KR100707185B1 - 복층 플레이트 구조의 액츄에이터 - Google Patents

복층 플레이트 구조의 액츄에이터 Download PDF

Info

Publication number
KR100707185B1
KR100707185B1 KR1020050021846A KR20050021846A KR100707185B1 KR 100707185 B1 KR100707185 B1 KR 100707185B1 KR 1020050021846 A KR1020050021846 A KR 1020050021846A KR 20050021846 A KR20050021846 A KR 20050021846A KR 100707185 B1 KR100707185 B1 KR 100707185B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
stage
driving
driving electrode
intermediate plate
substrate
Prior art date
Application number
KR1020050021846A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20060100146A (ko
Inventor
윤용섭
최형
Original Assignee
삼성전자주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 삼성전자주식회사 filed Critical 삼성전자주식회사
Priority to KR1020050021846A priority Critical patent/KR100707185B1/ko
Priority to US11/369,727 priority patent/US20060208607A1/en
Publication of KR20060100146A publication Critical patent/KR20060100146A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100707185B1 publication Critical patent/KR100707185B1/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B26/00—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
    • G02B26/08—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light
    • G02B26/0816—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light by means of one or more reflecting elements
    • G02B26/0833—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light by means of one or more reflecting elements the reflecting element being a micromechanical device, e.g. a MEMS mirror, DMD
    • G02B26/0841—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light by means of one or more reflecting elements the reflecting element being a micromechanical device, e.g. a MEMS mirror, DMD the reflecting element being moved or deformed by electrostatic means
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61D—BODY DETAILS OR KINDS OF RAILWAY VEHICLES
    • B61D33/00—Seats
    • B61D33/0007—Details; Accessories
    • B61D33/005—Head, arm or footrests
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02N—ELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H02N1/00—Electrostatic generators or motors using a solid moving electrostatic charge carrier
    • H02N1/002—Electrostatic motors
    • H02N1/006—Electrostatic motors of the gap-closing type
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60Y—INDEXING SCHEME RELATING TO ASPECTS CROSS-CUTTING VEHICLE TECHNOLOGY
    • B60Y2200/00—Type of vehicle
    • B60Y2200/30—Railway vehicles
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16B—DEVICES FOR FASTENING OR SECURING CONSTRUCTIONAL ELEMENTS OR MACHINE PARTS TOGETHER, e.g. NAILS, BOLTS, CIRCLIPS, CLAMPS, CLIPS OR WEDGES; JOINTS OR JOINTING
    • F16B5/00—Joining sheets or plates, e.g. panels, to one another or to strips or bars parallel to them
    • F16B5/02—Joining sheets or plates, e.g. panels, to one another or to strips or bars parallel to them by means of fastening members using screw-thread
    • G—PHYSICS
    • G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09F—DISPLAYING; ADVERTISING; SIGNS; LABELS OR NAME-PLATES; SEALS
    • G09F23/00—Advertising on or in specific articles, e.g. ashtrays, letter-boxes
    • G09F2023/005—Advertising on or in specific articles, e.g. ashtrays, letter-boxes on seats

Abstract

본 발명은 복층 플레이트 구조의 액츄에이터에 관하여 개시한다. 개시된 복층 플레이트 구조의 액츄에이터는: 기판; 상기 기판 상방에서 마주보는 양측에서 연장된 토션스프링에 의해 지지되고, 상기 토션스프링을 연결하는 회전축을 중심으로 회동하는 중간 플레이트; 상기 중간 플레이트 상에 연결부재에 의해 소정의 갭을 두고 고정된 스테이지; 상기 기판 상에서 상기 회전축의 양측에 서로 대응되게 마련된 한쌍의 제1구동전극; 및 상기 기판 상에서 상기 제1구동전극 으로부터 바깥쪽으로 이격되게 설치된 한쌍의 제2구동전극;을 구비하는 것을 특징으로 한다.

Description

복층 플레이트 구조의 액츄에이터{Actuator with double plate}
도 1은 이러한 종래의 광스캐너의 구조를 예시적으로 도시하는 사시도이다.
도 2는 상술한 구조를 갖는 종래의 광스캐너의 동작을 설명하는 단면도이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 복층 플레이트 구조의 액츄에이터의 사시도이다.
도 4는 도 3의 Ⅳ-Ⅳ 선단면도이다.
도 5는 본 발명의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 복층 플레이트 구조에 따른 스테이지 중심의 수평 이동과 반사면의 수직 이동을 설명하는 도면이다.
도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 액츄에이터의 단면도이다.
도 8은 기판 상의 전극을 표시한 평면도이다.
도 9는 제2 실시예에 따른 액츄에이터의 작용을 설명하는 도면이다.
도 10은 본 발명의 제3 실시예에 따른 복층 플레이트 구조의 액츄에이터의 단면도이다.
*도면의 주요 부분에 대한 부호설명*
110,210,310: 기판 120,220,320: 중간 플레이트
124,224,324: 연결부재 130,230,330: 스테이지
132,232,332: 미러부 140,240,340: 토션스프링
142: 앵커 151,152,251,252,350,351,352: 구동전극
254: 도전부
본 발명은 복층 플레이트 구조의 액츄에이터에 관한 것이다.
액츄에이터는 프로젝션 TV 등의 디스플레이 장치에서 레이저 빔을 반사시키는 광스캐너로 사용된다. 광스캐너는 정전기력으로 구동될 수 있으며, MEMS 기술로 제조된다. 도 1은 이러한 종래의 평판 구조의 정전 구동형 광스캐너의 구조를 예시적으로 도시하는 사시도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 광스캐너는 기판(10)의 상방에 현가되어 있는 스테이지(20), 상기 스테이지(20) 상의 미러부(22), 상기 스테이지(20)의 양단으로부터 연장되어 설치된 토션스프링(30), 상기 토션스프링(30)의 단을 상기 기판(10) 상에 고정되게 지지하는 앵커(40), 상기 기판(10) 상에 형성된 한 쌍의 구동전극(51, 52)을 구비한다. 상기 구동전극(51, 52)은 상기 미러부(22)의 회전축인 토션스프링(30)을 중심으로 소정 간격 이격되게 설치된다.
도 2는 상술한 구조를 갖는 종래의 광스캐너의 동작을 설명하는 단면도이다. 도 1에 도시된 구조의 광스캐너에서, 구동전극(51)에 소정의 전압을 인가하면, 구동전극(51)과 스테이지(20) 사이의 정전기력으로 스테이지(20)의 일측이 회전한다. 즉, 구동각도(θ) 만큼 회전된다. 스테이지(20)가 제자리로 복귀하는 것은 토션스 프링(30)의 복원력에 의한다. 따라서, 상기 구동전극(51, 52)에 인가하는 전압을 적당히 조절하여 스테이지(20)를 소정의 구동각도와 구동속도(즉, 구동 주파수)로 주기운동을 시킬 수 있다.
한편, 정전기력에 의한 구동각도는 구동전압에 따라 변한다. 정전기력은 식 1과 같이 표현될 수 있다.
[식 1]
F = (εA V2)/D2
여기서, ε은 유전상수이며, A는 스테이지의 면적, D는 스테이지 및 고정전극 사이의 거리이다.
따라서 스테이지(20)의 구동력은 고정전극(51, 52)으로부터 스테이지(20)의 거리가 가까워질수록 거리(D)의 제곱에 비례하여 증가한다. 반면에 토션스프링(30)의 복원력은 구동각에 1차원적으로 비례하므로, 구동각이 소정의 각도 이상으로 커지면 복원력이 구동력 보다 작아져서 스테이지(20)는 구동전극에 접촉되어 구동각도를 조절할 수 없게 된다.
따라서, 광스캐너의 구동각도를 조절가능한 범위 내에서 증가시키는 데 제한이 있다. 또한, 토션스프링의 탄성계수를 증가시키고, 구동각도를 증가시키기 위해서는 구동전압이 상승된다.
본 발명의 목적은 낮은 구동전압으로 구동각도를 증가시킨 복층 플레이트 구 조의 액츄에이터를 제공하는 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따른 복층 플레이트 구조의 액츄에이터는:
기판;
상기 기판 상방에서 마주보는 양측에서 연장된 토션스프링에 의해 지지되고, 상기 토션스프링을 연결하는 회전축을 중심으로 회동하는 중간 플레이트;
상기 중간 플레이트 상에 연결부재에 의해 소정의 갭을 두고 고정된 스테이지;
상기 기판 상에서 상기 회전축의 양측에 서로 대응되게 마련된 한쌍의 제1구동전극; 및
상기 기판 상에서 상기 제1구동전극 으로부터 바깥쪽으로 이격되게 설치된 한쌍의 제2구동전극;을 구비하는 것을 특징으로 한다.
상기 중간 플레이트의 면적은 상기 스테이지의 면적 보다 작은 것이 바람직하다.
또한, 상기 제1구동전극의 면적은 상기 제2구동전극 면적보다 작은 것이 바람직하다.
한편, 본 발명의 일 국면에 따르면, 상기 제1구동전극 및 제2구동전극 사이에는 도전부가 더 설치되어 있으며, 상기 제1구동전극 및 제2구동전극은 상기 도전부에 의해 통전된다.
상기 스테이지는 상기 중간 플레이트와 평행하게 설치된다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 복층 플레이트 구조의 액츄에이터는:
기판;
상기 기판 상방에서 마주보는 양측에서 연장된 토션스프링에 의해 지지되고, 상기 토션스프링을 연결하는 회전축을 중심으로 회동하는 스테이지;
상기 스테이지의 하부에 소정 길이의 연결부재에 의해 소정의 갭을 두고 고정된 중간 플레이트;
상기 기판 상에서 상기 회전축의 양측에 서로 대응되게 마련된 한쌍의 제1구동전극; 및
상기 기판 상에서 상기 제1구동전극 으로부터 바깥쪽으로 이격되게 설치된 한쌍의 제2구동전극;을 구비한다.
이하 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 복층 플레이트 구조의 액츄에이터의 바람직한 실시예를 각각 설명한다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 복층 플레이트 구조의 액츄에이터의 사시도이며, 도 4는 도 3의 Ⅳ-Ⅳ 선단면도이다.
도 3 및 도 4를 함께 참조하면, 액츄에이터는 기판(110)의 상방에 현가되어 있는 중간 플레이트(120), 상기 중간 플레이트(120) 상에 고정되게 설치된 스테이지(130), 상기 스테이지(130) 상의 미러부(132), 상기 중간 플레이트(120)의 마주보는 양측으로부터 연장된 토션스프링(140), 상기 토션스프링(140)의 단을 상기 기판(110) 상에 고정되게 지지하는 앵커(142), 상기 기판(110) 상에 형성된 구동전극 들(151, 152)을 구비한다. 상기 스테이지(130) 상에는 광의 반사면인 미러부(132)가 더 형성될 수 있다.
상기 구동전극(151, 152)은 상기 기판(110) 상에서 상기 토션스프링(140)을 연결하는 회전축으로부터 소정 거리 이격된 한쌍의 제1구동전극(151)과 상기 제1구동전극(151)으로부터 바깥쪽으로 소정 거리 이격된 한쌍의 제2구동전극(152)으로 구성된다. 상기 제1 및 제2 구동전극(151, 152)에는 각각 별도의 전압이 인가되도록 회로로 구성된다. 상기 기판(110)은 파이렉스 글래스 또는 실리콘으로 제조될 수 있으며, 상기 구동전극들(151, 152)은 Cr, ITO 등의 도전성 금속으로 형성될 수 있다.
상기 스테이지(130)는 상기 중간 플레이트(120)로부터 소정 간격 이격되도록 연결부재(124)로 고정되게 연결된다. 상기 스테이지(130), 연결부재(124), 및 중간 플레이트(120)와, 토션스프링(140) 및 앵커(142)는 도전성 물질, 예컨대 폴리 실리콘으로 형성될 수 있다. 상기 스테이지(130)는 상기 중간 플레이트(120)와 평행으로 설치된다. 상기 스테이지(130)의 면적은 상기 중간 플레이트(120)의 면적 보다 넓다.
상기 제1구동전극(151) 및 상기 중간 플레이트(120) 사이의 이격거리(d)는 상기 제2구동전극(152) 및 상기 스테이지(130) 사이의 이격거리(D) 보다 짧다.
하나의 제1구동전극(151)에 소정의 제1전압(V1)을 인가하면, 스테이지(130)는 제1구동전극(151)과 중간 플레이트(120) 사이의 정전기력(F1)으로 일측으로 회전 한다. 상기 정전기력은 식 2로 표현될 수 있다.
[식 2]
F1 = (εx A1 x V1 2)/d2
여기서, ε은 유전상수이며, A1는 중간 플레이트(120)의 면적, d는 중간 플레이트(120) 및 제1구동전극(151) 사이의 거리이다.
중간 플레이트(120)가 없는 종래의 액츄에이터의 정전기력(식 1의 F)과 비교하면, 동일한 구동각을 발휘하는 F1 과 F가 같고, A = 2 x A1, D = 2 x d 이라면, V1 = V/
Figure 112005013818011-pat00001
가 된다. 따라서 본 발명의 중간 플레이트(120)를 구비한 본 발명의 액츄에이트의 구동전압이 종래의 액츄에이터의 구동전압 보다 낮아진다. 상기 구동전압(V1)은 중간 플레이트(120)의 면적과, 중간플레이트의 위치에 따라서 달라질 수 있다. 즉, 기판(110) 및 중간 플레이트(120) 사이의 거리(d) 가 짧아질수록 구동전압이 낮아진다.
도 5는 본 발명의 동작을 설명하기 위한 도면이다. 도 5를 참조하면, 중간 플레이트(120)에 제1구동전압(V1)을 인가하면, 제1 구동전극(151)과 중간 플레이트(120) 사이의 정전력(F1)에 따른 토크 T1(T1 = F1 x r1)가 형성되어서 스테이지(130)는 각도( θ1) 회전된다. 이어서, 제2구동전극(152)에 소정의 제2구동전압(V2)을 인가하면, 스테이지(130) 및 제2구동전극(152) 사이에 정전기력(F2)이 생긴다. 정전기 력 (F2)은 식 3과 같이 표현될 수 있다.
[식 3]
F2= (εx A2 x V2 2)/D1 2
여기서, ε은 유전상수이며, A2는 스테이지(130)의 면적, D1은 스테이지(130) 및 제2구동전극(152) 사이의 거리이다.
제2 구동전극(152)과 스테이지(230) 사이의 정전력(F2)에 따른 토크 T2(T2 = F2 x r2)가 작용된다. 초기 상태에서의 정전력은 F1 이 F2 보다 크지만, 구동각이 증가하면서, F2 가 증가한다. r2가 r1 보다 훨씬 크므로 T2가 T1 보다 커지게 된다. 여기서 r1 및 r2 는 각각 중간 플레이트(220) 및 스테이지(230)의 회전 암의 길이이다. 따라서, 구동력 증가 및 토크의 증가로 스테이지(130) 및 중간 플레이트(120)는 소정의 각도(θ2)로 더 회전된다.
따라서, 제1구동전극(151) 및 제2구동전극(152)에 인가되는 전압을 조절함으로써 스테이지(130)의 구동각도를 증가시킬 수 있다. 또한, 초기에는 제1구동전압으로 스테이지(130)를 회전시키고, 이어서 낮은 전압을 제2구동전극(152)에 인가하여도 스테이지(130)에 작용하는 토크가 증가하므로 낮은 구동전압으로 구동각을 증가시킬 수 있게 된다.
도 6은 본 발명의 복층 플레이트 구조에 따른 스테이지(130) 중심의 수평 이 동과 반사면의 수직 이동을 설명하는 도면이다.
도 6을 참조하면, 스테이지(130)가 소정 각도(θ) 회전시, 중간 플레이트(120)의 회전축은 중간 플레이트(120)의 중심(P0)에 있으며 중심(P0)은 일정한 위치에 고정된다. 그러나, 스테이지(130)의 경우, 중간 플레이트(120)의 회전에 따라서 중심점(P1)이 원주 상에서 회전되어 P2 위치로 회전된다. 중간 플레이트(120)와 스테이지(130) 사이의 거리를 r 이라고 할 때, 스테이지(130)의 중심점의 이동거리는 식 4로 표현될 수 있다.
[식 4]
Dm= 2πr x θ/360
여기서, Dm은 P1 및 P2 사이의 중심점의 이동거리(호의 길이)이며, r은 스테이지(130) 및 중간 플레이트(120) 사이의 거리이며, θ는 구동각(degree)이다.
r이 50 ㎛, θ는 10도인 경우, Dm은 8.7 ㎛가 된다. 한편, 스테이지(130)의 미러부(132)의 길이는 대략 1 ~ 1.5 mm 수준으로 될 수 있으므로 미러부(132)의 중심점의 이동은 문제가 되지 않는다.
한편, 도 6에서 소정 각도로 회전되었을 때, 실선은 중간 플레이트(120)의 회전축을 중심으로 회전된 스테이지(130)의 상면이며, 점선은 스테이지(130)의 중심점(P1)을 기준으로 소정 각도 회전된 스테이지(130)의 위치를 표시한 것이다. 스테이지(130)의 점선으로 표시된 위치와, 실선으로 표시된 위치 사이의 수직 거리(g)는 식 5로 표시할 수 있다.
[식 5]
g = r - rcosθ
식 4에서, r이 50 ㎛, θ는 10도인 경우, d는 0.76 ㎛가 된다. 이는 광스캐너에서 무시할 수 있는 수치이다.
따라서, 본 발명에 따른 복층 플레이트 구조의 액츄에이터는 반사면의 중심점이 회전되지만 광스캐너로서 사용될 수 있음을 알 수 있다.
도면을 참조하여 본 발명의 제1 실시예에 따른 액츄에이터의 작용을 설명한다.
먼저, 일측의 제1구동전극(151)에 제1전압(V1)을 인가하면, 스테이지(130)는 토션스프링(140)을 회전축으로 제1각(θ1) 회전된다. 이어서, 제2구동전극(152)에 제2전압(V2)을 인가하면 스테이지(130)는 제1각(θ1)에서 조금 더 회전되어 제2각(θ2) 으로 된다. 이때 제1구동전극(151)에 인가되는 제1전압(V1)을 오프시킬 수도 있다.
이어서, 제2전압(V2)을 오프하면, 스테이지(130)는 원래의 상태로 복원된다.
이어서, 다른 측의 제1구동전극(151)과 제2 구동전극(152)에 순차적으로 전압을 인가하면, 스테이지(130)는 다른 쪽으로 회전되며, 이어서 제1구동전극(151)과 제2구동전극(152)에 인가된 전압을 오프하면 스테이지(130)는 복원된다. 따라서, 상기 구동전극들에 인가되는 전압을 조절하면 미러부(132)를 소정의 구동각도 와 구동속도(구동주파수)로 주기운동을 시킬 수 있다.
도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 액츄에이터의 단면도이며, 도 8은 기판 상의 전극을 표시한 평면도이며, 제1 실시예의 액츄에이터의 구성요소와 실질적으로 동일한 구성요소에는 동일한 명칭을 사용하고 상세한 설명은 생략한다.
도 7 및 도 8을 참조하면, 액츄에이터는 기판(210)의 상방에 현가되어 있는 중간 플레이트(220), 상기 중간 플레이트(220) 상에 고정되게 설치된 스테이지(230), 상기 스테이지(230) 상의 미러부(232), 상기 중간 플레이트(220)의 마주보는 양측으로부터 연장된 토션스프링(240), 상기 토션스프링(240)의 단을 상기 기판(210) 상에 고정되게 지지하는 앵커(242), 상기 기판(210) 상에 형성된 구동전극(250)을 구비한다.
상기 구동전극(250)은 상기 기판(210) 상에서 상기 토션스프링(240)을 연결하는 회전축으로부터 소정 거리 이격된 한쌍의 제1구동전극(251)과 상기 제1구동전극(251)으로부터 바깥쪽으로 소정 거리 이격된 한쌍의 제2구동전극(252)으로 구성된다. 상기 제1 및 제2 구동전극은 도전부(254)에 의해서 통전된다.
상기 스테이지(230)는 상기 중간 플레이트(220)로부터 소정 간격 이격되도록 연결부재(224)로 고정되게 연결된다. 상기 스테이지(230), 연결부재(224), 및 중간 플레이트(220)와, 토션스프링(240) 및 앵커(242)는 도전성 물질, 예컨대 폴리 실리콘으로 형성될 수 있다. 상기 스테이지(230)는 상기 중간 플레이트(220)와 평행으로 설치된다. 상기 스테이지(230)의 면적은 상기 중간 플레이트(220)의 면적 보다 넓다.
도 9는 제2 실시예에 따른 액츄에이터의 작용을 설명하는 도면이다.
도 7 내지 도 9를 참조하면, 일측의 구동전극(250)에 소정의 전압이 인가되면, 구동전극(250)과 중간 플레이트(220) 사이의 정전력(F1)에 따른 토크 T1(T1 = F1 x r1)과, 구동전극과 스테이지(230) 사이의 정전력(F2)에 따른 토크 T2(T2 = F2 x r2)가 작용된다. 초기의 정전력은 F1 이 F2 보다 크지만, 구동각이 증가하면서, F2 가 증가한다. r2가 r1 보다 훨씬 크므로 T2가 T1 보다 커지게 된다. 여기서 r1 및 r2 는 각각 중간 플레이트(220) 및 스테이지(230)의 회전 암의 길이이다.
한편, 구동전극(250)이 제1구동전극(251)과 제2구동전극(252)으로 나뉘고, 제1구동전극(251)의 넓이가 제2구동전극(252)의 넓이보다 작다. 구동전압(V1)에 따른 중간 플레이트(220) 및 제1구동전극(251) 사이의 정전력으로 스테이지가 1차적으로 회전한 다음, 스테이지(252) 및 제2구동전극(252) 사이의 정전력으로 스테이지는 2차적으로 더 회전된다. 따라서 구동전압(V1)은 최대 구동각을 위한 중간 플레이트(220)의 문턱전압 보다 낮아도 스테이지(230)의 구동에 의해서 구동각이 커지게 되며, 따라서 상기 문턱전압 이내에서도 스테이지(230)의 구동각을 크게 하면서도 구동각을 제어하면서 구동전압을 인가할 수 있게 한다.
제2 실시예의 액츄에이터의 작용을 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
먼저, 구동전극에 제1전압(V1)을 인가하면, 중간 플레이트(220)에 작용하는 힘(F1)이 스테이지(230)에 작용하는 힘(F2) 보다 커서 스테이지(230)는 주로 힘(F1) 에 의해 구동하며, 이어서 어느 정도 회전된 상태에서는 힘(F2)가 힘(F1) 보다 커지고 회전중심 까지의 거리(r2)가 크기 때문에 토크가 증가한다. 따라서, 구동각이 소정 각도 이상으로 커지면 주로 힘(F2)에 의한 토그가 증가하여 구동각이 커진다. 따라서, 구동전압이 낮아도 구동각을 크게 할 수 있게 된다.
이어서, 제1전압을 오프하면, 스테이지(230)는 원래의 상태로 복원된다.
이어서, 다른 측의 구동전극에 소정의 전압을 인가하면, 스테이지(230)는 다른 쪽으로 회전되며, 이어서 구동전극에 인가된 전압을 오프하면 스테이지(230)는 복원된다. 따라서, 상기 구동전극에 인가되는 전압을 조절하면 미러부(232)를 소정의 구동각도와 구동속도(구동주파수)로 주기운동을 시킬 수 있다.
도 10은 본 발명의 제3 실시예에 따른 복층 플레이트 구조의 액츄에이터의 단면도이며, 제1 실시예와 실질적으로 동일한 구성요소에는 동일한 참조번호를 사용하고 상세한 설명은 생략한다.
도 10을 함께 참조하면, 액츄에이터는 기판(310)의 상방에 현가되어 있는 중간 플레이트(320), 상기 중간 플레이트(320) 상에 고정되게 설치된 스테이지(330), 상기 스테이지(330) 상의 미러부(332), 상기 스테이지(330)의 마주보는 양측으로부터 연장된 토션스프링(340), 상기 토션스프링(340)의 단을 상기 기판(310) 상에 고정되게 지지하는 앵커(342), 상기 기판(310) 상에 형성된 구동전극들(351, 352)을 구비한다.
상기 구동전극은 상기 기판(310) 상에서 상기 토션스프링(340)을 연결하는 회전축으로부터 소정 거리 이격된 한쌍의 제1구동전극(351)과 상기 제1구동전극(351)으로부터 바깥쪽으로 소정 거리 이격된 한쌍의 제2구동전극(352)으로 구성된다. 상기 제1 및 제2 구동전극에는 각각 별도의 전압이 인가되도록 회로로 구성된다.
상기 스테이지(330)는 상기 중간 플레이트(320)로부터 소정 간격 이격되도록 연결부재(324)로 고정되게 연결된다. 상기 스테이지(330), 연결부재(324), 및 중간 플레이트(320)와, 토션스프링(340) 및 앵커(342)는 도전성 물질, 예컨대 폴리 실리콘으로 형성될 수 있다.
본 발명의 제3 실시예에 따른 액츄에이터는 회전축이 스테이지(330)에 설치된 점이 제1 실시예의 액츄에이터와 다르며, 그 작용은 제1 실시예와 실질적으로 동일하므로 상세한 설명은 생략한다.
이상 설명한 바와 같은 본 발명의 액츄에이터는 스테이지 및 기판 사이에 중간 플레이트가 설치되어서 적은 구동전압으로 중간 플레이트을 구동할 수 있다. 또한, 스테이지의 일측이 기판에 가까워지면 스테이지 및 구동전극 사이의 정전기력으로 구동각을 증가시킬 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 액츄에이터는 디스플레이 장치에서 광스캐너로 유용하게 사용될 수 있다.
본 발명은 도면을 참조하여 실시예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기 술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위에 한해서 정해져야 할 것이다.

Claims (12)

  1. 기판;
    상기 기판 상방에서 마주보는 양측에서 연장된 토션스프링에 의해 지지되고, 상기 토션스프링을 연결하는 회전축을 중심으로 회동하는 중간 플레이트;
    상기 중간 플레이트 상에 연결부재에 의해 소정의 갭을 두고 고정된 스테이지;
    상기 기판 상에서 상기 회전축의 양측에 서로 대응되게 마련된 한쌍의 제1구동전극; 및
    상기 기판 상에서 상기 제1구동전극 으로부터 바깥쪽으로 이격되게 설치된 한쌍의 제2구동전극;을 구비하며,
    상기 중간 플레이트의 면적은 상기 스테이지의 면적 보다 작은 것을 특징으로 하는 액츄에이터.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1구동전극의 면적은 상기 제2구동전극 면적보다 작은 것을 특징으로 하는 액츄에이터.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1구동전극 및 제2구동전극 사이에는 도전부가 더 설치되어 있으며,
    상기 제1구동전극 및 제2구동전극은 상기 도전부에 의해 통전되는 것을 특징으로 하는 액츄에이터.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제1구동전극의 면적은 상기 제2구동전극 면적보다 작은 것을 특징으로 하는 액츄에이터.
  6. 제 1 항 또는 제 4 항에 있어서,
    상기 스테이지는 상기 중간 플레이트와 평행하게 설치된 것을 특징으로 하는 액츄에이터.
  7. 기판;
    상기 기판 상방에서 마주보는 양측에서 연장된 토션스프링에 의해 지지되고, 상기 토션스프링을 연결하는 회전축을 중심으로 회동하는 스테이지;
    상기 스테이지의 하부에 소정 길이의 연결부재에 의해 소정의 갭을 두고 고정된 중간 플레이트;
    상기 기판 상에서 상기 회전축의 양측에 서로 대응되게 마련된 한쌍의 제1구동전극; 및
    상기 기판 상에서 상기 제1구동전극 으로부터 바깥쪽으로 이격되게 설치된 한쌍의 제2구동전극;을 구비하며,
    상기 중간 플레이트의 면적은 상기 스테이지의 면적 보다 작은 것을 특징으로 하는 액츄에이터.
  8. 삭제
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 제1구동전극의 면적은 상기 제2구동전극 면적보다 작은 것을 특징으로 하는 액츄에이터.
  10. 제 7 항에 있어서,
    상기 제1구동전극 및 제2구동전극 사이에는 도전부가 더 설치되어 있으며,
    상기 제1구동전극 및 제2구동전극은 상기 도전부에 의해 통전되는 것을 특징으로 하는 액츄에이터.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 제1구동전극의 면적은 상기 제2구동전극 면적보다 작은 것을 특징으로 하는 액츄에이터.
  12. 제 7 항 또는 제 10 항에 있어서,
    상기 스테이지는 상기 중간 플레이트와 평행하게 설치된 것을 특징으로 하는 액츄에이터.
KR1020050021846A 2005-03-16 2005-03-16 복층 플레이트 구조의 액츄에이터 KR100707185B1 (ko)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020050021846A KR100707185B1 (ko) 2005-03-16 2005-03-16 복층 플레이트 구조의 액츄에이터
US11/369,727 US20060208607A1 (en) 2005-03-16 2006-03-08 Actuator with double plate structure

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020050021846A KR100707185B1 (ko) 2005-03-16 2005-03-16 복층 플레이트 구조의 액츄에이터

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20060100146A KR20060100146A (ko) 2006-09-20
KR100707185B1 true KR100707185B1 (ko) 2007-04-13

Family

ID=37009572

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020050021846A KR100707185B1 (ko) 2005-03-16 2005-03-16 복층 플레이트 구조의 액츄에이터

Country Status (2)

Country Link
US (1) US20060208607A1 (ko)
KR (1) KR100707185B1 (ko)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8514205B2 (en) * 2006-12-29 2013-08-20 Microvision, Inc. Circuit for electrostatically driving a plant such as a comb-drive microelectromechanical system (MEMS) mirror and related subsystem, system, and method
KR101345288B1 (ko) * 2007-09-21 2013-12-27 삼성전자주식회사 2축 구동 전자기 스캐너
JP5990917B2 (ja) * 2012-02-03 2016-09-14 船井電機株式会社 Ｍｅｍｓデバイスおよびプロジェクタ機能を有する電子機器

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04230723A (ja) * 1988-03-16 1992-08-19 Texas Instr Inc <Ti> ランディング電極を有する空間光変調器
US5212582A (en) 1992-03-04 1993-05-18 Texas Instruments Incorporated Electrostatically controlled beam steering device and method
KR20030042904A (ko) * 2001-11-26 2003-06-02 삼성전자주식회사 2축 구동 액튜에이터
KR20030049500A (ko) * 2001-12-15 2003-06-25 삼성전자주식회사 마이크로미러 액튜에이터 및 그 제조 방법

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6583921B2 (en) * 1999-12-28 2003-06-24 Texas Instruments Incorporated Micromechanical device and method for non-contacting edge-coupled operation
KR100708077B1 (ko) * 2000-05-01 2007-04-16 삼성전자주식회사 화상표시장치용 마이크로미러 디바이스
US7099063B2 (en) * 2004-03-09 2006-08-29 Lucent Technologies Inc. MEMS device for an adaptive optics mirror

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04230723A (ja) * 1988-03-16 1992-08-19 Texas Instr Inc <Ti> ランディング電極を有する空間光変調器
US5212582A (en) 1992-03-04 1993-05-18 Texas Instruments Incorporated Electrostatically controlled beam steering device and method
KR20030042904A (ko) * 2001-11-26 2003-06-02 삼성전자주식회사 2축 구동 액튜에이터
KR20030049500A (ko) * 2001-12-15 2003-06-25 삼성전자주식회사 마이크로미러 액튜에이터 및 그 제조 방법

Also Published As

Publication number Publication date
KR20060100146A (ko) 2006-09-20
US20060208607A1 (en) 2006-09-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7649301B2 (en) Actuator capable of driving with large rotational angle or large deflection angle
US7697185B2 (en) Actuator, optical scanner and image forming device
KR100707193B1 (ko) 복층 구조의 콤전극을 구비한 광스캐너
JP4492252B2 (ja) アクチュエータ
US20070236767A1 (en) Frequency tunable resonant scanner
JP4098792B2 (ja) ミラー装置
KR101091129B1 (ko) 레이저 프린터에 사용되는 ｍｅｍｓ 스캐너
JP3759598B2 (ja) アクチュエータ
EP0927903B1 (en) Deformable mirror device
JP5049904B2 (ja) 可動構造体及びそれを用いた光走査ミラー
US9097897B2 (en) Optical deflector including narrow piezoelectric sensor element between torsion bar and piezoelectric actuator
US7636101B2 (en) MEMS scanner adapted to a laser printer
KR100707185B1 (ko) 복층 플레이트 구조의 액츄에이터
US7257286B2 (en) Dual comb electrode structure with spacing for increasing a driving angle of a microscanner, and the microscanner adopting the same
JP2008070863A (ja) 振動ミラー、光書込装置および画像形成装置
KR20040010269A (ko) 가동마이크로보디
US20100302612A1 (en) Oscillating structure and oscillator device using the same
EP1933188A1 (en) Non-contact tilting micro mirrors
JP2003262803A (ja) 可動構造体およびこれを用いた偏向ミラー素子と光スイッチ素子と形状可変ミラー
JP2007058105A (ja) マイクロミラー素子及び可動構造
JP4123133B2 (ja) アクチュエータ
CN112731653B (zh) Mems扫描镜及激光投影仪
JP4126308B2 (ja) 静電駆動型アクチュエータ
KR100452113B1 (ko) 외팔보를 이용하는 마이크로미러 디바이스
JP2021162618A (ja) Ｍｅｍｓ素子、ｍｅｍｓスイッチ、ミラーアクチュエータおよび波長可変フィルタ

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
LAPS Lapse due to unpaid annual fee