较低温度下形成的薄膜致动反射镜阵列 本发明涉及一种光学投影系统，且更具体地说，涉及一种在该系统中使用的M×N薄膜致动反射镜阵列及其制造方法，其中每一个薄膜致动反射镜均具有双层结构。
在现有技术的各种视频显示系统中，已知的光学投影系统能够提供大幅的高质量显示。在这样一个光学投影系统中，来自一灯的光线被均匀地照射在例如一M×N致动反射镜阵列上，其中各反射镜与各致动器相连接。这些致动器可由能够响应施加于其上的电场而变形的电致位移材料制成，例如压电材料或电致伸缩材料。
来自各发射镜的反射光束入射在例如一光阑的小孔上。通过对各致动器施加一电信号，各反射镜与入射光束的相对位置被改变，从而导致来自各反射镜的反射光束的光路发生偏移。当各反射光束的光路发生变化时，自各反射镜反射的通过该小孔的光量被改变，从而光束的强度被调制，通过该小孔的被调制过的光束经一适当地光学装置例如一投影透镜被传递到一投影屏幕上，从而在其上显示一图象。
在图1A至1G中，说明了制造一M×N个薄膜致动反射镜101的阵列100中所包含的制造步骤，其中M及N为整数，并且分别代表阵列100的行数和列数，该方法被公开在美国申请号为08/430,628的题为“薄膜致动反射镜阵列”的一共有未决的申请中。
制造该阵列100的过程起始于制备一具有一顶表面并包括一基底12、一M×N晶体管阵列(未示出)和一M×N连接端子14阵列的有源矩阵10。
在接着的步骤中，如果薄膜待除层28由金属制成，通过使用溅射法或蒸镀法在该有源矩阵10的顶表面上形成一薄膜待除层28，如果薄膜待除层28由磷-硅玻璃(PSG)制成，则采用化学汽相淀积法(CVD)或旋转涂覆法，或如果薄膜待除层28由多晶硅制成，则采用CVD法。
然后，形成一支持层20，该支持层20包括一由薄膜待除层28环绕的M×N个支持构件24的阵列，其中该支持层20通过以下步骤形成：使用光刻法在薄膜待除层28上建立一M×N空槽阵列(未示出)，各空槽位于连接端子14的四周；并通过使用一溅射法或CVD法在位于连接端子14四周的各空槽内形成一支持构件24，如图1A所示。这些支持构件24由绝缘材料制成。
在接着的步骤中，通过使用So1-Ge1、溅射法或CVD法在支持层20的顶上形成一由与支持构件24相同的绝缘材料制成的弹性层60。
接着，通过以下步骤在各支持构件24中形成一由金属制成的导管22：通过使用蚀刻法首先建立一M×N孔的阵列(未示出)，各孔从弹性层60的顶部延伸至连接端子14的顶部，并用金属填充这些孔中，从而形成导管22，如图1B所示。
在接着的步骤中，通过使用溅射法，在包括导管22的弹性层60的顶上形成一由导电材料制成的第二薄膜层40。该第二薄膜层40通过在支持构件24中形成的导管22被电连接至晶体管。
然后，通过使用溅射法、CVD法或So1-Ge1法，在第二薄膜层40的顶部上形成一由压电材料例如锆钛酸铅(PZT)制成的薄膜电致位移层70，如图1C所示。
在接着的步骤中，通过使用光刻法或激光修剪法，将薄膜电致位移层70，第二薄膜层40及弹性层60构型成一M×N个薄膜电致位移构件75的阵列、一M×N个第二薄膜电极45的阵列及一M×N个弹性构件65的阵列，直至支持层20被暴露出，如图1D所示。各第二薄膜电极45通过在各支持构件24中形成的导管22被电连接至晶体管并在薄膜致动反射镜101中起信号电极的作用。
接下来，将各薄膜电致位移构件75在高温下(如果是PZT，温度为摄氏650度)进行热处理以使其产生相变，从而形成一M×N热处理机构阵列(未示出)，由于各薄膜电致位移构件75非常薄，如果其由压电材料制成，则不再需要对其极化(Pole)：因为在薄膜致动反射镜101的工作期间，它能被施加的电信号所极化。
在以上步骤后，通过以下步骤在M×N热处理机构阵列中的薄膜电致位移构件75的顶上形成一由导电及反光材料制成的M×N第一薄膜电极35的阵列：首先使用溅射法形成一由导电及反光材料制成的层30，其完全覆盖M×N热处理机构阵列的顶部和暴露的支持层20，如图1E所示，然后使用蚀刻法，选择地去除层30，形成一M×N致动反射镜机构111的阵列110，其中各致动反射镜机构111均包括一个顶表面和四个侧表面，如图1F所示。各第一薄膜电极65在薄膜致动反射镜101中作为一反射镜及偏置电极。
接着以上步骤，用一薄膜保护层(未示出)完全覆盖各致动反射镜机构111中的顶表面及四个侧表面。
然后通过使用蚀刻法去除支持层20中的薄膜待除层28。最后，去除该薄膜保护层，从而形成M×N薄膜致动反射镜101的阵列100，如图1G所示。
上述用于制造M×N个薄膜致动反射镜101的阵列100的方法存在有一些缺陷。薄膜电致位移件75的形成需要一个高的温度，因此，需要对薄膜待除层28的材料进行仔细选择，以确保这种材料必须在上述的制造过程中能够承受高温。
此外，由于对阵列100的制造需要一个高温步骤，因此电极的材料必须能够承受高温，而这种电极材料通常是很昂贵的，因此导致阵列100的整个制造成本的提高。
另外，在薄膜电致位移构件75制造过程中的高温，还会对薄膜致动反射镜101的结构的一体性产生不利影响，从而影响整个阵列100的性能。
除了上述在制造过程中的缺陷，这样制造的阵列一个主要缺陷在于其整个的光学效率。当各薄膜致动反射镜101响应施加在薄膜电致位移件75周围的电场而变形时，位于其上的也作为反射镜的第一薄膜电极35变形，这种变形不能产生一个用于光束反射的平的顶表面而是一个曲的顶表面。结果是，阵列100的整个光学效率降低了。
因此，本发明的主要目的在于提供一种用于制造在光学投影系统中使用的M×N薄膜致动反射镜阵列的方法，这种方法不通过高温步骤，从而可以选择比较便宜的材料制造薄膜待除层和电极。
因此，本发明的再一个目的在于提供一种在光学投影系统中使用的M×N薄膜致动反射镜阵列，在制造这种阵列的过程中，不需要高温处理。
因此，本发明的又一个目的在于提供一种在光学投影系统中使用的、具有提高的光学效率的M×N薄膜致动反射镜阵列。
根据本发明的一个方面，提出一种在光学投影系统中使用的M×N薄膜致动反射镜阵列，其中M及N为整数，并且分别代表阵列中的行数和列数，所述阵列包括：
一有源矩阵，该有源矩阵具有一个顶表面，并包括一具有M×N连接端子阵列及一M×N晶体管阵列的基底；以及，
一M×N致动机构的阵列，其中每一个致动机构均为双层结构，各致动机构均具有一致动部分及一反光部分，在每一致动机构中的致动部分包括一第一薄膜电极的前部、一个上部电致位移件、一个中间电极、一个下部电致位移件和一个第二薄膜电极的前部；反光部分包括第一和第二薄膜电极的剩余部分；
构成所述电致位移件的材料的特性在于：晶体不对称，显示无磁滞回线，并可以在摄氏200-300度间形成；
第二薄膜电极的前部的底部与各连接端子和各晶体管相电连接，从而使第二薄膜电极在各致动机构作为一个信号电极；
下部电致位移件放置在第二薄膜电极的前部的顶部上，中间电极形成在下部电致件的上部，作为共同的偏置电极；上部电致位移件隔着中间电极位于下部电致位移件的顶部；
由导电和反光材料制成的第一薄膜电极位于上部电致位移件的顶部，同时位于反光部分的第二薄膜电极的其余部分的顶部，第一薄膜电极与第二薄膜电极相电连接起来，从而使第一薄膜电极在各致动机构中作为反射镜和信号电极。
本发明还提出一种用于制造在一光学投影系统中使用的M×N薄膜致动反射镜阵列的方法，其中M及N为整数，其中各薄膜反射镜均包括一个光反射部和一个致动部；所述方法包括的步骤为：
准备一有源矩阵，该有源矩阵具有一顶表面，并包括带有一M×N个连接端子的阵列及一M×N个晶体管的阵列的基底；
在有源矩阵210的顶表面上形成一薄膜待除层；
将形成在有源矩阵的各连接端子的顶部周围的薄膜待除层部分去除；
将一第二薄膜电极层，形成在薄膜待除层的顶部和有源矩阵顶表面上；
将一下部电致位移层，沉积在第二薄膜电极层的顶部，构成所述电致位移层的材料的特性在于，晶体不对称，显示无磁滞回线，并可以在摄氏200-300度间形成；
将中间薄膜电极层，形成在下部电致位移层的顶部；
在列的方向对所述中间电极层进行构型，从而产生M个被构型的中间电极层，其中各被构型过的中间电极层彼此不相连接，并且覆盖下部电致位移层的一部分，并且被覆盖的部分在同一列包绕着所述连接端子；
将一上部电致位移层，隔着所述被构型过的中间电极层，沉积在所述下部电致位移层的顶部，所述上部电致位移层由与下部电致位移层同样的材料构成；
在列的方向上，对上部和下部电致位移层进行构型，直到第二薄膜电极层暴露出来，从而产生一个构型机构，该构型机构包括M个构型层和一个对应数目的暴露出来的第二薄膜电极层，从而在各所述薄膜致动反射镜中限定出一个致动部分和一个光反射部分，其中在各薄膜致动反射镜中，致动部分与构型层对应，各构型层彼此之间由一个暴露出来的第二薄膜电极层所分开，并且每一个包围着一个构型后的中间电极层，而光反射层与暴露出来的各第二薄膜电极层对应；
将一由导电和反光材料构成的第一薄膜电极层，形成在构型机构的顶部上，从而产生了一个致动机构的半成品；
在行的方向，对致动机构的半成品进行构型，直到薄膜待除层暴露出来，从而构成一M×N致动反射镜半成品(未示)的阵列，其中每一个薄膜致动反射镜的半成品包括一个第一薄膜电极、一个上部电致位移件、一个中间电极、一个下部电致位移件和一个第二薄膜电极；以及
最后，将薄膜待除层去除，最终形成一M×N薄膜致动反射镜的阵列。
通过以下结合附图给出的优选实施例的描述，本发明的上述及其它目的和特征将变得显然，附图中：
图1A至1G为说明先前公开的用于制造一M×N薄膜致动反射镜阵列的方法的概略性截面视图；及
图2为根据本发明的一个实施例的M×N薄膜致动反射镜阵列的截面视图；
图3A至3G为说明用于制造如图2所示的M×N薄膜致动反射镜阵列的方法的概略性截面视图。
图4为根据本发明另外一个实施例的M×N薄膜致动反射镜阵列的截面视图；及
图5A至5D为说明用于制造如图4所示的M×N薄膜致动反射镜阵列的方法的概略性截面视图。
图2至5D给出了根据本发明的在一光学投影系统中使用的一个M×N薄膜致动反射镜201、401的阵列200、400的截面视图，以及说明根据本发明的用于制造在一光学投影系统中使用的M×N薄膜致动反射镜阵列的方法的概略性截面视图，其中M及N为整数，分别代表阵列200、400的行数和列数。应当注意，在图2至5D中出现的类似部件以类似的参考数字表示。
图2中，示出了本发明的M×N薄膜致动反射镜201的阵列200的截面视图，该阵列200包括有一源矩阵210及一M×N致动机构250的阵列，其中每一个致动机构250均为双层结构。
该有源矩阵210包括一具有M×N个连接端子214的阵列及一M×N个晶体管的阵列(未示出)的基底212，其中各连接端214均与一个晶体管电连接。
各致动机构250均具有一致动部分及一反光部分180、190。在每一致动机构250中的致动部分180包括一第二薄膜电极245的前部、一个下部电致位移件285、一个中间电极295、一个上部电致位移件275和一个第一薄膜电极235的前部，而反光部分190由叠置在一起的第一和第二薄膜电极235、245的剩余部分构成。各致动机构250的致动部分180中的第二薄膜电极245的前部的底部附接在有源矩阵的顶表面上，并且分别与各连接端子214相电连接，由此与各晶体管相电连接，从而使第二薄膜电极245在各致动机构250中作为一个信号电极。下部电致位移件285放置在第二薄膜电极245的前部的顶部上，中间电极295放置在上部和下部电致件275、285之间，在各致动机构250中作为共同的偏置电极。上部电致位移件275隔着中间电极295位于下部电致位移件285的顶部。由导电和反光材料制成的第一薄膜电极235位于上部电致位移件275的顶部，同时位于反光部分190的第二薄膜电极245的其余部分的顶部，第一薄膜电极235与第二薄膜电极245相电连接，从而使第一薄膜电极235在各致动机构中作为反射镜和信号电极。
各薄膜致动反射镜201的上部和下部电致位移件275、285由晶体不对称材料例如氧化锌(ZnO)和氮化铝(AlN)构成，这种材料的特性在于，它显示无磁滞回线，并可以在摄氏200-300度间形成，将这种材料用于上部和下部电致位移件275、285，将使利用较低熔点和较便宜电极材料例如铝(Al)和银(Ag)制造第一、第二和中间薄膜电极235、245、295成为可能，从而降低了阵列200的整个制造成本。
上部电致位移件275的极化方向与下部电致位移件285的相同，当一个电场施加在各薄膜致动反射镜201的上部和下部电致位移件275和285上时，其中一个电致位移件的极化方向与电场一致，而另一个的极化方向与电场相反。这样，与电场极化方向相同的电致位移件将在垂向扩张，在水平方向收缩，而与电场极化方向相反的电致位移件将在垂向收缩，在水平方向扩张，从而产生一个双层工作模式。另外，由于在各薄膜致动反射镜201中第一和第二薄膜电极235、245连接在一起构成反光部分190，而且当电信号施加到薄膜致动反射镜201上时，反光部分190保持为平面状态，因此它可以全部用作对光束的反射，从而提高了各薄膜致动反射镜201的光学效率。
图3A至3G说明用于制造本发明的M×N薄膜致动反射镜201的阵列200的方法的概略性截面视图。
该阵列200的制造过程开始于准备一有源矩阵210，该有源矩阵210包括一具有顶表面，并包括带有一M×N连接端子214阵列及一M×N晶体管阵列(未示出)的基底212，其中基底212由绝缘材料例如硅片(Si-wafer)构成。
在接着的步骤中，在有源矩阵210的顶上形成一薄膜待除层228，该薄膜待除层224由氧化物例如氧化锌(ZnO)或者聚合物例如聚酰亚胺构成，并且具有1～2um的厚度。如果薄膜待除层228由氧化物制成，使用一溅射法或蒸镀法形成该薄膜待除层228，如果薄膜待除层228由聚合物制成，则使用旋转涂覆法。
然后，通过光刻法，将形成在有源矩阵210的各连接端子214的顶部周围的薄膜待除层228部分去除，从而将有源矩阵210暴露出来。
然后，利用溅射法或真空蒸镀法，将由第一导电材料例如铝(Al)或银(Ag)构成的厚度为0.1-2um的第二薄膜电极层240，形成在薄膜待除层228的顶部，和暴露出来的有源矩阵210上，这样第二薄膜电极层240就和连接端子214电连接起来，如图3A所示。
然后，利用溅射法或蒸镀法，将晶体不对称的、由低温形成的材料例如氧化锌构成的、厚度为0.1-2um的下部电致位移层280，形成在第二薄膜电极层240的顶部，如图3B所示。
在随后的步骤中，利用溅射法或真空蒸镀法，将由第二导电材料例如铝(Al)或银(Ag)构成的厚度为0.1-2um的中间薄膜电极层，沉积在下部电致位移层280的顶部。第二薄膜电极层240和中间电极层可由同样的导电材料构成。
在随后的步骤中，如图3C所示，通过光刻法或者激光修剪法，在列的方向，对所述中间电极层290进行构型，从而产生M个被构型的中间电极层290，其中各被构型过的中间电极层290彼此不相连接，并且覆盖下部电致位移层280的一部分，并且被中间电极层290覆盖的部分当其向下伸展时，包围着在同一列的所述连接端子214；
在下一个步骤中，如图3D所示，利用溅射或真空蒸镀法，将一上部电致位移层270，沉积在所述被构型过的中间电极层290的顶部和所述下部电致位移层280的顶部，所述上部电致位移层270由与下部电致位移层280同样的材料构成，并具有相同的厚度；
在随后的步骤中，通过光刻法或者激光剪切法，在列的方向上，对上部和下部电致位移层270、280进行构型，直到第二薄膜电极层240暴露出来，从而产生一个构型机构150，该构型机构包括M个构型层160和一个对应数目的暴露出来的第二薄膜电极层241，其中，各构型层160彼此之间由一个暴露出来的第二薄膜电极层241所分开，并且每一个包绕着一个构型后的中间电极层290，如图3E所示。这一步骤在个薄膜致动反射镜201中产生了致动部分180和光反射部分190，其中致动部分180与构型层160对应，而光反射层190与暴露出来的第二薄膜电极层241对应。
随后，利用溅射法或真空蒸镀法，将由导电并且反光材料铝或银构成的、厚度为500-2000埃的第一薄膜电极层230，形成在构型机构150上，从而产生了一个致动机构300的半成品，如图3F所示。
经过上述步骤，利用光刻法或激光修剪法，致动机构300的半成品在行的方向被构型，直到薄膜待除层228暴露出来，从而构成一M×N致动反射镜半成品(未示)的阵列，其中每一个薄膜致动反射镜的半成品包括一个第一薄膜电极235、一个上部电致位移件275、一个中间电极295、一个下部电致位移件285和一个第二薄膜电极245。在各致动反射镜的半成品中，第一薄膜电极235电连接到光反射部190的第二薄膜电极245，从而电连接到连接端子214和晶体管，从而使第一和第二薄膜电极235、245在薄膜致动反射镜201中作为信号电极。
最后，利用蚀刻法，将薄膜待除层228去除，最终形成一M×N薄膜致动反射镜201的阵列200，如图3G所示。
图4所示为根据本发明的另外一个实施例的M×N薄膜致动反射镜401的阵列400的截面视图，其中各薄膜致动反射镜401均包括一个致动部分380和一个光反射部分390。阵列400与图2所示的阵列200相类似，其区别仅在于在各薄膜致动反射镜401中的光反射部390中的第一和第二薄膜电极435、445由一个电致位移材料构成的层370所隔开，层370所产生的额外支撑作用，进一步确保了光反射部390的结构一体性。
图5A至5D为说明了用于制造M×N个薄膜致动反射镜401的阵列400的方法的概略性截面视图。
用于制造阵列400的方法与图2所示用于制造阵列200的方法类似，其区别在于，上部和下部电致位移层470、480利用光刻法或者激光修剪法所构型，而且一由电致位移材料构成的层370留在光反射部390的第二薄膜电极层440的顶部，如图5C所示。
上述的阵列200、400和它们的制造方法中，由于各薄膜致动反射镜201、401的上部和下部的电致位移件均由晶体不对称的材料例如氧化锌构成，而且这种材料可以在例如摄氏200-300度之间成型，因此在成型过程中，高温步骤不再需要，所以用于制造薄膜待除层的材料的选择范围大大增加。
此外，由于上部和下部电致位移件的构成材料可以使用例如氧化锌或者其他具有类似特性的材料构成，因此使低熔点且便宜的电极材料在第一、第二和中间薄膜电极中的应用成为可能，从而降低了阵列的整个制造成本。
由于本发明阵列的制造不需要高温步骤，其结构一体性及其他性能可以不受到损害。
虽然以上仅参照优选实施例对本发明进行了描述，但在不脱离由所附权项叙述的本发明的范围的前提下还可以作出其它的改型及变化。