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《數(shù)字微鏡器件及其應(yīng)用.pdf》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、第卷第期光電子技術(shù)年月數(shù)字微鏡器件及其應(yīng)用劉曉彥關(guān)旭東孫衛(wèi)翟霞云韓汝琦北京大學(xué)微電子研究所年月日收到,以其為主要摘要數(shù)字微鏡器件是一種新型的全數(shù)字化的平板顯示器件組件的大屏幕投影顯示技術(shù)獲得了良好的市場反映。本文將具體介紹數(shù)字微鏡器件的工作原理、像素結(jié)構(gòu)、制作工藝及圖像顯示原理等。關(guān)鍵詞數(shù)字微鏡器件投影顯示技術(shù)微電子機械系統(tǒng)引言,早數(shù)字微鏡器件期也稱為是一種〔‘一習(xí),新型的全數(shù)字化的平板顯示器件它將反射微鏡陣列和集成在同一芯片上。技術(shù)是近年來正在逐步走向?qū)嵱玫奈㈦娮訖C械系統(tǒng)的成功應(yīng)用之一。采用為主要組件的大屏幕投影顯示技術(shù)獲得了良好的市場反映。,在這種顯示,全數(shù)字化和高像質(zhì)是的兩大特色技術(shù)中由
2、于反射鏡面占有,因此可,單元的絕大部分顯示面積以制作出無表觀線結(jié)構(gòu)的高亮度和高像質(zhì)的系統(tǒng)它消除,、、、。了困擾著其它投影顯示技術(shù)的一些障礙在尺寸重量像質(zhì)亮度等方面均具有優(yōu)勢、、、,本文將具體介紹的顯示原理像素結(jié)構(gòu)制作工藝灰度和彩色控制等并與其它投影系統(tǒng)的性能進(jìn)行比較。及其顯示原理的工作原理成像是靠微鏡轉(zhuǎn)動完成的。每一個像素上均有一個可,以轉(zhuǎn)動的微鏡微鏡的位置,,。“”不同反射光的出射角度就不相同因此每個微鏡相當(dāng)于一個光開關(guān)當(dāng)光開關(guān)處于開態(tài),,“”,反時反射光就可以通過投影透鏡投到屏幕上屏幕上出現(xiàn)亮態(tài)當(dāng)光開關(guān)處于關(guān)態(tài)時射,,,。光投不到屏幕上屏幕上出現(xiàn)暗態(tài)根據(jù)需要控制微鏡亮暗位置從而實現(xiàn)顯示如圖
3、,,,所示像素微鏡水平放置投影透鏡放置在像素微鏡的中垂線上如果人射光線,則反,,與微鏡垂線之間夾角為夕射光線與微鏡中垂線之間的夾角也為氏在這種情況下,只有很少量的光通過透鏡到達(dá)投影屏,一反射光線不能進(jìn)入投影透鏡的光瞳般稱這種狀態(tài)為“”在,平態(tài)人射光線的入射方向和投影透鏡的位置不變的情況下當(dāng)像素微鏡第期劉曉彥等數(shù)字微鏡器件及其應(yīng)用夕,順時針轉(zhuǎn)動則出射光線與入射光線的夾角就為,氏這時的出射光線正好沿投影透鏡的光軸方向,于是幾乎全部通過投影透鏡,并投射到投影屏上,出現(xiàn),“開態(tài)”亮態(tài)稱為當(dāng)像素微鏡由水平位屏幕置,,轉(zhuǎn)動一夕時人射光方向和透鏡位置不變出射光,與透鏡光軸方向之間的夾角為出射光遠(yuǎn)離,,“”。
4、透鏡光瞳在投影屏上出現(xiàn)暗態(tài)稱為關(guān)態(tài)這,樣把微鏡排成陣列通過控制光開關(guān)的位置便可在投影屏上顯示出圖像。通常為,微鏡有較平態(tài)大的轉(zhuǎn)動角,能,有效地控制光的開態(tài)和關(guān)態(tài)保持高的對比度。一氏、、、的像素單元結(jié)構(gòu)關(guān)態(tài)主要由存儲圖像信號的存儲單元,支撐微鏡的支柱和轉(zhuǎn)動鉸鏈,,,和三鏡架反射微鏡個電極等幾大部分組成。圖是一個新型的像素微鏡的結(jié)構(gòu),每個拌義拼,單元的面積為最底層的存儲單元,以控制上面微鏡的偏轉(zhuǎn)角一。存有或或圖顯示原理示意圖“一,主底層之上為金屬層要是基準(zhǔn),,復(fù)位電極和鏡架尋址電極基準(zhǔn)復(fù)位電極與鉸鏈和微鏡相連并由片外驅(qū)動電路直接提供所需的電壓和波形,其作用主要是減小驅(qū)動微鏡轉(zhuǎn)動所需的電壓。鏡架尋址
5、電極和其上層的,微鏡尋址電極分別與互補的兩個輸出端相連通過靜電引力或斥力控制微鏡的轉(zhuǎn)。,、,動再上一層是的機械部分由鏡架鉸鏈和微鏡尋址電極組成固定在支柱上的轉(zhuǎn)動,,可。鉸鏈可帶動鏡架轉(zhuǎn)動最上層為反射微鏡它固定在鏡架上隨鏡架一起轉(zhuǎn)動這種把微鏡,,可,,安裝在鏡架上由鏡架帶動微鏡轉(zhuǎn)動的結(jié)構(gòu)以大大增加微鏡的面積幾乎覆蓋整個單元,。,開口率在以上從而提高亮度和像質(zhì)早期那種由鉸鏈直接帶動微鏡轉(zhuǎn)動的結(jié)構(gòu)微鏡,。面積遠(yuǎn)小于上述結(jié)構(gòu)因此目前很少被采用,只要,微鏡轉(zhuǎn)動角度的大小是由幾何尺寸和結(jié)構(gòu)決定的精心設(shè)計就可以精確控制微鏡,。,的轉(zhuǎn)動角度和均勻性從而確保了投影亮度的一致性早期的電平衡方式結(jié)構(gòu)其顯示效果就不十
6、分理想。制造工藝。圖給出了的制作工藝流程首先采用雙層金屬布線和。拼工藝制備,隨,。即對這塊硅圓片進(jìn)行化學(xué)機械拋光使圓片的表面平坦化處理,,是制造中的關(guān)鍵步驟它提供了一個平坦的襯底表面保證了投影亮度的一致性。,和較高的對比度在刻蝕與單元的兩個互補電極相連的通孔后再淀積一層鋁第卷反射微鏡支撐徽鏡的支柱轉(zhuǎn)動鉸鏈定位點鏡架鉸鏈支柱電極支柱尋址電極通孔定位處基準(zhǔn)復(fù)位電極圖像素微鏡的結(jié)構(gòu)接訓(xùn)一,。,,并形成所需的電極隨后是旋涂一層犧牲層光刻出通孔在后續(xù)的金屬鋁淀積中形,這層金屬,,而成支柱然后是濺射一層薄的金屬鋁用來形成鉸鏈濺射后并不刻蝕,。,是在上面直接淀積再把刻出鉸鏈的圖形做為掩膜以備后用然后再濺射一
7、層較,同,,厚的鋁用來形成鏡架樣再淀積并刻形成鏡架的圖形在鉸鏈支柱和微鏡尋址。,電極圖形的掩蔽下用離子洗刻蝕鋁離子洗同時刻蝕鏡架層和鉸鏈層的金屬鋁當(dāng)鉸鏈上的,,,而鏡架層金屬被刻蝕掉以后由于層的掩膜作用刻蝕在這里就停止了其它不在這兩,這層掩膜下的金屬全被刻蝕掉了樣一步刻蝕就完成了不同厚度的鉸鏈和鏡架的刻,而。,蝕且確保了鉸鏈和鏡架的可靠連接去掉后再旋涂一層犧牲層刻蝕通孔后再濺射鋁,。最后是,。并刻
