[发明专利]用在光学投影系统中的薄膜致动反射镜阵列

说明书

本发明的技术领域

本发明涉及光学投影系统，较具体地说，涉及用于这种系统的一种M×N薄膜致动反射镜阵列及其制造方法。

技术背景

在本技术领域内可获得的各种视像显示系统中，已知光学投影系统能够以大尺寸给出高质量的显示。在这种光学投影系统中，来自光源的光均匀地照射在一个例如M×N的致动反射镜阵列上，其中各个反射镜都与相应的各个致动器相耦合。致动器可以用压电材料或电致伸缩材料之类的电致位移材料做成，这种材料能对施加于其上的电场作出响应而发生形变。

从各个反射镜反射的光束入射到例如一个光阑的小孔上。通过给各个致动器加上电信号，各反射镜和入射光束之间的相对位置将发生改变，由此使各反射镜的反射光束的光路发生偏转。当各个反射光束的光路改变时，从各反射镜反射出的光束的能通过小孔的光量便发生变化，从而调制了光束的强度。借助一个适当的光学装置，例如一个投影透镜，通过小孔的受调制光束被传送到一个投影屏幕上，由此在屏幕上显示出图象。

在图1A至图中1G中，分别示出了有关制备M×N薄膜致动反射镜100阵列101的制造步骤，其中M和N为整数，这已在下列悬而未决的属于本申请人的美国专利申请中公开：美国专利申请序列号088/30,628，标题为“薄膜致动反射镜阵列”。

制造阵列100的过程从制备有源矩阵10开始，该矩阵有一个基底12、一个M×N晶体管阵列(未示出)以及一个M×N接线端14阵列。

下一步骤是，在有源矩阵10的顶面上形成一个薄膜待除层24，如果此薄膜待除层24由金属制成则用溅射法或蒸镀法形成，如果此薄膜待除层24由磷-硅玻璃(PSG)制成则用化学气相淀积法(CVD)或旋转镀膜法形成，如果此薄膜待除层24由多晶硅制成则用化学气相淀积法(CVD)形成。

其后，形成一个支持层20，它含有一个由薄膜待除层24围绕的M×N支持单元22阵列，其中支持层20是这样形成的：通过光刻法在薄膜待除层24上形成一个M×N空槽阵列(未示出)，各个空槽位于各个接线端14的周围；以及在每个空槽内用溅射法或化学气相淀积法(CVD)形成一个支持单元22，如图1A所示。此支持单元22由绝缘材料制成。

再下一个步骤是，通过用溶胶一凝胶法、溅射法或化学气相淀积法(CVD)在支持层20顶面形成一个用与支持单元22相同的绝缘材料制成的弹性层30。

接着，在各个支持单元22中，用下述方法形成由金属制成的导体26：首先用蚀刻法形成一个M×N空洞阵列(未示出)，各个空洞从弹性层30顶部延伸到接线端14的顶部，然后在空洞中充填金属由此形成导体26，如图1B所示。

下一个步骤是，通过溅射法在含有导体26的弹性层30的顶部形成一个由导电材料制成的第二薄膜层40。第二薄膜层40通过在支持单元22中形成的导体26电连接到晶体管。

然后，通过用溅射法、化学气相淀积法(CVD)或溶胶-凝胶法，如图1C所示，在第二薄膜层40的顶部形成一个由象PZT(锆钛酸铅)那样的压电材料制成的薄膜电致位移层50。

再下一个步骤是，用光刻法或激光裁剪法使薄膜电致位移层50、第二薄膜层40和弹性层30构型成M×N薄膜电致位移单元55阵列、M×N第二薄膜电极45阵列和M×N弹性单元35阵列，直至支持层20中的薄膜待除层24暴露出来，如图1D所示。各个第二薄膜电极45通过在各个支持单元22中形成的导体26电连接到相应的晶体管上，并作为各个薄膜致动反射镜101的信号电极。

接着，以高温对各个薄膜电致位移单元55进行热处理，例如，对于PZT(锆钛酸铅)大约为650℃，以使薄膜电致位移层55发生相变，由此形成M×N热处理结构阵列(未示出)。由于每个薄膜电致位移单元55都非常薄，所以在它是由压电材料制成的情况下，它不需要被极化：这是由于在薄膜致动反射镜101的工作过程中，它可以通过施加电信号而被极化。

在完成上述步骤后，通过下述方法，在M×N热处理结构阵列中的薄膜电致位移单元55的顶部，形成一个由既导电又反光的材料制成的第一薄膜电极65：首先用溅射法形成一个由既导电又反光的材料制成的层60，完全覆盖住M×N热处理结构阵列的顶部，包括暴露的支持层20，如图1E所示，然后，用蚀刻法选择性地去除层60，形成M×N致动反射镜结构111阵列110，其中每个致动反射镜结构111包含一个顶面和四个侧面，如图1F所示。各个第一薄膜电极65作为各个薄膜致动反射镜101中的反射镜和偏置电极。