CN1940709A

CN1940709A - 光学部件盖及其制造方法

Info

Publication number: CN1940709A
Application number: CNA2006101154479A
Authority: CN
Inventors: 依田稔久; 川村贤二
Original assignee: Shinko Electric Co Ltd
Current assignee: Shinko Electric Industries Co Ltd; Shinko Electric Co Ltd
Priority date: 2005-09-29
Filing date: 2006-08-14
Publication date: 2007-04-04
Also published as: US20070069356A1; JP2007094049A

Abstract

本发明公开了光学部件盖及其制造方法。本发明的光学部件盖包括：金属框架，具有中央部分中设置有开口部分的上框架部分和设置成与上框架部分的下周缘部分相连的直角框架部分，在该金属框架中，由直角框架部分在该金属框架的内侧提供了装容部分；反射防止层，分别形成在金属框架的外表面和内表面上；和玻璃，设置在金属框架的装容部分中，反射防止层是由金属氧化物层或金属镀层形成的。

Description

光学部件盖及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种光学部件盖及其制造方法，并且更加具体地讲，涉及一种可用于对来自光源的光进行反射以投影出图像的光学部件的盖子的光学部件盖，以及制造这种光学部件盖的方法。

背景技术

在现有技术中已经开发出了通过由光学部件对从光源发出的光进行反射来投影图像的DLP(数字光处理)技术。已经有了DMD(数字微反射镜器件)来作为这样的光学部件，在DMD中，将大量各自有几个μm见方的反射镜排布在硅基板上，来反射光线。

DMD是以这样的状态安装的：这个DMD由盖子气密地密封。为这个盖子配备了黑框层(铬层)，以防止其不必要地反射来自其周缘部分的光线。如图1中所示，在现有技术中，盖子100由中央部分中设置有开口部分110x的环状框架部分110、设置在开口部分110x中的透明玻璃120和由铬层形成并且设置在框架部分110的下方周缘侧上的黑框层130构成。而且，将DMD 300安装在设置在基板200的中央部分上的空腔200x中，然后将盖子100连接到基板200周缘部分中的突出部分210上，以气密地密封这个DMD 300。据此，来自光源的光和DMD 300所反射的光的反射在盖子100的周缘部分中得到了抑制，使得只有穿过处于黑框层130内部的光透射窗口透射的光能够发射到外部。

在现有技术的制造盖子100的方法中，首先，通过掩模汽相沉积，在框架部分110(在该框架部分110的开口部分110x中设置有玻璃120)的下侧上形成铬层。然后，通过光刻和蚀刻对铬层构图，这样在其中央部分中就提供了光透射窗口并且在周缘侧上有选择地形成了黑框层130。

此外，在专利文献1(专利申请公开(KOHYO)2005-512114)中提出了具有这样的结构的DMD封装：玻璃窗口设置在外壳的顶部，并且将铬层构图在玻璃窗口的周缘部分上。

不过，在现有技术中，由于需要沉积铬层的步骤和对铬层进行构图的步骤(光刻和蚀刻)来形成黑框层，因此有这样的问题：造成生产成本增加。而且，由于盖子的光透射窗口要求相对较高的图案精度，因此在对铬层进行构图的过程中，需要复杂的工艺管理。此外，在某些情况下会造成这样的缺点：在蚀刻铬层的过程中，会形成参差不齐的图案等等。

在这些情况下，热切地希望有一种通过不使用铬层的简单方法来制造光学部件盖的方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种无需薄膜形成和铬层构图的低成本地容易地制造的光学部件盖以及制造该光学部件盖的方法。

本发明涉及一种光学部件盖，该光学部件盖包括：金属框架，包括中央部分中设置有开口部分的上框架部分和设置成与上框架部分的下周缘部分相连的直角框架部分，在该金属框架中，由直角框架部分在内部提供了装容部分；反射防止层，分别形成在金属框架的外表面和内表面上；和玻璃，设置在金属框架的装容部分中。

本发明的光学部件盖是通过如下方式获得的：借助冲压之类形成环状金属框架(在该金属框架内，在该金属框架的中央部分上设置有开口部分，并且在该金属框架的内部设置有装容部分)并且随后在该金属框架的外表面和内表面上形成表现为黑色或灰色的反射防止层。

在本发明的一种优选模式中，首先，通过对金属框架进行氧化来形成带黑色的金属氧化物层(柯伐合金氧化物层之类)，然后将玻璃沉积到金属框架的装容部分中。然后，除掉金属框架中不接触玻璃的外部暴露部分上的金属氧化物层，然后在金属框架的外表面上形成起到反射防止层作用的带黑色的金属镀层、墨水之类。

由此，在金属框架的内表面上形成了由金属氧化物层构成的第一反射防止层，并且在金属框架的外表面上形成了由金属镀层、墨水之类构成的第二反射防止层。另外，形成在金属框架整个表面上的金属氧化物层可以按照原样用作反射防止层。

这样，在本发明中，由于采用了通过对金属框架的内表面和外表面实施暗化处理来形成反射防止层的手段，因此不需要导致成本增加的形成铬层的步骤和对其进行构图的步骤(光刻和蚀刻)。因此，与现有技术相比，能够显著地降低成本。

而且，在本发明中，光透射窗口是由金属框架的开口部分限定的，该开口部分是通过高机加工精度的冲压形成的。因此，能够以良好的产量稳定地制造具有图案精度很高的光透射窗口的光学部件盖，而不用执行复杂的工艺管理。

如上所述，本发明的光学部件盖可以通过非常简单的方法以很低的成本制造出来。

附图说明

图1是表示现有技术中的光学部件盖的截面图；

图2A到2F是表示按照本发明的第一实施例的制造光学部件盖的方法的截面图；

图3是表示按照本发明的第一实施例的光学部件盖的截面图，该截面图相当于沿图4中的I-I截取的截面图；

图4是表示按照本发明的第一实施例的光学部件盖的平面图；

图5是表示将按照本发明的第一实施例的光学部件盖用于光学部件的盖子的示例的截面图；

图6是将本发明的实施例中使用的粗糙Ni镀层和柯伐合金氧化物层构成的暗化层的反射率与现有技术中使用的铬层的反射率进行相互比较的视图；和

图7A到7E是表示按照本发明的第二实施例的制造光学部件盖的方法的截面图。

具体实施方式

下文中将参照附图解释说明本发明的实施例。

(第一实施例)

图2A到2F是表示按照本发明的第一实施例的制造光学部件盖的方法的截面图，图3和图4是表示本发明的第一实施例的光学部件盖的截面图和平面图，而图5是表示将本发明第一实施例的光学部件盖用于光学部件的盖子的示例的截面图。

在按照第一实施例的制造光学部件盖的方法中，如图2A所示，首先，通过对金属板进行冲压或切割来形成环形金属框架10，在该环形金属框架10的中央部分中设置有开口部分10x。金属框架10是由在中央部分设置有开口部分10x的环状上框架部分10a和设置成与上框架部分10a的下周缘部分相连的环状直角框架部分10b构成的。直角框架部分10b是由环状侧壁部分10c和从侧壁部分10c的下周缘部分向外侧伸出的环状下框架部分10d构成的。通过设置直角框架部分10b将金属框架10形成为在内部具有装容部分11。

然后，如图2B所示，在氧氛围中通过在700到800℃下执行热处理来使金属框架10得到氧化。这样，在金属框架10的表面上形成了金属氧化物层12a，以进行暗化。具体举例来说，金属框架10由柯伐合金(铁(Fe)-镍(Ni)-钴(Co)合金)制成，然后在700℃的氧氛围中对柯伐合金进行43分钟的加热/氧化来形成10到20μm厚的柯伐合金氧化物层，以进行暗化。除了柯伐合金之外，还可以采用Fe-Ni合金等作为金属框架10的材料。这里，暗化是指，使材料的表面颜色变成诸如灰色或黑色这样的可以防止光反射的颜色。

然后，如图2C所示，将透明玻璃14布置成与金属框架10的装容部分11相对。然后，通过在约900℃的温度下执行热处理，将这个玻璃14沉积在装容部分11上。

然后，如图2D所示，通过湿法蚀刻有选择地除掉金属框架10不接触玻璃14的外侧金属氧化物层12a，以暴露出金属框架10的金属(柯伐合金)。这样，留在金属框架10的内表面上的金属氧化物层12a(接触玻璃14的部分)构成内侧暗化层12。留在金属框架10内表面上的金属氧化物层12a不仅仅用作反射防止层，而且还用作用于将玻璃14沉积在金属框架10上的粘接层。

然后，如图2E所示，将用作防镀剂的保护膜15粘贴在金属框架10的直角框架部分10b的下表面上。然后，通过借助电镀或非电镀将镍(Ni)镀到金属框架10外侧的暴露部分上来形成外侧暗化层16。然后，除掉保护膜15。

作为用来暗化金属框架10的外部的镀Ni条件的优选示例，使用的是包含氯化镍(75g/l)、硫氰酸钠(15g/l)和氯化铵(30g/l)的电镀溶液(pH：4.5到5.5，温度：常温(25℃))，并且采用15秒钟到30分钟的处理时间作为条件。通过采用这样的这些电镀条件，形成了膜厚度为2到10μm并且表面粗糙的Ni镀层。这个Ni镀层可以用作表现为黑色或灰色的暗化层。

在这种情况下，除了Ni之外，还有锡(Sn)-镍(Ni)合金(膜厚度：0.01到0.1μm)、锌(Zn)-镍(Ni)合金(膜厚度：0.01到0.1μm)、钌(Ru)(膜厚度：0.1到0.5μm)、黑色镍(Ni)-磷(P)合金(膜厚度：2到6μm)、黑色钯(Pd)(膜厚度：0.1到0.5μm)等作为可以用作暗化层(反射防止层)的镀金属。

然后，如图2F所示，粘贴用来覆盖形成在金属框架10上的外部暗化层16的保护膜15a。然后，通过借助电镀或非电镀在金属框架10的直角框架部分10b的下表面上形成金(Au)层来形成连接层18。然后去除保护层15a。

因此，如图3和图4所示，获得了本实施例的光学部件盖1。本实施例的光学部件盖1主要由环状金属框架10构成，在该环状金属框架10中，在中央部分中设置有开口部分10x，在内部提供了装容部分11，并且在装容部分11中设置了透明玻璃14。而且，金属框架10的开口部分10x用作光透射窗口W。金属框架10由环状上框架部分10a和设置成与上框架部分10a的下侧周缘部分相连的环状直角框架部分10b形成。

对金框架10的内表面提供通过对金属框架10(柯伐合金)进行氧化而获得的内侧暗化层12，并且这一层用作第一反射防止层R1。对金属框架10的外表面提供由粗糙Ni镀层形成的外侧暗化层16，并且这一层用作第二反射防止层R2。在金属框架10的直角框架部分10b的下表面上提供由Au层形成的连接部分18。

在上述模式下，外侧暗化层16(第二反射防止层R2)是通过对金属框架10的外表面进行镀Ni而形成的。但是第二反射防止层R2也可以通过借助喷墨法、丝网印刷、喷涂等等形成黑色墨水(碳黑等等)并且使其暗化来形成。此外，可以采用各种各样的方法，只要暗化处理给出用作反射防止层的灰色到黑色。

而且，并不总是要提供直角框架部分10b的下框架部分10d。连接部分18可以通过增大侧壁部分10c的厚度来形成。

接下来，在下文中给出了将本实施例的光学部件盖1用于DMD的盖子的示例。DMD是通过将大量的各自为几个μm见方的反射镜排布在硅基板上而构成的光学部件，并且能够通过反射来自光源的光线来将图像投影到屏幕上。如图5所示，其上安装着DMD 20的基板30由陶瓷制成，并且通过在周缘部分上形成突出部分32而在中央部分内提供了空腔30x。对突出部分32的上表面提供了由Au层形成的连接部分32a。然后，将DMD 20安装在基板30的空腔30x内。

通过电阻焊(resistance welding)将本实施例的光学部件盖1的连接部分18(Au层)连接到其上安装着该DMD 20的基板30的突出部分32的连接部分32a(Au层)上。由此，将DMD 20气密地密封在了基板30的空腔30x内。

而且，来自光源的光透射穿过光透射窗口W并且随后由DMD 20反射。然后，反射光透射穿过光透射窗口W并且然后投射到屏幕上，形成图像。在本实施例的光学部件盖1中，分别为金属框架10的内表面和外表面提供了第一和第二反射防止层R1、R2。出于这一原因，DMD 20所反射的光中的来自周缘部分的不穿过光透射窗口W透射的反射光L1由金属框架10内表面上的第一反射防止层R1吸收。这样，来自盖子的周缘部分的光反射能够得到抑制。因此，只有透射穿过光透射窗口W的反射光L2发射到了外部。

而且，来自光源的光线中的、入射在金属框架10外表面上的入射光L3由金属框架10外表面上的第二反射防止层R2吸收。这样，能够防止多余的反射光反射到屏幕侧。

以这种方式，在本实施例的光学部件盖1中，分别为金属框架10的内表面和外表面提供了第一和第二反射防止层R1、R2。因此，由于来自DMD 20和外部的多余的光能够得到有效吸收，因此由来自DMD 20的光反射获得的图像的显示特性能够得到提高。

本申请的发明人对本实施例中使用的由粗糙Ni镀层和柯伐合金氧化物层构成的暗化层的反射率与现有技术中使用的铬层的反射率进行了比较，以对它们进行检验。结果在图6中示出。诸如DMD之类的光学部件盖所要求的光反射特性是在可见光范围(400到700nm)内，反射能够得到令人满意的抑制，并且400nm左右的反射率是10％或更小。

如图6中所示，在400nm到700nm的波段内，本实施例的粗糙Ni镀层的反射率是20％或更小(在400nm左右是5％或更小)，这等同于或小于现有技术中铬层的反射率。而且，在400nm到700nm的波段内，本实施例的柯伐合金氧化物层的反射率为25％或更小(在400nm周围为10％或更小)，这略微高于现有技术中铬层的反射率，但是它具有可以令人满意地用作反射防止层的反射特性。

这样，可以理解，由粗糙Ni镀层和柯伐合金氧化物层构成并且在本实施例中使用的暗化层能够满足光反射特性的技术要求，并且适用作诸如DMD之类的光学部件盖的反射防止层。

而且，从制造本实施例的光学部件盖1的角度出发，与现有技术不同，沉积铬层的步骤和对铬层进行构图的步骤(光刻和蚀刻)都不是必须的，并且形成在金属框架10的内表面上的金属氧化物层12a用作第一反射防止层R1，并且还有形成在金属框架10的外表面上的金属镀层等用作第二反射防止层R2。

这样，可以通过对金属框架10进行氧化或者将金属镀层施加到金属框架10上来将第一和第二反射防止层R1、R2容易地分别形成到金属框架10的内表面和外表面上。因此，与现有技术相比，能够显著实现成本的降低。

而且，在现有技术中，光透射窗口是通过借助光刻和蚀刻在铬层中构图出开口来限定的。因此，要想形成具有期望图形精度的光透射窗口，需要复杂的工艺管理，并且还会造成这样的缺点：视情况而定，会形成锯齿状的图案，以致有些时候期望的技术要求不能得到满足。

然而，在本实施例中，光透射窗口W是由可通过高精度的冲压形成的金属框架10的开口部分10x限定的。因此，优于现有技术，光透射窗口W能够以良好的精度稳定地形成。此外，金属氧化物层12和金属镀层是作为第一和第二反射防止层R1、R2以自对齐的方式形成在金属框架10上的。因此，第一和第二反射防止层R1、R2也能够高精度地形成。

(第二实施例)

图7A到7E是表示按照本发明的第二实施例的制造光学部件盖的方法的截面图。第二实施例的特征在于，将暗化金属氧化物层留在金属框架的外表面上，并且将其用作反射防止层。在第二实施例中，省略了与第一实施例相同的步骤和相同的元件的详细解释说明。

首先，如图7A所示，借助与第一实施例相同的方法，将金属氧化物层12a形成在金属框架10的整个表面上，并且对其进行暗化。然后，通过将玻璃14沉积到金属框架10的装容部分11上来形成与图2C中相同的结构体。

然后，如图7B所示，将保护膜15b粘贴在外部暴露部分上，但金属框架10的直角框架部分10b的下表面之外。然后，如图7C所示，从金属框架10的直角框架部分10b的下表面上有选择地除掉金属氧化物层12a。

然后，如图7D所示，通过借助电镀或非电镀在金属框架10的直角框架部分10b的下表面上形成Au层来获得连接部分18。然后，除掉保护膜15b。

由此，如图7E所示，得到了第二实施例的光学部件盖1a。在第二实施例的光学部件盖1a中，将金属氧化物层12a(柯伐合金氧化物层)分别形成在金属框架10的内表面和外表面上并且对它们进行暗化。结果，提供了第一和第二反射防止层R1、R2。

和第一实施例类似，第二实施例的光学部件盖1a可以用作DMD的盖子，并且能够实现与第一实施例类似的优点。此外，同时形成在金属框架10的内表面和外表面上的金属氧化物层12a可以按原样用作第一和第二反射防止层R1、R2。因此，与第一实施例相比，制造步骤能够得到简化，并且能够实现较低的成本。

Claims

1.一种光学部件盖，所述光学部件盖包括：

金属框架，该金属框架包括中央部分中设置有开口部分的上框架部分和设置成与上框架部分的下周缘部分相连的直角框架部分，在该金属框架中，由直角框架部分在该金属框架的内侧提供了装容部分；

反射防止层，分别形成在金属框架的外表面和内表面上；和

玻璃，设置在金属框架的装容部分中。

2.根据权利要求1所述的光学部件盖，其中对金属框架的外表面实施暗化处理，以表现为黑色或灰色，和

在金属框架的内表面上形成表现为黑色或灰色的金属氧化物层。

3.根据权利要求1所述的光学部件盖，其中在金属框架的外表面和内表面上形成表现为黑色或灰色的金属氧化物层。

4.根据权利要求2或3所述的光学部件盖，其中金属框架由柯伐合金制成，并且金属氧化物层是柯伐合金氧化物层。

5.根据权利要求2所述的光学部件盖，其中暗化处理包括形成表现为黑色或灰色的金属镀层或墨水。

6.根据权利要求1所述的光学部件盖，其中在直角框架部分的下表面上提供连接部分，并且还将直角框架部分的连接部分连接到安装着光学部件的基板上，从而将光学部件气密地密封起来。

7.一种制造光学部件盖的方法，所述方法包括以下步骤：

通过对金属板进行处理来形成金属框架，该金属框架包括中央部分中设置有开口部分的上框架部分和设置成与上框架部分的下周缘部分相连的直角框架部分，在该金属框架中，由直角框架部分在该金属框架的内侧提供了装容部分；

通过对金属框架进行氧化，在金属框架的整个表面上形成起到反射防止层作用的金属氧化物层；

将玻璃沉积到金属框架的装容部分上；

从上框架部分的外表面和直角框架部分的下表面上有选择地除掉金属氧化物层，从而在金属框架的内表面上留下金属氧化物层，作为第一反射防止层；和

在金属框架的外表面上形成第二反射防止层，并且通过对直角框架部分的下表面施加金属镀层形成连接部分。

8.一种制造光学部件盖的方法，所述方法包括以下步骤：

将玻璃沉积到金属框架的装容部分上；

从直角框架部分的下表面上有选择地除掉金属氧化物层；和

通过对直角框架部分的下表面施加金属镀层来形成连接部分。

9.根据权利要求7或8所述的制造光学部件盖的方法，其中金属框架是由柯伐合金制成的，并且金属氧化物层是表现为黑色或灰色的柯伐合金氧化物层。

10.根据权利要求7所述的制造光学部件盖的方法，其中形成第二反射防止层的步骤是形成表现为黑色或灰色的金属镀层或墨水的步骤。