JP2004117834A

JP2004117834A - ミラーデバイス、光スイッチ、電子機器、ミラーデバイス駆動方法およびミラーデバイス製造方法

Info

Publication number: JP2004117834A
Application number: JP2002281086A
Authority: JP
Inventors: Akihiro Murata; 村田　昭浩
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2002-09-26
Filing date: 2002-09-26
Publication date: 2004-04-15

Abstract

【課題】より少ない駆動力でより高速に光路を切り替えることが可能で、より高い耐振動性を有し、かつ、光量減衰量を低減することが可能なミラーデバイス、光スイッチ、電子機器、ミラーデバイス駆動方法およびミラーデバイス製造方法を提供すること。
【解決手段】光を反射する凸部を有するミラー１０ａを有するミラー部１０と、ミラー部１０を支持する伸縮自在に形成されたヒンジ１９と、ミラー部１０の水平方向に設けられ、クーロン力を発生可能に形成され、クーロン力を発生することによってミラー部１０およびヒンジ１９を水平方向に吸引する吸引部１１、１２とを含んでミラーデバイスを構成し、吸引部１１がクーロン力を調整することによってミラー部１０の移動を制御する。
【選択図】　　　　図３

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ミラーデバイス、光スイッチ、電子機器、ミラーデバイス駆動方法およびミラーデバイス製造方法に関する。
【０００２】
【背景技術】
光スイッチ等に用いられるミラーデバイスを駆動する場合、より高速にミラーを駆動することが課題となっている。
【０００３】
従来の光スイッチは、例えば、非特許文献１の６１ページの図４に記載されているように、ミラーをヒンジで支持し、静電アクチュエータて駆動する方式（方式１）、プレーナ光波回路（ＰＬＣ）と熱光学効果の機構を用いる方式（方式２）、ＰＬＣと気泡生成による方式（方式３）等によって駆動されている。
【０００４】
【非特許文献１】
「新部品「光スイッチ」が光と半導体の融合を促す」、日経エレクトロニクス、日経ＢＰ社、２００１年８月１３日、第８０２号、５７〜
６４ページ
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、方式１の場合、非特許文献１の６３ページに記載されているように、高速スイッチングには向いていない。また、方式１の場合、耐振動性を高める等の目的でヒンジの強度を上げると、ミラーの駆動電圧が上がってしまう問題がある。
【０００６】
また、方式２、３のような平面導波路型の場合、非特許文献１の６４ページに記載されているように、振動や耐久性の面で有利であるが、信号（光量）の減衰量が大きくなると言われている。
【０００７】
本発明は、上記の課題に鑑みなされたものであり、その目的は、より少ない駆動力でより高速に光路を切り替えることが可能で、より高い耐振動性を有し、かつ、光量減衰量を低減することが可能なミラーデバイス、光スイッチ、電子機器、ミラーデバイス駆動方法およびミラーデバイス製造方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明に係るミラーデバイスは、光を反射する少なくとも１つの凸部または凹部を有するミラーを有するミラー部と、
当該ミラー部を支持する伸縮自在に形成された支持部材と、
前記ミラー部の水平方向に設けられ、クーロン力を発生可能に形成され、クーロン力を発生することによって前記ミラー部および前記支持部材を水平方向に吸引する吸引部と、
を含み、
前記吸引部がクーロン力を調整することによって前記ミラー部の移動を制御することを特徴とする。
【０００９】
また、本発明に係る光スイッチは、上記ミラーデバイスを有することを特徴とする。
【００１０】
また、本発明に係る電子機器は、上記ミラーデバイスを有することを特徴とする。
【００１１】
また、本発明に係るミラーデバイス駆動方法は、クーロン力を発生し、
光を反射するミラーを、前記クーロン力によって水平方向に移動し、
クーロン力を調整することによって前記ミラーの移動を制御することを特徴とする。
【００１２】
また、本発明に係るミラーデバイス製造方法は、電極基板と、クーロン力によって駆動するミラーを有するシリコン基板とを接合するミラーデバイス製造方法において、
エッチングまたはダイシングによって前記シリコン基板に少なくとも１つの凸部または凹部を形成し、
前記ミラーとして機能させるため、凸部または凹部が形成されたシリコン基板部分を、他のシリコン基板部分からエッチングによって切り離し、
当該他のシリコン基板部分の少なくとも一部に、前記電極基板に設けられた電極からの電気を供給するための配線を形成することを特徴とする。
【００１３】
本発明によれば、ミラーデバイス等は、凸部または凹部によって光を反射するミラーを水平方向に移動させることによって高速に光路を切り替えることができる。しかも、ミラーデバイス等は、クーロン力を用いることにより、より少ない駆動力でミラーを駆動することができる。
【００１４】
また、本発明によれば、ミラーデバイス等は、ミラーを回転駆動するのではなく、水平方向に移動することにより、ミラーを回転駆動する場合と比べ、より高い耐振動性を有する。
【００１５】
さらに、本発明によれば、ミラーデバイス等は、導波路を透過させるのではなく、反射することによって光を出力することにより、導波路を透過させる場合と比べ、光量減衰量を低減することもできる。
【００１６】
また、前記ミラーデバイス、前記光スイッチおよび前記電子機器において、前記ミラーは、当該ミラーの移動方向に設けられた複数の凸部または凹部を有してもよい。
【００１７】
また、前記ミラーデバイス駆動方法において、前記ミラーは、当該ミラーの移動方向に設けられた複数の凸部または凹部を有し、
前記ミラーを水平方向に移動することによって光路を連続的に切り替えてもよい。
【００１８】
また、前記ミラーデバイス製造方法において、前記凸部または前記凹部を形成する際に、前記ミラーの移動方向に複数の凸部または凹部を形成してもよい。
【００１９】
これによれば、ミラーデバイス等は、ミラーの移動方向に複数の凸部または凹部が形成されていることにより、ミラーを移動することによってミラーへの光の入射位置に複数の凸部または凹部を連続的に通過させることができるため、光路を連続的に切り替えることができる。
【００２０】
また、前記ミラーデバイス、前記光スイッチおよび前記電子機器において、前記ミラーおよび前記吸引部は、お互いの対向部分が相互に噛み合うように、当該対向部分が、凹凸状に形成されていてもよい。
【００２１】
また、前記ミラーデバイス製造方法において、前記シリコン基板部分を切り離す際に、前記ミラーとして機能するシリコン基板部分と前記他のシリコン基板部分のお互いの対向部分が相互に噛み合うように、凹凸が形成されるように切り離してもよい。
【００２２】
これによれば、ミラーデバイス等は、対向部分を凹凸状に形成することにより、対向部分を平面で形成する場合と比べ、対向面積が増え、より強いクーロン力を発生できるため、ミラーをより高速に駆動することができる。
【００２３】
また、前記ミラーデバイス、前記光スイッチおよび前記電子機器において、前記ミラーの出力用の光の反射面の裏面に設けられた反射部へ向け測定用の光を投射する光投射部と、
前記反射部からの反射光を受光する受光部と、
当該受光部の受光量に基づき、前記クーロン力を調整するように前記電極を制御する制御部と、
を含んでもよい。
【００２４】
また、前記ミラーデバイス駆動方法において、前記ミラーが設けられた面の裏面に設けられた反射部からの反射光を受光し、
当該受光量に基づき、前記クーロン力を調整してもよい。
【００２５】
また、前記ミラーデバイス製造方法において、前記電極基板は、ガラス製基板であって、
前記電極は、ＩＴＯであって、
前記電極基板において、前記シリコン基板が接合される面と異なる面に、前記ミラーとして機能するシリコン基板部分へ向け測定用の光を投射する光投射部を形成し、
前記電極基板において、前記シリコン基板が接合される面と異なる面に、前記シリコン基板部分からの前記光投射部による投射光の反射光を受光する受光部を形成し、
前記電極基板に、当該受光部の受光量に基づき、前記クーロン力を調整するように前記電極を制御する制御部を形成してもよい。
【００２６】
これによれば、ミラーデバイス等は、測定用の光の反射光を受光してミラーの位置を把握することができるため、ミラーの位置を調整することができる。また、この際に、ミラーデバイス等は、出力用の光ではなく、測定用の光を用いることにより、出力用の光を減衰させることなく、ミラーの位置を調整することができる。
【００２７】
また、前記ミラーデバイス、前記光スイッチ、前記電子機器および前記ミラーデバイス駆動方法において、前記ミラーが設けられた面の方向から光を投射し、かつ、前記ミラーが設けられた面の裏面の方向から光を投射することによって光路の切り替えと光の減衰を同時に行ってもよい。
【００２８】
これによれば、ミラーデバイス等は、光路の切り替えと光の減衰を同時に行うことができる。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を、ミラーデバイスに適用した場合を例に採り、図面を参照しつつ説明する。なお、以下に示す実施形態は、特許請求の範囲に記載された発明の内容を何ら限定するものではない。また、以下の実施形態に示す構成の全てが、特許請求の範囲に記載された発明の解決手段として必須であるとは限らない。
【００３０】
（実施例）
図１は、本実施形態の一例に係る非駆動時のミラーデバイスの状態を示す平面図である。また、図２は、本実施形態の一例に係る駆動時のミラーデバイスの状態を示す平面図である。また、図３は、本実施形態の一例に係るミラーデバイスの断面の模式図である。
【００３１】
本実施形態のミラーデバイスは、シリコン基板１と、電極基板として機能するガラス基板２とを陽極接合したものである。
【００３２】
シリコン基板１は、突起状に形成されたミラー１０ａを有するミラー部１０と、ミラー部１０を支持する伸縮自在に形成された支持部材であるヒンジ１９と、ヒンジ１９の固定端を支持する支持部１３と、ミラー部１０の水平方向に設けられ、クーロン力を発生可能に形成され、クーロン力を発生することによってミラー部１０およびヒンジ１９を水平方向に吸引する吸引部１１、１２とを含んで構成されている。
【００３３】
すなわち、図１に示す初期状態で、ミラーデバイスは、吸引部１１に電圧を印加することにより、吸引部１１とミラー部１０およびヒンジ１９との間にクーロン力を発生させ、図２に示すように、ミラー部１０とヒンジ１９を吸引部１１方向に吸引することができる。
【００３４】
また、本実施形態のミラーデバイスは、ガラス基板２の外側に、ミラー１０ａの方向へ向け測定用の光を投射する光投射部３１と、ミラー部１０においてミラー１０ａの裏面に設けられた反射部からの測定用の光の反射光を受光する受光部３２と、受光部３２の受光量に基づき、クーロン力を調整するように吸引部１１、１２への印加電圧を制御するとともに、光投射部３１の投射を制御する制御部３３とを含んで構成されている。
【００３５】
さらに、光投射部３１からの光が透過するガラス基板２上には、円形の開口部を有する遮光部２１が設けられている。
【００３６】
また、図３に示すように、ミラー部１０は、反射光を発生する反射部分が光投射部３１からの投射光の光軸に対して傾きをもって形成されている。また、当該反射光を受光できるように、受光部３２は、光投射部３１とは異なる位置に設けられている。
【００３７】
なお、このようなミラーデバイスを実現するための材料としては、例えば、以下のものを適用できる。
【００３８】
例えば、シリコン基板１としては、例えば、シリコンにボロン原子をドープして導電性を付与したもの等を用い、ガラス基板２としては、例えば、ホウケイ酸ナトリウムガラス等を用い、ミラー部１０、吸引部１１、１２、支持部１３およびヒンジ１９としては、例えば、シリコン基板１と同材料であってもよく、別の材料であってもよい。
【００３９】
また、ガラス基板２上に、例えば、ＩＴＯ等の透明電極を設け、当該透明電極から吸引部１１、１２に電気を供給してもよい。また、遮光部２１としては、例えば、クロム、金等を用いてもよい。
【００４０】
また、光投射部３１は、例えば、レーザーダイオード、ＬＥＤ（発光ダイオード）等を用いて実現でき、コリメートレンズや回折格子を用いてレーザーダイオード等からの光を平行光に変換してもよい。また、受光部３２としては、例えば、フォトダイオード等を用いてもよく、制御部３３としては、例えば、制御用の回路等を用いてもよい。
【００４１】
また、図１に示すように、ヒンジ１９は、シリコン製であるため、細長く形成することにより、伸縮性を持たせている。これにより、吸引部１１側に吸引される場合にはヒンジ１９が伸び、吸引部１１側から離れる場合にはヒンジ１９が縮むことにより、ミラー部１０を水平方向に駆動することができる。
【００４２】
また、さらに伸縮性を必要とする場合には、図１０に示すヒンジ１１９のようにヒンジを蛇腹形状に加工すれば、さらに伸縮性を上げることができる。
【００４３】
さらに、図１に示すように、ヒンジ１９と吸引部１１との間隔は、電極１３側が狭くミラー部１０側が広くなっている。このような構成を採用することにより、ヒンジ１９を電極１３側からミラー部１０側に向かって徐々に吸引部１１に吸引することができる上、ミラー部１０を移動させるための十分なスペースを確保することができる。
【００４４】
特に、クーロン力は間隔が狭いほど強くなる距離依存性を有するため、このような構成を採用することにより、ミラーデバイスは、より少ない駆動力でミラー部１０をより大きく駆動することができる。また、このような構成を採用することにより、図２に示すように、駆動時においてもヒンジ１９の曲がり度合いが小さくて済むため、ヒンジ１９の耐久性を高めることができる。
【００４５】
（ミラーデバイスの製造方法についての説明）
なお、本実施形態のミラーデバイスの製造方法としては、一般的なマイクロマシニング技術を用いて実現でき、例えば、特開平９−１５９９３７号公報に記載された手法を用いてもよい。特に、マイクロマシニング技術を用いることにより、ミラーデバイスを容易に小型化することが可能となる。
【００４６】
ここで、本実施形態のミラーデバイスの製造方法についてより具体的に説明する。まず、ガラス基板２の製造方法について説明する。
【００４７】
図４は、本実施形態の一例に係るガラス基板２の製造方法を説明する概略断面図であり、図４（Ａ）は、初期状態のガラス基板２の概略断面図であり、図４（Ｂ）は、ガラスへのパターニング後のガラス基板２の概略断面図であり、図４（Ｃ）は、ガラスへのエッチング後のガラス基板２の概略断面図であり、図４（Ｄ）は、クロム、金除去後のガラス基板２の概略断面図であり、図４（Ｅ）は、クロム、金のスパッタリング後のガラス基板２の概略断面図であり、図４（Ｆ）は、クロム、金へのパターニング後のガラス基板２の概略断面図であり、図４（Ｇ）は、クロム、金のエッチング後のガラス基板２の概略断面図である。
【００４８】
ガラス基板２は、後述する陽極接合を行うために、アルカリ金属、例えば、ナトリウムを含有したガラス基板２１０を含んで構成されている。この種のガラス基板２１０としては、より具体的には、例えば、ホウケイ酸ナトリウムガラスを用いてもよい。
【００４９】
初期状態では、図４（Ａ）に示すように、ガラス基板２１０のみ形成されている。
【００５０】
まず、図４（Ｂ）に示すように、ガラス基板２１０の表面に、クロムを成膜し、クロム上に金コーティングを施したパターン部２２０を形成する。
【００５１】
このパターン部２２０をマスクとして、ガラス基板２１０をフッ酸水溶液を用いてウエットエッチングする。これにより、図４（Ｃ）に示すようにガラス基板２１０に凹みが形成される。
【００５２】
そして、例えば、硫酸＋過酸化水素水の混合液を用いることにより、図４（Ｄ）に示すように、ガラス基板２１０に形成された凸部の天面から、パターン部２２０を剥離させる。
【００５３】
そして、電極部２５０を、ガラス基板２１０の凹部上に形成するために、図４（Ｅ）に示すように、ガラス基板２１０の全面に、例えば、アルミニウム、銀、金またはＩＴＯ等の透明電極等を材質とする電極膜２３０を形成する。この電極膜２３０は、蒸着法、スパッタ法またはイオンプレーティング法等により形成することができる。
【００５４】
そして、この電極膜２３０上に、ホトリソグラフィ工程を実施することにより、図４（Ｆ）に示すように、レジストパターン部２４０を形成する。
【００５５】
さらに、このレジストパターン部２４０をマスクとして使用し、電極膜２３０をエッチングする。このエッチングは、ウエットエッチングにより実施できる。その後、図４（Ｇ）に示すように、電極部２５０上のレジストパターン部２４０を剥離することで、ガラス基板２が完成する。このとき用いる剥離材は、電極膜２３０の材質により適宜選択される。例えば、電極膜２３０の材質がＩＴＯの場合には、有機溶剤系の剥離液を使用してもよい。
【００５６】
以上の手順により、ガラス基板２を形成することができる。次に、シリコン基板１の製造方法について説明する。
【００５７】
図５は、本実施形態の一例に係るシリコン基板の製造方法を説明する概略断面図であり、図５（Ａ）は、陽極接合後のシリコン基板の概略断面図であり、図５（Ｂ）は、ベースシリコンエッチング後のシリコン基板の概略断面図であり、図５（Ｃ）は、酸化膜シリコンパターニング後のシリコン基板の概略断面図であり、図５（Ｄ）は、シリコンエッチング後のシリコン基板の概略断面図であり、図５（Ｅ）は、ドライエッチング後のシリコン基板の概略断面図である。
【００５８】
まず、図５（Ａ）に示すように、ボロン原子をスピンコーティング法等によって塗布したシリコン層１１０上に絶縁層１２０、シリコン層１３０を形成しておく。また、絶縁層１２０の材料としては、例えば、ＳｉＯ_２を用いてもよい。
【００５９】
そして、シリコン層１３０、絶縁層１２０が積層されたシリコン層１１０を、ガラス基板２に陽極接合することにより、図５（Ａ）に示す状態となる。なお、陽極接合の具体的な実施手法としては、特開平９−１５９９３７号公報に記載された手法を採用してもよい。
【００６０】
そして、図５（Ｂ）に示すように、ベースシリコン層１３０をエッチングして除去する。このエッチング工程は、例えば、１〜４０重量％の濃度のＫＯＨ水溶液を用いて、ウエットエッチングすることにより、実施できる。
【００６１】
そして、図５（Ｃ）に示すように、絶縁層１２０にパターニングを施してパターン部１３０を形成する。
【００６２】
さらに、パターン部１３０が形成されたシリコン層１１０に異方性エッチングを施す。これにより、図５（Ｄ）に示すように、パターン部１３０のある部分のエッチング速度が遅れるため、シリコン層１１０に突起部を形成することができる。
【００６３】
なお、このエッチングの際には、例えば、ＩＣＰ（Ｉｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙ　Ｃｏｕｐｌｅｄ　Ｐｌａｓｍａ）等によるドライエッチング手法を採用してもよい。また、ドライエッチング手法に代えてダイシングによる機械加工によって突起部を形成してもよい。
【００６４】
そして、パターン部１３０をエッチングによって除去した後、エッチングやダイシングの手法を用い、図５（Ｅ）に示すように、シリコン層１１０を、突起部を有するミラー部１０として機能させる部分と、吸引部１１、１２として機能させる部分に切り離す。
【００６５】
さらに、ミラー１０ａの反射部分には、薄膜アルミニウム等を形成して反射加工を施してもよい。
【００６６】
以上の手順により、シリコン基板１を形成できる。
【００６７】
さらに、電極部２５０からシリコン層１１０の吸引部１１、１２として機能させる部分に配線を行う工程や、光投射部３１等をガラス基板２に接合する工程等を行ってミラーデバイスを製造する。
【００６８】
（ミラーデバイスの駆動方法についての説明）
次に、本実施形態のミラーデバイスの駆動方法について説明する。
【００６９】
図６は、本実施形態の一例に係るミラーデバイスの駆動手順を示すフローチャートである。
【００７０】
まず、制御部３３は、光投射部３１を駆動して光を投射するとともに、吸引部１１を駆動するための駆動信号を発生し（ステップＳ１）、吸引部１１は、当該制御信号に基づき、５Ｖの電圧を印加する（ステップＳ２）。
【００７１】
なお、吸引部１２、支持部１３、ミラー部１０およびヒンジ１９は０Ｖになっている。吸引部１１が５Ｖの印加電圧になることにより、ミラー部１０およびヒンジ１９との間に５Ｖの電位差が生じ、クーロン力が発生する。これにより、ミラー部１０およびヒンジ１９は、吸引部１１側に吸引されるようにほぼ水平に駆動される（ステップＳ３）。これにより、ミラーデバイスは、図１に示す状態から図２に示す状態となる。
【００７２】
また、受光部３２は、ミラー１０ａの裏面からの反射光を受光する（ステップＳ４）。
【００７３】
図３に示すように、ミラー部１０によって測定用の光が遮蔽される割合が多くなるほど受光部３２の受光量は多くなり、ミラー部１０によって遮蔽される割合が少なくなるほど受光部３２の受光量は少なくなる。
【００７４】
制御部３３は、当該受光量に基づき、ミラー１０ａの位置が適切かどうかを判定する（ステップＳ５）。
【００７５】
また、制御部３３は、ミラー１０ａの位置が適切でないと判定した場合、吸引部１１による駆動力を調整する（ステップＳ６）。具体的には、制御部３３は、例えば、ステップＳ１の処理で行う駆動信号を変化させて印加電圧を変化させることによって駆動力を調整する。
【００７６】
また、ミラー１０ａの位置が適切である場合、制御部３３は、処理を終了してよいかどうかを判定し（ステップＳ７）、終了してよい場合には処理を終了し、終了してはいけない場合はステップＳ１〜Ｓ７の処理を続行する。
【００７７】
以上のように、本実施形態によれば、ミラーデバイスは、突起部によって光を反射するミラー１０ａを有するミラー部１０を、クーロン力を用いてほぼ水平に駆動することにより光路を切り替えることができ、回転駆動機構等を用いる必要はないため、より少ない駆動力で高速に光路を切り替えることができる。
【００７８】
また、本実施形態によれば、ミラーデバイスは、ミラー１０ａを回転駆動するのではなく、水平方向に移動することにより、ミラー１０ａを回転駆動する場合と比べ、より高い耐振動性を有する。
【００７９】
さらに、本発明によれば、ミラーデバイスは、導波路を透過させるのではなく、反射することによって光を出力することにより、導波路を透過させる場合と比べ、光量減衰量を低減することもできる。
【００８０】
また、本実施形態においては、ミラーデバイスをアレイ状に複数配置することもできるため、高集積化も容易である。
【００８１】
また、ミラーデバイスは、クーロン力を用いてミラー１０等を静電駆動するため、消費電力と発熱を低減することができる。
【００８２】
また、本実施形態によれば、ミラーデバイスは、ミラー部１０の反射光を受光することにより、ミラー１０ａの位置を把握することができる。これにより、ミラーデバイスは、反射光の受光量に応じてクーロン力をフィードバック制御することにより、より正確に光路の切り替えを行うことができる。
【００８３】
さらに、本実施形態によれば、ミラーデバイスは、測定用の光の光投射位置と異なる位置で受光することができるため、光の投射と受光を切り替える必要がないため、より効率的にミラー１０ａの位置を把握することができる。
【００８４】
また、本実施形態によれば、図３に示すように、出力用の光をミラー１０ａで反射するととともに、測定用の光をミラー部１０で減衰して出力することも可能である。これにより、ミラーデバイスを、光路の切り替えと光の減衰を同時に行う複合モジュールとして形成することができる。
【００８５】
（変形例）
また、本発明の適用は、上述した実施例に限定されず、種々の変形が可能である。
【００８６】
例えば、上述した実施例では、ミラー１０ａに凸部（突起部）を設けたが、凹部（例えば、Ｖ字形状等）を設けてもよい。すなわち、凸面だけでなく、凹面であっても光を反射することができる。
【００８７】
また、上述した実施例では、ミラー１０ａとして機能する突起部（凸部）が１つだけであったが、例えば、ミラーの移動方向に複数の凸部または凹部を形成してもよい。
【００８８】
図７は、本実施形態の他の一例に係るミラー部の模式図であり、図７（Ａ）は、９０度の複数の突起部を有するミラー部３１０の模式図であり、図７（Ｂ）は、４５度の複数の突起部を有するミラー部３１１の模式図である。
【００８９】
図７（Ａ）および図７（Ｂ）に示すように、ミラーデバイスは、ミラー部３１０、３１１がミラーの移動方向に複数の凸部が形成されていることにより、ミラーを移動することによってミラーへの光の入射位置に複数の凸部を連続的に通過させることができるため、光路を連続的に切り替えることができる。
【００９０】
これにより、ミラーデバイスは、より少ない駆動力で、より高速に光のスイッチングを行うことができる。
【００９１】
なお、図７（Ａ）に示す９０度の突起部を形成する場合には、刃先が９０度に形成された刃を用いてダイシングすればよく、図７（Ｂ）に示す４５度の突起部を形成する場合には、刃先が４５度に形成された刃を用いてダイシングすればよい。
【００９２】
また、ミラー部１０の反射部分は、図３に示す形に限定されず、例えば、ミラーと同様に凹凸状に形成してもよい。
【００９３】
また、上述した実施例では、図１に示すように、ミラー部１０と吸引部１１、１２の対向部分を平面で形成したが、例えば、シリコン基板部分を切り離す際に、ミラーとして機能するシリコン基板部分と他のシリコン基板部分のお互いの対向部分が相互に噛み合うように、凹凸が形成されるように切り離してもよい。
【００９４】
図８は、本実施形態の他の一例に係るミラーデバイスの平面図である。
【００９５】
図８に示すミラーデバイスでは、ミラー部４１０は、電極４１１、４１２に対向する部分が凸状に形成され、電極４１１、４１２は、ミラー部４１０に対向する部分が凹状に形成されている。
【００９６】
これによれば、ミラーデバイスは、対向部分を凹凸状に形成することにより、対向部分を平面で形成する場合と比べ、対向面積が増え、より強いクーロン力を発生できるため、ミラーをより高速に駆動することができる。
【００９７】
また、上述した実施例では、図３に示すように、ガラス基板２の下面に光投射部３１を設けたが、ガラス基板２の一部に光の反射部を設け、ガラス基板２の側面に光投射部３１を設けてもよい。
【００９８】
図９は、本実施形態の他の一例に係るミラーデバイスの断面の模式図である。
【００９９】
図９に示すように、光投射部３１からの投射光は、ガラス基板２の下面に形成されたＶ字形の反射部２ａで反射してガラス基板２を透過してミラー部１０方向へ投射される。
【０１００】
このように、ガラス基板２自体を光導波路として用い、ガラス基板２に反射部２を設けて光路を切り替えることも可能である。なお、反射部２には、エッチング等によってレンズを形成したり、インクジェット法等によって透明な樹脂を滴下してレンズとして形成してもよい。
【０１０１】
また、上述した実施例では、吸引部１１のみを吸引部として機能させたが、吸引部１１と吸引部１２の両方を吸引部として機能させ、吸引部１１および吸引部１２に選択的に電圧を印加することにより、図１において左右両方向にミラー部１０およびヒンジ１９を吸引して駆動するようにミラーデバイスを構成してもよい。
【０１０２】
また、上述した実施例では、光投射部３１と受光部３２を異なる位置に設けたが、同じ位置に設けたり、光投射部３１と受光部３２の機能を兼ね備えた装置を適用してもよい。具体的には、例えば、光投射部３１の位置に光ファイバーを設け、発光と受光を繰り返し行ってもよい。
【０１０３】
また、吸引部１１等に印加する電圧は、上述した実施例では、０Ｖ、５Ｖであったが、これらの数値には限定されない。
【０１０４】
また、上述した実施例では、クーロン力を用いてミラー１０ａを駆動したが、例えば、電磁気力を用いてミラー１０ａを駆動してもよい。
【０１０５】
また、本発明に係るミラーデバイスは、光スイッチのほか、ルータ、プロジェクタ等の種々の電子機器に実装することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態の一例に係る非駆動時のミラーデバイスの状態を示す平面図である。
【図２】本実施形態の一例に係る駆動時のミラーデバイスの状態を示す平面図である。
【図３】本実施形態の一例に係るミラーデバイスの断面の模式図である。
【図４】本実施形態の一例に係るガラス基板の製造方法を説明する概略断面図であり、図４（Ａ）は、初期状態のガラス基板の概略断面図であり、図４（Ｂ）は、ガラスへのパターニング後のガラス基板の概略断面図であり、図４（Ｃ）は、ガラスへのエッチング後のガラス基板の概略断面図であり、図４（Ｄ）は、クロム、金除去後のガラス基板の概略断面図であり、図４（Ｅ）は、クロム、金のスパッタリング後のガラス基板の概略断面図であり、図４（Ｆ）は、クロム、金へのパターニング後のガラス基板の概略断面図であり、図４（Ｇ）は、クロム、金のエッチング後のガラス基板の概略断面図である。
【図５】本実施形態の一例に係るシリコン基板の製造方法を説明する概略断面図であり、図５（Ａ）は、陽極接合後のシリコン基板の概略断面図であり、図５（Ｂ）は、ベースシリコンエッチング後のシリコン基板の概略断面図であり、図５（Ｃ）は、酸化膜シリコンパターニング後のシリコン基板の概略断面図であり、図５（Ｄ）は、シリコンエッチング後のシリコン基板の概略断面図であり、図５（Ｅ）は、ドライエッチング後のシリコン基板の概略断面図である。
【図６】本実施形態の一例に係るミラーデバイスの駆動手順を示すフローチャートである。
【図７】本実施形態の他の一例に係るミラー部の模式図であり、図７（Ａ）は、９０度の複数の突起部を有するミラー部の模式図であり、図７（Ｂ）は、４５度の複数の突起部を有するミラー部の模式図である。
【図８】本実施形態の他の一例に係るミラーデバイスの平面図である。
【図９】本実施形態の他の一例に係るミラーデバイスの断面の模式図である。
【図１０】本実施形態の一例に係る非駆動時のミラーデバイスの状態を示す平面図である。
【符号の説明】
１　シリコン基板、　２　ガラス基板、　１０、３１０、３１１、４１０　ミラー部、　１０ａ　ミラー、　１１、１２、４１１、４１２　吸引部、
１９、１１９　ヒンジ（支持部材）、　２１　遮光部、　３１　光投射部、
３２　受光部、　３３　制御部

Claims

光を反射する少なくとも１つの凸部または凹部を有するミラーを有するミラー部と、
当該ミラー部を支持する伸縮自在に形成された支持部材と、
前記ミラー部の水平方向に設けられ、クーロン力を発生可能に形成され、クーロン力を発生することによって前記ミラー部および前記支持部材を水平方向に吸引する吸引部と、
を含み、
前記吸引部がクーロン力を調整することによって前記ミラー部の移動を制御することを特徴とするミラーデバイス。
請求項１において、
前記ミラーは、当該ミラーの移動方向に設けられた複数の凸部または凹部を有することを特徴とするミラーデバイス。
請求項１、２のいずれかにおいて、
前記ミラーおよび前記吸引部は、お互いの対向部分が相互に噛み合うように、当該対向部分が、凹凸状に形成されていることを特徴とするミラーデバイス。
請求項１〜３のいずれかにおいて、
前記ミラーの出力用の光の反射面の裏面に設けられた反射部へ向け測定用の光を投射する光投射部と、
前記反射部からの反射光を受光する受光部と、
当該受光部の受光量に基づき、前記クーロン力を調整するように前記電極を制御する制御部と、
を含むことを特徴とするミラーデバイス。
請求項１〜４のいずれかに記載のミラーデバイスを有することを特徴とする光スイッチ。
請求項１〜４のいずれかに記載のミラーデバイスを有することを特徴とする電子機器。
クーロン力を発生し、
光を反射するミラーを、前記クーロン力によって水平方向に移動し、
クーロン力を調整することによって前記ミラーの移動を制御することを特徴とするミラーデバイス駆動方法。
請求項７において、
前記ミラーは、当該ミラーの移動方向に設けられた複数の凸部または凹部を有し、
前記ミラーを水平方向に移動することによって光路を連続的に切り替えることを特徴とするミラーデバイス駆動方法。
請求項７、８のいずれかにおいて、
前記ミラーが設けられた面の方向から光を投射し、かつ、前記ミラーが設けられた面の裏面の方向から光を投射することによって光路の切り替えと光の減衰を同時に行うことを特徴とするミラーデバイス駆動方法。
請求項７〜９のいずれかにおいて、
前記ミラーが設けられた面の裏面に設けられた反射部からの反射光を受光し、当該受光量に基づき、前記クーロン力を調整することを特徴とするミラーデバイス駆動方法。
電極基板と、クーロン力によって駆動するミラーを有するシリコン基板とを接合するミラーデバイス製造方法において、
エッチングまたはダイシングによって前記シリコン基板に少なくとも１つの凸部または凹部を形成し、
前記ミラーとして機能させるため、凸部または凹部が形成されたシリコン基板部分を、他のシリコン基板部分からエッチングによって切り離し、
当該他のシリコン基板部分の少なくとも一部に、前記電極基板に設けられた電極からの電気を供給するための配線を形成することを特徴とするミラーデバイス製造方法。
請求項１１において、
前記凸部または前記凹部を形成する際に、前記ミラーの移動方向に複数の凸部または凹部を形成することを特徴とするミラーデバイス製造方法。
請求項１１、１２のいずれかにおいて、
前記シリコン基板部分を切り離す際に、前記ミラーとして機能するシリコン基板部分と前記他のシリコン基板部分のお互いの対向部分が相互に噛み合うように、凹凸が形成されるように切り離すことを特徴とするミラーデバイス製造方法。
請求項１１〜１３のいずれかにおいて、
前記電極基板は、ガラス製基板であって、
前記電極は、ＩＴＯであって、
前記電極基板において、前記シリコン基板が接合される面と異なる面に、前記ミラーとして機能するシリコン基板部分へ向け測定用の光を投射する光投射部を形成し、
前記電極基板において、前記シリコン基板が接合される面と異なる面に、前記シリコン基板部分からの前記光投射部による投射光の反射光を受光する受光部を形成し、
前記電極基板に、当該受光部の受光量に基づき、前記クーロン力を調整するように前記電極を制御する制御部を形成することを特徴とするミラーデバイス製造方法。