JP4864141B2 - 静電アクチュエータ - Google Patents
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- H02N1/00—Electrostatic generators or motors using a solid moving electrostatic charge carrier
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Description
(a)前記電荷充電部の前記導電体に電荷を充電するステップと、
(b)前記固定電極と前記移動電極との間に駆動電圧を印加するステップと、
を含む静電アクチュエータの駆動方法が提供される。
を含み、前記電荷充電部は、電圧の印加を受けることで電荷が付与される導電体を含む、非揮発性メモリが提供される。
図2は、本発明の第1の実施例に係る静電アクチュエータを示すものである。図2に示すように、本発明の第1の実施例に係る静電アクチュエータ(200)は、絶縁基板(210)と、絶縁基板(210)上に形成された固定電極(220)と、固定電極(220)から電気的に絶縁された電荷充電部(240)と、固定電極(220)および電荷充電部(240)から離間して、かつ固定電極(220)および電荷充電部(240)に対向して配置された移動電極(250)と、を含む。静電アクチュエータ(200)は絶縁基板(210)の上方で移動電極(250)を浮かせて支持する支持部(260)を備えている。ここにいう支持部(260)は、従来型静電アクチュエータにおいて移動電極を支持するに用いられる任意的な構造を意味する。
以下、本発明に係る静電アクチュエータを利用したメモリ素子について説明する。これに先立って、図7に示した静電アクチュエータの履歴現象(hysteresis)について説明する。図7は、静電アクチュエータの履歴現象を示すグラフである。グラフ(410)は、従来型静電アクチュエータの履歴現象を示している。固定電極と移動電極間に強い電圧を印加して駆動電圧がV1+V2になると、移動電極は固定電極の方向に移動する。グラフ(410)の縦軸であるIは、たとえば、固定電極と移動電極が接触している際に、導通状態になり流れる電流を意味している。この電流とは、固定電極と移動電極を通じて流れる電流、または、後述する移動電極と接点電極を通じて流れる電流のことである。その後、駆動電圧を次第に減らしてV1-V2になると、移動電極が元の位置に戻る。したがって、固定電極と移動電極とが隔たっているため電流が流れなくなる。グラフ(410)に示したように、移動電極が固定電極の方向に移動するときの駆動電圧と、元の位置に戻るときの駆動電圧とは異なっているが、この現象を履歴現象と称する。移動電極が固定電極に向かって移動するときの駆動電圧をプルイン(pull-in)電圧、元の位置に戻るときの駆動電圧をプルアウト(pull-out)電圧と呼ぶ。
図8(a)は、本発明の第3の実施例に係る静電アクチュエータを利用した論理回路を示す。図8(b)は、図8(a)においてAの方向からみた平面図である。本発明に係る論理回路(500)は、絶縁基板(510)と、絶縁基板上に形成された固定電極(520,530)と、固定電極(520,530)と電気的に絶縁された電荷充電部(540,550)と、固定電極(520,530)および電荷充電部(540,550)の上方に形成された移動電極(560)と、移動電極(560)を絶縁基板(510)の上方で浮かせた状態で支持する支持部(570)と、を含む。
図9は、本発明の第4の実施例に係るカンチレバータイプスイッチを示す。この実施例に係るカンチレバータイプスイッチ(600)は、絶縁基板(610)と、絶縁基板(610)上に互いに間隔を置いて配置された固定電極(620)および接点電極(670)と、固定電極(620)から電気的に絶縁された電荷充電部(640)と、固定電極(620)および電荷充電部(640)から間隔を置いてかつ固定電極(620)および電荷充電部(640)に対向して配置された移動電極(650)と、移動電極(650)を絶縁基板(610)の上方で(浮かせた状態で)支持する支持部(660)と、突起部(680)と、を含む。
Claims (16)
- 絶縁基板に対して固定された固定電極と、
前記絶縁基板に対して固定され、前記固定電極から電気的に絶縁された電荷充電部と、
前記固定電極および前記電荷充電部に対して空間をあけ、かつ、前記固定電極および前記電荷充電部から離間して前記固定電極および前記電荷充電部に対向するように形成され、前記空間内を前記固定電極および前記電荷充電部の方向に移動可能な移動電極と、
を含み、
前記電荷充電部は、電圧の印加を受けることで電荷が付与される導電体を含む、静電アクチュエータ。 - 前記電荷充電部が、前記固定電極上に設けられた絶縁層上に形成され、前記移動電極が
、前記電荷充電部の上方で、前記固定電極および前記電荷充電部と対向配置されている請求項1に記載の静電アクチュエータ。 - 前記電荷充電部が、前記絶縁基板上に前記固定電極から離間して形成され、前記移動電
極が、前記固定電極および前記電荷充電部の上方で、前記固定電極および前記電荷充電部と対向配置されている請求項1に記載の静電アクチュエータ。 - 前記電荷充電部の表面に放電防止層が設けられている請求項1に記載の静電アクチュエ
ータ。 - 前記固定電極と前記移動電極との間に駆動電圧が印加されると、前記駆動電圧により発生する、前記固定電極と前記移動電極間の第1の静電力、および、前記電荷充電部と前記移動電極間の第2の静電力により前記移動電極が移動する請求項1に記載の静電アクチュエータ。
- 前記第1および第2の静電力により前記移動電極の一部が移動する請求項5に記載の静
電アクチュエータ。 - 前記第1および第2の静電力が静電引力であり、そして、前記静電引力により前記移動
電極が前記固定電極の方向に移動する請求項5に記載の静電アクチュエータ。 - 絶縁基板に対して固定された固定電極と、前記絶縁基板に対して固定され、前記固定電極から電気的に絶縁された導電体を含む電荷充電部と、前記固定電極および前記電荷充電部に対して空間をあけ、かつ、前記固定電極および前記電荷充電部から離間して前記固定電極および前記電荷充電部に対向するように形成され、前記空間内を前記固定電極および前記電荷充電部の方向に移動可能な移動電極と、を含む静電アクチュエータの駆動方法において、
(a)前記電荷充電部の前記導電体に電荷を充電するステップと、
(b)前記固定電極と前記移動電極との間に駆動電圧を印加するステップと、
を含む静電アクチュエータの駆動方法。 - 前記ステップ(a)が、前記電荷充電部に電圧を印加し、前記電荷が充電された電荷充電部を電気的に浮遊させることを含む請求項8に記載の静電アクチュエータの駆動方法。
- 絶縁基板に対して固定された固定電極と、
前記絶縁基板に対して固定され、前記固定電極から電気的に絶縁された電荷充電部と、
前記固定電極および前記電荷充電部に対して空間をあけ、かつ、前記固定電極および前記電荷充電部から離間して前記固定電極および前記電荷充電部に対向するように形成され、前記空間内を前記固定電極および前記電荷充電部の方向に移動可能な移動電極と、
を含み、
前記電荷充電部は、電圧の印加を受けることで電荷が付与される導電体を含む、非揮発性メモリ。 - 絶縁基板に対して固定された固定電極と、
前記絶縁基板に対して固定され、前記固定電極から電気的に絶縁された電荷充電部と、
前記固定電極および前記電荷充電部に対して空間をあけ、かつ、前記固定電極および前記電荷充電部から離間して前記固定電極および前記電荷充電部に対向するように形成され、前記空間内を前記固定電極および前記電荷充電部の方向に移動可能な移動電極と、
を含み、
前記電荷充電部は、電圧の印加を受けることで電荷が付与される導電体を含む、論理回路素子。 - 互いに離間して絶縁基板に対して固定されて形成された固定電極および接点電極と、
前記固定電極との間に絶縁層を挟んで前記固定電極上に形成された電荷充電部と、
前記固定電極、前記電荷充電部および接点電極に対して空間をあけ、前記固定電極、電荷充電部、および、接点電極の上方に形成されて前記空間内を前記接点電極の方向に移動可能な移動電極と、
を含み、
前記電荷充電部は、電圧の印加を受けることで電荷が付与される導電体を含む、スイッチ。 - 前記固定電極と前記移動電極との間に駆動電圧が印加されると、前記駆動電圧により発生する、前記固定電極と前記移動電極間の第1の静電力、および、前記電荷充電部と前記移動電極間の第2の静電力により前記移動電極が移動し、前記移動電極が前記接点電極と接触する請求項12に記載のスイッチ。
- 前記移動電極における前記接点電極と接触する部位に突起部が設けられている請求項13に記載のスイッチ。
- 前記電荷充電部の表面に放電防止層が設けられている請求項12に記載のスイッチ
- 前記スイッチが、前記移動電極を前記絶縁基板の上方で支持する支持部を含む請求項12に記載のスイッチ。
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