JP2008015174A - Driving method of light deflection apparatus and image projection display apparatus - Google Patents
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Abstract
【課題】光反射領域を有する板状部材を傾斜変位させる光偏向装置において、板状部材の運動エネルギーを低減し、過剰な速度での着地箇所との衝突による残留振動を低減する。
【解決手段】基板101の端部に設けられ、その上部にストッパ108aを備えた複数の規制部材108と、上面に光反射領域と導電体層を有し基板101の中央に設けられ支点部材106で基板101と支点部材106とストッパ108aの間の空間内で可動的に配置支持された板状部材107と、板状部材107と対向するように基板上に設けられ複数の電極103a、103bと、板状部材の導電体層に電気的に接して電位を確立する電極または複数電極からの静電誘導で板状部材の電位を確立する手段を有し、板状部材107aが傾斜変位を開始した後で、第2傾斜方向の複数電極の電位の絶対値を増減する。
【選択図】図1In an optical deflecting device that tilts and displaces a plate-shaped member having a light reflection region, the kinetic energy of the plate-shaped member is reduced, and residual vibration due to collision with a landing site at an excessive speed is reduced.
SOLUTION: A plurality of restricting members 108 provided at an end portion of a substrate 101 and provided with stoppers 108a on the top thereof, a light reflecting region and a conductor layer on the upper surface, and a fulcrum member 106 provided at the center of the substrate 101. And a plate member 107 movably disposed and supported in a space between the substrate 101, the fulcrum member 106 and the stopper 108a, and a plurality of electrodes 103a and 103b provided on the substrate so as to face the plate member 107, The plate member 107a has means for establishing the potential of the plate member by electrostatic induction from an electrode or a plurality of electrodes that are in electrical contact with the conductor layer of the plate member to establish the potential, and the plate member 107a starts tilting displacement After that, the absolute values of the potentials of the plurality of electrodes in the second tilt direction are increased or decreased.
[Selection] Figure 1
Description
本発明は、光偏向装置の駆動方法及びそれを用いた画像投影表示装置に関する。 The present invention relates to a method for driving an optical deflection apparatus and an image projection display apparatus using the same.
数十万から数百万個のマイクロミラーを二次元アレイ状に配置した光偏向装置が投影装置等に使用されている。各マイクロミラーには半導体記憶装置が接続され、アドレスの指示により指定のマイクロミラーの傾斜方向を切り換えることを可能とし、その結果、スクリーン上にはアドレスを指定された画像が投影される。 An optical deflecting device in which hundreds of thousands to millions of micromirrors are arranged in a two-dimensional array is used for a projection device or the like. A semiconductor memory device is connected to each micromirror, and the tilt direction of the designated micromirror can be switched by an instruction of the address. As a result, an image with an address designated is projected on the screen.
このような光偏向装置として、本出願人は、規制部材により制限された空間で光反射領域を有する板状部材が支点部材を支点に傾斜変位し、光を偏向する光偏向装置を出願している。板状部材にはトーションバーのようなヒンジがなく、規制部材の制限する範囲で自由に傾斜変位ができる特徴を有する光偏向装置を特許文献1で提案している。 As such an optical deflecting device, the present applicant has filed an optical deflecting device in which a plate-like member having a light reflection region is inclined and displaced with the fulcrum member as a fulcrum in a space limited by the regulating member, thereby deflecting the light. Yes. Patent Document 1 proposes an optical deflecting device having a feature that a plate-like member does not have a hinge like a torsion bar and can be freely tilted and displaced within a range limited by a regulating member.
本願出願からは、この他に半導体記憶装置に接続されたアドレス電極により板状部材の傾斜変位の始動を制御できる光偏向装置がすでに出願されている。この出願には、板状部材の寸法が10μm角程度の場合、慣性モーメントと駆動力により決まる回転速度から数μsecで傾斜変位を完了するには、駆動電圧は数十Vになる。一方、板状部材程度の面積で構成できるSRAMなどの半導体記憶装置の面積範囲から一般的なLSIの動作電圧が予想され、動作電圧は5V程度となる。このような半導体記憶装置の動作電圧で、板状部材の傾斜変位の有無を制御できる駆動方法を開示している。 In addition to this, there has already been filed an optical deflecting device that can control the start of the tilt displacement of the plate-like member by an address electrode connected to the semiconductor memory device. In this application, when the dimension of the plate-like member is about 10 μm square, the drive voltage is several tens of volts to complete the tilt displacement in several μsec from the rotational speed determined by the moment of inertia and the drive force. On the other hand, a general LSI operating voltage is expected from the area range of a semiconductor memory device such as an SRAM that can be configured with an area of about a plate-like member, and the operating voltage is about 5V. A driving method is disclosed that can control the presence or absence of the tilt displacement of the plate-like member with the operating voltage of such a semiconductor memory device.
さらに、本出願人は、光偏向装置をアレイ状に配置し、光反射領域を有する板状部材を供えた光偏向装置を特願2004−320821で提案している。この発明は、光反射領域を有する板状部材が回転軸又は支点を中心に回転し、入射する光来の反射方向を変えて光偏向動作を行う光偏向装置であり、板状部材が導体層を有し、かつ導体層に接触して又は固定して電位を付与する電極を有し、かつ板状部材に対向して設置された複数の電極群を有し、かつ該複数の電極群のうち任意の電極と該導体層に電位を付与する電極との電位差により生じる静電引力、すなわち静電トルクで板状部材の傾斜方向が切り換わる光偏向装置を、複数1次元又は2次元に配置した光偏向アレイの駆動方法において、少なくとも以下に記載の三段階の状態を、一連の過程で光偏向動作としている。第1段階の状態としては、板状部材の傾斜方向を第1傾斜方向又は第2傾斜方向に指定するデータを、光偏向装置直下又は近接して配置した半導体記憶装置に書き込み記憶する状態、第2段階の状態としては、指定されたデータに基づき任意の光偏向装置の板状部材の傾斜方向を第1傾斜方向へ切り換え光偏向する状態を、第三段階の状態としては、指定されたデータに基づき任意の光偏向装置の板状部材の傾斜方向を第2傾斜方向へ切り換え光偏向する状態であることを最も主要な特徴としている。
このときの代表的な駆動波形例を図12に示す。図12の波形は板状部材の傾斜変位開始から完了までの間、おおむね同じ電圧になっている。
Further, the present applicant has proposed an optical deflecting device in which the optical deflecting devices are arranged in an array and provided with a plate-like member having a light reflecting region in Japanese Patent Application No. 2004-320821. The present invention is an optical deflecting device in which a plate-like member having a light reflection region rotates about a rotation axis or a fulcrum and changes the reflection direction of incident light, and performs a light deflection operation. The plate-like member is a conductor layer. And an electrode for applying a potential by being in contact with or fixed to the conductor layer, and a plurality of electrode groups disposed opposite to the plate member, and the plurality of electrode groups A plurality of one-dimensional or two-dimensional optical deflecting devices that switch the tilt direction of the plate-like member by electrostatic attraction generated by the potential difference between any electrode and the electrode that applies a potential to the conductor layer, that is, electrostatic torque. In the driving method of the optical deflection array, at least the following three stages are set as the optical deflection operation in a series of processes. The state of the first stage includes a state in which data specifying the inclination direction of the plate-like member as the first inclination direction or the second inclination direction is written and stored in a semiconductor memory device arranged immediately below or adjacent to the optical deflection apparatus, As the two-stage state, the state in which the plate member of the optical deflector is switched to the first inclination direction based on the designated data and the light is deflected, and the third stage state is designated data. The most important feature is that the tilt direction of the plate-like member of an arbitrary light deflecting device is switched to the second tilt direction to deflect light.
A typical drive waveform example at this time is shown in FIG. The waveform in FIG. 12 is substantially the same voltage from the start to the end of the inclination displacement of the plate-like member.
光偏向装置のアレイにより画像を投影する場合、階調表現は光を出力している時間の長短で表す方法が一般的である。例えば8ビット式256階調では最小の単位では20μsec程度になる。このような時間内に、第1傾斜方向から第2傾斜方向への傾斜変位の時間と第2傾斜方向から第1傾斜方向への傾斜変位の時間、そして光偏向装置内の半導体記憶装置にデータを転送する時間を含める必要がある。板状部材が傾斜変位を完了した後も残留振動を生じる場合は、板状部材が傾斜している方向で対向する複数電極に対し浮き上がるので、静電力低下による誤動作を防止するため、次の段階での駆動ができない。すなわち、残留振動のある時間を減らすことで、データを送る時間が充分に確保される。 When an image is projected by an array of light deflecting devices, the gradation expression is generally expressed by the length of time during which light is output. For example, in an 8-bit 256 gradation, the minimum unit is about 20 μsec. Within such time, the time of the tilt displacement from the first tilt direction to the second tilt direction, the time of the tilt displacement from the second tilt direction to the first tilt direction, and the data in the semiconductor memory device in the optical deflector Need to include the time to transfer. If residual vibration occurs even after the plate-like member has completed the tilt displacement, the plate-like member is lifted with respect to the opposing electrodes in the inclined direction. Can not be driven by. That is, by reducing the time during which there is residual vibration, a sufficient time for sending data is secured.
ここで、従来の駆動方法を図12に示す。図12(a)に示すように状態1、状態2、状態3、次に状態1のように繰り返す。状態1の長さは階調を表現する長さに対応し変化する。
Here, a conventional driving method is shown in FIG. As shown in FIG. 12A, state 1, state 2,
図12(b)に状態3の駆動方法の例を用い説明する。同図において、(a)は、板状部材が第1傾斜方向に傾斜している状態を示す。このときの駆動波形が電極cに加えられ傾斜変位が開始する。(b)は、板状部材が静電力で加速し傾斜変位が進み、板状部材が基板と平行な傾斜角まで変位した状態を示し、(c)は板状部材がさらに加速され着地に近づいた状態を示し、(d)は板状部材が傾斜変位を完了した状態を示す。しかし、板状部材は過剰な速度で着地箇所に着地するため、(d)に破線で示すように衝撃により上下に振動を生じることがある。この振動を以下、「残留振動」と称する。このような残留振動が発生すると、板状部材が傾斜している方向で対向する複数電極に対し浮き上がるので、静電力低下による誤動作を防止するため、次の段階での駆動ができず、データを送る時間を充分に確保することができない。
An example of the driving method in the
光偏向装置アレイは100万以上の装置からなる場合があり、板状部材が余裕を持ち個々の板状部材の始動を制御できることが重要である。ここで、板状部材が第1傾斜方向に傾斜している場合を考える。板状部材が傾斜している側の複数電極と板状部材との間に半導体記憶装置の動作電圧程度の低い電圧VHを与えた場合の静電力と板状部材と遠い側の複数電極と板状部材の間の電位差Eによる静電力が括抗するような状態で、電位差Eを低い電圧VHの数倍に設定することができる。例えばVH=5V、E=35V、E/VH=7のような場合、板状部材の駆動電圧は傾斜方向に対する静電力を残すために必要であり、最大の35Vまでは使用しにくい。最大値まで用いると板状部材に対するモーメントは0になり、板状部材を第1傾斜方向に引き寄せる力がキャンセルされ、板状部材の振動などの外乱により、板状部材が浮き上がると傾斜方向の静電力が弱まり、第2傾斜方向の静電力で傾斜変位をするからである。 An optical deflector array may be composed of more than one million devices, and it is important that the plate members have a margin and can control the starting of the individual plate members. Here, consider a case where the plate-like member is inclined in the first inclination direction. Electrostatic force when a low voltage VH, which is about the operating voltage of the semiconductor memory device, is applied between a plurality of electrodes on the inclined side of the plate-shaped member and the plate-shaped member, a plurality of electrodes and a plate on the far side of the plate-shaped member The potential difference E can be set to several times the low voltage VH in a state where the electrostatic force due to the potential difference E between the shaped members is constrained. For example, in the case of VH = 5V, E = 35V, E / VH = 7, the driving voltage of the plate member is necessary to leave the electrostatic force in the tilt direction, and it is difficult to use up to the maximum of 35V. When the maximum value is used, the moment with respect to the plate-like member becomes zero, the force that pulls the plate-like member in the first inclined direction is canceled, and when the plate-like member is lifted by disturbance such as vibration of the plate-like member, This is because the electric power is weakened and the tilt displacement is caused by the electrostatic force in the second tilt direction.
さらに、光偏向装置の面積を低減する場合、その下層に形成される半導体記憶装置の面積も同時に低減する必要がある。半導体記憶装置の面積を減少すると、構成するMOSトランジスタの動作電圧を減少することが必要になる。すなわち半導体記憶装置のHレベルが低下することになる。例えば5Vから3.3Vや2.0Vになる。これは板状部材を傾斜している方向に留めるため、板状部材と対向する複数電極間に高電位の電位差を与えている。このため、この高電位が低くなれば板状部材を留める静電力が低下する問題がある。 Furthermore, when reducing the area of the optical deflecting device, it is necessary to simultaneously reduce the area of the semiconductor memory device formed in the lower layer. When the area of the semiconductor memory device is reduced, it is necessary to reduce the operating voltage of the constituent MOS transistors. That is, the H level of the semiconductor memory device is lowered. For example, from 5V to 3.3V or 2.0V. This keeps the plate-like member in the inclined direction, so that a high potential difference is given between the plurality of electrodes facing the plate-like member. For this reason, if this high electric potential becomes low, there exists a problem that the electrostatic force which fastens a plate-shaped member falls.
本発明は、光反射領域を有する板状部材を傾斜変位させる静電力を発生する板状部材から遠い複数電極に印加する電圧を、傾斜変位を開始した後の任意の時間で増減することで、板状部材の運動エネルギーを低減し、過剰な速度での着地箇所との衝突による残留振動を低減するとともに、過剰な衝撃による着地箇所の表面のダメージを低減可能な光偏向装置の駆動方法及び画像投影表示装置を提供することをその目的とする。
本発明は、板状部材が傾斜変位を開始した後、板状部材の傾斜していた側の電極の電位を増加することで、板状部材を第1傾斜方向に留める余裕を広げることが可能な光偏向装置の駆動方法及び画像投影表示装置を提供することをその目的とする。
The present invention increases or decreases the voltage applied to the plurality of electrodes far from the plate-like member that generates an electrostatic force that tilts and displaces the plate-like member having the light reflection region at an arbitrary time after the start of the tilt displacement, Driving method and image of optical deflecting device capable of reducing kinetic energy of plate member, reducing residual vibration caused by collision with landing site at excessive speed, and reducing damage of surface of landing site due to excessive impact It is an object of the present invention to provide a projection display device.
In the present invention, after the plate-like member starts to be tilted, the potential of the electrode on the inclined side of the plate-like member is increased, so that a margin for holding the plate-like member in the first inclined direction can be increased. An object of the present invention is to provide a driving method for an optical deflection apparatus and an image projection display apparatus.
上記目的を達成するため、請求項1の発明では、基板と、複数の規制部材と、支点部材と、板状部材と、複数の電極とを有し、複数の規制部材はそれぞれ上部にストッパを有し、基板の複数の端部にそれぞれ設けられ、支点部材は頂部を有し、基板上に設けられ、板状部材は固定端を持たず、上面に光反射領域を有し、少なくとも一部に導電性を有する部材からなる導電体層を有し、基板と前記支点部材とストッパの間の空間内で可動的に配置され、複数の電極は板状部材の導電体層とほぼ対向して基板上にそれぞれ設けられ、かつ板状部材の導電体層に電気的に接して電位を確立する電極または複数電極からの静電誘導で板状部材の電位を確立する手段を有し、複数電極と前記板状部材の導体層との静電力により、板状部材が支点部材を中心として、第1傾斜方向から第2傾斜方向に傾斜変位することにより光反射領域に入射する光束が反射方向を変えて光偏向を行う光偏向装置であって、板状部材が傾斜変位を開始した後で、第2傾斜方向の複数電極の電位の絶対値を増減することを特徴としている。 In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, the substrate has a substrate, a plurality of restricting members, a fulcrum member, a plate-like member, and a plurality of electrodes, and each of the plurality of restricting members has a stopper on the top. The fulcrum member has a top, the fulcrum member is provided on the substrate, the plate member does not have a fixed end, has a light reflection region on the upper surface, and is at least partially A conductive layer made of a conductive member, and is movably disposed in a space between the substrate, the fulcrum member and the stopper, and the plurality of electrodes are substantially opposite to the conductive layer of the plate member. A plurality of electrodes each provided on the substrate and having a means for establishing the potential by electrostatic induction from a plurality of electrodes or electrodes that are in electrical contact with the conductive layer of the plate-like member to establish a potential; And the plate-like member causes the fulcrum member to As described above, a light deflecting device that deflects light by changing the reflection direction of a light beam incident on the light reflection region by tilting displacement from the first tilt direction to the second tilt direction, and the plate-like member starts tilt displacement. Later, the absolute value of the potential of the plurality of electrodes in the second tilt direction is increased or decreased.
請求項2の発明は、請求項1記載の光偏向装置の駆動方法において、板状部材が傾斜変位を開始した後で、第2傾斜方向の複数電極の電位の絶対値を減少することを特徴としている。 According to a second aspect of the present invention, in the driving method of the optical deflecting device according to the first aspect, the absolute value of the potentials of the plurality of electrodes in the second tilt direction is decreased after the plate member starts tilt displacement. It is said.
請求項3の発明は、請求項1記載の光偏向装置の駆動方法において、板状部材が傾斜変位を開始した後で、第2傾斜方向の複数電極の電位を0Vとすることを特徴としている。 According to a third aspect of the present invention, in the driving method of the optical deflection apparatus according to the first aspect, the potential of the plurality of electrodes in the second tilt direction is set to 0 V after the plate-like member starts the tilt displacement. .
請求項4の発明は、請求項1または2記載の光偏向装置の駆動方法において、板状部材の、第2傾斜方向側に位置する電極側への傾斜完了間際に、第2傾斜方向側の複数電極の電位の絶対値を増加することを特徴としている。 According to a fourth aspect of the present invention, in the driving method of the optical deflecting device according to the first or second aspect, the plate-like member is moved to the second inclined direction side immediately after completion of the inclination to the electrode side located on the second inclined direction side. The absolute value of the electric potential of a plurality of electrodes is increased.
請求項5の発明は、請求項1記載の光偏向装置の駆動方法において、板状部材が傾斜変位を開始した後で、当該板状部材に誘導される電位に対する第2傾斜方向側の複数電極の電位との偏差を小さくすることを特徴としている。 According to a fifth aspect of the present invention, in the driving method of the optical deflecting device according to the first aspect, the plurality of electrodes on the second tilt direction side with respect to the potential induced in the plate-like member after the plate-like member starts the tilt displacement. It is characterized in that the deviation from the potential of is reduced.
請求項6の発明は、請求項1記載の光偏向装置の駆動方法において、板状部材が傾斜変位を開始した後で、当該板状部材に誘導される電位に対する第2傾斜方向側の複数電極の電位との偏差を0Vとすることを特徴としている。 According to a sixth aspect of the present invention, in the driving method of the optical deflecting device according to the first aspect, the plurality of electrodes on the second tilt direction side with respect to the potential induced in the plate-like member after the plate-like member starts the tilt displacement. The deviation from the potential is 0V.
請求項7の発明は、光反射領域を有する板状部材が回転軸または支点を中心に回転し、入射する光束の反射方向を変えて光偏向動作を行う光偏向装置において、板状部材が導体層を有し、該導体層に接触、固定あるいは静電誘導により電位を付与する電極を有し、板状部材に対向して設置された複数の電極群を有し、該複数の電極群のうち任意の電極と導体層に電位を付与する電極との電位差により生じる静電引力によって板状部材の傾斜方向が第1傾斜方向から第2傾斜方向に切り換わるとともに、板状部材の第2傾斜方向側の複数電極の電位が増加した後の任意の時間に、第1傾斜方向側の複数電極の電位の絶対値を増加することを特徴としている。 According to a seventh aspect of the present invention, there is provided an optical deflection apparatus in which a plate-like member having a light reflection region rotates about a rotation axis or a fulcrum and changes a reflection direction of an incident light beam to perform a light deflection operation. A plurality of electrode groups disposed opposite to the plate-like member, the electrode having an electrode for applying a potential by contact, fixation or electrostatic induction to the conductor layer, The inclination direction of the plate-like member is switched from the first inclination direction to the second inclination direction by an electrostatic attractive force generated by a potential difference between an arbitrary electrode and an electrode that applies a potential to the conductor layer, and the second inclination of the plate-like member. The absolute value of the potential of the plurality of electrodes on the first tilt direction side is increased at an arbitrary time after the potential of the plurality of electrodes on the direction side has increased.
請求項8の発明は、請求項7記載の光偏向装置の駆動方法において、板状部材の電位と第2傾斜方向の複数電極電位との偏差が増加した後に、板状部材が傾斜変位を開始した後で、板状部材の電位に対する第1傾斜方向側の複数電極の電位との偏差を増加することを特徴としている。 According to an eighth aspect of the present invention, in the driving method of the optical deflecting device according to the seventh aspect, after the deviation between the potential of the plate member and the plurality of electrode potentials in the second tilt direction increases, the plate member starts tilting displacement. Thereafter, the deviation from the potential of the plurality of electrodes on the first tilt direction side with respect to the potential of the plate-like member is increased.
請求項9の発明は、請求項1ないし請求項8の何れかに記載の光偏向装置の駆動方法を用いたことを特徴としている。 The invention of claim 9 is characterized in that the method for driving an optical deflection apparatus according to any one of claims 1 to 8 is used.
請求項1記載の発明によれば、板状部材が傾斜変位を開始した後任意の時間で駆動電圧を増減することで、板状部材の傾斜変位する速度が調整され、傾斜変位を完了する着地箇所での衝撃が低減するとともに、板状部材の着地後の残留振動を抑制できる。残留振動のある状態で、次状態の波形を印加した場合の傾斜変位の誤動作を生じることがあるが、残留振動を低減することで、駆動波形の切り換えをより短時間で行うことができ、また、板状部材の着地箇所との衝撃を低減することで、着地箇所の表面のダメージを低減できる。 According to the first aspect of the present invention, the speed at which the plate-like member is displaced is adjusted by increasing or decreasing the drive voltage at an arbitrary time after the plate-like member starts the inclination displacement, and the landing is completed. The impact at the location is reduced, and residual vibration after landing of the plate-like member can be suppressed. In the state with residual vibration, when the waveform of the next state is applied, the tilt displacement may malfunction.By reducing the residual vibration, the drive waveform can be switched in a shorter time. By reducing the impact with the landing location of the plate-like member, the surface damage of the landing location can be reduced.
請求項2記載の発明によれば、板状部材の傾斜変位開始後に駆動電圧を減少することで、板状部材の着地時の速度が低減するので、残留振動を抑制でき、残留振動に起因する着地箇所との衝撃低減、駆動波形の切り換え時の短縮化、着地箇所の表面のダメージ低減を図ることができる。 According to the second aspect of the present invention, the driving voltage is reduced after the inclination displacement of the plate-like member is started, so that the speed at the time of landing of the plate-like member is reduced, so that the residual vibration can be suppressed, resulting from the residual vibration. It is possible to reduce the impact with the landing location, shorten the drive waveform switching time, and reduce the damage on the surface of the landing location.
請求項3記載の発明によれば、板状部材の傾斜変位開始後に駆動電圧を0Vに減少することで、板状部材の着地時の速度を低減でき、残留振動を抑制でき、残留振動に起因する着地箇所との衝撃低減、駆動波形の切り換え時の短縮化、着地箇所の表面のダメージ低減を図ることができる。
According to the invention described in
請求項4記載の発明によれば、板状部材の傾斜完了間際に、第2傾斜方向側の複数電極の電位の絶対値を増加することで、板状部材を第2傾斜方向の電極側に静電力で引き付け、板状部材の着地箇所での弾みを抑制でき、弾み(残留振動)に起因する着地箇所との衝撃低減、駆動波形の切り換え時の短縮化、着地箇所の表面のダメージ低減を図ることができる。 According to the invention of claim 4, the plate member is moved to the electrode side in the second inclination direction by increasing the absolute value of the potential of the plurality of electrodes on the second inclination direction side just before the inclination of the plate member is completed. Attracting with electrostatic force, it is possible to suppress the impact of the plate-like member at the landing location, reduce the impact with the landing location due to the impact (residual vibration), shorten the drive waveform switching, and reduce the surface damage of the landing location You can plan.
請求項5記載の発明によれば、板状部材の傾斜変位開始後に板状部材に静電誘導される電位に対する対向する電極の電位との偏差を減少するので、板状部材の着地時の速度を低減でき、残留振動を抑制することができる。このため、残留振動に起因する着地箇所との衝撃低減、駆動波形の切り換え時の短縮化、着地箇所の表面のダメージ低減を図ることができる。 According to the fifth aspect of the present invention, the deviation of the potential of the opposing electrode from the potential electrostatically induced in the plate member after the start of the tilt displacement of the plate member is reduced. The residual vibration can be suppressed. For this reason, it is possible to reduce the impact with the landing location due to the residual vibration, shorten the drive waveform switching time, and reduce the damage on the surface of the landing location.
請求項6記載の発明によれば、板状部材の傾斜変位開始後に板状部材に静電誘導される電位に対する対向する電極の電位との偏差を0Vに減少するので、板状部材の着地時の速度を低減でき、残留振動を抑制することができる。このため、残留振動に起因する着地箇所との衝撃低減、駆動波形の切り換え時の短縮化、着地箇所の表面のダメージ低減を図ることができる。 According to the sixth aspect of the present invention, the deviation of the potential of the opposing electrode with respect to the potential electrostatically induced in the plate-like member after the start of the tilt displacement of the plate-like member is reduced to 0V. Speed can be reduced, and residual vibration can be suppressed. For this reason, it is possible to reduce the impact with the landing location due to the residual vibration, shorten the drive waveform switching time, and reduce the damage on the surface of the landing location.
請求項7記載の発明によれば、板状部材の傾斜変位を開始させるため板状部材の第2傾斜方向側の複数電極の電位が増加した後の任意の時間に、第1傾斜方向側の複数電極の電位の絶対値を増加することで、板状部材を第1傾斜方向に留める余裕を広げることができる。 According to the seventh aspect of the present invention, at an arbitrary time after the potentials of the plurality of electrodes on the second inclined direction side of the plate-shaped member increase in order to start the inclined displacement of the plate-shaped member, the first inclined direction side By increasing the absolute value of the potential of the plurality of electrodes, it is possible to widen the margin for retaining the plate-like member in the first tilt direction.
請求項8記載の発明によれば、板状部材の傾斜変位を開始させるため板状部材に静電誘導される電位との第2傾斜方向側の複数電極の電位との偏差が増加した後の任意の時間に、板状部材電位に対する第1傾斜方向側の複数電極の電位との偏差を増加するので、板状部材を第1傾斜方向に留める余裕を広げることができる。 According to the eighth aspect of the present invention, the deviation between the potential of the plurality of electrodes on the second tilt direction side and the potential induced electrostatically in the plate-like member to start the tilt displacement of the plate-like member is increased. Since the deviation from the potential of the plurality of electrodes on the first tilt direction side with respect to the plate-like member potential is increased at an arbitrary time, it is possible to widen the margin for retaining the plate-like member in the first tilt direction.
請求項9記載の発明によれば、請求項1ないし請求項8の何れかに記載の光偏向装置の駆動方法を用いることで、光偏向装置のオン/オフ制御による画素の明暗制御が良好で、高速な動作が可能で、長期的な信頼性が高く、低電圧で駆動でき、コントラスト比を向上できるので、高輝度でありながら高いコントラスト比を有する高精細な画像投影表示装置を提供することができる。 According to the ninth aspect of the invention, by using the method of driving the optical deflection apparatus according to any one of the first to eighth aspects, the brightness / darkness control of the pixels by the on / off control of the optical deflection apparatus is good. To provide a high-definition image projection display device that can operate at high speed, has long-term reliability, can be driven at a low voltage, and can improve the contrast ratio. Can do.
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。
(第1の実施形態)
図1は、本発明に係る光偏向装置の一つの構成を示す。図1(a)において、符号101で示す基板上には、絶縁膜102を介し複数の電極群103a,103cがあり、これらは図示しない絶縁膜で覆われている。絶縁膜102には、支点と電極を兼ねる支点部材106が配置され、この支点部材106上には、図1(b)に示すように、導体層107bと光反射領域を有し、ミラーを構成する板状部材107aがその中央部を下方から支持されている。支点部材106の頂部は、導体が露出しており、板状部材107aの導体層107bと電気的に接触し、電位を通信可能とされている。板状部材107aは支点部材106によって、図1において左右方向に揺動自在に支持されている。基板101の端部となる四隅には、絶縁膜102を介して規制部材108がそれぞれ配置されている。各規制部材108の上部にはストッパ108aが形成されている。支点部材106を中心に左右に揺動自在に支持された板状部材107aは、基板101と支点部材106とストッパ108aの間の空間内で可動的に配置されるとともに、規制部材108及びストッパ108aで可動時に外部に飛び出さないようにその移動が制限されている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(First embodiment)
FIG. 1 shows one configuration of an optical deflection apparatus according to the present invention. In FIG. 1A, a plurality of
板状部材107aが揺動して着地する基板101の場所を着地箇所109として設けることもできる。着地箇所109の表面に表面エネルギーの低い有機膜を設けることで、毛管力やファンデアワールス力による付着力による板状部材107aの傾斜を妨げる力を低減することも可能である。
The place of the
板状部材107aの一方向への傾斜角(揺動角)は、板状部材107aの長さの1/2と支点部材106の板状部材107と接する高さの逆三角関数の正弦arc sinで求められる角となる。板状部材107aは、その導体層107bと電極aによる静電力と、導体層107aと電極cによる静電力の比較により、揺動して傾斜変位する。また、板状部材107の導体層107aが基板101上の電気的に接続された電極から一時的に離れても板状部材107aの導体層107bは電荷を保持でき同等の静電力が働き、けして静電力がその時点で無くなるわけではない。また、静電力が働くので再び板状部材107aは電極側に接触することができる。本形態に係る光偏向装置は、図2に示すように、二次元アレイに配置して使用することができる。例えばプロジェクタなどの画像投影表示装置のライトバルブとして応用できる。あるいは剛性の弱いヒンジを板状部材107aに形成することも可能である。
The inclination angle (oscillation angle) in one direction of the
図12に示すような従来の駆動方法では、支点部材を挟んで一方側の電極aに加える電圧は板状部材が傾斜変位をおおむね終了するまで、すなわち電極側への傾斜完了間際か、板状部材の残留振動が減少するまで印加する。支点部材に半導体記憶装置のハイレベル、すなわちHレベル電位を加え、板状部材に対向する電極群の電位を第1傾斜方向に傾斜させるような電位で駆動し、次に第2傾斜方向に傾斜させるような電位で駆動し、さらに傾斜方向を維持するように電位を加えている。このときの駆動波形について、ここでは、図12に示す状態3の駆動波形を例として説明するが、第1傾斜方向と第2傾斜方向の位置を置き換えれば、同様の動作であり、同図に記す状態2にも適用できる。
In the conventional driving method as shown in FIG. 12, the voltage applied to the electrode a on one side across the fulcrum member is approximately until the plate-like member almost completes the inclination displacement, that is, just before the inclination to the electrode side is completed, Apply until the residual vibration of the member is reduced. A high level, that is, H level potential of the semiconductor memory device is applied to the fulcrum member, and the potential of the electrode group facing the plate member is driven at a potential that tilts in the first tilt direction, and then tilts in the second tilt direction. The electric potential is applied so as to maintain the tilt direction. The drive waveform at this time will be described as an example of the drive waveform in
図12に示す駆動方法において、板状部材を傾斜変位させるような電位を加える場合、板状部材が傾斜していた側に電極の電位は半導体記憶装置のローレベル、すなわちLレベル電位またはHレベル電位にする。 In the driving method shown in FIG. 12, when a potential that causes the plate member to be tilted is applied, the potential of the electrode on the side where the plate member is inclined is low level, that is, L level potential or H level of the semiconductor memory device. Set to potential.
これに対し、本発明にかかる駆動方法では、板状部材107aが傾斜を開始した後に、傾斜していた側の電極の電位を増加する。板状部材107aとそれが傾斜していた側の電極の電位がおおむね同じ場合は、板状部材107aは容易に傾斜変位を開始する。ところが板状部材107aの電位とそれが傾斜していた側の電位が半導体記憶装置のHレベル電位程の電位差がある場合は、それによる静電力が傾斜変位を妨げる。本発明は、同じ電位差に対する静電力でも、電極間距離が近い方が、静電力がより強い原理を利用している。また、板状部材107aから遠い電極群と板状部材107aの間の電位差に対する、板状部材107aに近い電極群と板状部材間の電位差の比は容易に数倍にすることができる点も特徴となる。
On the other hand, in the driving method according to the present invention, after the plate-
以下、本発明にかかる光偏向装置の駆動方法について説明する。 Hereinafter, a method for driving the optical deflection apparatus according to the present invention will be described.
静電力は電極と板状部材107aの距離の二乗に反比例する。このため、傾斜変位を開始した時期に高い電圧が必要であるが、傾斜変位が進むに従い電極と板状部材107aの距離が近づくため、電圧を低めても回転(揺動/傾斜)させる静電力をある程度確保することができる。あるいは、途中まで傾斜変位させれば、慣性により板状部材107aは傾斜を続けることができる。板状部材107aがトーショナルヒンジで吊られていないことで、第2傾斜方向に向かい着地するに従い、剛性による復元力が働かないことも、本光偏向装置の特徴である。
The electrostatic force is inversely proportional to the square of the distance between the electrode and the
このように板状部材107aの運動エネルギーが過剰になることを防止することにより、板状部材107aが第2傾斜方向に着地した場合の衝撃を減少し残留振動を抑制することができる。残留振動が無ければ板状部材107aが着地後すぐに傾斜方向を切り換えることや板状部材107aに通じている半導体記憶装置に対するデータ信号の伝達を速やかに開始することができる。これにより、光偏向装置を用いた画像投影表示装置の階調表現を表示期間の長短で行う方式で、板状部材107aの傾斜方向切り換えに要する時間を短縮し、データ転送の時間をより長く確保できる。
By preventing the kinetic energy of the plate-
図3に駆動波形の例を示す。図3において、板状部材107aには10μmm角、厚さ0.15μmmのアルミニュームとチタンの合金を用いた。板状部材107aの傾斜角は15°とし、最大駆動電圧は30Vとした。そして、図3に示すように、駆動電圧を傾斜途中で減少させた。
FIG. 3 shows examples of drive waveforms. In FIG. 3, an alloy of aluminum and titanium having a 10 μm square and a thickness of 0.15 μm was used for the plate-
図3(a)は板状部材107aが第1傾斜方向に傾斜している状態を示す。第1傾斜方向の板状部材107aに対向した電極群103aの電極aと板状部材107aに電気的に接触する導電性の支点部材106の電極bが同電位であり、これらの間には静電力が働かない。第2傾斜方向の電極群103bの電極cと電極aの電位差は30Vであり、板状部材107aは第2傾斜方向に傾斜変位を開始する。
FIG. 3A shows a state where the plate-
図3(b)は板状部材107aが基板101に平行な角度まで傾斜変位した状態を示す。傾斜変位が進み基板101に平行な状態で、電極cと板状部材107aの距離が支点106の高さより近い領域が増える程、この傾斜角以降さらに静電力が増加していく。
FIG. 3B shows a state in which the plate-
図3(c)は板状部材107aが第2傾斜方向へさらに傾斜した状態を示す。この状態において、電極cの駆動電圧の絶対値を減少するかあるいは0Vにする。板状部材107aの移動速度は充分速く、この状態の速度をある程度遅くしても全体の傾斜変位にようする時間に占めるこの期間の割合は小さい。つまり、傾斜変位に要する時間は少し長くなるがそれほど変わらない。
FIG. 3C shows a state in which the plate-
図3(d)は板状部材107aの第2傾斜方向への傾斜変位が完了した状態を示す。板状部材107aの着地直前の速度が大きいと板状部材107aが衝突の衝撃で弾むことがある。このため、図3(c)の期間に静電力を弱めることで板状部材107aの衝突前の速度が過剰になることを防止できる。さらに板状部材107aが着地後に駆動電圧を再び加えることで板状部材107aの弾みを抑制できる。
FIG. 3D shows a state in which the tilt displacement of the
ところで、導電性の支点部材106に半導体記憶装置の高い電位を加え、板状部材107aに対向する電極群の電位を第1傾斜方向に傾斜させるような電位で駆動し、次に第2傾斜方向に傾斜させるような電位で駆動し、さらに傾斜方向を維持するように電位を加える一連の駆動方法としては、既に本出願人が特願2004−320821で出願している。この場合、弾みが起きる残留振動がある間はアドレス信号を伝達すると希望しない板状部材の傾斜変位を引き起こす。これは、板状部材107aが傾斜変位して第2傾斜方向の着地箇所で衝撃により弾んでいる時に、傾斜方向を切り換える駆動電圧を印加すると、板状部材107aと電極bの間にVHの電位差があったとしても、板状部材107aと電極cの間の静電力が弱まり、傾斜変位をさせる駆動力により傾斜変位が開始する場合があるからである。
By the way, a high potential of the semiconductor memory device is applied to the
このため、本発明にかかる光偏向装置の駆動方法のように、傾斜変位を終了後の残留振動が抑制されると、板状部材107aに電気的に接触する電極の電位を半導体記憶装置の動作電圧の高電位でより効果的に板状部材を傾斜した側の電極に留めることができる。このため、従来の特願2004−320821に記載する(図12の)状態1、状態2、状態3の切り換えに対し、残留振動の減衰を待つ時間を低減できる。このため、表示期間の長短で階調表現する投影方法で、より階調手段を広げることができる。例えば最短の表示時間をより短くし階調数を上げることができる。
Therefore, as in the method of driving the optical deflector according to the present invention, when the residual vibration after the end of the tilt displacement is suppressed, the potential of the electrode that is in electrical contact with the
これについて、図4を用いて説明する。図4は、板状部材107aを傾斜変位させる場合を示す。図4(a)は、板状部材107aが第1傾斜方向に傾斜した状態、板状部材107aの傾斜変位開始の導電性の支点部材106の電極bには電極群の電極aと同電位(0V)が与えられ、静電力は働かない。板状部材107aと遠い電極cに電位E(V)が与えられており、傾斜変位を開始する。
図4(b)は板状部材107aが遅れて傾斜変位を開始しようとした状態を示す。電極cと板状部材107aの静電力で傾斜変位を続ける。
図4(c)は、本発明の駆動方法による波形が加えられる状態を示す。一方、傾斜変位が進んだ板状部材107aは傾斜していた側の電極と距離が遠くなりつつあり、傾斜変位させる駆動力が大きく傾斜変位を続ける。
図4(d)は、傾斜変位の完了した状態を示す。板状部材107aは傾斜変位を続け傾斜方向が第1傾斜方向から第2傾斜方向に切り換わる。
This will be described with reference to FIG. FIG. 4 shows a case where the plate-
FIG. 4B shows a state in which the plate-
FIG. 4C shows a state where a waveform is applied by the driving method of the present invention. On the other hand, the plate-
FIG. 4D shows a state in which the tilt displacement is completed. The
図5は、板状部材107aを傾斜変位させない場合を示す。
図5(a)は、板状部材107aが第1傾斜方向に傾斜した状態を示す。板状部材107aの傾斜変位開始の板状部材107aに近い電極aには0V、板状部材107aから遠い電極cには電位E(V)が与えられる。板状部材107aに接する導電性の支点部材106の電極bには、半導体記憶装置の出力からHレベル電位VHが加えられている状態である。板状部材107aと電極aの間の電位差による静電力は、板状部材107aから遠い電極cと板状部材間の静電力より大きく設定されており、板状部材107aは本来傾斜変位を起こさない。しかしここではこの静電力が括抗している状態を考える。
図5(b)は板状部材107aが遅れて傾斜変位を開始しようとした状態を示す。板状部材107aが弾みにより電極と少し遠くなった場合には静電力が低下し、板状部材107aを傾斜させる第2傾斜方向の電極103cと板状部材間の静電力が優り、傾斜変位を開始することになる。
図5(c)は、本発明駆動方法による波形が加えられる状態を示す。板状部材107aと電極aの電位差VHによる静電力があるため傾斜変位がゆっくり進むことになる。このとき、板状部材107aが傾斜していた側の電極aの電位をEr(V)に増加すると板状部材107aは傾斜変位を中止し、傾斜していた側に戻る。
図5(d)は、傾斜変位の完了した状態を示す。板状部材107aは電極103aの電位Er(V)と板状部材107aの電位VHによる静電力で、電極103a側の第1傾斜方向に留まる。
FIG. 5 shows a case where the
FIG. 5A shows a state where the
FIG. 5B shows a state in which the plate-
FIG. 5C shows a state in which a waveform according to the driving method of the present invention is applied. Since there is an electrostatic force due to the potential difference VH between the plate-
FIG. 5D shows a state in which the tilt displacement is completed. The
このようにして、本発明駆動方法を用いることで板状部材107aが傾斜している側の電極に板状部材107aを留める余裕を持たせることでき、残留振動など外乱に対しても影響を受けにくく、駆動電圧の範囲を広げることができる。特に、板状部材107aに加えられている電圧の極性と逆極性の電圧を加えると、板状部材107aと同電位になる点を通過することがなくより安定である。
(第2の実施形態)
次に、静電誘導で板状部材に電位を付与する光偏向装置の構成について説明する。板状部材に対向する電極群で、板状部材に静電誘導で電位を発生する方式の光偏向装置の発明は、特開2004−78136において開示されている。本形態は、このような静電誘導において、板状部材を傾斜していた側に留めラッチする電極を設ける。すなわち、図6に示すように、光偏向装置は、基板101上に絶縁膜102を介し複数の電極群103a,103b,103c,103d,104a,104bが配置されていて、図示しない絶縁膜で覆われている。光反射領域を有する板状部材107aは、その導体層107bが支点部材106によって支持されている。板状部材107aは、その周囲に配置された規制部材108により、ある程度の揺動による傾斜(回動)はできるが、飛び出さないように移動が制限されている。板状部材107aの傾斜角は、板状部材107aの長さの1/2と支点部材106の板状部材107aと接する高さの逆三角関数の正弦arc sinで求められる角となる。板状部材107aはその導体層107bと電極103a及び電極103bによる静電力と、導体層107bと電極103c及び電極103dによる静電力の比較により、回転し傾斜変位する。さらに基板101上には、板状部材107aを駆動するための電極に加え、板状部材107aの始動を制御する電極104a,104bが配置されている。支点部材106に対しおおむね対称に電極群を配置することが好ましい。また、電極群は4つの電極ではなく6つの電極として構成してもよい。
In this way, by using the driving method of the present invention, the electrode on the side where the
(Second Embodiment)
Next, the configuration of the optical deflection apparatus that applies a potential to the plate member by electrostatic induction will be described. Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-78136 discloses an invention of an optical deflection device that uses a group of electrodes facing a plate-like member to generate a potential on the plate-like member by electrostatic induction. In this embodiment, in such electrostatic induction, an electrode for latching and latching the plate-like member on the inclined side is provided. That is, as shown in FIG. 6, the optical deflection apparatus has a plurality of
電極群は、基板101に対し傾斜させて配置されている。電極103a,電極103b,電極103c,電極104dのように板状部材107aを静電力で引き駆動するため、これらを駆動電極と称する。また電極104a,電極104bは、始動を制御するためも設けられたもので、制御電極と称する。
The electrode group is disposed to be inclined with respect to the
次に図6に示す光偏向装置による板状部材107aの残留振動を抑制する駆動方法について説明する。電極104aに0V、電極104bにVH(半導体記憶装置の動作電圧の高電位)が加えられているとする。板状部材107aは図7に示す第1傾斜方向から第2傾斜方向に傾斜変位する過程にある。
Next, a driving method for suppressing the residual vibration of the plate-
図7に、駆動波形例を示す。本形態では、板状部材として、10μm角正方形、厚さ0.15μm、材質アルミニューム合金を使用し、最大駆動電圧30Vとした。E=30V。なお、図7において、電極103a,電極103b,電極103c,電極103d、104a、104bを単に電極a,電極b,電極c,電極d,電極e,電極fと称す。
FIG. 7 shows an example of drive waveforms. In this embodiment, a 10 μm square, a thickness of 0.15 μm, and an aluminum alloy material are used as the plate-like member, and the maximum driving voltage is 30V. E = 30V. In FIG. 7, the
図7(a)は板状部材107aが第1傾斜方向に傾斜している状態を示す。第1傾斜方向の板状部材107aに対向した電極群、図中電極cと電極dにより板状部材に電位が静電誘導される。電極cにE(V)で電極dに−E(V)を加える場合は、板状部材107aの電位は0(V)になる。電極aと電極bの電位を0(V)とすると、これらの間には静電力が働かない。第2傾斜方向の電極群、図中電極cや電極dと板状部材107aの電位差は30Vであり、板状部材107aは第2傾斜方向に傾斜変位を開始する。
図7(b)は板状部材107aが基板101に平行な角度まで傾斜変位した状態を示す。傾斜変位が進み基板101に平行な状態で、電極cや電極dと板状部材107aの距離が支点の高さより近い領域が増える過程であり、この傾斜角以降さらに静電力が増加していく。
図7(c)は、板状部材107aが第2傾斜方向へさらに傾斜した状態を示すもので、この状態で板状部材107aの電位に対する第2傾斜方向側の電極cと電極dの電位の偏差を減少するか0Vにする。板状部材107aの移動速度は速く、このように駆動力を減じても、全体の傾斜変位にようする時間に占めるこの期間の割合は小さい。この状態の速度をある程度遅くしても、傾斜変位に要する時間が少し長くなるのみである。
図7(d)は、板状部材107aの第2方向への傾斜変位が完了した状態を示す。板状部材107の着地直前の速度が大きいと板状部材107aが衝突の衝撃で弾むことがある。
FIG. 7A shows a state where the plate-
FIG. 7B shows a state in which the
FIG. 7C shows a state in which the plate-
FIG. 7D shows a state in which the tilt displacement of the
このため、図7(c)の期間に静電力を弱めることで板状部材107aの衝突前の速度が過剰になることを防止できる。さらに板状部材107aが着地後に駆動電圧を再び加えることで板状部材の弾みを抑制できる。
For this reason, it can prevent that the speed before the collision of the plate-shaped
このように、本発明にかかる光偏向装置の駆動方法により、傾斜変位を終了後の残留振動が抑制さるため、板状部材107aに電気的に接触する電極の電位を半導体記憶装置の動作電圧の高電位でより効果的に板状部材107aを傾斜した側の電極に留めることができる。また特許文献1(図12)に記載の板状部材の状態1、状態2、状態3の切り換えに対し、残留振動の減衰を待つ時間を低減できる。表示期間の長短で階調表現する投影方法で、より階調手段を広げることができる。例えば最短の表示時間をより短くし階調数を上げることができる。
(第3の実施形態)
次に、図8、図9、図10を用いて、板状部材を傾斜変位させない場合に、板状部材の残留振動などの外乱で板状部材が傾斜変位しないようにする光偏向装置の駆動方法について説明する。図8(a)、図8(b)は光偏向装置の構成を示す。この構成は、図6に示す光偏向装置と同一構成を採るので詳細な説明は省略し、駆動方法について説明する。
As described above, since the residual vibration after the end of the tilt displacement is suppressed by the driving method of the optical deflecting device according to the present invention, the potential of the electrode that is in electrical contact with the
(Third embodiment)
Next, using FIG. 8, FIG. 9, and FIG. 10, when the plate member is not tilted and displaced, the optical deflection device is driven so that the plate member is not tilted and displaced by disturbance such as residual vibration of the plate member. A method will be described. FIG. 8A and FIG. 8B show the configuration of the optical deflection apparatus. Since this configuration adopts the same configuration as the optical deflecting device shown in FIG. 6, a detailed description thereof will be omitted, and a driving method will be described.
図9を用いて板状部材107aを傾斜変位させる場合について示す。
図9(a)は、板状部材107aが第1傾斜方向に傾斜した状態を示し、板状部材107aの傾斜変位開始の制御電極eには板状部材107aに誘導される電位と同電位が与えられ、静電力は働かない。図8(a)に示すように板状部材107aと遠い電極cに電位E(V)と電極dに電位−E(V)が与えられており、傾斜変位を開始する。
図9(b)は、板状部材107aが遅れて傾斜変位を開始しようとした状態を示すもので、電極cおよび電極dと板状部材107aとの静電力で傾斜変位を続ける。
図9(c)は、本発明駆動方法による波形が加えられる状態を示す。一方、傾斜変位が進んだ板状部材107は傾斜していた側の電極と距離が遠くなりつつあり、傾斜変位させる駆動力が大きく傾斜変位を続ける。
図9(d)は、傾斜変位の完了した状態を示す。この状態において、板状部材107aは傾斜変位を続け、傾斜方向が第1傾斜方向から第2傾斜方向に切り換わる。
The case where the plate-
FIG. 9A shows a state in which the plate-
FIG. 9B shows a state in which the
FIG. 9C shows a state in which a waveform according to the driving method of the present invention is applied. On the other hand, the plate-like member 107 having advanced the inclination displacement is becoming far from the inclined electrode, and the driving force for the inclination displacement is large and the inclination displacement continues.
FIG. 9D shows a state where the tilt displacement is completed. In this state, the plate-
図10は、板状部材107aを傾斜変位させない場合を示す。
図10(a)は、図8に示す板状部材107aに近い電極a,電極bには0V、板状部材107aから遠い電極cにE(V),電極dには−E(V)が与えられる。電極104aには半導体記憶装置の出力から高電位HVが加えられ、電極fには0(V)が与えられている状態である。板状部材107aに誘導される電位と電極aの電位の間の電位差による静電力は、板状部材107から遠い電極cと板状部材間の静電力より大きく設定されており、板状部材107aは本来傾斜変位を起こさない。しかしここではこの静電力が括抗している状態を考える。
図10(b)は、板状部材107aが残留振動などの弾みにより電極と少し遠くなった場合を示し、このような場合には静電力が低下し、板状部材107aを傾斜させる第2傾斜方向の電極と板状部材間の静電力が優り、傾斜変位を開始することになる。
図10(c)は、板状部材107と電極aの電位差VHによる静電力があるため傾斜変位がゆっくり進むことになる。このとき、板状部材107aが傾斜していた側の電極aの電位をEr(V)に電極bの電位を−E(V)増加すると、すなわち板状部材107aの電位との偏差を増加すると、板状部材107aは傾斜変位を中止し、傾斜していた側に戻る。この場合、板状部材107aに電極a,電極bの電位からも静電誘導が起きるため、これらの電極で誘導する電位も電極cと電極dで誘導する電位と同じ方が好ましい。この例では0Vである。
図10(d)において、板状部材107aは電極aの電位Er(V)および電極bの−Er(V)と電極eの電位VHによる静電力で板状部材は電極a,電極b側の第1傾斜方向に留まる。
FIG. 10 shows a case where the
FIG. 10A shows 0V for the electrodes a and b close to the
FIG. 10B shows a case where the plate-
In FIG. 10C, since there is an electrostatic force due to the potential difference VH between the plate-like member 107 and the electrode a, the inclination displacement proceeds slowly. At this time, when the potential of the electrode a on the side where the
In FIG. 10 (d), the
このようにして、本発明駆動方法を用いることで板状部材107aが傾斜している側の電極に板状部材を留める余裕を持たせることでき、残留振動など外乱に対しても影響を受けにくく、駆動電圧の範囲を広げることができる。
Thus, by using the driving method of the present invention, the electrode on the side where the plate-
次に、本発明装置駆動方法を用いた画像投影表示装置となる投影装置800の構成について、図11を用いて説明する。図11において、投影装置800は、光源802からのある広がり角を持った光が、例えば回転カラーフィルタ805を介して本発明光偏向装置801に照射され、板状部材107aの反射領域からの反射光は板状部材の第1傾斜方向では投影レンズ806を経て投影スクリーン810に照射される。これがオン状態である。しかし、第2傾斜方向では、反射光は絞りである遮光部材804に当たり投影スクリーン810には光を出力しない。これがオフ状態である。光偏向装置801が二次元アレイに配置された場合は、このオン/オフにより投影スクリーン810に像を形成することができる。このため、光偏向装置801の画像投影データの表示(すなわち画素の明暗表示)装置の光スイッチ手段として用いることができる。したがって、画素の明暗制御(すなわち光スイッチのオン/オフ制御)が良好で、迷光(反射方向が乱れた時に発生する隣接素子からの反射光)を抑制でき、高速な動作が可能で、長期的な信頼性が高く、低電圧で駆動でき、かつコントラスト比を向上できる。
Next, the configuration of a
101 基板
103a〜103d 複数の電極
104a〜104b 複数の電極
106 支点部材
107a 板状部材
107b 導電体層
108 複数の規制部材
108a ストッパ
801 光偏向装置
101
Claims (9)
上面に光反射領域と導電体層を備え前記基板の中央に設けられた支点部材で前記基板と前記支点部材と前記ストッパの間の空間内で可動的に配置支持された板状部材と、
前記板状部材と対向するように前記基板上に設けられ複数の電極と、
前記板状部材の導電体層に電気的に接して電位を確立する電極または複数電極からの静電誘導で前記板状部材の電位を確立する手段を有し、
複数電極と前記板状部材の導体層との静電力により、当該板状部材が前記支点部材を中心として、第1傾斜方向から第2傾斜方向に傾斜変位することにより、前記光反射領域に入射する光束が反射方向を変えて光偏向を行う光偏向装置であって、
前記板状部材が傾斜変位を開始した後で、第2傾斜方向の複数電極の電位の絶対値を増減することを特徴とする光偏向装置の駆動方法。 A plurality of regulating members provided at the end of the substrate and provided with stoppers on the top thereof;
A plate-like member which is provided with a light reflection region and a conductor layer on the upper surface and is movably disposed and supported in a space between the substrate, the fulcrum member and the stopper by a fulcrum member provided in the center of the substrate;
A plurality of electrodes provided on the substrate so as to face the plate-like member;
Means for establishing the potential of the plate-like member by electrostatic induction from an electrode or a plurality of electrodes that are in electrical contact with the conductor layer of the plate-like member to establish the potential;
The plate-like member is inclined and displaced from the first inclined direction to the second inclined direction around the fulcrum member by the electrostatic force between the plurality of electrodes and the conductive layer of the plate-like member, and is incident on the light reflecting region. An optical deflecting device that deflects light by changing the reflection direction of the luminous flux,
A driving method of an optical deflecting device, wherein the absolute value of the potentials of the plurality of electrodes in the second tilt direction is increased or decreased after the plate member starts tilt displacement.
前記板状部材が傾斜変位を開始した後で、第2傾斜方向の複数電極の電位の絶対値を減少することを特徴とする光偏向装置の駆動方法。 In the driving method of the optical deflection apparatus according to claim 1,
A method of driving an optical deflection apparatus, comprising: decreasing absolute values of potentials of a plurality of electrodes in a second tilt direction after the plate member starts tilt displacement.
前記板状部材が傾斜変位を開始した後で、第2傾斜方向の複数電極の電位を0Vとすることを特徴とする光偏向装置の駆動方法。 In the driving method of the optical deflection apparatus according to claim 1,
A driving method of an optical deflection apparatus, wherein after the plate-like member starts tilt displacement, the potentials of the plurality of electrodes in the second tilt direction are set to 0V.
前記板状部材の、第2傾斜方向側に位置する電極側への傾斜完了間際に、第2傾斜方向側の複数電極の電位の絶対値を増加することを特徴とする光偏向装置の駆動方法。 In the driving method of the optical deflection apparatus according to claim 1 or 2,
A driving method of an optical deflecting device, wherein the absolute value of the potentials of a plurality of electrodes on the second tilt direction side is increased just before the plate member is tilted toward the electrode located on the second tilt direction side. .
前記板状部材が傾斜変位を開始した後で、当該板状部材に誘導される電位に対する第2傾斜方向側の複数電極の電位との偏差を小さくすることを特徴とする光偏向装置の駆動方法。 In the driving method of the optical deflection apparatus according to claim 1,
A method of driving an optical deflecting device, wherein after the plate-like member starts tilt displacement, a deviation between the potential of the plurality of electrodes on the second tilt direction side with respect to the potential induced in the plate-like member is reduced. .
前記板状部材が傾斜変位を開始した後で、当該板状部材に誘導される電位に対する第2傾斜方向側の複数電極の電位との偏差を0Vとすることを特徴とする光偏向装置の駆動方法。 In the driving method of the optical deflection apparatus according to claim 1,
After the plate-like member starts the tilt displacement, the deviation of the potential of the plurality of electrodes on the second tilt direction side from the potential induced in the plate-like member is set to 0V. Method.
前記板状部材が導体層を有し、該導体層に接触、固定あるいは静電誘導により電位を付与する電極を有し、前記板状部材に対向して設置された複数の電極群を有し、該複数の電極群のうち任意の電極と前記導体層に電位を付与する電極との電位差により生じる静電引力によって前記板状部材の傾斜方向が第1傾斜方向から第2傾斜方向に切り換わるとともに、
前記板状部材の第2傾斜方向側の複数電極の電位が増加した後の任意の時間に、第1傾斜方向側の複数電極の電位の絶対値を増加することを特徴とする光偏向装置の駆動方法。 In the optical deflecting device in which the plate-like member having the light reflecting region rotates around the rotation axis or the fulcrum and performs the light deflecting operation by changing the reflection direction of the incident light beam.
The plate-like member has a conductor layer, has an electrode for applying a potential to the conductor layer by contact, fixation, or electrostatic induction, and has a plurality of electrode groups installed facing the plate-like member. The tilt direction of the plate-like member is switched from the first tilt direction to the second tilt direction by an electrostatic attractive force generated by a potential difference between an arbitrary electrode of the plurality of electrode groups and an electrode for applying a potential to the conductor layer. With
An absolute value of the potential of the plurality of electrodes on the first tilt direction side is increased at an arbitrary time after the potential of the plurality of electrodes on the second tilt direction side of the plate member is increased. Driving method.
前記板状部材の電位と第2傾斜方向の複数電極電位との偏差が増加した後に、板状部材が傾斜変位を開始した後で、前記板状部材の電位に対する第1傾斜方向側の複数電極の電位との偏差を増加することを特徴とする光偏向装置の駆動方法。 In the driving method of the optical deflection apparatus according to claim 7,
After the deviation between the potential of the plate member and the plurality of electrode potentials in the second tilt direction increases, the plate member starts tilt displacement, and then the plurality of electrodes on the first tilt direction side with respect to the potential of the plate member. A method of driving an optical deflection apparatus, characterized by increasing a deviation from the potential of the optical deflection apparatus.
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