KR100378656B1

KR100378656B1 - 유도 전하 거울

Info

Publication number: KR100378656B1
Application number: KR10-2001-0010335A
Authority: KR
Inventors: 가와이기요유키
Original assignee: 가부시끼가이샤 도시바
Priority date: 2000-11-02
Filing date: 2001-02-28
Publication date: 2003-04-03
Also published as: JP3411014B2; US20020051053A1; JP2002139681A; US6525759B2; KR20020034825A; TW497360B

Abstract

본 발명에 따르는 유도 전하 거울은 회전 거울이 힌지 없이 정전력 하에서 동작하게 하고, 더 간단한 구조로 용이하게 큰 구경 비을 달성할 수 있게 생산되도록 제공될 수 있다. 공간은 절연 기판의 상부 표면부에 제공되며 적어도 공간의 표면부는 절연 물질로 둘러싸여진다. 평면 거울 전도체는 공간 내에 기울어질 수 있도록 설정된다. 투명 전극 및 제1 및 제2 고정 전극이 제공된다. 제1 전위를 투명 전극에 통상적으로 제공하기 위한 수단이 제공되며, 거울 전극의 기울기 각을 스위칭하기 위해 제2 전위 및 제3 전위를 제1 및 제2 고정 전극에 교대로 제공하기 위한 수단이 제공된다.

Description

유도 전하 거울{INDUCTION CHARGE MIRROR}

본 발명은 예컨대, 디지털 마이크로거울(micromirror) 장치에 효과적으로 적용할 수 있는 유도 전하 거울(induction charge mirror)에 관한 것이다.

디지털 마이크로거울 장치(DMD)는 정전력(靜電力)에 의해 마이크로거울을 제어하기 위한 공간 광 변조기(spatial light modulator)로 알려져 있다.

DMD 구조의 특징을 설명하기에 앞서, 도 1에 도시한 바와 같은 미국 특허 제5,867,202호의 특수한 광 변조기의 하나의 픽셀(=셀)에 관해 설명한다.

힌지(hinge; 101)는 요크(yoke; 102)를 지지한다. 요크(102)는 힌지(101)의 지레 축(fulcrum axis; 105)에 대해 회전 가능하다. 거울(103)은 기둥(104)에 의해 요크(102)의 윗 표면에 부착되어 있으며, 도면에 거울(103)와 요크(102)가 분리되어 도시된 것은 도면 구조의 명확한 이해를 위한 것임을 유념해야한다. 힌지(101)를 중심으로하고 서로 대칭적인 위치에 있는 두 개의 (어드레스 전극으로도 언급되는) 고정된 전극은, 비록 도면에는 도시하지 않았지만, 요크(102)의 밑 표면의 고정된 위치에 배열된다.

도시하지 않은 드라이브 회로는 고정된 전극 중의 어느 하나와 요크(102) 사이에 전압을 공급하여 정전력을 생성한다. 이렇게 함으로써, 요크가 구동되며, 이로써 요크는 왼쪽(L) 회전 방향 또는 오른쪽(R) 회전 방향으로 기울어지게 된다. 요크(102)의 기울어짐은 거울 각도의 변화를 의미한다.

드라이버 회로는 제1 기울기 방향 및 제2 기울기 방향의 어느 하나를 선택한다. 제1 기울기 방향 선택 기간과 제2 기울기 방향 선택 기간의 비율로, 거울에 의해 반사되는 광에 변조가 분배된다. 힌지(101)는 세 가지 기능을 가지고 있다.

(1) 공간 광 변조기를 구성하기 위해, 힌지(101)는 거울(103) 및 요크(102)를 형성하는 각 픽셀을 미리 결정된 위치에 고정한다.

(2) 힌지(101)는 한편으로, 거울(103) 및 요크(102)와 고정 전극 사이에서 생성되는 직선 방향 정전력을 변환하기 위한 지레 받침으로 제공되며, 다른 한편으로는 회전 동작에 제공된다.

(3) 힌지(101)는 미리 결정된 전위를 거울(103) 및 요크(102)에 분배하기 위한 전도체로서 제공된다.

힌지(101)는 중요한 기능을 수행하며, 더 낮은 전압을 인가함으로써 작은 정전력 하에서 이동 가능하게 만들기 위하여 작은 스트레스의 힌지가 요구된다. 그러나, 이 경우, 비록 힌지가 매우 장시간 회전할 지라도 더 긴 기계적인 서비스 수명이 역시 요구된다. 더욱이, 비록 한 방향의 회전수와 다른 방향의 회전수 사이에 이력의 차이가 있을 지라도, 힌지 스트레스의 히스테리시스 발생이 없는 것을 요구한다.

힌지는 고도의 기술을 요구한다. 공간 광 변조기의 구경 비를 높이기 위해 2 레벨의 복잡한 구조는 요크(102) 및 힌지(101)를 덮도록 부착된 넓은 면적의 거울(103)을 가진다. 그러므로, 여러 종류의 기둥이 요구되며, 그래서, 매우 복잡한 미세 구조가 요구된다.

전술한 바에 의해 명백해진 바와 같이, 이 장치의 생산에 있어서 재료 및 형상에 대한 고도의 공정 제어 및 고도의 생산 기술을 사용할 필요가 있다.

본 발명의 목적은 힌지 없이 정전력 하에서 동작하는 회전 거울을 구성하는 유도 전하 거울을 제공하며, 간단한 구조로 큰 구경 비율 및 생산의 용이함을 달성하는 것이다.

전술한본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 절연 기판과, 절연 물질의 상단 표면부에 형성되며 적어도 자체의 표면 부분이 절연 물질로 둘러싸여지는 공간과, 공간의 평면 면적보다 작은 면적을 가지며 기울어 지도록 공간 내에 설치된 평면 거울 전도체와, 공간 및 거울 전도체의 상부 측을 둘러싸는 투명 전극과, 공간의 밑면 측에 배열되었으며, 양분된 거울 전도체의 영역에 위치에 대하여 서로 반대에 위치하고 있는 제1 및 제2 고정 전극과, 제1 전위를 투명 전극에 통상적으로 인가하는 수단과, 거울 전도체의 기울기 각을 스위칭하도록 제1 및 제2 고정 전극에 제2 및 제3 전위를 교대로 인가하는 수단을 포함하는 유도 전하 거울이 제공된다.

본 발명의 추가적인 목적 및 이점은 이하의 설명에 기술될 것이며, 일부분은 설명으로 명백해질 것이며, 본 발명의 실행에 의해 익힐 수 있을 것이다. 본 발명의 목적 및 이점은 후술되는 내용에 특별히 지적되는 수단 및 이의 조합으로 실현 및 획득될 수 있다.

명세서의 일부를 구성하는 첨부 도면은 본 발명의 현재의 바람직한 실시예를 예시하며, 후술되는 바람직한 실시예의 상세한 설명 및 전술한 일반적인 설명과 함께 본 발명의 원리를 설명하는 것을 보조한다.

도 1은 종래의 유도 전하 거울의 구조를 도시하는 분해된 사시도.

도 2는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 유도 전하 거울의 기본적인 구조를 설명하기 위한 횡단면을 도시한 도면.

도 3은 도2의 유도 전하 거울의 수평 단면을 위에서 본 도면.

도 4는 본 발명의 기본적인 원리를 쉽게 이해시키기 위한 동일한 전위에 설정된 고정된 전극(15a, 15b, 11)을 설명하기 위한 도면.

도 5는 본 발명의 기본적인 동작을 쉽게 이해시키기 위한 평탄한 전도체(21 및 22) 사이의 정전 용량을 설명하기 위한 도면.

도 6은 본 발명의 기본적인 동작 원리를 쉽게 이해시키기 위한 거울 전도체(14)의 래칭 동작 자세를 설명하기 위한 도면.

도 7a 및 7b는 본 발명의 유도 전하 거울의 셀 내의 전극 사이의 정전 용량을 도시하는 도면.

도 8a 내지 8c는 본 발명의 유도 전하 거울의 거울 전도체의 스위칭 동작 자세를 설명하기 위한 도면.

도 9a 내지 9b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 유도 전하 거울의 거울 전도체(14)의 실제적인 구조 및 본 발명의 다른 실시예에 따른 유도 전하 거울공간(13)의 실제적인 형태를 도시하는 도면.

도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 유도 전하 거울을 도시하는 도면.

도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 유도 전하 거울을 도시하는 도면.

도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 유도 전하 거울을 도시하는 도면.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10 : 절연 물질

11 : 유리 기판

12 : 투명 전극

13 : 공간

13a : 돌출부(정지자)

14a : 돌출부(정지자)

14 : 거울 전도체

15A, 15B : 고정 전극

16, 17 : 외부 전원

18A, 18B, 19A, 19B : 스위치

30A, 30B : 전도체 구획 벽

101 : 힌지(hinge)

102 : 요크(yoke)

103 : 거울

104 : 기둥

첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예는 설명한다.

도 2는 본 발명의 한 실시예의 하나의 픽셀에 대한 단면도이다. 도 3은 상기 픽셀을 위에서 내려다본 수평 단면도이다.

절연 기판(10)은 적어도 상부 측에 투명한 측벽을 갖는 절연 물질로 구성된다. 절연 기판(10)의 상부 표면에는 투명한 전극(12)이 제공된다. 유리 기판(11)은 투명한 전극(12)의 상부 표면에 제공된다. 유리 기판(11)은 투명한 전극(12)을 보호하며, 본 발명의 기본 구성요소에 포함되지는 않는다.

절연 기판(10)은 공간(13)을 구비한다. 공간(13)은 예컨대, 평면에서 볼때 사각형이며 높이가 낮다. 거울 전도체(14)는 공간(13) 내에 배치되며, 공간(13) 내에서 상ㆍ하로 이동 가능하다. 거울 전도체(14)는 공간(13)내에서 틈을 가지고 있다.

공간(13)의 하부에는, 전극(15A, 15B)이 서로 떨어진 상태에서 좌/우 대칭적인 어레이로 배치되어있다.

전자적인 구동 수단은 예컨대, 외부의 밑에 설치될 수 있는 바와 같이 구성될 수 있다.

외부 전원(16)으로부터의 전압(V0)은 투명한 전극(12)에 인가된다. 전원(17)으로부터의 전압(V1)은 스위치(18A, 18B)의 입력 단자(X, X)에 인가되며, 스위치(18A, 18B)의 연관된 입력 단자(Y, Y)는 접지된다.

스위치(18A, 18B)의 출력 단자(Z, Z)는 스위치(19A, 19B)의 입력 단자(X, X)에 각각 접속된다. 스위치(19A, 19B)의 연관된 단자(Y, Y)는 접지된다. 스위치(19A, 19B)의 출력 단자(Z, Z)는 고정 전극(15A, 15B)에 접속된다.

비록, 스위치(18A, 18B) 및 스위치(19A, 19B)가 0 전위에 설정되어 있을 지라도, 이 스위치들은 0 전위를 제외한 동일한 전위로 설정될 수 있다. 스위치(18A, 18B)는 동기하여 동작하며 스위치(19A, 19B) 또한 동기하여 동작한다.

만일, 스위치(19A, 19B)가 선택적으로 단자(X, X)에 설정되어있다면, 스위치(18A, 18B)는 교대로 단자(X, Y)를 선택하며, 그 다음 거울 전도체(14)는 선택적인 동작과 동기 상태로 거울 전도체(14)의 기울기 방향을 바꾼다.

본 발명의 기본적인 동작원리를 아래에서 설명한다.

제일 먼저, 고정 전극(15A, 15B)이 동일한 전위(0 전위)에 설정된 경우를 설명한다.

도 4는 고정 전극(15A, 15B)이 모두 제로 전위에 설정된 상태를 도시한다. 도 4에 있어서, 참조 번호(18)은 고정 전극(15A 및 15B)에 대응하는 전극을 나타내기 위해 사용되었다. 도 4에 있어서 거울 전도체(14)는 공간(13) 내에서 평행한 중간 자세로 설정되었다. 이때, 평행한 투명 전극(12)과 전극(18) 사이의 거리가 L 로 표기 된다면, 이때의 전계는

로 전극(18)과 투명 전극(12) 사이에 발생한다.

그래서, 1/2 ε0 E²(N/m²)의 정전력이 거울 전도체의 표면에 발생되지만 거울 전도체는 움직이지 않는데, 그 이유는 전계는 상ㆍ하 방향에 있어서 평행 상태에 있기 때문이다. 그러나, 이 상태는 안정적이지 못하다.

도 5는 평판 전도체(20, 21)로 구성되는 커패시터(22)의 예를 도시한다. 평판 전도체(21)와 평판 전도체(20)의 중심 사이의 거리는 레벨(d)을 유지한다. 평판 전도체(21)는 평판 전도체(20)에 평행한 평면에 대하여 양측면에서 ±x 의 기울기를 갖는 바와 같이 설정된다. 이제, 평판 전도체(20, 21)의 면적을 S 로 정하면, 커패시터(22)의 정전 용량은 다음 등식에 의해 주어진다.

이 등식으로부터, x 의 증가, 즉, 기울기의 증가에 의해 정전 용량이 증가한다는 것이 명백해진다. 이것은 전위가 외부로부터 전극에 주어진 때, 정전력이 기울기 증가 방향으로 발생된다는 것을 의미한다.

그래서, 외부 전원에 의해 전위(V0)가 투명 전극(12) 및 전극(18)을 가로질러 인가된다면, 절연된 공간(13) 내의 거울 전도체(14)는 어느 한쪽으로 기울어지고 휴지 상태로 설정된다. 이것은 안정 상태에 있는 것이다. 그래서, 이 동작 상태는 경사 유지 효과(기계적인 래치)를 가지고 있다. 이번에는, 거울 전도체(14)의 중심 및 전극(18)이 거리(a)만큼 분리되어있다고 가정한다. 그러면, 거울전도체(14)의 중심과 투명 전극(12) 사이의 거리는 L-a 로 설정된다.

여기서, 거울 전도체(14)의 윗면 상의 전하 분포를 거의 균일하게 만들기 위해, 거울 전도체(14)와 투명 전극(12) 사이의 거리는 거울 전도체(14)와 전극(18; 15A, 15B) 사이의 거리와 비교하여 충분히 크게 설정된다. 즉, L-a > a 가 되도록 한다.

그 다음, 거울 전도체(14)의 기울기 방향, 즉, 스위칭 동작 자세는 도 7A, 7B 및 도 8A, 8B를 참조하여 후술할 것이다.

제일 먼저, 도 7A에 도시된 바와 같이, 거울 전도체(14)와 투명 전극(12) 사이의 정전 용량은 C1 이 되며, 거울 전도체(14)와 고정 전극(15A, 15B) 사이의 정전 용량은 C2 및 C3 가 된다. 그 다음, 도 7B에 도시한 바와 같은 등가 회로가 주어진다.

거울 전도체(14)의 윗면 상의 전하 분포를 거의 균일하게 만들기 위해, 거울 전도체(14)와 투명 전극(12) 사이의 거리는 거울 전도체(14)와 고정 전극(15A, 15B) 사이의 거리와 비교하여 충분히 크게 설정된다.

여기서, 도 8A에 도시한 바와 같이 모두 0 전위로 설정되는 고정 전극(15A, 15B)를 사용하여 거울 전도체(14)를 고정 전극(15A) 측을 향해 기울게 한다. 이 상태로부터, 도 8B에 도시한 바와 같이 전위(V1)를 고정 전압(15A)에 인가한다.

거울 전도체(14)와 투명 전극(12) 사이의 정전 용량은 C1 으로 주어지며, 거울 전도체(14)와 고정 전극(15A, 15B) 사이의 정전 용량은 C2, C3 로 주어진다. 그리고, 도 7B에 도시한 바와 같은 등가 회로가 주어진다.

이 상태에서, 거울 전도체(14)의 유도 전위(V)는 아래의 등식과 같이 주어진다.

여기서, 전위(V0)가 외부 전원(16)에 의해 설정된다고 가정하면, 유도 전위는 V = V1 이다.

이때, 거울 전도체(14) 내에 정전기적으로 유도된 전하가 각각의 정전 용량의 전하와 같고, Q1, Q2, Q3로 주어진다면,

이 된다.

음 전하(Q1)가 거울 전도체(14)의 상부 측에 발생되며, 거울 전도체(14)와 투명 전극(12) 사이의 거리가 L-a > a 로 설정된다며, 실질적으로 균일한 전하 분포를 제공한다.

한편, 도 8B에 도시한 바와 같이, 전위(V1)은 전원(17)에 의해 고정 전극(15A)에 인가되고 전위(V0)는 또한 전극(15B)에 인가되므로, 양 전하(Q3)가 거울 전도체(14)의 하부 측에 발생된다. 이러한 양전하는 균일하게 만들어지지 않으며 고정 전압(15B) 측 상에 강하게 분배된다. 거울 전도체(14) 내에서 발생되는 이러한 전하가 정전기적으로 유도되므로, 이들의 총합은 제로가 되며, 따라서 Q1 +Q3 = 0 이다. 이 전하로써, 상부 측으로 향하는 힘이 거울 전도체(14)의 상부 측에서 단위 면적당 거의 균일하게 발생되며, 거울 전도체 면적의 반이 S 로 주어지면, 반에 대응하는 정전력 F 가 발생된다.

거울 전도체(14)의 밑면에 있어서는, 이에 반하여, 전하 + Q3가 전극(15B)의 근처 쪽에 모이며, 하부 측으로 향하는 정전력이 발생된다.

그래서, 고정 전극(15A) 측에, 상부 측으로 향하는 힘

및

고정 전극(15B) 측에 하부 측으로 향하는 힘

이 발생된다. 즉, fA, fB에 의해 도면에서 우-회전 모멘트 힘이 발생되며, 도 8c에 도시한 바와 같이 거울 전도체(14)는 고정 전극(15B) 측이 하부 측으로 향하는 상태로 바뀌고 안정된다. V 와 같이 주어지게 되는 거울 전도체(14)의 전위(v)는, 만일 미리 결정된 범위 내에 있게 된다면 모멘트 힘을 발생시킬 수 있다.

즉, 등가 회로의 근사 해로서, 만약

이면,

상부 측 방향 힘이 C2 측을 향해 작용하는 상황의 조건은

이며,

하부 측 방향 힘이 C3 측을 향해 작용하는 상황의 조건은

이다.

위에서 언급한 조건을 만족하기 위해서는 각 정전 용량(C1, C2, C3)이 외부 전원(16), 외부 전원(17)과 거울 전도체(14)와의 각 사이에 설정되는 한편, 다른 한편으로는 투명 전극(12)과 고정 전극(15A) 및 고정 전극(15B) 사이에 각각 설정되는 것이 필요하다.

전술한 바와 같이 거울 전도체(14)의 자세가 도 8A에 도시한 상태에서 도 8B에 도시한 상태로 변할 때, 거울 전도체(14) 표면 위의 거울로 입사되고 이 거울로부터 반사된 광은 도 8A에 도시한 방향(ON)으로 참조된 방향으로부터 도 8B에 도시한 방향[방향(OFF)로 참조됨]을 향하여 이동한다.

스위칭 시간을 최대로 짧게하기 위해서는, 최대 정전력이 도 8의 기울기 상태 스위칭에서 발생되는 것이 필요하다. 즉, 이 상태에서는 전위(V0)를 V = V1 이 되도록 설정하는 것이 바람직하다.

이번에는, V0 = V1 (C1 + C3)/C1 이다.

도 4에서 설명한 바와 같이, 기울기의 스위칭 이후, 비록 고정 전극(15A)의 전위(V1)가 제로에 설정되었을 지라도 같은 기울기 상태가 유지된다[고정 전극(15A 및 15B)은 동일한 전위 레벨에 설정되고, 그래서 이 전극 전위는 제로 대신 V1 으로 설정될 수 있음].

본 발명에 있어서, 전위는 정전 유도를 활용하여 거울 전도체(14)에 인가된다. 그러므로, 거울 전도체(14)의 전위는 또한 거울 전도체(14)와 투명 전극(12) 사이의 정전 용량(C1) 및 거울 전도체(14)와 고정 전극(15A, 15B) 사이의 정전 용량 (C2, C3)을 변화시킴으로써 변화된다. 이 경우에 있어서, 외부 전원(16, 17)은 기울기 상태의 스위칭으로써 최고의 상태에 도달하도록 설정되는데, 예컨대, 거울 전도체(14)가 평행 상태로 되는 일이 생기면 고정 전극(15A, 15B)에 가장 가까운 곳에는 모멘트 힘의 발생이 일어나지 않을 수 있다. 이 경우, 정전 용량(C1)이 감소되고 정전 용량(C2, C3)이 증가하는 상태가 일어날 수 있다. 그러므로, 재설정 동작은 외부 전원(16)의 전위(V0)를 증가하게 또는 외부 전원(17)의 전위(V1)를 감소하게 할 수 있으며, 이렇게 함으로써, 기울어진 상태가 발생되며, 그 후에, 스위칭는 통상의 동작으로 실행될 수 있다. 또는 정전 용량(C2, C3)의 값이 과도한 크기로 증가되지 않게 하는 것이 가능하다.

도 9a 및 9b는 각각 본 발명의 다른 실시예를 도시한다.

도 9a는 거울 전도체의 중앙부 근처(회전 모멘트 축 근처)의 하측 표면에 돌출부(14a)를 구비하는 거울 전도체(14)의 실제적인 형태를 도시한다. 도 9b는 거울 전도체(14)의 하측 표면의 중앙부 근처를 향해 공간(13)의 하부 표면으로부터 돌출부(13a ; 정지자)가 돌출된 실제적인 형태를 도시한다.

돌출부(14a) 및 정지자(13a)는 정전 용량(C2, C3)의 큰 변화를 막으며, 회전 지레 받침으로서 제공되지는 않는다. 그 이유는, 엄격한 정밀도를 요구하지 않기 때문이다.

도 2에 있어서, 전술한바와 같이, 스위치(19A, 19B)는 입력 단자(X, X)를 선택하며, 스위치(18A, 18B)는 고정 전극(15A, 15B)의 전위가 교대로 스위칭되도록 스위칭되며, 이렇게 함으로써, 거울 전도체(14)의 기울기를 스위칭하는 것이 가능하게 된다. 더욱이, 고정 전극(15A, 15B)이 스위치(19A, 19B)가 입력 단자(Y)측으로 스위칭함으로써 미리 결정된 전위에 설정되면, 거울 전도체(14)는 이 거울 전도체의 상태를 유지한다.

거울 전도체(14)의 표면은 거울을 제공하며 도 8A 및 8C에 파선으로 나타낸 바와 같이 입사 광을 반사한다. 거울 전도체(14)가 도 8A에 도시한 바와 같은 자세를 취한다면, 반사된 광은 출력 광(ON)을 제공한다. 고정 전극(15A, 15B)의 전위 극성이 반대로 되고, 이렇게 함으로써 거울 전도체(14)가 도 8C에 도시한 바와 같은 자세를 취하면, 반사광은 출력 광(OFF)을 제공한다.

전술한바와 같이, 전위(V0)가 투명한 전극(12)에 인가되면, 전위(V)는 정전 유도에 의해 거울 전도체(14) 상에서 발생되며, 전위(V1) 또는 0 이 고정 전극(15A, 15B)에 인가되면, 어떤 주어진 센스의 모멘트 힘이 거울 전도체(14) 내에 발생될 수 있다.

본 발명에 따른 셀은 비록 셀의 구조가 힌지 없이 만들어졌지만 의도된 동작에는 영향을 끼지지 않는다. 본 발명에 따르면, 거울 전도체(14)는 절연 공간(13)내에 설치되며, 미리 결정된 전위가 투명 전극(12) 및 고정 전극(15A, 15B)에 인가된다. 이렇게 함으로써, 거울의 각은 매우 간단한 구조에 의해 제어될 수 있으며 광의 ON/OFF 동작을 얻는 것이 가능해진다. 더욱이, 절연 공간(13)을 활용함으로써 즉, 투명한 합성수지로 절연 기판(10)을 형성함으로써 큰 구경 비를 쉽게 얻는 것이 또한 가능하다.

전술한 설명에 있어서, 비록, 거울 전도체(14)는 절연 공간(13) 내에 설치할 목적으로 사용되었지만, 유도 전위(전하)를 거울 전도체(14)에 분배시키는 것만이 필요하므로, 동일한 효과가 거울 전도체(14)를 절연함으로써 역시 얻어진다.

약 10 내지 30 ㎛ 의 금속 거울이 거울 전도체로 사용된다면, V1 = 5(V), V0 = 10 내지 20 (V)에서 조차도 수 마이크로초 단위의 자세 스위칭 속도를 얻는 것이 가능하다. 그러므로, 반도체 칩을 사용하여 스위치(18A, 18B, 19A, 19B) 및 고정 전극(15A, 15B)을 형성하는 것과 그 결과로서 생기는 구조에 의하여 절연 공간(13), 거울 전도체(14), 투명 전극(12)을 형성하는 것이 가능하다.

도 10은 본 발명의 다른 실시예를 도시한다. 이 도면은 고정 전극(15A, 15B) 측, 이 고정 전극(15A, 15B) 주변에 네 번째 전극(15C)이 제공되는 실제적인 구조를 도시한다. 전술한바와 같이, 본 발명의 유도 전하 거울의 기본적인 동작은 전위를 고정 전극(15A, 15B)에 바람직하게 스위칭함으로써 실행된다. 전극(15C)은 미리 결정된 전위로 유지되며, 도 10에서 전원(17)에 접속되고 전위(V1)로 설정된다. 이 시간에, 전극(15)는 거울 전도체 기울기 스위칭 동작에 직접적으로 도움이되지 않으나, 인접한 유사한 구조(셀)로부터의 영향을 감소시키기 위한 정전 차폐에 효과적이다. 즉, 본 발명의 유도 전하 거울은 고정 전극(15A, 15B)에 부가하여 예컨대, 전극(15C)을 부가할 수 있다.

도 11은 본 발명의 다른 실시예를 도시한다.

투명 전극(12), 거울 전도체(14), 밑에 위치한 고정 전극(15A, 15B)의 기본 적인 구조는 도 2에 도시한 실시예와 유사하다. 그러므로, 도 2의 부분 및 구성 요소에 대응하는 부분 및 구성 요소는 같은 참조 번호가 사용되었다. 이 발명은 도 2의 절연 공간(13) 대신에 전도체 구획 벽(30A, 30B)에 의해 정의된, 내부에 거울 전도체(14)를 갖는 공간(13)이 있다는 것이 도 2의 실시예와 다르다. 전도체 구획 벽(30A, 30B)에는 전위(V0)보다 높게 설정되도록 전원(17)의 전위(V1)가 인가된다. 이 구조에 있어서, 거울 전도체(14)가 전도체 구획 벽(30A, 30B)에 접촉되면 전원(17)은 전위(V1)를 거울 전도체(14)에 제공하기 위해 거울 전도체(14)에 전자적으로 접속된다. 다른 한편으로, 거울 전도체(14)가 전도체 구획 벽(30A, 30B)에 접촉되지 않으면, 정전 유도 하에서 투명 전극(12) 및 고정 전극(15A, 15B)에 주로 기인하여 전위가 주어지며 거울 전도체(14)의 기울기 스위칭 동작이 이미 전술한바와 같이 실행된다.

도 12는 도 11에서 도시한 실시예와 동등한 구조를 도시하며, 절연 기판(10)의 뒷 표면에 부착된 구동 회로를 구비하도록 반도체 칩이 구성되어있다. 도 12는 또한 각 부분의 치수 및 상세한 각도 값을 도시한다.

고정 전극(15A, 15B)은 예컨대, 절연 기판(10)의 뒷 표면에 패턴 인쇄를 함으로써 형성된다. 더욱이 선형 돌출부(13a)는 공간(13)의 바닥면 중앙 부분에 형성되는데, 거울 전도체(14)가 공간(13)의 내부 바닥 표면에 필요한 정도 이상으로 가깝게 움직이게되는 것을 방지하기 위한 설계상 고려를 하였다. 도 12에서, 거울 전도체(14)는 거울 전도체의 끝이 4 ㎛ 정도 이동하며 10°의 각도로 기울어지도록 도시되었다. 또한 도 12에는 예컨대, 전도체(금속 거울)에 의한 입사 광과 반사된 광 사이의 각도를 도시한다. 출력 광(ON)에 대한 각도는 20°이며 출력 광(OFF)에 대한 각도는 60°이다. 거울 전도체(14)의 중심으로부터 투명 전극(12)까지의 거리는 20 ㎛ 이다.

스위치(18A, 18B)는 [앞의 실시예의 스위치(19A, 19B)에 대응하는]NOR 회로(19A, 19B)의 입력 단자(X)에 각각 접속된 비반전 출력(Q) 및 반전 출력()을 갖는 D 타입 플립-플롭을 포함한다. 기계적 신호 "0" 이 입력된 때, D 타입 플립-플롭의 출력은 전극(15A, 15B)에 공급된다. 출력 광(ON)을 얻기 위해, 데이터는 "1" 로 설정되며, 출력 광(OFF)을 얻기 위해, 데이터는 "0" 로 설정된다.

전극(15A 및 15B) 모두를 동일 전위로 만들기 위해, 기계적인 래치 신호는 하이 레벨 "1" 로 설정되며, 데이터에 상관없이, 거울 전도체는 미리 결정된 기울기를 유지한다.

추가의 이점 및 변경은 본 기술 분야의 당업자에 의해 손쉬게 발생될 수 있다. 그러므로, 본 발명의 폭넓은 관점에 있어서 본 발명은 본 명세서에서 도시하고 기술된 특정 상세한 설명 및 대표적인 실시예에 한정되지 않는다. 따라서, 부가된 청구항 및 이와 균등한 것에 의해 정의된 바와 같은 일반적인 본 발명의 개념에 대한 사상 또는 범위를 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 변경이 이루어질 수 있다.

전술한바와 같이, 본 발명에 따르는 유도 전하 거울은 회전 거울이 힌지 없이 정전력 하에서 동작하게 하고, 더 간단한 구조로 용이하게 큰 구경 비를 달성할 수 있게 생산되도록 제공될 수 있다.

Claims

유도 전하 거울에 있어서,

절연 기판과,

상기 절연 기판의 상부 표면부에 형성되어 있으며, 적어도 표면부가 절연 물질로 둘러쌓인 공간과,

상기 공간의 평면 넓이보다 작은 면적을 가졌으며, 상기 공간 내에서 기울어질 수 있도록 설정된 평면 거울 전도체와,

상기 공간 및 상기 거울 전도체의 상부측을 덮는 투명한 전극과,

상기 공간의 밑면 측에 배열되었으며, 거울 전도체의 영역의 양분되는 위치에 관하여 서로 대향하여 위치하고 있는 제1 및 제2 고정 전극과,

제1 전위를 상기 투명 전극에 정상적으로 인가하는 수단과,

상기 거울 전도체의 기울기 각을 스위칭하도록 상기 제1 및 제2 고정 전극에 제2 및 제3 전위를 교대로 인가하는 수단을 포함하는 유도 전하 거울.
유도 전하 거울에 있어서,

절연 기판과,

상기 절연 기판의 상부 표면부에 형성되어 있으며, 적어도 표면부가 절연 물질로 둘러쌓인 공간과,

상기 공간의 평면 넓이보다 작은 면적을 가졌으며, 상기 공간 내에서 기울어질 수 있도록 설정된 평면 거울 전도체와,

상기 공간 및 상기 거울 전도체의 상부측을 덮는 투명한 전극과,

상기 공간의 밑면 측에 배열되었으며, 거울 전도체의 영역의 양분되는 위치에 관하여 서로 대항하여 위치하고 있는 제1 및 제2 고정 전극과,

제1 전위를 상기 투명 전극에 정상적으로 인가하는 제1 수단과,

상기 거울 전도체의 기울기 각을 스위칭하도록 상기 제1 및 제2 고정 전극에 제2 및 제3 전위를 교대로 인가하는 제2 수단과,

상기 거울 전도체의 기울기 각을 유지하도록 동일한 전위를 상기 제1 및 제2 고정 전극에 동시에 인가하는 제3 수단을 포함하는 유도 전하 거울.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 거울 전도체와 상기 투명 전극 사이의 거리는 상기 거울 전도체와 상기 제1 및 제2 고정 전극 사이의 거리보다 더 먼 것인 유도 전하 거울.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제2 전위를 V1 으로 표현하고, 상기 투명 전극과 상기 거울 전도체 사이의 정전 용량을 C1 으로 표현하며, 상기 거울 전도체와 상기 제2 고정 전극 사이의 정전 용량을 C3 로 표현한다면, V0 로 주어지며 상기 투명 전극에 인가되는 상기 제1 전위는 V0 = V1(C1 + C3)/C1 으로 설정되는 것인 유도 전하 거울.
제1항 또는 제2항에 있어서, 돌출된 정지기가 상기 거울 전도체의 하부 표면 중앙부 근처에 제공되거나, 상기 공간의 상기 고정 전극 측 표면의 중앙 근처에 제공되는 것인 유도 전하 거울.
제1항 또는 제2항에 있어서, 제3 고정 전극이 간격을 두고 상기 제1 및 제2 고정 전극을 둘러싸도록 제공되며, 차폐 효과를 갖는 것인 유도 전하 거울.
제1항에 있어서, 상기 제2 및 제3 전위를 상기 제1 및 제2 고정 전극에 교대로 인가하는 상기 수단은 상기 절연 기판의 밑 표면에 부착된 반도체 칩에 제공된 것인 유도 전하 거울.
제2항에 있어서, 적어도 상기 제2 및 제3 수단은 상기 절연 기판의 밑 표면에 부착된 반도체 칩에 제공된 것인 유도 전하 거울.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 투명 전극은 유리 기판 상에 제공되는 것인 유도 전하 거울.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 공간은 절연 물질로 완전히 둘러싸인 것인 유도 전하 거울.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 공간은 절연 물질 및 전도체로 둘러싸인 것인 유도 전하 거울.