光反射元件和空间光调制器的制作方法

文档序号:26007406发布日期:2021-07-23 21:26阅读:83来源:国知局
光反射元件和空间光调制器的制作方法
本公开内容涉及一种光反射元件和包括多个这样的光反射元件的空间光调制器。
背景技术
:设置有多个光反射元件的空间光调制器通常被用作投影仪和图像显示装置。例如,在美国专利申请公开第2006/0050353a1号中公开的光反射元件被配置为:设置在基板上的柱;两端固定至柱的带状铰链;一端附接至铰链的中央部分的铰链触点;和附接至铰链触点的另一端的镜板,其中在镜板的面向铰链的部分(光反射表面)处形成沟槽,光经由基板进入光反射元件的镜板,并且由镜板反射的光经由基板发射到外部。[引用列表][专利文献][ptl1]美国专利申请公开第2006/0050353a1号技术实现要素:[技术问题]顺便提及,在上述美国专利申请公开中披露的光反射元件中,由于在镜板的光反射表面的中央部分中形成沟槽,因此镜板整体的刚性较低,由于热应力而导致容易在镜板中发生翘曲,并且镜板的光反射表面的面积减小了沟槽的量。因此,存在光反射元件的光反射效率和对比度降低的问题。因此,本公开内容的目的是提供一种具有其中不易发生翘曲并且能够使光反射表面的面积尽可能大的配置和结构的光反射元件、和具有多个这样的光反射元件的空间光调制器。[解决问题的技术方案]一种用于实现上述目的的本公开内容的光反射元件,包括:设置在基体上的支撑部、铰链部和光反射部,其中所述光反射部包括支撑层和形成在所述支撑层上的光反射层,所述铰链部包括扭杆部、从扭杆部的一个侧部的局部延伸的第一延伸部、从第一延伸部的端部延伸的第一可动片、从扭杆部的另一个侧部的局部延伸的第二延伸部、和从第二延伸部的端部延伸的第二可动片,所述扭杆部的端部固定至所述支撑部,所述铰链部可绕着所述扭杆部的轴扭转变形,所述支撑层形成为从所述第一可动片延伸至所述第二可动片,并且至少在所述支撑层的面向位于所述第一可动片和第二可动片之间的空间的部分处设置凹部。一种用于实现上述目的的本公开内容的空间光调制器是其中光反射元件以阵列布置的空间光调制器,其中每个光反射元件由本公开内容的光反射元件构成。附图说明[图1]图1a和图1b分别是构成第一实施方式的光反射元件的支撑部和铰链部的示意性平面图,以及下层支撑层的示意性平面图。[图2]图2是构成第一实施方式的光反射元件的上层支撑层的示意性平面图。[图3]图3是构成第一实施方式的光反射元件的光反射层的示意性平面图。[图4]图4a和图4b分别是沿着图1a中的箭头a-a的示意性截面图和沿着图1a中的箭头b-b的示意性截面图。[图5]图5a和图5b分别是沿着图2中的箭头c-c的示意性截面图和沿着图2中的箭头d-d的示意性截面图。[图6]图6a和图6b分别是沿着图2中的箭头e-e的示意性截面图和沿着图2中的箭头f-f的示意性截面图。[图7]图7a和图7b分别是沿着图3中的箭头g-g的示意性截面图和沿着图3中的箭头h-h的示意性截面图。[图8]图8a和图8b分别是沿着图3中的箭头j-j的示意性截面图和沿着图3中的箭头k-k的示意性截面图。[图9]图9是构成第二实施方式的光反射元件的下层支撑层的示意性平面图。[图10]图10是构成第二实施方式的光反射元件的上层支撑层的示意性平面图。[图11]图11a和图11b分别是沿着图9中的箭头l-l的示意性截面图和沿着图10中的箭头m-m的示意性截面图。[图12]图12a和图12b分别是构成第三实施方式的光反射元件的支撑部和铰链部的示意性平面图,以及下层支撑层的示意性平面图。[图13]图13是构成第三实施方式的光反射元件的上层支撑层的示意性平面图。[图14]图14a、图14b和图14c分别是沿着图12a中的箭头a-a的示意性截面图、沿着图13中的箭头c-c的示意性截面图、和沿着图13中的箭头g-g的示意性截面图。[图15]图15是构成第三实施方式的变形例的光反射元件的下层支撑层的示意性平面图。[图16]图16是构成第三实施方式的变形例的光反射元件的上层支撑层的示意性平面图。[图17]图17a和图17b分别是构成第一实施方式的变形例的光反射元件的下层支撑层的示意性平面图,以及类似于沿着图2中的箭头c-c的构成第一实施方式的变形例的光反射元件的下层支撑层等的示意性端面图。[图18]图18是类似于图6a的示意性截面图,示出了构成第一实施方式的另一变型例的光反射元件的下层支撑层。[图19]图19是示出在第一实施方式的变形例中获得的翘曲量的图。[图20]图20是本公开内容的空间光调制器的概念图。[图21]图21是示出由来自在空间光调制器中以阵列布置的光反射元件的光产生的衍射现象的模拟结果的图,在该空间光调制器中光反射元件以阵列布置。[图22]图22a和图22b是示出曲率半径r与光反射效率之间的关系的曲线图,以及示出曲率半径r与翘曲量h之间的关系的曲线图。具体实施方式在下文中,将参照附图基于实施方式描述本公开内容,但是本公开内容不限于这些实施方式,并且实施方式中的各种数值和材料是示例。此外,将按以下顺序给出描述。1.本公开内容的光反射元件和空间光调制器的总体描述2.第一实施方式(本公开内容的光反射元件和空间光调制器)3.第二实施方式(第一实施方式的变形例)4.第三实施方式(第一实施方式的其他变形例)5.其他<本公开内容的光反射元件和空间光调制器的总体描述>在本公开内容的光反射元件和在本公开内容的空间光调制器中提供的光反射元件(以下,将这些光反射元件统称为“本公开内容的光反射元件等”)中,凹部至少设置在支撑层的与位于第一可动片和第二可动片之间的空间相对的部分处(换言之,凹部设置在夹在彼此面对的第一可动片的一部分(边缘部分)和第二可动片的一部分(边缘部分)之间的区域中),但是凹部(一种空腔)可以设置在支撑层的与由第一可动片、第一延伸部、第二延伸部和第二可动片分隔的空间相对的部分处,并且除了该凹部之外,还可以在第一可动片、第一延伸部、第二延伸部和第二可动片上方的部分处设置与在第一可动片和第二可动片之间提供的凹部连通的第二凹部(一种空腔)。此外,为了方便起见,将前者称为“本公开内容的第一方面的光反射元件等”,并且为了方便起见,将后者称为“本公开内容的第二方面的光反射元件等”。本公开内容的第一方面的光反射元件等可具有如下配置:其中支撑层具有下层支撑层和上层支撑层的两层结构,所述下层支撑层由第一下层支撑层、第二下层支撑层和第三下层支撑层构成,第一下层支撑层形成在第一可动片上,第二下层支撑层形成在第二可动片上,第三下层支撑层形成在第一延伸部、第二延伸部、和扭杆部的位于第一延伸部与第二延伸部之间的部分上,并且上层支撑层形成为从第一下层支撑层的上方延伸至第二下层支撑层的上方,包括第三下层支撑层的上部。此外,为了方便起见,将具有这种配置的本公开内容的光反射元件等称为“具有第一配置的光反射元件”。第一配置的光反射元件可具有如下配置:其中上层支撑层形成在第一下层支撑层、第三下层支撑层和第二下层支撑层上,并且形成在由第一下层支撑层、第二下层支撑层和第三下层支撑层包围的空间(凹部)上方。或者,本公开内容的第一方面的光反射元件等可具有如下配置,其中:所述支撑层具有下层支撑层和上层支撑层的两层结构,所述下层支撑层由第一a下层支撑层、第一b下层支撑层、第一c下层支撑层、第二a下层支撑层、第二b下层支撑层、第二c下层支撑层和第三下层支撑层构成,第一a下层支撑层形成在第一可动片上,第一b下层支撑层和第一c下层支撑层与第一a下层支撑层的侧部分隔开,并形成在第一可动片上,且第一a下层支撑层介于二者之间,第二a下层支撑层形成在第二可动片上,第二b下层支撑层和第二c下层支撑层与第二a下层支撑层的侧部分隔开,并隔着第二a下层支撑层形成在第二可动片上,第一延伸部、第二延伸部、和扭杆部的位于第一延伸部与第二延伸部之间的部分位于第一a下层支撑层和第二a下层支撑层之间,第三下层支撑层形成在第一延伸部、第二延伸部、和扭杆部的位于第一延伸部与第二延伸部之间的部分上,并且上层支撑层形成为从第一下层支撑层的上方延伸至第二下层支撑层的上方,包括第三下层支撑层的上部。此外,为了方便起见,将具有这种配置的本公开内容的光反射元件等称为“具有第二配置的光反射元件”。具有第二配置的光反射元件可具有如下配置:其中上层支撑层形成在第三下层支撑层上,形成为从第一b下层支撑层延伸至第一c下层支撑层,形成为从第二b下层支撑层延伸至第二c下层支撑层,形成在由第一b下层支撑层、第二b下层支撑层和第三下层支撑层包围的空间(凹部)上方,并且形成在由第一c下层支撑层、第二c下层支撑层和第三下层支撑层包围的空间(凹部)上方。包括上述各种优选配置的本公开内容的光反射元件等可具有以下形式:其中凹部设置在支撑层的基体侧的表面(与其上设置有光反射层的表面相对的表面)上。此外,包括上述各种优选配置的本公开内容的光反射元件等可具有其中扭杆部的两端均固定至支撑部的形式,或者可具有其中扭杆部的一端固定至支撑部的形式。此外,包括上述优选配置和形式的本公开内容的光反射元件等可具有以下形式,其中:第一延伸部和第二延伸部以扭杆部的轴作为对称轴线对称地设置,以及第一可动片和第二可动片以扭杆部的轴作为对称轴线对称地设置。此外,包括上述各种优选配置和形式的本公开内容的光反射元件等可具有其中光反射部覆盖支撑部的形式,因此可以增加光反射层的面积,并且可以增加光反射层的填充系数。此外,包括上述各种优选配置和形式的本公开内容的光反射元件等可具有以下形式:其中在基体的分别面向第一可动片和第二可动片的部分上设置用于使铰链部绕着扭杆部的轴扭转变形的电极。即,在由于铰链部的扭转变形而驱动光反射元件的情况下,在基体的位于第一可动片和第二可动片的下方的部分上设置电极(驱动电极),并且向铰链部和驱动电极施加电压,因此,由于铰链部(具体而言,第一可动片和第二可动片)与驱动电极之间产生的静电力,使得铰链部可以被驱动(旋转),扭杆部可发生扭转,或者可动片的尖端可被驱动(上下移动)。例如,从设置在基体上的驱动电路向驱动电极施加电压,并且例如也从设置在基体上的驱动电路向铰链部施加电压。此外,包括上述各种优选形式和配置的本公开内容的光反射元件等可具有以下形式:其中在基体的位于可动片的尖端下方的区域中设置有挡块。可以在挡块的表面上形成绝缘层,可以形成防静电层以防止带电,或者可以形成防粘附层,以使得当挡块和可动片彼此接触时,挡块和可动片不会彼此紧密接触。基体可以由例如硅基板构成,或者可以由绝缘体上硅(soi)构成。支撑部的下端部固定至基体,但是具体地,例如,支撑部可以形成在基体上。支撑部基本上由不膨胀或收缩的刚体构成,并且更具体地,可以由例如硅、非晶硅、氧化硅、硅和氧化硅的组合、sin和sion构成。当沿着垂直于支撑部的轴的虚拟平面切割支撑部时,支撑部的截面形状可以基本上是任何形状,例如圆形、椭圆形、卵形、四边形(诸如正方形、矩形或梯形)等。如上所述,支撑部的数量是2或1。铰链部可以由例如硅层、氧化硅层、硅层和氧化硅层的层压结构、sin、sion、tin、tial、aln、tisin或tialn构成。支撑层还可以由例如硅层、非晶硅层、氧化硅层、或硅层和氧化硅层的层压结构构成。扭杆部固定至支撑部的上端部的后表面,但是具体地,扭杆部可以形成在支撑部的上端部上。或者,可以使用例如公知的结合技术来结合支撑部和扭杆部。在此,作为结合技术,不仅可以采用使用环氧粘合剂、诸如苯并环丁烯(bcb)和cytop之类的有机材料、玻璃粉、水玻璃等作为粘合剂层的方法,还可以采用使用焊料层作为粘合剂层的方法、阳极结合法、包括利用诸如氧的等离子处理晶片表面的方法的晶片直接结合法、以及表面活化室温结合法。构成光反射部的光反射层可以由形成在支撑层的光入射侧的表面(前表面)上的金属膜或合金膜构成,并且例如可以使用各种物理气相沉积方法(pvd方法)或各种化学气相沉积方法(cvd方法)来形成。构成光反射层的材料的具体示例包括金(au)、银(au)、铝(al)或其合金。支撑层的外形可以基本上是任何形状,例如圆形、椭圆形、卵形(一个半圆和两条线段组合的形状)、或四边形(诸如正方形、矩形或梯形)。此外,光反射层的外形也可以基本上是任何形状,例如圆形、椭圆形、卵形或四边形(诸如正方形、矩形或梯形)。支撑层和光反射层可具有相同或相似或类似的外形,或者可具有不同的外形。此外,支撑层和光反射层可具有相同的尺寸,支撑层可以大于光反射层,或者光反射层可以大于支撑层。光从外部入射在空间光调制器的光反射层上,并且光从光反射层发射到外部。通过驱动铰链部,可以控制光从光反射层向外部的发射方向,并且结果,例如,可以在外部屏幕、显示单元或显示装置上显示图像,其可以应用于例如投影型显示装置(投影仪)、头戴式显示器(hmd)、分光镜装置(spectroscopicdevice)或曝光装置。空间光调制器可以控制入射光的接通和断开。在此,“接通”控制指示其中入射光沿期望的方向发射以显示图像的状态,并且“断开”控制指示其中入射光沿另一期望的方向发射以不显示图像的状态。第一实施方式第一实施方式涉及本公开内容的光反射元件和空间光调制器,并且具体地,涉及第一配置的光反射元件。图1a示出了构成第一实施方式的光反射元件的支撑部和铰链部的示意性平面图,图1b示出了下层支撑层的示意性平面图,图2示出了构成光反射元件的上层支撑层的示意性平面图,图3示出了光反射层的示意性平面图。此外,图4a示出了沿着图1a中的箭头a-a的示意性截面图,图4b示出了沿着图1a中的箭头b-b的示意性截面图,图5a示出了沿着图2中的箭头c-c的示意性截面图,图5b示出了沿着图2中的箭头d-d的示意性截面图,图6a示出了沿着图2中的箭头e-e的示意性截面图,图6b示出了沿着图2中的箭头f-f的示意性截面图,图7a示出了沿着图3中的箭头g-g的示意性截面图,图7b示出了沿着图3中的箭头h-h的示意性截面图,图8a示出了沿着图3中的箭头j-j的示意性截面图,图8b示出了沿着图3中的箭头k-k的示意性截面图。此外,在图2中,省略了可动片的图示。第一实施方式或稍后将描述的第二和第三实施方式的光反射元件10a、10b、10c和10d是第一方面的光反射元件,每个光反射元件均由设置在基体20上的支撑部21、铰链部30和光反射部40构成,光反射部40由支撑层(镜板)和形成在支撑层上的光反射层(镜部)50构成,铰链部30由扭杆部31、从扭杆部31的一个侧部32a的局部延伸的第一延伸部34a、从第一延伸部34a的端部延伸的第一可动片35a、从扭杆部31的另一个侧部32b的局部延伸的第二延伸部34b、和从第二延伸部34b的端部延伸的第二可动片35b构成,扭杆部31的端部固定至支撑部21,铰链部30可绕着扭杆部31的轴扭转变形,并且支撑层形成为从第一可动片35a上的一部分延伸至第二可动片35b上的一部分。此外,至少在支撑层的面向位于第一可动片35a与第二可动片35b之间的空间35d的部分处设置有凹部41d。即,凹部41d设置在夹在第一可动片35a的一部分(第一可动片35a的面向扭杆部31的边缘部分)与第二可动片35b的一部分(第二可动片35b的面向扭杆部31的边缘部分)之间的区域中。具体而言,在第一实施方式或稍后描述的第二和第三实施方式的光反射元件10a、10b、10c、10d中,凹部(一种空腔)41d设置在支撑层的面向由第一可动片35a、第一延伸部34a、第二延伸部34b和第二可动片35b分隔出的空间35d的部分处。此外,如图20中的概念图所示,第一实施方式或稍后描述的第二和第三实施方式的空间光调制器是其中光反射元件以阵列布置并且光反射元件由第一实施方式或稍后描述的第二和第三实施方式的光反射元件10a、10b、10c和10d构成的空间光调制器。从光源12发射的光穿过光学系统(透镜)13并入射在空间光调制器11上。然后,入射在构成空间光调制器11的光反射元件10a、10b、10c和10d的光反射层50上的光在光反射元件的控制下被光反射层50反射,并且如果需要则向屏幕14发射。通过驱动铰链部30,可以控制从光反射层50到屏幕14的光的发射方向,结果,可以在屏幕14上显示图像。可以通过空间光调制器11执行入射光的接通或断开控制。在此,在第一实施方式或稍后描述的第二实施方式的光反射元件10a和10b中,扭杆部31的两端固定至支撑部21。即,设有两个支撑部21。此外,在第一实施方式或稍后描述的第二和第三实施方式的光反射元件10a、10b、10c和10d中,第一延伸部34a和第二延伸部34b以扭杆部31的轴作为对称轴线对称地设置并且第一可动片35a和第二可动片35b以扭杆部31的轴作为对称轴线对称地设置。此外,当铰链部30未发生扭转变形时,第一可动片35a和第二可动片35b平行于基体20的表面定位。光反射部40覆盖支撑部21。此外,在第一实施方式的光反射元件10a中,支撑层具有下层支撑层(下镜板)41和上层支撑层(上镜板)42的两层结构,下层支撑层41由第一下层支撑层41a、第二下层支撑层41b和第三下层支撑层41c构成,第一下层支撑层41a形成在第一可动片35a上,第二下层支撑层41b形成在第二可动片35b上,第三下层支撑层41c形成在第一延伸部34a、第二延伸部34b、和扭杆部31的位于第一延伸部34a与第二延伸部34b之间的部分33上,并且上层支撑层42形成为从第一下层支撑层41a的上方延伸至第二下层支撑层41b的上方且包括第三下层支撑层41c的上部。具体地,如图2所示,上层支撑层42形成在第一下层支撑层41a、第三下层支撑层41c和第二下层支撑层41b上,并且形成在由第一下层支撑层41a、第二下层支撑层41b和第三下层支撑层41c包围的空间(凹部)上方。上层支撑层的分别面向第一可动片35a和第二可动片35b的区域,即,占据第一可动片35a上方的区域的第一上层支撑层和占据第二可动片35b上方的区域的第二上层支撑层,由附图标记42a和42b表示,并且从第一上层支撑层42a到第二上层支撑层42b形成的上层支撑层的区域(第三上层支撑层)由附图标记42c表示。此外,上层支撑层的位于凹部41d上方的区域由附图标记42d表示。凹部41d设置在支撑层的基体侧的表面上。在基体20的分别面向第一可动片35a和第二可动片35b的部分上设有使铰链部30绕着扭杆部31的轴扭转变形的电极80。此外,电极80仅在图6a中示出。具体地,由于铰链部30的扭转变形而驱动光反射元件10a、10b、10c和10d,而电极(驱动电极)80设置在基体20的位于第一可动片35a和第二可动片35b下方的部分上,并且向铰链部30和驱动电极80施加电压,因而,由于在铰链部30(具体地是第一可动片35a和第二可动片35b)与驱动电极80之间产生的静电力,使得铰链部30可以被驱动(旋转),扭杆部31可发生扭转,或者可动片35a和35b的尖端可被驱动(垂直地移动)。基体20可以由例如硅基板构成。支撑部21由非晶硅(α-si)制成,铰链部30由tialn制成,下层支撑层41和上层支撑层42由非晶硅(α-si)制成,并且光反射层50由铝(al)制成。由tin制成的基础层51形成在上层支撑层42的顶表面上。基础层51还用作对铝层的阻挡层。每种材料的杨氏模量(单位:gpa)、泊松比和线性膨胀系数(单位:ppm/℃)在下表1中示出。[表1]材料杨氏模量泊松比线性膨胀系数光反射层50al850.323基础层51tin5200.39.4上层支撑层42α-si1380.33.6下层支撑层41α-si1380.33.6铰链部30tialn2090.39.5支撑部21α-si1380.33.6第一实施方式的变形例的光反射元件是第二方面的光反射元件,对其进行原型化并且确定其翘曲量。尽管由于在光反射元件的构成材料之间产生的应力差而导致光反射元件发生翘曲,但是在假设光反射元件以弧形翘曲,将翘曲的曲率半径定义为r并且将其弦长定义为d的时,翘曲量(即,箭头高度)h可表示为:h=r[1-{1-(d/2r)2}1/2]=d2/8r作为在25℃的温度下(室温)测定第一实施方式的变形光反射元件的翘曲量h的结果,如图19所示,翘曲量h为15nm。此外,图19的横轴表示沿x轴和y轴的位置(单位:μm),这将在稍后进行描述,纵轴表示翘曲量(单位:nm),并且沿x轴和y轴的翘曲量的不均匀曲线显示轮廓,并且还示出了拟合这些轮廓的平滑曲线。在第一实施方式的变形例的光反射元件中,凹部41d设置在支撑层的面向位于第一可动片35a与第二可动片35b之间的空间35d的部分处。具体而言,图17a示出构成第一实施方式的变形例的光反射元件的下层支撑层的示意性平面图,图17b示出类似于沿着图2中的箭头c-c的构成第一实施方式的变形例的光反射元件的下层支撑层等的示意性端面图,但是下层支撑层41由第一下层支撑层41a和第二下层支撑层41b构成,并且不形成第三下层支撑层。即,在第一实施方式的变形例的光反射元件中,支撑层具有下层支撑层41和上层支撑层42的两层结构,下层支撑层41由第一下层支撑层41a和第二下层支撑层41b构成,第一下层支撑层41a形成在第一可动片35a上,第二下层支撑层41b形成在第二可动片35b上,并且下层支撑层41形成为不在第一延伸部34a、第二延伸部34b和扭杆部31的位于第一延伸部34a与第二延伸部34b之间的部分33上方延伸。在第一延伸部34a、第二延伸部34b和扭杆部31的部分33的上方具有与凹部41d连通的第二凹部41e。上层支撑层42的配置和结构与第一实施方式的光反射元件的上层支撑层42的配置和结构相同。即,除了上述几点以外,第一实施方式的变形例的光反射元件的配置和结构与第一实施方式的光反射元件的配置和结构相同。在下表2中示出了图2所示的α区域、β区域、γ区域和δ区域中的第一实施方式的光反射元件的各层的配置以及图17a所示的α区域、β’区域、γ区域和δ区域中的第一实施方式的变形例的光反射元件的各层的配置。此外,在图2和图17a中,这些区域由涂成黑色的菱形示出。[表2](α区域)(β区域/β’区域)(γ区域)(δ区域)在其中将光反射元件以阵列布置的空间光调制器中,在来自以阵列布置的光反射元件的光中发生衍射现象。图21是示出当曲率半径为r=10μm、r=20μm、和r=30μm时产生衍射光的模拟结果的图。从图21可知,随着曲率半径r变小,即翘曲量变大,衍射光在更宽范围内具有峰值。结果,在预定的光反射方向上的光反射效率降低。从图22a和图22b可知,在光反射效率降低10%的情况下的曲率半径r的值为100μm,其对应于翘曲量为h=20nm。换句话说,在空间光调制器中,当在光反射元件中发生20nm的翘曲时,光反射效率降低10%。通过模拟获得第一实施方式的光反射元件10a、第一实施方式的变形例的光反射元件、和稍后描述的第二实施方式的光反射元件10b的翘曲量。下表3示出了当温度从22℃变为-20℃然后从-20℃变为80℃时,确定在80℃下的翘曲量与在-20℃下的翘曲量之间的差(δy)的结果。翘曲量是沿着图3中的y轴的翘曲量,并且是在点y0处相对于用作基准的光反射层50的中心“o”的翘曲量。同时,表3还示出了相对于用作基准的点x0,在光反射层50的中心“o”处的翘曲量的差(δx),该翘曲量是沿着图3中的x轴的翘曲量。x轴是连接两个支撑部21的中心并且穿过光反射层50的中心“o”的直线;y轴是穿过光反射层50的中心“o”的直线,其与x轴正交且与基体20的表面平行;z轴是穿过光反射层的中心“o”的直线,其与x轴和y轴正交。[表3]δy(nm)δx(nm)第一实施方式9.16第二实施方式8.958.62第一实施方式的变形例11.69.15尽管在第一和第二实施方式中的翘曲量小于在第一实施方式的变形例中的翘曲量,但是认为这是因为与第一实施方式的变形例不同,下层支撑层未被一分为二,因此可以赋予整个光反射元件较高的刚性。此外,尽管第二实施方式中的翘曲量小于第一实施方式中的翘曲量,但是认为这是因为,如稍后将描述的,在第一b下层支撑层78a与第一a下层支撑层77a的侧部之间的区域中存在间隙76a,在第一c下层支撑层79a与第一a下层支撑层77a的侧部之间的区域中存在间隙76a’,在第二b下层支撑层78b与第二a下层支撑层77b的侧部之间的区域中存在间隙76b,并且在第二c下层支撑层79b与第二a下层支撑层77b的侧部之间的区域中存在间隙76b’,由此所产生的应力得到缓解。在使用表1所示的各种材料的情况下,在光反射层50和上层支撑层42的层压结构(为方便起见,称为“上部层压结构”)以及下层支撑层41和铰链部30的层压结构(为方便起见,称为“下部层压结构”)中,假设其中一端被支撑部支撑而另一端(尖端)自由的模型。在这样的模型中,在将温度施加于上部层压结构和下部层压结构的情况下,发生反向取向的翘曲。具体地,上部层压结构向下凸起翘曲,下部层压结构向上凸起翘曲。结果,可以减小当温度施加到具有上部层压结构和下部层压结构的层压结构的光反射元件时的翘曲。具体地,通过模拟获得构成第一实施方式的光反射元件的下部层压结构、构成稍后描述的第二实施方式的光反射元件的下部层压结构、以及构成第一实施方式的变形例的光反射元件的下部层压结构每一者的另一端根据温度变化的翘曲量。该另一端的翘曲量是在其中下部层压结构的一端由支撑部支撑的模型中,下层压结构的另一端(尖端)相对于用作基准的支撑部的翘曲量。更具体地,当温度从22℃变为-20℃然后从-20℃变为80℃时,获得在80℃下沿x轴的另一端的翘曲量与在-20℃下沿x轴的另一端的翘曲量之间的差(δx’),以及在80℃下沿y轴的另一端的翘曲量与在-20℃下沿y轴的另一端的翘曲量之间的差(δy’)。结果在下表4中示出。[表4]δx’(nm)δy’(nm)第一实施方式3.095.27第二实施方式2.434.87第一实施方式的变形例6.605.15从模拟结果可以看出,具体地,与第一实施方式的变形例相比,在第一和第二实施方式中,沿x轴的翘曲得到了改善。如上所述,在本公开内容的光反射元件中,支撑层形成为从第一可动片的上方延伸至第二可动片的上方,凹部至少设置在支撑层的与位于第一可动片与第二可动片之间的空间相对的部分处,因而能够容易地驱动(上下移动)可动片的尖端,并且能够实现减轻可动部的重量。另一方面,可以赋予光反射元件高的刚性,结果,能够提供不易发生翘曲的光反射元件以及具有多个这样的光反射元件的空间光调制器。因此,能够实现接通控制期间的光反射效率的提高和断开控制期间的杂散光的减少,结果,能够实现对比度的提高。此外,由于具有两层结构的支撑层形成为从第一延伸部的上方延伸至第二延伸部的上方,因此可以赋予光反射元件更高的刚性。此外,由于支撑部设置在光反射层的下方,因此能够实现光反射层的面积增大和光反射层的填充率增大。第二实施方式第二实施方式是第一实施方式的变形例并且涉及具有第二配置的光反射元件。图9示出了构成第二实施方式的光反射元件的下层支撑层的示意性平面图,图10示出了上层支撑层的示意性平面图,图11a示出了沿着图9中的箭头l-l的示意性截面图,图11b示出了沿着图10中的箭头m-m的示意性截面图。构成光反射元件的支撑部和铰链部的示意性平面图与图1a中的相同。此外,在图10中,未示出可动片。在第二实施方式的光反射元件10b中,支撑层具有下层支撑层71和上层支撑层72的两层结构,下层支撑层71由第一a下层支撑层77a、第一b下层支撑层78a、第一c下层支撑层79a、第二a下层支撑层77b、第二b下层支撑层78b、第二c下层支撑层79b、和第三下层支撑层77c构成,第一a下层支撑层77a形成在第一可动片35a上,第一b下层支撑层78a和第一c下层支撑层79a与第一a下层支撑层77a的侧部分隔开,并形成在第一可动片35a上,且第一a下层支撑层77a介于二者之间,第二a下层支撑层77b形成在第二可动片35b上,第二b下层支撑层78b和第二c下层支撑层79b与第二a下层支撑层77b的侧部分隔开,并形成在第二可动片35b上,且第二a下层支撑层77b介于二者之间,第一延伸部34a、第二延伸部34b、和扭杆部31的位于第一延伸部34a与第二延伸部34b之间的部分33位于第一a下层支撑层77a和第二a下层支撑层77b之间,第三下层支撑层77c形成在第一延伸部34a、第二延伸部34b、和扭杆部31的位于第一延伸部34a与第二延伸部34b之间的部分33上,并且上层支撑层72形成为从第一下层支撑层77a的上方延伸至第二下层支撑层77b的上方且包括第三下层支撑层77c的上部。具体地,上层支撑层72形成在第三下层支撑层77c上,形成为从第一b下层支撑层78a延伸至第一c下层支撑层79a,形成为从第二b下层支撑层78b延伸至第二c下层支撑层79b,形成在由第一b下层支撑层78a、第二b下层支撑层78b和第三下层支撑层77c包围的空间(凹部71d)上方,以及形成在由第一c下层支撑层79a、第二c下层支撑层79b和第三下层支撑层77c包围的空间(凹部71d)上方。上层支撑层的分别面向第一可动片35a和第二可动片35b的区域,即,占据第一可动片35a上方的区域的第一上层支撑层和占据第二可动片35b上方的区域的第二上层支撑层,由附图标记72a和72b表示,以及从第一上层支撑层72a延伸至第二上层支撑层72b的上层支撑层所形成的区域(第三上层支撑层)由附图标记72c表示。此外,上层支撑层的位于凹部71d上方的区域由附图标记72d表示。间隙76a位于第一b下层支撑层78a与第一a下层支撑层77a的侧部之间的区域中,并且间隙76a’位于第一c下层支撑层79a与第一a下层支撑层77a的侧部之间的区域中。间隙76b位于第二b下层支撑层78b与第二a下层支撑层77b的侧部之间的区域中,并且间隙76b’位于第二c下层支撑层79b和第二a下层支撑层79b与第二a下层支撑层77b的侧部之间的区域中。更具体地,如图10所示,上层支撑层72形成在:[1]第一a下层支撑层77a上;[2]第一b下层支撑层78a上;[3]第一c下层支撑层79a上;[4]第二a下层支撑层77b上;[5]第二b下层支撑层78b上;和[6]第二c下层支撑层79b上。此外,上层支撑层72形成为延伸:[a]从第一a下层支撑层77a至第一b下层支撑层78a;[b]从第一a下层支撑层77a至第一c下层支撑层79a;[c]从第二a下层支撑层77b至第二b下层支撑层78b;[d]从第二a下层支撑层77b至第二c下层支撑层79b;[e]从第一a下层支撑层77a至第二a下层支撑层77b;[f]从第一b下层支撑层78a至第二b下层支撑层78b;[g]从第一c下层支撑层79a至第二c下层支撑层79b;[h]从间隙76a上方的区域至间隙76b上方的区域;和[i]从间隙76a’上方的区域至间隙76b’上方的区域。除了上述几点以外,第二实施方式的光反射元件的配置和结构可以与第一实施方式中描述的光反射元件的配置和结构相同,因此将省略其详细描述。根据第二实施方式,除了在第一实施方式中描述的效果之外,由于提供了间隙76a、76a’、76b和76b’,因此当制造光反射元件时牺牲层的去除变得容易,因此可以实现制造过程的稳定化和制造成品率的提高。此外,由于可以减小支撑层的质量,因此可以减小支撑层的惯性力,并且由此可以提高光反射元件的操作响应性。第三实施方式第三实施方式是第一和第二实施方式的变形例。图12a示出了构成第三实施方式的光反射元件(第一实施方式的变形例)10c的支撑部和铰链部的示意性平面图,图12b示出了下层支撑层的示意性平面图,图13示出了构成光反射元件10c的上层支撑层的示意性平面图,图14a示出了沿着图12a中的箭头a-a的示意性截面图,图14b示出了沿着图13中的箭头c-c的示意性截面图,图14c示出了沿着图13中的箭头g-g的示意性端面图(与沿着图3中的箭头g-g类似的示意性端面图,其为在图13所示的构成光反射元件10c的上层支撑层42上形成基础层51和光反射层50的状态的示意性截面图)。此外,图15示出了构成第三实施方式(第二实施方式的变形例)的变形例的光反射元件10d的下层支撑层的示意性平面图,图16示出了构成第三实施方式的变形例的光反射元件10d的上层支撑层的示意性平面图。此外,在图13和图16中,省略了可动片的图示。在第三实施方式的光反射元件10c和10d中,与第一和第二实施方式不同,扭杆部31的一端固定至支撑部21。即,设置了一个支撑部21,并且第三实施方式的光反射元件10c和10d具有悬臂结构。除此之外,第三实施方式的光反射元件10c和10d的配置和结构可以与第一和第二实施方式中描述的光反射元件10a和10b的配置和结构相同,因此将省略其详细描述。尽管上文已经基于优选实施方式描述了本公开内容,但是本公开内容不限于这些实施方式。在各实施方式中描述的光反射元件和空间光调制器的配置、结构、每个部分的形状、所使用的材料以及制造方法是示例,并且可以适当地改变。作为构成图18所示的第一实施方式的另一变形例的光反射元件的下层支撑层等的与图6a类似的示意性截面图,可以在基体的位于可动片的尖端下方的区域中设置挡块81,以限制可动片35a和35b的尖端的过度垂直运动。此外,本公开内容还可以具有以下配置。[a01]《光反射元件》一种光反射元件,包括设置在基体上的支撑部、铰链部和光反射部,其中所述光反射部包括支撑层和形成在所述支撑层上的光反射层,所述铰链部包括扭杆部、从扭杆部的一个侧部的局部延伸的第一延伸部、从第一延伸部的端部延伸的第一可动片、从扭杆部的另一个侧部的局部延伸的第二延伸部、和从第二延伸部的端部延伸的第二可动片,所述扭杆部的端部固定至所述支撑部,所述铰链部可绕着所述扭杆部的轴扭转变形,所述支撑层形成为从所述第一可动片的上方延伸至所述第二可动片的上方,并且至少在所述支撑层的面向位于所述第一可动片和第二可动片之间的空间的部分处设置凹部。[a02]根据[a01]所述的光反射元件,其中所述支撑层具有下层支撑层和上层支撑层的两层结构,所述下层支撑层包括第一下层支撑层、第二下层支撑层和第三下层支撑层,所述第一下层支撑层形成在所述第一可动片上,所述第二下层支撑层形成在所述第二可动片上,所述第三下层支撑层形成在所述第一延伸部、所述第二延伸部、和所述扭杆部的位于所述第一延伸部与所述第二延伸部之间的部分上,并且所述上层支撑层形成为从所述第一下层支撑层的上方延伸至所述第二下层支撑层的上方,包括所述第三下层支撑层的上部。[a03]根据[a02]所述的光反射元件,其中所述上层支撑层形成在所述第一下层支撑层、所述第三下层支撑层和所述第二下层支撑层上,并且形成在由所述第一下层支撑层、所述第二下层支撑层和所述第三下层支撑层包围的空间上方。[a04]根据[a01]所述的光反射元件,其中所述支撑层具有下层支撑层和上层支撑层的两层结构,所述下层支撑层包括第一a下层支撑层、第一b下层支撑层、第一c下层支撑层、第二a下层支撑层、第二b下层支撑层、第二c下层支撑层和第三下层支撑层,所述第一a下层支撑层形成在所述第一可动片上,所述第一b下层支撑层和所述第一c下层支撑层与所述第一a下层支撑层的侧部分隔开,并形成在所述第一可动片上,且所述第一a下层支撑层介于二者之间,所述第二a下层支撑层形成在所述第二可动片上,所述第二b下层支撑层和所述第二c下层支撑层与所述第二a下层支撑层的侧部分隔开,并形成在所述第二可动片上,且所述第二a下层支撑层介于二者之间,所述第一延伸部、所述第二延伸部、和所述扭杆部的位于所述第一延伸部与所述第二延伸部之间的部分位于所述第一a下层支撑层和所述第二a下层支撑层之间,所述第三下层支撑层形成在所述第一延伸部、所述第二延伸部、和所述扭杆部的位于所述第一延伸部与所述第二延伸部之间的部分上,并且所述上层支撑层形成为从所述第一下层支撑层的上方延伸至所述第二下层支撑层的上方,包括所述第三下层支撑层的上部。[a05]根据[a04]所述的光反射元件,其中所述上层支撑层形成在所述第三下层支撑层上,形成为从所述第一b下层支撑层延伸至所述第一c下层支撑层,形成为从所述第二b下层支撑层延伸至所述第二c下层支撑层,形成在由所述第一b下层支撑层、所述第二b下层支撑层和所述第三下层支撑层包围的空间上方,并且形成在由所述第一c下层支撑层、所述第二c下层支撑层和所述第三下层支撑层包围的空间上方。[a06]根据[a01]所述的光反射元件,其中所述支撑层具有下层支撑层和上层支撑层的两层结构,所述下层支撑层包括第一下层支撑层和第二下层支撑层,所述第一下层支撑层形成在所述第一可动片上,所述第二下层支撑层形成在所述第二可动片上,并且所述下层支撑层未形成为在所述第一延伸部、所述第二延伸部、和所述扭杆部的位于所述第一延伸部与所述第二延伸部之间的部分上延伸。[a07]根据[a06]所述的光反射元件,其中呈现为在所述第一延伸部、所述第二延伸部、和所述扭杆部的位于所述第一延伸部与所述第二延伸部之间的部分上延伸的空间与所述凹部连通。[a08]根据[a01]至[a07]中任一项所述的光反射元件,其中所述凹部设置在所述支撑层的基体侧的表面上。[a09]根据[a01]至[a08]中任一项所述的光反射元件,其中所述扭杆部的两端固定至所述支撑部。[a10]根据[a01]至[a08]中任一项所述的光反射元件,其中所述扭杆部的一端固定至所述支撑部。[a11]根据[a01]至[a10]中任一项所述的光反射元件,其中所述第一延伸部和所述第二延伸部以所述扭杆部的轴作为对称轴线对称地设置,以及所述第一可动片和所述第二可动片以所述扭杆部的轴作为对称轴线对称地设置。[a12]根据[a01]至[a11]中任一项所述的光反射元件,其中所述光反射部覆盖所述支撑部。[a13]根据[a01]至[a12]中任一项所述的光反射元件,其中在所述基体的分别面向所述第一可动片和所述第二可动片的部分处设置用于使所述铰链部绕着所述扭杆部的轴扭转变形的电极。[a14]根据[a01]至[a13]中任一项所述的光反射元件,其中在所述基体的位于所述可动片的尖端下方的区域中设置挡块。[b01]《空间光调制器》一种空间光调制器,其中光反射元件以阵列布置,每个光反射元件包括设置在基体上的支撑部、铰链部和光反射部,其中所述光反射部包括支撑层和形成在所述支撑层上的光反射层,所述铰链部包括扭杆部、从扭杆部的一个侧部的局部延伸的第一延伸部、从第一延伸部的端部延伸的第一可动片、从扭杆部的另一个侧部的局部延伸的第二延伸部、和从第二延伸部的端部延伸的第二可动片,所述扭杆部的端部固定至所述支撑部,所述铰链部可绕着所述扭杆部的轴扭转变形,所述支撑层形成为从所述第一可动片的上方延伸至所述第二可动片的上方,并且至少在所述支撑层的面向位于所述第一可动片和第二可动片之间的空间的部分处设置凹部。[b02]根据[b01]所述的空间光调制器,其中,在每个光反射元件中,所述支撑层具有下层支撑层和上层支撑层的两层结构,所述下层支撑层包括第一下层支撑层、第二下层支撑层和第三下层支撑层,所述第一下层支撑层形成在所述第一可动片上,所述第二下层支撑层形成在所述第二可动片上,所述第三下层支撑层形成在所述第一延伸部、所述第二延伸部、和所述扭杆部的位于所述第一延伸部与所述第二延伸部之间的部分上,并且所述上层支撑层形成为从所述第一下层支撑层的上方延伸至所述第二下层支撑层的上方,包括所述第三下层支撑层的上部。[b03]根据[b02]所述的空间光调制器,其中,在每个光反射元件中,所述上层支撑层形成在所述第一下层支撑层、所述第三下层支撑层和所述第二下层支撑层上,并且形成在由所述第一下层支撑层、所述第二下层支撑层和所述第三下层支撑层包围的空间上方。[b04]根据[b01]所述的空间光调制器,其中,在每个光反射元件中,所述支撑层具有下层支撑层和上层支撑层的两层结构,所述下层支撑层包括第一a下层支撑层、第一b下层支撑层、第一c下层支撑层、第二a下层支撑层、第二b下层支撑层、第二c下层支撑层和第三下层支撑层,所述第一a下层支撑层形成在所述第一可动片上,所述第一b下层支撑层和所述第一c下层支撑层与所述第一a下层支撑层的侧部分隔开,并形成在所述第一可动片上,且所述第一a下层支撑层介于二者之间,所述第二a下层支撑层形成在所述第二可动片上,所述第二b下层支撑层和所述第二c下层支撑层与所述第二a下层支撑层的侧部分隔开,并形成在所述第二可动片上,且所述第二a下层支撑层介于二者之间,所述第一延伸部、所述第二延伸部、和所述扭杆部的位于所述第一延伸部与所述第二延伸部之间的部分位于所述第一a下层支撑层和所述第二a下层支撑层之间,并且所述第三下层支撑层形成在所述第一延伸部、所述第二延伸部、和所述扭杆部的位于所述第一延伸部与所述第二延伸部之间的部分上,并且所述上层支撑层形成为从所述第一下层支撑层的上方延伸至所述第二下层支撑层的上方,包括所述第三下层支撑层的上部。[b05]根据[b04]所述的空间光调制器,其中,在每个光反射元件中,所述上层支撑层形成在所述第三下层支撑层上,形成为从所述第一b下层支撑层延伸至所述第一c下层支撑层,形成为从所述第二b下层支撑层延伸至所述第二c下层支撑层,形成在由所述第一b下层支撑层、所述第二b下层支撑层和所述第三下层支撑层包围的空间上方,并且形成在由所述第一c下层支撑层、所述第二c下层支撑层和所述第三下层支撑层包围的空间上方。[b06]根据[b01]所述的空间光调制器,其中,在每个光反射元件中,所述支撑层具有下层支撑层和上层支撑层的两层结构,所述下层支撑层包括第一下层支撑层和第二下层支撑层,所述第一下层支撑层形成在所述第一可动片上,所述第二下层支撑层形成在所述第二可动片上,并且所述下层支撑层未形成为在所述第一延伸部、所述第二延伸部、和所述扭杆部的位于所述第一延伸部与所述第二延伸部之间的部分上延伸。[b07]根据[b06]所述的空间光调制器,其中,在每个光反射元件中,呈现为在所述第一延伸部、所述第二延伸部、和所述扭杆部的位于所述第一延伸部与所述第二延伸部之间的部分上延伸的空间与所述凹部连通。[b08]根据[b01]至[b07]中任一项所述的空间光调制器,其中,在每个光反射元件中,所述凹部设置在所述支撑层的基体侧的表面上。[b09]根据[b01]至[b08]中任一项所述的空间光调制器,其中,在每个光反射元件中,所述扭杆部的两端固定至所述支撑部。[b10]根据[b01]至[b08]中任一项所述的空间光调制器,其中,在每个光反射元件中,所述扭杆部的一端固定至所述支撑部。[b11]根据[b01]至[b10]中任一项所述的空间光调制器,其中,在每个光反射元件中,所述第一延伸部和所述第二延伸部以所述扭杆部的轴作为对称轴线对称地设置,以及所述第一可动片和所述第二可动片以所述扭杆部的轴作为对称轴线对称地设置。[b12]根据[b01]至[b11]中任一项所述的空间光调制器,其中,在每个光反射元件中,所述光反射部覆盖所述支撑部。[b13]根据[b01]至[b12]中任一项所述的空间光调制器,其中,在每个光反射元件中,在所述基体的分别面向所述第一可动片和所述第二可动片的部分上设置用于使所述铰链部绕着所述扭杆部的轴扭转变形的电极。[b14]根据[b01]至[b13]中任一项所述的空间光调制器,其中,在每个光反射元件中,在所述基体的位于所述可动片的尖端下方的区域中设置挡块。[参考符号列表]10a、10b、10c、10d光反射元件11空间光调制器12光源13光学系统(透镜)14屏幕20基体21支撑部30铰链部31扭杆部32a扭杆部的一个侧部32b扭杆部的另一个侧部33扭杆部的位于第一延伸部和第二延伸部之间的部分34a第一延伸部34b第二延伸部35a第一可动片35b第二可动片35d空间40光反射部41、71下层支撑层41a第一下层支撑层41b第二下层支撑层41c第三下层支撑层41d凹部(空间)41e第二凹部71d凹部(空间)42、72上层支撑层42a、72a第一上层支撑层42b、72b第二上层支撑层42c、72c第三上层支撑层42d、72d上层支撑层的位于凹部41d上方的区域50光反射层51基础层70支撑层76a存在于第一b下层支撑层与第一a下层支撑层的侧部之间的区域中的间隙76a’存在于第一c下层支撑层与第一a下层支撑层的侧部之间的区域中的间隙76b存在于第二b下层支撑层与第二a下层支撑层的侧部之间的区域中的间隙76b’存在于第二c下层支撑层与第二a下层支撑层的侧部之间的区域中的间隙77a第一a下层支撑层78b第一b下层支撑层79c第一c下层支撑层77b第二a下层支撑层78b第二b下层支撑层79c第二c下层支撑层80电极81挡块当前第1页12
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