JPH09505157A - 光投射システムで用いるｍ×ｎ個の薄膜アクチュエーテッドミラーアレイ及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、光投射システムに用いられるＭ×Ｎ個の薄膜アクチュエーテッドミラーアレイに関するものであって、能動マトリックス（５２）と、各々が少なくとも、電気的に変形可能な物質から成る薄膜層（６７）と、この薄膜層（６７）の上下面にそれぞれ設けられる一対の電極（７０）及び（７１）とを含み、第１駆動部分６２ａ及び第２駆動部分６２ｂを有するＭ×Ｎ個の薄膜駆動構造体（５４）のアレイ（５３）と、各薄膜駆動構造体（５４）を支持すると共に、この薄膜駆動構造体（５４）と能動マトリック（５２）とを電気的に接続するＭ×Ｎ個の支持部材（５６）のアレイ（５５）と、第１部分（７８）、第２部分（７９）及びそれらの間の中央部分（８０）に分けられ、光ビームを反射するミラー（７５）を有し、各駆動構造体（５４）における第１駆動部分６２ａ及び第２駆動部分６２ｂの両方が電気信号に応じて変形する時、対応するミラー層（５８）の中央部分（８０）は平面状に維持されながら傾いてその全体が光ビームが反射して全体的な光効率が増大するように、各ミラー層（５８）の第１部分（７８）は各駆動構造体（５４）の第１駆動部分の上側に、第２部分（８０）は各駆動構造体（５４）の第２駆動部分の上側にそれぞれ固定されるＭ×Ｎ個のミラー層（５８）のアレイ（５７）とを含む。

Description

【発明の詳細な説明】 光投射システムで用いるＭ×Ｎ個の薄膜アクチュエーテッド ミラーアレイ及びその製造方法発明の分野 本発明は、光投射システムに関し、特に、このシステムで用いるＭ×Ｎ個の薄 膜アクチュエーテッドミラーアレイ及びその製造方法に関する。従来の技術 従来の多様な映像表示システムの中で、光投射システムは大画面で高画質の映 像を表示できるものとして知られている。このような光投射システムにおいては 、ランプから発する光は、例えば、Ｍ×Ｎ個のアクチュエーテッドミラーよりな るアレイ（以下、「Ｍ×Ｎ個の薄膜アクチュエーテッドミラーアレイ」と称する ）上に一様に照射される。ここで、各ミラーは各アクチュエータに結合されてい る。このアクチュエータは印加される電界に応じて、構造的に変形する圧電性材 料または電歪性材料のような電気的に変形可能な物質でできている。 各ミラーから反射された光ビーム（以下、「反射光ビーム」と称する）は、例 えば、光バッフルの開口に入射する。電気信号を各アクチュエータに供給するこ とによって、入射光ビームに対する各ミラーの相対的な位置が変更され、各ミラ ーからの反射光ビームの光路が偏向される。各反射光ビームの光路が偏向される 場合、各ミラーから反射され開口を通過する光の量が変化することによって、光 の強さが調節できる。開口を通じて光量が調節された光ビームは、投射レンズの ような適切な光学デバイスを通じて投射スクリーン上に投影され、スクリーン上 に画像が表示される。 図１には、光投射システムで用いるＭ×Ｎ個の電気的に変形可能なアクチュエ ーテッドミラーアレイ１０の断面図が示されている。このアレイ１０は、本特許 出願と出願人を同じくする係属中の米国特許出願第−−号明細書に、「ＥＬＥＣ ＴＲＯＤＩＳＰＬＡＣＩＶＥ ＡＣＴＵＡＴＥＤ ＭＩＲＲＯＲ ＡＲＲＡＹ」 との名称で開示されており、基板１２及びＭ×Ｎ個のトランジスタのアレイを有 する能動マトリックス１１と、一対の駆動部材１４及び１５、一対のバイアス電 極１６及び１７、共通信号電極１８を有するＭ×Ｎ個の電気的に変形可能なアク チュエータ３０より成るアレイ１３と、この電気的に変形可能なアクチュエータ ３０にそれぞれ嵌められたＭ×Ｎ個のヒンジ３１のアレイ１９と、能動マトリッ クス１１と各共通信号電極１８とを電気的に接続するためのＭ×Ｎ個の接続端子 ２２のアレイ２０と、Ｍ×Ｎ個のヒンジ３１の上部に設けられたＭ×Ｎ個のミラ ー２３のアレイ２１とから構成されている。 上記のＭ×Ｎ個の電気的に変形可能なアクチュエーテッドミラーアレイにおい ては幾つかの問題点がある。第一は、駆動部材を構成する電気的に変形可能な物 質の大きさが大きくて、アレイにおけるアクチュエーテッドミラーの駆動性能を 低下せしめる。更に、各アクチュエーテッドミラーが互いに物理的、且つ電気的 に分離されていないから、各ミラーの駆動はそれに隣接するミラーの駆動に影響 することになる。 また、本願に適用される上記引用例においては、３０〜５０μｍの厚さを有す るセラミックウェーハを採用するＭ×Ｎ個の電気的に変形可能なアクチュエーテ ッドミラーアレイの製造方法も開示されている。 しかしながら、上記のＭ×Ｎ個の電気的に変形可能なアクチュエーテッドミラ ーアレイの製造方法においては改良点が幾つかある。第一に、３０〜５０μｍの 厚さのセラミックウェーハを得ることが大変困難であり、第二は、その厚さを３ ０〜５０μｍに薄くしたとしても、その特性が劣化してしまい製造プロセスを行 うに困難さがある。 更に、製造の時間が相当にかかり、制御が難しく、且つ面倒なプロセスによっ て所要の再現性、信頼性及び生産性が低下し、構造の小型化が大変困難であると いう不都合がある。発明の概要 従って、本発明の目的は、電気的に変形可能な薄膜セラミックウェーハを用い ずに、Ｍ×Ｎ個の薄膜アクチュエーテッドミラーアレイを製造する方法を提供す ることにある。 本発明の他の目的は、より高い再現性、信頼性及び生産性を与え得るＭ×Ｎ個 の薄膜アクチュエーテッドミラーアレイを製造する新規な方法を提供することに ある。 本発明のさらに他の目的は、より良好な駆動特性を維持し得る新規な構造を有 するＭ×Ｎ個のアクチュエーテッドミラーアレイを提供することにある。 本発明のさらに他の目的は、より一層改善された光効率を有するＭ×Ｎ個のア クチュエーテッドミラーアレイを提供することにある。 上記の目的を達成するために、本発明の一実施例によれば、光投射システムに 用いられるＭ×Ｎ個の薄膜アクチュエーテッドミラーアレイ（Ｍ及びＮは正の整 数）であって、基板、Ｍ×Ｎ個のトランジスタのアレイ、及びＭ×Ｎ個の接続端 子のアレイを有する能動マトリックスと、各々が同一の構造を有し、上側面及び 下側面、近位の部分及び遠位の部分を有し、各々が少なくとも、上側面及び下側 面を有し電気的に変形可能な物質から成る薄膜層と、各々が前記薄膜層の上側面 に位置する第１電極と、前記薄膜層の下側面に位置する第２電極とを含み、電気 信号が前記第１電極と前記第２電極との間に設けられた前記薄膜層の両端に印加 される場合、前記薄膜層と共に変形する第１駆動部分及び第２駆動部分を有する Ｍ×Ｎ個の薄膜駆動構造体のアレイと、上側面及び下側面を有し、前記薄膜駆動 構造体の各々を支持すると共に、前記各薄膜駆動構造体と前記能動マトリックと を電気的に接続するＭ×Ｎ個の支持部材のアレイと、第１部分、第２部分及びそ れらの間の中央部分を含み、光ビームを反射するためのミラー及び支持層を有し 、前記各駆動構造体における前記第１駆動部分及び前記第２駆動部分の両方が前 記電気信号に応じて変形する際、対応する前記ミラー層の前記中央部分が平面性 を維持しながら傾き、前記中央部分全体が光ビームが反射することによって、全 体的な光効率が増大するように、前記各ミラー層の前記第１部分は前記各駆動構 造体の前記第１駆動部分の上側に、前記第２部分は前記各駆動構造体の前記第２ 駆動部分の上側にそれぞれ固定されるＭ×Ｎ個のミラー層のアレイとを含むこと を特徴とするＭ×Ｎ個の薄膜アクチュエーテッドミラーアレイが提供される。本 発明の他の実施例によれば、光投射システムに用いられるＭ×Ｎ個の薄膜アクチ ュエーテッドミラーアレイの製造方法であって、上側面及び下側面を有し、基板 、Ｍ×Ｎ個のトランジスタのアレイ、及びＭ×Ｎ個の接続端子のアレイを備え る能動マトリックスを準備する第１工程と、前記能動マトリックスの上側面に、 前記Ｍ×Ｎ個の薄膜アクチュエーテッドミラーアレイのＭ×Ｎ個の支持部材のア レイに対応するＭ×Ｎ個のペデスタルのアレイと第１犠牲エリアとを有する第１ 支持層を形成する第２工程と、前記第１支持層の前記第１犠牲エリアを除去する 第３工程と、第１薄膜電極層を前記第１支持層の上側に形成する第４工程と、変 形可能な薄膜層を前記第１薄膜電極層の上側に形成する第５工程と、第２薄膜電 極層を前記変形可能な薄膜層の上側に形成する第６工程と、前記第１薄膜電極層 、前記変形可能な薄膜層及び前記第２薄膜電極層を、第１駆動部分及び第２駆動 部分を有するＭ×Ｎ個の駆動構造体のアレイ及び前記駆動構造体を取り囲む空エ リアにパターニングする第７工程と、前記各駆動構造体を取り囲む前記空エリア に第２犠牲層を形成する第８工程と、前記第２犠牲層を除去する第９工程と、前 記第２犠牲層をＭ×Ｎ個の犠牲部材のアレイにパターニングする第１０工程と、 第２支持層を、前記Ｍ×Ｎ個の駆動構造体のアレイ及び以前の工程にてパターニ ングされた前記第２犠牲層の上側に形成する第１１工程と、前記第２支持層の上 側に光反射層を形成する第１２工程と、前記光反射層及び前記第２支持層をＭ× Ｎ個のミラー層のアレイにパターニングする第１３工程と、前記第１犠牲エリア 及び前記Ｍ×Ｎ個の犠牲部材のアレイを取り除いて、前記Ｍ×Ｎ個の薄膜アクチ ュエーテッドミラーアレイを形成する第１４工程とを含むことを特徴とするＭ× Ｎ個の薄膜アクチュエーテッドミラーアレイの製造方法が提供される。図面の簡単な説明 図１は、従来のＭ×Ｎ個の電気的に変形可能なアクチュエーテッドミラーアレ イの断面図である。 図２は、本発明の第１実施例によるＭ×Ｎ個の薄膜アクチュエーテッドミラー アレイの断面図であま。 図３は、図２に示す薄膜アクチュエーテッドミラーの詳細な断面図である。 図４は、図２に示す本発明の第１実施例の薄膜アクチュエーテッドミラーの上 面図である。 図５は、図２に示す本発明の第１実施例の薄膜アクチュエーテッドミラーの詳 細な斜視図である。 図６は、本発明の第１実施例の他の可能なミラー層の構成を示す斜視図である 。 図７は、駆動の際の第１実施例に基づく薄膜アクチュエーテッドミラーアレイ の断面図である。 図８は、バイモフ構造を有する本発明の第２実施例の薄膜アクチュエーテッド ミラーの断面図である。 図９は、本発明の第３実施例に基づく薄膜アクチュエーテッドミラーの断面図 である。 図１０は、本発明の第３実施例に基づく薄膜アクチュエーテッドミラーアレイ の詳細な断面図である。 図１１は、本発明の第３実施例に基づく薄膜アクチュエーテッドミラーアレイ の斜視図である。 図１２はＡ〜Ｊは、本発明の第１実施例の薄膜アクチュエーテッドミラーアレ イの製造方法を説明するための線図的な断面図である。発明の実施の形態 以下、本発明の好適な実施例について、図面を参照しながら詳細に説明する。 図２〜図１２には、本発明の好ましい実施例に基づいて、光投射システムに用 いるＭ×Ｎ個の薄膜アクチュエーテッドミラーアレイの製造方法を説明するため の線図的な断面図が示されている。上記Ｍ及びＮは正の整数である。図中で、同 一部材には同一符号を付して示すことに注目されたい。 図２は、本発明の第１実施例によるＭ×Ｎ個の薄膜アクチュエーテッドミラー ５１より成るアレイ５０の断面図で、このアレイ５０は能動マトリックス５２と 、Ｍ×Ｎ個の薄膜駆動構造体５４のアレイ５３と、Ｍ×Ｎ個の支持部材５６のア レイ５５と、Ｍ×Ｎ個のミラー層５８のアレイ５７とから構成されている。 図３には、図２に示す薄膜アクチュエーテッドミラーアレイ５０の詳細な断面 図が示されている。能動マトリックス５２は基板５９、Ｍ×Ｎ個のトランジスタ のアレイ（図示せず）、及びＭ×Ｎ個の接続端子６１のアレイ６０を有する。各 薄膜駆動構造体５４は、同一の構造を有する第１駆動部分６２（ａ）、第２駆動 部分６２（ｂ）を備える。各駆動部分（例えば、第１駆動部分６２（ａ））は上 側面６３及び下側面６４と、近位の部分６５及び遠位の部分６６を有する。更に この駆動構造体５４は少なくとも、上側面６８及び下側面６９を有し、圧電性材 料や電歪性材料または磁気電歪性材料のような電気的に変形可能な物質でできて いる変形可能な薄膜層６７と、例えば、銅（Ａｕ）あるいは銀（Ａｇ）のような 金属から成る第１電極層７０及び第２電極層７１とを含む。この第１電極層７０ は変形可能な薄膜層６７の上側面６８に、第２電極層７１は薄膜層６７の下側面 ７１に各々設けられている。この変形可能な薄膜層６７が例えば、ＰＺＴ（ｌｅ ａｄ ｚｉｒｃｏｎｉｕｍ ｔｉｔａｎａｔｅ）のような圧電性材料から成る場 合には極性化されなければならない。 Ｍ×Ｎ個の支持部材５６の各々は上側面７２及び下側面７３を有し、各薄膜駆 動構造体５４における第１及び第２駆動部分６２（ａ）、６２（ｂ）を支持する と共に、各薄膜駆動構造体５４での両駆動部分６２（ａ）及び６２（ｂ）の第２ 電極層７１と能動マトリックス５２の対応する接続端子６１とを電気的に接続す るのに用いられる。この接続端子６１上には例えば、金属のような導電性の物質 から成るコンジット９９が設けられている。本発明のＭ×Ｎ個の薄膜アクチュエ ーテッドミラー５１のアレイ５０において、各薄膜駆動構造体５４における第１ 及び第２駆動部分６２（ａ）、６２（ｂ）は、その下側面６４の一方の端（即ち 、近位の部分６５）が各支持部材５６の上側面７３と接する型の片持構造で支持 され、各支持部材５６の下側面７４は能動マトリックス５２の上部に連結されて いる。 更に、図４に示すように、各ミラー層６０には光ビームを反射するためのミラ ー７５と、上側面７７を有する支持層７６とが設けられており、第１部分７８、 第２部分７９及びそれらの間に位置する中央部分８０を有する。第１部分７８は 各駆動構造体５４の第１駆動部分６２（ａ）の上側に、第２部分７９は各駆動構 造体５４の第２駆動部分６２（ｂ）の上側にそれぞれ位置する。 電界が、各駆動構造体５４の第１駆動部分６２（ａ）及び第２駆動部分６２（ ｂ）における第１電極７０と第２電極７１との間に設けられた変形可能な薄膜層 ６７の両端に印加される場合、変形可能な薄膜層６７が変形することによって、 対応するミラー層５８の第１部分７８及び第２部分７９も変形することになる。 この場合、第１部分７８及び第２部分７９とは異なり、対応するミラー層５８の 中央部分８０は変形せず平面性を維持し、光効率を増加させることになる。図５ は、第１実施例に基づく薄膜アクチュエーテッドミラー５１の斜示図で、図６は Ｍ×Ｎ個の薄膜アクチュエーテッドミラー５１のアレイ５０において可能なミラ ー層の形状を表す斜視図である。 支持層５８は、光反射性の物質（例えば、アルミニウム（Ａｌ））でも作られ ることによって、その上側面７７は各アクチュエーテッドミラー５１のミラー７ ７としても働くことになる。 本発明のアクチュエーテッドミラー５１のアレイ５０は、各薄膜駆動構造体５ ４における変形可能な薄膜層６７の上側面６８及び下側面６９を第１電極層７０ 及び第２電極層７１でそれぞれ完全に覆うことにより、または変形可能な薄膜層 ６７の上側面６８又は下側面６９の一方を第１電極層７０及び第２電極層７１で それぞれ部分的に覆うことによって、その機能を良好に行うことができる。 本発明の第１実施例において、図３及び図７には、Ｍ×Ｎ個の駆動構造体５４ のアレイ５３を含み、圧電性セラミック（例えば、ＰＺＴ）から成るアクチュエ ーテッドミラー５１のアレイ５０が示されている。電界は、各駆動構造体５４に おける第１駆動部分６２ａ及び第２駆動部分６２ｂの第１電極層７０と第２電極 層７１との間に設けられた変形可能な薄膜層６７の両端に印加される。この電界 を供給することによって、圧電性材料の分極に対する電界の極性によって、圧電 性材料は収縮し又は膨脹される。即ち、電界の極性が圧電性材料の分極に対応す る場合はこの圧電性材料は収縮することになり、分極と反対向きである場合は圧 電性材料は膨脹することになる。 図７に示すように、圧電性材料の極性は印加された電界の分極に対応すること によって、圧電性材料を収縮させる。この場合、駆動構造体５４の第１駆動部分 ６２ａ及び第２駆動部分６２ｂは下向きに曲がることによって、ミラー層５８の 第１部分７８及び第２部分７９は所定の角度をなして下向きに曲がることになる 。しかしながら、ミラー層５８の中央部分８０は平坦に維持され、その全長が有 効長になる。これに対して、ミラー層５８が駆動構造体５４に直接に固定される 場合、支持部材５６に固定されたミラー層５８の部分は電界に応じて変形せず、 そのままに固定された状態に維持されてしまう。その結果、ミラー層６５８の有 効長は支持部材５６に固定された駆動構造体５４の部分の長さより小さくなる。 図３に示すような実施例において、第１部分７８、第２部分７９及び第１及び第 ２駆動部分６２ａ及び６２ｂを設けることは、ミラー層５８のアレイ５７におい て光効率及び充填度（ｆｉｌｌ ｆａｃｔｏｒ）を増大させることができる。図 ３及び図７を参照すると、図７に示すようなアクチュエーテッドミラー５１での ミラー層５８に入射する光は、図３に示すような駆動されないアクチュエーテッ ドミラー５１から反射された光よりより大きい角度で偏向される。 また、反対極性の電界が変形可能な薄膜電歪層６７の両端に加えられる場合、 圧電性材料は膨脹することになる。この例で、駆動構造体５４は下向きに湾曲す る（図示せず）。上向きに湾曲したアクチュエーテッドミラー５１のミラー層５ ８に入射する光は、図３に示すような駆動されないアクチュエーテッドミラー５ １から反射された光より小さい角度で偏向される。 図８には、本発明の第２実施例に基づくＭ×Ｎ個の薄膜アクチュエーテッドミ ラー１０１のアレイ１００の断面図が示されている。ここで第２実施例は、各駆 動構造体５４の第１駆動部分６２ａ及び第２駆動部分６２ｂが第１電極７０と、 第２電極７１と、中間金属層８７と、上側面９０及び下側面９１を有し電気的に 変形可能な上部薄膜層（以下、「上部変形可能層」と称する）８９と、上側面９ ３及び下側面９４を有し電気的に変形可能な下部薄膜層（以下、「下部変形可能 層」と称する）９２とを備えるバイモルフ構造から成ることを除いては、上記の 第１実施例と同一である。各駆動構造体５４の第１及び第２の駆動部分６２ａ及 び６２ｂにおいて、上部変形可能層８９と下部変形可能層９２は中間金属層８７ 、上部変形可能層８９の上側面９０に位置する第１電極７０及び下部変形可能層 ９２の下側面９４に位置する第２電極７１により分離されている。 第１実施例と同様に、各駆動構造体５４における各変形可能層８９及び９２は 、圧電性材料や電歪性セラミック、または磁気電歪性セラミックで作られる。こ れらの変形可能層８９、９２が圧電性材料例えば、圧電性材料または電歪性セラ ミックでできている場合、両層８９及び９２は、上部変形可能層８９の圧電性材 料の分極方向が下部変形可能層９２の圧電性材料の分極方向と反対になるように 極性化されなければならない。 本発明の第２実施例において、図８に示すアクチュエーテッドミラー１０１の アレイ１００における両変形可能層８９及び９０が例えば、ＰＺＴのような圧電 性材料からなっているものとする。電界が駆動構造体５４、上部変形可能層８９ 及び下部変形可能層９２の各々に印加される場合、駆動構造体５４は圧電性材料 の極性及び電界の極性に応じて、上向きにまたは下向きに湾曲することになる。 例えば、電極に極性により上部変形可能層８９が収縮し下部変形可能層９２が膨 脹すると、駆動構造体５４の第１駆動部分６２ａ及び第２駆動部分６２ｂは上向 きに湾曲することになる。この状態にて、駆動構造体５４から反射された光は、 駆動されない駆動構造体５４から反射された光より小さい角度で偏向される。し かしながら、圧電性材料の極性及び電界の極性により上部変形可能層８９を膨脹 させ下部変形可能層９２を収縮させると、駆動構造体５４は下向きに湾曲するこ とになる。この状態にて、駆動構造体５４から反射された光ビームは、駆動され ない駆動構造体５４から反射された光ビームよりより大きい角度で偏向される。 図９には、本発明の第３実施例に基づくＭ×Ｎ個の薄膜アクチュエーテッドミ ラー２０１のアレイ２００の断面図が示されている。この第３実施例は、駆動構 造体５４の第１駆動部分６２ａ及び第２駆動部分６２ｂからミラー層５８の支持 層７６が除かれていることを除いては第１実施例と同一である。その代わりに、 図１０に示すように、変形可能な薄膜層６７の下側面６９に弾性層２０２が設け られている。通常、この弾性層がアクチュエーテッドミラーに設けられている場 合、変形可能な薄膜層及び弾性層は一般的に高導電性の物質（例えば、白金（ｐ ｔ））から成る層により分離されることによって、それらの間の接着を良好にす る。 しかしながら、弾性層を形成する材料の熱膨脹係数と変形可能な層の熱膨張係 数とが互いに大幅に異なり、また弾性層と導電性の金属層との間の界面または変 形可能な層と導電性の金属層との間の界面が弱い場合、導電性の金属層が剥離す る現象が生じることによって、アクチュエーテッドミラーの全体的な光効率を低 下させてしまう。このような問題を解決するために、弾性層及び変形可能な層を 同一の構造例えば、ペロブスカイト構造を有する物質から構成する。これらの弾 性層及び変形可能な層が互いに同一の構造で形成されているため、それらの間の 接着を一層好適にすることによって、導電性の金属層を形成する必要がなく、更 にそられの間の歪みエネルギーをより一層容易に制御することができる。このよ うな物質を組合わせたものの中の一つに、変形可能な層としてのＰＺＴと弾性層 としてのＰｂＴｉＯ₃がある。この場合、弾性層を構成する材料は高い誘電定数 εと低い圧電定数ｄとによって特徴付けられる。 また、第１電極がアルミニウムのような光反射性の物質から成っている場合、 ミラー層５８は不要である。この場合、第１電極はミラー層５８としても機能す る。 図１２Ａ〜図１２Ｊには、本発明の第１実施例に基づくアクチュエーテッドミ ラーアレイの製造方法が示されている。このＭ×Ｎ個の薄膜アクチュエーテッド ミラー５１のアレイ５０の製造は、図１２（Ａ）に示すように、上側面１０２及 び下側面１０３を有し、基板５９と、Ｍ×Ｎ個のトランジスタのアレイ（図示せ ず）と、Ｍ×Ｎ個の接続端子１０５のアレイ１０４とから成る能動マトリックス ５２の準備から始まる。 その後、第１支持層１０６が能動マトリックス５２の上側面１０２に形成され る。この第１支持層１０６はＭ×Ｎ個の支持部材５６のアレイ５５に対応するＭ ×Ｎ個のペデスタル１０８のアレイ１０７と、第１犠牲エリア１０９とを有する 。ここで、第１支持層１０６は図１２Ｂに示すように、第１犠牲層（図示せず） を能動マトリックス５２の上側面１０２全体に形成する工程と、Ｍ×Ｎ個の接続 端子６１の各周りに位置するＭ×Ｎ個の空スロットのアレイ（図示せず）を形成 することによって、第１犠牲エリア１０９が形成される工程と、該各空スロット にペデスタル１０８を満たす工程とから構成される。この第１犠牲層はスパッタ リング法を用いて、空スロットのアレイはエッチング法を用いて、ペデスタルは スパッタリング法または化学気相堆積法（ＣＶＤ）、エッチング法を順次的に用 いてそれぞれ形成される。その後、第１支持層１０６の第１犠牲エリア１０９は 、エッチング法あるいは化学液を用いて除去される。 図１２Ｃに示すように、例えば、タングステン（Ｗ）のような導電性の物質か ら成り、各接続端子６２と各第２電極７１とを電気的に接続するためのコンジッ ト１１８が各ペデスタル９９に形成される。このコンジット９９は最初、エッチ ング法を用いて対応する接続端子６１の上部まで延在する孔を生成し、その後、 該孔に導電性の物質を満たすことによって作られる。 次に、図１２Ｄに示すように、第１薄膜電極層１１１が例えば、銅（Ａｕ）の ような導電性の物質から成る第１支持層１０６上に形成される。その後、例えば 、ＰＺＴのような電気的に変形可能な物質でできる変形可能層１１２と、第２薄 膜電極層１１３とが、第１薄膜電極層１１１上に各々形成される。 その後、、第１薄膜電極層１１１、変形可能層１１２及び第２薄膜電極層１１ ３はＭ×Ｎ個の駆動構造体５４のアレイ５３及び各駆動構造体５４を取り囲む空 エリア（図示せず）にパターニングされる。ここで、図１２Ｅに示すように、各 駆動構造体５４は第１駆動部分６２ａ及び第２駆動部分６２ｂを有する。 次に、図１２Ｆに示すように、第２犠牲層１１４が各駆動構造体５４を取り囲 む空エリアの上側に形成される。その後、この第２犠牲層１１４は除去される。 しかるのち、図１２Ｇに示すように、第２犠牲層１１４はＭ×Ｎ個の犠牲部材 １１６のアレイ１１５にパターニングされる。図１２Ｈに示すように、ミラー層 ５８を構成する第２支持層１１７及び光反射層１１９は、Ｍ×Ｎ個の駆動構造体 ５４のアレイ５３及び既にパターニングされた犠牲部材１１６の両方の上側に形 成される。 その後、図１２１に示すように、光反射層１１９及び第２支持層１１７はＭ× Ｎ個のミラー層５８のアレイ５７にパターニングされる。 導電性で、電気的に変形可能で、且つ光反射性の物質から成る薄膜層は、公知 の薄膜技法（例えば、スパッタリング法、ゾルーゲル法、蒸着法、エッチング法 及びマイクロマシニング法）を用いて形成されパターニングされる。 その後、図１２Ｊに示すように、第１犠牲層エリア１０９及びＭ×Ｎ個の犠牲 部材１１６のアレイ１１５は化学液を加えて除去されるか溶解することによって 、上記のアクチュエーテッドミラー５１のアレイ５０が形成される。 第２実施例に基づく製造方法は、変形可能な薄膜層及び中間金属層を形成する 付加的な工程を要することを除いては、第１実施例のものと同一である。 第３実施例の場合は、各駆動構造体５４の第１及び第２駆動部分６２ａ及び６ ２ｂの各々が支持層７６から外れて変形可能な薄膜層６７の下側面の弾性層２０ ２に設けられているので、若干の製造順序を変形しただけで第１実施例の方法と ほぼ同一である。更に、第２電極層が例えば、アルミニウムのような光反射性の 物質から成る場合、光反射層１１９を形成する工程は略することができる。 上記において、本発明の好適な実施例について説明したが、本発明の特許請求 の範囲を逸脱することなく、種々の変更を加え得ることは勿論である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (31)優先権主張番号 １９９３／３１７１６ (32)優先日 1993年12月30日 (33)優先権主張国 韓国（ＫＲ） (81)指定国 ＡＵ，ＢＲ，ＣＡ，ＣＮ，ＣＺ， ＨＵ，ＪＰ，ＰＬ，ＲＵ，ＶＮ 【要約の続き】 （５４）の第１駆動部分の上側に、第２部分（８０）は 各駆動構造体（５４）の第２駆動部分の上側にそれぞれ 固定されるＭ×Ｎ個のミラー層（５８）のアレイ（５ ７）とを含む。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．光投射システムに用いられるＭ×Ｎ個の薄膜アクチュエーテッドミラーアレ イ（Ｍ及びＮは正の整数）であって、 基板、Ｍ×Ｎ個のトランジスタのアレイ、及びＭ×Ｎ個の接続端子のアレイ を有する能動マトリックスと、 各々が同一の構造を有し、上側面及び下側面、近位の部分及び遠位の部分を 有し、各々が少なくとも、上側面及び下側面を有し電気的に変形可能な物質から 成る薄膜層と、各々が前記薄膜層の上側面に位置する第１電極と、前記薄膜層の 下側面に位置する第２電極とを含み、電気信号が前記第１電極と前記第２電極と の間に設けられた前記薄膜層の両端に印加される場合、前記薄膜層と共に変形す る第１駆動部分及び第２駆動部分を有するＭ×Ｎ個の薄膜駆動構造体のアレイと 、 上側面及び下側面を有し、前記薄膜駆動構造体の各々を支持すると共に、前 記各薄膜駆動構造体と前記能動マトリックとを電気的に接続するＭ×Ｎ個の支持 部材のアレイと、 第１部分、第２部分及びこれらの間の中央部分を含み、光ビームを反射する ためのミラー及び支持層を有し、前記各駆動構造体における前記第１駆動部分及 び前記第２駆動部分の両方が前記電気信号に応じて変形する際、対応する前記ミ ラー層の前記中央部分は平面性を維持しながら傾き、前記中央部分全体が光ビー ムを反射して全体的な光効率が増大するように、前記各ミラー層の前記第１部分 は前記各駆動構造体の前記第１駆動部分の上側に、前記第２部分は前記各駆動構 造体の前記第２駆動部分の上側にそれぞれ固定されるＭ×Ｎ個のミラー層のアレ イとを含むことを特徴とするＭ×Ｎ個の薄膜アクチュエーテッドミラーアレイ。 ２．前記各薄膜駆動構造体の前記第１駆動部分及び前記第２駆動部分が、前記各 支持部材の上側面に、前記第１駆動部分及び前記第２駆動部分の下側面における 前記近位の部分に片持構造で支持されていることを特徴とする請求項１に記載の Ｍ×Ｎ個の薄膜アクチュエーテッドミラーアレイ。 ３．前記各支持部材の下側面が、前記能動マトリックスの上側に位置することを 特徴とする請求項１に記載のＭ×Ｎ個の薄膜アクチュエーテッドミラーアレイ。 ４．前記各薄膜駆動構造体の前記第１駆動部分及び前記第２駆動部分の両方が、 バイモフ構造体から成り、第１電極、第２電極、中間金属層、上側面及び下側面 を有し電気的に変形可能な上部薄膜層、及び上側面及び下側面を有し電気的に変 形可能な下部薄膜層を備え、前記変形可能な上部薄膜層と前記変形可能な下部薄 膜層とが前記中間金属層により分離され、前記第１電極が前記変形可能な上部薄 膜層の上側面に位置し、前記第２電極が前記変形可能な下部薄膜層の下側面に位 置することを特徴とする請求項１に記載のＭ×Ｎ個の薄膜アクチュエーテッドミ ラーアレイ。 ５．前記薄膜層が、圧電性セラミックまたは圧電性ポリマーから成ることを特徴 とする請求項１に記載のＭ×Ｎ個の薄膜アクチュエーテッドミラーアレイ。 ６．前記薄膜層が、極性化されていることを特徴とする請求項５に記載のＭ×Ｎ 個の薄膜アクチュエーテッドミラーアレイ。 ７．前記薄膜層が、電歪性材料から成ることを特徴とする請求項１に記載のＭ× Ｎ個の薄膜アクチュエーテッドミラーアレイ。 ８．前記薄膜層が、磁気電歪性材料から成ることを特徴とする請求項１に記載の Ｍ×Ｎ個の薄膜アクチュエーテッドミラーアレイ。 ９．前記変形可能な上部薄膜層及び前記変形可能な下部薄膜層の両方が、圧電性 材料から成ることを特徴とする請求項４に記載のＭ×Ｎ個の薄膜アクチュエーテ ッドミラーアレイ。 １０．前記変形可能な上部薄膜層の前記圧電性材料が、前記変形可能な下部薄膜 層の前記圧電性材料と反対向きに極性化されることを特徴とする請求項９に記載 のＭ×Ｎ個の薄膜アクチュエーテッドミラーアレイ。 １１．前記支持部材の各々が、前記各駆動構造体の前記第１駆動部分及び前記第 ２駆動部分における前記第２電極と前記能動マトリックス上の対応する接続端子 とを電気的に接続するコンジットを有することを特徴とする請求項１に記載のＭ ×Ｎ個の薄膜アクチュエーテッドミラーアレイ。 １２．前記第１電極が前記薄膜層の上側面を、前記第２電極が前記薄膜層の下側 面をそれぞれ完全に覆うことを特徴とする請求項１に記載のＭ×Ｎ個の薄膜アク チュエーテッドミラーアレイ。 １３．前記第１電極または前記第２電極が、前記薄膜層の上側面または下側面を それぞれ部分的に覆うことを特徴とする請求項１に記載のＭ×Ｎ個の薄膜アクチ ュエーテッドミラーアレイ。 １４．前記支持層が、光反射性の物質から成り、前記薄膜アクチュエーテッドミ ラーにおいてミラーとしても働くことを特徴とする請求項１に記載のＭ×Ｎ個の 薄膜アクチュエーテッドミラーアレイ。 １５．請求項１乃至請求項１４のうちのいずれか一つに記載の構造になった前記 Ｍ×Ｎ個の薄膜アクチュエーテッドミラーアレイを含むことを特徴とする光投射 システム。 １６．光投射システムに用いられるＭ×Ｎ個の薄膜アクチュエーテッドミラーア レイであって、 基板、Ｍ×Ｎ個のトランジスタのアレイ、及びＭ×Ｎ個の接続端子のアレイ を有する能動マトリックスと、 各々が同一の構造を有し、上側面及び下側面、近位の部分及び遠位の部分を 有し、各々が少なくとも、上側面及び下側面を有し電気的に変形可能な物質から 成る薄膜層と、下側面を有し前記薄膜層の下側面に位置する弾性層と、各々が前 記薄膜層の前記上側面に位置する第１電極と、前記弾性層の前記下側面に位置す る第２電極とが設けられ、電気信号が前記第１電極と前記第２電極との間に設け られた前記薄膜層の両端に印加される場合、前記薄膜層と共に変形される第１駆 動部分及び第２駆動部分を有するＭ×Ｎ個の薄膜駆動構造体のアレイと、 上側面及び下側面を有し、前記薄膜駆動構造体の各々を支持すると共に、前 記各薄膜駆動構造体と前記能動マトリックとを電気的に接続するＭ×Ｎ個の支持 部材のアレイと、 第１部分、第２部分及びそれらの間の中央部分を含み、光ビームを反射する ためのミラー層のアレイであって、前記各駆動構造体における前記第１駆動部分 及び前記第２駆動部分の両方が前記電気信号に応じて変形する際、対応する 前記ミラー層の前記中央部分が平面性を維持しながら傾き、前記中央部分全体が 入射する光ビームを反射して全体的な光効率が増大されるように、前記各ミラー 層の前記第１部分は前記各駆動構造体の前記第１駆動部分の上側に、前記第２部 分は前記各駆動構造体の前記第２駆動部分の上側にそれぞれ固定されるＭ×Ｎ個 のミラー層のアレイとを含むことを特徴とするＭ×Ｎ個の薄膜アクチュエーテッ ドミラーアレイ。 １７．前記薄膜層及び前記弾性層が、構造的に同一の材料から成ることを特徴と する請求項１６に記載のＭ×Ｎ個の薄膜アクチュエーテッドミラーアレイ。 １８．前記薄膜層が、ペロブスカイトから成ることを特徴とする請求項１６に記 載のＭ×Ｎ個の薄膜アクチュエーテッドミラーアレイ。 １９．前記弾性層が、ペロブスカイトから成り、高い誘電定数εと低い圧電定数 ｄとによって特徴付けられることを特徴とする請求項１７に記載のＭ×Ｎ個の薄 膜アクチュエーテッドミラーアレイ。 ２０．前記第１電極が、光反射性の物質から成ることによって、前記各薄膜アク チュエーテッドミラーでミラーの機能をすることを特徴とする請求項１６に記載 のＭ×Ｎ個の薄膜アクチュエーテッドミラーアレイ。 ２１．請求項１６乃至請求項２０のうちのいずれか一項に記載の構造を有するＭ ×Ｎ個の薄膜アクチュエーテッドミラーアレイを含むことを特徴とする光投射シ ステム。 ２２．光投射システムに用いられるＭ×Ｎ個の薄膜アクチュエーテッドミラーア レイの製造方法であって、 上側面及び下側面を有し、基板、Ｍ×Ｎ個のトランジスタのアレイ、及びＭ ×Ｎ個の接続端子のアレイを備える能動マトリックスを準備する第１工程と、 前記能動マトリックスの上側面に、前記Ｍ×Ｎ個の薄膜アクチュエーテッド ミラーアレイのＭ×Ｎ個の支持部材のアレイに対応するＭ×Ｎ個のペデスタルの アレイと第１犠牲エリアとを有する第１支持層を形成する第２工程と、 前記第１支持層の前記第１犠牲エリアを除去する第３工程と、 第１薄膜電極層を前記第１支持層の上側に形成する第４工程と、 変形可能な薄膜層を前記第１薄膜電極層の上側に形成する第５工程と、 第２薄膜電極層を前記変形可能な薄膜層の上側に形成する第６工程と、 前記第１薄膜電極層、前記変形可能な薄膜層及び前記第２薄膜電極層を、第 １駆動部分及び第２駆動部分を有するＭ×Ｎ個の駆動構造体のアレイ及び前記駆 動構造体を取り囲む空エリアにパターニングする第７工程と、 前記各駆動構造体を取り囲む前記空エリアに第２犠牲層を形成する第８工程 と、 前記第２犠牲層を除去する第９工程と、 前記第２犠牲層をＭ×Ｎ個の犠牲部材のアレイにパターニングする第１０工 程と、 第２支持層を、前記Ｍ×Ｎ個の駆動構造体のアレイ及び以前の工程にてパタ ーニングされた前記第２犠牲層の上側に形成する第１１工程と、 前記第２支持層の上側に光反射層を形成する第１２工程と、 前記光反射層及び前記第２支持層をＭ×Ｎ個のミラー層のアレイにパターニ ングする第１３工程と、 前記第１犠牲エリア及び前記Ｍ×Ｎ個の犠牲部材のアレイを取り除いて、前 記Ｍ×Ｎ個の薄膜アクチュエーテッドミラーアレイを形成する第１４工程とを含 むことを特徴とするＭ×Ｎ個の薄膜アクチュエーテッドミラーアレイの製造方法 。 ２３．前記第１薄膜電極及び前記第２薄膜電極の両方が、スパッタリング法を用 いて形成されることを特徴とする請求項２２に記載のＭ×Ｎ個の薄膜アクチュエ ーテッドミラーアレイの製造方法。 ２４．前記変形可能な薄膜層が、スパッタリング法を用いて形成されることを特 徴とする請求項２２に記載のＭ×Ｎ個の薄膜アクチュエーテッドミラーアレイの 製造方法。 ２５．前記変形可能な薄膜層が、化学気相堆積（ＣＶＤ）法を用いて形成される ことを特徴とする請求項２２に記載のＭ×Ｎ個の薄膜アクチュエーテッドミラー アレイの製造方法。 ２６．前記変形可能な薄膜層が、ゾルーゲル法を用いて形成されることを特徴と する請求項２２に記載のＭ×Ｎ個の薄膜アクチュエーテッドミラーアレイの製 造方法。 ２７．前記ミラー層が、スパッタリング法を用いて形成されることを特徴とする 請求項２２に記載のＭ×Ｎ個の薄膜アクチュエーテッドミラーアレイの製造方法 。 ２８．前記第１支持層が、 前記能動マトリックスの上側面に第１犠牲層を形成する工程と、前記第１犠 牲層に、前記Ｍ×Ｎ個の接続端子の各々の周りに位置するＭ×Ｎ個の第１空スロ ットのアレイを形成する工程と、 前記第１空スロットの各々にペデスタルを満たす工程とによって形成される ことを特徴とする請求項２２に記載のＭ×Ｎ個の薄膜アクチュエーテッドミラー アレイの製造方法。 ２９．前記第１犠牲層が、スパッタリング法を用いて形成されることを特徴とす る請求項２８に記載のＭ×Ｎ個の薄膜アクチュエーテッドミラーアレイの製造方 法。 ３０．前記Ｍ×Ｎ個の第１空スロットのアレイが、エッチング法を用いて形成さ れることを特徴とする請求項２８に記載のＭ×Ｎ個の薄膜アクチュエーテッドミ ラーアレイの製造方法。 ３１．前記ペデスタルが、スパッタリング法、エッチング法を順次的に用いて形 成されることを特徴とする請求項２８に記載のＭ×Ｎ個の薄膜アクチュエーテッ ドミラーアレイの製造方法。 ３２．前記ペデスタルが、化学気相堆積法、エッチング法を順次的に用いて形成 されることを特徴とする請求項２８に記載のＭ×Ｎ個の薄膜アクチュエーテッド ミラーアレイの製造方法。 ３３．前記第１犠牲層及び前記第２支持層が、スパッタリング法を用いて形成さ れることを特徴とする請求項２２に記載のＭ×Ｎ個の薄膜アクチュエーテッドミ ラーアレイの製造方法。 ３４．請求項２２から３３のうちのいずれか一項に記載の製造方法によって製造 されたＭ×Ｎ個の薄膜アクチュエーテッドミラーアレイを含むことを特徴とする 光投射システム。 ３５．光投射システムに用いられるＭ×Ｎ個の薄膜アクチュエーテッドミラーア レイの製造方法であって、 上側面及び下側面を有し、基板、Ｍ×Ｎ個のトランジスタのアレイ、及びＭ ×Ｎ個の接続端子のアレイを備える能動マトリックスを準備する第１工程と、 前記能動マトリックスの上側面に、前記Ｍ×Ｎ個の薄膜アクチュエーテッド ミラーアレイのＭ×Ｎ個の支持部材のアレイに対応するＭ×Ｎ個のペデスタルの アレイと犠牲エリアとを有する支持層を形成する第２工程と、 前記支持層の前記犠牲エリアを除去する第３工程と、 第１薄膜電極層を前記支持層に形成する第４工程と、 前記第１薄膜電極層の上側に誘電体層を形成する第５工程と、 前記誘電体層の上側に変形可能な薄膜層を形成する第６工程と、 前記変形可能な薄膜層の上側に第２薄膜電極層を形成する第７工程と、 前記第１薄膜電極層、前記誘電層、前記変形可能な薄膜層及び前記第２薄膜 電極層を、第１駆動部分及び第２駆動部分を有するＭ×Ｎ個の駆動構造体のアレ イ及び前記駆動構造体を取り囲む空エリアにパターニングする第８工程と、 前記各駆動構造体を取り囲む前記空エリアを有する前記駆動構造体の上側に 第２支持層を形成する第９工程と、 前記第２支持層の上側に光反射層を形成する第１０工程と、 前記光反射層及び前記第２支持層をＭ×Ｎ個のミラー層のアレイにパターニ ングする第１１工程と、 前記第１犠牲エリアを取り除いて、前記Ｍ×Ｎ個の薄膜アクチュエーテッド ミラーアレイを形成する第１２工程とを含むことを特徴とするＭ×Ｎ個の薄膜ア クチュエーテッドミラーアレイの製造方法。 ３６．請求項３５に記載の方法によって形成されたＭ×Ｎ個の薄膜アクチュエー テッドミラーのアレイを含むことを特徴とする光投射システム。 ３７．光投射システムに用いられるＭ×Ｎ個の薄膜アクチュエーテッドミラーア レイの製造方法であって、 上側面及び下側面を有し、基板、Ｍ×Ｎ個のトランジスタのアレイ、及びＭ ×Ｎ個の接続端子のアレイを備える能動マトリックスを準備する第１工程と、 前記能動マトリックスの前記上側面に、前記Ｍ×Ｎ個の薄膜アクチュエーテ ッドミラーアレイのＭ×Ｎ個の支持部材のアレイに対応するＭ×Ｎ個のペデスタ ルのアレイと犠牲エリアとを有する第１支持層を形成する第２工程と、 前記第１支持層の前記犠牲エリアを除去する第３工程と、 第１薄膜電極層を前記第１支持層に形成する第４工程と、 前記第１薄膜電極層の上側に弾性層を形成する第５工程と、 前記弾性層の上側に変形可能な薄膜層を形成する第６工程と、 前記変形可能な薄膜層の上側に第２薄膜電極層を形成する第７工程と、 前記第１薄膜電極層、前記弾性層、前記変形可能な薄膜層及び前記第２薄膜 電極層を、第１駆動部分及び第２駆動部分を有するＭ×Ｎ個の駆動構造体のアレ イ及び前記駆動構造体を取り囲む空エリアにパターニングする第８工程と、 前記各駆動構造体を取り囲む前記空エリアに第２犠牲層を形成する第９工程 と、 前記第２犠牲層を除去する第１０工程と、 前記第２犠牲層をＭ×Ｎ個の犠牲部材のアレイにパターニングする第１１工 程と、 前記Ｍ×Ｎ個の駆動構造体のアレイ及び以前の工程にてパターニングされた 前記第２犠牲層の上側に、光反射層を形成する第１２工程と、 前記光反射層をＭ×Ｎ個のミラー層のアレイにパターニングする第１３工程 と、 前記第１犠牲エリア及び前記Ｍ×Ｎ個の犠牲部材のアレイを取り除いて、前 記Ｍ×Ｎ個の薄膜アクチュエーテッドミラーアレイを形成する第１４工程とを含 むことを特徴とするＭ×Ｎ個の薄膜アクチュエーテッドミラーアレイの製造方法 。 ３８．請求項３６に記載の方法によって形成されたＭ×Ｎ個の薄膜アクチュエー テッドミラーのアレイを含むことを特徴とする光投射システム。