MEMS產品的優勢關鍵在於其體積小可內藏於手機，進而擴大手機功能(例如:超小型投影機的開發)。目前，進行開發超小型投影機的廠商以元件公司為主，正朝向加速小型化、低成本的趨勢發展，其中最關鍵的技術在綠色光源與微反射鏡元件驅動方法的開發。
手機為MEMS元件應用的殺手級產品
在民生應用領域中，日本等國家視手機為MEMS元件應用的殺手級產品，手持式投射裝置為目前開發的重點，而其中的關鍵產品是超小型投影機的開發。目前超小型投影機的開發公司，以元件公司為主軸，正加速往小型化、低成本的方向發展(如圖一)，其中最關鍵的技術在綠色光源與微反射鏡的驅動方法。圖二所示為超小型投影機的開發例，已將原型發表、公開或展示的公司有如Canon、美國Microvision、Micro Precision、日本信號、Stanley電氣、韓國SAIT以及德國Fraunhofer-Gessellschaft、日本產總研等。
圖一 超小型投影機正加速往小型化、低成本發展的關鍵元件
圖二 將超小型投影機原型公開的企業例
微反射鏡(Micro-Mirror)
超小型投影機是由一具致動器之微反射鏡(Micro-Mirror)與一雷射光源所組成，其藉由微反射鏡的旋轉，將雷射光源反射至不同方向，形成光線掃描，進而形成影像。目前超小型投影機中微反射鏡的成本，取決於其使用之掃描方式與致動器的構造：
1. 掃描方式(雙軸結構)
可分為兩類，一種是在晶片上製作單一微反射鏡，再利用雙軸致動器驅動的方式；另一種是由單軸致動器與微反射鏡組合成單軸轉向元件，共使用2組組合合成雙軸結構的方法。前者的結構雖然簡單，但因兩軸驅動頻率有極大的差距，因此使用單一種材質來實現的困難度高。而後者用將雷射光反射到第二組微反射鏡，實現2軸掃描。
2. 致動器的構造
依驅動方法可分為靜電容式、電磁驅動式與壓電驅動式三種結構，其中以壓電驅動式的驅動力最強；但變位量最大的是電磁驅動式；而容易使用泛用MEMS製程製造且低成本的是靜電容式。表一為Stanley電氣公司試算不同致動器(Actuator)的構造所得的驅動力也不同。
表一 為不同致動器構造的驅動力與變位量
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致動器的構造
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壓電驅動式
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靜電容式
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電磁驅動式
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驅動力
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106~107N/1m2
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10~104N/1m2
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10~103N/1m2
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變位量
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小
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中
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大
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資料來源：Stanley電氣公司試算資料/材料世界網整理
(a) PZT致動器的開發現況
Stanley電氣公司開發以壓電驅動方式實現雙軸掃描，其最大優勢是使用MEMS技術，可提供大量生產時，降低成本的優勢，目前其開發之原型晶片如圖三所示。Stanley電氣公司在設計以單一微反射鏡，再利用雙軸致動器驅動的方式，來實現雙軸掃描元件，其使用垂直方向致動器的共振頻率為340Hz、驅動頻率設定為60~120Hz；水平方向設計以11.2kHz的共振頻率驅動，這是可用QVGA(480x320畫素)顯示畫像的頻率，試作元件所得之旋轉角度約為40度。其驅動力可為靜電容式或電磁驅動式的約103倍以上。
圖三 Stanley電氣公司以壓電驅動實現雙軸掃描方式
(b) 電磁驅動式致動器的開發現況
美國Microvision公司
試作品為單軸掃描型，採用在微反射鏡裡面形成圖案線圈的方式，搭配之永久磁石則固定在鏡面掃描部的框體內，並將微反射鏡掃描部等光學系統全部收納在1個封裝之內(如圖四)，實現外型尺寸40x25x8mm的小型化。光學系統由3原色半導體雷射光源與將3束光線收成1束的稜鏡所構成。其中綠色半導體雷射是由1064nm的近紅外光，經波長變換元件變換成532nm而成，而且3束雷射光一起輸出，在雷射前面置放稜鏡，使光輸出後轉90度彎，且匯成1束。收納MEMS微反射鏡掃描部與光源的封裝材料採用金屬，目的在使得元件散熱容易。
圖四 美國Microdevice公司的內藏超小型投影機之手機試作品
半導體雷射光源
指的是照射出彩色雷射光的構成元件。根據韓國Samsung Advanced Institute of Technology(SAIT)的試算，若要提供10吋大小的影像顯示，必須有6 lm的光束，以紅光雷射而言，為13mW，綠色為10mW、藍色為11 mW，3光源合計為30 mW之強度。以此類推，若要顯示30吋的影像，輸出必須在170mW以上，輸入電壓必須在1.5~2W。
1. 使用波長變換方式
由於尚未開發出可直接發出綠光波長的材料，而為了解決對綠光半導體雷射的需求，一般進行開發的是波長變換元件，當中最典型的是從發1064nm波長的紅外光半導體雷射光源，經變換元件得到一半波長，產生532nm綠光波長的方式，相關技術稱為SHG(Second Harmonic Generation)。美國Microvision公司開發的超小型投影機所承載的光源，就是利用此技術(美國Novalux公司提供)。而美國Corning公司預定在2007年末推出利用SHG技術進行波長變換之綠色半導體雷射。
2. 效率持續維持之研發
SHG法的缺點是效率會衰減，效率衰減原因是因為輸入的近紅外光的基本波與第2調高波，會因相互干涉而變弱。基本波與第2調高波在經過波長變換元件之後，由於傳播速度不同，相位會逐漸改變，形成週期性的相反相位，進而相互干涉而變弱。為改善上述問題，目前進行開發延續效率技術，其作法係將基本波與第2調高波的相位調成相反的週期，設法讓第2調高波的相位反轉，以抑制干涉產生。具體而言，利用具極化特性的材料，將某種極化材料與呈反向極化的材料組合，將光源通過此組合材料後，就會產生光相位反轉的性質，進而抑制干涉產生。
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