(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板上に形成され、独立的に電圧が印加される複数のアドレス電極と、
前記基板に対して所定間隔離隔したまま向い合うように配置されたマイクロミラーとを含んで、前記アドレス電極と前記マイクロミラーとの静電引力により前記マイクロミラーの傾斜を調節できるようにしたマイクロミラー装置において、
前記複数のアドレス電極それぞれの周辺に備えられ、前記基板上に垂直に突設され、上部が前記マイクロミラーの周辺に位置するように、独立的に電源が印加される複数の補助電極を具備して、前記マイクロミラーの復元時前記補助電極の静電力により復元力と復元速度を上げるようにしたことを特徴とするマイクロミラー装置。
【請求項２】
前記アドレス電極は、相互所定間隔離隔して前記基板上に形成された第１及び第２アドレス電極を含み、
前記補助電極は、前記第１及び第２アドレス電極それぞれの周辺に備えられ、前記マイクロミラーの外側に前記基板上に垂直に突設された第１及び第２補助電極を含んで、
前記第１アドレス電極と前記マイクロミラーとの静電引力により前記マイクロミラーが傾いた後、復元される場合前記第２補助電極と前記マイクロミラーとの静電引力により復元速度を上げるようにしたことを特徴とする請求項１に記載のマイクロミラー装置。
【請求項３】
前記第１及び第２補助電極の各々は、
垂設された板状、円柱状及び多角柱状の中で選択された何れか一つの形状を有することを特徴とする請求項２に記載のマイクロミラー装置。
【請求項４】
前記マイクロミラーの状態が変わる時、
前記第１アドレス電極と前記第１補助電極に同一電圧が印加されるようにしたことを特徴とする請求項２に記載のマイクロミラー装置。
【請求項５】
前記第１アドレス電極と前記第１補助電極は一体にしたことを特徴とする請求項４に記載のマイクロミラー装置。
【請求項６】
前記マイクロミラーの状態を変えようとする場合、
前記第２アドレス電極と前記第２補助電極に同一電圧が印加されるようにしたことを特徴とする請求項２乃至請求項５の中からいずれか一つに記載のマイクロミラー装置。
【請求項７】
前記第２アドレス電極と前記第２補助電極は一体にしたことを特徴とする請求項６に記載のマイクロミラー装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は静電引力によりマイクロミラーを往復回転させることにより入射光の反射経路を変換できるようにしたマイクロミラー装置に係り、詳細には静電引力により傾いたマイクロミラーの復元構造を改善したマイクロミラー装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般のマイクロミラー装置は、静電引力により回動自在に設けられた複数のマイクロミラーそれぞれの回動角度または回動方向に沿って反射角を異ならせて入射光を反射させる装置である。このマイクロミラー装置は、プロジェクションテレビの画像表示装置及び、スキャナ、複写機、ファクシミリの光走査装置に広く適用される。特に画像表示装置に採用時、図１に示したように、マイクロミラー装置はマイクロミラー１が希望する画素数に対応する数量だけ二次元的に配列される。このように、各画素に対応して配列されたマイクロミラー１を映像信号に従って独立的に回動させて入射光の反射角度を決定することによって画像を生成する。
【０００３】
このようなマイクロミラー装置は、米国特許第５,３３１,４５４[特許日: １９９４年７月１９日、発明の名称: LOW RESET VOLTAGE PROCESS FOR DMD、出願人: テキサスインストルメンツインコーポレイテッド]、米国特許第５,５３５,０４７号[特許日: １９９６年７月９日、発明の名称: ACTIVE YOKE HIDDEN HINGE DIGITAL MICROMIRROR DEVICE、出願人: テキサスインストルメンツインコーポレイテッド]などに開示された。
【０００４】
この開示されたマイクロミラー装置を概略的に調べれば、図２に示したように、基板１１と、前記基板１１上に形成された第１及び第２アドレス電極１３、１４と、この第１及び第２アドレス電極１３、１４に対して所定間隔離隔したまま向い合うように配置されたマイクロミラー１５を含んで構成される。
【０００５】
ここで、前記マイクロミラー１５は、弾性変形可能なヒンジまたはポストにより回動自在に前記基板上に設置されるものであって、弾性復原力により前記マイクロミラー１５が水平状態を維持するようにする。このようなヒンジまたはポストの構成は前述されたので、詳細な説明を省略する。
【０００６】
このように構成されたマイクロミラー装置は、第１及び第２アドレス電極１３、１４の各々と前記マイクロミラー１５に電圧を印加する時、第１アドレス電極１３とマイクロミラー１５との電位差及び第２アドレス電極１４とマイクロミラー１５との電位差により作用した静電引力により前記マイクロミラー１５がヒンジ及びポストによる水平状態を維持しようとする剛性に勝ち、電位差が大きい方向に傾く。
【０００７】
即ち、図３に示したように、第１及び第２アドレス電極１３、１４の各々に印加される電圧V１、V２とマイクロミラー１５に印加される電圧V３の各々が０の場合にはマイクロミラー１５が水平状態を維持する。従って、第１及び第２アドレス電極１３、１４の各々とマイクロミラー１５との間隔r１及びr２は相等しい。
【０００８】
一方、第１及び第２アドレス電極１３、１４とマイクロミラー１５の各々に印加される電圧V１、V２、V３それぞれの大きさがV１＜V２＜V３の順序を有する場合は図４に示したように、前記第１アドレス電極１３とマイクロミラー１５との間に作用する静電力F１が前記第２アドレス電極１４とマイクロミラー１５との間に作用する静電力F２より大きくなる。これにより、前記マイクロミラー１５が第１アドレス電極１３が位置した基板１１方向に回転して、静電力F１が静電力F２とヒンジ(またはポスト)の復原力との合力と平衡をなす位置(r１＜r２を満足する位置)まで傾く。
【０００９】
次いで、マイクロミラー装置の稼動状態を図４に示したような状態で、図３に示したような状態またはマイクロミラーが反対方向に傾いた状態に変換しようとする場合を説明する。
【００１０】
先ず、第１及び第２アドレス電極１３、１４と前記マイクロミラー１５の各々に印加される電圧V１、V２及びV３値を０にする場合には、水平を維持しようとする復原力によりマイクロミラー１５が図３に示したような状態に変わる。この場合、ヒンジまたはポストの大きさが数μｍオーダーを有するので、そのねじれによる剛性が非常に小さくて復原力が非常に弱い。従って、マイクロミラー１５の状態が変わるのにかかる時間が希望するマイクロミラー装置の駆動時間より長くて高速駆動が不可能という問題点がある。
【００１１】
次に、第１及び第２アドレス電極１３、１４と前記マイクロミラー１５の各々に印加される電圧V１、V２及びV３値をV２＜V１＜V３の順序にして逆方向駆動をする場合は、復原力及び逆方向にかかる静電力によりマイクロミラー１５の状態が変わる。この場合、逆方向にかかる静電力F１とF２を比較する時、V１とV３との電位差よりV２とV３との電位差が大きいということだけで静電力F２が静電力F１より大きいとはいえない。これは、静電力F１とF２は第１及び第２アドレス電極１３、１４とマイクロミラーとの間隔r１、r２の自乗に反比例するからである。従って、この場合復原力により間隔r１とr２が類似になるまでは、逆電圧の印加によりマイクロミラー１５の状態を変えるのにかかる時間を縮める効果が弱い。
【００１２】
したがって、前記のような構成を有するマイクロミラー装置は、静電引力によるマイクロミラーの状態を変えるのに長時間がかかって、マイクロミラーの駆動速度を上げるのに障害となる。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は前記のような点を勘案して案出されたものであって、電極構造を改善してマイクロミラーの状態変化、即ち、最初の状態への復元や反対方向に傾くのにかかる時間を縮めるようにマイクロミラー装置を提供することをその目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
前記の目的を達成するための本発明は、基板と、前記基板上に形成されたアドレス電極と、前記基板に対して所定間隔離隔したまま向い合うように配置されたマイクロミラーとを含んで、前記アドレス電極と前記マイクロミラーとの静電引力により前記マイクロミラーの傾斜を調節できるようになったマイクロミラー装置において、前記基板上に突設され、上部が前記マイクロミラーの周辺に位置するようにした補助電極を具備して、前記マイクロミラーの復元時前記補助電極の静電力により復原力と復元速度を上げるようにしたことを特徴とする。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、添付した図面を参照して本発明の望ましい実施例について詳細に説明する。
【００１６】
図５を参照するに、本発明の一実施例に係るマイクロミラー装置は、基板２１と、この基板２１上に形成された電極と、前記基板２１に対して所定間隔離隔したまま向い合うように配置されたマイクロミラー５１とを含んで構成される。前記マイクロミラー５１は前記電極との相互静電引力により前記基板２１上で回動自在に設けられる。前記マイクロミラー５１はヒンジ(図示せず)またはポスト(図示せず)により回動自在に支持される。
【００１７】
前記電極は、前記マイクロミラー５１に向い合うように前記基板２１上に配置された複数のアドレス電極３０と、前記アドレス電極３０周辺の基板２１上に前記マイクロミラー５１方向に突設された補助電極４０とを含んで構成される。
【００１８】
前記アドレス電極３０は、相互所定間隔離隔して前記基板２１上に形成され、独立的に電圧が印加される第１及び第２アドレス電極３１、３５を含む。
【００１９】
前記補助電極４０は、前記第１及び第２アドレス電極３１、３５それぞれの周辺に備えられるものであって、その端部が前記マイクロミラー５１の外側に突設され独立的に電源が印加される第１及び第２補助電極４１、４５を含む。ここで、前記第１アドレス電極３１と前記第１補助電極４１には各々独立的に電源が印加されたり同時に電源が印加されたりする。また、前記第２アドレス電極３５と前記第２補助電極４５にも同じである。また、前記第１及び第２補助電極４１、４５の各々は、前記第１及び第２アドレス電極３１、３５それぞれの外側に垂直方向に形成された板状の構造を有する。この場合、前記第１及び第２補助電極４１、４５の各々と前記マイクロミラー５１との間隔が狭く、向い合う有効面積が広くて第１及び第２補助電極４１、４５とマイクロミラー５１との静電引力を大きくすることができる。
【００２０】
前記のように前記第１及び第２補助電極４１、４５を前記マイクロミラー５１の外側に突設したのは、前記マイクロミラー５１が一方向、例えば第１補助電極４１方向に傾いた場合にも復元しようとする方向の補助電極、即ち、第２補助電極４５とマイクロミラー５１との間隔を狭く維持するためである。従って、復元しようとする場合、復原力だけでなく第２補助電極４５とマイクロミラー５１との静電引力により復元速度を上げる。この場合、前記第２アドレス電極３５にも電源を印加することによって、第２アドレス電極３５とマイクロミラー５１との静電引力により復元速度をさらに上げられる。
【００２１】
図６及び図７を参照して、前記のように構成されたマイクロミラー装置の動作を説明する。
【００２２】
図６は、マイクロミラー５１が水平状態を維持する場合を示すものであって、第１及び第２アドレス電極３１、３５の各々に印加される電圧V１１、V２１と、第１及び第２補助電極４１、４５の各々に印加される電圧V１２、V２２及び、マイクロミラー５１に印加される電圧V４の各々が０で、ヒンジまたはポストの剛性によりマイクロミラー５１が水平状態を維持する。従って、第１及び第２アドレス電極３１、３５の各々とマイクロミラー５１との間隔r１１及びr２１は相等しい。そして、前記第１及び第２補助電極４１、４５の各々とマイクロミラー５１との間隔r１２及びr２２は相等しい。ここで、前記の間隔r１２及びr２２は間隔r１１及びr２１に比べて非常に小さな値で、前記マイクロミラー５１が傾く場合にも、平衡状態での間隔r１１及びr２１に比べて狭い間隔を維持する。
【００２３】
一方、第１及び第２アドレス電極３１、３５とマイクロミラー５１の各々に印加される電圧V１１、V２１、V４の各々の大きさがV１１＜V２１＜V４の順序を有する場合は図７に示したように、前記第１アドレス電極３１とマイクロミラー５１との間に作用する静電力F１１が前記第２アドレス電極３５とマイクロミラー５１との間に作用する静電力F２１より大きくなる。これにより、前記マイクロミラー５１が第１アドレス電極３１が位置した基板２１方向に回転して、静電力F１１が静電力F２１と復原力との合力と平衡をなす位置(r１１＜r２１を満足する位置)まで傾く。ここで、前記第１及び第２補助電極４１、４５の各々に印加される電圧V１２、V２２の大きさ及びマイクロミラー５１に印加される電圧V４の大きさがV１２＜V２２＜V４の順序を有するように電圧を印加する場合もある。このように、電圧V１２とV２２を印加する場合において、前記電圧V１２とV２２の各々は前記第１及び第２アドレス電極３１、３５の各々と同じ電圧を印加できる。この場合、前記第１アドレス電極３１と前記第１補助電極４１、そして前記第２アドレス電極３５と前記第２補助電極４５は一体で構成できる。
【００２４】
また、第１及び第２アドレス電極３１、３５とマイクロミラー５１の各々に印加される電圧V１１、V２１、V４の各々の大きさをV１１＞V２１＞V４の順序にする場合にも図７に示したような結果を得られる。
【００２５】
次いで、マイクロミラー装置の稼動状態を図７に示したような状態から、図６に示したような状態またはマイクロミラー５１が反対方向に傾いた状態に変換しようとする場合を説明する。
【００２６】
第１及び第２補助電極４１、４５と前記マイクロミラー５１の各々に印加される電圧V１２、V２２及びV４値をV２２＜V１２＜V４の順序にして逆方向駆動をする。この場合、マイクロミラー５１を支持するヒンジまたはポストの復原力及び逆方向にかかる静電力によりマイクロミラー５１の状態が変わる。この場合、第１及び第２補助電極４１、４５とマイクロミラー５１との間隔r１２、r２２が非常に短く、V１２とV４との電位差よりV２２とV４との電位差が大きいので、静電力F２２が静電力F１２より大きい。このような第１及び第２補助電極４１、４５とマイクロミラー５１との静電引力によってマイクロミラー５１の状態を変えるのにかかる所要時間を縮められる。
【００２７】
また、マイクロミラー５１の傾斜を変えようとする場合において、前記第１及び第２アドレス電極３１、３５の各々に希望する電源、即ち、第１及び第２アドレス電極３１、３５の各々に印加される電圧V１１、V２１値をV２１＜V１１＜V４の順序にして逆方向駆動をする。この場合、第１及び第２補助電極４１、４５とマイクロミラー５１との静電引力が前記第１及び第２アドレス電極３１、３５とマイクロミラー５１との静電引力に加わることによってマイクロミラー５１の状態を変えるのにかかる時間をさらに縮められる。ここで、前記第１アドレス電極３１と前記第１補助電極４１の各々に印加される電圧を同一にし、前記第２アドレス電極３５と前記第２補助電極４５の各々に印加される電圧を同一にすることができる。
【００２８】
また、前記マイクロミラー５１の駆動及び復元時、第１及び第２補助電極４１、４５及び前記第１及び第２アドレス電極３１、３５に電圧を順次に印加させることもできる。
【００２９】
図８を参照するに、本発明の他の実施例に係るマイクロミラー装置は、基板１２１、この基板１２１上に形成された電極、前記基板１２１上に所定の高さ離隔したまま位置するようにヒンジまたはポストにより支持されるマイクロミラー１５１を含んで構成される。前記電極は、前記基板１２１上に相互所定間隔離隔して配置されたアドレス電極１３０と、前記アドレス電極１３０周辺に前記マイクロミラー１５１方向に突設された補助電極１４０とを含む。ここで、前記アドレス電極１３０は相互独立的に駆動され、相互所定間隔離隔して配置された第１及び第２アドレス電極１３１、１３５を含む。また、前記補助電極１４０は、前記第１及び第２アドレス電極１３１、１３５の各々の周辺に配置されて、静電引力により傾いたマイクロミラー１５１の復元速度を上げる第１及び第２補助電極１４１、１４５を含む。ここで、基板１２１、第１及び第２アドレス電極１３１、１３５及び、マイクロミラー１５１は図５乃至図７を参照して説明された同一部材名の部材と実質的に同一乃至似ているのでその詳細な説明を省略する。
【００３０】
一方、本実施例は、前記第１及び第２補助電極１４１、１４５が示されたように円柱状または多角柱状である点において、前述された一実施例に係るマイクロミラー装置と区別される。このように、第１及び第２補助電極１４１、１４５を形成する場合、前記第１及び第２補助電極１４１、１４５が占める面積が小さくて入射光の大部分がマイクロミラー１５１に向かうので、光利用効率を大きく低減させずに静電引力を補強できる。
【００３１】
【発明の効果】
前記のように構成されたマイクロミラー装置は、アドレス電極周辺にマイクロミラー方向に突出した補助電極を具備することによって、傾いたマイクロミラーの復元時補助電極とマイクロミラーとの静電引力により復元速度を上げられて、高速応答速度を要求する画像表示装置に広く用いられる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の画像表示装置用マイクロミラー装置を示す概略的な平面図である。
【図２】従来のマイクロミラー装置を示す概略的な斜視図である。
【図３】従来のマイクロミラー装置の動作を説明するために示した概略的な側面図である。
【図４】従来のマイクロミラー装置の動作を説明するために示した概略的な側面図である。
【図５】本発明の一実施例に係る画像表示装置用マイクロミラー装置の概略的な斜視図である。
【図６】図５に示したマイクロミラー装置の動作を説明するために示す概略的な側面図である。
【図７】図５に示したマイクロミラー装置の動作を説明するために示す概略的な側面図である。
【図８】本発明の他の実施例に係る画像表示装置用マイクロミラー装置を示す図である。
【符号の説明】
２１、１２１      基板
３０、１３０      アドレス電極
３１、１３１      第１アドレス電極
３５、１３５      第２アドレス電極
４０、１４０      補助電極
４１、１４１      第１補助電極
４５、１４５      第２補助電極
５１、１５１      マイクロミラー
【図１】
0003772081.tif 000002
【図２】
0003772081.tif 000003
【図３】
0003772081.tif 000004
【図４】
0003772081.tif 000005
【図５】
0003772081.tif 000006
【図６】
0003772081.tif 000007
【図７】
0003772081.tif 000008
【図８】
0003772081.tif 000009