописанных способах изготовления первого и второго воплощений настоящего изобретения может быть добавлен дополнительный процесс для формирования упругого слоя 88, включающий в себя аналогичный процесс, как при формировании других тонкопленочных слоев.

Несмотря на то, что настоящее изобретение было описано относительно только определенных предпочтительных воплощений, другие модификации и изменения могут быть сделаны, не выходя за рамки настоящего изобретения, как излагается в последующей формуле изобретения.

Изобретение относится к матрице из M•N тонкопленочных приводимых в действие зеркал для использования в оптической проекционной системе и к способам ее изготовления. Техническим результатом является упрощение способа изготовления, повышение воспроизводимости и надежности. Эта матрица содержит активную матрицу, матрицу из M•N тонкопленочных приводных структур, где каждая из тонкопленочных приводных структур включает по меньшей мере один тонкопленочный слой индуцирующего перемещение материала, пару электродов, размещенных на верхней и нижней поверхностях тонкопленочного индуцирующего перемещение слоя, матрицу из M•N поддерживающих элементов, где каждый из поддерживающих элементов используется для фиксации каждой из приводных структур, матрицу из M•N промежуточных элементов, где каждый из промежуточных элементов устанавливается на верхней поверхности каждой из приводных структур, матрицу M•N зеркальных слоев для отражения световых лучей, где каждый из зеркальных слоев крепится на каждом из промежуточных элементов. Электрический сигнал прикладывается к электродам тонкопленочного индуцирующего перемещение слоя, вызывая его деформацию, которая в свою очередь отклоняет зеркальный слой, закрепленный на промежуточном элементе. 3 c. и 34 з.п.ф-лы, 10 ил.

1. Матрица из M•N тонкопленочных приводимых в действие зеркал для использования в оптической проекционной системе, содержащая активную матрицу, включающую подложку, матрицу M•N транзисторов и матрицу из M•N соединительных выводов, матрицу из M•N приводных структур и матрицу из M•N зеркальных слоев, где M и N - целые числа, отличающаяся тем, что матрица из M•N приводных структур представляет собой матрицу из M•N тонкопленочных приводных структур, каждая из указанных приводных структур снабжена верхней и нижней поверхностями, близким и дальним краями, причем каждая из приводных структур включает по меньшей мере один тонкопленочный слой индуцирующего перемещение материала, имеющий верхнюю и нижнюю поверхности и первый и второй электроды, где первый электрод расположен на верхней поверхности индуцирующего перемещение тонкопленочного слоя, а второй электрод - на нижней поверхности индуцирующего перемещения тонкопленочного слоя, где электрический сигнал, приложенный к индуцирующему перемещение тонкопленочному слою между первым и вторым электродами, вызывает деформацию индуцирующего перемещение тонкопленочного слоя и вследствие этого приводной структуры, введена матрица из M•N поддерживающих элементов, причем каждый из поддерживающих элементов снабжен верхней и нижней поверхностями, каждый из поддерживающих элементов используется для фиксации каждой из приводных структур, а также электрического соединения каждой из приводных структур с активной матрицей, введена матрица промежуточных элементов, где каждый промежуточный элемент снабжен верхней и нижней поверхностями и расположен на верхней поверхности каждой из приводных структур на дальнем ее конце, в матрице из M•N зеркальных слоев каждый из зеркальных слоев включает зеркало для отражения световых лучей и поддерживающий слой, каждый из зеркальных слоев, кроме того, включает первую и вторую части, соответствующие дальнему и ближнему концам каждой из приводных структур, первая и вторая части каждого из зеркальных слоев крепятся на верхней поверхности каждого из промежуточных слоев и выступают в виде консоли от соответствующего поддерживающего элемента соответственно, таким образом, когда каждая из приводных структур деформируется в ответ на электрический сигнал, соответствующий зеркальный слой остается плоским, позволяя всем зеркалам отражать световые лучи. 2. Матрица по п.1, отличающаяся тем, что каждая из приводных структур выступает в виде консоли от каждого из поддерживающих элементов путем ее помещения на верхнюю поверхность каждого из поддерживающих элементов нижней поверхностью каждой из приводных структур у ее ближнего края. 3. Матрица по п.1, отличающаяся тем, что нижняя поверхность каждого из поддерживающих элементов расположена на верхней поверхности активной матрицы. 4. Матрица по п.1, отличающаяся тем, что каждый из промежуточных элементов выполнен на верхней поверхности каждой из приводных структур на дальнем ее конце. 5. Матрица по п.4, отличающаяся тем, что первая часть каждого из зеркальных слоев крепится на верхней поверхности промежуточных элементов, а вторая часть выступает в виде консоли от соответствующего поддерживающего элемента. 6. Матрица по п.1, отличающаяся тем, что каждая из приводных структур является биморфной структурой и включает первый и второй электроды, промежуточный металлический слой, верхний индуцирующий перемещение тонкопленочный слой, имеющий верхнюю и нижнюю поверхности, и нижний индуцирующий перемещение тонкопленочный слой, снабженный верхней и нижней поверхностями, где верхний и нижний индуцирующие перемещение тонкопленочные слои разделены промежуточным металлическим слоем, причем первый электрод расположен на верхней поверхности верхнего индуцирующего перемещение тонкопленочного слоя, а второй электрод - на нижней поверхности нижнего индуцирующего перемещение тонкопленочного слоя. 7. Матрица по п.1, отличающаяся тем, что индуцирующий перемещение тонкопленочный слой выполнен из пьезоэлектрической керамики или пьезоэлектрического полимера. 8. Матрица по п.7, отличающаяся тем, что индуцирующий перемещение тонкопленочный слой поляризован. 9. Матрица по п.1, отличающаяся тем, что индуцирующие перемещение тонкопленочные слои выполнены из электрострикционного материала. 10. Матрица по п.1, отличающаяся тем, что индуцирующие перемещение тонкопленочные слои выполнены из магнитострикционного материала. 11. Матрица по п.6, отличающаяся тем, что верхний и нижний индуцирующие перемещение тонкопленочные слои выполнены из пьезоэлектрического материала. 12. Матрица по п.11, отличающаяся тем, что пьезоэлектрический материал верхнего индуцирующего перемещение тонкопленочного слоя поляризован в направлении, обратном по отношению к нижнему индуцирующему перемещение тонкопленочному слою. 13. Матрица по п.1, отличающаяся тем, что каждый из поддерживающих элементов снабжен перемычкой для электрического соединения второго электрода в каждой из приводных структур с соответствующим соединительным выводом активной матрицы. 14. Матрица по п.1, отличающаяся тем, что первый и второй электроды полностью покрывают верхнюю и нижнюю поверхности индуцирующего перемещение тонкопленочного слоя соответственно. 15. Матрица по п.1, отличающаяся тем, что один либо первый, либо второй электрод покрывает частично верхнюю или нижнюю поверхность индуцирующего перемещение тонкопленочного слоя. 16. Матрица по п.1, отличающаяся тем, что первый и второй электроды выполнены из электрически проводящего материала. 17. Матрица по п.1, отличающаяся тем, что содержит M•N упругих слоев, где каждый из упругих слоев расположен на верхней либо на нижней поверхности каждой из приводных структур. 18. Матрица по п.1, отличающаяся тем, что поддерживающий слой выполнен из светоотражающего материала, позволяя поддерживающему слою действовать так же, как зеркало, в каждом из тонкопленочных приводимых в действие зеркал. 19. Матрица по п.18, отличающаяся тем, что каждый поддерживающий слой одновременно соединен с дальним концом приводных структур и верхней поверхностью активной матрицы. 20. Способ изготовления матрицы из M•N тонкопленочных приводимых в действие зеркал для использования в оптической проекционной системе, где M и N - целые числа, заключающийся в том, что осуществляют заготовку активной матрицы, имеющей верхнюю и нижнюю поверхности, где активная матрица включает подложку, матрицы из M•N транзисторов и матрицу из M•N соединительных выводов, отличающийся тем, что осуществляют формирование первого поддерживающего слоя на верхней поверхности активной матрицы, причем первый поддерживающий слой включает матрицу из M•N опорных стоек, соответствующих матрице из M•N поддерживающих элементов в матрице из M•N тонкопленочных приводимых в действие зеркал, напыление первого тонкопленочного электродного слоя на первый поддерживающий слой, выполнение тонкопленочного индуцирующего перемещение слоя на первом тонкопленочном электродном слое, формирование второго тонкопленочного электродного слоя на тонкопленочном индуцирующем перемещение слое, выполнение промежуточного слоя на верхней поверхности второго тонкопленочного электродного слоя, где промежуточный слой включает матрицу из M•N промежуточных элементов напыление второго поддерживающего слоя на верхнюю поверхность промежуточного слоя, формирование светоотражающего слоя на верхней поверхности поддерживающего слоя и удаление первой и второй избыточных областей первого поддерживающего слоя и промежуточного слоя для того, чтобы таким образом сформировать матрицу из M•N тонкопленочных приводимых в действие зеркал. 21. Способ по п.20, отличающийся тем, что первый и второй электродные слои формируют с использованием способа металлизации. 22. Способ по п.20, отличающийся тем, что тонкопленочный индуцирующий перемещение слой формируют с использованием способа металлизации. 23. Способ по п.20, отличающийся тем, что тонкопленочный индуцирующий перемещение слой формируют с использованием способа химического осаждения паров. 24. Способ по п.21, отличающийся тем, что тонкопленочный индуцирующий перемещение слой формируют с использованием способа конденсации. 25. Способ по п.20, отличающийся тем, что светоотражающий слой формируют с использованием метода металлизации. 26. Способ по п.20, отличающийся тем, что дополнительно до формирования светоотражающего слоя осуществляют нанесение второго поддерживающего слоя на верхнюю поверхность промежуточного слоя. 27. Способ по п.20, отличающийся тем, что поддерживающий слой формируют путем напыления первого избыточного слоя на верхнюю поверхность активной матрицы, выполнения матрицы из M•N первых пустых гнезд на избыточном слое, причем каждое из первых пустых гнезд расположено вокруг каждого из M•N соединительных выводов, и формирования опорных стоек в каждом из первых пустых гнезд. 28. Способ по п.27, отличающийся тем, что первый избыточный слой формируют с использованием способа металлизации. 29. Способ по п.27, отличающийся тем, что матрицу из M•N первых пустых гнезд формируют с использованием способа травления. 30. Способ по п. 27, отличающийся тем, что опорные стойки формируют с использованием способа металлизации с последующим способом травления. 31. Способ по п. 27, отличающийся тем, что опорные стойки формируют с использованием способа химического осаждения паров с последующим способом травления. 32. Способ по п.20, отличающийся тем, что промежуточный слой формируют путем напыления второго избыточного слоя на второй тонкопленочный электродный слой, выполнения матрицы на M•N пустых гнезд на втором избыточном слое, формирования промежуточного элемента в каждом из пустых гнезд. 33. Способ по п. 32, отличающийся тем, что вторую избыточную область формируют с использованием способа металлизации. 34. Способ по п.32, отличающийся тем, что матрицу из M•N вторых пустых гнезд формируют с использованием способа травления. 35. Способ по п.32, отличающийся тем, что промежуточный элемент формируют с использованием способа металлизации с последующим способом травления. 36. Способ по п.32, отличающийся тем, что промежуточный элемент формируют с использованием способа химического осаждения паров с последующим способом травления. 37. Способ изготовления матрицы из M•N тонкопленочных приводимых в действие зеркал для использования в оптической проекционной системе, где M и N - целые числа, заключающийся в том, что осуществляют заготовку активной матрицы, имеющей верхнюю и нижнюю поверхности, где активная матрица включает подложку, матрицу из M•N транзисторов и матрицу из M•N соединительных выводов, отличающийся тем, что осуществляют формирование поддерживающего слоя на верхней поверхности активной матрицы, причем поддерживающий слой включает матрицу из M•N опорных стоек, соответствующих матрице из M•N поддерживающих элементов в матрице из M•N тонкопленочных приводимых в действие зеркал, напыление первого тонкопленочного электродного слоя на поддерживающий слой, выполнение тонкопленочного индуцирующего перемещение слоя на первом тонкопленочном электродном слое, формирование промежуточного металлического слоя на верхней поверхности нижнего тонкопленочного индуцирующего перемещение слоя, напыление верхнего тонкопленочного индуцирующего перемещение слоя на промежуточный металлический слой, выполнение второго тонкопленочного электродного слоя на верхнем тонкопленочном индуцирующем перемещение слое, таким образом формируя биморфную структуру, выполнение промежуточного слоя на верхней поверхности второго тонкопленочного электродного слоя, где промежуточный слой включает матрицу из M•N промежуточных элементов, формирование светоотражающего слоя на верхней поверхности поддерживающего слоя, удаление первой и второй избыточных областей первого поддерживающего слоя и промежуточного слоя для того, чтобы таким образом сформировать матрицу из M•N тонкопленочных приводимых в действие зеркал.

Приоритет по пунктам:
09.11.93 по пп.1-19;
09.11.93 по пп.20-36;
30.11.93 по п.37.