JP2001311887A - 画像表示装置用マイクロミラーデバイス - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 各画素に対応するように設けられたミラーを
回転駆動することにより入射光の進行経路が変えられる
ようにしたものであって 、各ミラーの辺方向にミラー
を駆動して光効率を高め得る画像表示装置用マイクロミ
ラーデバイスを提供する。 【解決手段】 基板と、基板上に設けられたランディン
グパッドと、ランディングパッドの両側辺の各々に設け
られた一対のベース電極と、相互所定間隔離隔されたま
まランディングパッドの上面に突設された一対の第１ポ
ストと、一対の第１ポストにより支持され、静電引力に
よりベース電極の辺方向に回動自在に配置されたガーダ
と、ガーダ上に突設された第２ポストと、第２ポストに
より支持され、その一面に入射した光を反射させてラン
ディングパッドを通じて電源を印加されるミラーとを含
んで、ベース電極とミラーとの間の静電引力によりミラ
ーがランディングパッドの辺方向に回動されるようにし
た。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は各画素に対応するよ
うに設けられたミラーを回転駆動することにより入射光
の進行経路を変えられるようにした画像表示装置用マイ
クロミラーデバイスに係り、より詳細には、ミラーを辺
方向に回動して光効率を高め得るようにした画像表示装
置用マイクロミラーデバイスに関する。

【０００２】

【従来の技術】一般的に、画像表示装置用マイクロミラ
ーデバイスは、静電気力により駆動可能に設けられた複
数のミラーを含んで、入射する光を所定角度で反射させ
る。このマイクロミラーデバイスは、プロジェクション
テレビジョンの画像表示装置及び、スキャナー、複写
機、ファクシミリなどの光走査装置に適用される。特
に、画像表示装置に採用するとき、ミラーは画素数だけ
二次元的に配列され、各々のミラーを各画素に対する映
像信号に基づき駆動させることにより、反射光の進行経
路を変えて画像を形成する。

【０００３】図１を参照するに、従来の画像表示装置用
マイクロミラーデバイス１は、基板１０と、この基板１
０上に形成された一対の第１ポスト２０と、前記基板１
０上に形成された電極１５と、ガーダ３０と、前記ガー
ダ３０上に突設された第２ポスト４０と、前記第２ポス
ト４０により支持され、かつ静電引力により傾き角が決
定されてその上部面に入射した光の反射角を変えるミラ
ー５０とを含んでなる。前記一対の第１ポスト２０は相
互所定間隔離隔されたまま前記基板１０に対して垂直方
向に所定の高さだけ突設され、前記ガーダ３０を支持す
る。前記電極１５は、前記基板１０上に相互所定間隔離
隔されるように配置された一対のベース電極１１と、前
記第１ポスト２０の一端に接触されるように前記基板１
０上に形成されて前記ミラー５０に電圧を印加する連結
電極１３とを含む。前記ガーダ３０は一対の第１ポスト
２０により支持され、前記第１ポスト２０に支持される
部分をヒンジ点として回動される。このガーダ３０は、
前記第２ポスト４０を支持する水平支持補３１と、前記
一対の第１ポスト２０の各々と前記水平支持補３１の両
端の各々を連結させる一対のスプリング３３とで構成さ
れる。前記一対のスプリング３３は、前記ミラー５０と
前記ベース電極１１との間の相互静電引力により弾性変
形されるものであって、静電引力の発生時に相互反対方
向への回転モーメントがかかることになる。これによ
り、前記水平支持補３１が回動されて前記ミラー５０が
上下方向に傾く。このように構成されたマイクロミラー
デバイスはベース電極１１が基板１０の対角線上に配置
されているため、ミラー５０の横方向に対して４５゜の
角度をなす対角線上に位置された回転軸を中心として駆
動される。

【０００４】前述したように構成されたマイクロミラー
デバイスは、画像表示装置に採用する時、図２に示され
たように、複数個設けられて２次元アレイ構造で配列さ
れる。このように配列されたマイクロミラーデバイス
は、回転軸を中心として対角駆動される。その一方、マ
イクロミラーデバイスを対角駆動する場合、マイクロミ
ラーデバイス１に照射光を照射する光源側からみたと
き、射影されたマイクロミラーデバイスの形状は図３に
示された通りである。図３は、前記マイクロミラーデバ
イスの回動角が±１０゜、すなわち、チルト角が２０゜
である対角駆動方式の画像表示装置用マイクロミラーデ
バイス１に対して、前記光源からマイクロミラーデバイ
ス１に照射される光が１０゜の角度で収斂されるときを
例に取って示すものである。したがって、チルトがない
場合及び平行光が入射する場合と比較してみるとき、光
効率は概ねｃｏｓ（チルト角）×ｃｏｓ^２（収斂角）=
ｃｏｓ２０゜×ｃｏｓ^２ １０゜であって、約９１％を
もつことにより、約９％の光損失が発生するという問題
点がある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記事情に鑑
みて成されたものであり、その目的は、辺駆動方式によ
り駆動されるようにその構造が改善された画像表示装置
用マイクロミラーデバイスを提供することである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明による画像表示装置用マイクロミラーデバイ
スは、基板と、前記基板上に設けられたランディングパ
ッドと、前記ランディングパッドの両側辺の各々に設け
られた一対のベース電極と、相互所定間隔離隔されたま
ま前記ランディングパッドの上面に突設された一対の第
１ポストと、前記一対の第１ポストにより支持され、静
電引力により前記ベース電極の辺方向に回動自在に配置
されたガーダと、前記ガーダ上に突設された第２ポスト
と、前記第２ポストにより支持され、その一面に入射し
た光を反射させ、かつ前記ランディングパッドを通じて
電源を印加されるミラーとを含んで、前記ベース電極と
前記ミラーとの間の静電引力により前記ミラーがランデ
ィングパッドの辺方向に回動されるようにしたことを特
徴とする。

【０００７】

【発明の実施の形態】図４及び図５を参照するに、本発
明の実施形態によるマイクロミラーデバイス１００は、
基板１１０と、この基板１１０上に設けられたランディ
ングパッド１１３及び一対のベース電極１１５と、前記
ランディングパッド１１３上に突設された一対の第１ポ
スト１３１と、前記ベース電極１１５の辺方向に傾き可
能に配置されたガーダ１２０と、前記ガーダ１２０上に
突設された第２ポスト１４１と、前記第２ポスト１４１
により回動可能に支持されるミラー１５１とを含む。前
記一対のベース電極１１５は前記ランディングパッド１
１３を挟んで、前記基板１１０上に相互所定間隔離隔さ
れるように配置される。このベース電極１１５は前記基
板１１０の両側辺の各々の上面に亘って所定の長さをも
って形成されているため、前記ミラー１５１との相互静
電引力の発生時に、前記ミラー１５１の両側辺の各々に
亘って静電引力を発生させる。前記ランディングパッド
１１３は前記一対の第１ポスト１３１が設けられる所で
あって、前記ミラー１５１に電源を印加するための電極
を兼ねる。したがって、前記ベース電極１１５及び前記
ランディングパッド１１３に印加される電源のオン、オ
フ状態によって前記ベース電極１１５と前記ミラー１５
１との間に相互静電引力が発生され、この静電引力によ
り前記ミラー１５１を回転駆動させる。好ましくは、前
記一対のベース電極１１５の各々は前記ミラー１５１と
対向する面積が広いように内側に突設された突出部１１
５ａをもつ。これにより、静電引力による駆動力を増大
できる。

【０００８】前記一対の第１ポスト１３１は相互所定間
隔離隔されたまま前記ランディングパッド１１３上に垂
直方向に所定の高さだけ突設され、前記ガーダ１２０を
支持する。前記ガーダ１２０は静電引力により前記ラン
ディングパッドの辺方向に回動自在に配置されるもので
あって、その回転軸は前記ベース電極１１５の長手方向
に並ぶような方向に形成される。前記ガーダ１２０は、
前記第２ポスト１４１を支持する支持プレート１２１
と、この支持プレート１２１を前記第１ポストの各々の
上面に連結させると共に、前記支持プレート１２１を回
動可能に支持する一対のスプリング１２３とを含む。前
記支持プレート１２１は、その側面に前記ベース電極１
１５の長手方向と並ぶような方向に突出されるものであ
って、前記第２ポスト１４１及び接触端部を中心として
点対称される連結部１２１ａを具備する。前記一対のス
プリング１２３の各々は、前記一対の第１ポスト１３１
の各々の上面と前記一対の連結部１２１ａの各々を連結
させる。このスプリング１２３は、前記ミラー１５１と
前記ベース電極１１５との間の相互静電引力により相互
反対方向に弾性力を受けることになる。したがって、静
電引力による前記ミラー１５１の上下方向への傾き発生
時に前記一対のスプリング１２３の各々には反対方向へ
の回転モーメントがかかることになる。また、傾き方向
が変わる場合、前記スプリング１２３にかかる回転モー
メントの方向が変わる。このように、スプリング１２３
の弾性力を受ける方向が変わるので、スプリング１２３
の弾性係数の変化を防止できる。

【０００９】好ましくは、前記ガーダ１２０は、前記支
持プレート１２１の回動方向に対応する方向に前記支持
プレート１２１の両側面に突設されたランディングチッ
プ１２５をさらに含む。このランディングチップ１２５
は、回転駆動時に前記ランディングパッド１１３と接触
される部分の面積を点接触に近くする。また、ランディ
ングチップ１２５は、前記支持プレート１２１よりは薄
く形成されて、接触時に端部を弾性変形させて緩衝させ
る。また、このランディングチップ１２５の弾性変形時
に弾性エネルギーが蓄積され、この弾性エネルギーは駆
動電圧が除去されてミラーの復元時に前記ガーダ１２０
及びミラー１５１の運動エネルギーに還元される。これ
により、ミラー１５１とベース電極１１５との間の粘着
が防止されて接触部の接触解除が円滑になる。

【００１０】前記第２ポスト１４１は、前記支持プレー
ト１２１の中央に所定の高さ突設され、前記ミラー１５
１の中心を支持する。前記ミラー１５１は静電引力によ
り傾き角が決定され、これによりその上部面に入射した
光の反射角を変化させる。ここで、前記第１ポスト１３
１の高さは前記第２ポスト１４１の高さに比べて相対的
に低く形成されている。したがって、前記ミラー１５１
の駆動に際して前記ミラー１５１の辺が前記ベース電極
１１５に接触される前に前記ガーダ１２０が前記ランデ
ィングパッド１１３に接触されるので、前記ミラー１５
１の接触を防止できる。

【００１１】図６を参照するに、前述したように構成さ
れた本発明の実施形態によるマイクロミラーデバイス１
００は、駆動力の印加時に、ベース電極１１５とミラー
１５１との間の静電引力によって一方向に回動され、ラ
ンディングチップ１２５がランディングパッド１１３に
接触されることによりその回動が止まる。この場合、光
源から照射されて前記ミラー１５１の上面に入射した光
が有効光として使われ、画像表示装置の投射レンズ（図
示せず）を通じてスクリーンに向かうことになる。その
一方、マイクロミラーデバイス１００は前記駆動力を変
更することにより、前記ミラー１５１の回動方向を変え
ることができ、このとき、前記ミラー１５１の上面に照
射された後に反射された光は他の経路に進行して無効光
となる。

【００１２】前述したように構成されたマイクロミラー
デバイス１００は、画像表示装置に採用する時、図７に
示されたように、複数個設けられて２次元アレイ構造に
配列される。このように配列されたマイクロミラーデバ
イス１００は、回転軸を中心として辺駆動される。この
ように、マイクロミラーデバイス１００を辺駆動する場
合、マイクロミラーデバイス１００に照射光を照射する
光源側からみたとき、射影されたマイクロミラーデバイ
スの形状は図８に示された通りである。ここで、横軸は
デフォーカシングの度合いを表し、縦軸は上面を表す。
図８は、図６に示されたように、前記マイクロミラーデ
バイスの回動角が±１０゜、すなわち、チルト角が２０
゜である辺駆動方式の画像表示装置用マイクロミラーに
前記光源からマイクロミラーデバイスに照射される光が
１０゜の角度で収斂照射される時を例に取って示したも
のである。このように辺駆動方式を採用する場合には、
マイクロミラーデバイスアレイの面積比の調整及び、光
源から照射される光の水平パワーと垂直パワーとの比の
調整を通じて光損失を減らすことができ、約９８％以上
という高い光効率を得ることができる。

【００１３】

【発明の効果】以上述べたように、本発明による画像表
示装置用マイクロミラーデバイスは、ガーダの回転モー
メントを用いてミラーを回動させることにより光の進行
経路を決定するので、投射レンズなどのディスプレー装
置をなす光学系の光学的配置が容易である。また、マイ
クロミラーデバイスが辺方向に駆動されるので、マイク
ロミラーデバイスアレイの面積比の調整及び照射光の水
平パワー比と垂直パワー比の調整が可能であり、約９８
％以上と高い光効率を得ることができるという利点があ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来の対角駆動方式の画像表示装置用マイクロ
ミラーデバイスを示した分解斜視図である。

【図２】従来のマイクロミラーデバイスアレイの一部を
示した平面図である。

【図３】チルト角が２０゜である対角駆動方式の画像表
示装置用マイクロミラーに１０゜の収斂照射光の照射時
に、光源からみた画像表示装置用マイクロミラーの形状
を示した概略的な平面図である。

【図４】本発明の実施形態による画像表示装置用マイク
ロミラーデバイスを示した正面図である。

【図５】本発明の実施形態による画像表示装置用マイク
ロミラーデバイスを示した分解斜視図である。

【図６】本発明による画像表示装置用マイクロミラーデ
バイスの動作を説明するために示した図である。

【図７】本発明による画像表示装置用マイクロミラーデ
バイスアレイの一部を示した平面図である。

【図８】チルト角が２０゜である画像表示装置用マイク
ロミラーに１０゜の収斂照射光の照射時、光源からみた
画像表示装置用マイクロミラーの形状を示した概略的な
平面図である。

【符号の説明】

１００ マイクロミラーデバイス １１０ 基板 １１３ ランディングパッド １１５ ベース電極 １１５ａ 突出部 １２０ ガーダ １２１ 支持プレート １２１ａ 連結部 １２３ スプリング １２５ ランディングチップ １３１ 第１ポスト １４１ 第２ポスト １５１ ミラー

フロントページの続き (72)発明者 慎 炯 宰 大韓民国京畿道城南市盆唐区書▲ひょん▼ 洞87番地 示範韓信アパート125棟703号 Ｆターム(参考） 2H041 AA16 AB14 AC06 AZ02 AZ05 AZ08 2H043 CD03 CD04 CE00

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板と、 前記基板上に設けられたランディングパッドと、 前記ランディングパッドの両側辺の各々に設けられた一
   対のベース電極と、 相互所定間隔離隔されたまま前記ランディングパッドの
   上面に突設された一対の第１ポストと、 前記一対の第１ポストにより支持され、静電引力により
   前記ベース電極の辺方向に回動自在に配置されたガーダ
   と、 前記ガーダ上に突設された第２ポストと、 前記第２ポストにより支持され、その一面に入射した光
   を反射させ、かつ前記ランディングパッドを通じて電源
   を印加されるミラーとを含んで、前記ベース電極と前記
   ミラーとの間の静電引力により前記ミラーがランディン
   グパッドの辺方向に回動されるようにしたことを特徴と
   する画像表示装置用マイクロミラーデバイス。
2. 【請求項２】 前記第１ポストの高さが前記第２ポスト
   の高さに比べて相対的に低く形成されて、前記ミラーの
   駆動に際して、前記ミラーの辺が前記ベース電極に接触
   される前に前記ガーダが前記ランディングパッドに接触
   されるようにして前記ミラーの接触を防止できるように
   したことを特徴とする請求項１に記載の画像表示装置用
   マイクロミラーデバイス。
3. 【請求項３】 前記ガーダは、 前記第２ポストを支持するものであって、前記支持部の
   側面に前記ベース電極の長手方向に並ぶような方向に突
   出され、前記第２ポストを中心として点対称される連結
   部を具備した支持プレートと、 前記一対の第１ポストの各々の上面と前記一対の連結部
   の各々を連結し、かつ前記ミラーと前記電極との間の相
   互静電引力により相互反対方向に弾性変形される一対の
   スプリングとを含んで、静電引力による前記ミラーの上
   下方向の傾き発生時に前記一対のスプリングの各々に反
   対方向への回転モーメントがかかることを特徴とする請
   求項１または２に記載の画像表示装置用マイクロミラー
   デバイス。
4. 【請求項４】 前記ガーダは、 前記支持プレートの回動方向に対応する方向に前記支持
   プレートの両側面に突設されたものであって、回動に際
   して前記ランディングパッドに接触されるランディング
   チップをさらに含むことを特徴とする請求項３に記載の
   画像表示装置用マイクロミラーデバイス。
5. 【請求項５】 前記一対のベース電極の各々は、 前記ガーダと対向する面積が広いように内側に突設され
   た突出部をもつことを特徴とする請求項１または２に記
   載の画像表示装置用マイクロミラーデバイス。