專利名稱：光學(xué)部件蓋及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光學(xué)部件蓋及其制造方法，并且更加具體地講，涉及一種可用于對來自光源的光進(jìn)行反射以投影出圖像的光學(xué)部件的蓋子的光學(xué)部件蓋，以及制造這種光學(xué)部件蓋的方法。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)有技術(shù)中已經(jīng)開發(fā)出了通過由光學(xué)部件對從光源發(fā)出的光進(jìn)行反射來投影圖像的DLP(數(shù)字光處理)技術(shù)。已經(jīng)有了DMD(數(shù)字微反射鏡器件)來作為這樣的光學(xué)部件，在DMD中，將大量各自有幾個μm見方的反射鏡排布在硅基板上，來反射光線。
DMD是以這樣的狀態(tài)安裝的這個DMD由蓋子氣密地密封。為這個蓋子配備了黑框?qū)?鉻層)，以防止其不必要地反射來自其周緣部分的光線。如圖1中所示，在現(xiàn)有技術(shù)中，蓋子100由中央部分中設(shè)置有開口部分110x的環(huán)狀框架部分110、設(shè)置在開口部分110x中的透明玻璃120和由鉻層形成并且設(shè)置在框架部分110的下方周緣側(cè)上的黑框?qū)?30構(gòu)成。而且，將DMD 300安裝在設(shè)置在基板200的中央部分上的空腔200x中，然后將蓋子100連接到基板200周緣部分中的突出部分210上，以氣密地密封這個DMD 300。據(jù)此，來自光源的光和DMD 300所反射的光的反射在蓋子100的周緣部分中得到了抑制，使得只有穿過處于黑框?qū)?30內(nèi)部的光透射窗口透射的光能夠發(fā)射到外部。
在現(xiàn)有技術(shù)的制造蓋子100的方法中，首先，通過掩模汽相沉積，在框架部分110(在該框架部分110的開口部分110x中設(shè)置有玻璃120)的下側(cè)上形成鉻層。然后，通過光刻和蝕刻對鉻層構(gòu)圖，這樣在其中央部分中就提供了光透射窗口并且在周緣側(cè)上有選擇地形成了黑框?qū)?30。
此外，在專利文獻(xiàn)1(專利申請公開(KOHYO)2005-512114)中提出了具有這樣的結(jié)構(gòu)的DMD封裝玻璃窗口設(shè)置在外殼的頂部，并且將鉻層構(gòu)圖在玻璃窗口的周緣部分上。
不過，在現(xiàn)有技術(shù)中，由于需要沉積鉻層的步驟和對鉻層進(jìn)行構(gòu)圖的步驟(光刻和蝕刻)來形成黑框?qū)樱虼擞羞@樣的問題造成生產(chǎn)成本增加。而且，由于蓋子的光透射窗口要求相對較高的圖案精度，因此在對鉻層進(jìn)行構(gòu)圖的過程中，需要復(fù)雜的工藝管理。此外，在某些情況下會造成這樣的缺點在蝕刻鉻層的過程中，會形成參差不齊的圖案等等。
在這些情況下，熱切地希望有一種通過不使用鉻層的簡單方法來制造光學(xué)部件蓋的方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種無需薄膜形成和鉻層構(gòu)圖的低成本地容易地制造的光學(xué)部件蓋以及制造該光學(xué)部件蓋的方法。
本發(fā)明涉及一種光學(xué)部件蓋，該光學(xué)部件蓋包括金屬框架，包括中央部分中設(shè)置有開口部分的上框架部分和設(shè)置成與上框架部分的下周緣部分相連的直角框架部分，在該金屬框架中，由直角框架部分在內(nèi)部提供了裝容部分；反射防止層，分別形成在金屬框架的外表面和內(nèi)表面上；和玻璃，設(shè)置在金屬框架的裝容部分中。
本發(fā)明的光學(xué)部件蓋是通過如下方式獲得的借助沖壓之類形成環(huán)狀金屬框架(在該金屬框架內(nèi)，在該金屬框架的中央部分上設(shè)置有開口部分，并且在該金屬框架的內(nèi)部設(shè)置有裝容部分)并且隨后在該金屬框架的外表面和內(nèi)表面上形成表現(xiàn)為黑色或灰色的反射防止層。
在本發(fā)明的一種優(yōu)選模式中，首先，通過對金屬框架進(jìn)行氧化來形成帶黑色的金屬氧化物層(柯伐合金氧化物層之類)，然后將玻璃沉積到金屬框架的裝容部分中。然后，除掉金屬框架中不接觸玻璃的外部暴露部分上的金屬氧化物層，然后在金屬框架的外表面上形成起到反射防止層作用的帶黑色的金屬鍍層、墨水之類。
由此，在金屬框架的內(nèi)表面上形成了由金屬氧化物層構(gòu)成的第一反射防止層，并且在金屬框架的外表面上形成了由金屬鍍層、墨水之類構(gòu)成的第二反射防止層。另外，形成在金屬框架整個表面上的金屬氧化物層可以按照原樣用作反射防止層。
這樣，在本發(fā)明中，由于采用了通過對金屬框架的內(nèi)表面和外表面實施暗化處理來形成反射防止層的手段，因此不需要導(dǎo)致成本增加的形成鉻層的步驟和對其進(jìn)行構(gòu)圖的步驟(光刻和蝕刻)。因此，與現(xiàn)有技術(shù)相比，能夠顯著地降低成本。
而且，在本發(fā)明中，光透射窗口是由金屬框架的開口部分限定的，該開口部分是通過高機(jī)加工精度的沖壓形成的。因此，能夠以良好的產(chǎn)量穩(wěn)定地制造具有圖案精度很高的光透射窗口的光學(xué)部件蓋，而不用執(zhí)行復(fù)雜的工藝管理。
如上所述，本發(fā)明的光學(xué)部件蓋可以通過非常簡單的方法以很低的成本制造出來。


圖1是表示現(xiàn)有技術(shù)中的光學(xué)部件蓋的截面圖；圖2A到2F是表示按照本發(fā)明的第一實施例的制造光學(xué)部件蓋的方法的截面圖；圖3是表示按照本發(fā)明的第一實施例的光學(xué)部件蓋的截面圖，該截面圖相當(dāng)于沿圖4中的I-I截取的截面圖；圖4是表示按照本發(fā)明的第一實施例的光學(xué)部件蓋的平面圖；圖5是表示將按照本發(fā)明的第一實施例的光學(xué)部件蓋用于光學(xué)部件的蓋子的示例的截面圖；圖6是將本發(fā)明的實施例中使用的粗糙Ni鍍層和柯伐合金氧化物層構(gòu)成的暗化層的反射率與現(xiàn)有技術(shù)中使用的鉻層的反射率進(jìn)行相互比較的視圖；和圖7A到7E是表示按照本發(fā)明的第二實施例的制造光學(xué)部件蓋的方法的截面圖。
具體實施例方式
下文中將參照附圖解釋說明本發(fā)明的實施例。
(第一實施例)圖2A到2F是表示按照本發(fā)明的第一實施例的制造光學(xué)部件蓋的方法的截面圖，圖3和圖4是表示本發(fā)明的第一實施例的光學(xué)部件蓋的截面圖和平面圖，而圖5是表示將本發(fā)明第一實施例的光學(xué)部件蓋用于光學(xué)部件的蓋子的示例的截面圖。
在按照第一實施例的制造光學(xué)部件蓋的方法中，如圖2A所示，首先，通過對金屬板進(jìn)行沖壓或切割來形成環(huán)形金屬框架10，在該環(huán)形金屬框架10的中央部分中設(shè)置有開口部分10x。金屬框架10是由在中央部分設(shè)置有開口部分10x的環(huán)狀上框架部分10a和設(shè)置成與上框架部分10a的下周緣部分相連的環(huán)狀直角框架部分10b構(gòu)成的。直角框架部分10b是由環(huán)狀側(cè)壁部分10c和從側(cè)壁部分10c的下周緣部分向外側(cè)伸出的環(huán)狀下框架部分10d構(gòu)成的。通過設(shè)置直角框架部分10b將金屬框架10形成為在內(nèi)部具有裝容部分11。
然后，如圖2B所示，在氧氛圍中通過在700到800℃下執(zhí)行熱處理來使金屬框架10得到氧化。這樣，在金屬框架10的表面上形成了金屬氧化物層12a，以進(jìn)行暗化。具體舉例來說，金屬框架10由柯伐合金(鐵(Fe)-鎳(Ni)-鈷(Co)合金)制成，然后在700℃的氧氛圍中對柯伐合金進(jìn)行43分鐘的加熱/氧化來形成10到20μm厚的柯伐合金氧化物層，以進(jìn)行暗化。除了柯伐合金之外，還可以采用Fe-Ni合金等作為金屬框架10的材料。這里，暗化是指，使材料的表面顏色變成諸如灰色或黑色這樣的可以防止光反射的顏色。
然后，如圖2C所示，將透明玻璃14布置成與金屬框架10的裝容部分11相對。然后，通過在約900℃的溫度下執(zhí)行熱處理，將這個玻璃14沉積在裝容部分11上。
然后，如圖2D所示，通過濕法蝕刻有選擇地除掉金屬框架10不接觸玻璃14的外側(cè)金屬氧化物層12a，以暴露出金屬框架10的金屬(柯伐合金)。這樣，留在金屬框架10的內(nèi)表面上的金屬氧化物層12a(接觸玻璃14的部分)構(gòu)成內(nèi)側(cè)暗化層12。留在金屬框架10內(nèi)表面上的金屬氧化物層12a不僅僅用作反射防止層，而且還用作用于將玻璃14沉積在金屬框架10上的粘接層。
然后，如圖2E所示，將用作防鍍劑的保護(hù)膜15粘貼在金屬框架10的直角框架部分10b的下表面上。然后，通過借助電鍍或非電鍍將鎳(Ni)鍍到金屬框架10外側(cè)的暴露部分上來形成外側(cè)暗化層16。然后，除掉保護(hù)膜15。
作為用來暗化金屬框架10的外部的鍍Ni條件的優(yōu)選示例，使用的是包含氯化鎳(75g/l)、硫氰酸鈉(15g/l)和氯化銨(30g/l)的電鍍?nèi)芤?pH4.5到5.5，溫度常溫(25℃))，并且采用15秒鐘到30分鐘的處理時間作為條件。通過采用這樣的這些電鍍條件，形成了膜厚度為2到10μm并且表面粗糙的Ni鍍層。這個Ni鍍層可以用作表現(xiàn)為黑色或灰色的暗化層。
在這種情況下，除了Ni之外，還有錫(Sn)-鎳(Ni)合金(膜厚度0.01到0.1μm)、鋅(Zn)-鎳(Ni)合金(膜厚度0.01到0.1μm)、釕(Ru)(膜厚度0.1到0.5μm)、黑色鎳(Ni)-磷(P)合金(膜厚度2到6μm)、黑色鈀(Pd)(膜厚度0.1到0.5μm)等作為可以用作暗化層(反射防止層)的鍍金屬。
然后，如圖2F所示，粘貼用來覆蓋形成在金屬框架10上的外部暗化層16的保護(hù)膜15a。然后，通過借助電鍍或非電鍍在金屬框架10的直角框架部分10b的下表面上形成金(Au)層來形成連接層18。然后去除保護(hù)層15a。
因此，如圖3和圖4所示，獲得了本實施例的光學(xué)部件蓋1。本實施例的光學(xué)部件蓋1主要由環(huán)狀金屬框架10構(gòu)成，在該環(huán)狀金屬框架10中，在中央部分中設(shè)置有開口部分10x，在內(nèi)部提供了裝容部分11，并且在裝容部分11中設(shè)置了透明玻璃14。而且，金屬框架10的開口部分10x用作光透射窗口W。金屬框架10由環(huán)狀上框架部分10a和設(shè)置成與上框架部分10a的下側(cè)周緣部分相連的環(huán)狀直角框架部分10b形成。
對金框架10的內(nèi)表面提供通過對金屬框架10(柯伐合金)進(jìn)行氧化而獲得的內(nèi)側(cè)暗化層12，并且這一層用作第一反射防止層R1。對金屬框架10的外表面提供由粗糙Ni鍍層形成的外側(cè)暗化層16，并且這一層用作第二反射防止層R2。在金屬框架10的直角框架部分10b的下表面上提供由Au層形成的連接部分18。
在上述模式下，外側(cè)暗化層16(第二反射防止層R2)是通過對金屬框架10的外表面進(jìn)行鍍Ni而形成的。但是第二反射防止層R2也可以通過借助噴墨法、絲網(wǎng)印刷、噴涂等等形成黑色墨水(碳黑等等)并且使其暗化來形成。此外，可以采用各種各樣的方法，只要暗化處理給出用作反射防止層的灰色到黑色。
而且，并不總是要提供直角框架部分10b的下框架部分10d。連接部分18可以通過增大側(cè)壁部分10c的厚度來形成。
接下來，在下文中給出了將本實施例的光學(xué)部件蓋1用于DMD的蓋子的示例。DMD是通過將大量的各自為幾個μm見方的反射鏡排布在硅基板上而構(gòu)成的光學(xué)部件，并且能夠通過反射來自光源的光線來將圖像投影到屏幕上。如圖5所示，其上安裝著DMD 20的基板30由陶瓷制成，并且通過在周緣部分上形成突出部分32而在中央部分內(nèi)提供了空腔30x。對突出部分32的上表面提供了由Au層形成的連接部分32a。然后，將DMD 20安裝在基板30的空腔30x內(nèi)。
通過電阻焊(resistance welding)將本實施例的光學(xué)部件蓋1的連接部分18(Au層)連接到其上安裝著該DMD 20的基板30的突出部分32的連接部分32a(Au層)上。由此，將DMD 20氣密地密封在了基板30的空腔30x內(nèi)。
而且，來自光源的光透射穿過光透射窗口W并且隨后由DMD 20反射。然后，反射光透射穿過光透射窗口W并且然后投射到屏幕上，形成圖像。在本實施例的光學(xué)部件蓋1中，分別為金屬框架10的內(nèi)表面和外表面提供了第一和第二反射防止層R1、R2。出于這一原因，DMD 20所反射的光中的來自周緣部分的不穿過光透射窗口W透射的反射光L1由金屬框架10內(nèi)表面上的第一反射防止層R1吸收。這樣，來自蓋子的周緣部分的光反射能夠得到抑制。因此，只有透射穿過光透射窗口W的反射光L2發(fā)射到了外部。
而且，來自光源的光線中的、入射在金屬框架10外表面上的入射光L3由金屬框架10外表面上的第二反射防止層R2吸收。這樣，能夠防止多余的反射光反射到屏幕側(cè)。
以這種方式，在本實施例的光學(xué)部件蓋1中，分別為金屬框架10的內(nèi)表面和外表面提供了第一和第二反射防止層R1、R2。因此，由于來自DMD 20和外部的多余的光能夠得到有效吸收，因此由來自DMD 20的光反射獲得的圖像的顯示特性能夠得到提高。
本申請的發(fā)明人對本實施例中使用的由粗糙Ni鍍層和柯伐合金氧化物層構(gòu)成的暗化層的反射率與現(xiàn)有技術(shù)中使用的鉻層的反射率進(jìn)行了比較，以對它們進(jìn)行檢驗。結(jié)果在圖6中示出。諸如DMD之類的光學(xué)部件蓋所要求的光反射特性是在可見光范圍(400到700nm)內(nèi)，反射能夠得到令人滿意的抑制，并且400nm左右的反射率是10％或更小。
如圖6中所示，在400nm到700nm的波段內(nèi)，本實施例的粗糙Ni鍍層的反射率是20％或更小(在400nm左右是5％或更小)，這等同于或小于現(xiàn)有技術(shù)中鉻層的反射率。而且，在400nm到700nm的波段內(nèi)，本實施例的柯伐合金氧化物層的反射率為25％或更小(在400nm周圍為10％或更小)，這略微高于現(xiàn)有技術(shù)中鉻層的反射率，但是它具有可以令人滿意地用作反射防止層的反射特性。
這樣，可以理解，由粗糙Ni鍍層和柯伐合金氧化物層構(gòu)成并且在本實施例中使用的暗化層能夠滿足光反射特性的技術(shù)要求，并且適用作諸如DMD之類的光學(xué)部件蓋的反射防止層。
而且，從制造本實施例的光學(xué)部件蓋1的角度出發(fā)，與現(xiàn)有技術(shù)不同，沉積鉻層的步驟和對鉻層進(jìn)行構(gòu)圖的步驟(光刻和蝕刻)都不是必須的，并且形成在金屬框架10的內(nèi)表面上的金屬氧化物層12a用作第一反射防止層R1，并且還有形成在金屬框架10的外表面上的金屬鍍層等用作第二反射防止層R2。
這樣，可以通過對金屬框架10進(jìn)行氧化或者將金屬鍍層施加到金屬框架10上來將第一和第二反射防止層R1、R2容易地分別形成到金屬框架10的內(nèi)表面和外表面上。因此，與現(xiàn)有技術(shù)相比，能夠顯著實現(xiàn)成本的降低。
而且，在現(xiàn)有技術(shù)中，光透射窗口是通過借助光刻和蝕刻在鉻層中構(gòu)圖出開口來限定的。因此，要想形成具有期望圖形精度的光透射窗口，需要復(fù)雜的工藝管理，并且還會造成這樣的缺點視情況而定，會形成鋸齒狀的圖案，以致有些時候期望的技術(shù)要求不能得到滿足。
然而，在本實施例中，光透射窗口W是由可通過高精度的沖壓形成的金屬框架10的開口部分10x限定的。因此，優(yōu)于現(xiàn)有技術(shù)，光透射窗口W能夠以良好的精度穩(wěn)定地形成。此外，金屬氧化物層12和金屬鍍層是作為第一和第二反射防止層R1、R2以自對齊的方式形成在金屬框架10上的。因此，第一和第二反射防止層R1、R2也能夠高精度地形成。
(第二實施例)圖7A到7E是表示按照本發(fā)明的第二實施例的制造光學(xué)部件蓋的方法的截面圖。第二實施例的特征在于，將暗化金屬氧化物層留在金屬框架的外表面上，并且將其用作反射防止層。在第二實施例中，省略了與第一實施例相同的步驟和相同的元件的詳細(xì)解釋說明。
首先，如圖7A所示，借助與第一實施例相同的方法，將金屬氧化物層12a形成在金屬框架10的整個表面上，并且對其進(jìn)行暗化。然后，通過將玻璃14沉積到金屬框架10的裝容部分11上來形成與圖2C中相同的結(jié)構(gòu)體。
然后，如圖7B所示，將保護(hù)膜15b粘貼在外部暴露部分上，但金屬框架10的直角框架部分10b的下表面之外。然后，如圖7C所示，從金屬框架10的直角框架部分10b的下表面上有選擇地除掉金屬氧化物層12a。
然后，如圖7D所示，通過借助電鍍或非電鍍在金屬框架10的直角框架部分10b的下表面上形成Au層來獲得連接部分18。然后，除掉保護(hù)膜15b。
由此，如圖7E所示，得到了第二實施例的光學(xué)部件蓋1a。在第二實施例的光學(xué)部件蓋1a中，將金屬氧化物層12a(柯伐合金氧化物層)分別形成在金屬框架10的內(nèi)表面和外表面上并且對它們進(jìn)行暗化。結(jié)果，提供了第一和第二反射防止層R1、R2。
和第一實施例類似，第二實施例的光學(xué)部件蓋1a可以用作DMD的蓋子，并且能夠?qū)崿F(xiàn)與第一實施例類似的優(yōu)點。此外，同時形成在金屬框架10的內(nèi)表面和外表面上的金屬氧化物層12a可以按原樣用作第一和第二反射防止層R1、R2。因此，與第一實施例相比，制造步驟能夠得到簡化，并且能夠?qū)崿F(xiàn)較低的成本。
權(quán)利要求
1.一種光學(xué)部件蓋，所述光學(xué)部件蓋包括金屬框架，該金屬框架包括中央部分中設(shè)置有開口部分的上框架部分和設(shè)置成與上框架部分的下周緣部分相連的直角框架部分，在該金屬框架中，由直角框架部分在該金屬框架的內(nèi)側(cè)提供了裝容部分；反射防止層，分別形成在金屬框架的外表面和內(nèi)表面上；和玻璃，設(shè)置在金屬框架的裝容部分中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)部件蓋，其中對金屬框架的外表面實施暗化處理，以表現(xiàn)為黑色或灰色，和在金屬框架的內(nèi)表面上形成表現(xiàn)為黑色或灰色的金屬氧化物層。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)部件蓋，其中在金屬框架的外表面和內(nèi)表面上形成表現(xiàn)為黑色或灰色的金屬氧化物層。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的光學(xué)部件蓋，其中金屬框架由柯伐合金制成，并且金屬氧化物層是柯伐合金氧化物層。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光學(xué)部件蓋，其中暗化處理包括形成表現(xiàn)為黑色或灰色的金屬鍍層或墨水。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)部件蓋，其中在直角框架部分的下表面上提供連接部分，并且還將直角框架部分的連接部分連接到安裝著光學(xué)部件的基板上，從而將光學(xué)部件氣密地密封起來。
7.一種制造光學(xué)部件蓋的方法，所述方法包括以下步驟通過對金屬板進(jìn)行處理來形成金屬框架，該金屬框架包括中央部分中設(shè)置有開口部分的上框架部分和設(shè)置成與上框架部分的下周緣部分相連的直角框架部分，在該金屬框架中，由直角框架部分在該金屬框架的內(nèi)側(cè)提供了裝容部分；通過對金屬框架進(jìn)行氧化，在金屬框架的整個表面上形成起到反射防止層作用的金屬氧化物層；將玻璃沉積到金屬框架的裝容部分上；從上框架部分的外表面和直角框架部分的下表面上有選擇地除掉金屬氧化物層，從而在金屬框架的內(nèi)表面上留下金屬氧化物層，作為第一反射防止層；和在金屬框架的外表面上形成第二反射防止層，并且通過對直角框架部分的下表面施加金屬鍍層形成連接部分。
8.一種制造光學(xué)部件蓋的方法，所述方法包括以下步驟通過對金屬板進(jìn)行處理來形成金屬框架，該金屬框架包括中央部分中設(shè)置有開口部分的上框架部分和設(shè)置成與上框架部分的下周緣部分相連的直角框架部分，在該金屬框架中，由直角框架部分在該金屬框架的內(nèi)側(cè)提供了裝容部分；通過對金屬框架進(jìn)行氧化，在金屬框架的整個表面上形成起到反射防止層作用的金屬氧化物層；將玻璃沉積到金屬框架的裝容部分上；從直角框架部分的下表面上有選擇地除掉金屬氧化物層；和通過對直角框架部分的下表面施加金屬鍍層來形成連接部分。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的制造光學(xué)部件蓋的方法，其中金屬框架是由柯伐合金制成的，并且金屬氧化物層是表現(xiàn)為黑色或灰色的柯伐合金氧化物層。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的制造光學(xué)部件蓋的方法，其中形成第二反射防止層的步驟是形成表現(xiàn)為黑色或灰色的金屬鍍層或墨水的步驟。
全文摘要
本發(fā)明公開了光學(xué)部件蓋及其制造方法。本發(fā)明的光學(xué)部件蓋包括金屬框架，具有中央部分中設(shè)置有開口部分的上框架部分和設(shè)置成與上框架部分的下周緣部分相連的直角框架部分，在該金屬框架中，由直角框架部分在該金屬框架的內(nèi)側(cè)提供了裝容部分；反射防止層，分別形成在金屬框架的外表面和內(nèi)表面上；和玻璃，設(shè)置在金屬框架的裝容部分中，反射防止層是由金屬氧化物層或金屬鍍層形成的。
文檔編號G03B21/14GK1940709SQ20061011544
公開日2007年4月4日 申請日期2006年8月14日 優(yōu)先權(quán)日2005年9月29日
發(fā)明者依田稔久, 川村賢二 申請人:新光電氣工業(yè)株式會社