KR100926710B1 - 정전기식 2축 마이크로 미러 및 그 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 정전기식 2축 마이크로 미러 및 그 제조방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 정전기식 2축 마이크로 미러는, 절연체로 된 기판과; 상기 기판의 두께방향을 따라 소정 거리 이격되고 상기 기판의 판면방향을 따라 배치된 제1회동축을 중심으로 상기 기판에 대해 회동가능하게 배치되는 고리형상의 김블과; 광을 반사할 수 있도록 형성된 반사면을 구비하여 상기 김블의 내측에 상기 제1회동축에 직각되게 형성된 제2회동축을 중심으로 상기 김블에 대해 상대회동 가능하게 형성되는 미러플레이트와; 상기 기판에 형성되는 복수의 고정전극과; 상기 고정전극과 전위차에 의해 상기 김블 및 상기 미러플레이트가 구동될 수 있도록 상기 김블 및 상기 미러플레이트에 형성되는 가동전극을 포함하는 것을 특징으로 한다. 이에 의해, 소형 경량화가 가능하고 제조공정을 단순화하여 비용을 저감시킬 수 있을 뿐만 아니라 응답성능을 향상시킬 수 있으며 구동전력이 작게 소요되어 사용 소비 전력을 저감시킬 수 있다.
Description
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 정전기식 2축 마이크로 미러의 사시도,
도 2는 도 1의 정전기식 2축 마이크로 미러의 평면도,
도 3은 도 2의 Ⅲ-Ⅲ선에 따른 단면도,
도 4는 도 1의 고정전극의 배치상태를 도시한 도면,
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 정전기식 2축 마이크로 미러의 고정전극의 배치상태를 도시한 도면,
도 6은 도 1의 김블의 구동상태를 도시한 도면,
도 7은 도 1의 미러플레이트의 구동상태를 도시한 도면,
도 8a 내지 도 8i는 본 발명의 일 실시예에 따른 정전기식 2축 마이크로 미러의 제조방법을 설명하기 위한 도면,
도 9는 본 발명에 따른 정전기식 2축 마이크로 미러가 광스위치로 사용된 예를 도시한 도면,
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 정전기식 2축 마이크로 미러가 프로젝션 디스플레이로 구성된 경우를 도시한 도면이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
10 : 유리기판 11 : 앵커
12 : 가동패드 21 : 김블
23 : 제1회동축 31 : 미러플레이트
33 : 제2회동축 35 : 반사면
41a~41d : 제1 내지 제4고정전극 43a~43d : 제1 내지 제4고정패드
45a~45d : 선로 51 : 김블복귀스프링
53 : 미러플레이트복귀스프링
본 발명은, 정전기식 2축 마이크로 미러 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 소형 경량화가 가능하고 제조공정을 단순화하여 비용을 저감시킬 수 있을 뿐만 아니라 응답성능을 향상시킬 수 있으며 구동전력이 작게 소요되어 사용소비전력을 저감시킬 수 있도록 한 정전기식 2축 마이크로 미러 및 그 제조방법에 관한 것이다.
최근 정보 관련 기술은 컴퓨터 및 통신 기술의 발전과 함께 비약적인 발전을 보이고 있다. 특히, 동화상, 음성 및 문자 신호 등 다양한 형태의 데이터를 포함한 멀티미디어 정보와, 쌍방향의 대화형(Interactive) 통신 환경의 구축, 네트워크 가입자의 폭발적인 증가 등에 기인하여 기존의 구리선을 이용한 통신망은 그 한계를 보이고 있으며, 다량의 정보를 고속으로 송수신하기 위해 높은 반송주파수(Carrier Frequency)의 고속, 무왜곡 전송이 가능한 광 신호 형태의 통신망이 대안으로 대두되고 있다.
전기적 신호를 송수신하는 기존의 통신망은 논리회로(Logic circuit), 증폭기, 스위치 등 집적회로(Integrated circuits) 등으로 가입자 데이터 인터페이스를 저렴하게 구성할 수 있었다. 이에 반해, 광을 정보 전달 신호로 이용하는 광 통신망의 경우에는, 가입자와 중계기 혹은 통신 사업자를 연결해 주는 인터페이스는 모두 광 스위치, 포토 다이오드 또는 레이저 다이오드 등 광 커넥터 모듈로 구성되어야만 한다.
현재 상용화된 광 통신망용 인터페이스는 전송선인 광섬유(Optic fiber)와, 가입자를 연결하기 위한 광 커넥터(Fiberoptic connector), 광 스위치(Optical switches), 레이저 다이오드를 포함한 광 송신기(Transmitter) 등으로 구성되어 있다.
그런데, 이러한 종래의 광 통신망 인터페이스들은 모두 정밀 가공 및 부품의 조립에 의존한 제조방법으로 제조되고 있어 제조 공정이 복잡하고 가격이 고가로 된다고 하는 단점이 있다. 특히, 광 데이터 인터페이스의 핵심 요소인 광 스위치의 경우, 입력측 또는 출력측 광섬유의 선단을 기계적으로 움직여 광축이 정렬되도록 하고 있어, 스위치의 크기를 소형화하기가 곤란하고 응답성이 느리며 상대적으로 큰 구동력을 필요로 하여 사용소비전력이 증대되며 가격이 비싸지게 된다고 하는 단점이 있다.
따라서, 본 발명의 목적은, 소형 경량화가 가능하고 제조공정을 단순화하여 비용을 저감시킬 수 있을 뿐만 아니라 응답성능을 향상시킬 수 있으며 구동전력이 작게 소요되어 사용소비전력을 저감시킬 수 있는 정전기식 2축 마이크로 미러 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.
상기 목적은, 본 발명에 따라, 절연체로 된 기판과; 상기 기판의 두께방향을 따라 소정 거리 이격되고 상기 기판의 판면방향을 따라 배치된 제1회동축을 중심으로 상기 기판에 대해 회동가능하게 배치되는 고리형상의 김블과; 광을 반사할 수 있도록 형성된 반사면을 구비하여 상기 김블의 내측에 상기 제1회동축에 직각되게 형성된 제2회동축을 중심으로 상기 김블에 대해 상대회동 가능하게 형성되는 미러플레이트와; 상기 기판에 형성되는 복수의 고정전극과; 상기 고정전극과 전위차에 의해 상기 김블 및 상기 미러플레이트가 구동될 수 있도록 상기 김블 및 상기 미러플레이트에 형성되는 가동전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 정전기식 2축 마이크로 미러에 의해 달성된다.
여기서, 상기 기판은 유리부재로 형성되는 것이 바람직하다.
상기 김블과, 상기 제1회동축 및 상기 제2회동축과, 상기 미러플레이트는 실리콘으로 형성되어 전력 인가시 상기 가동전극을 형성하도록 구성하는 것이 효과적이다.
상기 김블과, 상기 제1회동축 및 상기 제2회동축과, 상기 미러플레이트는 상호 일체로 형성되게 구성하는 것이 바람직하다.
상기 제1회동축의 각 끝단에 상기 기판에 접촉되어 상기 각 제1회동축을 상기 기판으로부터 소정 거리 이격되게 지지할 수 있도록 두께방향을 따라 연장형성되는 한 쌍의 앵커를 더 포함하며, 상기 앵커중 어느 하나에는 상기 제1회동축과 전기적으로 연결되는 가동패드가 형성되어 있는 것이 효과적이다.
상기 김블은 평면투영시 사각형상을 가지며, 상기 고정전극은 일측 끝단이 상기 김블의 각 모서리의 하측에 대응되게 상기 김블의 각 변을 따라 소정 폭을 가지며 상호 절연되게 형성되도록 구성하는 것이 바람직하다.
상기 각 고정전극은 상호 대칭이 되도록 구성하는 것이 효과적이다.
상기 김블 및 상기 미러플레이트는 평면투영시 각각 사각형상을 가지며, 상기 고정전극은 상기 제1회동축과 나란하게 배치된 상기 김블의 두 변부의 하측과, 상기 제2회동축과 나란하게 배치된 상기 미러플레이트의 두 변부의 하측에 각각 형성되는 것이 바람직하다.
상기 각 고정전극에 전력을 공급할 수 있도록 상기 기판 위에 형성되는 고정패드를 더 포함하여 구성하는 것이 효과적이다.
상기 김블 및 상기 미러플레이트중 적어도 어느 하나를 초기위치로 복귀시킬 수 있도록 탄성력을 가하는 탄성복귀수단을 더 포함하는 것이 바람직하다.
상기 탄성복귀수단은 일단이 상기 기판에 고정되고 타단은 상기 김블에 접촉되게 외팔보 형상으로 형성된 김블복귀스프링인 것이 효과적이다.
상기 탄성복귀수단은 일단은 상기 기판에 고정되고 타단은 상기 김블에 접촉되는 코일형상의 김블복귀스프링으로 구성하는 것이 바람직하다.
상기 탄성복귀수단은 일단은 상기 김블에 고정되고 타단은 상기 미러플레이트에 접촉될 수 있게 형성되는 미러복귀스프링으로 구성하는 것이 효과적이다.
한편, 본 발명의 다른 분야에 따르면, 유리기판과, 상기 유리기판의 두께방향을 따라 소정 두께로 형성되고 상호 소정 거리 이격되는 앵커와 상기 앵커에 연결된 제1회동축을 중심으로 상기 유리기판에 대해 상대회동 가능한 김블과 상기 김블의 내부에 상기 제1회동축에 직각방향으로 형성된 제2회동축을 중심으로 상기 김블에 대해 상대회동 가능한 미러플레이트로 될 실리콘기판을 준비하는 단계와; 일련의 반도체 제조 공정 기술을 이용하여 상기 실리콘기판을 두께방향을 따라 가공하여 상기 앵커를 형성하는 단계와; 상기 유리기판위에 상기 김블 및 상기 미러플레이트를 정전기력에 의해 회동시킬 수 있도록 복수의 고정전극 및 패드를 형성하는 단계와; 상기 유리기판에 상기 앵커를 접합하는 단계와; 상기 앵커에 대해 축소된 두께를 가지는 상기 김블 및 미러플레이트의 두께에 대응되게 상기 실리콘기판을 두께방향을 따라 가공하는 단계와; 일련의 반도체 제조 공정 기술을 이용하여 상기 실리콘기판에 상기 제1회동축 및 상기 제2회동축과 상기 김블 및 상기 미러플레이트를 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 정전기식 2축 마이크로 미러의 제조방법이 제공된다.
여기서, 상기 제1회동축 및 상기 제2회동축과 상기 김블 및 상기 미러플레이트를 형성하는 단계전에 상기 미러플레이트에 반사면을 형성하는 단계를 더 포함하도록 구성하는 것이 바람직하다.
상기 반사면의 형성시 상기 반사면과 동시에 상기 앵커에 가동패드를 형성하 는 것이 효과적이다.
상기 실리콘기판이 상기 김블 및 상기 미러플레이트의 두께에 대응되게 상기 실리콘기판을 가공하는 단계후, 상기 실리콘기판의 표면을 폴리싱하는 단계를 더 포함하도록 구성하는 것이 바람직하다.
상기 반사면은 상기 미러플레이트의 표면에 반사도가 높은 금속으로 형성된 금속박막으로 구성하는 것이 효과적이다.
상기 김블은 사각고리형상을 가지며, 상기 고정전극을 형성하는 단계는, 상기 유리기판의 표면에 박막층을 형성하는 단계와, 평면투영시 상기 고정전극이 상기 김블의 각 모서리에 대응되고 서로 절연됨과 아울러 서로 대칭되게 배치되도록 상기 박막층을 패터닝하는 단계를 포함하여 구성하는 것이 바람직하다.
상기 김블은 사각고리형상을 가지며, 상기 고정전극을 형성하는 단계는, 상기 유리기판의 표면에 박막층을 형성하는 단계와, 평면투영시 상기 고정전극이 상기 제1회동축과 나란하게 배치된 상기 김블의 두 연부의 하측에 나란하게 배치되는 한 쌍과, 상기 제2회동축과 나란하게 배치되는 상기 미러플레이트의 두 연부의 하측에 나란하게 배치되도록 상기 박막층에 패터닝하는 단계를 포함하도록 구성하는 것이 효과적이다.
상기 김블이 상기 유리기판의 표면과 나란하게 배치되는 초기위치로 상기 김블을 복귀시키는 김블복귀수단을 마련하는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.
여기서, 상기 미러플레이트가 상기 김블과 나란하게 배치되는 초기위치로 상기 미러플레이트를 복귀시키는 미러플레이트복귀수단을 마련하는 단계를 더 포함하 여 구성하는 것이 효과적이다.
상기 김블 및 상기 미러플레이트가 상기 유리기판 및 상기 김블에 대해 각각 나란하게 배치되는 초기위치로 상기 김블 및 상기 미러플레이트를 각각 복귀시키는 김블복귀수단 및 미러플레이트복귀수단을 각각 마련하는 단계를 더 포함하도록 구성하는 것이 바람직하다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 정전기식 2축 마이크로 미러의 사시도이고, 도 2는 도 1의 정전기식 2축 마이크로 미러의 평면도이고, 도 3은 도 2의 Ⅲ-Ⅲ선에 따른 단면도이며, 도 4는 도 1의 고정전극의 배치상태를 도시한 도면이며, 도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 정전기식 2축 마이크로 미러의 고정전극의 배치상태를 도시한 도면이고, 도 6은 도 1의 김블의 구동상태를 도시한 도면이며, 도 7은 도 1의 미러플레이트의 구동상태를 도시한 도면이다. 이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 정전기식 2축 마이크로 미러는, 유리부재로 형성되는 유리기판(10)과, 유리기판(10)의 두께방향을 따라 유리기판(10)의 상측에 소정 거리 이격되어 유리기판(10)에 대해 제1회동축(23)을 중심으로 상대회동 가능하게 배치되는 김블(21)과, 반사면(35)을 구비하여 김블(21)의 내측에 형성된 제2회동축(33)을 중심으로 김블(21)에 대해 상대회동 가능하게 배치되는 미러플레이트(31)와, 유리기판(10)의 상측에 김블(21) 및 미러플레이트(31)를 구동시킬 수 있도록 형성되는 제1 내지 제4고정전극(41a~41d)을 포함하여 구성되어 있다
유리기판(10)의 상부에는 김블(21) 및 미러플레이트(31)가 회동가능하게 유리기판(10)의 상면으로부터 소정 거리 이격되게 지지하는 한 쌍의 앵커(11)가 형성되어 있으며, 앵커(11)의 내측에는 평면투영시 김블(21)의 네 변에 대응되게 배치된 소정 면적을 가지는 사각 형상의 제1 내지 제4고정전극(41a~41d)이 형성되어 있다.
각 고정전극(41a~41d)은 상호 절연되게 배치됨과 아울러 상호 대칭되게 형성되어 있으며, 각 고정전극(41a~41d)의 외측 모서리 영역에는 유리기판(10)의 각 모서리에 형성된 제1 내지 제4고정패드(43a~43d)와 연결된 선로(45a~45d)가 각각 형성되어 있다. 여기서, 고정전극은 도 5에 도시된 바와 같이, 제1회동축(23)과 나란하게 배치된 김블(21)의 두 변의 하측에 김블(21)이 제1회동축(23)을 중심으로 각각 회동할 수 있게 상호 절연된 한 쌍의 김블고정전극(61)을 형성하고, 제2회동축(33)과 나란하게 배치된 미러플레이트(31)의 두 변의 하측에 미러플레이트(31)가 제2회동축(33)을 중심으로 각각 회동할 수 있게 상호 절연된 한 쌍의 미러플레이트고정전극(63)을 각각 형성하여 유리기판(10)의 각 모서리에 형성된 해당 고정패드(43a~43d)에 각각 연결되도록 구성할 수도 있다.
일측 앵커(11)의 상면에는 유리기판(10)에 대해 각각 상대 회동하는 김블(21) 및 미러플레이트(31)에 전력을 공급할 수 있도록 가동패드(12)가 형성되어 있다.
김블(21)은 평면투영시 사각고리형상(내부가 빈 사각 판 형상)을 가지도록 형성되어 있으며, 양 측부에는 김블(21)이 유리기판(10)에 대해 상대회동 가능하게 지지할 수 있게 일단이 각 앵커(11)에 일체로 연결된 제1회동축(23)의 타단이 각각 일체로 연결되게 형성되어 있다. 제1회동축(23)과 나란하게 배치된 김블(21)의 두 변에는 김블(21)이 유리기판(10)과 나란하게 되는 초기위치로 김블(21)을 복귀시킬 수 있도록 판상의 탄성체로 형성되고 일단은 유리기판(10)에 고정된 김블복귀스프링(51)의 각 타단이 탄성적으로 접촉되어 있다.
김블(21)의 내측에는 김블(21)에 비해 축소된 폭을 가지는 사각 형상(사각 판)의 미러플레이트(31)가 배치되어 있으며, 제1회동축(23)과 나란하게 배치된 두 연부의 외측에는 일단이 김블(21)의 내측에 일체로 연결되게 형성된 제2회동축(33)의 타단이 각각 일체로 연결되게 형성되어 있다. 제2회동축(33)과 나란하게 배치되는 미러플레이트(31)의 두 변에는 미러플레이트(31)가 김블(21)에 나란하게 되는 초기 위치로 복귀시키는 판상의 탄성체로 된 미러플레이트복귀스프링(53)의 각 타단이 탄성적으로 접촉되어 있다. 여기서, 김블복귀스프링(51) 및 미러플레이트복귀스프링(53)은 각각 코일 스프링의 형태로 구성할 수도 있다.
이러한 구성에 의하여, 제1 및 제2고정패드(43a,43b)를 통해 제1고정전극(41a) 및 제2고정전극(41b)에 전원이 인가되도록 함과 동시에 가동패드(12)를 통해 김블(21)에 전원이 인가되도록 하면, 도 6에 도시된 바와 같이, 김블(21) 및 미러플레이트(31)는 제1회동축(23)을 중심으로 제1고정전극(41a) 및 제2고정전극(41b)에 접근되게 회동된다. 이 때, 제1 및 제2고정전극(41a,41b)에 인접되게 형성된 김블복귀스프링(51)은 압축되면서 탄성력을 축적하게 되고, 제1 및 제2고정전극(41a,41b)과, 김블(21)의 전원이 차단되면 축적된 탄성력으로 김블(21)이 초기위치로 복귀되도록 한다.
한편, 미러플레이트(31)와, 제2고정전극(41b) 및 제3고정전극(41c)에 각각 전원이 인가되도록 하면, 도 7에 도시된 바와 같이, 미러플레이트(31)는 제2 및 제3고정전극(41b,41c)에 인접되도록 제2회동축(33)을 중심으로 회동하게 된다. 이 때, 미러플레이트복귀스프링(53)은 미러플레이트(31)의 회동시 가압되어 탄성변형되면서 탄성력을 축적하고, 전원의 차단시 축적된 탄성력으로 미러플레이트(31)를 초기위치로 복귀시키게 된다.
여기서, 제1 내지 제3고정전극(41a~41c)과, 김블(21) 및 미러플레이트(31)에 각각 전원이 인가되도록 하면 김블(21) 및 미러플레이트(31)는 동시에 제1회동축(23) 및 제2회동축(33)을 중심으로 회동되게 된다.
도 8a 내지 도 8i는 본 발명의 일 실시예에 따른 정전기식 2축 마이크로 미러의 제조방법을 설명하기 위한 도면이다. 전술 및 도시한 구성과 동일 및 동일 상당부분에 대해서는 도면 설명의 편의상 동일한 참조부호를 부여하여 설명한다. 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 정전기식 2축 마이크로 미러의 제조방법은, 먼저 도 8a에 도시된 바와 같이, 앵커(11), 김블(21) 및 미러플레이트(31)로 될 실리콘기판(Silicon wafer)(71) 및 유리기판(10)을 준비하고, 준비된 실리콘기판(71)의 상면에 식각마스크로 사용될 박막(73)을 형성한다. 박막(73)의 형성은 증착, 도포, 산화 등의 다양한 방식을 이용할 수 있으며, 실리콘 식각 방법에 따라 실리콘 질화막(nitride), 금속박막, 산화막, 감광막(photoresist) 및 폴리머(polymer) 등 다양한 물질을 선택할 수 있다.
다음, 도 8b에 도시된 바와 같이, 박막(73)을 식각이 진행될 패턴대로 사진 묘화(photolithography) 공정, 박막 식각 공정 등의 일련의 반도체 제조 공정 기술 을 이용하여 식각 마스크(75)를 형성한다.
식각을 진행하여 도 8c에 도시된 바와 같이, 앵커(11)가 형성되도록 하고, 식각후 식각 마스크(75)를 제거한다. 여기서, 식각은 건식 반응성 이온 식각(Reactive Ion Etching)이나, KOH, EDP, TMAH 등의 식각액을 사용한 이방성 식각 방법을 사용한다.
도 8d에 도시된 바와 같이, 유리기판(10)의 표면에 고정전극(41a~41d) 및 고정패드(43a~43d)로 될 박막을 형성하고, 사진 묘화 공정, 박막 식각 공정 등 반도체 일관 제조 공정 기술을 이용하여 고정전극(41a~41d) 및 고정패드(43a~43d)를 각각 형성한다. 고정전극(41a~41d) 및 고정패드의 형성후 감광제는 제거한다.
다음, 도 8e에 도시된 바와 같이, 유리기판(10)의 상면에 앵커(11)가 접촉되도록 유리기판(10)의 상면에 실리콘기판(71)을 배치하여 앵커(11)와 유리기판(10)이 상호 접합(bonding)되도록 한다. 접합은, 양극 접합(anodic bonding), 접착제 접합(epoxy bonding), 솔더 접합(solder bonding) 등 다양한 방법을 사용하면 된다.
접합이 완료되면, 도 8f에 도시된 바와 같이, 실리콘기판(71)의 상면을 필요한 두께(t)까지 전면 식각한다. 전면 식각 공정에는 반응성 이온 식각 등의 건식 식각이나, KOH, EDP, TMAH 등의 식각액을 사용한 이방성 식각, 기계적인 래핑(lapping) 등의 방법을 이용될 수 있다. 식각후에는 폴리싱(polishing) 등의 방법으로 식각된 실리콘기판(71)의 상면의 표면거칠기가 감소되도록 한다.
폴리싱이 완료되면, 도 8g에 도시된 바와 같이, 미러플레이트(31)로 될 영역 의 표면에 반사도가 높은 금속, 예를 들면 알루미늄 또는 금 등의 금속으로 금속 박막으로 반사면(35)을 형성하고, 이와 동시에 앵커(11)로 될 영역의 상면에 가동패드(12)가 형성되도록 한다.
다음, 반사면(35) 및 가동패드(12)가 형성되면 실리콘기판(71)의 표면에 제1회동축(23), 김블(21), 제2회동축(33) 및 미러플레이트(31)를 형성할 수 있게 식각 마스크로 될 박막을 형성하고, 사진 묘화 및 박막 식각 등의 방법으로 형상을 정의한다. 실리콘 식각(deep RIE)을 위해서는 실리콘과 같은 높은 식각 선택도(etch selectivity)를 갖는 금속, 산화물, 감광제 등을 마스크로 사용한다. 마스크 박막 식각 후에는 사진 묘화 공정에 사용된 감광제를 제거하고, 정의된 형상에 따라 반응성 이온 식각 등의 건식 이방성 식각으로 실리콘기판(71)을 관통시킨다. 식각이 완료되면 도 8h에 도시된 바와 같이, 상호 일체로 된 제1회동축(23), 김블(21), 제2회동축(33) 및 미러플레이트(31)가 형성되며, 식각후 식각 마스크로 사용된 물질을 제거한다.
식각 마스크가 제거되면, 도 8i에 도시된 바와 같이, 제1회동축(23)과 나란하게 배치된 김블(21)의 두 연부에 일단이 유리기판(10)에 고정된 탄성체로 된 김블복귀스프링(51)의 각 타단이 탄성적으로 접촉되도록 함과 아울러 제2회동축(33)과 나란하게 배치된 미러플레이트(31)의 두 연부에 일단은 김블(21)에 고정된 미러플레이트복귀스프링(53)의 각 타단이 탄성적으로 접촉되도록 한다.
도 9는 본 발명에 따른 정전기식 2축 마이크로 미러가 광스위치로 사용된 예를 도시한 도면이다. 도시된 바와 같이, 4×4의 매트릭스 형태로 배열된 입력단 광섬유(81a)와 출력단 광섬유(81b) 사이에는 광전달 경로를 따라 입력단 광섬유(81a)의 전방에 각 광섬유의 배열과 동일 한 배열을 이루도록 입력단 콜리메이터(82a)가 배치되어 있으며, 입력단 콜리메이터(82a)의 전방에는 광을 반사할 수 있도록 본 발명의 일 실시 예에 따른 정전기식 2축 마이크로 미러(80)가 4×4의 매트릭스 형태로 배열되어 입력단 마이크로 미러(83a)를 형성하고 있다. 입력단 마이크로 미러(83a)의 전방에는 출력단 마이크로 미러(83b)가 배치되어 있으며, 출력단 마이크로 미러(83b)의 전방에는 출력단 광섬유(81b)로 출력단 마이크로 미러(83b)로부터 반사된 광을 집광할 수 있도록 출력단 콜리메이터(82b)가 배치되어 있다.
이와 같이, 정전기식 2축 마이크로 미러(80)를 2쌍의 m×n 배열로 배치 또는 집적하여 구성하고, 동수의 콜리메이터 배열을 이용하면 소형 경량화가 가능하고 구동 전력이 작으며 응답성을 향상시킬 수 있는 2m×n의 광 매트릭스 스위치를 구성할 수 있다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 정전기식 2축 마이크로 미러가 프로젝션 디스플레이로 구성된 경우를 도시한 도면이다. 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 정전기식 2축 마이크로 미러(80)의 일측 상부영역에는 반사면(35)을 향하여 광을 조사할 수 있도록 광원(85)이 구비되어 있으며, 또 다른 일측에는 반사면(35)으로부터 반사되는 광이 조사될 수 있도록 스크린(87)이 형성되어 있다.
김블(21) 및 미러플레이트(31)와 각 고정전극(41a~41d)에 선택적으로 전위차 가 발생되도록 전원을 인가하면 광원(85)으로부터 반사면(35)에 입사된 광은 제1회동축(23) 및/또는 제2회동축(33)을 중심으로 회전하는 김블(21) 및 미러플레이트(31)에 의해 반사되어 스크린(87)에 표시된 경로로 스캔라인(88)을 형성하게 된다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 절연체로 된 기판과, 기판의 상측에 소정 거리 이격되어 기판에 대해 상대회동 가능하게 배치되는 김블과, 반사면을 구비하여 김블의 내측에 김블에 대해 상대회동 가능하게 배치되는 미러플레이트와, 기판에 형성되는 복수의 고정전극과, 김블 및 미러플레이트에 형성되는 가동전극을 마련함으로써, 소형 경량화가 가능하고 제조공정을 단순화하여 비용을 저감시킬 수 있는 정전기식 2축 마이크로 미러 및 그 제조방법이 제공된다.
본 발명에 따른 정전기식 2축 마이크로 미러는, 크기가 작아 응답성이 현저히 향상되며 구동에 소요되는 전력이 작아 프로젝터 및/또는 프로젝션 텔레비전의 성능향상 및 사용 소비 전력의 저감을 기할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 정전기식 2축 마이크로 미러는, 광 매트릭스 스위치의 소형 경량화를 실현 할 수 있고, 응답성을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 사용 소비 전력을 저감시킬 수 있다.
Claims (23)
- 절연체로 된 기판과;상기 기판의 상측에 이격되게 배치되어 상기 기판에 형성된 한 쌍의 제1회동축을 중심으로 상기 기판에 대해 회동가능하게 배치되고, 내부가 빈 사각 판 형상의 김블과;광을 반사할 수 있게 형성된 반사면을 구비하여 상기 김블의 내측에 상기 제1회동축과 직각으로 배치되게 형성되는 한 쌍의 제2회동축을 중심으로 상기 김블에 대해 상대회동 가능하게 형성되는 사각 판상의 미러플레이트와;상기 기판에 형성되는 복수의 고정전극과;상기 고정전극과 전위차에 의해 상기 김블 및 상기 미러플레이트가 상기 제1회동축 및 상기 제2회동축을 중심으로 각각 회동될 수 있게 상기 김블 및 상기 미러플레이트에 각각 형성되는 가동전극을 포함하여 구성되되,상기 김블 및 상기 제1회동축과, 상기 제2회동축 및 상기 미러플레이트는 실리콘으로 형성되어 전력 인가시 상기 가동전극을 형성하는 것을 특징으로 하는 정전기식 2축 마이크로 미러.
- 제1항에 있어서,상기 기판은 유리부재로 형성되는 것을 특징으로 하는 정전기식 2축 마이크로 미러.
- 삭제
- 제1항에 있어서,상기 김블 및 상기 제1회동축은 상호 일체로 형성되고, 상기 제2회동축 및 상기 미러플레이트는 상호 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 정전기식 2축 마이크로 미러.
- 제4항에 있어서,상기 제1회동축의 각 끝단에 상기 기판에 접촉되어 상기 각 제1회동축을 상기 기판으로부터 소정 거리 이격되게 지지할 수 있도록 두께방향을 따라 연장형성되는 한 쌍의 앵커를 더 포함하며, 상기 앵커중 어느 하나에는 상기 제1회동축과 통전 가능하게 연결되는 가동패드가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 정전기식 2축 마이크로 미러.
- 제1항에 있어서,상기 고정전극은 일측 끝단이 상기 김블의 각 모서리의 하측에 대응되게 상기 김블의 각 변을 따라 소정 폭을 가지며 상호 절연되게 형성되는 것을 특징으로 하는 정전기식 2축 마이크로 미러.
- 제6항에 있어서,상기 각 고정전극은 상호 대칭인 것을 특징으로 하는 정전기식 2축 마이크로 미러.
- 제1항에 있어서,상기 고정전극은 상기 김블의 네 변부 중 상기 제1회동축과 나란하게 배치된 상기 김블의 두 변부의 하측 및, 상기 미러플레이트의 네 변부 중 상기 제2회동축과 나란하게 배치된 상기 미러플레이트의 두 변부의 하측에 각각 소정 면적을 가지며 상호 절연되게 형성되는 것을 특징으로 하는 정전기식 2축 마이크로 미러.
- 제1항에 있어서,상기 각 고정전극에 전력을 공급할 수 있도록 상기 기판위에 형성되는 고정패드를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 정전기식 2축 마이크로 미러.
- 제1항, 제2항, 제4항 내지 제9항중 어느 한 항에 있어서,상기 김블 및 상기 미러플레이트중 적어도 어느 하나를 초기위치로 복귀시킬 수 있게 상기 어느 하나에 탄성력을 가하는 탄성복귀수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 정전기식 2축 마이크로 미러.
- 제10항에 있어서,상기 탄성복귀수단은 일단이 상기 기판에 고정되고 타단은 상기 김블에 접촉되게 외팔보 형상으로 형성된 김블복귀스프링을 포함하는 것을 특징으로 하는 정전기식 2축 마이크로 미러.
- 제10항에 있어서,상기 탄성복귀수단은 일단은 상기 기판에 고정되고 타단은 상기 김블에 접촉되는 코일형상의 김블복귀스프링을 포함하는 것을 특징으로 하는 정전기식 2축 마이크로 미러.
- 제10항에 있어서,상기 탄성복귀수단은 일단은 상기 김블에 고정되고 타단은 상기 미러플레이트의 저면에 접촉될 수 있게 외팔보 형상으로 형성되는 미러복귀스프링을 포함하는 것을 특징으로 하는 정전기식 2축 마이크로 미러.
- 유리기판과, 상기 유리기판의 두께방향을 따라 소정 두께로 형성되고 상호 소정 거리 이격되는 앵커와 상기 앵커에 연결된 제1회동축을 중심으로 상기 유리기판에 대해 상대회동 가능한 김블과 상기 김블의 내부에 상기 제1회동축에 직각방향으로 형성된 제2회동축을 중심으로 상기 김블에 대해 상대회동 가능한 미러플레이트로 될 실리콘기판을 준비하는 단계와;상기 실리콘기판을 두께방향을 따라 가공하여 상기 앵커를 형성하는 단계와;상기 유리기판위에 상기 김블 및 상기 미러플레이트를 정전기력에 의해 회동시킬 수 있도록 복수의 고정전극 및 패드를 형성하는 단계와;상기 유리기판에 상기 앵커를 접합하는 단계와; 상기 앵커에 대해 축소된 두께를 가지는 상기 김블 및 미러플레이트의 두께에 대응되게 상기 실리콘기판을 두께방향을 따라 가공하는 단계와;상기 실리콘기판에 상기 제1회동축 및 상기 제2회동축과 상기 김블 및 상기 미러플레이트를 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 정전기식 2축 마이크로 미러의 제조방법.
- 제14항에 있어서,상기 제1회동축 및 상기 제2회동축과 상기 김블 및 상기 미러플레이트를 형성하는 단계 전에 상기 미러플레이트에 반사면을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 정전기식 2축 마이크로 미러의 제조방법.
- 제15항에 있어서,상기 반사면의 형성시 상기 반사면과 동시에 상기 앵커에 가동패드를 형성하는 것을 특징으로 하는 정전기식 2축 마이크로 미러의 제조방법.
- 제14항에 있어서,상기 실리콘기판이 상기 김블 및 상기 미러플레이트의 두께에 대응되게 상기 실리콘기판을 가공하는 단계후, 상기 실리콘기판의 표면을 폴리싱하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 정전기식 2축 마이크로 미러의 제조방법.
- 제14항에 있어서,상기 반사면은 상기 미러플레이트의 표면에 반사도가 높은 금속으로 형성된 금속박막인 것을 특징으로 하는 정전기식 2축 마이크로 미러의 제조방법.
- 제14항에 있어서,상기 김블은 내부가 빈 사각 판 형상을 가지며, 상기 고정전극을 형성하는 단계는, 상기 유리기판의 표면에 박막층을 형성하는 단계와, 평면투영시 상기 고정전극이 상기 김블의 각 모서리에 대응되고 서로 절연됨과 아울러 서로 대칭되게 배치되도록 상기 박막층을 패터닝하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 정전기식 2축 마이크로 미러의 제조방법.
- 제14항에 있어서,상기 김블은 내부가 빈 사각 판 형상을 가지며, 상기 고정전극을 형성하는 단계는, 상기 유리기판의 표면에 박막층을 형성하는 단계와, 평면투영시 상기 고정전극이 상기 제1회동축과 나란하게 배치된 상기 김블의 두 연부의 하측에 나란하게 배치되는 한 쌍과, 상기 제2회동축과 나란하게 배치되는 상기 미러플레이트의 두 연부의 하측에 나란하게 배치되도록 상기 박막층에 패터닝하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 정전기식 2축 마이크로 미러의 제조방법.
- 제14항 내지 제20항중 어느 한 항에 있어서,상기 김블이 상기 유리기판의 표면과 나란하게 배치되는 초기위치로 상기 김블을 복귀시키는 김블복귀스프링을 마련하는 단계를 더 포함하고, 상기 김블복귀스프링은 외팔보 형상 또는 코일 스프링 형상으로 형성되고, 상기 김블복귀스프링은 일 단이 상기 유리기판에 고정되고 타 단은 상기 김블의 저면에 접촉되게 설치되는 것을 특징으로 하는 정전기식 2축 마이크로 미러의 제조방법.
- 제21항에 있어서,상기 미러플레이트가 상기 김블과 나란하게 배치되는 초기위치로 상기 미러플레이트를 복귀시키는 미러플레이트복귀스프링을 마련하는 단계를 더 포함하고, 상기 미러플레이트복귀스프링은 외팔보 형상으로 형성되고, 상기 미러플레이트복귀스프링은 일 단이 상기 김블에 고정되고 타 단은 상기 미러플레이트의 저면에 접촉되게 설치되는 것을 특징으로 하는 정전기식 2축 마이크로 미러의 제조방법.
- 제14항 내지 제20항중 어느 한 항에 있어서,상기 김블이 상기 유리기판의 표면과 나란하게 배치되는 초기위치로 상기 김블을 복귀시키는 김블복귀스프링을 마련하는 단계와;상기 미러플레이트가 상기 김블과 나란하게 배치되는 초기위치로 상기 미러플레이트를 복귀시키는 미러플레이트복귀스프링을 마련하는 단계를 더 포함하고,상기 김블복귀스프링은 외팔보 형상 또는 코일 스프링 형상으로 형성되고, 상기 김블복귀스프링은 일 단이 상기 유리기판에 고정되고 타 단은 상기 김블의 저면에 접촉되게 설치되고,상기 미러플레이트복귀스프링은 외팔보 형상으로 형성되고, 상기 미러플레이트복귀스프링은 일 단이 상기 김블에 고정되고 타 단은 상기 미러플레이트의 저면에 접촉되게 설치되는 것을 특징으로 하는 정전기식 2축 마이크로 미러의 제조방법.
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