(57)【要約】【課題】  高速にて駆動しつつも大きな駆動角度を有するように構造が改善されたマイクロミラーを提供する。【解決手段】  マイクロミラーは、光を反射する回転自在なミラー部と、ミラー部を支持し、ミラー部の回動時に回転軸となる１対のスプリング部と、ミラー部と１対のスプリング部を連結する連結部と、連結部に設けられる移動コームおよびこの移動コームの上部あるいは下部に移動コームと対応すべく設けられて静電気力を生じさせるための固定コームを有する駆動部とを備えることを特徴とする。【選択図】      図３
2005165333.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光を反射する回転自在なミラー部と、
前記ミラー部を支持し、前記ミラー部の回動時に回転軸となる１対のスプリング部と、
前記ミラー部と前記１対のスプリング部を連結する連結部と、
前記連結部に設けられる移動コーム（Ｃｏｍｂ）およびこの移動コームの上部あるいは下部に移動コームと対応すべく設けられて静電気力を生じさせるための固定コームを有する駆動部と、
を備えることを特徴とするマイクロミラー。
【請求項２】
前記ミラー部は、円形であることを特徴とする請求項１に記載のマイクロミラー。
【請求項３】
前記連結部は、楕円形であることを特徴とする請求項１に記載のマイクロミラー。
【請求項４】
前記ミラー部は円形であり、前記連結部は楕円形であり、前記ミラー部の外周面に前記連結部の一部が外接すべく配されることにより、互いに接触しない前記ミラー部の外周面と前記連結部の内周面との間に所定のスペースが形成されたことを特徴とする請求項１に記載のマイクロミラー。
【請求項５】
前記１対のスプリング部は、前記ミラー部の回動時にトーション運動を行うことを特徴とする請求項１に記載のマイクロミラー。
【請求項６】
前記移動コームのフィンガーが前記連結部の外周面に配されたことを特徴とする請求項１に記載のマイクロミラー。
【請求項７】
前記移動コームのフィンガーが前記連結部の外周面と内周面に配されたことを特徴とする請求項１に記載のマイクロミラー。
【請求項８】
前記固定コームが前記移動コームの上部と下部の両方ともに配されたことを特徴とする請求項１から７のうちいずれか１項に記載のマイクロミラー。
【請求項９】
光を反射する回転自在なミラー部と、
前記ミラー部を支持し、前記ミラー部の回動時に回転軸となる１対のスプリング部と、
前記ミラー部と前記１対のスプリング部を連結する連結部と、
前記連結部及び前記１対のスプリング部に設けられる移動コームおよびこの移動コームの上部及び／または下部に移動コームと対応すべく設けられて静電気力を生じさせるための固定コームを有する駆動部と、
を備えることを特徴とするマイクロミラー。
【請求項１０】
光を反射する回転自在なミラー部と、
前記ミラー部を支持し、前記ミラー部の回動時に回転軸となる１対のスプリング部と、
前記ミラー部と前記１対のスプリング部を連結するものであって、前記ミラー部の一側部にその一端が外接すべく配され、その他端は前記スプリング部にそれぞれ連結された第１連結部と、
前記第１連結部のスプリング部連結部に一端が連結され、その他端は前記ミラー部の他側部にそれぞれ連結された第２連結部と、
前記第１連結部に設けられる移動コームおよびこの移動コームの上部あるいは下部に移動コームと対応すべく設けられて静電気力を生じさせるための固定コームを有する駆動部と、
を備えることを特徴とするマイクロミラー。
【請求項１１】
前記ミラー部は円形であり、前記第１連結部は楕円形であり、そして前記第２連結部は直線であることを特徴とする請求項１０に記載のマイクロミラー。
【請求項１２】
前記移動コームのフィンガーが前記第１連結部の外周面に配されたことを特徴とする請求項１１に記載のマイクロミラー。
【請求項１３】
前記移動コームのフィンガーが前記第１連結部の外周面と内周面に配されたことを特徴とする請求項１１に記載のマイクロミラー。
【請求項１４】
前記移動コームのフィンガーが前記第１連結部の外周面と前記第２連結部の両側に配されたことを特徴とする請求項１１に記載のマイクロミラー。
【請求項１５】
前記固定コームが前記移動コームの上部と下部の両方ともに配されたことを特徴とする請求項１０から１４のうち何れか１項に記載のマイクロミラー。
【請求項１６】
光を反射する回転自在なミラー部と、
前記ミラー部を支持し、前記ミラー部の回動時に回転となる１対のスプリング部と、
前記ミラー部と前記１対のスプリング部を連結するものであって、前記ミラー部の一側部にその一端が外接すべく配され、その他端は前記スプリング部にそれぞれ連結された第１連結部と、
前記第１連結部のスプリング部連結部に一端が連結され、その他端は前記ミラー部の他側部にそれぞれ連結された第２連結部と、
前記第１連結部及び前記１対のスプリング部に設けられる移動コームおよびこの移動コームの上部及び／または下部に移動コームと対応すべく設けられて静電気力を生じさせるための固定コームを有する駆動部と、
を備えることを特徴とするマイクロミラー。
【請求項１７】
光を反射する回転自在なミラー部と、
前記ミラー部を支持し、前記ミラー部の回動時に回転軸となる１対のスプリング部と、
前記ミラー部と前記１対のスプリング部を連結するものであって、前記ミラー部の一側部にその一端が外接すべく配され、その他端は前記スプリング部にそれぞれ連結された第１連結部と、
前記第１連結部のスプリング部連結部に一端が連結され、その他端は前記ミラー部の他側部にそれぞれ連結された第２連結部と、
前記第１連結部及び１対のスプリング部に設けられる移動コームおよびこの移動コームの上部及び／または下部に移動コームと対応すべく設けられて静電気力を生じさせるための固定コームとを有する駆動部と、
を備えることを特徴とするマイクロミラー。
【請求項１８】
光を反射する回転自在なミラー部と、
前記ミラー部を支持し、前記ミラー部の回動時に回転軸となる１対のスプリング部と、
前記ミラー部と前記１対のスプリング部を連結するものであって、前記ミラー部の一側部にその一端が外接すべく配され、その他端は前記スプリング部にそれぞれ連結された第１連結部と、
前記第１連結部のスプリング部連結部に一端が連結され、その他端は前記ミラー部の他側部にそれぞれ連結された第２連結部と、
前記第１連結部、第２連結部及び１対のスプリング部に設けられる移動コームおよびこの移動コームの上部及び／または下部に移動コームと対応すべく設けられて静電気力を生じさせるための固定コームを有する駆動部と、
を備えることを特徴とするマイクロミラー。
【請求項１９】
ａ）第１ガラスに第１メタル電極を形成する段階と、
ｂ）第１基板に所定の工程を通じて第１固定コームを形成する段階と、
ｃ）前記第１ガラスと前記第１基板をボンディングした後、前記第１基板をミラーの厚さに研磨する段階と、
ｄ）ミラーの厚さに研磨された前記第１基板に、所定の工程を通じてミラー部、スプリング部、連結部及び移動コームを形成する段階と、
ｅ）第２メタル電極を形成するためにパターニングされた第２ガラスと、第２固定コームを形成するためにパターニングされた第２基板とをボンディングした後、前記第２基板を固定コームの厚さに研磨する段階と、
ｆ）前記第２ガラスをパターニングすることにより、第２ガラスに第２メタル電極を形成する段階と、
ｇ）固定コームの厚さに研磨された前記第２基板に、所定の工程を通じて第２固定コームを形成する段階と、
ｈ）前記ｄ）段階で得られた仮組立て品と前記ｇ）段階で得られた仮組立て品をボンディングにより組み合わせた後、第１及び第２メタル電極に駆動電圧を印加するための第１及び第２ワイヤを連結する段階と、
を含むことを特徴とするマイクロミラーの製造方法。
【請求項２０】
前記ａ）段階は、
ａ-１）所定の厚さの耐熱ガラスを用意する段階と、
ａ-２）前記ガラスに第１メタル電極用ラインホールをエッチングにより形成する段階と、
ａ-３）前記ラインホールを含むガラスの表面にメタルを所定の厚さにコーティングする段階と、
ａ-４）前記ラインホールの上部メタル層だけを残留させ、残りのメタル層はエッチングにより除去する段階と、
を含むことを特徴とする請求項１９に記載のマイクロミラーの製造方法。
【請求項２１】
前記ｂ）段階は、
ｂ-１）所定の厚さのシリコン層、単結晶シリコン層及びこれらの間に挟まれるＳｉＯ2層を有するハイドープＳＯＩウェーハを用意する段階と、
ｂ-２）前記単結晶シリコン層にフォトリソグラフィ工程を通じて第１固定コームをなす多数のコーム形フィンガーを形成する段階と、を含むことを特徴とする請求項１９に記載のマイクロミラーの製造方法。
【請求項２２】
前記ｄ）段階は、
ｄ-１）ミラー部の表面に光反射のためのＡｕ反射部を形成する段階を含み、
前記ミラー部、スプリング部、連結部及び移動コームは、フォトリソグラフィ工程により形成されることを特徴とする請求項１９に記載のマイクロミラーの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はマイクロミラーに係り、より詳細には、レーザＴＶなどのディスプレイ装置においてレーザビームを走査する光スキャナとして利用可能なマイクロミラー及びその製造方法に係る。
【背景技術】
【０００２】
マルチメディア時代を迎え、大型ディスプレイに対する要求は高まる一方であり、この要求に応えて、各種多様な方式により駆動される大型ディスプレイ装置が絶えず開発されつつある。中でも、レーザＴＶは、安価で大型であり、しかも高い解像度が得られることから、次世代のディスプレイ装置として注目を集めている。
【０００３】
この種のレーザＴＶは、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）及び青色（Ｂ）の映像信号に基づきレーザダイオードモジュールから発せられるレーザビームを水平及び垂直方向に走査する光スキャナを備える。そして前記光スキャナは、微小電気機械（ＭＥＭＳ： Micro-Electro Mechanical System）技術に基づいて製造されるマイクロミラーを有する。
【０００４】
図１Ａ及び図１Ｂは、従来より広く知られているマイクロミラーの相異なる例を概略的に示す図であり、図２は、その作用を説明するための図である。
【０００５】
図１及び図２に示すように、マイクロミラーは、光を反射する回転自在なミラー部１と、このミラー部１に連結されてミラー部１を支持し、ミラー部１が回転する時に回転軸となる１対のスプリング部２，２'及び前記ミラー部１を回転させる駆動部をなす移動コーム３及び固定コーム４を備える。
【０００６】
移動コーム３及び固定コーム４は、それぞれ多数のくし形フィンガー３ａ，３ｂ．．．，４ａ，４ｂ．．．を備える。移動コーム３は、図１Ａに示すようにミラー部１に設けることができ、図１Ｂに示すようにスプリング部２，２'に設けることもできる。また、固定コーム４は、図２に示すように、移動コーム３の上部あるいは下部に設けられるが、そのくし形フィンガー４ａ，４ｂ．．．と移動コーム３のくし形フィンガー３ａ，３ｂ．．．が互いに入り込むようになっている。
【０００７】
このため、図２に示すように、それぞれ負（-）に帯電された移動コーム３のくし形フィンガー３ａ，３ｂに対応して設けられる固定コーム４のくし形フィンガー４ａ，４ｂのうち何れか一方のくし形フィンガー４ａに正（＋）の電圧を印加すれば、くし形フィンガー３ａ，４ａの間に静電気力が生じつつ、ミラー部１がスプリング部２を中心として回動し始める（図２における点線を参照）。そして、反対側のくし形フィンガー４ｂに正の電圧を印加すれば、ミラー部１が反対方向に回動し始める。このようなミラー部１の回動により、入射光は所定の角度に連続的でかつ均一に反射されつつ走査面に走査される。
【０００８】
ここで、マイクロミラーの駆動速度はディスプレイ装置の解像度と関連があり、かつ、駆動角度は画面の大きさと関連がある。つまり、マイクロミラーの駆動速度が高まるほど解像度は上がり、駆動角度が大きくなるほど画面も大になる。この理由から、大型及び高解像度のレーザＴＶを得るためには、高速にて駆動しつつも大きな駆動角度を有する光スキャナ、すなわち、マイクロミラーの確保が必須となっている。
【０００９】
しかしながら、マイクロミラーの駆動速度と駆動角度は互いに相反関係にあるため、マイクロミラーの駆動速度を高めつつ駆動角度を大きくするには難点がある。一方、マイクロミラーの駆動角度を大きくするために、共振駆動を用いる方法がある（例えば、下記の特許文献１及び２参照）。ところが、この方法は、製作上の誤差のためにミラーの固有周波数を駆動周波数に合わせ難くて歩留まり率が極めて低く、その結果、周波数を調整するためのチューニング機構が要されるなどの不具合がある。
【００１０】
図１Ａに示すように、従来より広く知られているマイクロミラーは、ミラー部１の側面に移動コーム３を取り付けている。この場合、ミラー部１の回転中心からの距離Ｄ１が遠いため、同数のくしを使用するならば、スプリング部２，２'に移動コーム３を取り付ける場合（図１Ｂ参照）に比べて大きなモーメントが得られる。しかし、これは、取付け可能な移動コーム３の数に制限があり、多数の移動コーム３を取り付けるためにはミラー部１を大きくせざるを得ない。このようにミラー部が大きくなれば、回転慣性モーメントが大になってミラーの固有周波数が下がり、その結果、駆動速度を高められないといった不都合がある。
【００１１】
一方、図１Ｂに示すようなマイクロミラーは、スプリング部２，２'に移動コーム３を取り付けている。このため、図１Ａに示すような構造を有するミラーに比べて移動コーム３の数を増加しても回転慣性モーメントを低く抑えることができるが、中心軸からの距離Ｄ２が短くなって小さいモーメントしか得られない結果、満足のいく駆動角度が得られない。さらに、この場合には、工程誤差などによりスプリング部２，２'の剛性が一定にならないといった不具合もある。
【００１２】
要するに、上述の如く、従来より広く知られているマイクロミラーは、その構造上高い駆動速度と大きな駆動角度を両立させるには限界があり、このため、大型及び高解像度のレーザＴＶ向け光スキャナには向いていない。
【特許文献１】大韓民国公開特許第２００２−０７２８７０号公報
【特許文献２】米国公開特許第２００２−１３６４８５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、回転慣性モーメントは下がりつつモーメントは上がるべく構造を改善することにより大きな駆動角度を得ることのできる、高速の光スキャナに採用可能なマイクロミラー及びその製造方法を提供するところにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
前述したような目的を達成するために、本発明によるマイクロミラーは、光を反射する回転自在なミラー部と、ミラー部を支持し、ミラー部の回動時に回転軸となる１対のスプリング部と、ミラー部と１対のスプリング部を連結する連結部と、連結部に設けられる移動コームおよびこの移動コームの上部あるいは下部に移動コームと対応すべく設けられて静電気力を生じさせるための固定コームを有する駆動部とを備えることを特徴とする。
【００１５】
ここで、ミラー部は、その形状に特に制限はないが、光反射のための最小の面積を有する円形に形成することが好ましい。
【００１６】
また、連結部も、その形状に特に制限はないが、楕円形に形成することにより、より多くの移動コームを配置でき、かつ、回転慣性モーメントの側面から有利である。
【００１７】
本発明の好ましい実施の形態によれば、マイクロミラーは、円形ミラー部の外周面に楕円形連結部の一部が外接すべく配されることにより、互いに接触しないミラー部の外周面と連結部の内周面との間に所定のスペースが形成されることを特徴とする。前記スペースは、ミラー部の回動に当たって空気の流動を良好にすることにより、ミラー部の回動を円滑にする役割を果たす。
【００１８】
さらに、１対のスプリング部は、ミラー部の回動時にトーション運動を行う。
【００１９】
さらに、駆動部をなす移動コーム及び固定コームは、それぞれ多数のくし形フィンガーを有し、これらのくし形フィンガーは互いにかみ合うように配置される。
【００２０】
さらに、移動コームのフィンガーは楕円形連結部の外周面に配置することができ、楕円形連結部の外周面と内周面の両方に配置することができる。
【００２１】
また、移動コームのフィンガーは、楕円形連結部の外周面及び／または内周面と１対のスプリング部の両側に配されても良い。
【００２２】
そして、固定コームは、移動コームの上部と下部の両方ともに配置可能である。このように、固定コームが移動コームの上部及び下部に配されれば、移動コームと固定コームとの間により大きな静電気力が働くことになり、その結果、ミラー部の駆動角度が一層大きくなる。
【００２３】
本発明の好ましい他の実施の形態によれば、マイクロミラーは、光を反射する回転自在なミラー部と、ミラー部を支持し、ミラー部の回動時に回転軸となる１対のスプリング部と、ミラー部と１対のスプリング部を連結するものであって、ミラー部の一側部にその一端が外接すべく配され、その他端はスプリング部にそれぞれ連結された第１連結部と、第１連結部のスプリング部連結部に一端が連結され、その他端はミラー部の他側部にそれぞれ連結された第２連結部と、第１連結部に設けられる移動コームおよびこの移動コームの上部あるいは下部に移動コームと対応すべく設けられて静電気力を生じさせるための固定コームを有する駆動部とを備えることを特徴とする。
【００２４】
ここで、ミラー部は円形に形成され、第１連結部は楕円形に形成され、そして第２連結部は直線に形成されることが好ましいが、必ずしもこの形状に限定されるものではない。
【００２５】
そして、移動コームのフィンガーは第１連結部の外周面に配置することができ、第１連結部の内周面及び外周面の両方に配置することができ、さらには、第２連結部の両側に配置することもできる。また、移動コームのフィンガーは、１対のスプリング部の両側にさらに配置することもできる。
【００２６】
さらに、固定コームは、移動コームの上部及び下部の両方ともに配置可能である。
【００２７】
本発明の目的を達成するために、前述のようなマイクロミラーの製造方法は、ａ）第１ガラスに第１メタル電極を形成する段階と、ｂ）第１基板に所定の工程を通じて第１固定コームを形成する段階と、ｃ）前記第１ガラスと前記第１基板をボンディングした後、前記第１基板をミラーの厚さに研磨する段階と、ｄ）ミラーの厚さに研磨された前記第１基板に、所定の工程を通じてミラー部、スプリング部、連結部及び移動コームを形成する段階と、ｅ）第２メタル電極を形成するためにパターニングされた第２ガラスと、第２固定コームを形成するためにパターニングされた第２基板と、をボンディングした後、前記第２基板を固定コームの厚さに研磨する段階と、ｆ）前記第２ガラスをパターニングすることにより、第２ガラスに第２メタル電極を形成する段階と、ｇ）固定コームの厚さに研磨された前記第２基板に、所定の工程を通じて第２固定コームを形成する段階と、ｈ）前記ｄ）段階で得られた仮組立て品と前記ｇ）段階で得られた仮組立て品をボンディングにより組み合わせた後、第１及び第２メタル電極に駆動電圧を印加するための第１及び第２ワイヤを連結する段階とを含むことを特徴とする。
【００２８】
ここで、前記ａ）段階は、ａ-１）所定の厚さの耐熱ガラスを用意する段階と、ａ-２）前記ガラスに第１メタル電極用ラインホールをエッチングにより形成する段階と、ａ-３）前記ラインホールを含むガラスの表面にメタルを所定の厚さに塗布する段階と、ａ-４）前記ラインホールの上部メタル層だけを残留させ、残りのメタル層はエッチングにより除去する段階とを含む。
【００２９】
また、前記ｂ）段階は、ｂ-１）所定の厚さのシリコン層、単結晶シリコン層及びこれらの間に挟まれるＳｉＯ2層を有するハイドープＳＯＩウェーハを用意する段階と、ｂ-２）前記単結晶シリコン層にフォトリソグラフィ工程を通じて第１固定コームをなす多数のくし形フィンガーを形成する段階とを含む。
【００３０】
さらに、前記ｄ）段階は、ｄ-１）ミラー部の表面に光反射のためのＡｕ反射部を形成する段階を含み、前記ミラー部、スプリング部、連結部及び移動コームは、フォトリソグラフィ工程により形成される。
【発明の効果】
【００３１】
本発明によれば、回転慣性モーメントの増大を抑えつつもモーメントは大きくできるマイクロミラーを提供することができる。よって、大きな駆動角度を有する高速の光スキャナが提供可能になり、その結果、例えば、レーザＴＶなどの次世代のディスプレイ装置の開発及び製品の登場を早められる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
以下、添付した図面に基づき、本発明の好ましい実施の形態について説明する。
【００３３】
図３は、本発明の第１の実施の形態によるマイクロミラーの構造を概略的に示す斜視図であり、図４Ａ及び図４Ｂは、それぞれその作用を示す図である。
【００３４】
図３及び図４に示すように、本発明の第１の実施の形態によるマイクロミラーにおいて光を反射するミラー部１０は、光反射のための最小の面積を有する円形に形成されている。ここで、ミラー部１０は必ずしも円形に限定されるものではないが、円形であることが、回転慣性モーメントを大いに増やさないために好ましい。ここで、ミラー部１０の半径は、使用したい光の半径に応じて適切に調節可能である。
【００３５】
ミラー部１０は、１対のスプリング部２０，２０'を中心軸として所定の角度範囲内にて回動する。１対のスプリング部２０，２０'は前記ミラー部１０を支持し、ミラー部１０の回動時にトーション運動を行う。
【００３６】
連結部３０は、ミラー部１０と１対のスプリング部２０，２０'を連結する。連結部３０は楕円形に形成され、その内部にミラー部１０が収められる。楕円形連結部３０の短軸部分の内周面とミラー部１０の外周面の対応箇所が連結され、楕円形連結部３０の長軸部分の両端が１対のスプリング部２０，２０'に連結される。かかるミラー部１０と連結部３０の構造に応じて、楕円形連結部３０の内部、すなわち、その長軸部分の内周面およびミラー部１０の連結部３０との非接触外周面間には、所定のスペースが形成される。
【００３７】
連結部３０の形状は、必ずしも楕円形に限定されるものではないが、楕円形であることが、より多くのくし形フィンガーを取り付けられ、かつ、回転慣性モーメントの増大を抑えられるため、マイクロミラーの駆動角度を最大化させる上で好ましい。
【００３８】
移動コーム４０は、多数のくし形フィンガー４０ａ，４０ｂ．．．を有し、これら多数のくし形フィンガー４０ａ，４０ｂ．．．は、楕円形連結部３０の外周面に一定の間隔をおいて配される。本発明による構造は、従来のものと比較してみたとき、より多くのくし形フィンガーを有する移動コーム４０の取付けが可能であり、しかも、回転慣性モーメントに影響するミラー部１０の面積などを従来よりも狭められる。
【００３９】
また、固定コーム５０も多数のくし形フィンガー５０ａ，５０ｂ．．．を有するが、これら多数のくし形フィンガー５０ａ，５０ｂ．．．は、図４Ａに示すように、移動コーム４０の下部に配置される。このとき、移動コーム４０及び固定コーム５０のくし形フィンガー４０ａ，４０ｂ．．．，５０ａ，５０ｂ．．．は互いにかみ合うように配置される。また、固定コーム５０は、移動コーム４０の上部に配置することもできる。
【００４０】
さらに、本発明の他の実施の形態によれば、図４Ｂに示すように、第１固定コーム５０は移動コーム４０の下部側に、そして第２固定コーム５０'は移動コーム４０の上部側にそれぞれ配置することも可能である。
【００４１】
前述のような構成を有する本発明のマイクロミラーにおいて、連結部３０に取り付けられた移動コーム４０には、この移動コーム４０とかみ合うように設けられた固定コーム（図４Ａにおける５０）により静電気力が働く。この静電気力は、ミラー部１０のスプリング部２０，２０'を軸とする中心軸に対して回転力を引き起こす。このため、ミラー部１０は、スプリング部２０，２０'を中心に回転するが、固定コーム５０に一定の駆動周波数を有する電圧を印加すれば、ミラー部１０は駆動周波数にて繰り返し回転運動を行う。
【００４２】
図４Ｂに示すマイクロミラーは、移動コーム４０の上部及び下部に第１固定コーム５０と第２固定コーム５０'が取り付けられている。これによれば、移動コーム４０と固定コーム５０，５０'との間の静電気力が前記図４Ａの場合に比べて倍加されるため、より大きな駆動角度が得られる。また、静電気力がミラー部１０の上下方向に対して同じ強度をもって働くため、ミラー部１０が上下振動を生じることなく円滑に駆動される。
【００４３】
上述したように、本発明によるマイクロミラーは、通常のマイクロミラーに比べて大きな駆動角度と高い固有周波数を有する仕組みとなっている。このため、本発明によるマイクロミラーは、高速にて駆動しつつも大きな駆動角度が得られる。この原理を数式的に説明すれば、下記の通りである。
【００４４】
回転体の運動は、減衰成分を無視するとしたとき、下記式１で表わされる。
【００４５】
【数１】
2005165333.tif 000003
前式において、Ｊは回転慣性モーメントであり、ｋは捻じれスプリング定数であり、そしてＭは印加されたトルクである。
【００４６】
このシステムの回転運動に対する固有周波数は、下記式２の通りである。
【００４７】
【数２】
2005165333.tif 000004
前式によれば、マイクロミラーを同じ固有周波数に設計する場合、回転慣性モーメントＪを小さくすれば捻じれスプリング定数ｋを小さくでき、その結果、小さい力をもっても大きな駆動角度が得られるということが分かる。
【００４８】
実際に従来のマイクロミラーと本発明のそれをＡＮＳＹＳプログラムを用い、コンピュータシミュレーションにより分析してみた。つまり、それぞれの場合に対し、固有周波数を４０ＫＨｚに同じく設計した後、同じ駆動周波数３３．７５ＫＨｚにて駆動させた結果、駆動角度が従来の場合には２．３°であったのに対し、本発明の場合は４．０°であった。
【００４９】
図５は、本発明の第２の実施の形態によるマイクロミラーを示す図である。
【００５０】
図５に示すように、この実施の形態によるマイクロミラーの基本的な構造は、前述した第１の実施の形態のそれと同じである。そこで、同じ部材には同じ参照符号を付してそれについての詳細な説明は省略し、ここでは、この実施の形態の特徴的な構造についてのみ説明する（後述する他の実施の形態についても同様である）。
【００５１】
図５に示すように、本発明の第２の実施の形態によるマイクロミラーは、楕円形連結部１３０の外周面に加えて、内周面にも移動コーム１４０が設けられているところに特徴がある。一方、詳細な図示は省略されているが、固定コームは移動コーム１４０に対応して設けられるということは言うまでもない。さらに、固定コームは、移動コームの上部及び／または下部に配置できる。
【００５２】
図６は、本発明の第３の実施の形態によるマイクロミラーを示すものである。図６に示すように、本発明の第３実施の形態によるマイクロミラーは、移動コーム２４０が楕円形連結部２３０の外周面とスプリング部２２０，２２０'の両側に取り付けられるという点に特徴がある。また、図示は省略されているが、連結部２３０の内周面にも移動コームがさらに配置できる。
【００５３】
図７は、本発明の第４の実施の形態によるマイクロミラーを示すものである。図７に示すように、本発明の第４の実施の形態によるマイクロミラーは、円形のミラー部３１０と、１対のスプリング部３２０，３２０'と、楕円形の第１連結部３３０と、前記第１連結部３３０の各スプリング部連結部からミラー部３１０へと延びた直線形の１対の第２連結部３３０ａ，３３０ｂと、駆動部をなす移動コーム３４０及び固定コーム（図示せず）とを備える。移動コーム３４０は、第１連結部３３０の外周面と第２連結部３３０ａ，３３０ｂの両側に取り付けられる。
【００５４】
また、図８は、本発明の第５の実施の形態によるマイクロミラーを示すものである。図８に示すように、本発明の第５の実施の形態によるマイクロミラーは、前述した第４の実施の形態のそれとは異なり、移動コーム４４０が第１連結部４３０の内周面及び外周面に取り付けられていることを特徴とする。
【００５５】
図９、図１０及び図１１は、本発明の第６、第７及び第８の実施の形態をそれぞれ示すものであって、図９の実施の形態によるマイクロミラーは、移動コーム５４０が第１連結部５３０の外周面と１対のスプリング部５２０，５２０'の両側に取り付けられており、図１０の実施の形態によるマイクロミラーは、移動コーム６４０が第１連結部６３０の外周面、１対のスプリング部６２０，６２０'の両側及び第２連結部６３０ａ，６３０ｂの両側に取り付けられている。また、図１１の実施の形態によるマイクロミラーは、移動コーム７４０が第１連結部７３０の内周面及び外周面と１対のスプリング７２０，７２０'の両側に取り付けられている。
【００５６】
以上の各種の実施の形態の構造から明らかなように、本発明によるマイクロミラーは、最小の面積に設計された円形ミラー部と、より多くの移動コームを取り付けられつつも回転慣性モーメントの増大は抑えられる楕円形の連結部を共通して有する。これにより、ミラーの駆動速度を高めつつも大きな駆動角度を得ることができる。
【００５７】
以下、図１２ないし図１４に基づき、本発明によるマイクロミラーの製造方法について説明する。この実施の形態においては、移動コームの上部及び下部に第１及び第２固定コームが取り付けられるマイクロミラーの製造方法を例にとって説明する。
【００５８】
図１２Ａないし図１２Ｆは、マイクロミラーの下部構造物を製造する過程を示す図である。
【００５９】
まず、図１２Ａに示すように、所定の厚さの第１ガラス８１０に第１メタル電極８１１，８１２を形成する。ガラス８１０としては、耐熱ガラスが使われる。メタル電極８１１，８１２は、第１ガラス８１０の電極形成箇所にメタル電極用のラインホールをエッチングにより形成し、ガラス８１０の全面に電極用メタルを所定の厚さにコーティングした後、ラインホール上のメタル層だけを残留させ、残りはウェットエッチングにより除去することにより形成される。
【００６０】
このようにしてメタル電極８１１，８１２を有する第１ガラス８１０が用意されたならば、図１２Ｂに示すように、第１ウェーハ８２０を用意する。ここで用意された第１ウェーハ８２０は、所定の厚さのシリコン層８２１、単結晶シリコン層８２２及びこれらの間に挟まれるＳｉＯ2層８２３を有するハイドープＳＯＩウェーハである。
【００６１】
次いで、図１２Ｃに示すように、第１ウェーハ８２０の単結晶シリコン層８２２に第１固定コームをなす多数のくし形フィンガー８２４を形成する。ここで、多数のくし形フィンガー８２４は、例えば、フォトリソグラフィ工程により形成できる。
【００６２】
次いで、図１２Ｄに示すように、第１ガラス８１０と第１ウェーハ８２０をボンディングした後、第１ウェーハ８２０のシリコン層８２１をミラーの形成のために一定の厚さに研磨する。ここで、一定の厚さは、５０〜２００μｍの範囲内で決められる。
【００６３】
次いで、図１２Ｅに示すように、一定の厚さに研磨された前記第１ウェーハ８２０のシリコン層８２１上の適切な箇所に接合部８２５，８２５'と反射部８２６を形成する。ここで、接合部８２５，８２５'と反射部８２６は金（Ａｕ）から形成されるが、Ａｕをシリコン層８２１上に所定の厚さに塗布した後、不要な部分をエッチングにより除去することにより形成される。
【００６４】
次いで、図１２Ｆに示すように、シリコン層８２１に、例えば、フォトリソグラフィ工程を通じてミラー部８２７、スプリング部８２８、移動コーム８２９及び連結部（図示せず）を形成する。
【００６５】
図１３Ａないし図１３Ｆは、マイクロミラーの上部構造物を製造する過程を示す図である。
【００６６】
まず、図１３Ａに示す第２ウェーハ８３０と、図１３Ｂに示す第２ガラス８４０をそれぞれ形成する。ここで、第２ウェーハ８３０はハイドープシリコンウェーハであり、第２ガラス８４０は感光性（ＤＦＲ）膜８４１を有する。また、第２ウェーハ８３０は第２固定コームを形成するためにパターニングされたパターン部８３１を有し、第２ガラス８４０も第２メタル電極を形成するためにパターニングされたパターン部８４２を有する。
【００６７】
次いで、図１３Ｃに示すように、図１３Ａに示す第２ウェーハ８３０と図１３Ｂに示す第２ガラス８４０をボンディングし、次いで、図１３Ｄに示すように、第２ガラス８４０のパターン部８４２を通じて所定の第２メタル電極８４３，８４４を形成する。ここで、第２メタル電極８４３，８４４は、メタルをコーティングした後、マスクを用いて電極をパターニングすることにより形成される。
【００６８】
次いで、図１３Ｅに示すように、第２ウェーハ８３０の所定の箇所に接合部８３２，８３２'を形成する。前記接合部８３２，８３２'は、第２ウェーハ８３０の表面にＡｕを蒸着し、ＡｕＳｎをめっきした後、マスクを用いて不要な前記蒸着層及びめっき層を除去することにより形成される。
【００６９】
次いで、図１３Ｆに示すように、第２ウェーハ８３０に第２固定コームをなす多数のくし形フィンガー８３３を、例えば、フォトリソグラフィ工程により形成する。
【００７０】
さらに、図１２Ａないし図１２Ｆにより形成された下部構造物と図１３Ａないし図１３Ｆにより形成された上部構造物は、図１４に示すように、それぞれの構造物に形成された接合部８２５，８２５'，８３２，８３２'により互いに組み合わせられる。
【００７１】
最後に、このようにして完成された構造物における第１及び第２ガラス８１０，８４０の第１及び第２メタル電極８１１，８１２，８４３，８４４に駆動電圧を印加するために、第１及び第２ワイヤ（図示せず）を連結する。
【００７２】
以上、本発明を本発明の原理を例示する好ましい実施の形態と結び付けて図示及び説明したが、本発明はこのような図示及び説明に示された構成及び作用に限定されるものではない。むしろ、特許請求の思想及び範ちゅうを逸脱しない範囲内であれば、本発明に対する多数の変更及び修正が可能であるということは、当業者にとって明らかである。よって、これらの全ての適切な変更及び修正と均等物も本発明の範囲に属すると見なされるべきである。
【産業上の利用可能性】
【００７３】
本発明によれば、楕円形の連結部により回転慣性モーメントの増大は抑えつつもモーメントは大きくできることから、高解像度のレーザＴＶに求められる大きな駆動角度を有する高速の光スキャナを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１Ａ】通常のマイクロミラーの構造を概略的に示す平面図である。
【図１Ｂ】通常のマイクロミラーの構造を概略的に示す平面図である。
【図２】図１に示すマイクロミラーの作用を説明するための図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態によるマイクロミラーの構造を概略的に示す斜視図である。
【図４Ａ】図３に示す本発明の第１の実施の形態によるマイクロミラーの作用を説明するための図であって、１本の下部固定コームを備えた場合を示す図である。
【図４Ｂ】図３に示す本発明の第１の実施の形態によるマイクロミラーの作用を説明するための図であって、２本の上下部の固定コームを備えた場合を示す図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態によるマイクロミラーの構造を概略的に示す斜視図である。
【図６】本発明の第３の実施の形態によるマイクロミラーの構造を概略的に示す斜視図である。
【図７】本発明の第４の実施の形態によるマイクロミラーの構造を概略的に示す斜視図である。
【図８】本発明の第５の実施の形態によるマイクロミラーの構造を概略的に示す斜視図である。
【図９】本発明の第６の実施の形態によるマイクロミラーの構造を概略的に示す斜視図である。
【図１０】本発明の第７の実施の形態によるマイクロミラーの構造を概略的に示す斜視図である。
【図１１】本発明の第８の実施の形態によるマイクロミラーの構造を概略的に示す斜視図である。
【図１２Ａ】本発明によるマイクロミラーの下部構造物の製造過程を示す図である。
【図１２Ｂ】本発明によるマイクロミラーの下部構造物の製造過程を示す図である。
【図１２Ｃ】本発明によるマイクロミラーの下部構造物の製造過程を示す図である。
【図１２Ｄ】本発明によるマイクロミラーの下部構造物の製造過程を示す図である。
【図１２Ｅ】本発明によるマイクロミラーの下部構造物の製造過程を示す図である。
【図１２Ｆ】本発明によるマイクロミラーの下部構造物の製造過程を示す図である。
【図１３Ａ】本発明によるマイクロミラーの上部構造物の製造過程を示す図である。
【図１３Ｂ】本発明によるマイクロミラーの上部構造物の製造過程を示す図である。
【図１３Ｃ】本発明によるマイクロミラーの上部構造物の製造過程を示す図である。
【図１３Ｄ】本発明によるマイクロミラーの上部構造物の製造過程を示す図である。
【図１３Ｅ】本発明によるマイクロミラーの上部構造物の製造過程を示す図である。
【図１３Ｆ】本発明によるマイクロミラーの上部構造物の製造過程を示す図である。
【図１４】図１２及び図１３においてそれぞれ製造された下部構造物と上部構造物を組み合わせた状態を示す図である。
【符号の説明】
【００７５】
１０，１１０〜７１０：ミラー部
２０，２０'，１２０，１２０'〜７２０，７２０'：スプリング部
３０，１３０〜７３０：第１連結部
３３０ａ，３３０ｂ〜７３０ａ，７３０ｂ：第２連結部
４０，１４０〜７４０：移動コーム
５０，１５０〜７５０：固定コーム
【図１Ａ】
2005165333.tif 000005
【図１Ｂ】
2005165333.tif 000006
【図２】
2005165333.tif 000007
【図３】
2005165333.tif 000008
【図４Ａ】
2005165333.tif 000009
【図４Ｂ】
2005165333.tif 000010
【図５】
2005165333.tif 000011
【図６】
2005165333.tif 000012
【図７】
2005165333.tif 000013
【図８】
2005165333.tif 000014
【図９】
2005165333.tif 000015
【図１０】
2005165333.tif 000016
【図１１】
2005165333.tif 000017
【図１２Ａ】
2005165333.tif 000018
【図１２Ｂ】
2005165333.tif 000019
【図１２Ｃ】
2005165333.tif 000020
【図１２Ｄ】
2005165333.tif 000021
【図１２Ｅ】
2005165333.tif 000022
【図１２Ｆ】
2005165333.tif 000023
【図１３Ａ】
2005165333.tif 000024
【図１３Ｂ】
2005165333.tif 000025
【図１３Ｃ】
2005165333.tif 000026
【図１３Ｄ】
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【図１３Ｅ】
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【図１３Ｆ】
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【図１４】
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