JP2003197994A

JP2003197994A - 圧電／電歪アクチュエータの変位劣化の補償方法

Info

Publication number: JP2003197994A
Application number: JP2002247642A
Authority: JP
Inventors: Yukihisa Takeuchi; 幸久武内; Tsutomu Nanataki; 七瀧　　努; Takayoshi Akao; 隆嘉赤尾; Kazuhiro Yamamoto; 一博山本
Original assignee: NGK Insulators Ltd
Current assignee: NGK Insulators Ltd
Priority date: 2001-08-31
Filing date: 2002-08-27
Publication date: 2003-07-11
Also published as: GB0220222D0; GB2380625A; US20030053281A1

Abstract

(57)【要約】【課題】圧電／電歪アクチュエータの変位低下を補償で
きるようにして、該変位の大きさを維持し、前記アクチ
ュエータの耐用期間を延長すると共に、該アクチュエー
タを使用している各種装置の信頼性を向上させる。【解決手段】アクチュエータ部２２の一方の電極（カラ
ム電極４８ｂ）に、アクチュエータ部２２の変位を発現
させるオン電圧またはオフ電圧を印加し、他方の電極
（ロウ電極４８ａ）に対してオフセット電圧を印加して
いる状態で、これらの電圧の極性を定期的あるいは一時
的に切り換えて、アクチュエータ部２２の変位の大きさ
を維持させ、該アクチュエータ部２２の耐用期間を延長
させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電極層とセラミッ
クスによる圧電／電歪層から構成される積層型の圧電／
電歪アクチュエータにおいて、前記アクチュエータの変
位動作の劣化を補償して、前記アクチュエータの耐用期
間を延長する圧電／電歪アクチュエータの変位劣化の補
償方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、サブミクロンのオーダーで微
小変位を制御できる素子として、圧電／電歪アクチュエ
ータが知られている。特に、圧電セラミックスによる圧
電／電歪層と、電圧が印加される電極層を積層して構成
した積層型アクチュエータは、微小変位の制御に好適で
ある他、高い電気／機械変換効率、高速応答性、耐久
性、少消費電力等の特長を有する。そして、前記特長を
有する該アクチュエータは、圧電型圧力センサ、走査型
トンネル顕微鏡のプローブ移動機構、超精密加工装置に
おける直進案内機構、油圧制御用サーボ弁、ＶＴＲ装置
のヘッド、フラットパネル型の画像表示装置を構成する
画素、及びインクジェットプリンタのヘッド等として用
いられている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】前記アクチュエータに
おいて、一方の電極層に正または負の直流電圧を印加
し、他方の電極層を接地した場合、前記圧電/電歪層で
は電歪効果が発生し、積層方向への機械的変位が生ず
る。

【０００４】そのため、作動部を上下に一定振幅で変位
させる場合は、一定の振幅を有する駆動電圧を印加する
ことで達成することができる。しかし、作動部の変位を
上方に伝えるための変位伝達部材を作動部上に載置、あ
るいは形成された形状において、前記アクチュエータの
変位動作を連続して繰り返した場合、長時間経過した該
アクチュエータの変位は、使用開始時の変位と比較して
著しく低下する知見が、本発明者により得られている。

【０００５】そのため、アクチュエータを使用している
装置では、前記アクチュエータの変位劣化を何らかの方
法で確認できれば、該アクチュエータを交換する必要が
ある。しかしながら、前記アクチュエータは、スクリー
ン印刷を用いた膜形成法等によって形成され、該アクチ
ュエータと前記装置に収容された電子回路との間は、例
えばワイヤボンディングのような精密技術による方法で
電気的に接続しているため、該アクチュエータを交換す
ることは容易ではない。従って、アクチュエータの変位
劣化は、該アクチュエータの信頼性低下のみならず、前
記アクチュエータを使用した各種装置の耐用期間低下の
原因となる。

【０００６】本発明はこのような課題を考慮してなされ
たものであり、セラミック基体上に膜形成法によって形
成された電極層と、セラミックスで形成された圧電／電
歪層から構成される積層型の圧電／電歪アクチュエータ
において、前記アクチュエータの変位劣化を補償するた
めに、前記電極層に印加する電圧の極性を、定期的ある
いは一時的に切り換えることによって前記変位の大きさ
を維持し、該アクチュエータの耐用期間を延長すると共
に、該アクチュエータを使用している各種装置の信頼性
も向上させることができる圧電／電歪アクチュエータの
変位劣化の補償方法を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、セラミック基
体上に、膜形成法によって形成される電極層と、セラミ
ックスによって形成される圧電／電歪層から構成される
積層型の圧電／電歪アクチュエータの変位劣化の補償方
法において、前記電極層を通じて前記圧電／電歪アクチ
ュエータに印加される電圧の極性を、定期的あるいは一
時的に切り換えることを特徴とする。

【０００８】同じ極性の電圧を長時間、圧電／電歪アク
チュエータに印加して、該圧電／電歪アクチュエータの
変位動作を繰り返すと、該圧電／電歪アクチュエータの
変位量が低下する。即ち、前記極性におけるヒステリシ
ス特性では、十分な変位量を得ることが困難である。し
かしながら、前記電圧の極性を切り換えることで、即
ち、使用当初のままの状態にある逆極性側のヒステリシ
ス特性を使用することで、一定以上のアクチュエータの
変位量を維持することが可能となる。

【０００９】前記変位量の低下を補償することによっ
て、該アクチュエータの信頼性を維持すると共に、前記
アクチュエータを組み込んだ装置の信頼性も向上させる
ことができる。また、前記圧電／電歪アクチュエータに
印加する電圧極性の切り換えの時期は任意でよく、必要
とする変位量を維持できる期間以内の時期に切り換えを
行えば、必要とする変位量のアクチュエータの変位動作
を維持することが可能となる。

【００１０】そして、前記電極層を通じて前記圧電／電
歪アクチュエータに印加される電圧の発生源と前記電極
層との間に電圧極性切換回路を設置し、該電圧極性切換
回路を制御することによって前記電圧の極性を、定期的
あるいは一時的に切り換えるようにしてもよい。

【００１１】この場合、例えば前記圧電／電歪アクチュ
エータの変位状態を監視し、前記圧電／電歪アクチュエ
ータの変位量が低下した段階で前記圧電／電歪アクチュ
エータにおける前記電圧の極性を切り換えることが好ま
しく採用される。

【００１２】具体的には、例えば実使用の圧電／電歪ア
クチュエータとは別に監視用の圧電／電歪アクチュエー
タを設置し、前記監視用の圧電／電歪アクチュエータの
変位低下に基づいて、前記実使用の圧電／電歪アクチュ
エータにおける前記電圧の極性を切り換えるようにして
もよい。この場合、前記実使用の圧電／電歪アクチュエ
ータにおける前記電圧の極性の切り換え指示を遠隔操作
によって行うようにしてもよい。ここで、実使用とは、
実際に使用に供されるという意味であり、監視用と区別
するためのものである。

【００１３】その他の方法としては、タイマーを設置
し、予め変位が劣化する時期を示す複数の時間情報のう
ち、１つの時間情報とタイマーが示す時間情報とが一致
した際に、前記圧電／電歪アクチュエータにおける前記
電圧の極性を切り換えるようにしてもよい。

【００１４】そして、前記圧電／電歪アクチュエータ
を、主として該圧電／電歪アクチュエータの変位を利用
して画像信号に応じた映像の表示を行うディスプレイに
用いられる圧電／電歪アクチュエータに適用した場合、
前記圧電／電歪アクチュエータへの電圧印加は、画像を
表示する期間と画像を表示しない期間とでそれぞれ極性
を切り換えて行うようにしてもよい。

【００１５】前記電圧印加パターンにより、圧電／電歪
アクチュエータのみならずディスプレイの耐用期間を延
長できるほか、高品質な画質を長期間維持することが可
能となる。また、画像の非表示期間に電圧極性を切り換
えるようにすれば、画像表示の中断がなく、視聴者に対
して不快感を起こさせない。なお、前記ディスプレイに
限らず、該圧電／電歪アクチュエータを利用したあらゆ
る装置においても、電圧極性を切り換えることにより変
位の大きさを維持することは可能である。

【００１６】特に、前記画像を表示しない期間のうち、
少なくとも一部の期間において、一定周波数のリフレッ
シュ信号に基づく電圧を前記圧電／電歪アクチュエータ
に印加するようにしてもよい。

【００１７】この場合、前記リフレッシュ信号はパルス
周期を有するパルス波形のデューティ比を有し、発光に
対する周期が前記パルス周期の５０％以下である前記デ
ューティ比に基づいて、前記電圧が前記圧電／電歪アク
チュエータに印加されることが好ましい。

【００１８】また、前記リフレッシュ信号の周波数は画
像信号のフレーム周波数と同じか、それより大きいこと
が好ましい。また、前記リフレッシュ信号に基づく前記
圧電／電歪アクチュエータへの印加電圧のレンジは、前
記画像を表示する期間における前記圧電／電歪アクチュ
エータへの印加電圧のレンジよりも大きいことがよく、
前記リフレッシュ信号に基づく前記圧電／電歪アクチュ
エータへの電圧印加時の温度は、前記画像を表示する期
間における前記圧電／電歪アクチュエータへの電圧印加
時の温度と同じか、それよりも高いことが好ましい。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、圧電／電歪アクチュエータ
の変位劣化の補償方法をディスプレイに適用した実施の
形態例について、図１〜図１８を参照しながら説明す
る。

【００２０】圧電／電歪アクチュエータの変位劣化の補
償方法が適用されるディスプレイ１０は、図１に示すよ
うに、ディスプレイ１０としての表示面積を有する導光
板１２の背面に、複数個の表示ユニット１４が配列され
て構成されている。

【００２１】ここで各表示ユニット１４は、図２に示す
ように、光源１６からの光１８が導入される光導波板２
０と、該光導波板２０の背面に対向して設けられ、かつ
多数のアクチュエータ部２２が画素に対応してマトリク
ス状あるいは千鳥状に配列された駆動部２４を有して構
成されている。

【００２２】画素の配列構成は、図３に示すように２つ
のアクチュエータ部２２にて１つのドットを構成し、さ
らに、３つのドット（赤色ドット２６Ｒ、緑色ドット２
６Ｇ及び青色ドット２６Ｂ）で１つの画素２８を構成す
る。また、図１に示す表示ユニット１４においては、画
素２８の並びを水平方向に１６個（４８ドット）、垂直
方向に１６個（１６ドット）としている。

【００２３】そして、このディスプレイ１０は、図１に
示すように、例えばＶＧＡの規格に準拠すべく、水平方
向に６４０画素（１９２０ドット）が並び、垂直方向に
４８０画素（４８０ドット）が並ぶように、導光板１２
の背面に、表示ユニット１４を水平方向に４０個、垂直
方向に３０個配列させるようにしている。

【００２４】導光板１２は、ガラス板やアクリル板等の
可視光領域での光透過率が大であって均一なものが使用
され、各表示ユニット１４間は、ワイヤボンディングや
半田付け、端面コネクタ、裏面コネクタ等で接続するこ
とにより相互間の信号供給が行えるようになっている。

【００２５】なお、前記導光板１２と各表示ユニット１
４の光導波板２０は、屈折率が類似したものが好まし
く、導光板１２と光導波板２０とを貼り合わせる場合に
は、透明な接着剤や液体を用いてもよい。この接着剤や
液体は、導光板１２や光導波板２０と同様に、可視光領
域で均一で、高い透過率を有することが好ましく、ま
た、屈折率も導光板１２や光導波板２０と近いものに設
定することが、画面の明るさを確保する上で望ましい。

【００２６】ところで、各表示ユニット１４において
は、図２に示すように、各アクチュエータ部２２上に、
それぞれ画素構成体３０が積層されている。

【００２７】駆動部２４は、例えばセラミックスにて構
成されたアクチュエータ基板３２を有し、該アクチュエ
ータ基板３２の各画素２８に応じた位置にアクチュエー
タ部２２が配設されている。前記アクチュエータ基板３
２は、一主面が光導波板２０の背面に対向するように配
置されており、該一主面は連続した面（面一）とされて
いる。アクチュエータ基板３２の内部には、各画素２８
に対応した位置にそれぞれ後述する振動部を形成するた
めの空所３４が設けられている。各空所３４は、アクチ
ュエータ基板３２の他端面に設けられた径の小さい貫通
孔３６を通じて外部と連通されている。

【００２８】前記アクチュエータ基板３２のうち、空所
３４の形成されている部分が薄肉とされ、それ以外の部
分が厚肉とされている。薄肉の部分は、外部応力に対し
て振動を受けやすい構造となって振動部３８として機能
し、空所３４以外の部分は厚肉とされて前記振動部３８
を支持する固定部４０として機能するようになってい
る。

【００２９】つまり、アクチュエータ基板３２は、最下
層である基板層３２Ａと中間層であるスペーサ層３２Ｂ
と最上層である薄板層３２Ｃの積層体であって、スペー
サ層３２Ｂのうち、アクチュエータ部２２に対応する箇
所に空所３４が形成された一体構造体として把握するこ
とができる。基板層３２Ａは、補強用基板として機能す
るほか、配線用の基板としても機能するようになってい
る。なお、前記アクチュエータ基板３２は、一体焼成で
あっても、後付けであってもよい。

【００３０】前記基板層３２Ａ、スペーサ層３２Ｂ及び
薄板層３２Ｃの構成材料としては、例えば、安定化酸化
ジルコニウム、部分安定化酸化ジルコニウム、酸化アル
ミニウム、酸化マグネシウム、酸化チタン、スピネル及
びムライト等の高耐熱性、高強度及び高靭性を兼ね備え
るものが好適に採用される。なお、基板層３２Ａ、スペ
ーサ層３２Ｂ及び薄板層３２Ｃは、全て同一材料として
もよく、それぞれ別の材料としてもよい。

【００３１】そして、前記薄板層３２Ｃの厚みとして
は、アクチュエータ部２２を大きく変位させるために、
通常５０μｍ以下とされ、好ましくは３〜２０μｍ程度
とされる。

【００３２】スペーサ層３２Ｂは、アクチュエータ基板
３２に空所３４を構成するものとして存在していればよ
く、その厚みは特に制限されるものではない。しかし一
方で、空所３４の利用目的に応じてその厚みを決定して
もよく、その中でもアクチュエータ部２２が機能する上
で必要以上の厚みを有さず、例えば図４に示すように、
薄い状態で構成されていることが好ましい。即ち、スペ
ーサ層３２Ｂの厚みは、利用するアクチュエータ部２２
の変位の大きさ程度であることが好ましい。

【００３３】このような構成により、薄肉の部分（振動
部３８の部分）の撓みが、その撓み方向に近接する基板
層３２Ａにより制限され、意図しない外力の印加に対し
て、前記薄肉部分の破壊を防止するという効果が得られ
る。なお、基板層３２Ａによる撓みの制限効果を利用し
て、アクチュエータ部２２の変位を特定値に安定させる
ことも可能である。

【００３４】また、スペーサ層３２Ｂを薄くすること
で、アクチュエータ基板３２自体の厚みが低減し、曲げ
剛性を小さくすることができるため、例えばアクチュエ
ータ基板３２を別体に接着・固定するにあたって、相手
方（例えば光導波板２０）に対し、自分自身（この場
合、アクチュエータ基板３２）の反り等が効果的に矯正
され、接着・固定の信頼性の向上を図ることができる。

【００３５】加えて、アクチュエータ基板３２が全体と
して薄く構成されるため、アクチュエータ基板３２を製
造する際に原材料使用量を低減することができ、製造コ
ストの観点からも有利な構造である。従って、スペーサ
層３２Ｂの具体的な厚みとしては、３〜５０μｍとする
ことが好ましく、中でも３〜２０μｍとすることが好ま
しい。

【００３６】一方、基板層３２Ａの厚みとしては、上述
したスペーサ層３２Ｂを薄く構成することから、アクチ
ュエータ基板３２全体の補強目的として、一般に５０μ
ｍ以上、好ましくは８０〜３００μｍ程度とされる。

【００３７】ここで、アクチュエータ部２２と画素構成
体３０の具体例を図５に基づいて説明する。なお、図５
は、外力に対して変形しない材料で構成されている桟４
２と、光導波板２０との間に光遮蔽層４４を設けた場合
を示す。

【００３８】まず、アクチュエータ部２２は、図５に示
すように、前記振動部３８と固定部４０のほか、該振動
部３８上に直接形成された圧電／電歪層４６と、該圧電
／電歪層４６の上面と下面に形成された一対の電極４８
（ロウ電極４８ａ及びカラム電極４８ｂ）とを有する。

【００３９】一対の電極４８は、図５に示すように、圧
電／電歪層４６に対して上下に形成した構造や片側だけ
に形成した構造でもよいし、圧電／電歪層４６の上部の
みに一対の電極４８を形成するようにしてもよい。

【００４０】一対の電極４８を圧電／電歪層４６の上部
のみに形成する場合、一対の電極４８の平面形状として
は、多数のくし歯が相補的に対峙した形状のほか、特開
平１０−７８５４９号公報にも示されているように、渦
巻き状や多枝形状などを採用してもよい。

【００４１】ところで、図５に示すように、一対の電極
４８として、圧電／電歪層４６の上面に例えばロウ電極
４８ａを形成し、圧電／電歪層４６の下面にカラム電極
４８ｂを形成した場合においては、図２及び図５に示す
ように、アクチュエータ部２２を空所３４側に凸状とな
るように一方向に屈曲変位させることも可能であり、そ
の他、図６に示すように、アクチュエータ部２２を光導
波板２０側に凸状となるように、他方向に屈曲変位させ
ることも可能である。なお、図６に示す例は、光遮蔽層
４４（図２参照）を形成しない場合を示す。

【００４２】一方、画素構成体３０は、例えば図５に示
すように、アクチュエータ部２２上に形成された白色散
乱体５０と色フィルタ５２と透明層５４の積層体で構成
する変位伝達部である。

【００４３】更に、前記積層体の他に、（１）前記白色
散乱体５０の替わりに光反射層と絶縁層を積層して介在
させた場合、（２）アクチュエータ部２２上に形成され
た画素構成体３０である変位伝達部を有色散乱体と透明
層の積層体で構成した場合、（３）前記変位伝達部を透
明層、有色散乱体、光反射層及び絶縁層の積層体で構成
した場合、等の組み合わせが考えられる。

【００４４】また、この表示ユニット１４においては、
図２、図５及び図６に示すように、光導波板２０とアク
チュエータ基板３２との間において、画素構成体３０以
外の部分に形成された桟４２を有して構成され、図６の
例では、桟４２の上面に直接光導波板２０が固着された
場合を示している。桟４２の材質は、熱、圧力に対して
変形しないものが好ましい。

【００４５】ここで、圧電／電歪層４６並びに一対の電
極（ロウ電極４８ａ及びカラム電極４８ｂ）に関する材
料等の選定について説明する。

【００４６】まず、圧電／電歪層４６としては、例え
ば、ジルコン酸鉛、マンガンタングステン酸鉛、チタン
酸ナトリウムビスマス、ニオブ酸カリウムナトリウム、
タンタル酸ストロンチウムビスマス、マグネシウムニオ
ブ酸鉛、ニッケルニオブ酸鉛、亜鉛ニオブ酸鉛、マンガ
ンニオブ酸鉛、マグネシウムタンタル酸鉛、ニッケルタ
ンタル酸鉛、アンチモンスズ酸鉛、チタン酸鉛、チタン
酸バリウム、マグネシウムタングステン酸鉛、コバルト
ニオブ酸鉛等、又はこれらのいずれかの組み合わせを含
有するセラミックスが挙げられる。

【００４７】主成分がこれらの化合物を５０重量％以上
含有するものであってもよいことはいうまでもない。ま
た、前記セラミックスのうち、ジルコン酸鉛を含有する
セラミックスは、圧電／電歪層４６の構成材料として最
も使用頻度が高い。

【００４８】また、圧電／電歪層４６をセラミックスに
て構成する場合、前記セラミックスに、更に、ランタ
ン、カルシウム、ストロンチウム、モリブデン、タング
ステン、バリウム、ニオブ、亜鉛、ニッケル、マンガ
ン、セリウム、カドミウム、クロム、コバルト、アンチ
モン、鉄、イットリウム、タンタル、リチウム、ビスマ
ス、スズ等の酸化物等、若しくはこれらのいずれかの組
み合わせ、又は他の化合物を、適宜、添加したセラミッ
クスを用いてもよい。

【００４９】例えば、マグネシウムニオブ酸鉛とジルコ
ン酸鉛及びチタン酸鉛とからなる成分を主成分とし、更
にランタンやストロンチウムを含有するセラミックスを
用いることが好ましい。

【００５０】圧電／電歪層４６は、緻密であっても、多
孔質であってもよく、多孔質の場合、その気孔率は４０
％以下であることが好ましい。

【００５１】そして、振動部３８の上に圧電／電歪層４
６を形成する方法としては、スクリーン印刷法、ディッ
ピング法、塗布法、電気泳動法等の各種厚膜形成法や、
イオンビーム法、スパッタリング法、真空蒸着法、イオ
ンプレーティング法、化学気相蒸着法（ＣＶＤ）、めっ
き等の各種薄膜形成法を用いることができるが、この実
施の形態においては、振動部３８上に前記圧電／電歪層
４６を形成するにあたり、スクリーン印刷法やディッピ
ング法、塗布法、電気泳動法等による厚膜形成法が好適
に採用される。

【００５２】これらの手法は、平均粒径０．０１〜５μ
ｍ、好ましくは０．０５〜３μｍの圧電セラミックスの
粒子を主成分とするペーストやスラリー、又はサスペン
ション、エマルジョン、ゾル等を用いて形成することが
でき、良好な圧電作動特性が得られるからである。

【００５３】特に、電気泳動法は、膜を高い密度で、か
つ、高い形状精度で形成することができることをはじ
め、「電気化学および工業物理化学Ｖｏｌ．５３，Ｎ
ｏ．１（１９８５），ｐ６３〜６８安斎和夫著」ある
いは「第１回電気泳動法によるセラミックスの高次成形
法研究討論会予稿集（１９９８），ｐ５〜６，ｐ２
３〜２４」等の技術文献に記載されるような特徴を有す
る。従って、要求精度や信頼性等を考慮して、適宜、手
法を選択して用いるとよい。

【００５４】また、前記振動部３８の厚みと圧電／電歪
層４６の厚みは、同次元の厚みであることが好ましい。
なぜなら、振動部３８の厚みが極端に圧電／電歪層４６
の厚みより厚くなると（１桁以上異なると）、圧電／電
歪層４６の焼成収縮に対して、振動部３８がその収縮を
妨げるように働くため、圧電／電歪層４６とアクチュエ
ータ基板３２界面での応力が大きくなり、はがれ易くな
る。反対に、厚みの次元が同程度であれば、圧電／電歪
層４６の焼成収縮にアクチュエータ基板３２（振動部３
８）が追従し易くなるため、一体化には好適である。具
体的には、振動部３８の厚みは、１〜１００μｍである
ことが好ましく、３〜５０μｍが更に好ましく、５〜２
０μｍがより好ましい。一方、圧電／電歪層４６は、そ
の厚みとして５〜１００μｍが好ましく、５〜５０μｍ
が更に好ましく、５〜３０μｍがより好ましい。

【００５５】前記圧電／電歪層４６の上面及び下面に形
成されるロウ電極４８ａ及びカラム電極４８ｂ、あるい
は圧電／電歪層４６上に形成される一対の電極４８は、
用途に応じて適宜な厚さとするが、０．０１〜５０μｍ
の厚さであることが好ましく、０．１〜５μｍが更に好
ましい。また、前記ロウ電極４８ａ及びカラム電極４８
ｂは、室温で固体であって、導電性の金属で構成されて
いることが好ましい。例えば、アルミニウム、チタン、
クロム、鉄、コバルト、ニッケル、銅、亜鉛、ニオブ、
モリブデン、ルテニウム、パラジウム、ロジウム、銀、
スズ、タンタル、タングステン、イリジウム、白金、
金、鉛等を含有する金属単体又は合金が挙げられる。こ
れらの元素を任意の組み合わせで含有していてもよいこ
とはいうまでもない。

【００５６】また、これら金属単体及び合金に酸化アル
ミニウム、酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化セリウ
ム、酸化銅等の金属酸化物を添加したもの、更には、金
属単体及び合金に対して、前述したアクチュエータ基板
３２の構成材料及び／又は前述した圧電／電歪材料と同
じ材料を分散させたもの等の導電材料としてもよく、こ
れら電極を用いた場合には、アクチュエータ部２２を変
位動作させたときの経時的な変位量の低下を抑制する効
果があり、変位の劣化に伴う電極極性切り換えの間隔を
長く設定でき、好ましい。

【００５７】次に、ディスプレイ１０の動作を図２、図
５、図７及び図８を参照しながら簡単に説明する。この
動作説明においては、図７に示すように、各アクチュエ
ータ部２２のロウ電極４８ａに印加されるオフセット電
位として例えば１０Ｖを使用し、各アクチュエータ部２
２のカラム電極４８ｂに印加されるオン信号及びオフ信
号の電位としてそれぞれ０Ｖ及び６０Ｖを使用した例を
示す。

【００５８】ここで、ロウ電極４８ａを電位の基準点に
取ると、カラム電極４８ｂにオン信号が印加されたアク
チュエータ部２２においては、カラム電極４８ｂ及びロ
ウ電極４８ａ間に低レベル電圧（−１０Ｖ）がかかり、
一方、カラム電極４８ｂにオフ信号が印加されたアクチ
ュエータ部２２においては、カラム電極４８ｂ及びロウ
電極４８ａ間に高レベル電圧（５０Ｖ）がかかることに
なる。

【００５９】このような状態で、光導波板２０の例えば
端部から光１８が導入される。この場合、画素構成体３
０が光導波板２０に接触していない状態で、光導波板２
０の屈折率の大きさを調節することにより、全ての光１
８が光導波板２０の前面及び背面において透過すること
なく内部で全反射させるようにする。光導波板２０の反
射率ｎとしては、１．３〜１．８が望ましく、１．４〜
１．７がより望ましい。

【００６０】この例においては、アクチュエータ部２２
の自然状態において、画素構成体３０の端面が光導波板
２０の背面に対して光１８の波長以下の距離で接触して
いるため、光１８は、画素構成体３０の表面で反射し、
散乱光６２となる。この散乱光６２は、一部は再度光導
波板２０の中で反射するが、散乱光６２の大部分は光導
波板２０で反射されることなく、光導波板２０の前面
（表面）を透過することになる。これによって、全ての
アクチュエータ部２２がオン状態となり、そのオン状態
が発光というかたちで具現され、しかも、その発光色は
画素構成体３０に含まれる色フィルタ５２や白色散乱体
５０の色に対応したものとなる。この場合、全てのアク
チュエータ部２２がオン状態となっているため、ディス
プレイ１０の画面からは白色が表示されることになる。

【００６１】また、更には、先に例示した低レベル電圧
（−１０Ｖ）がオン電圧として印加されることにより、
画素構成体３０の端面が光導波板２０の背面に対して押
し付ける状態で接触し、より確実なオン状態を作り出す
ことが可能となり、安定した表示が可能となる。

【００６２】この状態から、あるドット２６に対応する
アクチュエータ部２２にオフ信号が印加されると、当該
アクチュエータ部２２が図２に示すように、空所３４側
に凸状となるように屈曲変位、即ち、一方向に屈曲変位
して、画素構成体３０の端面が光導波板２０から離間
し、当該アクチュエータ部２２がオフ状態となり、その
オフ状態が消光というかたちで具現される。

【００６３】つまり、このディスプレイ１０は、画素構
成体３０の光導波板２０への接触の有無により、光導波
板２０の前面における光の発光（漏れ光）の有無を制御
することができる。

【００６４】そして、この表示ユニット１４において、
前記ロウ電極４８ａ及びカラム電極４８ｂに通じる配線
は、図８に示すように、多数のアクチュエータ部２２の
行数に応じた本数の配線７０と、全てのアクチュエータ
部２２の数に応じた本数のデータ線７２とを有する。配
線７０は途中で共通配線７４と合流する。

【００６５】また、前記配線７０は、前列のアクチュエ
ータ部２２に関するロウ電極４８ａから導出されて、当
該アクチュエータ部２２に関するロウ電極４８ａに接続
されて、１つの行に関し、シリーズに配線された形とな
っている。一方、アクチュエータ部２２のカラム電極４
８ｂと前記データ線７２とは、アクチュエータ基板３２
に形成されたスルーホール７８を通じて電気的に接続さ
れる。

【００６６】そして、アクチュエータ部２２の駆動装置
２００は、図８に示すように、ディスプレイ１０の周辺
に実装されたロウ電極駆動回路２０２と、カラム電極駆
動回路２０４と、少なくともカラム電極駆動回路２０４
を制御する信号処理回路２０６と、駆動電圧を供給する
電源部２０８と、電源部からの駆動電圧の極性を切り換
える電圧極性切換回路２１２とを有して構成されてい
る。

【００６７】ロウ電極駆動回路２０２は、共通配線７４
及び各配線７０を介して全アクチュエータ部２２のロウ
電極４８ａにオフセット電位（バイアス電位）を供給す
るように構成されており、１種類のオフセット用電源電
圧が電源部２０８を通じて供給されている。

【００６８】一方、カラム電極駆動回路２０４は、全ド
ット数に対応した数のドライバ出力２１０と、所定数の
ドライバ出力２１０が組み込まれた複数のドライバＩＣ
２１０Ｂとを有して構成され、前記ディスプレイ１０の
各データ線７２にパラレルにデータ信号を出力して、全
ドットにそれぞれデータ信号を供給するように構成され
ている。

【００６９】そして、各ドライバ出力２１０には、２種
類のデータ用電源電圧が同じく電源部２０８を通じて供
給されている。

【００７０】カラム電極駆動回路２０４から全ドットに
対してデータ線７２が接続されることから、データ線７
２を引き回すための広い領域を確保する必要があり、し
かも、データ線７２の配線長の増加に伴う配線容量及び
配線抵抗による時定数の影響（信号の減衰等）を考慮す
る必要があるが、この例では、ディスプレイ１０を１２
００個の表示ユニット１４に分割しているため、カラム
電極駆動回路２０４からのデータ線７２の引き回しは、
表示ユニット１４単位に考慮すればよく、広い配線形成
のための領域を確保する必要はない。また、配線容量及
び配線抵抗についても表示ユニット１４単位に考慮すれ
ばよいため、信号の減衰等は無視できるほど小さい。

【００７１】前記２種類のデータ用電源電圧は、後述す
るようにアクチュエータ部２２を下方に屈曲変位させる
のに十分な高レベル電圧とアクチュエータ部２２を元の
状態に復帰させるのに十分な低レベル電圧である。

【００７２】ここで、前記データ用電源電圧は、ドット
データを構成するビット列の各ビット情報に応じて高レ
ベル及び低レベルに変化するアナログ信号であり、ビッ
ト情報が論理的に「０」であれば、低レベル電圧（オン
信号）とされ、ビット情報が論理的に「１」であれば、
高レベル電圧（オフ信号）とされる。

【００７３】また、信号処理回路２０６は、少なくとも
時間変調方式で階調制御すべく前記カラム電極駆動回路
２０４を制御するように構成されている。

【００７４】上述の例では、各アクチュエータ部２２の
ロウ電極４８ａに印加されるオフセット電位を１０Ｖに
した場合を示したが、その他、図９に示すように、前記
オフセット電位を０Ｖにしてもよい。この場合、オフセ
ット電位として接地電位を使用すればよいため、電源の
数を１つ減らすことができる。

【００７５】また、その他の例としては、図１０に示す
ように、電圧印加の極性を逆にするようにしてもよい。
例えばオフセット電位を＋５０Ｖとし、オン信号及びオ
フ信号の各電位を６０Ｖ及び０Ｖとすればよい。この場
合、圧電／電歪層４６の分極方向も逆になる。

【００７６】また、別の手法としては、圧電／電歪層４
６の予め行っておく分極方向を一方向にした状態で、例
えば図７に示す電圧印加のパターン（例えば正論理）と
図１０に示す電圧印加のパターン（例えば負論理）を定
期的あるいは一時的に切り換えるようにしてもよい。

【００７７】ここで、圧電／電歪層４６を用いた場合の
アクチュエータ部２２のヒステリシス特性を参照しなが
ら、前記電圧印加のパターンの切り換えの一例について
説明する。

【００７８】図１１Ａは、アクチュエータ部２２の圧電
／電歪層４６への正論理の電圧印加パターン１０２に対
するアクチュエータ部２２の変位パターン１０４と、負
論理の電圧印加パターン１０３に対するアクチュエータ
部２２の変位パターン１０５を示す。また、図１１Ｂ
は、前記アクチュエータ部２２のヒステリシス特性１０
０であり、異なる電圧の極性でも、電圧の大きさの絶対
値が等しければ、該アクチュエータ部２２の圧電／電歪
層４６において発現する変位は等しいことを示してい
る。

【００７９】ところで、例えば図１１Ｂの正論理の電圧
印加パターン１０２に示すように、正論理だけの一方的
な電圧印加パターン１０２を長時間繰り返して行うと、
図１１Ｃに示すように、正論理の電圧印加パターン１０
２に対するアクチュエータ部２２の変位パターン１０４
が変化し、アクチュエータ部２２の変位量の低下が発生
する。なお、アクチュエータ部２２の変位量とは、消光
時の光導波板２０と画素構成体３０の上面とのクリアラ
ンスとして考えることができる。

【００８０】そして、本実施の形態では、定期的あるい
は一時的に負論理の電圧印加パターン１０３に切り換え
ることで、前記アクチュエータ部２２における変位量の
低下を補償し、図１１Ｂにおける正論理の電圧印加パタ
ーン１０２における変位パターン１０４と同様のヒステ
リシス特性（図１１Ｃの変位パターン１０５参照）を維
持することができる。従って、安定した耐久性のある画
素構成体３０のオン／オフを実現させることができる。

【００８１】ただし、正論理の電圧印加パターン１０２
から負論理の電圧印加パターン１０３への反転を行って
も、前記負論理の電圧印加パターン１０３を長期間行え
ば、図１１Ｄに示すように、今度は負論理の電圧印加パ
ターン１０３に対するアクチュエータ部２２の変位パタ
ーン１０５が変化し、上述と同様にアクチュエータ部２
２の変位低下が発生する。

【００８２】ところが、アクチュエータ部２２におい
て、負論理の電圧印加パターン１０３に基づく変位動作
を行っている間に、正論理の電圧印加パターン１０２に
対するアクチュエータ部２２のヒステリシス特性（正論
理側の変位特性）が元の状態に回復することが確認され
ている。その後、更に正論理の電圧印加パターン１０２
に反転を行っても、同様に、負論理側の変位特性が回復
することが確認されている。従って、必要とする変位量
を経時的に確保するためには、前記電圧印加パターンの
切り換えは、定期的あるいは一時的に行うことが必要と
なる。

【００８３】また、電圧印加パターン１０２及び１０３
の切り換えは、必要とする変位量が確保されている期間
内に行えばよく、その範囲内であれば、例えばディスプ
レイ１０に対して画像を表示する実際の表示期間におい
ては、正論理による電圧印加パターン１０２で行い、デ
ィスプレイ１０に対して画像を表示しない非表示期間に
おいては、負論理の電圧印加パターン１０３で行うとい
ったタイムスケジュールで切り換えるようにすればよ
い。

【００８４】より具体的には、図８に示すように、駆動
装置２００に電圧極性切換回路２１２を配置し、電源部
２０８からアクチュエータ部２２へ供給される電圧の極
性を必要に応じて切り換えるようにすればよい。この切
り換えによって、アクチュエータ部２２には正論理及び
負論理の電圧印加パターン１０２及び１０３が印加され
ることになると共に、このような電圧印加パターンの切
り換えの結果、該アクチュエータ部２２における変位の
持続が可能となる。

【００８５】次に、前記電圧極性切換回路２１２を用い
た電圧印加パターンの切り換えについてのいくつかの具
体例を図１２〜１４を参照しながら説明する。

【００８６】第１の具体例に係る方法は、図１２に示す
ように、電源部２０８と電圧極性切換回路２１２から構
成される各種電圧生成系により、可変電圧が生成できる
ようにする。前記電圧極性切換回路２１２は、電源部２
０８から供給された電圧をオン電圧とオフ電圧及びロウ
電圧に振り分けて外部に出力する以外に、電圧制御回路
７３０から出力された制御信号に基づき、オン電圧、オ
フ電圧及びロウ電圧の各大きさを調整する機能を有し、
例えば図７に示す電圧印加のパターン（例えば正論理）
と図１０に示す電圧印加のパターン（例えば負論理）と
に切り換える。前記各電圧の出力調整方法としては、図
示しないが、一例として可変抵抗を用いた電圧調整方法
が簡便であり、利用しやすい。

【００８７】更に、この第１の具体例では、電圧極性切
換回路２１２の前段に集中局７１４からの電圧変更に関
する情報をネットワーク７０４を介して受信するインタ
ーフェース回路７０６と、該インターフェース回路７０
６からの前記情報に基づいて可変抵抗を制御して前記オ
ン電圧を所望の電圧に設定する電圧制御回路７３０とを
設ける。

【００８８】そして、例えばディスプレイ１０の出荷時
においては、電圧極性切換回路２１２によって図７に示
す電圧印加のパターン（例えば正論理）に設定してお
く。その後、例えば、変位動作の劣化を示す情報として
輝度変化を用いる場合には、工場において輝度変化の監
視に使用されるディスプレイ（監視用のディスプレイ）
で、例えばＣＣＤカメラを用いて該監視用のディスプレ
イの輝度計測を行った結果を集中局７１４で管理し、輝
度変化から変位動作の劣化を割り出す。各地域に設置さ
れたディスプレイ１０のうち、変位が劣化する時期に該
当するディスプレイ１０に対して、電圧変更に関する情
報を図１２に示すネットワーク７０４を介して送信す
る。ディスプレイ１０側では、電圧制御回路７３０が集
中局７１４からの前記情報をインターフェース回路７０
６を介して受信した段階で、電圧極性切換回路２１２に
電圧極性の切り換えを示す制御信号を出力する。

【００８９】電圧極性切換回路２１２は、前記電圧制御
回路７３０からの制御信号の入力に基づいて、電源部２
０８からの電圧を調整し、オン電圧、オフ電圧及びロウ
電圧を例えば図１０に示す電圧印加のパターン（例えば
負論理）に切り換える。

【００９０】この段階から、正論理の電圧印加のパター
ンの継続印加によるアクチュエータ部２２の変位動作の
劣化が、負論理の電圧印加のパターンに切り換わること
で補償され、アクチュエータ部２２の変位は初期段階に
まで復活することとなる。

【００９１】上述の具体例では、工場での監視用のディ
スプレイを使って変位が劣化する時期を割り出すように
したが、その他、現場の管理人から電子メールや電話等
を使って輝度が変化していることを連絡してもらい、こ
の輝度変化の連絡に基づいて、変位動作の劣化を割り出
し、当該ディスプレイ１０に向かって図１２に示す集中
局７１４から電圧変更の情報を送信するという方法も好
ましく採用される。

【００９２】次に、第２の具体例に係る方法を説明す
る。この方法は、ディスプレイ１０自体に電圧を変更す
る機能を持たせたものである。例えば、図１２に示す電
圧制御回路７３０内に設置された複数のレジスタに、予
め変位が劣化する時期を示す複数の時間情報をそれぞれ
格納しておき、該電圧制御回路７３０の前段に接続され
たタイマー７３２からの時間情報がレジスタ内の時間情
報の１つと一致したときに、電圧制御回路７３０から電
圧極性切換回路２１２に制御信号を出力して、オン電
圧、オフ電圧及びロウ電圧をそれぞれ切り換えるという
ものである。

【００９３】第３の具体例に係る方法は、複数の表示ユ
ニット１４のうち、例えば表示画面の周辺に配列された
表示ユニット１４にダミーのアクチュエータ部２２を作
り込んでおき、このアクチュエータ部２２の変位状態を
センサ（歪みゲージなど）で検出し、該ダミーのアクチ
ュエータ部２２におけるオン動作時の変位が劣化してい
るか否かを判別する。

【００９４】この判別の手法としては、図１３に示すよ
うに、多数のダミーのアクチュエータ部２２の群７３４
からそれぞれセンサを通じて出力される検出信号を発光
輝度計算部７３６に供給し、該発光輝度計算部７３６に
おいて、前記検出信号の束から表示画面の全体の輝度を
近似計算させる。一方、電圧制御回路７３０内のレジス
タにしきい値を格納しておく。そして、電圧制御回路７
３０は、発光輝度計算部７３６からの近似値が該しきい
値を超えて変化したときに、全体の変位が劣化したもの
として、電圧制御回路７３０から電圧極性切換回路２１
２に制御信号を出力し、オン電圧、オフ電圧及びロウ電
圧をそれぞれ切り換えるというものである。

【００９５】第４の具体例に係る方法は、図１４に示す
ように、ディスプレイ１０の表示面を左右に移動するラ
インセンサ７４０を設置し、定期的にディスプレイ１０
において一定の表示を行いながらラインセンサ７４０を
駆動し、発光輝度をラインセンサ７４０で検出するとい
う手法も好ましく採用される。

【００９６】この場合も、ラインセンサ７４０から順次
出力される撮像信号を発光輝度計算部７３６に供給し、
該発光輝度計算部７３６において、連続的に供給される
撮像信号に基づいて表示画面の全体の輝度を計算させ
る。電圧制御回路７３０内のレジスタにはしきい値を格
納しておき、発光輝度計算部７３６からの計算値が該し
きい値を超えて変化したときに、全体の変位が劣化した
ものとして、電圧制御回路７３０から電圧極性切換回路
２１２に制御信号を出力し、オン電圧、オフ電圧及びロ
ウ電圧をそれぞれ切り換えるというものである。

【００９７】このように、図１２〜図１４に示すそれぞ
れの具体例に係る方法を採用することで、ディスプレイ
１０に対するメンテナンスをネットワーク７０４を利用
して、あるいは自己診断的に自動的に行うことが可能と
なる。通常、多数の表示ユニット１４が配列されたディ
スプレイ１０に対するメンテナンスにおいては、簡単な
作業であっても、一応、メンテナンス作業員が現場まで
駆けつけて修理を行うようにしている。そのため、メン
テナンスにかかる費用が莫大になり、ディスプレイ１０
の普及にとって思わしくない。

【００９８】しかし、前記具体例に係る方法を採用すれ
ば、輝度調整などの簡単なメンテナンス作業を自動的に
行うことができ、メンテナンスにかかる費用の大幅な低
減を図ることができる。また、１つの輝度調整でも各種
使用形態に応じてメンテナンス料金を設定することで、
きめ細かなメンテナンスサービスを提供することがで
き、ディスプレイ１０の普及に貢献することができる。

【００９９】次に、ディスプレイ１０に対して定期的に
リフレッシュ信号を印加する手法（リフレッシュ運転）
について図１５〜図１８を参照しながら説明する。ここ
で、定義付けをしておく。まず、図１５に示すように、
例えば１日２４時間のうち、画像表示を行う時間帯、つ
まり、屋外や屋内において、例えば電波や画像送信装置
等によって供給された画像信号を表示する時間帯を使用
時間帯Ｔ１と記す。また、電源オンの時間帯のうち、こ
の使用時間帯Ｔ１以外の時間帯を非使用時間帯Ｔ２と記
す。更に、ディスプレイ１０に対する電源断の時間を停
止時間帯Ｔ３と記す。

【０１００】そして、このリフレッシュ運転は、非使用
時間帯Ｔ２を利用して、ディスプレイ１０に定期的にリ
フレッシュ信号を印加するというものである。具体的に
は、図１６に示すように、例えば信号処理回路２０６の
前段に信号切換回路７５０を接続し、電圧制御回路７３
０からの制御信号を電圧極性切換回路２１２及び信号切
換回路７５０に供給するように回路構成する。

【０１０１】信号切換回路７５０は、電波や画像送信装
置等からの画像信号Ｓｖ、又はレジスタ７５２からの信
号（一定の周波数を有するリフレッシュ信号Ｓｒ）を、
電圧制御回路７３０からの制御信号に基づいて切り換え
るようになっている。

【０１０２】そして、電圧制御回路７３０は、前記使用
時間帯Ｔ１、非使用時間帯Ｔ２及び停止時間帯Ｔ３を記
憶したレジスタを有し、タイマー７３２からの時間情報
とこれらレジスタ内の情報とを比較して、時間帯に応じ
た制御信号を出力する。

【０１０３】これにより、例えば使用時間帯Ｔ１になっ
た段階で、電圧極性切換回路２１２は、電源部２０８か
らの電圧を調整し、オン電圧、オフ電圧及びロウ電圧を
例えば図７に示す電圧印加のパターン（例えば正論理）
に切り換え、信号切換回路７５０は、画像信号Ｓｖを後
段の信号処理回路２０６に供給する。

【０１０４】従って、この使用時間帯Ｔ１では、ディス
プレイ１０の画面からは、画像信号Ｓｖに応じた表示が
行われることになる。１つの画素（アクチュエータ部２
２）について見た場合、図１７Ａに示すように、該アク
チュエータ部２２に印加される電圧波形は、当該画素に
供給される画像信号に応じて変化することになる。

【０１０５】次に、非使用時間帯Ｔ２になった段階で、
電圧極性切換回路２１２は、電源部２０８からの電圧を
調整し、オン電圧、オフ電圧及びロウ電圧を例えば図１
０に示す電圧印加のパターン（例えば負論理）に切り換
え、信号切換回路７５０は、レジスタ７５２からのリフ
レッシュ信号Ｓｒを後段の信号処理回路２０６に供給す
る。従って、この非使用時間帯Ｔ２では、図１７Ｂに示
すように、各画素（アクチュエータ部２２）に印加され
る電圧波形は、一定の周波数を有することになる。な
お、この際には、光源の出力を停止しておくことが好ま
しい。

【０１０６】次に、停止時間帯になった段階で、電源断
の指示がなされ、電源部からの電力供給、並びに光源の
出力を停止する。

【０１０７】リフレッシュ信号Ｓｒの波形としては、一
定の周波数を有し、デューティ比が例えば１０％のパル
ス信号であることが好ましい。本実施の形態では、例え
ば図１７Ｂに示すように、信号処理回路２０６へのリフ
レッシュ信号Ｓｒの供給によって、発光に対応する電圧
（この場合、１０Ｖ）のパルス幅がパルス周期の１０％
となった例を示している。

【０１０８】ここで、１つの実験例を示す。この実験例
は、比較例と実施例における各アクチュエータ部２２の
変位量の低下状態を測定したものである。

【０１０９】実施例は、１日２４時間のうち、使用時間
帯Ｔ１を１８時間、非使用時間帯Ｔ２を１時間、停止時
間帯Ｔ３を５時間とし、比較例は、使用時間帯Ｔ１を１
８時間、停止時間帯Ｔ３を６時間とした場合を示す。な
お、実施例のリフレッシュ運転において、信号処理回路
２０６に供給されるリフレッシュ信号Ｓｒの特性として
は、デューティ比を１０％、周波数をフレーム周波数
（６０Ｈｚ）と同じにした。

【０１１０】実験の結果を図１８に示す。この図１８に
おいて、実施例での変位量の変化を実線Ａで示し、比較
例での変位量の変化を破線Ｂで示す。この実験結果か
ら、実施例は、リフレッシュ運転をすることによって、
消光に必要な変位量が維持できており、比較例では、徐
々に変位量が低下して消光が不完全になっていることが
わかる。

【０１１１】次に、リフレッシュ運転時の効果（アクチ
ュエータ部２２の変位量の低下補償）を高めるための好
ましい態様について説明する。

【０１１２】まず、リフレッシュ信号Ｓｒの波形は、発
光に対応する電圧の印加時間のパルス周期に対する比
（デューティ比）が５０％以下であることが好ましい。
より好ましくは、０．１％以上、３０％以下である。デ
ューティ比０％（発光に対応する電圧の印加時間が０）
の場合より、少しでも発光に対応する電圧の印加時間を
設定した方が効果が高くなる。

【０１１３】リフレッシュ信号Ｓｒの周波数は、フレー
ム周波数（６０Ｈｚ）と同じか、それより大きい方（例
えば６００Ｈｚ等）が好ましい。

【０１１４】また、リフレッシュ運転時には、アクチュ
エータ部２２に印加する電圧のレンジを拡大することが
好ましい。例えば通常運転時においては、発光に対応す
る電圧として−１０Ｖ、消光に対応する電圧として５０
Ｖとしたとき、リフレッシュ運転時は、発光に対応する
電圧として１５Ｖ、消光に対応する電圧として−６０Ｖ
とすることなどが挙げられる。

【０１１５】その他、リフレッシュ運転時には、通常運
転時と同等ないしそれより高い温度で動作させることが
好ましい。温度が低いとリフレッシュ効果（アクチュエ
ータ部２２の変位量の低下補償）が小さくなるおそれが
あるからである。

【０１１６】温度を上げる方法としては、例えばリフレ
ッシュ信号Ｓｒの周波数の増加と電圧レンジの拡大等が
挙げられ、その他、冷却系の駆動停止又は出力低減、ヒ
ータの設置などが挙げられる。

【０１１７】なお、この発明に係る圧電／電歪アクチュ
エータの変位劣化の補償方法は、上述の実施の形態に限
らず、前記アクチュエータを使用した種々の装置におい
て適用可能であることはもちろんである。

【０１１８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る圧電
／電歪アクチュエータの変位劣化の補償方法によれば、
前記アクチュエータの電極層に印加する電圧の極性を、
定期的あるいは一時的に切り換えることによって、前記
変位の大きさを維持するため、前記アクチュエータの耐
用期間を延長させることができる。

【０１１９】また、前記耐用期間の延長により、該アク
チュエータを使用している装置の長寿命化を実現でき、
前記装置の信頼性も向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る圧電／電歪アクチュエータの変位
低下の補償方法をディスプレイに適用した実施の形態例
の概略構成を示す斜視図である。

【図２】表示ユニットの構成を示す断面図である。

【図３】表示ユニットの画素構成を示す説明図である。

【図４】スペーサ層を薄くした場合の構成例を示す説明
図である。

【図５】アクチュエータ部と画素構成体の構成例を示す
断面図である。

【図６】表示素子の他の構成を示す断面図である。

【図７】ロウ電極駆動回路から出力されるオフセット電
位（バイアス電位）と、カラム電極駆動回路から出力さ
れるオン信号及びオフ信号の電位並びにロウ電極とカラ
ム電極間に加わる電圧の関係を示す表図である。

【図８】駆動装置の構成を示す回路図である。

【図９】ロウ電極駆動回路から出力されるオフセット電
位（バイアス電位）と、カラム電極駆動回路から出力さ
れるオン信号及びオフ信号の電位並びにロウ電極とカラ
ム電極間に加わる電圧の関係の他の例を示す表図であ
る。

【図１０】ロウ電極駆動回路から出力されるオフセット
電位（バイアス電位）と、カラム電極駆動回路から出力
されるオン信号及びオフ信号の電位並びにロウ電極とカ
ラム電極間に加わる電圧の関係の更に他の例を示す表図
である。

【図１１】図１１Ａは圧電／電歪層への正論理及び負論
理の電圧印加パターンに対するアクチュエータ部の変位
パターンを示す図であり、図１１Ｂはアクチュエータ部
のヒステリシス特性を示す図であり、図１１Ｃは正論理
の電圧印加パターンを長時間繰り返した後のアクチュエ
ータ部のヒステリシス特性を示す図であり、図１１Ｄは
負論理の電圧印加パターンを長時間繰り返した後のアク
チュエータ部のヒステリシス特性を示す図である。

【図１２】電圧極性切換回路を用いた第１及び第２の具
体例に係る方法を示す説明図である。

【図１３】電圧極性切換回路を用いた第３の具体例に係
る方法を示す説明図である。

【図１４】電圧極性切換回路を用いた第４の具体例に係
る方法を示す説明図である。

【図１５】１日２４時間を使用時間帯、非使用時間帯及
び停止時間帯に分けた例を示すタイミングチャートであ
る。

【図１６】リフレッシュ運転に対応した回路構成を示す
図である。

【図１７】図１７Ａは使用時間帯での１つのアクチュエ
ータ部に対する電圧印加波形を示す図であり、図１７Ｂ
は非使用時間帯での１つのアクチュエータ部に対する電
圧印加波形を示す図である。

【図１８】アクチュエータ部の変位量の変化をみる実験
例の結果を示す図である。

【符号の説明】

１０…ディスプレイ１４…表示ユ
ニット２０…光導波板２２…アクチ
ュエータ部４６…圧電／電歪層４８ａ…ロウ
電極４８ｂ…カラム電極１００…ヒス
テリシス特性２００…駆動装置２０８…電源
部２１２…電圧極性切換回路７５０…信号
切換回路Ｓｒ…リフレッシュ信号Ｔ１…使用時
間帯Ｔ２…非使用時間帯Ｔ３…停止時
間帯

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｇ０９Ｆ 9/37 Ｈ０１Ｌ 41/18 １０１Ｃ１０１Ｄ１０１Ｂ (72)発明者赤尾隆嘉愛知県名古屋市瑞穂区須田町２番56号日本碍子株式会社内 (72)発明者山本一博愛知県名古屋市瑞穂区須田町２番56号日本碍子株式会社内Ｆターム(参考） 2H041 AA14 AA18 AB14 AB38 AB40 AC08 AZ08 5C094 AA37 AA48 BA66 BA87 BA97 CA19 ED01 5G435 AA14 AA19 BB11 CC09 CC12 DD17 FF08

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】セラミック基体上に、膜形成法によって形
成される電極層と、セラミックスによって形成される圧
電／電歪層から構成される積層型の圧電／電歪アクチュ
エータの変位劣化の補償方法において、前記電極層を通じて前記圧電／電歪アクチュエータに印
加される電圧の極性を、定期的あるいは一時的に切り換
えることを特徴とする圧電／電歪アクチュエータの変位
劣化の補償方法。
【請求項２】請求項１記載の圧電／電歪アクチュエータ
の変位劣化の補償方法において、前記電極層を通じて圧電／電歪層に印加される電圧の発
生源と前記電極層との間に電圧極性切換回路を設置し、
該電圧極性切換回路を制御して前記電圧の極性を、定期
的あるいは一時的に切り換えることを特徴とする圧電／
電歪アクチュエータの変位劣化の補償方法。
【請求項３】請求項１又は２記載の圧電／電歪アクチュ
エータの変位劣化の補償方法において、前記圧電／電歪アクチュエータの変位状態を監視し、前記圧電／電歪アクチュエータの変位動作が劣化した段
階で前記圧電／電歪アクチュエータにおける前記電圧の
極性を切り換えることを特徴とする圧電／電歪アクチュ
エータの変位劣化の補償方法。
【請求項４】請求項３記載の圧電／電歪アクチュエータ
の変位劣化の補償方法において、実使用の圧電／電歪アクチュエータとは別に監視用の圧
電／電歪アクチュエータを設置し、前記監視用の圧電／電歪アクチュエータの変位劣化に基
づいて、前記実使用の圧電／電歪アクチュエータにおけ
る前記電圧の極性を切り換えることを特徴とする圧電／
電歪アクチュエータの変位劣化の補償方法。
【請求項５】請求項４記載の圧電／電歪アクチュエータ
の変位劣化の補償方法において、前記実使用の圧電／電歪アクチュエータにおける前記電
圧の極性の切り換え指示を遠隔操作によって行うことを
特徴とする圧電／電歪アクチュエータの変位劣化の補償
方法。
【請求項６】請求項１又は２記載の圧電／電歪アクチュ
エータの変位劣化の補償方法において、タイマーを設置し、予め変位が劣化する時期を示す複数の時間情報のうち、
１つの時間情報とタイマーが示す時間情報とが一致した
際に、前記圧電／電歪アクチュエータにおける前記電圧
の極性を切り換えることを特徴とする圧電／電歪アクチ
ュエータの変位劣化の補償方法。
【請求項７】請求項１〜６のいずれか１項に記載の圧電
／電歪アクチュエータの変位劣化の補償方法において、前記圧電／電歪アクチュエータは、主として該圧電／電
歪アクチュエータの変位を利用して画像信号に応じた映
像の表示を行うディスプレイに用いられる圧電／電歪ア
クチュエータであり、前記圧電／電歪アクチュエータへの電圧印加は、画像を
表示する期間と画像を表示しない期間とでそれぞれ極性
を切り換えて行うことを特徴とする圧電／電歪アクチュ
エータの変位劣化の補償方法。
【請求項８】請求項７記載の圧電／電歪アクチュエータ
の変位劣化の補償方法において、前記画像を表示しない期間のうち、少なくとも一部の期
間において、一定周波数のリフレッシュ信号に基づく電
圧を前記圧電／電歪アクチュエータに印加することを特
徴とする圧電／電歪アクチュエータの変位劣化の補償方
法。
【請求項９】請求項８記載の圧電／電歪アクチュエータ
の変位劣化の補償方法において、前記リフレッシュ信号はパルス周期を有するパルス波形
のデューティ比を有し、発光に対する周期が前記パルス
周期の５０％以下である前記デューティ比に基づいて、
前記電圧が前記圧電／電歪アクチュエータに印加される
ことを特徴とする圧電／電歪アクチュエータの変位劣化
の補償方法。
【請求項１０】請求項８又は９記載の圧電／電歪アクチ
ュエータの変位劣化の補償方法において、前記リフレッシュ信号の周波数は画像信号のフレーム周
波数と同じか、それより大きいことを特徴とする圧電／
電歪アクチュエータの変位劣化の補償方法。
【請求項１１】請求項８〜１０のいずれか１項に記載の
圧電／電歪アクチュエータの変位劣化の補償方法におい
て、前記リフレッシュ信号に基づく前記圧電／電歪アクチュ
エータへの印加電圧のレンジは、前記画像を表示する期
間における前記圧電／電歪アクチュエータへの印加電圧
のレンジよりも大きいことを特徴とする圧電／電歪アク
チュエータの変位劣化の補償方法。
【請求項１２】請求項８〜１１のいずれか１項に記載の
圧電／電歪アクチュエータの変位劣化の補償方法におい
て、前記リフレッシュ信号に基づく前記圧電／電歪アクチュ
エータへの電圧印加時の温度は、前記画像を表示する期
間における前記圧電／電歪アクチュエータへの印加電圧
時の温度と同じか、それよりも高いことを特徴とする圧
電／電歪アクチュエータの変位劣化の補償方法。