JP5246287B2 - 走査デバイス、及びその走査デバイスの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、光走査装置などに使用され、圧電素子により振動可能な金属基板にミラーを備えた走査デバイス、及びその走査デバイスの製造方法に関するものである。

従来、走査デバイスとして、ミラーを揺動させてレーザ光をミラーにより反射することで、走査する走査デバイスが知られている。この走査デバイスは、マイクロマシニング技術を応用して製造される例がある。走査デバイスは、ミラー、ミラーを揺動可能にする捩り梁、捩り梁を支持する振動可能な金属基板、及び駆動部を備える。ミラーを駆動させる駆動方式としては、電磁駆動式、静電駆動式、圧電駆動式などが知られている。圧電駆動式では、圧電素子が、ミラーを振動させる駆動部に用いられる。この走査デバイスは網膜走査型ディスプレイなどの光走査装置または画像表示装置に備えられる。この走査デバイスの一例が、特許文献１に記載されている。

駆動部として圧電素子が金属基板上に配置される。電圧が圧電素子に印加されると圧電素子が伸縮する。この伸縮が、金属基板に伝わり、ミラーが揺動する。このミラーは光源から照射されたレーザ光を反射する。

特開２００６−２９３１１６号公報

走査デバイスの金属基板は、反りを有することがある。この原因の一例として、金属基板がロール状に巻かれた金属板から切り出されて作製されること、金属板の内部応力などが挙げられる。金属基板が反りを有すると、金属基板に形成されたミラーも反りを有する。この反りを有するミラーでは、入射されたレーザ光は反射後、光束が広がってしまうなどの影響がある。これにより、反射されたレーザ光が形成する像の解像度が低下する。この結果、ユーザは鮮明な像を視認することができない。

本発明は、上述した問題点を解決するためになされたものであり、ミラーを備える金属基板の反りが低減された走査デバイス、及びその走査デバイスの製造方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、請求項１に記載の本発明は、レーザ光を反射するミラーが形成された金属基板を備え、前記ミラーにより反射されたレーザ光により像が形成される走査デバイスの製造方法であって、前記金属基板の反り量を室温において、測定する測定工程と、前記金属基板を構成する材料の融点未満の第１温度に、前記金属基板を加熱する加熱工程と、前記金属基板を構成する材料の熱膨張率よりも小さい熱膨張率を有する材料の薄膜を、前記測定工程により測定された反り量に基づいた膜厚で、前記第１温度にて前記金属基板の凹面に形成する薄膜形成工程と、前記薄膜形成工程により薄膜が形成された金属基板を室温に降温する降温工程と、を備えることを特徴とするものである。

請求項２に記載の本発明は、レーザ光を反射するミラーが形成された金属基板を備え、前記ミラーにより反射されたレーザ光により像が形成される走査デバイスの製造方法であって、前記金属基板の反り量を室温において測定する測定工程と、前記金属基板を構成する材料の融点未満の第１温度に、前記金属基板を加熱する加熱工程と、前記金属基板を構成する材料の熱膨張率よりも大きい熱膨張率を有する材料の薄膜を、前記測定工程により測定された反り量に基づいた膜厚で、前記第１温度にて前記金属基板の凸面に形成する薄膜形成工程と、前記薄膜形成工程により薄膜が形成された金属基板を室温に降温する降温工程と、を備えることを特徴とするものである。

請求項３に記載の本発明は、請求項１または２に記載の走査デバイスの製造法であって、前記薄膜形成工程では、前記薄膜は絶縁性の材料から形成され、前記薄膜が形成される金属基板の面と反対側の面に導電性の接着剤を介して圧電素子を配置する圧電素子配置工程を備えることを特徴とするものである。

請求項４記載の本発明は、請求項１〜３のいずれかに記載の走査デバイスの製造方法であって、前記薄膜形成工程では、前記測定工程により測定された反り量から前記薄膜の膜厚を演算して、前記薄膜の膜厚を決定することを特徴とするものである。

請求項５記載の本発明は、請求項１に記載の走査デバイスの製造方法であって、前記薄膜形成工程では、前記薄膜の材料がＳｉ系化合物であることを特徴とするものである。

請求項６記載の本発明は、請求項１〜５のいずれかに記載の走査デバイスの製造方法であって、前記薄膜形成工程では、前記薄膜は絶縁性の材料から形成され、前記加熱工程前に、前記薄膜が形成される金属基板の面と反対側のミラー面を研磨する研磨工程を備えることを特徴とするものである。

請求項７記載の本発明は、レーザ光を反射するミラーが形成された金属基板を備え、前記ミラーにより反射されたレーザ光により像が形成される走査デバイスであって、
前記金属基板を構成する材料の熱膨張率よりも小さい熱膨張率を有する材料の薄膜が、前記金属基板の反り量に基づいた膜厚で前記金属基板の凹面に形成されていることを特徴とするものである。

請求項８記載の本発明は、レーザ光を反射するミラーが形成された金属基板を備え、前記ミラーにより反射されたレーザ光により像が形成される走査デバイスであって、
前記金属基板を構成する材料の熱膨張率よりも大きい熱膨張率を有する材料の薄膜が、前記金属基板の反り量に基づいた膜厚で前記金属基板の凸面に形成されていることを特徴とするものである。

請求項１に記載の走査デバイスの製造方法によれば、金属基板を構成する材料の熱膨張率よりも小さい熱膨張率を有する材料の薄膜が、金属基板の凹面に第１温度において形成される。これにより、室温に降温された金属基板の反りが抑えられ、ミラーの反りも抑えられる。従って、ユーザは解像度の低下が抑えられた鮮明な像を視認することが出来る。

請求項２に記載の走査デバイスの製造方法によれば、金属基板を構成する材料の熱膨張率よりも大きい熱膨張率を有する材料の薄膜が、金属基板の凸面に第１温度において形成される。これにより、室温に降温された金属基板は反りが抑えられ、ミラーの反りも抑えられる。従って、ユーザは解像度の低下が抑えられた鮮明な像を視認することが出来る。

請求項３に記載の走査デバイスの製造方法によれば、薄膜は絶縁性材料から形成される。この絶縁性材料の薄膜が形成される金属基板の面と反対側の面に導電性の接着剤を介して、圧電素子が配置される。これにより、薄膜を介さずに圧電素子と金属基板とが導通される。従って、薄膜を介して圧電素子と金属基板とを導通させる工程を省くことが出来る。

請求項４に記載の走査デバイスの製造方法によれば、測定工程により測定された反り量から薄膜の膜厚を演算して、前記薄膜の膜厚を決定する。これにより、室温に降温された金属基板は反りが抑えられ、ミラーの反りも抑えられる。従って、ユーザは解像度の低下が抑えられた鮮明な像を視認することが出来る。

請求項５に記載の走査デバイスの製造方法によれば、薄膜の材料がＳｉ系化合物である。従って、薄膜の膜厚を小さくでき、薄膜の材料を調達するコストを低くすることが出来る。

請求項６に記載の走査デバイスの製造方法によれば、加熱工程前に、絶縁性材料の薄膜が形成される金属基板の面と反対側のミラー面を研磨する研磨工程が備えられる。これにより、ミラー面に絶縁性材料の薄膜が形成される構成に比べ、レーザ光がミラーにより反射されるときの反射率が低下することを抑えることが出来る。

請求項７に記載の走査デバイスによれば、金属基板を構成する材料の熱膨張率よりも小さい熱膨張率を有する材料の薄膜が、金属基板の凹面に形成される。これにより、金属基板は反りが抑えられ、ミラーの反りも抑えられる。従って、ユーザは解像度の低下が抑えられた鮮明な像を視認することが出来る。

請求項８に記載の走査デバイスによれば、金属基板の熱膨張率よりも大きい熱膨張率を有する材料の薄膜が、金属基板の凸面に形成される。これにより、金属基板は反りが抑えられ、ミラーの反りも抑えられる。従って、ユーザは解像度の低下が抑えられた鮮明な像を視認することが出来る。

本発明の第１実施形態に係る走査デバイス１の平面図である。 走査デバイス１の製造工程を示すフローチャートである。 走査デバイス１の製造工程を示す模式図。 エッチング加工後の金属板１１の一部分を拡大した平面図である。 金属板１１に形成されたミラー３付近の概略断面図である。 高温製膜工程を示すフローチャートである。 高温製膜工程を示す模式図である。 薄膜１３の材料としてＳｉＯ２を使用し、金属板１１の材料としてＳＵＳ３０１を使用して実験を行ったデータである。 薄膜１３の材料としてＳｉ３Ｎ４を使用し、金属板１１の材料としてＳＵＳ３０１を使用して実験を行ったデータである。 走査デバイス１００の製造工程の一部を示す模式図である。

（第１実施形態）
本発明の第１実施形態について、図１〜図９を用いて説明する。図１は本発明の実施形態に係る走査デバイス１の模式的な平面図である。図１に示したように、走査デバイス１は、貫通孔２により中抜きされた構造となっており、ミラー３と、ミラー３を揺動可能にする１対の捩り梁４と、捩り梁４を支持する振動可能な金属基板１０と、駆動部である圧電素子２０と、を備える。ミラー３は貫通孔２の中央に位置する。各捩り梁４の一端はミラー３の端部と連結される。各捩り梁４の他端は貫通孔２の側部と連結され、金属基板１０により支持される。圧電素子２０は金属基板１０上に載置される。電圧が圧電素子２０に印加されると、圧電素子２０が伸縮し、振動が金属基板１０を介して捩り梁４に伝わり、ミラー３が揺動する。

ミラー３は、走査デバイス１の外部に配置された光源からのレーザ光を反射する。具体的には、ミラー３のミラー面３ａがレーザ光を反射する。このときミラー３の反りが大きいと、ミラー面３ａにより反射されたレーザ光は拡散、または収束し、光の焦点位置が変動する。従って、このミラー３からの反射光により形成される像の解像度が低下する。この理由により、ミラー３は、可能な限り反りが低減されたほうがよい。後述するが、ミラー３は金属基板１０がエッチング加工されることで形成される。金属基板１０はミラー３を備えるので、金属基板１０の反りを低減することが望ましい。

図２、及び図３を参照して、金属基板１０の反りが低減された走査デバイス１の製造方法を説明する。図２は走査デバイス１の製造工程を示すフローチャートである。図３（Ａ）に示すように、ステップ（以下、Ｓと略記する）１において、ステンレス、チタンなどの金属材料の金属板１１が準備される。この金属板１１は、１００ｍｍ×１００ｍｍ程度の大きさを有し、数百μｍ程度の厚みを有する。この金属板１１から数十個程度の金属基板１０が得られる。従って、金属基板１０の反りを低減するには、金属板１１の反りを低減すればよい。以下、金属板１１に対して実行される工程は、金属基板１０に対して実行される工程を意味する。

図３（Ｂ）に示すように、Ｓ２において、金属板１１の反り量が測定される。すなわち、金属基板１０の反り量が測定される。金属板１１が反りを有する理由の一例として、金属板１１がロール状に巻かれたロール板から切り出されて作成されることが挙げられる。また、金属板１１が圧延金属板などの場合、圧延加工中に金属板１１を形成する金属材料中に内部応力が生じるため反りが発生する。この反り量の測定は、室温において、ＣＮＣ画像測定システムにより行われる。このＣＮＣ画像測定システムとしては、Ｎｉｋｏｎ社製のＮＥＸＩＶが使用された。このシステムでは、金属板１１は、平面度が保たれた作業台１２の上に凹面１１ｂが作業台１２に対向して載置された状態において、反りを有する金属板１１の凸面１１ａの作業台１２からの高さが凸面１１ａ上の数十箇所において測定される。この数十箇所の高さから、反り量が求められる。具体的には、作業台１２から最も高い長さＨｔから金属板１１の厚みを差し引いた値が金属板１１の反り量として求められる。図３（Ｂ）は３箇所の凸面１１ａ上の作業台１２からの高さを測った模式図を示す。

Ｓ３において、Ｓ２にて測定された反り量から、反り量が小さい金属板１１が選別される。これは、ミラー３を備える金属基板１０が、反り量が大きい金属板１１から形成されたとしても、ミラー３の反りが矯正されないからである。Ｓ２において求められた最も高い長さＨｔから金属板１１の厚みを差し引いた値があらかじめ決められた値以内の金属板１１が選別される。

図３（Ｃ）に示すように、Ｓ４において、Ｓ３にて選別された反り量が小さい金属板１１の凸面１１ａが研磨される。金属板１１の凸面１１ａの研磨は、研磨機または、人の手により研磨される。ミラー３に形成されるミラー面３ａは、この研磨された金属板１１の凸面１１ａから形成される。微小な凹凸が凸面１１ａにあると、ミラー面３ａにおいて反射されたレーザ光は拡散、散乱、または収束し、光の焦点位置が変動する、または反射光が形成する像の明るさが落ちる。このため、このミラー３の反射光により形成される像の解像度が低下する。解像度の低下を抑えるために、凸面１１ａは、十分に研磨されるのが好ましい。Ｓ４における金属板１１の凸面１１ａを研磨する工程が、本発明の研磨工程の一例である。

Ｓ５において、Ｓ４により研磨された金属板１１がエッチング加工される。図４は、エッチング加工後の金属板１１の一部分を拡大した平面図である。図４に示すように、このエッチング加工により、貫通孔２とミラー３と捩り梁４とが形成される。これにより、貫通孔２とミラー３と捩り梁４とを備える複数の金属基板１０が金属板１１に形成される。

Ｓ６において、Ｓ５によりエッチング加工された金属板１１に備わるミラー３の反り量が金属板１１に形成されたミラー３の数だけ測定される。このミラー３の反り量の測定は、室温において、Ｖｅｅｃｏ社製 Ｗｙｋｏ ＮＴ３３００などの光干渉計を使用して実行される。このミラー３の反り量は、後述する高さＲｔにより求められる。このＳ６におけるミラー３の反り量の測定が、本発明の測定工程の一例である。

図５を参照して、反り量について、説明する。図５は、曲率半径Ｒとなる反りを有する金属板１１に形成されたミラー３付近の概略断面図である。金属板１１は、ロール板から切り出されるので、金属板１１は任意の箇所において、略同じ曲率半径Ｒを有すると考えられる。従って、金属板１１は任意の箇所において、略同じ曲率半径Ｒを有すると仮定して、ミラー３付近に限って反り量を説明する。図７に示すように、ミラー３の凹面１１ｂの端部Ｐｘから、曲率半径Ｒを有する円の中心点Ｐｏまでの距離と、ミラー３の凹面１１ｂのもう一方の端部Ｐｚから中心点Ｐｏまでの距離と、ミラー３の凹面１１ｂの中央位置Ｐｙから中心点Ｐｏまでの距離とは等しく、その距離は曲率半径Ｒと等しい。交点Ｐｃは、中心点Ｐｏと中央位置Ｐｙとを結ぶ線分と、端部Ｐｘと端部Ｐｚとを結ぶ線分との交点である。交点Ｐｃは、端部Ｐｘと端部Ｐｚとを結ぶ線分の中点である。従って。交点Ｐｃと端部Ｐｘとを結ぶ線分の長さＬｘは、交点Ｐｃと端部Ｐｚとを結ぶ線分の長さと同じである。交点Ｐｃと中央位置Ｐｙとを結ぶ線分の長さＲｔは、三平方の定理を示す数式（４）より求められる。この長さＲｔは、反り量を示す指標であり、長さＲｔがゼロになれば、反りがないことを表す。

Ｓ６において、光干渉計を使用して長さＲｔが直接測定されるが、周知の測定器で曲率半径Ｒが測定されても長さＲｔが求められる。

図３（Ｄ）に示すように、Ｓ７において、薄膜１３が金属板１１の凹面１１ｂに形成される。薄膜１３は室温よりも高温において製膜される。薄膜１３の膜厚は、Ｓ６において測定された各ミラー３の反り量の平均値から求められる。この高温製膜工程における薄膜１３の膜厚の導出過程、および薄膜１３の形成の詳細は後述する。

Ｓ８において、薄膜１３が形成された金属板１１から金属基板１０が切り出される。次に、図３（Ｅ）に示すように、圧電素子２０が、切り出された金属基板１０の凸面１１ａに導電性の接着剤１４により接着される。すなわち、圧電素子２０は、薄膜１３が形成される金属基板１０の面と反対方向の面である凸面１１ａに導電性の接着剤１４により接着される。Ｓ８における圧電素子２０を金属基板１０の凸面１１ａに配置する工程が、本発明の圧電素子配置工程の一例である。

図３（Ｆ）に示すように、Ｓ９において、金属基板１０に対して、配線が行われる。導線ＬＷ１が、導電性の接着剤１４が塗られている面と反対側の圧電素子２０の面と、外部の電力供給源１５と、を電気的に接続する。導線ＬＷ２が、薄膜１３が形成されていない金属基板１０の面である凸面１１ａと電力供給源１５とを電気的に接続する。

図６、および図７を参照して、Ｓ７における高温製膜工程を説明する。図７（Ａ）に示すように、Ｓ７１において、金属板１１がスパッタリング装置の内部に配置される。次に、スパッタリング装置の内部が、第１温度に加熱される。言い換えると、金属板１１の温度は第１温度に上げられる。この第１温度は、金属板１１を構成する金属材料の融点未満である。加熱工程であるＳ７１が本発明の加熱工程の一例である。

図７（Ｂ）に示すように、Ｓ７２において、第１温度において、スパッタリングが行われ、薄膜１３が金属板１１の凹面１１ｂに形成される。この薄膜１３を構成する材料の熱膨張率は、金属板１１を構成する材料の熱膨張率よりも小さい。具体的には、薄膜１３を構成する材料はＳｉＯ２、Ｓｉ３Ｎ４などのＳｉ系化合物である。薄膜１３の膜厚は、Ｓ６において測定された金属板１１に備えられる全てのミラー３の反り量の平均値から決定される。Ｓ７２が、本発明の薄膜形成工程の一例である。

Ｓ７３において、薄膜１３が形成された金属板１１は、室温まで降温される。言い換えると、金属板１１の温度は室温まで下げられる。この降温過程では、金属板１１を構成する材料の熱膨張率は、薄膜１３を構成する材料の熱膨張率よりも大きいので、金属板１１は薄膜１３よりも収縮する。この収縮時に薄膜１３が金属板１１の凹面１１ｂに形成されていることから、図７（Ｃ）に示すように、長さＲｔが小さくなるように金属板１１は収縮する。降温工程後の金属基板１０は、降温工程前の金属基板１０よりも反りが小さくなる。Ｓ７３が、本発明の降温工程の一例である。

薄膜１３が金属板１１に形成されることにより、金属板１１の反りが変化することを説明する。温度Ｔｓｐにおいて薄膜１３が製膜された金属板１１が温度Ｔ０に降温されたとき、金属板１１にかかる熱応力σｔｈは、金属板１１の熱膨張率αｓｕｂと薄膜１３の熱膨張率σｆｉｌｍとを用いた数式（１）で表される。

室温よりも高温である第１温度において、金属板１１を構成する材料の熱膨張率よりも小さい熱膨張率を有する材料の薄膜１３が金属板１１の凹面１１ｂに形成されることで、反りが小さくなる方向に応力が金属板１１にかかる。薄膜１３の膜厚を厚くすると、この金属板１１にかかる応力が大きくなるので、反りがより小さくなる。以下、金属板１１に薄膜１３を形成した実験結果を示す。

図８は、薄膜１３の材料としてＳｉＯ２を使用し、金属板１１の材料としてＳＵＳ３０１を使用して実験を行ったデータを示すグラフである。薄膜１３の熱膨張率は８ｐｐｍである。この実験において、金属板１１の厚みは１５０μｍであり、第１温度は２００℃である。スパッタリング法による金属板１１への薄膜１３の形成は、芝浦エレテック株式会社製の装置を使用して実行された。薄膜１３が金属板１１に形成される間、第１温度は３０分持続させた。薄膜の膜厚Ｄ（μｍ）は、０．５μｍに設定された。薄膜１３の形成後に、室温において変化量ｄＲｔを１３個のミラー３に対して測定した。変化量ｄＲｔは、室温における製膜後の長さＲｔから、金属板１１に薄膜が形成されていない製膜前の室温における長さＲｔを差し引いた長さである。すなわち、この変化量ｄＲｔが負の値を有するとき、反りが低減することを示す。１回目の変化量ｄＲｔの測定後、膜厚Ｄが０．５μｍの薄膜１３の上に、さらに薄膜１３が形成された。２回にわたる薄膜１３の形成により、金属板１１に形成された薄膜の膜厚Ｄは１．０μｍである。この２回目の薄膜１３の形成後に、室温において、２回目の変化量ｄＲｔを計測した。図８は、横軸に薄膜の膜厚Ｄ（μｍ）を示し、縦軸に変化量ｄＲｔ（nｍ）を示す。また、薄膜の膜厚Ｄがゼロのときは、変化量ｄＲｔはゼロであり、これが座標原点である。また、図８では、膜厚Ｄが０．５μｍの時の変化量ｄＲｔの１３個のデータと、膜厚Ｄが１．０μｍの時の変化量ｄＲｔの１３個のデータとを示した。また、図８に近似曲線Ｆｃを示した。この近似曲線Ｆｃは、座標原点を通過し、膜厚Ｄが０．５μｍの時の変化量ｄＲｔの１３個の平均値と、膜厚Ｄが１．０μｍの時の変化量ｄＲｔの１３個の平均値とから線形近似された曲線である。この近似曲線Ｆｃにより、変化量ｄＲｔは膜厚Ｄに比例定数αを乗じた式（ｄＲｔ＝α×Ｄ）で表される。

図８に示すように、膜厚Ｄが０．５μｍを有する、ＳｉＯ２の薄膜１３が金属板１１に形成されると、変化量ｄＲｔは、−１０．０ｎｍ〜３０．０ｎｍ程度となり、金属板１１の反りが抑えられる。膜厚Ｄが１．０μｍを有する、ＳｉＯ２の薄膜１３が金属板１１に形成されると、変化量ｄＲｔは−２０．０ｎｍ〜−４５．０ｎｍ程度となり、金属板１１の反りが、膜厚Ｄが０．５μｍのときよりも抑えられる。この薄膜の膜厚Ｄを変えたときの変化量ｄＲｔの変化により、薄膜の膜厚Ｄが厚くなると変化量ｄＲｔが大きくなる。すなわち、薄膜の膜厚Ｄを厚くすると、金属板１１の反りがより低減する。本発明においては、Ｓ６において測定された反り量を示す長さＲｔがゼロになる膜厚Ｄがこの近似曲線により演算され、膜厚Ｄが決定される。

図９は、薄膜１３の材料として熱膨張率が３．５ｐｐｍであるＳｉ３Ｎ４を使用し、金属板１１として熱膨張率が１７ｐｐｍであるＳＵＳ３０１を使用して実験を行ったデータを示すグラフである。この実験において、第１温度は２００℃である。この時、薄膜１３が金属板１１に形成される間、第１温度は１時間持続させた。スパッタリング法による金属板１１への薄膜１３の形成は、芝浦エレテック株式会社製の装置を使用して実行された。薄膜１３の膜厚Ｄは、１．０μｍに設定された。図９では、製膜前の長さＲｔ１（ｎｍ）を横軸に示し、製膜後の長さＲｔ２（ｎｍ）を縦軸に示す。図９において、長さＲｔが正の値を示す場合は、ミラー面３ａが凸面１１ａであるような反りが金属板１１に有されることを示し、長さＲｔが負の値を示す場合は、ミラー面３ａが凹面１１ｂであるような反りが金属板１１に有されることを示す。

図９に示すように、２００℃において、Ｓｉ３Ｎ４の薄膜が金属板１１の凹面１１ｂに膜厚Ｄが１．０μｍで形成されることにより、ミラー面３ａが凸面１１ａであるような反りを有する製膜前の金属板１１は、製膜後にミラー面３ａが凹面１１ｂであるように反る。具体的には、製膜前に長さＲｔが０ｎｍ〜１５０ｎｍ程度で反っていた金属板１１は、製膜により−１５０ｎｍ〜０ｎｍ程度反る。すなわち、金属板１１には熱応力が与えられすぎたといえる。この実験結果から、製膜後の長さＲｔを短くするには、製膜時の第１温度を２００℃よりも低温にすること、および薄膜１３の膜厚Ｄを薄くすることが考えられる。本発明においては、近似曲線Ｆｃを用いて、膜厚Ｄを決定するが、この近似曲線は、第１温度と室温との温度差を小さくすることにより、図８に示す近似曲線Ｆｃの比例定数αが小さくなる。従って、第１温度と室温との温度差に応じて、比例定数αを変化させて、Ｓ６において測定された反り量示す長さＲｔがゼロになる膜厚Ｄを決定してもよい。

以上のＳ１〜Ｓ９の工程により、走査デバイス１が製造される。この走査デバイス１は例えば、特許文献１に記載されているような網膜走査型ディスプレイに使用される走査デバイスである。網膜走査型ディスプレイの詳細な構成、および動作は特開２００７−２７１７８８号公報に画像表示装置として記載されているので、その説明を省略する。また、走査デバイス１は、網膜走査型ディスプレイに使用されることに限られない。すなわち、本発明の走査デバイス１は、レーザ光を、走査デバイス１に備えられるミラー３に照射する装置に備えられればよい。

（第２実施形態）
第２実施形態について、図１０を参照して説明する。第１実施形態の走査デバイス１と同等の構成については、同じ番号または記号を付して説明する。第１実施形態では、薄膜１３は、金属板１１の凹面１１ｂに形成されたが、第２実施形態では、薄膜１３ｂは金属板１１の凸面１１ａに形成される。

図１０は、走査デバイス１００の製造工程の一部を示す模式図である。図１０では、Ｓ７における高温製膜工程、Ｓ８における圧電素子接着工程、Ｓ９における配線工程をそれぞれ図１０（Ａ）、図１０（Ｂ）、図１０（Ｃ）に示す。Ｓ１〜Ｓ６の工程は第１実施形態と同じである。図１０（Ａ）に示すように、Ｓ７において、薄膜１３ｂは金属板１１の凸面１１ａに第１温度において形成される。この薄膜１３ｂを構成する材料の熱膨張率は、金属板１１を構成する材料の熱膨張率よりも大きい。この薄膜１３ｂの材料は亜鉛、アルミニウム、真鍮などの金属材料が挙げられる。この薄膜１３ｂが金属板１１に第１温度にて形成される工程が本発明の薄膜形成工程の一例である。

薄膜１３ｂが形成された金属板１１は、第１温度から室温まで降温される。この降温過程では、金属板１１を構成する材料の熱膨張率は、薄膜１３ｂを構成する材料の熱膨張率よりも小さいので、薄膜１３ｂは金属板１１よりも収縮する。この収縮時に薄膜１３ｂが金属板１１の凸面１１ａに形成されていることから、長さＲｔが小さくなるように金属板１１は収縮する。降温工程後の金属板１１の反りが小さくなる。この金属板１１を第１温度から室温まで降温する工程が、本発明の降温工程の一例である。

薄膜１３ｂが形成され、降温された金属板１１から金属基板１０が切り出される。図１０（Ｂ）に示すように、Ｓ８において、圧電素子２０は、導電性の接着剤１４により金属基板１０の凹面１１ｂに接着される。この工程が本発明の圧電素子配置工程の一例である。

図１０（Ｃ）に示すように、Ｓ９において、金属基板１０に配線が行われる。導線ＬＷ１が、導電性の接着剤１４が塗られている面と反対側の圧電素子２０の面と外部の電力供給源１５とを電気的に接続する。導線ＬＷ２が、薄膜１３ｂが形成されていない金属基板１０の面である凹面１１ｂと電力供給源１５とを電気的に接続する。

［効果］

第１実施形態に記載の走査デバイス１の製造方法によれば、Ｓ７２において、金属基板１０を構成する材料の熱膨張率よりも小さい熱膨張率を有する材料の薄膜１３が、金属基板１０の凹面１１ｂに第１温度において形成される。この薄膜１３の形成により、Ｓ７３において室温に降温された金属基板１０は反りが抑えられ、ミラー３の反りも抑えられる。従って、ユーザは解像度の低下が抑えられた鮮明な像を視認することが出来る。

第２実施形態に記載の走査デバイス１００の製造方法によれば、Ｓ７２において金属基板１０を構成する材料の熱膨張率よりも大きい熱膨張率を有する材料の薄膜１３が、金属基板１０の凸面１１ａに第１温度において形成される。この薄膜１３の形成により、室温に降温された金属基板１０の反りが抑えられ、ミラー３の反りも抑えられる。従って、ユーザは解像度の低下が抑えられた鮮明な像を視認することが出来る。

第１実施形態に記載の走査デバイス１の製造方法によれば、Ｓ７２において、金属基板１０に形成される薄膜１３は絶縁性材料から形成される。Ｓ８において、この絶縁性材料の薄膜１３が形成される金属基板１０の面と反対側の面に導電性の接着剤１４により、圧電素子２０が接着される。薄膜１３を介さずに圧電素子２０と金属基板１０とが電気的に接続される。従って、薄膜１３を介して圧電素子２０と金属基板１０とを電気的に接続する工程を省くことが出来る。

第１実施形態、および第２実施形態に記載の走査デバイスの製造方法によれば、Ｓ６における測定工程により測定された反り量から、予め得られている近似曲線Ｆｃから演算して、前記薄膜の膜厚Ｄを決定する。これにより、室温に降温された金属基板１０の反りが抑えられ、ミラー３の反りも抑えられる。従って、ユーザは解像度の低下が抑えられた鮮明な像を視認することが出来る。

第１実施形態に記載の走査デバイスの製造方法によれば、薄膜１３の材料がＳｉ系化合物である。Ｓｉ系化合物は、安価な材料であるので、薄膜１３の材料を調達するコストを低くすることが出来る。また薄膜１３の材料がＳｉ３Ｎ４の場合、ＳｉＯ２などの他のＳｉ系化合物よりも薄い膜厚Ｄで金属基板１０の反りが低減される。これにより、Ｓ７２において、Ｓｉ３Ｎ４を金属基板１０の凹面１１ｂに形成する時間が短くなる。従って、反りが低減される走査デバイスの製造時間を短くすることが出来る。

第１実施形態、および第２実施形態に記載の走査デバイスの製造方法によれば、Ｓ７１における加熱工程前に、薄膜１３が形成される金属基板１０の面と反対側のミラー面３ａを研磨する研磨工程が備えられる。これにより、薄膜１３が形成された面と反対側の面を反射面に使用することが可能となる。すなわち、薄膜１３が形成された面が反射面となる構成に比べ、レーザ光がミラー３により反射されるときの反射率が低下することを抑えることが出来る。反射率は、反射光の明るさを示す光束を入射光の明るさを示す光束で除した値であり、ミラー面３ａの凹凸の度合い、およびレーザ光の反射面を形成する材料の材料反射率により変化する。

［変形例１］
第１実施形態、および第２実施形態によれば、Ｓ７２に示す薄膜形成工程において金属板１１に形成される薄膜の膜厚ＤはＳ６におけるミラー３の反り量に基づき決定されたがこれに限られず、以下の工程でもよい。Ｓ２における測定工程で測定した作業台１２からの金属基板１０の凸面１１ａの高さから反り量を求める。この反り量に基づき、Ｓ７において形成される薄膜の膜厚Ｄを決定する。この場合、Ｓ２における金属板１１の反りの計測が本発明の測定工程の一例である。しかし、第１実施形態、および第２実施形態のように、金属板１１の反り量に基づき薄膜の膜厚Ｄを決定するよりも、ミラー３の反り量に基づき薄膜の膜厚Ｄを決定したほうが、ミラー３の反りを直接測定しているので、より、ミラー３の反りを抑えることができる。

［変形例２］
第１実施形態、および第２実施形態によれば、薄膜１３が形成された金属板１１から、金属基板１０が切り出されたが、金属基板１０が切り出されてから、薄膜１３が金属基板１０に形成されてもよい。

［変形例３］
本発明の第１実施形態、および第２実施形態に記載のＳ６において、金属板１１に備わるミラー３の反り量が、ミラー３の数だけ計測されたがこれに限られない。ミラー３の反り量は、金属板１１に備わる複数のミラー３のうち、１つ、２つなど、金属板１１に備わるミラー３の数よりも少ないミラー３の数だけ計測されてもよい。

［変形例４］
第１実施形態において、薄膜１３を構成する材料は、ＳｉＯ２、Ｓｉ３Ｎ４などのＳｉ化合物であったが、これに限られない。薄膜１３を構成する材料は、金属板１１を構成する材料の熱膨張率よりも小さい熱膨張率を有する材料から形成されればよい。

［変形例５］
第２実施形態において、薄膜１３ｂを構成する材料は、亜鉛、アルミニウム、真鍮などの金属材料であったが、これに限られない。薄膜１３ｂを構成する材料は、金属板１１を構成する材料の熱膨張率よりも大きい熱膨張率を有する材料から形成されればよい。また、薄膜１３ｂを構成する材料の材料反射率が金属板１１を構成する材料の材料反射率よりも大きい場合は、レーザ光がミラー３により反射されるときの反射率が向上する。この場合、金属基板１０の反りを低減すると共に、反射光による像の明るさを向上させることが出来る。

［変形例６］
第１実施形態、および第２実施形態に記載のＳ７２において、薄膜１３の膜厚は、Ｓ６において計測された金属板１１に備えられる全てのミラー３の反り量の平均値に基づくとされたが、これに限られない。薄膜１３の膜厚は、Ｓ６において計測された金属板１１に備えられる少なくとも１つのミラー３の反り量に基づいていれば、全てのミラー３の反り量の平均値に基づかなくてよい。

［変形例７］
第１実施形態、および第２実施形態では、Ｓ７２の薄膜形成工程において、高さＲｔがゼロとなるような薄膜の膜厚Ｄが近似曲線Ｆｃにより決定されたが、これに限られない。予め実験などにより求められた薄膜の膜厚Ｄと高さＲｔとが対応付けられた表から、Ｓ６において測定された高さＲｔと対応する薄膜の膜厚Ｄを決定してもよい。

１、１００ 走査デバイス
２ 貫通孔
３ ミラー
３ａ ミラー面
４ 捩れ梁
１０ 金属基板
１１ 金属板
１１ａ 凸面
１１ｂ 凹面
１２ 作業台
１３ 薄膜
１４ 導電性の接着剤
１５ 電力供給源
２０ 圧電素子
Ｆｃ 近似曲線
Ｐｃ 交点
Ｐｏ 中心点
Ｐｘ、Ｐｚ 端部
Ｐｙ 中央位置

Claims (8)

1. レーザ光を反射するミラーが形成された金属基板を備え、前記ミラーにより反射されたレーザ光により像が形成される走査デバイスの製造方法であって、
   前記金属基板の反り量を室温において、測定する測定工程と、
   前記金属基板を構成する材料の融点未満の第１温度に、前記金属基板を加熱する加熱工程と、
   前記金属基板を構成する材料の熱膨張率よりも小さい熱膨張率を有する材料の薄膜を、前記測定工程により測定された反り量に基づいた膜厚で、前記第１温度にて前記金属基板の凹面に形成する薄膜形成工程と、
   前記薄膜形成工程により薄膜が形成された金属基板を室温に降温する降温工程と、
   を備えることを特徴とする走査デバイスの製造方法。
2. レーザ光を反射するミラーが形成された金属基板を備え、前記ミラーにより反射されたレーザ光により像が形成される走査デバイスの製造方法であって、
   前記金属基板の反り量を室温において測定する測定工程と、
   前記金属基板を構成する材料の融点未満の第１温度に、前記金属基板を加熱する加熱工程と、
   前記金属基板を構成する材料の熱膨張率よりも大きい熱膨張率を有する材料の薄膜を、前記測定工程により測定された反り量に基づいた膜厚で、前記第１温度にて前記金属基板の凸面に形成する薄膜形成工程と、
   前記薄膜形成工程により薄膜が形成された金属基板を室温に降温する降温工程と、
   を備えることを特徴とする走査デバイスの製造方法。
3. 前記薄膜形成工程では、前記薄膜は絶縁性の材料から形成され、
   前記薄膜が形成される金属基板の面と反対側の面に導電性の接着剤を介して圧電素子を配置する圧電素子配置工程
   を備えることを特徴とする請求項１または２に記載の走査デバイスの製造方法。
4. 前記薄膜形成工程では、前記測定工程により測定された反り量から前記薄膜の膜厚を演算して、前記薄膜の膜厚を決定すること
   を特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の走査デバイスの製造方法。
5. 前記薄膜形成工程では、前記薄膜の材料がＳｉ系化合物であること
   を特徴とする請求項１に記載の走査デバイスの製造方法。
6. 前記薄膜形成工程では、前記薄膜は絶縁性の材料から形成され、
   前記加熱工程前に、前記薄膜が形成される金属基板の面と反対側のミラー面を研磨する研磨工程を備えること
   を特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の走査デバイスの製造方法。
7. レーザ光を反射するミラーが形成された金属基板を備え、前記ミラーにより反射されたレーザ光により像が形成される走査デバイスであって、
   前記金属基板を構成する材料の熱膨張率よりも小さい熱膨張率を有する材料の薄膜が、前記金属基板の反り量に基づいた膜厚で前記金属基板の凹面に形成されていること
   を特徴とする走査デバイス。
8. レーザ光を反射するミラーが形成された金属基板を備え、前記ミラーにより反射されたレーザ光により像が形成される走査デバイスであって、
   前記金属基板を構成する材料の熱膨張率よりも大きい熱膨張率を有する材料の薄膜が、前記金属基板の反り量に基づいた膜厚で前記金属基板の凸面に形成されていること
   を特徴とする走査デバイス。

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