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光學(xué)微型開(kāi)關(guān)打印機(jī)的制作方法

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專(zhuān)利名稱(chēng):光學(xué)微型開(kāi)關(guān)打印機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明是有關(guān)光學(xué)打印機(jī),特別是有關(guān)微機(jī)械加工的光學(xué)微型開(kāi)關(guān)打印機(jī),打印機(jī)的光學(xué)微型開(kāi)關(guān)具有選擇性開(kāi)通和關(guān)閉功能,能將普通的面發(fā)射光線分成一排排微小的單色光束投射感光鼓以生成靜電潛像。
背景技術(shù)
打印機(jī)是最普遍和最基本的計(jì)算機(jī)外圍設(shè)備,不管是家庭還是辦公室,到處都擺放著打印機(jī),可以說(shuō)打印機(jī)已經(jīng)完全融入了我們的生活。
打印機(jī)的種類(lèi)很多,但最常用的是噴墨打印機(jī)和激光打印機(jī)。激光打印機(jī)比與其競(jìng)爭(zhēng)的噴墨打印機(jī)更趨流行,是因?yàn)槠潆y以取代的諸多優(yōu)點(diǎn),其中包括質(zhì)量較好的黑白文字文件,以及以每月更低的成本打出更多的頁(yè)數(shù)。因此,如需設(shè)置共用的辦公系統(tǒng),激光打印機(jī)應(yīng)是最好的選擇。此外,如果家庭和商業(yè)用戶需要處理信封,卡片,以及其它非正規(guī)的媒介,激光打印機(jī)比噴墨打印機(jī)更加具有優(yōu)勝之處。
不過(guò),激光打印機(jī)的結(jié)構(gòu)卻是非常龐大,一般由激光器,光調(diào)制器,掃描器,同步器,以及光學(xué)聚焦系統(tǒng)等部件構(gòu)成,其中掃描器和同步器最復(fù)雜也最重要。
激光光束要在感光鼓上形成文字和圖像,首先需要進(jìn)行橫向掃描。要直接移動(dòng)激光器是絕對(duì)不行的,因?yàn)榧す馄鞯妮p微抖動(dòng)都會(huì)嚴(yán)重影響激光光束的定位精度。因此,激光器必須固定,橫向掃描要靠電機(jī)帶動(dòng)棱鏡旋轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)。而電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)勢(shì)必引起機(jī)械振動(dòng)使掃描發(fā)生誤差,從而導(dǎo)致字符軌跡模糊不清。為此需要配置同步器,通過(guò)同步器發(fā)出的同步信號(hào)來(lái)控制驅(qū)動(dòng)激光器高頻信號(hào)發(fā)生器的啟動(dòng)和停止,以保證掃描的一致,最終消除誤差。如此復(fù)雜而精密的機(jī)電系統(tǒng)一直是激光打印機(jī)價(jià)格居高不下的主要原因。
發(fā)光二極管頁(yè)面打印機(jī)被宣傳為繼激光打印機(jī)之后的另一件大事。發(fā)光二極管打印機(jī)與激光打印機(jī)的工作原理十分相似,都是采用電子照相技術(shù),唯一的區(qū)別是采用的光源不同,前者是發(fā)光二極管,后者是激光器。發(fā)光二極管頁(yè)面打印機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是單一的發(fā)光二極管陣列比較簡(jiǎn)單,不包含轉(zhuǎn)動(dòng)部件,結(jié)構(gòu)比較緊湊,彩色打印具有和單色打印同樣的速度等。
但發(fā)光二極管打印機(jī)也有許多不足之處,其中包括發(fā)光二極管發(fā)光質(zhì)量的分散性和光斑形狀的非均勻性等。這些缺陷導(dǎo)致于輸出像點(diǎn)密度改變,使圖像中夾雜黑白條。發(fā)光二極管打印機(jī)優(yōu)勢(shì)在于其連續(xù)使用,大量打印時(shí)所顯示出來(lái)的效率和速度,然而,如同燈泡開(kāi)關(guān)次數(shù)太多壽命縮短一樣,發(fā)光二極管打印機(jī)如果是多次啟動(dòng),少量打印,其使用壽命仍然會(huì)縮短。具有一般分辨率的發(fā)光二極管頁(yè)面打印機(jī)要用到上萬(wàn)只高質(zhì)量的發(fā)光二極管和上千個(gè)柱型透鏡,這對(duì)降低打印機(jī)的成本始終是個(gè)難以克服的障礙。
發(fā)明綜述隨著數(shù)字化革命的不斷發(fā)展,作為最重要數(shù)字化輸出輸入設(shè)備的打印機(jī),其應(yīng)用范圍越來(lái)越廣,需求數(shù)量越來(lái)越大,并同時(shí)對(duì)其速度和質(zhì)量要求也越來(lái)越高,而價(jià)格卻要求不斷地下降。
本發(fā)明的總目標(biāo)就是提供一種光學(xué)微型開(kāi)關(guān)打印機(jī),使其具有最大的性能價(jià)格比,既能滿足高標(biāo)準(zhǔn)的辦公室用戶要求,又能滿足低消費(fèi)的家庭用戶要求。
本發(fā)明的具體目標(biāo)之一就是提供一種光學(xué)微型開(kāi)關(guān)打印機(jī),該打印機(jī)不像激光打印機(jī)那樣需要復(fù)雜的掃描系統(tǒng)。
本發(fā)明的具體目標(biāo)之二就是提供一種光學(xué)微型開(kāi)關(guān)打印機(jī),該打印機(jī)不像發(fā)光二極管打印機(jī)那樣需要數(shù)以萬(wàn)計(jì)的發(fā)光二極管和成千的柱形透鏡。
本發(fā)明的具體目標(biāo)之三就是提供一種光學(xué)微型開(kāi)關(guān)打印機(jī),該打印機(jī)不像噴墨打印機(jī)那樣需要噴頭左右往復(fù)運(yùn)動(dòng)。
本發(fā)明的具體目的之四就是提供一種光學(xué)微型開(kāi)關(guān)打印機(jī),該打印機(jī)采用的光源為普通的照明光源。
本發(fā)明的具體目標(biāo)之五就是提供一種光學(xué)微型開(kāi)關(guān)打印機(jī),該打印機(jī)產(chǎn)生的像素清晰,穩(wěn)定,分辨率高。
本發(fā)明的具體目標(biāo)之六就是提供一種光學(xué)微型開(kāi)關(guān)打印機(jī),不僅要使打印紙頁(yè)的費(fèi)用低廉,而且要使打印機(jī)的價(jià)格也便宜。
為了實(shí)現(xiàn)上述各個(gè)目標(biāo),本發(fā)明的光學(xué)微型開(kāi)關(guān)打印機(jī)采用微機(jī)械加工的光學(xué)微型開(kāi)關(guān)打印頭。光學(xué)微型光開(kāi)關(guān)的工作原理基于空氣夾層厚度可變的法布里-珀羅腔。法布里-珀羅腔由兩組分布布拉格反射鏡構(gòu)成,其中一組分布布拉格反射鏡由柔性梁支持,在靜電力的作用下,空氣夾層厚度可以分別等于1/4n空氣工作光波長(zhǎng)度的偶數(shù)倍數(shù)和奇數(shù)倍數(shù)(n空氣為空氣的折射率),使光學(xué)微型開(kāi)關(guān)分別運(yùn)行于透射和反射兩種截然不同狀態(tài),從而實(shí)現(xiàn)對(duì)光通道的控制,使光束根據(jù)需要得以通過(guò)或被阻擋。
打印頭上還集成有驅(qū)動(dòng)集成電路,按照打印機(jī)控制電路的打印信號(hào),開(kāi)通或關(guān)閉相應(yīng)的微型開(kāi)關(guān)。光學(xué)微型開(kāi)關(guān)打印頭可以采用通用的熒光管為光源,從燈管輻射出的光線照射到光學(xué)微型開(kāi)關(guān)上,通過(guò)光學(xué)微型開(kāi)關(guān)的開(kāi)通作用,將平面分布的光線分成一排排微小的光束,從而在感光鼓上形成文字或圖形的靜電潛像。
空氣夾層可變的法布里-珀羅腔用表面微機(jī)械加工技術(shù)制成。表面微機(jī)械加工技術(shù)是在薄膜集成電路制造技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的,其制造步驟也包括薄膜沉積,光刻腐蝕,金屬布線等。這種技術(shù)已廣泛用于制造薄膜晶體管液晶顯示器件。但與制造薄膜集成電路不同,為形成微結(jié)構(gòu),沉積的薄膜須包括犧牲層,在選擇性腐蝕去掉犧牲層后,其上部的薄膜才能得到釋放,成為懸空的梁或橋等結(jié)構(gòu)。
用表面微機(jī)械加工技術(shù)形成的柔性梁支持的懸空分布布拉格反射鏡,在靜電力的作用下,能以很高的精確度改變兩組分布布拉格反射鏡之間的間隔,從而使光學(xué)微型開(kāi)關(guān)的執(zhí)行開(kāi)關(guān)功能準(zhǔn)確,穩(wěn)定,可靠。由于整個(gè)制造法布里-珀羅腔的技術(shù)都是成為工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的薄膜集成電路制造技術(shù),所以緊湊性高,功能性強(qiáng),以及包涵性廣的光打印頭容易達(dá)到低成本大批量生產(chǎn)。
分布布拉格反射鏡由具有高低不同折射率的薄膜材料交替疊加而成,所用的高折射率材料包括Ti2O5,TiO2,SiNx,當(dāng)工作波長(zhǎng)為4000埃時(shí),其折射率分別為2.34,2.16,2.15。所用的低折射率材料為SiO2,當(dāng)工作波長(zhǎng)為4000埃時(shí),其折射率為1.47。SiNx薄膜由離子增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(PECVD)技術(shù)形成,分子式中N的下標(biāo)表示N的含量是可以調(diào)配的,而SiNx的折射率也隨N的含量不同而改變。
疊層中每層薄膜的厚度須等于λ/4n薄膜,其中λ表示工作波長(zhǎng),n薄膜表示折射率。高質(zhì)量的分布布拉格反射鏡應(yīng)具有高的反射系數(shù)和寬的截止頻帶。已有報(bào)導(dǎo),當(dāng)工作波長(zhǎng)為1.55微米時(shí),5.5個(gè)周期的TiO2和SiO2組成的四分之一波長(zhǎng)分布布拉格反射鏡,其反射系數(shù)和截止頻帶分別為98.7%和2520埃,10個(gè)周期的SiNx和SiO2組成的四分之一波長(zhǎng)分布布拉格反射鏡,其反射系數(shù)和截止帶分別為99.7%和2000埃。


圖1為本發(fā)明提出的光學(xué)微型開(kāi)關(guān)打印機(jī)示意圖。
圖2(A)和2(B)分別為用于本發(fā)明光學(xué)微型開(kāi)關(guān)打印機(jī)的第一種光學(xué)微型開(kāi)關(guān)打印頭的頂視圖和橫截面示意圖。
圖3(A)和3(B)分別為用于本發(fā)明光學(xué)微型開(kāi)關(guān)打印機(jī)的第二種光學(xué)微型開(kāi)關(guān)打印頭的頂視圖和橫截面示意圖。
圖4(A)和4(B)為本發(fā)明光學(xué)微型開(kāi)關(guān)打印頭的分別處于關(guān)閉或反射和開(kāi)通或反射狀態(tài)的示意圖。
圖5示意表示第一種本發(fā)明光學(xué)微型開(kāi)關(guān)打印頭處于制造步驟1時(shí)的橫截面示意圖,圖中表示一組薄膜晶體管驅(qū)動(dòng)集成電路形成于一塊涂敷有緩沖層的玻璃基片上。
圖6示意表示本發(fā)明第一種光學(xué)微型開(kāi)關(guān)打印頭處于制造步驟2時(shí)的橫截面示意圖,圖中表示在沉積有緩沖層的玻璃基片上形成一組底部分布布拉格反射鏡。
圖7示意表示本發(fā)明第一種光學(xué)微型開(kāi)關(guān)打印頭處于制造步驟3時(shí)的橫截面示意圖,圖中表示在底部分布布拉格反射鏡上形成一組底部電極。
圖8示意表示本發(fā)明第一種光學(xué)微型開(kāi)關(guān)打印頭處于制造步驟4時(shí)的橫截面示意圖,圖中表示在底部電極上形成一組犧牲層圖案。
圖9示意表示本發(fā)明第一種光學(xué)微型開(kāi)關(guān)打印頭處于制造步驟5時(shí)的橫截面示意圖,圖中表示用導(dǎo)電材料填充犧牲層圖案中的通孔。
圖10示意表示本發(fā)明第一種光學(xué)微型開(kāi)關(guān)打印頭處于制造步驟6時(shí)的橫截面示意圖,圖中表示在犧牲層圖案上形成未釋放的頂部電極。
圖11示意表示本發(fā)明第一種光學(xué)微型開(kāi)關(guān)打印頭處于制造步驟7時(shí)的橫截面示意圖,圖中表示在未釋放的頂部電極上形成未釋放的頂部分布布拉格反射鏡。
圖12示意表示本發(fā)明第一種光學(xué)微型開(kāi)關(guān)打印頭一種替代制造方法的橫截面示意圖,圖中表示在玻璃基片的正面形成未釋放的頂部分布布拉格反射鏡和未釋放的柔性框架。
圖13示意表示本發(fā)明第一種光學(xué)微型開(kāi)關(guān)打印頭處于制造步驟8時(shí)的橫截面示意圖,圖中表示在玻璃基片的背面形成光線反射層和光線入射窗口。
圖14示意表示本發(fā)明第一種光學(xué)微型開(kāi)關(guān)打印頭處于制造步驟9時(shí)的橫截面示意圖,圖中表示選擇性腐蝕去除犧牲層最終形成光學(xué)微型開(kāi)關(guān)。
圖15示意表示本發(fā)明第二種光學(xué)微型開(kāi)關(guān)打印頭處于制造步驟1時(shí)的橫截面示意圖,圖中表示在一塊沉積有緩沖層的玻璃基片上形成一只光學(xué)微型開(kāi)關(guān)。
圖16示意表示本發(fā)明第二種光學(xué)微型開(kāi)關(guān)打印頭處于制造步驟2時(shí)的橫截面示意圖,圖中表示在玻璃基片上形成連接光學(xué)微型開(kāi)關(guān)的金屬布線和金屬鍵合凸塊。
圖17示意表示本發(fā)明第二種光學(xué)微型開(kāi)關(guān)打印頭處于制造步驟3時(shí)的橫截面示意圖,圖中表示在玻璃基片上金屬鍵合一塊單晶硅芯片,其上制作有驅(qū)動(dòng)集成電路。
發(fā)明詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的光學(xué)微型開(kāi)關(guān)打印機(jī)的概貌如圖1所示,其主要組成為玻璃基片103,兩排光學(xué)微型開(kāi)關(guān)101A和101B,驅(qū)動(dòng)集成電路102,光源104,反射鏡105,準(zhǔn)直透鏡106和107,濾光片108,覆蓋有光電導(dǎo)薄膜111的感光鼓110,聚光透鏡109,以及接頭112。其它還有成像轉(zhuǎn)印,機(jī)械傳動(dòng),以及控制電路部分因與其它光學(xué)打印機(jī)類(lèi)似,在此予以省略。
光學(xué)微型開(kāi)關(guān)101A和101B制作在玻璃基片上,分兩排錯(cuò)開(kāi)排列為基本布置,如需要更高的打印分辨率,可以采用更多排數(shù)的布置。
每只光學(xué)微型開(kāi)關(guān)由兩組分布布拉格反射鏡構(gòu)成,其中一組分布布拉格反射鏡由柔性梁支持,在外加電壓作用下柔性梁會(huì)發(fā)生彎曲,從而使空氣夾層厚度得以分別等于1/4n空氣工作光波波長(zhǎng)的偶數(shù)倍數(shù)和奇數(shù)倍數(shù),導(dǎo)致法布里-珀羅腔對(duì)入射光線相應(yīng)地處于透射和反射狀態(tài),從而使光學(xué)微型開(kāi)關(guān)對(duì)光線通行具有開(kāi)通和關(guān)閉功能。
驅(qū)動(dòng)集成電路102為薄膜晶體管集成電路,與光學(xué)微型開(kāi)關(guān)101A和101B集成在同一塊玻璃基片上。作為替代辦法,該驅(qū)動(dòng)集成電路102也可以是單晶硅集成電路,包括TTL電路和CMOS電路,載有單晶硅集成電路的單晶硅芯片用倒置裝片(Flip-Chip)封裝技術(shù)鍵合到玻璃基片上。
光源104為含有單個(gè)波峰或多個(gè)波峰的可見(jiàn)光光源,包括氣體放電,熒光氣體放電,半導(dǎo)體發(fā)光,場(chǎng)致發(fā)光等都可以選用。圖1表示的為熒光燈管,其有效照明寬度范圍等于打印機(jī)的打印寬度范圍。
熒光燈管發(fā)射的光線由圓柱形反射鏡105會(huì)聚成光帶,從圓柱的窄縫中射出。射出的光線仍然是發(fā)散的,所以要經(jīng)準(zhǔn)直透鏡106和107會(huì)聚,使其射出的光線與玻璃基片103的正面垂直,并能均勻照射光學(xué)微型開(kāi)關(guān)所占據(jù)的部位。
如果光源104發(fā)射的光線為單色光,可以不用濾光片108。但如果光源104發(fā)射的光線為多色光,就如日常照明用的熒光燈,則需通過(guò)濾光片108從多色的光線中取出一組單色光分量,使其順暢通過(guò)濾光片,而其它分量則都被阻擋。
單色光線入射光學(xué)微型開(kāi)關(guān)可以像圖1表示的那樣從正面進(jìn)入,如果需要,也可以從光學(xué)微型開(kāi)關(guān)的背面入射。如果單色光線入射的光學(xué)微型開(kāi)關(guān)處于開(kāi)通狀態(tài),則入射的單色光線可以順暢地從打開(kāi)的光學(xué)微型開(kāi)關(guān)中通過(guò),并且被整形成為單色光束出射。
出射的單色光束還有一定的發(fā)散性,即隨著行進(jìn)的距離拉長(zhǎng),其光束的直俓會(huì)增大,為此設(shè)置聚光透鏡109,以對(duì)增大直俓的光束進(jìn)行聚焦,使其回到原來(lái)的狀態(tài)。
聚焦后的單色光束垂直投射到光電導(dǎo)薄膜111上,光電導(dǎo)薄膜本來(lái)是絕緣材料,經(jīng)過(guò)光照后變成光電導(dǎo)材料。光束照射的區(qū)域發(fā)生這種電學(xué)性質(zhì)的變化,就是形成了照射光束的靜電潛像。由于感光鼓110不斷地轉(zhuǎn)動(dòng),而各個(gè)被打開(kāi)的光學(xué)微型開(kāi)關(guān)不停地向光電導(dǎo)薄膜投射光束,因而光電導(dǎo)薄膜上就會(huì)形成一幅由許許多多單個(gè)光束靜電潛像組成的完整的文字或圖形靜電潛像。
接頭112是柔性電纜,通向打印機(jī)的控制電路,將控制電路發(fā)出的打印信號(hào)輸送到驅(qū)動(dòng)集成電路102,而驅(qū)動(dòng)集成電路102據(jù)此對(duì)光學(xué)微型開(kāi)關(guān)實(shí)行開(kāi)通或關(guān)閉動(dòng)作,因此文字或圖形靜電潛像的形成最終是由打印機(jī)的控制電路規(guī)定的。
用于本發(fā)明光學(xué)微型開(kāi)關(guān)打印機(jī)的第一種光學(xué)微型開(kāi)關(guān)概貌如圖2A和圖2B示。該打印頭組成包括一塊玻璃基片201,一層沉積于玻璃基片表面,厚2000至5000埃的SiO2緩沖層202,一組制作于玻璃基片上一側(cè)的薄膜晶體管驅(qū)動(dòng)集成電路203及其輸入輸出接頭204A和204B,以及一組制作于玻璃基片上另一側(cè),由法布里-珀羅腔形成的光學(xué)微型開(kāi)關(guān),該光學(xué)微型開(kāi)關(guān)的組成為底部分布布拉格反射鏡205,底部電極206及其輸入輸出接頭207,空氣夾層214,頂部電極210及其輸入輸出接頭212和213,頂部分布布拉格反射鏡208,柔性支持梁或支持框架209A和209B,支持頂部懸空結(jié)構(gòu)的支柱211A和211B,其中支柱211A除了起支持作用外,還另外起電性連接頂部電極210和輸入輸出接頭212和213的作用。此外,打印頭組成還包括玻璃基片背面覆蓋的光線反射層214和在其中形成的光線入射窗口215。
用于本發(fā)明光學(xué)微型開(kāi)關(guān)打印機(jī)的第二種光學(xué)微型開(kāi)關(guān)概貌如圖3A和圖3B所示。該打印頭組成包括一塊玻璃基片301,一層沉積于玻璃基片表面,厚2000至5000埃的SiO2緩沖層302,一組制作于玻璃基片上一側(cè),由法布里-珀羅腔形成的光學(xué)微型開(kāi)關(guān),該光學(xué)微型開(kāi)關(guān)的組成為底部分布布拉格反射鏡303,底部電極304及其輸入輸出接頭305,空氣夾層308,頂部電極311及其輸入輸出接頭306和307,頂部分布布拉格反射鏡309,柔性支持梁或支持框架310A和310B,支持頂部懸空結(jié)構(gòu)的支柱312A和312B,其中支柱312A除了起支持作用外,還另外起電性連接頂部電極311和輸入輸出接頭306和307的作用。玻璃基片301上還制作有鍵合凸塊315,316和317,其中凸塊315坐落在輸入輸出接頭305上,凸塊316坐落在輸入輸出接頭307上。在玻璃基片301上相對(duì)法布里-珀羅腔占據(jù)部位的另一側(cè)鍵合有單晶硅芯片318,該芯片背面制作有TTL或CMOS驅(qū)動(dòng)集成電路319,以及鍵合墊320和321。此外,打印頭組成還包括玻璃基片背面涂敷的光線反射層313和在其中形成的光線入射窗口314。
上述兩種光學(xué)微型開(kāi)關(guān)的分布拉格反射鏡由高低折射率不同的介質(zhì)薄膜交錯(cuò)疊加而成,薄膜的厚度為λ/4n介質(zhì),式中λ表示工作光波波長(zhǎng),n介質(zhì)表示介質(zhì)材料的折射率。用作高折射率的薄膜材料選用PECVD沉積的SiNx薄膜,其折射率高達(dá)2.15,濺射沉積的TiO2薄膜,其折射率為2.34,濺射沉積的Ta205薄膜,其折射率為2.16。用作低折射率的薄膜材料選取為PECVD沉積的SiO2薄膜,其折射率為1.47。因此高低折射率不同的介質(zhì)薄膜交錯(cuò)疊加組合可以為SiNx和SiO2,TiO2和SiO2,以及Ta205和SiO2。這些薄膜材料在可見(jiàn)光頻帶范圍都是透明的,對(duì)由其透射的可見(jiàn)光不產(chǎn)生吸收損耗。交錯(cuò)疊加的周期選用1至10,周期數(shù)愈大,反射鏡的反射系數(shù)愈大,抑制頻寬愈大,而由此構(gòu)成的法布里-珀羅腔的半峰全寬也就愈小。PECVD沉積和濺射沉積都是低溫成膜技術(shù),因而可以用玻璃片作沉積基片。目前用玻璃基片制作的薄膜晶體管液晶顯示屏寬度已大到27英寸,這足以滿足辦公用紙和工程用紙的寬度要求,因此用玻璃片作沉積基片可以消除基片本身的尺寸對(duì)打印頭寬度的限制,加寬打印頭不再需要像發(fā)光二極管打印機(jī)或噴墨打印機(jī)那樣采用芯片拼接的方法,而可以直接制成各種不同規(guī)格打印紙寬度的打印頭。
支持頂部分布布拉格反射鏡的柔性結(jié)構(gòu),可以是由構(gòu)成反射鏡的薄膜疊層形成的柔性梁,如圖2B和圖3B所示,也可以是由PECVD沉積的無(wú)定硅形成的柔性框架,如后面將要提到的圖4A和4B,圖12所示。
由圖3A和3B,圖4A和4B可見(jiàn),電極薄膜也參與光波透射過(guò)程,因此電極材料選取透明電極In2O3:SnO2薄膜,其折射率為2,對(duì)可見(jiàn)光不吸收。在分布布拉格反射鏡設(shè)計(jì)時(shí),要將電極薄膜當(dāng)作高折射率薄膜考慮,其厚度也需滿足1/4n透明電極波長(zhǎng)要求。
空氣夾層的厚度也需滿足1/4n空氣波長(zhǎng)整數(shù)倍數(shù)的要求,倍數(shù)為3至10,相當(dāng)于0.5至2微米,倍數(shù)的確定主要考慮制造工藝的可行性,一般說(shuō)來(lái),只要制造沒(méi)有困難,倍數(shù)傾向取較小的數(shù)值。
玻璃基片邊緣的輸入接頭用以連接打印機(jī)的控制電路,光學(xué)微型開(kāi)關(guān)及其驅(qū)動(dòng)集成電路運(yùn)行所需的電源,打印信號(hào),以及工作電壓均由此輸送進(jìn)來(lái)。
光學(xué)微型開(kāi)關(guān)的運(yùn)行原理示意圖如圖4A和圖4B所示,圖4A表示開(kāi)關(guān)處于關(guān)閉或反射狀態(tài),圖4B表示開(kāi)關(guān)處于開(kāi)通或透射狀態(tài)。如圖4A和圖4B所示,光學(xué)微型開(kāi)關(guān)制作在沉積有緩沖層402的玻璃基片401上,其法布里-珀羅腔的組成包括底部分布布拉格反射鏡403,底部電極404,頂部分布布拉格反射鏡408,柔性梁407,頂部電極406,空氣夾層409,支持柱405。玻璃基片401的背面有光線反射層410和光線入射窗口411。光學(xué)微型開(kāi)關(guān)的驅(qū)動(dòng)電路包括開(kāi)通電壓V開(kāi)412,關(guān)閉電壓V關(guān)413,由NMOS晶體管414和PMOS晶體管415組成的電子模擬開(kāi)關(guān),以及連接光學(xué)微型開(kāi)關(guān)的焊點(diǎn)416和417。
參考圖4A,此圖表示有一低電位信號(hào)418輸送到電子模擬開(kāi)關(guān)的控制柵極,從而使NMOS晶體管414被開(kāi)通,PMOS晶體管415被關(guān)閉,以致將關(guān)閉電壓V關(guān)413加到法布里-珀羅腔的兩電極404和406上。在兩電極404和406之間產(chǎn)生的靜電力作用下,柔性梁發(fā)生彎曲,兩電極之間的距離拉近,并恰好等于1/4n空氣波長(zhǎng)的奇數(shù)倍數(shù)。此時(shí)法布里-珀羅腔處于關(guān)閉狀態(tài)或反射狀態(tài),從玻璃基片401背面入射窗口411入射的光線419均被法布里-珀羅腔反射回去,成為反射光線420。
再看圖4B,此圖表示有一高電位信號(hào)421輸送到電子模擬開(kāi)關(guān)的控制柵極,從而使NMOS晶體管414被關(guān)閉,PMOS晶體管415被開(kāi)通,以致將開(kāi)通電壓V開(kāi)412加到法布里-珀羅腔的兩電極404和406上。在兩電極404和406之間產(chǎn)生的靜電力作用下,柔形梁發(fā)生彎曲,兩電極之間的距離拉近,并恰好等于1/4n空氣波長(zhǎng)的偶數(shù)倍數(shù)。此時(shí)法布里-珀羅腔處于開(kāi)通狀態(tài)或透射狀態(tài),從玻璃基片401背面光線入射窗口411入射的光線419可以穿過(guò)法布里-珀羅腔,成為透射光線422。
一種制造用于本發(fā)明光學(xué)微型開(kāi)關(guān)打印機(jī)的光學(xué)微型開(kāi)關(guān)打印頭的方法示意圖如圖5至圖14所示。
參考圖5,一組回返蝕刻型的薄膜晶體管驅(qū)動(dòng)集成電路503形成于一塊沉積有SiO2緩沖層502的玻璃基片501上的半邊區(qū)域。玻璃基片501應(yīng)選取制造薄膜晶體管液晶顯示器件所用的玻璃基片,比如康寧1737玻璃,此類(lèi)玻璃片具有比較高的機(jī)械強(qiáng)度和比較小的熱脹系數(shù)。SiO2緩沖層502由PECVD沉積,沉積溫度低于400℃,厚度范圍2000至5000埃,應(yīng)調(diào)整好工藝參數(shù),使沉積的薄膜具有比較低的熱應(yīng)力。
回返蝕刻型的薄膜晶體管驅(qū)動(dòng)集成電路503形成包括如下制造步驟蒸發(fā)沉積厚2000至3000埃的金屬層,所用的金屬選用鋁,鉻,鉭,鎢等,并通過(guò)光刻腐蝕形成晶體管的柵極和匯流線;PECVD沉積含有厚4000埃的SiNx薄膜,2000埃的a-Si薄膜,和500埃的n+a-si薄膜疊層,并通過(guò)光刻腐蝕形成晶體管的源區(qū)和漏區(qū);PECVD沉積厚2500埃的SiNx薄膜,并通過(guò)光刻腐蝕形成電接觸窗口;最后濺射沉積厚500埃的In2O3:SnO2薄膜,并通過(guò)光刻腐蝕形成透明電極504A和504B。
再看圖6,一組底部分布布拉格反射鏡505形成于玻璃基片501上的另半邊區(qū)域。反射鏡505由PECVD沉積的低折射率材料SiO2和高折射率材料SiNx薄膜交錯(cuò)疊加而成,薄膜的厚度為λ/4n介質(zhì),式中λ表示工作光波波長(zhǎng),一般為8000埃的紅光,n介質(zhì)表示SiO2和SiNx的折射率,分別為1.47和2.15,交錯(cuò)疊加周期數(shù)為1至10。
采用的PECVD設(shè)備必須允許進(jìn)行兩種不同薄膜交錯(cuò)連續(xù)沉積,并且具有沉積厚度監(jiān)控裝置,以精確控制各層薄膜的厚度。底部分布布拉格反射鏡505的面積為50×60至50×240平方微米,由光刻腐蝕限定,也可采用頂脫(Lift-Off)技術(shù)限定,即在光刻膠圖形上沉積薄膜,然后溶解去掉光刻膠,原來(lái)無(wú)光刻膠處的薄膜會(huì)留存下來(lái),原來(lái)有光刻膠處的薄膜則會(huì)隨著光刻膠除去。采用這種技術(shù)可以省去光刻以后的薄膜腐蝕步驟。
圖7表示在底部分布布拉格反射鏡505上形成底部透明電極506及其輸入輸出接頭507,以及將要形成的頂部電極的輸入輸出接頭508和509。輸入輸出接頭507的部分區(qū)域覆蓋在透明電極504B上,輸入輸出接頭509的部分區(qū)域覆蓋在透明電極504A上,輸入輸出接頭508留給與將要形成的頂部電極連接。
電極和接頭材料為透明電極材料In2O3:SnO2薄膜,用濺射技術(shù)沉積,其厚度為λ/4n透明電極,式中n透明電極表示In2O3:SnO2的折射率,其值為2,在設(shè)計(jì)底部分布布拉格反射鏡505時(shí)可以將其視為相當(dāng)于SiNx的高折射率材料。電極和接頭圖形可用頂脫技術(shù)形成。
參考圖8,在底部電極506和底部分布布拉格反射鏡505上形成刻蝕有通孔的犧牲層510。犧牲層510所用的材料為聚酰亞胺,采用甩膠技術(shù)形成0.5至1微米厚的膠膜,先在90℃烘烤3分鐘,接著在180℃烘烤90秒鐘,最后在400℃通流動(dòng)氮?dú)夤袒?0分鐘。含有通孔的犧牲層510的圖形采用光刻腐蝕技術(shù)形成,為此先在聚酰亞胺膜上蒸發(fā)沉積厚4000埃的鋁膜,然后進(jìn)行光刻腐蝕形成鋁膜圖形。隨后以鋁膜圖形為保護(hù)層,用純氧等離子各向異性腐蝕技術(shù)腐蝕去掉未保護(hù)區(qū)域的聚酰亞胺膜,腐蝕速率為0.13至0.2微米/分鐘。要注意的是,有的通孔底部露出來(lái)的是導(dǎo)電的輸入輸出接頭508,有的通孔底部露出來(lái)的是不導(dǎo)電的底部分布布拉格反射鏡505的邊緣部位。
再看圖9,用蒸發(fā)沉積的金屬材料填充聚酰亞胺膜中的通孔,可選用的金屬材料為鋁,鉻,鎳,沉積在光刻膠圖形上進(jìn)行,也就是采用頂脫技術(shù),形成金屬支柱511A和511B,其中511A底部為連接將要形成的頂部電極的輸入輸出接頭508,而511A底部是不導(dǎo)電的底部分布布拉格反射鏡505的邊緣部位。
圖10表示在聚酰亞胺膜510和金屬支柱511A和511B上形成未釋放的頂部電極512。與上述形成底部電極506的方法相同,即所用的電極材料為厚λ/4n透明電極的In2O3:SnO2薄膜,所用的圖形形成技術(shù)為頂脫技術(shù)。
參考圖11,在未釋放的頂部電極512上形成未釋放的頂部分布布拉格反射鏡513,以及未釋放的柔性梁514A和514B。與上述形成底部分布布拉格反射鏡505的方法相同,所用的反射鏡材料仍為PECVD沉積的低折射率材料SiO2薄膜和高折射率材料SiNx薄膜的疊層,疊加周期數(shù)為1至10。但與上述形成底部分布布拉格反射鏡505不同之處是,頂部分布布拉格反射鏡513的邊緣由柔性梁514A和514B支持,柔性梁514A和514B也由薄膜疊層形成。頂部分布布拉格反射鏡513的面積為20×20至40×40平方微米,柔性梁514A和514B的寬度為5至20微米,長(zhǎng)度為20至100微米。
再看圖12,圖中未釋放的頂部分布布拉格反射鏡513由另一種結(jié)構(gòu)的未釋放的柔性框架514C和514D所支持。與形成未釋放的柔性梁514A和514B的方法不同,未釋放的柔性框架514C和514D不是與未釋放的頂部分布布拉格反射鏡513同時(shí)形成的,而是先于未釋放的頂部分布布拉格反射鏡513形成的。形成未釋放的柔性框架514C和514D材料為PECVD沉積的無(wú)定型硅薄膜,具有厚度0.2至1微米,而兩條梁的寬度為5至20微米,長(zhǎng)度為20至100微米。未釋放的柔性框架514C和514D是通過(guò)光刻腐蝕形成的,其下部為未釋放的頂部電極512,遠(yuǎn)離的相對(duì)端分別處于金屬支柱511A和511B上方,而接近的相對(duì)端彼此由未釋放的反射鏡513隔開(kāi)。然后形成未釋放的頂部分布布拉格反射鏡513,其形成方法與上述形成未釋放的頂部分布布拉格反射鏡相同,只是經(jīng)過(guò)光刻腐蝕后,其邊緣不再處于金屬支柱511A和511B上方,而是搭接在未釋放的柔性框架514C和514D的兩接近端上。
圖13表示在玻璃基片501的背面形成光線反射層515和光線入射窗口516。形成反射層515的材料選用金屬鋁或鉻,用蒸發(fā)成膜技術(shù)形成,薄膜厚度2至3微米。入射窗口516通過(guò)光刻腐蝕技術(shù)形成,要用到雙面對(duì)準(zhǔn)光刻設(shè)備,以保證每扇窗口都能與其正面的分布布拉格反射鏡513垂直對(duì)準(zhǔn),使入射光線能夠垂直照射底部分布布拉格反射鏡505的背面。
再看圖14,選擇性腐蝕用作犧牲層的聚酰亞胺膜510以最終形成光學(xué)微型開(kāi)關(guān)。腐蝕去掉未釋放的頂部分布布拉格反射鏡513及未釋放的柔性梁或柔性框架514A和514B下的聚酰亞胺膜,要用高密度的純氧等離子進(jìn)行各向同性腐蝕,這種條件可由筒式等離子系統(tǒng)提供,這種系統(tǒng)通常用來(lái)清洗集成電路制造設(shè)備。這種腐蝕技術(shù)可以產(chǎn)生底部聚酰亞胺膜的橫向腐蝕速率高達(dá)每分鐘4微米,整個(gè)聚酰亞胺膜腐蝕去除只需要3至5分鐘。腐蝕去掉聚酰亞胺膜后,即形成釋放的頂部分布布拉格反射鏡518,釋放的柔性梁519A和519B,周?chē)懵兜闹С种?11A和511B,以及空氣夾層517,從而完成了用于本發(fā)明光學(xué)微型開(kāi)關(guān)打印機(jī)的第一種光學(xué)微型開(kāi)關(guān)打印頭的制造。
另一種制造用于本發(fā)明光學(xué)微型開(kāi)關(guān)打印機(jī)的光學(xué)微型開(kāi)關(guān)打印頭的方法示意如圖15至圖17所示。
圖15表示本發(fā)明第二種光學(xué)微型開(kāi)關(guān)打印頭處于制造步驟1時(shí)的橫截面示意圖,圖中表示有一塊玻璃基片601,一層沉積于玻璃基片正面的SiO2緩沖層602,覆蓋在玻璃基片背面的光線反射層613和形成于該反射層中的光線入射窗口614,以及在SiO2緩沖層602上形成的一只光學(xué)微型開(kāi)關(guān)。該光學(xué)微型開(kāi)關(guān)組成包括底部分布布拉格反射鏡603,底部電極604及其輸入輸出接頭605,頂部電極輸入輸出接頭606和607,聚酰亞胺膜608,金屬支持柱610A和610B,未釋放的頂部電極609,未釋放的頂部分布布拉格反射鏡611,以及未釋放的柔性梁612A和612B。各組成的形成方法與上述對(duì)應(yīng)的組成形成方法相同,在此不再重述。
圖16所示為本發(fā)明第二種光學(xué)微型開(kāi)關(guān)打印頭處于制造步驟2時(shí)的橫截面示意圖,圖中表示在玻璃基片上形成連接光學(xué)微型開(kāi)關(guān)的金屬微條和金屬鍵合凸塊615,616,617。形成凸塊的材料為金,其形成過(guò)程可分兩步進(jìn)行,第一步通過(guò)蒸發(fā)沉積在光刻膠膜的開(kāi)口中形成厚3000埃的金膜,第二步通過(guò)化學(xué)電鍍金將金膜加厚到10至20微米。
圖17所見(jiàn)到是本發(fā)明第二種光學(xué)微型開(kāi)關(guān)打印頭處于制造步驟3時(shí)的橫截面示意圖,圖中表示在玻璃基片601的正面鍵合載有驅(qū)動(dòng)集成電路622的單晶硅芯片621。鍵合部位之一為單晶硅芯片621上的鍵合墊624和玻璃基片601上的凸塊616,鍵合部位之二為單晶硅芯片621上的鍵合墊623和玻璃基片601上的凸塊617,凸塊615用于與打印機(jī)的控制電路連接。圖中表示的光學(xué)微型開(kāi)關(guān)已經(jīng)腐蝕去除聚酰亞胺膜608,從而形成空氣夾層618,懸空的頂部分布布拉格反射鏡619,柔性梁620A和620B,以及周?chē)懵兜慕饘僦С种?10A和610B。
上述說(shuō)明只限于闡述本發(fā)明的光學(xué)微型開(kāi)關(guān)打印機(jī)及其光學(xué)微型開(kāi)關(guān)打印頭的基本結(jié)構(gòu)和實(shí)施方案。在此說(shuō)明的指導(dǎo)下,熟悉本專(zhuān)業(yè)的技術(shù)人員是很容易進(jìn)行局部的補(bǔ)充,修改和調(diào)整,但都還在本發(fā)明的權(quán)利要求所涉及的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種光學(xué)微型開(kāi)關(guān)打印機(jī),其結(jié)構(gòu)特征包括一塊長(zhǎng)條形玻璃基片,其長(zhǎng)度方向沿著打印機(jī)的打印方向,至少一排制作于玻璃基片上的光學(xué)微型開(kāi)關(guān),占據(jù)玻璃基片的一條長(zhǎng)邊的邊沿部分,一組驅(qū)動(dòng)集成電路,占據(jù)玻璃基片的另一條長(zhǎng)邊的邊沿部分,通過(guò)玻璃基片上印制的金屬微型線條與光學(xué)微型開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)電性連接,一具長(zhǎng)條形燈管,朝向光學(xué)微型開(kāi)關(guān)發(fā)射光線,一組反光鏡,將燈管朝背離光學(xué)微型開(kāi)關(guān)發(fā)射的光線反射回來(lái),一組準(zhǔn)直透鏡,使燈管發(fā)射的光線得以垂直照射光學(xué)微型開(kāi)關(guān),一組濾光片,使照射光學(xué)微型開(kāi)關(guān)的光線為單色光線,一具表面覆蓋光導(dǎo)電材料的感光鼓,圍繞一條與打印方向平行的軸線不斷地旋轉(zhuǎn),一組聚光透鏡,將通過(guò)微型開(kāi)關(guān)的光束聚集于感光鼓表面,以及一組控制電路,通過(guò)接頭向驅(qū)動(dòng)電路傳輸打印信號(hào),使驅(qū)動(dòng)電路得以選擇性地向各個(gè)光學(xué)微型開(kāi)關(guān)施加電壓,將其開(kāi)通以讓單色光從開(kāi)通的窗口通過(guò),并整形成為光束,照射感光鼓表面的光導(dǎo)電材料,并在其中產(chǎn)生靜電潛像。
2.按照權(quán)利要求1所述的光學(xué)微型開(kāi)關(guān)打印機(jī),其結(jié)構(gòu)特征是所述的光學(xué)微型開(kāi)關(guān)的工作原理基于空氣夾層厚度可變的法布里-珀羅腔,該腔由兩組分布布拉格反射鏡構(gòu)成,其中一組分布布拉格反射鏡由柔性梁支持,在外加電壓作用下柔性梁會(huì)發(fā)生彎曲,從而使空氣夾層厚度得以分別等于1/4n空氣工作光波波長(zhǎng)的偶數(shù)倍數(shù)和奇數(shù)倍數(shù)(n空氣為空氣折射率),導(dǎo)致法布里-珀羅腔對(duì)入射光線相應(yīng)地處于透射和反射狀態(tài),從而給光學(xué)微型開(kāi)關(guān)對(duì)光線通行提供開(kāi)通和關(guān)閉功能。
3.按照權(quán)利要求1所述的光學(xué)微型開(kāi)關(guān)打印機(jī),其結(jié)構(gòu)特征是所述的驅(qū)動(dòng)集成電路為制作于玻璃基片上的薄膜晶體管集成電路。
4.按照權(quán)利要求1所述的光學(xué)微型開(kāi)關(guān)打印機(jī),其結(jié)構(gòu)特征是所述的驅(qū)動(dòng)集成電路為制作在單晶硅芯片上的TTL或CMOS集成電路,而載有集成電路的單晶硅芯片被鍵合到玻璃基片上。
5.一種用于權(quán)利要求1所述的光學(xué)微型開(kāi)關(guān)打印機(jī)的光學(xué)微型開(kāi)關(guān)打印頭,其結(jié)構(gòu)特征包括一塊長(zhǎng)條形玻璃基片,一組制作于長(zhǎng)條形玻璃基片上的一條長(zhǎng)邊邊沿部分上的法布里-珀羅腔,該腔由兩組分布布拉格反射鏡構(gòu)成,其中一組分布布拉格反射鏡邊沿由柔性梁支持,兩組分布布拉格反射鏡上下垂直相互對(duì)準(zhǔn),其間存有空氣夾層,一組驅(qū)動(dòng)集成電路,占據(jù)玻璃基片的另一條長(zhǎng)邊邊沿部分,通過(guò)玻璃基片上印制的金屬微型線條與光學(xué)微型開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)電性連接,一組光線入射窗口,布置在玻璃基片的背面,每個(gè)窗口對(duì)準(zhǔn)一個(gè)處于玻璃基片正面的法布里-珀羅腔,以及一組控制電路,通過(guò)接頭向驅(qū)動(dòng)集成電路發(fā)送打印信號(hào),使驅(qū)動(dòng)電路得以選擇性地向各個(gè)光學(xué)微型開(kāi)關(guān)施加電壓,以使柔性梁發(fā)生彎曲,從而使空氣夾層的厚度得以分別等于1/4n空氣工作光波波長(zhǎng)的偶數(shù)倍數(shù)和奇數(shù)倍數(shù),導(dǎo)致法布里-珀羅腔對(duì)入射光線相應(yīng)地處于透射和反射狀態(tài),從而給光學(xué)微型開(kāi)關(guān)對(duì)光線通行提供開(kāi)通和關(guān)閉功能。
6.按照權(quán)利要求5所述的光學(xué)微型開(kāi)關(guān)打印頭,其結(jié)構(gòu)特征是所述的法布里-珀羅腔的分布布拉格反射鏡由厚1/4n介質(zhì)工作光波波長(zhǎng),PECVD沉積的SiO2和SiNx薄膜材料交錯(cuò)疊加而成,n介質(zhì)為SiO2和SiNx的折射率,其交錯(cuò)疊加周期數(shù)為1至10。
7.按照權(quán)利要求5所述的光學(xué)微型開(kāi)關(guān)打印頭,其結(jié)構(gòu)特征是所述的法布里-珀羅腔的分布布拉格反射鏡由厚1/4n介質(zhì)工作光波波長(zhǎng),濺射沉積的SiO2和TiO2薄膜材料交錯(cuò)疊加而成,n介質(zhì)為SiO2和TiO2的折射率,其交錯(cuò)疊加周期數(shù)為1至10。
8.按照權(quán)利要求5所述的光學(xué)微型開(kāi)關(guān)打印頭,其結(jié)構(gòu)特征是所述的法布里-珀羅腔的分布布拉格反射鏡由厚1/4n介質(zhì)工作光波波長(zhǎng),濺射沉積的SiO2和Ta2O5薄膜材料交錯(cuò)疊加而成,n介質(zhì)為SiO2和Ta2O5的折射率,其交錯(cuò)疊加周期數(shù)為1至10。
9.按照權(quán)利要求5所述的光學(xué)微型開(kāi)關(guān)打印頭,其結(jié)構(gòu)特征是所述的驅(qū)動(dòng)集成電路為制作于玻璃基片上的薄膜晶體管電路。
10.按照權(quán)利要求5所述的光學(xué)微型開(kāi)關(guān)打印頭,其結(jié)構(gòu)特征是所述的驅(qū)動(dòng)集成電路為制作在單晶硅芯片上的TTL或CMOS集成電路,而載有集成電路的單晶硅芯片被鍵合到玻璃基片上。
11.一種制造權(quán)利要求5所述的用于光學(xué)微型開(kāi)關(guān)打印機(jī)的光學(xué)微型開(kāi)關(guān)打印頭的方法,其特征制造步驟包括清潔處理一塊長(zhǎng)條形玻璃基片,并用PECVD技術(shù)在其表面沉積厚2000至5000埃的SiO2緩沖層,用PECVD沉積和光刻腐蝕技術(shù)形成面積為50×60至50×240平方微米的底部分布布拉格反射鏡,其組成為厚1/n介質(zhì)工作光波波長(zhǎng)的SiO2和SiNx薄膜材料交錯(cuò)疊加而成的薄膜,其交錯(cuò)疊加周期數(shù)為1至10,用濺射沉積和光刻腐蝕技術(shù)形成厚1/n透明電極工作光波波長(zhǎng)的In2O3:SnO2薄膜圖案,其中包含有底部電極及其輸出輸入接頭,頂部電極的輸出輸入接頭,用甩膠涂敷和光刻腐蝕技術(shù)形成厚3至10倍1/n介質(zhì)工作光波波長(zhǎng)的聚酰亞胺薄膜圖案,其邊沿部有穿越薄膜的通孔,其中包括底部露出部分頂部電極輸出輸入接頭的通孔,用蒸發(fā)沉積和光刻腐蝕技術(shù)選擇性地填充聚酰亞胺薄膜中的通孔,填充材料為金屬薄膜,用濺射沉積和光刻腐蝕技術(shù)形成厚1/n透明電極工作光波波長(zhǎng)的In2O3:SnO2薄膜圖案,用作未釋放的頂部電極,用PECVD沉積和光刻腐蝕技術(shù)形成面積為20×20至40×40平方微米的未釋放的頂部分布布拉格反射鏡,其組成為厚1/n介質(zhì)工作光波波長(zhǎng)的SiO2和SiNx薄膜材料交錯(cuò)疊加而成的薄膜,其交錯(cuò)疊加周期數(shù)為1至10,并用同樣的疊加薄膜形成兩條寬5至20微米,長(zhǎng)20至100微米的未釋放的柔性梁,用PECVD沉積和光刻腐蝕技術(shù)在玻璃基片的背面形成一組光線入射窗口,使每扇窗口對(duì)準(zhǔn)一個(gè)處于玻璃基片正面的法布里-珀羅腔,以及用等離子氧腐蝕技術(shù)選擇性腐蝕去除聚酰亞胺薄膜,以在底部分布布拉格反射鏡和頂部分布布拉格反射鏡之間形成空氣夾層,并同時(shí)將填充有導(dǎo)電材料的聚酰亞胺薄膜中的通孔轉(zhuǎn)變成支持懸空的頂部分布布拉格反射鏡的裸露周?chē)闹е?br> 12.一種制造權(quán)利要求11所述的用于光學(xué)微型開(kāi)關(guān)打印機(jī)的光學(xué)微型開(kāi)關(guān)打印頭的方法,其特征制造步驟還包括在玻璃基片上制作薄膜晶體管驅(qū)動(dòng)集成電路。
13.一種制造權(quán)利要求11所述的用于光學(xué)微型開(kāi)關(guān)打印機(jī)的光學(xué)微型開(kāi)關(guān)打印頭的方法,其特征制造步驟還包括將制作有驅(qū)動(dòng)TTL或CMOS集成電路的單晶硅芯片鍵合到玻璃基片上。
14.一種制造權(quán)利要求5所述的用于光學(xué)微型開(kāi)關(guān)打印機(jī)的光學(xué)微型開(kāi)關(guān)打印頭的方法,其特征制造步驟包括清潔處理一塊長(zhǎng)條形玻璃基片,并用PECVD技術(shù)在其表面沉積厚2000至5000埃的SiO2緩沖層,用濺射沉積和光刻腐蝕技術(shù)形成面積為50×60至50×240平方微米的底部分布布拉格反射鏡,其組成為厚1/n介質(zhì)工作光波波長(zhǎng),高低折射率不同薄膜材料交錯(cuò)疊加而成的薄膜,其交錯(cuò)疊加周期數(shù)為1至10,用濺射沉積和光刻腐蝕技術(shù)形成厚1/n透明電極工作光波波長(zhǎng)的In2O3:SnO2薄膜圖案,其中包含有底部電極及其輸出輸入接頭,頂部電極的輸出輸入接頭,用甩膠涂敷和光刻腐蝕技術(shù)形成厚3至10倍1/n聚工作光波波長(zhǎng)的聚酰亞胺薄膜圖案,其邊沿部分包含穿越薄膜的通孔,其中有一個(gè)孔的底部露出部分頂部電極的輸出輸入接頭,用蒸發(fā)沉積和光刻腐蝕技術(shù)選擇性地填充聚酰亞胺薄膜中的通孔,填充材料為金屬薄膜,用濺射沉積和光刻腐蝕技術(shù)形成厚1/n透明電極工作光波波長(zhǎng)的In2O3:SnO2薄膜,用作未釋放的頂部電極,用PECVD沉積和光刻腐蝕技術(shù)形成厚0.5至1微米的未釋放放的無(wú)定型硅支持框架,框架的柔性梁寬5至20微米,長(zhǎng)20至100微米,用濺射沉積和光刻腐蝕技術(shù)形成面積20×20至40×40平方微米的未釋放的頂部分布布拉格反射鏡,其組成為厚1/n介質(zhì)工作光波波長(zhǎng),高低折射率不同的薄膜材料交錯(cuò)疊加而成的薄膜,其交錯(cuò)疊加周期數(shù)為1至10,用PECVD沉積和光刻腐蝕技術(shù)在玻璃基片的背面形成一組光線入射窗口,使每扇窗口對(duì)準(zhǔn)一個(gè)處于玻璃基片正面的法布里-珀羅腔,以及用等離子氧腐蝕技術(shù)選擇性腐蝕去除聚酰亞胺薄膜,以在底部分布布拉格反射鏡和頂部分布布拉格反射鏡之間形成空氣夾層,并同時(shí)將填充有導(dǎo)電材料的聚酰亞胺薄膜中的通孔轉(zhuǎn)變成支持懸空的無(wú)定型硅支持框架及頂部分布布拉格反射鏡的裸露周?chē)闹е?br> 15.一種制造權(quán)利要求14所述的用于光學(xué)微型開(kāi)關(guān)打印機(jī)的光學(xué)微型開(kāi)關(guān)打印頭的方法,其特征制造步驟還包括在玻璃基片上制作薄膜晶體管驅(qū)動(dòng)電路。
16.一種制造權(quán)利要求14所述的用于光學(xué)微型開(kāi)關(guān)打印機(jī)的光學(xué)微型開(kāi)關(guān)打印頭的方法,其特征制造步驟還包括將制作有TTL或CMOS驅(qū)動(dòng)電路的單晶硅芯片鍵合到玻璃片上。
17.一種制造權(quán)利要求14所述的用于光學(xué)微型開(kāi)關(guān)打印機(jī)的光學(xué)微型開(kāi)關(guān)打印頭的方法,其特征制造步驟是所述的高低折射率不同的薄膜材料為SiO2和TiO2薄膜材料。
18.一種制造權(quán)利要求14所述的用于光學(xué)微型開(kāi)關(guān)打印機(jī)的光學(xué)微型開(kāi)關(guān)打印頭的方法,其特征制造步驟是所述的高低折射率不同的薄膜材料為SiO2和Ta2O5薄膜材料。
全文摘要
一種光學(xué)微型開(kāi)關(guān)打印機(jī),配置微機(jī)械加工的光學(xué)微型開(kāi)關(guān)打印頭,微型開(kāi)關(guān)為空氣夾層厚度可變的法布里-珀羅腔,由兩組分布布拉格反射鏡構(gòu)成,其中一組由柔性梁支持。分布布拉格反射鏡由具有高低不同折射率的薄膜材料交替疊加而成,所用的高折射率材料為T(mén)i
文檔編號(hào)H01L21/00GK1781723SQ200410096049
公開(kāi)日2006年6月7日 申請(qǐng)日期2004年11月29日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月29日
發(fā)明者涂相征, 李韞言 申請(qǐng)人:李韞言
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