驱动器、开闭装置、流体控制装置及二维扫描型传感器装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及具备形成有驻极体的梳齿电极且能向多个稳定位置移动的驱动器、具备该驱动器的开闭装置、流体控制装置、开关及二维扫描型传感器装置。
【背景技术】
[0002]作为具备驻极体且双稳定结构的驱动器，已知专利文献1所记载的技术。在专利文献1所记载的静电继电器中，以夹持能动摇运动的可动板的方式配置固定侧驱动电极与驻极体，通过对固定侧驱动电极施加电压，使可动板进行动摇运动而进行接点的接通断开。
[0003]现有技术文献
[0004]专利文献
[0005]专利文献1:日本国特开平5-2978号公报
【发明内容】
[0006]发明所要解决的课题
[0007]但是，由于是可动板进行动摇的结构，因此，需要能进行动摇运动的程度的高度方向空间。因此，存在静电继电器的高度尺寸变大的缺点。另外，由于是以由上侧及下侧的固定侧基体夹持形成有可动板的可动侧基体的方式结合的结构，因此，需要正确的位置重合，还存在工序增加的缺点。
[0008]用于解决课题的方法
[0009]根据本发明的第一方案，驱动器具备:具备固定电极及可动电极的静电驱动机构；设有可动电极且由静电驱动机构驱动的第一可动部；以可动电极能相对于固定电极在面内滑动移动的方式弹性支撑第一可动部的第一弹性支撑部;形成于静电驱动机构的固定电极及可动电极的至少一方的驻极体；以及控制向静电驱动机构的电压施加的驱动控制部。在驱动器上设定多个将第一可动部定位于由驻极体引起的静电力与第一弹性支撑部的弹性力平衡的稳定位置或设于其附近的稳定位置的稳定状态。驱动控制部通过对静电驱动机构施加电压来控制该静电驱动机构的静电力，以使从任意的稳定状态向其他稳定状态变化，使第一可动部从任意的稳定位置向其他稳定位置移动。
[0010]根据本发明的第二方案，在第一方案的驱动器中，静电驱动机构至少具有具备作为固定电极的固定梳齿电极及作为可动电极的可动梳齿电极的梳齿驱动部，并且，可动梳齿电极相对于固定梳齿电极的插入量变化的方向与滑动移动的方向一致，在固定梳齿电极及可动梳齿电极的至少一方形成驻极体。
[0011]根据本发明的第三方案，在第二方案的驱动器中，静电驱动机构具备:第一梳齿驱动部，其具有第一固定梳齿电极及能插脱地与该第一固定梳齿电极啮合的第一可动梳齿电极；以及第二梳齿驱动部，其具有相对于第一固定梳齿电极隔着间隔地对置配置的第二固定梳齿电极以及能插脱地与该第二固定梳齿电极啮合的第二可动梳齿电极，第一可动部配置于第一固定梳齿电极与第二固定梳齿电极之间，并且，设有第一可动梳齿电极及第二可动梳齿电极，第一弹性部以能在第一及第二可动梳齿电极相对于第一及第二固定梳齿电极的各插入量变化的方向滑动移动的方式弹性支撑第一可动部，驻极体具有:设于第一固定梳齿电极及第一可动梳齿电极的至少一方的第一驻极体；以及设于第二固定梳齿电极及第二可动梳齿电极的至少一方的第二驻极体，作为多个稳定位置，设定下述稳定位置:第一稳定位置，其为第一可动梳齿电极被第一固定梳齿电极吸引至第二可动梳齿电极的插入量为零的位置且由第一驻极体引起的第一静电力与第一弹性支撑部的弹性力平衡的稳定位置，或设于其附近的稳定位置；以及第二稳定位置，其为第二可动梳齿电极被第二固定梳齿电极吸引至第一可动梳齿电极的插入量为零的位置且由第二驻极体引起的第二静电力与第一弹性支撑部的弹性力平衡的稳定位置，或设于其附近的稳定位置，驱动控制部对第一梳齿驱动部施加减弱第一静电力的第一电压，使第一可动部从第一稳定位置向第二稳定位置移动，驱动控制部对第二梳齿驱动部施加减弱第二静电力的第二电压，使第一可动部从第—?稳定位置向弟一稳定位置移动。
[0012]根据本发明的第四方案，在第二方案的驱动器中，静电驱动机构还具备:沿第一可动部的滑动方向以夹着该第一可动部的方式设于与固定梳齿电极相反侧的固定电极板；以及与固定电极板对置配置且设于第一可动部的可动电极板，驻极体具有:设于固定梳齿电极及可动梳齿电极的至少一方的第一驻极体；以及设于对置配置的上述固定电极板及可动电极板的至少一方的第二驻极体，作为多个稳定位置，设定下述稳定位置:第一稳定位置，其为可动梳齿电极以插入固定梳齿电极的方式被吸引且由第一驻极体引起的第一静电力与第一弹性支撑部的弹性力平衡的稳定位置，或设于其附近的稳定位置；以及第二稳定位置，其为可动电极板向固定电极板侧被吸引至可动梳齿电极相对于固定梳齿电极的插入量为零的位置且由第二驻极体引起的第二静电力与第一弹性支撑部的弹性力平衡的稳定位置，或设于其附近的稳定位置，驱动控制部对固定梳齿电极与可动梳齿电极之间施加减弱第一静电力的第一电压，使第一可动部从第一稳定位置向第二稳定位置移动，驱动控制部对固定电极板与可动电极板之间施加减弱第二静电力的第二电压，使第一可动部从第二稳定位置向第一稳定位置移动。
[0013]根据本发明的第五方案，在第二方案的驱动器中，作为多个稳定设置，设定下述稳定位置:第一稳定位置，其为插入量为正且由驻极体引起的静电力与第一弹性支撑部的弹性力平衡的稳定位置，或设于其附近的稳定位置，第二稳定位置，其为插入量为零且由驻极体引起的由固定梳齿电极的干扰电场产生的静电引力与弹性力平衡，且由施加第二电压时的干扰电场产生的静电力比弹性力大的稳定位置，或设于其附近的稳定位置，驱动控制部施加减弱梳齿驱动部的静电力的第一电压，使第一可动部从第一稳定位置向第二稳定位置驱动，并且，施加增强梳齿驱动部的静电力的第二电压，使第一可动部从第二稳定位置向第一稳走位置驱动。
[0014]根据本发明的第六方案，在第三方案的驱动器中，以第一静电力的大小根据第一可动梳齿电极的插入量多级地变化，在第一稳定位置与第二稳定位置之间设定第一及第二静电力与第一弹性支撑部的弹性力平衡的多个第一中间稳定位置的方式，构成第一固定梳齿电极或第一可动梳齿电极的梳齿形状，驱动控制部控制第一梳齿驱动部及第二梳齿驱动部的至少一方的施加电压，使第一可动部向第一稳定位置、第二稳定位置及多个第一中间稳定位置的任一个稳定位置移动。
[0015]根据本发明的第七方案，在第四方案的驱动器中，以第一静电力的大小根据可动梳齿电极的插入量多级地变化，在第一稳定位置与第二稳定位置之间设定第一及第二静电力与第一弹性支撑部的弹性力平衡的多个中间稳定位置的方式，构成固定梳齿电极或可动梳齿电极的梳齿形状，驱动控制部能对梳齿驱动部施加用于将第一可动部向多个中间稳定位置驱动的多个电压。
[0016]根据本发明的第八方案，在第五方案的驱动器中，以由驻极体引起的静电力的大小根据可动梳齿电极的插入量多级地变化，在第一稳定位置与第二稳定位置之间设定由驻极体引起的静电力与第一弹性支撑部的弹性力平衡的多个中间稳定位置的方式，构成固定梳齿电极或可动梳齿电极的梳齿形状，驱动控制部能对梳齿驱动部施加用于将第一可动部向多个中间稳定位置驱动的多个电压。
[0017]根据本发明的第九方案，在第二方案的驱动器中，静电驱动机构具备:具有第一固定梳齿电极及第一可动梳齿电极的第一梳齿驱动部；以及具有第二固定梳齿电极及第二可动梳齿电极的第二梳齿驱动部，第一固定梳齿电极及第二固定梳齿电极隔着间隔地对置配置，第一可动部以配置于第一固定梳齿电极与第二固定梳齿电极之间且能插脱地与第一固定梳齿电极啮合的方式设有第一可动梳齿电极，并且，以能插脱地与第二固定梳齿电极啮合的方式设有第二可动梳齿电极，第一弹性支撑部以能在第一及第二可动梳齿电极的各插入量变化的方向滑动移动的方式弹性支撑第一可动部，驻极体具有设于第一固定梳齿电极及第一可动梳齿电极的至少一方的第一驻极体和设于第二固定梳齿电极及第二可动梳齿电极的至少一方的第二驻极体，
[0018]第一固定梳齿电极或第一可动梳齿电极的梳齿形状构成为:作为多个稳定位置，设定多个由第一驻极体引起的第一静电力、由第二驻极体引起的第二静电力及第一弹性支撑部的弹性力平衡的稳定位置，且第一静电力的大小根据第一可动电极的插入量多级地变化，驱动控制部控制第一梳齿驱动部及第二梳齿驱动部的至少一方的施加电压，使第一可动部向多个稳定位置的任一个稳定位置移动。
[0019]根据本发明的第十方案，在第六或九方案的驱动器中，第一固定梳齿电极或第一可动梳齿电极具备长度不同的多种梳齿组或梳齿排列方向的梳齿宽度尺寸不同的多种梳齿组。
[0020]根据本发明的第十一方案，在第七或八方案的驱动器中，固定梳齿电极或可动梳齿电极具备长度不同的多种梳齿组或梳齿排列方向的梳齿宽度尺寸不同的多种梳齿组。
[0021]根据本发明的第十二方案，在第一至十一任一方案的驱动器中，静电驱动机构、第一可动部及第一弹性支撑部的每一个通过对相同硅基板进行加工而形成。
[0022]根据本发明的第十三方案，在第三方案的驱动器中，还具备:设于第一可动部，且在与该第一可动部的移动方向相交的方向隔着间隔地对置配置的第三固定梳齿电极及第四固定梳齿电极;设有配置于第三固定梳齿电极与第四固定梳齿电极之间且能插脱地与第三固定梳齿电极啮合的第三可动梳齿电极及能插脱地与第四固定梳齿电极啮合的第四可动梳齿电极的第二可动部；以及以能在与相交的方向滑动移动的方式相对于第一可动部弹性支撑第二可动部的第二弹性支撑部，驻极体还具有:设于第三固定梳齿电极及第三可动梳齿电极的至少一方的第三驻极体；以及设于第四固定梳齿电极及第四可动梳齿电极的至少一方的第四驻极体，作为多个稳定位置，还设定下述稳定位置:第三稳定位置，其为第三可动梳齿电极被第三固定梳齿电极吸引至第四可动梳齿电极相对于第四固定梳齿电极的插入量为零的位置且由第三驻极体引起的第三静电力与第二弹性支撑部的弹性力平衡的稳定位置，或设于其附近的稳定位置；以及第四稳定位置，其为第四可动梳齿电极被第四固定梳齿电极吸引至第三可动梳齿电极相对于第三固定梳齿电极的插入量为零的位置且由第四驻极体引起的第四静电力与第二弹性支撑部的弹性力平衡的稳定位置，或设于其附近的稳定位置，驱动控制部对第三固定梳齿电极与第三可动梳齿电极之间施加减弱第三静电力的第三电压，使第二可动部从第三稳定位置向第四稳定位置移动，驱动控制部对第四固定梳齿电极与第四可动梳齿电极之间施加减弱第四静电力的第四电压，使第二可动部从第四稳定位置向第三稳定位置移动。
[0023]根据本发明的第十四方案，在第九方案的驱动器中，还具备:设于第一可动部，在与该第一可动部的移动方向正交的方向隔着间隔地对置配置的第三固定梳齿电极及第四固定梳齿电极，设有配置于第三固定梳齿电极与第四固定梳齿电极之间且能插脱地与第三固定梳齿电极啮合的第三可动梳齿电极及能插脱地与第四固定梳齿电极啮合的第四可动梳齿电极的第二可动部；以及以能在相交的方向移动的方式相对于第一可动部弹性支撑第二可动部的第二弹性支撑部，驻极体还具有设于第三固定梳齿电极及第三可动梳齿电极的至少一方的第三驻极体和设于第四固定梳齿电极及第四可动梳齿电极的至少一方的第四驻极体，第三固定梳齿电极或第三可动梳齿电极的梳齿形状构成为:作为多个稳定位置，设定多个由第三驻极体引起的第三静电力、由第四驻极体引起的第四静电力及第二弹性支撑部的弹性力平衡的第二稳定位置，且第三静电力的大小根据第三可动电极的插入量多级地变化，驱动控制部控制第三固定梳齿电极与第三可动梳齿电极之间的施加电压及第四固定梳齿电极与第四可动梳齿电极之间的施加电压的至少一方，使第二可动部向多个第二稳定位置的任一个稳定位置移动。
[0024]根据本发明的第十五方案，开闭装置具备:第一至第三任一方案所述的驱动器；以及与驱动器的第一可动部一体地移动而与光路插脱，将来自光源的光转换为通过状态及非通过状态的任一个状态的开闭部件，当第一可动部向多个稳定位置中的第一稳定位置移动时为通过状态，当第一可动部向其他第二稳定位置移动时为非通过状态。
[0025]根据本发明的第十六方案，开闭装置具备:方案六或九所述的驱动器；以及与驱动器的第一可动部一体地移动而与光路插脱，根据第一可动部移动至多个稳定位置的哪一个稳定位置而光路遮蔽率不同的遮蔽部件，通过驱动控制部控制施加电压，使第一可动部向多个稳定位置移动，控制通过光量。
[0026]根据本发明的第十七方案，流体控制装置具备:方案一至三任一项所述的驱动器；形成有流道的流道形成体；以及与驱动器的第一可动部一体地移动并对流道进行开闭的阀体，当第一可动部向多个稳定位置中的第一稳定位置移动时，阀体打开上述流道，当第一可动部向其他第二稳定位置移动时，阀体关闭流道。
[0027]根据本发明的第十八方案，流体控制装置具备:形成有多个流道的流道形成体;设于多个流道的每一个的方案一至三任一项所述的驱动器；以及设于多个流道的每一个，且与对应于该流道的驱动器的第一可动部一体地移动而对该流道进行开闭的阀体，当与该阀体一体地移动的第一可动部向多个稳定位置中的第一稳定位置移动时，多个阀体的每一个打开上述流道，当第一可动部向其他第二稳定位置移动时，多个阀体的每一个关闭流道。
[0028]根据本发明的第十九方案，在第十七或十八方案的流体控制装置中，流道具有入口侧的第一流道与出口侧的第二流道，在与流道对应的阀体形成有连通第一流道与第二流道的连通部以及堵塞第一及第二流道的一方而形成非连通状态的遮蔽部。
[0029]根据本发明的第二十方案，流体控制装置具备:形成有第一流道及多个第二流道的流道形成体;设于多个第二流道的每一个的、方案一至三任一项所述的驱动器；以及设于多个第二流道的每一个，与对应于该第二流道的驱动器的第一可动部一体地移动而切换该第二流道与第一流道的连通及非连通的阀体，当与该阀体一体地移动的第一可动部向多个稳定位置中的第一稳定位置移动时，多个阀体的每一个使对应的第二流道与第一流道为连通状态，当第一可动部向其他第二稳定位置移动时，多个阀体的每一个使对应的第二流道与第一流道为非连通状态。
[0030]根据本发明的第二十一方案，开关具备:方案一至三任一项所述的驱动器;连接高频信号输入用的信号线的第一接点;连接用于输出所输入的高频信号的信号线的第二接点部；以及与驱动器的第一可动部一体地移动，切换第一接点与第二接点之间的导通及非导通的可动接点，当第一可动部向多个稳定位置中的第一稳定位置移动时，可动接点使第一及第二接点间为导通，当第一可动部向其他第二稳定位置移动时，可动接点使第一及第二接点间为非导通。
[0031]根据本发明的第二十二方案，开关具备:方案一至三任一项所述的驱动器;连接高频信号输入用的第一信号线的第一及第二接点;连接用于输出所输入的高频信号的第二信号线的第三接点；连接用于输出所输入的高频信号的第三信号线的第四接点；与驱动器的第一可动部一体地移动，切换第一及第三接点间的导通及非导通的第一可动接点；以及与驱动器的第一可动部一体地移动，切换第二及第四接点的导通及非导通的第二可动接点，当第一可动部向多个稳定位置中的第一稳定位置移动时，第一及第三接点间为导通，并且，第二及第四接点间为非导通，当第一可动部向其他第二稳定位置移动时，第二及第四接点间为导通，并且，第一及第三接点间为非导通。
[0032]根据本发明的第二十三方案，二维扫描型传感器装置具备:方案十三或十四所述的驱动器；以及与驱动器的第二可动部一体地移动，检测该第二可动部的移动范围中的物理量的传感器，通过将第一可动部及第二可动部的至少一方移动到各自的稳定位置，使传感器进行二维移动来检测上述物理量。
[0033]发明效果
[0034]在本发明中，可动部利用驻极体的静电力维持在多个稳定位置，通过利用电压施加改变静电力，在稳定位置间移动。另外，静电驱动机构的可动电极相对于固定电极在面内滑动移动。其结果，能提供省电力、薄型的驱动器、开闭装置、流体控制装置、高频开关及二维扫描型传感器装置。
【附图说明】
[0035]图1是表示本发明的驱动器的第一实施方式的图。
[0036]图2是示意地表示梳齿300、400的带电状态的图。
[0037]图3是表示位移x= 0的状态的图。
[0038]图4是表示可动部5的位移X与作用在可动部5上的力的关系的图。
[0039]图5是从位移x= 0向第一稳定位置移动可动部5的情况的动作说明图。
[0040]图6是说明从第一稳定位置向第二稳定位置的位移的图。
[0041 ]图7是表示弹性支撑部6由于压曲而挠曲的状态的图。
[0042]图8是表示具有压曲的情况的位移与力的关系的图。
[0043]图9是表示形成方法的第一步骤的图。
[0044]图10是表示形成方法的第二步骤的图。
[0045]图11是表示形成方法的第三步骤的图。
[0046]图12是表示形成方法的第四步骤的图。
[0047]图13是表示形成方法的第五步骤的图。
[0048]图14是表示形成方法的第六步骤的图。
[0049]图15是表示形成方法的第七步骤的图。
[0050]图16是驱动器1的立体图。
[0051 ]图17是说明在梳齿300、400上形成驻极体的方法的图。
[0052]图18是说明带电处理的图。
[0053]图19是表示光开闭器的图。
[0054]图20是说明FSC方式的彩色化的概念的图。
[0055]图21是表示第二实施例的图。
[0056]图22是表示阀体202与流道结构体204的图。
[0057]图23是表示第二实施例的变形例的图。
[0058]图24是三方切换阀210的俯视图。
[0059]图25是说明三方切换阀210的切换动作的图。
[0000]图26是表示流量控制阀220的正面侧的图。
[0061 ]图27是表示流道结构体221的表面侧的图。
[0062]图28是表示B-B剖面的图。
[0063]图29是表示第五实施例的图。
[0064]图30是表示RF开关230的一部分的剖视图。
[0065]图31是表示RF开关230的导通状态的图。
[0066]图32是表示作为SPDT(Single Pole Double Throw)的RF开关1的情况的结构的图。
[0067]图33是说明接触位置的设定的图。
[0068]图34是表示本发明的驱动器的第二实施方式的图。
[0069]图35是第二固定电极3C及第二可动电极4B的放大图。
[0070]图36是表示V1=V2= 0的情况下的、位移X与作用在可动部5上的力的关系的图。[0071 ]图37是使位于平衡位置C0的可动部5向平衡位置C1移动的情况的说明图。
[0072]图38是使位于平衡位置C1的可动部5向平衡位置C2移动的情况的说明图。
[0073]图39是说明位于平衡位置C0的可动部5向位置C2移动的图。
[0074]图40是说明位于位置C0的可动部5向位置C3的移动的图。
[0075]图41是说明位于位置C0的可动部5向位置C4的移动的图。
[0076]图42是使位于位置C0的可动部5向位置C5移动的情况的说明图。
[0077]图43是使位于位置C5的可动部5向位置C4移动的情况的说明图。
[0078]图44