JP2015175914A - Micromirror element and mirror array - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a micromirror element and micromirror array that can attain miniaturization.SOLUTION: A mirror substrate 10 has: an opening part 11; a pair of support members 12; a pair of movable beams 13-1 and 13-2 that is formed in the opening part 11, and has one end fixed to the support member 12 and has other end made capable of displacement; a mirror 14 that is connected to the other end of the movable beam; and spring members 15-1 and 15-2 that link the movable beam 13 and mirror 14. In an electrode substrate 20, plane view substantially rectangular stationary electrodes 21-1 and 21-2 are formed at a position facing the movable beams 13-1 and 13-2. Herein, in the movable beams 13-1 and 13-2, three openings 13a to 13c are formed along an extending direction. Further, the stationary electrodes 21-1 and 21-2 have protrusion parts 21a to 21c that protrude toward three openings 13a to 13c of the movable beams 13-1 and 13-2 oppositely arranged.

Description

本発明は、マイクロミラー素子およびミラーアレイに関するものである。   The present invention relates to a micromirror element and a mirror array.

インターネット通信網などにおける基盤となる光ネットワークの分野では、多チャンネル化、波長分割多重化および低コスト化を実現する技術として、光MEMS(Micro Electro Mechanical System)技術が脚光を浴びており、この光MEMS技術を用いた光スイッチが開発されている(例えば、特許文献1参照。)。このMEMS技術を用いた光スイッチの構成部品として最も特徴的なものは、複数の可動反射体から構成されるマイクロミラー素子を配列したマイクロミラーアレイである。   In the field of optical networks, which are the foundation of Internet communication networks, etc., optical MEMS (Micro Electro Mechanical System) technology is in the spotlight as a technology that realizes multi-channel, wavelength division multiplexing, and cost reduction. An optical switch using MEMS technology has been developed (see, for example, Patent Document 1). The most characteristic component of an optical switch using the MEMS technology is a micromirror array in which micromirror elements composed of a plurality of movable reflectors are arranged.

光スイッチは、光信号を電気信号に変換することなく経路切替を行うものであり、多重化された光信号であっても、これを波長毎に分波することなく経路を切り替えることが可能である。このような光スイッチは、例えば、使用している経路に障害が発生した際に、別の経路に信号を振り分けて、通信できる状態を維持するために用いられている。
また、近年、多重化された光を波長毎に分波した後で、それぞれの波長の光の経路を個別に選択する波長選択スイッチが開発されているが、ここにもマイクロミラー素子が使用されている。さらに、複数のミラーをより近づけて配置することを可能とするミラー素子を用いたミラーアレイも提案されている(例えば、特許文献2、非特許文献1参照。)。このようなミラーアレイの一例を図22,図23を参照して説明する。
An optical switch performs path switching without converting an optical signal into an electrical signal, and even a multiplexed optical signal can be switched without being demultiplexed for each wavelength. is there. Such an optical switch is used, for example, in order to maintain a communicable state by distributing a signal to another route when a failure occurs in the route being used.
In recent years, a wavelength selective switch has been developed that individually demultiplexes the multiplexed light for each wavelength and then individually selects the light path of each wavelength. A micromirror element is also used here. ing. Furthermore, a mirror array using a mirror element that enables a plurality of mirrors to be arranged closer to each other has also been proposed (see, for example, Patent Document 2 and Non-Patent Document 1). An example of such a mirror array will be described with reference to FIGS.

ミラーアレイは、ミラー基板100と、このミラー基板100と対向配置された電極基板200と、ミラー基板100に形成された平面視矩形の開口部101にシールドキャップ300が嵌挿された構造を有している。   The mirror array has a structure in which a shield cap 300 is fitted into a mirror substrate 100, an electrode substrate 200 disposed opposite to the mirror substrate 100, and a rectangular opening 101 formed in the mirror substrate 100 in plan view. ing.

ミラー基板100は、支持部102と、開口部101に形成された可動電極である可動梁103a,103bと、ミラー104と、可動梁103a,103bとミラー104との連結部となる支持ばね105a,105bとを有する。可動梁103a,103bの一端は、支持部102に固定されている。これにより、可動梁103aおよび可動梁103bは、各々の他端が、ミラー基板の法線方向(z軸方向)に変位可能な片持ち梁構造となっている。   The mirror substrate 100 includes a support portion 102, movable beams 103 a and 103 b that are movable electrodes formed in the opening 101, a mirror 104, and support springs 105 a that serve as connecting portions between the movable beams 103 a and 103 b and the mirror 104. 105b. One end of the movable beams 103 a and 103 b is fixed to the support portion 102. Thereby, each of the movable beam 103a and the movable beam 103b has a cantilever structure in which each other end can be displaced in the normal direction (z-axis direction) of the mirror substrate.

可動梁103aと可動梁103bの間には、屈曲可能な一対の支持ばね105a,105bにより連結されてミラー104が配置されている。ミラー104は、可動梁103aおよび可動梁103bと1列に配列されて可動梁103aと可動梁103bの間に回動可能に配置されている。支持ばね105aは、可動梁103aの他端とミラー104とを連結し、支持ばね105bは、可動梁103bの他端とミラー104とを連結している。図22〜図23の例では、y軸方向に平行な線上に、可動梁103a、支持ばね105a、ミラー104、支持ばね105b、可動梁103bが順に整列している。   A mirror 104 is disposed between the movable beam 103a and the movable beam 103b by being connected by a pair of bending support springs 105a and 105b. The mirror 104 is arranged in a row with the movable beam 103a and the movable beam 103b, and is disposed so as to be rotatable between the movable beam 103a and the movable beam 103b. The support spring 105a connects the other end of the movable beam 103a and the mirror 104, and the support spring 105b connects the other end of the movable beam 103b and the mirror 104. 22 to 23, the movable beam 103a, the support spring 105a, the mirror 104, the support spring 105b, and the movable beam 103b are sequentially aligned on a line parallel to the y-axis direction.

ミラー104は、一対の支持ばね105a,105bを通る、y軸と平行な第1の回動軸廻りに回動することができ、またミラー104の長さ方向と直交するx軸と平行な第2の回動軸廻りに回動することができる。ミラー104の表面には、金やアルミニウムなどから構成された反射膜が形成され、例えば赤外領域の光を反射可能としている。以上のような可動梁103a、支持ばね105a、ミラー104、支持ばね105bおよび可動梁103bの整列が1つのマイクロミラー素子のミラー基板側の構造を形成しており、このような構造が整列方向と垂直なx軸方向に沿って複数配置されて、ミラーアレイチップのミラー基板側の構造を形成している。   The mirror 104 passes through the pair of support springs 105a and 105b, and can rotate about a first rotation axis parallel to the y-axis, and a first mirror parallel to the x-axis orthogonal to the length direction of the mirror 104. It is possible to rotate around 2 rotation axes. A reflective film made of gold or aluminum is formed on the surface of the mirror 104 so that, for example, light in the infrared region can be reflected. The alignment of the movable beam 103a, the support spring 105a, the mirror 104, the support spring 105b, and the movable beam 103b as described above forms a structure on the mirror substrate side of one micromirror element. A plurality of elements are arranged along the vertical x-axis direction to form a structure on the mirror substrate side of the mirror array chip.

一方、電極基板200の上には、1つのマイクロミラー素子毎に、可動梁103a,103bを駆動するための固定電極201a,201bと、ミラー104を駆動するためのミラー駆動電極202a,202bとが設けられている。また、1つのミラー104を駆動するためのミラー駆動電極202a,202bと隣接するミラー104を駆動するためのミラー駆動電極202a,202bとの間には、シールド壁203が形成されている。さらに、電極基板200の上には、所定距離離間してミラー基板100を固定するためのギャップ制御用バンプ204が形成されている。さらに、電極基板200内には、固定電極201a,201bに接続された配線205と、ミラー駆動電極202a,202bに接続された配線206とが形成されている。   On the other hand, on each electrode substrate 200, fixed electrodes 201a and 201b for driving the movable beams 103a and 103b and mirror drive electrodes 202a and 202b for driving the mirror 104 are provided for each micromirror element. Is provided. A shield wall 203 is formed between the mirror drive electrodes 202a and 202b for driving one mirror 104 and the mirror drive electrodes 202a and 202b for driving the adjacent mirror 104. Further, a gap control bump 204 is formed on the electrode substrate 200 to fix the mirror substrate 100 at a predetermined distance. Further, in the electrode substrate 200, wiring 205 connected to the fixed electrodes 201a and 201b and wiring 206 connected to the mirror drive electrodes 202a and 202b are formed.

ミラー基板100と電極基板200とが接合されたとき、固定電極201a,201bは、それぞれ可動梁103a,103bと対向するように配置され、ミラー駆動電極202a,202bは、ミラー104と対向するように配置されている。固定電極201a,201bは、y軸と平行な方向、すなわち可動梁103a,103bの整列方向と平行な方向に沿って溝が形成された、断面が略U字状の形状となっている。   When the mirror substrate 100 and the electrode substrate 200 are joined, the fixed electrodes 201a and 201b are arranged to face the movable beams 103a and 103b, respectively, and the mirror drive electrodes 202a and 202b are made to face the mirror 104. Has been placed. The fixed electrodes 201a and 201b have a substantially U-shaped cross section in which grooves are formed along a direction parallel to the y-axis, that is, a direction parallel to the alignment direction of the movable beams 103a and 103b.

固定電極201a,201bには、それぞれ可動梁103a、可動梁103bを駆動させるための駆動電圧(駆動信号)が、配線205を介して供給される。また、ミラー駆動電極202a,202bには、ミラー駆動電圧が、配線206を介して供給される。なお、可動梁103a,103b、ミラー104および支持ばね105a,105bは、接地等により等電位とされている。   A driving voltage (drive signal) for driving the movable beam 103a and the movable beam 103b is supplied to the fixed electrodes 201a and 201b via the wiring 205, respectively. Further, a mirror driving voltage is supplied to the mirror driving electrodes 202 a and 202 b through the wiring 206. The movable beams 103a and 103b, the mirror 104, and the support springs 105a and 105b are set to the same potential by grounding or the like.

シールドキャップ300は、下面にy軸方向に沿って延在する溝301がx軸方向に形成されている。このようなシールドキャップ300は、ミラー基板100に接合されたとき、各溝301が対応する可動梁103a,103bと対向するように配置される。   In the shield cap 300, a groove 301 extending along the y-axis direction is formed on the lower surface in the x-axis direction. Such a shield cap 300 is disposed so that each groove 301 faces the corresponding movable beams 103a and 103b when bonded to the mirror substrate 100.

このようなミラーアレイにおける1つのマイクロミラー素子の動作について、図24,図25を参照して説明する。   The operation of one micromirror element in such a mirror array will be described with reference to FIGS.

まず、固定電極201a,201bに所定の駆動電圧を印加すると、発生した静電引力により、可動梁103a,103bは、支持部102に支持されている一端を支点としてたわみ、可動梁103a,103bの他端側が電極基板200に引き寄せられるように変位する。この結果、ミラー104は、電極基板200の側に引き寄せられ、傾いた状態となる。この傾いた状態は、ミラー104の配列方向(x軸)に平行なミラーの中央部を通る回転軸(主軸)を中心に、ミラーが回動していることとなる。マイクロミラー素子は、主軸に対して対称な構造をしているので、固定電極201a,201bに印加する駆動電圧を制御することにより、主軸を中心に正負の両方向にミラー104を回動させることができる。   First, when a predetermined drive voltage is applied to the fixed electrodes 201a and 201b, the movable beams 103a and 103b bend with one end supported by the support portion 102 as a fulcrum by the generated electrostatic attraction, and the movable beams 103a and 103b The other end side is displaced so as to be attracted to the electrode substrate 200. As a result, the mirror 104 is pulled toward the electrode substrate 200 and is tilted. This tilted state means that the mirror is rotating around a rotation axis (main axis) passing through the center of the mirror parallel to the arrangement direction (x axis) of the mirrors 104. Since the micromirror element has a symmetric structure with respect to the main axis, the mirror 104 can be rotated in both positive and negative directions around the main axis by controlling the drive voltage applied to the fixed electrodes 201a and 201b. it can.

また、ミラー104直下に配置された2つのミラー駆動電極202a,202bに所定の駆動電圧を印加すると、発生した静電引力により、ミラー104は、一対の支持ばね105a,105bを通るy軸に平行な回転軸(副軸)を中心に回動する。マイクロミラー素子は、副軸に対しても対称な構造をしているので、ミラー駆動電極202a,202bに印加する駆動電圧を制御することにより、副軸を中心に正負の両方向にミラー104を回動させることができる。   Further, when a predetermined drive voltage is applied to the two mirror drive electrodes 202a and 202b arranged immediately below the mirror 104, the mirror 104 is parallel to the y axis passing through the pair of support springs 105a and 105b due to the generated electrostatic attraction. It rotates around a rotating shaft (sub shaft). Since the micromirror element has a symmetric structure with respect to the secondary axis, the mirror 104 is rotated in both positive and negative directions around the secondary axis by controlling the drive voltage applied to the mirror drive electrodes 202a and 202b. Can be moved.

このようなマイクロミラー素子を狭い間隔で配列したマイクロミラーアレイにおいては、可動梁を駆動するとき、隣り合うマイクロミラー素子の固定電極による電界が干渉する場合がある。すると、可動梁が移動して、ミラーの回動角度が変動することがあった。このようなミラーの変動を防ぐためには、隣り合うマイクロミラー素子の電界の干渉を低減する必要があるが、このためには電界を可動梁毎に完全に分離するような電極構造を実現することが効果的である。そこで、図26に示すように、固定電極201a,201bを断面略U字状として電界が可動梁を取り囲むようにしている。さらに、ミラー104の上方には、シールドキャップ300を配設している。これらにより、可動梁毎に電界を分離して、干渉の低減を実現している。   In such a micromirror array in which micromirror elements are arranged at a narrow interval, when a movable beam is driven, an electric field due to a fixed electrode of an adjacent micromirror element may interfere. Then, the movable beam moved and the rotation angle of the mirror sometimes fluctuated. In order to prevent such mirror fluctuations, it is necessary to reduce the interference of the electric field of adjacent micromirror elements. To this end, an electrode structure that completely separates the electric field for each movable beam should be realized. Is effective. Therefore, as shown in FIG. 26, the fixed electrodes 201a and 201b have a substantially U-shaped cross section so that the electric field surrounds the movable beam. Further, a shield cap 300 is disposed above the mirror 104. As a result, the electric field is separated for each movable beam to reduce interference.

特開2003−057575号公報JP 2003-057575 A 国際公開第2008/129988号International Publication No. 2008/129988

M. Usui et al., “Electrically Separated Two-Axis MEMS Mirror Array Module for Wavelength Selective Switches,” 2009 IEEE/LEOS International Conf. on Optical MEMS and Nanophotonics, ThB4, Clearwater Beach, FL USA, 2009.M. Usui et al., “Electrically Separated Two-Axis MEMS Mirror Array Module for Wavelength Selective Switches,” 2009 IEEE / LEOS International Conf. On Optical MEMS and Nanophotonics, ThB4, Clearwater Beach, FL USA, 2009.

しかしながら、断面略U字状の固定電極を用いたマイクロミラー素子を配列したマイクロミラーアレイでは、隣り合うマイクロミラー素子の固定電極同士も近接しているので、固定電極同士の絶縁性を確保するために所定の距離だけ固定電極を離間して配置する必要がある。このため、隣り合うマイクロミラー素子の間隔を狭くすることができず、結果として、マイクロミラーアレイを小型化することが困難であった。   However, in a micromirror array in which micromirror elements using fixed electrodes having a substantially U-shaped cross section are arranged, the fixed electrodes of adjacent micromirror elements are also close to each other, so that insulation between the fixed electrodes is secured. The fixed electrodes need to be spaced apart from each other by a predetermined distance. For this reason, the interval between adjacent micromirror elements cannot be reduced, and as a result, it is difficult to reduce the size of the micromirror array.

そこで、本発明は、小型化を実現することができるマイクロミラー素子およびマイクロミラーアレイを提供することを目的とする。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a micromirror element and a micromirror array that can be miniaturized.

上述したような課題を解決するために、本発明に係るマイクロミラー素子は、支持部材と、この支持部材に一端が固定されて他端が変位可能とされた可動梁と、この可動梁の前記他端にばね部材を介して接続されたミラーとを有する反射部と、この反射部と離間した面上に前記可動梁と対向して配置された固定電極とを備え、前記可動梁は、開口を有し、前記固定電極は、前記開口に向かって突出する突出部を有することを特徴とするものである。   In order to solve the above-described problems, a micromirror element according to the present invention includes a support member, a movable beam having one end fixed to the support member and the other end being displaceable, and the movable beam described above. A reflection portion having a mirror connected to the other end via a spring member; and a fixed electrode disposed on the surface spaced from the reflection portion so as to face the movable beam, the movable beam having an opening The fixed electrode has a protruding portion protruding toward the opening.

上記マイクロミラー素子において、前記可動梁は、延在方向に沿って複数の開口を有し、前記固定電極は、複数の前記開口それぞれに向かって突出する複数の前記突出部を有するようにしてもよい。   In the micromirror element, the movable beam has a plurality of openings along an extending direction, and the fixed electrode has a plurality of protrusions protruding toward the plurality of openings. Good.

また、上記マイクロミラー素子において、前記ミラーを挟んで対向配置された複数の前記可動梁と、複数の前記可動梁それぞれと対向する複数の前記固定電極とを有するようにしてもよい。   The micromirror element may include a plurality of the movable beams arranged to face each other with the mirror interposed therebetween, and a plurality of the fixed electrodes facing each of the plurality of movable beams.

また、上記マイクロミラー素子において、互いに平行に配置された複数の前記可動梁と、互いに平行に配置された複数の前記固定電極とを有するようにしてもよい。   The micromirror element may include a plurality of the movable beams arranged in parallel to each other and a plurality of the fixed electrodes arranged in parallel to each other.

また、上記マイクロミラー素子において、互いに平行に配置された隣り合う2つの前記固定電極の間に立設され、導体からなる壁状部材をさらに備えるようにしてもよい。   The micromirror element may further include a wall-like member that is provided between two adjacent fixed electrodes that are arranged in parallel to each other and that is made of a conductor.

また、本発明に係るミラーアレイは、上述したいずれかのマイクロミラー素子を、前記可動梁がアレイ状に並ぶように複数配置したことを特徴とするものである。   The mirror array according to the present invention is characterized in that a plurality of the above-described micromirror elements are arranged so that the movable beams are arranged in an array.

上記マイクロミラーアレイにおいて、前記可動梁の上方に配設された平板状の板状部材をさらに備えるようにしてもよい。   The micromirror array may further include a flat plate-like member disposed above the movable beam.

また、上記マイクロミラーアレイにおいて、隣り合う前記マイクロミラー素子の前記固定電極の間に立設され、導体からなる前記壁状部材をさらに備えるようにしてもよい。   The micromirror array may further include the wall-like member that is provided between the fixed electrodes of the adjacent micromirror elements and is made of a conductor.

本発明によれば、可動梁が開口を有し、固定電極が開口に向かって突出する突出部を有することにより、隣り合うマイクロミラー素子の固定電極間で電界の干渉を低減することが可能となるので、隣り合う固定電極の距離を短くすることができ、結果として、小型化を実現することができる。   According to the present invention, since the movable beam has an opening and the fixed electrode has a protruding portion that protrudes toward the opening, it is possible to reduce the interference of the electric field between the fixed electrodes of adjacent micromirror elements. Therefore, the distance between adjacent fixed electrodes can be shortened, and as a result, downsizing can be realized.

図1は、本発明の第1の実施の形態に係るマイクロミラー素子の構成を示す平面図である。FIG. 1 is a plan view showing the configuration of the micromirror element according to the first embodiment of the present invention. 図2は、図1のI-I線断面図である。2 is a cross-sectional view taken along the line II of FIG. 図3は、ばね部材の構成を示す平面図である。FIG. 3 is a plan view showing the configuration of the spring member. 図4は、本発明の第1の実施の形態に係るマイクロミラー素子における動作を説明するための図である。FIG. 4 is a diagram for explaining the operation of the micromirror element according to the first embodiment of the present invention. 図5は、本発明の第1の実施の形態に係るマイクロミラー素子における動作を説明するための図である。FIG. 5 is a diagram for explaining the operation of the micromirror element according to the first embodiment of the present invention. 図6は、本発明の第1の実施の形態に係るマイクロミラーアレイの構成を示す平面図である。FIG. 6 is a plan view showing the configuration of the micromirror array according to the first embodiment of the present invention. 図7は、図6のII-II線断面図である。7 is a cross-sectional view taken along line II-II in FIG. 図8は、マイクロミラーアレイにおける電界の遮蔽効果を説明するための図である。FIG. 8 is a diagram for explaining the electric field shielding effect in the micromirror array. 図9は、マイクロミラーアレイにおける電界の遮蔽効果を説明するための図である。FIG. 9 is a diagram for explaining the electric field shielding effect in the micromirror array. 図10は、本発明の第2の実施の形態に係るマイクロミラー素子の構成を示す平面図である。FIG. 10 is a plan view showing the configuration of the micromirror element according to the second embodiment of the present invention. 図11は、図10のIII-III線断面図である。11 is a cross-sectional view taken along line III-III in FIG. 図12は、本発明の第2の実施の形態に係るマイクロミラー素子における動作を説明するための図である。FIG. 12 is a diagram for explaining the operation in the micromirror element according to the second embodiment of the present invention. 図13は、本発明の第2の実施の形態に係るマイクロミラー素子における動作を説明するための図である。FIG. 13 is a diagram for explaining the operation in the micromirror element according to the second embodiment of the present invention. 図14は、本発明の第2の実施の形態に係るマイクロミラーアレイの構成を示す平面図である。FIG. 14 is a plan view showing the configuration of the micromirror array according to the second embodiment of the present invention. 図15は、図14のIV-IV線断面図である。15 is a cross-sectional view taken along line IV-IV in FIG. 図16は、本発明の第3の実施の形態に係るマイクロミラー素子の構成を示す平面図である。FIG. 16 is a plan view showing the configuration of the micromirror element according to the third embodiment of the present invention. 図17は、図16のV-V線断面図である。17 is a cross-sectional view taken along line VV in FIG. 図18は、本発明の第3の実施の形態に係るマイクロミラー素子における動作を説明するための図である。FIG. 18 is a diagram for explaining the operation in the micromirror element according to the third embodiment of the present invention. 図19は、本発明の第3の実施の形態に係るマイクロミラー素子における動作を説明するための図である。FIG. 19 is a diagram for explaining an operation in the micromirror element according to the third embodiment of the present invention. 図20は、本発明の第3の実施の形態に係るマイクロミラーアレイの構成を示す平面図である。FIG. 20 is a plan view showing the configuration of the micromirror array according to the third embodiment of the present invention. 図21は、図20のVI-VI線断面図である。21 is a cross-sectional view taken along line VI-VI in FIG. 図22は、従来のマイクロミラーアレイの構成を模式的に示す斜視図である。FIG. 22 is a perspective view schematically showing a configuration of a conventional micromirror array. 図23は、従来のマイクロミラーアレイの断面図である。FIG. 23 is a cross-sectional view of a conventional micromirror array. 図24は、従来のマイクロミラーアレイの動作を説明するための図である。FIG. 24 is a diagram for explaining the operation of a conventional micromirror array. 図25は、従来のマイクロミラーアレイの動作を説明するための図である。FIG. 25 is a diagram for explaining the operation of the conventional micromirror array. 図26は、従来のマイクロミラーアレイにおける電界遮蔽効果を説明するための図である。FIG. 26 is a diagram for explaining the electric field shielding effect in the conventional micromirror array.

[第1の実施の形態]
まず、本発明の第1の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
[First Embodiment]
First, a first embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

<マイクロミラー素子の構成>
図1,図2に示すように、本実施の形態に係るマイクロミラー素子1は、ミラー基板10と、このミラー基板10と対向配置された電極基板20とを備えている。
<Configuration of micromirror element>
As shown in FIGS. 1 and 2, the micromirror element 1 according to the present embodiment includes a mirror substrate 10 and an electrode substrate 20 disposed to face the mirror substrate 10.

ミラー基板10は、平面視略矩形の開口部11と、この開口部11の一組の対辺に位置し互いに平行に配設された一対の支持部材12と、開口部11内に形成され、支持部材12に一端が固定されて他端が変位可能とされた一対の可動梁13−1,13−2と、この可動梁の他端に接続されたミラー14と、可動梁13とミラー14とを連結するばね部材15−1,15−2とを備える。
なお、以下において、支持部材12の延在方向に沿った方向をx軸方向、このx軸方向に直交し、かつ、ミラー基板10の平面方向に沿った方向をy軸方向、ミラー基板10と電極基板20の距離方向をz軸方向とする。
The mirror substrate 10 is formed in the opening 11 with a substantially rectangular opening 11 in a plan view, a pair of support members 12 positioned on a pair of opposite sides of the opening 11 and arranged in parallel to each other, and supported in the opening 11. A pair of movable beams 13-1 and 13-2 having one end fixed to the member 12 and the other end being displaceable, a mirror 14 connected to the other end of the movable beam, the movable beam 13 and the mirror 14, Are provided with spring members 15-1 and 15-2.
In the following, the direction along the extending direction of the support member 12 is the x-axis direction, the direction perpendicular to the x-axis direction and the direction along the plane direction of the mirror substrate 10 is the y-axis direction, and the mirror substrate 10 and The distance direction of the electrode substrate 20 is the z-axis direction.

可動梁13−1,13−2は、平面視略矩形の板状に形成され、長手方向がy軸方向に沿い、一方の短辺(固定端)が支持部材12に固定され、他方の短辺(可動端)に対応するばね部材15−1,15−2が接続されており、ミラー14を挟んで対向配置されている。
また、可動梁13−1,13−2には、延在方向に沿って3つの開口13a〜13cが形成されている。本実施の形態において、開口13a〜13cは、可動梁13−1,13−2の略中央部から可動端の間に形成されている。
The movable beams 13-1 and 13-2 are formed in a substantially rectangular plate shape in plan view, the longitudinal direction is along the y-axis direction, one short side (fixed end) is fixed to the support member 12, and the other short side Spring members 15-1 and 15-2 corresponding to the sides (movable ends) are connected and arranged to face each other with the mirror 14 interposed therebetween.
In addition, three openings 13a to 13c are formed in the movable beams 13-1 and 13-2 along the extending direction. In the present embodiment, the openings 13a to 13c are formed between the substantially central portions of the movable beams 13-1 and 13-2 and the movable ends.

ミラー14は、平面視矩形の板状に形成され、一組の対辺の中央部には対応するばね部材15−1,15−2が接続されている。   The mirror 14 is formed in a plate shape having a rectangular shape in plan view, and corresponding spring members 15-1 and 15-2 are connected to the central part of a pair of opposite sides.

ばね部材15−1,15−2は、図3に示すように、平面視略H字状に形成されている。   As shown in FIG. 3, the spring members 15-1 and 15-2 are formed in a substantially H shape in plan view.

一方、電極基板20には、可動梁13−1,13−2と対向する位置に、平面視略矩形の固定電極21−1,21−2が形成されている。また、電極基板20のミラー14と対向する位置には、ミラー駆動電極22−1,22−2が形成されている。また、電極基板20の上には、所定距離離間してミラー基板10を固定するためにz軸方向に突出したギャップ制御用バンプ23が形成されている。さらに、電極基板20内には、固定電極21−1,21−2に接続された配線24と、ミラー駆動電極22−1,22−2に接続された配線25とが形成されている。   On the other hand, fixed electrodes 21-1 and 21-2 having a substantially rectangular shape in plan view are formed on the electrode substrate 20 at positions facing the movable beams 13-1 and 13-2. Further, mirror drive electrodes 22-1 and 22-2 are formed at positions facing the mirror 14 of the electrode substrate 20. On the electrode substrate 20, gap control bumps 23 protruding in the z-axis direction are formed in order to fix the mirror substrate 10 at a predetermined distance. Further, in the electrode substrate 20, wirings 24 connected to the fixed electrodes 21-1 and 21-2 and wirings 25 connected to the mirror driving electrodes 22-1 and 22-2 are formed.

ここで、固定電極21−1,21−2は、対向配置された可動梁13−1,13−2の3つの開口13a〜13cに向かって突出する突出部21a〜21cを有する。
突出部21a〜21cの外形は、電極基板20の平面方向において、開口13a〜13cの外形よりも小さく、ミラー基板10の側から電極基板20を見たときに、開口13a〜13c内部に位置するように形成されている。これにより、可動梁13−1,13−2が電極基板20に向かって移動すると、突出部21a〜21cが開口13a〜13c内に位置するので、突出部21a〜21cが可動梁13−1,13−2に接触しない。
突出部21a〜21cのz軸方向の高さは、可動梁13−1,13−2と離間した位置であれば適宜自由に設定することができる。
Here, the fixed electrodes 21-1 and 21-2 have projecting portions 21 a to 21 c that project toward the three openings 13 a to 13 c of the movable beams 13-1 and 13-2 arranged to face each other.
The outer shapes of the protrusions 21a to 21c are smaller than the outer shapes of the openings 13a to 13c in the planar direction of the electrode substrate 20, and are located inside the openings 13a to 13c when the electrode substrate 20 is viewed from the mirror substrate 10 side. It is formed as follows. Accordingly, when the movable beams 13-1 and 13-2 move toward the electrode substrate 20, the projecting portions 21a to 21c are located in the openings 13a to 13c, so that the projecting portions 21a to 21c are moved to the movable beams 13-1, 13c. Do not touch 13-2.
The height of the projecting portions 21a to 21c in the z-axis direction can be arbitrarily set as long as it is a position separated from the movable beams 13-1 and 13-2.

ミラー駆動電極22−1,22−2は、平面視略矩形に形成されており、x軸方向に並設されている。   The mirror drive electrodes 22-1 and 22-2 are formed in a substantially rectangular shape in plan view, and are arranged in parallel in the x-axis direction.

固定電極21−1,21−2およびミラー駆動電極22−1,22−2は、外部より配線24または配線25を介してそれぞれ独立に制御された電圧(以下、駆動電圧という)が印加されることにより、対向配置された可動梁13−1,13−2またはミラー14を静電引力により駆動させる。   The fixed electrodes 21-1 and 21-2 and the mirror drive electrodes 22-1 and 22-2 are applied with independently controlled voltages (hereinafter referred to as drive voltages) from the outside via the wiring 24 or the wiring 25. As a result, the movable beams 13-1, 13-2 or the mirror 14 arranged to face each other are driven by electrostatic attraction.

<マイクロミラー素子の動作>
次に、図4,図5を参照して、本実施の形態に係るマイクロミラー素子1の動作について説明する。
<Operation of micromirror element>
Next, the operation of the micromirror element 1 according to the present embodiment will be described with reference to FIGS.

まず、固定電極21−1,21−2の何れか一方に駆動電圧を印加すると、その固定電極21−1,21−2に対向配置された可動梁13−1,13−2が固定電極21−1,21−2からの静電引力により固定電極21−1,21−2に向かって変位する。例えば、図4に示すように、固定電極21−2に駆動電圧を印加すると、可動梁13−2が固定電極21−2に向かって変位する。これにより、ミラー14は、x軸に平行な軸(以下、主軸と言う。)回りの一方の方向に回動する。逆に、固定電極21−1に駆動電圧を印加すると、可動梁13−1が固定電極21−1に向かって変位するので、ミラー14は、主軸回りの他方の方向に回動する。これにより、ミラー14を、主軸回りの両方向に回動させることができる。   First, when a driving voltage is applied to either one of the fixed electrodes 21-1 and 21-2, the movable beams 13-1 and 13-2 disposed to face the fixed electrodes 21-1 and 21-2 are fixed to the fixed electrode 21. −1 and 21-2 are displaced toward the fixed electrodes 21-1 and 21-2 by the electrostatic attractive force. For example, as shown in FIG. 4, when a driving voltage is applied to the fixed electrode 21-2, the movable beam 13-2 is displaced toward the fixed electrode 21-2. As a result, the mirror 14 rotates in one direction around an axis parallel to the x-axis (hereinafter referred to as the main axis). Conversely, when a drive voltage is applied to the fixed electrode 21-1, the movable beam 13-1 is displaced toward the fixed electrode 21-1, so that the mirror 14 rotates in the other direction around the main axis. Thereby, the mirror 14 can be rotated in both directions around the main axis.

このように可動梁13−1,13−2を変位させたとき、突出部21a〜21cは、上述したように、その外形が可動梁13−1,13−2の開口13a〜13cの外形よりも小さく、ミラー基板10の側から電極基板20を見たときに開口13a〜13c内部に位置するように形成されているので、突出部21a〜21cが開口13a〜13c内に位置するため、可動梁13−1,13−2に接触しない。これにより、可動梁13−1,13−2は、円滑に変位できるので、結果として、ミラー4も円滑に回動することができる。   When the movable beams 13-1 and 13-2 are displaced in this way, as described above, the outer shape of the protrusions 21a to 21c is larger than the outer shapes of the openings 13a to 13c of the movable beams 13-1 and 13-2. Since the projections 21a to 21c are located in the openings 13a to 13c when the electrode substrate 20 is viewed from the mirror substrate 10 side, the protrusions 21a to 21c are located in the openings 13a to 13c. It does not contact the beams 13-1 and 13-2. Thereby, since the movable beams 13-1 and 13-2 can be displaced smoothly, the mirror 4 can also rotate smoothly as a result.

また、可動梁13に働く静電引力は、固定電極と可動梁との距離が近いほど大きくなる。そこで、本実施の形態では、固定電極21−1,21−2に突出部21a〜21cを設けて、可動梁13−1,13−2との距離が近くなるようにしている。これにより、可動梁13−1,13−2を円滑に変位させることができる。
また、可動梁の延在方向に沿って複数の突出部21a〜21cを設けているので、いずかの突出部が可動梁の開口内に位置することによりその突出部によって固定電極に向かって変位させる力が働かなくなっても、他の突出部が開口内に位置しないために固定電極に向かって変位する力が働くこととなる。結果として、可動梁を固定電極に向かって変位させ続けることができる。
Further, the electrostatic attractive force acting on the movable beam 13 increases as the distance between the fixed electrode and the movable beam becomes shorter. Therefore, in the present embodiment, the protruding portions 21a to 21c are provided on the fixed electrodes 21-1 and 21-2 so that the distance from the movable beams 13-1 and 13-2 is reduced. Thereby, the movable beams 13-1 and 13-2 can be displaced smoothly.
In addition, since the plurality of projecting portions 21a to 21c are provided along the extending direction of the movable beam, any one projecting portion is positioned in the opening of the movable beam, and thus the projecting portion faces the fixed electrode. Even if the displacing force does not work, the other projecting portion is not located in the opening, so that the displacing force works toward the fixed electrode. As a result, the movable beam can continue to be displaced toward the fixed electrode.

また、ミラー駆動電極22−1,22−2の何れか一方に駆動電圧を印加すると、そのミラー駆動電極22−1,22−2に対向配置されたミラー14が静電引力によりミラー駆動電極22−1,22−2に向かって変位する。例えば、図5に示すように、ミラー駆動電極22−2に駆動電圧を印加すると、ミラー14のミラー駆動電極22−2に対向する領域がミラー駆動電極22−2に向かって変位する。これにより、ミラー14は、y軸に平行な軸(以下、副軸と言う。)回りの一方の方向に回動する。逆に、ミラー駆動電極22−1に駆動電圧を印加すると、ミラー14のミラー駆動電極22−1に対向する領域がミラー駆動電極22−1に向かって変位するので、ミラー14は、副軸回りの他方の方向に回動する。これにより、ミラー14を、副軸回りの両方向に回動させることができる。   Further, when a drive voltage is applied to one of the mirror drive electrodes 22-1 and 22-2, the mirror 14 disposed opposite to the mirror drive electrodes 22-1 and 22-2 is caused to electrostatically attract the mirror drive electrode 22 by the electrostatic attraction. -Displacement toward 1, 22-2. For example, as shown in FIG. 5, when a drive voltage is applied to the mirror drive electrode 22-2, the region of the mirror 14 facing the mirror drive electrode 22-2 is displaced toward the mirror drive electrode 22-2. As a result, the mirror 14 rotates in one direction around an axis parallel to the y-axis (hereinafter referred to as the sub-axis). Conversely, when a drive voltage is applied to the mirror drive electrode 22-1, the region of the mirror 14 facing the mirror drive electrode 22-1 is displaced toward the mirror drive electrode 22-1, so that the mirror 14 is rotated around the sub-axis. It rotates in the other direction. Thereby, the mirror 14 can be rotated in both directions around the auxiliary shaft.

このように、本実施の形態に係るマイクロミラー素子1は、主軸および副軸という2つの軸回りに回動させることができる。   Thus, the micromirror element 1 according to the present embodiment can be rotated around two axes, ie, the main axis and the sub axis.

<マイクロミラーアレイの構成>
このようなマイクロミラー素子1をミラー14の短手方向、すなわちx軸方向に一列に配列することにより、図6,図7に示すようなマイクロミラーアレイ2を構成することができる。
ここで、各マイクロミラーアレイ1は、互いに平行に配設された一対の支持部材12に沿って一列に配列されている。隣り合うマイクロミラー素子1の固定電極21−1,21−2の間には、ミラー14と同電位が印加される直方体状の壁状部材26が立設されている。
<Configuration of micromirror array>
By arranging such micromirror elements 1 in a row in the short direction of the mirror 14, that is, in the x-axis direction, a micromirror array 2 as shown in FIGS. 6 and 7 can be configured.
Here, the micromirror arrays 1 are arranged in a line along a pair of support members 12 arranged in parallel to each other. Between the fixed electrodes 21-1 and 21-2 of the adjacent micromirror elements 1, a rectangular parallelepiped wall-like member 26 to which the same potential as the mirror 14 is applied is erected.

また、ミラー基板10上には、板状部材30をさらに配設するようにしてもよい。この板状部材30は、平面視略矩形の平板状に形成され、可動梁13−1,13−2それぞれの上方に配設されている。このような板状部材30は、可動梁13−1,13−2が覆われるように位置決めして支持部材12の上端に固定することにより、ミラー基板10上に配設される。   Further, a plate-like member 30 may be further disposed on the mirror substrate 10. The plate-like member 30 is formed in a substantially rectangular flat plate shape in plan view, and is disposed above each of the movable beams 13-1 and 13-2. Such a plate-shaped member 30 is disposed on the mirror substrate 10 by being positioned so as to cover the movable beams 13-1 and 13-2 and being fixed to the upper end of the support member 12.

<マイクロミラーアレイにおける電界遮蔽効果>
このようなマイクロミラーアレイ2において電界遮蔽効果について、図8,図9を参照して説明する。
<Electric field shielding effect in micromirror array>
The electric field shielding effect in such a micromirror array 2 will be described with reference to FIGS.

図8に示すマイクロミラーアレイ2には、隣り合う固定電極21−1,21−2の間に電界分離用の壁状部材26が形成されている。この壁状部材26は、ミラー14と同電位となるように接続されている。この構成により、可動梁13−1,13−2を駆動するとき、固定電極21−1,21−2によって形成される電界が壁状部材26によってマイクロミラー素子1毎に分離されるので、隣り合うマイクロミラー素子1に電界が干渉することを低減することができる。これにより、隣り合うマイクロミラー素子1の電界の影響を受けて動作することを防ぐことができる。   In the micromirror array 2 shown in FIG. 8, a wall-like member 26 for electric field separation is formed between adjacent fixed electrodes 21-1 and 21-2. The wall member 26 is connected so as to have the same potential as the mirror 14. With this configuration, when the movable beams 13-1 and 13-2 are driven, the electric field formed by the fixed electrodes 21-1 and 21-2 is separated for each micromirror element 1 by the wall-like member 26. It is possible to reduce the interference of the electric field with the matching micromirror element 1. Thereby, it can prevent operating under the influence of the electric field of the adjacent micromirror element 1.

また、可動梁13−1,13−2を駆動させて、突出部21a〜21cが可動梁13−1,13−2の開口13a〜13c内に位置すると、この開口13a〜13c内の突出部21a〜21cによって形成される電界がその開口13a〜13cによって遮蔽される。これによっても、隣り合うマイクロミラー素子1に電界が干渉することを低減することができ、結果として、隣り合うマイクロミラー素子1の誤動作を防ぐことができる。   Further, when the movable beams 13-1 and 13-2 are driven and the projecting portions 21a to 21c are located in the openings 13a to 13c of the movable beams 13-1 and 13-2, the projecting portions in the openings 13a to 13c. The electric field formed by 21a-21c is shielded by the openings 13a-13c. Also by this, it is possible to reduce the interference of the electric field with the adjacent micromirror elements 1, and as a result, it is possible to prevent malfunction of the adjacent micromirror elements 1.

ここで、隣り合うマイクロミラー素子1の間に存在する壁状の部材は、壁状部材26のみである。これに対して、従来のマイクロミラーアレイは、固定電極が断面略U字状なので、隣り合うマイクロミラー素子1の間に2つの壁状の部材が存在することになる。したがって、本実施の形態では、従来よりも隣り合うマイクロミラー素子の距離を狭くすることができ、結果として、マイクロミラーアレイを小型化することができる。   Here, the wall-shaped member 26 exists only between the adjacent micromirror elements 1. On the other hand, in the conventional micromirror array, since the fixed electrode has a substantially U-shaped cross section, two wall-shaped members exist between the adjacent micromirror elements 1. Therefore, in this embodiment, the distance between adjacent micromirror elements can be made narrower than before, and as a result, the micromirror array can be reduced in size.

また、図9に示すように、可動梁13−1,13−2上方に平板状の板状部材30を設けることにより、可動梁13−1,13−2の上方に分布する電界についてもマイクロミラー素子1毎に分離することができる。
従来では、電界の干渉を低減するためにマイクロミラー素子の上方に設けるシールドキャップは、可動梁との接触を防ぐためにその可動梁直上に溝が位置するように配設する必要があった。
ところが、本実施の形態では、固定電極21−1,21−2に可動梁13−1,13−2が引き寄せられると、接地された可動梁13−1,13−2自身のシールド効果によりマイクロミラー素子1毎の電界が分離されるので、可動梁13−1,13−2上方に比較的離れた位置に板状部材30を配設しても、十分に電界の干渉を低減できる。したがって、従来のように板状部材に溝を設けない単純な平板構造でよいので、製造コストを低減できるとともに、ミラー基板10と板状部材30の位置合わせもより容易に行うことができる。
Further, as shown in FIG. 9, by providing a flat plate-like member 30 above the movable beams 13-1 and 13-2, the electric field distributed above the movable beams 13-1 and 13-2 can be reduced. Each mirror element 1 can be separated.
Conventionally, the shield cap provided above the micromirror element in order to reduce the interference of the electric field has to be arranged so that the groove is positioned immediately above the movable beam in order to prevent contact with the movable beam.
However, in the present embodiment, when the movable beams 13-1 and 13-2 are attracted to the fixed electrodes 21-1 and 21-2, the microscopic effect is caused by the shielding effect of the grounded movable beams 13-1 and 13-2. Since the electric field for each mirror element 1 is separated, the interference of the electric field can be sufficiently reduced even if the plate-like member 30 is disposed at a position relatively far above the movable beams 13-1 and 13-2. Therefore, since a simple flat plate structure in which a groove is not provided in the plate-like member as in the prior art may be used, the manufacturing cost can be reduced, and the mirror substrate 10 and the plate-like member 30 can be more easily aligned.

<マイクロミラー素子およびマイクロミラーアレイの製造方法>
次に、本実施の形態に係るマイクロミラー素子およびマイクロミラーアレイの製造方法について説明する。
<Manufacturing method of micromirror element and micromirror array>
Next, a method for manufacturing the micromirror element and the micromirror array according to this embodiment will be described.

ミラー基板10は、例えば、SOI(Silicon On Insulator)基板をMEMS技術によって加工することにより一体形成されている。SOI基板は、シリコンからなる厚い基体部の上に埋め込み絶縁層を介して薄いシリコンからなるSOI層を備えたものであり、このSOI層を加工することで、可動梁13−1,13−2、ミラー14およびばね部材15−1,15−2などの板状の構造体を形成することができる。このとき、可動梁13−1,13−2に接続する支持部材12などの周辺部も同時に形成する。これらの構造体を加工した後、基体部をドライエッチングにより掘り込み加工し、さらに埋め込み絶縁層を除去することにより、各部が可動可能な状態になる。ミラー14に形成する反射膜(図示せず)は、所望とする金属を例えばスパッタ法や蒸着法により堆積することで形成する。   The mirror substrate 10 is integrally formed, for example, by processing an SOI (Silicon On Insulator) substrate by MEMS technology. The SOI substrate is provided with an SOI layer made of thin silicon via a buried insulating layer on a thick base portion made of silicon. By processing this SOI layer, the movable beams 13-1 and 13-2 are provided. In addition, plate-like structures such as the mirror 14 and the spring members 15-1 and 15-2 can be formed. At this time, peripheral portions such as the support member 12 connected to the movable beams 13-1 and 13-2 are also formed at the same time. After processing these structures, the base portion is dug by dry etching, and the embedded insulating layer is removed, so that the respective portions are movable. A reflective film (not shown) formed on the mirror 14 is formed by depositing a desired metal by, for example, sputtering or vapor deposition.

一方、電極基板20は、一般的によく知られたLSI集積回路などの半導体装置の製造方法を用いることにより形成することができる。電極基板20の表面に形成する固定電極21−1,21−2およびミラー駆動電極22−1,22−2は、金めっき等により形成することができる。また、めっき形成プロセスを分けることにより、高さの異なる電極上の突起部や電界分離用の電極壁等を容易に形成することができる。   On the other hand, the electrode substrate 20 can be formed by using a generally well-known method for manufacturing a semiconductor device such as an LSI integrated circuit. The fixed electrodes 21-1 and 21-2 and the mirror drive electrodes 22-1 and 22-2 formed on the surface of the electrode substrate 20 can be formed by gold plating or the like. Further, by dividing the plating formation process, it is possible to easily form protrusions on electrodes having different heights, electrode walls for electric field separation, and the like.

また、主表面の結晶方位が(100)面の単結晶シリコン基板を、水酸化カリウムなどアルカリ溶液でエッチング加工し、シリコン基板に所定の深さの凹部を形成することで、支持構造体を備える電極基板20を形成するようにしてもよい。単結晶シリコンは、(111)面が(100)面や(110)面に比べて著しくアルカリによるエッチング速度が小さい。この現象を利用することでギャップ制御用バンプ23などの支持構造体を形成することができる。このようにして形成した電極基板20のギャップ制御用バンプ23に、ミラー基板10の開口部11の周囲を貼り合わせることにより、マイクロミラー素子が完成する。   Further, a single crystal silicon substrate having a (100) crystal orientation of the main surface is etched with an alkaline solution such as potassium hydroxide to form a recess having a predetermined depth in the silicon substrate, thereby providing a support structure. The electrode substrate 20 may be formed. Single crystal silicon has a significantly lower etching rate due to alkali in the (111) plane than in the (100) plane or the (110) plane. By utilizing this phenomenon, a support structure such as the gap control bump 23 can be formed. The micromirror element is completed by bonding the periphery of the opening 11 of the mirror substrate 10 to the gap control bumps 23 of the electrode substrate 20 thus formed.

また、個別に用意した支持構造体を用いるようにしてもよい。例えば、はんだバンプやめっきなどにより形成した支持構造体を用いるようにしてもよい。また、ミラー部と電極部とを表面マイクロマシニングにより、積層して一体形成するようにしてもよい。   Moreover, you may make it use the support structure prepared separately. For example, a support structure formed by solder bumps or plating may be used. Further, the mirror part and the electrode part may be laminated and integrally formed by surface micromachining.

このようなマイクロミラー素子1を複数配列したマイクロミラーアレイ2を製造する場合には、上述したマイクロミラー素子1の製造方法と同等の方法により、ミラー基板10に複数の可動梁13−1,13−2、ミラー14およびばね部材15−1,15−2を形成するとともに、電極基板20に複数の固定電極21−1,21−2およびミラー駆動電極22−1,22−2を形成する。また、隣り合うマイクロミラー素子1の固定電極21−1,21−2の間に壁状部材26を形成するとともに、隣り合うマイクロミラー素子1のミラー駆動電極22−1,22−2の間にも壁状部材26を形成する。これらの壁状部材26は、例えば、金めっき等により形成することができる。
このようにして形成したミラー基板10と電極基板20を貼り合わせた後、板状部材30をミラー基板10の支持部材12上端に固定することにより、マイクロミラーアレイ2が完成する。
When manufacturing a micromirror array 2 in which a plurality of such micromirror elements 1 are arranged, a plurality of movable beams 13-1 and 13 are mounted on the mirror substrate 10 by a method equivalent to the method for manufacturing the micromirror element 1 described above. −2, the mirror 14 and the spring members 15-1 and 15-2 are formed, and a plurality of fixed electrodes 21-1 and 21-2 and mirror drive electrodes 22-1 and 22-2 are formed on the electrode substrate 20. Further, a wall-like member 26 is formed between the fixed electrodes 21-1 and 21-2 of the adjacent micromirror elements 1, and between the mirror drive electrodes 22-1 and 22-2 of the adjacent micromirror elements 1. The wall-shaped member 26 is also formed. These wall-like members 26 can be formed by, for example, gold plating.
After the mirror substrate 10 thus formed and the electrode substrate 20 are bonded together, the plate member 30 is fixed to the upper end of the support member 12 of the mirror substrate 10, thereby completing the micromirror array 2.

以上説明したように、本実施の形態によれば、可動梁13−1,13−2が開口13a〜13cを有し、固定電極21−1,21−2が開口13a〜13cに向かって突出する突出部21a〜21cを有することにより、隣り合うマイクロミラー素子1の固定電極21−1,21−2間で電界の干渉を低減することが可能となるので、隣り合う固定電極21−1,21−2の距離を短くすることができ、結果として、小型化を実現することができる。   As described above, according to the present embodiment, the movable beams 13-1 and 13-2 have the openings 13a to 13c, and the fixed electrodes 21-1 and 21-2 protrude toward the openings 13a to 13c. By having the projecting portions 21a to 21c that perform, it becomes possible to reduce the interference of the electric field between the fixed electrodes 21-1 and 21-2 of the adjacent micromirror elements 1, so that the adjacent fixed electrodes 21-1, The distance 21-2 can be shortened, and as a result, downsizing can be realized.

[第2の実施の形態]
次に、本発明の第2の実施について説明する。なお、本実施の形態は、第1の実施の形態にマイクロミラー素子において、可動梁と固定電極をそれぞれ3つずつ設けたものである。したがって、本実施の形態において、第1の実施の形態と同等の構成については、同じ名称および符号を付し、適宜説明を省略する。
[Second Embodiment]
Next, a second embodiment of the present invention will be described. In the present embodiment, three movable beams and three fixed electrodes are provided in the micromirror element of the first embodiment. Therefore, in the present embodiment, the same name and reference numeral are assigned to the same configuration as that of the first embodiment, and the description thereof is omitted as appropriate.

図10,図11に示すように、本実施の形態に係るマイクロミラー素子1’は、ミラー基板10’と、このミラー基板10’と対向配置された電極基板20’とを備えている。   As shown in FIGS. 10 and 11, the micromirror element 1 ′ according to the present embodiment includes a mirror substrate 10 ′ and an electrode substrate 20 ′ disposed to face the mirror substrate 10 ′.

ミラー基板10’は、平面視略矩形の開口部11と、この開口部11の一組の対辺に位置し互いに平行に配設された一対の支持部材12と、開口部11内に形成され、支持部材12に一端が固定されて他端が変位可能とされた3つの可動梁13−1〜13−3と、この可動梁の他端に接続されたミラー14と、可動梁13とミラー14とを連結するばね部材15−1〜15−3とを備える。   The mirror substrate 10 ′ is formed in the opening 11, the opening 11 having a substantially rectangular shape in plan view, a pair of support members 12 positioned on a pair of opposite sides of the opening 11 and arranged in parallel to each other, Three movable beams 13-1 to 13-3 whose one end is fixed to the support member 12 and whose other end can be displaced, a mirror 14 connected to the other end of the movable beam, the movable beam 13 and the mirror 14 Spring members 15-1 to 15-3 are connected.

可動梁13−1〜13−3は、平面視略矩形の板状に形成され、長手方向がy軸方向に沿い、一方の短辺(固定端)が支持部材12に固定され、他方の短辺(可動端)に対応するばね部材15−1〜15−3が接続されている。本実施の形態において、可動梁13−1は、一端が一方の支持部材12に固定され、他端がミラー14の一組の対辺のうち一方の辺の中央部に接続されたばね部材15−1が接続されている。一方、可動梁13−2,13−3は、一端が他方の支持部材12に固定され、他端がミラー14の一組の対辺のうち他方の辺の端部に接続されたばね部材15−2またはばね部材15−3が接続されている。
また、可動梁13−1〜13−3には、延在方向に沿って3つの開口13a〜13cが形成されている。
The movable beams 13-1 to 13-3 are formed in a substantially rectangular plate shape in plan view, the longitudinal direction is along the y-axis direction, one short side (fixed end) is fixed to the support member 12, and the other short side Spring members 15-1 to 15-3 corresponding to the sides (movable ends) are connected. In the present embodiment, the movable beam 13-1 has one end fixed to one support member 12 and the other end connected to the center of one of the pair of opposite sides of the mirror 14 as a spring member 15-1. Is connected. On the other hand, the movable beams 13-2 and 13-3 have one end fixed to the other support member 12 and the other end connected to the end of the other side of the pair of opposite sides of the mirror 14 as a spring member 15-2. Or the spring member 15-3 is connected.
The movable beams 13-1 to 13-3 are formed with three openings 13a to 13c along the extending direction.

一方、電極基板20’には、可動梁13−1〜13−3と対向する位置に、平面視略矩形の固定電極21−1〜21−3が形成されている。また、電極基板20’の上には、所定距離離間してミラー基板10’を固定するためにz軸方向に突出したギャップ制御用バンプ23が形成されている。また、電極基板20’内には、固定電極21−1〜21−3に接続された配線24が形成されている。さらに、固定電極21−2と固定電極21−3との間には、壁状部材26が立設されている。
ここで、固定電極21−1〜21−3は、対向配置された可動梁13−1〜13−3の3つの開口13a〜13cに向かって突出する突出部21a〜21cを有する。
On the other hand, fixed electrodes 21-1 to 21-3 having a substantially rectangular shape in plan view are formed on the electrode substrate 20 ′ at positions facing the movable beams 13-1 to 13-3. Further, on the electrode substrate 20 ′, a gap control bump 23 protruding in the z-axis direction is formed to fix the mirror substrate 10 ′ at a predetermined distance. Further, wirings 24 connected to the fixed electrodes 21-1 to 21-3 are formed in the electrode substrate 20 ′. Furthermore, a wall-like member 26 is erected between the fixed electrode 21-2 and the fixed electrode 21-3.
Here, the fixed electrodes 21-1 to 21-3 have projecting portions 21 a to 21 c that project toward the three openings 13 a to 13 c of the movable beams 13-1 to 13-3 arranged to face each other.

<マイクロミラー素子の動作>
次に、図12,図13を参照して、本実施の形態に係るマイクロミラー素子1’の動作について説明する。
<Operation of micromirror element>
Next, the operation of the micromirror element 1 'according to the present embodiment will be described with reference to FIGS.

まず、固定電極21−1、または、固定電極21−2,21−3に駆動電圧を印加すると、その固定電極21−1〜21−3に対向配置された可動梁13−1または可動梁13−2,13−3が静電引力により固定電極21−1,21−2に向かって変位する。例えば、図12に示すように、固定電極21−2,21−3に駆動電圧を印加すると、可動梁13−2,13−3が固定電極21−2,21−3に向かって変位する。これにより、ミラー14は、x軸に平行な軸(以下、主軸と言う。)回りの一方の方向に回動する。逆に、固定電極21−1に駆動電圧を印加すると、可動梁13−1が固定電極21−1に向かって変位するので、ミラー14は、主軸回りの他方の方向に回動する。これにより、ミラー14を、主軸回りの両方向に回動させることができる。   First, when a driving voltage is applied to the fixed electrode 21-1, or the fixed electrodes 21-2 and 21-3, the movable beam 13-1 or the movable beam 13 disposed to face the fixed electrodes 21-1 to 21-3. -2, 13-3 are displaced toward the fixed electrodes 21-1, 21-2 by electrostatic attraction. For example, as shown in FIG. 12, when a driving voltage is applied to the fixed electrodes 21-2 and 21-3, the movable beams 13-2 and 13-3 are displaced toward the fixed electrodes 21-2 and 21-3. As a result, the mirror 14 rotates in one direction around an axis parallel to the x-axis (hereinafter referred to as the main axis). Conversely, when a drive voltage is applied to the fixed electrode 21-1, the movable beam 13-1 is displaced toward the fixed electrode 21-1, so that the mirror 14 rotates in the other direction around the main axis. Thereby, the mirror 14 can be rotated in both directions around the main axis.

また、固定電極21−2,21−3の何れか一方に駆動電圧を印加すると、その固定電極21−2,21−3に対向配置された可動梁13−2または可動梁13−3が静電引力により固定電極21−2,21−3に向かって変位する。例えば、図13に示すように、固定電極21−3に駆動電圧を印加すると、可動梁13−3が固定電極21−2,21−3に向かって変位する。これにより、ミラー14は、ばね部材15−1との接続部を通る軸(以下、副軸と言う。)回りの一方の方向に回動する。逆に、固定電極21−2に駆動電圧を印加すると、可動梁13−2が固定電極21−2に向かって変位するので、ミラー14は、副回りの他方の方向に回動する。これにより、ミラー14を、副軸回りの両方向に回動させることができる。   Further, when a drive voltage is applied to either one of the fixed electrodes 21-2 and 21-3, the movable beam 13-2 or the movable beam 13-3 disposed so as to face the fixed electrodes 21-2 and 21-3 is static. Displacement toward the fixed electrodes 21-2 and 21-3 due to the electric attractive force. For example, as shown in FIG. 13, when a driving voltage is applied to the fixed electrode 21-3, the movable beam 13-3 is displaced toward the fixed electrodes 21-2 and 21-3. Thereby, the mirror 14 rotates in one direction around an axis (hereinafter referred to as a sub-axis) passing through the connecting portion with the spring member 15-1. On the contrary, when a driving voltage is applied to the fixed electrode 21-2, the movable beam 13-2 is displaced toward the fixed electrode 21-2, so that the mirror 14 rotates in the other direction around the auxiliary. Thereby, the mirror 14 can be rotated in both directions around the auxiliary shaft.

このように、本実施の形態に係るマイクロミラー素子1’は、主軸および副軸という2つの軸回りに回動させることができる。   As described above, the micromirror element 1 ′ according to the present embodiment can be rotated around two axes, ie, the main axis and the sub axis.

<マイクロミラーアレイの構成>
このようなマイクロミラー素子1’をx軸方向に一列に配列することにより、図14,図15に示すようなマイクロミラーアレイ2’を構成することができる。
ここで、各マイクロミラーアレイ1’は、互いに平行に配設された一対の支持部材12に沿って一列に配列されている。第1の実施の形態に係るマイクロミラーアレイ2と大きく異なるのは、ミラー14を挟んで設けられている可動梁および固定電極の数が異なるので、その数が交互に入れ替わるようにマイクロミラー素子1’を配列していることである。これにより、マイクロミラー素子1’をより高密度に配設することができる。
<Configuration of micromirror array>
By arranging such micromirror elements 1 ′ in a line in the x-axis direction, a micromirror array 2 ′ as shown in FIGS. 14 and 15 can be configured.
Here, each micromirror array 1 'is arranged in a line along a pair of support members 12 arranged in parallel to each other. The main difference from the micromirror array 2 according to the first embodiment is that the number of movable beams and fixed electrodes provided between the mirrors 14 is different, so that the micromirror element 1 can be alternately switched. 'Is an array. Thereby, micromirror element 1 'can be arrange | positioned more densely.

また、隣り合うマイクロミラー素子1’の固定電極21−1〜21−3の間には、ミラー14と同電位とされた直方体状の壁状部材26が立設されている。
さらに、ミラー基板10’上には、板状部材30をさらに配設するようにしてもよい。
Further, a rectangular parallelepiped wall member 26 having the same potential as the mirror 14 is provided between the fixed electrodes 21-1 to 21-3 of the adjacent micromirror elements 1 ′.
Furthermore, a plate-like member 30 may be further disposed on the mirror substrate 10 ′.

このような構成を有するマイクロミラー素子1’およびマイクロミラーアレイ2’は、上述した第1の実施の形態におけるマイクロミラー素子1およびマイクロミラーアレイ2と同等の方法により製造することができる。   The micromirror element 1 ′ and the micromirror array 2 ′ having such a configuration can be manufactured by a method equivalent to the micromirror element 1 and the micromirror array 2 in the first embodiment described above.

以上説明したように、本実施の形態によれば、可動梁13−1〜13−3が開口13a〜13cを有し、固定電極21−1〜21−3が開口13a〜13cに向かって突出する突出部21a〜21cを有することにより、隣り合うマイクロミラー素子1’の固定電極21−1〜21−3間で電界の干渉を低減することが可能となるので、隣り合う固定電極21−1〜21−3の距離を短くすることができ、結果として、小型化を実現することができる。   As described above, according to the present embodiment, the movable beams 13-1 to 13-3 have the openings 13a to 13c, and the fixed electrodes 21-1 to 21-3 protrude toward the openings 13a to 13c. By having the protruding portions 21a to 21c that perform, it becomes possible to reduce the interference of the electric field between the fixed electrodes 21-1 to 21-3 of the adjacent micromirror element 1 ′, and therefore the adjacent fixed electrodes 21-1 The distance of ˜21-3 can be shortened, and as a result, downsizing can be realized.

[第3の実施の形態]
次に、本発明の第3の実施について説明する。なお、本実施の形態は、第1の実施の形態にマイクロミラー素子において、可動梁と固定電極をそれぞれ4つずつ設けたものである。したがって、本実施の形態において、第1の実施の形態と同等の構成については、同じ名称および符号を付し、適宜説明を省略する。
[Third Embodiment]
Next, a third embodiment of the present invention will be described. In the present embodiment, four movable beams and four fixed electrodes are provided in the micromirror element of the first embodiment. Therefore, in the present embodiment, the same name and reference numeral are assigned to the same configuration as that of the first embodiment, and the description thereof is omitted as appropriate.

図16,図17に示すように、本実施の形態に係るマイクロミラー素子1”は、ミラー基板10”と、このミラー基板10”と対向配置された電極基板20”とを備えている。   As shown in FIGS. 16 and 17, the micromirror element 1 ″ according to the present embodiment includes a mirror substrate 10 ″ and an electrode substrate 20 ″ arranged to face the mirror substrate 10 ″.

ミラー基板10”は、平面視略矩形の開口部11と、この開口部11の一組の対辺に位置し互いに平行に配設された一対の支持部材12と、開口部11内に形成され、支持部材12に一端が固定されて他端が変位可能とされた4つの可動梁13−1〜13−4と、この可動梁の他端に接続されたミラー14と、可動梁13とミラー14とを連結するばね部材15−1〜15−4とを備える。   The mirror substrate 10 ″ is formed in the opening 11, the opening 11 having a substantially rectangular shape in plan view, a pair of support members 12 positioned on a pair of opposite sides of the opening 11 and arranged in parallel to each other, Four movable beams 13-1 to 13-4 having one end fixed to the support member 12 and the other end being displaceable, a mirror 14 connected to the other end of the movable beam, the movable beam 13 and the mirror 14 And spring members 15-1 to 15-4.

可動梁13−1〜13−4は、平面視略矩形の板状に形成され、長手方向がy軸方向に沿い、一方の短辺(固定端)が支持部材12に固定され、他方の短辺(可動端)に対応するばね部材15−1〜15−4が接続されている。本実施の形態において、可動梁13−1,13−4は、一端が一方の支持部材12に固定され、他端がミラー14の一組の対辺のうち一方の辺の端部に接続されたばね部材15−1またはばね部材15−4が接続されている。一方、可動梁13−2,13−3は、一端が他方の支持部材12に固定され、他端がミラー14の一組の対辺のうち他方の辺の端部に接続されたばね部材15−2またはばね部材15−3が接続されている。
また、可動梁13−1〜13−4には、延在方向に沿って3つの開口13a〜13cが形成されている。
The movable beams 13-1 to 13-4 are formed in a substantially rectangular plate shape in plan view, the longitudinal direction is along the y-axis direction, one short side (fixed end) is fixed to the support member 12, and the other short side Spring members 15-1 to 15-4 corresponding to the sides (movable ends) are connected. In the present embodiment, each of the movable beams 13-1 and 13-4 is a spring having one end fixed to one support member 12 and the other end connected to an end of one side of a pair of opposite sides of the mirror 14. The member 15-1 or the spring member 15-4 is connected. On the other hand, the movable beams 13-2 and 13-3 have one end fixed to the other support member 12 and the other end connected to the end of the other side of the pair of opposite sides of the mirror 14 as a spring member 15-2. Or the spring member 15-3 is connected.
The movable beams 13-1 to 13-4 are formed with three openings 13a to 13c along the extending direction.

一方、電極基板20”には、可動梁13−1〜13−4と対向する位置に、平面視略矩形の固定電極21−1〜21−4が形成されている。また、電極基板20の上には、所定距離離間してミラー基板10を固定するためにz軸方向に突出したギャップ制御用バンプ23が形成されている。また、電極基板20内には、固定電極21−1〜21−4に接続された配線24が形成されている。さらに、固定電極21−1と固定電極21−4の間、および、固定電極21−2と固定電極21−3との間には、壁状部材26が立設されている。
ここで、固定電極21−1〜21−4は、対向配置された可動梁13−1〜13−4の3つの開口13a〜13cに向かって突出する突出部21a〜21cを有する。
On the other hand, fixed electrodes 21-1 to 21-4 having a substantially rectangular shape in plan view are formed on the electrode substrate 20 ″ at positions facing the movable beams 13-1 to 13-4. A gap control bump 23 is formed on the electrode substrate 20 so as to protrude in the z-axis direction to fix the mirror substrate 10 at a predetermined distance apart from the fixed electrode 21-1 to 21-21. 4 is formed between the fixed electrode 21-1 and the fixed electrode 21-4 and between the fixed electrode 21-2 and the fixed electrode 21-3. A shaped member 26 is erected.
Here, the fixed electrodes 21-1 to 21-4 have projecting portions 21 a to 21 c that project toward the three openings 13 a to 13 c of the movable beams 13-1 to 13-4 arranged to face each other.

<マイクロミラー素子の動作>
次に、図18,図19を参照して、本実施の形態に係るマイクロミラー素子1”の動作について説明する。
<Operation of micromirror element>
Next, the operation of the micromirror element 1 ″ according to the present embodiment will be described with reference to FIGS.

まず、固定電極21−1,21−4または固定電極21−2,21−3の一方に駆動電圧を印加すると、その固定電極に対向配置された可動梁が静電引力により固定電極に向かって変位する。例えば、図18に示すように、固定電極21−2,21−3に駆動電圧を印加すると、可動梁13−2,13−3が固定電極21−2,21−3に向かって変位する。これにより、ミラー14は、x軸に平行な軸(以下、主軸と言う。)回りの一方の方向に回動する。逆に、固定電極21−1,21−4に駆動電圧を印加すると、可動梁13−1,13−4が固定電極21−1,21−4に向かって変位するので、ミラー14は、主軸回りの他方の方向に回動する。これにより、ミラー14を、主軸回りの両方向に回動させることができる。   First, when a driving voltage is applied to one of the fixed electrodes 21-1, 21-4 or the fixed electrodes 21-2, 21-3, the movable beam arranged to face the fixed electrode is moved toward the fixed electrode by electrostatic attraction. Displace. For example, as shown in FIG. 18, when a driving voltage is applied to the fixed electrodes 21-2 and 21-3, the movable beams 13-2 and 13-3 are displaced toward the fixed electrodes 21-2 and 21-3. As a result, the mirror 14 rotates in one direction around an axis parallel to the x-axis (hereinafter referred to as the main axis). Conversely, when a driving voltage is applied to the fixed electrodes 21-1, 21-4, the movable beams 13-1, 13-4 are displaced toward the fixed electrodes 21-1, 21-4. Rotate in the other direction around. Thereby, the mirror 14 can be rotated in both directions around the main axis.

また、固定電極21−1,21−2、または、固定電極21−3,21−4の一方に駆動電圧を印加すると、そのミラー駆動電極に対向配置された可動梁が静電引力により固定電極に向かって変位する。例えば、図19に示すように、固定電極21−3,21−4に駆動電圧を印加すると、可動梁13−3,13−4が固定電極21−3,21−4に向かって変位する。これにより、ミラー14は、y軸に平行な軸(以下、副軸と言う。)回りの一方の方向に回動する。逆に、固定電極21−1,21−2に駆動電圧を印加すると、可動梁13−1,13−2が固定電極21−1,21−2に向かって変位するので、ミラー14は、副軸回りの他方の方向に回動する。これにより、ミラー14を、副軸回りの両方向に回動させることができる。   Further, when a drive voltage is applied to one of the fixed electrodes 21-1, 21-2 or the fixed electrodes 21-3, 21-4, the movable beam arranged to face the mirror drive electrode is fixed by the electrostatic attraction. Displace towards For example, as shown in FIG. 19, when a driving voltage is applied to the fixed electrodes 21-3 and 21-4, the movable beams 13-3 and 13-4 are displaced toward the fixed electrodes 21-3 and 21-4. As a result, the mirror 14 rotates in one direction around an axis parallel to the y-axis (hereinafter referred to as the sub-axis). Conversely, when a driving voltage is applied to the fixed electrodes 21-1, 21-2, the movable beams 13-1, 13-2 are displaced toward the fixed electrodes 21-1, 21-2, so that the mirror 14 It rotates in the other direction around the axis. Thereby, the mirror 14 can be rotated in both directions around the auxiliary shaft.

このように、本実施の形態に係るマイクロミラー素子1”は、主軸および副軸という2つの軸回りに回動させることができる。   Thus, the micromirror element 1 ″ according to the present embodiment can be rotated around two axes, ie, the main axis and the sub axis.

<マイクロミラーアレイの構成>
このようなマイクロミラー素子1”をx軸方向に一列に配列することにより、図20,図21に示すようなマイクロミラーアレイ2”を構成することができる。
ここで、各マイクロミラーアレイ1”は、互いに平行に配設された一対の支持部材12に沿って一列に配列されている。
<Configuration of micromirror array>
By arranging such micromirror elements 1 ″ in a line in the x-axis direction, a micromirror array 2 ″ as shown in FIGS. 20 and 21 can be configured.
Here, each micromirror array 1 ″ is arranged in a line along a pair of support members 12 arranged in parallel to each other.

また、隣り合うマイクロミラー素子1”の固定電極21−1〜21−4の間には、ミラー14と同電位とされた直方体状の壁状部材26が立設されている。
さらに、ミラー基板10”上には、板状部材30をさらに配設するようにしてもよい。
Further, a rectangular parallelepiped wall member 26 having the same potential as the mirror 14 is provided between the fixed electrodes 21-1 to 21-4 of the adjacent micromirror elements 1 ″.
Further, a plate-like member 30 may be further disposed on the mirror substrate 10 ″.

このような構成を有するマイクロミラー素子1”およびマイクロミラーアレイ2”は、上述した第1の実施の形態におけるマイクロミラー素子1およびマイクロミラーアレイ2と同等の方法により製造することができる。   The micromirror element 1 ″ and the micromirror array 2 ″ having such a configuration can be manufactured by a method equivalent to the micromirror element 1 and the micromirror array 2 in the first embodiment described above.

以上説明したように、本実施の形態によれば、可動梁13−1〜13−4が開口13a〜13cを有し、固定電極21−1〜21−4が開口13a〜13cに向かって突出する突出部21a〜21cを有することにより、隣り合うマイクロミラー素子1”の固定電極21−1〜21−4間で電界の干渉を低減することが可能となるので、隣り合う固定電極21−1〜21−4の距離を短くすることができ、結果として、小型化を実現することができる。   As described above, according to the present embodiment, the movable beams 13-1 to 13-4 have the openings 13a to 13c, and the fixed electrodes 21-1 to 21-4 protrude toward the openings 13a to 13c. By having the projecting portions 21a to 21c that perform, it becomes possible to reduce the interference of the electric field between the fixed electrodes 21-1 to 21-4 of the adjacent micromirror element 1 ", so that the adjacent fixed electrodes 21-1 The distance of ˜21-4 can be shortened, and as a result, downsizing can be realized.

なお、第1〜第3の実施の形態において、可動梁が有する開口および固定電極が有する突出部の数量が3つの場合を例に説明したが、その数量は3つに限定されず、適宜自由に設定することができる。また、開口の平面形状についても矩形に限定されず、例えば、円形、六角形、台形、楕円形など適宜自由に設定することができる。同様に、突出部の形状についても直方体状に限定されず、円柱、角柱、円錐台、角錐台など適宜自由に設定することができる。   In the first to third embodiments, the case where the number of the openings of the movable beam and the number of protrusions of the fixed electrode is three has been described as an example. However, the number is not limited to three, and can be freely set as appropriate. Can be set to Further, the planar shape of the opening is not limited to a rectangle, and can be set as appropriate, such as a circle, a hexagon, a trapezoid, and an ellipse. Similarly, the shape of the protruding portion is not limited to a rectangular parallelepiped shape, and can be arbitrarily set as appropriate, such as a cylinder, a prism, a truncated cone, and a truncated pyramid.

また、第1〜第3の実施の形態において、可動梁が略矩形の平面形状を有する場合を例に説明したが、可動梁の平面形状はこれに限定されず、例えば、三角形、台形などにしたり、固定端から可動端に向かって幅が大きくなるようしたり適宜自由に設定することができる。特に、可動梁は、静電引力により変形するので、この変形量に自身の剛性が大きく影響するため、平面形状を適宜設定することにより、所望の特性で駆動させることができる。   In the first to third embodiments, the case where the movable beam has a substantially rectangular planar shape has been described as an example. However, the planar shape of the movable beam is not limited to this, and may be, for example, a triangle or a trapezoid. Or the width can be increased from the fixed end toward the movable end, or can be set as appropriate. In particular, since the movable beam is deformed by electrostatic attraction, its own rigidity greatly affects the amount of deformation. Therefore, the movable beam can be driven with desired characteristics by appropriately setting the planar shape.

また、第1〜第3の実施の形態において、ミラー14が平面視略矩形の場合を例に説明したが、ミラー14の平面形状はこれに限定されず、例えば、平行四辺形、六角形、円形、楕円形、台形など適宜自由に設定することができる。これらの形状において、ばね部材が連結された端部から中央部に向かうにつれて面積を大きくすることにより、ミラー端部からの戻り光を抑制することもできる。   In the first to third embodiments, the case where the mirror 14 is substantially rectangular in plan view has been described as an example. However, the planar shape of the mirror 14 is not limited to this, for example, a parallelogram, a hexagon, A circle, an ellipse, a trapezoid, etc. can be set freely as appropriate. In these shapes, the return light from the mirror end can be suppressed by increasing the area from the end to which the spring member is connected toward the center.

また、第1〜第3の実施の形態において、ミラー基板の下方に固定電極を備えた電極基板を設けて、可動梁を下方に変位させる場合を例に説明したが、可動梁の上方に固定電極を配設したり、可動梁の上下両方に固定電極を設けるようにしてもよい。   Further, in the first to third embodiments, the case where an electrode substrate having a fixed electrode is provided below the mirror substrate and the movable beam is displaced downward has been described as an example. Electrodes may be provided, or fixed electrodes may be provided both above and below the movable beam.

また、第1〜第3の実施の形態において、ばね部材の形状が平面視略H字状の場合を例に説明したが、ばね部材の形状はこれに限定されず、例えば、つづら折り状など適宜自由に設定することができる。   In the first to third embodiments, the case where the shape of the spring member is substantially H-shaped in plan view has been described as an example. However, the shape of the spring member is not limited to this, and for example, a zigzag folded shape is appropriately used. It can be set freely.

本発明は、ミラーなどの構造体を回動可能に支持する各種装置に適用することができる。   The present invention can be applied to various devices that rotatably support a structure such as a mirror.

1,1’,1”…マイクロミラー素子、2,2’,2”…マイクロミラーアレイ、10,10’,10”…ミラー基板、11…開口部、12…支持部材、13−1〜13−4…可動梁、14…ミラー、15−1〜15−4…ばね部材、20,20’,20”…電極基板、21a〜21c…突出部、21−1〜21−4…固定電極、22−1,22−2…ミラー駆動電極、23…ギャップ制御用バンプ、24,25…配線、26…壁状部材、30…板状部材。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1,1 ', 1 "... micromirror element, 2,2', 2" ... micromirror array, 10,10 ', 10 "... mirror substrate, 11 ... opening, 12 ... support member, 13-1-13 -4 ... Movable beam, 14 ... Mirror, 15-1 to 15-4 ... Spring member, 20, 20 ', 20 "... Electrode substrate, 21a-21c ... Projection, 21-11-21-4 ... Fixed electrode, 22-1, 22-2 ... mirror drive electrode, 23 ... gap control bump, 24, 25 ... wiring, 26 ... wall member, 30 ... plate member.

Claims (8)

支持部材と、この支持部材に一端が固定されて他端が変位可能とされた可動梁と、この可動梁の前記他端にばね部材を介して接続されたミラーとを有する反射部と、
この反射部と離間した面上に前記可動梁と対向して配置された固定電極と
を備え、
前記可動梁は、開口を有し、
前記固定電極は、前記開口に向かって突出する突出部を有する
ことを特徴とするマイクロミラー素子。
A reflector having a support member, a movable beam having one end fixed to the support member and the other end being displaceable, and a mirror connected to the other end of the movable beam via a spring member;
A fixed electrode disposed opposite to the movable beam on a surface separated from the reflecting portion,
The movable beam has an opening;
The said fixed electrode has a protrusion part which protrudes toward the said opening. The micromirror element characterized by the above-mentioned.
請求項1記載のマイクロミラー素子において、
前記可動梁は、延在方向に沿って複数の開口を有し、
前記固定電極は、複数の前記開口それぞれに向かって突出する複数の前記突出部を有する
ことを特徴とするマイクロミラー素子。
The micromirror element according to claim 1, wherein
The movable beam has a plurality of openings along the extending direction;
The fixed electrode has a plurality of protrusions protruding toward the openings, respectively. The micromirror element, wherein:
請求項1または2記載のマイクロミラー素子において、
前記ミラーを挟んで対向配置された複数の前記可動梁と、
複数の前記可動梁それぞれと対向する複数の前記固定電極と
を有することを特徴とするマイクロミラー素子。
The micromirror element according to claim 1 or 2,
A plurality of the movable beams arranged opposite to each other with the mirror interposed therebetween;
A micromirror element comprising: a plurality of fixed electrodes facing each of the plurality of movable beams.
請求項3記載のマイクロミラー素子において、
互いに平行に配置された複数の前記可動梁と、
互いに平行に配置された複数の前記固定電極と
を有することを特徴とするマイクロミラー素子。
In the micromirror element according to claim 3,
A plurality of the movable beams arranged parallel to each other;
And a plurality of the fixed electrodes arranged in parallel to each other.
請求項1−4の何れか1項に記載のマイクロミラー素子において、
互いに平行に配置された隣り合う2つの前記固定電極の間に立設され、導体からなる壁状部材をさらに備える
ことを特徴とするマイクロミラー素子。
In the micromirror element according to any one of claims 1-4,
A micromirror element characterized by further comprising a wall-like member that is erected between two adjacent fixed electrodes arranged in parallel to each other and made of a conductor.
請求項1−5のいずれか1項に記載のマイクロミラー素子を、前記可動梁がアレイ状に並ぶように複数配置したことを特徴とするマイクロミラーアレイ。   A micromirror array comprising a plurality of the micromirror elements according to any one of claims 1-5 arranged so that the movable beams are arranged in an array. 請求項6記載のマイクロミラーアレイにおいて、
前記可動梁の上方に配設された平板状の板状部材をさらに備える
ことを特徴とするマイクロミラーアレイ。
The micromirror array according to claim 6, wherein
A micromirror array, further comprising: a flat plate-like member disposed above the movable beam.
請求項6または7に記載のマイクロミラーアレイにおいて、
隣り合う前記マイクロミラー素子の前記固定電極の間に立設され、導体からなる壁状部材をさらに備える
ことを特徴とするマイクロミラーアレイ。
The micromirror array according to claim 6 or 7,
A micromirror array, further comprising a wall-like member that is provided between the fixed electrodes of the adjacent micromirror elements and is made of a conductor.
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