CN1162361A - 用于光学投影系统中的薄膜可致动反射镜阵列 - Google Patents
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Abstract
一种M×N薄膜可致动反射镜阵列，包括一开关矩阵、一M×N对支持件的阵列，及一M×N致动结构阵列，其中该有源矩阵包括一基板和印刷在其上的第一、第二和第三导线图案，且各致动结构设有一对致动器和一对门致动器。该致动结构中的门致动器与该开关矩阵上的第一、第二和第三导线图案相结合，使得可以免除在该M×N薄膜可致动反射镜阵列中使用晶体管。
Description
本项发明涉及到一种光学投影系统，尤其涉及到用于此系统的薄膜可致动反射镜M×N阵列。
在已有的各种影象显示系统中，光学投影系统公知为能够提供高质量的大屏幕显示。在这样一种光学投影系统中，灯光被均匀地照射在例如M×N的一个可致动反射镜阵列上，在那里每个反射镜均与一个致动器相连接。这些致动器可以是由一种电致位移材料制做的，例如压电或电致伸缩材料，这种材料可随着向其提供的电场而产生形变。
来自各反射镜的反射光束入射到例如一个光栏的小孔上。通过把一电信号施加于各致动器上，各反射镜相对于入射光的位置就会产生变动，因此使得来自各反射镜的反射光束的光路中产生偏差。随着各反射光束的光路的改变，从各反射镜反射的穿过该小孔的光量即会改变，从而调制了光束的强度。穿过小孔的被调制的光束通过一种合适的光学装置例如投影透镜可被透射到一个投影屏幕上，从而在那里显示成象。
图1和图2分别展示了用于一光学投影系统中的薄膜可致动反射镜11的M×N阵列10的剖面图和透视图，该阵列在共有未决的序列号为08/340,762，题目为“用于光学投影系统的薄膜可致动反射镜阵列及其制造方法”的美国专利申请中曾给与揭示，该阵列包括：有源矩阵12，M×N薄膜致动结构14阵列13、M×N支持件16阵列15、M×N反射镜层18阵列17。
该有源矩阵12包括一个基板19、M×N晶体管阵列(图未示)以及M×N连接端子21阵列20。在阵列10中的每个致动结构14均设有第一和第二致动部件22(a)、22(b)以及其间的中央部件22(c)。第一和第二致动部件22(a)、22(b)结构相同，其中第一、第二致动部件22(a)、22(b)各至少具有：一个电致位移材料(例如压电材料)薄膜层23，该薄膜层包括上表面及下表面24、25；具有下表面41的弹性层26；以及第一和第二电极28、29。弹性层26位于电致位移薄膜层23的上表面24上。第一和第二电极28、29分别在电致位移薄膜层23的上、下表面24、25上，其中加在位于第一和第二电极28、29之间的电致位移薄膜层23上的电信号使该层、进而是致动部件22(a)，22(b)发生形变。各支持件16是用于保持各致动结构13的位置且用于电连接致动结构14和有源矩阵12。每一个反射镜层18包括一个第一侧30和第二相对侧31以及其间的中央部分32，如图2所示，各反射镜层18的第一侧30、第二相对侧31以及中央部分32分别固定在各致动结构14的第一、第二致动部件和中央部件22(a)、22(b)、22(c)的上面，以使得当致动结构14中的第一、第二致动部件22(a)、22(b)根据电信号而产生形变时，各致动结构13中的中央部件22(c)以及相应的反射镜层18的中间部分32保持平面地倾斜，从而使所有的中央部分32反射光束，带来增强的光效率。上述薄膜可致动反射镜11的阵列10主要的缺点之一就是它具有为各薄膜可致动反射镜11提供驱动和图象信号的包括有晶体管阵列的有源矩阵12，这使生产矩阵10的成本变得太高了。
本发明的一个目的在于提供一种M×N薄膜可致动反射镜阵列，其省去了包含于一有源矩阵中的为各薄膜可致动反射镜提供驱动和图象信号的M×N晶体管阵列。
本发明的另一个目的是提供一种M×N薄膜可致动反射镜阵列，它包括能为薄膜可致动反射镜提供驱动和图象信号的一种新颖装置。
本发明的再一个目的是提供一种M×N薄膜可致动反射镜阵列，各薄膜可致动反射镜采用了一对门致动器。
根据本发明的一个方面，提供了一种用于光学投影系统中的M×N薄膜可致动反射镜阵列，所述的阵列包括：一个包括一基板的开关矩阵，该基板具有一个上表面且设有形成在该上表面上的第一、第二和第三导线图案，其中，第一和第二导线图案与外部源连接并分别用来传送图象信号和驱动信号，而第三导线图案用于为各薄膜可致动反射镜提供图象信号；一个M×N对支持件阵列，其中，各支持件位于第三导线图案上面；以及M×N致动结构阵列，各致动结构包括第一、第二、中央、第三和第四突出部分，而各突出部分之间又有间隙把它们隔开，各致动结构还包括一个反射层、一个弹性层和一个电致位移层，各致动结构还包括一对致动器和一对门致动器，各致动器和门致动器具有近端和远端，如果该对中的各门致动器分别位于第二和第三突出部分下面，则该对中的各致动器就位于第一和第四突出部分下面，或者是如果该对中的各门致动器分别位于第一和第四突出部分下面时，各致动器就位于第二、第三突出部分下面，该对中的各致动器和该对中的各门致动器通过其近端从各支持件悬伸出来，每个门致动器在其远端还设有附于其下面的一绝缘层及附于该绝缘层下面的一导电层，其中通过第二导线图案提供的驱动信号被施加到各门致动器上，使该对门致动器向下弯曲，从而迫使各门致动器上的该导电层与第一和第三导线图案接触，从而使来自第一导线图案的图象信号被传送到第三导线图案，并进而传至各致动器，使各致动结构中的该对致动器倾斜，使其中央突出部分保持平面地倾斜，从而使该中央突出部分整体反射光束。
本发明的其它目的和特征通过以下结合附图给出的对优选实施例的描述即可看出。
图1是已有的M×N薄膜可致动反射镜阵列的剖视图。
图2示出了在图1所示的M×N薄膜可致动反射镜阵列的透视图。
图3示出了根据本发明的优选实施例的M×N薄膜可致动反射镜阵列的剖视图。
图4示出了用于图3所示的本发明M×N薄膜可致动反射镜阵列中的开关矩阵部分的顶视图。
图5示出了本发明的阵列中的可致动反射镜的顶视图。
图6示出了本发明的可致动反射镜中的一个致动器的剖视图。
图7示出了本发明的可致动反射镜中的一个门致动器的剖视图。
现在参看图3至图7，图中给出了用于一光学投影系统中的本发明的M×N薄可致动反射镜阵列的不同视图，其中M和N是整数。应注意在图3至图7中的相似部件以相同的数字指代。
在图3中，示出了用于一光学投影系统的M×N薄膜可致动反射镜101的阵列100的剖视图，该阵列包括开关矩阵102、M×N对支持件104的阵列103以及M×N致动结构106的阵列105。
如图3所示，每个致动结构106包括：一个反射层107，由反光材料如铝(Al)构成；一个弹性层108，由绝缘材料如氮化硅物(Si3N4)制成；电致位移层109，由压电材料如铅锆钛酸盐(PZT)或电致伸缩材料如铅镁铌酸盐(PMN)制成。
开关矩阵102包括一基板110，该基板具有上表面111，且由绝缘材料例如氧化铝(Al2O3)制成。与以前公开的具有M×N晶体管阵列的M×N薄膜可致动反射镜阵列的有源矩阵不同，该开关矩阵102具有如图4所示地在其上表面111上形成的第一、第二及第三导线图案112、113及114，其中第一和第二导线图案112和113与外部源(未示)连接，并分别用于传送图象和驱动信号，而第三导线图案114用于向各可致动反射镜101提供图象信号。
以相同于弹性层109的材料制做的各支持件104位于第二和第三导线图案113、114上。
图5示出了由图3所示阵列100构成的致动结构106的详细顶视图。每个致动结构106都包括第一、第二、中央第三及第四突出部分115、116、117、118、119，而每个突出部分均由它们之间的间隙120相互隔开。
每个致动结构106还包括一对致动器121和一对门致动器122，它们的剖视图分别在图6和图7中给出，其中每个致动器121和每个门致动器122均设有近端和远端123、124。如图6所示，每一个致动器121包括反射层部分107、弹性层部分108、信号电极层125，电致位移层109和一个偏压电极层126，其中该信号电极层125电连接至第三导线图案114。各致动器121通过其近端123从各支持件104悬臂式地伸出。
另外，如图7所示，各门致动器122设有反射层部分107、弹性层部分108、门信号电极层127、电致位移层109和门偏压电极层128，其中门信号电极层127电连接至第二导线图案113。与致动器121的情形相同，各门致动器122通过其近端以悬臂方式从各支持件104伸出来。
各门致动器在其远端124还设有一个绝缘层129，这个绝缘层附着在门偏压电极层128的下面，并且该门致动器还设有导电层130，这个导电层是由一种导电材料如银(Ag)制造的，附着在绝缘层129的下面。其中，该绝缘层129用于防止门偏压电极层128和导电层130之间短路。
各门致动器122中的门偏压电极层128与各致动器121中的偏压电极层126相电连接，因此施加在它们上的偏置电压是相同的。
如果各门致动器122分别设置在第二和第三突出部分116、118底下，那么致动结构106中的各致动器121就设置在第一和第四突出部分115、119底下，如果各门致动器122设置在第一和第四突出部分115、119的底下，那么致动结构中的各致动器121则设置在第二和第三突出部分116、118的底下。
当通过第二导线图案113提供的电位形式的驱动信号被加于门致动器122的门信号电极层127和门偏压电极层128之间的电致位移层109部分上时，作为因该驱动信号电压和偏置电位之间的电位差而形成的电场的作用结果，其将导致电致位移层109部分的形变。电致位移层109部分的形变又将导致电致位移层109部分与弹性层108部分之间的边界处内部张力的变化。如果该电致位移层109部分是由一种薄膜极化的压电材料制做的，这就将引起相应的门致动器弯曲，它的弯曲方向根据电场的极性而定。如果驱动信号电压大于偏置电压，则将使相应的门致动器向下弯曲。另一方面，如果驱动信号电压小于偏置电压，则将使相应的门致动器122向上弯曲。但是如果该电致位移层109部分是由一种薄膜非极化压电材料制做的，则将使相应的门致动器向下弯曲。而该对门致动器122的弯曲将会迫使各门致动器122上的导电层130与第一和第三导线图案112、114相接触，从而在它们之间形成一个电桥，使图象信号从第一导线图案112传到第三导线图案114，进而传至各致动器121的信号电极层125上。各致动结构126中的各致动器121以类似于门致动器122的工作原理工作。一旦图象信号被加在信号电极层125和偏压电极层126之间的电致位移层109部分上时，就会引起该对致动器121中的电致位移层部分发生形变。这又将会使相应的各致动结构106中位于其间的中央突出部分117保持平面地倾斜，从而使全部中央突出部分117被用来反射光束。
本发明的M×N薄膜可致动反射镜101阵列100在各致动结构106中采用了一对门致动器122和包括第一、第二和第三导线图案112、113、114的开关矩阵以便向各可致动反射镜101提供驱动和图象信号，这不同于前面所描述的那种M×N薄膜可致动反射镜11阵列10，在后者中采用了包括M×N晶体管阵列的有源矩阵。
虽然只结合特定实施例描述了本发明，不脱离如权利要求中所给出的本发明的范围，也可做出其它的修改和变形。
Claims (10)
1、一种用于光学投影系统中的M×N薄膜可致动反射镜阵列，所述的阵列包括：一个包括一基板的开关矩阵，该基板具有一个上表面且设有形成在该上表面上的第一、第二和第三导线图案，其中，第一和第二导线图案与外部电路连接并分别用来传送图象信号和驱动信号，而第三导线图案用于为各薄膜可致动反射镜提供图象信号；
一个M×N对支持件阵列，其中，各支持件位于第二和第三导线图案上面；
以及M×N致动结构阵列，各致动结构包括第一、第二、中央、第三和第四突出部分，而各突出部分之间又有间隙把它们隔开，各致动结构还包括一个反射层、一个弹性层和一个电致位移层，各致动结构还包括一对致动器和一对门致动器，各致动器和门致动器具有近端和远端，如果该对中的各门致动器分别位于第二和第三突出部分下面，则该对中的各致动器就位于第一和第四突出部分下面，或者是如果该对中的各门致动器分别位于第一和第四突出部分下面时，各致动器就位于第二、第三突出部分下面，该对中的各致动器和该对中的各门致动器通过其近端从各支持件悬伸出来，每个门致动器在其远端还设有附于其下面的一绝缘层及附于该绝缘层下面的一导电层，其中通过第二导线图案提供的驱动信号被施加到各门致动器上，使该对门致动器向下弯曲，从而迫使各门致动器上的该导电层与第一和第三导线图案接触，从而使来自第一导线图案的图象信号被传送到第三导线图形，并进而传至各致动器，使各致动结构中的该对致动器倾斜，使其中央突出部分保持平面地倾斜，从而使该中央突出部分整体反射光束。
2.如权利要求1的M×N薄膜可致动反射镜阵列，其中各致动器包括一反射层部分，一弹性层部分，一信号电极层，一电致位移层部分和一偏压电极层。
3.如权利要求2的M×N薄膜可致动反射镜阵列，其中各致动器中的该信号电极层与该第三导线图案电连接。
4.如权利要求1的M×N薄膜可致动反射镜阵列，其中各门致动器包括一反射层部分，一弹性层部分，一门信号电极层，一电致位移层部分和一门偏压电极层。
5.如权利要求4的M×N薄膜可致动反射镜阵列，其中各门致动器中的该门信号电极层与该第二导线图案电连接。
6.如权利要求2或4的M×N薄膜可致动反射镜阵列，其中各致动器中的偏压电极层与各门致动器中的门偏压电极层电连接。
7.如权利要求6的M×N薄膜可致动反射镜阵列，其中加在各致动器和各门致动器中的该偏压电极层和门偏压电极层上的电压是相同的。
8.如权利要求1的M×N薄膜可致动反射镜阵列，其中该基板由绝缘材料制成。
9.如权利要求1的M×N薄膜可致动反射镜阵列，其中各支持件由绝缘材料制成。
10.如权利要求1的M×N薄膜可致动反射镜阵列，其中该弹性层由绝缘材料制成。
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