CN113227873A - 光反射元件和空间光调制器 - Google Patents

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Abstract

一种光反射元件包括支撑部21、铰链部30和光反射部40，其中光反射部40包括支撑层和光反射层50，铰链部30包括扭杆部31、从扭杆部31的侧部延伸的延伸部34A和34B、以及从延伸部34A和34B的端部延伸的可动片35A和35B，扭杆部31的端部被固定至支撑部21，铰链部30能够绕着扭杆部31的轴线扭转变形，支撑层被固定至可动片35A和35B，至少在支撑层的面向位于第一可动片35A和第二可动片35B之间的空间35D的部分中设置凹部41D，在支撑层上设置有与光反射层50平行且与光反射层50分离的应力调整层91。

Description

光反射元件和空间光调制器
技术领域
本公开内容涉及一种光反射元件和包括多个这样的光反射元件的空间光调制器。
背景技术
包括多个光反射元件的空间光调制器通常被用作投影仪或图像显示装置。例如，在美国专利公开第US2006/0050353A1号中公开的光反射元件包括：
设置在基体上的柱；
两端固定至柱的带状铰链；
一端附接至铰链的中心的铰链触点；和
附接至铰链触点的另一端的镜板，
其中在镜板的面向铰链的部分(光反射表面)中形成沟槽，并且
光经由基体入射到光反射元件的镜板上，并且由镜板反射的光经由基体发射到外部。
引用列表
专利文件
专利文件1：美国专利公开第US2006/0050353A1号
发明内容
本发明要解决的问题
现在，在上述美国专利公开中披露的光反射元件中，由于在镜板的光反射表面的中央部分中形成沟槽，因此镜板整体的刚性较低，并且由于热应力而导致镜板可能会翘曲，并且镜板的光反射表面的面积减小了沟槽的面积。因此，存在光反射元件的光反射效率和对比度降低的问题。
因此，本公开内容的目的是提供一种具有难以翘曲并且能够使光反射表面的面积尽可能大的配置和结构的光反射元件、和具有多个这样的光反射元件的空间光调制器。
解决问题的技术方案
一种用于实现上述目的的本公开内容的光反射元件包括：设置在基体上的支撑部、铰链部和光反射部，
其中所述光反射部包括支撑层和形成在所述支撑层上的光反射层，
所述铰链部包括扭杆部、从扭杆部的一个侧部的局部延伸的第一延伸部、从第一延伸部的端部延伸的第一可动片、从扭杆部的另一个侧部的局部延伸的第二延伸部、和从第二延伸部的端部延伸的第二可动片，
所述扭杆部的端部固定至所述支撑部，
所述铰链部能够绕着所述扭杆部的轴线扭转变形，
所述支撑层形成为从所述第一可动片的上方延伸至第二可动片的上方，
至少在所述支撑层的面向位于所述第一可动片和第二可动片之间的空间的部分处设置凹部，并且
在支撑层上设置应力调整层，所述应力调整层平行于光反射层并与所述光反射层分离。
一种用于实现上述目的的本公开内容的空间光调制器是其中光反射元件以阵列布置的空间光调制器，
其中每个光反射元件包括本公开内容的光反射元件。
附图说明
图1A和图1B分别是构成实施例1的光反射元件的支撑部和铰链部的示意性平面图，以及下层支撑层的示意性平面图。
图2是构成实施例1的光反射元件的上层支撑层的示意性平面图。
图3是构成实施例1的光反射元件的光反射层的示意性平面图。
图4A和图4B分别是沿着图1A中的箭头A-A截取的示意性截面图和沿着图1A中的箭头B-B截取的示意性截面图。
图5A和图5B分别是沿着图2中的箭头C-C截取的示意性端视图和沿着图2中的箭头D-D截取的示意性截面图。
图6A和图6B分别是沿着图2中的箭头E-E截取的示意性截面图和沿着图2中的箭头F-F截取的示意性截面图。
图7A和图7B分别是沿着图3中的箭头G-G截取的示意性端视图和沿着图3中的箭头H-H截取的示意性截面图。
图8A和图8B分别是沿着图3中的箭头J-J截取的示意性端视图和沿着图3中的箭头K-K截取的示意性截面图。
图9A和图9B分别是在实施例2的光反射元件中，与沿着图3中的箭头G-G截取的类似的示意性端视图和沿着图3中的箭头H-H截取的类似的示意性截面图。
图10A和图10B分别是在实施例2的光反射元件中，与沿着图3中的箭头J-J截取的类似的示意性端视图和沿着图3中的箭头K-K截取的类似的示意性截面图。
图11A和图11B分别是在实施例3的光反射元件中，与沿着图3中的箭头G-G截取的类似的示意性端视图和沿着图3中的箭头H-H截取的类似的示意性截面图。
图12A和图12B分别是在实施例3的光反射元件中，与沿着图3中的箭头J-J截取的类似的示意性端视图和沿着图3中的箭头K-K截取的类似的示意性截面图。
图13是构成实施例4的光反射元件的下层支撑层的示意性平面图。
图14是构成实施例4的光反射元件的上层支撑层的示意性平面图。
图15是沿着图14中的箭头L-L截取的示意性截面图。
图16A和图16B分别是构成实施例5的光反射元件的支撑部和铰链部的示意性平面图，以及下层支撑层的示意性平面图。
图17是构成实施例5的光反射元件的上层支撑层的示意性平面图。
图18A、图18B和图18C分别是沿着图16A中的箭头A-A截取的示意性端视图、沿着图17中的箭头C-C截取的示意性端视图、和沿着图17中的箭头G-G截取的示意性端视图。
图19是构成实施例5的变形例的光反射元件的下层支撑层的示意性平面图。
图20是构成实施例5的变形例的光反射元件的上层支撑层的示意性平面图。
图21A和图21B分别是构成实施例1的变形例的光反射元件的下层支撑层的示意性平面图，以及沿着图21A中的箭头A-A截取的构成实施例1的变形例的光反射元件的下层支撑层等的示意性端面图。
图22A和图22B分别是沿着图21A中的箭头B-B和C-C截取的构成实施例1的变形例的光反射元件的下层支撑层等的示意性端面图。
图23A和图23B分别是与沿着图21A中的箭头B-B和C-C截取的类似的构成比较例1的光反射元件的下层支撑层等的示意性端面图。
图24是构成实施例1的另一变形例的光反射元件的下层支撑层等的与图8A类似的示意性截面图。
图25是示出在实施例1的变形例中获得的翘曲量的图。
图26是示出与光反射层和应力调整层之间的距离相对应的厚度比T与翘曲比之间的关系的曲线图。
图27是本公开内容的空间光调制器的概念图。
图28是示出由来自在空间光调制器中以阵列布置的光反射元件的光产生的衍射现象的模拟结果的图，其中光反射元件以阵列布置。
图29A和图29B是示出曲率半径R与光反射效率之间的关系的曲线图，以及示出曲率半径R与翘曲量h之间的关系的曲线图。
具体实施方式
在下文中，将参照附图基于实施例描述本公开内容，但是本公开内容不限于这些实施例，并且实施例中的各种数值和材料是示例。注意，将按以下顺序进行描述。
1.本公开内容的光反射元件和空间光调制器的总体描述
2.实施例1(本公开内容的光反射元件和空间光调制器)
3.实施例2(实施例1的变形例)
4.实施例3(实施例1的另一变形例)
5.实施例4(实施例1至3的变形例)
6.实施例5(实施例1至4的变形例)
7.其他
<本公开内容的光反射元件和空间光调制器的总体描述>
本公开内容的光反射元件和本公开内容的空间光调制器中提供的光反射元件(下文中，将这些光反射元件统称为“本公开内容的光反射元件等”)可具有以下配置：其中
支撑层具有下层支撑层和上层支撑层的两层结构，
所述下层支撑层包括第一下层支撑层、第二下层支撑层和第三下层支撑层，
所述第一下层支撑层形成在第一可动片上方，
所述第二下层支撑层形成在第二可动片上方，
所述第三下层支撑层形成在第一延伸部上方、第二延伸部上方、和扭杆部的位于第一延伸部与第二延伸部之间的部分上方，并且
所述上层支撑层形成为从第一下层支撑层的上方延伸至第二下层支撑层的上方且包括第三下层支撑层的上方。注意，为了方便起见，将具有这种配置的本公开内容的光反射元件等称为“具有第一配置的光反射元件”。
具有第一配置的光反射元件可具有如下配置：其中上层支撑层形成在第一下层支撑层、第三下层支撑层和第二下层支撑层上，并且形成在由第一下层支撑层、第二下层支撑层和第三下层支撑层包围的空间(凹部)的上方。
或者，本公开内容的光反射元件等可具有以下配置：其中支撑层具有下层支撑层和上层支撑层的两层结构，
所述下层支撑层包括第一下层支撑层和第二下层支撑层，
所述第一下层支撑层形成在第一可动片上方，
所述第二下层支撑层形成在第二可动片上方，并且
在第一延伸部、第二延伸部、和扭杆部的位于第一延伸部与第二延伸部之间的部分上没有形成所述下层支撑层。注意，为了方便起见，将具有这种配置的本公开内容的光反射元件等称为“具有第二配置的光反射元件”。
具有第二配置的光反射元件可具有如下配置：其中在第一延伸部、第二延伸部、和扭杆部的位于第一延伸部与第二延伸部之间的部分上方存在与凹部连通的空间(第二凹部)。
或者，本公开内容的光反射元件等可具有以下配置：其中
支撑层具有下层支撑层和上层支撑层的两层结构，
所述下层支撑层包括第一A下层支撑层、第一B下层支撑层、第一C下层支撑层、第二A下层支撑层、第二B下层支撑层、第二C下层支撑层、以及第三下层支撑层，
所述第一A下层支撑层形成在第一可动片上方，
所述第一B下层支撑层和第一C下层支撑层形成在第一可动片上方，与第一A下层支撑层的侧部分隔开并且位于第一A下层支撑层两侧，
所述第二A下层支撑层形成在第二可动片上方，
所述第二B下层支撑层和第二C下层支撑层形成在第二可动片上方，与第二A下层支撑层的侧部分隔开并且位于第二A下层支撑层两侧，
第一延伸部、第二延伸部、和扭杆部的位于第一延伸部与第二延伸部之间的部分位于第一A下层支撑层和第二A下层支撑层之间，
所述第三下层支撑层形成在第一延伸部上方、第二延伸部上方、以及扭杆部的位于第一延伸部与第二延伸部之间的部分上方，并且
所述上层支撑层形成为从第一下层支撑层的上方延伸至第二下层支撑层的上方且包括第三下层支撑层的上方。注意，为了方便起见，将具有这种配置的本公开内容的光反射元件等称为“具有第三配置的光反射元件”。
具有第三配置的光反射元件可具有如下配置：其中上层支撑层形成在第三下层支撑层上，并且形成为从第一B下层支撑层延伸至第一C下层支撑层，并且形成为从第二B下层支撑层延伸至第二C下层支撑层，形成在由第一B下层支撑层、第二B下层支撑层和第三下层支撑层包围的空间(凹部)的上方，并且形成在由第一C下层支撑层、第二C下层支撑层和第三下层支撑层包围的空间(凹部)的上方。
包括上述各种优选配置的本公开内容的光反射元件等可具有以下形式：其中，凹部设置在支撑层的基体侧的表面(与其上设置有光反射层的表面相对的表面)上。
此外，包括上述各种优选配置和形式的本公开内容的光反射元件等可具有以下形式：其中应力调整层被设置为从上层支撑层的面向基体的下表面的暴露表面延伸至下层支撑层的面向基体的下表面，或者应力调整层被设置为从上层支撑层的面向基体的下表面的暴露表面延伸至下层支撑层与上层支撑层之间的界面，或者应力调整层设置在上层支撑层的内部。注意，尽管应力调整层平行于光反射层设置，但是不必将应力调整层的所有区域都平行于光反射层设置。即，可以采用其中应力调整层的局部可以平行于光反射层设置的形式。
此外，包括上述各种优选配置和形式的本公开内容的光反射元件等可具有以下形式：其中构成光反射层的至少一部分的材料和构成应力调整层的至少一部分的材料的是相同的，并且在这种情况下，构成光反射层的材料和构成应力调整层的材料优选是相同的。因此，在光反射元件的制造中，仅需要增加由与光反射层相同的材料形成的应力调整层的形成，不需要新引入设备，并且可以降低制造成本。
此外，包括上述各种优选配置和形式的本公开内容的光反射元件等可具有以下形式：其中光反射层的厚度和应力调整层的厚度相同。在此，“厚度相同”是指厚度的设计值相同，包括在制造中产生的厚度偏差。
此外，包括上述各种优选配置和形式的本公开内容的光反射元件等可具有以下形式：其中光反射层的结构和应力调整层的结构相对于存在于光反射层和应力调整层之间的层对称。
此外，包括上述各种优选配置和形式的本公开内容的光反射元件等可具有以下形式：其中当基体的表面是XY平面时，在与光反射层的XY平面平行的平面中产生的应力中，当最大温度规格值处的应力为σ11而最小温度规格值处的应力为σ12时，并且在与应力调整层的XY平面平行的平面中产生的应力中，在最大温度规格值处的应力为σ21而最小温度规格值处的应力为σ22时，σ11的符号和σ21的符号相同，并且σ12的符号和σ22的符号相同。
此外，包括上述各种优选配置和形式的本公开内容的光反射元件等可具有以下形式：其中扭杆部的两端固定至支撑部，或扭杆部的一端固定至支撑部。
此外，包括上述各种优选配置和形式的本公开内容的光反射元件等可具有以下形式，其中：
第一延伸部和第二延伸部以扭杆部的轴线作为对称轴线对称地设置，以及
第一可动片和第二可动片以扭杆部的轴线作为对称轴线对称地设置。
此外，包括上述各种优选配置和形式的本公开内容的光反射元件等可具有以下形式：其中光反射部覆盖支撑部，因此可以增加光反射层的面积，并且可以增加光反射层的填充系数。
此外，包括上述各种优选配置和形式的本公开内容的光反射元件等可具有以下形式：其中在基体的分别面向第一可动片和第二可动片的部分处，设置用于使铰链部绕着扭杆部的轴线扭转变形的电极。即，在由于铰链部的扭转变形而驱动光反射元件的情况下，在基体的位于第一可动片和第二可动片的下方的部分中设置电极(驱动电极)，并且通过向铰链部和驱动电极施加电压而在铰链部(具体而言，第一可动片和第二可动片)与驱动电极之间产生的静电力，铰链部可以被驱动(旋转)，扭杆部可发生扭转，或者可动片的尖端可被驱动(上下移动)。例如，从设置在基体上的驱动电路向驱动电极施加电压，并且例如也从设置在基体上的驱动电路向铰链部施加电压。
此外，包括上述各种优选配置和形式的本公开内容的光反射元件等可具有以下形式：其中在基体的位于可动片的尖端下方的区域中设置有挡块。可以在挡块的表面上形成绝缘层，可以形成防静电层以免带电，或者可以形成防紧密接触层，以在挡块和可动片彼此接触时，防止挡块和可动片彼此紧密接触。
基体可以由例如硅基体形成，或者可以由绝缘体上硅(SOI)形成。支撑部的下端固定至基体，但是具体地，例如，支撑部仅需要形成在基体上。
支撑部由基本上不膨胀和收缩的刚体形成，并且更具体地，可以由例如硅、或非晶硅、或氧化硅、或硅和氧化硅的组合、SiN或SiON形成。当沿着垂直于支撑部的轴线的虚拟平面切割支撑部时，支撑部的截面形状可以基本上是任何形状，诸如圆形、椭圆形、卵形、或四边形(包括正方形、矩形、梯形等)。如上所述，支撑部的数量是两个或一个。
铰链部可以由例如硅层、或氧化硅层、或硅层和氧化硅层的堆叠结构、或SiN、SiON、TiN、TiAl、AlN、TiSiN或TiAlN形成。支撑层还可以由例如硅层、或非晶硅层、或氧化硅层、或硅层和氧化硅层的堆叠结构形成。
扭杆部固定至支撑部的上端部的后表面，但是具体地，扭杆部仅需要形成在支撑部的上端部上。或者，可以通过例如公知的接合技术(结合技术)来接合支撑部和扭杆部。在此，作为接合技术(结合技术)，不仅可以采用使用环氧粘合剂、诸如苯并环丁烯(BCB)或CYTOP之类的有机材料、玻璃粉、水玻璃等作为粘合剂层的方法，还可以提及使用焊料层作为粘合剂层的方法、阳极结合法、包括利用氧或类似的等离子体处理晶片表面的方法的直接晶片结合法、以及表面活化室温结合法。
构成光反射部的光反射层可以由形成在支撑层的光入射侧的表面(前表面)上的金属膜或合金膜形成，并且例如可以通过各种物理气相沉积方法(PVD方法)或各种化学气相沉积方法(CVD方法)来形成。具体地，形成光反射层的材料的示例可包括金(Au)、银(Au)、铝(Al)或其合金。
具体地，形成应力调整层的材料的示例亦可包括金(Au)、银(Au)、铝(Al)或其合金。
支撑层的外形可以基本上是任何形状，例如圆形、椭圆形、卵形(半圆和两个线段组合的形状)、或四边形(包括正方形、矩形、梯形或类似形状)。此外，光反射层的外形也可以基本上是任何形状，例如圆形、椭圆形、卵形或四边形(包括正方形、矩形、梯形或类似形状)。支撑层和光反射层可具有相同、相似、或类似的外形，或者可具有不同的外形。此外，支撑层和光反射层可具有相同的尺寸，支撑层可以大于光反射层，或者光反射层可以大于支撑层。
光从外部入射在空间光调制器的光反射层上，并且光从光反射层发射到外部。通过驱动铰链部，可以控制光从光反射层向外部的发射方向。因此，例如，可以在外部屏幕、显示单元或显示装置上显示图像，并且例如，可以应用于投影型显示装置(投影仪)、头戴式显示器(HMD)、分光镜装置(spectroscopic device)和曝光装置。空间光调制器可以执行入射光的接通和断开控制。在此，“接通”控制是指其中入射光沿期望的方向发射以显示图像的状态，并且“断开”控制是指其中入射光沿另一期望的方向发射以不显示图像的状态。
实施例1
实施例1涉及本公开内容的光反射元件和空间光调制器，并且具体地涉及具有第一配置的光反射元件。在图1A中示出了构成实施例1的光反射元件的支撑部和铰链部的示意性平面图，在图1B中示出了下层支撑层的示意性平面图，在图2中示出了构成光反射元件的上层支撑层的示意性平面图，在图3中示出了光反射层的示意性平面图。此外，图4A示出了沿着图1A中的箭头A-A截取的示意性截面图，图4B示出了沿着图1A中的箭头B-B截取的示意性截面图，图5A示出了沿着图2中的箭头C-C截取的示意性端视图，图5B示出了沿着图2中的箭头D-D截取的示意性截面图，图6A示出了沿着图2中的箭头E-E截取的示意性截面图，图6B示出了沿着图2中的箭头F-F截取的示意性截面图，图7A示出了沿着图3中的箭头G-G截取的示意性端视图，图7B示出了沿着图3中的箭头H-H截取的示意性截面图，图8A示出了沿着图3中的箭头J-J截取的示意性截面图，图8B示出了沿着图3中的箭头K-K截取的示意性截面图。此外，在图2中，省略了可动片的图示。
实施例1或稍后描述的实施例2至5的光反射元件10A、10B、10C、10D、10E、10F包括设置在基体20上的支撑部21、铰链部30和光反射部40，
其中光反射部40包括支撑层(镜板)和形成在支撑层上的光反射层(镜部)50，
铰链部30包括扭杆部31、从扭杆部31的一个侧部32A的局部延伸的第一延伸部34A、从第一延伸部34A的端部延伸的第一可动片35A、从扭杆部31的另一个侧部32B的局部延伸的第二延伸部34B、和从第二延伸部34B的端部延伸的第二可动片35B，
扭杆部31的端部固定至支撑部21，
铰链部30能够绕着扭杆部31的轴线扭转变形，并且
支撑层形成为从第一可动片35A上方延伸至第二可动片35B上方。
至少在支撑层的面向位于第一可动片35A与第二可动片35B之间的空间35D的部分处设置有凹部41D。即，凹部41D设置在介于彼此面对的第一可动片35A的部分(第一可动片35A的面向扭杆部31的边缘)与第二可动片35B的部分(第二可动片35B的面向扭杆部31的边缘)之间的区域中。具体而言，在实施例1或稍后描述的实施例4和5的光反射元件10A、10B、10C、10D中，凹部(一种空腔)41D设置在支撑层的面向由第一可动片35A、第一延伸部34A、第二延伸部34B和第二可动片35B分隔的空间35D的部分中。
然后，应力调整层91、92、93平行于光反射层50并与光反射层50分离地设置在支撑层上。
此外，如图27中的概念图所示，实施例1或稍后描述的实施例2至5的空间光调制器是其中光反射元件以阵列布置的空间光调制器，并且每个光反射元件由实施例1或稍后描述的实施例2至5的光反射元件10A、10B、10C、10D、10E、10F形成。从光源12发射的光穿过光学系统(透镜)13并入射在空间光调制器11上。然后，入射在构成空间光调制器11的光反射元件10A、10B、10C、10D、10E、10F的光反射层50上的光在光反射元件的控制下被光反射层50反射，并且根据需要向屏幕14发射。通过驱动铰链部30，可以控制从光反射层50到屏幕14的光发射方向，因此，可以在屏幕14上显示图像。空间光调制器11可以控制入射光的接通或断开。
在此，在实施例1或稍后描述的实施例2至4的光反射元件10A、10B、10C、10D中，扭杆部31的两端固定至支撑部21。即，设有两个支撑部21。
此外，在实施例1或稍后描述的实施例2至5的光反射元件10A、10B、10C、10D、10E、10F中，第一延伸部34A和第二延伸部34B以扭杆部31的轴线作为对称轴线对称地布置并且第一可动片35A和第二可动片35B以扭杆部31的轴线作为对称轴线对称地布置。然后，当铰链部30未发生扭转和变形时，第一可动片35A和第二可动片35B平行于基体20的表面定位。光反射部40覆盖支撑部21。
然后，在实施例1或稍后描述的实施例2至3的光反射元件10A、10B、10C中，
支撑层具有下层支撑层(下镜板)41和上层支撑层(上镜板)42的两层结构，
下层支撑层41包括第一下层支撑层41A、第二下层支撑层41B和第三下层支撑层41C，
第一下层支撑层41A形成在第一可动片35A上方，
第二下层支撑层41B形成在第二可动片35B上方，
第三下层支撑层41C形成在第一延伸部34A上方、第二延伸部34B上方、和扭杆部31的位于第一延伸部34A与第二延伸部34B之间的部分33上方，并且
上层支撑层42形成为从第一下层支撑层41A的上方延伸至第二下层支撑层41B的上方并包括第三下层支撑层41C的上方。
具体地，如图2所示，上层支撑层42形成在第一下层支撑层41A、第三下层支撑层41C和第二下层支撑层41B上，并且形成在由第一下层支撑层41A、第二下层支撑层41B和第三下层支撑层41C包围的空间(凹部)的上方。上层支撑层的分别面向第一可动片35A和第二可动片35B的区域，即，占据第一可动片35A上方的区域的第一上层支撑层和占据第二可动片35B上方的区域的第二上层支撑层，由附图标记42A和42B表示，并且上层支撑层的从第一上层支撑层42A到第二上层支撑层42B的区域(第三上层支撑层)由附图标记42C表示。此外，上层支撑层的位于凹部41D上方的区域由附图标记42D表示。凹部41D设置在支撑层的基体侧的表面上。
然后，在实施例1的光反射元件10A中，应力调整层91被设置为从上层支撑层42的面向基体20的下表面的暴露表面42’延伸至下层支撑层41的面向基体20的下表面41’。具体而言，应力调整层91设置在上层支撑层42的面向基体20的下表面的暴露表面42’、下层支撑层41的面向基体20的下表面41’、以及连接上层支撑层42的下表面的暴露表面42’和下层支撑层41的下表面41’的下层支撑层41的侧表面41”。即，在实施例1中，并非应力调整层91的所有区域与光反射层50平行地设置，而是应力调整层91的一部分区域与光反射层50平行地设置。
在基体20的面向第一可动片35A和第二可动片35B的每一者的部分上设置有使铰链部30绕着扭杆部31的轴线扭转和变形的电极80。注意，电极80仅在图6A中示出。具体地，通过铰链部30的扭转变形来驱动光反射元件10A、10B、10C、10D、10E、10F。电极(驱动电极)80设置在基体20的位于第一可动片35A和第二可动片35B下方的部分中，并且通过向铰链部30和驱动电极80施加电压而在铰链部30(具体地是第一可动片35A和第二可动片35B)与驱动电极80之间产生的静电力，使得铰链部30可以被驱动(旋转)，或者扭杆部31可发生扭转，或者可动片35A和35B的尖端可被驱动(上下移动)。
基体20可以由例如硅基体构成。支撑部21由非晶硅(α-Si)形成，铰链部30包括TiAlN，下层支撑层41和上层支撑层42由非晶硅(α-Si)形成，并且光反射层50由铝(Al)形成。包括TiN的第二基础层(第二中间层)51形成在上层支撑层42的顶表面上。第二基础层51还用作对铝层的阻挡层。每种材料的杨氏模量(单位：GPa)、泊松比和线性膨胀系数(单位：ppm/℃)在下表1中示出。此外，表1示出了各层的成膜温度(单位：℃)。此外，构成实施例1的光反射元件10A、稍后描述的实施例2的光反射元件10B、以及稍后描述的实施例3的光反射元件10C的各层的厚度如表2、表3、表4所示。
在实施例1或稍后描述的实施例2至5的光反射元件10A、10B、10C、10D、10E、10F中，构成光反射层50的至少一部分的材料与构成应力调整层91、92、93的至少一部分的材料是相同的。具体地，构成光反射层50的材料与构成应力调整层91、92、93的材料是相同的。更具体地，光反射层50和应力调整层91、92、93由铝(Al)形成。由TiN形成的第一基础层(第一中间层)94形成在应力调整层91与上层支撑层42之间的界面以及与下层支撑层41之间的界面处。第一基础层94还用作对铝层的阻挡层。此外，光反射层50的厚度和应力调整层的厚度相同(基本相同)。此外，光反射层(光反射层50和第二基础层51)的结构和应力调整层(应力调整层91、92、93和第一基础层94)的结构相对于存在于光反射层50和应力调整层91、92、93之间的层(实施例1中的下层支撑层41和上层支撑层42，稍后在实施例2中描述的上层支撑层B(42b)、以及实施例3中的上层支撑层42)是对称的。
<表1>
材料 杨氏模量 泊松比 线性膨胀系数 成膜温度
光反射层 Al 85 0.3 23 50
第二基础层 TiN 520 0.3 9.4 100
上层支撑层 α-Si 138 0.3 3.6 50
下层支撑层 α-Si 138 0.3 3.6 50
第一基础层 TiN 520 0.3 9.4 100
应力调整层 Al 85 0.3 23 50
铰链部 TiAlN 209 0.3 9.5 50
支撑部 α-Si 138 0.3 3.6
<表2>(实施例1)
厚度(nm)
光反射层50 80
第二基础层51 15
上层支撑层42 215
下层支撑层41 200
第一基础层94 15
应力调整层91 80
铰链部30 50
<表3>(实施例2)
厚度(nm)
光反射层50 80
第二基础层51 15
上层支撑层B(42b) 107.5
第一b基础层94b 15
应力调整层92 80
第一a基础层94a 15
上层支撑层A(42a) 107.5
下层支撑层41 200
铰链部30 50
<表4>(实施例3)
厚度(nm)
光反射层50 80
第二基础层51 15
上层支撑层42 215
第一b基础层94b 15
应力调整层93 80
第一a基础层94a 15
下层支撑层41 200
铰链部30 50
将比较例1的光反射元件中的上层支撑层42和下层支撑层41的总厚度假定为T0(＝415nm)。将实施例1、实施例2和实施例3的光反射元件10A、10B、10C中的第二基础层51与上层支撑层42之间的界面到应力调整层91、92、93的主要区域的距离假定为T1、T2、T3。下表5示出了通过将T1、T2、T3的值除以T0的值而获得的值(以下称为“厚度比T”)。
<表5>(厚度比T)
T<sub>1</sub>/T<sub>0</sub>＝1.00(＝415/415)
T<sub>2</sub>/T<sub>0</sub>＝0.26(＝107.5/415)
T<sub>3</sub>/T<sub>0</sub>＝0.52(＝215/415)
对比较例1的光反射元件进行原型化，并确定翘曲量。由于在光反射元件的构成材料中产生的应力差而导致光反射元件发生翘曲，并且在假定光反射元件以弧形翘曲时，翘曲的曲率半径为R且弦长为D时，翘曲量(即，箭头高度)h可表示为：
h＝R[1-{1-(D/2R)2}1/2]＝D2/8R。
作为在25℃的温度下(室温)确定实施例1的变形例的光反射元件的翘曲量h的结果，翘曲量h为15nm，如图25所示。注意，图25中的横轴表示如稍后描述的沿X轴和Y轴的位置(单位：μm)，纵轴表示翘曲量(单位：nm)，沿X轴和Y轴的翘曲量的不均匀曲线显示轮廓，并且还示出了拟合这些轮廓的平滑曲线。
实施例1的变形例的光反射元件由具有第二配置的光反射元件构成。在图21A中示出了构成实施例1的变形例的光反射元件的下层支撑层的示意性平面图，在图21B中示出了沿着图21A中的箭头A-A截取的构成该实施例1的变形例的光反射元件的下层支撑层等的示意性端视图，在图22A和图22B中示出了沿着图21A中的箭头B-B和C-C截取的构成实施例1的变形例的光反射元件的下层支撑层等的示意性端面图。注意，图22A还示出了上层支撑层42，并且图22B还示出了上层支撑层42、第二基础层51和光反射层50。
此外，在实施例1的变形例的光反射元件中，在支撑层的面向位于第一可动片35A与第二可动片35B之间的空间35D的部分中设置有凹部41D。然而，下层支撑层41包括第一下层支撑层41A和第二下层支撑层41B，并且未形成第三下层支撑层。即，在实施例1的变形例的光反射元件中，支撑层具有下层支撑层41和上层支撑层42的两层结构，
下层支撑层41包括第一下层支撑层41A和第二下层支撑层41B，
第一下层支撑层41A形成在第一可动片35A上方，
第二下层支撑层41B形成在第二可动片35B上方，并且
在第一延伸部34A、第二延伸部34B和扭杆部31的位于第一延伸部34A与第二延伸部34B之间的部分33上没有形成下层支撑层41。在第一延伸部34A、第二延伸部34B和扭杆部31的部分33的上方存在与凹部41D连通的第二凹部41E。除了上述几点以外，实施例1的变形例的光反射元件的配置和结构与实施例1的光反射元件的配置和结构相同。
在图23A和图23B中分别示出了与沿着图21A中的箭头B-B和C-C截取的类似的构成比较例1的光反射元件的光反射层等的示意性端面图。比较例1的光反射元件除了未形成第一基础层94和应力调整层91以外，具有与实施例1的变形例的光反射元件相同的配置和结构。
在下表6中示出了图2中所示的α区域、β区域、γ区域和δ区域中的实施例1的光反射元件的各层的配置以及图21A中所示的α区域、β’区域、γ区域和δ区域中的实施例1的变形例的光反射元件的各层的配置。注意，在图2和图21A中，这些区域由涂成黑色的菱形表示。
<表6>
(α区域)
实施例1的光反射元件 实施例1的变形例的光反射元件
光反射层50 存在 存在
第二基础层51 存在 存在
上层支撑层42 存在 存在
下层支撑层41 存在 存在
第一基础层94 存在 存在
应力调整层91 存在 存在
铰链部30 存在 存在
(β区域/β’区域)
实施例1的光反射元件 实施例1的变形例的光反射元件
光反射层50 存在 存在
第二基础层51 存在 存在
上层支撑层42 存在 存在
下层支撑层41 存在 不存在
第一基础层94 存在 存在
应力调整层91 存在 存在
铰链部30 存在 存在
(γ区域)
实施例1的光反射元件 实施例1的变形例的光反射元件
光反射层50 存在 存在
第二基础层51 存在 存在
上层支撑层42 存在 存在
第一基础层94 存在 存在
应力调整层91 存在 存在
下层支撑层41 不存在 不存在
铰链部30 存在 存在
(δ区域)
实施例1的光反射元件 实施例1的变形例的光反射元件
光反射层50 存在 存在
第二基础层51 存在 存在
上层支撑层42 存在 存在
第一基础层94 存在 存在
应力调整层91 存在 存在
下层支撑层41 不存在 不存在
铰链部30 不存在 不存在
在其中光反射元件以阵列布置的空间光调制器中，在来自以阵列布置的光反射元件的光中发生衍射现象。图28是示出当曲率半径为R＝10μm、R＝20μm、和R＝30μm时产生衍射光的模拟结果的图。从图28可知，曲率半径R越小，即翘曲量越大，衍射光具有峰值的区域越宽。因此，在预定的光反射方向上的光反射效率降低。从图29A和图29B可知，在光反射效率降低10％的情况下的曲率半径R的值为100μm，其对应于翘曲量为h＝20nm。换句话说，在空间光调制器中，当在光反射元件中发生20nm的翘曲时，光反射效率降低10％。
通过模拟确定实施例1的光反射元件10A、稍后描述的实施例2至3和比较例1的光反射元件10B、10C的翘曲量。在下表7中示出了当温度从22℃变为-20℃然后从-20℃变为80℃时获得在80℃下的翘曲量与在-20℃下的翘曲量之间的差(ΔY)的结果。翘曲量是沿着图3中的Y轴的翘曲量，并且是相对于光反射层50的中心“O”在点Y0处的翘曲量。同时，表7还示出了相对于点X0在光反射层50的中心“O”处的沿着X轴的翘曲量的差(ΔX)。X轴是连接两个支撑部21的中心并且穿过光反射层50的中心“O”的直线，Y轴是穿过光反射层50的中心“O”的直线，与X轴正交，且与基体20的表面平行，且Z轴是穿过光反射层50的中心“O”的直线，且与X轴和Y轴正交。
<表7>
Δ<sub>Y</sub>(nm) Δ<sub>X</sub>(nm)
实施例1 0.40 0.65 T<sub>1</sub>/T<sub>0</sub>＝1.00
实施例2 7.31 5.99 T<sub>2</sub>/T<sub>0</sub>＝0.26
实施例3 2.11 3.13 T<sub>3</sub>/T<sub>0</sub>＝0.52
比较例1 11.6 9.15
可以看出，实施例1、实施例2和实施例3中的翘曲量小于比较例1中的翘曲量。具体地，实施例1和3的光反射元件的翘曲得到显著改善。此外，虽然翘曲量按照实施例2、实施例3和实施例1的顺序减少，但是可以看出，翘曲量的减少与厚度比T的值之间具有相关性。即，光反射层50与应力调整层之间的距离越长(存在于光反射层50与应力调整层之间的层越厚)，由于应力调整层的存在而减少的翘曲量越多。在图26中的曲线图中示出了对应于光反射层50与应力调整层之间的距离的厚度比T与翘曲比(实施例1、实施例2和实施例3的光反射元件中的翘曲量相对于比较例1的结果的标准值)之间的关系。
例如，日本专利申请待审公开第2011-242522号公开了一种其中堆叠有应力控制层和反射层的微镜装置，并且描述了通过设置应力控制层可以提高镜部的刚性。然而，从以上讨论可知，如果应力控制层和反射层被堆叠(即，以厚度比T＝0)，则在光反射元件中的翘曲减小效果较小，并且本公开内容中的应力调整层旨在通过堆叠具有压缩应力的膜和具有拉伸应力的膜来增加刚性，而不是旨在通过应力平衡来校正翘曲。此外，日本专利申请待审公开第2002-267996号公开了一种光学扫描设备，其中在镜基体的一个表面上形成镜表面，并且在镜基体的另一表面上形成具有压缩应力的金属薄膜。然而，如果在镜基体的另一表面上(即，在面向本公开内容的光反射元件的铰链部的基体的表面上)设置金属薄膜(本公开内容的光反射元件中的应力调整层)，则扭杆部的厚度变厚，并且应力被施加到扭杆部并且阻碍了扭转操作，从而使作为光反射元件的功能劣化。
在实施例1的光反射元件10A中，研究了在改变应力调整层91的膜厚度的情况下的翘曲效果。具体而言，在应力调整层91的膜厚度变更为80nm(实施例1A)和40nm(实施例1B)、至0nm(比较例1A)的情况下，且在比较例1的光反射元件中，合成膜应力与在-20℃和80℃的温度下的翘曲量之间的关系在下表9中示出。注意，在实施例1A、实施例1B和比较例1A中，形成厚度为15nm的由TiN构成的第一基础层94。
由等式(1)表示的合成膜应力是通过将构成应力调整层或光反射层的各层的膜应力乘以应力调整层或光反射层的膜厚比而得到的值的总和。
合成膜应力＝Σ膜应力×膜厚比(1)
在此，“膜厚比”由(构成应力调整层或光反射层的各层的厚度)/(支撑层41、42的总厚度)表示，并且在实施例1中由(各层的厚度)/415表示。此外，膜应力σ是使用根据表8中的物理特性值确定的形成各层的材料的杨氏模量E、线性膨胀系数α、和膜形成温度与最大温度规格值或最小温度规格值之间的温度差ΔT而从等式(2)导出的值。
σ＝-E·α·ΔT (2)
注意，在表8中，“膜应力1”(单位：MPa)是在最小温度规格值(-20℃)处的膜应力，“膜应力2”(单位：MPa)是在最大温度规格值(80℃)处的膜应力。
当基体的表面是XY平面时，在与光反射层50的XY平面平行的平面中产生的应力(即合成膜应力，以下同样适用)中，最大温度规格值处的应力为σ11，最小温度规格值处的应力为σ12，在与应力调整层91的XY平面平行的平面中产生的应力(即合成膜应力，以下同样适用)中，最大温度规格值处的应力为σ21，最小温度规格值处的应力为σ22。注意，在实施例1中，最大温度规格值为80℃，最小温度规格值为-20℃。
<表8>
材料 杨氏模量 线性膨胀系数 成膜温度 膜应力1 膜应力2
光反射层 Al 85 23 50 137 -59
第二基础层 TiN 520 9.4 100 583 97
应力调整层 Al 85 23 50 137 -59
第一基础层 TiN 520 9.4 100 583 97
<表9>
实施例1A 实施例1B 比较例1A 比较例1
σ<sub>11</sub> -7.78 -7.78 -7.78 -7.78
σ<sub>12</sub> 47.4 47.4 47.4 47.4
σ<sub>21</sub> -7.78 -2.13 3.51 ---
σ<sub>22</sub> 47.4 34.3 21.1 ---
Δ<sub>X</sub>(nm) 0.65 2.43 5.77 9.15
Δ<sub>Y</sub>(nm) 0.40 3.67 7.88 11.6
从表9可以看出，当σ11的符号和σ21的符号相同，且σ12的符号和σ22的符号相同时，在光反射层中产生的应力和在应力调整层中产生的应力可以彼此抵消，因此可以减小翘曲。此外，从实施例1A和1B中可以看出，光反射层的合成膜应力的值与应力调整层的合成膜应力的值越接近，减小翘曲的效果越大。在如比较例1A的σ11和σ21的情况那样，光反射层和应力调整层的合成膜应力的符号不同的情况下，在光反射元件中产生弯曲力矩，并且光反射元件的翘曲增加。由上可知，优选σ11的符号与σ21的符号相同，且σ12的符号与σ22的符号相同，并且进一步优选地使σ11的值与σ21的值彼此接近，并且使σ12的值与σ22的值彼此接近。
如上所述，在本公开内容的光反射元件中，由于支撑层设置有平行于光反射层并且与光反射层分开的应力调整层，因此可以提供一种不易发生翘曲的光反射元件和包括多个这样的光反射元件的空间光调制器。因此，可以提高接通控制期间的光反射效率，并且可以减少断开控制期间的杂散光，因此，能够实现对比度的提高。
此外，由于构成光反射元件的光反射层的各层的热膨胀率的差异所引起的应力可以被应力调整层抵消，因此，不需要提高构成光反射元件的每一层的刚性，并且不需要对构成光反射元件的每一层进行增厚，这会导致光反射元件的操作响应变差。此外，例如，在光反射元件的制造中，仅需要增加包括与光反射层相同的材料的应力调整层的形成，因此不需要新引入设备，并且可以降低制造成本。
此外，由于支撑层形成为从第一可动片的上方至第二可动片的上方，并且至少在支撑层的面向位于第一可动片和第二可动片之间的空间的部分中形成有凹部，因此，可以容易地驱动可移动件的尖端(上下移动)，并且可以进一步减小可移动部的重量，同时可以赋予光反射元件高的刚性。因此，可以提供其中更不可能发生翘曲的光反射元件，以及包括多个这样的光反射元件的空间光调制器。此外，由于具有两层结构的支撑层形成为从第一延伸部的上方延伸至第二延伸部的上方，因此可以赋予光反射元件更高的刚性。此外，由于支撑部设置在光反射层的下方，因此可以增加光反射层的面积和光反射层的填充系数。
实施例2
实施例2是实施例1的变形例。在实施例2的光反射元件中，在图9A和图9B中示出了在实施例2的光反射元件中，与沿着图3中的箭头G-G截取的类似的示意性端视图和沿着图3中的箭头H-H截取的类似的示意性截面图，在图10A和图10B中示出了与沿着图3中的箭头J-J截取的类似的示意性端视图和沿着图3中的箭头K-K截取的类似的示意性截面图。在实施例2的光反射元件10B中，应力调整层92设置在上层支撑层42的内部。具体地，上层支撑层42具有上层支撑层A(42a)和上层支撑层B(42b)的两层结构，应力调整层92设置在上层支撑层A(42a)与上层支撑层B(42b)之间，第一基础层94a形成在上层支撑层A(42a)与应力调整层92之间，且第一b基础层94b形成在上层支撑层B(42b)与应力调整层92之间。除了上述几点以外，实施例2的光反射元件的配置和结构可与实施例1的光反射元件的配置和结构类似，因此将省略其详细描述。
实施例3
实施例3也是实施例1的变形例。在实施例3的光反射元件中，在图11A和图11B中示出了与沿着图3中的箭头G-G截取的类似的示意性端视图和沿着图3中的箭头H-H截取的类似的示意性截面图，在图12A和图12B中示出了与沿着图3中的箭头J-J截取的类似的示意性端视图和沿着图3中的箭头K-K截取的类似的示意性截面图。在实施例3的光反射元件10C中，应力调整层93被设置为从上层支撑层42的面向基体20的下表面上的暴露表面42’至下层支撑层41与上层支撑层42之间的界面42”，第一基础层94a形成在下层支撑层41与应力调整层93之间，且第一b基础层94b形成在上层支撑层42与应力调整层93之间。除了上述几点以外，实施例3的光反射元件的配置和结构可与实施例1的光反射元件的配置和结构类似，因此将省略其详细描述。
实施例4
实施例4是实施例1至3的变形例，并且涉及具有第三配置的光反射元件。在图13中示出了构成实施例4的光反射元件的下层支撑层的示意性平面图，在图14中示出了上层支撑层的示意性平面图，在图15中示出了沿着图14中的箭头L-L截取的示意性截面图。构成光反射元件的支撑部21和铰链部30的示意性平面图与图1A中相同。注意，在图14中，省略了可移动件的图示。
在实施例4的光反射元件10D中，
支撑层具有下层支撑层71和上层支撑层72的两层结构，
下层支撑层71包括第一A下层支撑层77A、第一B下层支撑层78A、第一C下层支撑层79A、第二A下层支撑层77B、第二B下层支撑层78B、第二C下层支撑层79B、和第三下层支撑层77C，
第一A下层支撑层77A形成在第一可动片35A上方，
第一B下层支撑层78A和第一C下层支撑层79A形成在第一可动片35A上方，与第一A下层支撑层77A的侧部分隔开并且位于第一A下层支撑层77A两侧，
第二A下层支撑层77B形成在第二可动片35B上方，
第二B下层支撑层78B和第二C下层支撑层79B形成在第二可动片35B上方，与第二A下层支撑层77B的侧部分隔开并且位于第二A下层支撑层77B两侧，
第一延伸部34A、第二延伸部34B、和扭杆部31的位于第一延伸部34A与第二延伸部34B之间的部分33位于第一A下层支撑层77A和第二A下层支撑层77B之间，
第三下层支撑层77C形成在第一延伸部34A上方、第二延伸部34B上方、和扭杆部31的位于第一延伸部34A与第二延伸部34B之间的部分33上方，并且
上层支撑层72形成为从第一下层A支撑层77A的上方延伸至第二下层支撑层77B的上方且包括第三下层支撑层77C的上方。
具体地，上层支撑层72形成在第三下层支撑层77C上，形成为从第一B下层支撑层78A延伸至第一C下层支撑层79A，形成为从第二B下层支撑层78B延伸至第二C下层支撑层79B，形成在由第一B下层支撑层78A、第二B下层支撑层78B和第三下层支撑层77C包围的空间(凹部71D)的上方，以及形成在由第一C下层支撑层79A、第二C下层支撑层79B和第三下层支撑层77C包围的空间(凹部71D)的上方。上层支撑层的分别面向第一可动片35A和第二可动片35B的区域，即，占据第一可动片35A上方的区域的第一上层支撑层和占据第二可动片35B上方的区域的第二上层支撑层由附图标记72A和72B表示，并且形成为从第一上层支撑层72A至第二上层支撑层72B的上层支撑层的区域(第三上层支撑层)由附图标记72C表示。此外，上层支撑层的位于凹部71D上方的区域由附图标记72D表示。
在第一B下层支撑层78A与第一A下层支撑层77A的侧部之间的区域中存在间隙76A，并且在第一C下层支撑层79A与第一A下层支撑层77A的侧部之间的区域中存在间隙76A’。在第二B下层支撑层78B与第二A下层支撑层77B的侧部之间的区域中存在间隙76B，并且在第二C下层支撑层79B和第二A下层支撑层79B与第二A下层支撑层77B的侧部之间的区域中存在间隙76B’。
更具体地，如图14所示，上层支撑层72形成为：
[1]在第一A下层支撑层77A上；
[2]在第一B下层支撑层78A上；
[3]在第一C下层支撑层79A上；
[4]在第二A下层支撑层77B上；
[5]在第二B下层支撑层78B上；和
[6]在第二C下层支撑层79B上。
此外，上层支撑层72形成为：
[A]从第一A下层支撑层77A至第一B下层支撑层78A；
[B]从第一A下层支撑层77A至第一C下层支撑层79A；
[C]从第二A下层支撑层77B至第二B下层支撑层78B；
[D]从第二A下层支撑层77B至第二C下层支撑层79B；
[E]从第一A下层支撑层77A至第二A下层支撑层77B；
[F]从第一B下层支撑层78A至第二B下层支撑层78B；
[G]从第一C下层支撑层79A至第二C下层支撑层79B；
[H]从间隙76A上方的区域至间隙76B上方的区域；和
[I]从间隙76A’上方的区域至间隙76B’上方的区域。
注意，支撑层具有下层支撑层71和上层支撑层72的两层结构，但是下层支撑层71和上层支撑层72可以在制造实施例4的光反射元件时同时形成。因此，可能无法在下层支撑层71和上层支撑层72之间进行区分。在其他实施例中也可能存在类似的情况。在图15中，下层支撑层71和上层支撑层72由支撑层70共同示出。
除了上述几点以外，实施例4的光反射元件的配置和结构可与实施例1至3中描述的光反射元件的配置和结构类似，因此将省略其详细描述。根据实施例4，除了实施例1中描述的效果之外，由于提供了间隙76A、76A’、76B和76B’，因此在制造光反射元件期间可以容易地去除牺牲层，并且可以稳定制造工序，并提高制造成品率。此外，由于可以减小支撑层的质量，因此可以减小支撑层的惯性力，并且可以提高光反射元件的操作响应性。
实施例5
实施例5是实施例1至4的变形例。在图16A中示出了构成实施例5的光反射元件(实施例1的变形例)10E的支撑部21和铰链部30的示意性平面图，在图16B中示出了下层支撑层的示意性平面图，在图17中示出了构成光反射元件10E的上层支撑层的示意性平面图，在图18A中示出了沿着图16A中的箭头A-A截取的示意性端视图，在图18B中示出了沿着图17中的箭头C-C截取的示意性端视图，在图18C中示出了沿着图17中的箭头G-G截取的示意性端视图(与沿着图3中的箭头G-G截取的类似的示意性端视图，以及在图17中示出的在构成光反射元件10E的上层支撑层42上方形成基础层51和光反射层50的状态的示意性端视图)。此外，在图19中示出了构成实施例5的变形例(实施例4的变形例)的光反射元件10F的下层支撑层的示意性平面图，在图20中示出了构成实施例5的变形例的光反射元件10F的上层支撑层的示意性平面图。注意，在图17和图20中，省略了可动片的图示。
在实施例5的光反射元件10E和10F中，与实施例1至4不同，扭杆部31的一端固定至支撑部21。即，设置有一个支撑部21，并且实施例5的光反射元件10E和10F具有悬臂结构。除了这一点，实施例5的光反射元件10E和10F的配置和结构可与实施例1至4中描述的光反射元件10A、10B、10C和10D的配置和结构类似，因此将省略详细描述。
尽管上文已经基于优选实施例描述了本公开内容，但是本公开内容不限于这些实施例。在实施例中描述的光反射元件和空间光调制器的配置、结构、每个部分的形状、所使用的材料以及制造方法是示例，并且可以适当地改变。在图24中示出了作为构成实施例1的另一变形例的光反射元件的下层支撑层等的与图8A类似的示意性截面图，可以在基体20的位于可动片的尖端下方的区域中设置挡块81，以便限制可动片35A和35B的尖端的过度垂直移动。
注意，本公开内容还可以采用以下配置。
[A01]《光反射元件》
一种光反射元件，包括：设置在基体上的支撑部、铰链部和光反射部，
其中所述光反射部包括支撑层和形成在所述支撑层上的光反射层，
所述铰链部包括扭杆部、从扭杆部的一个侧部的局部延伸的第一延伸部、从第一延伸部的端部延伸的第一可动片、从扭杆部的另一个侧部的局部延伸的第二延伸部、和从第二延伸部的端部延伸的第二可动片，
所述扭杆部的端部固定至所述支撑部，
所述铰链部能够绕着所述扭杆部的轴线扭转变形，
所述支撑层形成为从第一可动片的上方延伸至第二可动片的上方，
至少在所述支撑层的面向位于所述第一可动片和第二可动片之间的空间的部分处设置凹部，并且
在支撑层上设置应力调整层，所述应力调整层平行于光反射层并与所述光反射层分离。
[A02]根据[A01]所述的光反射元件，其中
所述支撑层具有下层支撑层和上层支撑层的两层结构，
所述下层支撑层包括第一下层支撑层、第二下层支撑层和第三下层支撑层，
所述第一下层支撑层形成在所述第一可动片上方，
所述第二下层支撑层形成在所述第二可动片上方，
所述第三下层支撑层形成在所述第一延伸部上方、所述第二延伸部上方、和所述扭杆部的位于所述第一延伸部与所述第二延伸部之间的部分上方，并且
所述上层支撑层形成为从所述第一下层支撑层的上方延伸至所述第二下层支撑层的上方且包括所述第三下层支撑层的上方。
[A03]根据[A02]所述的光反射元件，其中所述上层支撑层形成在第一下层支撑层、第三下层支撑层和第二下层支撑层上，并且形成在由第一下层支撑层、第二下层支撑层和第三下层支撑层包围的空间的上方。
[A04]根据[A01]所述的光反射元件，其中
所述支撑层具有下层支撑层和上层支撑层的两层结构，
所述下层支撑层包括第一下层支撑层和第二下层支撑层，
所述第一下层支撑层形成在所述第一可动片上方，
所述第二下层支撑层形成在所述第二可动片上方，并且
在所述第一延伸部、所述第二延伸部、和所述扭杆部的位于所述第一延伸部与所述第二延伸部之间的部分上没有形成所述下层支撑层。
[A05]根据[A04]所述的光反射元件，其中存在于所述第一延伸部、所述第二延伸部、和所述扭杆部的位于所述第一延伸部与所述第二延伸部之间的部分上方的空间与所述凹部连通。
[A06]根据[A01]所述的光反射元件，其中
所述支撑层具有下层支撑层和上层支撑层的两层结构，
所述下层支撑层包括第一A下层支撑层、第一B下层支撑层、第一C下层支撑层、第二A下层支撑层、第二B下层支撑层、第二C下层支撑层、以及第三下层支撑层，
所述第一A下层支撑层形成在所述第一可动片上方，
所述第一B下层支撑层和所述第一C下层支撑层形成在所述第一可动片上方，与所述第一A下层支撑层的侧部分隔开并且位于第一A下层支撑层两侧，
所述第二A下层支撑层形成在所述第二可动片上方，
所述第二B下层支撑层和所述第二C下层支撑层形成在所述第二可动片上方，与所述第二A下层支撑层的侧部分隔开并且位于第二A下层支撑层两侧，
所述第一延伸部、所述第二延伸部、和所述扭杆部的位于所述第一延伸部与所述第二延伸部之间的部分位于所述第一A下层支撑层和所述第二A下层支撑层之间，
所述第三下层支撑层形成在所述第一延伸部上方、所述第二延伸部上方、以及所述扭杆部的位于所述第一延伸部与所述第二延伸部之间的部分上方，并且
所述上层支撑层形成为从所述第一下层支撑层的上方延伸至所述第二下层支撑层的上方且包括所述第三下层支撑层的上方。
[A07]根据[A06]所述的光反射元件，其中所述上层支撑层形成在所述第三下层支撑层上，形成为从所述第一B下层支撑层衍射至所述第一C下层支撑层，形成为从所述第二B下层支撑层延伸至所述第二C下层支撑层，形成在由所述第一B下层支撑层、所述第二B下层支撑层和所述第三下层支撑层包围的空间的上方，以及形成在由所述第一C下层支撑层、所述第二C下层支撑层和所述第三下层支撑层包围的空间的上方。
[A08]根据[A01]至[A07]中任一项所述的光反射元件，其中所述凹部设置在所述支撑层的基体侧的表面上。
[A09]根据[A01]至[A08]中任一项所述的光反射元件，其中所述应力调整层被设置为从上层支撑层的面向所述基体的下表面的暴露表面延伸至下层支撑层的面向所述基体的下表面。
[A10]根据[A01]至[A08]中任一项所述的光反射元件，其中所述应力调整层被设置为从上层支撑层的面向所述基体的下表面的暴露表面延伸至下层支撑层与所述上层支撑层之间的界面。
[A11]根据[A01]至[A08]中任一项所述的光反射元件，其中所述应力调整层设置在上层支撑层的内部。
[A12]根据[A01]至[A11]中任一项所述的光反射元件，其中形成所述光反射层的至少一部分的材料与形成所述应力调整层的至少一部分的材料相同。
[A13]根据[A12]所述的光反射元件，其中构成所述光反射层的材料与构成所述应力调整层的材料相同。
[A14]根据[A01]至[A13]中任一项所述的光反射元件，其中所述光反射层的厚度与所述应力调整层的厚度相同。
[A15]根据[A01]至[A14]中任一项所述的光反射元件，其中所述光反射层的结构和所述应力调整层的结构相对于存在于所述光反射层和所述应力调整层之间的层对称。
[A16]根据[A01]至[A15]中任一项所述的光反射元件，其中当所述基体的表面是XY平面时，在与所述光反射层的XY平面平行的平面中产生的应力中，当最大温度规格值处的应力为σ11而最小温度规格值处的应力为σ12时，并且在与所述应力调整层的XY平面平行的平面中产生的应力中，当最大温度规格值处的应力为σ21而最小温度规格值处的应力为σ22时，σ11的符号和σ21的符号相同，并且σ12的符号和σ22的符号相同。
[A17]根据[A01]至[A16]中任一项所述的光反射元件，其中所述扭杆部的两端固定至所述支撑部，或者所述扭杆部的一端固定至所述支撑部。
[A18]根据[A01]至[A17]中任一项所述的光反射元件，其中
第一延伸部和第二延伸部以扭杆部的轴线作为对称轴线对称地设置，并且
第一可动片和第二可动片以扭杆部的轴线作为对称轴线对称地设置。
[A19]根据[A01]至[A18]中任一项所述的光反射元件，其中所述光反射部覆盖所述支撑部。
[A20]根据[A01]至[A19]中任一项所述的光反射元件，其中在所述基体的分别面向所述第一可动片和所述第二可动片的部分处，设置用于使所述铰链部绕着所述扭杆部的轴线扭转变形的电极。
[A21]根据[A01]至[A20]中任一项所述的光反射元件，其中在所述基体的位于所述可动片的尖端下方的区域中设置有挡块。
[B01]《空间光调制器》
一种空间光调制器，包括以阵列布置的光反射元件，
其中每个光反射元件包括：设置在基体上的支撑部、铰链部和光反射部，
所述光反射部包括支撑层和形成在所述支撑层上的光反射层，
所述铰链部包括扭杆部、从扭杆部的一个侧部的局部延伸的第一延伸部、从第一延伸部的端部延伸的第一可动片、从扭杆部的另一个侧部的局部延伸的第二延伸部、和从第二延伸部的端部延伸的第二可动片，
所述扭杆部的端部固定至所述支撑部，
所述铰链部能够绕着所述扭杆部的轴线扭转变形，
所述支撑层形成为从第一可动片的上方延伸至第二可动片的上方，
至少在所述支撑层的面向位于所述第一可动片和第二可动片之间的空间的部分处设置凹部，并且
在支撑层上设置应力调整层，所述应力调整层平行于光反射层并与所述光反射层分离。
[B02]根据[B01]所述的空间光调制器，其中在每一个所述光反射元件中，
所述支撑层具有下层支撑层和上层支撑层的两层结构，
所述下层支撑层包括第一下层支撑层、第二下层支撑层和第三下层支撑层，
所述第一下层支撑层形成在所述第一可动片上方，
所述第二下层支撑层形成在所述第二可动片上方，
所述第三下层支撑层形成在所述第一延伸部上方、所述第二延伸部上方、和所述扭杆部的位于所述第一延伸部与所述第二延伸部之间的部分上方，并且
所述上层支撑层形成为从所述第一下层支撑层的上方延伸至所述第二下层支撑层的上方且包括所述第三下层支撑层的上方。
[B03]根据[B02]所述的空间光调制器，其中在每一个所述光反射元件中，所述上层支撑层形成在所述第一下层支撑层、所述第三下层支撑层和所述第二下层支撑层上，并且形成在由所述第一下层支撑层、所述第二下层支撑层和所述第三下层支撑层包围的空间的上方。
[B04]根据[B01]所述的空间光调制器，其中在每一个所述光反射元件中，
所述支撑层具有下层支撑层和上层支撑层的两层结构，
所述下层支撑层包括第一下层支撑层和第二下层支撑层，
所述第一下层支撑层形成在所述第一可动片上方，
所述第二下层支撑层形成在所述第二可动片上方，并且
在所述第一延伸部、所述第二延伸部、和所述扭杆部的位于所述第一延伸部与所述第二延伸部之间的部分上没有形成所述下层支撑层。
[B05]根据[B04]所述的空间光调制器，其中在每一个所述光反射元件中，存在于所述第一延伸部、所述第二延伸部、和所述扭杆部的位于所述第一延伸部与所述第二延伸部之间的部分上方的空间与所述凹部连通。
[B06]根据[B01]所述的空间光调制器，其中在每一个所述光反射元件中，
所述支撑层具有下层支撑层和上层支撑层的两层结构，
所述下层支撑层包括第一A下层支撑层、第一B下层支撑层、第一C下层支撑层、第二A下层支撑层、第二B下层支撑层、第二C下层支撑层、以及第三下层支撑层，
所述第一A下层支撑层形成在所述第一可动片上方，
所述第一B下层支撑层和所述第一C下层支撑层形成在所述第一可动片上方，与所述第一A下层支撑层的侧部分隔开并且位于第一A下层支撑层两侧，
所述第二A下层支撑层形成在所述第二可动片上方，
所述第二B下层支撑层和所述第二C下层支撑层形成在所述第二可动片上方，与所述第二A下层支撑层的侧部分隔开并且位于第二A下层支撑层两侧，
所述第一延伸部、所述第二延伸部、和所述扭杆部的位于所述第一延伸部与所述第二延伸部之间的部分位于所述第一A下层支撑层和所述第二A下层支撑层之间，
所述第三下层支撑层形成在所述第一延伸部上方、所述第二延伸部上方、以及所述扭杆部的位于所述第一延伸部与所述第二延伸部之间的部分上方，并且
所述上层支撑层形成为从所述第一下层支撑层的上方延伸至所述第二下层支撑层的上方且包括所述第三下层支撑层的上方。
[B07]根据[B06]所述的空间光调制器，其中在每一个所述光反射元件中，所述上层支撑层形成在所述第三下层支撑层上，形成为从所述第一B下层支撑层延伸至所述第一C下层支撑层，形成为从所述第二B下层支撑层延伸至所述第二C下层支撑层，形成在由所述第一B下层支撑层、所述第二B下层支撑层和所述第三下层支撑层包围的空间的上方，以及形成在由所述第一C下层支撑层、所述第二C下层支撑层和所述第三下层支撑层包围的空间的上方。
[B08]根据[B01]至[B07]中任一项所述的空间光调制器，其中在每一个所述光反射元件中，所述凹部设置在所述支撑层的基体侧的表面上。
[B09]根据[B01]至[B08]中任一项所述的空间光调制器，其中在每一个所述光反射元件中，所述应力调整层被设置为从上层支撑层的面向所述基体的下表面的暴露表面延伸至下层支撑层的面向所述基体的下表面。
[B10]根据[B01]至[B08]中任一项所述的空间光调制器，其中在每一个所述光反射元件中，所述应力调整层被设置为从上层支撑层的面向所述基体的下表面的暴露表面延伸至下层支撑层与所述上层支撑层之间的界面。
[B11]根据[B01]至[B08]中任一项所述的空间光调制器，其中在每一个所述光反射元件中，所述应力调整层设置在上层支撑层的内部。
[B12]根据[B01]至[B11]中任一项所述的空间光调制器，其中在每一个所述光反射元件中，构成所述光反射层的至少一部分的材料与构成所述应力调整层的至少一部分的材料相同。
[B13]根据[B12]所述的空间光调制器，其中在每一个所述光反射元件中，构成所述光反射层的材料与构成所述应力调整层的材料相同。
[B14]根据[B01]至[B13]中任一项所述的空间光调制器，其中在每一个所述光反射元件中，所述光反射层的厚度与所述应力调整层的厚度相同。
[B15]根据[B01]至[B14]中任一项所述的空间光调制器，其中在每一个所述光反射元件中，所述光反射层的结构和所述应力调整层的结构相对于存在于所述光反射层和所述应力调整层之间的层对称。
[B16]根据[B01]至[B15]中任一项所述的空间光调制器，其中在每一个所述光反射元件中，当所述基体的表面是XY平面时，在与所述光反射层的XY平面平行的平面中产生的应力中，当最大温度规格值处的应力为σ11而最小温度规格值处的应力为σ12时，并且在与所述应力调整层的XY平面平行的平面中产生的应力中，当最大温度规格值处的应力为σ21而最小温度规格值处的应力为σ22时，σ11的符号和σ21的符号相同，并且σ12的符号和σ22的符号相同。
[B17]根据[B01]至[B16]中任一项所述的空间光调制器，其中在每一个所述光反射元件中，所述扭杆部的两端固定至所述支撑部，或者所述扭杆部的一端固定至所述支撑部。
[B18]根据[B01]至[B17]中任一项所述的空间光调制器，其中在每一个所述光反射元件中，
第一延伸部和第二延伸部以扭杆部的轴线作为对称轴线对称地设置，并且
第一可动片和第二可动片以扭杆部的轴线作为对称轴线对称地设置。
[B19]根据[B01]至[B18]中任一项所述的空间光调制器，其中在每一个所述光反射元件中，所述光反射部覆盖所述支撑部。
[B20]根据[B01]至[B19]中任一项所述的空间光调制器，其中在每一个所述光反射元件中，在所述基体的分别面向所述第一可动片和所述第二可动片的部分处，设置用于使所述铰链部绕着所述扭杆部的轴线扭转变形的电极。
[B21]根据[B01]至[B20]中任一项所述的空间光调制器，其中在每一个所述光反射元件中，在所述基体的位于所述可动片的尖端下方的区域中设置有挡块。
附图标记列表
10A、10B、10C、10D、10E、10F 光反射元件
11 空间光调制器
12 光源
13 光学系统(透镜)
14 屏幕
20 基体
21 支撑部
30 铰链部
31 扭杆部
32A 扭杆部的一个侧部
32B 扭杆部的另一个侧部
33 扭杆部的位于第一延伸部与第二延伸部之间的部分
34A 第一延伸部
34B 第二延伸部
35A 第一可动片
35B 第二可动片
35D、35E 空间
40 光反射部
70 支撑层
41、71 下层支撑层
41A 第一下层支撑层
41B 第二下层支撑层
41C 第三下层支撑层
41D 凹部(空间)
41E 第二凹部
71D 凹部(空间)
42、72 上层支撑层
42A、72A 第一上层支撑层
42B、72B 第二上层支撑层
42C、72C 第三上层支撑层
42D、72D 上层支撑层的位于凹部41D上方的区域
50 光反射层
51 第二基础层(第二中间层)
70 支撑层
76A 存在于第一B下层支撑层与第一A下层支撑层的侧部之间的区域中的间隙
76A’ 存在于第一C下层支撑层与第一A下层支撑层的侧部之间的区域中的间隙
76B 存在于第二B下层支撑层与第二A下层支撑层的侧部之间的区域中的间隙
76B’ 存在于第二C下层支撑层与第二A下层支撑层的侧部之间的区域中的间隙
77A 第一A下层支撑层
78B 第一B下层支撑层
79C 第一C下层支撑层
77B 第二A下层支撑层
78B 第二B下层支撑层
79C 第二C下层支撑层
80 电极
81 挡块
91、92、93 应力调整层
94、94a、94b 第一基础层(第一中间层)

Claims (21)

1.一种光反射元件，包括：设置在基体上的支撑部、铰链部和光反射部，
其中所述光反射部包括支撑层和形成在所述支撑层上的光反射层，
所述铰链部包括扭杆部、从所述扭杆部的一个侧部的局部延伸的第一延伸部、从所述第一延伸部的端部延伸的第一可动片、从所述扭杆部的另一个侧部的局部延伸的第二延伸部、和从所述第二延伸部的端部延伸的第二可动片，
所述扭杆部的端部固定至所述支撑部，
所述铰链部能够绕着所述扭杆部的轴线扭转变形，
所述支撑层形成为从所述第一可动片的上方延伸至所述第二可动片的上方，
至少在所述支撑层的面向位于所述第一可动片和第二可动片之间的空间的部分处设置凹部，并且
在所述支撑层上设置应力调整层，所述应力调整层平行于所述光反射层并与所述光反射层分离。
2.根据权利要求1所述的光反射元件，其中
所述支撑层具有下层支撑层和上层支撑层的两层结构，
所述下层支撑层包括第一下层支撑层、第二下层支撑层和第三下层支撑层，
所述第一下层支撑层形成在所述第一可动片上方，
所述第二下层支撑层形成在所述第二可动片上方，
所述第三下层支撑层形成在所述第一延伸部上方、所述第二延伸部上方、和所述扭杆部的位于所述第一延伸部与所述第二延伸部之间的部分上方，并且
所述上层支撑层形成为从所述第一下层支撑层的上方延伸至所述第二下层支撑层的上方且包括所述第三下层支撑层的上方。
3.根据权利要求2所述的光反射元件，其中所述上层支撑层形成在所述第一下层支撑层、所述第三下层支撑层和所述第二下层支撑层上，并且形成在由所述第一下层支撑层、所述第二下层支撑层和所述第三下层支撑层包围的空间的上方。
4.根据权利要求1所述的光反射元件，其中
所述支撑层具有下层支撑层和上层支撑层的两层结构，
所述下层支撑层包括第一下层支撑层和第二下层支撑层，
所述第一下层支撑层形成在所述第一可动片上方，
所述第二下层支撑层形成在所述第二可动片上方，并且
在所述第一延伸部、所述第二延伸部、和所述扭杆部的位于所述第一延伸部与所述第二延伸部之间的部分上没有形成所述下层支撑层。
5.根据权利要求4所述的光反射元件，其中存在于所述第一延伸部、所述第二延伸部、和所述扭杆部的位于所述第一延伸部与所述第二延伸部之间的部分上方的空间与所述凹部连通。
6.根据权利要求1所述的光反射元件，其中
所述支撑层具有下层支撑层和上层支撑层的两层结构，
所述下层支撑层包括第一A下层支撑层、第一B下层支撑层和第一C下层支撑层；第二A下层支撑层、第二B下层支撑层和第二C下层支撑层；以及第三下层支撑层，
所述第一A下层支撑层形成在所述第一可动片上方，
所述第一B下层支撑层和所述第一C下层支撑层形成在所述第一可动片上方，与所述第一A下层支撑层的侧部分隔开并且位于所述第一A下层支撑层两侧，
所述第二A下层支撑层形成在所述第二可动片上方，
所述第二B下层支撑层和所述第二C下层支撑层形成在所述第二可动片上方，与所述第二A下层支撑层的侧部分隔开并且位于所述第二A下层支撑层两侧，
所述第一延伸部、所述第二延伸部、和所述扭杆部的位于所述第一延伸部与所述第二延伸部之间的部分位于所述第一A下层支撑层和所述第二A下层支撑层之间，
所述第三下层支撑层形成在所述第一延伸部上方、所述第二延伸部上方、以及所述扭杆部的位于所述第一延伸部与所述第二延伸部之间的部分上方，并且
所述上层支撑层形成为从所述第一下层支撑层的上方延伸至所述第二下层支撑层的上方且包括所述第三下层支撑层的上方。
7.根据权利要求6所述的光反射元件，其中所述上层支撑层形成在所述第三下层支撑层上，形成为从所述第一B下层支撑层延伸至所述第一C下层支撑层，形成为从所述第二B下层支撑层延伸至所述第二C下层支撑层，形成在由所述第一B下层支撑层、所述第二B下层支撑层和所述第三下层支撑层包围的空间的上方，以及形成在由所述第一C下层支撑层、所述第二C下层支撑层和所述第三下层支撑层包围的空间的上方。
8.根据权利要求1所述的光反射元件，其中所述凹部设置在所述支撑层的基体侧的表面上。
9.根据权利要求1所述的光反射元件，其中所述应力调整层被设置为从上层支撑层的面向所述基体的下表面的暴露表面延伸至下层支撑层的面向所述基体的下表面。
10.根据权利要求1所述的光反射元件，其中所述应力调整层被设置为从上层支撑层的面向所述基体的下表面的暴露表面延伸至下层支撑层与所述上层支撑层之间的界面。
11.根据权利要求1所述的光反射元件，其中所述应力调整层设置在上层支撑层的内部。
12.根据权利要求1所述的光反射元件，其中构成所述光反射层的至少一部分的材料与构成所述应力调整层的至少一部分的材料相同。
13.根据权利要求1所述的光反射元件，其中所述光反射层的厚度与所述应力调整层的厚度相同。
14.根据权利要求1所述的光反射元件，其中所述光反射层的结构和所述应力调整层的结构相对于存在于所述光反射层和所述应力调整层之间的层对称。
15.根据权利要求1所述的光反射元件，其中当所述基体的表面是XY平面时，在与所述光反射层的XY平面平行的平面中产生的应力中，当最大温度规格值处的应力为σ11而最小温度规格值处的应力为σ12时，并且在与所述应力调整层的XY平面平行的平面中产生的应力中，当最大温度规格值处的应力为σ21而最小温度规格值处的应力为σ22时，σ11的符号和σ21的符号相同，并且σ12的符号和σ22的符号相同。
16.根据权利要求1所述的光反射元件，其中所述扭杆部的两端固定至所述支撑部，或者所述扭杆部的一端固定至所述支撑部。
17.根据权利要求1所述的光反射元件，其中
所述第一延伸部和所述第二延伸部以所述扭杆部的轴线作为对称轴线对称地设置，并且
所述第一可动片和所述第二可动片以所述扭杆部的轴线作为对称轴线对称地设置。
18.根据权利要求1所述的光反射元件，其中所述光反射部覆盖所述支撑部。
19.根据权利要求1所述的光反射元件，其中在所述基体的分别面向所述第一可动片和所述第二可动片的部分处，设置用于使所述铰链部绕着所述扭杆部的轴线扭转变形的电极。
20.根据权利要求1所述的光反射元件，其中在所述基体的位于所述可动片的尖端下方的区域中设置有挡块。
21.一种空间光调制器，包括以阵列布置的光反射元件，
其中每个所述光反射元件包括：设置在基体上的支撑部、铰链部和光反射部，
所述光反射部包括支撑层和形成在所述支撑层上的光反射层，
所述铰链部包括扭杆部、从扭杆部的一个侧部的局部延伸的第一延伸部、从所述第一延伸部的端部延伸的第一可动片、从所述扭杆部的另一个侧部的局部延伸的第二延伸部、和从所述第二延伸部的端部延伸的第二可动片，
所述扭杆部的端部固定至所述支撑部，
所述铰链部能够绕着所述扭杆部的轴线扭转变形，
所述支撑层形成为从所述第一可动片的上方延伸至所述第二可动片的上方，
至少在所述支撑层的面向位于所述第一可动片和第二可动片之间的空间的部分处设置凹部，并且
在支撑层上设置应力调整层，所述应力调整层平行于光反射层并与所述光反射层分离。
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