KR102108434B1

KR102108434B1 - 수직 쉬프트 방식의 정전 구동기 및 그를 갖는 광 스캐너

Info

Publication number: KR102108434B1
Application number: KR1020190136294A
Authority: KR
Inventors: 김윤구; 김정수; 김환선; 문준; 이은중
Original assignee: 고려오트론(주)
Priority date: 2018-12-20
Filing date: 2019-10-30
Publication date: 2020-05-07

Abstract

본 발명은 수직 쉬프트 방식의 정전 구동기 및 그를 갖는 광 스캐너에 관한 것이다. 본 발명에 따른 광 스캐너는 광을 반사시키는 미러와, 미러를 요동시키는 정전 구동기를 포함한다. 정전 구동기는 중심 부분에 설치 공간을 갖는 프레임부와, 프레임부의 설치 공간에 설치된 구동 전극부, 고정 전극부, 쉬프트부 및 힘 작용부를 포함한다. 구동 전극부의 구동 전극들과 고정 전극부의 고정 전극들은 서로 교번되게 배치된다. 쉬프트부는 프레임부와 구동 전극부 사이, 및 프레임부와 고정 전극부 사이 중 하나에 연결되고, 힘 작용부를 통해서 수직 방향으로 힘을 작용받아 연결된 구동 전극부 및 고정 전극부 중에 하나를 수직 방향으로 쉬프트시킨다.

Description

수직 쉬프트 방식의 정전 구동기 및 그를 갖는 광 스캐너{Vertical shift type electro-static actuator and optical scanner having the same}

본 발명은 광 스캐너(optical scanner)에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 멤스(MEMS; Micro Electro Mechanical Systems) 공정을 통해 제조되는 수직 쉬프트 방식의 정전 구동기 및 그를 갖는 광 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. 특히 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 스캐너(optical scanner)가 주목받고 있다. 즉 광 스캐너는 반사광을 변조할 수 있으며, 빠르고 정확한 동작 및 응답속도, 전력 소비가 적기 때문에, VOA(Variable optical attenuator; 가변광감쇠기), 1×N 스위치, WSS(Wavelength Selective Switch), 조정이 가능한 레이저 등과 같은 광 통신 장치에 적용될 수 있다. 그 외 광 스캐너는 OCT(optical coherence tomography), 피코 프로젝터, 스마트 헤드라이트, 라이다(LiDAR), 스킨케어 기계 등과 같은 다양한 분야에 적용될 수 있다.

이러한 광 스캐너는 일반적으로 멤스 공정 기술을 이용하여 광을 반사시키는 미러(mirror)와, 미러를 요동시키기 위한 정전 구동기를 단일의 칩 형태로 구성한 것을 지칭한다.

정전 구동기는 운동체인 스테이지 또는 이동구조물의 평면에 대해 나란한 방향으로 구동 전극이 형성되고, 구동 전극에 대응하는 고정 전극이 위치 고정된 상태에서 구동 전극과 교번적으로 배치되고, 구동 전극과 같이 스테이지의 평면방향에 나란하게 형성되는 구조를 갖는다.

정전 구동기는 정전기력에 의해 회전운동을 하기 위해서는 구동 전극과 고정 전극 사이에 기울기 차이를 갖는다. 이로 인해 정전 구동기는 구동 전극 또는 고정 전극 중 하나를 높이가 다르게 제작하거나, 높이를 같게 제작한 후 이를 기울이는 추가적인 공정이 필요하다.

등록특허공보 제10-1090961호에 개시된 광 스캐너에 따르면, 필러를 포함하는 덮개부로 아래에 위치하는 장치부를 위에서 눌러 장치부에 포함된 구동 전극을 고정 전극에 대해서 소정 각도로 기울어지게 하는 구성을 개시하고 있다. 여기서 장치부는 미러, 레버가 연결된 지지축 및 정전 구동기를 포함한다. 덮개부는 장치부에 결합할 때 필러가 레버를 위에서 누름으로써, 레버와 연결되어 있는 지지축이 소정 각도 회전하게 된다. 이로 인해 정전 구동기의 구동 전극이 고정 전극에 대해 소정 각도로 기울어지게 된다.

이와 같은 광 스캐너는 정전 구동기를 포함하는 장치부의 상부에 덮개부가 결합된 구조를 갖기 때문에, 장치부의 상부에 덮개부를 안정적으로 조립하기 위해서 덮개부를 투명한 소재로 제작해야 하거나 정교하게 정렬을 해야하는 어려움이 따른다.

장치부의 상부에 덮개부가 배치된 구조를 갖기 때문에, 덮개부가 미러로 입사 또는 반사되는 광의 경로를 간섭하는 요소로 작용할 수 있다. 따라서 장치부의 상부에 배치되는 덮개부의 디자인에 주의가 필요하다.

그리고 장치부 위에 덮개부를 정렬하여 조립해야 하기 때문에, 제조 공정이 복잡하여 자동화 및 대량생산에는 적합하지 못하다.

등록특허공보 제10-1090961호 (2011.12.08. 공고)

따라서 본 발명의 목적은 정전 구동기의 구조 변경을 통하여 장치부의 상부에 배치되었던 덮개부를 제거하여 덮개부로 인한 문제를 해소할 수 있는 수직 쉬프트 방식의 정전 구동기 및 그를 갖는 광 스캐너를 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은 정전 구동기의 구조 변경을 통하여 제조 공정을 간소화하여 자동화 및 대량생산에 적합한 수직 쉬프트 방식의 정전 구동기 및 그를 갖는 광 스캐너를 제공하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 정전 구동기의 구조 변경을 통하여 정전 구동기의 구조를 간결하게 하여 크기를 줄일 수 있는 수직 쉬프트 방식의 정전 구동기 및 그를 갖는 광 스캐너를 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 중심 부분에 설치 공간을 갖는 프레임부; 일측이 미러에 연결되고, 상기 일측과 연결된 타측이 상기 프레임부의 설치 공간 안에서 상기 프레임부에 연결되는 구동 전극부로서, 구동 전극판과, 상기 구동 전극판의 외측면을 따라서 형성된 복수의 구동 전극을 구비하는 상기 구동 전극부; 상기 프레임부의 설치 공간 안에서 상기 프레임부에 연결되며, 상기 복수의 구동 전극과 서로 교번되게 배치되는 복수의 고정 전극을 구비하는 고정 전극부; 상기 프레임부와 상기 구동 전극부 사이, 및 상기 프레임부와 상기 고정 전극부 사이 중 하나에 연결되는 쉬프트부로서, 수직 방향으로 힘이 작용하면 연결된 구동 전극부 및 고정 전극부 중에 하나를 힘이 작용하는 수직 방향으로 쉬프트되는 쉬프트부; 및 상기 쉬프트부의 하부에 배치되며, 상기 쉬프트부에 수직 방향으로 힘을 작용하여 상기 쉬프트부에 연결된 구동 전극부 및 고정 전극부 중에 하나를 힘이 작용하는 수직 방향으로 쉬프트시키는 힘 작용부;를 포함하는 광 스캐너용 수직 쉬프트 방식의 정전 구동기를 제공한다.

상기 쉬프트부는, 상기 구동 전극부 및 고정 전극부 중에 하나에 연결되는 쉬프트판; 상기 쉬프트판의 하부에 형성되며, 상기 힘 작용부로부터 수직 방향으로 힘을 작용받아 상기 쉬프트판에 전달하는 쉬프트바; 일단은 상기 프레임부에 연결되고 상기 일단과 연결된 타단은 상기 쉬프트판을 향하여 뻗어 있는 지지축; 및 상기 지지축의 타단의 양쪽에서 연장되어 상기 쉬프트판에 연결되며, 상기 쉬프트판에 수직 방향으로 힘이 작용할 때 상기 쉬프트판이 힘이 작용하는 수직 방향으로 쉬프트될 수 있도록 탄성적으로 늘어나는 한 쌍의 스프링;을 포함한다.

상기 쉬프트판은, 하부면에 상기 쉬프트바가 형성되는 본체판; 및 상기 지지축이 근접하는 상기 본체판의 외측면 양단에서 각각 돌출되어 있으며, 상기 지지축에서 연장된 상기 한 쌍의 스프링이 연결되는 한 쌍의 연결편;을 포함한다.

상기 한 쌍의 스프링은 상기 지지축을 중심으로 좌우로 대칭되게 형성된 굴곡형 스프링이다.

상기 힘 작용부는, 상기 프레임부의 하부에 부착되는 부착판; 및 상기 프레임부의 설치 공간 내에 위치하되 상기 부착판의 상부면에서 돌출되어 있으며, 상기 쉬프트바를 수직 방향으로 밀어 올려 상기 쉬프트부를 수직 방향으로 쉬프트시키는 푸싱판;을 포함한다.

상기 쉬프트부는 상기 구동 전극부에 연결되며, 상기 구동 전극부를 중심으로 양쪽에 한 쌍이 형성된다.

상기 구동 전극판 위에 미러가 부착된다.

상기 구동 전극부는, 상기 구동 전극판을 한 쌍의 상기 쉬프트부에 연결하는 한 쌍의 비틀림 연결축;을 더 포함할 수 있다.

상기 구동 전극부는, 미러가 부착되는 미러 부착판;을 더 포함할 수 있다. 상기 미러 부착판을 중심으로 양쪽에 상기 구동 전극판이 연결된다.

상기 쉬프트부는 상기 고정 전극부에 연결될 수 있다.

상기 고정 전극부는, 상기 복수의 구동 전극이 형성된 상기 구동 전극판의 외측면과 마주보게 배치된 고정 전극판; 및 상기 고정 전극판에 형성되며 상기 복수의 구동 전극과 서로 교번되게 배치된 상기 복수의 고정 전극;을 포함한다. 상기 고정 전극판은 상기 쉬프트판으로 겸용한다.

본 발명에 따른 정전 구동기는, 상기 고정 전극판과 상기 프레임부 사이에 형성되며, 상기 힘 작용부에 의한 상기 고정 전극부의 수직 방향으로의 쉬프트를 안내하는 수직 가이드부;를 더 포함할 수 있다.

상기 수직 가이드부는, 상기 고정 전극판과 상기 프레임부 사이에 요철(凹凸)부로 형성될 수 있다.

그리고 본 발명은 광을 반사시키는 미러; 및 상기 미러를 요동시키는 상기 정전 구동기;를 포함하는 광 스캐너를 제공한다.

본 발명에 따르면, 정전 구동기는 고정 전극부 및 구동 전극부의 하부에서 고정 전극부 및 구동 전극부 중에 하나를 수직 방향으로 위로 올려주는 수직 쉬프트 방식으로 고정 전극과 구동 전극이 서로 어긋나게 함으로써, 정전 구동기의 상부에 배치되었던 덮개부를 제거하여 덮개부로 인한 문제를 해소할 수 있다.

본 발명에 따른 정전 구동기는 수직 쉬프트 방식으로 고정 전극과 구동 전극을 서로 어긋나게 함으로써, 고정 전극과 구동 전극 간에 기울기를 형성하는 기존 틸트 방식과 비교하여, 고정 전극과 구동 전극 간에 위치 차이를 형성하는 과정에서 발생할 수 있는 고정 전극과 구동 전극 간의 정렬이 틀어지는 문제를 최소화할 수 있다.

그리고 고정 전극부에 대해서 구동 전극부를 쉬프트부로 수직 방향으로 쉬프트시키는 경우, 고정 전극부의 영역을 고정 전극을 형성하는 영역으로 활용할 수 있기 때문에, 고정 전극부에 형성되는 고정 전극의 길이를 충분히 확보할 수 있는 이점도 있다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 수직 쉬프트 방식의 정전 구동기를 갖는 광 스캐너를 보여주는 사시도이다.
도 2는 도 1의 평면도이다.
도 3은 도 1의 쉬프트부가 설치된 부분의 확대도이다.
도 4는 도 1의 쉬프트부가 수직 방향으로 쉬프트 되기 전의 상태를 보여주는 사시도이다.
도 5는 도 1의 쉬프트부가 힘 작용부에 의해 수직 방향으로 쉬프트된 상태를 보여주는 사시도이다.
도 6 내지 도 8은 도 1의 광 스캐너의 제조 방법에 따른 각 단계를 보여주는 도면들이다.
도 9는 본 발명의 제2 실시예에 따른 수직 쉬프트 방식의 정전 구동기를 갖는 광 스캐너를 보여주는 사시도이다.
도 10은 본 발명의 제3 실시예에 따른 수직 쉬프트 방식의 정전 구동기를 갖는 광 스캐너를 보여주는 평면도이다.
도 11은 도 10의 쉬프트부가 설치된 부분의 확대도이다.
도 12는 도 10의 도 1의 쉬프트부가 힘 작용부에 의해 수직 방향으로 쉬프트된 상태를 보여주는 사시도이다.

하기의 설명에서는 본 발명의 실시예를 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며, 그 이외 부분의 설명은 본 발명의 요지를 벗어나지 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.

[제1 실시예]

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 수직 쉬프트 방식의 정전 구동기를 갖는 광 스캐너를 보여주는 사시도이다. 도 2는 도 1의 평면도이다. 도 3은 도 1의 쉬프트부가 설치된 부분의 확대도이다. 도 4는 도 1의 쉬프트부가 수직 방향으로 쉬프트 되기 전의 상태를 보여주는 사시도이다. 그리고 도 5는 도 1의 쉬프트부가 힘 작용부에 의해 수직 방향으로 쉬프트된 상태를 보여주는 사시도이다. 도 1에서 프레임부(30)의 설치 공간(31) 내에 설치되는 구성을 도시하기 위해서, 프레임부(30)를 형성하는 서포트 프레임(39)의 일부를 절개하여 도시하였다.

도 1 내지 도 5를 참조하면, 제1 실시예에 따른 광 스캐너(100)는 멤스(MEMS) 공정을 통해 제조되는 멤스 스캐너로서, 광을 반사시키는 미러(10)와, 미러(10)를 요동시키는 정전 구동기(20)를 포함한다.

제1 실시예에 따른 정전 구동기(20)는 중심 부분에 설치 공간(31)을 갖는 프레임부(30)를 포함하며, 구동 전극부(40), 고정 전극부(50), 쉬프트부(60a,60b) 및 힘 작용부(70)를 포함한다. 구동 전극부(40)는 일측이 미러(10)에 연결되고, 일측과 연결된 타측이 프레임부(30)의 설치 공간(31) 안에서 프레임부(30)에 연결된다. 이러한 구동 전극부(40)는 구동 전극판(41)과, 구동 전극판(41)의 외측면을 따라서 형성된 복수의 구동 전극(43,45)을 구비한다. 고정 전극부(50)는 프레임부(30)의 설치 공간(31) 안에서 프레임부(30)에 연결되며, 복수의 구동 전극(43,45)과 서로 교번되게 배치되는 복수의 고정 전극(53,55)을 구비한다. 쉬프트부(60a,60b)는 프레임부(30)와 구동 전극부(40) 사이, 및 프레임부(30)와 고정 전극부(50) 사이 중 하나에 연결된다. 쉬프트부(60a,60b)는 수직 방향으로 힘이 작용하면 연결된 구동 전극부(40) 및 고정 전극부(50) 중에 하나를 힘이 작용하는 수직 방향으로 쉬프트된다. 그리고 힘 작용부(70)는 쉬프트부(60a,60b)의 하부에 배치되며, 쉬프트부(60a,60b)에 수직 방향으로 힘을 작용하여 쉬프트부(60a,60b)에 연결된 구동 전극부(40) 및 고정 전극부(50) 중에 하나를 힘이 작용하는 수직 방향으로 쉬프트시킨다.

제1 실시예에서는 쉬프트부(60a,60b)가 구동 전극부(40)와 프레임부(30) 사이에 연결된 예를 개시하였다. 쉬프트부(60a,60b)는 위치가 고정된 고정 전극부(50)에 대해서 구동 전극부(40)를 고정 전극부(50)의 상부로 수직 방향으로 쉬프트시킨다.

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

미러(10)는 입사는 광을 반사시킨다. 미러(10)는 구동 전극부(40)에 연결되며, 고정 전극부(50)에 인가되는 구동 전압의 세기에 따라서 일정 각도 범위에서 요동하면서 입사되는 광을 반사시킨다.

그리고 정전 구동기(20)는 SOI(silicon on insulator) 기판과 웨이퍼를 기반으로 멤스(MEMS) 공정을 통해 제조될 수 있다. 프레임부(30), 구동 전극부(40), 고정 전극부(50) 및 쉬프트부(60a,60b)는 SOI 기판을 기반으로 제조된다. 힘 작용부(70)는 웨이퍼를 기반으로 제조된다.

프레임부(30)는 중심 부분에 설치 공간(31)을 가지며, 설치 공간(31) 안에 구동 전극부(40), 고정 전극부(50) 및 쉬프트부(60a,60b)가 프레임부(30)에 연결되게 설치된다. 즉 프레임부(30)는 구동 전극부(40)와 고정 전극부(50)의 외곽에 배치된다. 프레임부(30)에 구동 전극부(40)가 회전 가능하게 연결되되, 구동 전극부(40)는 쉬프트부(60a,60b)를 매개로 연결된다. 프레임부(30)에 복수의 고정 전극(53,55)이 직접 연결된다.

이러한 프레임부(30)는 사이드 프레임(33)과 서포트 프레임(39)을 포함한다. 사이드 프레임(33)은 구동 전극부(40), 고정 전극부(50) 및 쉬프트부(60a,60b)의 쉬프트판(61)에 대응되는 두께로 형성된다. 서포트 프레임(39)은 사이드 프레임(33)의 하부에 형성되어 사이드 프레임(33)을 지지하며, 하부에 힘 작용부(70)가 부착된다. 사이드 프레임(33)과 서포트 프레임(39) 사이에는 절연성의 실리콘산화막(SiO₂)이 개재되어 있다. 사이드 프레임(33)과 서포트 프레임(39)은 실리콘 기판을 기반으로 한다. 서포트 프레임(39)은 사이드 프레임(33)을 안정적으로 지지할 수 있도록 사이드 프레임(33) 보다는 두껍다.

프레임부(30)는 관 형태로 형성되며, 안쪽에 설치 공간(31)을 갖는다. 설치 공간(33) 안에 구동 전극부(40)를 수직 방향으로 쉬프트시키는 쉬프트부(60a,60b)와, 쉬프트부(60a,60b)에 수직 방향으로 힘을 작용하는 힘 작용부(70)의 푸싱판(73)이 위치한다. 사이드 프레임(33)에 연결된 구동 전극부(40) 및 고정 전극부(50)는 설치 공간(31) 상에 배치되어 인가되는 정전기력에 의해 구동하게 된다. 제1 실시예에서는 프레임부(30)가 사각관 형태로 형성된 예를 개시하였지만 이것에 한정되는 것은 아니다.

사이드 프레임(33)은 한 쌍의 제1 사이드 프레임(34,35)과, 한 쌍의 제1 사이드 프레임(34,35)과 전기적으로 분리되어 있는 한 쌍의 제2 사이드 프레임(36,37)을 포함한다. 한 쌍의 제1 사이드 프레임(34,35)은 구동 전극부(40)의 양단에 연결된다. 한 쌍의 제1 사이드 프레임(34,35)은 접지 단자에 각각 연결될 수 있다. 한 쌍의 제2 사이드 프레임(36,37)은 구동 전극부(40)를 중심으로 양쪽에 형성된 복수의 고정 전극(53,55)에 연결된다. 한 쌍의 제2 사이드 프레임(36,37)은 구동 전압을 인가받을 수 있도록 전원 단자에 연결된다. 한 쌍의 제2 사이드 프레임(36,37) 중 하나는 (+)전원 단자에 연결되고, 나머지 하나는 (-)전원 단자에 연결된다.

한 쌍의 제1 사이드 프레임(34,35)은 제1-1 및 제1-2 사이드 프레임(34,35)을 포함한다. 제1-1 사이드 프레임(34)은, 도 2에서 상부에 위치하는 제1 사이드 프레임이다. 제1-2 사이드 프레임(35)은, 도 2에서 하부에 위치하는 제1 사이드 프레임이다.

한 쌍의 제2 사이드 프레임(36,37)은 제2-1 및 제2-2 사이드 프레임(36,37)을 포함한다. 제2-1 사이드 프레임(36)은, 도 2에서 왼쪽에 위치하는 제2 사이드 프레임이다. 제2-2 사이드 프레임(37)은, 도 2에서 오른쪽에 위치하는 제2 사이드 프레임이다.

구동 전극부(40)는 구동 전극판(41)과 복수의 구동 전극(43,45)을 포함하며, 쉬프트부(60a,60b)에 연결되는 한 쌍의 비틀림 연결축(47,49)을 더 포함할 수 있다.

구동 전극판(41)은 상부에 미러(10)가 부착될 수 있다.

복수의 구동 전극(43,45)은 구동 전극판(41)의 마주보는 양측면을 따라서 형성된다. 복수의 구동 전극(43,45)은 구동 전극판(41)의 일측의 외측면에 형성된 복수의 제1 구동 전극(43)과, 복수의 제1 구동 전극(43)이 형성된 일측의 외측면과 마주보는 타측의 외측면에 형성된 복수의 제2 구동 전극(45)을 포함한다.

그리고 한 쌍의 비틀림 연결축(47,49)은 구동 전극(43,45)이 형성된 양측면에 이웃하는 마주보는 양측면에서 각각 연장되어 한 쌍의 제1 사이드 프레임(34,35)에 쉬프트부(60a,60b)를 매개로 연결된다. 한 쌍의 비틀림 연결축(47,49)은 제1 및 제2 비틀림 연결축(47,49)을 포함한다.

한 쌍의 비틀림 연결축(47,49)은 구동 전극판(41)을 중심을 통과하는 일직선 상에 위치하여, 구동 전극판(41)에 부착된 미러(10)가 시계 방향 또는 반시계 방향으로의 회전할 때 회전축의 기능을 담당한다. 즉 한 쌍의 비틀림 연결축(47,49)은 고정 전극부(50)에 인가되는 구동 전압에 의해 미러(10)의 일정 각도 범위에서의 회전(틸팅)을 안내한다. 한 쌍의 비틀림 연결축(47,49)은 고정 전극부(50)로의 구동 전압 인가가 차단되면 회전에 의해 축적된 탄성력에 의해 미러(10)를 반대로 회전시켜 원래의 위치로 복귀시킨다.

한 쌍의 비틀림 연결축(47,49)을 연결하는 가상의 일직선을 중심으로 구동 전극판(41)의 양쪽에 대칭되게 복수의 제1 구동 전극(43)과 복수의 제2 구동 전극(45)이 가상의 일직선을 따라서 형성된다.

고정 전극부(50)는 복수의 고정 전극(53,55)을 포함한다. 복수의 고정 전극(53,55)은 복수의 제1 구동 전극(43)에 교번되게 형성된 복수의 제1 고정 전극(53)과, 복수의 제2 구동 전극(45)에 교번되게 형성된 복수의 제2 고정 전극(55)을 포함한다. 복수의 제1 및 제2 고정 전극(53,55)은 각각 한 쌍의 제2 사이드 프레임(36,37)에 직접 연결된다. 즉 복수의 제1 및 제2 고정 전극(53,55)은 일단이 한 쌍의 제2 사이드 프레임(36,37)에 연결되고, 일단과 연결된 타단이 서로 대응되는 복수의 제1 및 제2 구동 전극(43,45) 사이에 교번되게 뻗어 있다.

한편 제1 실시예에서는 복수의 고정 전극(53,55)이 직접 한 쌍의 제2 사이드 프레임(36,37)에 연결된 예를 개시하였지만 이것에 한정되는 것은 아니다. 복수의 고정 전극(53,55)을 연결하는 고정 전극판을 매개로 한 쌍의 제2 사이드 프레임(36,37)에 연결될 수 있다.

그리고 제1 실시예에서는 미러(10)가 부착되는 구동 전극판(41)에 복수의 구동 전극(43,45)가 형성된 예를 개시하였지만 이것에 한정되는 것은 아니다. 예컨대 구동 전극판에 연결된 비틀림 연결축의 양쪽에 복수의 구동 전극이 형성될 수 있다.

쉬프트부(60a,60b)는 구동 전극부(40)와 한 쌍의 제1 사이드 프레임(34,35) 사이에 개재되며, 수직 방향으로 힘을 작용받아 구동 전극부(40)를 힘이 작용하는 수직 방향으로 쉬프트시킨다. 즉 쉬프트부(60a,60b)는 XY평면에 형성된 구동 전극부(40)를 Z축 방향으로 쉬프트시킨다. 쉬프트부(60a,60b)는 Z축 방향으로 구동 전극부(40)를 쉬프트할 때, XY평면에 대한 기울어짐이 발생하지 않도록, 구동 전극부(40)의 양쪽에 배치되어 구동 전극부(40)를 Z축 방향으로 쉬프트시킨다.

이러한 쉬프트부(60a,60b)는 제1 및 제2 쉬프트부(60a,60b)를 포함한다. 제1 쉬프트부(60a)는 제1 비틀림 연결축(47)과 제1-1 사이드 프레임(34) 사이에 개재된다. 제2 쉬프트부(60b)는 제2 비틀림 연결축(49)과 제1-2 사이드 프레임(35) 사이에 개재된다.

제1 및 제2 쉬프트부(60a,60b)는 각각, 쉬프트판(61), 쉬프트바(64), 지지축(65) 및 한 쌍의 스프링(66)을 포함한다. 쉬프트판(61)은 구동 전극부(40)의 비틀림 연결축(47,49)에 연결된다. 쉬프트바(64)는 쉬프트판(61)의 하부에 형성되며, 힘 작용부(70)로부터 수직 방향으로 힘을 작용받아 쉬프트판(61)에 전달한다. 지지축(65)은 일단은 제1 사이드 프레임부(34,35)에 연결되고 일단과 연결된 타단은 쉬프트판(61)을 향하여 뻗어 있다. 한 쌍의 스프링(66)은 지지축(65)의 타단의 양쪽에서 연장되어 쉬프트판(61)에 연결된다. 그리고 한 쌍의 스프링(66)은 쉬프트판(61)에 수직 방향으로 힘이 작용할 때, 쉬프트판(61)이 힘이 작용하는 수직 방향으로 쉬프트될 수 있도록 탄성적으로 늘어나게 된다.

쉬프트판(61)은 본체판(62)과 한 쌍의 연결편(63)을 포함한다. 본체판(62)은 하부면에 쉬프트바(64)가 형성된다. 그리고 한 쌍의 연결편(63)은 지지축(65)이 근접하는 본체판(62)의 외측면 양단에서 각각 돌출되어 있으며, 지지축(65)에서 연장된 한 쌍의 스프링(66)이 연결된다.

쉬프트판(61)은 비틀림 연결축(47,49)의 폭 보다는 넓게 형성된다. 즉 쉬프트판(61)의 X축 방향으로 폭이 비틀림 연결축(47,49)의 X축 방향으로 폭 보다는 넓다. 쉬프트판(61)은 비틀림 연결축(47,49)을 중심으로 좌우대칭되게 형성된다.

쉬프트바(64)는, 쉬프트판(62)을 안정적으로 Z축 방향으로 쉬프트시킬 수 있도록, 비틀림 연결축(47,49)의 폭 보다는 넓게 형성된다. 또한 쉬프트바(64)는, 구동 전극부(40)가 시계방향 또한 반시계방향으로 일정 각도로 회전할 때, 쉬프트판(61)이 회전하지 않도록 지지하는 기능도 함께 수행한다.

지지축(65)은 비틀림 연결축(47,49)과 동일축 상에 형성된다. 즉 비틀림 연결축(47,49)이 Y축 방향으로 뻗어 있기 때문에, 지지축(65) 또한 Y축으로 뻗어 있다.

그리고 한 쌍의 스프링(66)은 지지축(65)을 중심으로 좌우로 대칭되게 형성된 굴곡형 스프링일 수 있다. 즉 한 쌍의 스프링(66)은, 쉬프트판(61)에 작용하는 Z축 방향으로 힘에 의해 구동 전극부(40)를 Z축 방향으로 안정적으로 이동시킬 수 있도록, 지지축(65)을 중심으로 좌우로 대칭되게 형성된다. 한 쌍의 스프링(66)은, 쉬프트판(61)의 Z축 방향으로 이동할 때 안정적이면서 탄성적으로 지지할 수 있도록, X축 방향으로 굴곡을 갖도록 형성된다. 한 쌍의 스프링(66)은, 쉬프트판(61)이 Z축 방향으로 쉬프트될 때, 지지축(65)을 중심으로 XZ평면에 대해서 일정 각도로 기울어지게 늘어나게 된다.

그리고 힘 작용부(70)는 판 상으로 형성되며, 가장자리 부분이 서포트 프레임(39)에 부착된다. 힘 작용부(70)는 중간 부분이 쉬프트부(60a,60b)를 Z축 방향으로 쉬프트시킨다. 즉 힘 작용부(70)는 쉬프트부(60a,60b)를 Z축 방향으로 밀어 올릴 수 있도록 상부면의 중심 부분이 상부면의 가장자리 부분에 비해서 돌출되게 형성된다. 이러한 힘 작용부(70)는 부착판(71)과 푸싱판(73)을 포함한다. 부착판(71)은 서포트 프레임부(39)의 하부에 부착된다. 그리고 푸싱판(73)은 프레임부(30)의 설치 공간(31) 내에 위치하되 부착판(71)의 상부면에서 돌출되어 있으며, 쉬프트바(64)를 수직 방향으로 밀어 올려 쉬프트부(60a,60b)를 수직 방향으로 쉬프트시킨다.

부착판(71)은 접착제를 매개로 서포트 프레임(39)의 하부에 부착되어 개방된 서포트 프레임(39)의 하부를 덮는다. 이때 접착제로는 실리콘 접착제, 자외선 에폭시 접착제, 열경화성 에폭시 접착제 등이 사용될 수 있다.

푸싱판(73)은 부착판(71)의 상부면에 대해서 돌출되게 형성된다. 부착판(71)이 서포트 프레임(39)에 부착될 때, 푸싱판(73)이 쉬프트바(64)를 수직 방향으로 밀어 올려 쉬프트부(60a,60b)를 수직 방향으로 쉬프트시킨다. 부착판(71)과 푸싱판(73)의 높이 차이에 대응되게 쉬프트부(60a,60b)를 Z축 방향으로 상부로 쉬프트시킨다. 따라서 부착판(71)과 푸싱판(73)의 높이 차이는 Z축 방향으로 쉬프트시킬 높이에 대응되게 형성된다. 한 쌍의 스프링(66) 또한 부착판(71)과 푸싱판(73)의 높이 차이에 따라서 탄성적으로 늘어날 수 있는 길이로 형성된다.

한편 제1 실시예에서는 푸싱판(73)은 부착판(71) 위에 판 상으로 넓게 형성된 예를 개시하였지만 이것에 한정되는 것은 아니다. 예컨대 푸싱판은 쉬프트바가 형성된 부분에 대응되게 부착판 위에만 부분적으로 돌출된 형태로 형성될 수 있다. 쉬프트바에 대응되게 형성된 푸싱판의 크기는, 쉬프트바를 안정적으로 밀어 올릴 수 있도록, 적어도 쉬프트바의 면적 보다는 크게 형성된다.

이와 같은 제1 실시예에 따른 광 스캐너(100)의 제조 방법에 대해서 도 1, 도 6 내지 도 8을 참조하여 설명하면 다음과 같다. 여기서 도 6 내지 도 8은 도 1의 광 스캐너(100)의 제조 방법에 따른 각 단계를 보여주는 도면들이다. 이때 도 7 및 도 8에서 프레임부(30)의 설치 공간(31) 내에 설치되는 구성을 도시하기 위해서, 프레임부(30)를 형성하는 서포트 프레임의 일부를 절개하여 도시하였다.

먼저 도 1 및 도 6에 도시된 바와 같이, SOI 기판(91)과 웨이퍼(99)를 준비한다. SOI 기판(91)은 실리콘산화막(95)을 중심으로 아래쪽에 위치하는 하부 실리콘 기판(93)과 위에 위치하는 상부 실리콘 기판(97)을 포함한다. 상부 실리콘 기판(97)이 구동 전극부(40), 고정 전극부(50), 쉬프트바(64)를 제외한 쉬프트부(60a,60b) 및 사이드 프레임(33)으로 제조되고, 하부 실리콘 기판(97)이 서포트 프레임(39) 및 쉬프트바(64)로 제조된다. 이때 하부 실리콘 기판(93)이 상부 실리콘 기판(97)에 비해서 두껍다. 웨이퍼(99)는 힘 작용부(70)로 제조된다.

다음으로 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, SOI 기판(91)에 대한 멤스(MEMS) 공정을 통해서 프레임부(30), 구동 전극부(40), 고정 전극부(50) 및 쉬프트부(60)를 제조한다. SOI 기판(91)에 대한 멤스(MEMS) 공정 시, 실리콘산화막(95)은 에칭스토퍼의 기능을 한다. 웨이퍼(99)에 대한 멤스(MEMS) 공정을 통해서 힘 작용부(70)를 제조한다.

그리고 도 8에 도시된 바와 같이, 서포트 프레임(39)의 하부에 힘 작용부(70)를 부착함으로써, 제1 실시예에 따른 정전 구동기(20)를 포함한 광 스캐너(100)를 제조할 수 있다. 이때 서포트 프레임(39)의 하부에 힘 작용부(70)를 부착하여 쉬프트부(60a,60b)를 Z축 방향으로 밀어 올리면, 쉬프트부(60a,60b)에 연결된 구동 전극부(40)가 함께 Z축 방향으로 쉬프트된다. 이로 인해 구동 전극판(41)에 형성된 복수의 구동 전극(43,45)은 복수의 고정 전극(53,55)에 대해서 상대적으로 Z축 방향으로 상부에 위치하여 서로 어긋나게 된다. 구동 전극부(40)를 중심으로 양쪽에 배치된 제1 및 제2 쉬프트부(60a,60b)는 각각 한 쌍의 스프링(66)에 의해 구동 전극부(40)를 탄성적으로 지지한다.

이와 같이 제1 실시예에 따른 정전 구동기(20)는 구동 전극부(40)의 하부에서 구동 전극부(40)를 수직 방향으로 위로 올려주는 수직 쉬프트 방식으로 고정 전극(53,55)과 구동 전극(43,45)이 서로 어긋나게 함으로써, 기존의 정전 구동기의 상부에 배치되었던 덮개부를 제거하여 덮개부로 인한 문제를 해소할 수 있다.

제1 실시예에 따른 정전 구동기(20)는 수직 쉬프트 방식으로 고정 전극(53,55)과 구동 전극(43,45)을 서로 어긋나게 함으로써, 고정 전극(53,55)과 구동 전극(43,45) 간에 기울기를 형성하는 기존 틸트 방식과 비교하여, 고정 전극(53,55)과 구동 전극(43,45) 간에 위치 차이를 형성하는 과정에서 발생할 수 있는 고정 전극(53,55)과 구동 전극(43,45) 간의 정렬이 틀어지는 문제를 최소화할 수 있다.

그리고 제1 실시예와 같이, 고정 전극부(50)에 대해서 구동 전극부(40)를 쉬프트부(60a,60b)로 수직 방향으로 쉬프트시키는 경우, 고정 전극부(50)의 영역을 고정 전극(53,55)을 형성하는 영역으로 활용할 수 있기 때문에, 고정 전극부(50)에 형성되는 고정 전극(53,55)의 길이를 충분히 확보할 수 있는 이점도 있다.

[제2 실시예]

한편 제1 실시예에서는 구동 전극판(41)을 중심으로 양쪽에 제1 및 제2 구동 전극(43,45)이 형성된 예를 개시하였지만 이것에 한정되는 것은 아니다. 예컨대 도 9에 도시된 바와 같이, 구동 전극부(40)의 일측면에만 복수의 구동 전극(43)이 형성될 수 있다.

도 9는 본 발명의 제2 실시예에 따른 수직 쉬프트 방식의 정전 구동기(120)를 갖는 광 스캐너(200)를 보여주는 사시도이다. 이때 도 9에서 프레임부(30)의 설치 공간(31) 내에 설치되는 구성을 도시하기 위해서, 프레임부(30)를 형성하는 서포트 프레임의 일부를 절개하여 도시하였다.

도 9를 참조하면, 제2 실시예에 따른 광 스캐너(200)는 광을 반사시키는 미러(10)와, 미러(10)를 요동시키는 정전 구동기(120)를 포함한다.

제2 실시예에 따른 정전 구동기(120)는 중심 부분에 설치 공간(31)을 갖는 프레임부(30), 구동 전극부(40), 고정 전극부(50), 쉬프트부(60) 및 힘 작용부(70)를 포함한다. 구동 전극부(40)는 미러(10)가 부착되는 구동 전극판(41)과, 구동 전극판(41)의 외측면을 따라서 형성된 복수의 구동 전극(43)을 구비한다. 고정 전극부(50)는 복수의 구동 전극(43)과 서로 교번되게 배치되는 복수의 고정 전극(53)을 구비한다. 쉬프트부(60a,60b)는 제1 사이드 프레임부(34,35)와 구동 전극부(40) 사이에 연결된다. 쉬프트부(60a,60b)는 수직 방향으로 힘이 작용하면 연결된 구동 전극부(40)를 힘이 작용하는 수직 방향으로 쉬프트된다. 그리고 힘 작용부(70)는 쉬프트부(60a,60b)의 하부에 배치되며, 쉬프트부(60a,60b)에 수직 방향으로 힘을 작용하여 쉬프트부(60a,60b)에 연결된 구동 전극부(40)를 힘이 작용하는 수직 방향으로 쉬프트시킨다.

제2 실시예에 따른 정전 구동기(120)는, 제1 실시예에 따른 정전 구동기와 비교할 때, 구동 전극부(40)의 일측면에만 복수의 구동 전극(43)이 형성되는 점에서 차이가 있다. 따라서 이후에서는 제2 실시예에 따른 정전 구동기(120)의 설명에 있어서, 제1 실시예에 따른 정전 구동기와 중복되는 설명은 생략하거나 간소화하고 차이나는 구성을 중심으로 설명하도록 하겠다.

구동 전극부(40)는 미러(10)가 부착되는 구동 전극판(41)과, 구동 전극판(41)의 일측면을 따라서 형성된 복수의 구동 전극(43)을 구비한다. 구동 전극판(41)은 복수의 구동 전극(43)이 형성된 일측면에 이웃하는 마주보는 양측면에 한 쌍의 비틀림 연결축(47,49)이 연결된다.

고정 전극부(50)는 복수의 고정 전극(53)을 포함한다. 복수의 고정 전극(53)은 복수의 구동 전극(43)에 교번되게 형성된다. 복수의 고정 전극(53)은 일단이 제2 사이드 프레임(36)에 연결되고, 일단과 연결된 타단이 복수의 구동 전극(43) 사이에 교번되게 뻗어 있다.

쉬프트부(60a,60b)는 구동 전극부(40)와 한 쌍의 제1 사이드 프레임(34,35) 사이에 개재되며, 수직 방향으로 힘을 작용받아 구동 전극부(40)를 힘이 작용하는 수직 방향으로 쉬프트시킨다.

제2 실시예에 따른 제1 및 제2 쉬프트부(60a,60b)는 쉬프트판(61)이 일체로 형성되고, 쉬프트바(64) 또한 일체로 형성된다. 즉 쉬프트판(61)은 복수의 구동 전극(43)이 형성된 일측면에 반대되는 구동 전극판(41)의 외측면을 둘러싸는 형태로 형성된다. 쉬프트바(64)는 쉬프트판(61)의 하부에 쉬프트판(61)이 형성된 방향을 따라서 형성된다. 예컨대 쉬프트판(61)이 "ㄷ"자 형태로 형성되는 경우, 쉬프트바(64) 또한 "ㄷ"자 형태로 형성될 수 있다.

쉬프트바(64)는 제2 실시예와 같이"ㄷ"자 형태로 연속적으로 형성할 수 있고, 불연속적으로 형성할 수도 있다.

제1 및 제2 쉬프트부(60a,60b)는 쉬프트판(61)을 공유하면서 하부에 위치하는 쉬프트바(64)로 쉬프트판(61)을 넓은 범위에서 지지하기 때문에, 힘 작용부(70)에서 수직 방향으로 쉬프트되는 제1 및 제2 쉬프트부(60a,60b)를 안정적으로 지지할 수 있다. 이로 인해 제1 및 제2 쉬프트부(60a,60b)는 광 스캐너(200)의 구동 중 제1 및 제2 비틀림 연결축(47,49)이 안정적으로 회전할 수 있도록 지지할 수 있다. 제1 및 제2 비틀림 연결축(47,49)이 걸리는 기계적인 스트레스를 줄일 수 있는 이점도 있다.

한편 제2 실시예에 따른 광 스캐너(200)는 한쪽에만 구동 전극(43)과 고정 전극(53)이 형성되어 있기 때문에, 제1 및 제2 비틀림 연결축(47,49)을 회전축으로 미러(10)는 0 내지 +θ의 각도로만 구동이 가능하다.

[제3 실시예]

한편 제1 실시예에서는 구동 전극부(40)에 쉬프트부(60a,60b)가 연결된 예를 개시하였지만 이것에 한정되는 것은 아니다. 예컨대 도 10 내지 도 12에 도시된 바와 같이, 고정 전극부(50)에 쉬프트부(60a,60b)가 연결될 수 있다.

도 10은 본 발명의 제3 실시예에 따른 수직 쉬프트 방식의 정전 구동기(220)를 갖는 광 스캐너(300)를 보여주는 평면도이다. 도 11은 도 10의 쉬프트부(60a,60b)가 설치된 부분의 확대도이다. 그리고 도 12는 도 10의 도 1의 쉬프트부(60a,60b)가 힘 작용부(70)에 의해 수직 방향으로 쉬프트된 상태를 보여주는 사시도이다.

도 10 내지 도 12를 참조하면, 제3 실시예에 따른 광 스캐너(300)는 광을 반사시키는 미러(10)와, 미러(10)를 요동시키는 정전 구동기(220)를 포함한다. 정전 구동기(220)는 고정 전극부(50)에 연결된 쉬프트부(60a,60b)를 포함한다.

제3 실시예에 따른 정전 구동기(220)는 중심 부분에 설치 공간(31)을 갖는 프레임부(30)를 포함하며, 구동 전극부(40), 고정 전극부(50), 쉬프트부(60a,60b) 및 힘 작용부(70)를 포함한다. 구동 전극부(40)는 미러(10)가 부착되는 구동 전극판(41)과, 구동 전극판(41)의 양측면을 따라서 형성된 복수의 구동 전극(43,45)을 구비한다. 고정 전극부(50)는 고정 전극판(51,52)과, 고정 전극판(51,52)의 외측면을 따라서 형성된 복수의 고정 전극(53,55)을 포함한다. 복수의 고정 전극(53,55)은 복수의 구동 전극(43,45)과 서로 교번되게 배치된다. 쉬프트부(60a,60b)는 프레임부(30)와 고정 전극부(50) 사이에 연결된다. 쉬프트부(60a,60b)는 수직 방향으로 힘이 작용하면 연결된 고정 전극부(50)를 힘이 작용하는 수직 방향으로 쉬프트된다. 그리고 힘 작용부(70)는 쉬프트부(60a,60b)의 하부에 배치되며, 쉬프트부(60a,60b)에 수직 방향으로 힘을 작용하여 쉬프트부(60a,60b)에 연결된 고정 전극부(50)를 힘이 작용하는 수직 방향으로 쉬프트시킨다.

프레임부(30)는 제1 실시예에 따른 프레임부와 동일한 구조를 갖기 때문에 이에 대한 생략한다.

구동 전극부(40)는 구동 전극판(41)과 복수의 구동 전극(43,45)을 포함한다. 복수의 구동 전극(43,45)은 구동 전극판(41)의 마주보는 양측면을 따라서 형성된다. 구동 전극판(41)은 한 쌍의 비틀림 연결축(47,49)을 매개로 제1 사이드 프레임(34,35)에 직접 연결된다.

고정 전극부(50)는 고정 전극판(51,52)과 복수의 고정 전극(53,55)을 포함한다. 고정 전극판(51,52)은 복수의 제1 구동 전극(43)이 형성된 쪽에 배치된 제1 고정 전극판(51)과, 복수의 제2 구동 전극(45)이 형성된 쪽에 배치된 제2 고정 전극판(52)을 포함한다. 제1 고정 전극판(51)에는 복수의 제1 구동 전극(43)과 교번되게 복수의 제1 고정 전극(53)이 형성되어 있다. 제2 고정 전극판(52)에는 복수의 제2 구동 전극(45)과 교번되게 복수의 제2 고정 전극(55)이 형성되어 있다. 제1 및 제2 고정 전극판(51,52)은 각각 제1 및 제2 쉬프트부(60a,60b)를 매개로 한 쌍의 제2 사이드 프레임(36,37)에 연결된다.

이와 같이 고정 전극부(50)는 제1 구동 전극(43)이 형성된 쪽에 배치된 제1 고정 전극판(51)과 제1 고정 전극(53)을 구비하는 제1 고정 전극부와, 제2 구동 전극(45)이 형성된 쪽에 배치된 제2 고정 전극판(52)과 제2 고정 전극(55)을 구비하는 제2 고정 전극부를 포함한다. 제1 및 제2 고정 전극부는 분리되어 있다. 분리된 제1 및 제2 고정 전국부는 각각 제1 및 제2 쉬프트부(60a,60b)에 의해 Z축 방향으로 쉬프트된다.

쉬프트부(60a,60b)는 고정 전극부(50)와 한 쌍의 제2 사이드 프레임(36,37) 사이에 개재되며, 수직 방향으로 힘을 작용받아 고정 전극부(50)를 힘이 작용하는 수직 방향으로 쉬프트시킨다. 즉 쉬프트부(60a,60b)는 XY평면에 형성된 고정 전극부(50)를 Z축 방향으로 쉬프트시킨다.

이러한 쉬프트부(60a,60b)는 제1 및 제2 쉬프트부(60a,60b)를 포함한다. 제1 쉬프트부(60a)는 제1 고정 전극(53)과 제2-1 사이드 프레임(36) 사이에 개재된다. 제2 쉬프트부(60b)는 제2 고정 전극(55)과 제2-2 사이드 프레임(36) 사이에 개재된다.

제1 및 제2 쉬프트부(60a,60b)는 각각, 쉬프트판(61), 쉬프트바(64), 지지축(65) 및 한 쌍의 스프링(66)을 포함한다. 즉 제1 및 제2 쉬프트부(60a,60b)는 형상에 있어서 일부 차이가 있을 뿐 제1 실시예에 따른 제1 및 제2 쉬프트부와 동일한 구조를 갖는다. 이때 제1 및 제2 쉬프트부(60a,60b)의 쉬프트판(61)은 각각 제1 및 제2 고정 전극판(51,52)과 겸용으로 사용된다.

쉬프트판(61)은 Y축 방향으로 길게 형성되기 때문에, 쉬프트바(64) 또한 Y축 방향으로 길게 형성된다. 제1 및 제2 쉬프트부(60a,60b)의 쉬프트바(64)는, 각각 제1 고정 전극(53) 및 제2 고정 전극(55)을 Z축 방향으로 쉬프트하기 때문에, Z축 방향으로 쉬프트하는 과정에서 흔들림이 발생될 수 있다.

따라서 제1 및 제2 쉬프트부(60a,60b)의 쉬프트바(64)는 Y축 방향으로 쉬프트판(61)의 무게 중심선을 따라서 형성하는 것이 바람직하다.

또한 제3 실시예에 따른 정전 구동기(220)는 고정 전극부(50)의 안정적으로 Z축 방향으로 쉬프트 되는 것을 안내할 수 있도록 수직 가이드부(80)를 더 포함할 수 있다. 수직 가이드부(80)는 고정 전극판(51,52; 쉬프트판)과 제2 사이드 프레임부(36,37) 사이에 형성되며, 힘 작용부(70)에 의한 고정 전극부(50)의 수직 방향으로의 쉬프트를 안내한다. 예컨대 수직 가이드부(80)는 고정 전극판(51,52)과 한 쌍의 제2 사이드 프레임부(36,37) 사이에 요철(凹凸)부(81,83)로 형성될 수 있다. 예컨대 수직 가이드부(80)는 고정 전극판(51,52)의 Y축 방향으로 양쪽에 제2 사이드 프레임(36,37)에 근접하는 부분에 요철부(81,83)로 형성된다. 요철부(81,83)는 제2 사이드 프레임(36,37)에 형성된 제1 요철부(81)와, 고정 전극판(51,52)에 형성된 제2 요철부(83)를 포함한다. 제1 및 제2 요철부(81,83)는 서로 교번되게 형성될 수 있다.

이와 같이 수직 가이드부(80)는 고정 전극부(50)가 Z축 방향으로 쉬프트될 때, Z축 방향 이외에 원하지 않는 X축 또는 Y축 방향으로 움직이는 것을 억제할 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 : 미러 20,120,220 : 정전 구동기
30 : 프레임부 31 : 설치 공간
33 : 사이드 프레임 34,35 : 제1 사이드 프레임
36,37 : 제2 사이드 프레임 39 : 서포트 프레임
40 : 구동 전극부 41 : 구동 전극판
43,45 : 구동 전극 47,49 : 비틀림 연결축
50 : 고정 전극부 51,52 : 고정 전극판
53,55 : 고정 전극 60a,60b : 쉬프트부
61 : 쉬프트판 62 : 본체판
63 : 연결편 64 : 쉬프트바
65 : 지지축 66 : 스프링
70 : 힘 작용부 71 : 부착판
73 : 푸싱판 80 : 수직 가이드부
81,83 : 요철부 91 : SOI 기판
93 : 하부 실리콘 기판 95 : 실리콘산화막
97 : 상부 실리콘 기판 99 : 웨이퍼
100,200,300 : 광 스캐너

Claims

중심 부분에 설치 공간을 갖는 프레임부;
일측이 미러에 연결되고, 상기 일측과 연결된 타측이 상기 프레임부의 설치 공간 안에서 상기 프레임부에 연결되는 구동 전극부로서, 구동 전극판과, 상기 구동 전극판의 외측면을 따라서 형성된 복수의 구동 전극을 구비하는 상기 구동 전극부;
상기 프레임부의 설치 공간 안에서 상기 프레임부에 연결되며, 상기 복수의 구동 전극과 서로 교번되게 배치되는 복수의 고정 전극을 구비하는 고정 전극부;
상기 프레임부와 상기 구동 전극부 사이, 및 상기 프레임부와 상기 고정 전극부 사이 중 하나에 연결되는 쉬프트부로서, 수직 방향으로 힘이 작용하면 연결된 구동 전극부 및 고정 전극부 중에 하나를 힘이 작용하는 수직 방향으로 쉬프트되는 쉬프트부; 및
상기 쉬프트부의 하부에 배치되며, 상기 쉬프트부에 수직 방향으로 힘을 작용하여 상기 쉬프트부에 연결된 구동 전극부 및 고정 전극부 중에 하나를 힘이 작용하는 수직 방향으로 쉬프트시키는 힘 작용부;를 포함하고,
상기 쉬프트부는,
상기 구동 전극부 및 고정 전극부 중에 하나에 연결되는 쉬프트판;
상기 쉬프트판의 하부에 형성되며, 상기 힘 작용부로부터 수직 방향으로 힘을 작용받아 상기 쉬프트판에 전달하는 쉬프트바;
일단은 상기 프레임부에 연결되고 상기 일단과 연결된 타단은 상기 쉬프트판을 향하여 뻗어 있는 지지축; 및
상기 지지축의 타단의 양쪽에서 연장되어 상기 쉬프트판에 연결되며, 상기 쉬프트판에 수직 방향으로 힘이 작용할 때 상기 쉬프트판이 힘이 작용하는 수직 방향으로 쉬프트될 수 있도록 탄성적으로 늘어나는 한 쌍의 스프링;
을 포함하는 광 스캐너용 수직 쉬프트 방식의 정전 구동기.
삭제
제1항에 있어서, 상기 쉬프트판은,
하부면에 상기 쉬프트바가 형성되는 본체판; 및
상기 지지축이 근접하는 상기 본체판의 외측면 양단에서 각각 돌출되어 있으며, 상기 지지축에서 연장된 상기 한 쌍의 스프링이 연결되는 한 쌍의 연결편;
을 포함하는 광 스캐너용 수직 쉬프트 방식의 정전 구동기.
제3항에 있어서,
상기 한 쌍의 스프링은 상기 지지축을 중심으로 좌우로 대칭되게 형성된 굴곡형 스프링인 것을 특징으로 하는 광 스캐너용 수직 쉬프트 방식의 정전 구동기.
제4항에 있어서, 상기 힘 작용부는,
상기 프레임부의 하부에 부착되는 부착판; 및
상기 프레임부의 설치 공간 내에 위치하되 상기 부착판의 상부면에서 돌출되어 있으며, 상기 쉬프트바를 수직 방향으로 밀어 올려 상기 쉬프트부를 수직 방향으로 쉬프트시키는 푸싱판;
을 포함하는 것을 특징으로 하는 광 스캐너용 수직 쉬프트 방식의 정전 구동기.
제5항에 있어서,
상기 쉬프트부는 상기 구동 전극부에 연결되며, 상기 구동 전극부를 중심으로 양쪽에 한 쌍이 형성되는 것을 특징으로 하는 광 스캐너용 수직 쉬프트 방식의 정전 구동기.
제6항에 있어서,
상기 구동 전극판 위에 미러가 부착되는 것을 특징으로 하는 광 스캐너용 수직 쉬프트 방식의 정전 구동기.
제7항에 있어서, 상기 구동 전극부는
상기 구동 전극판을 한 쌍의 상기 쉬프트부에 연결하는 한 쌍의 비틀림 연결축;
을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광 스캐너용 수직 쉬프트 방식의 정전 구동기.
제6항에 있어서, 상기 구동 전극부는,
미러가 부착되는 미러 부착판;을 더 포함하고,
상기 미러 부착판을 중심으로 양쪽에 상기 구동 전극판이 연결되는 것을 특징으로 하는 광 스캐너용 수직 쉬프트 방식의 정전 구동기.
제5항에 있어서,
상기 쉬프트부는 상기 고정 전극부에 연결되는 것을 특징으로 하는 광 스캐너용 수직 쉬프트 방식의 정전 구동기.
제10항에 있어서, 상기 고정 전극부는,
상기 복수의 구동 전극이 형성된 상기 구동 전극판의 외측면과 마주보게 배치된 고정 전극판; 및
상기 고정 전극판에 형성되며 상기 복수의 구동 전극과 서로 교번되게 배치된 상기 복수의 고정 전극;을 포함하고,
상기 고정 전극판은 상기 쉬프트판으로 겸용되는 것을 특징으로 하는 광 스캐너용 수직 쉬프트 방식의 정전 구동기.
제11항에 있어서,
상기 고정 전극판과 상기 프레임부 사이에 형성되며, 상기 힘 작용부에 의한 상기 고정 전극부의 수직 방향으로의 쉬프트를 안내하는 수직 가이드부;
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광 스캐너용 수직 쉬프트 방식의 정전 구동기.
제12항에 있어서, 상기 수직 가이드부는,
상기 고정 전극판과 상기 프레임부 사이에 요철(凹凸)부로 형성되는 것을 특징으로 하는 광 스캐너용 수직 쉬프트 방식의 정전 구동기.
광을 반사시키는 미러; 및
상기 미러를 요동시키는 정전 구동기;를 포함하며,
상기 정전 구동기는,
중심 부분에 설치 공간을 갖는 프레임부;
일측이 상기 미러에 연결되고, 상기 일측과 연결된 타측이 상기 프레임부의 설치 공간 안에서 상기 프레임부에 연결되는 구동 전극부로서, 구동 전극판과, 상기 구동 전극판의 외측면을 따라서 형성된 복수의 구동 전극을 구비하는 상기 구동 전극부;
상기 프레임부의 설치 공간 안에서 상기 프레임부에 연결되며, 상기 복수의 구동 전극과 서로 교번되게 배치되는 복수의 고정 전극을 구비하는 고정 전극부;
상기 프레임부와 상기 구동 전극부 사이, 및 상기 프레임부와 상기 고정 전극부 사이 중 하나에 연결되는 쉬프트부로서, 수직 방향으로 힘이 작용하면 연결된 구동 전극부 및 고정 전극부 중에 하나를 힘이 작용하는 수직 방향으로 쉬프트되는 쉬프트부; 및
상기 쉬프트부의 하부에 배치되며, 상기 쉬프트부에 수직 방향으로 힘을 작용하여 상기 쉬프트부에 연결된 구동 전극부 및 고정 전극부 중에 하나를 힘이 작용하는 수직 방향으로 쉬프트시키는 힘 작용부;를 포함하고,
상기 쉬프트부는,
상기 구동 전극부 및 고정 전극부 중에 하나에 연결되는 쉬프트판;
상기 쉬프트판의 하부에 형성되며, 상기 힘 작용부로부터 수직 방향으로 힘을 작용받아 상기 쉬프트판에 전달하는 쉬프트바;
일단은 상기 프레임부에 연결되고 상기 일단과 연결된 타단은 상기 쉬프트판을 향하여 뻗어 있는 지지축; 및
상기 지지축의 타단의 양쪽에서 연장되어 상기 쉬프트판에 연결되며, 상기 쉬프트판에 수직 방향으로 힘이 작용할 때 상기 쉬프트판이 힘이 작용하는 수직 방향으로 쉬프트될 수 있도록 탄성적으로 늘어나는 한 쌍의 스프링;
을 포함하는 수직 쉬프트 방식의 광 스캐너.