Micromiroirs piézoélectriques et micromiroirs électrostatiques pour les grandes déviations de faisceaux lumineux

par Fabien Filhol

Thèse de doctorat en Micro-électronique

Sous la direction de Didier Pribat.

Soutenue en 2004

à l'Université Joseph Fourier (Grenoble) .

    mots clés mots clés


  • Résumé

    Les scanners optiques sont très utilisés dans des applications telles que l'affichage, la microscopie confocale, les capteurs, ou les réseaux optiques. Les micromiroirs ont la capacité de répondre aux besoins en termes de résolution, de vitesse, de taille, de consommation et de coût. Nous proposons une modélisation optique et mécanique des micromiroirs mobiles sur un axe en torsion, ainsi qu'une discussion sur leur optimisation pour l'obtention de définitions élevées. Une utilisation pour l'affichage d'image requiert un balayage sur deux axes du faisceau lumineux. Pour cela, nous avons choisi d'assembler deux micro miroirs à un axe de façon à ce que le faisceau lumineux soit réfléchi successivement par les deux miroirs. Le balayage horizontal rapide est réalisé par un micromiroir en torsion fonctionnant en mode résonant et excité par des actionneurs piézoélectriques bimorphes. Chaque actionneur comporte une poutre ou une membrane flexible en silicium et une couche mince active en PZT. Les structures mécaniques sont gravées dans la couche de silicium superficielle d'un substrat SOI. Le balayage vertical de rafraîchissement de l'image est assuré par un micromiroir exploitant des actionneurs électrostatiques à fermeture de gap fonctionnant au contact, appelés actionneurs " zipping ". Ils génèrent une grande force, grâce au faible espacement entre leurs électrodes, ce qui les rend efficaces en régime statique ou quasi-statique. La fabrication a été réalisée par un procédé de report de couches SOI. Les résultats prometteurs obtenus avec les deux dispositifs permettent d'envisager la réalisation d'un système d'affichage de définition élevée, ou d'autres applications.


  • Pas de résumé disponible.

  • Titre traduit

    Piezoelectric micromirrors and electrostatic micromirrors for optical beam scanning over large angles


  • Résumé

    Optical scanners are widely used in applications such as displays, confocal microscopes, sensors and optical networks. Micromirrors have the potential to meet the critical specifications, in terms of resolution, speed, size, power consumption and cost. The optical and mechanical modeling of one-dimensional torsional micromirrors is presented and the design tradeoffs for high resolution scanning are discussed. An use in high resolution raster-scanning displays requires a two-dimensional scanning. Extending to two-dimensional scanning is made possible by using two one-dimensional micromirrors assembled in such a way that the optical beam reflects successively on both mirrors. The fast horizontal scanning is performed by a resonant torsional micromirror excited by piezoelectric bimorph actuators. Each actuator consists of a flexible single-crystal silicon beam or membrane and an active PZT thin film. The mechanical elements are etched in the superficiallayer of a SOI substrate. The vertical image refresh scanning is performed by a torsion al micromirror using electrostatic closing-gap actuators operating in contact, which are called "zipping" actuators. They generate a high-force thanks to the narrow inter-electrode distance, which makes them efficient in a steady-state regime or in a low-frequency regime. A SOI-layer bonding process is used to fabricate these devices. The results obtained with both devices are promising for the manufacture of a display system with a high resolution, and for other applications.

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Informations

  • Détails : xiv-184 p.
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. p. 177-182

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  • Bibliothèque : Service interétablissements de Documentation (Saint-Martin d'Hères, Isère). Bibliothèque universitaire de Sciences.
  • Non disponible pour le PEB
  • Cote : TS04/GRE1/0178
  • Bibliothèque : Service interétablissements de Documentation (Saint-Martin d'Hères, Isère). Bibliothèque universitaire de Sciences.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : TS04/GRE1/0178/D
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