JP2000111813A - Optical modulation element and array type optical modulation element as well as plane display device - Google Patents

Optical modulation element and array type optical modulation element as well as plane display device

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JP2000111813A
JP2000111813A JP28281298A JP28281298A JP2000111813A JP 2000111813 A JP2000111813 A JP 2000111813A JP 28281298 A JP28281298 A JP 28281298A JP 28281298 A JP28281298 A JP 28281298A JP 2000111813 A JP2000111813 A JP 2000111813A
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JP
Japan
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light
movable
modulation element
transparent substrate
grid
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JP28281298A
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Japanese (ja)
Inventor
Koichi Kimura
宏一 木村
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Fujifilm Holdings Corp
Original Assignee
Fuji Photo Film Co Ltd
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Publication date
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Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an optical modulation element which is low in drive voltage, allows an increase in area at a low cost, is easy in manufacture, is simple in constitution and has high image quality and high speed response and an array type optical modulation element as well as a plane display device. SOLUTION: This optical modulation element has a transparent substrate 11 which is transparent to the light to be modulated, a movable grid 14 which has a plurality of slits 13 formed by arraying plural grid plates 12 having light shieldability while parting these plates and has electrical conductivity in at least part thereof, an elastic supporting member which is arranged to face the movable grid 14 apart a prescribed spacing on the transparent substrate 11 and movably supports the movable grid in the arranging direction thereof, light shielding films 19 which are respectively formed in the position of the transparent substrate 11 so as to be superposed on the slit positions of the movable grid 14 and a movable grid moving means which moves the movable grid 14 in the arraying direction of the grid plates 12 by the electrostatic force generated by impressing the prescribed drive voltage to the stationary electrodes arranged on the transparent substrate 11 and the movable grid 14.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、静電気力により可
動子を位置変化させて光変調を行う光変調素子、及びア
レイ型光変調素子、並びに平面表示装置に関するもので
ある。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a light modulator for performing light modulation by changing the position of a mover by electrostatic force, an array-type light modulator, and a flat panel display.

【0002】[0002]

【従来の技術】入射光の振幅(強度)、位相又は進行方
向などを制御して、画像やパターン化されたデータ等を
処理・表示するものに、光変調素子がある。光変調素子
は、光を透過させる物質の屈折率を物質に印加する外場
によって変化させ、屈折、回折、吸収、散乱等などの光
学現象を介して、最終的にこの物質を透過又は反射する
光の強度を制御する。この光変調素子の一つには、液晶
の電気光学効果を利用した液晶光変調素子がある。この
液晶光変調素子は、薄型の平面表示装置である液晶表示
装置に好適に用いられている。
2. Description of the Related Art A light modulation element controls and controls the amplitude (intensity), phase, or traveling direction of incident light to process and display an image or patterned data. The light modulation element changes the refractive index of a substance that transmits light by an external field applied to the substance, and finally transmits or reflects this substance through optical phenomena such as refraction, diffraction, absorption, and scattering. Control the light intensity. As one of the light modulation elements, there is a liquid crystal light modulation element utilizing the electro-optic effect of liquid crystal. This liquid crystal light modulation element is suitably used for a liquid crystal display device which is a thin flat display device.

【0003】液晶表示装置は、一対の導電性透明膜を形
成した基板間に、基板と平行に且つ両基板間で90°ね
じれた状態にするように配向したネマティック液晶を入
れて封止し、これを直交した偏光板で挟んだ構造を有す
る。この液晶表示装置による表示は、導電性透明膜に電
圧を印加することで液晶分子の長軸方向が基板に対して
垂直に配向され、バックライトからの光の透過率が変化
することを利用して行われる。良好な動画像対応性を持
たせるためには、TFT(薄膜トランジスタ)を用いた
アクティブマトリクス液晶パネルが使用される。
[0003] A liquid crystal display device encloses and seals a nematic liquid crystal between a substrate on which a pair of conductive transparent films are formed and oriented so as to be parallel to the substrate and twisted by 90 ° between the two substrates. It has a structure in which this is sandwiched between orthogonal polarizing plates. The display by this liquid crystal display device utilizes the fact that by applying a voltage to the conductive transparent film, the long axis direction of the liquid crystal molecules is oriented perpendicular to the substrate and the transmittance of light from the backlight changes. Done. An active matrix liquid crystal panel using a TFT (thin film transistor) is used to provide a good moving image correspondence.

【0004】プラズマ表示装置は、ネオン、ヘリウム、
キセノン等の希ガスを封入した二枚のガラス板の間に、
放電電極に相当する規則的に配列した直交方向の電極を
多数配置し、それぞれの対向電極の交点部を単位画素と
した構造を有する。このプラズマ表示装置による表示
は、画像情報に基づき、それぞれの交点部を特定する対
向電極に、選択的に電圧を印加することにより、交点部
を放電発光させ、発生した紫外線により蛍光体を励起発
光させて行われる。
[0004] Plasma display devices include neon, helium,
Between two glass plates filled with a rare gas such as xenon,
It has a structure in which a large number of regularly arranged electrodes in the orthogonal direction corresponding to the discharge electrodes are arranged, and the intersection of each counter electrode is a unit pixel. The display by this plasma display device is based on image information, by selectively applying a voltage to a counter electrode for specifying each intersection, causing the intersection to discharge and emit light, and the generated ultraviolet light to excite the phosphor to emit light. Let it be done.

【0005】FEDは、微小間隔を介して一対のパネル
を対向配置し、これらパネルの周囲を封止する平板状の
表示管としての構造を有する。表示面側のパネルの内面
には、蛍光膜が設けられ、背面パネル上には個々の単位
発光領域毎に電界放出陰極が配列される。代表的な電界
放出陰極は、微小サイズのエミッタティプと称される錐
状突起状の電界放出型マイクロカソードを有している。
このFEDによる表示は、エミッタティプを用いて電子
を取り出し、これを蛍光体に加速照射することで、蛍光
体を励起させて行われる。
[0005] The FED has a structure as a flat display tube in which a pair of panels are arranged to face each other with a minute space therebetween, and the periphery of these panels is sealed. A fluorescent film is provided on the inner surface of the panel on the display surface side, and field emission cathodes are arranged on the back panel for each unit light emitting region. A typical field emission cathode has a conical projection field emission type microcathode called a micro-sized emitter tip.
The display by the FED is performed by extracting electrons using an emitter tip and irradiating the electrons with the accelerated phosphor to excite the phosphor.

【0006】しかしながら、上述した従来の平面表示装
置には、以下に述べる種々の問題があった。即ち、液晶
表示装置では、バックライトからの光を、偏光板、透明
電極、カラーフィルターの多数層に透過させるため、光
利用効率が低下する問題があった。また、高品位型には
TFTが必要とされ、且つ二枚の基板間に液晶を封入
し、配向させなければならないことも相まって、大面積
化が困難とある欠点があった。更に、配向した液晶分子
に光を透過させるため、視野角度が狭くなる欠点があっ
た。
However, the above-mentioned conventional flat panel display has various problems described below. That is, in the liquid crystal display device, since light from the backlight is transmitted through a plurality of layers of the polarizing plate, the transparent electrode, and the color filter, there is a problem that light use efficiency is reduced. In addition, the high-quality type has a disadvantage that a TFT is required, and liquid crystal must be sealed between two substrates and aligned, which makes it difficult to increase the area. Furthermore, since light is transmitted through the aligned liquid crystal molecules, the viewing angle becomes narrow.

【0007】プラズマ表示装置では、画素毎にプラズマ
を発生させるための隔壁形成により製造コストが高くな
ると共に、大重量となる欠点があった。また、放電電極
に相当する多数の電極を、単位画素毎に規則的に配列し
なければならない。このため、高精細になると放電効率
が低下し、また真空紫外線励起による蛍光体の発光効率
が低いために、高電力効率で高精細、高輝度の画像が得
難い欠点があった。更に、駆動電圧が高く、駆動ICが
高価な欠点もあった。
[0007] The plasma display device has disadvantages that the production cost is increased and the weight is increased due to the formation of the partition wall for generating the plasma for each pixel. Further, a large number of electrodes corresponding to the discharge electrodes must be regularly arranged for each unit pixel. For this reason, when the definition becomes high, the discharge efficiency is reduced, and since the luminous efficiency of the phosphor by the excitation of vacuum ultraviolet rays is low, it is difficult to obtain a high-definition, high-brightness image with high power efficiency. Further, there is a disadvantage that the driving voltage is high and the driving IC is expensive.

【0008】FEDでは、放電を高効率且つ安定化させ
るために、パネル内を超高真空にする必要があり、プラ
ズマ表示装置と同様に製造コストが高くなる欠点があっ
た。また、電界放出した電子を加速して蛍光体へ照射す
るため、高電圧が必要となる不利もあった。
[0008] In the FED, it is necessary to make the inside of the panel an ultra-high vacuum in order to stabilize the discharge with high efficiency, and there is a drawback that the manufacturing cost becomes high similarly to the plasma display device. In addition, since the field-emitted electrons are accelerated to irradiate the phosphor, a high voltage is required.

【0009】本発明は上記状況に鑑みてなされたもの
で、駆動電圧が低く安価に大面積化が可能であると共に
製作が容易な簡単な構成であって、高画質、高速応答性
を有する光変調素子、及びアレイ型光変調素子、並びに
平面表示装置を提供することを目的としている。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances, and has a simple structure which has a low driving voltage, can be inexpensively enlarged, can be easily manufactured, and has high image quality and high-speed response. It is an object to provide a modulation element, an array type light modulation element, and a flat panel display.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明に係る請求項1の光変調素子は、変調する光に
対して透明な透明基板と、遮光性を有する複数の格子板
を離間しつつ配列して形成したスリットを複数備えると
共に、少なくとも一部分が導電性を有する可動格子と、
前記可動格子を、前記透明基板上で所定間隔を隔てて対
向配置させ、格子板の配列方向に移動可能に支持する弾
性支持部材と、前記可動格子のスリット位置に重合する
前記透明基板の位置にそれぞれ形成した遮光膜と、前記
透明基板上に配置した固定電極と前記可動格子に所定の
駆動電圧を印加することで発生する静電気力によって、
前記可動格子を前記格子板の配列方向に移動させる可動
格子移動手段と、を備え、前記可動格子の移動により前
記スリットを通過する光の透過率を変化させて光変調を
行うことを特徴とする
According to a first aspect of the present invention, there is provided an optical modulator comprising: a transparent substrate transparent to light to be modulated; and a plurality of lattice plates having a light shielding property. With a plurality of slits formed to be arranged while spaced apart, at least a portion of the movable grid having conductivity,
The movable grating is disposed opposite to the transparent substrate at a predetermined interval, and an elastic supporting member that movably supports in the arrangement direction of the grating plate, and at a position of the transparent substrate that overlaps a slit position of the movable grating. The formed light shielding film, the fixed electrode disposed on the transparent substrate and the electrostatic force generated by applying a predetermined drive voltage to the movable grid,
A movable grating moving means for moving the movable grating in the arrangement direction of the grating plates, wherein light modulation is performed by changing the transmittance of light passing through the slit by moving the movable grating.

【0011】この光変調素子では、帯状の格子板を複数
並設して構成した可動格子を弾性支持部材により透明基
板上に支持すると共に、静電気力により可動格子を格子
板の配列方向に移動させることにより、可動格子のスリ
ットと透明基板上の遮光膜との相対的な位置関係が変化
して、スリットを通過する光の透過率を変化させて光変
調を行うことができる。即ち、光の入射方向に対してス
リットと透明基板上の遮光膜とが重合する位置に可動格
子を移動させるたときは、入射された光はスリットの略
全領域から出射される。一方、重合しない位置に移動さ
せたときは、可動板と透明基板上の遮光膜とによって光
が遮断され、入射された光は光変調素子を透過しないこ
とになる。
In this light modulating element, a movable grating formed by arranging a plurality of band-shaped grating plates is supported on a transparent substrate by an elastic supporting member, and the movable grating is moved in the arrangement direction of the grating plates by electrostatic force. Accordingly, the relative positional relationship between the slit of the movable grating and the light-shielding film on the transparent substrate changes, and light modulation can be performed by changing the transmittance of light passing through the slit. That is, when the movable grating is moved to a position where the slit and the light-shielding film on the transparent substrate overlap with each other in the light incident direction, the incident light is emitted from almost the entire area of the slit. On the other hand, when it is moved to a position where it does not overlap, light is blocked by the movable plate and the light-shielding film on the transparent substrate, and the incident light does not pass through the light modulation element.

【0012】請求項2の光変調素子は、前記可動格子移
動手段は、可動格子の移動方向両側に固定電極を配置し
たことを特徴とする。
According to a second aspect of the present invention, in the light modulating device, the movable grating moving means has fixed electrodes disposed on both sides in the moving direction of the movable grating.

【0013】この光変調素子では、可動格子の移動方向
の両側に固定電極を配置することで、可動格子を正逆両
方向に静電吸引することができ、例えば、可動格子の正
方向移動位置、ニュートラル位置、及び逆方向移動位置
において、それぞれ異なる光透過率に設定することで、
光の透過率を段階的に制御することができる。また、可
動格子の戻り時に瞬間的に電圧印加することで積極的な
ダンピングを行うことができ、素子の高速駆動に寄与す
ることができる。
In this light modulating element, by disposing the fixed electrodes on both sides in the moving direction of the movable grating, the movable grating can be electrostatically attracted in both the forward and reverse directions. By setting different light transmittances at the neutral position and the reverse movement position,
Light transmittance can be controlled stepwise. In addition, aggressive damping can be performed by instantaneously applying a voltage when the movable lattice returns, which can contribute to high-speed driving of the element.

【0014】請求項3の光変調素子は、前記可動格子の
固定電極側、及び前記固定電極の可動格子側を櫛歯型に
形成したことを特徴とする。
According to a third aspect of the present invention, in the light modulating element, the fixed electrode side of the movable grating and the movable grating side of the fixed electrode are formed in a comb shape.

【0015】この光変調素子では、可動格子の移動方向
に対して、可動格子の固定電極側、及び固定電極の可動
格子側を櫛歯型に形成することにより、可動格子の変位
量を増大させることができ、電圧による位置制御が容易
となる。そして、櫛歯の間隔によって移動方向に直交す
る方向の移動自由度が制限されることも相まって、より
正確に且つ安定して可動格子を移動させることができ
る。
In this light modulating element, the amount of displacement of the movable grating is increased by forming the fixed electrode side of the movable grating and the movable grating side of the fixed electrode with respect to the moving direction of the movable grating in a comb shape. And position control by voltage is facilitated. In addition, the degree of freedom of movement in the direction perpendicular to the movement direction is limited by the interval between the comb teeth, so that the movable grating can be moved more accurately and stably.

【0016】請求項4の光変調素子は、前記可動格子移
動手段が、前記格子板の端部と、前記可動格子の移動方
向に直交する方向に該可動格子を挟み込んで設置され前
記格子板の配列ピッチに対応して可動格子側に突出する
突起部を形成した電極と、によって静電リニアアクチュ
エータを構成したことを特徴とする。
According to a fourth aspect of the present invention, in the light modulating device, the movable grating moving means is provided so as to sandwich the movable grating between an end of the grating plate and a direction orthogonal to a moving direction of the movable grating. An electrostatic linear actuator is characterized by comprising an electrode formed with a projection projecting toward the movable lattice in accordance with the arrangement pitch.

【0017】この光変調素子では、可動格子の移動方向
に直交する方向で、可動格子及び固定電極間に静電リニ
アアクチュエータを形成することにより、可動格子の移
動位置をより正確に設定できると共に安定して移動させ
ることができる。
In this light modulation element, the moving position of the movable grating can be set more accurately and stable by forming an electrostatic linear actuator between the movable grating and the fixed electrode in a direction orthogonal to the moving direction of the movable grating. Can be moved.

【0018】請求項4の光変調素子は、前記弾性支持部
材が、前記透明基板上で前記可動格子の移動方向又は該
移動方向に直交する方向に一対形成された支持部材と、
該支持部材と前記可動格子とを連結する弾性部材とから
なることを特徴とする。
The light modulating element according to claim 4, wherein the elastic support member is formed as a pair of support members on the transparent substrate in a moving direction of the movable grating or in a direction orthogonal to the moving direction.
It is characterized by comprising an elastic member connecting the support member and the movable grid.

【0019】この光変調素子では、可動格子の移動方向
又は該移動方向に直交する方向に一対形成された支持部
材と、該支持部材と可動格子とを連結する弾性部材とに
よって簡単に弾性支持部材を構成することで、可動格子
を格子板の配列方向に円滑に移動させることができると
共に、両端支持により確実な弾性復帰動作が得られ、安
定した光変調を行うことができる。
In this light modulation element, a pair of support members formed in the moving direction of the movable grating or in a direction perpendicular to the moving direction, and an elastic member connecting the support member and the movable grating are easily used as an elastic supporting member. With this configuration, the movable grating can be smoothly moved in the arrangement direction of the grating plates, and a reliable elastic return operation can be obtained by supporting both ends, so that stable light modulation can be performed.

【0020】請求項5の光変調素子は、前記可動格子
が、格子板表面に遮光膜を形成していることを特徴とす
る。
According to a fifth aspect of the present invention, in the light modulation element, the movable grating has a light shielding film formed on a surface of the grating plate.

【0021】この光変調素子では、可動格子を透明基板
上に安定支持した状態で、可動格子上方から遮光膜を堆
積形成させることで、可動格子表面と可動格子のスリッ
ト位置に相当する透明基板上の位置に遮光膜が形成さ
れ、所謂セルフアライメントで各遮光膜を形成できる。
従って、可動格子と透明基板の双方を正確に位置合わせ
する必要がなくなり、単純な膜形成手法により高い位置
精度で遮光膜を形成することができ製造コストが低減さ
れる。また、良好な遮光性を得ることができる。
In this light modulating element, a light shielding film is deposited and formed from above the movable grating while the movable grating is stably supported on the transparent substrate, so that the surface of the movable grating and the transparent substrate corresponding to the slit position of the movable grating are formed. The light-shielding film is formed at the position of, and each light-shielding film can be formed by so-called self-alignment.
Therefore, it is not necessary to accurately position both the movable grating and the transparent substrate, and a light-shielding film can be formed with high positional accuracy by a simple film forming method, thereby reducing the manufacturing cost. Also, good light-shielding properties can be obtained.

【0022】請求項6のアレイ型光変調素子は、請求項
1〜請求項5のいずれか1項記載の光変調素子を、一次
元又は二次元のマトリクス状に配置して構成したことを
特徴とする。
According to a sixth aspect of the present invention, there is provided an array type light modulating element, wherein the light modulating elements according to any one of the first to fifth aspects are arranged in a one-dimensional or two-dimensional matrix. And

【0023】このアレイ型光変調素子では、光変調素子
を一次元又は二次元のマトリクス状に配置して構成する
ことにより、一次元又は二次元の光変調を行うことがで
きる。
In this array type light modulation element, one-dimensional or two-dimensional light modulation can be performed by arranging the light modulation elements in a one-dimensional or two-dimensional matrix.

【0024】請求項7の平面表示装置は、請求項6記載
のアレイ型光変調素子と、該アレイ型光変調素子に対向
配置した平面光源と、前記アレイ型光変調素子を挟み前
記平面光源の反対側に設けた蛍光体と、を具備し、前記
アレイ型光変調素子を透過した光によって前記蛍光体を
発光表示させることを特徴とする。
According to a seventh aspect of the present invention, there is provided a flat panel display device comprising: an array type light modulating element according to the sixth aspect; a planar light source disposed to face the array type light modulating element; And a phosphor provided on the opposite side, wherein the phosphor is illuminated and displayed by light transmitted through the array-type light modulation element.

【0025】この平面表示装置では、平面光源から出射
される光が、アレイ型光変調素子によって光変調され、
更にその光が蛍光体を発光表示させる。従って、簡単な
構成により低駆動電圧で高速応答性を有した平面ディス
プレイを得ることができる。
In this flat display device, light emitted from the flat light source is light-modulated by the array-type light modulation element.
Further, the light causes the phosphor to emit light. Therefore, it is possible to obtain a flat display having low driving voltage and high-speed response with a simple configuration.

【0026】請求項8の平面表示装置は、前記平面光源
が、前記光変調素子の透明基板を導光板とすると共に、
該透明基板の側端部から光を導入することを特徴とす
る。
[0026] In the flat panel display device according to the present invention, the flat light source uses a transparent substrate of the light modulation element as a light guide plate,
Light is introduced from a side end of the transparent substrate.

【0027】この平面表示装置では、光変調素子の透明
基板を導光板として使用するため、平面表示装置の構成
が簡略化され、装置の小型化、低コスト化を図ることが
できる。
In this flat display device, since the transparent substrate of the light modulation element is used as a light guide plate, the configuration of the flat display device is simplified, and the size and cost of the flat display device can be reduced.

【0028】請求項9の平面表示装置は、前記平面光源
から出射される光が、紫外光であることを特徴とする。
According to a ninth aspect of the present invention, the light emitted from the flat light source is ultraviolet light.

【0029】この平面表示装置では、蛍光体を励起する
ことによる発光表示が可能となる。
In this flat panel display, light emission can be displayed by exciting the phosphor.

【0030】[0030]

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る光変調素子及
びアレイ型光変調素子、並びに平面表示装置の好適な実
施形態を、図面を参照して順次詳細に説明する。図1は
本発明による光変調素子の第1実施形態の構成を示す平
面図、図2は図1の要部拡大斜視図である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Preferred embodiments of a light modulator, an array-type light modulator, and a flat panel display according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a plan view showing a configuration of a first embodiment of a light modulation device according to the present invention, and FIG. 2 is an enlarged perspective view of a main part of FIG.

【0031】図1及び図2を参照すると、光変調素子1
0は、ガラス板等の透明基材からなる透明基板11と、
該透明基板11に対向配置され格子板12を所定の間隔
で並設することでスリット13を形成すると共に電極と
しても機能する可動格子14と、可動格子14を弾性部
材からなる梁15を介して透明基板11上に支持する支
持部16と、可動格子14を駆動させる固定電極17と
を主要な部材として備えている。この可動格子14は、
梁15の一端部に接続されており、該梁15の他端部は
透明基板11上に配置された支持部16に固定されてい
る。この支持構成により可動格子14は格子板12の配
列方向であるX方向に移動可能に支持される。
Referring to FIG. 1 and FIG.
0 is a transparent substrate 11 made of a transparent substrate such as a glass plate,
A movable grating 14 that is arranged opposite to the transparent substrate 11 and is arranged in parallel at a predetermined interval to form a slit 13 and also functions as an electrode, and the movable grating 14 is interposed via a beam 15 made of an elastic member. A main part includes a support part 16 supported on the transparent substrate 11 and a fixed electrode 17 for driving the movable grating 14. This movable grating 14
The other end of the beam 15 is fixed to a support 16 disposed on the transparent substrate 11. With this support configuration, the movable grid 14 is supported movably in the X direction, which is the direction in which the grid plates 12 are arranged.

【0032】また、透明基板11上には、可動格子14
をX方向に挟んで一対の第1固定電極17a、第2固定
電極17bを配置している。各固定電極17a,17b
は、X方向の静電気力を効率良く増大させるように、少
なくとも可動格子14のY方向の幅、及び可動格子14
の導電部と同じ高さを有する帯状の立体構造体に形成さ
れている。そして、第1固定電極17aにはVs1、第2
固定電極17bにはV s2の駆動電圧が印加され、可動格
子14と梁15にはVmの駆動電圧が印加される。上記
可動格子14と固定電極17a,17bは静電アクチュ
エータを構成し、可動格子移動手段に相当している。ま
た、梁15と支持部16は弾性支持部材を構成してい
る。
The movable grating 14 is provided on the transparent substrate 11.
A pair of first fixed electrodes 17a and a second fixed
The electrode 17b is arranged. Each fixed electrode 17a, 17b
Is small so as to efficiently increase the electrostatic force in the X direction.
At least the width of the movable grating 14 in the Y direction and the movable grating 14
Formed in a strip-shaped three-dimensional structure with the same height as the conductive part of
Have been. V is applied to the first fixed electrode 17a.s1, Second
V is applied to the fixed electrode 17b. s2Drive voltage is applied,
V for the child 14 and beam 15mIs applied. the above
The movable grating 14 and the fixed electrodes 17a and 17b are
It constitutes an eta and corresponds to a movable grid moving means. Ma
The beam 15 and the support portion 16 constitute an elastic support member.
You.

【0033】次に、透明基板11と可動格子14の構成
を詳細に説明する。図2に示すように可動格子14は、
枠体の中に格子板12が所定の間隔で並設された格子状
の部材であり、隣り合う格子板12との間にはスリット
13が形成されている。この可動格子14は、梁15に
よって透明基板11から所定距離だけ離間して、矢印方
向に移動可能に支持されている。可動格子14の表面に
は全体に亘って遮光膜18が形成されており、透明基板
11側から導入される光をスリット13以外の領域で遮
光可能にしている。また、ニュートラル状態(安定状
態)における可動格子14のスリット13位置に重合す
る透明基板11上の位置、即ち、可動格子14の格子板
12の配列間隔に合わせて複数の遮光膜19が形成され
ている。
Next, the structures of the transparent substrate 11 and the movable grating 14 will be described in detail. As shown in FIG. 2, the movable grating 14
The lattice plate 12 is a lattice-like member in which a lattice plate 12 is juxtaposed at a predetermined interval in a frame body, and a slit 13 is formed between adjacent lattice plates 12. The movable grating 14 is supported by a beam 15 at a predetermined distance from the transparent substrate 11 so as to be movable in an arrow direction. A light-shielding film 18 is formed on the entire surface of the movable grating 14 so that light introduced from the transparent substrate 11 side can be shielded in a region other than the slit 13. Further, a plurality of light-shielding films 19 are formed in accordance with the position on the transparent substrate 11 that overlaps the position of the slit 13 of the movable grating 14 in the neutral state (stable state), that is, the arrangement interval of the grating plate 12 of the movable grating 14. I have.

【0034】遮光膜19は、可動格子14のスリット幅
14aと同一かそれ以上の幅を有しており、隣接する遮
光膜19同士の間隙11aに重合する透明基板11上に
は形成されていない。従って、各遮光膜19が形成され
た領域は光変調素子10の遮光領域となり、各遮光膜1
9が形成されていない領域11aが可動格子14のスリ
ット13位置に応じて光透過又は遮光される光変調領域
となる。
The light-shielding film 19 has a width equal to or greater than the slit width 14a of the movable grating 14, and is not formed on the transparent substrate 11 which overlaps with the gap 11a between the adjacent light-shielding films 19. . Therefore, the region where each light-shielding film 19 is formed becomes a light-shielding region of the light modulation element 10, and each light-shielding film 1 is formed.
An area 11a where no 9 is formed becomes a light modulation area where light is transmitted or blocked according to the position of the slit 13 of the movable grating 14.

【0035】この透明基板11及び可動格子14上に形
成された遮光膜15,16は、透明基板11及び可動格
子14の外側面(図2の上側面)に、例えば真空蒸着法
等により薄膜を積層することで形成できる。即ち、可動
格子14を図3に示すように遮光状態の位置となるよう
に静止させた状態で、可動格子14及び透明基板11に
対し、Z方向から薄膜を蒸着することで、透明基板11
及び可動格子14に対して遮光膜を同時に形成する。こ
れにより、可動格子14上の遮光膜18と透明基板11
上の遮光膜19との間で正確な位置合わせが不要とな
り、所謂セルフアライメントが可能となり、単純な工程
で高精度に各遮光膜18,19を形成することができ
る。このため、製造コストを削減しつつ、良好な遮光特
性を有する光変調素子を得ることができる。
The light-shielding films 15 and 16 formed on the transparent substrate 11 and the movable grating 14 are formed on the outer surfaces (the upper side in FIG. 2) of the transparent substrate 11 and the movable grating 14 by, for example, a vacuum evaporation method. It can be formed by stacking. That is, a thin film is deposited on the movable grating 14 and the transparent substrate 11 from the Z direction while the movable grating 14 is stopped so as to be in a light-shielding position as shown in FIG.
And a light shielding film is simultaneously formed on the movable grating 14. Thereby, the light shielding film 18 on the movable grid 14 and the transparent substrate 11
Accurate positioning with the upper light-shielding film 19 is not required, so-called self-alignment becomes possible, and the light-shielding films 18 and 19 can be formed with high accuracy by a simple process. Therefore, it is possible to obtain a light modulation element having good light-shielding characteristics while reducing manufacturing costs.

【0036】これらの遮光膜18,19は、例えば、ア
ルミ、クロム等の金属膜、導電性高分子材料等が好まし
く、また、カーボン分散樹脂等の絶縁性材料であっても
良い。さらに、格子板12自体を遮光性材料により形成
した構成としても良い。
The light shielding films 18 and 19 are preferably made of, for example, a metal film such as aluminum or chromium, or a conductive polymer material, or may be an insulating material such as a carbon dispersed resin. Further, the lattice plate 12 itself may be formed of a light-shielding material.

【0037】上記第1、第2固定電極17a,17b、
及び可動格子14は、導電性を有し、それ自身が導電体
であることが好ましい。具体的には、金属、高ドープ半
導体、導電性高分子等が好適な例として挙げられる。ま
た、第1、第2固定電極17a,17b、及び可動格子
14は、絶縁体の周囲に導電体を積層した構成であって
も良い。具体的には、シリコン酸化物、シリコン窒化物
等の無機絶縁体、又はポリイミド等の絶縁性高分子の周
囲に金属薄膜を堆積した構造等が好適な例として挙げら
れる。尚、可動格子14の格子部は必ずしも導電性を有
する必要はなく、固定電極17a,17b側を含む枠体
の一部だけが導電性を有する構成であっても良い。
The first and second fixed electrodes 17a, 17b,
It is preferable that the movable grid 14 has conductivity and is itself a conductor. Specifically, metals, highly doped semiconductors, conductive polymers and the like are mentioned as preferable examples. In addition, the first and second fixed electrodes 17a and 17b and the movable grid 14 may have a configuration in which a conductor is laminated around an insulator. Specifically, a preferable example is a structure in which a metal thin film is deposited around an inorganic insulator such as silicon oxide or silicon nitride, or an insulating polymer such as polyimide. Note that the grid portion of the movable grid 14 does not necessarily need to have conductivity, and only a part of the frame including the fixed electrodes 17a and 17b may have conductivity.

【0038】一般的には、各固定電極17a,17bは
導電性を有する金属酸化物で構成することができる。こ
の金属としては、例えば、金、銅、アルミ、チタン、タ
ングステン、モリブデン、タンタル、クロム、ニッケル
等を用いることができる。また、高ドープ半導体として
は結晶シリコン、多結晶シリコン、アモルファスシリコ
ン等を用いることができる。
Generally, each of the fixed electrodes 17a and 17b can be made of a conductive metal oxide. As this metal, for example, gold, copper, aluminum, titanium, tungsten, molybdenum, tantalum, chromium, nickel and the like can be used. In addition, as the highly doped semiconductor, crystalline silicon, polycrystalline silicon, amorphous silicon, or the like can be used.

【0039】上記構成の光変調素子10は、第1、第2
固定電極17a,17b、及び可動格子14への電圧印
加により発生する静電気力によって、図1及び図2に示
す矢印方向に可動格子14を移動させることができる。
この可動格子14の移動により光変調が行なわれる。即
ち、図3に示すように、可動格子14のスリット13が
透明基板11上の遮光膜19に重合する位置にあるとき
は、光変調素子10の下側から入射された例えば平面光
源(図示せず)からの光は、遮光膜18及び遮光膜19
により遮断され、光変調素子10上方に出射されない
(遮光状態)。一方、図4に示すように、可動格子14
のスリット13が透明基板11上の遮光膜19に重合し
ない位置、即ち、格子板12が遮光膜19に重合する位
置にあるときは、光変調素子10の下側から出射された
光は遮光膜19の位置では遮断されるが、スリット13
の位置では光変調素子10の上方に出射される(透過状
態)。
The light modulating element 10 having the above-described structure includes first and second light modulating elements.
The movable grid 14 can be moved in the direction of the arrow shown in FIGS. 1 and 2 by the electrostatic force generated by applying a voltage to the fixed electrodes 17 a and 17 b and the movable grid 14.
Light modulation is performed by the movement of the movable grating 14. That is, as shown in FIG. 3, when the slit 13 of the movable grating 14 is located at a position where the slit 13 overlaps the light-shielding film 19 on the transparent substrate 11, for example, a flat light source (shown in FIG. Light from the light-shielding film 18 and the light-shielding film 19
And is not emitted above the light modulation element 10 (light-shielded state). On the other hand, as shown in FIG.
When the slit 13 is located at a position where it does not overlap with the light-shielding film 19 on the transparent substrate 11, that is, at a position where the lattice plate 12 overlaps with the light-shielding film 19, light emitted from the lower side of the light modulation element 10 is At the position of 19, it is cut off, but the slit 13
Is emitted above the light modulation element 10 (transmission state).

【0040】次に、本実施形態における光変調素子10
の具体的な光変調動作を説明する。図1(a)に示すよう
に、光変調素子10の可動格子14及び第1、第2固定
電極17a,17bに0Vの電圧を印加した状態(Vs1
=Vs2=Vm=0)では、可動格子14には静電気力が
働かず、梁15の弾性力によって遮光位置で静止する
(図3に示す遮光状態)。この遮光位置がニュートラル
の状態となる。この場合、平面光源から出射され透明基
板11上の光透過領域を通過した光は、遮光膜18,1
9によって遮光される。
Next, the light modulation element 10 according to this embodiment is
A specific light modulation operation will be described. As shown in FIG. 1A, a state in which a voltage of 0 V is applied to the movable grating 14 and the first and second fixed electrodes 17a and 17b of the light modulation element 10 (V s1
(= V s2 = V m = 0), no electrostatic force acts on the movable grid 14, and the movable grid 14 stops at the light shielding position by the elastic force of the beam 15 (the light shielding state shown in FIG. 3). This light shielding position is in a neutral state. In this case, the light emitted from the flat light source and passing through the light transmitting area on the transparent substrate 11 is transmitted to the light shielding films 18 and 1.
9 is shaded.

【0041】また、図1(b)に示すように、第1固定電
極17aに0V、第2固定電極17bにVonの電圧を印
加し、可動格子14に0Vの電圧を印加すると(Vs1
m=0、Vs2=Von)、可動格子14は、静電気の作
用によってX方向の第2固定電極17b側に移動して遮
光膜18、19が重合する位置で静止する(図4に示す
透過状態)。これにより、平面光源から出射され、透明
基板11上の光透過領域11aを通過した光は、可動格
子14のスリット13を通過して、光変調素子10の上
方に出射される。また同様に、第1固定電極17aにV
on、第2固定電極17b及び可動格子14に0Vの電圧
を印加することで、可動格子14を−X方向である第1
固定電極17a側に移動させることができる。
As shown in FIG. 1B, when a voltage of 0 V is applied to the first fixed electrode 17a, a voltage of V on is applied to the second fixed electrode 17b, and a voltage of 0 V is applied to the movable grating 14, (V s1 =
(V m = 0, V s2 = V on ), the movable grating 14 moves to the second fixed electrode 17b side in the X direction due to the action of static electricity and stops at the position where the light shielding films 18 and 19 overlap (see FIG. 4). Transmission state shown). Thereby, the light emitted from the planar light source and passing through the light transmission area 11 a on the transparent substrate 11 passes through the slit 13 of the movable grating 14 and is emitted above the light modulation element 10. Similarly, V is applied to the first fixed electrode 17a.
on , by applying a voltage of 0 V to the second fixed electrode 17b and the movable grid 14, the movable grid 14 is moved to the first direction in the -X direction.
It can be moved to the fixed electrode 17a side.

【0042】図1(b)に示す状態から、第2固定電極1
7bへの印加電圧を0Vにすると、可動格子14は梁1
5の弾性復元力によって初期位置である遮光位置に戻
る。また、第2固定電極17a及び可動格子14への印
加電圧を0V、第1固定電極17aへの印加電圧を戻り
時に瞬間的にVonとすることにより、第1固定電極17
aとの静電気力と梁15の弾性復元力との合力によって
可動格子14を戻すことができ、より高速な応答性や高
い安定動作を得ることができる。さらに、図示はしない
が、両方向の駆動源による電気機械動作である場合は、
一方の方向に移動したときは透明、他方の方向に移動し
たときは不透明、ニュートラルのときは半透明という段
階的な動作も可能となり、素子の光透過率をより細かに
設定することができる。
From the state shown in FIG. 1B, the second fixed electrode 1
When the applied voltage to 7b is 0 V, the movable grid 14
Due to the elastic restoring force of No. 5, it returns to the light shielding position which is the initial position. Further, the voltage applied to the second fixed electrode 17a and the movable grid 14 is set to 0 V, and the voltage applied to the first fixed electrode 17a is set to Von instantaneously when returning.
The movable grid 14 can be returned by the combined force of the electrostatic force with the a and the elastic restoring force of the beam 15, so that higher-speed response and higher stable operation can be obtained. Further, although not shown, in the case of electromechanical operation by a drive source in both directions,
A stepwise operation of being transparent when moved in one direction, opaque when moved in the other direction, and translucent when neutral is possible, so that the light transmittance of the element can be set more finely.

【0043】尚、光変調素子10の他の駆動方式とし
て、前記駆動方式における各固定電極及び可動格子への
印加電圧に対し、それぞれVonと0Vとを入れ替えて印
加する極性を反転させた方式としても良い。極性を反転
させても上記同様の動作を得ることができる。また、固
定電極は片側だけの構成としても良く、この場合は一方
向のみの静電吸引動作となり構成や駆動方式を簡略化す
ることができる。
As another driving method of the light modulation element 10, Von and 0V are exchanged with respect to the voltage applied to each fixed electrode and the movable grid in the above-mentioned driving method, and the polarity applied is inverted. It is good. The same operation as described above can be obtained even if the polarity is inverted. In addition, the fixed electrode may be configured to have only one side. In this case, the electrostatic attraction operation is performed in only one direction, so that the configuration and the driving method can be simplified.

【0044】このように、複数のスリット13が形成さ
れた可動格子14を電気機械動作により移動させる簡単
な構造により光変調が行えると共に、光変調動作は、可
動格子14をスリット幅分だけの移動で行えるため、可
動格子14の変位量を大幅に短縮でき、以て、駆動電圧
を低く抑えることができる。このため、製造プロセスが
容易となりコストダウンを図ることができると共に、高
速応答性や安定性に優れた光変調素子を得ることができ
る。
As described above, light modulation can be performed by a simple structure in which the movable grating 14 having the plurality of slits 13 formed is moved by electromechanical operation, and the light modulation operation is performed by moving the movable grating 14 by the slit width. Therefore, the amount of displacement of the movable grating 14 can be significantly reduced, and the driving voltage can be reduced. For this reason, the manufacturing process can be facilitated, the cost can be reduced, and an optical modulator having excellent high-speed response and stability can be obtained.

【0045】また、この光変調素子10を、例えば基板
11上で一次元又は二次元に配列し、単純マトリクス駆
動やアクティブマトリクス駆動法等により駆動制御する
ことによって、一次元又は二次元状のアレイの光変調が
可能となる。尚、上記光変調素子10は、ニュートラル
状態で遮光状態となるように構成しているが、使用目的
に応じてニュートラル状態で光透過状態とする構成とし
ても良い。
The light modulating elements 10 are arranged one-dimensionally or two-dimensionally on the substrate 11, for example, and driven and controlled by a simple matrix driving method or an active matrix driving method, so that a one-dimensional or two-dimensional array is formed. Can be modulated. The light modulation element 10 is configured to be in a light blocking state in a neutral state, but may be configured to be in a light transmitting state in a neutral state according to a purpose of use.

【0046】次に、本発明に係る光変調素子の第2実施
形態を説明する。図5は本実施形態の光変調素子の構成
を示す平面図である。本実施形態の光変調素子20は、
第1実施形態の固定電極及び可動格子とは構成が異なる
こと以外は同様であり、同一の部材に対しては同じ番号
を付して説明は省略することにする。本実施形態におい
ては、透明基板11上で、可動格子21をY方向に挟ん
で一対の第1固定電極22a、第2固定電極22bが配
置される。可動格子21は第1実施形態と同様に梁15
を介して透明基板11上の支持部16に固定され、可動
格子21をX方向に移動可能に構成している。可動格子
21の固定電極側、及び固定電極22a,22bの可動
格子21側はそれぞれ櫛歯型に形成され、固定電極側の
歯22cと可動格子側の歯21aが交互に噛み合わさる
ように配置される。
Next, a second embodiment of the light modulation device according to the present invention will be described. FIG. 5 is a plan view showing the configuration of the light modulation device of the present embodiment. The light modulation element 20 according to the present embodiment includes:
It is the same as the fixed electrode and the movable grating of the first embodiment except that the configuration is different, and the same members are denoted by the same reference numerals and description thereof will be omitted. In the present embodiment, a pair of first fixed electrodes 22a and second fixed electrodes 22b are arranged on the transparent substrate 11 with the movable grid 21 interposed therebetween in the Y direction. The movable grid 21 is used for the beam 15 as in the first embodiment.
The movable grid 21 is configured to be movable in the X direction by being fixed to the support portion 16 on the transparent substrate 11 through the. The fixed electrode side of the movable grid 21 and the movable grid 21 side of the fixed electrodes 22a and 22b are each formed in a comb shape, and are arranged so that the fixed electrode side teeth 22c and the movable grid side teeth 21a alternately mesh with each other. You.

【0047】この光変調素子20の光変調動作として
は、第1実施形態と同様に、図5(a)に示すように、第
1、第2固定電極22a,22b、及び可動格子21へ
の各印加電圧を0Vとした状態のときは、可動格子21
はニュートラル状態となり、遮光膜18,19の遮光効
果により不透明となる。
As in the first embodiment, the light modulation operation of the light modulation element 20 is performed by the first and second fixed electrodes 22a and 22b and the movable grating 21 as shown in FIG. When each applied voltage is set to 0 V, the movable grid 21
Is in a neutral state and becomes opaque due to the light shielding effect of the light shielding films 18 and 19.

【0048】そして、図5(b)に示すように、第2固定
電極22bへの印加電圧Vs2をVonとすることにより、
可動格子21の第2固定電極22b側の櫛歯21と第2
固定電極22bの櫛歯22cとの間に静電引力が働き、
可動格子21はX方向に移動する。これにより遮光膜1
8,19が重合して可動格子21の光透過率が高くな
る。この状態から第2固定電極22bへの印加電圧Vs2
を0Vとすると、図5(a)の状態に弾性復帰する。また
同様に、第1固定電極22aへの印加電圧Vs1にVon
電圧を印加すると、可動格子21は−X方向に移動し、
可動格子21の光透過率が高くなる。
Then, as shown in FIG. 5B, by setting the voltage V s2 applied to the second fixed electrode 22b to V on ,
The comb teeth 21 on the second fixed electrode 22b side of the movable grid 21
An electrostatic attraction acts between the fixed electrode 22b and the comb teeth 22c,
The movable lattice 21 moves in the X direction. Thereby, the light shielding film 1
The light transmittance of the movable grating 21 increases due to the superposition of 8, 19. From this state, the voltage V s2 applied to the second fixed electrode 22b
Is set to 0V, the state returns to the state shown in FIG. Similarly, when a voltage of V on is applied to the applied voltage V s1 to the first fixed electrode 22a, the movable grating 21 moves in the −X direction,
The light transmittance of the movable grating 21 increases.

【0049】このように、固定電極と可動格子とを櫛歯
型で形成することにより、可動格子の変位量を増大させ
ることができ、電圧による位置制御を容易にすることが
できる。尚、第1、第2実施形態の可動格子は、枠体の
中に格子板が所定間隔で並設された構成であるが、複数
の格子板を格子板の中央部で所定間隔毎に接続した構成
であっても良い。この場合、可動格子全体の剛性が小さ
くなり、より低い電圧で駆動することが可能となる。
As described above, by forming the fixed electrode and the movable grating in a comb shape, the amount of displacement of the movable grating can be increased, and the position control by voltage can be facilitated. The movable grids of the first and second embodiments have a configuration in which grid plates are arranged in a frame at predetermined intervals, but a plurality of grid plates are connected at predetermined intervals at the center of the grid plates. The configuration may be as follows. In this case, the rigidity of the entire movable grid is reduced, and it is possible to drive the movable grid at a lower voltage.

【0050】次に、本発明の第3実施形態に係る光変調
素子を説明する。図6は本実施形態の光変調素子の構成
で遮光状態及び光透過状態を示す平面図である。本実施
形態の光変調素子30は、透明基板11上で、複数の格
子板32をそれぞれ平行に、格子板32の中央部で所定
間隔毎に接続することで可動格子31を構成している。
即ち、可動格子31の形状を、図1に示す可動格子14
に形成されたスリット13の長手方向両端部を開口させ
たものとしている。この格子板32の表面には第1、第
2実施形態と同様に遮光膜が形成され、隣り合う格子板
32との間はスリットとして作用する。このスリット位
置に対応する透明基板上には、図示は省略するが図2と
同様に遮光膜を形成している。
Next, an optical modulator according to a third embodiment of the present invention will be described. FIG. 6 is a plan view showing a light blocking state and a light transmitting state in the configuration of the light modulation element of the present embodiment. In the light modulation element 30 of the present embodiment, the movable grating 31 is configured by connecting a plurality of grating plates 32 in parallel on the transparent substrate 11 at predetermined intervals at the center of the grating plate 32.
That is, the shape of the movable grating 31 is changed to the movable grating 14 shown in FIG.
The slits 13 formed at both ends in the longitudinal direction are opened. A light-shielding film is formed on the surface of the lattice plate 32 as in the first and second embodiments, and acts as a slit between adjacent lattice plates 32. Although not shown, a light-shielding film is formed on the transparent substrate corresponding to the slit position in the same manner as in FIG.

【0051】透明基板11上には、可動格子31をY方
向に挟んで一対の第1固定電極33a、第2固定電極3
3bが対向配置されており、各固定電極33a,33b
の可動格子31側には、可動格子31の格子板配列ピッ
チに合わせて突起部33aを複数形成している。これに
より、固定電極33及び可動格子31は実質的に櫛歯型
に形成され、所謂、静電リニアアクチュエータを構成す
る。また、可動格子31は、バネ形状の弾性部材35に
接続されており、弾性部材35は透明基板11上に設置
された支持部36に固定されている。この支持構成によ
り、可動格子31はX方向に移動可能となる。本実施形
態の光変調素子30は、固定電極33及び可動格子31
への電圧印加に伴う静電リニアアクチュエータの作動に
よって、可動素子31がX方向に移動する。即ち、図6
(a)に示すように固定電極33への印加電圧Vs及び可動
格子31への印加電圧Vmが共に0Vである場合は、静
電吸引力は働かず、可動格子31はニュートラル状態と
なり、素子は遮光状態となる。
On the transparent substrate 11, a pair of the first fixed electrode 33a and the second fixed electrode 3 sandwiching the movable grid 31 in the Y direction.
3b are opposed to each other, and the fixed electrodes 33a, 33b
A plurality of protrusions 33a are formed on the side of the movable lattice 31 in accordance with the arrangement pitch of the lattice plates of the movable lattice 31. As a result, the fixed electrode 33 and the movable grid 31 are formed substantially in a comb shape, and constitute a so-called electrostatic linear actuator. Further, the movable grid 31 is connected to a spring-shaped elastic member 35, and the elastic member 35 is fixed to a support portion 36 provided on the transparent substrate 11. With this support configuration, the movable grid 31 can move in the X direction. The light modulation element 30 according to the present embodiment includes a fixed electrode 33 and a movable grating 31.
The movable element 31 moves in the X direction by the operation of the electrostatic linear actuator accompanying the application of a voltage to the movable element 31. That is, FIG.
When the applied voltage V m to the applied voltage V s and a movable grid 31 to the fixed electrode 33 as shown in (a) are both 0V, an electrostatic attraction does not work, the movable grating 31 becomes a neutral state, The element is in a light-shielded state.

【0052】この状態から、図6(b)に示すように固定
電極33への印加電圧VsをVon、可動格子31への印
加電圧Vmを0Vとすると、格子板32の端部32aが
突起部33aに最接近する位置まで静電引力によってX
方向に移動し、これにより透明基板11上の遮光膜と格
子板32とが重合して、素子は光透過状態となる。
[0052] From this state, the applied voltage V s to V on to the fixed electrode 33 as shown in FIG. 6 (b), when the applied voltage V m to the movable grid 31 to 0V, an end portion 32a of the grid plate 32 X by electrostatic attraction to the position where it comes closest to the projection 33a.
And the light-shielding film on the transparent substrate 11 and the lattice plate 32 are superimposed on each other, so that the element is in a light transmitting state.

【0053】さらに、この状態から固定電極33への印
加電圧Vsを0Vとすると、格子板端部32aと突起部
33aとの静電吸引力が無くなり、可動格子31は弾性
部材19の弾性復帰動作により図6(a)に示す元の位置
に戻り、遮光状態となる。また、上記制御方法の他、例
えば、固定電極33への印加電圧Vsを0Vとし、可動
格子14への印加電圧Vmを0V、又はVonとすること
で動作させても良い。さらに、固定電極を複数のグルー
プに分割し、お互いに1/3ピッチだけオフセットを付
けておいても良い。これにより、いずれかのグループの
電極と可動格子の格子板端部とが重なったとき、他のい
ずれかのグループとは常にずれが生じることになり、順
次、グループ毎に電圧を切り換えることで、左右どちら
の方向に可動格子を移動させることができる。このよう
な静電気リニアアクチュエータにより、可動格子31の
移動をより正確に且つ確実に制御することができる。
[0053] Further, when the applied voltage V s of this state to the fixed electrode 33 and the 0V, there is no electrostatic attraction between the grid plate end 32a and the protrusion 33a, the movable grating 31 is elastic return of the elastic member 19 The operation returns to the original position shown in FIG. Further, in addition to the above control method, for example, the applied voltage V s of the fixed electrode 33 and 0V, an applied voltage V m to the movable grid 14 0V, or may be operated by a V on. Further, the fixed electrodes may be divided into a plurality of groups and offset from each other by オ フ セ ッ ト pitch. Thereby, when the electrode of any group and the edge of the grid plate of the movable grid overlap, a deviation always occurs from any other group, and by sequentially switching the voltage for each group, The movable grating can be moved in either direction. With such an electrostatic linear actuator, the movement of the movable grid 31 can be controlled more accurately and reliably.

【0054】次に、上記各実施形態の光変調素子を用い
て平面表示装置を構成した本発明の第4実施形態を説明
する。図7は、第1実施形態の光変調素子を用いて構成
した平面表示装置40の要部断面図である。平面表示装
置40は、図示しない平面光源からの光(例えば紫外
線)を光変調素子10によって光変調すると共に、光変
調素子10を通過して前面板41側に出射された光によ
って、前面板41の可動格子14側の面に配置された蛍
光体42を励起させ、所望の画像を形成するものであ
る。
Next, a description will be given of a fourth embodiment of the present invention in which a flat display device is constructed using the light modulation elements of the above embodiments. FIG. 7 is a cross-sectional view of a main part of a flat display device 40 configured using the light modulation device of the first embodiment. The flat display device 40 modulates light (for example, ultraviolet light) from a flat light source (not shown) by the light modulation element 10, and emits light to the front plate 41 side through the light modulation element 10, thereby causing the front plate 41 to emit light. This excites the phosphor 42 disposed on the surface on the movable grating 14 side to form a desired image.

【0055】この光変調素子10は、一次元又は二次元
のマトリクス状に配列されると共に、各光変調素子10
の位置に対応して蛍光体42を配列することで、所望の
パターンを表示することができる。図7には一例として
第1実施形態の光変調素子10を適用した構成を示した
が、勿論、第2、第3実施形態の光変調素子20,30
に対しても同様に適用することができる。
The light modulating elements 10 are arranged in a one-dimensional or two-dimensional matrix, and
By arranging the phosphors 42 corresponding to the positions, a desired pattern can be displayed. FIG. 7 shows a configuration in which the light modulation element 10 of the first embodiment is applied as an example. Of course, the light modulation elements 20 and 30 of the second and third embodiments are used.
Can be similarly applied.

【0056】前面板41は、ガラス等の透明基板により
形成されているが、例えば、ファイバー状の基板であっ
ても、拡散フィルム等であっても良い。これにより、前
記形態が表示装置として応用されること以外に、感光材
料への密着露光ヘッドとしても応用可能である。蛍光体
42は、1画素が1つの光変調素子で構成される場合に
は、その1つの光変調素子の可動格子全体領域に配置さ
れ、1画素が複数の光変調要素で構成される場合には、
複数の光変調素子の可動格子全体に亘って配置される。
そして、隣接する蛍光体42間にブラックマトリクス4
3を形成することにより、表示画像のコントラストを向
上させている。
The front plate 41 is formed of a transparent substrate such as glass, but may be, for example, a fibrous substrate or a diffusion film. Thus, in addition to the above-mentioned form being applied to a display device, it can also be applied to a contact exposure head for a photosensitive material. The phosphor 42 is disposed in the entire movable grating area of one light modulation element when one pixel is formed of one light modulation element, and is disposed in the case where one pixel is formed of a plurality of light modulation elements. Is
The plurality of light modulation elements are arranged over the entire movable grating.
The black matrix 4 is arranged between the adjacent phosphors 42.
By forming 3, the contrast of the displayed image is improved.

【0057】また、各光変調素子毎に蛍光体42の発光
色を異なるものにすることで、例えばRGB(又はYM
C)三原色によるカラー表示が可能になる。上記のよう
に、光源は透明基板11の光変調素子10側の反対面側
に平面光源を設ける構成の他に、透明基板11の側端部
から光を導入する構成であっても良い。この場合は平面
表示装置の構成を簡略化でき、コスト低減を図ることが
できる。このようにして平面表示装置を構成することに
より、光変調素子の高速応答性及び低電圧駆動特性を活
かしつつ、光源からの光が直接的に蛍光体に照射される
ため、高輝度・高画質の画像表示が行え、低コストで大
面積化が可能な平面表示装置を得ることができる。
Further, by making the emission color of the phosphor 42 different for each light modulation element, for example, RGB (or YM
C) Color display using three primary colors becomes possible. As described above, the light source may have a configuration in which light is introduced from a side end of the transparent substrate 11 in addition to the configuration in which the planar light source is provided on the transparent substrate 11 on the side opposite to the light modulation element 10 side. In this case, the configuration of the flat display device can be simplified, and the cost can be reduced. By configuring the flat display device in this manner, the light from the light source is directly radiated to the phosphor while taking advantage of the high-speed response and the low-voltage driving characteristics of the light modulation element. Can be obtained, and a flat display device capable of increasing the area at a low cost can be obtained.

【0058】[0058]

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明の光
変調素子は、可動格子の隣り合う格子板との距離だけ可
動格子を移動させることで光変調できるため、可動格子
の移動量が短縮でき、応答速度の高速化を図ると共に素
子の駆動電圧を低くすることができる。また、構造が簡
単であるために製造プロセスが簡略化され、製造コスト
が低減される。そして、本発明のアレイ型光変調素子
は、光変調素子を一次元又は二次元のマトリクス状に配
置して構成することで、一次元又は二次元の光変調を簡
便に行うことができ、軽量化、且つ大面積化を容易とす
ることができる。さらに、本発明の平面表示装置は、光
変調素子が形成された透明基板から出射された光が前面
板の蛍光体に直接的に照射されるため、光利用効率の低
下を抑止しつつ高輝度な表示を行うことができる。
As described in detail above, the light modulation element of the present invention can perform light modulation by moving the movable grating by a distance between the movable grating and an adjacent grating plate. Therefore, the response speed can be increased, and the driving voltage of the element can be reduced. In addition, since the structure is simple, the manufacturing process is simplified, and the manufacturing cost is reduced. The array-type light modulation element of the present invention can easily perform one-dimensional or two-dimensional light modulation by arranging the light modulation elements in a one-dimensional or two-dimensional matrix, and is lightweight. And an increase in area can be facilitated. Further, the flat display device of the present invention has a high luminance while suppressing a decrease in light use efficiency, since light emitted from the transparent substrate on which the light modulation element is formed is directly irradiated to the phosphor on the front plate. Display can be performed.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の第1実施形態における光変調素子の遮
光状態及び光透過状態を示す平面図である。
FIG. 1 is a plan view showing a light blocking state and a light transmitting state of a light modulation element according to a first embodiment of the present invention.

【図2】図1の光変調素子の要部拡大斜視図である。FIG. 2 is an enlarged perspective view of a main part of the light modulation device of FIG.

【図3】図1の光変調素子の遮光状態を示すA−A断面
の矢視図である。
FIG. 3 is a sectional view taken along the line AA of the light modulation element of FIG.

【図4】図1の光変調素子の光透過状態を示すA−A断
面の矢視図である。
FIG. 4 is a sectional view taken along the line AA of FIG. 1 showing a light transmitting state of the light modulation element of FIG. 1;

【図5】本発明の第2実施形態における光変調素子の遮
光状態及び光透過状態を示す平面図である。
FIG. 5 is a plan view showing a light blocking state and a light transmitting state of a light modulation element according to a second embodiment of the present invention.

【図6】本発明の第3実施形態における光変調素子の遮
光状態及び光透過状態を示す平面図である。
FIG. 6 is a plan view illustrating a light blocking state and a light transmitting state of a light modulation element according to a third embodiment of the present invention.

【図7】本発明の第4実施形態である平面表示装置の構
成を示す断面図である。
FIG. 7 is a sectional view illustrating a configuration of a flat panel display device according to a fourth embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10、20,30 光変調素子 11 透明基板 12 格子板 13 スリット 14、21、31 可動格子 15 梁(弾性部材) 16、36 支持部 17,22,33 固定電極 18,19 遮光膜 21a、22c 櫛歯 42 蛍光体 40 平面表示装置 10, 20, 30 Light modulating element 11 Transparent substrate 12 Lattice plate 13 Slit 14, 21, 31 Movable lattice 15 Beam (elastic member) 16, 36 Supporting part 17, 22, 33 Fixed electrode 18, 19 Light shielding film 21a, 22c Comb Tooth 42 Phosphor 40 Flat panel display

Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 変調する光に対して透明な透明基板と、 遮光性を有する複数の格子板を離間しつつ配列して形成
したスリットを複数備えると共に、少なくとも一部分が
導電性を有する可動格子と、 前記可動格子を、前記透明基板上で所定間隔を隔てて対
向配置させ、格子板の配列方向に移動可能に支持する弾
性支持部材と、 前記可動格子のスリット位置に重合する前記透明基板の
位置にそれぞれ形成した遮光膜と、 前記透明基板上に配置した固定電極と前記可動格子に所
定の駆動電圧を印加することで発生する静電気力によっ
て、前記可動格子を前記格子板の配列方向に移動させる
可動格子移動手段と、を備え、 前記可動格子の移動により前記スリットを通過する光の
透過率を変化させて光変調を行うことを特徴とする光変
調素子。
1. A movable grating having a transparent substrate transparent to light to be modulated, a plurality of slits formed by arranging a plurality of grid plates having a light shielding property while being spaced apart from each other, and having at least a part having conductivity. An elastic support member for arranging the movable grating opposite to the transparent substrate at a predetermined interval and supporting the movable grating in an arrangement direction of the grating plate; and a position of the transparent substrate overlapping a slit position of the movable grating. The movable grid is moved in the arrangement direction of the grid plate by an electrostatic force generated by applying a predetermined driving voltage to the light shielding film formed on the transparent substrate, the fixed electrode disposed on the transparent substrate, and the movable grid. And a movable grating moving means, wherein light modulation is performed by changing the transmittance of light passing through the slit by moving the movable grating.
【請求項2】 前記可動格子移動手段は、可動格子の移
動方向両側に固定電極を配置したことを特徴とする請求
項1記載の光変調素子。
2. The light modulation device according to claim 1, wherein said movable grating moving means has fixed electrodes disposed on both sides of the movable grating in the moving direction.
【請求項3】 前記可動格子の固定電極側、及び前記固
定電極の可動格子側を櫛歯型に形成したことを特徴とす
る請求項2記載の光変調素子。
3. The light modulation element according to claim 2, wherein the fixed electrode side of the movable grating and the movable grating side of the fixed electrode are formed in a comb shape.
【請求項4】 前記可動格子移動手段は、前記格子板の
端部と、前記可動格子の移動方向に直交する方向に該可
動格子を挟み込んで設置され前記格子板の配列ピッチに
対応して可動格子側に突出する突起部を形成した電極
と、によって静電リニアアクチュエータを構成したこと
を特徴とする請求項2記載の光変調素子。
4. The movable grid moving means is provided so as to sandwich an end of the grid plate and the movable grid in a direction orthogonal to a moving direction of the movable grid, and is movable corresponding to an arrangement pitch of the grid plates. 3. The light modulation element according to claim 2, wherein an electrostatic linear actuator is constituted by an electrode having a protrusion protruding toward the lattice.
【請求項5】 前記弾性支持部材は、前記透明基板上で
前記可動格子の移動方向又は移動方向に直交する方向に
一対形成された支持部材と、該支持部材と前記可動格子
とを連結する弾性部材とからなることを特徴とする請求
項1〜請求項3のいずれか1項記載の光変調素子。
5. The elastic support member includes a pair of support members formed on the transparent substrate in a moving direction or a direction orthogonal to the moving direction of the movable lattice, and an elastic member connecting the support member and the movable lattice. The light modulation element according to claim 1, comprising a member.
【請求項6】 前記可動格子は、格子板表面に遮光膜を
形成していることを特徴とする請求項1〜請求項5のい
ずれか1項記載の光変調素子。
6. The light modulation device according to claim 1, wherein the movable grating has a light-shielding film formed on a surface of a grating plate.
【請求項7】 請求項1〜請求項6のいずれか1項記載
の光変調素子を、一次元又は二次元のマトリクス状に配
置して構成したことを特徴とするアレイ型光変調素子。
7. An array-type light modulation element, wherein the light modulation elements according to claim 1 are arranged in a one-dimensional or two-dimensional matrix.
【請求項8】 請求項7記載のアレイ型光変調素子と、 該アレイ型光変調素子に対向配置した平面光源と、 前記アレイ型光変調素子を挟み前記平面光源の反対側に
設けた蛍光体と、を具備し、 前記アレイ型光変調素子を透過した光によって前記蛍光
体を発光表示させることを特徴とする平面表示装置。
8. An array-type light modulation element according to claim 7, a planar light source disposed to face the array-type light modulation element, and a phosphor provided on the opposite side of the plane light source with the array-type light modulation element interposed therebetween. And a light emitting display of the phosphor by light transmitted through the array type light modulation element.
【請求項9】 前記平面光源は、前記光変調素子の透明
基板を導光板とすると共に、該透明基板の側端部から光
を導入することを特徴とする請求項8記載の平面表示装
置。
9. The flat display device according to claim 8, wherein the flat light source uses a transparent substrate of the light modulation element as a light guide plate and introduces light from a side end of the transparent substrate.
【請求項10】 前記光源から出射される光が、紫外光
であることを特徴とする請求項8又は請求項9記載の平
面表示装置。
10. The flat display device according to claim 8, wherein the light emitted from the light source is ultraviolet light.
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