[发明专利]光学可调滤光器及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及光学可调滤光器(optical tunable filter)和制造所述光学可调滤光器的方法。

背景技术

关于根据本发明的光学可调滤光器的专利，会提到以下文件。

<通过表面显微机械加工制成的滤光器>

在传统光学可调滤光器中，仅仅通过牺牲层(sacrifice layer)的厚度来控制可变间隙的厚度。根据这样的方法，可变间隙厚度发生变化取决于形成牺牲层的条件，从而产生在薄膜和驱动电极之间不能产生均匀的库仑力、从而不能获得稳定驱动的问题。此外，由于传统光学可调滤光器具有可动部分从衬底表面突出的结构，因此光学可调滤光器的厚度很大(例如，参见日本专利公开No.2002-174721)。

<使用SOI晶片的滤光器>

另一方面，US专利No.6341039公开了一种具有利用SOI(绝缘体硅)晶片的SiO₂层作为牺牲层而形成的可变间隙的滤光器。利用这样的SOI晶片的SiO₂层作为牺牲层，有可能以高精度形成可变间隙。然而，在该滤光器中，在驱动电极和可动部分之间不设置绝缘结构，从而产生当在可动部分和驱动电极之间产生大的静电吸引力时二者粘在一起的问题(例如，参见US专利No.6341039)。

<两种类型滤光器的共同问题>

在两种类型的滤光器中，牺牲层最终被释放以形成可变间隙。因此，在滤光器中有必要设置释放孔，以供给用于释放到牺牲层的液体。这样产生库仑力作用的区域减小、从而驱动电压增加的问题。此外，如果可变间隙较小，则在牺牲层被释放时发生由于水的表面张力而使薄膜和驱动电极衬底粘在一起的现象(即产生被称作“粘连”的现象)。在这种情况下，需要这样一种滤光器，其可在不释放牺牲层的情况下被制造。

发明内容

因此，本发明的一个目的是提供一种具有简单结构和较小尺寸的光学可调滤光器，其可通过简化的制造过程被制造而不使用释放孔，并能获得可动部分的稳定驱动，以及提供一种用于制造这种光学可调滤光器的方法。

为了实现上述目的，本发明涉及一种光学可调滤光器，包括：具有光传输特性的第一衬底，所述第一衬底包括可动部分，所述可动部分具有第一表面和与第一表面相对的第二表面；具有光传输特性的第二衬底，所述第二衬底设置为面对第一衬底，第二衬底具有面对可动部分的所述第一表面的第一表面以及与第二衬底的第一表面相对的第二表面，其中第二衬底的第一表面形成有第一凹部和第二凹部，第一凹部的底部与可动部分的第一表面之间设有第一间隙，第二凹部被形成为比第一凹部深并且同心地形成在第一凹部中，在第二凹部的底部与可动部分的第一表面之间设有第二间隙；第一反射膜，所述第一反射膜设置在可动部分的第一表面上；第二反射膜，所述第二反射膜设置在第二凹部的底部上；干涉部分，所述干涉部分通过改变第二间隙的距离引起第一反射膜和第二反射膜之间的入射光的干涉；以及驱动部分，用于通过改变第一间隙的距离而相对于第二衬底移动可动部分，从而改变第二间隙的距离.

根据具有上述结构的本发明，可提供一种具有简单结构和较小尺寸的光学可调滤光器。此外，这种光学可调滤光器可容易地制造而不使用释放孔，并能实现可动部分的稳定驱动。

此外，由于利用同一衬底提供用于移动可动部分的第一间隙和用于干涉光的第二间隙，因此可提供具有简单结构和较小尺寸的光学可调滤光器，并且，所述光学可调滤光器可通过简化的制造过程来制造。

此外，优选的是，驱动部分被构造用来利用库仑力移动可动部分。这使得能够稳定地驱动可动部分。

此外，还优选的是，第二衬底具有驱动电极，所述驱动电极被设置在第一凹部的底部上。这样使得有可能更稳定地驱动可动部分。

并且，优选的是，第一凹部和第二凹部通过蚀刻方法形成。这样能够以高精度形成第一和第二间隙。

并且，优选的是，第一衬底由硅制成。这使得有可能简化结构和简化制造过程。

并且，优选的是，所述可动部分在平面视图中具有大体圆形的形状。这使得有可能有效地驱动可动部分。

并且，优选的是，第二衬底由玻璃制成。这使得有可能以高精度形成衬底，从而能够提供一种光学可调滤光器，通过它光可被有效地传输。

在这种情况下，优选的是，所述玻璃包含碱金属。这使得能够更容易地制造光学可调滤光器，并以高粘性牢固地结合第一和第二衬底。

优选第一反射膜和第二反射膜中的每一个由多层膜形成。这使得能够容易地改变膜厚度，从而能够简化反射膜的制造过程。