PL178550B1

PL178550B1 - Układ zwierciadeł cienkowarstwowych ruchomych i sposób wytwarzania układu zwierciadeł cienkowarstwowych ruchomych

Info

Publication number: PL178550B1
Application number: PL95320161A
Authority: PL
Inventors: Yong-Ki Min
Original assignee: Daewoo Electronics Co Ltd
Priority date: 1994-11-14
Filing date: 1995-10-17
Publication date: 2000-05-31
Also published as: US5606452A; RU2143715C1; MY132060A; KR960018646A; HU221360B1; CN1061203C; UY24087A1; CN1163689A; JPH10508952A; CZ288386B6; PL320161A1; WO1996015630A1; DE69522898D1; EP0712021A1; AU3674495A; HUT77722A; EP0712021B1; AU701168B2; TW305944B; CZ148797A3

Abstract

1. Uklad M x N zwierciadel cienkowarstwowych ru- chomych, zawierajacy aktywna matryce i uklad struktur uru- chamiajacych, przy czym aktywna matryca posiada podloze z ukladem koncówek laczacych, zas kazda z ukladu struktur uruchamiajacych posiada koniec blizszy i dalszy, z n a m ie n - n y ty m , ze kazd a ze stru k tu r u ru cham iajacych ( 1 1 1 ) zaw iera d ru g a e le k tro d e cien k o w arstw o w a(1 6 5 ) sta - now iaca d ruga a n o d e , d o ln y c z lo n (1 8 5 ) m a ja c y p o w ie rz c h n ie g ó rn a i d o ln a , p o s r e d n ia e le k tro d e c ie n k o w a rs tw o w a (1 3 5 ) s ta n o w ia c a ele k tro d e s y g - n a lo w a , g ó rn y czlon (175) m ajacy pow ierzchnie górna i dolna oraz pierw sza elektrode cienkowarstwowa (155) stanowiaca zarówno zwierciadlo jak i pierwsza anode, gdzie górny i dolny czlon (175,185) sa przedzielone posrednia ele- ktroda cienkowarstwowa (135), przy czym pierw sza ele- ktroda cienkow arstw ow a (155) znajduje sie na górnej pow ierzchni górnego czlonu (175), zas druga elektroda cienkowarstwowa (165) znajduje sie na dolnej pow ierzch- ni dolnego czlonu (185), natom iast posrednia elektroda cienkowarstwowa (135) jest polaczona elektrycznie z kaz- dym z tranzystorów (124), a blizszy koniec kazdej ze stru- ktur uruchamiajacych (111) jest przymocowany do górnej powierzchni aktywnej matrycy (120). F I G . 2 PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest układ zwierciadeł cienkowarstwowych ruchomych i sposób wytwarzania układu zwierciadeł cienkowarstwowych ruchomych.

Jednym z różnorodnych, stosowanych w tej technice układów wyświetlania jest optyczny układ rzutujący znany z wysokiej jakości wyświetlanych obrazów w dużej skali. W tego typu optycznym układzie rzutującym światło lampy równomiernie oświetla układ M x N ruchomych zwierciadeł, gdzie każde zwierciadło jest sprzężone z każdym ze swoich elementów uruchamiających. Elementy te mogą być wykonane z materiału odkształcającego się pod wpływem przyłożonego do niego pola elektrycznego, takich jak materiał piezoelektryczny albo materiał elektrostrykcyjny.

Odbity od każdego ze zwierciadeł promień światła pada na otwór w, np. w przysłonie optycznej. Doprowadzając do każdego z elementów uruchamiających sygnał elektryczny można zmieniać położenie każdego ze zwierciadeł względem padającego strumienia światła, wywołując w ten sposób odchylenie drogi optycznej każdego z odbitych promieni od każdego ze zwierciadeł. W miarę zmiany drogi optycznej każdego z odbitych promieni, zmienia się również ilość światła odbitego od każdego zwierciadła, która przechodzi przez otwór, modyfikując w ten sposób natężenie wiązki. Zmodulowana przez otwór wiązka pada na ekran do rzutowania dzięki odpowiedniemu układowi optycznemu, takiemu jak soczewki rzutujące, w wyniku czego powstaje za nim obraz.

Znany jest z opisu wynalazku amerykańskiego zgłoszenia wynalazku nr 08/430628 układ zwierciadeł cienkowarstwowych ruchomych i sposób ich wytwarzania.

Proces produkcji układu rozpoczyna się od sporządzenia aktywnej matrycy, która ma powierzchnię górną i zawiera podłoże, układu M x N tranzystorów (nie pokazanych), układu przewodów (nie pokazanych) oraz układu M x N końcówek łączących.

W drugim etapie procesu, na górnej powierzchni aktywnej matrycy wytwarza się cienką warstwę ochronną. Jeżeli jest to warstwa metalu, to stosuje się technikę napylania katodowego lub naparowywania. W przypadku, gdy jest to warstwa ze szkła fosforokrzemowego, to stosuje się osadzanie chemiczne z fazy gazowej lub osadzanie techniką wirowania. Natomiast w przypa4

178 550 dku gdy warstwa jest wykonana ze szkła polikrzemowego, stosuje się technikę osadzania chemicznego z fazy gazowej.

Następnie wytwarza się warstwę nośną, zawierającąukładM xN przestrzennych członów nośnych otoczonych przez cienką warstwę ochronną. Warstwę nośną formuje się w ten sposób, że: na cienkiej warstwie ochronnej wytwarza się techniką fotolitograficzną układ M xN pustych szczelin (nie pokazano), każda rozciągająca się wokół każdej z końcówek łączących. W każdej z pustych szczelin rozciągających się wokół każdej z końcówek formuje się technikąnapylania katodowego lub osadzania chemicznego z fazy gazowej człon nośny. Człony nośne są wykonane z materiału izolacyjnego.

W następnym etapie, na górnej powierzchni warstwy nośnej wytwarza się techniką Sol-Gel, napylania katodowego lub osadzania chemicznego z fazy gazowej elastyczną warstwę, wykonaną z tego samego materiału izolacyjnego, co człony nośne.

Następnie na każdym członie nośnym wytwarza się metalowy przewód poprzez: wytworzenie najpierw techniką wytrawiania układu M x N otworów (nie pokazano), każdy biegnący od górnej powierzchni warstwy elastycznej do górnej krawędzi każdej z końcówek łączących a następnie wypełnienie ich metalem, w wyniku czego powstaje przewód.

W następnym kroku, na górnej powierzchni warstwy elastycznej z przewodami wytwarza się techniką napylania katodowego cienką warstwę wykonaną z materiału przewodzącego prąd elektryczny. Druga cienka warstwa jest połączona elektrycznie z tranzystorami za pomocą uformowanych w członach nośnych przewodów.

Następnie na górnej powierzchni drugiej cienkiej warstwy wytwarza się techniką napylania katodowego, techniką osadzania chemicznego z fazy gazowej lub Sol-Gel, cienką warstwę materiału, odkształcającego się pod wpływem pola elektrycznego, np. z tytanianu ołowiowo-cyrkonowego.

W kolejnym etapie, na cienkiej warstwie materiału, odkształcającego się pod wpływem pola elektrycznego, na drugiej cienkiej warstwie oraz na elastycznej warstwie wytwarza się techniką fotolitografii, albo techniką nacinania laserowego, odsłaniając warstwę nośną, układ M xN cienkowarstwowych członów, odkształcających się pod wpływem pola elektrycznego, układ M x N drugich elektrod cienkowarstwowych oraz układ M x N członów sprężystych. Każda z drugich elektrod cienkowarstwowych jest połączona elektrycznie z każdym z tranzystorów za pośrednictwem każdego z przewodów utworzonego w każdym z członów nośnych i pełni rolę elektrody sygnałowej w cienkowarstwowych ruchomych zwierciadłach.

Następnie wszystkie cienkowarstwowe człony, odkształcające się pod wpływem pola elektrycznego, obrabia się termicznie w wysokiej temperaturze, na przykład dla tytanianu ołowiowo-cynkowego około 650°C, dla umożliwienia przejścia fazowego w celu powstania układu M x N obrobionych termicznie struktur (nie pokazano). Każdy z obrobionych termicznie cienkowarstwowych członów, odkształcających się pod wpływem pola elektrycznego, jest odpowiednio cienki, więc nie ma potrzeby nadawania mu biegunowości w przypadku, gdyjest z materiału piezoelektrycznego. Biegunowość może mu nadawać sygnał elektryczny przykładany do niego podczas pracy ruchomych zwierciadeł cienkowarstwowych.

Po tym etapie, na górnej powierzchni cienkowarstwowych członów, odkształcających się pod wpływem pola elektrycznego, mających postać układu M xN obrobionych termicznie struktur, wytwarza się układ M xN pierwszych elektrod cienkowarstwowych wykonanych z materiału przewodzącego prąd elektryczny i odbijającego światło. W tym celu formuje się najpierw techniką napylania katodowego warstwę, wykonaną z materiału przewodzącego elektryczność i odbijającego światło, pokrywającą całkowicie górną powierzchnię układ M x N struktur obrobionych termicznie, włącznie z odsłoniętą warstwąnośną, a następnie warstwę usuwa się wybiórczo techniką trawienia. W wyniku tego powstaje układ złożony z M x N ruchomych struktur zwierciadlanych, z których każda ma powierzchnię górną i cztery powierzchnie boczne. Każda z pierwszych elektrod cienkowarstwowych pełni w ruchomych zwierciadłach cienkowarstwowych rolę zwierciadła, a także anody.

178 550

Po tym etapie pokrywa się całą powierzchnię górną i cztery powierzchnie boczne każdej z ruchomych struktur zwierciadlanych cienką warstwą ochronną (nie pokazaną).

Następnie usuwa się technikątrawienia cienkąwarstwę ochronną z warstwy nośnej. N a końcu usuwa się cienką warstwę ochronną, w wyniku czego powstaje układ złożony z M x N cienkowarstwowych ruchomych zwierciadeł.

Opisany powyżej sposób wytwarzania układu złożonego z M xN cienkowarstwowych ruchomych zwierciadeł ma pewne wady. W procesie formowania cienkowarstwowych członów z materiału odkształcającego się pod wpływem pola elektrycznego potrzebna jest wysoka temperatura, co wiąże się z koniecznością starannego doboru odpowiedniego materiału na cienką warstwę ochronną, zdolnego do wytrzymania wysokiej temperatury potrzebnej do jego wytworzenia. Ponadto w procesie wytwarzania całego układu stosuje się wysokie temperatury, więc również materiały stosowane na elektrody w cienkowarstwowych ruchomych zwierciadłach i układzie przewodów w aktywnej matrycy muszą być odporne na wysokie temperatury, a takie materiały są zazwyczaj drogie, co z kolei zwiększa koszty wytwarzania układu.

Ponadto, wysoka temperatura, potrzebna w procesie formowania cienkowarstwowych członów, odkształcających się pod wpływem pola elektrycznego, może szkodliwie wpływać na spójność strukturalną każdego z ruchomych zwierciadeł, co z kolei może wpływać na parametry techniczne całego układu.

Opis patentowy Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 5247222 ujawnia piezoelektryczny modulator z rozdziałem trybów pracy. Aktywna struktura zawiera pierwszą, odbijającą i giętką elektrodę przymocowaną do górnej powierzchni bloku piezoelektrycznego oraz drugą elektrodę przymocowaną do dolnej powierzchni tego bloku, która składa się, przykładowo, z ZnO.

Opis patentowy Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 5172262 ujawnia sposób wytwarzania modulatora odchylonej przestrzennie wiązki światła.

Opis nr WO 91/09503 ujawnia telewizyjne urządzenie wyświetlające z zespołem zwierciadeł do modulowania intensywności wyświetlanych wiązek świetlnych. Element struktury aktywnej zawiera powierzchnię odbijającej zamontowaną na bimorficznej piezoelektrycznej warstwie kryształu.

Celem wynalazku jest układ zwierciadeł cienkowarstwowych ruchomych.

Celem wynalazku jest sposób wytwarzania układu zwierciadeł cienkowarstwowych ruchomych.

Układ M x N zwierciadeł cienkowarstwowych ruchomych, zawierający aktywnąmatrycę i układ struktur uruchamiających, przy czym aktywna matryca posiada podłoże z układem końcówek łączących, zaś każda z układu struktur uruchamiających posiada koniec bliższy i dalszy, według wynalazku charakteryzuje się tym, że każda ze struktur uruchamiających zawiera drugą elektrodę cienkowarstwową stanowiącą drugą anodę, dolny człon mający powierzchnię górną i dolną, pośrednią elektrodę cienkowarstwową stanowiącą elektrodę sygnałową, górny człon mający powierzchnię górną i dolną oraz pierwszą elektrodę cienkowarstwową stanowiącą zarówno zwierciadło jak i pierwszą anodę, gdzie górny i dolny człon są przedzielone pośrednią elektrodą cienkowarstwową, przy czym pierwsza elektroda cienkowarstwowa znajduje się na górnej powierzchni górnego członu, zaś druga elektroda cienkowarstwowa znajduje się na dolnej powierzchni dolnego członu, natomiast pośrednia elektroda cienkowarstwowa jest połączona elektrycznie z każdym z tranzystorów a bliższy koniec każdej ze struktur uruchamiających jest przymocowany do górnej powierzchni aktywnej matrycy.

Korzystnie pierwsza elektroda cienkowarstwowa jest połączona elektrycznie z drugą elektrodą cienkowarstwową.

Sposób wytwarzania układu M x N zwierciadeł cienkowarstwowych ruchomych, w którym każde z ruchomych zwierciadeł cienkowarstwowych ma strukturę bimorficzną, według wynalazku charakteryzuje się tym, że na górnej powierzchni aktywnej matrycy z podłożem i układem końcówek łączących osadza się cienką warstwę ochronną, a po usunięciu części cienkiej warstwy ochronnej, uformowanej na górnej powierzchni każdej z końcówek łączących aktywnej matrycy formuje się na górnej powierzchni aktywnej matrycy zawierającej cienką warstwę

178 550 ochronnądrugą warstwę elektrody cienkowarstwowej z drugiego materiału przewodzącego prąd elektryczny, a po usunięciu części drugiej warstwy elektrody cienkowarstwowej uformowanej na górnej powierzchni każdej z końcówek łączących w aktywnej matrycy osadza się na górnej powierzchni aktywnej matrycy oraz na drugiej warstwie elektrody cienkowarstwowej dolnąwarstwę odkształcającą się pod wpływem pola elektrycznego, po czym wytwarza się w układzie M x N otworów, mających powierzchnie wewnętrzne i biegnące od górnej powierzchni dolnej warstwy, odkształcającej się pod wpływem pola elektrycznego do górnej powierzchni każdej z końcówek łączących i następnie na górnej powierzchni dolnej warstwy oraz na wewnętrznych powierzchniach każdego z otworów formuje się pośrednią warstwę elektrodową z pierwszego materiału przewodzącego prąd elektryczny, po czym na górnej powierzchni pośredniej warstwy elektrodowej osadza się górną warstwę, odkształcającąsię pod wpływem pola elektrycznego jednocześnie wypełniając otwory, i następnie na górnej powierzchni górnej warstwy formuje się pierwszą cienką warstwę elektrodową z materiału przewodzącego prąd elektryczny i materiału odbijającego światło, po czym formuje się strukturę wielowarstwowąw układ M xN półobrobionych struktur uruchamiających, gdzie każda z tych struktur uruchamiających ma pierwszą elektrodę cienkowarstwową, górny człon, odkształcający się pod wpływem pola elektrycznego, pośrednią elektrodę cienkowarstwową, dolny człon, odkształcający się pod wpływem pola elektrycznego, oraz drugą elektrodę cienkowarstwową, a następnie usuwa się cienką warstwę ochronną tworząc układ M x N ruchomych zwierciadeł cienkowarstwowych.

Korzystnie górną i dolną warstwę, odkształcającą się pod wpływem pola elektrycznego, wytwarza się z materiału asymetrycznego krystalograficznie.

Korzystnie jako materiał asymetryczny krystalograficznie stosuje się ZnO.

Korzystnie układa się od 0,1 do 2 mikrometrów górnej i dolnej warstwy odkształcającej się pod wpływem pola elektrycznego.

Korzystnie górną i dolną warstwę, odkształcającą się pod wpływem pola elektrycznego, wytwarza się techniką naparowywania próżniowego lub napylania katodowego.

Korzystnie cienką warstwę ochronną wytwarza się z tlenku lub polimeru.

Korzystnie cienką warstwę ochronną wytwarza się techniką napylania katodowego lub naparowywania próżniowego, jeżeli warstwa ta jest wykonana z tlenku, oraz techniką powlekania wirowego, jeżeli warstwa ta jest wykonana z polimeru.

Korzystnie pierwszą cienką warstwę, drugą cienką warstwę oraz pośrednią warstwę elektrodową wytwarza się techniką napylania katodowego lub naparowywania próżniowego.

Korzystnie wytwarza się drugą cienką warstwę elektrodową, pośrednią warstwę elektrodową oraz pierwszą cienką warstwę elektrodową o grubości od 0,1 do 2 mikrometrów.

Figury 1A do 1G przedstawiają znany układ M x N zwierciadeł cienkowarstwowych ruchomych w przekroju poprzecznym i kolejne etapy jego wytwarzania.

Przedmiot wynalazku jest przedstawiony na rysunku, na którym fig. 2 - układ M x N ruchomych zwierciadeł cienkowarstwowych według wynalazku, w przekroju poprzecznym, w rzucie perspektywicznym; oraz fig. 3 A do 3H - sposób wytwarzania układu MxN ruchomych zwierciadeł cienkowarstwowych według wynalazku, w przekrojach poprzecznych, schematycznie.

Proces produkcji znanego układu 10 (fig. 1G) rozpoczyna się od sporządzenia aktywnej matrycy 20, która ma powierzchnię górną i zawiera podłoże 22, układu M x N tranzystorów (nie pokazanych), układu przewodów (nie pokazanych) oraz układu MxN końcówek łączących 24.

W drugim etapie procesu, na górnej powierzchni aktywnej matrycy 20 wytwarza się cienką warstwę ochronną40; jeżeli jest to warstwa metalu, to stosuje się technikę napylania katodowego lub naparowywania; w przypadku gdy jest to warstwa ze szkła fosforokrzemowego (PSG), to stosuje się osadzanie chemiczne z fazy gazowej (CVD) lub osadzanie techniką wirowania, natomiast w przypadku gdy warstwa 20 jest wykonana ze szkła polikrzemowego, stosuje się technikę CVD.

Następnie wytwarza się warstwę nośną 15, zawierającą układ M x N przestrzennych członów nośnych 30 otoczonych przez cienką warstwę ochronną 40. Warstwę nośną 40 formuje się w ten sposób, że: na cienkiej warstwie ochronnej 40 wytwarza się techniką fotolitograficzną

178 550 układ M x N pustych szczelin (nie pokazano), każda rozciągająca się wokół każdej z końcówek łączących 24. W każdej z pustych szczelin rozciągających się wokół każdej z końcówek 24 formuje się techniką napylania katodowego lub CVD człon nośny 30, jak pokazano na fig. 1A. Człony nośne 30 są wykonane z materiału izolacyjnego.

W następnym etapie, na górnej powierzchni warstwy nośnej 15 wytwarza się techniką Sol-Gel, napylania katodowego lub CVD elastyczną warstwę 70, wykonaną z tego samego materiału izolacyjnego, co człony nośne 30.

Następnie na każdym członie nośnym 30 wytwarza się metalowy przewód 35 poprzez: wytworzenie najpierw techniką wytrawiania układu M x N otworów (nie pokazano), każdy biegnący od górnej powierzchni warstwy elastycznej 70 do górnej powierzchni każdej z końcówek łączących 24; a następnie wypełnienie ich metalem, w wyniku czego powstaje przewód 35, co pokazano na fig. 1B.

W następnym kroku, na górnej powierzchni warstwy elastycznej 70 z przewodami 35 wytwarza się techniką napylania katodowego cienką warstwę 60 wykonaną z materiału przewodzącego prąd elektryczny. Druga cienka warstwa jest połączona elektrycznie z tranzystorami za pomocą uformowanych w członach nośnych 30 przewodów 35.

Następnie na górnej powierzchni drugiej cienkiej warstwy 60 wytwarza się techniką napylania katodowego, technikąCVD lub Sol-Gel, cienkąwarstwę materiału 80, odkształcającego się pod wpływem pola elektrycznego, np. z tytanianu ołowiowo cyrkonowego (PZT), co pokazano na fig. 1C.

W kolejnym etapie, na cienkiej warstwie 80 materiału, odkształcającego się pod wpływem pola elektrycznego, na drugiej cienkiej warstwie 60 oraz na elastycznej warstwie 70 wytwarza się techniką fotolitografii, albo technikąnacinania laserowego, odsłaniając warstwę nośną 15, co pokazano na fig. 1D, układ M x N cienkowarstwowych członów 85, odkształcających się pod wpływem pola elektrycznego, układ M xN drugich elektrod cienkowarstwowych 65 oraz układ M x N członów sprężystych. Każda z drugich elektrod cienkowarstwowych 65 jest połączona elektrycznie z każdym z tranzystorów za pośrednictwem każdego z przewodów 35 utworzonego w każdym z członów nośnych 30 i pełni rolę elektrody sygnałowej w cienkowarstwowych ruchomych zwierciadłach 11.

Następnie wszystkie cienkowarstwowe człony 85, odkształcające się pod wpływem pola elektrycznego, obrabia się termicznie w wysokiej temperaturze, na przykład dla PZT około 650°C, dla umożliwienia przejścia fazowego w celu powstania układu mxN obrobionych termicznie struktur (nie pokazano). Każdy z obrobionych termicznie cienkowarstwowych członów 85, odkształcających się pod wpływem pola elektrycznego, jest odpowiednio cienki, więc nie ma potrzeby nadawania mu biegunowości w przypadku gdy jest z materiału piezoelektrycznego; biegunowość może mu nadawać sygnał elektryczny przykładany do niego podczas pracy ruchomych zwierciadeł cienkowarstwowych.

Po tym etapie, na górnej powierzchni cienkowarstwowych członów 85, odkształcających się pod wpływem pola elektrycznego, mających postać układu M xN obrobionych termicznie struktur, wytwarza się układ M xN pierwszych elektrod cienkowarstwowych 50 wykonanych z materiału przewodzącego prąd elektryczny i odbijającego światło; w tym celu formuje się najpierw techniką napylania katodowego warstwę 88, wykonaną z materiału przewodzącego elektryczność i odbijającego światło, pokrywającą całkowicie górną powierzchnię układu M x N struktur obrobionych termicznie, włącznie z odsłoniętą warstwąnośną 15, co pokazano na fig. 1E, a następnie warstwę 88 usuwa się wybiórczo techniką trawienia, w wyniku czego powstaje układ 90 złożony z M x N ruchomych struktur zwierciadlanych 95, z których każda ma powierzchnię górną i cztery powierzchnie boczne, co pokazano na fig. 1F. Każda z pierwszych elektrod cienkowarstwowych 50 pełni w ruchomych zwierciadłach cienkowarstwowych 11 rolę zwierciadła, a także anody.

Po tym etapie pokrywa się całą powierzchnię górną i cztery powierzchnie boczne każdej z ruchomych struktur zwierciadlanych 95 cienką warstwą ochronną (nie pokazaną).

178 550

Następnie usuwa się techniką trawienia cienką warstwę ochronną 40 z warstwy nośnej 15. Na końcu usuwa się cienką warstwę ochronną, w wyniku czego powstaje układ 10 złożony z M x N cienkowarstwowych ruchomych zwierciadeł 11, co pokazano na fig. 1G.

Opisany powyżej sposób wytwarzania układu 10 złożonego z M x N cienkowarstwowych ruchomych zwierciadeł 11 ma pewne wady. W procesie formowania cienkowarstwowych członów 85 z materiału odkształcającego się pod wpływem pola elektrycznego potrzebna jest wysoka temperatura, co wiąże się z koniecznością starannego doboru odpowiedniego materiału na cienką warstwę ochronną 40, zdolnego do wytrzymania wysokiej temperatury potrzebnej do jego wytworzenia. Ponadto w procesie wytwarzania całego układu 10 stosuje się wysokie temperatury, więc również materiały stosowane na elektrody w cienkowarstwowych ruchomych zwierciadłach 11 i układzie przewodów w aktywnej matrycy 20 muszą być odporne na wysokie temperatury, a takie materiały są zazwyczaj drogie, co z kolei zwiększa koszty wytwarzania układu 10.

Ponadto, wysoka temperatura, potrzebna w procesie formowania cienkowarstwowych członów 85, odkształcających się pod wpływem pola elektrycznego, może szkodliwie wpływać na spójność strukturalną każdego z ruchomych zwierciadeł 11, co z kolei może wpływać na parametry techniczne całego układu 10.

Na figurach 2 i 3A do 3H przedstawiono, odpowiednio, układ 100 złożony z M x N ruchomych zwierciadeł cienkowarstwowych 101, w przekroju poprzecznym, w rzucie perspektywicznym, gdzie M i N są liczbami całkowitymi, przeznaczony do optycznego układu rzutującego oraz schematycznie przekroje poprzeczne obrazujące przykłady jego wykonania sposobami według wynalazku. Należy zauważyć, że podobne części występujące na fig. 2 i 3 A do 3H oznaczono za pomocą podobnych numerów identyfikacyjnych.

Na fig. 2 przedstawiono w rzucie perspektywicznym przekrój poprzeczny układu 100 według wynalazku złożonego z M x N ruchomych zwierciadeł cienkowarstwowych 101 zawierający aktywną matrycę 120 oraz układ M xN struktur uruchamiających 111, gdzie każda z tych struktur 111 ma budowę bimorficzną.

Aktywna matryca 120 ma powierzchnię górną i zawiera podłoże 122 z układem M xN końcówek łączących 124, układem przewodów (nie pokazanym) oraz układem M xN tranzystorów (nie pokazanym), przy czym każda z końcówek łączących 124 jest połączona elektrycznie z każdym z tranzystorów;.

W każdej ze struktur uruchamiających 111, mających końce bliższe i dalsze, znajduje się druga elektroda cienkowarstwowa 165 pełniąca rolę drugiej anody, dolny człon 185, odkształcający się pod wpływem pola elektrycznego, mający powierzchnię górną i dolną, pośrednia elektroda cienkowarstwowa 135, pełniąca rolę elektrody sygnałowej, górny człon 175, odkształcający się pod wpływem pola elektrycznego, mający powierzchnię górną i dolną oraz pierwsza elektroda cienkowarstwowa 155, pełniąca rolę zwierciadła, a także pierwszej anody, gdzie bliższy koniec każdej ze struktur uruchamiających 111 jest przymocowany do górnej powierzchni aktywnej matrycy 120, a pierwsze i drugie elektrody cienkowarstwowe 175, 185 są przedzielone pośrednią elektrodą cienkowarstwową 135. Pierwsza elektroda cienkowarstwowa 155 znajduje się na górnej powierzchni górnego członu 175, odkształcającego się pod wpływem pola elektrycznego. Druga elektroda cienkowarstwowa 165 znajduje się na dolnej powierzchni dolnego członu 185, odkształcającego się pod wpływem pola elektrycznego. Pośrednia elektroda cienkowarstwowa 135 jest połączona elektrycznie z każdym z tranzystorów za pośrednictwem każdej z końcówek łączących 124. Górny i dolny człon 175, 185, odkształcający się pod wpływem pola elektrycznego, w każdym z ruchomych zwierciadeł cienkowarstwowych 101 są wykonane z materiału asymetrycznego krystalograficznie, np. z tlenku cynkowego (ZnO), cechującego się tym, że: nie wykazuje histerezy; oraz można go formować w zakresie temperatur od 200°C do 300°C. Dzięki zastosowaniu tego materiału do wyrobu górnego i dolnego członu 175, 185, odkształcających się pod wpływem pola elektrycznego, możliwe jest z kolei zastosowanie do wyrobu pierwszej, drugiej i pośredniej elektrody cienkowarstwowej 155, 165,135 tań178 550 szych materiałów elektrodowych topiących się w niższych temperaturach, na przykład takich jak glin (Al) łub srebro (Ag), co znacznie zmniejsza całkowite koszty wytwarzania układu 100.

Kierunek polaryzacji górnego członu 175, odkształcającego się pod wpływem pola elektrycznego, jest taki sam jak dolnego członu 185, odkształcającego się pod wpływem pola elektrycznego. Po przyłożeniu pola elektrycznego pomiędzy znajdujące się w każdym ruchomym zwierciadle cienkowarstwowym 101 górne i dolne człony 175, 185, odkształcające się pod wpływem pola elektrycznego, kierunek polaryzacji w jednym z członów odkształcających się pod wpływem pola elektrycznego jest zbieżny z polem elektrycznym, natomiast kierunek polaryzacji w drugim z członów odkształcających się pod wpływem pola elektrycznego jest przeciwny do kierunku polaryzacji pola elektrycznego. W takim przypadku, ten człon odkształcający się pod wpływem pola elektrycznego, którego kierunek polaryzacji jest zgodny z polem elektrycznym, rozszerza się ku górze i kurczy w poziomie, natomiast ten człon odkształcający się pod wpływem pola elektrycznego, którego kierunek polaryzacji jest przeciwny do pola elektrycznego, kurczy się w pionie i rozszerza w poziomie, co intensyfikuje układ bimorficzny.

Na figurach 3 A do 3J przedstawiono schematycznie przekroje poprzeczne przykładów·' wykonania układu zwierciadeł cienkowarstwowych ruchomych ilustrujące kolejne etapy wytwarzania układu 100 złożonego z Μ x N ruchomych zwierciadeł cienkowarstwowych 101, według wynalazku.

Proces wytwarzania układu 100 rozpoczyna się od sporządzenia aktywnej matrycy 120 z powierzchnią górną i podłożem 122 z układem M xN końcówek łączących 124, układem przewodów (nie pokazanych) oraz układem M xN tranzystorów (nie pokazanych), gdzie podłoże 122 jest wykonane z materiału izolującego, np. ze szkła.

Następnie na górnej powierzchni aktywnej matrycy 120 wytwarza się cienką warstwę ochronną 140 z tlenku, np. z ZnO, albo polimeru, np. poliamidu, o grubości 1 - 2 mikrometrów. Jeżeli cienka warstwa ochronna 140 jest wykonana z tlenku, to stosuje się napylanie katodowe lub naparowywanie próżniowe. Natomiast, jeżeli cienka warstwa ochronna 140 jest wykonana z polimeru, to stosuje się metodę powlekania wirowego. Jak już wspomniano wcześniej, dzięki zastosowaniu ZnO na górne i dolne człony 175,185, odkształcające się pod wpływem pola elektrycznego, wyeliminowano stosowane dotychczas procesy obróbki w wysokiej temperaturze, co umożliwia znacznie łatwiejszy dobór odpowiedniego materiału na cienką warstwę ochronną 140.

W kolejnym etapie usuwa się techniką fotolitografii, jak pokazano na fig. 3A, części cienkiej warstwy ochronnej 140 znajdującej się na górnej powierzchni każdej z końcówek łączących 124 w aktywnej matrycy 120.

W następnym etapie, na górną powierzchnię aktywnej matrycy 120, zawierającej cienką warstwę ochronną 140, nanosi się techniką napylania katodowego lub naparowywania próżniowego drugą cienką warstwę elektrodową 160, wykonaną z drugiego materiału przewodzącego elektrycznie, np. z Al, o grubości 0,,-2 mikrometrów.

Następnie usuwa się, techniką fotolitografii lub nacinania laserowego, jak pokazano na fig. 3B, części drugiej cienkiej warstwy elektrodowej 160, utworzonej na górnej powierzchni każdej z końcówek łączących 124 w aktywnej matrycy 120.

Jak pokazano na fig. 3C, na górnej powierzchni aktywnej matrycy 120, zawierającej drugą cienką warstwę elektrodową 160, formuje się, techniką naparowywania próżniowego lub napylania katodowego, dolną warstwę 180, odkształcającą się pod wpływem pola elektrycznego, wykonaną z ZnO.

W następnym etapie, jak pokazano na fig. 3D, wytwarza się techniką trawienia układ otworów 190 z powierzchniami wewnętrznymi, biegnących od górnej powierzchni dolnej warstwy 180, odkształcającej się pod wpływem pola elektrycznego, przechodzących przez aktywną matrycę 120, do górnej powierzchni każdej z końcówek łączących 124.

Jak pokazano na fig. 3E, na górnej powierzchni dolnej warstwy 180, odkształcającej się pod wpływem pola elektrycznego, włącznie z wewnętrznymi powierzchniami otworów 190, wytwarza się techniką napylania katodowego lub naparowywania próżniowego pośrednią warstwę elektrodową 130 wykonaną z pierwszego materiału przewodzącego prąd elektryczny.

178 550

W kolejnym etapie, na górnej powierzchni pośredniej warstwy elektrodowej 130, z równoczesnym wypełnianiem otworów 190, wytwarza się techniką naparowywania próżniowego lub napylania katodowego górną warstwę 170, odkształcającą się pod wpływem pola elektrycznego, wykonanąz tego samego materiału co dolna warstwa 180, odkształcająca się pod wpływem pola elektrycznego, mającą grubość 0,1-2 mikrometry, co widać na fig. 3F.

Jak pokazano na fig. 3G, na górnej powierzchni górnej warstwy 170, odkształcającej się pod wpływem pola elektrycznego, wytwarza się techniką napylania katodowego lub naparowywania próżniowego pierwszą cienką warstwę elektrodową 150 wykonaną z materiału przewodzącego prąd elektryczny i odbijającego światło, np. z Al lub Ag, o grubości 0,1 - 2 mikrometry, w wyniku czego powstaje wielowarstwowa struktura 200 zawierająca pierwszą cienką warstwę elektrodową 150, górną warstwę 170, odkształcającą się pod wpływem pola elektrycznego, pośrednią warstwę elektrodową 130, dolną warstwę 180, odkształcającą się pod wpływem pola elektrycznego, oraz drugą cienką warstwę elektrodową 160.

Następnie, jak pokazano na fig. 3H, w wielowarstwowej strukturze 200 wytwarza się układ M x N półobrobionych struktur uruchamiających 250 zawierających pierwszą elektrodę cienkowarstwową 155, górny człon 175, odkształcający się pod wpływem pola elektrycznego, pośrednią elektrodę cienkowarstwową 135, dolny człon 185, odkształcający się pod wpływem pola elektrycznego, oraz drugą elektrodę cienkowarstwową 165, odsłaniając techniką fotolitografii lub nacinania laserowego cienką warstwę ochronną 140.

W następnym etapie, jak pokazano na fig. 3 J, usuwa się techniką trawienia cienką warstwę ochronną 140, w wyniku czego powstaje układ 100 złożony z Μ x N ruchomych zwierciadeł cienkowarstwowych 101, co pokazano na fig. 3J.

W odróżnieniu od znanego dotychczas sposobu wytwarzania układu 10 złożonego z Μ x N ruchomych zwierciadeł cienkowarstwowych 11, w którym do wymuszenia przejścia fazowego materiału, odkształcającego się pod wpływem pola elektrycznego, który to materiał wchodzi w skład cienkiej warstwy 80, odkształcającej się pod wpływem pola elektrycznego, konieczna jest obróbka w wysokich temperaturach, w sposobie według wynalazku, ze względu na to, że zarówno górne jak i dolne człony 175,185, odkształcające się pod wpływem pola elektrycznego, każdej ze struktur uruchamiających 111 są wykonane z ZnO, można zrezygnować z obróbki w wysokiej temperaturze, co znacznie rozszerza asortyment materiałów, zjakich można wykonać cienką warstwę ochronną 140.

Ponadto, dzięki zastosowaniu ZnO na górny i dolny człon 175,185, odkształcający się pod wpływem pola elektrycznego, możliwe jest wykonanie pierwszej, drugiej oraz pośredniej elektrody cienkowarstwowej 155, 165, 135 w ruchomych zwierciadłach cienkowarstwowych 101 oraz układu przewodów w aktywnej matrycy 120 z materiałów o niższej temperaturze topnienia, a tym samym tańszych, co zmniejsza całkowite koszty wytwarzania układu 100.

Ponadto układ 100 wytwarza się bez stosowania procesów wysokotemperaturowych, więc umożliwia to lepsze zachowanie jego spójności strukturalnej, a tym samym jego parametrów technicznych.

Wynalazek opisano tylko na pewnych przykładach wykonania, ale istnieje możliwość dokonywania w nim modyfikacji i zmian bez wychodzenia poza jego zakres określony w załączonych zastrzeżeniach patentowych.

178 550

FIG. 1A (STAN TECHNIKI) ó

40 / /

>2		'....., \\^x
(WW V	i \i \ i L\ \

20'

2422

FIG. 1B (STAN TECHNIKI) ”5*^ -r Ζ-Ύ i r- K ‘'i Γ\ — ¹t ή° 30 ^JP 2° 7 \ \ i ł \ ) 1

’^ZV15	' /1 ///?/// /\s	ν / z
				' W^x \iLW
//	2/	y////	Λ

t z

22 24

178 550

FIG. 1C

FIG. 1D

178 550

FIG. 1E

FIG. 1F (STAN TECHNIKI)

95 .Λ-_k ,-Λ-,

178 550

FIG. 1G (STAN TECHNIKI) 1 0

22

178 550

FIG. 2

101

175

178 550

FIG. 3A

FIG. 3B

(

122

120

178 550

FIG.3C

120

FIG. 3D

178 550

120

FIG. 3F

120

124

122

178 550

FIG.3G

170

130

200

40 1 60 ί ι

-150

120

124

122

FIG. 3Η

250

140 Ί 65 155¹⁷\⁵135 185 ¹ ?⁵

120

124

122

178 550

FIG. 3I

1QQ

101

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 70 egz.

Cena 4,00 zł.

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Układ M x N zwierciadeł cienkowarstwowych ruchomych, zawierający aktywną matrycę i układ struktur uruchamiających, przy czym aktywna matryca posiada podłoże z układem końcówek łączących, zaś każda z układu struktur uruchamiających posiada koniec bliższy i dalszy, znamienny tym, że każda ze struktur uruchamiających (111) zawiera drugą elektrodę cienkowarstwową (165) stanowiącą drugą anodę, dolny człon (185) mający powierzchnię górną i dolną, pośrednią elektrodę cienkowarstwową (135) stanowiącą elektrodę sygnałową, górny człon (175) mający powierzchnię górnąi dolną oraz pierwszą elektrodę cienkowarstwową (155) stanowiącą zarówno zwierciadło jak i pierwszą anodę, gdzie górny i dolny człon (175,185) są przedzielone pośredniąelektrodącienkowarstwową(135), przy czym pierwsza elektroda cienkowarstwowa (155) znajduje się na górnej powierzchni górnego członu (175), zaś druga elektroda cienkowarstwowa (165) znajduje się na dolnej powierzchni dolnego członu (185), natomiast pośrednia elektroda cienkowarstwowa (135) jest połączona elektrycznie z każdym z tranzystorów (124), abliższy koniec każdej ze struktur uruchamiających (111) jest przymocowany do górnej powierzchni aktywnej matrycy (120).
2. Układ według zastrz. 1, znamienny tym, że pierwsza elektroda cienkowarstwowa (155) jest połączona elektrycznie z drugą elektrodą cienkowarstwową (165).
3. Sposób wytwarzania układu M x N zwierciadeł cienkowarstwowych ruchomych, w którym każde z ruchomych zwierciadeł cienkowarstwowych ma strukturę bimorficzną, znamienny tym, że na górnej powierzchni aktywnej matrycy (120) z podłożem (122) i układem końcówek łączących (124) osadza się cienką warstwę ochronną (140), a po usunięciu części cienkiej warstwy ochronnej (140), uformowanej na górnej powierzchni każdej z końcówek łączących (124) aktywnej matrycy (120) formuje się na górnej powierzchni aktywnej matrycy (120) zawierającej cienką warstwę ochronną (140) drugą warstwę elektrody cienkowarstwowej (160) z drugiego materiału przewodzącego prąd elektryczny, a po usunięciu części drugiej warstwy elektrody cienkowarstwowej (160) uformowanej na górnej powierzchni każdej z końcówek łączących (124) w aktywnej matrycy (120) osadza się na górnej powierzchni aktywnej matrycy (120) oraz na drugiej warstwie elektrody cienkowarstwowej (160) dolną warstwę (180) odkształcającą się pod wpływem pola elektrycznego, po czym wytwarza się w układzie M x N otworów (190), mających powierzchnie wewnętrzne i biegnące od górnej powierzchni dolnej warstwy (180), odkształcającej się pod wpływem pola elektrycznego do górnej powierzchni każdej z końcówek łączących (124) i następnie na górnej powierzchni dolnej warstwy (180) oraz na wewnętrznych powierzchniach każdego z otworów (190) formuje się pośrednią warstwę elektrodową (130) z pierwszego materiału przewodzącego prąd elektryczny, po czym na górnej powierzchni pośredniej warstwy elektrodowej (130) osadza się górną warstwę (170), odkształcającą się pod wpływem pola elektrycznego jednocześnie wypełniając otwory (190), i następnie na górnej powierzchni górnej warstwy (170) formuje się pierwszą cienką warstwę elektrodową (150) z materiału przewodzącego prąd elektryczny i materiału odbijającego światło, po czym formuje się strukturę wielowarstwową (111) w układ M x N półobrobionych struktur uruchamiających (250), gdzie każda z tych struktur uruchamiających ma pierwszą elektrodę cienkowarstwową (155), górny człon (175), odkształcający się pod wpływem pola elektrycznego, pośrednią elektrodę cienkowarstwową (135), dolny człon (185), odkształcający się pod wpływem pola elektrycznego, oraz drugą elektrodę cienkowarstwową (165), a następnie usuwa się cienką warstwę ochronną tworząc układ M x N ruchomych zwierciadeł cienkowarstwowych (100).

178 550
4. Sposób według zastrz. 3, znamienny tym, że górną i dolną warstwę (170,180), odkształcającą się pod wpływem pola elektrycznego, wytwarza się z materiału asymetrycznego krystalograficznie.
5. Sposób według zastrz. 4, znamienny tym, że jako materiał asymetryczny krystalograficznie stosuje się ZnO.
6. Sposób według zastrz. 3, znamienny tym, że układa się od 0,1 do 2 mikrometrów górnej i dolnej warstwy (170,180) odkształcającej się pod wpływem pola elektrycznego.
7. Sposób według zastrz. 3, znamienny tym, że górną i dolną warstwę (170, 180), odkształcającą się pod wpływem pola elektrycznego, wytwarza się techniką naparowywania próżniowego lub napylania katodowego.
8. Sposób według zastrz. 3, znamienny tym, że cienką warstwę ochronną (140) wytwarza się z tlenku lub polimeru.
9. Sposób według zastrz. 3, znamienny tym, że cienkąwarstwę ochronną(140) wytwarza się techniką napylani a katodowego lub naparowywania próżniowego, jeżeli warstwa ta jest wykonana z tlenku, oraz technika powlekania wirowego, jeżeli warstwa ta jest wykonana z polimeru.
10. Sposób według zastrz. 3, znamienny tym, że pierwszą cienką warstwę, drugą cienką warstwę oraz pośrednią warstwę elektrodową wytwarza się techniką napylania katodowego lub naparowywania próżniowego.
11. Sposób według zastrz. 3, znamienny tym, że wytwarza się drugą cienką warstwę elektrodową, pośredniąwarstwę elektrodową oraz pierwszącienką warstwę elektrodo wąo grubości od 0,1 do 2 mikrometrów.