具有垂直梳状电极结构的致动装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了具有垂直梳状电极结构的致动装置（ａｃｔｕａｔｏｒ）。所述致动装置包括：在第一方向上来回移动的平台（ｓｔａｇｅ）；支撑所述平台的来回移动的支撑单元；和平台驱动单元，包括在所述第一方向上从所述平台的相对侧向外延伸的垂直驱动梳状电极，和设置在基板上、与所述驱动电极交替的垂直固定梳状电极，其中所述固定梳状电极包括比所述驱动梳状电极低的第一固定梳状电极、形成于所述第一固定梳状电极上的绝缘层、和形成于所述绝缘层上比所述驱动梳状电极底表面高的第二固定梳状电极。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及具有垂直梳状电极结构的微机电系统(MEMS)致动装置，更具体地，涉及具有垂直梳状电极结构的光扫描器，它可以容易地用相互重叠的固定梳状电极和驱动梳状电极制造。
技术介绍
具有垂直梳状电极的致动装置可以用作大型显示器的光扫描器用来扫描激光束。用作光扫描器的致动装置的驱动速度与显示装置的分辨率相关，所述致动装置的驱动角度与显示装置的屏幕尺寸相关。即，当微透镜的驱动速度增加时，可以提高分辨率。同样，当所述微透镜的驱动角度增加时，也可以增加所述显示装置的屏幕尺寸。因此，为了实现具有高分辨率的大显示装置，致动装置需要高速运行并且具有大的驱动角度。用于垂直扫描的光扫描器需要线性地运行。图1是常规致动装置的布局图。图2是沿图1的II-II线所截取的横截面图。参照图1和2，平台1通过扭矩弹簧2和支撑平台1的两侧的锚6悬挂于由耐火玻璃等制成的基板5上方。多个驱动梳状电极3从平台1的相对侧延伸了预定距离，并且相互平行。多个固定梳状电极4形成于基板5的顶表面上并且与驱动梳状电极3交替。平台1由于静电力在驱动梳状电极3和固定梳状电极4之间来回移动。例如，如果对设置在扭矩弹簧2左侧的固定梳状电极4施加预定电压Vd1，在驱动梳状电极3和固定梳状电极4之间就产生静电力以驱动驱动梳状电极3，因而使平台1向左运动。如果对设置在扭矩弹簧2右侧的固定梳状电极4施加预定电压Vd2，在驱动梳状电极3和固定梳状电极4之间就产生吸引力，因而使平台1向右运动。平台1由于扭矩弹簧2的恢复力回到初始位置。通过在所述固定梳状电极左侧和右侧重复地和交替地施加驱动电压，交替地在平台1的左侧和右侧产生电磁力，从而平台1可以来回移动。参照图2，由于驱动梳状电极3和固定梳状电极4在垂直面上相互不重叠，通过形成所述固定梳状电极作为绝缘体上硅(SOI)基板上的下导电层，形成所述驱动梳状电极作为SOI基板的上导电层，并且蚀刻在下导电层和上导电层之间的绝缘层，从而可以容易地制造垂直梳状电极结构。但是，当所述SOI基板具有厚度为2μm的绝缘层时，从图3可以看出驱动力减小并且线性恶化。这样如图3所示的驱动力减小是由所述驱动梳状电极3和固定梳状电极4之间的间隙引起的。此外，在制造所述驱动梳状电极3时，出现开槽(notching)，使得蚀刻了驱动梳状电极3的下部，从而在垂直面上加宽了所述固定梳状电极4和驱动梳状电极3之间的间隙。结果，具有所述槽的常规垂直梳状电极驱动力低并且线性差。
技术实现思路
本专利技术提供了具有垂直梳状电极结构的致动装置，可以使用绝缘体上硅(SOI)的基板容易地制造所述致动装置。所述致动装置具有增强的驱动力，由于在所述驱动梳状电极和固定梳状电极在垂直面相互重叠的区域形成了附加的电极。根据本专利技术的一个方面，提供了具有垂直梳状结构的致动装置，所述致动装置包括在第一方向上来回移动的平台；支撑所述平台来回移动的支撑单元；以及平台驱动单元，包括在所述第一方向上从所述平台的相对侧向外延伸的垂直驱动梳状电极，和设置在基板上与所述驱动电极交替的垂直固定梳状电极，其中所述固定梳状电极包括比所述驱动梳状电极低的第一固定梳状电极，形成于所述第一固定梳状电极上的绝缘层，和形成于绝缘层上比所述驱动梳状电极底表面高的第二固定梳状电极。所述固定梳状电极的顶表面可以比所述驱动梳状电极的顶表面低。所述支撑单元可以包括一对扭矩弹簧，在与所述第一方向垂直的第二方向上从所述平台的相对侧延伸；和固定的框架，固定各个扭矩弹簧的一端，以便在所述基板上方悬挂扭矩弹簧。可以将相同的电压施加到所述第一固定梳状电极和第二固定梳状电极。所述驱动梳状电极和第二固定梳状电极可以被制造为绝缘体上硅(SOI)基板的第一导电层，所述第一固定梳状电极可以被制造为所述SOI基板的第二导电层制造，并且所述SOI基板还包含在所述第一导电层和第二导电层之间插入的绝缘层。根据本专利技术的另一方面，提供了具有垂直梳状结构的致动装置，所述致动装置包括悬挂在基板上方并且在第一方向上来回移动的平台；支撑所述平台来回移动运动的支撑单元；和平台驱动单元，包括在所述第一方向上从所述平台的相对侧向外延伸的垂直驱动梳状电极，和设置在基板上与所述驱动电极交替的垂直固定梳状电极，其中所述驱动梳状电极包括比所述固定梳状电极高的第一驱动梳状电极、形成于所述第一驱动梳状电极底表面上的绝缘层、和形成于绝缘层上比所述固定梳状电极顶表面低的第二驱动梳状电极。根据本专利技术的又一方面，提供了具有垂直梳状结构的致动装置，所述致动装置包括在第一方向上来回移动的平台；支撑所述平台的第一支撑单元；平台驱动单元，包括在所述第一方向上从所述平台的相对侧向外延伸的第一驱动梳状电极，和形成于面对所述第一驱动梳状电极的第一支撑单元上、与所述第一驱动电极交替的第一固定梳状电极；第二支撑单元，支撑所述第一支撑单元，使得所述第一支撑单元可以在垂直于所述第一方向的第二方向上来回移动；和第一支撑单元驱动单元，包括形成于所述第一支撑单元上的第二驱动梳状电极和对应于所述第二驱动梳状电极的第二固定梳状电极，其中所述第二固定梳状电极包括比所述第二驱动梳状电极低的第三固定梳状电极，形成于所述第三固定梳状电极上的绝缘层、和形成于绝缘层上比所述第二驱动梳状电极底表面高的第四固定梳状电极。所述第一固定梳状电极可以包括比第一驱动梳状电极低的第五固定梳状电极、形成于所述第五驱动梳状电极上的绝缘层，和形成于绝缘层上比所述第一驱动梳状电极底表面高的第六固定梳状电极。根据本专利技术的又一方面，提供了具有垂直梳状结构的致动装置，所述致动装置包括在第一方向上来回移动的平台；支撑所述平台的第一支撑单元；平台驱动单元，包括在所述第一方向上在从所述平台的相对侧向外延伸的第一驱动梳状电极，和形成于面对所述第一驱动梳状电极的第一支撑单元上以与所述驱动电极交替的第一固定梳状电极；第二支撑单元，支撑所述第一支撑单元，使得所述第一支撑单元可以在垂直于所述第一方向的第二方向上来回移动；和第一支撑单元驱动单元，包括形成于所述第一支撑单元上的第二驱动梳状电极和对应于所述第二驱动梳状电极的第二固定梳状电极，其中所述第二驱动梳状电极包括比所述第二固定梳状电极高的第三驱动梳状电极、形成于所述第三驱动梳状电极底表面上的绝缘层、和形成于绝缘层上比所述第二固定梳状电极顶表面低的第四驱动梳状电极。附图说明通过参照附图详细描述其典型实施例，本专利技术的上述和其它特征和优点将会变得更明显。其中图1是具有垂直梳状电极结构的常规致动装置的布局图；图2是沿图1的II-II线所截取的横截面图；图3是图示取决于所述致动装置的驱动梳状电极和固定梳状电极之间间隙的驱动力的图；图4是根据本专利技术一实施例的致动装置的透视图；图5是图4所述的致动装置的布局图；图6是沿图5的VI-VI线所截取的横截面图；图7A至7C图示了当将300V的驱动电压施加到常规致动装置和图4的致动装置上时，驱动梳状电极和固定梳状电极之间的电场；图8A至图8I是图示图4的致动装置的制造方法的横截面图；图9是根据本专利技术另一实施例的致动装置的横截面图；图10是根据本专利技术又一实施例的致动装置的透视图；图11是图10所述的致动装置的布局图；图12是沿图11的XII-XII线所截取的横截面图。具体实施例方式将参照附图更加充本文档来自技高网...

【技术保护点】
具有垂直梳状电极结构的致动装置，所述致动装置包括：在第一方向上来回移动的平台；支撑所述平台来回移动运动的支撑单元；和平台驱动单元，包括在所述第一方向上从所述平台的相对侧向外延伸的垂直驱动梳状电极，和设置在基板上与所述驱动电极交替的垂直固定梳状电极，其中所述固定梳状电极包括比所述驱动梳状电极低的第一固定梳状电极、形成于所述第一固定梳状电极上的绝缘层、和形成于所述绝缘层上比所述驱动梳状电极底表面高的第二固定梳状电极。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：高泳哲，赵镇佑，
申请(专利权)人：三星电子株式会社，
类型：发明
国别省市：KR[韩国]