JP2001075027A - 光変調デバイス及び表示装置並びに光変調デバイスの駆動方法 - Google Patents
光変調デバイス及び表示装置並びに光変調デバイスの駆動方法Info
- Publication number
- JP2001075027A JP2001075027A JP24807499A JP24807499A JP2001075027A JP 2001075027 A JP2001075027 A JP 2001075027A JP 24807499 A JP24807499 A JP 24807499A JP 24807499 A JP24807499 A JP 24807499A JP 2001075027 A JP2001075027 A JP 2001075027A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- mirror
- light
- modulation device
- pressure chamber
- piezoelectric element
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Mechanical Light Control Or Optical Switches (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 変調効率及び信頼性を向上した光変調デバイ
ス及び表示装置並びに光変調デバイスの駆動方法を提供
する。 【解決手段】 一対の支持部13を介して回動可能に基
板11上に支持されると共に光を反射するミラー12
と、圧電体層33と該圧電体層33を挟持する第1及び
第2の電極32,34からなる圧電素子30と前記基板
11とにより前記ミラー12に対向する領域に画成され
て気体を保持する圧力室20と、前記圧電素子30の前
記ミラー12に対向する領域に設けられて前記圧力室2
0内の気体を吐出する少なくとも一つの吐出孔21とを
有し、圧電素子30の駆動により圧力室20内の気体を
吐出孔21から吐出する。
ス及び表示装置並びに光変調デバイスの駆動方法を提供
する。 【解決手段】 一対の支持部13を介して回動可能に基
板11上に支持されると共に光を反射するミラー12
と、圧電体層33と該圧電体層33を挟持する第1及び
第2の電極32,34からなる圧電素子30と前記基板
11とにより前記ミラー12に対向する領域に画成され
て気体を保持する圧力室20と、前記圧電素子30の前
記ミラー12に対向する領域に設けられて前記圧力室2
0内の気体を吐出する少なくとも一つの吐出孔21とを
有し、圧電素子30の駆動により圧力室20内の気体を
吐出孔21から吐出する。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、反射ミラーの変形
によって入射光を変調して表示を行うための光変調デバ
イス及び表示装置並びに光変調デバイスの駆動方法に関
する。
によって入射光を変調して表示を行うための光変調デバ
イス及び表示装置並びに光変調デバイスの駆動方法に関
する。
【0002】
【従来技術】従来、光を変調して表示を行うための光変
調デバイスとしては、例えば、基板上に設けた電極に電
圧を印加し、その静電力等によってミラーを傾斜させて
入射光を変調させるものや、圧電体層を一対の電極膜で
挟持した圧電素子上にミラーを設け、圧電素子を変形さ
せることによりこのミラーを傾斜させて入射光を変調さ
せるもの等が知られている。
調デバイスとしては、例えば、基板上に設けた電極に電
圧を印加し、その静電力等によってミラーを傾斜させて
入射光を変調させるものや、圧電体層を一対の電極膜で
挟持した圧電素子上にミラーを設け、圧電素子を変形さ
せることによりこのミラーを傾斜させて入射光を変調さ
せるもの等が知られている。
【0003】静電力を利用したものとしては、特開平5
−150173号公報に見られるように、C−MOS基
板上に設けたミラーと、基板上に設けられた一対あるい
は二対の電極間の静電気力によりミラーを傾斜させ、入
射光を変調するものが提案されている。
−150173号公報に見られるように、C−MOS基
板上に設けたミラーと、基板上に設けられた一対あるい
は二対の電極間の静電気力によりミラーを傾斜させ、入
射光を変調するものが提案されている。
【0004】また、圧電素子を利用したものとしては、
特表平9−504387号公報に見られるように、片持
ち梁状の圧電素子の表面に薄膜等からなるミラー膜を形
成し、圧電素子を変形させることによりこのミラー膜を
屈曲させて入射光の方向を変えるものも提案されてい
る。
特表平9−504387号公報に見られるように、片持
ち梁状の圧電素子の表面に薄膜等からなるミラー膜を形
成し、圧電素子を変形させることによりこのミラー膜を
屈曲させて入射光の方向を変えるものも提案されてい
る。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、静電力
を利用した光変調デバイスにおいては、ミラーに電荷が
蓄積された場合、この蓄積された電荷によってミラーが
誤作動するという問題がある。
を利用した光変調デバイスにおいては、ミラーに電荷が
蓄積された場合、この蓄積された電荷によってミラーが
誤作動するという問題がある。
【0006】また、圧電素子を利用した光変調デバイス
においては、何れにしても、圧電素子を駆動することに
よりミラー膜を屈曲させて入射光を一方向に集光させる
ことにより変調しているため、変調効率が悪いという問
題がある。
においては、何れにしても、圧電素子を駆動することに
よりミラー膜を屈曲させて入射光を一方向に集光させる
ことにより変調しているため、変調効率が悪いという問
題がある。
【0007】本発明は、このような事情に鑑み、変調効
率及び信頼性を向上した光変調デバイス及び表示装置並
びに光変調デバイスの駆動方法を提供することを課題と
する。
率及び信頼性を向上した光変調デバイス及び表示装置並
びに光変調デバイスの駆動方法を提供することを課題と
する。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決する本発
明の第1の態様は、一対の支持部を介して回動可能に基
板上に支持されると共に光を反射するミラーと、圧電体
層と該圧電体層を挟持する第1及び第2の電極からなる
圧電素子と前記基板とにより前記ミラーに対向する領域
に画成されて気体を保持する圧力室と、前記圧電素子の
前記ミラーに対向する領域に設けられて前記圧力室内の
気体を吐出する少なくとも一つの吐出孔とを有すること
を特徴とする光変調デバイスにある。
明の第1の態様は、一対の支持部を介して回動可能に基
板上に支持されると共に光を反射するミラーと、圧電体
層と該圧電体層を挟持する第1及び第2の電極からなる
圧電素子と前記基板とにより前記ミラーに対向する領域
に画成されて気体を保持する圧力室と、前記圧電素子の
前記ミラーに対向する領域に設けられて前記圧力室内の
気体を吐出する少なくとも一つの吐出孔とを有すること
を特徴とする光変調デバイスにある。
【0009】かかる第1の態様では、圧電素子の駆動に
よって圧力室内の気体が圧縮されて吐出孔から吐出さ
れ、その圧力によってミラーを効率的に回動することが
でき、変調効率が向上する。
よって圧力室内の気体が圧縮されて吐出孔から吐出さ
れ、その圧力によってミラーを効率的に回動することが
でき、変調効率が向上する。
【0010】本発明の第2の態様は、第1の態様におい
て、前記一対の支持部が前記ミラーの相対向する縁部の
略中央に設けられており、前記圧力室が前記支持部同士
を結ぶ軸を挟んだ両側に設けられていることを特徴とす
る光変調デバイスにある。
て、前記一対の支持部が前記ミラーの相対向する縁部の
略中央に設けられており、前記圧力室が前記支持部同士
を結ぶ軸を挟んだ両側に設けられていることを特徴とす
る光変調デバイスにある。
【0011】かかる第2の態様では、それぞれの圧力室
を構成する圧電素子を駆動することにより、ミラーが支
持部同士を結ぶ軸を中心として両方向にそれぞれ回動さ
れる。
を構成する圧電素子を駆動することにより、ミラーが支
持部同士を結ぶ軸を中心として両方向にそれぞれ回動さ
れる。
【0012】本発明の第3の態様は、第1又は2の態様
において、前記支持部は弾性を有する材料で形成されて
前記ミラーの回動によってねじり変形される梁部を有す
ることを特徴とする光変調デバイスにある。
において、前記支持部は弾性を有する材料で形成されて
前記ミラーの回動によってねじり変形される梁部を有す
ることを特徴とする光変調デバイスにある。
【0013】かかる第3の態様では、回動されたミラー
が梁部の弾性によって、初期状態である基板と略平行な
状態に戻される。
が梁部の弾性によって、初期状態である基板と略平行な
状態に戻される。
【0014】本発明の第4の態様は、第1〜3の何れか
の態様において、前記支持部及び前記ミラーが薄膜によ
って一体的に形成されていることを特徴とする光変調デ
バイスにある。
の態様において、前記支持部及び前記ミラーが薄膜によ
って一体的に形成されていることを特徴とする光変調デ
バイスにある。
【0015】かかる第4の態様では、前記支持部を弾性
を有する材料で比較的容易に形成することができる。
を有する材料で比較的容易に形成することができる。
【0016】本発明の第5の態様は、第1〜4の態様に
おいて、前記基板はC−MOSトランジスタが形成され
た基板であり、このC−MOSトランジスタが前記圧電
素子を駆動する駆動素子であることを特徴とする光変調
デバイスにある。
おいて、前記基板はC−MOSトランジスタが形成され
た基板であり、このC−MOSトランジスタが前記圧電
素子を駆動する駆動素子であることを特徴とする光変調
デバイスにある。
【0017】かかる第5の態様では、基板に形成された
C−MOSトランジスタを介して各圧電素子が駆動され
る。
C−MOSトランジスタを介して各圧電素子が駆動され
る。
【0018】本発明の第6の態様は、第1〜5の何れか
の態様の光変調デバイスと、光源と、この光源からの光
を前記光変調デバイスに入射すると共に当該光変調デバ
イスの前記ミラーの所定の回動時に反射光を出射する光
学系とを具備することを特徴とする表示装置にある。
の態様の光変調デバイスと、光源と、この光源からの光
を前記光変調デバイスに入射すると共に当該光変調デバ
イスの前記ミラーの所定の回動時に反射光を出射する光
学系とを具備することを特徴とする表示装置にある。
【0019】かかる第6の態様では、変調効率を向上し
た光変調デバイスを用いることにより、より鮮明な映像
を投影できるとともに小型、省スペース化を可能した表
示装置が実現できる。
た光変調デバイスを用いることにより、より鮮明な映像
を投影できるとともに小型、省スペース化を可能した表
示装置が実現できる。
【0020】本発明の第7の態様は、一対の支持部を介
して回動可能に基板上に支持されると共に光を反射する
ミラーと、圧電体層と該圧電体層を挟持する第1及び第
2の電極からなる圧電素子と前記基板とにより前記ミラ
ーに対向する領域に画成されて気体を保持する圧力室
と、前記圧電素子の前記ミラーに対向する領域に設けら
れて前記圧力室内の気体を吐出する少なくとも一つの吐
出孔とを有する光変調デバイスの駆動方法であって、前
記圧電素子の前記圧電体層に電圧を印加又は解除するこ
とによって前記圧力室内の気体を前記吐出孔から吐出さ
せ、その気体の圧力によって前記ミラーを前記支持部同
士を結ぶ軸を中心として回動させることにより前記ミラ
ーに入射する光を変調させることを特徴とする光変調デ
バイスの駆動方法にある。
して回動可能に基板上に支持されると共に光を反射する
ミラーと、圧電体層と該圧電体層を挟持する第1及び第
2の電極からなる圧電素子と前記基板とにより前記ミラ
ーに対向する領域に画成されて気体を保持する圧力室
と、前記圧電素子の前記ミラーに対向する領域に設けら
れて前記圧力室内の気体を吐出する少なくとも一つの吐
出孔とを有する光変調デバイスの駆動方法であって、前
記圧電素子の前記圧電体層に電圧を印加又は解除するこ
とによって前記圧力室内の気体を前記吐出孔から吐出さ
せ、その気体の圧力によって前記ミラーを前記支持部同
士を結ぶ軸を中心として回動させることにより前記ミラ
ーに入射する光を変調させることを特徴とする光変調デ
バイスの駆動方法にある。
【0021】かかる第7の態様では、ミラーを容易且つ
確実に所定量だけ回動させることができ、変調効率が向
上する。
確実に所定量だけ回動させることができ、変調効率が向
上する。
【0022】本発明の第8の態様は、第7の態様におい
て、前記吐出孔から吐出させて前記ミラーを回動させる
気体として、非腐食性のガスを使用することを特徴とす
る光変調デバイスの駆動方法にある。
て、前記吐出孔から吐出させて前記ミラーを回動させる
気体として、非腐食性のガスを使用することを特徴とす
る光変調デバイスの駆動方法にある。
【0023】かかる第8の態様では、光変調デバイスを
長期間に亘って確実に駆動させることができる。
長期間に亘って確実に駆動させることができる。
【0024】本発明の第9の態様は、第7又は8の態様
において、前記圧力室を前記支持部同士を結ぶ軸を挟ん
だ両側に設け、一方の前記圧電素子を駆動して前記ミラ
ーを回動させて所定角度で入射する反射光を出射させ、
他方の前記圧電素子を駆動して前記ミラーを反対側に回
動させて反射光を出射させないようにすることを特徴と
する光変調デバイスの駆動方法にある。
において、前記圧力室を前記支持部同士を結ぶ軸を挟ん
だ両側に設け、一方の前記圧電素子を駆動して前記ミラ
ーを回動させて所定角度で入射する反射光を出射させ、
他方の前記圧電素子を駆動して前記ミラーを反対側に回
動させて反射光を出射させないようにすることを特徴と
する光変調デバイスの駆動方法にある。
【0025】かかる第9の態様では、各圧力室を構成す
る圧電素子の駆動により、反射光の出射を容易且つ確実
に制御することができる。
る圧電素子の駆動により、反射光の出射を容易且つ確実
に制御することができる。
【0026】本発明の第10の態様は、第9の態様にお
いて、前記一方の圧電素子の駆動による前記ミラーの回
動によって反射光を出射させる一方、前記圧電素子の非
駆動時に反射光の一部を出射させることにより出射光を
デジタル的に階調することを特徴とする光変調デバイス
の駆動方法にある。
いて、前記一方の圧電素子の駆動による前記ミラーの回
動によって反射光を出射させる一方、前記圧電素子の非
駆動時に反射光の一部を出射させることにより出射光を
デジタル的に階調することを特徴とする光変調デバイス
の駆動方法にある。
【0027】かかる第10の態様では、各圧力室を構成
する圧電素子を選択的にオン、オフすることにより、出
射光を容易に階調することができる。
する圧電素子を選択的にオン、オフすることにより、出
射光を容易に階調することができる。
【0028】
【発明の実施の形態】以下、本発明を実施形態に基づい
て詳細に説明する。
て詳細に説明する。
【0029】(実施形態1)図1は、実施形態1に係る
光変調デバイスの概略を示す斜視図であり、図2(a)
はその要部を示す上面図であり、図2(b)は、図2
(a)のA−A’断面図の一部であり、図2(c)は、
図2(a)のB−B’断面図の一部である。
光変調デバイスの概略を示す斜視図であり、図2(a)
はその要部を示す上面図であり、図2(b)は、図2
(a)のA−A’断面図の一部であり、図2(c)は、
図2(a)のB−B’断面図の一部である。
【0030】図示するように、本実施形態の光変調デバ
イス10では、例えば、厚さが500〜700μmのシ
リコン(Si)基板等からなるミラー基板11上にミラ
ー12が2次元アレイ状に設けられている。
イス10では、例えば、厚さが500〜700μmのシ
リコン(Si)基板等からなるミラー基板11上にミラ
ー12が2次元アレイ状に設けられている。
【0031】ミラー12は、各画素毎に設けられると共
に光変調デバイスに入射された光を反射するための反射
膜であり、本実施形態では、薄膜で構成されている。ま
た、各ミラー12は、相対向する縁部の略中央に設けら
れた一対の支持部13によって、それぞれミラー基板1
1上に回動可能に支持されている。
に光変調デバイスに入射された光を反射するための反射
膜であり、本実施形態では、薄膜で構成されている。ま
た、各ミラー12は、相対向する縁部の略中央に設けら
れた一対の支持部13によって、それぞれミラー基板1
1上に回動可能に支持されている。
【0032】各ミラー12を支持する支持部13は、ミ
ラー基板11上に設けられてミラー基板11とは略垂直
方向に延びる支柱13aと、この支柱13aの先端部と
ミラー12とを連結する梁部13bとからなる。そし
て、各ミラー12は、この梁部13bがねじり方向に弾
性変形することにより回動するようになっている。
ラー基板11上に設けられてミラー基板11とは略垂直
方向に延びる支柱13aと、この支柱13aの先端部と
ミラー12とを連結する梁部13bとからなる。そし
て、各ミラー12は、この梁部13bがねじり方向に弾
性変形することにより回動するようになっている。
【0033】また、このような支持部13は、本実施形
態では、薄膜によってミラーと一体的に形成されてお
り、梁部13bはミラー12の一部を除去して所定の幅
とすることにより形成されている。この梁部13bの幅
は、特に限定されないが、ミラー12を回動可能な程度
な剛性を有すると共に、詳しくは後述するが、回動され
たミラー12を初期状態、すなわち、ミラー基板11と
略平行となるように戻すことのできる弾性を有する程度
に適宜決定する必要がある。
態では、薄膜によってミラーと一体的に形成されてお
り、梁部13bはミラー12の一部を除去して所定の幅
とすることにより形成されている。この梁部13bの幅
は、特に限定されないが、ミラー12を回動可能な程度
な剛性を有すると共に、詳しくは後述するが、回動され
たミラー12を初期状態、すなわち、ミラー基板11と
略平行となるように戻すことのできる弾性を有する程度
に適宜決定する必要がある。
【0034】また、ミラー12に対向する領域のミラー
基板11上には、ミラー12を支持する一対の支持部1
3同士を結ぶ軸を挟んで両側に、圧電素子30とミラー
基板11との間に、気体を保持する空間である圧力室2
0が画成されている。すなわち、この圧力室20は少な
くともミラー12に対向する一面が弾性板31と、この
弾性板31上に形成された下電極膜32、圧電体層33
及び上電極膜34を有する圧電素子30で構成されてい
る。なお、圧力室20のその他の面は、例えば、本実施
形態では、弾性板31で構成されている。勿論、全ての
面が圧電素子で構成されていてもよい。
基板11上には、ミラー12を支持する一対の支持部1
3同士を結ぶ軸を挟んで両側に、圧電素子30とミラー
基板11との間に、気体を保持する空間である圧力室2
0が画成されている。すなわち、この圧力室20は少な
くともミラー12に対向する一面が弾性板31と、この
弾性板31上に形成された下電極膜32、圧電体層33
及び上電極膜34を有する圧電素子30で構成されてい
る。なお、圧力室20のその他の面は、例えば、本実施
形態では、弾性板31で構成されている。勿論、全ての
面が圧電素子で構成されていてもよい。
【0035】この圧力室20の形状は、特に限定されな
いが、例えば、本実施形態では、駆動素子50がミラー
基板11上の支持部13間の略中央部近傍に各圧電素子
30毎に設けられているため、圧力室20はこの駆動素
子50を露出するように、支持部13間の略中央部の一
部が他の部分よりも狭い幅で形成されている。
いが、例えば、本実施形態では、駆動素子50がミラー
基板11上の支持部13間の略中央部近傍に各圧電素子
30毎に設けられているため、圧力室20はこの駆動素
子50を露出するように、支持部13間の略中央部の一
部が他の部分よりも狭い幅で形成されている。
【0036】ここで、圧力室20の一面を構成する圧電
素子30の上電極膜34は、各圧電素子30の個別の電
極であり、各上電極膜34から接続配線35が層間絶縁
膜36を介して所定幅でミラー基板11上まで延設さ
れ、駆動素子50に対向する領域のミラー基板11上に
設けられて駆動素子50を露出する接続孔22を介し
て、駆動素子50と電気的に接続されている。
素子30の上電極膜34は、各圧電素子30の個別の電
極であり、各上電極膜34から接続配線35が層間絶縁
膜36を介して所定幅でミラー基板11上まで延設さ
れ、駆動素子50に対向する領域のミラー基板11上に
設けられて駆動素子50を露出する接続孔22を介し
て、駆動素子50と電気的に接続されている。
【0037】一方、下電極膜32は、各圧電素子30の
共通の電極であり、図示しないがミラー基板11上で各
圧電素子30の下電極膜32と接続されている。なお、
本実施形態では、下電極膜32を弾性板31上に形成す
るようにしたが、これに限定されず、下電極膜32が弾
性板31を兼ねるようにしてもよい。
共通の電極であり、図示しないがミラー基板11上で各
圧電素子30の下電極膜32と接続されている。なお、
本実施形態では、下電極膜32を弾性板31上に形成す
るようにしたが、これに限定されず、下電極膜32が弾
性板31を兼ねるようにしてもよい。
【0038】また、このような圧電素子30のミラー1
2に対向する領域には、圧力室20に連通して圧力室2
0内の気体を吐出する吐出孔21が少なくとも一つ形成
されている。この吐出孔21の数及び大きさ等は、特に
限定されず、その一面を構成する圧電素子30の駆動を
妨げない程度であり、且つ圧力室20内の気体を吐出可
能であればよい。
2に対向する領域には、圧力室20に連通して圧力室2
0内の気体を吐出する吐出孔21が少なくとも一つ形成
されている。この吐出孔21の数及び大きさ等は、特に
限定されず、その一面を構成する圧電素子30の駆動を
妨げない程度であり、且つ圧力室20内の気体を吐出可
能であればよい。
【0039】このような本発明の構成では、圧力室20
を構成する圧電素子30の圧電体層33に電圧を印加し
て駆動することにより、圧力室20内の気体を圧縮して
吐出孔21から吐出させることにより、この吐出された
気体の圧力によってミラー12を支持部13同士を結ぶ
軸を中心に回動させる。
を構成する圧電素子30の圧電体層33に電圧を印加し
て駆動することにより、圧力室20内の気体を圧縮して
吐出孔21から吐出させることにより、この吐出された
気体の圧力によってミラー12を支持部13同士を結ぶ
軸を中心に回動させる。
【0040】なお、このように吐出孔21から吐出され
てミラー12を回動させる気体としては、例えば、空
気、窒素又はアルゴン等の非腐食性のガスであることが
好ましく、本実施形態では、吐出孔21から空気を吐出
させてその圧力によってミラー12を回動させている。
このように、気体として非腐食性のガスを用いることに
より、光変調デバイスを長期間に亘って確実に駆動させ
ることができる。
てミラー12を回動させる気体としては、例えば、空
気、窒素又はアルゴン等の非腐食性のガスであることが
好ましく、本実施形態では、吐出孔21から空気を吐出
させてその圧力によってミラー12を回動させている。
このように、気体として非腐食性のガスを用いることに
より、光変調デバイスを長期間に亘って確実に駆動させ
ることができる。
【0041】また、上述の本実施形態の光変調デバイス
10の製造方法は、特に限定されないが、本実施形態で
は、以下の工程で製造した。なお、図3及び図4は、本
実施形態の光変調デバイスの製造方法を示す断面図であ
る。
10の製造方法は、特に限定されないが、本実施形態で
は、以下の工程で製造した。なお、図3及び図4は、本
実施形態の光変調デバイスの製造方法を示す断面図であ
る。
【0042】まず、図3(a)に示すように、ミラー基
板11は、本実施形態では、C−MOSトランジスタか
らなる駆動素子50が設けられたシリコン単結晶基板で
あり、このミラー基板11上に絶縁膜15を形成する。
この絶縁膜15は、後述する第1の犠牲層60をエッチ
ングする際に、そのエッチングを停止させるための膜で
あり、第1の犠牲層60のエッチングを停止可能であれ
ばその材質は特に限定されず、例えば、本実施形態で
は、窒化シリコン(SiN)をCVD法によって形成し
た。また、この絶縁膜15の膜厚は、特に限定されない
が、例えば、0.3〜1μm程度であることが好まし
く、例えば、本実施形態では、約0.5μmとした。
板11は、本実施形態では、C−MOSトランジスタか
らなる駆動素子50が設けられたシリコン単結晶基板で
あり、このミラー基板11上に絶縁膜15を形成する。
この絶縁膜15は、後述する第1の犠牲層60をエッチ
ングする際に、そのエッチングを停止させるための膜で
あり、第1の犠牲層60のエッチングを停止可能であれ
ばその材質は特に限定されず、例えば、本実施形態で
は、窒化シリコン(SiN)をCVD法によって形成し
た。また、この絶縁膜15の膜厚は、特に限定されない
が、例えば、0.3〜1μm程度であることが好まし
く、例えば、本実施形態では、約0.5μmとした。
【0043】次に、図3(b)に示すように、この絶縁
膜15上に全面に亘って第1の犠牲層60を形成後、各
圧力室20が設けられる領域、本実施形態では支持部1
3を結ぶ軸を挟む両側に対応する部分に、それぞれ、第
1の犠牲層60を圧力室20と同一形状にパターニング
する。ここで、この第1の犠牲層60は圧力室20を形
成するためのものであり、その厚さは約50〜200n
m程度であることが好ましく、本実施形態では150n
mとした。
膜15上に全面に亘って第1の犠牲層60を形成後、各
圧力室20が設けられる領域、本実施形態では支持部1
3を結ぶ軸を挟む両側に対応する部分に、それぞれ、第
1の犠牲層60を圧力室20と同一形状にパターニング
する。ここで、この第1の犠牲層60は圧力室20を形
成するためのものであり、その厚さは約50〜200n
m程度であることが好ましく、本実施形態では150n
mとした。
【0044】この第1の犠牲層60の材料は、特に限定
されないが、例えば、ポリシリコン、リンドープ酸化シ
リコン(PSG)又はボロン・リンドープ酸化シリコン
(BPSG)等を用いることが好ましく、本実施形態で
は、エッチングレートが比較的速いPSGを用いた。
されないが、例えば、ポリシリコン、リンドープ酸化シ
リコン(PSG)又はボロン・リンドープ酸化シリコン
(BPSG)等を用いることが好ましく、本実施形態で
は、エッチングレートが比較的速いPSGを用いた。
【0045】次に、図3(c)に示すように、第1の犠
牲層60に沿って、弾性板31を、例えば、0.5〜2
μm程度の厚さ、本実施形態では1μmで形成すると共
にパターニングする。このとき、弾性板31は第1の犠
牲層60の側面を介して絶縁膜15上まで連続して形成
され、第1の犠牲層60は弾性板31によって完全に覆
われる。すなわち、後述する工程で第1の犠牲層60を
除去することにより、弾性板31の内部の空間が圧力室
20となる。また、弾性板31を形成後、パターニング
することにより各圧電素子30に設けられる吐出孔21
となる部分に第1の貫通孔31aを形成する。同時に、
各圧電素子30の駆動素子50に対向する領域の弾性板
31に、絶縁膜15を露出する第1の露出孔31bを形
成する。この第1の露出孔31bは、上電極膜34と駆
動素子50とを電気的に接続するための接続孔22の一
部を構成する。このような弾性板31の材料は、弾性変
形可能で且つ所定の剛性を有する材料であれば、特に限
定されないが、本実施形態では、ジルコニウム層を約1
μmの厚さで形成後、例えば、500〜1200℃の拡
散炉で熱酸化してなる酸化ジルコニウムを弾性板31と
した。
牲層60に沿って、弾性板31を、例えば、0.5〜2
μm程度の厚さ、本実施形態では1μmで形成すると共
にパターニングする。このとき、弾性板31は第1の犠
牲層60の側面を介して絶縁膜15上まで連続して形成
され、第1の犠牲層60は弾性板31によって完全に覆
われる。すなわち、後述する工程で第1の犠牲層60を
除去することにより、弾性板31の内部の空間が圧力室
20となる。また、弾性板31を形成後、パターニング
することにより各圧電素子30に設けられる吐出孔21
となる部分に第1の貫通孔31aを形成する。同時に、
各圧電素子30の駆動素子50に対向する領域の弾性板
31に、絶縁膜15を露出する第1の露出孔31bを形
成する。この第1の露出孔31bは、上電極膜34と駆
動素子50とを電気的に接続するための接続孔22の一
部を構成する。このような弾性板31の材料は、弾性変
形可能で且つ所定の剛性を有する材料であれば、特に限
定されないが、本実施形態では、ジルコニウム層を約1
μmの厚さで形成後、例えば、500〜1200℃の拡
散炉で熱酸化してなる酸化ジルコニウムを弾性板31と
した。
【0046】次に、図3(d)に示すように、弾性板3
1及び第1の犠牲層60上に亘って、150〜500n
mの厚さ、例えば、本実施形態では、膜厚200nmで
下電極膜32を形成すると共に各圧電素子30毎にパタ
ーニングする。また、同時に、弾性板31の第1の貫通
孔31aに対向する部分にこの第1の貫通孔31aに連
通する第2の貫通孔32aを形成すると共に、弾性板3
1の第1の露出孔31bに対向する領域の下電極膜32
に第1の露出孔31bに連通する第2の露出孔32bを
形成する。この下電極膜32の材料としては、イリジウ
ム,白金等が好適である。これは、後述するように、ス
パッタリング法やゾル−ゲル法で圧電体層33を形成す
る際、成膜後に大気雰囲気下又は酸素雰囲気下で600
〜1000℃程度の温度で焼成して結晶化させる必要が
あるからである。すなわち、下電極膜32の材料は、こ
のような高温、酸化雰囲気下で導電性を保持できなけれ
ばならず、殊に、圧電体層33としてチタン酸ジルコン
酸鉛(PZT)を用いた場合には、酸化鉛(PbO)の
拡散による導電性の変化が少ないことが望ましい。これ
らの理由から、本実施形態では、イリジウムをスパッタ
リング法により形成することにより下電極膜32とし
た。
1及び第1の犠牲層60上に亘って、150〜500n
mの厚さ、例えば、本実施形態では、膜厚200nmで
下電極膜32を形成すると共に各圧電素子30毎にパタ
ーニングする。また、同時に、弾性板31の第1の貫通
孔31aに対向する部分にこの第1の貫通孔31aに連
通する第2の貫通孔32aを形成すると共に、弾性板3
1の第1の露出孔31bに対向する領域の下電極膜32
に第1の露出孔31bに連通する第2の露出孔32bを
形成する。この下電極膜32の材料としては、イリジウ
ム,白金等が好適である。これは、後述するように、ス
パッタリング法やゾル−ゲル法で圧電体層33を形成す
る際、成膜後に大気雰囲気下又は酸素雰囲気下で600
〜1000℃程度の温度で焼成して結晶化させる必要が
あるからである。すなわち、下電極膜32の材料は、こ
のような高温、酸化雰囲気下で導電性を保持できなけれ
ばならず、殊に、圧電体層33としてチタン酸ジルコン
酸鉛(PZT)を用いた場合には、酸化鉛(PbO)の
拡散による導電性の変化が少ないことが望ましい。これ
らの理由から、本実施形態では、イリジウムをスパッタ
リング法により形成することにより下電極膜32とし
た。
【0047】次に、図4(a)に示すように、下電極膜
32上に全面に亘って、例えば、厚さ0.4〜3μm、
本実施形態では、1.5μmの圧電体層33、及び例え
ば、厚さ30〜100nm、本実施形態では、50nm
の上電極膜34を順次形成すると共に、これらを各圧電
素子30毎、すなわち、第1の犠牲層60上の下電極膜
32に対向する領域にパターニングする。また、このと
き第1及び第2の貫通孔31a,32aに対向する領域
の圧電体層33及び上電極膜34を貫通して吐出孔21
を形成すると共に、第1及び第2の露出孔31b,32
bに対向する領域の絶縁膜15を除去して駆動素子50
を露出する接続孔22とする。なお、このパターニング
方法は、特に限定されず、例えば、反応性イオンエッチ
ング(RIE)又はイオンミリング等で行えばよい。
32上に全面に亘って、例えば、厚さ0.4〜3μm、
本実施形態では、1.5μmの圧電体層33、及び例え
ば、厚さ30〜100nm、本実施形態では、50nm
の上電極膜34を順次形成すると共に、これらを各圧電
素子30毎、すなわち、第1の犠牲層60上の下電極膜
32に対向する領域にパターニングする。また、このと
き第1及び第2の貫通孔31a,32aに対向する領域
の圧電体層33及び上電極膜34を貫通して吐出孔21
を形成すると共に、第1及び第2の露出孔31b,32
bに対向する領域の絶縁膜15を除去して駆動素子50
を露出する接続孔22とする。なお、このパターニング
方法は、特に限定されず、例えば、反応性イオンエッチ
ング(RIE)又はイオンミリング等で行えばよい。
【0048】ここで、圧電体層33の材料としては、チ
タン酸ジルコン酸鉛(PZT)系の材料、チタン酸バリ
ウム(BTO)、チタン酸バリウムとチタン酸ストロン
チウムの混晶[(Ba,Sr)TiO3(BST)]等
が好ましく、本実施形態では、PZT系の材料を使用
し、金属有機物を触媒に溶解・分散したいわゆるゾルを
塗布乾燥してゲル化し、さらに高温で焼成することで金
属酸化物からなる圧電体層33を得る、いわゆるゾル−
ゲル法を用いて形成した。なお、この圧電体膜33の成
膜方法は、特に限定されず、例えば、スパッタリング法
又はMOD法(有機金属熱塗布分解法)等のスピンコー
ト法により成膜してもよい。
タン酸ジルコン酸鉛(PZT)系の材料、チタン酸バリ
ウム(BTO)、チタン酸バリウムとチタン酸ストロン
チウムの混晶[(Ba,Sr)TiO3(BST)]等
が好ましく、本実施形態では、PZT系の材料を使用
し、金属有機物を触媒に溶解・分散したいわゆるゾルを
塗布乾燥してゲル化し、さらに高温で焼成することで金
属酸化物からなる圧電体層33を得る、いわゆるゾル−
ゲル法を用いて形成した。なお、この圧電体膜33の成
膜方法は、特に限定されず、例えば、スパッタリング法
又はMOD法(有機金属熱塗布分解法)等のスピンコー
ト法により成膜してもよい。
【0049】さらに、ゾル−ゲル法又はスパッタリング
法もしくはMOD法等によりチタン酸ジルコン酸鉛の前
駆体膜を形成後、アルカリ水溶液中での高圧処理法にて
低温で結晶成長させる方法を用いてもよい。
法もしくはMOD法等によりチタン酸ジルコン酸鉛の前
駆体膜を形成後、アルカリ水溶液中での高圧処理法にて
低温で結晶成長させる方法を用いてもよい。
【0050】何れにしても、このように成膜された圧電
体層33は、バルクの圧電体とは異なり結晶が優先配向
しており、且つ本実施形態では、圧電体層33は、結晶
が柱状に形成されている。なお、優先配向とは、結晶の
配向方向が無秩序ではなく、特定の結晶面がほぼ一定の
方向に向いている状態をいう。また、結晶が柱状の薄膜
とは、略円柱体の結晶が中心軸を厚さ方向に略一致させ
た状態で面方向に亘って集合して薄膜を形成している状
態をいう。勿論、優先配向した粒状の結晶で形成された
薄膜であってもよい。なお、このように薄膜工程で製造
された圧電体層の厚さは、一般的に0.2〜5μmであ
る。
体層33は、バルクの圧電体とは異なり結晶が優先配向
しており、且つ本実施形態では、圧電体層33は、結晶
が柱状に形成されている。なお、優先配向とは、結晶の
配向方向が無秩序ではなく、特定の結晶面がほぼ一定の
方向に向いている状態をいう。また、結晶が柱状の薄膜
とは、略円柱体の結晶が中心軸を厚さ方向に略一致させ
た状態で面方向に亘って集合して薄膜を形成している状
態をいう。勿論、優先配向した粒状の結晶で形成された
薄膜であってもよい。なお、このように薄膜工程で製造
された圧電体層の厚さは、一般的に0.2〜5μmであ
る。
【0051】上電極膜34の材料としては、導電性が高
く、エレクトロマイグレーションの発生がほとんど無
い、例えば、イリジウム,白金等の金属及びその酸化物
が好ましい。本実施形態では、イリジウムをスパッタリ
ング法により成膜して上電極膜34とした。
く、エレクトロマイグレーションの発生がほとんど無
い、例えば、イリジウム,白金等の金属及びその酸化物
が好ましい。本実施形態では、イリジウムをスパッタリ
ング法により成膜して上電極膜34とした。
【0052】次に、図4(b)に示すように、圧電素子
30及び接続孔22の内面を覆って層間絶縁膜36を形
成すると共にパターニングする。詳しくは、上電極膜3
4上の周縁部を残して上電極膜34が露出する上電極露
出部34aを形成すると共に、接続孔22内に形成され
た層間絶縁膜36を少なくとも下電極膜32の端面が覆
われるようにパターニングする。
30及び接続孔22の内面を覆って層間絶縁膜36を形
成すると共にパターニングする。詳しくは、上電極膜3
4上の周縁部を残して上電極膜34が露出する上電極露
出部34aを形成すると共に、接続孔22内に形成され
た層間絶縁膜36を少なくとも下電極膜32の端面が覆
われるようにパターニングする。
【0053】次に、図4(c)に示すように、圧電素子
30上に層間絶縁膜36上に接続配線35を形成すると
共にパターニングして、この接続配線35によって圧電
素子30の上電極膜34と駆動素子50とを接続孔22
を介して電気的に接続する。
30上に層間絶縁膜36上に接続配線35を形成すると
共にパターニングして、この接続配線35によって圧電
素子30の上電極膜34と駆動素子50とを接続孔22
を介して電気的に接続する。
【0054】次に、図5(a)に示すように、ミラー基
板11の全面に亘って、第2の犠牲層61を形成後、そ
の表面を平坦化する。この第2の犠牲層61は、ミラー
12を形成するためのものであり、平坦化後の圧電素子
30上の厚さが約4.5〜10μm程度となるように形
成するのが好ましい。また、このとき、図示しないが支
持部13の支柱13aを形成するための凹部を形成して
おく。
板11の全面に亘って、第2の犠牲層61を形成後、そ
の表面を平坦化する。この第2の犠牲層61は、ミラー
12を形成するためのものであり、平坦化後の圧電素子
30上の厚さが約4.5〜10μm程度となるように形
成するのが好ましい。また、このとき、図示しないが支
持部13の支柱13aを形成するための凹部を形成して
おく。
【0055】次に、図5(b)に示すように、第2の犠
牲層61上の全面に亘ってミラー膜120を形成すると
共にパターニングしてミラー12とする。このとき、図
示しないが、支持部13の梁部13bを同時にパターニ
ングによって形成する。
牲層61上の全面に亘ってミラー膜120を形成すると
共にパターニングしてミラー12とする。このとき、図
示しないが、支持部13の梁部13bを同時にパターニ
ングによって形成する。
【0056】このミラー12の材料としては、光に対す
る反射性が良い材料、例えば、アルミニウム、銀等が好
ましく、本実施形態では、アルミニウムを使用した。
る反射性が良い材料、例えば、アルミニウム、銀等が好
ましく、本実施形態では、アルミニウムを使用した。
【0057】その後、図5(c)に示すように、第2の
犠牲層61をエッチングにより除去すると共に吐出孔2
1から第1の犠牲層60をエッチングにより除去するこ
とにより、図示しない支持部13を介してミラー12が
ミラー基板11上に支持されると共に、このミラー12
に対向する領域に一面が圧電素子30で構成される圧力
室20が形成される。
犠牲層61をエッチングにより除去すると共に吐出孔2
1から第1の犠牲層60をエッチングにより除去するこ
とにより、図示しない支持部13を介してミラー12が
ミラー基板11上に支持されると共に、このミラー12
に対向する領域に一面が圧電素子30で構成される圧力
室20が形成される。
【0058】なお、本実施形態では、犠牲層60の材料
として、PSGを用いているため、弗酸水溶液によって
エッチングした。また、ポリシリコンを用いた場合に
は、弗酸及び硝酸の混合水溶液、あるいは水酸化カリウ
ム水溶液によってエッチングすることができる。
として、PSGを用いているため、弗酸水溶液によって
エッチングした。また、ポリシリコンを用いた場合に
は、弗酸及び硝酸の混合水溶液、あるいは水酸化カリウ
ム水溶液によってエッチングすることができる。
【0059】ここで、このように形成された本実施形態
の光変調デバイスの動作について説明する。なお、図6
は、本実施形態の光変調デバイスの動作を示す概略図で
あり、図7は、本実施形態の光変調デバイス及び光変調
デバイスに照射される光の光路を模式的に示した図であ
る。なお、図6及び図7において、各ミラー12毎に設
けられた一対の圧力室20、吐出孔21、及び圧電素子
30のそれぞれを左右で区別するためにA、Bを付して
示してある。また、図7に図示したミラー12は左右で
区別してA、Bを付して示してある。
の光変調デバイスの動作について説明する。なお、図6
は、本実施形態の光変調デバイスの動作を示す概略図で
あり、図7は、本実施形態の光変調デバイス及び光変調
デバイスに照射される光の光路を模式的に示した図であ
る。なお、図6及び図7において、各ミラー12毎に設
けられた一対の圧力室20、吐出孔21、及び圧電素子
30のそれぞれを左右で区別するためにA、Bを付して
示してある。また、図7に図示したミラー12は左右で
区別してA、Bを付して示してある。
【0060】本実施形態の光変調デバイス10は、図6
(a)に示すように、ミラー12に対向する領域に設け
られた圧力室20A、20Bを構成する圧電素子30
A、30Bに電圧が印加されていない状態、すなわち、
待機状態では、ミラー12は、ミラー基板11と略平行
となっている。
(a)に示すように、ミラー12に対向する領域に設け
られた圧力室20A、20Bを構成する圧電素子30
A、30Bに電圧が印加されていない状態、すなわち、
待機状態では、ミラー12は、ミラー基板11と略平行
となっている。
【0061】そして、図6(b)に示すように、駆動素
子50のスイッチングによって一方の圧力室20Aを構
成する圧電素子30Aに電圧を印加して駆動することに
より、圧電素子30Aが圧力室20A側に変形して圧力
室20A内の気体が圧縮され、吐出孔21Aから吐出さ
れる。この吐出された気体の圧力によって、ミラー12
が支持部13同士を結ぶ軸を中心として回動され、他方
の圧力室20Bを構成する圧電素子30Bに当接するこ
とにより停止する。
子50のスイッチングによって一方の圧力室20Aを構
成する圧電素子30Aに電圧を印加して駆動することに
より、圧電素子30Aが圧力室20A側に変形して圧力
室20A内の気体が圧縮され、吐出孔21Aから吐出さ
れる。この吐出された気体の圧力によって、ミラー12
が支持部13同士を結ぶ軸を中心として回動され、他方
の圧力室20Bを構成する圧電素子30Bに当接するこ
とにより停止する。
【0062】また、図6(c)に示すように、他方の圧
力室20Bを構成する圧電素子30Bに電圧を印加して
駆動することにより、上述同様、ミラー12が圧電素子
30Aの駆動による回動とは反対方向に回動されて一方
の圧電素子30Aに当接することにより停止する。
力室20Bを構成する圧電素子30Bに電圧を印加して
駆動することにより、上述同様、ミラー12が圧電素子
30Aの駆動による回動とは反対方向に回動されて一方
の圧電素子30Aに当接することにより停止する。
【0063】ここで、本実施形態では、ミラー基板11
の表面に対して、ミラー12が±10°ずつ回動するよ
うにしている。このミラー12の回動角度は、圧電素子
30とミラー12との間隔を調整することにより、容易
に調整することができる。
の表面に対して、ミラー12が±10°ずつ回動するよ
うにしている。このミラー12の回動角度は、圧電素子
30とミラー12との間隔を調整することにより、容易
に調整することができる。
【0064】また、本実施形態の光変調デバイス10で
は、図7に示すように、各画素となる領域の周囲を覆う
ように遮光マスク80が設けられている。例えば、この
遮光マスク80は、各画素に対向する領域に入射光が通
過する貫通孔81を有する略井桁形状を有する。この遮
光マスク80は、光吸収材料からなり、例えば、樹脂に
分散されたカーボンブラック、黒色顔料、黒色染料等が
挙げられる。
は、図7に示すように、各画素となる領域の周囲を覆う
ように遮光マスク80が設けられている。例えば、この
遮光マスク80は、各画素に対向する領域に入射光が通
過する貫通孔81を有する略井桁形状を有する。この遮
光マスク80は、光吸収材料からなり、例えば、樹脂に
分散されたカーボンブラック、黒色顔料、黒色染料等が
挙げられる。
【0065】このような構成では、図7に示すように、
入射光70は、ミラー基板11に対して所定の角度、例
えば、本実施形態では約20°傾斜して遮光マスク80
の貫通孔81を介して入射される。そして、一方の圧電
素子30Aに電圧が印加された状態では、ミラー12A
は入射光70の傾斜方向と同一方向に約10°回動され
るため、入射光70はミラー12Aによってミラー基板
11に対して略垂直方向に偏向されて貫通孔81から出
射される。一方、他方の圧電素子30Bに電圧が印加さ
れた状態では、ミラー12Bが入射光70の傾斜方向と
は反対方向に約10°回動されるため、入射光70は、
ミラー基板11に対して約40°の方向に反射されて遮
光マスク80に集光して吸収されるため、貫通孔81か
ら出射されることがない。
入射光70は、ミラー基板11に対して所定の角度、例
えば、本実施形態では約20°傾斜して遮光マスク80
の貫通孔81を介して入射される。そして、一方の圧電
素子30Aに電圧が印加された状態では、ミラー12A
は入射光70の傾斜方向と同一方向に約10°回動され
るため、入射光70はミラー12Aによってミラー基板
11に対して略垂直方向に偏向されて貫通孔81から出
射される。一方、他方の圧電素子30Bに電圧が印加さ
れた状態では、ミラー12Bが入射光70の傾斜方向と
は反対方向に約10°回動されるため、入射光70は、
ミラー基板11に対して約40°の方向に反射されて遮
光マスク80に集光して吸収されるため、貫通孔81か
ら出射されることがない。
【0066】なお、ミラー12と遮光マスク80の距離
は、ミラー12の回動角度と入射光70の入射角度を考
慮して適宜決定すればよい。
は、ミラー12の回動角度と入射光70の入射角度を考
慮して適宜決定すればよい。
【0067】このような光変調デバイス10を表示装置
等に用いた場合、各圧力室20を構成する圧電素子30
に選択的に電圧を印加することにより、入射光70のO
N、OFFの制御を容易に行うことができる。
等に用いた場合、各圧力室20を構成する圧電素子30
に選択的に電圧を印加することにより、入射光70のO
N、OFFの制御を容易に行うことができる。
【0068】なお、本実施形態では、圧力室20を構成
する圧電素子30を圧力室20側に変形させて、圧力室
20内の気体を吐出孔21から吐出するようにしたが、
これに限定されず、例えば、予め、圧電素子30を圧力
室20とは反対方向に変形させて圧力室20の体積を拡
げておき、圧電素子30の駆動を解除することにより、
圧力室20内の気体を吐出するようにしてもよい。
する圧電素子30を圧力室20側に変形させて、圧力室
20内の気体を吐出孔21から吐出するようにしたが、
これに限定されず、例えば、予め、圧電素子30を圧力
室20とは反対方向に変形させて圧力室20の体積を拡
げておき、圧電素子30の駆動を解除することにより、
圧力室20内の気体を吐出するようにしてもよい。
【0069】また、ミラー12は、一旦、圧電素子30
の駆動によって回動されると、その後、さらに圧電素子
30が駆動されない場合には、支持部13を構成する梁
部13bの弾性力によって初期状態であるミラー基板1
1と略平行な状態に戻る。したがって、このミラー12
の初期状態を利用して、入射光70を三方向に偏向する
ことも可能である。これにより、例えば、ミラー12が
初期状態である場合に、入射光70の一部が貫通孔81
から出射するようにすれば、デジタル的に階調すること
もできる。
の駆動によって回動されると、その後、さらに圧電素子
30が駆動されない場合には、支持部13を構成する梁
部13bの弾性力によって初期状態であるミラー基板1
1と略平行な状態に戻る。したがって、このミラー12
の初期状態を利用して、入射光70を三方向に偏向する
ことも可能である。これにより、例えば、ミラー12が
初期状態である場合に、入射光70の一部が貫通孔81
から出射するようにすれば、デジタル的に階調すること
もできる。
【0070】以上のように本実施形態では、ミラー基板
11上に支持部13を介して支持された各ミラー12に
対向する領域に、少なくとも一面に圧電素子30を有す
る圧力室20を設けると共に、圧電素子30に圧力室2
0の気体を吐出するための吐出孔21を設けるようにし
た。これにより、圧力室20を構成する圧電素子30に
電圧を印加することにより圧力室20内の気体が吐出孔
21から吐出され、ミラー12を効率的に回動させるこ
とができ、高い変調効率を得ることができる。
11上に支持部13を介して支持された各ミラー12に
対向する領域に、少なくとも一面に圧電素子30を有す
る圧力室20を設けると共に、圧電素子30に圧力室2
0の気体を吐出するための吐出孔21を設けるようにし
た。これにより、圧力室20を構成する圧電素子30に
電圧を印加することにより圧力室20内の気体が吐出孔
21から吐出され、ミラー12を効率的に回動させるこ
とができ、高い変調効率を得ることができる。
【0071】(他の実施形態)以上、本発明の各実施形
態を説明したが、本発明の光変調デバイスは上述した実
施形態に限定されるものではない。
態を説明したが、本発明の光変調デバイスは上述した実
施形態に限定されるものではない。
【0072】例えば、上述の実施形態では、各ミラー1
2に対応して2つの圧力室20を設けるようにしたが、
これに限定されず、勿論3つ以上設けるようにしてもよ
い。
2に対応して2つの圧力室20を設けるようにしたが、
これに限定されず、勿論3つ以上設けるようにしてもよ
い。
【0073】また、例えば、上述した実施形態では、各
ミラー12を各画素毎に設けるようにしたが、これに限
定されず、例えば、各画素毎に複数のミラーを設けるよ
うにしてもよい。このような構成では、各ミラーに対応
して設けられた圧力室を構成する圧電素子に個別に選択
的に電圧を印加することにより、圧電素子のON、OF
Fのみで、各画素からの出射光をデジタル的に容易に階
調することができる。
ミラー12を各画素毎に設けるようにしたが、これに限
定されず、例えば、各画素毎に複数のミラーを設けるよ
うにしてもよい。このような構成では、各ミラーに対応
して設けられた圧力室を構成する圧電素子に個別に選択
的に電圧を印加することにより、圧電素子のON、OF
Fのみで、各画素からの出射光をデジタル的に容易に階
調することができる。
【0074】以上説明した各構成の本発明の光変調デバ
イスは、例えば、表示装置の一部として用いられる。
イスは、例えば、表示装置の一部として用いられる。
【0075】図8には本発明の光変調デバイスを用いた
表示装置の一例を示す。なお、図8は表示装置を構成す
る光学系の概略断面図であり、レンズ、光変調デバイス
等は大幅に簡略化して描いてある。
表示装置の一例を示す。なお、図8は表示装置を構成す
る光学系の概略断面図であり、レンズ、光変調デバイス
等は大幅に簡略化して描いてある。
【0076】図8に示す表示装置は、光源であるメタル
ハライドランプ210及び放射面形状のリフレクタ21
1と、このメタルハライドランプ210からの光を光変
調デバイス10に入射させるミラー220と、光変調デ
バイス10からの出射光を結像する投影レンズ230
と、投影レンズ230により結像された像を表示するス
クリーン240とを具備する。
ハライドランプ210及び放射面形状のリフレクタ21
1と、このメタルハライドランプ210からの光を光変
調デバイス10に入射させるミラー220と、光変調デ
バイス10からの出射光を結像する投影レンズ230
と、投影レンズ230により結像された像を表示するス
クリーン240とを具備する。
【0077】かかる表示装置では、光源であるメタルハ
ライドランプ210を有し、メタルハライドランプ21
0から出た光は、リフレクタ211で反射されて略平行
な光となってミラー220に入射し、ミラー220で反
射されて光変調デバイス10に入射される。
ライドランプ210を有し、メタルハライドランプ21
0から出た光は、リフレクタ211で反射されて略平行
な光となってミラー220に入射し、ミラー220で反
射されて光変調デバイス10に入射される。
【0078】光変調デバイス10を構成するミラー12
のうちで、駆動素子50を介して一方の圧力室20Aの
圧電素子30Aが駆動されて回動しているミラー12A
に入射した光は、反射されて貫通孔81を介して出射さ
れ、投影レンズ230によって像面であるスクリーン2
40上に結像される。一方、他方の圧力室20Bの圧電
素子30Bが駆動されて回動しているミラー12Bに入
射した光は、反射されて遮光マスク80に向かって集光
され、貫通孔81からは出射されない。
のうちで、駆動素子50を介して一方の圧力室20Aの
圧電素子30Aが駆動されて回動しているミラー12A
に入射した光は、反射されて貫通孔81を介して出射さ
れ、投影レンズ230によって像面であるスクリーン2
40上に結像される。一方、他方の圧力室20Bの圧電
素子30Bが駆動されて回動しているミラー12Bに入
射した光は、反射されて遮光マスク80に向かって集光
され、貫通孔81からは出射されない。
【0079】以上のような光学系の構成によって、光変
調デバイス10を構成する各ミラー12がスクリーン2
40上の画素に対応し、各ミラー12に対応して設けら
れた圧力室20を構成する圧電素子30のON,OF
F、すなわち、変形していない、変形しているによって
スクリーン240上の表示画像を変化させることができ
る。
調デバイス10を構成する各ミラー12がスクリーン2
40上の画素に対応し、各ミラー12に対応して設けら
れた圧力室20を構成する圧電素子30のON,OF
F、すなわち、変形していない、変形しているによって
スクリーン240上の表示画像を変化させることができ
る。
【0080】なお、スクリーン240としては反射型の
スクリーンあるいは透過性型のスクリーンを用いること
ができる。
スクリーンあるいは透過性型のスクリーンを用いること
ができる。
【0081】なお、以上の説明では表示装置としては一
枚の光変調デバイスを用いた表示装置を説明したが、従
来から知られているように、3枚の光変調デバイスを用
い、それぞれの光変調デバイスが赤、緑、青それぞれの
光を変調し、その変調光を色合成して投写するカラー表
示装置としても本発明を用いることができることはいう
までもない。
枚の光変調デバイスを用いた表示装置を説明したが、従
来から知られているように、3枚の光変調デバイスを用
い、それぞれの光変調デバイスが赤、緑、青それぞれの
光を変調し、その変調光を色合成して投写するカラー表
示装置としても本発明を用いることができることはいう
までもない。
【0082】
【発明の効果】以上説明したように、本発明ではミラー
に対向する領域に、圧電素子と基板とによって気体を保
持する圧力室を設けると共に、圧電素子に圧力室内の気
体を吐出する吐出孔を設けるようにした。これにより、
各圧力室を構成する圧電素子に電圧を印加することによ
り、圧力室内の気体が吐出孔から吐出され、その圧力に
よってミラーを効率的に回動させることができ、変調効
率及び信頼性を向上することができるという効果を奏す
る。
に対向する領域に、圧電素子と基板とによって気体を保
持する圧力室を設けると共に、圧電素子に圧力室内の気
体を吐出する吐出孔を設けるようにした。これにより、
各圧力室を構成する圧電素子に電圧を印加することによ
り、圧力室内の気体が吐出孔から吐出され、その圧力に
よってミラーを効率的に回動させることができ、変調効
率及び信頼性を向上することができるという効果を奏す
る。
【図1】本発明の実施形態1に係る光変調デバイスの概
略を示す斜視図である。
略を示す斜視図である。
【図2】本発明の実施形態1に係る光変調デバイスの上
面図及び断面図である。
面図及び断面図である。
【図3】本発明の実施形態1に係る光変調デバイスの製
造方法を示す断面図である。
造方法を示す断面図である。
【図4】本発明の実施形態1に係る光変調デバイスの製
造方法を示す断面図である。
造方法を示す断面図である。
【図5】本発明の実施形態1に係る光変調デバイスの製
造方法を示す断面図である。
造方法を示す断面図である。
【図6】本発明の実施形態1に係る光変調デバイスの動
作を模式的に示す概略図である。
作を模式的に示す概略図である。
【図7】本発明の実施形態1に係る光変調デバイスの光
学系の概略断面図である。
学系の概略断面図である。
【図8】本発明に係る光変調デバイスを用いた表示装置
を構成する光学系の概略断面図である。
を構成する光学系の概略断面図である。
10 光変調デバイス 11 ミラー基板 12 ミラー 13 支持部 20 圧力室 21 吐出孔 30 圧電素子 31 弾性板 32 下電極膜 33 圧電体層 34 上電極膜 50 駆動素子
Claims (10)
- 【請求項1】 一対の支持部を介して回動可能に基板上
に支持されると共に光を反射するミラーと、圧電体層と
該圧電体層を挟持する第1及び第2の電極からなる圧電
素子と前記基板とにより前記ミラーに対向する領域に画
成されて気体を保持する圧力室と、前記圧電素子の前記
ミラーに対向する領域に設けられて前記圧力室内の気体
を吐出する少なくとも一つの吐出孔とを有することを特
徴とする光変調デバイス。 - 【請求項2】 請求項1において、前記一対の支持部が
前記ミラーの相対向する縁部の略中央に設けられてお
り、前記圧力室が前記支持部同士を結ぶ軸を挟んだ両側
に設けられていることを特徴とする光変調デバイス。 - 【請求項3】 請求項1又は2において、前記支持部は
弾性を有する材料で形成されて前記ミラーの回動によっ
てねじり変形される梁部を有することを特徴とする光変
調デバイス。 - 【請求項4】 請求項1〜3の何れかにおいて、前記支
持部及び前記ミラーが薄膜によって一体的に形成されて
いることを特徴とする光変調デバイス。 - 【請求項5】 請求項1〜4において、前記基板はC−
MOSトランジスタが形成された基板であり、このC−
MOSトランジスタが前記圧電素子を駆動する駆動素子
であることを特徴とする光変調デバイス。 - 【請求項6】 請求項1〜5の何れかの光変調デバイス
と、光源と、この光源からの光を前記光変調デバイスに
入射すると共に当該光変調デバイスの前記ミラーの所定
の回動時に反射光を出射する光学系とを具備することを
特徴とする表示装置。 - 【請求項7】 一対の支持部を介して回動可能に基板上
に支持されると共に光を反射するミラーと、圧電体層と
該圧電体層を挟持する第1及び第2の電極からなる圧電
素子と前記基板とにより前記ミラーに対向する領域に画
成されて気体を保持する圧力室と、前記圧電素子の前記
ミラーに対向する領域に設けられて前記圧力室内の気体
を吐出する少なくとも一つの吐出孔とを有する光変調デ
バイスの駆動方法であって、 前記圧電素子の前記圧電体層に電圧を印加又は解除する
ことによって前記圧力室内の気体を前記吐出孔から吐出
させ、その気体の圧力によって前記ミラーを前記支持部
同士を結ぶ軸を中心として回動させることにより前記ミ
ラーに入射する光を変調させることを特徴とする光変調
デバイスの駆動方法。 - 【請求項8】 請求項7において、前記吐出孔から吐出
させて前記ミラーを回動させる気体として、非腐食性の
ガスを使用することを特徴とする光変調デバイスの駆動
方法。 - 【請求項9】 請求項7又は8において、前記圧力室を
前記支持部同士を結ぶ軸を挟んだ両側に設け、一方の前
記圧電素子を駆動して前記ミラーを回動させて所定角度
で入射する反射光を出射させ、他方の前記圧電素子を駆
動して前記ミラーを反対側に回動させて反射光を出射さ
せないようにすることを特徴とする光変調デバイスの駆
動方法。 - 【請求項10】 請求項9において、前記一方の圧電素
子の駆動による前記ミラーの回動によって反射光を出射
させる一方、前記圧電素子の非駆動時に反射光の一部を
出射させることにより出射光をデジタル的に階調するこ
とを特徴とする光変調デバイスの駆動方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP24807499A JP2001075027A (ja) | 1999-09-01 | 1999-09-01 | 光変調デバイス及び表示装置並びに光変調デバイスの駆動方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP24807499A JP2001075027A (ja) | 1999-09-01 | 1999-09-01 | 光変調デバイス及び表示装置並びに光変調デバイスの駆動方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2001075027A true JP2001075027A (ja) | 2001-03-23 |
Family
ID=17172829
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP24807499A Pending JP2001075027A (ja) | 1999-09-01 | 1999-09-01 | 光変調デバイス及び表示装置並びに光変調デバイスの駆動方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2001075027A (ja) |
-
1999
- 1999-09-01 JP JP24807499A patent/JP2001075027A/ja active Pending
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6204080B1 (en) | Method for manufacturing thin film actuated mirror array in an optical projection system | |
US5920421A (en) | Thin film actuated mirror array in an optical projection system and method for manufacturing the same | |
US5886811A (en) | Thin film actuated mirror array in an optical projection system and method for manufacturing the same | |
JP2001075027A (ja) | 光変調デバイス及び表示装置並びに光変調デバイスの駆動方法 | |
AU717933B2 (en) | Thin film actuated mirror array in an optical projection system | |
JP3800289B2 (ja) | 光変調デバイス及び表示装置並びに光変調デバイスの製造方法 | |
JP2001075028A (ja) | 光変調デバイス及びその駆動方法並びに表示装置 | |
JP2001100119A (ja) | 光変調デバイス及び表示装置 | |
US5754331A (en) | Thin-film actuated mirror array and method for the manufacture thereof | |
JP3800290B2 (ja) | 光変調デバイス及び表示装置 | |
RU2180158C2 (ru) | Тонкопленочная матрица управляемых зеркал для оптической проекционной системы и способ ее изготовления | |
JP2001051212A (ja) | 光変調デバイス及び表示装置 | |
AU741296B2 (en) | Thin film actuated mirror array in an optical projection system and method for manufacturing the same | |
JP3887424B2 (ja) | 薄膜型光路調節装置及びその製造方法 | |
KR100262736B1 (ko) | 박막형 광로 조절 장치 | |
KR100262737B1 (ko) | 박막형 광로조절장치의 제조방법 | |
KR100262735B1 (ko) | 박막형광로조절장치의제조방법 | |
JP2001013425A (ja) | 光変調デバイス及び表示装置 | |
JP2001004932A (ja) | 光変調デバイス及び表示装置 | |
KR100209948B1 (ko) | 박막형 광로 조절 장치의 제조 방법 | |
JPH11183810A (ja) | 薄膜型光路調節装置及びその製造方法 | |
KR100251106B1 (ko) | 박막형 광로 조절장치의 제조 방법 | |
JP2001051213A (ja) | 光変調デバイス及びその製造方法並びに表示装置 | |
KR100258118B1 (ko) | 개선된 박막형 광로 조절 장치 및 그 제조 방법 | |
JP3920351B2 (ja) | 光ピックアップシステム用薄膜アクチュエーテッドミラーアレイ |