KR100559117B1

KR100559117B1 - 정전구동 디바이스 및 그 구동 방법

Info

Publication number: KR100559117B1
Application number: KR1020030017107A
Authority: KR
Inventors: 노리마츠도시히데
Original assignee: 닛뽄 고쿠 덴시 고교 가부시키가이샤
Priority date: 2002-03-19
Filing date: 2003-03-19
Publication date: 2006-03-15
Anticipated expiration: 2023-03-19
Also published as: CA2422985A1; US20030178913A1; EP1346947A2; JP2003266391A; KR20030076378A; EP1346947A3

Abstract

가동전극판의 저면측 및 상면측에 각각 고정전극기판 및 제 2 고정전극판을 거의 평행하게 배치한 정전구동 디바이스에 있어서, 제 2 고정전극판에도 고정전극기판에도 구동전압이 인가되지 않을 때에는, 가동전극판을 고정전극기판 및 제 2 고정전극판으로부터 각각 소정 거리 떨어진 위치에 유지하고, 동작시에, 제 2 고정전극판, 또는 하측 고정전극기판에 풀인전압 이상의 또는 풀인전압 미만의 구동전압을 인가하여 가동전극판을 제 2 고정전극판측으로, 또는 고정전극기판측으로 정전구동한다.

가동전극판, 고정전극판, 고정전극기판, 구동전압, 풀인전압, 앵커부

Description

정전구동 디바이스 및 그 구동 방법{ELECTROSTATICALLY 0PERATED DEVICE AND DRIVING METHOD THEREOF}

도 1은 선행기술의 정전구동 디바이스의 일례의 구성을 나타내는 평면도이다.

도 2는 도 1을 2-2선을 따라 절단하여，화살표방향으로 본 단면도이다.

도 3a 내지 도 3h는 도 1에서 도시한 정전구동 디바이스의 가동전극지지틀，가동전극판， 및 2개의 빔의 제조방법의 일례를 공정순으로 나타내는 단면도이다.

도 4는 도 1에서 도시한 정전구동 디바이스의 주요구성소자를 개략적으로 나타내는 구성도이다.

도 5는 선행기술의 정전구동 디바이스의 다른 예의 구성을 나타내는 평면도이다.

도 6은 도 5를 6-6선을 따라 절단하여，화살표방향으로 본 단면도이다.

도 7은 도 5를 7-7선을 따라 절단하여，화살표방향으로 본 단면도이다.

도 8은 도 5에서 도시한 정전구동 디바이스의 스위칭 동작을 설명하기 위한 도 6과 동일한 단면도이다.

도 9는 도 5에서 도시한 정전구동 디바이스의 스위칭 동작을 설명하기 위한 도 6과 동일한 단면도이다.

도 10은 이 발명의 원리가 되는 평행평판형의 정전구동 액추에이터의 동작원 리를 설명하기 위한 개략도이다.

도 11은 도 10에서 도시한 정전구동 액추에이터의 정전인력 및 복원력과 변위와의 관계를 나타내는 그래프이다.

도 12는 이 발명에 의한 정전구동 디바이스의 기본 구성을 나타내는 단면도이다.

도 13a 및 13b는 도 12에서 도시한 정전구동 디바이스의 하측 고정전극기판의 제조방법의 일례를 나타내는 단면도이다.

도 14a 내지 14c는 도 12에서 도시한 정전구동 디바이스의 상측 고정전극판의 제조방법의 일례를 공정순으로 나타내는 단면도이다.

도 15는 도 14b의 상면도다.

도 16a 내지 도 16c는 이 발명에 의한 정전구동 디바이스의 제 1의 실시예의 동작을 설명하기 위한 개략의 구성도이다.

도 17a 내지 도 17c는 이 발명에 의한 정전구동 디바이스의 제 2의 실시예의 동작을 설명하기 위한 개략의 구성도이다.

[발명의 분야]

이 발명은 마이크로머시닝 기술을 사용하여 제조되는 정전구동 디바이스 및 그 구동 방법에 관한 것이고，상세하게 말하면，소정의 간격으로 거의 평행하게 배치된 가동전극판과 고정전극기판과의 사이에 인가하는 구동전압의 크기를 대폭적으로 저하시킬 수 있는 정전구동 디바이스 및 그 구동 방법에 관한 것이다.

[관련 기술의 설명]

마이크로머시닝 기술을 사용하여 제조되는 정전구동 디바이스는，예를 들면 광파이버와 같은 광도파로를 전파하는 광신호의 경로를 절환하기 위한 광스위치로서 구현화할 수 있다. 설명을 간단 명료하게 하기 위해，이하에서는 정전구동 디바이스를 광스위치로서 구현화한 사례에 대하여 기재한다.

먼저，선행기술의 광스위치의 일례에 대하여 도 1 및 도 2를 참조하여 간단하게 설명한다. 도 1은 선행기술의 광스위치의 일 구성을 도시하는 평면도，도 2는 도 1을 2-2선을 따라 절단하여，화살표 방향으로 본 단면도이다. 예시의 광스위치(SW1)는，평면이고 거의 장방형인 고정전극기판(8)과，이 고정전극기판(8)과 장변은 거의 같은 길이이지만 단변이 짧고 평면이고 거의 장방형인 틀체인 가동전극지지 틀(10)과，이 가동전극지지틀(10)의 거의 장방형의 개구(12)의 중앙부의 상부에 있어서，고정전극기판(8)과 소정의 간격을 지지하여 거의 평행하게 배치된 평면이고 거의 정방형인 가동전극판(2)과，이 가동전극판(2)을 고정전극기판(8)에 접근한 방향 및 고정전극기판(8)으로부터 떨어진 방향으로 이동가능하게 지지하기 위한 복수개가 절곡부를 갖는 신축가능하며，또한 가요성의 2개의 빔(21)과，가동전극판(2)의 상면의 중심부에，가동전극판(2) 하나의 대각선 방향을 따라 형성된 미러(3)를 구비하고 있다.

상기 신축 가능하고，또한 가요성인 2개의 빔(21)은 프렉쳐라고 불리고 있으 며，각각의 일단이 가동전극지지틀(10)의 길이방향에 대향한 가동전극판(2)의 두변의 거의 중앙부에 일체적으로 결합되어 있고，그들의 다른 일단은 평면이고 거의 정방형인 앵커부(21A)에 형성되고，이들 앵커부(21A)가 가동전극지지틀(10)의 상기 길이 방향에 대향한 두변의 거의 중앙부에 각각 고정된다. 이들 앵커부(21A)의 상면에는 전극(83)이 형성된다. 또한，이들 빔(21)의 앵커부(21A)가 고정된 가동전극지지틀(10)이 대향한 두변의 거의 중앙부의 표면에는，후술하는 바와 같이，절연체층(예를 들면 SiO₂층)(11)이 형성되어 있기 때문에，빔(21)은 가동전극지지틀(10)로부터 전기적으로 절연되어 있다.

상기 가동전극지지틀(10)，2개의 빔(21) 및 가동전극판(2)은 일체로 형성되어 있어，예를 들면 평면이고 거의 장방형인SOI(실리콘　온 인슈레이터(Silicon on Insulator))기판에 대하여 마이크로머시닝 기술을 사용하여 제조할 수 있다. 이 제조방법에 관해서는 후술한다. 또한，상기 가동전극지지틀(10)내에 형성되는 거의 장방형의 개구(12)는 상기 가동전극판(2) 및 2개의 빔(21)을 수용할 수 있는 크기로 형성한다는 것은 말할 필요도 없다.

상기 고정전극기판(8)은，예를 들면 소정의 두께의 평면이고 거의 장방형인 단결정실리콘으로 된 기판이고，이 예에서는 그 상면 및 바닥면의 전 면에 절연체층(예를 들면 SiO₂층)(85T 및 85B)이 형성되어 있다. 이 고정전극기판(8)에 전극을 형성하기 위해，상면의 절연체층(85T)의 일부분(도시한 예에서는 도 1에 있어서 상부우측 각부)을 제거하여 내부의 실리콘기판을 노출시키며，그 노출부분에 전극(84)이 형성되어 있다. 이 전극(84)은，통상，접지전극으로서 사용된다.

상기 구성의 고정전극기판(8)의 상부에 상기 가동전극지지틀(10)이 재치되어 일체화된다. 후술하는 바와 같이，가동전극지지틀(1O)의 바닥면에도 절연체층(예를 들면 SiO₂층)(10B)이 형성되어 있기 때문에，일체화된 고정전극기판(8)과 가동전극지지틀(10)은 고정전극기판(8)의 상면의 절연체층(85T) 및 가동전극지지틀(10)의 바닥면의 절연체층(10B)에 의해 전기적으로 절연되어 있다. 또한，도 1에 도시하는 바와 같이，고정전극기판(8)의 전극(84)은 재치된 가동전극지지틀(10)의 외측에 위치하도록 형성한다.

상기 가동전극지지틀(10)，및 이것과 일체인 2개의 빔(21) 및 가동전극판(2)을 제조하는 방법의 일례를 도 3a 내지 3h를 참조하여 설명한다.

먼저，도 3a에 도시하는 바와 같이，평면이고 거의 장방형인 SOI기판(1)을 준비한다. 일반적으로는，SOI기판(1)은 단결정실리콘으로 된 지지기판(14)，그 상부의 절연체층(11)，이 절연체층(11) 위의 단결정실리콘으로 된 박층(16)의 3층으로 구성되어 있다. 이 예로는 SOI기판(1)으로서，단결정실리콘으로 된 지지기판(14)의 표면에 SiO₂층으로 된 절연체층(11)을 형성하고，이 SiO₂층(11) 위에 얇은 단결정실리콘층(16)을 접합한 것을 사용하고 있지만，기지의 다른 방법에 의하여 제조된 임의의 SOI기판을 사용할 수 있음은 말할 필요도 없다. 상기한 바와 같이，이 예로는，도 3a에 도시하는 바와 같이，SOI기판(1)의 바닥면에 절연체층(예를 들면 SiO₂층)(10B)이 미리 형성되어 있다.

다음에，포토리소그래피기술을 사용하여，S0I기판(1)의 단결정실리콘의 박층(16)을，도 3b에 도시하는 바와 같이，2개의 빔(21)(앵커부(21A)를 포함한다) 및 가동전극판(2)에 대응하는 형상으로 패터닝한다.

다음에，SOI기판(1)의 전표면을 산화한다. 그 결과，도 3c에 도시하는 바와 같이，빔(21) 및 가동전극판(2)위와，노출되어 있는 절연체층(11)위에 SiO₂층 (18)이 형성되고，또한，SOI기판(1)의 바닥면의 SiO₂층(10B)의 두께가 두꺼워진다.

다음에，도 3d에 도시하는 바와 같이，SOI기판(1)의 상면의 SiO₂층(18)내, 각 빔(21)의 앵커부(21A)의 상면의 SiO₂층，및 SOI기판(1)의 바닥면의 SiO₂층 (10B)내, 가동전극지지틀(10)의 개구(12)에 상당하는 부분의 SiO₂층을 제거하고，각 앵커부(21A)의 상면과 지지기판(14)의 바닥면의 주변부를 제외한 부분을 노출시킨다.

다음에，도 3e에 도시하는 바와 같이，SOI기판(1)의 상면 전체에 금/크롬의 2층막(80)을 성막한다. 그 후，도 3f에 도시하는 바와 같이，각 빔(21)의 앵커부(21A)의 상면을 제외한 부분의 금/크롬의 2층막(80)을 제거하고，각 앵커부(21A)상에 전극(83)을 형성한다.

다음에，SOI기판(1)의 바닥면측에서 KOH용액을 사용하여 지지기판(14)를 에칭 하여, 도 3g에 도시하는 바와 같이，개구(12)를 형성한다. 이에 의해 지지기판(14)로부터 평면이고 거의 장방형인 가동전극지지틀(10)이 형성된다.

다음에，SOI기판(1)의 상부측의 SiO₂층(11 및 18)을 ，도 3h에서 도시하는 바와 같이，가동전극지지틀(10)의 상면과 각 빔(21)의 앵커부(21A)의 바닥면과의 사이에 개재한 SiO₂층(11)을 제외하고，제거한다. 이렇게 하여，도 1 및 도 2에 도시한 것과 같은 구성 및 구조를 갖는 가동전극지지틀(10)， 및 이것과 일체의 2개의 빔(21) 및 하나의 가동전극판(2)이 형성된다.

또한，가동전극판(2)의 하나의 대각선방향을 따라 이 가동전극판(2)위에 형성된 미러(3)의 제조공정은 생략했지만，본 출원인이 1998년 10월 16일에 출원한 일본국 특원평 10-295037호나 본 출원인이 2000년 11월 15일에 출원한 특허출원 2000-348378호에는，SOI기판을 사용한 광스위치는 아니지만，미러의 제조공정이 기재되어 있기 때문에，미러의 제조 공정에 관해서는 이들 일본국 특원평 10-295037호 및 특허출원 2000-348378호의 공개공보인　 특허공개 2000-121967호 공보 및 특허공개 2002-148531호 공보를 참조하시기 바란다. 또한，본 출원인이 2001년 7월 27일에 출원한 특허출원 2001-227613호에는，도 1 및 도 2에 나타낸 선행기술의 광스위치가 동일하게 선행기술로서 이 출원의 도 13에 기재되어 있다.

상술한 바와 같이，고정전극기판(8)은 별체로 제조되고，그 상면 및 바닥면의 전면에 절연체층(예를 들면 SiO₂층)(85T 및 85B)이 형성된다. 상기 구성의 가동전극지지틀(10)은 이 고정전극기판(8)의 표면에 형성된 절연체층(85T)위에 재치되고，일체화되기 때문에，고정전극기판(8)과 가동전극지지틀(10)은 절연체층(85T 및 10B)에 의해 전기절연상태에 있다.

다음으로，상기 구성의 광스위치(SW1)의 동작에 관하여 설명한다. 도 1에 도시하는 바와 같이，광스위치(SW1)에 광신호 L을 입사한 입력측 광도파로，이 예로는 광파이버(4),는 광스위치(SW1)의 도에 있어서 좌측에 배치되고，이 입력측 광파이버(4)와 광스위치(SW1)으로부터 출사된 광신호 L을 전송하는 하나의 출력측 광도파로，이 예로는 광파이버(5)가 미러(3)의 거울면에 대하여 약 45도 각도를 이루어 이 미러(3)를 통과하는 하나의 직선상에 배열되고，또한，상기 광스위치(SW1)으로부터 출사된 광신호 L을 전송하는 다른 하나의 출력측 광도파로，이 예로는 광파이버(6)는 상기 미러(3)를 통과하고，또한 상기 직선과 직교하는 직선상에 배치되어 있다.

상술한 바와 같이，미러(3)는 가동전극판(2)의 중심부에 있어서 그 대각선을 따라 배치되어 있기 때문에，입력측 광파이버(4)의 출력단으로부터 출사되고，공간중을 직진하는 광신호 L은 미러(3)에 대하여 거의 45도 각도를 이루어 입사한다. 그 결과，이 광신호 L은 이 미러(3)에 의해 입사광에 대하여 90도 각도를 이루는 방향(직각 방향)으로 반사되고(입사각과 같은 거의 45도 각도로 미러(3)로부터 출사되고)，출력측광파이버(6)의 입력단으로 전송된다. 본 명세서에서는，입력측 광파이버(4)로부터 출사된 광신호 L이 미러(3)에 의해 반사되어 출력측광파이버(6)로 전송되는 광신호의 전송상태를 정상상태라고 정의한다.

상기 정상상태에 있어서，가동전극판(2)과 고정전극기판(8)과의 사이에 소정의 전압을 인가하고 양 전극간에 흡인하는 방향의 정전력을 발생시키면，2개의 빔(21)은 신축가능하고 가요성을 가지며，또한，고정전극기판(8)은 부동이므로，가동전극판(2)이 고정전극기판(8)측으로 하향으로 구동된다. 따라서 가동전극판(2) 과 고정전극기판(8)과의 사이에 하는 전압을 제어하고，가동전극판(2)의 상면에 고정된 미러(3)가 입력측 광파이버(4)로부터 출사하여 직진하는 빛의 경로로부터 벗어난 위치에까지 하방으로 변위하도록 가동전극판(2)을 하방으로 변위시키면，입력측 광파이버(4)로부터 출사되는 광신호 L은 그대로 직진하여 출력측광파이버(5)로 전송되게 된다. 이렇게 하여，광스위치(SW1)에 입사한 광신호 L을 어느 한쪽의 출력측광파이버(5 또는 6)로 절환하여 전송할 수 있다. 즉，상기 구성의 광스위치(SW1)은，광도파로 또는 광전송로를 전파하는 광신호의 경로를，고체의 광도파로를 개재시키지 않고，공간적으로 절환할 수 있다.

상기 구성의 선행기술의 광스위치(SW1)은，스위칭 동작시에，가능한 한 낮은 구동전압으로 가동전극판(2)을 고정전극기판(8)으로 구동할 수 있도록 하기 위해， 가동전극판(2)의 판두께，및 이 가동전극판(2)을 고정전극기판(8)에 대하여 접근한 방향 및 떨어진 방향으로 이동가능하게 지지하는 2개의 빔(21)의 판두께는 상당히 얇게 형성되어 있다.

게다가，선행기술에 있어서는，도 4에 도시하는 바와 같이，스위칭 동작을 위해 가동전극판(2)을 거리(X)만큼 하방으로(고정전극기판(8)에 접근한 방향으로) 구동할 경우，구동전압을 인가하지 않는 때의 가동전극판(2)의 바닥면과 고정전극기판(8)의 상면과의 사이의 전극간거리(A)를 이 가동전극판(2)이 구동되는 거리(X)(초기설정치 A=X)로 설정하고，가동전극판(2)과 고정전극기판(8)과의 사이에，가동전극판(2)을 거리(X)만큼 구동할 수 있는 소정의 구동전압 V를 인가하고 있다.

가동전극판(2)에 인가하는 구동전압과 가동전극판(2)이 구동된 거리와의 관계는 선형이 아니다. 가동전극판(2)에 인가하는 구동전압을 서서히 증대시키면，가동전극판(2)은 고정전극기판(8)을 향하여 하방으로 구동되지만，가동전극판(2)의 이동거리가 상기 전극간거리(X)(선행기술에서는 A=X)의 1/3 이상이 되면, 즉，구동된 가동전극판(2)의 바닥면과，이것에 대향하는 고정전극기판(8)의 상면간의 거리가 초기설정치 X의 2/3 이하가 되면, 가동전극판(2)은 고정전극기판(8)을 향하여 일거에 구동되고 고정전극기판(8)의 표면에 흡착된다는 특징을 갖고 있다. 이 가동전극판(2)이 고정전극기판(8)을 향하여 일거에 구동될 때의 구동전압치를 풀인전압(PULL-IN 전압)이라고 한다.

선행기술에서는 가동전극판(2)을 거리(X)만큼 구동하기 때문에，소정의 구동전압 V는 당연히 이 풀인전압 PV 이상으로 설정되어 있다. 이 때문에，가동전극판(2)은 초기설정치 X의 1/3의 거리를 초과하면，고정전극기판(8)을 향하여 일거에 구동되고，고정전극기판(8)의 상면과 접촉한다. 또한，풀인전압에 관해서는 나중에 더 상세하게 설명하겠다. 게다가，상술한 광스위치는，상기한 바와 같이 가동전극판(2) 및 2개의 빔(21)의 판두께가 상당히 얇기 때문에，가동전극판(2)과 고정전극기판(8)과의 사이에 구동전압을 인가하지 않은 상태(가동전극판(2)과 고정전극기판(8)이 소정의 간격을 두고 거의 평행하게 배치되어 있는 상태)에 있어서，이 가동전극판(2)을 앵커부(21A)를 통하여 가동전극지지틀(10)에 지지하는 2개의 빔(21)이 진동에 의해 손상되거나，또는 가동전극판(2)이 외부진동의 영향을 강하게 받아 진동하고，스위칭 동작이 불안정하게 된다는 문제가 있었다.

상기 문제를 해소하기 위해서，가동전극판(2)의 위쪽에 상측전극판을 형성하고，이 상측전극판에 가동전극판(2)을 정전적으로 흡착시키고，가동전극판(2)에 구동전압을 인가하지 않은 상태에 있어서 생기는 상기 문제를 제거하도록 구성한 광스위치도 제안되어 있으며，예를 들면，본 출원인이 1999년 7월 27일에 제출한 일본국 특원평 11-212336호에 기재되어 있다. 이 일본국 특원평 11-212336호에 기재되어 있는 광스위치를 도 5 내지 도 7에 도시한다. 이 광스위치는 SOI기판을 사용한 것은 아니지만，기술사상은 동일하므로 도 5 내지 도 7을 참조하여 이 제2의 선행기술에 관하여 간단하게 설명하겠다.

도 5는 제 2의 선행기술의 광스위치의 일구성을 나타내는 평면도，도 6은 도 5를 6-6선을 따라 절단하여，화살표방향으로 본 단면도，도 7은 도 5를 7-7선을 따라 절단하여，화살표방향으로 본 단면도이다. 예시의 광스위치(SW2)는，예를 들면 n형 반도체실리콘으로 된 평면이고 거의 장방형인 고정전극기판(8)과，이 고정전극기판(8)의 상면의 중앙부에 형성된 평면이고 거의 장방형인 오목부(81)와，이 오목부(81)의 중앙부의 상부에 있어서，고정전극기판(8)과 거의 평행하게 배치된 평면이고 거의 정방형인 가동전극판(2)과 ，이 가동전극판(2)을 고정전극기판(8)으로 접근한 방향 및 고정전극기판(8)으로부터 떨어진 방향으로 이동가능하게 지지하기 위한 복수개의 절곡부를 갖는 신축가능하며，또한 가요성의 2개의 빔(21)과，가동전극판(2)의 상면의 중심부에，가동전극판(2)의 하나의 대각선방향을 따라 형성된 마이크로미러(3)와 ，상기 마이크로미러(3)가 상방으로 돌출하는데에 충분한 평면이고 거의 정방형인 개구(33)를 중앙부에 가지며，상기 가동전극판(2)의 상면을 덮 도록 상기 장방형의 오목부(81)의 단변방향으로 연재된 평면이고 거의 장방형인 상측전극판(30)을 구비하고 있다.

상기 신축 가능하며，또한 가요성의 2개의 빔(21)은 프렉쳐라고 불리고 있으며，각각의 일단이 가동전극판(2)의 한쪽이 대향한 두변의 거의 중앙부에 일체로 결합되고，그들의 다른 단은 평면이고 거의 정방형인 앵커부(21A)에 형성되고，이들 앵커부(21A)가 오목부(81)의 장변방향으로 대향한 고정전극기판(8)의 두변의 거의 중앙부의 상면에 각각 고정된다. 또한，이들 가동전극판(2)，2개의 빔(21) 및 앵커부(21A)는，예를 들면 폴리실리콘으로 된 재료에 의해 일체로 형성된다. 또한，상기 고정전극기판(8)의 상면 중앙부에 형성된 거의 장방형의 오목부(81)는 상기 가동전극판(2) 및 2개의 빔(21)을 수용 할 수 있는 크기로 형성하는 것은 말할 필요도 없다.

상기 상측전극판(30)은 그 길이방향의 양단부가 평면이고 거의 장방형인 상측전극앵커부(31)로부터 상방으로 상승하는 상승부(32)에 일체로 결합되어 있고，이들 상승부(32)와 일체로 형성된 상기 상측전극앵커부(31)가 오목부(81)의 단변방향으로 대향한 고정전극기판(8)의 두변의 거의 중앙부의 상면에 각각 고정됨으로써，상기 평면이고 거의 장방형인 상측전극판(30)이 가동전극판(2)의 상면을 덮도록 고정전극기판(8)에 지지된다. 상기 상측전극판(30)도，가동전극판(2)과 마찬가지로，폴리실리콘으로 된 재료를 사용하여 형성할 수 있다.

또한，개구(33)를 갖는 상측전극판(30)，상승부(32) 및 상측전극앵커부(31)는 폴리실리콘으로 된 재료를 사용하여 일체로 형성된다.

실제로는，가동전극판(2)，2개의 빔(21) 및 앵커부(21A)도，개구(33)를 갖는 상측전극판(30)，상승부(32) 및 상측전극앵커부(31)도 고정전극기판(8)위에 폴리실리콘으로 된 재료를 사용하여 형성되고，가동전극판(2) 및 상측전극판(30)은 고정전극기판(8)의 상면의 소정위치에 고정된다. 상기 오목부(81)을 구비한 고정전극기판(8)，상면에 미러(3)를 구비한 가동전극판(2)，2개의 빔(21)，앵커부(21A)，개구(33)를 갖는 상측전극판(30)，상승부(32)， 및 상측전극앵커부(31)는 마이크로머시닝 기술을 사용하여 제조되지만，이 제조방법에 대해서는 상기 일본국 특원평 11-212336호의 공개 공보인　특허공개 2001-42233호 공보를 참조하시기 바란다.

다음으로，도 8 및 도 9를 참조하여 상기 구성의 광스위치(SW2)의 동작에 관하여 설명한다. 도 5에 있어서，도시하지 않았지만，광스위치(SW2)에 광신호를 입사하는 입력측 광도파로，예를 들면 광파이버,는 광스위치(SW2)의 도에 있어서 좌측에 배치되고，이 입력측 광파이버와 광스위치(SW2)로부터 출사된 광신호를 전송하는 하나의 출력측 광도파로，예를 들면 광파이버,는 광스위치(SW2)의 도에 있어서 우측에 배치된다. 즉，이들 입력측 광파이버 및 출력측 광파이버는 미러(3)의 거울면에 대하여 약 45도 각도를 이루어 이 미러(3)를 통과하는 하나의 직선상에 배열된다. 또한，상기 광스위치(SW2)로부터 출사된 광신호를 전송하는 다른 하나의 출력측 광도파로，예를 들면 광파이버,는 상기 미러(3)를 통과하고，또한 상기 직선과 직교한 직선상에 배치되어 있다(이 예에서는 도 5에 있어서 광스위치(SW2)의 하측에 배치되어 있다).

도6 및 도 7에 도시하는 바와 같이，가동전극판(2)과 상측전극판(30)은 거의 접촉한 상태에 있지만，이 접촉상태를 확실한 것으로 하기 위해，도 8에 도시하는 바와 같이，구동전원(35)의 양극을 상측전극판(30)에 접속하고，구동전원(35)의 음극을 앵커부(21A)에 접속하여 가동전극판(2)과 상측전극판(30)과의 사이에 소정의 구동전압을 인가한다. 이에 의해 가동전극판(2)은 상측전극판(30)에 흡인되고，가동전극판(2)의 상면과 상측전극판(30)의 하면이 확실하게 접촉한 상태로 유지된다.

상술한 바와 같이，미러(3)는 가동전극판(2)의 중심부에 있어서 그 대각선을 따라 배치되어 있기 때문에，입력측 광파이버(4)의 출력단으로부터 출사되고，공간중을 직진하는 광신호 L은 미러(3)에 대하여 거의 45도 각도를 이루어 입사한다. 그 결과，이 광신호 L은 이 미러(3)에 의해 입사광에 대하여 90도 각도를 이루는 방향으로 반사되고(입사각과 같은 거의 45도 각도로 미러(3)으로부터 도의 지면에 대하여 수직방향으로 상방에 출사되고)，도의 지면에 대하여 수직방향의 상부에 배치되어 있는 다른 쪽의 출력측 광파이버의 입력단으로 전송된다.

이 상태에 있어서，도 9에 도시하는 바와 같이，구동전원(35)의 양극을 고정전극기판(8)에 접속하고，구동전원(35)의 음극을 앵커부(21A)에 접속하고 가동전극판(2)과 고정전극기판(8)과의 사이에 소정의 구동전압을 인가하면，가동전극판(2)을 고정전극기판(8)에 흡인하는 방향의 정전흡인력이 발생되고，가동전극판(2)은 고정전극기판(8)측으로 하향으로 구동되고，고정전극기판(8)에 접촉한다. 그 결과，가동전극판(2)의 상면에 고정된 미러(3)가 입력측 광파이버(4)로부터 출사하여 직진하는 빛의 경로로부터 벗어난 위치에까지 하방으로 변위하고，입력측 광파이버(4)로부터 출사되는 광신호 L은 그대로 직진하여 출력측 광파이버(5)로 전송되게 된다.

이렇게 하여，광스위치(SW2)에 입사한 광신호 L을 어느 한쪽의 출력측 광파이버로 절환하여 전송할 수 있다. 즉，상기 구성의 광스위치(SW2)는，광도파로 또는 광전송로를 전파하는 광신호의 경로를，고체의 광도파로를 개재시키지 않고，공간적으로 절환할 수 있다.

상기 구성의 제 2의 선행기술의 광스위치(SW2)는 스위칭 동작시에 그 가동전극판(2)이 상측전극판(30)이나，또는 고정전극기판(8)의 어느쪽인가에 흡착지지되어 있기 때문에，가동전극판(2)을 앵커부(21A)를 통하여 고정전극기판(8)에 지지하는 2개의 빔(21)이 진동에 의해 손상되거나，또는 가동전극판(2)이 외부진동의 영향을 강하게 받아 진동하고，스위칭 동작이 불안정하게 된다는 문제는 발생하지 않는다.

그런데，상술한 제 1 및 제 2의 선행기술의 정전구동 디바이스(광스위치)에 있어서는，일반적으로， 가능한 한 낮은 구동전압으로 가동전극판(2)을 고정전극기판(8)에 구동할 수 있도록 하는 것이 회로설계상 바람직하다. 바꿔말하면，가동전극판(2)을 고정전극기판(8)의 쪽으로 구동하기 위한 구동전압의 절대치를 가능한 한 작게 하는 것이 회로설계상 바람직하다.

그러나，제 1의 선행기술에 있어서는，가동전극판(2)을 거리(X)만큼 고정전극기판(8)의 쪽으로 구동시키는 경우，도 4를 참조하여 이미 기재한 바와 같이，가동전극판(2)과 고정전극기판(8)과의 사이에 ，가동전극판(2)을 거리(X)만큼 구동할 수 있는 풀인전압 이상의 구동전압 V를 인가하고，가동전극판(2)을 고정전극기판(8)에 대하여 접근한 방향 및 떨어진 방향으로 이동가능하게 지지하는 2개의 빔(21)의 탄성복원력에 대항하여 가동전극판(2)을 흡인할 수 있는 정전흡인력을 고정전극기판(8)에 발생시키고 있다. 즉，고정전극기판(8)에 발생한 정전흡인력에 의해서만 2개의 빔(21)의 탄성복원력에 대항하여 가동전극판(2)을 고정전극기판(8)에 흡착시키고 있다. 이 때문에，가동전극판(2)의 판두께를 얇게 하여 경량화하고，또한，2개의 빔(21)의 두께도 얇게 하여 그 탄성력을 약하게 하더라도，가동전극판(2)을 고정전극기판(8)에 대하여 거의 병행하게 유지하는 탄성력이나，고정전극기판(8)에 흡착된 가동전극판(2)을 고정전극기판(8)으로부터 원래의 위치로 복귀시키는 탄성력은 2개의 빔(21)이 갖고 있어야 하기 때문에，가동전극판(2)을 거리(X)만큼 고정전극기판(8)쪽으로 구동시키는데에 필요한 구동전압의 크기를 저하시키는 데에는 한계가 있었다.

이것은 도 5 내지 도 7에 도시한 제 2의 선행기술의 정전디바이스에도 그대로 적용되는 것이다. 제2의 선행기술에서는，상측전극판(30)은，상술한 바와 같이，외부진동의 영향을 받지 않도록 가동전극판(2)을 흡착고정하기 위해 설치되어 있고，기본적으로는 어떠한 구동전압도 인가하지 않는 상태에 있어서，가동전극판(2)의 상면과 상측전극판(30)의 하면이 거의 접촉하는 높이의 위치에 상측전극판(30)은 설치된다.

따라서 상측전극판(30)에 흡착되어 있는 가동전극판(2)을，그 흡착상태를 해제하여 고정전극기판(8)을 향하여 거리(X)만큼 이동시키는 구동동작자체는，상기 제 1의 선행기술의 경우와 완전히 동일하고，가동전극판(2)을 거리(X)만큼 고정전 극기판(8)쪽으로 구동시키는데에 필요한 구동전압의 크기를 저하시키는 데에는 한계가 있다. 바꿔 말하면，고정전극기판(8)에 발생하는 정전흡인력에 의해서만 가동전극판을 고정전극기판측으로 구동하여 흡착시키도록 구성되어 있는 정전구동 디바이스로는 그 구동전압의 크기를 저하시키는 데에는 한계가 있었다.

이 발명의 하나의 목적은，선행기술의 정전구동 디바이스보다도 구동전압의 크기를 상당히 저하시킨 정전구동 디바이스 및 그 구동 방법을 제공하는 것이다.

이 발명의 다른 목적은，고정전극기판과，이 고정전극기판에 대하여 소정의 간격으로 거의 평행하게 배치된 가동전극판과，이 가동전극판에 대하여 소정의 간격으로 거의 평행하게 배치된 제 2 고정전극판을 구비한 정전구동 디바이스에 있어서，제 2 고정전극판과 가동전극판과의 사이，또는 고정전극기판과 가동전극판과의 사이에 풀인전압보다 큰 구동전압을 인가하여 가동전극판을 제 2 고정전극판에 흡착시키도록，또는 고정전극기판에 흡착시키도록 구성한 정전구동 디바이스 및 그 구동 방법을 제공하는 것이다.

이 발명의 또 다른 목적은，고정전극기판과，이 고정전극기판에 대하여 소정의 간격으로 거의 평행하게 배치된 가동전극판과，이 가동전극판에 대하여 소정의 간격으로 거의 평행하게 배치된 제 2 고정전극판을 구비한 정전구동 디바이스에 있어서，제 2 고정전극판과 가동전극판과의 사이，또는 고정전극기판과 가동전극판과의 사이에 풀인전압보다 작은 구동전압을 인가하여 가동전극판을 제 2 고정전극판측으로 변위시키도록，또는 고정전극 기판측으로 변위시키도록 구성한 정전구동 디바이스 및 그 구동 방법을 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위해，이 발명의 일면에 있어서는，마이크로머시닝 기술로 제조되고，고정전극기판과，이 고정전극기판에 대하여 소정의 간격으로 거의 평행하게 배치된 가동전극판과，이 가동전극판에 대하여 소정의 간격으로 거의 평행하게 배치된 제 2 고정전극판과，상기 가동전극판을，상기 제 2 고정전극판과 상기 고정전극기판과의 사이에서 이동가능하게 지지하는 수단을 구비한 정전구동 디바이스에 있어서，상기 가동전극판은，상기 제 2 고정전극판과 상기 가동전극판과의 사이에도 상기 고정전극기판과 상기 가동전극판과의 사이에도 구동전압이 인가되지 않을 때에는，상기 고정전극기판 및 상기 제 2 고정전극판으로부터 각각 소정 거리 떨어진 위치에 유지되어 있고，상기 제 2 고정전극판과 상기 가동전극판과의 사이，또는 상기 고정전극기판과 상기 가동전극판과의 사이에 구동전압을 인가하여 상기 가동전극판을 상기 제 2 고정전극판측으로，또는 상기 고정전극기판측으로 정전구동하는 것을 특징으로 하는 정전구동 디바이스 및 그 구동 방법이 제공된다.

바람직한 일 실시예에 있어서는，상기 제 2 고정전극판과 상기 가동전극판과의 사이에 인가되는 구동전압，또는 상기 고정전극기판과 상기 가동전극판과의 사이에 인가되는 구동전압은 각각 풀인전압보다 큰 전압이고，상기 가동전극판은 상기 제 2 고정전극판에 흡착된 상태로，또는 상기 고정전극기판에 흡착된 상태로 유지된다.

바람직한 다른 실시예에 있어서는，상기 제 2 고정전극판과 상기 가동전극판과의 사이에 인가되는 구동전압，또는 상기 고정전극기판과 상기 가동전극판과의 사이에 인가되는 구동전압은 각각 풀인전압보다 작은 전압이고，상기 가동전극판은 상기 제 2 고정전극판측으로 풀인변위 미만의 변위를 한 상태로，또는 상기 고정전극기판측으로 풀인변위 미만의 변위를 한 상태로 유지된다.

상기 제 2 고정전극판과 상기 고정전극기판과의 사이의 전극간 거리는，풀인전압보다 작은 전압으로 상기 가동전극판을 정전구동했을 때에 상기 가동전극판이 상기 제 2 고정전극판측으로 이동하는 거리와 상기 고정전극기판측으로 이동하는 거리와의 합의 3배보다도 큰 값으로 설정되어 있다.

상기 가동전극판은，상기 제 2 고정전극판과 상기 가동전극판과의 사이에도 상기 고정전극기판과 상기 가동전극판과의 사이에도 구동전압이 인가되지 않을 때에는，상기 고정전극기판 및 상기 제 2 고정전극판으로부터 각각 같은 거리만큼 떨어진 위치에 유지되어 있는 것이 바람직하다.

또한，상기 제 2 고정전극판과 상기 가동전극판과의 사이에 인가하는 구동전압을 온/오프하는 제 1 스위치와，상기 고정전극기판과 상기 가동전극판과의 사이에 인가하는 구동전압을 온/오프하는 제 2 스위치를 설치하고，이들 스위치의 온/오프에 의해 구동전압 비인가상태와，상기 제 2 고정전극판과 상기 가동전극판과의 사이에 인가하는 상태와，상기 고정전극기판과 상기 가동전극판과의 사이에 인가하는 상태중의 어느 한쪽을 선택하도록 구성되어 있다.

상기 구성에 의하면，가동전극판은 제 2 고정전극판 또는 고정전극기판의 정전흡인력으로 구동되게 된다. 그 결과，선행기술의 정전구동 디바이스의 경우와 비교하여，구동전압의 크기를 최대로 약 0.35배，즉，약 1/3로 저하시킬 수 있다.

[바람직한 실시예의 상세한 설명]

이하，이 발명의 바람직한 실시예에 관하여 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다.

그러나，이 발명은 많은 다른 형태로 실시가능하기 때문에，이하에 서술하는 실시예에 이 발명이 한정된다고 해석해서는 안된다. 후술의 실시예는，이하의 명시가 충분하고，완전한 것이고, 이 발명의 범위를 이 분야의 기술자에게 충분히 알리기 위해 제공되는 것이다.

이 발명이 바람직한 실시예를 설명하기 전에，이 발명의 원리가 되는 평행평판형의 정전구동 액추에이터의 정전인력과 스프링의 복원력과의 관계， 및 풀인전압에 관하여，동경대학 생산기술연구소의 도시요시 히로시(年吉洋)교수가 발표한 논문을 참조하여 간단하게 설명한다.

도 10은 평행평판형의 정전구동 액추에이터의 동작원리를 설명하기 위한 개략도이다. 구동전압이 인가되지 않는 초기상태에 있어서는 대향하는 가동전극판 S1과 고정전극판 S2와의 사이의 거리는 g이고，이들 가동전극판 S1과 고정전극판 S2와의 사이에 구동전압 V를 인가할 때에，가동전극판 S1이 초기위치 P로부터 고정전극판 S2를 향하여 △x만큼 변위했다고 한다. 이 때，가동전극판 S1과 고정전극판 S2와의 사이의 거리는 g-△x가 된다. 여기에서，스프링 SP의 스프링 정수를 k，2개의 전극판 S1 및 S2 사이의 공간의 유전율을 ε。，양 전극판 S1 및 S2의 각각의 면적을 S로 하고, 스프링 SP의 복원력 k△x와 가동전극판 S1에 작용하는 정전 인력 F가 균형잡혀 있는 것으로 하면，다음 식(1)이 성립한다.

상기식(1)을 변수 분리하면 ，

가 되기 때문에，상기 식의 좌변 △x(g-△x)²를 미분하고, 경사 제로로 되는 변위를 구하면，

가 된다. 따라서，가동전극판 S1의 풀인변위 △X_PULL-IN 과 ，그 때의 풀인전압 V_PULL-IN은 다음 식(2) 및(3)으로 나타나게 된다.

상기 식(2) 및(3)으로부터 이해할 수 있듯이，가동전극판 S1이 전극간 거리의 초기설정치인 g의 1/3을 초과하는 거리가 변위되면，즉，가동전극판 S1이 식(2)으로 정해지는 풀인변위 △X_PULL-IN을 초과하면，가동전극판 S1은 고정전극판 S2를 향하여 일거에 구동되어 고정전극판 S2의 표면에 흡착되는 이른바 풀인현상이 발생한다. 같은 현상을 구동전압으로부터 보면，양 전극판간에 식(3)으로 정해지는 풀인 전압 V_PULL-IN 이상의 구동전압을 인가하면，가동전극판 S1이 풀인변위 △X_PULL-IN을 초과해서 변위하기 때문에 풀인현상이 발생하고，가동전극판 S1은 고정전극판 S2를 향하여 일거에 구동되어 고정전극판 S2의 표면에 흡착된다. 이것에 대하여，가동전극판 S1에 인가되는 구동전압이 풀인전압V_PULL-IN 미만이면，가동전극판 S1의 변위가 풀인변위△X_PULL-IN에 도달하지 않기 때문에 풀인현상은 발생하지 않고，가동전극판 S1은 변위한 위치에 머물게 된다.

상기 식(1)의 좌변 및 우변에 각각 해당하는 복원력 및 정전인력과，가동전극판 S1의 변위와의 관계를 그래프로 나타내면，도 11과 같이 된다. 이 도 11에 나타내는 예에서는 풀인전압은 95V이고，이 이상의 전압이 인가되면，정전인력쪽이 스프링의 복원력보다도 강해지기 때문에 가동전극판 S1은 고정전극판 S2를 향하여 일거에 구동되어 고정전극판 S2의 표면에 흡착된다. 이에 대하여，가동전극판 S1에 풀인전압보다 낮은 전압을 인가하면，스프링의 복원력과 정전인력의 균형점은 변위 0과 변위 g/3(전극간 거리의 초기설정치 g의 1/3의 위치)과의 사이의 안정영역에 존재하므로，가동전극판 S1의 변위량은 풀인변위보다 작다. 따라서 가동전극판 S1에 풀인변위를 초과하는 변위량을 부여하지 않는 한, 가동전극판 S1이 고정전극판 S2를 향하여 일거에 구동되는 풀인현상은 일어나지 않는 것을 이해할 수 있다. 또한，상술한 정전구동 액추에이터의 상세한 것에 관해서는，동경대학 생산기술연구소의 도시요시 히로시교수의 홈페이지

http://toshi.fujita3.iis.u-tokyo.ac.jp/onlinelecture/electrostatic1.pdf 를 참조하시기 바란다.

이 발명은 상기 원리에 착안하여 이루어진 것으로, 먼저，도 12를 참조하여 이 발명에 의한 정전구동 디바이스의 기본 구성에 관하여 설명한다. 또한，도 12에 있어서，도 1 내지 도 3과 대응하는 부분 및 소자에는 동일한 부호를 붙여서 나타내고，필요없는 한 이것에 대한 설명을 생략한다.

도 12는 이 발명에 의한 정전구동 디바이스의 기본 구성을 나타내는 단면도이다. 이 정전구동 디바이스(DV)는，평면이고 거의 정방형인 하측 고정전극기판(8)과，중앙부에 평면이고 거의 장방형 또는 정방형의 개구(12)가 형성되어 있는，하측 고정전극기판(8)과 거의 같은 사이즈의 평면이고 거의 정방형인 틀체인　가동전극지지틀(10)과，하측 고정전극기판(8)과 거의 같은 사이즈의 평면이고 거의 정방형인 상측 고정전극판(40)과，이 상측 고정전극판(40)의 바닥면의 중앙부에 형성된 평면이고 거의 정방형인 오목부(41)와，하측 고정전극기판(8)과 상측 고정전극판(40)과의 사이의 위치에서，이들 전극기판(8) 및 전극판(40)과 거의 평행하게 배치된 평면이고 거의 정방형인 가동전극판(2)과，이 가동전극판(2)을 하측 고정전극기판(8) 및 상측 고정전극판(40)과의 사이에서 이동가능하게 지지하기 위한 신축가능하며，또한 가요성의 2개의 빔(프렉쳐라고 불리고 있다)(21)을 구비하고 있다.

상기 신축가능하며，또한 가요성의 2개의 빔(21)은 각각의 일단이 가동전극판(2)의 한쪽의 대향하는 두변의 거의 중앙부에 일체로 결합되고，그것들의 다른 단은 평면이고 거의 정방형인 앵커부(21A)에 형성되고，이들 앵커부(21A)가 하측 고정전극기판(8)의 대향하는 두변의 거의 중앙부의 상면에 각각 고정된다.

또한，도 10에 도시된 스프링 SP는 도 12에 도시된 정전구동 디바이스의 가동전극판(2)을 이동가능하게 지지하기 위한 신축가능하며，또한 가요성의 2개의 빔(프렉쳐)(21)에 대응한다.

예시의 정전구동 디바이스를 광스위치에 적용하는 경우에는，예를 들면，가동전극판(2)의 상면의 중심부에，가동전극판(2)의 하나의 대각선방향을 따라 미러를 형성하고，이 미러가 상방으로 이동할 수 있도록，상측 고정전극판(40)의 중심부에 관통구멍(42)을 형성하고，또한 상측 고정전극판(40)의 바닥면측에，점선으로 나타내는 바와 같이 광신호가 통과하는 복수개의 광전송로(43)를 형성(도의 지면에 수직 방향으로도 광전송로가 형성된다)하게 된다. 따라서 가동전극판(2)상에 미러 외의 돌출물을 형성할 필요가 없는 경우에는，상측 고정전극판(40)의 중심부에 관통구멍(42)을 형성할 필요는 없다.

상기 가동전극지지틀(10)，2개의 빔(21) 및 가동전극판(2)은 일체로 형성되어 있고，예를 들면 평면이고 거의 정방형인 S0I기판에 대하여 마이크로머시닝 기술을 사용하여 제조할 수 있다. 이 제조방법은 도 3을 참조하여 이미 기재한 선행기술의 가동전극판의 제조방법과 실질적으로 동일하기 때문에，그 설명을 생략한다. 또한，상기 가동전극지지틀(10)내에 형성되는 평면이고 거의 장방형 또는 정방형의 개구(12) 및 상측 고정전극판(40)에 형성되는 평면이고 거의 정방형인 오목부(41)는 상기 가동전극판(2) 및 2개의 빔(21)을 수용할 수 있는 크기로 형성한다는 것은 말할 필요도 없다.

하측 고정전극기판(8)은 이 예에서는，도 13a에 도시하는 바와 같이，소정의 두께의 평면이고 거의 정방형인 단결정실리콘으로 된 기판(82)의 상면 및 바닥면의 전면에 절연체층(예를 들면 SiO₂층)(85T 및 85B)이 미리 형성되어 있는 평면이고 거의 정방형인 기판(81)을 준비하고，도 13b에 도시하는 바와 같이，이 기판(81)의 상면의 절연체층(85T)을 제거하여 단결정실리콘으로 된 기판(82)의 상면을 노출시킴으로써 제조된다. 이 하측 고정전극기판(8)의 위에 가동전극지지틀(10)이 재치되고，고정된다.

상측 고정전극판(40)은 이 예에서는，도 14a에 도시하는 바와 같이，소정의 두께의 평면이고 거의 정방형인 단결정실리콘으로 된 기판(44)의 상면 및 바닥면의 전면에 절연체층(예를 들면 SiO₂층)(45T 및 45B)이 미리 형성되어 있는 평면이고 거의 정방형인 기판(46)을 준비하고，도 14b에 도시하는 바와 같이，이 기판(46)의 상면의 절연체층(45T)와，필요에 따라 바닥면의 절연체층(45B)를 패터닝한다. 기판(46)의 상면의 절연체층(45T)의 패터닝은，도 15에 도시하는 바와 같이，절연체층(45T)내, 광전송로(43)를 형성한 부분(43A)와 오목부(41)를 형성한 부분(41A)의 각각 상부에 있는 절연체층을 제거하게 된다. 또한，광스위치로서 사용하는 경우에는，기판(46)의 바닥면의 절연체층(45B)내, 미러가 이동할 수 있는 관통구멍(42)을 형성한 중심부분(도 15에 점선으로 나타내는 거의 정방형의 부분)(42A)의 상부에 있는 절연체층을 제거하는 패터닝을 행한다. 다음으로，패터닝에 의해 잔존하는 절연체층(45T 및 45B)을 마스크로서 단결정실리콘기판(44)를 에칭하여, 도 14C 에 도시하는 바와 같이，기판(44)의 중앙부에 거의 정방형의 오목부(41)를 형성함과 동시에 기판(44)의 각변의 중앙부로부터 중심방향으로 연재하는 4개의 홈형의 광전송로(43)를 형성한다. 동시에，기판(44)의 중심부에 관통구멍(42)을 형성한다. 이와 같이 하여 상측 고정전극판(40)이 제조된다.

상기 구성의 고정전극기판(8)의 상부에 상기 구성의 가동전극지지틀(10)이 재치，고정되고，이 가동전극지지틀(10)의 상부에 상기 구성의 상측 고정전극판(40)이 그 상하를 역으로 하여 재치，고정되고，일체화 된다. 실제로는，상측 고정전극판(40)은 가동전극지지틀(10)에 고정된 앵커부(21A)의 상부의 전극(83)상에 고정된다. 이렇게，도 12에 나타내는 구성의 정전구동 디바이스(DV)가 형성된다.

도 12로부터 명료하듯이，본 발명에 의한 정전구동 디바이스(DV)는 가동전극판(2)이 하측 고정전극기판(8)의 상면과，상측 고정전극판(40)의 오목부(41)의 바닥면과의 사이의 거리의 거의 중간위치에 배치되어 있다는 점에 하나의 특징이 있다. 또한，이 정전구동 디바이스(DV)를 동작시킬 때에는，가동전극판(2)을 상측 고정전극판(40)을 향하여 구동하여 상측 고정전극판(40)의 오목부(41)의 바닥면(이하，단순하게 상측 고정전극판(40)의 바닥면이라고 칭한다)에 흡착시키든지，또는 가동전극판(2)을 하측 고정전극기판(8)을 향하여 구동하여 하측 고정전극기판(8)의 상면에 흡착시키든지 어느 한쪽의 동작이 행해진다는 점에 다른 특징이 있다.

후술한 것으로부터 명확하듯이，가동전극판(2)의 하면과 고정전극기판(8)의 상면과의 사이의 거리와，가동전극판(2)의 상면과 상측 고정전극판(40)의 바닥면과 의 사이의 거리는 거의 같은 값으로 설정하는 것이 바람직하다. 또한，상측 고정전극판(40)의 면적은 하측 고정전극기판(8)의 면적과 거의 같아지도록 충분히 크게 형성하는 것이 바람직하고，이를 위해，이 정전구동 디바이스를 광스위치에 적용하는 경우에는，미러가 이동하는 상측 고정전극판(40)의 중심부의 관통구멍(42)을 가능한 한 작게 형성하는 것이 바람직하다.

또한，가동전극판(2)은 이것과 일체의 2개의 빔(21)이 전기적으로 절연된 상태에서 가동전극지지틀(10)에 고정되어 있고，가동전극지지틀(10)은 그 바닥면에도 절연체층(예를 들면 SiO₂층)(10B)이 형성되어 있기 때문에，일체화된 하측 고정전극기판(8)과 가동전극지지틀(10)과는 전기적으로 절연되어 있고，또한，일체화된 상측 고정전극판(40)의 하면에는 절연체층(예를 들면 SiO₂층)(45T)이 형성되어 있기 때문에，가동전극판(2)과 상측 고정전극판(40)과는 전기적으로 절연되어 있다.

도 16a 내지 도 16c는 이 발명에 의한 정전구동 디바이스의 제 1 실시예의 동작을 설명하기 위한 개략의 구성도이다. 구동전원(E)은 그 양극이 제 1 스위치(S1)를 통하여 상측 고정전극판(40)에，또한，제 2 스위치(S2)를 통하여 하측 고정전극기판(8)에 접속되어 있고，구동전원(E)의 음극은 가동전극판(2)에 접속되어 있다. 또한，이 예에서는 구동전원(E)의 음극은 접지되어 있기 때문에，이것을 블록(G)으로 나타낸다.

이 제 1 실시예는，가동전극판(2)이 상측 고정전극판(40)에 흡착되어 있는 제 1의 동작위치에 있는 도 16b에 나타내는 상태에 있어서，가동전극판(2)을，스위 칭 동작을 위해，상측 고정전극판(40)으로부터 하측 고정전극기판(8)으로 거리(X)만큼 정전구동할 경우，또는 가동전극판(2)이 하측 고정전극기판(8)에 흡착되어 있는 제 2 동작위치에 있는 도 16c에 나타내는 상태에 있어서，가동전극판(2)을，스위칭 동작을 위해，하측 고정전극기판(8)으로부터 상측 고정전극판(40)으로 거리(X)만큼 정전구동할 경우，상측 고정전극판(40)의 바닥면과 하측 고정전극기판(8)의 상면과의 사이의 전극간 거리(A)를，가동전극판(2)이 구동된 거리(X)(A=X)로 설정한 사례를 나타낸다. 실제로는，가동전극판(2)의 두께분 만큼 구동 거리(X)의 쪽이 전극간 거리(A) 보다 짧지만，가동전극판(2)은 상당히 얇게 형성되기 때문에 실질적으로 A=X로 간주할 수 있다.

따라서 제 1 실시예의 구성은 도 12에 나타낸 정전구동 디바이스(DV)의 구성과는 적어도 상측 고정전극판(40)에 형성된 오목부(41)의 깊이 및 가동전극지지틀(10)의 두께에 있어서 상위하게 된다. 예를 들면，상측 고정전극판(40)에 형성된 오목부(41)의 깊이는 구동 거리(X)의 약 1/2의 깊이，즉，약 0.5X의 깊이로 설정되게 되며，가동전극지지틀(10)의 두께도 약 0.5X로 설정되게 된다. 따라서，가동전극판(2)의 양측의 공간층의 두께가 도 12에 나타난 공간층의 두께보다도 대폭적으로 얇아진다.

도 16a에 도시하는 바와 같이，제 1 및 제 2 스위치(S1 및 S2)가 함께 접지(G)측에 접속되어 있으면，상측 고정전극판(40)，하측 고정전극기판(8) 및 가동전극판(2)은 각각 접지되어 있기 때문에，상측 고정전극판(40)에도 하측 고정전극기판(8)에도 구동전압이 인가되지 않는다. 따라서，가동전극판(2)은，이 실시예 에서는，하측 고정전극기판(8)의 상면과，상측 고정전극판(40)의 바닥면과의 사이의 전극간 거리(A)의 거의 1/2의 중간위치에 유지되어 있다.

가동전극판(2)을 도 16a에 도시하는 위치로부터 제 1의 동작위치로 구동하기 위해，도 16b에 도시하는 바와 같이，제 1 스위치(S1)를 구동전원(E)에 접속하고，제 2 스위치(S2)를 접지(G)측에 접속하여 상측 고정전극판(40)에 구동전압을 인가하면，가동전극판(2)은 상측 고정전극판(40)의 바닥면에 흡착되고，제 1 동작위치에 구동된다. 이 경우，가동전극판(2)이 구동되는 거리는 약 0.5X(≒0.5A)이다. 또한，도 16a에 나타내는 위치로부터 가동전극판(2)을 제 2 동작위치로 구동하기 위해，도 16c에 도시하는 바와 같이，제 1 스위치(S1)를 접지(G)측에 접속하고，제 2 스위치(S2)를 구동전원(E)에 접속하여 하측 고정전극기판(8)에 같은 구동전압을 인가하면，가동전극판(2)은 하측 고정전극기판(8)의 상면에 흡착되고，제 2 동작위치로 구동된다. 이 경우에도，가동전극판(2)이 구동되는 거리는 약 0.5X이다.

전극간 거리(A)는 거의 구동 거리(X)와 같기 때문에，가동전극판(2)의 상면과 상측 고정전극판(40)의 바닥면간의 거리 약 0.5X도，가동전극판(2)의 바닥면과 하측 고정전극기판(8)의 상면간의 거리 약 0.5X도 0.5A로 거의 같고，전극간 거리(A)의 1/3보다도 크다. 따라서 가동전극판(2)과 상측 고정전극판(40)의 바닥면간의 거리 및 가동전극판(2)과 하측 고정전극기판(8)의 상면간의 거리는，이 제 1 실시예에서는，구동전압이 풀인전압V_PULL-IN일 때에 가동전극판(2)이 변위하는 거리인　풀인변위△X_PULL-IN의 3배보다도 짧은 거리로 설정되어 있게 된다. 바꿔 말하면 ，상기한 식(2)으로 정해지는 풀인변위△X_PULL-IN은 A/3에 상당하기 때문에，가동전극판(2)의 구동 거리 약O.5X(≒0.5A)는 이 풀인변위△X_PULL-IN을 초과하는 변위가 된다. 이 때의 풀인전압V_PULL-IN은 상기한 식(3)으로부터 다음과 같이 결정할 수 있다.

따라서，구동전원(E)으로부터 선행기술의 풀인전압의 0.35배의 크기의 풀인전압을 하측 고정전극기판(8) 또는 상측 고정전극판(40)에 인가하면，가동전극판(2)은 풀 인변위△X_PULL-IN을 초과한 변위를 하기 때문에，상측 고정전극판(40)으로부터 하측 고정전극기판(8)으로 거리(X)만큼 정전구동되는것，또는 하측 고정전극기판(8)으로부터 상측 고정전극판(40)으로 거리(X)만큼 정전구동되는 것으로 된다. 즉，이 실시예에서는，선행기술의 경우보다도 풀인전압을 약 7/20≒1/3로 저하시킬 수 있다. 예를 들면，선행기술의 정전구동 디바이스에서는 풀인전압이 80V인 경우，이 선행기술과 같은 형상，구성 및 구조의 이 발명에 의한 정전구동 디바이스에서는 풀인전압이 80X7/20=28V가 되기 때문에，구동전원(E)으로부터 30V 정도의 구동전압을 발생시키면 좋은 것으로 된다.

여기에서，가동전극판(2)과 상측 고정전극판(40)의 바닥면간의 거리 및 가동전극판(2)과 하측 고정전극기판(8)의 상면간의 거리는 전극간 거리(A)의 1/2인　0.5A로 각각 설정하는 것이 구동전압의 저감율을 최대로 하기 위한 최적설 계이지만，이 외의 비로 가동전극판(2)과 상측 고정전극판(40)간의 거리 및 가동전극판(2)과 하측 고정전극기판(8)간의 거리를 설정하더라도，1:1의 비의 경우보다는 높은 구동전압이 필요하게 되지만，역시 선행기술보다도 구동전압을 대폭으로 저하시킬 수 있다는 효과를 얻을 수 있다.

또한，이 제 1 실시예의 정전구동 디바이스를 특히 광스위치에 적용할 경우에는，가동전극판(2)의 상면에 탑재된 마이크로미러의 이동용으로 형성된 상측 고정전극판(40)의 관통구멍(42)의 면적을 충분히 작게 하여 상측 고정전극판(40)의 전극면적을 가능한한 하측 고정전극기판(8)의 전극면적과 같게 하는 것이，상술한 풀인전압V_PULL-IN의 식(3)으로부터，바람직하다는 것을 이해할 수 있을 것이다.

도 17a 내지 도 17c는 이 발명에 의한 정전구동 디바이스의 제 2 실시예의 동작을 설명하기 위한 개략의 구성도이다. 구동전원(E)은 그 양극이 제 1 스위치(S1)를 통하여 상측 고정전극판(40)에，또한，제 2 스위치(S2)를 통하여 하측 고정전극기판(8)에 접속되어 있고，구동전원(E)의 음극은 가동전극판(2)에 접속되어 있다. 또한，이 예에서도 구동전원(E)의 음극은 접지되어 있기 때문에，이것을 블록(G)으로 나타낸다.

이 제 2 실시예에서는，상측 고정전극판(40)과 가동전극판(2)과의 사이에 구동전원(E)으로부터 풀인전압보다 낮은 구동전압을 인가하여 이 가동전극판(2)을 도 17b에 도시하는 바와 같이 상측 고정전극판(40)측에 풀인변위 미만의 거리만큼 이동시켜 그 위치로 유지한(이 가동전극판(2)의 지지위치를 제 1 동작위치라고 칭한 다) 상태에 있어서，또는，하측 고정전극기판(8)과 가동전극판(2)과의 사이에 구동전원(E)으로부터 풀인전압보다 낮은 구동전압을 인가하여 이 가동전극판(2)을 도 17c에 도시하는 바와 같이 하측 고정전극기판(8)측으로 풀인변위 미만의 거리만큼 이동시켜 그 위치로 유지한(이 가동전극판(2)의 지지위치를 제 2 동작위치라고 칭한다)상태에 있어서，가동전극판(2)을，스위칭 동작을 위해，상측 고정전극판(40)측으로 변위한 제 1 동작위치에서 하측 고정전극기판(8)측으로 변위한 제 2 동작위치로 거리(X)만큼 정전구동하도록，또는，가동전극판(2)을，스위칭 동작을 위해，하측 고정전극기판(8)측으로 변위한 제 2 동작위치로부터 상측 고정전극판(40)측으로 변위한 제 1 동작위치에 거리(X)만큼 정전구동하도록 구성한 점과，상측 고정전극판(40)의 바닥면과 하측 고정전극기판(8)의 상면과의 사이의 전극간 거리(A)를，이 가동전극판(2)을 정전구동한 거리(X)의 3배보다 큰 값(A>3X)으로 설정한 점에 특징이 있다. 따라서 이 제 2 실시예의 구성은 도 12에 나타낸 정전구동 디바이스(DV)의 구성과 거의 같다고 간주할 수 있다.

도 17a에 도시하는 바와 같이，제 1 및 제 2 스위치(S1 및 S2)가 함께 접지(G)측에 접속되어 있으면，상측 고정전극판(40)，하측 고정전극기판(8) 및 가동전극판(2)은 각각 접지되어 있기 때문에，상측 고정전극판(40)에도 하측 고정전극기판(8)에도 구동전압이 인가되지 않는다. 따라서，가동전극판(2)은，이 실시예로는，하측 고정전극기판(8)의 상면과，상측 고정전극판(40)의 바닥면과의 사이의 전극간 거리(A)의 거의 1/2의 중간위치에 유지되어 있다. 따라서 가동전극판(2)과 상측 고정전극판(40)의 바닥면간의 거리는，가동전극판(2)의 두께를 무시하면，0.5A이고，마찬가지로，가동전극판(2)의 바닥면과 하측 고정전극기판(8)의 상면간의 거리도 0.5A이다. 또한，이하에 있어서는 설명을 간단하게 하기 위해，가동전극판(2)의 두께를 무시한다.

가동전극판(2)을 도 17a에 나타내는 위치에서 제 1 동작위치로 구동하기 위해，도 17b에 도시하는 바와 같이，제 1 스위치(S1)를 구동전원(E)에 접속하고，제 2 스위치(S2)를 접지(G)측에 접속하여 상측 고정전극판(40)에 풀인전압보다 낮은 구동전압을 인가하면，가동전극판(2)은 상측 고정전극판(40) 측으로 풀인변위 미만의 거리만큼 이동하여 그 위치(제1 동작위치)에 정지한다. 이 경우，가동전극판(2)이 구동되는 거리는 0.5X이다. 따라서，이 제 1 동작위치에 정지한 가동전극판(2)과 상측 고정전극판(40)의 바닥면과의 사이의 거리는 0.5X의 2배보다도 길다.

또한，가동전극판(2)을 도 17a에 나타내는 위치로부터 제 2 동작위치로 구동하기 위해，도 17c에 도시하는 바와 같이，제 1 스위치(S1)를 접지(G)측에 접속하고，제 2 스위치(S2)를 구동전원(E)에 접속하여 하측 고정전극기판(8)에 풀인전압보다 낮은 같은 구동전압을 인가하면，가동전극판(2)은 하측 고정전극기판(8)측으로 풀인변위 미만의 거리만큼 이동하여 그 위치(제2 동작위치)에 정지한다. 이 경우에도，가동전극판(2)이 구동되는 거리는 0.5X이다. 따라서，이 제 2 동작위치에 정지하는 가동전극판(2)과 하측 고정전극기판(8)의 상면과의 사이의 거리도 0.5X의 2배보다도 길다.

한편，상기한 식(2)으로 정해지는 풀인변위△X_PULL-IN은 0.5A/3=A/6가 된다. 상기한 바와 같이 A>3X이기 때문에，A/6>3X/6이 성립하고，3X/6=0.5X이기 때문에 A/6>0.5X로 된다. 따라서，가동전극판(2)이 도 17a에 나타내는 위치에 있을 때의 가동전극판(2)과 상측 고정전극판(40)의 바닥면과의 사이의 거리 및 가동전극판(2)과 하측 고정전극기판(8)의 상면과의 사이의 거리는，이 제 2 실시예로는，구동전압이 풀인전압V_PULL-IN일 때에 가동전극판(2)이 변위하는 거리인　 풀인변위△X_PULL-IN의 3배보다도 긴 거리로 설정되어 있게 된다. 바꿔 말하면，가동전극판(2)의 구동거리 0.5X는 풀인변위△X_PULL-IN을 넘지 않는 변위가 된다. 그 결과，가동전극판(2)은 제 1 동작위치 또는 제 2 동작위치에 확실하게 지지되게 된다.

따라서，구동전원(E)으로부터 풀인전압보다 낮은 선행기술의 구동전압의 0.35배의 크기의 구동전압을 하측 고정전극기판(8) 또는 상측 고정전극판(40)에 인가하면，가동전극판(2)은 풀인변위를 넘지 않는 변위를 하기 때문에，하측 고정전극기판(8) 또는 상측 고정전극판(40)으로부터 풀인변위의 2 배보다 큰 거리 떨어진 제 1 동작위치 또는 제 2 동작위치로 구동된다. 또한，제 1 동작위치에 있을 때에는 풀인전압보다 낮은 구동전압을 하측 고정전극기판(8)에 인가함으로써 가동전극판(2)은 제 2 동작위치로 구동되고，마찬가지로，제 2 동작위치에 있을 때에는 제 1 동작위치로 구동된다.

여기에서，가동전극판(2)과 상측 고정전극판(40)의 바닥면간의 거리 및 가동전극판(2)과 하측 고정전극기판(8)의 상면간의 거리는 전극간 거리(A)의 1/2인　0.5A에 각각 설정하는 것이 구동전압의 저감율을 최대로 하기 위한 최적설계이지만，그 외의 비로 가동전극판(2)과 상측 고정전극판(40) 사이의 거리 및 가동전극판(2)과 하측 고정전극기판(8) 사이의 거리를 설정하더라도，1:1의 비의 경우보다는 높은 구동전압이 필요하게 되지만，역시 선행기술보다도 구동전압을 대폭으로 저하시킬 수 있다는 효과를 얻을 수 있다.

또한，이 제 2 실시예의 정전구동 디바이스를 특히 광스위치에 적용할 경우에는，가동전극판(2)이 상측 고정전극판(40)측의 제 1 동작위치로 구동된 때에 가동전극판(2)과 상측 고정전극판(40)의 바닥면과의 사이의 거리는 0.5X의 2 배보다도 길기 때문에，가동전극판(2)의 상면에 탑재되는 마이크로미러가 상측 고정전극판(40)의 바닥면에 접촉할 우려가 없다. 따라서，상측 고정전극판(40)에 미러 이동을 위한 관통구멍(42)을 형성할 필요가 없다.

도 17에 도시한 상기 제 2 실시예에 있어서，설계 제원의 일례를 나타내면 이하와 같다.

상측 고정전극판(40) 및 하측 고정전극기판(8)의 전극면적(S):

S=1.09 X 10^-7(m²)

상측 고정전극판(40)과 하측 고정전극기판(8)과의 사이의 전극간 거리(A):

A=1.80 X 10^-4(m)

전압 비인가시의 가동전극판(2)과 상측 고정전극판(40)과의 사이의 거리:

A/2

전압 비인가시의 가동전극판(2)과 하측 고정전극기판(8)과의 사이의 거리:

A/2

빔(21)의 스프링 정수(k):

k=5.04 X 10^-3(N/m)

인 정전구동 디바이스를 제조하면，풀인전압V_PULL-IN=33.1V가 된다. 따라서，이 정전구동 디바이스의 가동전극판(2)과 상측 고정전극판(40)과의 사이，및 가동전극판(2)과 하측 고정전극기판(8)과의 사이에 30V의 전압을 인가하여 가동전극판(2)을 구동한 바，가동전극판(2)의 변위는 풀인변위(A/3=6 X 10^-5m)보다 적었다. 그 결과，가동전극판(2)은 상측 고정전극판(40) 또는 하측 고정전극기판(8)의 표면으로 부터 떨어진 제 1의 동작위치 또는 제 2의 동작위치에 확실하게 유지되고，신뢰성이 높은 양호한 동작을 얻을 수 있었다.

이에 대하여，도 12에 나타낸 정전구동 디바이스(DV)에 있어서，도 1 및 도 2에 나타낸 정전구동 디바이스와 같이 상측 고정전극판(40)을 설치하지 않고，또한 구동전압을 인가하지 않는 때의 가동전극판(2)과 하측 고정전극기판(8)과의 사이의 거리를 A로 하고, 가동전극판(2) 및 하측 고정전극기판(8)의 전극면적을 S로 하여, A 및 S를 상기의 값으로 설정하고(A=1.80 X 10^-4(m)，S=1.09 X 10^-7(m²))，빔(21)의 스프링 정수(k)도 상기의 값(k=5.04 X 10^-3(N/m))으로 설정하면，풀인전압V_{PULL- IN}=94.6(V)가 된다. 따라서，이 경우에는 90V 정도의 구동전압을 하측 고정전극기판(8)과 가동전극판(2)과의 사이에 인가하여 가동전극판(2)을 구동하고，가동전극판(2)에 풀인변위 미만의 변위를 시키게 된다.

이에 대하여，상기 제 2 실시예에서는 ，상술한 바와 같이 구동전압이 30V이기 때문에 구동전압을 거의 1/3로 저하시킬 수 있다는 현저한 이점을 얻을 수 있다.

게다가，이 제 2 실시예의 경우에는，가동전극판(2)은 풀인변위 미만의 변위를 할 뿐이므로，가동전극판(2)은 하측 고정전극기판(8) 또는 상측 고정전극판(40)으로부터 풀인변위의 2배보다 큰 거리 떨어진 제 1 동작위치 또는 제 2 동작위치에 머문다. 따라서，상술한 제 1 실시예의 경우와 같이，가동전극판(2)이 하측 고정전극기판(8) 또는 상측 고정전극판(40)과 접촉하는 일이 없기 때문에，반데르발스력에 의한 일시적인 부착현상은 발생하지 않는다. 따라서 상기 제 2 실시예의 정전구동 디바이스는 상기 제 1 실시예의 정전구동 디바이스보다도 구동전압은 높아지지만(풀인전압이 약 5.2배가 된다)，반데르발스력에 의한 일시적인 부착현상이 발생하지 않기 때문에，광로를 항상 순간적으로 절환할 수 있고，스위칭 동작의 신뢰성이 더욱 높아진다는 이점을 얻을 수 있다.

상기 실시예에서는 이 발명을 마이크로머시닝 기술을 사용하여 제조되는 광스위치에 적용한 사례에 관하여 기재했지만，이 발명은 광스위치 이외의 마이크로머시닝 기술을 사용하여 제조되는 각종의 정전구동 디바이스(예를 들면，VOA(Variable Optical Attenuator))에도 마찬가지로 적용할 수 있고，같은 작용효과를 얻을 수 있는 것은 말할 필요도 없다.

이상，이 발명을 도시한 바람직한 실시예에 관하여 기재했지만，이 발명의 정신 및 범위로부터 일탈하지 않고，상술한 실시예에 관하여 여러 가지의 변형，변경 및 개량을 할 수 있는 것은 이 분야의 기술자에게는 분명할 것이다. 따라서 이 발명은 예시의 실시예에 한정되는 것이 아니라，첨부의 특허청구의 범위에 의하여 정해지는 이 발명의 범위내에 들어가는 모든 그러한 변형，변경 및 개량도 포함하는 것이라는 것을 이해해야 한다.

이 발명에 의하면，마이크로머시닝 기술을 사용하여 제조되는 정전구동 디바이스에 있어서，가동전극판의 상측 및 하측에，이 가동전극판과 각각 소정의 간격을 갖고 상측 고정전극판 및 하측 고정전극기판을 각각 거의 평행하게 대향배치하고，상측 고정전극판과 가동전극판과의 사이，또는 하측 고정전극기판과 가동전극판과의 사이에 구동전압을 인가하여 가동전극판을 정전구동하도록 구성했기 때문에，가동전극판은 상측 고정전극판 및 하측 고정전극기판의 각각의 흡인력으로 구동되게 된다. 그 결과，선행기술의 정전구동 디바이스의 경우와 비교하여，구동전압의 크기를 최대로 약 0.35배，즉，약 1/3으로 저하시킬 수 있다는 현저한 이점을 얻을 수 있다.

Claims

판상의 가동전극판과,

적어도 일방의 표면에 상기 가동전극판의 일방의 평면과 거의 평행한 평면부분을 갖는 판상의 고정전극 기판과,

적어도 일방의 표면에 상기 가동전극판의 타방의 평면과 거의 평행한 평면부분을 갖는 판상의 제 2 고정전극판으로서, 이 평면부분이 상기 판상의 고정전극 기판의 평면부분과 서로 대향하고, 또 거의 평행한 상태로 유지되는 제 2 고정전극판과,

구동전압이 상기 가동전극판과 상기 고정전극 기판 또는 상기 제 2 고정전극판의 어느 한편과의 사이에 인가되지 않을 때, 상기 가동전극판이 상기 고정전극 기판 및 상기 제 2 고정전극판의 상기 평면부분과 거의 평행하게 유지된 상태로, 상기 가동전극판을 상기 고정전극 기판과 상기 제 2 고정전극판과의 사이의 거의 중간위치에 지지하는 지지부재로서, 상기 가동전극판이 상기 제 2 고정전극판에 흡착되는 제1의 동작 위치와, 상기 가동전극판이 상기 고정전극 기판에 흡착되는 제2의 동작 위치와의 사이에서 상기 가동전극판을 이동할 수 있게 지지하는 지지부재와,

상기 가동전극판을 상기 거의 중간위치로부터 상기 제 2 고정전극판측으로, 상기 거의 중간위치에 있는 상기 가동전극판과 상기 제 2 고정전극판간의 거리의 1/3을 넘는 거리만큼 구동하는 제1의 구동전압을 상기 가동전극판과 상기 제 2 고정전극판간에 인가하는, 또는 상기 가동전극판을 상기 거의 중간위치로부터 상기 고정전극 기판측으로, 상기 거의 중간위치에 있는 상기 가동전극판과 상기 고정전극 기판간의 거리의 1/3을 넘는 거리만큼 구동하는 제2의 구동전압을 상기 가동전극판과 상기 고정전극 기판간에 인가하는 구동전압 인가수단과를 구비한 것을 특징으로 하는 정전구동 디바이스.
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제 1 항에 있어서, 상기 가동전극판은, 상기 제 2 고정전극판과 상기 가동전극판과의 사이에도 상기 고정전극 기판과 상기 가동전극판과의 사이에도 구동전압이 인가되지 않을 때는, 상기 고정전극 기판의 상기 평면부분 및 상기 제 2 고정전극판의 상기 평면부분으로부터 각각 같은 거리만큼 이간된 위치에 유지되는 것을 특징으로 하는 정전구동 디바이스.
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제 1 항 또는 제 4 항에 있어서, 상기 구동전압 인가수단과 상기 제 2 고정전극판과의 사이에 접속되어, 상기 제 2 고정전극판과 상기 가동전극판과의 사이에 인가하는 상기 제1의 구동전압을 온/오프하는 제1의 스위치와, 상기 구동전압 인가수단과 상기 고정전극 기판과의 사이에 접속되어, 상기 고정전극 기판과 상기 가동전극판과의 사이에 인가하는 상기 제2의 구동전압을 온/오프하는 제2의 스위치를 더 포함하고, 이 제1 및 제2의 스위치의 온/오프에 의해 구동전압 비인가상태와, 상기 제 2 고정전극판과 상기 가동전극판과의 사이에 상기 제1의 구동전압을 인가 하는 상태와, 상기 고정전극 기판과 상기 가동전극판과의 사이에 상기 제2의 구동전압을 인가하는 상태의 어느 하나를 선택하는 것을 특징으로 하는 정전구동 디바이스.
판상의 가동전극판과,

적어도 일방의 표면에 상기 가동전극판의 일방의 평면과 거의 평행한 평면부분을 갖는 판상의 고정전극 기판과,

적어도 일방의 표면에 상기 가동전극판의 타방의 평면과 거의 평행한 평면부분을 갖는 판상의 제 2 고정전극판으로서, 이 평면부분이 상기 판상의 고정전극 기판의 평면부분과 서로 대향하고, 또 거의 평행한 상태로 유지되는 제 2 고정전극판과,

구동전압이 상기 가동전극판과 상기 고정전극 기판 또는 상기 제 2 고정전극판의 어느 한편과의 사이에 인가되지 않을 때, 상기 가동전극판이 상기 고정전극 기판 및 상기 제 2 고정전극판의 상기 평면부분과 거의 평행하게 유지된 상태로, 상기 가동전극판을 상기 고정전극 기판과 상기 제 2 고정전극판과의 사이의 거의 중간위치에 지지하는 지지부재로서, 상기 거의 중간위치에 있는 상기 가동전극판과 상기 제 2 고정전극판간의 거리의 2/3를 넘는 거리만큼 상기 제 2 고정전극판으로부터 떨어져 있는 제1의 동작 위치와, 상기 거의 중간위치에 있는 상기 가동전극판과 상기 고정전극 기판간의 거리의 2/3를 넘는 거리만큼 상기 고정전극 기판으로부터 떨어져 있는 제2의 동작 위치와의 사이에서 상기 가동전극판을 이동할 수 있게 지지하는 지지부재와,

상기 가동전극판을 상기 거의 중간위치로부터 상기 제 2 고정전극판측으로, 상기 거의 중간위치에 있는 상기 가동전극판과 상기 제 2 고정전극판간의 거리의 1/3을 넘지 않는 거리만큼 구동하는 제1의 구동전압을 상기 가동전극판과 상기 제 2 고정전극판간에 인가하는, 또는 상기 가동전극판을 상기 거의 중간위치로부터 상기 고정전극 기판측으로, 상기 거의 중간위치에 있는 상기 가동전극판과 상기 고정전극 기판간의 거리의 1/3을 넘지 않는 거리만큼 구동하는 제2의 구동전압을 상기 가동전극판과 상기 고정전극 기판간에 인가하는 구동전압 인가수단을 구비한 것을 특징으로 하는 정전구동 디바이스.
제 7 항에 있어서, 상기 가동전극판은, 상기 제 2 고정전극판과 상기 가동전극판과의 사이에도 상기 고정전극 기판과 상기 가동전극판과의 사이에도 구동전압이 인가 되지 않을 때에는, 상기 고정전극 기판의 상기 평면부분 및 상기 제 2 고정전극판의 상기 평면부분으로부터 각각 같은 거리만큼 이간된 위치에 유지되는 것을 특징으로 하는 정전구동 디바이스.
제 7 항에 있어서, 상기 제 2 고정전극판의 상기 평면과 상기 고정전극 기판의 상기 평면과의 사이의 전극간 거리는, 상기 구동전압 인가수단에 의해 상기 가동전극판이 정전구동될 때, 상기 가동전극판이 상기 거의 중간위치로부터 상기 제1의 동작 위치로 이동하는 거리와 상기 가동전극판이 상기 거의 중간위치로부터 상기 제2의 동작 위치로 이동하는 거리와의 합의 3배보다도 큰 값으로 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 정전구동 디바이스.
제 7 항 또는 제 8 항에 있어서, 상기 구동전압 인가수단과 상기 제 2 고정전극판과의 사이에 접속되어, 상기 제 2 고정전극판과 상기 가동전극판과의 사이에 인가하는 상기 제1의 구동전압을 온/오프하는 제1의 스위치와, 상기 구동전압 인가수단과 상기 고정전극 기판과의 사이에 접속되어, 상기 고정전극 기판과 상기 가동전극판과의 사이에 인가하는 상기 제2의 구동전압을 온/오프하는 제2의 스위치를 더 포함하고, 이 제1 및 제2의 스위치의 온/오프에 의해 구동전압 비인가상태와, 상기 제 2 고정전극판과 상기 가동전극판과의 사이에 상기 제1의 구동전압을 인가하는 상태와, 상기 고정전극 기판과 상기 가동전극판과의 사이에 상기 제2의 구동전압을 인가하는 상태의 어느 하나를 선택하는 것을 특징으로 하는 정전구동 디바이스.
마이크로머시닝 기술로 제조된, 판상의 가동전극판과, 적어도 일방의 표면에 상기 가동전극판의 일방의 평면과 거의 평행한 평면부분을 갖는 판상의 고정전극 기판과, 적어도 일방의 표면에 상기 가동전극판의 타방의 평면과 거의 평행한 평면부분을 갖는 판상의 제 2 고정전극판으로서, 이 평면부분이 상기 판상의 고정전극 기판의 평면부분과 서로 대향하고, 또 거의 평행한 상태로 유지되는 제 2 고정전극판과, 구동전압이 상기 가동전극판과 상기 고정전극 기판 또는 상기 제 2 고정전극판의 어느 한편과의 사이에 인가되지 않을 때, 상기 가동전극판이 상기 고정전극 기판 및 상기 제 2 고정전극판의 상기 평면부분과 거의 평행하게 유지된 상태로, 상기 가동전극판을 상기 고정전극 기판과 상기 제 2 고정전극판과의 사이의 거의 중간위치에 지지하는 지지부재로서, 상기 가동전극판이 상기 제 2 고정전극판에 흡착되는 제1의 동작 위치와, 상기 가동전극판이 상기 고정전극 기판에 흡착되는 제2의 동작 위치와의 사이에서 상기 가동전극판을 이동할 수 있게 지지하는 지지부재를 구비한 정전구동 디바이스를 구동하는 방법으로서,

상기 판상의 가동전극판과 상기 판상의 제 2 고정전극판과의 사이에 제1의 구동전압을 인가해서 상기 판상의 가동전극판을 상기 거의 중간위치로부터 상기 판상의 제 2 고정전극판측으로, 상기 거의 중간위치에 있는 상기 가동전극판과 상기 제 2 고정전극판간의 거리의 1/3을 넘는 거리만큼 정전구동하는, 또는 상기 판상의 가동전극판과 상기 판상의 고정전극 기판과의 사이에 제2의 구동전압을 인가해서 상기 판상의 가동전극판을 상기 거의 중간위치로부터 상기 판상의 고정전극 기판측으로, 상기 거의 중간위치에 있는 상기 가동전극판과 상기 고정전극 기판간의 거리의 1/3을 넘는 거리만큼 정전구동하는 단계와,

상기 제1의 구동전압을 오프로 하고, 또 상기 제2의 구동전압을 상기 판상의 가동전극판과 상기 판상의 고정전극 기판과의 사이에 인가해서 상기 판상의 가동전극판을 상기 제1의 동작 위치로부터 상기 제2의 동작 위치로 정전구동하는, 또는 상기 제2의 구동전압을 오프로 하고, 또 상기 제1의 구동전압을 상기 판상의 가동전극판과 상기 판상의 제 2 고정전극판과의 사이에 인가해서 상기 판상의 가동전극판을 상기 제2의 동작 위치로부터 상기 제1의 동작 위치로 정전구동하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 정전구동 디바이스의 구동 방법.
마이크로머시닝 기술로 제조된, 판상의 가동전극판과, 적어도 일방의 표면에 상기 가동전극판의 일방의 평면과 거의 평행한 평면부분을 갖는 판상의 고정전극 기판과, 적어도 일방의 표면에 상기 가동전극판의 타방의 평면과 거의 평행한 평면부분을 갖는 판상의 제 2 고정전극판으로서, 이 평면부분이 상기 판상의 고정전극 기판의 평면부분과 서로 대향하고, 또 거의 평행한 상태로 유지되는 제 2 고정전극판과, 구동전압이 상기 가동전극판과 상기 고정전극 기판 또는 상기 제 2 고정전극판의 어느 한편과의 사이에 인가되지 않을 때, 상기 가동전극판이 상기 고정전극 기판 및 상기 제 2 고정전극판의 상기 평면부분과 거의 평행하게 유지된 상태로, 상기 가동전극판을 상기 고정전극 기판과 상기 제 2 고정전극판과의 사이의 거의 중간위치에 지지하는 지지부재로서, 상기 거의 중간위치에 있는 상기 가동전극판과 상기 제 2 고정전극판간의 거리의 2/3를 넘는 거리만큼 상기 제 2 고정전극판으로부터 떨어져 있는 제1의 동작 위치와, 상기 거의 중간위치에 있는 상기 가동전극판과 상기 고정전극 기판간의 거리의 2/3를 넘는 거리만큼 상기 고정전극 기판으로부터 떨어져 있는 제2의 동작 위치와의 사이에서 상기 가동전극판을 이동할 수 있게 지지하는 지지부재를 구비한 정전구동 디바이스를 구동하는 방법으로서,

상기 판상의 가동전극판과 상기 판상의 제 2 고정전극판과의 사이에 제1의 구동전압을 인가해서 상기 판상의 가동전극판을 상기 거의 중간위치로부터 상기 판상의 제 2 고정전극판측에, 상기 거의 중간위치에 있는 상기 가동전극판과 상기 제 2 고정전극판간의 거리의 1/3을 넘지 않는 거리만큼 정전구동하는, 또는 상기 판상의 가동전극판과 상기 판상의 고정전극 기판과의 사이에 제2의 구동전압을 인가해서 상기 판상의 가동전극판을 상기 거의 중간위치로부터 상기 판상의 고정전극 기판측으로, 상기 거의 중간위치에 있는 상기 가동전극판과 상기 고정전극 기판간의 거리의 1/3을 넘지 않는 거리만큼 정전구동하는 단계와,

상기 제1의 구동전압을 오프로 하고, 또 상기 제2의 구동전압을 상기 판상의 가동전극판과 상기 판상의 고정전극 기판과의 사이에 인가해서 상기 판상의 가동전극판을 상기 제1의 동작 위치로부터 상기 제2의 동작 위치에 정전구동하는, 또는 상기 제2의 구동전압을 오프로 하고, 또 상기 제1의 구동전압을 상기 판상의 가동전극판과 상기 판상의 제 2 고정전극판과의 사이에 인가해서 상기 판상의 가동전극판을 상기 제2의 동작 위치로부터 상기 제1의 동작 위치로 정전구동하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 정전구동 디바이스의 구동 방법.