CN108892098A - 一种偏转可控的mems微型反射镜结构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种偏转可控的MEMS微型反射镜结构，包括衬底层、镜片层和牺牲层，牺牲层图形化沉积与消除后，镜片层与衬底层部分相连，部分悬空，衬底层包括衬底材料、衬底导电层、衬底图形化金属层和衬底保护层，镜片层包括镜片承载层、镜片金属层和镜片补偿层，衬底图形化金属层、镜片金属层与引线接口相连，基于本发明结构制造的光调配器件，能够实现光线聚焦、反射、散射等多种功能，本发明可应用于太阳光平面聚焦、智能门窗阳光调节、光开关等多个领域，在新能源利用及绿色环保方面有着非常好的应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及光调控技术领域，尤其涉及一种偏转可控的MEMS微型反射镜结构。
背景技术
降低碳排放、节能与环保是全世界都在讨论的话题，“绿色建筑”的可持续发展设计在近几十年来得到了广泛的关注。在建筑行业，增强对自然光的利用可以减少人工照明，调节室内温度以及冷却负荷，是提高能源利用效率的一种重要手段。目前人们已经发明了多种技术来改善阳光的利用，向屋内提供自然光，具体有以下几种技术：
1、百叶窗系统，是常见的日光系统，由多个窗帘或水平放置的百叶窗组成，它们的角度可以调节以接收和重新定向日光，它可以将不同角度的入射阳光引向天花板，百叶窗系统的局限性在于，窗帘可能完全或部分地阻挡了窗外的视野，并且透过百叶窗的光束可能产生眩光效应。
2、太阳能屋顶照明系统，是一种新型的采光技术，它安装在窗户上方，将阳光直射方向改为房间的中心，它由自适应蝴蝶阵列和菲涅耳透镜组成，将日光投射到弯曲的转向反射镜上，以适当的角度引入日光，太阳能屋顶照明系统的主要缺点是成本较高，需要安装太阳光收集器与导光管，同时也存在眩光效应。
3、激光切割面板玻璃方案，是一套采用透明丙烯酸塑料薄片的日光系统。通过激光切割制作透明矩形平行面板，每个切割表面通过内部反射使日光偏转，激光切割面板系统的优点是窗户的外部视野不受阻碍，但稍微扭曲，且无法控制入射光方向。
4、太阳导向玻璃，是另一种采光技术，其中双层玻璃之间应用不透明凹面丙烯酸树脂条，将来自任何方向的入射阳光重定向到房间的天花板。该系统不需要维护，并受两面玻璃的保护而不会损坏或污染，它的局限性在于阻碍了外部视觉而且重定向的角度也被固定。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种偏转可控的MEMS微型反射镜结构，该结构是一种全新的光调配器件，与现有的自然光调配技术完全不同。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种偏转可控的MEMS微型反射镜结构，包括相连接的衬底层、镜片层和牺牲层，所述牺牲层图形化沉积与消除后，所述镜片层与衬底层部分相连，部分悬空；
所述衬底层包括衬底材料、衬底导电层、衬底图形化金属层和衬底保护层，所述衬底导电层、衬底图形化金属层、衬底保护层依次通过图形化与薄膜沉积的方式生长在衬底材料上；
所述镜片层包括镜片承载层、镜片金属层和镜片补偿层，所述镜片承载层、镜片金属层、镜片补偿层依次通过图形化与薄膜沉积的方式生长在衬底保护层上；
所述衬底图形化金属层、镜片金属层与引线接口相连。
优选的，所述镜片补偿层面积小于镜片承载层与镜片金属层。
优选的，所述牺牲层去除后，所述镜片层自然上翘，覆盖有镜片补偿层保护的部分保持平直，没有镜片补偿层保护的部分自然弯曲。
优选的，所述衬底材料采用硅材料或石英玻璃；所述衬底导电层采用氧化铟锡导电薄膜；所述图形化金属层采用铝、铜或铁；所述衬底保护层采用SiO2或Si3N4。
优选的，所述镜片承载层采用SiO2或Si3N4；所述镜片金属层采用铝、铜或铁；所述镜片补偿层采用SiO2或Si3N4。
优选的，所述薄膜沉积方式采用化学气相沉积或物理气相沉积。
本发明的有益效果：
本发明提出的偏转可控的MEMS微型反射镜结构是一种全新的光调配器件，基于MEMS制造工艺，与现有的自然光调配技术完全不同，MEMS微型反射镜可以安装在窗户中，两片普通绝缘玻璃之间可以放置数百万个微型反射镜，以静电致动的方式通过施加电压控制微镜偏转房间内的日光量，实现高效的传输控制和改善日光的分布，此结构可应用于太阳光平面聚焦、智能门窗阳光调节、光开关等多个领域，在新能源利用及绿色环保方面有着非常好的应用前景。
附图说明
图1为本发明提出的一种偏转可控的MEMS微型反射镜结构的结构示意图。
图中：1衬底材料、2衬底导电层、3衬底图形化金属层、4衬底保护层、5镜片承载层、6镜片金属层、7镜片补偿层、8牺牲层、9引线接口。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
参照图1，一种偏转可控的MEMS微型反射镜结构，包括相连接的衬底层、镜片层和牺牲层8，所述牺牲层8图形化沉积与消除后，所述镜片层与衬底层部分相连，部分悬空。
所述衬底层包括衬底材料1、衬底导电层2、衬底图形化金属层3和衬底保护层4，所述衬底导电层2、衬底图形化金属层3、衬底保护层4依次通过图形化与薄膜沉积的方式生长在衬底材料1上，其中，薄膜沉积方式可以采用化学气相沉积，也可以采用物理气相沉积。
所述镜片层包括镜片承载层5、镜片金属层6和镜片补偿层7，所述镜片承载层5、镜片金属层6、镜片补偿层7依次通过图形化与薄膜沉积的方式生长在衬底保护层4上，同样的，薄膜沉积方式可以采用化学气相沉积，也可以采用物理气相沉积。
所述衬底图形化金属层3、镜片金属层6与引线接口9相连，在引线接口09处接外电压，通过调节电压强度，可以控制微型反射镜的偏转角度。
所述镜片补偿层7面积小于镜片承载层5与镜片金属层6，在所述牺牲层8去除后，所述镜片层自然上翘，覆盖有镜片补偿层7保护的部分保持平直，没有镜片补偿层7保护的部分自然弯曲，同时保证电荷的传递与电荷累积。
优选的，所述衬底材料1采用硅材料或石英玻璃；所述衬底导电层2采用氧化铟锡导电薄膜；所述图形化金属层3采用铝、铜或铁；所述衬底保护层4采用SiO2或Si3N4。所述镜片承载层5采用SiO2或Si3N4；所述镜片金属层6采用铝、铜或铁；所述镜片补偿层7采用SiO2或Si3N4。
本发明的制作流程如下：
（1）清洗衬底材料1；
（2）使用化学气相沉积方法依次在衬底材料1上生长衬底导电层2、衬底图形化金属层3和衬底保护层4；
（3）使用光刻方法在图形化生长牺牲层8。
（4）沉积镜片金属层5。
（5）使用光刻方法对镜片金属层5进行图形化。
（6）对镜片金属层5进行腐蚀并转移图形。
（7）去除牺牲层8，释放镜片层。
（8）器件结构形成后，将衬底图形化金属层3、镜片金属层6与引线接口9相连，引线接口9处接外电压。
本发明提出的偏转可控的MEMS微型反射镜结构是一种全新的光调配器件，基于MEMS制造工艺，与现有的自然光调配技术完全不同。MEMS微型反射镜可以安装在窗户中，两片普通绝缘玻璃之间可以放置数百万个微型反射镜，以静电致动的方式通过施加电压控制微镜偏转房间内的日光量，实现高效的传输控制和改善日光的分布。进一步，可以使用智能网络传感系统收集有关房间情况以及环境条件的信息，并将它们送到自动驱动单元以处理不同的条件和情况。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种偏转可控的MEMS微型反射镜结构，其特征在于，包括相连接的衬底层、镜片层和牺牲层（8），所述牺牲层（8）图形化沉积与消除后，所述镜片层与衬底层部分相连，部分悬空；
所述衬底层包括衬底材料（1）、衬底导电层（2）、衬底图形化金属层（3）和衬底保护层（4），所述衬底导电层（2）、衬底图形化金属层（3）、衬底保护层（4）依次通过图形化与薄膜沉积的方式生长在衬底材料（1）上；
所述镜片层包括镜片承载层（5）、镜片金属层（6）和镜片补偿层（7），所述镜片承载层（5）、镜片金属层（6）、镜片补偿层（7）依次通过图形化与薄膜沉积的方式生长在衬底保护层（4）上；
所述衬底图形化金属层（3）、镜片金属层（6）与引线接口（9）相连。
2.根据权利要求1所述的一种偏转可控的MEMS微型反射镜结构，其特征在于，所述镜片补偿层（7）面积小于镜片承载层（5）与镜片金属层（6）。
3.根据权利要求2所述的一种偏转可控的MEMS微型反射镜结构，其特征在于，所述牺牲层（8）去除后，所述镜片层自然上翘，覆盖有镜片补偿层（7）保护的部分保持平直，没有镜片补偿层（7）保护的部分自然弯曲。
4.根据权利要求1所述的一种偏转可控的MEMS微型反射镜结构，其特征在于，所述衬底材料（1）采用硅材料或石英玻璃；所述衬底导电层（2）采用氧化铟锡导电薄膜；所述图形化金属层（3）采用铝、铜或铁；所述衬底保护层（4）采用SiO2或Si3N4。
5.根据权利要4所述的一种偏转可控的MEMS微型反射镜结构，其特征在于，所述镜片承载层（5）采用SiO2或Si3N4；所述镜片金属层（6）采用铝、铜或铁；所述镜片补偿层（7）采用SiO2或Si3N4。
6.根据权利要求1所述的一种偏转可控的MEMS微型反射镜结构，其特征在于，所述薄膜沉积方式采用化学气相沉积或物理气相沉积。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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