Electrostatic and piezoelectric MEMS scanner development for laser displays

Lazer tabanlı ekranlar son 50 yıldır geliştirilmektedir ancak lazer kaynaklarının ve tarayıcıların çok yer kaplaması ve yüksek maliyeti nedeniyle ticari uygulanabilirliği sınırlı kalmıştır. Mikro Elektromekanik Sistem (MEMS) teknolojisi ile üretilen mikro tarayıcılar ve doğrudan kontrol edilebilen lazer diyotların gelişimi ile küçük ve verimli lazer tabanlı ekranlar üretilmeye başladı. Mikro tarayıcılar ve kontrol edilebilen lazer diyotların birlikteliği ile lazer yazıcılar, barkot okuyucular ve giyilebilir mikro-görüntüleme sistemleri gibi ticari uygulamalar geliştirilmiştir.Bu teknolojiyle üretilen mikro görüntüleme sistemlerinde ekrandaki görüntü doğru renkte ayarlanmış ışık demetini iki eksende dönen bir ayna yardımıyla piksel piksel tarayarak oluşur. Bu çalışmanın amacı, lazer tabanlı mikro görüntüleme uygulamaları için iki eksende kullanılacak yeni MEMS tarayıcılar geliştirmektir.İki aynalı görüntü motorunun yavaş tarama ekseninde çalışan aynası için, tarak tahrikli dönen bir yapı, modellenip, üretilmiş ve 60 Hz frekansında doğrusal tarama sağlamak için kullanılabileceği ortaya konmuştur. Bu tarayıcıyla birlikte, tarak tahrikli düzlemsel dönen MEMS yapılarda kullanılmak üzere doğrusal hareket sağlayan yeni bir süspansiyon tasarımı geliştirilmiştir. Yeni süspansiyon tasarımı 7 derece mekanik dönme açısına kadar % 98'in üzerinde doğrusal hareket imkânı sunmaktadır.Hızlı tarama ekseni için ise ince film PZT ile çalıştırılan yüksek frekanslı tınlaşım mikro-tarayıcı geliştirilmiştir. 1.4 mm genişliğinde aynası olan bu tarayıcı 40 kHz mekanik tınlaşım frekansında 24 V sinüs ile sürüldüğünde toplam 38.5 derece optik tarama açısı sağlamaktadır. Bu performansıyla güncel kaynakçadaki eşlenikleriyle kıyaslandığında dünyada liderdir ve mikro görüntüleme sistemleri ile 1080p çözünürlüğe ulaşma yolunda önemli bir adımdır.