KR101430123B1

KR101430123B1 - 멤스 스캐너

Info

Publication number: KR101430123B1
Application number: KR20130120963A
Authority: KR
Inventors: 김경수; 김준일; 이종현; 문승환
Original assignee: 고려오트론(주)
Priority date: 2013-10-11
Filing date: 2013-10-11
Publication date: 2014-09-25
Also published as: EP3056935A1; US20160131893A1; EP3056935A4; EP3056935B1; US9383577B2; WO2015053422A1

Abstract

본 발명은 멤스 스캐너에 관한 것으로, 멤스(MEMS; Micro Electro Mechanical Systems) 공정을 통해 고정 전극과 구동 전극 간의 구동 각도를 높이면서 안정적인 구동을 구현하기 위한 것이다. 본 발명에 따른 멤스 스캐너는 하부 프레임, 한 쌍의 상부 프레임, 한 쌍의 레버, 한 쌍의 고정 전극부 및 구동 전극부를 포함한다. 하부 프레임은 상부면에 캐버티가 형성되어 있고, 캐버티의 중심에 관통 구멍이 형성되어 있다. 한 쌍의 상부 프레임은 캐버티 주위의 하부 프레임의 상부면에 부착되어 중심 부분에 설치 공간을 형성한다. 한 쌍의 레버는 관통 구멍을 중심으로 양쪽의 캐버티의 바닥면에 부착되고, 한 쌍의 상부 프레임에 각각 연결된다. 한 쌍의 고정 전극부는 일측이 한 쌍의 레버에 각각 연결되고, 타측이 상부 프레임에 연결되어 수평면에 대해서 기울어지게 형성된 복수의 고정 전극을 구비하며, 복수의 고정 전극이 관통 구멍을 향하여 형성된다. 그리고 구동 전극부는 한 쌍의 고정 전극부의 고정 전극들에 교번되게 배치되며 상부 프레임의 상부면에 평행하게 배치되는 복수의 구동 전극이 양쪽에 형성되어 있고, 복수의 구동 전극이 형성된 쪽에 반대되는 양쪽은 각각 회전 스프링을 매개로 하부 프레임의 상부면에 부착된다.

Description

멤스 스캐너{MEMS scanner}

본 발명은 멤스 스캐너(MEMS scanner)에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 멤스(MEMS; Micro Electro Mechanical Systems) 공정을 통해 고정 전극과 구동 전극 간의 구동 각도를 높이면서 안정적인 구동을 구현하는 멤스 스캐너에 관한 것이다.

최근, 디스플레이, 프린팅 장치, 정밀 측정, 정밀 가공 등 다양한 기술 분야에서 반도체 공정기술에 의해 제조되는 멤스(MEMS; Micro Electro Mechanical Systems) 디바이스에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 예를들어, 광원으로부터 입사된 광을 소정의 화면영역에 대해 주사하여 영상을 구현하는 디스플레이 분야 또는 소정의 화면영역에 대해 광을 주사하고 반사된 광을 수광하여 화상 정보를 읽어들이는 스캐닝 분야에서는 미소 구조의 광 스캐너가 주목받고 있다.

이러한 광스캐너는 일반적으로 멤스 공정 기술을 이용하여 광을 반사시키는 반사경과, 이 반사경을 지지하는 지지축, 및 반사경을 요동시키기 위한 구동수단을 단일의 칩 형태로 구성한 것을 지칭한다.

빗살 모양의 구동기는 운동체인 스테이지 또는 이동구조물의 평면에 대해 나란한 방향으로 구동 전극이 형성되고, 이 구동 전극에 대응하는 고정 전극은 위치 고정된 상태에서 상기 구동 전극과 교번적으로 배치되고, 구동 전극과 같이 스테이지의 평면방향에 나란하게 형성되는 구조를 가진다.

이와 같은 정전력 방식 구동기가 정적구동 조건에서 회전운동을 하기 위해서는 구동 전극과 고정 전극 사이에 높이차 혹은 기울임이 있어야 한다. 그리하여 빗살 모양의 구동기는 구동 전극 또는 고정 전극 중 하나를 높이가 다르게 제작하거나, 높이를 같게 제작한 후 이를 기울이는 추가적인 공정이 필요하기 때문에 광 스캐너의 제작이 복잡하다는 문제가 있다.

구동 전극에 초기 각도를 형성하는 방법에는 아래와 같은 방법 있다.

먼저 구동 전극의 상단과 구동부 상단 사이에 폴리머를 증착하여 상기 구동전극과 상기 구동부를 연결하고, 그 이후에 폴리머에 열 변형을 발생시켜 상기 폴리머가 수축됨으로써 구동전극이 기울여지게 되는 방법이다. 이 방법은 광 스캐너의 고속 구동에서 한계, 복잡한 제작공정 및 구동전극의 일정한 초기각도를 형성하는데 있어서 제작 재현성의 한계가 있다.

다른 방법으로 인위적으로 회전스프링을 기울인 상태에서, 줄-히팅(Joul-heating)으로 스프링을 소성 변형시켜 초기 각도를 형성하는 방법이 있다. 이 방법은 광 스캐너를 정적 구동시킬 때에는 단방향(uni-direction)으로만 구동이 가능하기 때문에 구동 각도가 제한적이라는 단점이 있다.

또 다른 방법으로 어셈블리(assembly) 방식을 통하여 초기 각도를 형성하는 방법이다. 이 방법은 구동전극에 초기각도를 형성하기 위해 광 스캐너에 추가로 개별 구조물을 접합해야 하며, 이로 인해 제작 공정 절차가 복잡해지고 제작비용이 증가하게 된다. 이와 더불어, 추가된 구조물로 인해 광 스캐너의 부피가 커질 수밖에 없다는 단점이 있다. 또한 구동부 스프링과 고정 전극의 힌지가 구조적으로 연결되어 있으므로, 고정 전극을 기울일 때 구동부 스프링과 구동 전극도 동시에 회전되어 초기 각도가 형성되지 않는다. 따라서 구동 전극이 회전하는 것을 방지하기 위하여, 구동부 스프링을 인위적으로 뒤틀어야 하며, 이로 인해 구동부 스프링은 광스캐너를 구동하지 않을 때에도 잔류 스트레스를 갖게 된다. 이는 광스캐너의 구동측 면에서 보았을 때, 장기적으로 피로파괴 등 불안정한 구동이 유발되며, 이와 더불어 충격에 약해진다는 단점이 있다.

대한민국공개특허 제2006-0010421호(2006.02.02.)

따라서 본 발명의 목적은 멤스 공정을 통해 고정 전극과 구동 전극 간의 구동 각도를 높이면서 안정적인 구동을 구현하는 멤스 스캐너를 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은 제작 공정 간소화를 통하여 멤스 스캐너를 소형화하면서 제작비용을 절감할 수 있는 방법을 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 하부 프레임, 한 쌍의 상부 프레임, 한 쌍의 레버, 한 쌍의 고정 전극부 및 구동 전극부를 포함하는 멤스 스캐너를 제공한다. 상기 하부 프레임은 상부면에 대해서 아래로 캐버티가 형성되어 있고, 상기 캐버티의 중심에 관통 구멍이 형성된다. 상기 한 쌍의 상부 프레임은 상기 캐버티 주위의 상기 하부 프레임의 상부면에 부착되어 중심 부분에 설치 공간을 형성한다. 상기 한 쌍의 레버는 상기 한 쌍의 상부 프레임의 안쪽에 각각 배치되며, 상기 관통 구멍을 중심으로 양쪽의 캐버티의 바닥면에 부착되고, 상기 한 쌍의 상부 프레임에 각각 연결된다. 상기 한 쌍의 고정 전극부는 일측이 상기 한 쌍의 레버에 각각 연결되고, 타측이 상기 한 쌍의 상부 프레임에 각각 연결되어 상기 캐버티의 바닥면에 대해서 상기 상부 프레임의 상부면을 향하여 기울어지게 형성된 복수의 고정 전극을 구비하며, 상기 복수의 고정 전극이 상기 관통 구멍을 향하여 형성된다. 그리고 상기 구동 전극부는 상기 한 쌍의 고정 전극부의 고정 전극들에 교번되게 배치되며 상기 상부 프레임의 상부면에 평행하게 배치되는 복수의 구동 전극이 양쪽에 형성되어 있고, 상기 복수의 구동 전극이 형성된 쪽에 이웃하는 양쪽에 각각 형성된 회전 스프링을 매개로 상기 하부 프레임의 상부면에 부착된다. 이때 상기 한 쌍의 고정 전극부 중에 하나와 구동 전극부 간에 전압을 인가하여 전위차가 발생되면, 상기 구동 전극부는 전압이 인가되는 고정 전극부 쪽으로 회전한다.

본 발명에 따른 멤스 스캐너에 있어서, 상기 한 쌍의 상부 프레임은 제1 상부 프레임과 제2 상부 프레임을 포함한다. 상기 제1 상부 프레임은 상기 한 쌍의 레버 중 제1 레버의 외부를 감싸며 상기 하부 프레임의 상부면에 부착된다. 상기 제2 상부 프레임은 상기 한 쌍의 레버 중 제2 레버의 외부를 감싸며 상기 하부 프레임의 상부면에 부착되며, 상기 제1 상부 프레임과 함께 중심 부분에 설치 공간을 형성한다. 이때 상기 설치 공간에 상기 한 쌍의 레버, 상기 한 쌍의 고정 전극부 및 상기 구동 전극부가 위치한다.

본 발명에 따른 멤스 스캐너에 있어서, 상기 구동 전극부를 중심으로 외측에 상기 구동 전극부를 감싸게 상기 한 쌍의 고정 전극부가 형성되고, 상기 한 쌍의 고정 전극부의 외측에 각각 상기 레버가 배치될 수 있다.

본 발명에 따른 멤스 스캐너에 있어서, 상기 한 쌍의 레버는 각각, 한 쌍의 연결판과 레버판을 포함할 수 있다. 상기 한 쌍의 연결판은 양쪽에 제1 레버 힌지를 매개로 상기 상부 프레임에 연결된다. 그리고 상기 레버판은 일측의 양쪽은 상기 한 쌍의 연결판과 각각 제2 레버 힌지를 매개로 연결되며, 상기 캐버티의 바닥면에 고정되고, 타측의 양쪽은 제3 레버 힌지를 매개로 상기 고정 전극부에 연결된다.

본 발명에 따른 멤스 스캐너에 있어서, 상기 한 쌍의 레버는 각각, 상기 제1 레버 힌지를 중심으로 상기 관통구멍에 가까운 쪽에 상기 제3 레버 힌지가 위치하고, 상기 제3 레버 힌지가 위치한 쪽의 반대쪽에 상기 제2 레버 힌지가 위치할 수 있다.

본 발명에 따른 멤스 스캐너에 있어서, 상기 레버판에는 관통되게 복수의 접착제 주입 구멍이 형성되어 있다. 상기 복수의 접착제 주입 구멍으로 주입된 접착제에 의해 상기 레버판은 상기 캐버티의 바닥면에 부착된다.

본 발명에 따른 멤스 스캐너에 있어서, 상기 한 쌍의 고정 전극부는 각각, 고정 전극 프레임, 복수의 고전 전극 및 힌지 설치편을 포함한다. 상기 고정 전극 프레임은 상기 레버에 제3 레버 힌지를 매개로 연결된다. 상기 복수의 고정 전극은 상기 관통 구멍을 향하는 상기 고정 전극 프레임의 일측에 배열된다. 그리고 상기 힌지 설치편은 상기 복수의 고정 전극을 중심으로 상기 고정 전극 프레임의 양쪽으로 뻗어 있으며, 고정 힌지를 매개로 상기 고정 전극 프레임에 연결된다.

본 발명에 따른 멤스 스캐너에 있어서, 상기 힌지 설치편은 상기 캐버티 상에 위치할 수 있다.

본 발명에 따른 멤스 스캐너에 있어서, 상기 한 쌍의 고정 전극부의 고정 전극은 서로 이격되어 상기 구동 전극부가 설치되는 공간을 형성할 수 있다.

본 발명에 따른 멤스 스캐너에 있어서, 상기 구동 전극부는 구동 전극 프레임, 복수의 구동 전극, 한 쌍의 스프링 설치편 및 한 쌍의 회전 스프링을 포함한다. 상기 구동 전극 프레임은 상기 한 쌍의 고정 전극부의 고정 전극 사이의 공간에 배치된다. 상기 복수의 구동 전극은 상기 한 쌍의 고정 전극부의 고정 전극과 마주보는 쪽의 상기 구동 전극 프레임에 형성되며, 상기 한 쌍의 고정 전극부의 고정 전극에 교번되게 배치된다. 상기 한 쌍의 스프링 설치편은 상기 복수의 구동 전극이 형성된 쪽에 이웃하는 양측에 형성되며, 상기 하부 프레임의 상부면에 고정 설치된다. 그리고 상기 한 쌍의 회전 스프링은 상기 스프링 설치편과 상기 구동 전극 프레임을 연결한다.

본 발명에 따른 멤스 스캐너에 있어서, 상기 고정 힌지와 상기 회전 스프링은 동일 축 상에 형성된다.

본 발명에 따른 멤스 스캐너에 있어서, 상기 한 쌍의 고정 전극부 중에 하나와 구동 전극부 간에 전압을 인가하여 전위차가 발생되면, 상기 구동 전극부는 전압이 인가되는 고정 전극부 쪽으로 회전하고, 상기 구동 전극은 상기 고정 전극부와 평행해질 때까지 회전하게 된다.

본 발명에 따른 멤스 스캐너에 있어서, 상기 고정 전극과 상기 구동 전극은 빗살 모양으로 형성될 수 있다.

본 발명에 따른 멤스 스캐너에 있어서, 상기 구동 전극부의 구동 전극 프레임에는 미러가 형성되어 있거나, 구동 전극 프레임의 일부가 관통되고 상기 관통된 부분에 렌즈가 결합될 수 있다.

본 발명에 따른 멤스 스캐너에 있어서, 상기 구동 전극부의 구동 전극 프레임에 미러가 형성되어 있으면, 상기 미러를 포함한 구동 전극부 및 고정 전극부에는 금속막이 증착될 수 있다.

본 발명에 따른 멤스 스캐너에 있어서, 상기 구동 전극부의 구동 전극 프레임에 렌즈가 결합되어 있으면, 상기 렌즈를 제외한 구동 전극부 및 고정 전극부에는 금속막이 증착될 수 있다.

그리고 본 발명에 따른 멤스 스캐너에 있어서, 상기 금속막의 소재는 금 또는 알루미늄일 수 있다.

본 발명에 따른 멤스 스캐너는 멤스 공정을 통하여 제조되는 하부 프레임에 형성된 캐버티의 단차를 이용하여 고정 전극과 구동 전극 간의 구동 각도를 높이면서 안정적인 구동을 구현할 수 있다.

또한 구동 전극부는 고정 전극부와 같이 하부 프레임에 의해 지지되지만, 서로 물리적으로 분리되어 있기 때문에, 구조적으로 상호 영향을 미치지는 않는다. 따라서 구동 전극부는 고정 전극부에 물리적인 영향을 받지 않으면서, 구동 전극부와 고정 전극부 간에 발생되는 전위차에 따라서 회전할 수 있다. 또한 전압이 인가되지 않은 상태에서는, 구동 전극부의 회전 스프링은 비틀림에 따른 탄성이 인가되지 않은 상태로 위치하기 때문에, 장기간 사용으로 인한 피로파괴가 발생되는 것을 억제할 수 있다.

또한 본 발명에 따른 멤스 스캐너는 멤스 공정을 통하여 하부 프레임을 제작한 후, 하부 프레임에 상부 원판을 적층하는 순서로 제작이 진행된다. 그 이후에는 상부 원판에 한 쌍의 상부 프레임, 한 쌍의 레버, 한 쌍의 고정 전극부 및 구동 전극부를 실리콘 건식식각(Si DRIE; Deep reactive ion etch) 공정을 통해 제작하고, 레버만을 프레임의 캐버티에 부착하여 제조할 수 있기 때문에, 종래 기술과 같이 고정 전극부를 기울이기 위하여 개별 구조물을 추가로 제작하여 부착하는 공정이 생략될 수 있다. 결과적으로는, 멤스 스캐너의 제작 공정 간소화를 통하여 멤스 스캐너를 소형화하면서 제작비용도 절감할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 멤스 스캐너를 보여주는 분해 사시도이다.
도 2는 도 1의 멤스 스캐너를 보여주는 사시도이다.
도 3은 도 2의 A 부분의 확대도이다.
도 4는 도 2의 B 부분의 확대도이다.
도 5는 도 2의 C 부분의 확대도이다.
도 6은 도 2의 레버가 하부 고정부의 캐버티의 바닥면에 부착된 상태를 보여주는 사시도이다.
도 7는 도 6의 D 부분의 확대도이다.
도 8은 도 6의 8-8 선 단면도이다.
도 9 내지 도 12는 본 발명의 실시예에 따른 멤스 스캐너의 구동을 설명하기 위한 도면들이다.

하기의 설명에서는 본 발명의 실시예를 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며, 그 이외 부분의 설명은 본 발명의 요지를 흩트리지 않는 범위에서 생략될 것이라는 것을 유의하여야 한다.

이하에서 설명되는 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념으로 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 바람직한 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 멤스 스캐너를 보여주는 분해 사시도이다. 도 2는 도 1의 멤스 스캐너를 보여주는 사시도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 실시예에 따른 멤스 스캐너(100)는 하부 프레임(10), 한 쌍의 상부 프레임(20), 한 쌍의 레버(40,50), 한 쌍의 고정 전극부(60,70) 및 구동 전극부(80)를 포함한다. 하부 프레임(10)은 상부면에 대해서 아래로 캐버티(11a,11b)가 형성되어 있고, 캐버티(11a,11b)의 중심에 관통 구멍(17)이 형성되어 있다. 한 쌍의 상부 프레임(20)은 캐버티(11a,11b) 주위의 하부 프레임(10)의 상부면에 부착되어 중심 부분에 설치 공간(23)을 형성한다. 한 쌍의 레버(40,50)는 관통 구멍(17)을 중심으로 양쪽의 캐버티(11a,11b)의 바닥면에 부착되고, 한 쌍의 상부 프레임(20)에 각각 연결된다. 한 쌍의 고정 전극부(60,70)는 일측이 한 쌍의 레버(40,50)에 각각 연결되고, 타측이 상부 프레임(20)에 연결되어 캐버티(11a,11b)의 바닥면에 대해서 상부 프레임(20)의 상부면을 향하여 기울어지게 형성된 복수의 고정 전극(63,73)을 구비하며, 상기 복수의 고정 전극(63,73)이 관통 구멍(17)을 향하여 형성된다. 그리고 구동 전극부(80)는 한 쌍의 고정 전극부(60,70)의 고정 전극(63,73)들에 교번되게 배치되며 상부 프레임(20)의 상부면에 평행하게 배치되는 복수의 구동 전극(83a,83b)이 양쪽에 형성되어 있고, 복수의 구동 전극(83a,83b)이 형성된 쪽에 반대되는 양쪽은 각각 회전 스프링(87a,87b)을 매개로 상부 프레임(20)의 상부면에 부착된다. 이때 한 쌍의 고정 전극부(60,70) 중에 하나와 구동 전극부(80) 간에 전압을 인가하여 전위차가 발생되면, 구동 전극부(80)는 전압이 인가되는 고정 전극부(60,70) 쪽으로 회전한다.

이와 같은 본 실시예에 따른 멤스 스캐너(100)는 하부 프레임(10) 상부에 한 쌍의 상부 프레임(20), 한 쌍의 레버(40,50), 한 쌍의 고정 전극부(60,70) 및 구동 전극부(80)이 설치된 구조를 갖는다. 한 쌍의 상부 프레임(20), 한 쌍의 레버(40,50), 한 쌍의 고정 전극부(60,70) 및 구동 전극부(80)는 하나의 상부 원판으로 제공된 후, 멤스 공정에 의해 한 쌍의 상부 프레임(20), 한 쌍의 레버(40,50), 한 쌍의 고정 전극부(60,70) 및 구동 전극부(80)로 형성된다.

한 쌍의 상부 프레임(20a,20b)은 하부 프레임(10)의 관통 구멍(17)을 중심으로 양쪽에 배치된 제1 상부 프레임(20a)과 제2 상부 프레임(20b)을 포함하며, 관통 구멍(17)을 감쌀 수 있도록, 하나는 "⊂"의 형태를 갖고, 다른 하나는 "⊃"의 형태를 갖는다. 제1 및 제2 상부 프레임(20a,20b)이 서로 만나는 양단부는 서로 교번되게 형성된다.

제1 및 제2 상부 프레임(20a,20b)의 안쪽에 한 쌍의 레버(40,50), 한 쌍의 고정 전극부(60,70) 및 구동 전극부(80)가 설치된다. 이때 제1 및 제2 상부 프레임(20a,20b)의 안쪽에 각각 한 쌍의 레버(40,50)가 연결되게 고정 설치된다. 한 쌍의 레버(40,50)는 제1 레버(40)와 제2 레버(50)를 포함한다. 제1 레버(40)는 제1 상부 프레임(20a)에 연결된다. 제2 레버(50)는 제2 상부 프레임(20b)에 연결된다.

제1 및 제2 레버(40,50)의 안쪽에 각각 한 쌍의 고정 전극부(60.70)가 제1 및 제2 레버(40,50)에 각각 회전 가능하게 연결되게 설치된다. 한 쌍의 고정 전극부(60,70)는 제1 고정 전극부(60)과 제2 고정 전극부(70)를 포함한다. 제1 고정 전극부(60)는 제1 레버(40)에 회전 가능하게 연결된다. 제2 고정 전극부(70)는 제2 레버(50)에 회전 가능하게 연결된다.

제1 및 제2 고정 전극부(60,70) 사이에 구동 전극부(80)가 설치된다. 구동 전극부(80)는 제1 및 제2 고정 전극부(60,70)에서 이격되어 독립적으로 형성된다.

그리고 하부 프레임(10)의 상부면에 형성된 캐버티(11a,11b)를 이용하여 수평 방향으로 설치되는 구동 전극부(80)의 구동 전극(83a,83b)에 대해서 고정 전극부(60,70)의 고정 전극(63,73)이 일정 각도로 기울어지게 형성된다. 고정 전극(63,73)의 기울기 즉, 초기 각도는 하부 프레임(10)의 상부면에 형성된 캐버티(11a,11b)의 깊이에 의해 결정된다.

이와 같은 본 실시예에 따른 멤스 스캐너(100)는 한 쌍의 고정 전극부(60,70) 중에 하나와 구동 전극부(80) 간에 전압을 인가하여 전위차가 발생되면, 구동 전극부(80)는 전압이 인가되는 고정 전극부(60,70) 쪽으로 회전하게 된다. 이때 구동 전극부 (80)의 구동전극 (83a, 83b)은 고정 전극 (63, 73)과 평행해 질 때까지 회전하게 된다.

이와 같은 본 실시예에 따른 멤스 스캐너(100)의 각 구성에 대해서 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

하부 프레임(10)은 한 쌍의 상부 프레임(20), 한 쌍의 레버(40,50), 한 쌍의 고정 전극부(60,70) 및 구동 전극부(80)가 설치될 수 있는 공간을 제공하며, 한 쌍의 상부 프레임(20), 한 쌍의 레버(40,50), 한 쌍의 고정 전극부(60,70) 및 구동 전극부(80)를 지지한다. 이러한 하부 프레임(10)은 상부면에 일정 깊이로 캐버티(11a,11b)가 형성되어 있고, 캐버티(11a,11b)의 중심 부분에 관통 구멍(17)이 형성되어 있다.

캐버티(11a,11b) 외측의 하부 프레임(10)의 상부면의 가장자리 둘레를 따라서 한 쌍의 고정 전극부(70,80)가 실리콘 산화막(SiO₂)을 매개로 부착된다. 관통 구멍(17) 인근의 양쪽에 힌지 설치대(19)가 형성되어 있다. 이때 관통 구멍(17)을 중심으로 마주보는 양쪽에 고정 전극(63,73) 및 구동 전극(83a,83b)이 배치된다. 힌지 설치대(19)는 고정 전극(63,73) 및 구동 전극(83a,83b)이 배치되는 쪽과 이웃하는 양쪽에 배치될 수 있다.

캐버티(11a,11b)는 제1 레버(40) 및 제1 고정 전극부(60)가 설치되는 제1 캐버티(11a)와, 제2 레버(50) 및 제2 고정 전극부(70)가 설치되는 제2 캐버티(11b)를 포함한다. 관통 구멍(17)을 중심으로 한쪽에 제1 캐버티(11a)가 형성되고, 반대쪽에 제2 캐버티(11b)가 형성된다.

제1 캐버티(11a)는 제1 레버(40)가 설치되는 제1 레버 고정면(13a)과, 제1 고정 전극부(60)가 설치되는 제1 고정 설치면(15a)을 포함한다. 제2 캐버티(11b)는 제2 레버(50)가 설치되는 제2 레버 고정면(13b)과, 제2 고정 전극부(70)가 설치되는 제2 고정 설치면(15b)을 포함한다.

캐버티(11a,11b)는 양쪽의 힌지 설치대(19)를 중심으로 양쪽에 형성된 제1 힌지 설치편 공간부(16)와 제2 힌지 설치편 공간부(18)를 포함한다. 제1 및 제2 힌지 설치편 공간부(16,18)의 상부에는 제1 및 제2 고정 전극부(60.70)의 힌지 설치편(65,75)이 플로팅되어 위치하게 된다.

캐버티(11a,11b)의 중심 부분에 마련된 관통 구멍(17)의 상부에는 구동 전극부(80)가 배치된다. 관통 구멍(17)은 구동 전극부(80)가 회전하는 과정에서 하부 프레임(10)과 기계적인 간섭이 발생되는 것을 방지할 수 있다. 또한 구동 전극부(80)가 회전할 때 캐버티(11a,11b) 내부에 존재하는 유체, 예컨대 공기가 관통 구멍(17)을 통해 빠져나갈 수 있도록 함으로써, 구동 전극부(80)가 회전운동을 할 때 유체 저항에 의해 회전각이 감소되는 것을 줄일 수 있다. 이와 더불어 관통 구멍(17)은 멤스 스캐너(100) 제작 과정 중 제1 및 제2 레버(40,50)를 하부 프레임(10)의 제1 레버 고정면(13a)과 제2 레버 고정면(13b)에 접착제로 접합할 때, 접착제가 구동 전극부(80)에 들러붙지 않고 관통 구멍(17)을 통해 빠져 나갈 수 있는 배출구로서 사용될 수 있다.

하부 프레임(10)의 소재로는 실리콘, 유리 또는 세라믹 소재가 사용될 수 있다. 하부 프레임(10)의 상부에 설치되는 한 쌍의 상부 프레임(20), 한 쌍의 레버(40,50), 한 쌍의 고정 전극부(60,70) 및 구동 전극부(80)의 소재로는 실리콘 소재의 웨이퍼가 사용될 수 있다.

한 쌍의 상부 프레임(20a,20b)은 전술된 바와 같이 제1 상부 프레임(20a)과 제2 상부 프레임(20b)을 포함한다. 제1 상부 프레임(20a)은 제1 레버(40)의 외부를 감싸며, 하부 프레임(10)의 상부면에 부착된다. 제2 상부 프레임(20b)은 제2 레버(50)의 외부를 감싸며, 하부 프레임(10)의 상부면에 부착되며, 제1 상부 프레임(20a)과 함께 중심 부분에 설치 공간(23)을 형성한다. 설치 공간(23)에 한 쌍의 레버(40,50), 한 쌍의 고정 전극부(60,70) 및 구동 전극부(80)가 위치한다.

제1 및 제2 상부 프레임(20a,20b)은 양단부가 서로 교번되게 형성되며, 그 교번된 부분에 제1 및 제2 힌지 연결편(21a,21b)이 형성되어 있다. 양쪽에 형성된 한 쌍의 제1 힌지 연결편(21a)의 안쪽에 한 쌍의 제2 힌지 연결편(21b)이 형성될 수 있다. 제1 및 제2 힌지 연결편(21a,21b)은 하부 프레임(10)에 형성된 힌지 설치대(19)에 부착된다.

제1 및 제2 레버(40,50)는, 도 1 내지 3을 참조하여 설명하면 다음과 같다. 여기서 도 3은 도 2의 A 부분의 확대도이다.

제1 및 제2 레버(40,50)는 제1 및 제2 상부 프레임(20a,20b)의 안쪽에 각각 설치된다. 제1 및 제2 레버(40,50)는 각각, 한 쌍의 연결판(42,52)과 레버판(48,58)을 구비한다. 한 쌍의 연결판(42,52)은 양쪽에 제1 레버 힌지(43,53)를 매개로 상부 프레임(20a,20b)에 연결된다. 레버판(48,58)은 일측의 양쪽은 한 쌍의 연결판(42,52)과 각각 제2 레버 힌지(45,55)를 매개로 연결되며, 캐버티(11a,11b)의 바닥면에 고정되고, 타측의 양쪽은 제3 레버 힌지(47,57)를 매개로 고정 전극부(60,70)에 연결된다.

또한 제1 및 제2 레버(40,50)는 각각, 제1 레버 힌지(43,53)를 중심으로 관통 구멍(17)에 가까운 쪽에 제3 레버 힌지(47,57)가 위치하고, 제3 레버 힌지(47,57)가 위치한 쪽의 반대쪽에 제2 레버 힌지(45,55)가 위치한다.

그리고 레버판(48,58)에는 관통되게 복수의 접착제 주입 구멍(41,51)이 형성되어 있으며, 복수의 접착제 주입 구멍(41,51)으로 주입된 접착제에 의해 레버판(48,58)은 캐버티(11a,11b)의 바닥면, 즉 제1 및 제2 레버 고정면(13a,13b)에 부착된다. 즉 도 6 내지 도 8에 도시된 바와 같이, 접착제 공급 부재(30)를 통하여 접착제 주입 구멍(41,51)으로 접착제(31)를 주입한 후, 레버판(48,58)을 캐버티(11a,11b)의 제1 및 제2 레버 고정면(13a,13b) 쪽으로 눌러 붙인다. 이때 레버판(48,58)과 캐버티(11a,11b)의 제1 및 제2 레버 고정면(13a,13b) 사이에는 접착층(33)이 형성된다. 접착제(31)로는 실리콘 또는 에폭시 계열의 접착제가 사용될 수 있다.

이와 같이 레버판(48,58)이 캐버티(11a,11b)의 제1 및 제2 레버 고정면(13a,13b)에 부착됨으로써, 레버판(48,58)에 연결되는 고정 전극부(60,70)의 고정 전극(63,73)은 초기 각도로 기울어지게 된다. 레버판(48,58)은 영문자 "T"자 형상을 가질 수 있으며, 수평한 부분에 대해서 수직한 부분의 양쪽에 한 쌍의 연결판(42,52)이 배치된 구조를 갖는다. 여기서 도 6은 도 2의 레버(40,50)가 하부 고정부(10)의 캐버티의 바닥면에 부착된 상태를 보여주는 사시도이다. 도 7는 도 6의 D 부분의 확대도이다. 그리고 도 8은 도 6의 8-8 선 단면도이다.

이때 제1 레버(40) 및 제2 레버(50)는 제1 및 제2 상부 프레임(20a,20b)의 양쪽에 동일한 구조로 형성된다. 제1 레버(40)는 제1 연결판(42), 제1 접착제 주입 구멍(41)이 형성된 제1 레버판(48), 제1-1 레버 힌지(43), 제2-1 레버 힌지(45), 제3-1 레버 힌지(47)를 구비한다. 제2 레버(50)는 제2 연결판(52), 제2 접착제 주입 구멍(51)이 형성된 제2 레버판(58), 제1-2 레버 힌지(53), 제2-2 레버 힌지(55), 제3-2 레버 힌지(57)를 구비한다.

제1 및 제2 고정 전극부(60,70)에 대해서 도 1, 도 2 및 도 4을 참조하여 설명하면 다음과 같다. 여기서 도 4는 도 2의 B 부분의 확대도이다.

제1 및 제2 고정 전극부(60,70)는 각각, 고정 전극 프레임(61,71), 복수의 고정 전극(63,73) 및 힌지 설치편(65,75)을 포함한다. 고정 전극 프레임(61,71)은 레버(40,50)에 제3 레버 힌지(47,57)를 매개로 연결된다. 복수의 고정 전극(63,73)은 관통 구멍(17)을 향하는 고정 전극 프레임(61,71)의 일측에 배열되어 있다. 그리고 힌지 설치편(65,75)은 복수의 고정 전극(63,73)을 중심으로 고정 전극 프레임(61,71)의 양쪽으로 뻗어 있으며, 고정 힌지(67,77)를 매개로 상부 프레임(20a,20b)의 힌지 연결편(21a,21b)에 연결된다. 힌지 설치편(65,75)은 상부 프레임(20a,20b)에 대해서 고정 힌지(67,77)를 중심으로 회전이 가능하도록, 힌지 설치편(65,75)의 하부에는 힌지 설치편 공간부(16,18)가 형성되어 있다.

이와 같은 제1 및 제2 고정 전극부(60,70)는 제1 및 제2 레버(40,50)의 양쪽에 동일한 구조로 형성된다. 제1 고정 전극부(60)는 제1 고정 전극 프레임(61), 복수의 제1 고정 전극(63), 제1 힌지 설치편(65) 및 제1 고정 힌지(67)를 포함한다. 제2 고정 전극부(70)는 제2 고정 전극 프레임(71), 복수의 제2 고정 전극(73), 제2 힌지 설치편(75) 및 제2 고정 힌지(77)를 포함한다.

제1 고정 전극부(60)의 제1 힌지 설치편(65) 안쪽에 제2 고정 전극부(70)의 제2 힌지 설치편(75)이 배치된다. 제1 힌지 설치편(65)은 상부 프레임(20)에 대해서 제1 고정 힌지(67)를 중심으로 회전이 가능하도록, 제1 힌지 설치편 공간부(16)의 상부에 플로팅되게 설치된다.

제2 힌지 설치편(75)은 안정적으로 힌지 설치대(19)에 설치될 수 있도록, 제2-1 힌지 설치편(75a)과, 제2-1 힌지 설치편(75a)을 중심으로 양쪽에 배치된 제2-2 힌지 설치편(75b) 및 제2-3 힌지 설치편(75c)을 포함한다. 제2-1 힌지 설치편(75a)을 중심으로, 한쪽에 제2-2 힌지 설치편(75b)은 제1 고정 힌지(67)가 설치된 쪽에 배치되고, 제2-3 힌지 설치편(75c)은 반대편에 배치된다. 제2-1 힌지 설치편(75a)과 제2-2 힌지 설치편(75b)은 제2-2 고정 힌지(77b)를 매개로 연결된다. 제2-1 힌지 설치편(75a)과 제2-3 힌지 설치편(75c)은 제2-1 고정 힌지(77a)를 매개로 연결된다. 제2 고정 힌지(77)는 제2-1 고정 힌지(77a)와 제2-2 고정 힌지(77b)를 포함한다. 제2-1 힌지 설치편(75a)은 상부 프레임(20)에 대해서 제2 고정 힌지(77)를 중심으로 회전이 가능하도록, 제2 힌지 설치편 공간부(18)의 상부에 플로팅되게 설치된다.

한편 본 실시예에서는 제1 힌지 설치편(65) 안쪽에 제2 힌지 설치편(75)이 배치된 예를 개시하였지만 이것에 한정되는 것은 아니다. 예컨대 제1 힌지 설치편(65)과 제2 힌지 설치편(75)이 교대로 형성될 수 있다. 즉 한쪽은 제1 힌지 설치편(65) 안쪽에 제2 힌지 설치편(75)이 형성되고, 반대쪽은 제2 힌지 설치편(75) 안쪽에 제1 힌지 설치편(65)이 형성될 수 있다.

제1 및 제2 고정 전극(63,73)은 서로 마주보게 일렬로 형성되며, 제1 및 제2 고정 전극(63,73) 사이에 구동 전극부(80)가 설치되는 공간이 형성되어 있다. 제1 및 제2 고정 전극(63,73)은 사각판 형태의 빗살 모양으로 형성될 수 있다.

제1 및 제2 고정 전극(63,73)은 레버(40,50)의 레버판(48,58)이 캐버티(11a,11b)의 제1 및 제2 레버 고정면(13a,13b)에 부착됨으로써, 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 수평면에 대해서 일정 각도, 즉 초기 각도로 기울어지게 형성된다. 제1 및 제2 고정 전극(63,73)이 동일한 초기 각도로 기울어질 수 있도록, 제1 및 제2 고정 힌지(67,77)는 동일 축 상에 위치하게 형성된다. 제1 및 제2 고정 힌지(67,77)를 축으로 양쪽에 등간격의 위치에 제1 및 제2 고정 전극(63,73)이 배열되어 있다.

이와 같이 제1 및 제2 레버(40,50)가 하부 프레임(10)의 캐버티(11a,11b)의 제1 및 제2 레버 고정면(13a,13b)에 부착되고, 제1 및 제2 고정 전극부(60,70)의 제1 및 제2 고정 힌지(67,77)는 하부 프레임(10)의 상부면에 위치하기 때문에, 제1 및 제2 고정 전극부(60,70)는 제1 및 제2 고정 힌지(67,77)를 축으로 회전하여 수평면에 대해서 제1 및 제2 고정 전극(63,73)이 초기 각도를 형성한다.

그리고 구동 전극부(80)에 대해서 도 1, 도 2 및 도 5를 참조하여 설명하면 다음과 같다. 여기서 도 5는 도 2의 C 부분의 확대도이다.

구동 전극부(80)는 구동 전극 프레임(81), 복수의 구동 전극(83a,83b), 한 쌍의 스프링 설치편(85a,85b) 및 한 쌍의 회전 스프링(87a,87b)을 포함한다. 구동 전극 프레임(81)은 제1 및 제2 고정 전극(63,73) 사이의 공간에 배치된다. 복수의 구동 전극(83a,83b)은 제1 및 제2 고정 전극(63,73)과 마주보는 쪽의 구동 전극 프레임(81)에 형성되며, 제1 및 제2 고정 전극(63,73)에 교번되게 배치된다. 한 쌍의 스프링 설치편(85a,85b)은 복수의 구동 전극(83a,83b)이 형성된 쪽에 이웃하는 양측의 하부 프레임(10)의 상부면에 고정 설치된다. 그리고 한 쌍의 회전 스프링(87a,87b)은 한 쌍의 스프링 설치편(85a,85b)과 구동 전극 프레임(81)을 연결한다.

이때 복수의 구동 전극(83a,83b)은 고정 전극(63,73)에 대응되게 사각판 형태의 빗살 모양으로 형성될 수 있다. 고정 전극(63,73)과 구동 전극(83a,83b)은 서로 교번되게 배치된다. 복수의 구동 전극(83a,83b)은 제1 고정 전극(63)에 교번되게 설치되는 제1 구동 전극(83a)과, 제2 고정 전극(73)에 교번되게 설치되는 제2 구동 전극(83b)을 포함한다.

스프링 설치편(85a,85b)에 의해 지지된 구동 전극(83a,83b)은 수평하게 설치되며, 수평하게 설치된 구동 전극(83a,83b)에 대해서 고정 전극(63,73)이 일정 각도로 기울어지게 배치된다.

스프링 설치편(85a,85b)은 힌지 설치대(19)에 부착되며, 제2-3 힌지 설치편(75c)의 안쪽에 위치한다.

회전 스프링(87a,87b)은 제1 및 제2 고정 힌지(67,77)와 동일 축 상에 위치한다. 이와 같이 회전 스프링(87a,87b)을 제1 및 제2 고정 힌지(67,77)와 동일 축 상에 위치시키는 이유는 다음과 같다. 구동 전극부(80)가 정적인 구동을 할 때, 구동 전극(85a,85b)은 고정 전극(63,73)과 평행해 질 때까지 회전할 수 있으며, 이때가 구동 전극(85a,85b)이 기하학적으로 최대로 회전할 수 있는 각도에 해당된다. 만일 회전 스프링(87a,87b)과 고정 힌지(67,77)가 동일 축 상에 위치하지 않을 경우에는, 구동 전극(85a,85b)이 최대로 회전해도 고정 전극(63,73)과 평행해질 수 없으며, 이로 인해 상기 회전 스프링 (87a,87b)과 고정 힌지 (67,77)가 동일 축 상에 위치한 경우에 비하여 최대로 회전할 수 있는 구동 전극(85a,85b)의 각도가 줄어들 수밖에 없다.

이와 같이 본 실시예에 따른 구동 전극부(80)는 고정 전극부(60,70)와 같이 하부 프레임(10)에 의해 지지되지만, 서로 물리적으로 분리되어 있기 때문에, 구조적으로 상호 영향을 미치지는 않는다. 따라서 구동 전극부(80)는 고정 전극부(60,70)에 물리적인 영향을 받지 않으면서, 구동 전극부(80)와 고정 전극부(60,70) 간에 발생되는 전위차에 따라서 회전할 수 있다. 또한 전압이 안가되지 않은 상태에서는, 구동 전극부(80)의 회전 스프링(87a,87b)은 비틀림에 따른 탄성이 인가되지 않은 상태로 위치하기 때문에, 장기간 사용으로 인한 피로파괴가 발생되는 것을 억제할 수 있다.

이와 같은 본 실시예에 따른 멤스 스캐너(100)는 다음과 같이 제조할 수 있다. 본 실시예에 따른 멤스 스캐너(100)는 하부 프레임(10)을 제작한 뒤 상부 원판을 접합하고, 그 이후에 상부 원판을 건식 식각(Si DRIE- Deep reactive ion etching)하여 한 쌍의 상부 프레임(20), 한 쌍의 레버(40,50), 한 쌍의 고정 전극부(60,70) 및 구동 전극부(80)를 제작하는 순서로 진행될 수 있다.

본 실시예에 따른 멤스 스캐너(100)의 제조 공정을 구체적으로 설명하면, 먼저 멤스 공정을 통하여 하부 프레임(10)에 캐버티(11a,11b), 및 관통 구멍(17)을 제조한다.

그 이후에 하부 프레임(10)과 상부 원판에 실리콘 산화막(12)을 성장시킨 뒤, 하부 프레임(10)에 상부 원판을 접합한다.

접합이 완료된 상부 원판에 실리콘 건식 식각 공정을 통해 한 쌍의 상부 프레임(20), 한 쌍의 레버(40,50), 한 쌍의 고정 전극부(60,70) 및 구동 전극부(80)를 제조한다. 이때 구동 전극부(80)의 스프링 설치편(85a,85b)과 고정 전극부(60,70)의 힌지 설치편(65,75)은 하부 프레임(10)의 힌지 설치대(19) 상부에 위치한다. 스프링 설치편(85a,85b)과 힌지 설치편(65,75)은 실리콘 건식 식각을 통해 구조적으로 서로 분리된다.

상부 원판에 한 쌍의 상부 프레임(20), 한 쌍의 레버(40,50), 한 쌍의 고정 전극부(60,70) 및 구동 전극부(80)에 대한 제조가 완료되면, 레버(50,60)의 접착제 주입 구멍(41,51)을 통하여 접착제(31)를 주입한 후, 레버(60,70) 만을 하부 프레임(10)의 캐버티(11a,11b)의 제1 및 제2 레버 고정면(13a,13b)에 눌러 부착함으로써, 본 실시예에 따른 멤스 스캐너(100)를 제작할 수 있다.

따라서 본 실시예에 따른 멤스 스캐너(100)는 제작 공정 간소화를 통하여 소형화하면서 제작비용을 절감할 수 있다.

이와 같은 본 실시예에 따른 멤스 스캐너(100)의 구동을 도 9 내지 도 12를 참조하여 설명하면 다음과 같다. 여기서 도 9 내지 도 12는 본 발명의 실시예에 따른 멤스 스캐너(100)의 구동을 설명하기 위한 도면들이다.

먼저 도 9 및 도 10에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 멤스 스캐너(100)는 구동 전극(83a,83b)에 대해서 고정 전극이 초기 각도(θ)로 기울어져 위치해 있다. 여기서 도 10에서는, 제2 구동 전극(83b)에 대해서 제2 고정 전극(73)이 초기 각도(θ)로 기울어진 예를 도시하고 있다. 도시하진 않았지만 제1 고정 전극 (63) 또한 제1 구동 전극(83a)에 대해서 동일한 초기 각도(θ)로 기울어져 위치할 수 있다.

이 상태에서, 도 11 및 도 12에 도시된 바와 같이, 제2 고정 전극부(70)와 구동 전극부(80) 간에 전압을 인가하여 전위차가 발생되면, 구동 전극부(80)는 전압이 인가되는 제2 고정 전극부(70) 쪽으로 시계 방향으로 회전한다. 이때 구동 전극부(80)가 최대로 회전하면, 구동 전극(83b)은 제2 고정 전극(73)과 평행하게 배열된다. 이때 회전 스프링에는 비틀림 탄성력이 축척되며, 도 12에서는 제1 회전 스프링(87a)에 비틀림 탄성력이 축척된 상태를 보여준다.

그리고 제2 고정 전극부(70)와 구동 전극부(80)에 인가된 전압을 차단하게 되면, 구동 전극부(80)는 회전 스프링에 축적된 비틀림 탄성력에 의해 반시계 방향으로 회전하여 원래의 수평 위치로 복원된다.

반대로 제1 고정 전극부(60)와 구동 전극부(80) 간에 전압을 인가하여 전위차가 발생되면, 구동 전극부(80)는 전압이 인가되는 제1 고정 전극부(60) 쪽으로 반시계 방향으로 회전한다. 이때 구동 전극부(80)가 최대로 회전하면, 구동 전극(83a)은 제1 고정 전극과 평행하게 배열된다.

그리고 제1 고정 전극부(60)와 구동 전극부(80)에 인가된 전압을 차단하게 되면, 구동 전극부(80)는 회전 스프링에 축적된 비틀림 탄성력에 의해 시계 방향으로 회전하여 원래의 수평 위치로 복원된다.

이와 같은 본 실시예에 따른 멤스 스캐너(100)는 정전력에 의해 구동하는 미소 구동기로서, 예컨대 미러 스캐너, 렌즈 스캐너 등으로 구현될 수 있다. 예컨대 구동 전극부(80)의 구동 전극 프레임(81)에 미러가 형성되어 있으면, 멤스 스캐너(100)는 미러 스캐너로 구현된다. 이때 미러를 포함한 구동 전극부(80)와 고정 전극부(60,70)에는 금속막이 증착될 수 있다. 금속막의 소재로는 금 또는 알루미늄이 사용될 수 있다.

구동 전극부(80)의 구동 전극 프레임(81)에 렌즈가 결합되어 있으면, 멤스 스캐너(100)는 렌즈 스캐너로 구현된다. 이때 렌즈를 제외한 구동 전극부(80)와 고정 전극부(60,70)에는 금속막이 증착될 수 있다. 금속막의 소재로는 금 또는 알루미늄이 사용될 수 있다.

한편, 본 명세서와 도면에 개시된 실시예들은 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것에 지나지 않으며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명한 것이다.

10 : 하부 프레임 11a : 제1 캐버티
11b : 제2 캐버티 12 : 실리콘 산화막
13a : 제1 레버 고정면 13b : 제2 레버 고정면
15a : 제1 고정 설치면 15b : 제2 고정 설치면
16 : 제1 힌지 설치편 공간부 17 : 관통 구멍
18 : 제2 힌지 설치편 공간부 19 : 힌지 설치대
20 : 상부 프레임 20a : 제1 상부 프레임
20b : 제2 상부 프레임 21a : 제1 힌지 연결편
21b : 제2 힌지 연결편 23 : 설치 공간
30 : 접착제 공급 부재 31 : 접착제
33 : 접착층 40 : 제1 레버
41 : 제1 접착제 주입 구멍 42 : 제1 연결판
43 : 제1-1 레버 힌지 45 : 제2-1 레버 힌지
47 : 제3-1 레버 힌지 48 : 제1 레버판
50 : 제2 레버 51 : 제2 접착제 주입 구멍
52 : 제2 연결판 53 : 제1-2 레버 힌지
55 : 제2-2 레버 힌지 57 : 제3-2 레버 힌지
58 : 제2 레버판 60 : 제1 고정 전극부
61 : 제1 고정 전극 프레임 63 : 제1 고정 전극
65 : 제1 힌지 설치편 67 : 제1 고정 힌지
70 : 제2 고정 전극부 71 : 제2 고정 전극 프레임
73 : 제2 고정 전극 75 : 제2 힌지 설치편
75a : 제2-1 힌지 설치편 75b : 제2-2 힌지 설치편
75c : 제2-3 힌지 설치편 77 : 제2 고정 힌지
77a : 제2-1 고정 힌지 77b : 제2-2 고정 힌지
80 : 구동 전극부 81 : 구동 전극 프레임
83a : 제1 구동 전극 83b : 제2 구동 전극
85a : 제1 스프링 설치편 85b : 제2 스프링 설치편
87a : 제1 회전 스프링 87b : 제2 회전 스프링
100 : 멤스 스캐너

Claims

상부면에 대해서 아래로 캐버티가 형성되어 있고, 상기 캐버티의 중심에 관통 구멍이 형성된 하부 프레임;
상기 캐버티 주위의 상기 하부 프레임의 상부면에 부착되어 중심 부분에 설치 공간을 형성하는 한 쌍의 상부 프레임;
상기 한 쌍의 상부 프레임의 안쪽에 각각 배치되며, 상기 관통 구멍을 중심으로 양쪽의 캐버티의 바닥면에 부착되고, 상기 한 쌍의 상부 프레임에 각각 연결되는 한 쌍의 레버;
일측이 상기 한 쌍의 레버에 각각 연결되고, 타측이 상기 한 쌍의 상부 프레임에 각각 연결되어 상기 캐버티의 바닥면에 대해서 상기 상부 프레임의 상부면을 향하여 기울어지게 형성된 복수의 고정 전극을 구비하며, 상기 복수의 고정 전극이 상기 관통 구멍을 향하여 형성된 한 쌍의 고정 전극부;
상기 한 쌍의 고정 전극부의 고정 전극들에 교번되게 배치되며 상기 상부 프레임의 상부면에 평행하게 배치되는 복수의 구동 전극이 양쪽에 형성되어 있고, 상기 복수의 구동 전극이 형성된 쪽에 이웃하는 양측에 각각 형성된 회전 스프링을 매개로 상기 하부 프레임의 상부면에 부착되는 구동 전극부;를 포함하며,
상기 한 쌍의 고정 전극부 중에 하나와 구동 전극부 간에 전압을 인가하여 전위차가 발생되면, 상기 구동 전극부는 전압이 인가되는 고정 전극부 쪽으로 회전하는 것을 특징으로 하는 멤스 스캐너.
제1항에 있어서, 상기 한 쌍의 상부 프레임은,
상기 한 쌍의 레버 중 제1 레버의 외부를 감싸며 상기 하부 프레임의 상부면에 부착되는 제1 상부 프레임;
상기 한 쌍의 레버 중 제2 레버의 외부를 감싸며 상기 하부 프레임의 상부면에 부착되며, 상기 제1 상부 프레임과 함께 중심 부분에 설치 공간을 형성하는 제2 상부 프레임;을 포함하며,
상기 설치 공간에 상기 한 쌍의 레버, 상기 한 쌍의 고정 전극부 및 상기 구동 전극부가 위치하는 것을 특징으로 하는 멤스 스캐너.
제2항에 있어서,
상기 구동 전극부를 중심으로 외측에 상기 구동 전극부를 감싸게 상기 한 쌍의 고정 전극부가 형성되고, 상기 한 쌍의 고정 전극부의 외측에 각각 상기 레버가 배치된 것을 특징으로 하는 멤스 스캐너.
제1항에 있어서, 상기 한 쌍의 레버는 각각,
양쪽에 제1 레버 힌지를 매개로 상기 상부 프레임에 연결된 한 쌍의 연결판;
일측의 양쪽은 상기 한 쌍의 연결판과 각각 제2 레버 힌지를 매개로 연결되며, 상기 캐버티의 바닥면에 고정되고, 타측의 양쪽은 제3 레버 힌지를 매개로 상기 고정 전극부에 연결되는 레버판;
을 포함하는 것을 특징으로 하는 멤스 스캐너.
제4항에 있어서, 상기 한 쌍의 레버는 각각,
상기 제1 레버 힌지를 중심으로 상기 관통구멍에 가까운 쪽에 상기 제3 레버 힌지가 위치하고, 상기 제3 레버 힌지가 위치한 쪽의 반대쪽에 상기 제2 레버 힌지가 위치하는 것을 특징으로 하는 멤스 스캐너.
제4항에 있어서,
상기 레버판에는 관통되게 복수의 접착제 주입 구멍이 형성되어 있으며,
상기 복수의 접착제 주입 구멍으로 주입된 접착제에 의해 상기 레버판은 상기 캐버티의 바닥면에 부착되는 것을 특징으로 하는 멤스 스캐너.
제4항에 있어서, 상기 한 쌍의 고정 전극부는 각각,
상기 레버에 상기 제3 레버 힌지를 매개로 연결되는 고정 전극 프레임;
상기 관통 구멍을 향하는 상기 고정 전극 프레임의 일측에 배열된 복수의 고정 전극;
상기 복수의 고정 전극을 중심으로 상기 고정 전극 프레임의 양쪽으로 뻗어 있으며, 고정 힌지를 매개로 상기 고정 전극 프레임에 연결되는 힌지 설치편;
을 포함하는 것을 특징으로 하는 멤스 스캐너.
제7항에 있어서, 상기 하부 프레임은,
상기 관통 구멍 인근의 양쪽에 형성된 힌지 설치대;를 더 포함하며,
상기 힌지 설치편은 상기 힌지 설치대 상부에 설치되는 것을 특징으로 하는 멤스 스캐너.
제7항에 있어서,
상기 한 쌍의 고정 전극부의 고정 전극은 서로 이격되어 상기 구동 전극부가 설치되는 공간을 형성하는 것을 특징으로 하는 멤스 스캐너.
제9항에 있어서, 상기 구동 전극부는,
상기 한 쌍의 고정 전극부의 고정 전극 사이의 공간에 배치되는 구동 전극 프레임;
상기 한 쌍의 고정 전극부의 고정 전극과 마주보는 쪽의 상기 구동 전극 프레임에 형성되며, 상기 한 쌍의 고정 전극부의 고정 전극에 교번되게 배치된 복수의 구동 전극;
상기 복수의 구동 전극이 형성된 쪽에 이웃하는 양측에 형성되며, 상기 하부 프레임의 상부면에 고정 설치된 한 쌍의 스프링 설치편;
상기 스프링 설치편과 상기 구동 전극 프레임을 연결하는 한 쌍의 회전 스프링;
을 포함하는 것을 특징으로 하는 멤스 스캐너.
제10항에 있어서,
상기 고정 힌지와 상기 회전 스프링은 동일 축 상에 형성된 것을 특징으로 하는 멤스 스캐너.
제1항 또는 제10항에 있어서,
상기 한 쌍의 고정 전극부 중에 하나와 구동 전극부 간에 전압을 인가하여 전위차가 발생되면, 상기 구동 전극부는 전압이 인가되는 고정 전극부 쪽으로 회전하고, 상기 구동 전극이 최대로 회전하면 상기 고정 전극에 평행하게 위치하는 것을 특징으로 하는 멤스 스캐너.
제10항에 있어서,
상기 고정 전극과 상기 구동 전극은 빗살 모양으로 형성된 것을 특징으로 하는 멤스 스캐너.
제1항에 있어서,
상기 구동 전극부의 구동 전극 프레임에는 미러가 형성되어 있거나, 구동 전극 프레임의 일부가 관통되고 상기 관통된 부분에 렌즈가 결합되는 것을 특징으로 하는 멤스 스캐너.
제1항에 있어서,
상기 구동 전극부의 구동 전극 프레임에 미러가 형성되어 있으면, 상기 미러를 포함한 구동 전극부 및 고정 전극부에는 금속막이 증착되는 것을 특징으로 하는 멤스 스캐너.
제1항에 있어서,
상기 구동 전극부의 구동 전극 프레임에 렌즈가 결합되어 있으면, 상기 렌즈를 제외한 구동 전극부 및 고정 전극부에는 금속막이 증착되는 것을 특징으로 하는 멤스 스캐너.
제15항 또는 제16항에 있어서,
상기 금속막의 소재는 금 또는 알루미늄인 것을 특징으로 하는 멤스 스캐너.