(57)【要約】【課題】磁石の位置ずれやミラーの撓みを抑制できる光偏向器及びその製造方法を提供する。【解決手段】本実施形態に係る光偏向器１は、所定の軸に沿って回動可能に構成された、反射面を備えるミラー２と、ミラーの反射面の裏面に配置された磁石２２と、前記ミラーの裏面と前記磁石の側面とを接合する接着剤２３とを有する。例えば、接着剤２３は、磁石２２の外縁に部分的に複数箇所に設けられており、磁石２２の外形の中心に対して点対称に設けられている。あるいは、接着剤２３は、磁石２２の外縁を囲むように枠状に設けられていてもよい。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の軸に沿って回動可能に構成された、反射面を備えるミラーと、
前記ミラーの前記反射面の裏面に配置された磁石と、
前記ミラーの裏面と前記磁石の側面とを接合する接着剤と、
を有する光偏向器。
【請求項２】
前記接着剤は、前記磁石の外縁に部分的に複数箇所に設けられている、
請求項１記載の光偏向器。
【請求項３】
前記接着剤は、前記磁石の外形の中心に対して点対称に設けられている、
請求項２記載の光偏向器。
【請求項４】
前記接着剤は、前記磁石の外縁を囲むように枠状に設けられている、
請求項１記載の光偏向器。
【請求項５】
前記ミラーの裏面において前記磁石の外縁に対応する位置に、前記接着剤を収容する溝が形成されている、
請求項１記載の光偏向器。
【請求項６】
ミラーの反射面の裏面に磁石を載置する工程と、
前記磁石の外縁における前記ミラーの裏面上に接着剤を塗布して、前記ミラーの裏面と前記磁石の側面とを接合する工程と、
を有する光偏向器の製造方法。
【請求項７】
基板の両面に所定のパターンをもつマスクを形成する工程と、
前記マスクを用いて前記基板をエッチングすることにより、前記基板をミラー形状に加工する工程と、
前記基板のミラー面の裏面上に磁石を載置する工程と、
前記磁石の外縁における前記基板の裏面上に接着剤を塗布して、前記基板の裏面と前記磁石の側面とを接合する工程と、
を有する光偏向器の製造方法。
【請求項８】
前記基板をミラー形状に加工する工程と同時に、前記基板の前記裏面上であって前記磁石の外縁に対応する位置に溝を形成する、
請求項７記載の光偏向器の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical System）技術を用いた光偏向器及びその駆動方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＭＥＭＳ技術を用いたマイクロアクチュエータの開発が盛んである。例えば、一対の弾性支持部（トーションバー）でねじり回転可能に支持されたミラーを備えた光偏向器は、簡便な構成で画像表示装置を形成することが可能なデバイスとして開発が進んでいる。
【０００３】
このようなミラーを駆動する方法としては、静電引力を利用した方式、電磁力を利用した方式、圧電素子を利用した方式が主に挙げられる。
【０００４】
このうち、電磁力を利用した光偏向器では、ミラーの反射面の裏面側に、ミラーを回動させる駆動力を与えるための磁石が接合される（特許文献１参照）。ミラーと磁石の間に接着剤を塗布することにより、ミラーと磁石の接合がなされる。
【特許文献１】特開２００５−１６９５５３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、接着剤の厚さが不均一な場合には、磁石の傾きが生じるおそれがある。磁石の傾きは、磁場に影響を与えることから、その結果、ミラーの回動動作に影響が生じる。また、接着剤の厚さが均一であっても、接着剤の硬化時の収縮により、ミラーに応力がかかり、ミラーが撓むという問題がある。
【０００６】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、その目的の一つは、磁石の位置ずれやミラーの撓みを抑制できる光偏向器及びその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するため、本発明の光偏向器は、所定の軸に沿って回動可能に構成された、反射面を備えるミラーと、ミラーの反射面の裏面に配置された磁石と、ミラーの裏面と磁石の側面とを接合する接着剤と、を有する。
【０００８】
上記構成によれば、接着剤によりミラーの裏面と磁石の側面とが接合される。このように、本発明では、磁石とミラーの間には接着剤を設けないことから、接着剤に起因する磁石の傾きや位置ずれが防止される。また、磁石とミラーの間の全面に接着剤を塗布する場合と比較して、硬化する際に生じる応力が低減され、ミラーの撓みが抑制される。
【０００９】
例えば、接着剤は、磁石の外縁に部分的に複数箇所に設けられている。これにより、接着剤の量を減らすことができ、また、接着剤が硬化する際に生じる応力がよりいっそう低減される。この場合、接着剤は、磁石の外形の中心に対して点対称に設けられていることが好ましい。これにより、接着剤の硬化時の収縮に起因する力は、磁石の中心に対して点対称に生じることから、当該力に起因した磁石の位置ずれが防止される。
【００１０】
あるいは、接着剤は、磁石の外縁を囲むように枠状に設けられている。これにより、磁石の外縁に部分的に接着剤を設ける場合と比較して、ミラーと磁石との間の接着力が高められる。
【００１１】
好ましくは、ミラーの裏面において磁石の外縁に対応する位置に、接着剤を収容する溝が形成されている。これにより、ミラーの裏面と磁石との接着面積が増大することから、ミラーと磁石との間の接着力が高められる。
【００１２】
また、上記の目的を達成するため、本発明の光偏向器の製造方法は、ミラーの反射面の裏面に磁石を載置する工程と、磁石の外縁におけるミラーの裏面上に接着剤を塗布して、ミラーの裏面と磁石の側面とを接合する工程と、を有する。
【００１３】
上記構成では、ミラーの反射面の裏面に磁石を載置した後に、磁石の外縁におけるミラーの裏面上に接着剤を塗布する。したがって、接着剤の厚さに起因する磁石の傾きや位置ずれを防止しつつ、ミラーの反射面上に磁石が接合される。また、磁石とミラーの間の全面に接着剤を塗布する場合と比較して、硬化する際に生じる応力が低減され、ミラーの撓みが抑制される。
【００１４】
例えば、本発明の光偏向器の製造方法は、基板の両面に所定のパターンをもつマスクを形成する工程と、マスクを用いて基板をエッチングすることにより、基板をミラー形状に加工する工程と、基板のミラー面の裏面上に磁石を載置する工程と、磁石の外縁における基板の裏面上に接着剤を塗布して、基板の裏面と磁石の側面とを接合する工程と、を有する。
【００１５】
例えば、基板をミラー形状に加工する工程と同時に、基板の裏面上であって磁石の外縁に対応する位置に溝を形成してもよい。この溝の存在により、基板の裏面と磁石との接着面積が増大することから、基板と磁石との間の接着力が高められる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
（第１実施形態）
以下に、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
図１は、本実施形態に係る光偏向器の構成を示す平面図である。図２は、図１のＩＩ−ＩＩ線における断面図である。
【００１７】
光偏向器１は、可動板１１と、支持枠１２と、可動板１１を支持枠１２に対してねじり回転可能に支持する一対の弾性支持部１３とを有する。可動板１１、支持枠１２、及び弾性支持部１３は、例えば、シリコン基板をエッチング加工することにより一体形成される。可動板１１の表面には、反射膜２１が形成されている。これにより、可動板１１及び反射膜２１からなるミラー２が構成される。
【００１８】
また、可動板１１の裏面には、磁石２２が接合されている。磁石２２は、可動板１１を平面視したときに、可動板１１の回転中心軸である軸線Ｘに直交する方向に磁化されている。すなわち、磁石２２は、軸線Ｘを介して対向する互いに極性の異なる一対の磁極を有している。支持枠１２は、ホルダ５０に接合されており、ホルダ５０上には、可動板１１を駆動させるためのコイル５１が配置されている。
【００１９】
上記の振動ミラー１では、周期的に変化する電流（交流）がコイル５１に供給される。これにより、コイル５１は上方（可動板１１側）に向く磁界と、下方に向く磁界とを交互に発生させる。これにより、コイル５１に対し磁石２２の一対の磁極のうち一方の磁極が接近し他方の磁極が離間するようにして、弾性支持部１３を捩れ変形させながら、可動板１１がＸ軸回りに回動させられる。
【００２０】
図３は、可動板１１の裏面図である。また、図４は、可動板１１および磁石２２の接合の様子を示す断面図である。
【００２１】
図４に示すように、本実施形態では、磁石２２の側面に接着剤２３が塗布されており、これにより、可動板１１の裏面と磁石２２の側面とが接合されている。接着剤２３は、熱硬化性接着剤、紫外線硬化性接着剤等の各種の接着剤を使用することができる。
【００２２】
また、本実施形態では、磁石２２の外縁の全部ではなく、部分的に複数箇所に接着剤２３が塗布されている。この場合には、磁石２２の外形（厚さを除く）の中心に対して点対称に接着剤２３を設けることが好ましい。図３では、例えば、磁石２２の４隅に接着剤２３が設けられている例を示している。
【００２３】
次に、上記の本実施形態に係る光偏向器１の製造方法について、図５〜図２０を参照して説明する。
【００２４】
図５に示すように、例えば、シリコンからなる基板１０を用意する。そして、図６に示すように、熱酸化により、基板１０の両面に酸化シリコンからなるマスク３１,３２を形成する。
【００２５】
次に、図７に示すように、基板１０の表面側のマスク３１上にレジスト４１を形成する。レジストは、ポジ型であってもネガ型であってもよい。そして、続いて、図８に示すように、基板１０の裏面側のマスク３２上にレジスト４２を形成する。
【００２６】
次に、図９に示すように、基板１０の裏面側のレジスト４２を露光及び現像して、レジスト４２に所定の開口パターンＰ２を形成する。開口パターンＰ２は、例えば、可動板１１、支持枠１２、弾性支持部１３以外の領域を開口するパターンである。
【００２７】
次に、図１０に示すように、レジスト４２をマスクとして裏面側のマスク３２をエッチングする。これにより、レジスト４２の開口パターンＰ２が、マスク３２に転写される。マスク３２のエッチングには、例えばバッファードフッ酸（ＢＨＦ）が用いられる。
【００２８】
次に、図１１に示すように、基板両面のレジスト４１，４２を除去する。レジスト４１，４２の除去には、硫酸洗浄又はアッシングが用いられる。
【００２９】
次に、図１２に示すように、基板１０の裏面側に再度、レジスト４３を形成する。さらに、図１３に示すように、基板１０の表面側に再度、レジスト４４を形成する。
【００３０】
次に、図１４に示すように、基板１０の表面側のレジスト４４を露光及び現像して、レジスト４４に所定の開口パターンＰ１を形成する。開口パターンＰ１は、例えば、開口パターンＰ２と同一のパターンとする。
【００３１】
次に、図１５に示すように、レジスト４４をマスクとして表面側のマスク３１をエッチングする。これにより、レジスト４４の開口パターンＰ１が、マスク３１に転写される。マスク３１のエッチングには、例えばバッファードフッ酸（ＢＨＦ）が用いられる。
【００３２】
次に、図１６に示すように、基板両面のレジスト４３，４４を除去する。レジスト４３，４４の除去には、硫酸洗浄又はアッシングが用いられる。
【００３３】
次に、図１７に示すように、マスク３１，３２を用いて、基板１０をエッチングする。これにより、基板１０に貫通孔が形成されて、可動板１１、支持枠１２、弾性支持部１３のパターンが形成される。基板１０のエッチングには、ドライエッチング又はウェットエッチングのいずれも適用可能であるが、例えば、ＫＯＨを用いたウェットエッチングを用いる。
【００３４】
次に、図１８に示すように、マスク３１，３２を除去した後、さらに、基板１０の表面に金属膜を成膜しパターニングすることにより、可動板１１上に反射膜２１を形成する。金属膜の成膜方法としては、真空蒸着、スパッタリング、電気メッキ、無電解メッキ、金属箔の接合等が挙げられる。なお、マスク３１及びマスク３２を除去せずに、残しておいてもよい。
【００３５】
次に、図１９に示すように、可動板１１の裏面に磁石２２を載置する。続いて、図２０に示すように、磁石２２の外縁における可動板１１の裏面上に接着剤２３を塗布し、接着剤２３を硬化させることにより、磁石２２の側面と可動板１１の裏面とを接合させる。
【００３６】
以降の工程としては、このようにして一枚の基板を用いて作製された可動板１１、支持枠１２、弾性支持部１３を含む構造体を、ホルダ５０に取り付けることにより、光偏向器１が製造される。
【００３７】
上記の本実施形態に係る光偏向器１及びその製造方法では、接着剤２３により可動板１１の裏面と磁石２２の側面とが接合される。このように、本実施形態では、磁石２２と可動板１１の間には接着剤２３を設けないことから、接着剤２３に起因する磁石の傾きや位置ずれが防止される。また、磁石２２と可動板１１の間の全面に接着剤を塗布する場合と比較して、硬化する際に生じる応力が低減され、可動板１１の撓みが抑制される。
【００３８】
本実施形態では、接着剤２３は、磁石２２の外縁に部分的に複数箇所に設けられている。これにより、接着剤２３の量を減らすことができ、接着剤２３が硬化する際に生じる応力がよりいっそう低減される。この場合、接着剤２３は、磁石２２の外形の中心に対して点対称に設けられていることが好ましい。これにより、接着剤２３の硬化時の収縮に起因する力は、磁石の中心に対して点対称に生じることから、当該力に起因した磁石の位置ずれが防止される。
【００３９】
（第２実施形態）
図２１は、第２実施形態に係る光偏向器１の可動板１１の裏面図である。第２実施形態では、接着剤２３は、磁石２２の外縁を囲むように枠状に設けられている点を除いて、第１実施形態と同様の構成を有する。
【００４０】
このように、接着剤２３が、磁石２２の外縁を囲むように枠状に設けられていることにより、磁石２２の外縁に部分的に接着剤を設ける場合と比較して、可動板１１と磁石２２との間の接着力が高められる。
【００４１】
（第３実施形態）
図２２は、第３実施形態に係る光偏向器１における、可動板１１および磁石２２の接合の様子を示す断面図である。
【００４２】
第３実施形態は、可動板１１の裏面において磁石２２の外縁に対応する位置に、接着剤２３を収容する溝１４が形成されている点を除いて、第１実施形態と同様の構成を有する。なお、接着剤２３は、磁石２２の外縁に対応する位置に部分的に形成されていても、枠状に繋がって形成されていてもよい。
【００４３】
この溝１４は、基板１０の加工と同時に形成可能である。図２３及び図２４を参照して、溝１４の形成方法について説明する。なお、図２３及び図２４の各図において、（Ａ）は断面図、（Ｂ）は表面図、（Ｃ）は裏面図を示す。
【００４４】
まず、図２３に示すように、第１実施形態と同様のプロセスを経て、基板１０の両面に所望のパターンのマスク３１，３２を形成する。このとき、基板１０の裏面側のマスク３２の開口パターンＰ２には、溝の形成のための開口パターンＰ２'を追加しておく。図２３では、磁石２２の外縁に対応する８点に開口パターンＰ２'を形成する例を示しているが、これに限定されるものではない。
【００４５】
次に、図２４に示すように、マスク３１，３２を用いて、基板１０をエッチングする。これにより、基板１０に貫通孔が形成されて、可動板１１、支持枠１２、弾性支持部１３のパターンが形成される。また、開口パターンＰ２'は基板１０の裏面のみに形成されていることから、基板１０の裏面には、貫通孔ではなく、溝１４が形成される。基板１０のエッチングには、ドライエッチング又はウェットエッチングのいずれも適用可能であるが、例えば、ＫＯＨを用いたウェットエッチングを用いる。
【００４６】
以降の工程としては、第１実施形態と同様の工程を経ることにより、光偏向器１が製造される。
【００４７】
本実施形態では、可動板１１の裏面において磁石２２の外縁に対応する位置に溝１４を形成することにより、可動板１１と接着剤との接着面積、ひいては可動板１１と磁石２２との接着面積を増大させることができ、ミラーと磁石との間の接着力が高められる。また、この溝１４は磁石２２の配置の際のアライメントマークとして用いることにより、磁石２２を高精度に所望の位置に載置することができる。
【００４８】
（第４実施形態）
本実施形態に係る光偏向器１の応用例として、投射型の表示装置を説明する。図２５は、投射型の表示装置の概略構成を示す図である。図２５に示す光走査装置は、水平走査ミラーとして図１に示す光偏向器１を用いている。
【００４９】
図２５に示す光走査装置は、光偏向器１の他に、レーザ光源１０１と、ダイクロイックミラー１０２と、フォトダイオード１０３と、垂直ミラー１０４とを備える。
【００５０】
レーザ光源１０１は、赤色レーザ光を出射する赤色レーザ光源１０１Ｒと、青色レーザ光を出射する青色レーザ光源１０１Ｂと、緑色レーザ光を出射する緑色レーザ光源１０１Ｇとを有する。ただし、２色以下又は４色以上のレーザ光源を用いてもよい。
【００５１】
ダイクロイックミラー１０２は、赤色レーザ光源１０１Ｒからの赤色レーザ光を反射するダイクロイックミラー１０２Ｒと、青色レーザ光を反射し赤色レーザ光を透過させるダイクロイックミラー１０２Ｂと、緑色レーザ光を反射し青色レーザ光及び赤色レーザ光を透過させるダイクロイックミラー１０２Ｇとを有する。この３種のダイクロイックミラー１０２により、赤色レーザ光、青色レーザ光、及び緑色レーザ光の合成光が振動ミラー１に入射する。
【００５２】
フォトダイオード１０３は、各ダイクロイックミラー１０２Ｒ，１０２Ｇ，１０２Ｂに反射されずに透過した赤色レーザ光、緑色レーザ光、青色レーザ光の光量を検出する。
【００５３】
光偏向器１は、ダイクロイックミラー１０２から送られたレーザ光を水平方向（軸線Ｘの垂直方向）に走査する。光偏向器１は、上述したように、ＭＥＭＳにより形成された、共振型ミラーである。
【００５４】
垂直ミラー１０４は、光偏向器１により反射されたレーザ光を垂直方向に走査する。垂直ミラー１０４は、例えば、ガルバノミラーにより構成される。ガルバノミラーとはミラーに軸を付け、電気振動に応じてミラーの回転角を変えられるようにした偏向器である。光偏向器１によるレーザ光の水平走査、及び垂直ミラー１０４によるレーザ光の垂直走査により画像が表示される。
【００５５】
本実施形態に係る光走査装置は、上記のレーザ光源１０１、振動ミラー１、垂直ミラー１０４の駆動制御系として、さらに、レーザ光源１０１を駆動するレーザ駆動手段１１０と、光偏向器１を駆動する水平ミラー駆動手段１１１と、垂直ミラー１０４を駆動する垂直ミラー駆動手段１１２と、全体の動作の制御を担う制御手段１１３と、記憶手段１１４とを有する。
【００５６】
制御手段１１３は、パーソナルコンピュータや携帯電話等の各種の映像ソース１１５から送られた画像情報に基づいて、これらの画像を表示すべく、レーザ駆動手段１１０、水平ミラー駆動手段１１１、垂直ミラー駆動手段１１２の動作を制御する。
【００５７】
記憶手段１１４は、例えば、各種のプログラムを収納するＲＯＭと、変数等を収納するＲＡＭと、不揮発性メモリとにより構成される。
【００５８】
本実施形態に係る光偏向器１を表示装置に適用することにより、表示性能の良好な表示装置を実現できる。
【００５９】
本発明は、上記の実施形態の説明に限定されない。
例えば、可動板１１は円形以外の多角形でもよい。また、本実施形態では、１次元１自由度で駆動するタイプの可動板１１を例示したが、２次元に駆動するタイプの可動板１１であってもよく、また、１次元２自由度で駆動するタイプの可動板１１であってもよい。２次元に駆動するタイプの振動ミラーを用いた場合には、垂直ミラー１０４は不要である。
また、光偏向器１は、表示装置以外にもレーザプリンタ等に適用可能である。
その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】第１実施形態に係る光偏向器の平面図である。
【図２】図１のII-II線の断面図である。
【図３】可動板の裏面図である。
【図４】可動板及び磁石２２の接合付近における断面図である。
【図５】第１実施形態に係る光偏向器の製造方法を示す工程断面図である。
【図６】第１実施形態に係る光偏向器の製造方法を示す工程断面図である。
【図７】第１実施形態に係る光偏向器の製造方法を示す工程断面図である。
【図８】第１実施形態に係る光偏向器の製造方法を示す工程断面図である。
【図９】第１実施形態に係る光偏向器の製造方法を示す工程断面図である。
【図１０】第１実施形態に係る光偏向器の製造方法を示す工程断面図である。
【図１１】第１実施形態に係る光偏向器の製造方法を示す工程断面図である。
【図１２】第１実施形態に係る光偏向器の製造方法を示す工程断面図である。
【図１３】第１実施形態に係る光偏向器の製造方法を示す工程断面図である。
【図１４】第１実施形態に係る光偏向器の製造方法を示す工程断面図である。
【図１５】第１実施形態に係る光偏向器の製造方法を示す工程断面図である。
【図１６】第１実施形態に係る光偏向器の製造方法を示す工程断面図である。
【図１７】第１実施形態に係る光偏向器の製造方法を示す工程断面図である。
【図１８】第１実施形態に係る光偏向器の製造方法を示す工程断面図である。
【図１９】第１実施形態に係る光偏向器の製造方法を示す工程断面図である。
【図２０】第１実施形態に係る光偏向器の製造方法を示す工程断面図である。
【図２１】第２実施形態に係る光偏向器において、可動板１１の裏面図である。
【図２２】第３実施形態に係る光偏向器における磁石２２と可動板１１の接合付近の断面図である。
【図２３】第３実施形態に係る光偏向器の製造方法を示す工程図である。
【図２４】第３実施形態に係る光偏向器の製造方法を示す工程図である。
【図２５】第４実施形態に係る、光偏向器を用いた表示装置の概略構成図である。
【符号の説明】
【００６１】
１…光偏向器、２…ミラー、１０…基板、１１…可動板、１２…支持枠、１３…弾性支持部、１４…溝、５０…ホルダ、２１…反射膜、２２…磁石、２３…接着剤、３１，３２…マスク、４１，４２，４３，４４…レジスト、５０…ホルダ、５１…コイル、１００…表示装置、１０１…レーザ光源、１０１Ｒ…赤色レーザ光源、１０１Ｇ…緑色レーザ光源、１０１Ｂ…青色レーザ光源、１０２，１０２Ｒ，１０２Ｇ，１０２Ｂ…ダイクロイックミラー、１０３，１０３Ｒ，１０３Ｇ，１０３Ｂ…フォトダイオード、１０４…垂直ミラー、１１０…レーザ駆動手段、１１１…水平ミラー駆動手段、１１２…垂直ミラー駆動手段、１１３…制御手段、１１４…記憶手段、１１５…映像ソース、Ｐ１、Ｐ２…開口パターン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
2009216999.tif 000021
【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
2009216999.tif 000024
【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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