[发明专利]薄膜致动反射镜阵列及其制造方法

说明书

本发明涉及一种光学投影系统，且更具体地，涉及一种用于该系统中的M×N薄膜致动反射镜阵列及其制造方法，其中各薄膜致动反射镜具有一双压电晶片结构。

在本技术领域内可获得的各种视频显示系统中，已知光学投影系统能够提供大尺度的高质量显示。在这种光学投影系统中，来自一光源灯的光被均匀地照射到一个例如M×N的可驱动反射镜阵列上，其中各反射镜都分别与各致动器相连接。这些致动器可以用诸如压电材料或电致伸缩材料的电致位移材料制成，这些材料响应于施加于其上的电场而发生形变。

来自各反射镜的光束入射到例如一光学挡板的孔上。通过在各致动器上施加一电信号，各反射镜相对于入射光束的位置将发生改变，由此使从各反射镜反射的光束的光路发生偏转。当各反射光束的光路改变时，从各反射镜反射的通过该孔的光量会发生变化，从而调制了光束的强度。通过该孔的经调制的光束经过一个诸如投影透镜那样的适当的光学装置，被传送到一个投影屏幕上，从而在其上显示出图象。

在图1A至1G中，示出了制造M×N薄膜致动反射镜11的阵列10的过程中所涉及的制造步骤，其中M和N均为整数，这些制造步骤已公开于标题为“薄膜致动反射镜阵列(THIN FILM ACTUATED MIRRORARRAY)，美国专利申请序列号为08／430，628的共有未决的美国专利申请中。

该阵列10的制造过程起始于准备一具有一顶表面的有源矩阵20，该有源矩阵20包括一基底22、一M×N晶体管阵列(未示出)、一导线图形(未示出)及一M×N连接端子24的阵列。

在下一步骤中，在有源矩阵20的顶表面上形成一薄膜待除层40，如果该薄膜待除层40由金属制成，则它用溅射法或蒸镀法形成，如果该薄膜待除层40由磷硅玻璃(PSG)制成，则它用化学汽相淀积法(CVD)或旋转镀膜法形成；如果该薄膜待除层由多晶硅制成，则它用CVD法形成。

然后，形成一包含由该薄膜待除层40所包围的M×N支持元件30的阵列的支持层15，其中该支持层15是这样形成：通过使用照相蚀刻法在薄膜待除层40上形成一M×N空槽阵列(未示出)，使各空槽分别包围各连接端子24；并通过使溅射法或CVD法在包围着各连接端子24的各空槽内形成支持元件30，如图1A中所示。这些支持元件30由绝缘材料制成。

在下一步骤中，通过使用Sol-Gel法、溅射法或CVD法在支持层15的顶上形成由与支持元件30相同的绝缘材料制成的弹性层70。

接着，在各支持元件30中用下述方法形成一由金属制成的导管35：首先通过使用蚀刻法形成一M×N空洞阵列(未示出)，各空洞从弹性层70的顶部延伸到各连接端子24的顶部；然后用金属填充这些空洞，从而形成导管35，如图1B中所示。

在下一步骤中，通过使用溅射法，在包含着导管35的弹性层70的顶上形成的由导电材料制成的第二薄膜层60。该第二薄膜层60通过形成在支持元件30中的导管35与这些晶体管电连接。

然后，通过使用溅射法、CVD法或Sol-Gel法，在第二薄膜层60的项上形成由例如钛酸铅锆(PZT)的压电材料制成的薄膜电致位移层80，如图1C中所示。

在下一步骤中，通过使用照相蚀刻法或激光修剪法，将薄膜电致位移层80、第二薄膜层60和弹性层70构型成一M×N薄膜电致位移元件85的阵列，一M×N第二薄膜电极65的阵列和一M×N弹性元件75的阵列，直至支持层15暴露出来，如图1D所示。各第二薄膜电极65通过形成在各支持元件30中的各导管35与各晶体管电连接，并在薄膜致动反射镜11中起到信号电极的作用。

接着，对各薄膜电致位移元件85进行高温热处理，例如对于PZT，为650℃左右，以使之发生相变，从而形成一M×N热处理过的结构的阵列(未示出)。由于各热处理过的薄膜电致位移元件85非常地薄，当它由压电材料制成时由于在薄膜致动反射镜11的工作过程中它可由所施加的电信号极化，所以不必对它进行极化。