KR100413875B1 - 자이로스코프 및 이를 사용한 입력장치 - Google Patents

Abstract

(과제) 디바이스의 소형화, 검출감도의 향상, 구동전압의 저감 등을 도모할 수 있는 자이로스코프를 제공한다.

(해결수단) 본 발명의 자이로스코프 (1) 는, 3 개의 다리 (9) 와 지지부 (10) 를 갖는 음차 (2) 와, 음차 (2) 를 끼워 지지하는 상측 유리기판 (7), 하측 유리기판 (8) 과, 각 다리 (9) 의 상면에 설치된 구동용 가동전극 (3) 과, 이와 대향하여 상측 유리기판 (7) 의 하면에 설치된 구동용 고정전극 (4) 과, 각 다리 (9) 의 선단부 상면에 설치되며, 서로 병렬접속된 6 개의 검출용 가동전극 (5) 과, 이와 대향하여 상측 유리기판 (7) 의 하면에 설치되며, 서로 병렬접속된 6 개의 검출용 고정전극 (6) 을 구비한다.

Description

자이로스코프 및 이를 사용한 입력장치{GYROSCOPE AND INPUT DEVICE USING THE SAME}

본 발명은 자이로스코프와 이것을 사용한 입력장치에 관한 것으로서, 특히 각속도 입력시의 음차의 다리의 변위를 용량의 변화로 검출하는 타입의 자이로스코프와 이것을 사용한 입력장치에 관한 것이다.

종래부터 도전성을 가진 실리콘 등의 재료로 형성된 음차를 사용하는 자이로스코프가 알려져 있다. 이러한 종류의 자이로스코프는, 음차의 다리를 일방향으로 진동시키고, 진동중에 다리의 길이방향을 중심축으로 하는 각속도가 입력되었을 때에 코리올리력에 의해 발생하는 상기 진동방향과 수직인 방향의 진동을 검출하는 것이다. 코리올리력에 의해 발생하는 진동의 크기는 각속도의 크기에 대응하기 때문에, 이 자이로센서를 각속도 센서로서 사용할 수 있으며, 예컨대 퍼스널컴퓨터의 좌표입력장치 등에 적용할 수 있다.

도 33 은 종래의 자이로스코프의 주요부인 음차의 구성을 나타낸 도면이다. 이 도면에 나타낸 바와 같이, 본 예의 음차 (200) 는 3 개의 다리 (201) 와 각 다리 (201) 의 기단측을 연결하는 지지부 (202) 를 갖고 있으며, 도전성을 가진 실리콘으로 형성되어 있다. 음차 (200) 는 기판 (203) 상에 지지부 (202) 로 고정되어 있으며, 각 다리 (201) 의 하측에 해당하는 부분에는 구동용 전극 (도시생략) 이 각각 설치되어 있다. 따라서, 구동용 전극에 전압을 인가하였을 때에 발생하는 정전인력에 의해 각 다리 (201) 가 연직방향으로 진동하는 구성으로 되어 있다.

이 자이로스코프에 있어서, 연직방향 진동중에 다리 (201) 의 길이방향을 회전축으로 하는 각속도가 입력되면 수평방향의 진동이 발생하는데, 이 수평방향의 진동은 각 다리 (201) 의 양측방에 배치된 1 쌍의 검출용 전극 (204) 으로 검출하고 있다. 즉, 다리 (201) 가 수평방향으로 변위하였을 때, 다리 (201) 의 일방측에 배치된 검출용 전극 (204) 과 다리 (201) 의 간격이 좁아지면, 타방측에 배치된 검출용 전극 (204) 과 다리 (201) 의 간격이 넓어짐으로써, 각 검출용 전극 (204) 과 다리 (201) 로 구성되는 2 조의 정전용량이 변화한다. 이 정전용량의 변화로부터 입력된 각속도의 크기를 검출할 수 있다.

그런데, 상기 구성의 자이로스코프는, 각 다리 (201) 의 양측방에 검출용 전극 (204) 이 배치되어 있기 때문에, 다리 (201) 와 다리 (201) 의 간격 (이하, 다리간 갭이라 함) 을 그다지 좁게 할 수 없었다. 즉, 검출용 전극 (204) 의 폭을 x1, 검출용 전극 (204) 과 다리 (201) 의 간격 및 검출용 전극 (204) 끼리의 간격을 x2 라 하면, 다리간 갭 (G) 은 G = 2 ×x1 ＋ 3 ×x2 로 되어 일반적인 반도체 디바이스 제조기술을 이용한 실리콘가공에 있어서의 x1, x2 의 가공한계로 다리간 갭 (G) 의 축소화에도 한계가 있었다.

한편, 3 다리형의 음차에 있어서 다리간 갭 (G) 을 작게 하면, 이러한 종류의 디바이스의 공진의 크기를 나타내는 성능지표인「Q 값」이 커짐을 알 수 있었다. Q 값을 크게 할 수 있으면, 각속도의 검출감도가 향상될 뿐 아니라, 디바이스에 입력하는 전기에너지에서 진동에너지로의 변환효율이 향상되기 때문에, 구동전압의 저감을 도모할 수 있다.

그런데, 상술한 바와 같이 다리간 갭을 축소화할 수 있으면, 디바이스의 소형화, 검출감도의 향상, 구동전압의 저감 등, 여러 가지 장점을 얻을 수 있음이 예상되면서도, 종래의 자이로스코프는 다리간 갭의 축소화에 한계가 있었기 때문에그 실현이 불가능했다.

본 발명은 상기 과제를 해결하기 위하여 이루어진 것으로서, 상기 여러 가지 장점을 얻을 수 있으면서도, 고품질, 저비용의 자이로스코프 및 이 자이로스코프를 이용한 입력장치의 제공을 목적으로 한다.

도 1 은 본 발명의 제 1 실시예의 자이로스코프를 나타낸 분해사시도.

도 2 는 본 발명의 제 1 실시예의 자이로스코프를 나타낸 평면도.

도 3 은 도 2 의 Ⅲ-Ⅲ 선에 따른 측단면도.

도 4 는 도 2 의 Ⅵ-Ⅵ 선에 따른 측단면도로서, 다리 1 개당 전극구성을 나타낸 확대도.

도 5a ∼ 도 5e 는 본 발명의 제 1 실시예의 자이로스코프의 제조방법을 순서대로 나타낸 공정단면도.

도 6 은 본 발명의 제 2 실시예의 자이로스코프에 있어서의 다리 1 개분의 전극구성을 나타낸 확대도.

도 7 은 본 발명의 제 3 실시예의 자이로스코프를 나타낸 분해사시도.

도 8 은 본 발명의 제 3 실시예의 자이로스코프를 나타낸 평면도.

도 9 은 본 발명의 제 3 실시예의 자이로스코프의 용량 구성을 나타낸 등가회로도.

도 10 은 본 발명의 제 4 실시예인 펜형 마우스를 나타낸 사시도.

도 11 은 본 발명의 제 4 실시예의 펜형 마우스에 사용한 2 개의 자이로스코프의 배치를 나타낸 평면도.

도 12 는 본 발명의 제 4 실시예의 펜형 마우스에 사용하여 조작을 실시하는 퍼스널컴퓨터 화면을 나타낸 정면도.

도 13 은 본 출원인이 종래 출원한 자이로스코프의 일례를 나타낸 분해사시도.

도 14 는 도 13 의 ⅩⅣ-ⅩⅣ 선에 따른 측단면도.

도 15 는 본 발명의 제 5 실시예의 자이로스코프를 나타낸 분해사시도.

도 16 은 본 발명의 제 5 실시예의 평면도.

도 17 은 도 16 의 ⅩⅦ-ⅩⅦ 선에 따른 측단면도.

도 18 은 도 16 의 ⅩⅧ-ⅩⅧ 선에 따른 측단면도로써, 다리 1 개당 전극구성을 나타낸 확대도.

도 19a ∼ 도 19e 는 본 발명의 제 5 실시예의 자이로스코프의 제조방법을 순서대로 나타낸 공정단면도.

도 20 은 본 발명의 제 6 실시예의 자이로스코프에 있어서의 다리 1 개분의 전극구성을 나타낸 확대도.

도 21 은 본 발명의 제 7 실시예의 자이로스코프에 있어서의 다리 1 개분의 전극구성을 나타낸 확대도.

도 22 는 본 발명의 제 8 실시예의 자이로스코프에 있어서의 다리 1 개분의 전극구성을 나타낸 확대도.

도 23 은 본 발명의 제 9 실시예의 자이로스코프에 있어서의 다리 1 개분의전극구성을 나타낸 확대도.

도 24 는 본 발명의 제 10 실시예의 자이로스코프를 나타낸 분해사시도.

도 25 는 본 발명의 제 10 실시예의 자이로스코프의 평면도.

도 26 은 본 발명의 제 10 실시예의 자이로스코프에 있어서의 다리 1 개분의 전극구성을 나타낸 확대도.

도 27 은 본 발명의 제 11 실시예의 자이로스코프에 있어서의 다리 1 개분의 전극구성을 나타낸 확대도.

도 28 은 본 발명의 제 12 실시예의 자이로스코프에 있어서의 다리 1 개분의 전극구성을 나타낸 확대도.

도 29 는 제 5 실시예의 자이로스코프의 용량의 구성을 나타낸 등가회로도.

도 30 은 본 발명의 제 13 실시예의 펜형 마우스를 나타낸 사시도.

도 31 은 본 발명의 제 13 실시예의 펜형 마우스에 사용한 2 개의 자이로스코프의 배치를 나타낸 평면도.

도 32 는 본 발명의 제 13 실시예의 펜형 마우스에 사용하여 조작을 실시하는 퍼스널컴퓨터 화면을 나타낸 정면도.

도 33 은 종래의 자이로스코프의 일례를 나타낸 사시도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

1, 21, 23, 25, 32a, 32b : 자이로스코프 2 : 음차

3 : 구동용 가동전극 4 : 구동용 고정전극

5, 27 : 검출용 가동전극 6, 28 : 검출용 고정전극

7 : 상측 유리기판 (기재) 8 : 하측 유리기판

9 : 다리 (진동편) 10 : 지지부

11 : 틀부 12 : 절연막

17 : 실리콘기판 26 : 검출용 전극설치부

30 : 펜형 마우스 (입력장치)

51, 71, 73, 74, 75, 82a, 82b, 94, 104, 114, 124 : 자이로스코프

52 : 음차 53 : 구동용 가동전극

54 : 구동용 고정전극

55,72,77,96a,96b,106a,106b,115a,115b,125a,125b : 검출용 가동전극

56,70,78,95a,95b,105a,105b,116a,116b,126a,126b : 검출용 고정전극

57 : 상측 유리기판 58 : 하측 유리기판

59 : 다리 (진동편) 60 : 지지부

61 : 틀부 62 : 절연막

67 : 실리콘기판 76 : 검출용 전극설치부

80 : 펜형 마우스 (입력장치)

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 제 1 자이로스코프는, 음차를 이루는 하나 이상의 진동편과; 상기 진동편과 대향배치된 기재와; 상기 진동편을 구동하여 상기 진동편을 진동시키는 구동수단과; 상기 진동편의 각각의 선단부에 복수 설치된 검출용 가동전극을 구비하고; 이 때 상기 검출용 가동전극은 상기 구동수단에 의한 진동의 방향과 직교하고 있는 변위검출방향과 평행한 면상에 설치되고, 각각이 상기 진동편의 상기 변위검출방향으로 발생하는 진동의 최대진폭 이상의 폭을 갖고 상기 변위검출방향에 나란히 배치되며, 서로 전기적으로 병렬접속되어 있으며; 또한 상기 복수의 검출용 가동전극과의 사이에서 용량을 형성하도록 상기 복수의 검출용 가동전극과 대향배치되어 상기 기재에 설치되고, 각각이 상기 진동편의 상기 변위검출방향으로 발생하는 진동의 최대진폭 이상의 폭을 갖고, 서로 전기적으로 병렬접속된 복수의 검출용 고정전극을 구비하는 것을 특징으로 하는 것이다.

본 발명의 자이로스코프의 검출원리도, 종래와 마찬가지로 음차의 진동편 (앞에 설명한「다리」에 상당) 의 진동을 용량변화로 검출하는 것이다. 통상, 용량 C 는

C = ε·(S/d) …(1)

(ε: 유전체의 유전율, S : 전극의 면적, d : 전극간의 갭) 로 표시된다.

그러나, 종래의 자이로스코프가 진동시에 있어서의 다리와 검출용 전극 사이의 변화, 상기 (1) 식에서 말하자면, 전극간 갭 (d) 의 변화에 의한 용량변화를 검출하는 것임에 비하여, 본 발명의 자이로스코프는 진동시에 있어서의 검출용 전극끼리의 대향면적의 변화, 상기 (1) 식에서 말하면, 전극면적 (S) 의 변화에 의한 용량변화를 검출하는 점에서 상이하다.

즉, 본 발명의 제 1 자이로스코프는, 진동편측에는 그 선단부의 변위검출방향과 평행한 면상에 각각이 진동편의 변위검출방향의 최대진폭 이상의 폭을 가지며, 서로 병렬접속된 복수의 검출용 가동전극을 설치하는 한편, 기재측에는 상기 복수의 검출용 가동전극과 대향배치되고, 각각이 진동편의 변위검출방향의 최대진폭 이상의 폭을 가지며, 서로 병렬접속된 복수의 검출용 고정전극을 설치한 것을 구성상의 최대 특징점으로 하고 있다.

이 구성으로 함으로써, 구동수단에 의해 음차의 진동편을 진동시킨 상태에서 진동편의 길이방향을 회전축으로 하는 각속도가 입력되면, 코리올리력에 의해 상기 진동방향과 직교하는 방향의 진동이 발생한다. 이 때, 진동편측 검출용 가동전극과 기재측 검출용 고정전극이 대향한 상태에 있으며, 진동편의 진동에 따라 검출용 가동전극과 검출용 고정전극의 대향면적이 변화하기 때문에 용량변화가 발생한다. 이 용량변화를 검출함으로써 각속도를 검출할 수 있다. 그리고, 각 검출용 전극의 폭이 진동편의 변위검출방향의 최대진폭 이상이라 한 것은, 가령 각 검출용 전극의 폭이 진동편의 최대진폭보다 작았다고 하면, 진동편이 큰 각속도를 받아 진동편이 최대로 진동한 경우, 진동편측 검출용 가동전극과 기재측 검출용 고정전극이 대향하지 않는 상태가 발생하여 용량검출이 불가능해지기 때문이다. 여기서 말하는「진폭」이란,「변위검출방향의 진폭」이라 기재한 바와 같이 어디까지나 각속도 입력시의 코리올리력에 의해 발생하는 진동의 진폭을 말하는 것이며, 진동수단에 의한 진동의 진폭을 말하는 것은 아니다.

즉, 본 발명의 제 1 자이로스코프에서는, 진동편의 기단부를 임의의 기재에 지지한 경우, 그 기재상에 진동편의 검출용 가동전극과 대향하도록 검출용 고정전극을 설치하면 되고, 종래와 같이 다리와 다리 사이에 검출용 전극을 설치할 필요가 없어진다. 그 결과, 다리간 갭을 음차를 구성하는 재료, 예컨대 실리콘의 가공한계정도까지 작게 할 수 있기 때문에, Q 값을 크게 할 수 있으며, 검출감도의 향상, 구동전압의 저감을 도모할 수 있다. 물론, 디바이스의 소형화를 도모할 수도 있다.

상기 구동수단으로서는, 예컨대 진동편측과 기재측에 서로 대향하도록 구동용 전극을 설치하면 된다. 이 경우, 구동용 전극을 각 진동편의 연재(延在)방향으로 연장시켜 형성하고, 구동용 전극과 검출용 전극 사이의 기생용량의 발생을 방지하기 위하여 이들 전극을 적당한 거리를 두고 설치하는 것이 바람직하다. 가령 구동용 전극과 검출용 전극 사이에서 기생용량이 발생하면, 각속도를 검지하여 검출용 전극과의 사이에 발생한 용량변화를 검출할 때, 이 기생용량도 검지하여 이것이 노이즈성분으로 되어 SN 비가 저하된다는 문제점이 발생하는데, 구동용 전극과 검출용 전극을 적당한 거리를 두고 배치하면, 이와 같은 문제점의 발생이 방지된다.

검출용 가동전극은, 음차의 진동편의 상면 또는 하면에 설치할 수 있다. 이 경우, 검출용량을 크게 취할 수 있음과 동시에 전극의 형성이 용이해진다.또한, 검출용 가동전극은 진동편의 연재방향 단면에 설치할 수도 있다. 이 경우, 검출용 고정전극을 음차와 동일한 프로세스로 형성할 수 있음과 동시에 검출용 고정전극과 구동수단의 간섭을 줄일 수 있다.

상기 진동편을 도전성 재료로 구성할 경우, 상기 복수의 검출용 가동전극은 진동편의 적어도 선단부에 형성된 절연막을 통해 설치하는 것이 바람직하다.

또한, 각 검출용 가동전극과 각 검출용 고정전극의 위치관계로는, 각 검출용 가동전극과 각 검출용 고정전극의 진동편의 변위검출방향에 있어서의 단부끼리를 진동편의 변위검출방향의 최대진폭 이상의 거리만큼 어긋나게 배치하는 것이 바람직하다.

그 이유는, 일반적으로 진동편이 그 길이방향을 회전축으로 하는 각속도를 받은 경우, 그 각속도의 방향이 우측회전인지 좌측회전인지에 따라 구동방향과 직교하는 방향에 있어서의 진동편의 진동의 방향이 변화한다. 따라서, 각 검출용 가동전극과 각 검출용 고정전극을 비켜서 배치하면, 진동편이 어느 일방향으로 변위한 경우, 각 검출용 가동전극과 각 검출용 고정전극의 대향면적이 증가하여 용량이 증가하는 방향으로 변화하였다고 하면, 진동편이 앞의 방향과 반대방향으로 변위한 경우에는, 반드시 각 검출용 가동전극과 각 검출용 고정전극의 대향면적이 줄어 용량이 감소하는 방향으로 변화하게 된다. 따라서, 용량의 변화량의 정(+)부(-)를 살핌으로써 각속도의 방향도 검출할 수 있기 때문에, 각 검출용 가동전극과 각 검출용 고정전극을 비켜서 배치하는 것이 바람직한 것이다. 즉, 각 검출용 가동전극과 각 검출용 고정전극의 단부끼리를 가지런히 배치하였다고 하면, 진동편이 어느 한 방향으로 변위하여도 각 검출용 가동전극과 각 검출용 고정전극의 대향면적이 줄어드는 방향으로만 변화하기 때문에, 각속도의 절대치는 검출할 수 있어도 각속도의 방향을 검지할 수 없다. 또한, 각 검출용 가동전극과 각 검출용 고정전극의 단부끼리를 가지런히 하는 것은, 제조상 어렵다는 문제도 있다.

본 발명의 입력장치는, 상기 본 발명의 제 1 자이로스코프를 사용한 것을 특징으로 하는 것이다. 본 발명의 자이로스코프의 사용에 의해, 예컨대 퍼스널컴퓨터의 좌표입력장치 등의 소형 기기를 실현할 수 있다.

본 발명의 제 2 자이로스코프는, 음차를 이루는 진동편과, 이 진동편과 대향배치된 기재와, 상기 진동편을 구동하는 구동수단과, 상기 진동편의 선단부의 변위검출방향과 평행한 면측에 설치되고, 각각이 상기 진동편의 변위검출방향의 최대진폭 이상의 폭을 갖는 복수의 검출용 가동전극과, 각각 복수의 전극을 갖는 2 개의 전극군으로 이루어지고, 상기 2 개의 전극군 각각의 전극이 상기 복수의 검출용 가동전극 중 어느 한 전극과의 사이에서 용량을 형성하도록 상기 복수의 검출용 가동전극과 대향배치되어 상기 기재에 설치됨과 동시에, 상기 2 개의 전극군의 일측 전극군을 이루는 각 전극의 외단이 상기 각 전극과 대향하는 상기 검출용 가동전극의 일측 외단보다 상기 변위검출방향의 최대진폭 이상 외측으로 돌출되어 있고, 타측 전극군을 이루는 각 전극의 외단(外端)이 상기 각 전극과 대향하는 상기 검출용 가동전극의 타측 외단보다 상기 변위검출방향의 최대진폭 이상 외측으로 돌출되어 있고, 상기 각 전극이 상기 진동편의 변위검출방향의 최대진폭 이상의 폭을 갖는 검출용 고정전극을 가지고 이루어지고, 상기 검출용 고정전극중 일측 전극군과 이와대향하는 상기 복수의 검출용 가동전극 사이에서 형성되는 용량의 합과, 상기 검출용 고정전극중 타측 전극군과 이와 대향하는 상기 복수의 검출용 가동전극 사이에서 형성되는 용량의 합과의 차를 검출하는 것을 특징으로 하는 것이다.

본 발명의 제 3 자이로스코프는, 음차를 이루는 진동편과, 이 진동편과 대향배치된 기재와, 상기 진동편을 구동하는 구동수단과, 상기 기재에 설치된 검출용 고정전극으로서, 상기 진동편의 선단부의 변위검출방향과 평행한 면과 대향하여 설치되고, 각각이 상기 진동편의 변위검출방향의 최대진폭 이상의 폭을 갖는 복수의 검출용 고정전극과, 각각 복수의 전극을 갖는 2 개의 전극군으로 이루어지고, 이 2 개의 전극군 각각의 전극이 상기 복수의 검출용 고정전극과의 사이에서 용량을 형성하도록 상기 복수의 검출용 고정전극 중 어느 한 전극과 대향배치되어 상기 진동편의 선단부의 변위검출방향과 평행한 면측에 설치됨과 동시에, 상기 2 개의 전극군의 일측 전극군을 이루는 각 전극의 외단이 상기 각 전극과 대향하는 상기 검출용 고정전극의 일측 외단보다 상기 변위검출방향의 최대진폭 이상 외측으로 돌출되어 있고, 타측 전극군을 이루는 각 전극의 외단이 상기 각 전극과 대향하는 상기 검출용 고정전극의 타측 외단보다 상기 변위검출방향의 최대진폭 이상 외측으로 돌출되어 있고, 상기 각 전극이 상기 진동편의 변위검출방향의 최대진폭 이상의 폭을 갖는 검출용 가동전극을 가지고 이루어지고, 상기 검출용 가동전극중 일측 전극군과 이와 대향하는 상기 복수의 검출용 고정전극 사이에서 형성되는 용량의 합과, 상기 검출용 가동전극중 타측 전극군과 이와 대향하는 상기 복수의 검출용 고정전극 사이에서 형성되는 용량의 합과의 차를 검출하는 것을 특징으로 하는 것이다.

즉, 본 발명의 제 2 자이로스코프는, 진동편측에 그 선단부의 변위검출방향과 평행한 면상에 각각이 진동편의 변위검출방향의 최대진폭 이상의 폭을 갖는 복수의 검출용 가동전극을 설치하는 한편, 기재측에는 각각 복수의 전극을 갖는 2 개의 전극군으로 이루어지고, 2 개의 전극군 각각의 전극이 복수의 검출용 가동전극중 어느 하나와의 사이에서 용량을 형성하도록 상기 복수의 검출용 가동전극중 어느 하나와 대향배치됨과 동시에, 일측 전극군을 이루는 각 전극의 외단이 각 검출용 가동전극의 일측 외단보다 변위검출방향의 최대진폭 이상 외측으로 돌출되어 있고, 타측 전극군을 이루는 각 전극의 외단이 각 검출용 가동전극의 타측 외단보다 변위검출방향의 최대진폭 이상 외측으로 돌출되어 있고, 각 전극이 진동편의 변위검출방향의 최대진폭 이상의 폭을 갖는 검출용 고정전극을 설치한 것을 구성상의 최대의 특징으로 하고 있다.

용량변화의 검출방법으로서는, 2 개의 전극군으로 이루어지는 검출용 고정전극중 일측 전극군을 이루는 각 전극과 이들과 대향하는 복수의 검출용 가동전극 사이에서 형성되는 복수의 용량의 합과, 2 개의 전극군으로 이루어지는 검출용 고정전극중 타측 전극군을 이루는 각 전극과 이들과 대향하는 복수의 검출용 가동전극 사이에서 형성되는 복수의 용량의 합과의 차를 검출하는 것을 특징으로 하고 있다.

또한, 본 발명의 제 3 자이로스코프는, 기재측에 진동편의 선단부의 변위검출방향과 평행한 면상에 각각이 진동편의 변위검출방향의 최대진폭 이상의 폭을 갖는 복수의 검출용 고정전극을 설치하는 한편, 진동편측에는 각각 복수의 전극을 갖는 2 개의 전극군으로 이루어지고, 2 개의 전극군 각각의 전극이 복수의 검출용 고정전극중 어느 하나와의 사이에서 용량을 형성하도록 복수의 검출용 고정전극중 어느 하나와 대향배치됨과 동시에, 일측 전극군을 이루는 각 전극의 외단이 각 검출용 고정전극중 일측 외단보다 변위검출방향의 최대진폭 이상 외측으로 돌출되어 있고, 타측 전극군을 이루는 각 전극의 외단이 각 검출용 고정전극의 타측 외단보다 변위검출방향의 최대진폭 이상 외측으로 돌출되어 있고, 각 전극이 진동편의 변위검출방향의 최대진폭 이상의 폭을 갖는 검출용 가동전극을 설치한 것을 구성상의 최대의 특징점으로 하고 있다.

용량변화의 검출방향으로서는, 2 개의 전극군으로 이루어지는 검출용 가동전극중 일측 전극군의 각 전극과 이들과 대향하는 복수의 검출용 고정전극 사이에서 형성되는 복수의 용량의 합과, 2 개의 전극군으로 이루어지는 검출용 가동전극중 타측 전극군의 각 전극과 이들과 대향하는 복수의 검출용 고정전극과의 사이에서 형성되는 복수의 용량의 합과의 차를 검출하는 것을 특징으로 하고 있다. 다시 말하면, 본 발명의 제 2, 제 3 자이로스코프에서는 용량변화량의 검출에 차동검출법을 사용하고 있다.

이 구성으로 함으로써, 본 발명의 제 2, 제 3 자이로스코프에서는, 진동편의 기준부를 임의의 기재에 지지한 경우, 그 기재상의 진동편의 검출용 가동전극과 대향하도록 검출용 고정전극을 설치하면 되며, 종래와 같이 다리와 다리 사이에 검출용 전극을 설치할 필요가 없어진다. 그 결과, 다리간 갭을 음차를 구성하는 재료, 예컨대 실리콘의 가공한계 정도로까지 줄일 수 있기 때문에, Q 값을 크게 할 수 있으며, 검출감도의 향상, 구동전압의 저감을 도모할 수 있다. 물론, 디바이스의 소형화를 도모할 수도 있다.

그리고, 본 발명의 제 2, 제 3 자이로스코프에서는, 기재측, 진동편측중 어느 일측에 설치된 검출용 전극에 대하여 이 검출용 전극에 대향하는 타방측 검출용 전극이 2 개의 전극군으로 이루어지고, 또한 2 개의 전극군중 일측 전극군의 각 전극의 외단이 대향측의 검출용 전극의 일측 외단보다 변위검출방향의 최대진폭 이상 외측으로 돌출되어 있고, 타측 전극군의 각 전극의 외단이 대향측 검출용 전극의 타측 외단보다 변위검출방향의 최대진폭 이상 외측으로 돌출하도록 배치되어 있다. 이 구성이라면, 진동편이 어느 일방향으로 변위한 경우, 일측 전극군의 각 전극과 이와 대향하는 검출용 전극과의 대향면적이 증가하여 용량이 증가하는 방향으로 변화하였다고 하면, 타측 전극군의 각 전극과 이와 대향하는 검출용 전극 사이에서는 반대로 대향면적이 줄어 용량이 감소하는 방향으로 변화하게 된다. 여기서, 용량검출시에 2 개의 전극군으로 이루어지는 검출용 전극중 일측 전극군측에서 형성되는 복수의 용량의 합과 타측 전극군측에서 형성되는 복수의 용량의 합의 차분을 취하면, 변위가 없을 때의 초기용량치는 동등해지기 때문에 소거되고, 일방측 용량변화량은 정(+), 타방측 용량변화량은 부(-)로 되기 때문에 용량변화량만이 남는다. 따라서, 초기용량치중에 포함되는 노이즈성분을 상쇄시킬 수 있기 때문에, 검출정밀도를 향상시킬 수 있다.

또한, 2 개의 전극군으로 이루어지는 검출용 전극의 각 전극군의 전극수가 타측 검출용 전극의 전극수와 동일한 구성, 즉 2 개의 전극군을 구성하는 각 전극을 이와 대향하는 1 개의 검출용 전극에 대하여 서로 쌍을 이루는 구성으로 하면,폭방향을 가장 유효하게 사용할 수 있다.

상기 구동수단으로서는, 예컨대 진동편측과 기재측에 서로 대향하도록 구동용 전극을 설치하면 된다. 이 경우, 구동용 전극을 각 진동편의 연재방향으로 연장시켜 형성하고, 구동용 전극과 검출용 전극 사이의 기생용량의 발생을 방지하기 위하여 이들 전극을 적당한 거리를 두고 설치하는 것이 바람직하다. 가령 구동용 전극과 검출용 전극 사이에서 기생용량이 발생하면, 각속도를 검지하여 검출용 전극 사이에 발생한 용량변화를 검출할 때, 이 기생용량을 검지하여 이것이 노이즈성분으로 되어 SN 비가 저하된다는 문제가 발생하지만, 구동용 전극과 검출용 전극을 적당한 거리를 두고 배치하면, 이와 같은 문제의 발생이 방지된다.

검출측의 전극의 형성위치에 관해서는, 음차의 상면 또는 하면에 설치할 수 있다. 이 경우, 검출용량을 크게 취할 수 있음과 동시에 전극의 형성이 용이해진다. 또한, 검출용 가동전극은 진동편의 연재방향 단면에 설치할 수도 있다. 이 경우, 검출용 고정전극을 음차와 동일한 프로세스로 형성할 수 있음과 동시에 검출용 고정전극과 구동수단의 간섭을 줄일 수 있다.

상기 진동편을 도전성 재료로 구성할 경우, 상기 복수의 검출용 가동전극 혹은 복수쌍의 검출용 가동전극은 진동편의 적어도 선단부에 형성된 절연막을 통해 설치하는 것이 바람직하다.

본 발명의 다른 입력장치는, 상기 본 발명의 제 2, 제 3 자이로스코프를 사용한 것을 특징으로 하는 것이다. 본 발명의 자이로스코프의 사용에 의해, 예컨대 퍼스널컴퓨터의 좌표입력장치 등의 소형 기기를 실현할 수 있다.

발명의 실시형태

[제 1 실시예]

이하, 본 발명의 제 1 실시예를 도 1 내지 도 5a ∼ 도 5e 를 참조하여 설명한다.

도 1 은 본 실시예의 자이로스코프의 전체구성을 나타낸 분해사시도, 도 2 는 그 평면도, 도 3 은 도 2 의 Ⅲ-Ⅲ 선에 따른 단면도, 도 4 는 도 2 의 Ⅳ-Ⅳ선에 따른 단면도 (다리 1 개분을 나타낸 확대도), 도 5a ∼ 도 5e 는 자이로스코프의 제조방법을 나타낸 공정단면도이다. 도면중 부호 2 는 음차, 3 은 구동용 가동전극, 4 는 구동용 고정전극, 5 는 검출용 가동전극, 6 은 검출용 고정전극, 7 은 상측 유리기판 (기재), 8 은 하측 유리기판이다.

본 실시예의 자이로스코프 (1) 는, 도 1 및 도 2 에 나타낸 바와 같이 3 개의 다리 (9) (진동편) 와 이들의 기단측을 연결하는 지지부 (10) 를 갖는 3 다리형 음차 (2) 가 사용되고 있다. 또한, 음차 (2) 의 주위에는 틀부 (11) 가 설치되어 있으며, 이들 음차 (2) 와 틀부 (11) 는 원래는 두께 200 ㎛ 정도의 도전성을 갖는 1 장의 실리콘기판으로 형성되어 있다. 도 3 에 나타낸 바와 같이, 틀부 (11) 는 상측 유리기판 (7) 과 하측 유리기판 (8) 사이에 끼워지지되어 고정됨과 동시에, 2 장의 유리기판 (7,8) 의 내면중 음차 (2) 의 상측 및 하측에 위치하는 영역은 10 ㎛ 정도 깊이의 오목부 (7a,8a) 로 되어 있으며, 각 유리기판 (7,8) 과 음차 (2) 사이에 10 ㎛ 정도의 간격이 형성됨으로써 음차 (2) 의 각 다리 (9) 가 공중에 뜬 상태로 되어 진동가능하게 되어 있다.

도 1 및 도 2 에 나타낸 바와 같이, 각 다리 (9) 상면의 기단측 위치에는,각 다리 (9) 에 1 개씩의 구동용 가동전극 (3) 이 다리 (9) 의 길이방향으로 연재하도록 설치되어 있다. 도 1 에서는 도면을 보기 쉽게 하기 위하여, 도시를 생략하였으나, 구동용 가동전극 (3) 은 도 3 에 나타낸 바와 같이, 실리콘기판상에 형성된 막두께 500 ㎚ 정도의 실리콘산화막 등으로 이루어지는 절연막 (12) 을 통해 형성되어 있다.

한편, 상측 유리기판 (7) 하면의 상기 구동용 가동전극 (3) 과 대향하는 위치에는, 각 다리 (9) 에 1 개씩의 구동용 고정전극 (4) 이 다리 (9) 의 길이방향으로 연재하도록 설치되어 있다. 이들 구동용 가동전극 (3), 구동용 고정전극 (4) 은 막두께 300 ㎚ 정도의 Al (알루미늄) 막, Cr (크롬) 막, Pt(백금)/Ti(티탄) 막 등의 재료로 형성되어 있고, 이들 전극 (3,4) 으로 구동신호를 공급하기 위한 배선 (13,14) 이 이들 전극 (3,4) 과 동일한 층의 알루미늄막 또는 크롬막 등에 의해 일체적으로 형성되어 있다.

또한, 각 다리 (9) 상면의 구동용 가동전극 (3) 의 형성위치보다 다리 (9) 의 선단부 근방 위치에는, 각 다리 (9) 에 대하여 6 개씩의 검출용 가동전극 (5) 이 다리 (9) 의 길이방향으로 연재하도록 설치되어 있다. 이들 6 개의 검출용 가동전극 (5) 은, 구동용 전극과 마찬가지로 막두께 300 ㎚ 정도의 알루미늄막 또는 크롬막 등으로 이루어지고, 실리콘기판상의 실리콘산화막 등으로 이루어지는 절연막 (12) 을 통해 형성되어 있다. 또한, 이들 6 개의 검출용 가동전극 (5) 은 서로 병렬접속되어 있으며, 그리고 검출신호 인출용 배선 (15) 이 형성되어 있다.

한편, 상측 유리기판 (7) 하면의 구동용 고정전극 (4) 의 형성위치보다 다리(9) 의 선단부 근방 위치에는, 검출용 가동전극 (5) 과 대향하도록 각 다리 (9) 에 대하여 6 개씩의 검출용 고정전극 (6) 이 설치되어 있다. 검출용 가동전극 (5) 과 마찬가지로, 이들 6 개의 검출용 고정전극 (6) 도 서로 병렬접속되어 있으며, 검출신호 인출용 배선 (16) 이 형성되어 있다.

도 4 에 나타낸 바와 같이, 각 다리 (9) 상의 검출용 가동전극 (5) 과 상측 유리기판 (7) 상의 검출용 고정전극 (6) 은 대향배치되어 있으나, 검출용 가동전극 (5) 과 검출용 고정전극 (6) 의 다리 (9) 의 변위검출방향의 단부끼리가 가지런해지도록 대향배치되어 있는 것은 아니며, 검출용 가동전극 (5) 의 단부와 검출용 고정전극 (6) 의 단부가 다리 (9) 의 변위검출방향의 최대진폭 이상의 거리만큼 어긋난 상태로 배치되어 있다. 또한, 각 검출용 가동전극 (5) 의 폭 (W1) 및 각 검출용 고정전극 (6) 의 폭 (W2) 자체는 다리 (9) 의 최대진폭 이상의 치수로 설정되어 있다.

여기서, 각 부의 치수의 일례를 나타내면, 1 개의 다리 (9) 의 폭 (W) 이 200 ㎛, 각 검출용 가동전극 (5) 의 폭 (W1) 및 각 검출용 고정전극 (6) 의 폭 (W2) 이 20 ㎛, 검출용 가동전극 (5) 사이의 간격 (G1) 및 검출용 고정전극 (6) 사이의 간격 (G2) 이 모두 10 ㎛, 검출용 가동전극 (5) 의 단부와 검출용 고정전극 (6) 의 단부의 어긋난 정도가 (Z) 이 5 ㎛ 이다. 그리고, 이 다리 (9) 의 변위검출방향의 최대진폭은 1 ㎛ 로 설정하고 있다.

그리고, 자이로스코프 (1) 의 기능상 특별히 필요하지 않고, 후술하는 제조상의 사정에 따라 필요한 것이기 때문에, 여기에서는 도시를 생략하였으나, 실제로는 구동용 고정전극 (4) 및 검출용 고정전극 (6) 이 설치된 영역 이외의 상측 유리기판 (7) 의 내면측 및 하측 유리기판 (8) 의 내면측에는, 구동용 고정전극 (4) 및 검출용 고정전극 (6) 과 동일한 알루미늄막 또는 크롬막 등으로 이루어지는 동전위패턴이 설치되어 있다.

이어서, 상기 구성의 자이로스코프 (1) 를 제조하는 방법의 일례를 설명한다.

도 5a 에 나타낸 바와 같이, 실리콘기판 (17) 을 준비하고, 열산화법, TEOS-CVD 법 등의 기법을 사용하여 실리콘기판 (17) 의 상면에 실리콘산화막 (18) 을 형성하고, 이것을 주지의 포토리소그래피기술로 패터닝하여 상측 유리기판 (7) 과 접속되는 틀부 (11) 로 이루어지는 부분 이외의 영역에 실리콘산화막 (18) 을 남긴다. 이 실리콘산화막 (18) 이 도전성 실리콘과 그 위에 형성하는 각 전극을 전기적으로 절연하는 절연막 (12) 으로서 기능한다.

이어서, 도 5b 에 나타낸 바와 같이, 실리콘산화막 (18) 상을 포함하는 실리콘기판 (17) 의 상면 전역에 막두께 300 ㎚ 정도의 알루미늄막 또는 크롬막 등을 스퍼터링 하고, 그 후 주지의 포토리소그래피기술로 이것을 패터닝하여 실리콘기판 (17) 상면의 소정 위치에 구동용 가동전극 (3) 및 검출용 가동전극 (5) 을 형성한다.

도시를 생략하였으나, 별도로 2 장의 유리기판을 준비하고, 표면에 크롬막을 스퍼터링 한 후, 레지스트 패턴을 형성하고, 이 레지스트 패턴을 마스크로 하여 크롬막을 에칭한다. 이어서, 이 레지스트 패턴 및 크롬막을 마스크로 하여 유리기판 표면의 불소에칭을 실시하고, 유리기판상의 음차의 위치에 대응하는 영역에 깊이 10 ㎛ 정도의 오목부를 형성한다. 그 후, 레지스트 패턴 및 크롬 패턴을 제거한다. 이어서, 1 장의 유리기판에 대해서는 막두께 300 ㎚ 정도의 알루미늄막 또는 크롬막 등을 전면에 스퍼터링 한 후, 주지의 포토리소그래피기술을 사용하여 이것을 패터닝하여 구동용 고정전극 (4), 검출용 고정전극 (6) 및 동전위 패턴을 형성하고, 이 기판을 상측 유리기판 (7) 으로 한다. 마찬가지로, 다른 1 장의 유리기판에 대해서도 알루미늄막 또는 크롬막 등을 전면에 스퍼터링 한 후, 이것을 패터닝하여 동전위패턴을 형성하고, 하측 유리기판 (8) 으로 한다.

이어서, 도 5c 에 나타낸 바와 같이, 실리콘기판 (17) 의 하면과 하측 유리기판 (8) 을 양극접합법(陽極接合法)을 사용하여 접합한다. 이 때, 실리콘기판 (17) 중 나중에 틀부 (11) 로 되는 부분이 접합되게 된다. 양극접합법에서는 실리콘기판에 정(+), 유리기판에 부(-)의 전위를 인가하여 실리콘과 유리를 접합할 수 있으나, 실리콘기판 (17) 이 음차 (2) 로 되는 부분에서는 하측 유리기판 (8) 표면과의 간격이 10 ㎛ 정도밖에 없기 때문에, 양극접합시의 정전인력에 의해 실리콘기판 (17) 이 휘어서 하측 유리기판 (8) 과 접촉하면, 이 부분도 접합되어 진동가능한 음차 (2) 를 형성할 수 없게 된다. 따라서, 하측 유리기판 (8) 에 접합해서는 안되는 부분이 접합되는 것을 방지하는 목적으로 하측 유리기판 (8) 표면을 실리콘기판 (17) 과 동전위로 하기 위하여, 하측 유리기판 (8) 표면의 동전위패턴을 사용하는 것이다. 상측 유리기판 (7) 에 대해서도 마찬가지이다.

이어서, 도 5d 에 나타낸 바와 같이, 실리콘기판 (17) 표면에 레지스트 패턴(19) 을 형성한다. 이 때, 레지스트 패턴 (19) 의 평면형상은 도 2 에 나타낸 바와 같은 음차 (2), 틀부 (11) 등, 실리콘을 남기는 부분의 형상으로 된다. 이 레지스트패턴 (19) 을 마스크로 하여 반응성 이온에칭 등의 이방성 에칭을 사용하여 실리콘기판 (17) 을 관통하는 에칭을 실시한다. 그럼으로써, 음차 (2), 틀부 (11) 가 각각 형성되고, 음차 (2) 부분은 하측 유리기판 (8) 의 상측에서 공중에 뜬 상태로 된다. 그 후, 레지스트 패턴 (19) 을 제거하면, 도 5e 에 나타낸 형상으로 된다.

이어서, 하측 유리기판 (8) 에 접합된 실리콘기판 (17) 의 상면과 상측 유리기판 (7) 을 양극접합법을 사용하여 접합한다. 이 때, 도 3 에 나타낸 바와 같이 실리콘기판 (17) 의 틀부 (11) 가 상측 유리기판 (7) 에 접합되게 된다. 이상의 공정에 의해 본 실시예의 자이로스코프 (1) 가 완성된다.

본 실시예의 자이로스코프 (1) 를 사용할 때에는, 구동용 가동전극 (3) 의 배선 (13) 과 구동용 고정전극 (4) 의 배선 (14) 사이에 구동원으로서의 발진기를 접속함과 동시에, 검출용 가동전극 (5) 의 배선 (15) 과 검출용 고정전극 (6) 의 배선 (16) 사이에 용량검출기를 접속하고, 음차 (2) 는 접지해 둔다. 발진기를 구동하여 구동용 가동전극 (3) - 구동용 고정전극 (4) 사이에 수 ㎑ 정도의 주파수의 전압을 인가하면, 음차 (2) 의 각 다리 (9) 가 연직방향으로 진동한다. 이 상태에서 다리 (9) 의 길이방향을 회전축으로 하는 각속도가 입력되면, 입력된 각속도의 크기에 따른 수평방향의 진동이 발생한다. 이 때, 음차 (2) 의 각 다리 (9) 의 검출용 가동전극 (5) 과 상측 유리기판 (7) 의 검출용 고정전극 (6) 이대향한 상태에 있으며, 다리 (9) 의 수평진동에 따라 검출용 가동전극 (5) 과 검출용 고정전극 (6) 의 대향면적이 변화하기 때문에 용량변화가 발생한다. 이 용량변화를 용량검출기로 검출함으로써 각속도의 크기를 검출할 수 있다.

그리고, 본 실시예의 경우, 도 4 에 나타낸 바와 같이 서로 대향하는 검출용 가동전극 (5) 과 검출용 고정전극 (6) 의 단부를 어긋나게 배치하고 있기 때문에, 예컨대 도 4 에 있어서 다리 (9) 가 유리기판 (7,8) 에 대하여 우측방향 (화살표 A 로 나타낸 방향) 으로 변위한 경우, 각 검출용 가동전극 (5) 과 각 검출용 고정전극 (6) 의 대향면적이 증가하여 용량이 증가하는 방향으로 변화한다. 또한, 다리 (9) 가 유리기판 (7,8) 에 대하여 좌측방향 (화살표 B 로 나타낸 방향) 으로 변위한 경우에는, 각 검출용 가동전극 (5) 과 각 검출용 고정전극 (6) 의 대향면적이 줄어 용량이 감소하는 방향으로 변화한다. 따라서, 용량의 변화량의 정부를 검지함으로써 각속도의 방향도 검지할 수 있다.

따라서, 본 실시예의 자이로스코프 (1) 에서는, 종래의 자이로스코프와 같이 다리와 다리 사이에 검출용 전극을 설치할 필요가 없어진다. 그 결과, 다리간 갭을 실리콘기판의 가공한계 가까이, 예컨대 수십 ㎛ 정도로까지 작게 할 수 있으며, Q 값을 크게 할 수 있다. 예컨대, 다리 폭이 200 ㎛ 인 자이로스코프에 있어서, 다리간 갭이 300 ㎛ ∼ 400 ㎛ 정도이면 Q 값은 1000 전후인데, 다리간 갭을 수십 ㎛ 정도로까지 좁히면 Q 값은 2000 전후로 약 2 배로 증대 할 수 있다. 이 Q 값의 증대에 의해 각속도 센서로서의 검출감도의 향상, 구동전압의 저감을 도모할 수 있다. 그리고, 디바이스의 소형화를 도모할 수도 있다.

본 출원인은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 다른 구성의 자이로스코프를 이미 출원해 놓았다. 본 발명의 자이로스코프는 이미 출원한 자이로스코프의 개량판으로서, 이미 출원한 자이로스코프에 비하여 다음과 같은 장점을 갖고 있다. 도 13 은 이미 출원한 자이로스코프의 전체구성을 나타낸 분해사시도, 도 14 는 도 13 의 ⅩⅣ-ⅩⅣ 선에 따른 단면도이다. 그리고, 도 13 및 도 14 에 있어서, 도 1 ∼ 도 4 에 나타낸 본 실시예의 자이로스코프와 공통의 구성요소에는 동일한 부호를 붙이며 상세한 설명은 생략한다.

도 13 및 도 14 에 나타낸 자이로스코프 (21) 는, 상기 실시예의 자이로스코프 (1) 와 달리, 상측 유리기판 (7) 의 하면에 1 개의 다리 (9) 에 대하여 2 개씩의 검출용 고정전극 (6) 이 설치되어 있다. 그리고, 도전성 실리콘으로 이루어지는 다리 (9) 그 자체를 전극으로서 기능시키고 있기 때문에, 각 다리 (9) 에는 구동용 전극도 검출용 전극도 설치되어 있지 않다.

본 실시예의 자이로스코프 (1) 의 경우, 1 개의 다리 (9) 에 대하여 6 개의 검출용 가동전극 (5) 및 검출용 고정전극 (6) 이 설치되어 있으며, 검출용 가동전극 (5) 끼리, 검출용 고정전극 (6) 끼리는 서로 병렬접속되어 있다. 이것을 등가회로도로 나타내면 도 9 와 같이 된다. 또한, 대향하는 검출용 가동전극 (5) 과 검출용 고정전극 (6) 의 전극쌍으로 형성되는 용량을 각각 C1, C2, C3, C4, C5, C6 라 한다.

다리 (9) 에 대하여 각속도가 입력되지 않고, 코리올리력이 작용하지 않아 변위가 0 인 때 (초기상태) 의 1 다리당 용량을 Cdt1 이라 하면,

Cdt1 = C1 + C2 + C3 + C4 + C5 + C6 …(2)

로 표시된다.

이어서, 다리 (9) 에 대하여 임의의 각속도가 입력되고, 코리올리력이 작용하여 변위가 발생한 때의 전체 용량을 Cdt2 라 하면,

Cdt2 = (C1 + ΔC1) + (C2 + ΔC2) + …+ (C6 + ΔC6) …(3)

(단, ΔC1, ΔC2, …, ΔC6 는 각 용량에 있어서의 용량변화량)

으로 표시되고, 이것을 변형하면 다음 (4) 식으로 된다.

...(4)

보다 일반적으로 1 개의 다리에 대하여 n 개의 검출용 전극을 설치하면, 다음 (5) 식으로 된다.

...(5)

구체적인 용량치의 일례로서, Cdt1 는 1 pF 정도, ΔC_i는 0.01 ∼ 0.1 pF 정도로 설정된다.

도 13, 도 14 에 나타낸 이미 출원한 자이로스코프 (21) 의 경우, 1 개의 다리 (9) 에 대하여 2 개의 검출용 전극 (6) 이 설치되어 있기 때문에, (5) 식에 있어서의 n 이 2 이며, 예컨대 1 다리당 용량변화량은 0.02 ∼ 0.2 pF 정도로 된다.이에 비하여, 본 실시예의 자이로스코프 (1) 의 경우, (5) 식에 있어서의 n 이 6 이며, 예컨대 1 다리당 용량변화량은 0.06 ∼ 0.6 pF 정도로 된다. 따라서, 다리 (9) 가 동일한 크기의 각속도를 받아 동일한 크기의 변위가 발생하였다 하더라도, 본 실시예의 자이로스코프 (1) 에서는 이미 출원한 자이로스코프 (21) 에 비하여 3 배의 용량변화, 다시 말하면 3 배의 감도를 얻을 수 있다. 따라서, 1 개의 다리 (9) 에 대하여 n 개의 검출용 전극을 설치하면, 이미 출원한 자이로스코프 (21) 에 비하여 (n/2) 배의 감도를 얻을 수 있다. 이와 같이 본 실시예의 자이로스코프 (1) 에 의하면, 검출감도를 보다 향상시킬 수 있다.

또한, 본 실시예의 자이로스코프 (1) 는, 음차 (2) 가 2 장의 유리기판 (7,8) 사이에 끼워지지되어 있기 때문에, 유리기판 (7,8) 에 의해 음차 (2) 부분이 보호되어 다루기 쉬운 것으로 되어 있다. 그리고, 음차 (2) 부분으로 진애(塵埃)가 들어가기 어려운 구조이기 때문에, 외란이 억제되어 센서 정밀도를 향상시킬 수 있다. 또한, 진공 봉지(封止)도 실시할 수 있는 구조이며, 이것에 의하면 Q 값을 향상시킬 수 있다.

[제 2 실시예]

이하, 본 발명의 제 2 실시예를 도 6 을 참조하여 설명한다.

도 6 은 본 실시예의 자이로스코프의 다리 1 개분의 전극구성을 나타낸 확대도이다. 본 실시예의 자이로스코프의 기본구성은 제 1 실시예와 완전히 동일하며, 본 실시예의 자이로스코프가 제 1 실시예와 다른점은 다리 1 개당 전극의 구성뿐이다. 이하에서는, 도 4 와 공통의 구성요소에 동일한 부호를 붙인 도 6 을사용하여 그 다른 부분만을 설명하고, 공통부분의 설명은 생략한다.

제 1 실시예에 있어서는, 다리 (9) 의 상면과 상측 유리기판 (7) 의 하면에만 검출용 가동전극 (5), 검출용 고정전극 (6) 이 각각 설치되어 있었으나, 본 실시예의 자이로스코프 (23) 에서는 하측 유리기판 (8) 의 상면과 다리 (9) 의 하면에도 동일한 전극이 설치되어 있다. 즉, 각 다리 (9) 하면의 선단부 근방의 위치에는, 각 다리 (9) 에 대하여 6 개씩의 검출용 가동전극 (5) 이 다리 (9) 의 길이방향으로 연재하도록 설치되어 있다. 이들 6 개의 검출용 가동전극 (5) 은, 다리 (9) 상면측의 전극과 마찬가지로 막두께 300 ㎚ 정도의 알루미늄막 또는 크롬막 등으로 이루어지고, 실리콘 산화막 등으로 이루어지는 절연막 (12) 을 통해 형성되어 있다. 또한, 이들 6 개의 검출용 가동전극 (5) 은 서로 병렬접속되어 있으며, 그리고 검출신호 인출용 배선 (도시생략) 이 형성되어 있다.

한편, 하측 유리기판 (8) 의 상면에는, 구동용 가동전극 (5) 과 대응하여 각 다리 (9) 에 대하여 6 개씩의 검출용 고정전극 (6) 이 설치되어 있다. 또한, 다리 (9) 상면측의 구동용 전극 (5,6), 하면측의 구동용 전극 (5,6) 모두 구동용 가동전극 (5) 의 단부와 구동용 고정전극 (6) 의 단부를, 다리 (9) 의 변위검출방향의 최대진폭 이상의 거리만큼 비켜서 배치되어 있다.

본 실시예의 자이로스코프 (23) 에 있어서도, 다리 (9) 사이의 검출용 전극을 없앰으로써 Q 값을 증대시킬 수 있으며, 각속도 센서로서의 검출감도의 향상, 구동전압의 저감, 디바이스의 소형화를 도모할 수 있다는 제 1 실시예와 동일한 효과를 얻을 수 있다.

그리고, 검출감도에 대하여 설명하면, 본 실시예의 경우, 다리 (9) 의 상면측에 형성되는 6 개의 용량과 다리 (9) 의 하면측에 형성되는 6 개의 용량을 모두 병렬접속함으로써, 1 개의 다리에 대하여 12 개의 용량이 형성되게 되어, 제 1 실시예의 자이로스코프 (1) 에 비하여 2 배, 도 13, 도 14 에 나타낸 이미 출원한 자이로스코프 (21) 에 비하여 6 배의 감도향상을 도모할 수 있게 된다.

[제 3 실시예]

이하, 본 발명의 제 3 실시예를 도 7 및 도 8 을 참조하여 설명한다.

특허청구의 범위에 있어서,「…, 상기 진동편의 선단부의 변위검출방향과 평행한 면상에 설치되고 …복수의 검출용 가동전극과, …」라고 기재하였으나, 제 1, 제 2 실시예에서는 진동편 (다리) 이 갖는「변위검출방향과 평행한 면」중 다리의 상면 또는 하면에 검출용 가동전극을 형성한 예를 들었다. 이에 비하여 제 3 실시예에서는 다리의 선단면(先端面)에 검출용 가동전극을 형성한 예를 설명한다.

도 7 은 본 실시예의 자이로스코프의 전체구성을 나타낸 분해사시도, 도 8 은 그 평면도이다. 본 실시예에 대해서도, 제 1, 제 2 실시예와 다른 점은 검출용 전극의 구성뿐이다. 따라서, 도 7 및 도 8 에 있어서, 도 1 및 도 2 와 공통의 구성요소에는 동일한 부호를 붙이며, 공통부분의 상세한 설명은 생략한다.

본 실시예의 자이로스코프 (25) 는, 도 7 및 도 8 에 나타낸 바와 같이 각 다리 (9) 가 연재하는 방향의 선단면 (9a) 과 대향하도록 각 다리 (9) 에 대하여 1 개씩의 검출용 전극설치부 (26) 가 각각 하측 유리기판 (8) 상에 고정되어 있다. 다리 (9) 와 검출용 전극설치부 (26) 의 서로 대향하는 면의 면적은 거의 동일하다. 그리고, 음차 (2), 틀부 (11) 와 함께 검출용 전극설치부 (26) 도 원래는 두께 200 ㎛ 정도의 도전성을 갖는 1 장의 실리콘기판으로 형성되어 있다.

각 다리 (9) 의 선단면 (9a) 에는 각 다리 (9) 에 대하여 6 개씩의 검출용 가동전극 (27) 이 다리 (9) 의 변위검출방향과 수직인 방향, 즉 연직방향으로 각각 연재하도록 설치되어 있다. 이들 6 개의 검출용 가동전극 (27) 은 알루미늄막 또는 크롬막 등으로 이루어지고, 실리콘산화막 등으로 이루어지는 절연막 (12) 을 통해 각 다리 (9) 의 선단면 (9a) 상에 형성되어 있다. 또한, 이들 6 개의 검출용 가동전극 (27) 끼리는 서로 병렬접속되어 있다. 한편, 검출용 전극설치부 (26) 의 다리 (9) 의 선단면 (9a) 과의 대향면 (26a) 상에는, 검출용 가동전극 (27) 과 대응하여 각 다리 (9) 에 대하여 6 개씩의 검출용 고정전극 (28) 이 연직방향으로 연재하도록 절연막 (12) 을 통해 설치되어 있다. 각 검출용 고정전극 (28) 은 각 검출용 가동전극 (27) 과 대향배치되고, 6 개의 검출용 고정전극 (28) 끼리는 서로 병렬접속되어 있다. 그리고, 구동용 전극의 구성은 제 1, 제 2 실시예와 동일하다.

본 실시예의 자이로스코프 (25) 의 경우, 각속도 입력시의 코리올리력에 의한 다리 (9) 의 진동방향 (변위검출방향) 이 도 8 에 있어서의 지면 상하방향으로 되기 때문에, 다리 (9) 의 진동에 따라 검출용 가동전극 (27) 과 검출용 고정전극 (28) 의 대향면적이 변화하여 용량변화가 발생한다. 이 용량변화를 검출함으로써 각속도의 크기를 검출할 수 있다.

본 실시예의 자이로스코프 (25) 에 있어서도, 다리 (9) 사이의 검출용 전극을 없앰으로써 Q 값을 증대시킬 수 있으며, 각속도 센서로서의 검출감도의 향상, 구동전압의 저감, 디바이스의 소형화를 도모할 수 있다는 제 1, 제 2 실시예와 동일한 효과를 얻을 수 있다.

[제 4 실시예]

이하, 본 발명의 제 4 실시예를 도 10 내지 도 12 를 참조하여 설명한다.

본 실시예는 제 1 ∼ 제 3 실시예의 자이로스코프를 사용한 입력장치의 예로서, 구체적으로는 퍼스널컴퓨터의 좌표입력장치인 펜형 마우스에 적용한 예이다.

본 실시예의 펜형 마우스 (30) 는, 도 10 에 나타낸 바와 같이 펜형의 케이스 (31) 내부에 제 1 ∼ 제 3 실시예의 형태로 나타낸 자이로스코프 (32a,32b) 가 2 개 수용되어 있다. 2 개의 자이로스코프 (32a,32b) 는, 도 11 에 나타낸 바와 같이 펜형 마우스 (30) 를 위에서 보았을 때 (도 10 의 화살표 A 방향에서 보았을 때) 에 각 자이로스코프 (32a,32b) 의 음차의 다리의 연재방향이 직교하도록 배치되어 있다. 또한, 각 자이로스코프 (32a,32b) 를 구동하고, 회전각을 검출하기 위한 구동검출회로 (33) 가 설치되어 있다. 그 외에 케이스 (31) 내에 전지 (34) 가 수용됨과 동시에 일반적인 마우스의 스위치에 상당하는 2 개의 스위치 (35a,35b), 마우스 본체의 스위치 (36) 등이 구비되어 있다.

사용자는 이 펜형 마우스 (30) 를 갖고, 원하는 방향으로 펜끝을 이동시킴으로써, 퍼스널컴퓨터 화면상의 커서 등을 펜끝의 이동방향에 따라 움직일 수 있다. 즉, 펜끝을 도 10 중의 지면 (37) 의 X 축방향을 따라 이동시키면, 자이로스코프 (32b) 가 회전각 (θ1) 을 검출하고, 지면 (37) 의 Y 축방향을 따라 이동시키면,자이로스코프 (32a) 가 회전각 (θ2) 을 검출한다. 그 이외의 방향으로 이동시킨 경우에는 회전각 (θ1) 과 회전각 (θ2) 의 조합으로 된다. 따라서, 퍼스널컴퓨터측에서는 회전각 (θ1) 및 회전각 (θ2) 에 대응한 신호를 펜형 마우스 (30) 로부터 받아들여, 도 12 에 나타낸 바와 같이 화면 (38) 상의 커서 (39) 등의 이동전의 점에서 화면 (38) 상에서의 X' 축, Y' 축에 대응시켜 회전각 (θ1, θ2) 의 크기에 대응하는 거리만큼 커서 (39) 를 이동시킨다. 이와 같이 하여 이 펜형 마우스 (30) 는 광학식 인코더 등을 사용한 일반적인 마우스와 동일한 동작을 실현할 수 있다.

여기서 사용한 본 발명의 자이로스코프 (32a, 32b) 는 소형, 저 구동전압, 고감도라는 특징을 갖고 있기 때문에, 본 실시예의 펜형 마우스 (30) 와 같은 소형 좌표입력기기에 적합하게 사용할 수 있다. 또한, 네비게이션이나 헤드 마운트 디스플레이 등, 각속도를 검지하는 일반적인 입력장치에 응용이 가능하다.

그리고, 본 발명의 기술범위는 상기 실시예로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 취지를 일탈하지 않는 범위에서 각종 변경을 가할 수 있다. 예컨대, 상기 실시예의 자이로스코프에서는, 구동용 전극을 상측 유리기판측에 설치한 예를 나타냈으나, 하측 유리기판측에 설치하여도 된다. 또한, 한쪽 유리기판에 설치할 뿐만 아니라 쌍방의 유리기판 모두에 설치하는 구성으로 하여도 된다. 한편, 검출용 전극에 관해서는 각 다리당 설치하는 검출용 전극의 수는 임의로 설정하여도 된다. 그러나, 감도향상의 면에서는 가공이 가능한 한 많게 하는 것이 바람직하다. 또한, 검출용 전극의 형성위치는 3 개의 다리에서 예컨대 상면측, 하면측, 상면측과 같이 다른 면측에 설치하여도 된다. 또한, 상기 실시예에서는 3 다리형 음차를 사용한 예를 나타냈으나, 다리의 수도 변경할 수 있고 1 개이어도 된다.

또한, 실리콘으로 이루어지는 음차를 2 장의 유리기판으로 끼워 지지하는 것이 아니라, 상측 유리기판이 없는 구성으로 하여도 된다. 이 경우, 보다 간단한 구조의 자이로스코프로 된다. 또한, 양극접합법에 의한 맞붙임을 고려하면, 실리콘과 유리가 잘 어울리지만, 유리기판에 관해서는 임의의 기재의 표면에 유리를 형성한 것으로도 대용할 수도 있다. 또한, 음차의 재료로서 실리콘 대신에 카본을 사용할 수도 있다. 그 외에 각종 구성부재의 재료, 치수 등의 구체적인 기재는 상기 실시예로 한정되는 것이 아니라 적절히 변경할 수 있다.

[제 5 실시예]

이하, 본 발명의 제 5 실시예를 도 15 내지 도 19a ∼ 도 19e 를 참조하여 설명한다.

도 15 는 본 실시예의 자이로스코프의 전체구성을 나타낸 분해사시도, 도 16 은 그 평면도 (단, 전극구성은 상측 유리기판의 하면을 나타냄), 도 17 은 도 16 의 ⅩⅦ-ⅩⅦ 선에 따른 단면도, 도 18 은 도 16 의 ⅩⅧ-ⅩⅧ 선에 따른 단면도 (다리 1 개분을 나타낸 확대도), 도 19a ∼ 도 19e 는 자이로스코프의 제조방법을 나타낸 공정단면도이다. 도면중 부호 52 는 음차, 53 은 구동용 가동전극, 54 는 구동용 고정전극, 55 는 검출용 가동전극, 56 은 검출용 고정전극, 57 은 상측 유리기판 (기재), 58 은 하측 유리기판이다.

본 실시예의 자이로스코프 (51) 는, 도 15 및 도 16 에 나타낸 바와 같이 3개의 다리 (59) (진동편) 와 이들의 기단측을 연결하는 지지부 (60) 를 갖는 3 다리형 음차 (52) 가 사용되고 있다. 또한, 음차 (52) 의 주위에는 틀부 (61) 가 설치되어 있으며, 이들 음차 (52) 와 틀부 (61) 는 원래는 두께 200 ㎛ 정도의 도전성을 갖는 1 장의 실리콘기판으로 형성되어 있다. 도 17 에 나타낸 바와 같이, 틀부 (61) 는 상측 유리기판 (57) 과 하측 유리기판 (58) 사이에 끼워지지되어 고정됨과 동시에, 2 장의 유리기판 (57,58) 의 내면중 음차 (52) 의 상측 및 하측에 위치하는 영역은 10 ㎛ 정도 깊이의 오목부 (57a,58a) 로 되어 있으며, 각 유리기판 (57,58) 과 음차 (52) 사이에 10 ㎛ 정도의 간극이 형성됨으로써 음차 (52) 의 각 다리 (59) 가 공중에 뜬 상태로 되어 진동가능하게 되어 있다.

도 15 및 도 16 에 나타낸 바와 같이, 각 다리 (59) 상면의 기단측 위치에는, 각 다리 (59) 에 1 개씩의 구동용 가동전극 (53) 이 다리 (59) 의 길이방향으로 연재하도록 설치되어 있다. 도 15 에서는 도면을 보기 쉽게 하기 위하여, 도시를 생략하였으나, 구동용 가동전극 (53) 은 도 17 에 나타낸 바와 같이, 실리콘 기판상에 형성된 막두께 500 ㎚ 정도의 실리콘산화막 등으로 이루어지는 절연막 (62) 을 통해 형성되어 있다.

한편, 상측 유리기판 (57) 하면의 상기 구동용 가동전극 (53) 과 대향하는 위치에는, 각 다리 (59) 에 1 개씩의 구동용 고정전극 (54) 이 다리 (59) 의 길이방향으로 연재하도록 설치되어 있다. 이들 구동용 가동전극 (53), 구동용 고정전극 (54) 은 막두께 300 ㎚ 정도의 알루미늄막 또는 크롬막, 혹은 백금/티탄막 등으로 형성되어 있으며, 이들 전극 (53,54) 으로 구동신호를 공급하기 위한 배선(63,64) 이 이들 전극 (53,54) 과 동일한 층의 알루미늄막 또는 크롬막, 혹은 백금/티탄막 등에 의해 일체적으로 형성되어 있다.

또한, 각 다리 (59) 상면의 구동용 가동전극 (53) 의 형성위치보다 다리 (59) 의 선단부 근방 위치에는, 각 다리 (59) 에 대하여 3 개씩의 검출용 가동전극 (55) 이 다리 (59) 의 길이방향으로 연재하도록 설치되어 있다. 이들 3 개의 검출용 가동전극 (55) 은, 구동용 가동전극 (53) 과 마찬가지로 막두께 300 ㎚ 정도의 알루미늄막 또는 크롬막 등으로 이루어지고, 실리콘기판상의 실리콘산화막 등으로 이루어지는 절연막 (62) 을 통해 형성되어 있다. 또한, 이들 3 개의 검출용 가동전극 (55) 은 서로 병렬접속되어 있으며, 그리고 검출신호 인출용 배선 (65) 이 형성되어 있다.

한편, 상측 유리기판 (57) 하면의 구동용 고정전극 (54) 의 형성위치보다 다리 (59) 의 선단부 근방 위치에는, 각 검출용 가동전극 (55) 과 대향하도록 각 검출용 가동전극 (55) 에 대하여 2 개씩 (1 쌍), 각 다리 (59) 에 대하여 6 개씩 (3 쌍) 의 검출용 고정전극 (56) 이 설치되어 있다. 이들 1 다리당 6 개의 검출용 고정전극 (56) 은 1 개 걸러 각각 병렬접속되어 있고, 병렬접속된 2 계통에서 검출신호 인출용 배선 (66a,66b) 이 각각 연장되어 있다. 즉, 본 실시예에서는 검출용 고정전극 (56) 측이 2 개의 전극군으로 구성되어 있으며, 검출용 고정전극 (56) 의 각 전극군의 전극수 (3 개) 가 검출용 가동전극 (55) 의 전극수 (3 개) 와 동일하여 검출용 고정전극 (56) 의 각 전극군내의 전극이 서로 병렬접속된 구성이다.

도 18 에 나타낸 바와 같이, 각 다리 (59) 상의 검출용 가동전극 (55) 과 상측 유리기판 (57) 상의 1 쌍의 검출용 고정전극 (56) 은 대향배치되어 있으나, 다리 (59) 의 변위검출방향에 있어서의 검출용 가동전극 (55) 의 양외단 (도 18 에 있어서의 좌단과 우단) 과 1 쌍의 검출용 고정전극 (56) 각각의 외단이 가지런해지도록 완전히 대향배치되어 있는 것은 아니며, 1 쌍의 검출용 고정전극 (56) 을 이루는 각 전극의 외단이 각 검출용 가동전극 (55) 의 양외단보다 다리 (59) 의 최대진폭 이상 외측으로 돌출되어 있다. 또한, 각 검출용 가동전극 (55) 의 폭 (W1) 및 각 검출용 고정전극 (56) 의 폭 (W2) 은 다리 (59) 의 최대진폭 이상의 치수로 설정되어 있다.

여기서, 각부의 치수의 일례를 나타내면, 1 개의 다리 (57) 의 폭 (W) 이 200 ㎛, 각 검출용 가동전극 (55) 의 폭 (W1) 이 35 ㎛, 검출용 가동전극 (55) 사이의 간격 (G1) 이 15 ㎛, 각 검출용 고정전극 (56) 의 폭 (W2) 이 20 ㎛, 검출용 고정전극 (56) 사이의 간격 (G2) 이 모두 5 ㎛, 1 쌍의 검출용 고정전극 (56) 각각의 외단의 검출용 가동전극 (55) 외단으로부터의 돌출량 (Z) 이 5 ㎛ 이다. 그리고, 이 다리 (59) 의 변위검출방향의 최대진폭은 1 ㎛ 로 설정되어 있다. 본 예에서는, 1 쌍의 검출용 고정전극 (56) 중 일측 검출용 고정전극 (56) 외단의 검출용 가동전극 (55) 외단으로부터의 돌출량과, 타측 검출용 고정전극 (56) 의 외단의 검출용 가동전극 (55) 외단으로부터의 돌출량을 동일하게 하였으나, 이들 돌출량은 모두 다리 (59) 의 최대진폭 이상의 치수로 하면 되며, 반드시 동일하지 않아도 된다.

그리고, 자이로스코프 (51) 의 기능상은 특별히 필요하지 않고, 후술하는 제조상의 사정에 따라 필요한 것이기 때문에, 여기에서는 도시를 생략하였으나, 실제로는 구동용 고정전극 (54) 및 검출용 고정전극 (56) 이 설치된 영역 이외의 상측 유리기판 (57) 의 내면측 및 하측 유리기판 (58) 의 내면측에는, 구동용 고정전극 (54) 및 검출용 고정전극 (56) 과 동일한 알루미늄막 또는 크롬막 등으로 이루어지는 동전위패턴이 설치되어 있다.

이어서, 상기 구성의 자이로스코프 (51) 를 제조하는 방법의 일례를 설명한다.

도 19a 에 나타낸 바와 같이, 실리콘기판 (67) 을 준비하고, 열산화법, TEOS-CVD 법 등의 기법을 사용하여 실리콘기판 (67) 의 상면에 실리콘산화막 (68) 을 형성하고, 이것을 주지의 포토리소그래피기술에 의해 패터닝하여 상측 유리기판 (57) 과 접속되는 틀부 (61) 로 이루어지는 부분 이외의 영역에 실리콘산화막 (68) 을 남긴다. 이 실리콘산화막 (68) 이 도전성 실리콘과 그 위에 형성하는 각 전극을 전기적으로 절연하는 절연막 (62) 으로서 기능한다.

이어서, 도 19b 에 나타낸 바와 같이, 실리콘산화막 (68) 상을 포함하는 실리콘기판 (67) 의 상면 전역에 막두께 300 ㎚ 정도의 알루미늄막 또는 크롬막, 혹은 백금/티탄막 등을 스퍼터링 하고, 그 후 주지의 포토리소그래피기술에 의해 이것을 패터닝하여 실리콘기판 (67) 상면의 소정 위치에 구동용 가동전극 (53) 및 검출용 가동전극 (55) 을 형성한다.

도시를 생략하였으나, 별도로 2 장의 유리기판을 준비하고, 표면에 크롬막을스퍼터링 한 후, 레지스트 패턴을 형성하고, 이 레지스트 패턴을 마스크로 하여 크롬막을 에칭한다. 이어서, 이 레지스트 패턴 및 크롬막을 마스크로 하여 유리기판 표면의 불소에칭을 실시하고, 유리기판상의 음차의 위치에 대응하는 영역에 깊이 10 ㎛ 정도의 오목부를 형성한다. 그 후, 레지스트 패턴 및 크롬 패턴을 제거한다. 이어서, 1 장의 유리기판에 대해서는 막두께 300 ㎚ 정도의 알루미늄막 또는 크롬막, 혹은 백금/티탄막 등을 전면에 스퍼터링 한 후, 주지의 포토리소그래피기술을 사용해서 이것을 패터닝하여 구동용 고정전극 (54), 검출용 고정전극 (56) 및 동전위패턴을 형성하고, 이 기판을 상측 유리기판 (57) 으로 한다. 마찬가지로, 다른 1 장의 유리기판에 대해서도 알루미늄막 또는 크롬막, 혹은 백금/티탄막 등을 전면에 스퍼터링 한 후, 이것을 패터닝하여 동전위패턴을 형성하고, 하측 유리기판 (58) 으로 한다.

이어서, 도 19c 에 나타낸 바와 같이, 실리콘기판 (67) 의 하면과 하측 유리기판 (58) 을 양극접합법을 사용하여 접합한다. 이 때, 실리콘기판 (67) 중 나중에 틀부 (61) 로 되는 부분이 접합되게 된다. 양극접합법에서는 실리콘기판에 정(+), 유리기판에 부(-)의 전위를 인가하여 실리콘과 유리를 접합할 수 있으나, 실리콘기판 (67) 이 나중에 음차 (52) 로 되는 부분에서는 하측 유리기판 (58) 표면과의 간격이 10 ㎛ 정도밖에 없기 때문에, 양극접합시의 정전인력에 의해 실리콘기판 (67) 이 휘어서 하측 유리기판 (58) 과 접촉하면, 이 부분도 접합되어 진동가능한 음차 (52) 를 형성할 수 없게 된다. 따라서, 하측 유리기판 (58) 에 접합해서는 안되는 부분이 접합되는 것을 방지하는 목적으로 하측 유리기판 (58) 표면을 실리콘기판 (67) 과 동전위로 하기 위하여, 하측 유리기판 (58) 표면의 동전위 패턴을 사용하는 것이다. 상측 유리기판 (57) 에 대해서도 마찬가지이다.

이어서, 도 19d 에 나타낸 바와 같이, 실리콘기판 (67) 표면에 레지스트패턴 (69) 을 형성한다. 이 때, 레지스트패턴 (69) 의 평면형상은 도 16 에 나타낸 음차 (52), 틀부 (61) 등, 실리콘을 잔류시킨 부분의 형상으로 된다. 이 레지스트 패턴 (69) 을 마스크로 하여 반응성 이온에칭 등의 이방성 에칭을 사용하여 실리콘기판 (67) 을 관통하는 에칭을 실시한다. 그럼으로써, 음차 (52), 틀부 (61) 가 각각 형성되고, 음차 (52) 부분은 하측 유리기판 (58) 의 상측에서 공중에 뜬 상태로 된다. 그 후, 레지스트패턴 (69) 을 제거하면, 도 19e 에 나타낸 형상으로 된다.

이어서, 하측 유리기판 (58) 에 접합된 실리콘기판 (67) 의 상면과 상측 유리기판 (57) 을 양극접합법을 사용하여 접합한다. 이 때, 도 17 에 나타낸 바와 같이, 실리콘기판 (67) 의 틀부 (61) 가 상측 유리기판 (57) 에 접합되게 된다. 이상의 공정에 의해 본 실시예의 자이로스코프 (51) 가 완성된다.

본 실시예의 자이로스코프 (51) 를 사용할 때에는, 구동용 가동전극 (53) 의 배선 (63) 과 구동용 고정전극 (54) 의 배선 (64) 사이에 구동원으로서의 발진기를 접속하고, 검출용 가동전극 (55) 의 배선 (65) 과 일측 검출용 고정전극 (56) 의 배선 (66a) 사이에 제 1 용량검출기를 접속함과 동시에, 검출용 가동전극 (55) 의 배선 (65) 과 타측 검출용 고정전극 (56) 의 배선 (66) 사이에 제 2 용량검출기를 접속하고, 음차 (52) 는 접지해 둔다. 발진기를 구동하여 구동용 가동전극(53) - 구동용 고정전극 (54) 사이에 수 ㎑ 정도의 주파수의 전압을 인가하면, 음차 (52) 의 각 다리 (59) 가 연직방향으로 진동한다. 이 상태에서 다리 (59) 의 길이방향을 회전축으로 하는 각속도가 입력되면, 입력된 각속도의 크기에 따른 수평방향의 진동이 발생한다. 이 때, 음차 (52) 의 각 다리 (59) 의 각 검출용 가동전극 (55) 과 상측 유리기판 (57) 의 1 쌍의 검출용 고정전극 (56) 이 대향한 상태에 있으며, 다리 (59) 의 수평진동에 따라 각 검출용 가동전극 (55) 과 각 검출용 고정전극 (56) 의 대향면적이 변화하기 때문에 용량변화가 발생한다. 이 때의 용량변화량을 제 1 용량검출기 및 제 2 용량검출기로 차동검출함으로써 각속도의 크기를 검출할 수 있다.

따라서, 본 실시예의 자이로스코프 (51) 에서는, 종래의 자이로스코프와 같이 다리와 다리 사이에 검출용 전극을 설치할 필요가 없어진다. 그 결과, 다리간 갭을 실리콘기판의 가공한계 가까이, 예컨대 수십 ㎛ 정도로까지 작게 할 수 있으며, Q 값을 크게 할 수 있다. 예컨대, 다리 폭이 200 ㎛ 인 자이로스코프에 있어서, 다리간 갭이 300 ㎛ ∼ 400 ㎛ 정도이면 Q 값은 1000 전후로 되나, 다리간 갭을 수십 ㎛ 정도로까지 좁히면 Q 값은 2000 전후로 약 2 배로 증대할 수 있다. 이 Q 값의 증대에 의해 각속도 센서로서의 검출감도의 향상, 구동전압의 저감을 도모할 수 있다. 그리고, 디바이스의 소형화를 도모할 수도 있다.

본 출원인은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 다른 구성의 자이로스코프를 이미 출원하였다. 본 발명의 자이로스코프는 이미 출원한 자이로스코프의 개량판으로서, 이미 출원한 자이로스코프에 비하여 다음과 같은 장점을 갖고 있다.

도 13 및 도 14 에 나타낸 자이로스코프 (21) 는, 상기 실시예의 자이로스코프 (51) 와 달리 상측 유리기판 (7) 의 하면에 1 개의 다리 (9) 에 대하여 2 개씩의 검출용 고정전극 (6) 이 설치되어 있다. 그리고, 도전성 실리콘으로 이루어지는 다리 (9) 그 자체를 전극으로서 기능시키고 있기 때문에, 각 다리 (9) 에는 구동용 전극도 검출용 전극도 설치되어 있지 않다.

이에 비하여, 본 실시예의 자이로스코프 (51) 의 경우, 1 개의 다리 (59) 에 대하여 3 개의 검출용 가동전극 (55) 및 6 개의 검출용 고정전극 (56) 이 설치되어 있으며, 1 개의 검출용 가동전극 (55) 에 대하여 2 개 1 쌍의 검출용 고정전극 (56) 이 대향배치되어 있다. 그리고, 3 개의 검출용 가동전극 (55) 끼리는 서로 병렬접속되고, 6 개의 검출용 고정전극 (56) 은 1 개 걸러 각각 병렬접속되어 있다. 이것을 등가회로도로 나타내면 도 29 와 같이 된다. 또한, 대향하는 검출용 가동전극 (55) 과 검출용 고정전극 (56) 으로 형성되는 용량을 각각 C1, C2, C3, C4, C5, C6 라 한다.

다리 (59) 에 대하여 각속도가 입력되지 않고, 코리올리력이 작용하지 않아 변위가 0 인 때 (초기상태) 의 1 다리당 용량을 Cdt1 이라 하면,

Cdt1 = C1 + C2 + C3 + C4 + C5 + C6 …(6)

으로 표시된다.

이어서, 다리 (59) 에 대하여 임의의 각속도가 입력되고, 코리올리력이 작용하여 변위가 발생한 때의 전체 용량을 Cdt2 라 하면, 본 실시예의 자이로스코프 (51) 에서는 차동검출을 실시하고 있기 때문에,

Cdt2 = {(C1 + ΔC1) + (C3 + ΔC3) + (C5 + ΔC5)} -

{(C2 + ΔC2) + (C4 + ΔC4) + (C6 + ΔC6)} …(7)

(단, ΔC1, ΔC2, …ΔC6 은 각 용량에 있어서의 용량변화량)

로 표시된다.

도 29 에 있어서, (7) 식의 1 항목 {(C1 + ΔC1) + (C3 + ΔC3) + (C5 + ΔC5)} 는 용량검출기 (C_A) 로, 2 항목 {(C2 + ΔC2) + (C4 + ΔC4) + (C6 + ΔC6)} 는 용량검출기 (C_B) 로 측정된다.

(7) 식을 다시 쓰면, 다음 (8) 식으로 된다.

... (8)

구체적인 용량치의 일례로서, Cdt1 는 1 pF 정도, ΔC_i는 0.01 ∼ 0.1 pF 정도로 설정된다.

도 13, 도 14 에 나타낸 이미 출원한 자이로스코프 (21) 의 경우, 1 개의 다리 (9) 에 대하여 2 개의 검출용 전극 (6) 이 설치되어 있기 때문에, (8) 식에 있어서의 n 이 2 이며, 예컨대 1 다리당 용량변화량은 0.02 ∼ 0.2 pF 정도로 된다. 이에 비하여, 본 실시예의 자이로스코프 (51) 의 경우, (8) 식에 있어서의 n 이 6 이며, 예컨대 1 다리당 용량변화량은 0.06 ∼ 0.6 pF 정도로 된다. 따라서,다리 (59) 가 동일한 크기의 각속도를 받아 동일한 크기의 변위가 발생하였다 하더라도, 본 실시예의 자이로스코프 (51) 에서는 이미 출원한 자이로스코프 (21) 에 비하여 3 배의 용량변화, 다시 말하면 3 배의 감도를 얻을 수 있다. 따라서, 1 개의 다리 (9) 에 대하여 n 개의 검출용 전극을 설치하면, 이미 출원된 자이로스코프 (21) 에 비하여 (n/2) 배의 감도를 얻을 수 있다. 이와 같이 본 실시예의 자이로스코프 (51) 에 의하면, 검출감도를 보다 향상시킬 수 있다.

그리고, 본 실시예에서는 차동검출을 실시하고 있으나, (8) 식에 나타낸 바와 같이 1 개 거른 초기용량치의 합이 서로 동등하기 (C1 + C3 + C5 = C2 + C4 + C6) 때문에, 초기용량치분이 소거되어 용량변화량만이 남는다. 따라서, 초기용량치안에 포함되는 노이즈성분을 상쇄 할 수 있기 때문에, 검출정밀도를 향상시킬 수 있다.

또한, 본 실시예의 자이로스코프 (51) 는, 음차 (52) 가 2 장의 유리기판 (57,58) 사이에 끼워지지되어 있기 때문에, 유리기판 (57,58) 에 의해 음차 (52) 부분이 보호되어 다루기 쉬운 것으로 되어 있다. 그리고, 음차 (52) 부분으로 진애(塵埃)가 들어가기 어려운 구조이기 때문에, 외란이 억제되어 센서 정밀도를 향상시킬 수 있다. 또한, 진공 봉지(封止)도 실시할 수 있는 구조이며, 이것에 의하면 Q 값을 더욱 향상시킬 수 있다. 또한, 본 실시예의 경우, 검출용 고정전극 (56) 측이 2 개의 전극군으로 구성되어 있으며, 검출용 고정전극 (56) 의 각 전극군의 전극수 (3 개) 가 검출용 고정전극 (55) 의 각 전극수 (3 개) 와 동일하며, 2 개의 전극군을 구성하는 각 검출용 고정전극 (56) 을 이와 대향하는 1 개의검출용 가동전극 (55) 에 대하여 서로 쌍을 이루는 구성으로 하고 있기 때문에, 진동편의 폭방향을 가장 유효하게 이용할 수 있다.

[제 6 실시예]

이하, 본 발명의 제 6 실시예를 도 20 을 참조하여 설명한다.

도 20 은 본 실시예의 자이로스코프의 다리 1 개분의 전극구성을 나타낸 확대도이다. 본 실시예의 자이로스코프의 기본구성은 제 5 실시예와 완전히 동일하며, 본 실시예의 자이로스코프의 제 5 실시예와 다른 점은 다리 1 개당 전극의 구성뿐이다. 이하에서는, 도 18 과 공통의 구성요소와 동일한 부호를 붙인 도 20 을 사용하여 다른 부분만을 설명하고, 공통부분의 설명은 생략한다.

제 5 실시예에 있어서는, 상측 유리기판 (57) 의 하면과 다리 (59) 의 상면에만 검출용 가동전극 (55), 검출용 고정전극 (56) 이 각각 설치되어 있으나, 본 실시예의 자이로스코프 (73) 에서는 하측 유리기판 (58) 의 상면과 다리 (59) 의 하면에도 동일한 전극이 설치되어 있다. 즉, 도 20 에 나타낸 바와 같이, 각 다리 (59) 하면의 선단부 근방 위치에는, 각 다리 (59) 에 대하여 3 개씩의 검출용 가동전극 (55) 이 다리 (59) 의 길이방향으로 연재하도록 설치되어 있다. 이들 3 개의 검출용 가동전극 (55) 은, 다리 (59) 상면측 전극과 마찬가지로 막두께 300 ㎚ 정도의 알루미늄막 또는 크롬막, 혹은 백금/티탄막 등으로 이루어지고, 실리콘산화막 등으로 이루어지는 절연막 (62) 을 통해 형성되어 있다. 또한, 이들 3 개의 검출용 가동전극 (55) 은 서로 병렬접속되어 있으며, 그리고 검출신호 인출용 배선이 형성되어 있다.

한편, 하측 유리기판 (58) 의 상면에는, 각 검출용 가동전극 (55) 과 대향하도록 각 검출용 가동전극 (55) 에 대하여 2 개씩 (1 쌍), 각 다리 (59) 에 대하여 6 개씩 (3 쌍) 의 검출용 고정전극 (56) 이 설치되어 있다. 이들 1 다리당 6 개의 검출용 고정전극 (56) 은 1 개 걸러 각각 병렬접속되어 있고, 병렬접속된 2 계통에서 검출신호 인출용 배선이 각각 연장되어 있다. 또한, 각 검출용 전극은 1 쌍의 검출용 고정전극 (56) 을 이루는 각 전극의 외단이 각 검출용 가동전극 (55) 의 양외단보다 다리 (59) 의 최대진폭 이상 외측으로 돌출하도록 배치되어 있다. 또한, 각 검출용 가동전극 (55) 의 폭 및 각 검출용 고정전극 (56) 의 폭은 다리의 최대진폭 이상의 치수로 설정되어 있다.

본 실시예의 자이로스코프 (73) 에 있어서도, 다리 사이의 검출용 전극을 없앰으로써 Q 값을 증대시킬 수 있으며, 각속도 센서로서의 검출감도의 향상, 구동전압의 저감, 디바이스의 소형화를 도모할 수 있다는 제 1 실시예와 동일한 효과를 얻을 수 있다.

그리고, 검출감도에 대하여 설명하면, 본 실시예의 경우, 다리 (59) 의 상면측에 형성되는 용량과 다리 (59) 의 하면측에 형성되는 용량을 모두 병렬접속함으로써, 1 개의 다리 (59) 에 대하여 12 개의 용량이 형성되게 되며, 제 5 실시예의 자이로스코프 (51) 에 비하여 2 배, 도 13, 도 14 에 나타낸 이미 출원한 자이로스코프 (21) 에 비하여 6 배의 감도향상을 도모할 수 있게 된다.

[제 7 실시예]

이하, 본 발명의 제 7 실시예의 도 21 을 참조하여 설명한다.

도 21 은 본 실시예의 자이로스코프의 다리 1 개분의 전극구성을 나타낸 확대도이다. 본 실시예의 자이로스코프의 기본구성은 제 5, 제 6 실시예와 완전히 동일하며, 다른 점은 상기 제 5, 제 6 실시예에서는 다리측의 1 개의 검출용 전극에 대하여 유리기판측에 2 개 1 쌍의 검출용 전극을 설치한 것임에 비하여, 본 실시예에서는 이와는 반대로 유리기판측의 1 개의 검출용 전극에 대하여 다리측에 2 개 1 쌍의 검출용 전극을 설치한 점이다. 이하에서는, 도 18 과 공통의 구성요소에 동일한 부호를 붙인 도 21 을 사용하여 다른 부분만을 설명하고, 공통부분의 설명은 생략한다.

본 실시예의 자이로스코프 (74) 는, 도 21 에 나타낸 바와 같이 상측 유리기판 (57) 하면의 다리 (59) 의 선단부 근방에 해당하는 위치에, 각 다리 (59) 에 대하여 3 개씩의 검출용 고정전극 (70) 이, 다리 (59) 의 길이방향으로 연장하도록 설치되어 있다. 이들 3 개의 검출용 고정전극 (70) 은 막두께 300 ㎚ 정도의 알루미늄막 또는 크롬막, 혹은 백금/티탄막 등으로 형성되어 있다. 또한, 이들 3 개의 검출용 고정전극 (70) 은 서로 병렬접속되어 있으며, 그리고 검출신호 인출용 배선이 형성되어 있다.

한편, 다리 (59) 의 상면에는, 각 검출용 고정전극 (70) 과 대향하도록 각 검출용 고정전극 (70) 에 대하여 2 개씩 (1 쌍), 각 다리 (59) 에 대하여 6 개씩 (3 쌍) 의 검출용 가동전극 (72) 이 설치되어 있다. 이들 1 다리당 6 개의 검출용 가동전극 (72) 은 실리콘산화막 등으로 이루어지는 절연막 (62) 을 통해 형성되고, 1 개 걸러 3 개의 검출용 가동전극 (72) 이 1 개의 전극군을 이루고, 이들동일한 전극군내의 전극이 각각 병렬접속되어 있고, 병렬접속된 2 계통에서 검출신호 인출용 배선이 각각 연장되어 있다. 또한, 각 검출용 전극은, 1 쌍의 검출용 가동전극 (72) 을 이루는 각 전극의 외단이 각 검출용 고정전극 (70) 의 양외단보다 다리 (59) 의 최대진폭 이상 외측으로 돌출하도록 배치되어 있다. 또한, 각 검출용 가동전극 (72) 의 폭 및 각 검출용 고정전극 (70) 의 폭은 다리 (59) 의 최대진폭 이상의 치수로 설정되어 있다.

본 실시예의 자이로스코프 (74) 에 있어서도, 다리 사이의 검출용 전극을 없앰으로써 Q 값을 증대시킬 수 있으며, 각속도 센서로서의 검출감도의 향상, 구동전압의 저감, 디바이스의 소형화를 도모할 수 있다는 제 5, 제 6 실시예와 동일한 효과를 얻을 수 있다.

[제 8 실시예]

이하, 본 발명의 제 8 실시예를 도 22 를 참조하여 설명한다.

도 22 는 본 실시예의 자이로스코프의 다리 1 개분의 전극구성을 나타낸 확대도이다. 본 실시예의 자이로스코프의 기본구성은 제 5 ∼ 제 7 실시예와 완전히 동일하며, 다른 점은 상기 제 5 ∼ 제 7 실시예에서는 다리측 또는 유리기판측의 1 개의 검출용 전극에 대하여 타측 유리기판측 또는 다리측에 2 개 1 쌍의 검출용 전극을 설치한 것임에 비하여, 이하에 설명하는 제 8, 제 9 실시예에서는 유리기판측의 검출용 고정전극의 총수와 다리측의 검출용 가동전극의 총수가 동일하며, 검출용 고정전극과 검출용 가동전극이 1 대 1 로 대응하고 있는 점이 다르다. 이하에서는, 제 7 실시예의 도 21 과 공통의 구성요소에 동일한 부호를 붙인 도 22을 사용하여 다른 부분만을 설명하고, 공통부분의 설명은 생략한다.

본 실시예의 자이로스코프 (94) 는, 도 22 에 나타낸 바와 같이 상측 유리기판 (57) 하면의 다리 (59) 의 선단부 근방에 해당하는 위치에, 각 다리 (59) 에 대하여 6 개씩의 검출용 고정전극 (95a,95b) 이 다리 (59) 의 길이방향으로 연재하도록 설치되어 있다. 이들 6 개의 검출용 고정전극 (95a,95b) 은 막두께 300 ㎚ 정도의 알루미늄막 또는 크롬막, 혹은 백금/티탄막 등으로 형성되어 있다. 또한, 이들 6 개의 검출용 고정전극 (95a,95b) 중 좌측 3 개의 검출용 고정전극 (95a) 사이 (동일한 전극군 내) 및 우측 3 개의 검출용 고정전극 (95b) 사이 (동일한 전극군 내) 가 서로 병렬접속되어 있으며, 그리고 검출신호 인출용 배선 (도시생략) 이 형성되어 있다.

한편, 다리 (59) 의 상면에는, 각 검출용 고정전극 (95a,95b) 과 대향하도록 각 검출용 고정전극 (95a,95b) 에 대하여 1 개씩, 각 다리 (59) 에 대하여 6 개씩의 검출용 가동전극 (96a,96b) 이 설치되어 있다. 이들 1 다리당 6 개의 검출용 가동전극 (96a,96b) 은 실리콘 산화막 등으로 이루어지는 절연막 (62) 을 통해 형성되어 있다. 이들 6 개의 검출용 가동전극 (96a,96b) 중 좌측 3 개의 검출용 가동전극 (96a) 사이 (동일한 전극군 내) 및 우측 3 개의 검출용 가동전극 (95b) 사이 (동일한 전극군 내) 가 서로 병렬접속되어 있고, 병렬접속된 2 계통에서 검출신호 인출용 배선이 각각 연장되어 있다. 또한, 각 검출용 전극은 좌측 3 개의 검출용 가동전극 (96a) 을 이루는 각 전극의 외단이 좌측 3 개의 검출용 고정전극 (95a) 을 이루는 각 전극의 외단보다 다리 (59) 의 최대진폭 이상 좌측 (외측) 으로 돌출하도록 배치되는 한편, 우측 3 개의 검출용 가동전극 (96b) 을 이루는 각 전극의 외단이 우측 3 개의 검출용 고정전극 (95b) 을 이루는 각 전극의 외단보다 다리 (59) 의 최대진폭 이상 우측 (외측) 으로 돌출하도록 배치되어 있다. 또한, 각 검출용 가동전극 (96a,96b) 의 폭 및 각 검출용 고정전극 (95a,95b) 의 폭은 다리 (59) 의 최대진폭 이상의 치수로 설정되어 있다.

본 실시예의 자이로스코프 (94) 를 사용할 때에는, 좌측 검출용 가동전극 (96a) 의 배선과 좌측 검출용 고정전극 (95a) 의 배선 사이에 제 1 용량검출기 (C1) 를 접속함과 동시에, 우측 검출용 가동전극 (96b) 의 배선과 우측 검출용 고정전극 (95b) 의 배선 사이에 제 2 용량검출기 (C2) 를 접속한다. 음차 (52) 의 각 다리 (59) 를 연직방향으로 진동시킨 상태에서 다리 (59) 의 길이방향을 회전축으로 하는 각속도가 입력되면, 입력된 각속도의 크기에 대응하는 수평방향의 진동이 발생한다. 이 때, 예컨대 유리기판 (57) 에 대하여 다리 (59) 가 우방향 (도면중 화살표 H 로 나타낸 방향) 으로 변위하였다고 하면, 좌측 검출용 가동전극 (96a) 과 검출용 고정전극 (95a) 으로 형성되는 용량은 증가하기 때문에, 제 1 용량검출기 (C1) 측에서 측정되는 용량변화량은 정(+), 우측 검출용 가동전극 (96b) 과 검출용 고정전극 (95b) 으로 형성되는 용량은 감소하기 때문에 제 2 용량검출기 (C2) 측에서 측정되는 용량변화량은 부(-)로 된다. 이것을 차동검출함으로써 각속도의 크기를 검출할 수 있다.

본 실시예의 자이로스코프 (94) 에 있어서도, 다리 사이의 검출용 전극을 없앰으로써 Q 값을 증대시킬 수 있으며, 각속도 센서로서의 검출감도의 향상, 구동전압의 저감, 디바이스의 소형화를 도모할 수 있다는 제 5 ∼ 제 7 실시예와 동일한 효과를 얻을 수 있다.

그리고, 본 실시예에서는 좌측 3 개의 검출용 가동전극 (96a) 을 이루는 각 전극의 외단이 좌측 3 개의 검출용 고정전극 (95a) 을 이루는 각 전극의 외단보다 좌측으로 돌출하도록 배치하고, 우측 3 개의 검출용 가동전극 (96b) 을 이루는 각 전극의 외단이 우측 3 개의 검출용 고정전극 (95b) 을 이루는 각 전극의 외단보다 우측으로 돌출하도록 배치하였으나, 돌출방향을 이와 반대로 하여도 된다. 즉, 좌측 3 개의 검출용 가동전극 (96a) 을 이루는 각 전극의 외단을 좌측 3 개의 검출용 고정전극 (95a) 을 이루는 각 전극의 외단보다 우측으로 돌출시키고, 우측 3 개의 검출용 가동전극 (96b) 을 이루는 각 전극의 외단을 우측 3 개의 검출용 고정전극 (95b) 을 이루는 각 전극의 외단보다 좌측으로 돌출시켜도 된다.

[제 9 실시예]

이하, 본 발명의 제 9 실시예를 도 23 을 참조하여 설명한다.

도 23 은 본 실시예의 자이로스코프의 다리 1 개분의 전극구성을 나타낸 확대도이다. 본 실시예의 자이로스코프의 기본구성은 제 5 ∼ 제 8 실시예와 완전히 동일하며, 검출용 전극의 수에 관해서는 제 8 실시예와 동일하다. 단, 제 8 실시예와 다른 점은 검출용 고정전극과 검출용 가동전극의 위치관계뿐이다. 이하에서는, 제 8 실시예의 도 22 와 공통의 구성요소에 동일한 부호를 붙인 도 23 을 사용하여 다른 부분만을 설명하고, 공통부분의 설명은 생략한다.

본 실시예의 자이로스코프 (104) 는, 도 23 에 나타낸 바와 같이, 상측 유리기판 (57) 하면의 다리 (59) 의 선단부 근방에 해당하는 위치에, 각 다리 (59) 에 대하여 6 개씩의 검출용 고정전극 (105a,105b) 이 다리 (59) 의 길이방향으로 연재하도록 설치되어 있다. 이들 6 개의 검출용 고정전극 (105a,105b) 중 1 개 거른 검출용 고정전극 (105a) 끼리 (동일한 전극군 내), 검출용 고정전극 (105b) 끼리 (동일한 전극군 내) 가 서로 병렬접속되어 있으며, 그리고 검출신호 인출용 배선 (도시생략) 이 형성되어 있다.

한편, 다리 (59) 의 상면에는, 각 검출용 고정전극 (105a,105b) 과 대향하도록 각 검출용 고정전극 (105a,105b) 에 대하여 1 개씩, 각 다리 (59) 에 대하여 6 개씩의 검출용 가동전극 (106a,106b) 이 설치되어 있다. 이들 6 개의 검출용 가동전극 (106a,106b) 은, 검출용 고정전극과 마찬가지로 1 개 거른 검출용 가동전극 (106a) 끼리 (동일한 전극군 내), 검출용 가동전극 (106b) 끼리 (동일한 전극군 내) 가 서로 병렬접속되어 있으며, 그리고 검출신호 인출용 배선 (도시생략) 이 형성되어 있다. 또한, 각 검출용 전극은 일측의 전극군을 이루는 각 검출용 가동전극 (106a) 의 우단이 이와 대향하는 각 검출용 고정전극 (105a) 의 우단보다 다리 (59) 의 최대진폭 이상 우측 (외측) 으로 돌출하도록 배치되는 한편, 타측 전극군을 이루는 각 검출용 가동전극 (106b) 의 좌단이 이와 대향하는 각 검출용 고정전극 (105b) 의 좌단보다 다리 (59) 의 최대진폭 이상 좌측 (외측) 으로 돌출하도록 배치되어 있다. 또한, 각 검출용 가동전극 (106a,106b) 의 폭 및 각 검출용 고정전극 (105a,105b) 의 폭은 다리 (59) 의 최대진폭 이상의 치수로 설정되어 있다.

본 실시예의 자이로스코프 (104) 를 사용할 때에는, 검출용 가동전극 (106a) 의 배선과 검출용 고정전극 (105a) 의 배선 사이에 제 1 용량검출기 (C1) 를 접속함과 동시에, 검출용 가동전극 (106b) 의 배선과 검출용 고정전극 (105b) 의 배선 사이에 제 2 용량검출기 (C2) 를 접속한다. 음차 (52) 의 각 다리 (59) 를 연직방향으로 진동시킨 상태에서 다리 (59) 의 길이방향을 회전축으로 하는 각속도가 입력되면, 입력된 각속도의 크기에 대응하는 수평방향의 진동이 발생한다. 이 때, 예컨대 유리기판 (57) 에 대하여 다리 (59) 가 우방향 (도면중 화살표 H 로 나타낸 방향) 으로 변위하였다고 하면, 검출용 가동전극 (106a) 과 검출용 고정전극 (105a) 으로 형성되는 용량은 감소하기 때문에, 제 1 용량검출기 (C1) 측에서 측정되는 용량변화량은 부(-), 검출용 가동전극 (106b) 과 검출용 고정전극 (105b) 으로 형성되는 용량은 증가하기 때문에 제 2 용량검출기 (C2) 측에서 측정되는 용량변화량은 정(+)으로 된다. 이것을 차동검출함으로써 각속도의 크기를 검출할 수 있다.

본 실시예의 자이로스코프 (104) 에 있어서도, 다리 사이의 검출용 전극을 없앰으로써 Q 값을 증대시킬 수 있으며, 각속도 센서로서의 검출감도의 향상, 구동전압의 저감, 디바이스의 소형화를 도모할 수 있다는 제 5 ∼ 제 8 실시예와 동일한 효과를 얻을 수 있다.

[제 10 실시예]

이하, 본 발명의 제 10 실시예를 도 24 내지 도 26 을 참조하여 설명한다.

특허청구범위에 있어서,「…, 상기 진동편의 선단부의 변위검출방향과 평행한 면상에 설치되고 …복수의 검출용 가동전극과, …」라고 기재하였으나, 제 5 ∼ 제 9 실시예에서는, 진동편 (다리) 이 갖는「변위검출방향과 평행한 면」중 다리의 상면 또는 하면에 검출용 가동전극을 형성한 예를 들었다. 이에 대하여 본 실시예에서는 다리의 선단면에 검출용 가동전극을 형성한 예를 설명한다.

도 24 는 본 실시예의 자이로스코프의 전체구성을 나타낸 분해사시도, 도 25 는 그 평면도, 도 26 은 다리 1 개분을 나타낸 확대평면도이다. 본 실시예에 대해서도, 제 5 ∼ 제 9 실시예와 다른 점은 검출용 전극의 구성뿐이다. 따라서, 도 24 및 도 26 에 있어서, 도 15 및 도 16 과 공통의 구성요소에는 동일한 부호를 붙이며, 공통부분의 상세한 설명은 생략한다.

본 실시예의 자이로스코프 (24) 는, 도 24 및 도 26 에 나타낸 바와 같이 각 다리 (59) 가 연재하는 방향의 선단면 (59a) 과 대향하도록 각 다리 (59) 에 대하여 1 개씩의 검출용 전극설치부 (76) 가 각각 하측 유리기판 (58) 상에 고정되어 있다. 다리 (59) 와 검출용 전극설치부 (76) 의 서로 대향하는 면의 면적은 거의 동일하다. 그리고, 음차 (52), 틀부 (61) 와 함께 검출용 전극설치부 (76) 도 원래는 두께 200 ㎛ 정도의 도전성을 갖는 1 장의 실리콘기판으로 형성되어 있다.

각 다리 (59) 의 선단면 (59a) 에는 각 다리 (59) 에 대하여 3 개씩의 검출용 가동전극 (57) 이 다리 (59) 의 변위검출방향과 수직인 방향, 즉 연직방향으로 각각 연재하도록 설치되어 있다. 이들 3 개의 검출용 가동전극 (77) 은 알루미늄막 또는 크롬막으로 이루어지고, 실리콘산화막 등으로 이루어지는 절연막 (62)을 통해 각 다리 (59) 의 선단면 (59a) 상에 형성되어 있다. 또한, 이들 3 개의 검출용 가동전극 (77) 끼리는 서로 병렬접속되어 있다.

한편, 검출용 전극설치부 (76) 의 다리 (59) 의 선단면 (59a) 과의 대향면 (76a) 상에는, 각 검출용 가동전극 (77) 과 대향하도록 각 검출용 가동전극 (77) 에 대하여 2 개씩 (1 쌍), 각 다리 (59) 에 대하여 6 개씩 (3 쌍) 의 검출용 고정전극 (78) 이 설치되어 있다. 이들 1 다리당 6 개의 검출용 고정전극 (78) 은 1 개 걸러 각각 병렬접속되어 있고, 병렬접속된 2 계통에서 검출신호 인출용 배선 (도시생략) 이 각각 연장되어 있다. 또한, 각 검출용 전극은, 1 쌍의 검출용 고정전극 (78) 을 이루는 각 전극의 외단이 각 검출용 가동전극 (77) 의 양외단보다 다리 (59) 의 최대진폭 이상 외측으로 돌출하도록 배치되어 있다. 또한, 각 검출용 가동전극 (77) 의 폭 및 각 검출용 고정전극 (78) 의 폭은 다리 (59) 의 최대진폭 이상의 치수로 설정되어 있다. 그리고, 구동용 전극의 구성은 제 5, 제 6 실시예와 동일하다.

본 실시예의 자이로스코프 (75) 의 경우, 각속도 입력시의 코리올리력에 의한 다리의 진동방향 (변위검출방향) 이 도 26 에 있어서의 지면 좌우방향으로 되기 때문에, 다리 (59) 의 진동에 따라 검출용 가동전극 (77) 과 검출용 고정전극 (78) 의 대향면적이 변화하여 용량변화가 발생한다. 이 용량변화를 검출함으로써 각속도의 크기를 검출할 수 있다.

본 실시예의 자이로스코프 (75) 에 있어서도, 다리 사이의 검출용 전극을 없앰으로써 Q 값을 증대시킬 수 있으며, 각속도 센서로서의 검출감도의 향상, 구동전압의 저감, 디바이스의 소형화를 도모할 수 있다는 제 5 ∼ 제 9 실시예와 동일한 효과를 얻을 수 있다. 그리고, 본 실시예의 경우, 검출용 고정전극 (78) 을 음차 (52) 와 동일한 프로세스로 형성할 수 있음과 동시에 검출용 고정전극 (78) 과 구동용 전극의 간섭을 줄일 수 있다.

[제 11 실시예]

이하, 본 발명의 제 11 실시예를 도 27 을 참조하여 설명한다.

본 실시예도 제 10 실시예와 마찬가지로 다리의 선단면에 검출용 가동전극을 형성하고, 이와 대향하는 검출용 전극설치부의 대향면에 검출용 고정전극을 형성한 예이다. 이 구성의 경우도 검출용 가동전극이나 검출용 고정전극의 수, 위치관계에 관해서는 다리의 상면, 하면에 검출용 가동전극을 설치하는 경우와 같은 변경예를 생각할 수 있다. 제 11, 제 12 의 실시예에서는 이들에 대하여 간단히 설명한다.

도 27 은 본 실시예의 자이로스코프의 다리 1 개분을 나타낸 확대평면도이다. 도 27 에 있어서, 도 26 과 공통의 구성요소에는 동일한 부호를 붙이며, 공통부분의 상세한 설명은 생략한다.

본 실시예의 자이로스코프 (114) 는, 도 27 에 나타낸 바와 같이 각 다리 (59) 의 선단면 (59a) 에는, 각 다리 (59) 에 대하여 6 개씩의 검출용 가동전극 (115a,115b) 이 다리 (59) 의 변위검출방향과 수직인 방향 (지면을 관통하는 방향) 으로 각각 연재하도록 설치되어 있다. 한편, 검출용 전극설치부 (76) 의 다리 (59) 의 선단면 (59a) 과 대향면 (76a) 상에는 각 검출용 가동전극 (115a,115b) 과대향하도록 각 검출용 가동전극 (115a,115b) 에 대하여 1 개씩, 각 다리 (59) 에 대하여 6 개씩의 검출용 고정전극 (116a,116b) 이 설치되어 있다. 또한, 좌측 3 개의 검출용 고정전극 (116a) 을 이루는 각 전극의 외단이 좌측 3 개의 검출용 가동전극 (115a) 을 이루는 각 전극의 외단보다 다리 (59) 의 최대진폭 이상 좌측 (외측) 으로 돌출하도록 배치되는 한편, 우측 3 개의 검출용 고정전극 (116b) 을 이루는 각 전극의 외단이 우측 3 개의 검출용 가동전극 (115b) 을 이루는 각 전극의 외단보다 다리 (59) 의 최대진폭 이상 우측 (외측) 으로 돌출하도록 배치되어 있다.

[제 12 실시예]

이하, 본 발명의 제 12 실시예를 도 28 을 참조하여 설명한다.

도 28 은 본 실시예의 자이로스코프의 다리 1 개분을 나타낸 확대평면도이다. 도 28 에 있어서, 도 26 과 공통의 구성요소에는 동일한 부호를 붙이고, 공통부분의 상세한 설명은 생략한다.

본 실시예의 자이로스코프 (124) 는, 도 28 에 나타낸 바와 같이 각 다리 (59) 의 선단면 (59a) 에는 각 다리 (59) 에 대하여 6 개씩의 검출용 가동전극 (125a,125b) 이 다리 (59) 의 변위검출방향과 수직인 방향 (지면을 관통하는 방향) 으로 각각 연재하도록 설치되어 있다. 한편, 검출용 전극설치부 (76) 의 다리 (59) 의 선단면 (59a) 과의 대향면 (76a) 상에는, 각 검출용 가동전극 (125a,125b) 과 대향하도록 각 검출용 가동전극 (125a,125b) 에 대하여 1 개씩, 각 다리 (59) 에 대하여 6 개씩의 검출용 고정전극 (126a,126b) 이 설치되어 있다. 또한, 일측 전극군을 이루는 각 검출용 가동전극 (125a) 의 좌단이 이와 대향하는 각 검출용 고정전극 (126a) 의 좌단보다 좌측 (외측) 으로 돌출하는 한편, 타측 전극군을 이루는 각 검출용 가동전극 (125b) 의 우단이 이와 대향하는 각 검출용 고정전극 (126b) 의 우단보다 우측 (외측) 으로 돌출하도록 배치되어 있다.

이상 설명한 제 11, 제 12 실시예의 자이로스코프의 경우도, 제 10 실시예와 동일한 효과를 얻을 수 있다.

[제 13 실시예]

이하, 본 발명의 제 13 실시예를 도 30 내지 도 32 를 참조하여 설명한다.

본 실시예는 제 5 ∼ 제 12 실시예의 자이로스코프를 사용한 입력장치의 예로서, 구체적으로는 퍼스널컴퓨터의 좌표입력장치인 펜형 마우스에 적용한 예이다.

본 실시예의 펜형 마우스 (80) 는, 도 30 에 나타낸 바와 같이 펜형의 케이스 (81) 내부에 제 5 ∼ 제 12 실시예에서 나타낸 바와 같은 자이로스코프 (82a,82b) 가 2 개 수용되어 있다. 2 개의 자이로스코프 (82a,82b) 는, 도 31 에 나타낸 바와 같이 펜형 마우스 (80) 를 위에서 보았을 때 (도 30 의 화살표 A 방향에서 보았을 때) 각 자이로스코프 (82a,82b) 의 음차의 다리의 연재방향이 직교하도록 배치되어 있다. 또한, 각 자이로스코프 (82a,82b) 를 구동하고, 회전각을 검출하기 위한 구동검출회로 (83) 가 설치되어 있다. 그 외에 케이스 (81) 내에 전지 (84) 가 수용됨과 동시에 일반적인 마우스의 스위치에 상당하는 2 개의 스위치 (85a,85b), 마우스 본체의 스위치 (86) 등이 구비되어 있다.

사용자는 이 펜형 마우스 (80) 를 갖고, 원하는 방향으로 펜끝을 이동시킴으로써, 퍼스널컴퓨터 화면상의 커서 등을 펜끝의 이동방향에 따라 움직일 수 있다. 즉, 펜끝을 도 30 중의 지면 (87) 의 X 축방향을 따라 이동시키면 자이로스코프 (82b) 가 회전각 (θ1) 을 검출하고, 지면 (87) 의 Y 축방향을 따라 이동시키면 자이로스코프 (82a) 가 회전각 (θ2) 을 검출한다. 그 이외의 방향으로 이동시킨 경우에는 회전각 (θ1) 과 회전각 (θ2) 의 조합으로 된다. 따라서, 퍼스널컴퓨터측에서는 회전각 (θ1) 및 회전각 (θ2) 에 대응한 신호를 펜형 마우스 (80) 로부터 받아들여, 도 32 에 나타낸 바와 같이 화면 (88) 상의 커서 (89) 등의 이동전의 점에서 화면 (88) 상에서의 X' 축, Y' 축에 대응시켜 회전각 (θ1,θ2) 의 크기에 대응하는 거리만큼 커서 (89) 를 이동시킨다. 이와 같이 하여, 이 펜형 마우스 (80) 는 광학식 인코더 등을 사용한 일반적인 마우스와 동일한 동작을 실현할 수 있다.

여기서 사용한 본 발명의 자이로스코프 (82a,82b) 는 소형, 저구동전압, 고감도라는 특징을 갖고 있기 때문에, 본 실시예의 펜형 마우스 (80) 와 같은 소형 좌표입력기기에 적합하게 사용할 수 있다. 또한, 네비게이션이나 헤드 마운트 디스플레이 등, 각속도를 검지하는 일반적인 입력장치에 응용이 가능하다.

그리고, 본 발명의 기술범위는 상기 실시예로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 취지를 일탈하지 않는 범위에서 여러 가지로 변경할 수 있다. 예컨대, 상기 실시예의 자이로스코프에서는, 구동용 전극을 상측 유리기판측에 설치한 예를 나타냈으나, 하측 유리기판측에 설치하여도 된다. 또한, 한쪽 유리기판에 설치할 뿐만 아니라 쌍방의 유리기판 모두에 설치하는 구성으로 하여도 된다. 한편, 검출용 전극에 관해서는 각 다리당 설치하는 검출용 전극의 수는 임의로 설정하여도 된다. 그러나, 감도향상의 면에서는 가공이 가능한 한 많게 하는 것이 바람직하다. 또한, 검출용 전극의 형성위치는 3 개의 다리에서 예컨대 상면측, 하면측, 상면측과 같이 다른 면측에 설치하여도 된다. 또한, 상기 실시예에서는 3 다리형 음차를 사용한 예를 나타냈으나, 다리의 수도 변경할 수 있고 1 개여도 된다.

또한, 실리콘으로 이루어지는 음차를 2 장의 유리기판으로 끼워 지지하는 것이 아니라, 상측 유리기판이 없는 구성으로 하여도 된다. 이 경우, 보다 간단한 구조의 자이로스코프로 된다. 또한, 양극접합법에 의한 맞붙임을 고려하면, 실리콘과 유리의 상성(相性)이 양호하나, 유리기판에 관해서는 임의의 기재의 표면에 유리를 융착한 것으로도 대용할 수도 있다. 또한, 음차의 재료로서 실리콘 대신에 카본을 사용할 수도 있다. 그 외에 각종 구성부재의 재료, 치수 등의 구체적인 기재는 상기 실시예로 한정되는 것이 아니라 적절히 변경할 수 있다.

이상, 상세하게 설명한 바와 같이, 본 발명의 자이로스코프에 있어서는 종래와 같이 음차의 다리와 다리 사이에 검출용 전극을 설치할 필요가 없어지기 때문에, Q 값을 크게 할 수 있으며, 검출감도의 향상, 구동전압의 저감, 디바이스의 소형화를 도모할 수 있다. 이 자이로스코프의 사용에 의해, 예컨대 퍼스널컴퓨터의 좌표입력장치 등의 소형 기기를 실현할 수 있다.

Claims (18)

1. 음차를 이루는 하나 이상의 진동편과;

   상기 진동편과 대향배치된 기재와;

   상기 진동편을 구동하여 상기 진동편을 진동시키는 구동수단과;

   상기 진동편의 각각의 선단부에 복수 설치된 검출용 가동전극을 구비하고;

   이 때 상기 검출용 가동전극은 상기 구동수단에 의한 진동의 방향과 직교하고 있는 변위검출방향과 평행한 면상에 설치되고, 각각이 상기 진동편의 상기 변위검출방향으로 발생하는 진동의 최대진폭 이상의 폭을 갖고 상기 변위검출방향에 나란히 배치되며, 서로 전기적으로 병렬접속되어 있으며; 또한

   상기 복수의 검출용 가동전극과의 사이에서 용량을 형성하도록 상기 복수의 검출용 가동전극과 대향배치되어 상기 기재에 설치되고, 각각이 상기 진동편의 상기 변위검출방향으로 발생하는 진동의 최대진폭 이상의 폭을 갖고, 서로 전기적으로 병렬접속된 복수의 검출용 고정전극을 구비하는 것을 특징으로 하는 자이로스코프.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 진동편이 도전성 재료로 이루어지고, 상기 진동편의 적어도 선단부에 형성된 절연막을 통해 상기 복수의 검출용 가동전극이 설치된 것을 특징으로 하는 자이로스코프.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 각 검출용 가동전극과 상기 각 검출용 고정전극과의 상기 진동편의 변위검출방향에 있어서의 단부끼리가, 상기 진동편의 변위검출방향의 최대진폭 이상의 거리만큼 어긋나게 배치된 것을 특징으로 하는 자이로스코프.
4. 제 1 항에 기재된 자이로스코프를 사용한 것을 특징으로 하는 입력장치.
5. 제 4 항에 있어서,

   상기 자이로스코프는, 상기 진동편이 도전성 재료로 이루어지고, 상기 진동편의 적어도 선단부에 형성된 절연막을 통해 상기 복수의 검출용 가동전극이 설치된 것을 특징으로 하는 입력장치.
6. 제 4 항에 있어서,

   상기 자이로스코프는, 상기 각 검출용 가동전극과 상기 각 검출용 고정전극과의 상기 진동편의 변위검출방향에 있어서의 단부끼리가, 상기 진동편의 변위검출방향의 최대진폭 이상의 거리만큼 어긋나게 배치된 것을 특징으로 하는 입력장치.
7. 음차를 이루는 진동편;

   상기 진동편과 대향배치된 기재;

   상기 진동편을 구동하는 구동수단;

   상기 진동편의 선단부의 변위검출방향과 평행한 면측에 설치되고, 각각이 상기 진동편의 변위검출방향의 최대진폭 이상의 폭을 갖는 복수의 검출용 가동전극;및,

   각각 복수의 전극을 갖는 2 개의 전극군으로 이루어지고, 상기 2 개의 전극군 각각의 전극이 상기 복수의 검출용 가동전극 중 어느 한 전극과의 사이에서 용량을 형성하도록 상기 복수의 검출용 가동전극과 대향배치되어 상기 기재에 설치됨과 동시에, 상기 2 개의 전극군의 일측 전극군을 이루는 각 전극의 외단이 상기 각 전극과 대향하는 상기 검출용 가동전극의 일측 외단보다 상기 변위검출방향의 최대진폭 이상 외측으로 돌출되어 있고, 타측 전극군을 이루는 각 전극의 외단이 상기 각 전극과 대향하는 상기 검출용 가동전극의 타측 외단보다 상기 변위검출방향의 최대진폭 이상 외측으로 돌출되어 있고, 상기 각 전극이 상기 진동편의 변위검출방향의 최대진폭 이상의 폭을 갖는 검출용 고정전극을 구비하며,

   상기 검출용 고정전극중 일측 전극군과 이와 대향하는 상기 복수의 검출용 가동전극 사이에서 형성되는 용량의 합과, 상기 검출용 고정전극중 타측 전극군과 이와 대향하는 상기 복수의 검출용 가동전극 사이에서 형성되는 용량의 합과의 차를 검출하는 것을 특징으로 하는 자이로스코프.
8. 음차를 이루는 진동편;

   상기 진동편과 대향배치된 기재;

   상기 진동편을 구동하는 구동수단;

   상기 기재에 설치된 검출용 고정전극으로서, 상기 진동편의 선단부의 변위검출방향과 평행한 면과 대향하여 설치되고, 각각이 상기 진동편의 변위검출방향의최대진폭 이상의 폭을 갖는 복수의 검출용 고정전극; 및

   각각 복수의 전극을 갖는 2 개의 전극군으로 이루어지고, 상기 2 개의 전극군 각각의 전극이 상기 복수의 검출용 고정전극과의 사이에서 용량을 형성하도록 상기 복수의 검출용 고정전극 중 어느 한 전극과 대향배치되어 상기 진동편의 선단부의 변위검출방향과 평행한 면측에 설치됨과 동시에, 상기 2 개의 전극군의 일측 전극군을 이루는 각 전극의 외단이 상기 각 전극과 대향하는 상기 검출용 고정전극의 일측 외단보다 상기 변위검출방향의 최대진폭 이상 외측으로 돌출되어 있고, 타측 전극군을 이루는 각 전극의 외단이 상기 각 전극과 대향하는 상기 검출용 고정전극의 타측 외단보다 상기 변위검출방향의 최대진폭 이상 외측으로 돌출되어 있고, 상기 각 전극이 상기 진동편의 변위검출방향의 최대진폭 이상의 폭을 갖는 검출용 가동전극을 구비하며,

   상기 검출용 가동전극중 일측 전극군과 이와 대향하는 상기 복수의 검출용 고정전극과의 사이에서 형성되는 용량의 합과, 상기 검출용 가동전극중 타측 전극군과 이와 대향하는 상기 복수의 검출용 고정전극과의 사이에서 형성되는 용량의 합과의 차를 검출하는 것을 특징으로 하는 자이로스코프.
9. 제 7 항에 있어서,

   상기 검출용 고정전극의 상기 2 개의 전극군 각각의 전극수가, 상기 검출용 가동전극의 전극수와 동일한 것을 특징으로 하는 자이로스코프.
10. 제 8 항에 있어서,

    상기 검출용 가동전극의 상기 2 개의 전극군 각각의 전극수가, 상기 검출용 고정전극의 전극수와 동일한 것을 특징으로 하는 자이로스코프.
11. 제 7 항에 있어서,

    상기 진동편이 도전성 재료로 이루어지고, 상기 진동편의 적어도 선단부에 형성된 절연막을 통해 상기 복수의 검출용 가동전극 또는 상기 복수쌍의 검출용 가동전극이 설치된 것을 특징으로 하는 자이로스코프.
12. 제 8 항에 있어서,

    상기 진동편이 도전성 재료로 이루어지고, 상기 진동편의 적어도 선단부에 형성된 절연막을 통해 상기 복수의 검출용 가동전극 또는 상기 복수쌍의 검출용 가동전극이 설치된 것을 특징으로 하는 자이로스코프.
13. 제 7 항에 기재된 자이로스코프를 사용한 것을 특징으로 하는 입력장치.
14. 제 8 항에 기재된 자이로스코프를 사용한 것을 특징으로 하는 입력장치.
15. 제 13 항에 있어서,

    상기 자이로스코프는, 상기 검출용 고정전극의 상기 2 개의 전극군 각각의전극수가, 상기 검출용 가동전극의 전극수와 동일한 것을 특징으로 하는 입력장치.
16. 제 14 항에 있어서,

    상기 자이로스코프는, 상기 검출용 가동전극의 상기 2 개의 전극군 각각의 전극수가, 상기 검출용 고정전극의 전극수와 동일한 것을 특징으로 하는 입력장치.
17. 제 13 항에 있어서,

    상기 자이로스코프는, 상기 진동편이 도전성 재료로 이루어지고, 상기 진동편의 적어도 선단부에 형성된 절연막을 통해 상기 복수의 검출용 가동전극 또는 상기 복수쌍의 검출용 가동전극이 설치된 것을 특징으로 하는 입력장치.
18. 제 14 항에 있어서,

    상기 자이로스코프는, 상기 진동편이 도전성 재료로 이루어지고, 상기 진동편의 적어도 선단부에 형성된 절연막을 통해 상기 복수의 검출용 가동전극 또는 상기 복수쌍의 검출용 가동전극이 설치된 것을 특징으로 하는 입력장치.