(57)【要約】【課題】  本発明は、上述の点に鑑み、静電不良を改善する構造を備える微小電気機械素子、光学微小電気機械素子、光変調素子、この光変調素子を備えたレーザディスプレイ、さらに信号帯域制限を行うフィルタ、このフィルタを備えた通信装置、並び微量流体吐出装置を提供するものである。【解決手段】  本発明の微小電気機械素子は、下部電極に対して空間を挟んで対向し静電駆動する駆動体を備えた微小電気機械素子本体を有し、前記駆動体に接続された配線または駆動体端子または前記駆動体に並列に、前記下部電極と駆動体間の容量より低い容量の容量素子からなる保護回路が接続されていることを特徴とする。【選択図】        図１
2006128796.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
下部電極に対して空間を挟んで対向し静電駆動する駆動体を備えた微小電気機械素子本体を有し、
前記駆動体に接続された配線または駆動体端子または前記駆動体に並列に、前記下部電極と駆動体間の容量より低い容量の容量素子からなる保護回路が接続されている
ことを特徴とする微小電気機械素子。
【請求項２】
前記容量素子が、中空構造で形成されている
ことを特徴とする請求項１記載の微小電気機械素子。
【請求項３】
前記中空構造が、下部電極と、該下部電極に対向して配置され上部電極を有する駆動体とから形成されている
ことを特徴とする請求項２記載の微小電気機械素子。
【請求項４】
前記駆動体の下部電極と対向する裏面が導電体で形成れている
ことを特徴とする請求項３記載の微小電気機械素子。
【請求項５】
下部電極に対して空間を挟んで対向し静電駆動する駆動体を備えた光学微小電気機械素子本体を有し、
前記駆動体に接続された配線または駆動体端子または前記駆動体に並列に、前記下部電極と駆動体間の容量より低い容量の容量素子からなる保護回路が接続されている
ことを特徴とする光学微小電気機械素子。
【請求項６】
前記容量素子が、中空構造で形成されている
ことを特徴とする請求項５記載の光学微小電気機械素子。
【請求項７】
前記中空構造が、下部電極と、該下部電極に対向して配置され上部電極を有する駆動体とから形成されている
ことを特徴とする請求項６記載の光学微小電気機械素子。
【請求項８】
前記駆動体の下部電極と対向する裏面が導電体で形成れている
ことを特徴とする請求項７記載の光学微小電気機械素子。
【請求項９】
下部電極に対して空間を挟んで対向するように固定側と可動側からなる複数の駆動体が配置された光変調素子本体を有し、
前記駆動体に接続された配線または駆動体端子または前記駆動体に並列に、前記下部電極と駆動体間の容量より低い容量の容量素子からなる保護回路が接続されている
ことを特徴とする光変調素子。
【請求項１０】
前記容量素子が、中空構造で形成されている
ことを特徴とする請求項９記載の光変調素子。
【請求項１１】
前記中空構造が、下部電極と、該下部電極に対向して配置され上部電極を有する駆動体とから形成されている
ことを特徴とする請求項１０記載の光変調素子。
【請求項１２】
前記駆動体の下部電極と対向する裏面が導電体で形成れている
ことを特徴とする請求項１１記載の光変調素子。
【請求項１３】
レーザ光源と、該レーザ光源から出射されたレーザ光の光軸上に配置され、レーザ光の光強度を変調する光変調素子とを有するレーザディスプレイであって、
前記光変調素子が、
下部電極に対して空間を挟んで対向するように固定側と可動側からなる複数の駆動体が配置された光変調素子本体と、
前記駆動体に接続された配線または駆動体端子または前記駆動体に並列に接続され、前記下部電極と駆動体間の容量より低い容量の容量素子からなる保護回路とを備えている
ことを特徴とするレーザディスプレイ。
【請求項１４】
直流バイアス電圧を印加して動作される静電駆動型の駆動体を有する微小電気機械振動素子を有し、
前記駆動体に接続された配線または駆動体端子または前記駆動体に並列に、前記下部電極と駆動体間の容量より低い容量の容量素子からなる保護回路が接続されている
ことを特徴とするフィルタ。
【請求項１５】
送信信号及び／又は受信信号の帯域制限を行うフィルタを備えた通信装置において、
前記フィルタとして、下部電極と静電駆動する駆動体とを有する微小電気機械振動素子を有し、前記駆動体に接続された配線または駆動体端子または前記駆動体に並列に、前記下部電極と駆動体間の容量より低い容量の容量素子からなる保護回路を接続してなるフィルタが用いられている
ことを特徴とする通信装置。
【請求項１６】
ノズルを有する微量流体室に、下部電極と静電駆動する駆動体を備えた微小電気機械素子からなる圧力発生部が設けられ、
前記駆動体に接続された配線または駆動体端子または前記駆動体に並列に、前記下部電極と駆動体間の容量より低い容量の容量素子からなる保護回路が接続され、
前記圧力発生部により前記ノズルから微量流体を吐出して成る
ことを特徴とする微量流体吐出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微小電気機械素子、光学微小電気機械素子、光変調素子、レーザディスプレイ、フィルタ、通信装置並び微量流体吐出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
微細技術の進展に伴い、微小電気機械素子いわゆるマイクロマシン（ＭＥＭＳ：Micro Electro Mechanical、超小型電気的・機械的複合体）素子、及びこのＭＥＭＳ素子を組み込んだ小型機器が、注目されている。
ＭＥＭＳ素子は、シリコン基板、ガラス基板等の基板上に微細構造体として形成され、機械的駆動力を出力する駆動体と、駆動体を制御する半導体集積回路等とを電気的に、さらに機械的に結合させた素子である。ＭＥＭＳ素子の基本的な特徴は、機械的構造として構成されている駆動体が素子の一部に組み込まれていることであって、駆動体の駆動は、電極間のクーロン引力などを応用して電気的に行われる。
【０００３】
図１５は、一般的な微小電気機械素子の代表的な一例である。この微小電気機械素子１は、基板２上に形成した基板側電極（以下、下部電極という）３と、この下部電極３をブリッジ状に跨ぐように配置した薄膜状の駆動体（以下ビームという）５とを有して構成される。ビーム５と下部電極３とは、その間の空間４によって電気的に絶縁されている。ビーム５は、その両端がこれと一体の支持部６〔６Ａ，６Ｂ〕を介して基板２に支持された両持ち梁構造に形成される。
【０００４】
基板２は、例えば、シリコン（Ｓｉ）やガリウム砒素（ＧａＡｓ）などの半導体基板上に絶縁膜を形成した基板、石英基板やガラス基板のような絶縁性基板などが用いられる。下部電極３は、不純物をドーピングした多結晶シリコン膜、金属膜（多結晶Ｗ，Ｃｒ）などで形成される。ビーム５は、例えばシリコン窒化膜（ＳｉＮ膜）等の絶縁膜７と、その上面に形成された膜厚１００ｎｍ程度の例えばＡｌ膜からなる駆動側電極（以下、上部電極という）８とから構成される。光学微小電気機械素子としたならば、このＡｌ膜８は反射膜としての機能を果たす。周波数フィルタなどの微小電気機械振動素子としたならば、ビーム３が振動部としての機能を果たす。
【０００５】
この薄膜状のビームを有した微小電気機械素子１では、下部電極３と上部電極８間に与える電位に応じて、ビーム５が下部電極３との間の静電引力又は静電反発により変位し、図示するように下部電極３に対して平行状態（実線）と凹状態（破線）に変位する。例えば、この微小電気機械素子１を光学微小電気機械素子として用いることを考えると、光反射膜を兼ねる上部電極８の表面に光が照射され、ビームの駆動位置に応じて、その光反射方向が異なるのを利用して、一方の反射光を検出してスイッチ機能を持たせた光スイッチなどの光学素子として適用できる。また、複数のビームを並列配置して、光の回折を利用して光強度を変調するようにした光変調素子としても適用できる。この微小電気機械素子１を周波数フィルタとして用いることを考えると、ビーム５に直流バイアス電圧と周波数信号を重畳して入力し、下部電極３を出力として、ビーム５が共振した信号のみを下部電極３から出力する。
【０００６】
光学微小電気機械素子を用いた製品開発が現在数多く行われている。そのうちの１つに、ＳＬＭ（シリコンライトマシーン，ＵＳＡ）社がレーザディスプレイ用光強度変換素子、つまり光変調器として開発したＧＬＶ（登録商標）（Grating Light Valve）デバイスが挙げられる。
【０００７】
図１４は、ＧＬＶ素子の模式的な構成を示す。
このＧＬＶ素子１１は、基板１２上に共通の下部電極１３が形成され、この下部電極１３と所要の空隙１４を介して対向するように、両持ち梁構造の例えば６つのビーム１５［１５１、１５２、１５３、１５４、１５５、１５６］が並列配置されてなる。各ビーム１５は、絶縁膜の例えばシリコン窒化膜１６とＡｌ膜等からなる反射膜を兼ねる上部電極１７とからなり、ブリッジ状に形成される。このビーム１５はリボンと通称されている。そして、１つ置きのビーム１５１、１５３、１５５が下部電極１３との間の静電力で近接・離間する可動ビームとなり、他の１つ置きのビーム１５２、１５４、１５６が固定ビームとして構成される。
このＧＬＶ素子１１では、下部電極１３とビーム１５の上部電極１７との間に微小電圧（信号電圧）を印加すると、静電現象によって駆動側ビーム１５１、１５３、１５５が下部電極１３に向って近接し、離間し、印加電圧の大きさに応じて駆動側ビーム１５１、１５３、１５５の下部電極１３との間の空隙１４の高さが変化する。ＧＬＶ素子１１は、この駆動側ビーム１５１、１５３、１５５の駆動位置に応じて、ビーム１５の表面に光が照射されたとき、反射した回折光の強度を変調する。したがって、このＧＬＶ素子１１は、光強度を変調させる光変調素子として適用される。
【０００８】
図１２及び図１３Ａは、ＧＬＶ素子１１のビーム１５から配線及び端子部に至る概略的な上面図及び断面図を示す。このＧＬＶ素子１１では、シリコン表面が絶縁膜で被覆された基板１２のフィールド領域に例えば選択酸化（ＬＯＣＯＳ）によるフィールド絶縁層１８が形成され、このフィールド絶縁層１８で囲まれた基板１２の領域に共通の下部電極１３及びその上に絶縁膜２２が形成される。この下部電極１３に空間を介して対向する複数のビーム、本例では絶縁膜１６と光反射膜を兼ねる上部電極１７によるビーム１５〔１５１〜１５６〕が形成される。一方、フィールド絶縁層１８上には、各ビーム１５に対応して複数の配線層１９が形成され、各ビーム１５の端部が対応する配線層１９の一端に接続される。配線層１９の他端には端子部（いわゆるパッド）２０が設けられ、この端子部２０に外部リードのボンディングワイヤ９が接続される。配線層１９上の接続部分以外は層間絶縁膜１６′が形成される。
【０００９】
なお、特許文献１には、ＭＥＭＳ素子を用いたＭＥＭＳスイッチが開示されている。
【特許文献１】ＵＳ５９４６１７６Ａ
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上述したようなＭＥＭＳ素子では、製造時の静電気や、サージなどの駆動電圧以上の電圧が印加された場合、素子構成材料に所望以上の電荷が蓄積されるため、素子破壊や駆動特性が劣化して不良が発生する。半導体装置など従来の電子デバイスでも静電破壊は発生するが、ＭＥＭＳ素子は機械的駆動を特徴としているため、静電気による機械的な不良が発生しやすい。
【００１１】
ＭＥＭＳ素子の静電不良について、ＧＬＶデバイスを例に説明する。ＧＬＶデバイスでは、駆動電圧を１６Ｖに設計した場合、２０Ｖ以上の電圧が印加されると静電不良が発生する。この静電不良の例としては、
（１）駆動体を形成する上部電極と下部電極との張り付き（スナップダウン）
（２）隣接した２つの駆動体の吸着（スナップオーバー）
（３）駆動体を構成する材料に過剰に電荷が蓄積されることによる駆動電圧シフト（チャージング）
の３種類があり、いずれの場合も光変調素子として致命的な不良になる。
【００１２】
さらに、前述した図１２及び図１３に示すように、ＧＬＶ素子１１の端子部２０からの配線層１９は、半導体回路と同様に、例えばＡｌやポリシリコンのような導体材料から形成され、配線層１９の寄生容量ＣLは、配線層１９と基板１２間にあるフィールド絶縁層１８例えばＳｉＯ２膜で決められる。しかし、ＧＬＶ素子１１の場合は、駆動体であるビーム１５の誘電部が気体で形成されているため、フィールド絶縁層１８のような固体の絶縁体で形成する場合の配線層の寄生容量より誘電率が低くなる。このため、図１３Ｂの等価回路で示すと、配線層１９の面積が、駆動体であるビーム１５の面積の約１００倍あるため、駆動体であるビーム１５の容量  Ｃｍ  ＜  配線の寄生容量ＣＬ  の大小関係が成り立つ。したがって、従来のＧＬＶ素子１１では、例えば駆動体の端子部２０から静電気による短パルスの過剰電圧が印加された場合、矢印で示すようにビーム１５の容量Ｃｍに過剰電流が流れて上述のような静電不良が発生しやすい構造となっていた。このような静電不良の発生は、ＧＬＶ素子による光変調素子以外の、他の微小電気機械素子においても起こり得るものである。
【００１３】
本発明は、上述の点に鑑み、静電不良を改善する構造を備える微小電気機械素子、光学微小電気機械素子、光変調素子、この光変調素子を備えたレーザディスプレイ、さらに信号帯域制限を行うフィルタ、このフィルタを備えた通信装置、並び微量流体吐出装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の微小電気機械素子は、下部電極に対して空間を挟んで対向し静電駆動する駆動体を備えた微小電気機械素子本体を有し、前記駆動体に接続された配線または駆動体端子または前記駆動体に並列に、前記下部電極と駆動体間の容量より低い容量の容量素子からなる保護回路が接続されていることを特徴とする。
【００１５】
本発明の光学微小電気機械素子は、下部電極に対して空間を挟んで対向し静電駆動する駆動体を備えた光学微小電気機械素子本体を有し、前記駆動体に接続された配線または駆動体端子または前記駆動体に並列に、前記下部電極と駆動体間の容量より低い容量の容量素子からなる保護回路が接続されていることを特徴とする。
【００１６】
本発明の光変調素子は、下部電極に対して空間を挟んで対向するように固定側と可動側からなる複数の駆動体が配置された光変調素子本体を有し、前記駆動体に接続された配線または駆動体端子または前記駆動体に並列に、前記下部電極と駆動体間の容量より低い容量の容量素子からなる保護回路が接続されていることを特徴とする。
【００１７】
本発明のレーザディスプレイは、レーザ光源と、該レーザ光源から出射されたレーザ光の光軸上に配置され、レーザ光の光強度を変調する光変調素子とを有するレーザディスプレイであって、前記光変調素子が、下部電極に対して空間を挟んで対向するように固定側と可動側からなる複数の駆動体が配置された光変調素子本体と、前記駆動体に接続された配線または駆動体端子または前記駆動体に並列に接続され、前記下部電極と駆動体間の容量より低い容量の容量素子からなる保護回路とを備えていることを特徴とする。
【００１８】
本発明のフィルタは、直流バイアス電圧を印加して動作される静電駆動型の駆動体を有する微小電気機械振動素子を有し、前記駆動体に接続された配線または駆動体端子または前記駆動体に並列に、前記下部電極と駆動体間の容量より低い容量の容量素子からなる保護回路が接続されていることを特徴とする。
【００１９】
本発明の通信装置は、送信信号及び／又は受信信号の帯域制限を行うフィルタを備えた通信装置において、前記フィルタとして、下部電極と静電駆動する駆動体とを有する微小電気機械振動素子を有し、前記駆動体に接続された配線または駆動体端子または前記駆動体に並列に、前記下部電極と駆動体間の容量より低い容量の容量素子からなる保護回路を接続してなるフィルタが用いられていることを特徴とする
【００２０】
本発明の微量流体吐出装置は、ノズルを有する微量流体室に、下部電極と静電駆動する駆動体を備えた微小電気機械素子からなる圧力発生部が設けられ、前記駆動体に接続された配線または駆動体端子または前記駆動体に並列に、前記下部電極と駆動体間の容量より低い容量の容量素子からなる保護回路が接続され、前記圧力発生部により前記ノズルから微量流体を吐出して成ることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の微小電気機械素子によれば、微小電気機械素子本体の静電不良を抑制するために、微小電気機械素子本体の容量より低容量の容量素子からなる保護回路を設けることにより、駆動特性を変更することなく静電不良を抑制することができる。
【００２２】
すなわち、微小電気機械素子本体の下部電極と駆動体間の容量よりも低容量の容量素子からなる保護回路が、駆動体に接続された配線または駆動体端子または駆動体に並列に接続されているので、駆動体端子から過剰電圧が印加された場合、保護回路の低容量素子に過剰電流が流れ、微小電気機械素子本体の静電破壊が防止される。保護回路の容量素子を中空構造、特に下部電極とこれに対向する上部電極を有する駆動体とから形成することにより、過剰電圧が印加されると、微小電気機械素子本体より先にこの中空構造の駆動体が下部電極側に変位し、上下部電極が短絡する。過剰電流はこの短絡で下部電極を通じてグランド側に流れ、微小電気機械素子本体への過剰電圧の印加が防止され、微小電気機械素子本体の静電が防止される。
【００２３】
本発明の光学微小電気機械素子によれば、光学微小電気機械素子本体の静電不良を抑制するために、低容量の容量素子からなる保護回路として設けることにより、この保護回路が上述と同様に作用して、駆動特性を変更することなく静電不良を抑制することができる。
【００２４】
本発明の光変調素子によれば、上記の光学微小電気機械素子を備えることにより、光学微小電気機械素子本体の静電不良を抑制するために、低容量の容量素子からなる保護回路として設けることにより、この保護回路が上述と同様に作用して、駆動特性を変更することなく静電不良を抑制することができる。
【００２５】
本発明のレーザディスプレイによれば、上記の光変調素子を備えることにより、光変調素子が静電破壊から護られ、レーザディスプレイとしての信頼性を向上することができる。
【００２６】
本発明のフィルタによれば、フィルタ本体となる微小電気機械振動素子の容量よりも低容量の容量素子からなる保護回路を設けることにより、保護回路が上述と同様に作用して、フィルタ本体の静電不良を抑制することができる。保護回路の容量素子を中空構造、特に下部電極とこれに対向する上部電極を有する駆動体とから形成することにより、フィルタ本体に繋がる端子部に異常電圧が印加されても保護回路の低容量の中空構造に先に印加されるため、中空構造の下部電極及び駆動体の上部電極間のショートもしくは下部電極を介してグランドに過剰電流を落すことができる。このフィルタ本体を静電破壊から防ぐことができることにより、より静電破壊に強いフィルタを形成することができ、このフィルタの信頼性の向上を図ることができる。
【００２７】
本発明の通信装置によれば、上述のフィルタを備えることにより、フィルタが静電破壊から護られ、通信装置としての信頼性を向上することができる。
【００２８】
本発明の微量流体吐出装置によれば、微小電気機械素子からなる圧力発生部で形成される容量よりも低容量の容量素子からなる保護回路を設けることにより、保護回路が上述と同様に作用して、圧力発生部の静電不良を抑制することができる。保護回路の容量素子を中空構造、特に下部電極とこれに対向する上部電極を有する駆動体とから形成することにより、圧力発生部に繋がる端子部に異常電圧が印加されても保護用回路の低容量の中空構造に先に印加されるため、中空構造の下部電極及び駆動部の上部電極間のショートもしくは下部電極を介してグランドに過剰電流が落ちる。この微量流体吐出装置を例えばインクジェットプリンタヘッドに適用したときは、インクジェットプリンタヘッドを静電破壊から防ぐことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
【００３０】
図１は、本発明に係る微小電気機械素子いわゆるＭＥＭＳ素子の一実施の形態を示す概略構成図である。本発明で対象とする微小電気機械素子は、マイクロ・ナノスケールの素子である。本実施の形態に係るＭＥＭＳ素子２１は、静電駆動するＭＥＭＳ素子本体となる主ＭＥＭＳ素子２７とこの主ＭＥＭＳ素子２７の駆動体となるビームに電気的に結合する回路に接続された低容量の容量素子からなる静電保護回路４１とを有して成る。主ＭＥＭＳ素子２７のビームの一端は、配線層２９が接続され、配線層２９の端部に端子部３４が設けられている。本例では、静電保護回路４１が中空構造をなす保護用ＭＥＭＳ素子で構成され、この保護用ＭＥＭＳ素子４１が主ＭＥＭＳ素子２７の配線層２９に並列に接続される。後述するように、保護用ＭＥＭＳ素子４１の静電容量ＣＬｍは、主ＭＥＭＳ素子の静電容量Ｃｍより小さくなるように形成される。
【００３１】
図２に図１Ａの主ＭＥＭＳ素子２７を含むＡ−Ａ線上の断面構造を示す。
この断面構造は、前述の図１１Ａと同様に構成される。すなわち、主ＭＥＭＳ素子２７は、例えばシリコンなどの半導体基板２２の一主面のフィールド絶縁層２３で囲まれた領域に、中空構造を構成するようにビーム２６（いわゆる駆動体）と、このビーム２６に空隙２５を介して対向する下部電極２４とにより形成される。ビーム２６は、例えばシリコン窒化膜等の絶縁膜２８とその上の導電性膜からなる上部電極３０との積層膜で形成される。下部電極２４は、半導体基板２２の表面に絶縁膜を介して形成した導電性膜、あるいは半導体基板の表面に形成した基板と反対導電型の半導体層により構成することができる。下部電極２４の表面には絶縁膜３１が形成される。フィールド絶縁層２３上にはビーム２６の上部電極３０に導通する配線層２９が形成され、さらに配線層２９の端部に端子部３４が形成される。端子部３４には、外部リードとなるボンディングワイヤ３５が、電気的に接続される。配線層２９の接続部分以外の表面は絶縁膜３３にて被覆される。
【００３２】
図３に、図１Ａの保護用ＭＥＭＳ素子４１を通るＢ−Ｂ線上の断面構造を示す。
保護用ＭＥＭＳ素子４１は、半導体基板２２の一主面のフィールド絶縁膜２３で囲まれた領域に中空構造を構成するようにビーム４７（いわゆる駆動体）とこのビーム４７に空隙４５を介して対向する下部電極４４とにより形成される。ビーム４７を挟んでフィールド絶縁層２３上には、１対の導通配線層４９［４９Ａ、４９Ｂ］が形成される。
このとき、ビーム４７は、例えば、図示するように空隙４５に露出する裏面側を導電性膜４２としてその上にシリコン窒化膜等の絶縁膜４３、導電性膜からなる上部電極３０を順次積層した積層膜で形成される。裏面側の導電性膜は、両端で上部電極と電気的に接続されると共に、上部電極３０を通じて両配線層４９Ａ，４９Ｂに電気的に接続される。その他、ビーム２６としては、上部電極３０だけの１層で形成する、あるいは裏面を上部電極３０とした積層膜で形成することも可能である。下部電極４４も、空隙４５に露出するように基板２２に形成される。この下部電極４４はグランド（接地）に接続される。この下部電極４４は、前述の主ＭＥＭＳ素子２７の下部電極２４と同じようにして形成することができる。そして、この保護用ＭＥＭＳ素子４１は、主ＭＥＭＳ素子２１の配線層２９に並列に接続されるように、その両配線層４９Ａ、４９Ｂが配線層２９に接続される。
【００３３】
次に図１Ａに示すＭＥＭＳ素子２１の等価回路を図１Ｂに示しその等価回路を基に、主ＭＥＭＳ素子２７の回路系の内部抵抗及び寄生容量と、保護用ＭＥＭＳ素子４１の容量について説明する。主ＭＥＭＳ素子２７の駆動体であるビーム２６の駆動キャパシタンス（いわゆるビーム２６と下部電極２４間の容量）Ｃｍ、駆動体２６を制御する回路系の配線構造の内部抵抗ＲＬ、配線層２９の寄生容量をＣＬ、保護用ＭＥＭＳ素子のキャパシタンス（いわゆるビーム４７と下部電極４４間の容量）ＣＬｍとする。
【００３４】
図１Ｂの等価回路に示すように、本実施の形態に係るＭＥＭＳ素子２１は、主ＭＥＭＳ素子２７に空隙２５によるキャパシタンスＣｍ並び配線層２９の内部抵抗ＲＬ及び寄生容量ＣＬを有し、保護用ＭＥＭＳ素子４１に空隙４５によるキャパシタンスＣＬｍを有する。この各容量Ｃｍ、ＣＬ、ＣＬｍは、並列接続される。このとき保護用ＭＥＭＳ素子４１の容量ＣＬｍ  ＜  主ＭＥＭＳ素子２７の容量Ｃｍ、の大小関係式が成り立つようなキャパシタンスＣＬｍを配線層２９に形成した場合、過剰電流は矢印ａ方向にキャパシタンスＣＬｍに流れて基板に除電されるため主ＭＥＭＳ素子２７の駆動体２６は正常に保たれる。すなわち、ＭＥＭＳ素子２１に静電気が印加される場合は、先に保護用ＭＥＭＳ素子４１に流れるため、図３に示す保護用ＭＥＭＳ素子４１は、駆動体であるビーム４７が、ショート（ビームの断線）もしくは下部電極４４に接触することで、静電気をグランド電位の下部電極４４に流す動作を行う。
【００３５】
次に静電保護素子である保護用ＭＥＭＳ素子の設計方法について述べる。保護用ＭＥＭＳ素子のキャパシタンスＣＬｍは下記の数１で表される。
【００３６】
（数１）
ＣＬｍ  =  εｃｌｍ  ×  Ｓｃｌｍ  ／  ｄｃｌｍ
εｃｌｍ  ：  静電保護キャパシタ  誘電体誘電率
Ｓｃｌｍ  ：  静電保護キャパシタ  面積
ｄｃｌｍ  ：  静電保護キャパシタ  誘電体高さ
保護用ＭＥＭＳ素子４１を主ＭＥＭＳ素子２７と同じ中空構造にして、ビーム４７と下部電極４４間の空隙４５の高さも、主ＭＥＭＳ素子２７のビーム２６と下部電極２４間の空隙２５の高さと同じにする場合、保護用ＭＥＭＳ素子４１の面積（ビーム面積）Sclmを主ＭＥＭＳ素子２７の面積（ビーム面積）より小さくすることによって、図２Ｂの保護用ＭＥＭＳ素子の容量ＣＬｍ  ＜  主ＭＥＭＳ素子の容量Ｃｍ、の大小関係の式を成立させことができる。
【００３７】
上述の本実施の形態のＭＥＭＳ素子２１によれば、主ＭＥＭＳ素子２１に接続された配線層２９に並列に保護用ＭＥＭＳ素子４１を接続した構成とすることにより、端子部３４に静電気による短パルスに過剰電圧が印加された場合に、保護用ＭＥＭＳ素子４１を通じて過剰電流がグランドに流れ、主ＭＥＭＳ素子２７の静電破壊を回避することができる。因みに、従来技術でＭＥＭＳ素子の静電不良を抑制するためには、ビームへの駆動電圧を大きくするなどの駆動特性の設計変更が必要になる。しかし、本実施の形態では、低容量の保護用ＭＥＭＳ素子４１を静電保護回路として設けることで、駆動特性を変更することなく、主ＭＥＭＳ素子２７の静電不良を抑制することができる。
【００３８】
上述の実施の形態では、静電保護回路としての保護用ＭＥＭＳ素子４１を主ＭＥＭＳ素子２７（すなわち、そのビーム２６）に接続された配線層２９に並列に接続した構成としたが、その他、図４に示すように、主ＭＥＭＳ素子２７（すなわち、そのビーム２６）に並列に保護用ＭＥＭＳ素子４１を接続した構成とすることもできる。あるいは図５に示すように、主ＭＥＭＳ素子２７に接続された配線層２９の端子部（パッド）３４に並列に保護用ＭＥＭＳ素子４１を接続した構成とすることもできる。
【００３９】
上述の本実施の形態に係るＭＥＭＳ素子は、光スイッチ、光変調素子などの光学ＭＥＭＳ素子に適用することができる。例えば、光学ＭＥＭＳ素子は、ビーム２６の上部電極３０を光反射膜として利用し、ビーム２６の静電駆動の位置に応じて上部電極２６で反射する光の反射方向が異なることを利用し一方向の反射光を検出してスイッチ機能を持たせた、光スイッチとして適用できる。
【００４０】
光変調素子は、例えば、光の反射を利用するときは、ビーム２６を振動されて単位時間当たりの一方向の反射量で光強度を変調する。この光変調素子は、いわゆる時間変調である。
他の光変調素子であるＧＬＶデバイスでは、光の回折を利用するもので、複数のビームのうち１つ置きの可動ビームの高さを変化させ、光の回折によって上部電極で反射する光の強度を変調する。この光変調素子はいわゆる空間変調である。
【００４１】
かかる本実施の形態に係る光学ＭＥＭＳ素子によれば、主光学ＭＥＭＳ素子に異常電圧が印加されても保護用ＭＥＭＳ素子に先に印加されるため、ショートもしくは下部電極を介してグランドに落すことができる。主光学ＭＥＭＳ素子を静電破壊から防ぐことができることにより、より静電破壊に強い光学ＭＥＭＳ素子を形成することができ、この光学ＭＥＭＳ素子の信頼性の向上を図ることができる。
【００４２】
図６に、本発明に係るＭＥＭＳ素子を光変調素子となるＧＬＶ素子に適用した実施の形態の概略構成を示す。本実施の形態に係るＧＬＶ素子５１は、共通の下部電極２４に対して空間を挟んで複数のビーム２６〔２６１、２６２、２６３、２６４、２６５、２６６〕が並列配置される。各ビーム２６１〜２６６には夫々配線層２９が接続され、配線層２９の端部に端子部（パッド）３４が形成される。これらの各ビーム２６、下部電極２４、配線層２９、端子部３４の構成は、図２で説明したと同様の構成とすることができる。そして各配線層２９に並列に図１Ａ及び図３で説明した保護用ＭＥＭＳ素子と同様の構成の保護用ＭＥＭＳ素子４１が夫々接続される。ビーム２６のうち、１つ置きの例えばビーム２６１、２６３、２６５が可動ビームとなり、他の１つ置きのビーム２６２、２６４、２６６が固定ビームとなる。
【００４３】
本実施の形態のＧＬＶ素子５１によれば、各ビーム２６１〜２６６に接続された夫々の配線層２９に並列に保護用ＭＥＭＳ素子４１を接続した構成であるので、前述したと同様の作用で各ビーム２６１〜２６６の静電不良を抑制することができる。
【００４４】
ＧＬＶ素子の場合、可動ビーム２６の変形量が変換する光の波長の１／４に等しくなる電圧を駆動電圧として定義される。この駆動電圧より大きい電圧を印加すると可動ビーム２６が下部電極２４に接触する不良（スナップダウン）が発生する。スナップダウン発生電圧と駆動電圧はどちらもビーム２６の材料およびサイズに依存し、ビーム２６の面積に比例し空隙高さの１．５乗に反比例する。
【００４５】
ビーム状を長方形にした場合、例えばビームの長さ  ２００μｍ、ビームの幅  ３．８μｍ、空隙高さ（エアギャップ）０．７０μｍとし、可動ビームの駆動電圧を１６Ｖとする場合、スナップダウンによる静電不良発生電圧は２０Ｖになる。スナップダウン不良発生を抑制する方法のひとつに空隙高さ（エアギャップ）を高くすることで不良発生電圧を大きくすることも考えられるが、このとき同時に駆動電圧が大きくなり可動ビームに電圧を印加するＭＥＭＳ素子、または配線層２９の内部抵抗による発熱量が増えるため、ＧＬＶ素子の寿命を短くすることが懸念される。
【００４６】
そこで、ＧＬＶ素子において、中空構造の保護用ＭＥＭＳ素子４１からなる低容量の保護回路を設けスナップダウン不良を抑制する設計例を示す。保護用ＭＥＭＳ素子４１のエアギャップ、ビーム幅をＧＬＶ素子本体を構成するＭＥＭＳ素子と同じにした場合、例えばビーム４７（図３参照）の長さを１８０μｍにすると、保護用ＭＥＭＳ素子４１のスナップダウン電圧は１８Ｖになり、ＧＬＶ素子本体である主ＭＥＭＳ素子の不良発生電圧より小さい電圧で保護用ＭＥＭＳ素子が、ショート（ビームの断線）もしくは下部電極と接触することで過剰電流を下部電極に流し、駆動電圧を変化させることなく静電不良の発生を抑制することができる。
【００４７】
図７に複数のＧＬＶ素子をライン状に配列した光変調素子のレイアウトの１例を示す。各ＧＬＶ素子１４０は、図６に示すように例えば６つのビーム１０５［１０５１、１０５２、１０５３、１０５４、１０５５、１０５６］を有し、一方の１つ置きの３つのビーム１０５１、１０５３、１０５５を可動ビームとし、他方の１つ置きの３つのビーム１０５２、１０５４、１０５６を固定ビームとし、３つの可動ビーム１０５１、１０５３、１０５５を共通接続して引き出し配線１０６ａを導出し、３つの固定ビーム１０５２、１０５４、１０５６を共通接続して引き出し配線１０６ｂを導出するように構成される。そして、複数のＧＬＶ素子１４０が１ライン状に配列して光変調素子が構成される。このようなレイアウトの光変調素子では、各ＧＬＶ素子１４０の可動ビーム側の配線層と固定ビーム側の配線層に夫々前述した保護用ＭＥＭＳ素子４１が並列に接続される。
【００４８】
図８は、上述の本実施の形態の光変調素子としてのＧＬＶデバイスを用いた光学装置の一実施の形態を示す。本例では、レーザディスプレイに適用した場合である。
本実施の形態に係るレーザディスプレイ８１は、例えば、大型スクリーン用プロジェクタ、特にデジタル画像のプロジェクタとして、或いはコンピュータ画像投影装置として用いられる。
【００４９】
レーザディスプレイ１８１は、図７に示すように、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の各色のレーザ光源１８２Ｒ、１８２Ｇ、１８２Ｂと、各レーザ光源に対して、それぞれ光軸上に順次、設けられたミラー１８４Ｒ、１８４Ｇ、１８４Ｂ、各色照明光学系（レンズ群）１８６Ｒ、１８６Ｇ、１８６Ｂ、及び光変調素子として機能する前述した本発明によるＧＬＶデバイス１８８Ｒ、１８８Ｇ、１８８Ｂとを備えている。
レーザ光源１８２Ｒ、１８２Ｇ、１８２Ｂは、それぞれ例えば、Ｒ（波長６４２ｎｍ、光出力約３Ｗ）、Ｇ（波長５３２ｎｍ、光出力約２Ｗ）、Ｂ（波長４５７ｎｍ、光出力約１．５Ｗ）のレーザを射出する。
【００５０】
更に、レーザディスプレイ１８１は、ＧＬＶデバイス１８８Ｒ、１８８Ｇ、１８８Ｂによりそれぞれ光強度が変調された赤色（Ｒ）レーザ光、緑色（Ｇ）レーザ光、及び青色（Ｂ）レーザ光を合成する色合成フィルタ１９０、空間フィルタ１９２、ディフューザ１９４、ミラー１８６、ガルバノスキャナ１９８、投影光学系（レンズ群）２００、及びスクリーン２０２を備えている。色合成フィルタ１９０は、例えばダイクロイックミラーで構成される。
【００５１】
本実施の形態のレーザディスプレイ１８１は、レーザ光源１８２Ｒ、１８２Ｇ、１８２Ｂから射出されたＲＧＢ各レーザ光が、それぞれミラー１８４Ｒ、１８４Ｇ、１８４Ｂを経て各色照明光学系１８６Ｒ、１８６Ｇ、１８６Ｂから各ＧＬＶデバイス１８８Ｒ、１８８Ｇ、１８８Ｂに入射する。各レーザ光は、色分類された画像信号であり、ＧＬＶデバイス１８８Ｒ、１８８Ｇ、１８８Ｂに同期入力されるようになっている。
更に、各レーザ光は、ＧＬＶデバイス１８８Ｒ、１８８Ｇ、１８８Ｂによって回折されることにより空間変調され、これら３色の回折光が色合成フィルタ１９０によって合成され、続いて空間フィルタ１９２によって信号成分のみが取り出される。
次いで、このＲＧＢの画像信号は、ディフューザ１８４によってレーザスペックルが低減され、ミラー１９６を経て、投影光学系２００に入射され、画像信号と同期するガルバノスキャナ１９８により空間に展開されスクリーン２０２上にフルカラー画像として投影される。
【００５２】
本実施の形態にレーザディスプレイ１８１では、光変調素子として前述した本発明によるＧＬＶデバイス１８８Ｒ、１８８Ｇ、１８８Ｂを備えるので、ダークレベルの均一性が得られ、従来の光変調素子を用いたレーザディスプレイに比べて、品質が向上する。
【００５３】
本実施の形態のレーザディスプレイ１８１では、各色のレーザ光源１８２に対応して、ＧＬＶデバイス１８８Ｒ、１８８Ｇ、１８８Ｂを備えているが、本発明に係るＧＬＶデバイスは、これ以外の構成を有する各種のディスプレイについても適用可能である。
例えば、光源を白色とする一方で、ＲＧＢそれぞれの波長の光のみを反射して（それ以外の光は回折する）各色を表示するようにビームの幅が異なる光変調素子１８８Ｒ、１８８Ｇ、１８８Ｂが１画素を構成するようにしてもよい。
また、ＲＧＢの画像データからなる画像情報に同期したカラーホイールを通してＧＬＶデバイス１８８に、単一の光源からの白色光を入射させるようにすることもできる。
更に、例えば、単一のＧＬＶデバイス１８８を用いて、ＲＧＢのＬＥＤ（発光ダイオード）からの光を回折し、画素毎の色の情報を再生するように構成すれば、簡単なハンディタイプのカラーディスプレイとなる。
【００５４】
また、本発明に係るＧＬＶデバイスは、本実施の形態のレーザディスプレイのようなプロジェクタ類だけでなく、光通信におけるＷＤＭ（Wavelength Division Multplexing：波長分割多重）伝送用の各種デバイス、ＭＵＸ（Multiplexer：パラレル−シリアル変換器／多重化装置）、ＤＥＭＵＸ（Demultiplexer：シリアル−パラレル変換器／分配化装置）、あるいはＯＡＤＭ（Optical Add/Drop Multiplexer）、ＯＸＣ（Optical Cross Connect）等の光スイッチとして用いることもできる。
更に、例えばデジタル画像等を直画できる微細描画装置、半導体露光装置や、プリンタエンジンなど、その他の光学装置にも適用できる。
【００５５】
また、本実施の形態のレーザディスプレイ１８１では、ＧＬＶデバイス１８８Ｒ、１８８Ｇ、１８８Ｂを用いて空間変調を行うレーザディスプレイについて説明したが、本発明に係るＧＬＶデバイスは、位相、光強度などの干渉・回折により変調可能な情報のスイッチングを行うことができ、これらを利用した光学装置に応用することが可能である。
【００５６】
かかる本実施の形態に係る光変調素子としてのＧＬＶデバイスを用いたレーザディスプレイによれば、光学ＭＥＭＳ素子に異常電圧が印加されても保護用ＭＥＭＳ素子に先に印加されるため、ショート（ビームの断線）もしくは下部電極を介してグランドに落ちる。この光変調素子としてのＧＬＶデバイスを用いたレーザディスプレイでは、静電破壊に強い、良好な表示装置を提供することができる。
【００５７】
本発明の形態のＭＥＭＳ素子は、高周波フィルタ等の共振器、高周波スイッチ等に適用することができる。
【００５８】
図９は、本発明に係るＭＥＭＳ素子をフィルタに適用した実施の形態を示す概略構成図である。
本実施の形態に係るフィルタとなる振動素子６１は、半導体基板６２上に絶縁層６３を介して例えば多結晶シリコンによる入力側配線層６９と出力電極（下部電極）６４が形成され、この出力電極６４に対向して空隙６５を挟んで例えば多結晶シリコンによる上部電極７１及び絶縁膜７２からなる振動可能なビーム６６、所謂ビーム型の振動電極６６が形成されて成る。配線層６９の表面には、絶縁層７３が形成される。振動電極６６は、両端のアンカー部（支持部）６８［６８ａ，６８ｂ］にて支持されるように、出力電極６４をブリッジ状に跨いで入力側配線層６９に接続される。振動電極６６は入力電極となる。入力側配線層６９の金（Ａｕ）膜より入力端子７４（ｔ１）、出力電極６４より出力端子ｔ２が導出される。
【００５９】
例えばこの入力側配線層６９、端子部７４、あるいは振動電極６６に並列に前述した保護用ＭＥＭＳ素子４１（図３参照）が接続される。
この振動素子６１は、振動電極６６と接地間にＤＣバイアス電圧Ｖ１が印加された状態で、入力端子ｔ１を通じて振動電極６６に高周波信号Ｓ１が供給される。すなわち、入力端子ｔ１からＤＣバイアス電圧Ｖ１と高周波信号Ｓ１が重畳された入力信号が供給される。目的周波数の高周波信号Ｓ１が入力されると、長さＬで決まる固有振動数を有する振動電極６６、出力電極６４と振動電極６６間に生じる静電力で振動する。この振動によって、出力電極６４と振動電極６６との間の容量の時間変化とＤＣバイアス電圧に応じた高周波信号が出力電極６４（したがって、出力端子ｔ２）から出力される。高周波フィルタでは振動電極６６の固有振動数（共振周波数）に対応した信号が出力される。
【００６０】
本実施の形態に係るフィルタ６１によれば、フィルタを構成するＭＥＭＳ素子に異常電圧が印加されても保護用ＭＥＭＳ素子３４１に先に印加されるため、ショート（ビームの断線）もしくは下部電極６４を介して過剰電流をグランドに落すことができる。フィルタを構成するＭＥＭＳ素子を静電破壊から防ぐことができることにより、より静電破壊に強いフィルタを形成することができ、このフィルタの信頼性の向上を図ることができる。
【００６１】
なお、図示せざるも、周波数フィルタの他の実施の形態として、基板上に下部電極となる入力電極及び出力電極を形成し、これら入出力電極をブリッジ状に跨ぐようにビーム状の振動電極を配置し、振動電極にＤＣバイアス電圧を印加し、入力電極に高周波信号を入力するようにしたフィルタを構成することができる。この場合も、例えば振動電極に接続された配線層、端子部、あるいは振動電極に並列に前述の保護用ＭＥＭＳ素子４１を接続して構成する。
【００６２】
上述した実施の形態のフィルタは、高周波（ＲＦ）フィルタ、中間周波（ＩＦ）フィルタ等として用いることができる。
【００６３】
本発明は、上述した実施の形態のフィルタを備えた通信装置、すなわち例えば携帯電話機、無線ＬＡＮ機器、無線トランシーバ、テレビチューナ、ラジオチューナ、Ｂｌｕｅｔｏｏｈ、ＨｏｍｅＲＦ等の、電磁波を利用して通信する通信装置を提供することができる。
【００６４】
次に、上述した本発明の実施の形態のフィルタを適用した通信装置の構成例を図１０を参照して説明する。
先ず送信系の構成について説明すると、Ｉチャネルの送信データとＱチャネルの送信データを、それぞれデジタル／アナログ変換器（ＤＡＣ）２０１Ｉ及び２０１Ｑに供給してアナログ信号に変換する。変換された各チャネルの信号は、バンド・パス・フィルタ２０２Ｉ及び２０２Ｑに供給して、送信信号の帯域以外の信号成分を除去し、バンド・パス・フィルタ２０２Ｉ及び２０２Ｑの出力を、変調器２１０に供給する。
【００６５】
変調器２１０では、各チャンネルごとにバッファアンプ２１１Ｉ及び２１１Ｑを介してミキサ２１２Ｉ及び２１２Ｑに供給して、送信用のＰＬＬ（Phase-Locked Loop）回路２０３から供給される送信周波数に対応した周波数信号を混合して変調し、両混合信号を加算器２１４で加算して１系統の送信信号とする。この場合、ミキサ２１２Ｉに供給する周波数信号は、移相器２１３で信号位相を９０°シフトさせてあり、１チャンネルの信号とＱチャンネルの信号とが直交変調されるようにしてある。
【００６６】
加算器２１４の出力は、バッファアンプ２１５を介して電力増幅器２０４に供給し、所定の送信電力となるように増幅する。電力増幅器２０４で増幅された信号は、送受信切替器２０５と高周波フィルタ２０６を介してアンテナ２０７に供給し、アンテナ２０７から無線送信させる。高周波フィルタ２０６は、この通信装置で送信及び受信する周波数帯域以外の信号成分を除去するバンド・パス・フィルタである。
【００６７】
受信系の構成としては、アンテナ２０７で受信した信号を、高周波フィルタ２０６及び送受信切替器２０５を介して高周波部２２０に供給する。高周波部２２０では、受信信号を低ノイズアンプ（ＬＮＡ）２２１で増幅した後、バンド・パス・フィルタ２２２に供給して、受信周波数帯域以外の信号成分を除去し、除去された信号をバッファアンプ２２３を介してミキサ２２４に供給する。そして、チャンネル選択用ＰＬＬ回路２５１から供給される周波数信号を混合して、所定の送信チェンネル選択用ＰＬＬ回路２５１から供給される周波数信号を混合して、所定の送信チャンネルの信号を中間周波数信号とし、その中間周波数信号をバッファアンプ２２５を介して中間周波回路２３０に供給する。
【００６８】
中間周波回路２３０では、供給される中間周波信号をバッファアンプ２３１を介してバンド・パス・フィルタ２３２に供給して、中間周波信号の帯域以外の信号成分を除去し、除去された信号を自動ゲイン調整回路（ＡＧＣ回路）２３３に供給して、ほぼ一定のゲインの信号とする。自動ゲイン調整回路２３３でゲイン調整された中間周波信号は、バッファアンプ２３４を介して復調器２４０に供給する。
【００６９】
復調器２４０では、供給される中間周波信号をバッファアンプ２４１を介してミキサ２４２Ｉ及び２４２Ｑに供給して、中間周波用ＰＬＬ回路２５２から供給される周波数信号を混合して、受信したＩチャンネルの信号成分とＱチャンネルの信号成分を復調する。この場合、Ｉ信号用のミキサ２４２Ｉには、移相器２４３で信号位相を９０°シフトさせた周波数信号を供給するようにしてあり、直交変調されたＩチャンネルの信号成分とＱチャンネルの信号を復調する。
【００７０】
復調されたＩチャンネルとＱチャンネルの信号は、それぞれバッファアンプ２４４Ｉ及び２４４Ｑを介してバンド・パス・フィルタ２５３Ｉ及び２５３Ｑに供給して、Ｉチャンネル及びＱチャンネルの信号以外の信号成分を除去し、除去された信号をアナログ／デジタル変換器（ＡＤＣ）２５４Ｉ及び２５４Ｑに供給してサンプリングしてデジタルデータ化し、Ｉチャンネルの受信データ及びＱチャンネルの受信データを得る。
【００７１】
ここまで説明した構成において、各バンド・パス・フィルタ２０２Ｉ、２０２Ｑ、２０６、２２２、２３２、２５３Ｉ、２５３Ｑの一部又は全てとして、上述した実施の形態の構成のフィルタを適用して帯域制限することが可能である。
【００７２】
本発明の通信装置によれば、フィルタを構成する静電駆動型振動子に安定な直流バイアス電圧を供給することができるので、出力される高周波信号又は／及び中間周波信号の時間変動を抑制することができ、また、突発的に印加される高電圧パルス（サージ電圧）による振動子の破壊を防止することができ、信頼性の高い通信装置を提供することができる。
【００７３】
図１０の例では、各フィルタをバンド・パス・フィルタとして構成したが、所定の周波数よりも下の周波数帯域だけを通過させるロー・パス・フィルタや、所定の周波数よりも上の周波数帯域だけを通過させるハイ・パス・フィルタとして構成して、それらのフィルタに上述した各実施の形態の構成のフィルタを適用してもよい。また、図１６の例では、無線送信及び無線受信を行う通信装置としたが、有線の伝送路を介して送信及び受信を行う通信装置が備えるフィルタに適用してもよく、さらに送信処理だけを行う通信装置や受信処理だけを行う通信装置が備えるフィルタに、上述した実施の形態の構成のフィルタを適用してもよい。
【００７４】
上述した本発明に係るＭＥＭＳ素子２１は、微量流体吐出装置の駆動部となるアクチュエータに適用することができる。
図１１は、本発明に係るＭＥＭＳ素子をアクチュエータ、すなわち圧力発生装置として備えた微量流体吐出装置の１つであるインクジェットプリンタヘッドに適用した場合の実施の形態を示す概略構成図である。
本実施の形態に係るインクジェットプリンタヘッド３２１は、基板３２２上に空間３２３を挟んで対向するように支持され静電方式で駆動する本発明のＭＥＭＳ素子からなる振動板３２４を有した圧力発生装置（以下、圧力発生部という）３２５と、振動板３２４上に液密的に配置されノズル３２６が有したインクを溜める圧力室となるインク室３２７と、インク室３２７に連通してインク３２９を供給する流路３３０とを有し、インク室３２７のインク供給口にオリフィスが配置されて成る。図示せざるもＭＥＭＳ素子である振動板３２４の配線層もしくは端子部もしくは振動板３２４に並列に静電破壊の保護用ＭＥＭＳ素子が接続される。この保護用ＭＥＭＳ素子は、図３で説明したと同様の構成を取ることができる。この例では、オリフィス３３１を挟む流路３３０とインク室３２７とが直線的に連通している。
【００７５】
図１１を用いて本実施の形態のインクジェットプリンタヘッド３２１の動作を説明する。
図１１Ａの状態は、ＭＥＭＳ素子による圧力発生部３２５の振動板３２４が変位していない初期状態にある。
次に図１１Ｂに示すように、振動板３２４が下方に変位すると、インク室３２７が体積増加し、インク室３２７内の圧力が下がるため（圧力Ｐ＜０）、流路３３０からインク室３２７側に向って、図の左方向にインク３２９の流れ（矢印ｂ参照）が発生する。このインク３２９の流れにより、流路抵抗が下がりインク３２９がインク室３２７へ供給される。
次に図１１Ｃに示すように、振動板３２４が上方へ変位すると、インク室３２７の体積変化（体積縮小）が起きて、インク室３２７内の圧力が上がるため（圧力Ｐ＞０）、インク室３２７の体積変化分のインク３２９の大部分がノズルから吐出されることになる。
【００７６】
静電ＭＥＭＳ方式のインクジェットプリンタヘッド３２１においては、図示せざるも、基板３２２上に下部電極を形成し、この下部電極に対向して振動板３２４となる上部電極を有するビームを設けて圧力発生装置が構成される。この下部電極と上部電極間に印加する電圧により、上下部電極間に電位差が生じて静電力で振動板３２４が下部電極側に引き付けられ、また電位差がゼロになり振動板３２４が元に戻る。上述の振動板３２４の静電駆動により、インク室３２７の体積変化で内部圧力が変化し、インク供給とインク吐出とが行われる。
【００７７】
本実施の形態に係るインクジェットプリンタヘッド３２１によれば、圧力発生部３２５に異常電圧が印加されても保護用ＭＥＭＳ素子に先に印加されるため、ショート（ビームの断線）もしくは下部電極を介して過剰電流はグランドに落ちる。したがってインクジェットプリンタヘッドでは静電破壊から防ぐことができる。
【００７８】
本発明に係るＭＥＭＳ素子は、上述の実施の形態に限らず、図示せざるも、ＭＥＭＳ素子を用いたジャイロセンサ、赤外線センサ、圧力センサ、加速度センサ、高周波スイッチ等のセンサに適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】Ａ  本発明に係る微小電気機械振動素子の一実施の形態を示す概略構成図である。            Ｂ  図１Ａの等価回路図である。
【図２】図１ＡのＡ−Ａ線の断面図である。
【図３】図１ＡのＢ−Ｂ線の断面図である。
【図４】本発明に係る微小電気機械振動素子の他の実施の形態を示す概略構成図である。
【図５】本発明に係る微小電気機械振動素子の他の実施の形態を示す概略構成図である。
【図６】本発明に係るＧＬＶ素子の一実施の形態を示す概略構成図である。
【図７】本発明に係る光変調素子の一実施の形態を示す概略構成図である。
【図８】本発明に係るレーザディスプレイの一実施の形態を示す概略構成図である。
【図９】本発明に係るフィルタの一実施の形態を示す概略構成図である。
【図１０】本発明に係る通信装置の一実施の形態を示す回路図である。
【図１１】Ａ〜Ｃ  本発明に係る微量流体吐出装置の一実施の形態を示す概略構成図である。
【図１２】従来のＧＬＶ素子を示す概略構成図である。
【図１３】Ａ  従来のＧＬＶ素子を示す断面図である。              Ｂ  図１３Ａの等価回路図である。
【図１４】従来のＧＬＶ素子を示す概略構成図である。
【図１５】従来の微小電気機械素子を示す概略構成図である。
【符号の説明】
【００８０】
１・・微小電気機械素子、２、１２・・基板、３、１３・・下部電極、５、１５・・ビーム、６〔６Ａ，６Ｂ〕・・支持部、７、１６、２２・・絶縁膜、８、１７・・上部電極、９・・ボンディングワイヤ、１１・・ＧＬＶ素子、１４・・空隙、１８・・フィールド絶縁層、１９・・配線層、２０・・端子部、２１・・ＭＥＭＳ素子、２２・・半導体基板、２３・フィールド絶縁層、２４、４４・・下部電極、２６、４７、１０５・・ビーム、２７・・主ＭＥＭＳ素子、２８・・絶縁膜、２９、４９・・配線層、３０・・上部電極、３３・・絶縁膜、３４・・端子部、４１・・保護用ＭＥＭＳ素子、４５・・空隙、５１・・ＧＬＶ素子、６１・・振動素子、６２・・半導体基板、６３・・絶縁層、６４・・出力電極、６５・・空隙、６６・・ビーム、６８・・アンカー部、６９・・配線層、７４・・端子部、１０６ａ、１０６ｂ・・配線、１４０・・ＧＬＶ素子、１８１・・レーザディスプレイ、１８２・・レーザ光源、１８４・・ミラー、１８６・・色照明光学系、１８８・・ＧＬＶデバイス、２０１Ｉ，２０１Ｑ・・ＤＡＣ、２０２Ｉ，２０２Ｑ、２２２，２５３Ｉ，２５３Ｑ・・バンド・パス。フィルタ、２０３・・送信ＰＬＬ、２０４・・電力増幅器、２０５・・送受信切替器、２０６・・高周波フィルタ、２０７・・アンテナ、２１０・・変調器、２２０・・高周波部、２２１・・ＬＮＡ、２２４，２４０・・ＩＦミキサ、２３０・・中間周波回路、２３１，２４１，２４４Ｉ・・バッファアンプ、２３３・・ＡＧＣ回路、２４０・・復調器、２５１，２５２・・ＰＬＬ回路、２４２Ｉ・・ミキサ、２４３・・移相器、３２１・・インクジェットプリンタヘッド、３２２・・基板、３２３・・空間、３２４・・振動板、３２５・・圧力発生装置、３２６・・ノズル、３２７・・インク室、３２９・・インク、３３０・・流路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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