KR20060010421A

KR20060010421A - 구동각도 향상을 위한 공간형 이중 콤전극 구조 및 이를이용한 마이크로 스캐너

Info

Publication number: KR20060010421A
Application number: KR1020040059114A
Authority: KR
Inventors: 고영철; 조진우; 정현구
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2004-07-28
Filing date: 2004-07-28
Publication date: 2006-02-02
Also published as: US7257286B2; US20060023994A1

Abstract

본 발명은 MEMS(Micro-electro-mechanical system) 구조에 의해 제공된 미소거울의 구동각도를 향상시킨 공간형 이중 콤전극 구조 및 이를 이용한 마이크로 스캐너를 개시한다. 본 발명에 따른 공간형 이중 콤전극 구조는, 광을 반사시키는 미러부; 상기 미러부의 양측면에 돌출하여 형성된 다수의 구동콤전극; 및 상기 미러부의 양측면에 형성된 다수의 구동콤전극과 상호 교번하도록, 상기 구동콤전극의 상부와 하부에 각각 형성된 다수의 상부 고정콤전극 및 하부 고정콤전극;을 포함하며, 여기서, 상기 상부 고정콤전극 및 하부 고정콤전극의 구동콤전극과의 간격이 서로 다른 것을 특징으로 한다.

이중 콤전극, 구동콤전극, 고정콤전극, 마이크로 스캐너, 마이크로 액추에이터, MEMS(Micro-electro-mechanical system)

Description

구동각도 향상을 위한 공간형 이중 콤전극 구조 및 이를 이용한 마이크로 스캐너{Dual comb electrode structure with spacing for increasing a driving angle of a mirco scanner and the micro scanner adopting the same}

도 1은 종래의 마이크로 스캐너의 구조를 도시하는 사시도이다.

도 2a는 종래의 마이크로 스캐너의 동작을 도시하는 단면도이다.

도 2b는 종래의 구동각도 향상을 위한 이중 콤전극 구조를 도시하는 단면도이다.

도 3a 내지 도 3c는 본 발명에 따른 공간형 이중 콤전극의 구조 및 동작원리를 개략적으로 설명하기 위한 단면도이다.

도 4는 본 발명에 따른 공간형 이중 콤전극 구조에서 시간에 따른 미러부의 회전각도를 예시적으로 나타내는 그래프이다.

도 5는 본 발명에 따른 공간형 이중 콤전극 구조에서 상하부 고정콤전극 사이의 간격을 설명하기 위한 단면도이다.

도 6은 본 발명에 따른 공간형 이중 콤전극 구조를 채용한 마이크로 스캐너를 예시적으로 도시하는 사시 분해도이다.

도 7은 본 발명에 따른 공간형 이중 콤전극 구조를 채용한 마이크로 스캐너를 예시적으로 도시하는 단면도이다.

※ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ※

10..........하부 기판 11a,11b.....하부 고정콤전극

12..........미러부 13..........토션스프링

14a,14b.....구동콤전극 20..........상부 기판

21a,21b.....상부 고정콤전극 29a,29b.....홈

본 발명은 마이크로 스캐너의 구동각도 향상을 위한 공간형 이중 콤전극 구조 및 이를 이용한 마이크로 스캐너에 관한 것으로, 보다 상세하게는, MEMS(Micro-electro-mechanical system) 구조에 의해 제공된 미소거울의 구동각도를 향상시킨 공간형 이중 콤전극 구조 및 이를 이용한 마이크로 스캐너에 관한 것이다.

프로젝션 TV 등에서 레이저 빔을 편향시키는 마이크로 스캐너로서, 빗살 모양의 콤전극(comb-typed electrode) 구조에 의한 정전효과(electro static effect)를 이용하는 MEMS 구조의 마이크로 액츄에이터가 사용되고 있다. 도 1은 이러한 종래의 마이크로 스캐너의 구조를 예시적으로 도시하는 사시도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 마이크로 스캐너는, 예컨대, 실리콘 온 인슐레이터(silicon on insulator; SOI) 웨이퍼 등으로 된 기판(5)의 상방에 현가되어 있는 미러부(mirror unit)(1), 상기 미러부(1)의 양단을 지지하는 지지체(6), 상기 미러부(1)와 지지체(6) 사이에 연결되어 미러부(1)의 시이소 운동을 지지하는 토션스프링(torsion spring)(2), 상기 미러부(1)의 양측면에 수직으로 형성된 다수의 구동콤전극(movable comb electrode)(3) 및 상기 구동콤전극(3)과 상호 교번하도록 기판(5) 상에 수직으로 설치된 다수의 고정콤전극(4)을 포함하여 구성된다.

도 2a는 상술한 구조를 갖는 종래의 마이크로 스캐너의 동작을 도시하는 단면도이다. 도 1에 도시된 구조의 마이크로 스캐너에서, 미러부(1) 양측의 구동콤전극(3)에 소정의 전압을 인가하고, 동시에 상기 미러부(1) 양측의 구동콤전극(3)에 대응하는 고정콤전극(4a,4b)에 각각 양의 전압과 음의 전압을 인가한다. 예컨대, 왼쪽의 고정콤전극(4a)에 V의 전압을, 오른쪽의 고정콤전극(4b)에 -V의 전압을 인가하고, 왼쪽의 구동콤전극(3a)과 오른쪽의 구동콤전극(3b)에 모두 V₁의 전압을 인가한다. 그러면, 왼쪽의 구동콤전극(3a)과 고정콤전극(4a) 사이의 전압차(V-V₁)가 오른쪽의 구동콤전극(3b)과 고정콤전극(4b) 사이의 전압차(V+V₁)와 다르게 되면서, 도 2a에 도시된 바와 같이, 정전기력에 의해 미러부(1)가 한쪽으로 기울게 된다. 미러부(1)가 제자리로 복귀하는 것은 토션스프링(2)의 탄성계수를 이용한 자체 복원력에 의한다. 따라서, 상기 구동콤전극(3)에 인가하는 전압(V₁)을 적당히 조절하여 미러부(1)를 소정의 구동각도와 구동속도(즉, 구동 주파수)로 주기운동을 시킬 수 있다.

한편, 프로젝션 TV 등과 같은 레이저 영상투사장치에서 스크린에 영상을 구현하기 위해서는, 마이크로 스캐너가 매우 빠른 속도로 레이저빔을 주사(scanning)하여야 한다. 일반적으로, 구동 주파수와 질량은 서로 반비례하기 때문에, 미러부 (1)의 크기를 대략 1mm 정도, 두께를 대략 70㎛ 정도로 매우 작게 하여 미러부(1)의 질량을 줄이고 있다. 이렇게 미러부(1)의 크기가 작아짐에 따라 미러부(1)에 의해 반사되는 레이저빔의 빔경 역시 작아진다. 그런데, 미러부(1)에 의해 반사되는 레이저빔의 빔경이 작아질 경우, 스크린의 가장자리에서 레이저빔이 퍼지게 되는 현상이 발생한다. 이러한 현상은 레이저 영상투사장치의 해상도를 저하시키는 문제를 일으킨다.

따라서, 레이저 영상투사장치의 해상도를 높이기 위해서는 미러부(1)의 크기를 크게 하여 보다 큰 빔경의 레이저빔이 반사될 수 있도록 하거나, 미러부(1)의 구동각도를 증가시킬 필요가 있다. 이에 따라, 도 2b에 도시한 바와 같이, 미러부(1)의 상부에 상부 고정콤전극(7a,7b)을 추가시킴으로써 구동력을 2배로 증가시켜 구동각도를 2배 증가시킬 수 있다.

그러나, 미러부(1)의 크기가 커지면 질량의 증가로 인해 마이크로 스캐너의 구동속도를 저하시키게 된다. 또한, 미러부(1)의 구동각도를 증가시키는 것 역시 일정한 한계가 있다. 왜냐하면, 미러부(1) 양측면의 구동콤전극(3)이 고정콤전극(4) 사이에 완전히 들어가게 되면 더 이상 구동력이 발생하지 않으므로 미러부(1)는 더 이상 회전하지 않기 때문이다. 이 경우, 구동각도의 증가를 위해서는, 구동콤전극(3)과 고정콤전극(4)의 높이를 높게 하여 두 전극이 완전히 겹쳐지는 각도를 크게 하여야 한다. 따라서, 구동각도의 증가를 위해서는 미러부(1)의 두께를 증가될 수 밖에 없는데, 이것 역시 미러부(1)의 질량 증가를 가져온다.

본 발명은 상술한 종래의 마이크로 스캐너의 문제점을 개선하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은, 미러의 두께를 크게 증가시키지 않으면서 마이크로 스캐너의 구동각도를 증가시킴으로써 마이크로 스캐너의 해상도를 향상시키는 것이다.

또한, 본 발명의 목적은 마이크로 스캐너의 구동각도 향상을 위한 공간형 이중 콤전극 구조 및 이를 이용한 마이크로 스캐너를 제공하는 것이다.

본 발명의 한 유형에 따른 공간형 이중 콤전극 구조는, 광을 반사시키는 미러부; 상기 미러부의 양측면에 돌출하여 형성된 다수의 구동콤전극; 및 상기 미러부의 양측면에 형성된 다수의 구동콤전극과 상호 교번하도록, 상기 구동콤전극의 상부와 하부에 각각 형성된 다수의 상부 고정콤전극 및 하부 고정콤전극;을 포함하며, 여기서, 상기 상부 고정콤전극 및 하부 고정콤전극의 구동콤전극과의 간격이 서로 다른 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 하부 고정콤전극과 구동콤전극 사이의 거리는 실질적으로 0(zero)이며, 상기 미러부의 두께를 MT, 상기 미러부의 중심에서 미러부의 말단까지의 거리를 ML, 상기 미러부의 중심으로부터 구동콤전극의 말단까지의 거리를 L 이라 할 때, 상기 하부 고정콤전극과 상부 고정콤전극 사이의 거리(H)는, H = (1+L/ML)×MT 인 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따르면, 상기 미러부 좌측의 상부 고정콤전극에 인가되는 전압의 절대값은 우측의 하부 고정콤전극에 인가되는 전압의 절대값 보다 크거나 같고, 상기 미러부 우측의 상부 고정콤전극에 인가되는 전압은 좌측의 하부 고정콤 전극에 인가되는 전압의 절대값 보다 크기나 같다. 또한, 상기 미러부 좌측의 상부 고정콤전극과 우측의 하부 고정콤전극에 제 1 극성의 전압이 인가되고, 상기 미러부 우측의 상부 고정콤전극과 좌측의 하부 고정콤전극에 상기 제 1 극성과는 반대인 제 2 극성의 전압이 인가된다. 그리고, 상기 미러부의 회전에 의하여 상기 구동콤전극이 상기 하부 고정콤전극 사이에 완전히 들어가게 될 때, 상기 상부 고정콤전극에 전압이 인가될 수 있다.

그리고, 상기 구동콤전극은 상기 미러부의 양측면을 따라 소정의 간격으로 수직 형성되는 것을 특징으로 한다.

한편, 본 발명의 한 유형에 따른 마이크로 스캐너는, 광을 반사시키는 미러부; 상기 미러부의 상부와 하부에 각각 이격되어 배치된 상부 및 하부 기판; 상기 미러부가 상기 상부 및 하부 기판 사이에서 현가될 수 있도록 미러부의 양단부를 지지하며, 상기 상부 및 하부 기판 사이에 형성된 지지체; 상기 미러부의 양측면을 따라 소정의 간격으로 수직하여 형성된 다수의 구동콤전극; 및 상기 미러부의 양측면에 형성된 다수의 구동콤전극과 상호 교번하도록, 상기 상부 기판과 하부 기판에 각각 설치된 다수의 상부 고정콤전극 및 하부 고정콤전극;을 포함하며, 상기 상부 고정콤전극 및 하부 고정콤전극의 구동콤전극과의 간격이 서로 다른 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 지지체는, 상기 미러부를 둘러싸도록 하부 기판에 형성된 하부 지지체, 상기 하부 지지체에 대응하여 상부 기판에 형성된 상부 지지체, 및 상기 하부 지지체와 상부 지지체를 접합하는 접합층을 포함한다. 그리고, 상기 하부 지 지체는, 하부 기판 상에 형성되며 하부 고정콤전극에 전원을 전달하는 제 1 하부 지지체, 상기 제 1 하부 지지체 상에 형성된 절연층, 상기 절연층 위에 형성되며 상기 미러부에 전원을 전달하는 제 2 하부 지지체를 포함한다. 이때, 상기 제 2 하부 지지체는 한 변의 일부가 부분적으로 돌출된 돌출부를 구비하며, 상기 돌출부의 상면에는 전원 공급을 위한 전극이 마련되어 있는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 공간형 이중 콤전극 구조 및 이를 이용한 마이크로 스캐너의 구성 및 동작에 대해 상세히 설명한다.

도 3a 내지 도 3c는 본 발명에 따른 이중 콤전극의 구조 및 동작원리를 개략적으로 설명하기 위한 단면도이다. 먼저, 도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 이중 콤전극 구조는, 미러부(12) 양측면의 구동콤전극(14a,14b)과 상호 교번하는 고정콤전극이 상부와 하부에 각각 마련된 구조이다. 즉, 구동콤전극(14a,14b)의 하부에 종래와 같이 하부 고정콤전극(11a,11b)이 배치될 뿐만 아니라, 구동콤전극(14a,14b)의 상부에도 상부 고정콤전극(21a,21b)이 배치된다. 이때, 상기 상부 고정콤전극(21a,21b)은 구동콤전극(14a,14b)과는 소정의 간격(s)만큼 이격되어야 한다.

이러한 구조의 본 발명에 따른 이중 콤전극에서, 미러부(12) 양측의 구동콤전극(14a,14b)에 소정의 전압을 인가하고, 동시에 하부 고정콤전극(11a,11b)에 각각 양의 전압과 음의 전압을 인가한다. 예컨대, 도면상 좌측의 하부 고정콤전극(11a)에 V₁의 전압을, 우측의 하부 고정콤전극(11b)에 -V₁의 전압을 인가하고, 좌우 측의 구동콤전극(14a,14b)에 모두 V의 전압을 인가한다. 그러면, 도 3a에 도시된 바와 같이, 양측의 전압차에 의해 구동콤전극(14a)이 하부 고정콤전극(11a)에 완전히 들어가서 포개질 때까지 미러부(12)가 회전한다. 구동콤전극이 하부 고정콤전극에 완전히 포개지면, 더 이상 하부 고정콤전극에 의해서는 구동력이 제공되지 않는다. 따라서, 여기까지는 종래와 동일하게 동작한다.

그런 후, 도 3a와 같은 상태에서, 마이크로 스캐너의 구동각도를 증가시키고자 할 경우, 상부 고정콤전극(21a,21b)에 각각 서로 반대 극성의 전압을 인가한다. 이때, 미러부(12)를 더 회전시킬 수 있도록 하기 위해서는, 예컨대, 토션스프링과 같은 지지축(13)을 중심으로 대칭적인 위치에 있는 전극들에 동일한 극성의 전압이 인가되어야 한다. 예컨대, 좌측의 상부 고정콤전극(21a)에 -V₂의 전압을 인가하고, 우측의 상부 고정콤전극(21b)에 V₂의 전압을 인가한다. 여기서, 극성의 위치는 예시적인 것이므로 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 상부 고정콤전극(21a,21b)에 인가되는 전압의 절대값 V₂는 하부 고정콤전극(11a,11b)에 인가되는 전압의 절대값 V₁ 보다 크거나 같은 것이 바람직하다.

그러면, 도 3b에 도시된 바와 같이, 양측의 전압차에 의해 구동콤전극(14b)이 상부 고정콤전극(21b)에 완전히 들어가서 포개질 때까지 미러부(12)가 회전한다. 따라서, 본 발명에서와 같이, 상부 고정콤전극(21a,21b)을 적당한 간격으로 배치하면, 마이크로 스캐너의 구동각도를 증가시킬 수 있게 된다. 상술한 설명에서는, 하부 고정콤전극(11a,11b)에 전압을 먼저 인가한 후, 상부 고정콤전극 (21a,21b)에 전압을 인가하는 것을 설명하였으나, 상부 고정콤전극(21a,21b)과 하부 고정콤전극(11a,11b)에 동시에 전압을 인가하더라도 무방하다.

이때, 구동콤전극(14b)이 상부 고정콤전극(21b)에 완전히 포개질 때까지 미러부(12)가 회전하려면, 하부 고정콤전극(11a)에 이미 포개져 있는 구동콤전극(14a)은 한번 더 회전될 수 있어야 한다. 이로 인해, 하부 고정콤전극(11a,11b)의 높이가 상부 고정콤전극(21a,21b) 높이의 2배가 되어야 한다. 이는 제작 공정의 난이도를 높이게 된다. 따라서, 도 3c에 도시된 바와 같이, 구동콤전극(14a,14b)이 또 한번 회전하게 되는 높이 만큼 기판(10) 상에 홈(29a,29b)을 만들어주면, 하부 고정콤전극(11a,11b)을 높게 제작할 필요 없이 상부 고정콤전극(21a,21b)과 같은 높이로 만들 수 있다. 즉, 상기 구동콤전극(14a,14b)과 대향하는 기판(10)의 위치에 다수의 홈(29a,29b)을 형성하여, 상기 홈(29a,29b) 안으로 구동콤전극(14a,14b)이 들어갈 수 있게 한다.

도 4는 본 발명에 따른 공간형 이중 콤전극 구조에서 시간에 따른 미러부의 회전각도를 예시적으로 나타내는 그래프이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 공간형 이중 콤전극 구조의 미러부(12)는, 구동콤전극(14a,14b)에 인가되는 전압에 따라 일정한 구동각도로 주기운동을 하게 된다. 이때, 상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 미러부(12)는, 원(A)에 의해 지시된 낮은 구동각도에서는 하부 고정콤전극(11a,11b)에 의해 구동되며, 원(B)에 의해 지시된 높은 구동각도에서는 상부 고정콤전극(21a,21b)에 의해 구동된다.

이제, 상하부 고정콤전극 사이의 간격을 설명하기 위한 도 5를 참조하여, 상 부 고정콤전극(21a,21b) 및 하부 고정콤전극(11a,11b)의 구동콤전극(14a,14b)과의 바람직한 간격에 대해 설명한다.

본 발명에 따른 공간형 이중 콤전극 구조가 자연스럽게 동작하기 위해서는, 미러부(12)가 하부 고정콤전극(11a,11b)에 의해 일정한 각도까지 회전된 후에, 동작의 끊김 없이 상부 고정콤전극(21a,21b)에 의해 연속적으로 더 높은 각도로 회전되어야 한다. 이를 위해서는, 예컨대, 도 5에서, 우측 구동콤전극(14b)이 하부 고정콤전극(11b)과 완전히 겹쳐지는 순간, 좌측 구동콤전극(14a)의 끝 부분과 상부 고정콤전극(21a)과의 간격이 거의 0(zero)에 가까워야 한다. 도 5에 도시된 바와 같이, 미러부(12)의 두께를 MT, 미러부(12)의 중심에서 미러부(12)의 말단까지의 거리를 ML, 구동콤전극(14a,14b)의 폭을 CL, 미러부(12)의 중심으로부터 구동콤전극(14a,14b)의 말단까지의 거리를 L(=ML + CL), 상기 구동콤전극(14a,14b)이 하부 고정콤전극(11a,11b)과 완전히 겹쳐질 때까지 구동콤전극(14a,14b)의 수직 이동거리를 h, 하부 고정콤전극(11a,11b)과 상부 고정콤전극(21a,21b) 사이의 거리를 H, 구동콤전극(14a,14b)이 하부 고정콤전극(11a,11b)과 완전히 겹쳐질 때의 각도를 θ 라 표시하기로 한다. 여기서, 미러부(12)의 두께는 미러부(12)의 크기에 비해 무시할 수 있을 정도로 작으며(MT << ML), θ가 충분히 작아서 sinθ가 근사적으로 θ와 같다고 가정한다. 또한, 상기 하부 고정콤전극(11a,11b)과 구동콤전극(14a,14b) 사이의 간격은, 통상 1㎛ 정도로 매우 작으므로, 편의상 여기서는 실질적으로 0(zero)이라 가정한다.

그러면, sinθ는 근사적으로 MT/ML 또는 h/L로 표현될 수 있다. 따라서,

와 같이 전개될 수 있다. 이때, H는,

이 된다. 따라서, H = (1+L/ML)×MT 일 때, 본 발명에 따른 마이크로 스캐너가 가장 자연스럽게 동작할 수 있다.

도 6은 본 발명에 따른 공간형 이중 콤전극 구조를 채용한 마이크로 스캐너(100)를 예시적으로 도시하는 사시 분해도이고, 도 7은 본 발명에 따른 공간형 이중 콤전극 구조를 채용한 마이크로 스캐너(100)를 예시적으로 도시하는 단면도이다. 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 마이크로 스캐너(100)는, 광을 반사시키는 미러부(12), 상기 미러부(12)의 상부와 하부에 각각 이격되어 배치된 상부 및 하부 기판(20,10), 상기 미러부(12)가 상기 상부 및 하부 기판(20,10) 사이에서 현가될 수 있도록 미러부(12)의 양단부를 지지하며 상기 상부 및 하부 기판(20,10) 사이에 형성된 지지체(26,16), 상기 미러부(12)의 양측면을 따라 소정의 간격으로 수직하여 형성된 다수의 구동콤전극(14a,14b), 및 상기 미러부(12)의 양측면에 형성된 다수의 구동콤전극(14a,14b)과 상호 교번하도록 상기 상부 기판과 하부 기판에 각각 설치된 다수의 상부 고정콤전극(21a,21b) 및 하부 고정콤 전극(11a,11b)을 포함한다. 여기서, 앞서 설명한 바와 같이, 상기 하부 고정콤전극과 구동콤전극 사이의 거리는 실질적으로 0(zero)이며, 상기 하부 고정콤전극(11a,11b)과 상부 고정콤전극(21a,21b) 사이의 거리(H)는, H = (1+L/ML)×MT 이다.

여기서, 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 지지체(26,16)는 상기 미러부(12)를 둘러싸도록 하부 기판(10)에 형성된 하부 지지체(16)와 상기 하부 지지체(16)에 대응하여 상부 기판(20)에 형성된 상부 지지체(26)로 구성된다. 그리고, 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 하부 지지체(16)와 상부 지지체(26) 사이에 접합층(28)을 개재시킴으로써, 상기 기판(20)과 하부 기판(10)이 결합될 수 있다. 도 6에서는 상부 및 하부 지지체(26,16)가 미러부(12)를 완전히 둘러싸는 것으로 도시되어 있으나, 다른 형태로 구성하는 것도 가능하다. 즉, 상기 지지체(26,16)는 미러부(12)를 상부 기판(20)과 하부 기판(10) 사이에 지지하며, 상기 상부 기판(20)과 하부 기판(10)을 결합시킬 수 있는 어떠한 형태라도 가능하다.

또한, 상기 하부 지지체(16)는 하부 기판(10) 상에 형성된 제 1 하부 지지체(16a)와 상기 제 1 하부 지지체(16a) 상에 형성된 제 2 하부 지지체(16b)를 포함할 수 있다. 제 1 하부 지지체(16a)는 하부 기판(10)에 마련된 패드(18a,18b)를 통해 인가된 전압을 하부 고정콤전극(11a,11b)에 각각 전달한다.

상기 제 2 하부 지지체(16b)와 미러부(12) 양단부 사이에는, 미러부(12)가 상기 제 2 하부 지지체(16b)에 대해 회전 가능하게 지지될 수 있도록 지지축(13)이 연결된다. 즉, 상기 지지축(13)을 통해 상기 미러부(12)가 상부 기판(20)과 하부 기판(10) 사이에 현가되며, 또한 상기 지지축(13)을 중심으로 미러부(12)가 회전 운동을 한다. 일반적으로, 상기 지지축(13)은 상기 미러부(12)의 양단부와 제 2 하부 지지체(16b) 사이에 각각 형성된 토션스프링인 것이 바람직하다. 또한, 상기 제 2 하부 지지체(16b)는, 도 6에 도시된 바와 같이, 한 변의 일부가 부분적으로 돌출된 돌출부(17)를 구비한다. 상기 돌출부(17)의 상면에는 전기적 신호를 미러부(12)에 인가하기 위한 전극 패드(19)가 마련되어 있다. 상기 전극 패드(19)에 인가된 전압은 제 2 하부 지지체(16b) 및 지지축(13)을 통해 구동콤전극(14a,14b)으로 전달된다. 이때, 상기 제 1 하부 지지체(16a)와 제 2 하부 지지체(16b)가 전기적으로 단락되는 것을 방지하기 위하여 제 1 하부 지지체(16a)와 제 2 하부 지지체(16b) 사이에 절연층(15)을 개재시킬 수 있다.

한편, 상부 기판(20)의 상면에는, 상기 미러부(12)가 외부에 노출될 수 있도록, 상기 미러부(12)와 대응하는 부분에 개구부(25)가 형성될 수도 있다. 그러나, 상기 상부 기판(20)을 글래스(glass)로 구성할 경우에는 개구부(25)를 형성하지 않아도 된다. 이 경우, 글래스로 구성된 상부 기판(20)에 고반사 코팅을 함으로써 99% 이상의 빔이 상부 기판(20)을 투과할 수 있도록 하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 상부 기판(20)의 개구부(25) 좌우로는, 각각 관통홀(22a,22b)이 형성되어 있으며, 상부 기판(20)의 상면으로부터 상기 관통홀(22a,22b)을 따라 전극 패드(24a,24b)가 형성되어 있다.

상기 전극 패드(24a,24b)는 상부 기판(20)의 하면에 형성된 상부 지지체(26)와 연결된다. 따라서, 상기 전극 패드(24a,24b)에 인가된 전압은 상기 상부 지지체(26)를 통해 상부 고정콤전극(21a,21b)에 각각 전달된다. 여기서, 상기 상부 지지 체(26)는 상부 기판(20) 상에 형성된 제 1 상부 지지체(26a)와 상기 제 1 상부 지지체(26a) 상에 형성된 제 2 상부 지지체(26b)를 포함할 수 있다. 상기 제 1 상부 지지체(26a)는 상부 기판(20)에 마련된 패드(24a,24b)를 통해 인가된 전압을 상부 고정콤전극(21a,21b)에 각각 전달한다. 그리고, 상기 제 2 상부 지지체(26b)는 구동콤전극(14a,14b)과 상부 고정콤전극(21a,21b) 사이의 간격을 결정하게 된다.

또한, 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 다수의 구동콤전극(14a,14b)과 대향하는 하부 기판(10)의 위치에는 다수의 홈(29a,29b)들을 형성한다. 그러면, 상기 구동콤전극(14a,14b)이 상부 고정콤전극(21a,21b)에 의해 큰 각도로 구동될 경우, 상기 홈(29a,29b) 안으로 구동콤전극(14a,14b)이 들어갈 수 있다. 이러한 구성에 따라, 하부 고정콤전극(11a,11b)을 높게 제작할 필요 없이 상부 고정콤전극(21a,21b)과 같은 높이로 만들 수 있다.

본 발명에 따르면, 미러의 두께를 크게 증가시키지 않고도 마이크로 스캐너의 구동각도를 향상시키는 것이 가능하다. 따라서, 마이크로 스캐너의 구동속도를 저하시키지 않고도 보다 큰 구동각도를 얻을 수 있다. 그 결과, 마이크로 스캐너의 해상도를 크게 향상시킬 수 있다.

또한, 고정콤전극의 구조를 단지 공간형 이중전극 구조로 변경하는 것이기 때문에, 기존의 마이크로 스캐너의 구조 및 설계값을 변경하지 않고 그대로 이용할 수 있다. 따라서, 기존의 제조 공정을 변경하지 않고 본 발명에 따른 마이크로 스캐너를 제조하는 것이 가능하다. 더욱이, 본 발명에 따른 마이크로 스캐너는 구조 가 간단하기 때문에 배선이 매우 용이하다는 장점이 있다.

Claims

광을 반사시키는 미러부;

상기 미러부의 양측면에 돌출하여 형성된 다수의 구동콤전극; 및

상기 미러부의 양측면에 형성된 다수의 구동콤전극과 상호 교번하도록, 상기 구동콤전극의 상부와 하부에 각각 형성된 다수의 상부 고정콤전극 및 하부 고정콤전극;을 포함하며,

상기 상부 고정콤전극 및 하부 고정콤전극의 구동콤전극과의 간격이 서로 다른 것을 특징으로 하는 이중 콤전극 구조.
제 1 항에 있어서,

상기 하부 고정콤전극과 구동콤전극 사이의 거리는 실질적으로 0(zero)이며, 상기 미러부의 두께를 MT, 상기 미러부의 중심에서 미러부의 말단까지의 거리를 ML, 상기 미러부의 중심으로부터 구동콤전극의 말단까지의 거리를 L 이라 할 때, 상기 하부 고정콤전극과 상부 고정콤전극 사이의 거리(H)는, H = (1+L/ML)×MT 인 것을 특징으로 하는 이중 콤전극 구조.
제 2 항에 있어서,

상기 미러부 좌측의 상부 고정콤전극에 인가되는 전압의 절대값은 우측의 하 부 고정콤전극에 인가되는 전압의 절대값 보다 크거나 같고, 상기 미러부 우측의 상부 고정콤전극에 인가되는 전압은 좌측의 하부 고정콤전극에 인가되는 전압의 절대값 보다 크기나 같은 것을 특징으로 하는 이중 콤전극 구조.
제 3 항에 있어서,

상기 미러부 좌측의 상부 고정콤전극과 우측의 하부 고정콤전극에 제 1 극성의 전압이 인가되고, 상기 미러부 우측의 상부 고정콤전극과 좌측의 하부 고정콤전극에 상기 제 1 극성과는 반대인 제 2 극성의 전압이 인가되는 것을 특징으로 하는 이중 콤전극 구조.
제 2 항에 있어서,

상기 미러부의 회전에 의하여 상기 구동콤전극이 상기 하부 고정콤전극 사이에 완전히 들어가게 될 때, 상기 상부 고정콤전극에 전압이 인가되는 것을 특징으로 하는 이중 콤전극 구조.
제 2 항에 있어서,

상기 구동콤전극은 상기 미러부의 양측면을 따라 소정의 간격으로 수직 형성되는 것을 특징으로 하는 이중 콤전극 구조.
광을 반사시키는 미러부;

상기 미러부의 상부와 하부에 각각 이격되어 배치된 상부 및 하부 기판;

상기 미러부가 상기 상부 및 하부 기판 사이에서 현가될 수 있도록 미러부의 양단부를 지지하며, 상기 상부 및 하부 기판 사이에 형성된 지지체;

상기 미러부의 양측면을 따라 소정의 간격으로 수직하여 형성된 다수의 구동콤전극; 및

상기 미러부의 양측면에 형성된 다수의 구동콤전극과 상호 교번하도록, 상기 상부 기판과 하부 기판에 각각 설치된 다수의 상부 고정콤전극 및 하부 고정콤전극;을 포함하며,

상기 상부 고정콤전극 및 하부 고정콤전극의 구동콤전극과의 간격이 서로 다른 것을 특징으로 하는 마이크로 스캐너.
제 7 항에 있어서,

상기 다수의 구동콤전극과 대향하는 하부 기판의 위치에 다수의 홈들이 형성되어 있으며, 상기 구동콤전극이 상부 고정콤전극에 의해 구동될 경우, 상기 홈 안으로 구동콤전극이 들어가는 것을 특징으로 하는 마이크로 스캐너.
제 7 항 또는 제 8 항에 있어서,

상기 하부 고정콤전극과 구동콤전극 사이의 거리는 실질적으로 0(zero)이며, 상기 미러부의 두께를 MT, 상기 미러부의 중심에서 미러부의 말단까지의 거리를 ML, 상기 미러부의 중심으로부터 구동콤전극의 말단까지의 거리를 L 이라 할 때, 상기 하부 고정콤전극과 상부 고정콤전극 사이의 간격(H)은, H = (1+L/ML)×MT 인 것을 특징으로 하는 마이크로 스캐너.
제 9 항에 있어서,

상기 미러부 좌측의 상부 고정콤전극에 인가되는 전압의 절대값은 우측의 하부 고정콤전극에 인가되는 전압의 절대값 보다 크거나 같고, 상기 미러부 우측의 상부 고정콤전극에 인가되는 전압은 좌측의 하부 고정콤전극에 인가되는 전압의 절대값 보다 크기나 같은 것을 특징으로 하는 마이크로 스캐너.
제 10 항에 있어서,

상기 미러부 좌측의 상부 고정콤전극과 우측의 하부 고정콤전극에 제 1 극성의 전압이 인가되고, 상기 미러부 우측의 상부 고정콤전극과 좌측의 하부 고정콤전극에 상기 제 1 극성과는 반대인 제 2 극성의 전압이 인가되는 것을 특징으로 하는 마이크로 스캐너.
제 9 항에 있어서,

상기 미러부의 회전에 의하여 상기 구동콤전극이 상기 하부 고정콤전극 사이에 완전히 들어가게 될 때, 상기 상부 고정콤전극에 전압이 인가되는 것을 특징으로 하는 마이크로 스캐너.
제 9 항에 있어서,

상기 지지체는, 상기 미러부를 둘러싸도록 하부 기판에 형성된 하부 지지체, 상기 하부 지지체에 대응하여 상부 기판에 형성된 상부 지지체, 및 상기 하부 지지체와 상부 지지체를 접합하는 접합층을 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로 스캐너.
제 13 항에 있어서,

상기 하부 지지체는, 하부 기판 상에 형성되며 하부 고정콤전극에 전원을 전달하는 제 1 하부 지지체, 상기 제 1 하부 지지체 상에 형성된 절연층, 상기 절연층 위에 형성되며 상기 미러부에 전원을 전달하는 제 2 하부 지지체를 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로 스캐너.
제 14 항에 있어서,

상기 제 2 하부 지지체는 한 변의 일부가 부분적으로 돌출된 돌출부를 구비하며, 상기 돌출부의 상면에는 전원 공급을 위한 전극이 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 마이크로 스캐너.
제 14 항 또는 제 15 항에 있어서,

상기 미러부가 상기 제 2 하부 지지체에 회전 가능하게 지지될 수 있도록 상기 미러부의 양단부와 제 2 하부 지지체 사이에 연결된 지지축을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로 스캐너.
제 16 항에 있어서,

상기 지지축은 상기 미러부의 양단부와 제 2 하부 지지체 사이에 각각 형성된 토션스프링인 것을 특징으로 하는 마이크로 스캐너.
제 13 항에 있어서,

상기 상부 지지체는, 상부 기판에 형성되며 상부 고정콤전극에 전원을 전달하는 제 1 상부 지지체, 및 상기 제 1 상부 지지체 상에 형성되며 상기 구동콤전극과 상부 고정콤전극 사이의 간격을 결정하는 제 2 상부 지지체를 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로 스캐너.
제 9 항에 있어서,

상기 미러부가 외부에 노출될 수 있도록, 상기 미러부와 대응하는 상기 상부 기판의 면에 개구가 형성된 것을 특징으로 하는 마이크로 스캐너.
제 9 항에 있어서,

상기 상부 기판은 글래스(glass)로 구성되며, 상부 기판 표면에 고반사 코팅이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 마이크로 스캐너.