PL176509B1

PL176509B1 - Układ zwierciadeł cienkowarstwowych ruchomych do optycznego urządzenia projekcyjnego i sposób wytwarzania układu zwierciadeł cienkowarstwowych ruchomych, zwłaszcza do optycznego urządzenia projekcyjnego

Info

Publication number: PL176509B1
Application number: PL95316170A
Authority: PL
Inventors: Jeong B. Ji; Yong K. Min
Original assignee: Daewoo Electronics Co Ltd
Priority date: 1994-03-09
Filing date: 1995-03-02
Publication date: 1999-06-30
Also published as: JPH09510025A; EP0671645A2; EP0671645A3; RU2129759C1; UY23931A1; HU9602405D0; CN1074226C; HUT76217A; TW279207B; BR9507022A; CN1152988A; CZ288251B6; HU220466B1; PL316170A1; AU683363B2; US5663830A; WO1995024798A1; PE18996A1; MX9603949A; CZ262196A3

Abstract

1. U klad zwierciadel cienkowarstwowych ruchom ych d o op- tycznego urzadzenia projekcyjnego, zawierajacy M x N rucho- m ych zwierciadel cienkowarstwowych, posiadajacy aktywna m atryce m ajaca podloze i uklad MxN par koncówek laczacych, znamienny tym, ze zawiera uklad (53) M x N elem entów spre- zystych (54) majacych konce dalsze (67) i konce blizsze (68), przy czym koniec blizszy (67) zawiera pierwsza czesc pogrubiona (71) i druga czesc pogrubiona (72), uklad (55) M x N par struktur poruszajacych um ieszczonych na pierwszej czesci pogrubio- nej (71) i drugiej czesci pogrubionej (72) na kazdym z elem entów sprezystych (54), przy czym kazda ze struktur poruszajacych zawiera elektrode polaryzujaca (77), cienka warstwe (75) w zbu- dzajaca ruch i elektrode sygnalowa (76) elektroda polaryzujaca (77) 1 elektroda sygnalowa (76) sa um ieszczone na górnej i dolnej stronie cienkiej warstwy (75) wzbudzajacej ruch oraz elektroda sygnalowa (76) jest dolaczona elektrycznie do koncówki laczacej (66) w aktyw nej m atrycy (52), uklad (58) MxN par elem entów nosnych (60) zam ocowanych do kazdego z elem entów sprezys- tych (54), przy czym pierwsza czesc pogrubiona (71) i druga czesc pogrubiona (72) w kazdym z elem entów sprezystych (54) jest zam ocowana d o kazdego elem entu nosnego (60) w kazdej parze, oraz uklad (61) M x N zwierciadel (62) odbijajacych wiazki swiatla, przy czym kazde ze zwierciadel (62) jest utw orzone na górze elem entu sprezystego (54). FIG. 3 PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest układ zwierciadeł cienkowarstwowych ruchomych do optycznego urządzenia projekcyjnego i sposób wytwarzania układu zwierciadeł cienkowarstwowych ruchomych, zwłaszcza do optycznego urządzenia projekcyjnego z M x N lustrami.

Znane są optyczne urządzenia projekcyjne, które spośród różnych urządzeń obrazowania wizyjnego są w stanie zapewnić obrazowanie o wysokiej jakości na wielką skalę. W optycznym urządzeniu projekcyjnym światło lampy oświetla równomiernie układ na przykład M x N zwierciadeł ruchomych, przy czym każde ze zwierciadeł jest połączone z jednym elementem poruszającym. Elementy poruszające są wykonane z materiału piezoelektrycznego lub materiału elektrostrykcyjnego, który odkształca się w odpowiedzi na przyłożony do niego sygnał elektryczny.

Strumień światła odbity od każdego ze zwierciadeł pada na przykład na szczelinę przegrody optycznej. Poprzez podawanie sygnałów elektrycznych do każdego elementu poruszającego, położenie każdego ze zwierciadeł względem padającego strumienia zmienia się, co powoduje odchylenie drogi optycznej promienia odbitego od każdego ze zwierciadeł. Ponieważ droga optyczna każdego z odbitych strumieni jest zmienna, ilość światła odbitego od każdego ze zwierciadeł, przechodząca przez szczelinę zmienia się, co powoduje modulowanie natężenia strumienia. Zmodulowane strumienie przechodzące przez szczelinę padają na ekran projekcyjny poprzez układ optyczny, taki jak soczewki optyczne, i dzięki temu powstaje obraz na ekranie.

Znany jest z opisu patentowego USA nr 4954789 przestrzenny modulator światła odchylany elektrostatycznie, mający płytki odbijające światło, które są wykonane ze stopu aluminiowego. Symetrycznie rozmieszczone przeguby wsporcze łączą płytki ze słupkami wsporczymi. To zapewnia grubą, sztywną płytkę i cienkie, podatne przeguby, z odchylaniem prostopadłym do płaszczyzn płytek.

Znany jest z opisu patentowego USA nr 5062689 uruchamiany elektrostatycznie modulator światła, który zawiera płytkę podłoża z układem otworów przepuszczających światło i układem komórek migawkowych do przestrzennej regulacji przepuszczania światła przez układ otworów. Każda z komórek migawkowych zawiera ustawianą mechanicznie migawkę, element uruchamiający elektrostatycznie migawkę, element przywracający mechanicznie położenie migawki, działający przeciwnie do elementu uruchamiającego elektrostatycznie migawkę oraz przełącznik elektryczny sterowany w układzie w celu dostarczania energii elektrycznej do elementu uruchamiającego elektrostatycznie. Migawka jest wykonana z nieprzezroczystego dielektryka, a przełącznik jest diodą lub tranzystorem.

Układ według wynalazku zawiera układ M x N elementów sprężystych mających końce dalsze i końce bliższe, przy czym koniec bliższy zawiera pierwszą część pogrubioną i drugą część pogrubioną, układ M x N par struktur poruszających umieszczonych na pierwszej części pogrubionej i drugiej części pogrubionej na każdym z elementów sprężystych, przy czym każda ze struktur poruszających zawiera elektrodę polaryzującą, cienką warstwę wzbudzającą ruch i elektrodę sygnałową, a elektroda polaryzująca i elektroda sygnałowa są umieszczone na górnej

176 509 i dolnej stronie cienkiej warstwy wzbudzającej ruch oraz elektroda sygnałowa jest dołączona elektrycznie do końcówki łączącej w aktywnej matrycy, układ M x N par elementów nośnych zamocowanych do każdego z elementów sprężystych, przy czym pierwsza część pogrubiona i druga część pogrubiona w każdym z elementów sprężystych jest zamocowana do każdego elementu nośnego w każdej parze, oraz układ M x N zwierciadeł odbijających wiązki światła, przy czym każde ze zwierciadeł jest utworzone na górze elementu sprężystego.

Korzystnie każdy z elementów nośnych jest wykonany z ceramiki.

Korzystnie każdy z elementów sprężystych jest wykonany z ceramiki.

Korzystnie każde z ruchomych zwierciadeł cienkowarstwowych jest wyposażone w parę przewodów, każdy przewód rozciąga się od elektrody sygnałowej do końcówki łączącej w aktywnej matrycy przez element nośny i łączy elektrodę sygnałową z końcówką łączącą.

Korzystnie każdy przewód jest wykonany z metalu.

Korzystnie każdy z elementów sprężystych ma koniec dalszy i koniec bliższy, przy czym koniec bliższy zawiera pierwszą, drugą i środkową części pogrubione, przy czym pierwsza, druga i środkowa części pogrubione są oddzielone szczeliną znajdującą się między nimi.

Korzystnie elektroda polaryzująca i zwierciadło są wykonane z tego samego materiału.

Korzystnie elektroda polaryzująca i zwierciadło są wykonane z materiału przewodzącego prąd elektryczny i odbijającego światło.

Korzystnie każda z elektrod sygnałowych i warstwa wzbudzająca ruch na ich górnej powierzchni są otoczone przez izolację.

Korzystnie cienka warstwa wzbudzająca ruch jest wykonana z materiału elektrostrykcyjnego.

Korzystnie każda z elektrod sygnałowych jest wykonana z platyny.

Korzystnie koniec bliższy zawiera wcięcie i koniec dalszy zawiera występ.

Korzystnie pierwsza część pogrubiona i druga część pogrubiona w każdym z elementów sprężystych są rozdzielone przez wcięcie pomiędzy nimi i występ każdego z elementów sprężystych rozciąga się do wcięcia kolejnego elementu sprężystego w układzie.

Korzystnie cienka warstwa wzbudzająca ruch jest wykonana z materiału piezoelektrycznego.

Korzystnie każda z elektrod sygnałowych jest wykonana z platyny/tytanu.

Sposób według wynalazku polega na tym, że wytwarza się aktywną matrycę mającą powierzchnię górną, podłoże, układ M xN tranzystorów i układ M xN par końcówek łączących na górnej powierzchni. Tworzy się warstwę protektorowa na górnej powierzchni aktywnej matrycy. Usuwa się warstwę protektorową otaczającą każdą z końcówek łączących. Tworzy się układ M x N par elementów nośnych wokół każdej z końcówek łączących. Nakłada się warstwę sprężystą na górnej powierzchni warstwy protektorowej i elementów nośnych. Tworzy się układ M x N par przewodów rozciągających się poprzez każdy z elementów nośnych, od górnej powierzchni warstwy sprężystej do każdej z końcówek łączących. Wytwarza się układ M x N par elektrod sygnałowych na górnej powierzchni warstwy sprężystej. Tworzy się układ MxN par cienkich warstw wzbudzających ruch na górnej powierzchni każdej elektrody sygnałowej. Nakłada się warstwę z materiału przewodzącego prąd elektryczny i odbijającego światło na górnej powierzchni warstwy wzbudzającej ruch i warstwach sprężystych, przez co tworzy się półobrobiony układ ruchomych struktur zwierciadłowych. formuje się półobrobiony układ ruchomych struktur zwierciadłowych w układ M x N ruchomych struktur zwierciadłowych zawierających parę elementów nośnych, warstwę protektorową, element sprężysty z parą struktur poruszających i zwierciadło oraz usuwa się warstwę protektorową dla utworzenia układu M x N cienkowarstwowych zwierciadeł ruchomych.

Korzystnie warstwę protektorową wykonuje się z metalu.

Korzystnie warstwę protektorową wytwarza się metodą naparowywania chemicznego.

Korzystnie każdy z elementów nośnych wytwarza się, stosując połączenie metody fotolitograficznej i następującej po niej metody napylania katodowego.

Korzystnie elektrodę sygnałową wytwarza się stosując metodę napylania katodowego.

Korzystnie warstwę wzbudzającą ruch wytwarza się, stosując metodę zolu-żelu.

Korzystnie elektrodę polaryzującą i zwierciadło wytwarza się, stosując metodę napylania katodowego.

176 509

Korzystnie półobrobiony układ ruchomych struktur zwierciadłowych formuje się w układ M x N ruchomych struktur zwierciadłowych, 'stosując metodę suchego trawienia.

Korzystnie warstwę protektorową usuwa się, stosując metodę trawienia.

Korzystnie tworzy się układ M xN par przewodów po nałożeniu warstwy sprężystej, przy czym każdy z przewodów przeprowadza się od góry warstwy sprężystej poprzez element nośny do góry końcówki łączącej.

Korzystnie przez każdy z przewodów łączy się elektrycznie elektrodę sygnałową i końcówki łączące.

Korzystnie warstwę protektorową wykonuje się ze szkła krzemianowo-fosforowego.

Korzystnie warstwę protektorową wykonuje się z polikrzemu.

Korzystnie warstwę protektorową wytwarza się, stosując metodę nakładania wirowego.

Korzystnie każdy z elementów nośnych tworzy się, stosując połączenie metody fotolitograficznej, po której przeprowadza się metodą naparowywania chemicznego.

Korzystnie warstwę wzbudzającą ruch tworzy się przy zastosowaniu metody napylania katodowego.

Korzystnie elektrodę polaryzującą i zwierciadło tworzy się, stosując metodę naparowania próżniowego.

Korzystnie półobrobiony układ ruchomych struktur zwierciadłowych formuje się w układ M x N ruchomych struktur zwierciadłowych, stosując metodę fotolitograficzną.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładach wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia w przekroju znany układ M xN zwierciadeł cienkowarstwowych ruchomych, fig. 2 - w widoku perspektywicznym zwierciadło cienkowarstwowe ruchome z układu na fig. 1, fig. 3 - w przekroju układ M xN zwierciadeł cienkowarstwowych ruchomych według wynalazku, fig. 4 - w dokładnym przekroju zwierciadło cienkowarstwowe ruchome z układu na fig. 2, fig. 5 w widoku z góry zwierciadło cienkowarstwowe ruchome z fig. 3, fig. 6 - w widoku z góry zwierciadło cienkowarstwowe ruchome według wynalazku z fig. 7A do 7J - przekroje poprzeczne przykładów wykonania fragmentów układu zwierciadeł cienkowarstwowych ruchomych.

Figury 1 i 2 przedstawiają w przekroju i widoku perspektywicznym układ 10 M x N ruchomych zwierciadeł cienkowarstwowych 11 w optycznym urządzeniu projekcyjnym, zawierającym aktywną matrycę 12, układ 13 M x N cienkowarstwowych struktur poruszających 14, układ 15 M x N elementów nośnych 16 i układ 17 M x N warstw zwierciadłowych 18.

Aktywna matryca 12 składa się z podłoża 19, układu M x N tranzystorów (nie pokazanych) i układu 20 M x N końcówek łączących 21. Każda ze struktur poruszających 14 w układzie 10 zawiera pierwszą część poruszającą 22(a) i drugączęść poruszaj ącą22(b) o identycznej budowie. Każda z części poruszających 22(a), 22(b) ma co najmniej jedną warstwę 23 wzbudzającą ruch, np. materiału piezoelektrycznego, mającą powierzchnię górną 24 i powierzchnię dolną 25, warstwę sprężystą 26 oraz pierwszą elektrodę 28 i drugą elektrodę 29. Warstwa sprężysta 26 jest umieszczona poniżej powierzchni dolnej 25 cienkiej warstwy 23 wzbudzającej ruch. Pierwsza elektroda 28 i druga elektroda 29 są umieszczone odpowiednio na powierzchni górnej 24 i powierzchni dolnej 25 cienkiej warstwy 23 wzbudzającej ruch. Sygnał elektryczny doprowadzany do cienkiej warstwy 23 wzbudzającej ruch, umieszczonej między pierwszą elektrodą 28 i drugą elektrodą 29, powoduje jej odkształcenie, a więc przesunięcie części poruszających 22(a), (22b). Każdy z elementów nośnych 16 jest stosowany do podtrzymywania na swoim miejscu każdej ze struktur poruszających 14, a także do połączenia elektrycznego każdej ze struktur poruszających 14 z aktywną matrycą 12. Każda z warstw zwierciadłowych 18 zawiera pierwszą stronę 30, drugą, przeciwną stronę 31 i część centralną 32 pomiędzy nimi, jak to pokazano na fig. 2, przy czym pierwsza strona 30 i druga, przeciwna strona 31 każdej z warstw zwierciadłowych 18 jest zamocowana na górze pierwszej części poruszającej 22(a) i drugiej części poruszającej 22(b) każdej ze struktur poruszających 13 odkształcanych w odpowiedzi na sygnał elektryczny. Część centralna 32 warstwy zwierciadłowej 18 odchyla się, pozostając płaską, aby umożliwić wszystkim częściom centralnym 32 odbijanie strumieni światła, zwiększając przez to sprawność optyczną.

Występuje wiele problemów związanych z opisanym układem 10 ruchomych zwierciadeł cienkowarstwowych 11. Przede wszystkim każda ze struktur poruszających 14, a więc i połą176 509 czona z nią warstwa zwierciadłowa 18 ma ograniczony kąt odchylenia. Wówczas gdy tylko któraś ze struktur poruszających 14 układu 10 odchyli się do góry o więcej niż 3°, jej część dotknie aktywną matrycę 12, co ogranicza jej parametry. Ponadto, ponieważ druga elektroda 29 przykrywa częściowo dolną powierzchnię 25 warstwy 23 wzbudzającej ruch w każdej z części poruszających 22(a), 22(b) struktury poruszającej 14, aby umożliwić częściom warstwy 23 wzbudzającej ruch pozostawanie w bezpośrednim styku z warstwą sprężystą 26, a określone materiały, z których są wykonane warstwa sprężysta 26 i warstwa 23 wzbudzająca ruch mają różne współczynniki rozszerzalności termnicznej, może pojawić się nadmierne naprężenie między warstwą 23 wzbudzającą ruch a warstwą sprężystą 26, co w końcu prowadzi do ich rozdzielenia, a to z kolei do tworzenia pęknięć lub nierówności na każdej z warstw zwierciadłowych 18 ograniczając sprawność układu 10 ruchomych zwierciadeł cienkowarstwowych.

Figury 3 do 7 przedstawiają w uproszczonych przekrojach i widokach z góry układ według wynalazku, zawierający M x N zwierciadeł cienkowarstwowych ruchomych w optycznym urządzeniu projekcyjnym, gdzie M i N są liczbami całkowitymi. Podobne elementy na fig. 3 do 7 są oznaczone przez podobne odnośniki liczbowe.

Na fig. 3 jest przedstawiony pierwszy przykład wykonania układu 50 M x N ruchomych zwierciadeł cienkowarstwowych 51, zawierający aktywną matrycę 52, układ 53 M x N elementów sprężystych 54, układ 55 M x N par struktur poruszających 57, układ 58 M x N par elementów nośnych 6θ i układ 61 M x N zwierciadeł 62.

Figury 4 i 5 przedstawiają ruchome zwierciadło cienkowarstwowe 51 układu 50 z fig. 3. Aktywna matryca 52 zawiera podłoże 63, układ M x N tranzystorów (nie pokazanych), układ 64 M x N par końcówek łączących 66, przy czym końcówki łączące 66 w każdej parze są połączone elektrycznie z każdym tranzystorem. Każdy z elementów sprężystych 54 o grubości 0,7 - 2 pm i wykonany z ceramiki, np. S13N4, S1O2 lub polikrzemu, ma koniec dalszy 67 i koniec bliższy 68 oraz powierzchnie górną 69 i powierzchnię dolną 70. Koniec bliższy 68 ma pierwszą część pogrubioną 71 i drugą część pogrubioną 72 oddzielone przez wcięcie 73 umieszczone między nimi, a koniec dalszy 67 ma występ 74, przy czym występ 74 każdego elementu sprężystego 54 wnika do wcięcia 73 kolejnego elementu sprężystego 54, jak to pokazano na fig. 5.

Każda ze struktur poruszających 57 w każdej parze jest umieszczona na częściach pogrubionych 71, 72 na każdym z elementów sprężystych 54 i zawiera elektrodę polaryzującą 77, cienką warstwę 75 wzbudzającą ruch i elektrodę sygnałową 76, przy czym elektroda polaryzująca 77 i elektroda sygnałowa 76 są umieszczone na górze i na dole cienkiej warstwy 75 wzbudzającej ruch. Elektroda polaryzująca 77 mająca grubość 500 - 2000A jest wykonana z materiału przewodzącego prąd elektryczny i odbijającego światło, np. ze srebra lub aluminium. Elektroda sygnałowa 76 mająca grubość 500 - 2000A jest wykonana z materiału przewodzącego prąd elektryczny np. z platyny lub platyny/tytanu, a cienka warstwa wzbudzająca ruch, mająca grubość 0,7 - 2 pm, jest wykonana z materiału piezoelektrycznego, np. z tytanianu baru lub materiału elektrostrykcyjnego, np. niobianu magnezowo-ołowiowego.

Izolacja 106, utworzona wokół każdej z elektrod sygnałowych 76 i warstwy 75 wzbudzającej ruch na jej górnej stronie, chroni elektrodę polaryzującą 77 od styku z elektrodą sygnałową 76. Wówczas gdy sygnał elektryczny jest doprowadzany do warstwy 75 wzbudzającej ruch pomiędzy elektrodą polaryzującą 77 i elektrodą sygnałową 76 w każdej ze struktur poruszających 57, następuje odkształcenie cienkiej warstwy 75 wzbudzającej ruch, a więc i struktury poruszającej 57.

Każda para elementów nośnych 60 wykonana z ceramiki, np. S13N4, S1O2 lub polikrzemu, jest użyta do podtrzymania na miejscu każdego z elementów sprężystych 54, a także do elektrycznego połączenia elektrody sygnałowej 76 w każdej strukturze poruszającej 57 na elemencie sprężystym 54 z końcówką łączącą 66 w aktywnej matrycy 52. Części pogrubione 71, 72 w każdym z elementów sprężystych 54 są odsunięte od każdego z elementów nośnych 60 w każdej parze. Każdy z elementów nośnych 60 ma przewód 80 do przesyłania sygnału elektrycznego do elektrody sygnałowej 76, wykonany z metalu, np. wolframu i rozciągający się od góry elementu sprężystego 54 do końcówki łączącej 66. Zwierciadło 62 w każdym z ruchomych zwierciadeł cienkowarstwowych 51 jest wykonane z tego samego materiału, co

176 509 elektroda polaryzująca 77 i jest utworzone na górze elementu sprężystego 54. Materiał przewodzący prąd elektryczny i odbijający światło, położony na elemencie sprężystym 54 działa jako elektroda polaryzująca 77, a także jako zwierciadło 62.

W każdym z ruchomych zwierciadeł cienkowarstwowych 51 każda ze struktur poruszających 57 jest umieszczona na górze części pogrubionych 71, 72 tak, że gdy któraś ze struktur poruszających 57 odkształca się w odpowiedzi na sygnał elektryczny, części pogrubione 71,72 ze strukturami poruszającymi 57 dołączonymi na górze zginają się, podczas gdy pozostała część elementu sprężystego 54 pozostaje płaska, aby umożliwić odbijanie światła całą powierzchnią zwierciadła 62 znajdującego się na górze.

Na figurze 6 jest przedstawione w widoku z góry cienkowarstwowe zwierciadło ruchome 100 według innego przykładu wykonania wynalazku. Cienkowarstwowe zwierciadło ruchome 100 jest podobne do ruchomych zwierciadeł cienkowarstwowych 51 opisanych poprzednio, za wyjątkiem tego, że jest wyposażone w element sprężysty 54 o innej konfiguracji, a więc inna jest także konfiguracja zwierciadła. Element sprężysty 54 ma pierwszą, drugą i środkową części pogrubione 71, 72, 83 na końcu bliższym 68, przy czym pierwsza, druga i środkowa części pogrubione są oddzielone przez istniejącą pomiędzy nimi szczelinę 84.

W ruchomym zwierciadle cienkowarstwowym 51 lub 100 para struktur poruszających 57 jest umieszczona tylko na częściach pogrubionych, a zwierciadło 62 jest utworzone bezpośrednio na elemencie sprężystym 54 i dlatego jest mniej prawdopodobne występowanie naprężeń, a więc mniej prawdopodobne powstawanie pęknięć w zwierciadle 62. Ponadto, ponieważ w obu przykładach wykonania wynalazku para struktur poruszających 57 jest umieszczona tylko na częściach pogrubionych 72 i 73 elementu sprężystego 54, ruchome zwierciadło cienkowarstwowe 51, 100 nie dotknie aktywnej matrycy 52, nawet jeżeli struktury poruszające 14 odegną się ku górze o więcej niż o 3°.

Figury 7A do 7J przedstawiają przekroje poprzeczne przykładów wykonania fragmentów układu zwierciadeł cienkowarstwowych ruchomych. Sposób wytwarzania układu 50 Μ x N ruchomych zwierciadeł cienkowarstwowych 51 rozpoczyna się od wykonania aktywnej matrycy 52 mającej górną powierzchnię 101, zawierającej podłoże 63, układ M xN tranzystorów (nie pokazanych) i układ 64 Μ x N par końcówek łączących 66, jak to pokazano na fig. 7A.

W kolejnym etapie wytwarzana jest górna powierzchnia 101 aktywnej matrycy 52, warstwa protektorowa 102 mająca grubość 1 - 2 pm, wykonana z metalu, np. z miedzi lub niklu albo ze szkła krzemianowo-fosforowego lub polikrzemu, przy zastosowaniu metody napylania katodowego jeżeli warstwa protektora 102 jest wykonana z metalu, metody naparowywania chemicznego lub metody nakładania wirowego, jeżeli warstwa protektora 102 jest wykonana ze szkła krzemianowo-fosforowego i metody naparowywania chemicznego, jeżeli warstwa protektora 102 jest wykonana z polikrzemu, jak to przedstawiono na fig. 7B.

Następnie wytwarzana jest pierwsza warstwa nośna 103 zawierająca układ M x N par elementów nośnych 60 i warstwę protektorową 102, przy czym pierwsza warstwa nośna 103 jest utworzona przez wytworzenie układu M x N par pustych szczelin (nie pokazanych), przy zastosowaniu sposobu fotolitograficznego. Każda pusta szczelinajest usytuowana wokół każdej końcówki łączącej 66 i tworzy się element nośny 60 wykonany z ceramiki, np. Si3N4, SiO2 lub polikrzemu w każdej z pustych szczelin usytuowanych wokół każdej końcówki łączącej 66, stosując metodę napylania lub naparowywania chemicznego, jak to pokazano na fig. 7C.

Następnie warstwa sprężysta 105 wykonana z tego samego materiału, co element nośny 60, mająca grubość 0,7 - 2 pm, zostaje utworzona na górnej powierzchni pierwszej warstwy nośnej 103, jak to pokazano na fig. 7D. Wykonanie elementów nośnych 60 i warstwy sprężystej 105 może być połączone w jednym etapie. Warstwa protektorowa 102 w pierwszym elemencie nośnym 103 jest następnie usuwana przy zastosowaniu metody trawienia lub oddziaływania związków chemicznych.

Przewód 80 do połączenia elektrycznego elektrody sygnałowej 76 w każdej ze struktur poruszających 57 z końcówką łączącą 66, wykonany z metalu, np. wolframu lub tytanu, jest utworzony w każdym elemencie nośnym 60 przez wykonanie najpierw otworu usytuowanego od górnej powierzchni warstwy sprężystej 105 do górnej powierzchni końcówki łączącej 66,

176 509 stosując metodę trawienia, po czym wypełnia się otwór metalem, np. wolfram, jak to pokazano na fig. 7E.

Figura 7F pokazuje , ee elektroda sygnałowa 76 , wykonana z maeeriału przewodzceego prąd elektryczny, mająca grubość 500 - 2θθ0Α, jest utworzona na górnej powierzchni każdego przewodu 80, stosując napylanie katodowe. Każda elektroda sygnałowa 76 jest dołączona elektrycznie do końcówki łączącej 66 przez przewód 80. W następnym etapie cienka warstwa 75 wzbudzająca ruch, wykonana z materiału piezoelektrycznego, np. BaTiO3 lub materiału elektrostrykcyjnego i mająca grubość 0,7 - 2 μιπ, jest wytworzona na górnej powierzchni każdej elektrody sygnałowej 76, stosując metodę zolu - żelu lub metodę napylania katodowego, a następnie jest obrabiana cieplnie, aby umożliwić wystąpienie przemiany fazowej. Ponieważ cienka warstwa 75 wzbudzająca ruch jest wystarczająco cienka, nie ma potrzeby polaryzowania jej, gdyż może ona być polaryzowana sygnałem elektrycznym dostarczanym podczas pracy.

Następnie każda elektroda sygnałowa 76 i cienka warstwa 75 wzbudzająca ruch, utworzona na jej górnej powierzchni, są pokrywane tym samym materiałem, co warstwa sprężysta 105, a jej część jest następnie usuwana dla odsłonięcia górnej powierzchni warstwy 76 wzbudzającej ruch, aby utworzyć izolację 106 wokół każdej elektrody sygnałowej 76 i utworzonej na niej warstwy 75 wzbudzającej ruch, jak to pokazano na fig. 7G.

Następnie warstwa 107 wykonana z materiału przewodzącego prąd elektryczny i odbijającego światło, np. Al, mająca grubość 500 - 2000A, jest utworzona na górnej powierzchni warstwy sprężystej 75 i warstwy 105 wzbudzającej ruch dla utworzenia układu 108 w postaci półproduktu struktur ruchomych zwierciadeł cienkowarstwowych 109, stosując metodę napylania katodowego lub naparowywania próżniowego. Ta warstwa będzie działać jako elektroda polaryzująca 77 i zwierciadło 62 w ruchomym zwierciadle cienkowarstwowym 51, jak to pokazano na fig. 7H. Izolacja 106 utworzona wokół każdej elektrody sygnałowej 76 i warstwy 75 wzbudzającej ruch na jej górnej płaszczyźnie chronią elektrodę polaryzującą 77 przed stykiem z elektrodą sygnałową 76.

Następnie, jak to pokazano na fig. 71, układ 108 w postaci półproduktu struktur zwierciadeł ruchomych 109 jest formowany w układ 110MxNZ 11 ruchomych zwierciadeł cienkowarstwowych, przy zastosowaniu metody suchego trawienia lub fotolitografii. Każda ze struktur 111 ruchomych zwierciadeł cienkowarstwowych zawiera element sprężysty 54 łącznie z parą struktur poruszających 57 i zwierciadłem 62 wykonanym z materiału przewodzącego prąd elektryczny i odbijającego światło, utworzonym na jego górnej powierzchni. Każda ze struktur poruszających 57 ma elektrodę polaryzującą 77 wykonaną z materiału przewodzącego prąd elektryczny i odbijającego światło, cienką warstwę 75 wzbudzającą ruch i elektrodę sygnałową 76. element sprężysty 54 ma ponadto koniec dalszy 67 i koniec bliższy 68 oraz powierzchnie górną 69 i powierzchnię dolną 70. Koniec bliższy 67 zawiera pierwszą część pogrubioną 71 i drugą część pogrubioną 72. Pierwsza i druga części pogrubione 7172 są oddzielone przez istniejące między nimi wcięcie 73. Koniec dalszy 67 zawiera występ 74. Każda struktura poruszająca 57 jest umieszczona na górnej powierzchni pierwszej i drugiej części pogrubionej 71, 72, przy czym występ 74 każdego elementu sprężystego 54, a więc także zwierciadła 62 wnika we wcięcie 73 kolejnych elementów elektrycznych 54.

Warstwa protektorowa jest następnie usuwana przy zastosowaniu metody trawienia, aby wytworzyć układ 50 M x N ruchomych zwierciadeł cienkowarstwowych 51, jak to pokazano na fig. 7J.

Sposób wytwarzania układu według drugiego przykładu wykonania wynalazku zawiera podobne etapy, oprócz tego, że stosuje się inne wytwarzanie układu 108 w postaci półproduktu struktur ruchomych zwierciadeł cienkowarstwowych 109.

176 509

FIG. 2 (STAN ..TECHNIKI)

176 509

FIG. 7A

66 66 / _ / / /¹⁰¹

KAI FF~F3] ( } 64 t

FIG. 7B

FIG. 7C

^//////////, ////////,'///,'/, //
/	~~ '		λ
NWS	KWWI	'.ΚνΝχΊ·

102

176 509

FIG. 7E

FIG-. 7F

FIG. 7H

110

FIG. 7I

102 74 80 66 60

102

176 509

FIG. 7J ₅₇ 75 106_CO .

106 /// 69 62

30

176 509

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 70 egz. Cena 4,00 zł.

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Układ zwierciadeł cienkowarstwowych ruchomych do optycznego urządzenia projekcyjnego, zawierający M xN ruchomych zwierciadeł cienkowarstwowych, posiadający aktywną matrycę mającą podłoże i układ M x N par końcówek łączących, znamienny tym, że zawiera układ (53) M x N elementów sprężystych (54) mających końce dalsze (67) i końce bliższe (68), przy czym koniec bliższy (67) zawiera pierwszą część pogrubioną (71) i drugą część pogrubioną (72), układ (55) M x N par struktur poruszających (57) umieszczonych na pierwszej części pogrubionej (71) i drugiej części pogrubionej (72) na każdym z elementów sprężystych (54), przy czym każda ze struktur poruszających (57) zawiera elektrodę polaryzującą (77), cienką warstwę (75) wzbudzającą ruch i elektrodę sygnałową (76) elektroda polaryzująca (77) i elektroda sygnałowa (76) są umieszczone na górnej i dolnej stronie cienkiej warstwy (75) wzbudzającej ruch oraz elektroda sygnałowa (76) jest dołączona elektrycznie do końcówki łączącej (66) w aktywnej matrycy (52), układ (58) M x N par elementów nośnych (60) zamocowanych do każdego z elementów sprężystych (54), przy czym pierwsza część pogrubiona (71) i druga część pogrubiona (72) w każdym z elementów sprężystych (54) jest zamocowana do każdego elementu nośnego (60) w każdej parze, oraz układ (61) M x N zwierciadeł (62) odbijających wiązki światła, przy czym każde ze zwierciadeł (62) jest utworzone na górze elementu sprężystego (54).
2. Układ według zastrz. 1, znamienny tym, że każdy z elementów nośnych (60) jest wykonany z ceramiki.
3. Układ według zastrz. 1, znamienny tym, że każdy z elementów sprężystych (54) jest wykonany z ceramiki.
4. Układ według zastrz. 1, znamienny tym, że każde z ruchomych zwierciadeł cienkowarstwowych (51) jest wyposażone w parę przewodów (80), każdy przewód (80) rozciąga się od ' elektrody sygnałowej (76) do końcówki łączącej (66) w aktywnej matrycy (52) przez element nośny (60) i łączy elektrodę sygnałową (76) z końcówką łączącą (66).
5. Układ według zastrz. 4, znamienny tym, że każdy przewód (80) jest wykonany z metalu.
6. Układ według zastrz. 1, znamienny tym, że każdy z elementów sprężystych (54) ma koniec dalszy (67) i koniec bliższy (68), przy czym koniec bliższy (68) zawiera pierwszą, drugą i środkową części pogrubione (71, 72, 83), przy czym pierwsza, druga i środkowa części pogrubione (71,72, 83) są oddzielone szczeliną znajdującą się między nimi.
7. Układ według zastrz. 1, znamienny tym, że elektroda polaryzująca (77) i zwierciadło (62) są wykonane z tego samego materiału.
8. Układ według zastrz. 7, znamienny tym, że elektroda polaryzująca (77) i zwierciadło (62) są wykonane z materiału przewodzącego prąd elektryczny i odbijającego światło.
9. Układ według zastrz. 1, znamienny tym, że każda z elektrod sygnałowych (76) i warstwa (75) wzbudzająca ruch na ich górnej powierzchni są otoczone przez izolację (106).
10. Układ według zastrz. 1, znamienny tym, że cienka warstwa (75) wzbudzająca ruch jest wykonana z materiału elektrostrykcyjnego.
11. Układ według zastrz. 1, znamienny tym, że każda z elektrod sygnałowych (76) jest wykonana z platyny.
12. Układ według zastrz. 1, znamienny tym, że koniec bliższy (68) zawiera wcięcie (73) i koniec dalszy (67) zawiera występ (74).

176 509
13. Układ według zastrz. 7, znamienny tym, że pierwsza część pogrubiona (71) i druga część pogrubiona (72) w każdym z elementów sprężystych (54) są rozdzielone przez wcięcie (73) pomiędzy nimi i występ (74) każdego z elementów sprężystych (54) rozciąga się do wcięcia (73) kolejnego elementu sprężystego (54) w układzie.
14. Układ według zastrz. 1, znamienny tym, że cienka warstwa (75) wzbudzająca ruch jest wykonana z materiału piezoelektrycznego.
15. Układ według zastrz. 1, znamienny tym, że każda z elektrod sygnałowych (76) jest wykonana z platyny/tytanu.
16. Sposób wytwarzania układu zwierciadeł cienkowarstwowych ruchomych do optycznego urządzenia projekcyjnego, który to układ zawiera M x N zwierciadeł, podczas którego stosuje się aktywną matrycę mającą podłoże i układ M x N końcówek łączących, znamienny tym, że wytwarza się aktywną matrycę mającą powierzchnię górną, podłoże, układ M x N tranzystorów i układ M xN par końcówek łączących na górnej powierzchni, tworzy się warstwę protektorową na górnej powierzchni aktywnej matrycy, usuwa się warstwę protektorową otaczającą każdą z końcówek łączących, tworzy się układ M x N par elementów nośnych wokół każdej z końcówek łączących, nakłada się warstwę sprężystą na górnej powierzchni warstwy protektorowej i elementów nośnych, tworzy się układ M x N par przewodów rozciągających się poprzez każdy z elementów nośnych, od górnej powierzchni warstwy sprężystej do każdej z końcówek łączących, wytwarza się układ M xN par elektrod sygnałowych na górnej powierzchni warstwy sprężystej, tworzy się układ M xN par cienkich warstw wzbudzających ruch na górnej powierzchni każdej elektrody sygnałowej, nakłada się warstwę z materiału przewodzącego prąd elektryczny i odbijającego światło na górnej powierzchni warstwy wzbudzającej ruch i warstwach sprężystych, przez co tworzy się półobrobiony układ ruchomy struktur zwierciadłowych, formuje się półobrobiony układ ruchomych struktur zwierciadłowych w układ M xN ruchomych struktur zwierciadłowych zawierających parę elementów nośnych, warstwę protektorową, element sprężysty z parą struktur poruszających i zwierciadło oraz usuwa się warstwę protektorową dla utworzenia układu M xN cienkowarstwowych zwierciadeł ruchomych.
17. Sposób według zastrz. 16, znamienny tym, że warstwę protektorową wykonuje się z metalu.
18. Sposób według zastrz. 17, znamienny tym, że warstwę protektorową wytwarza się metodą naparowywania chemicznego.
19. Sposób według zastrz. 16, znamienny tym, że każdy z elementów nośnych wytwarza się, stosując połączenie metody fotolitograficznej i następującej po niej metody napylania katodowego.
20. Sposób według zastrz. 16, znamienny tym, że elektrodę sygnałową wytwarza się, stosując metodę napylania katodowego.
21. Sposób według zastrz. 16, znamienny tym, że warstwę wzbudzającą ruch wytwarza się, stosując metodę zolu-żelu.
22. Sposób według zastrz. 16, znamienny tym, że elektrodę polaryzującą i zwierciadło wytwarza się, stosując metodę napylania katodowego.
23. Sposób według zastrz. 16, znamienny tym, że półobrobiony układ ruchomych struktur zwierciadłowych formuje się w układ M x N ruchomych struktur zwierciadłowych, stosując metodę suchego trawienia.
24. Sposób według zastrz. 16, znamienny tym, że warstwę protektorową usuwa się, stosując metodę trawienia.
25. Sposób według zastrz. 16, znamienny tym, że tworzy się układ MxN par przewodów po nałożeniu warstwy sprężystej, przy czym każdy z przewodów przeprowadza się od góry warstwy sprężystej poprzez element nośny do góry końcówki łączącej.
26. Sposób według zastrz. 25, znamienny tym, że przez każdy z przewodów łączy się elektrycznie elektrodę sygnałową i końcówki łączące.
27. Sposób według zastrz. 16, znamienny tym, że warstwę protektorową wykonuje się ze szkła krzemianowofosforowego.
28. Sposób według zastrz. 16, znamienny tym, że warstwę protektorową wykonuje się z polikrzemu.

176 509
29. Sposób według zastrz. 16, znamienny tym, że warstwę protektorową wytwarza się, stosując metodę nakładania wirowego.
30. Sposób według zastrz. 16, znamienny tym, że każdy z elementów nośnych tworzy się, stosując połączenie metody fotolitograficznej, po której przeprowadza się metodę naparowywania chemicznego.
31. Sposób według zastrz. 16, znamienny tym, że warstwę wzbudzającą ruch tworzy się przy zastosowaniu metody napylania katodowego.
32. Sposób według zastrz. 16, znamienny tym, elektrodę polaryzującą i zwierciadło tworzy się, stosując metodę naparowania próżniowego.
33. Sposób według zastrz. 16, znamienny tym, że półobrobiony układ ruchomych struktur zwierciadłowych formuje się w układ M x N ruchomych struktur zwierciadłowych, stosując metodę fotolitograficzną.