JP3926871B2 - デジタルマイクロミラーリセット方法 - Google Patents
デジタルマイクロミラーリセット方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP3926871B2 JP3926871B2 JP24075796A JP24075796A JP3926871B2 JP 3926871 B2 JP3926871 B2 JP 3926871B2 JP 24075796 A JP24075796 A JP 24075796A JP 24075796 A JP24075796 A JP 24075796A JP 3926871 B2 JP3926871 B2 JP 3926871B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- voltage
- mirror
- reset
- bias
- amplitude
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B26/00—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
- G02B26/08—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light
- G02B26/0816—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light by means of one or more reflecting elements
- G02B26/0833—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light by means of one or more reflecting elements the reflecting element being a micromechanical device, e.g. a MEMS mirror, DMD
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B26/00—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
- G02B26/08—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light
- G02B26/0816—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light by means of one or more reflecting elements
- G02B26/0833—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light by means of one or more reflecting elements the reflecting element being a micromechanical device, e.g. a MEMS mirror, DMD
- G02B26/0841—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light by means of one or more reflecting elements the reflecting element being a micromechanical device, e.g. a MEMS mirror, DMD the reflecting element being moved or deformed by electrostatic means
-
- G—PHYSICS
- G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
- G09G—ARRANGEMENTS OR CIRCUITS FOR CONTROL OF INDICATING DEVICES USING STATIC MEANS TO PRESENT VARIABLE INFORMATION
- G09G3/00—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes
- G09G3/20—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes for presentation of an assembly of a number of characters, e.g. a page, by composing the assembly by combination of individual elements arranged in a matrix no fixed position being assigned to or needed to be assigned to the individual characters or partial characters
- G09G3/34—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes for presentation of an assembly of a number of characters, e.g. a page, by composing the assembly by combination of individual elements arranged in a matrix no fixed position being assigned to or needed to be assigned to the individual characters or partial characters by control of light from an independent source
- G09G3/3433—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes for presentation of an assembly of a number of characters, e.g. a page, by composing the assembly by combination of individual elements arranged in a matrix no fixed position being assigned to or needed to be assigned to the individual characters or partial characters by control of light from an independent source using light modulating elements actuated by an electric field and being other than liquid crystal devices and electrochromic devices
- G09G3/346—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes for presentation of an assembly of a number of characters, e.g. a page, by composing the assembly by combination of individual elements arranged in a matrix no fixed position being assigned to or needed to be assigned to the individual characters or partial characters by control of light from an independent source using light modulating elements actuated by an electric field and being other than liquid crystal devices and electrochromic devices based on modulation of the reflection angle, e.g. micromirrors
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N5/00—Details of television systems
- H04N5/74—Projection arrangements for image reproduction, e.g. using eidophor
- H04N5/7416—Projection arrangements for image reproduction, e.g. using eidophor involving the use of a spatial light modulator, e.g. a light valve, controlled by a video signal
- H04N5/7458—Projection arrangements for image reproduction, e.g. using eidophor involving the use of a spatial light modulator, e.g. a light valve, controlled by a video signal the modulator being an array of deformable mirrors, e.g. digital micromirror device [DMD]
-
- G—PHYSICS
- G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
- G09G—ARRANGEMENTS OR CIRCUITS FOR CONTROL OF INDICATING DEVICES USING STATIC MEANS TO PRESENT VARIABLE INFORMATION
- G09G2310/00—Command of the display device
- G09G2310/02—Addressing, scanning or driving the display screen or processing steps related thereto
- G09G2310/0243—Details of the generation of driving signals
- G09G2310/0251—Precharge or discharge of pixel before applying new pixel voltage
-
- G—PHYSICS
- G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
- G09G—ARRANGEMENTS OR CIRCUITS FOR CONTROL OF INDICATING DEVICES USING STATIC MEANS TO PRESENT VARIABLE INFORMATION
- G09G2310/00—Command of the display device
- G09G2310/06—Details of flat display driving waveforms
- G09G2310/061—Details of flat display driving waveforms for resetting or blanking
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N5/00—Details of television systems
- H04N5/74—Projection arrangements for image reproduction, e.g. using eidophor
- H04N5/7416—Projection arrangements for image reproduction, e.g. using eidophor involving the use of a spatial light modulator, e.g. a light valve, controlled by a video signal
- H04N5/7458—Projection arrangements for image reproduction, e.g. using eidophor involving the use of a spatial light modulator, e.g. a light valve, controlled by a video signal the modulator being an array of deformable mirrors, e.g. digital micromirror device [DMD]
- H04N2005/7466—Control circuits therefor
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Multimedia (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Mechanical Light Control Or Optical Switches (AREA)
- Mechanical Optical Scanning Systems (AREA)
Description
【発明の属する技術分野】
本発明はデジタルマイクロミラーデバイスに関するものであり、更に詳細にはそのようなデバイスのミラー要素をリセットするための方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
電気−機械技術分野での最近の進展は、各種メカニカルデバイスの超小型化にある。そのようなデバイスの代表的なものは、小型のギア、レバー、およびバルブである。これら”マイクロメカニカル”デバイスは、しばしば電気的な制御回路とともに、集積回路技術を使用して作製される。一般的な用途としては加速度計、圧力センサー、およびアクチュエーターが含まれる。別の1つの例として、マイクロメカニカル反射性ミラー要素から空間光変調器が構成される。
【0003】
マイクロメカニカルデバイスの1つの型はデジタル・マイクロミラーデバイス(DMD)であって、それは変形可能なミラーデバイスと呼ばれることもある。DMDは数百または数千個の傾くことのできる小さいミラーを含むアレイを有する。DMDへ入射する光は、結像面へ向かって各ミラーによって選択的に反射されて像を形成するか、もしくはその方向から反れて反射される。ミラーの傾斜を許容するために、各ミラーは1個または複数個の捩りヒンジへ取り付けられている。ミラーは下層の制御回路の上方へ空隙によって隔てられている。この制御回路は、番地電極を介して、各ミラーの選択的な傾斜を引き起こす静電的な力を供給する。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
DMDの最適な動作のためには、各ミラーは必要な時にそれの未傾斜(平衡)位置へ迅速に復帰できる必要がある。着地(ランディング)表面での与えられた付着力に対して、ミラーを着地状態から解放するヒンジの復帰力を定義することが可能である。しかし、その他のシステム上の条件、例えばDMDを比較的低電圧で動作させたいという要求などのために、番地信号を除去したらすべてのミラーが自動的にリセットされるようなところまでヒンジの剛性を高めることは実際的でない。
【0005】
このように、不必要に大きなヒンジ剛性を持たせることなしに、ミラーのリセットを助けるために、特別なリセット電圧を伴ったバイアス信号が番地電極に対して供給されるようになった。テキサスインスツルメンツ社に譲渡された”空間光変調器およびその方法(Spatial Light Modulator
and Method)”と題する米国特許第5,096,279号はリセットパルス信号の使用について述べている。過去には、単一のパルス信号と多重パルス信号の両方が試みられた。いずれも完全に満足できる結果をもたらすことはできなかった。
【0006】
効率的なDMD画素リセット信号であるためには2つの基準をクリアしなければならない。付着力を克服するのに十分効率的な波形でなければならない。そして瞬き(twinkling)のような視覚効果を免れるものであるべきである。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明の1つの態様は、マイクロミラーデバイス(DMD)のミラーをリセットする方法である。更に一般的には、本発明は任意のマイクロメカニカルデバイスの可動要素をリセットする方法であり、そこにおいて前記可動要素はスイッチ可能な番地電圧手段によって着地表面に引き付けられるようになっている。正または負のバイアス電圧が前記可動要素と着地表面とに供給される。このバイアス電圧は番地電圧のスイッチング中に取り除かれる。しかし、バイアス電圧が除去される前に、リセット信号が前記バイアス電圧に加えられる。このリセット信号は前記バイアス電圧と比べて小さい振幅を有する複数パルスを含んでおり、またその周波数は可動要素の共鳴周波数と本質的に同じになっている。このリセット信号は、前記バイアスの方向と同じ極性を有し、他のパルスよりも大きい振幅を有する最終インパルスを含んでいても、含んでいなくてもよい。
【0008】
本発明の特長は、未付着ミラーに関して、単一パルスリセット法よりも単位電圧当たりの効率が高いということである。従って、リセット電圧は高い必要はない。同時に、本リセット信号は他のパルスリセット法において発生する好ましくない”瞬き効果”を回避することができる。
【0009】
【発明の実施の形態】
一例として、以下の説明は、しばしば”変形可能なミラーデバイス”と呼ばれる、特別な型のマイクロメカニカルデバイス、”デジタルマイクロミラーデバイス”(DMD)に関して行う。従来の技術の項で述べたように、DMDは、各々制御回路基板の上方に支えられた小さなヒンジ止めされたミラーを含んでいる。本発明は、ミラーが傾いた後に、ミラーをそれらの平衡位置へ復帰させるためのリセットパルスを供給する進歩した方法を指向している。しかし、この同じ概念は、静電的な引力に応答して移動する可動要素を有する任意のマイクロメカニカルデバイスに対して適用できよう。
【0010】
DMDの1つの用途として像の形成がある。そこにおいて、DMDは結像面の方向へ選択的に光を反射させるように働く偏向可能なミラーのアレイを含んでいる。DMDによって形成される像はディスプレイシステムやノンインパクトプリント用として利用できる。光学的ステアリング、光学的スイッチング、および加速度計のような像形成を含まないDMDのその他の用途も可能である。それらの用途のうち、いくつかの応用においては、”ミラー”は必ずしも反射性のものでなくてよい。更に、いくつかの応用においては、DMDはデジタルモードではなく、アナログモードで動かされる。一般に、ここでは、”DMD”という用語は、少なくとも1つのヒンジ止めされた偏向可能な要素を基板から空隙で隔てられて有し、前記要素が前記基板に相対的に移動するようになった任意の型のマイクロメカニカルデバイスを含むものとして用いられている。
【0011】
図1はDMDの単一のミラー要素10の展開された鳥瞰図である。図1で、ミラー11は未偏向位置にあるが、矢印で示されたように、それの捩りヒンジ12のおかげで2つの方向のいずれかへ偏向できるようになっている。上で説明したように、いろんなDMDの用途において、このようなミラー要素10を単独で、あるいはアレイ状で用いることになろう。
【0012】
図1のミラー要素10は、”ヒンジが隠れた”ミラー要素として知られている。その他の型のミラー要素10には、図2に関して以下で述べるような”捩り梁”型のものが含まれ、そこにおいては、ミラーは、ヒンジの取り付けられているヨーク上の代わりに、直接ヒンジに取り付けられている。”空間光変調器およびその方法(Spatial Light Modulator and Method)”と題する米国特許第4,662,746号、”空間光変調器(Spatial Light Modulator)”と題する米国特許第4,956,610号、”空間光変調器およびその方法(Spatial Light Modulator and Method)”と題する米国特許第5,061,049号、”多重レベルの変形可能なミラーデバイス(Multi−levelDeformable Mirror Device)”と題する米国特許第5,083,857号、および”進歩した多重レベルデジタルマイクロミラーデバイス(Improved MultiLevel Digital Micromirror Device)”と題する米国特許出願第08/171,303号には各種の型のDMDが述べられている。これらの特許はすべてテキサスインスツルメンツ社に譲渡されており、ここに参考のために引用する。
【0013】
その他のヒンジが隠れたDMD設計でそうであるように、ミラー要素10のヒンジ12は、基板上に形成されたヒンジ支柱13によって支えられている。番地電極14は、ヒンジ12およびヒンジ支柱13と同じレベルにある番地電極支柱15によって支えられている。
【0014】
ミラー支柱16はヨーク17上に作製される。ヨーク17は2つのヒンジ12の各々の一端に取り付けられる。各ヒンジ12の他端はヒンジ支柱13へ取り付けられる。ヒンジ支柱13および電極支柱15はヒンジ12、番地電極14、およびヨーク17を、制御バス18aを有する基板の上方に支えている。ミラー11が傾斜した時に、ミラー11の先端部は着地位置19に接触する。番地電極14はメモリセル(図示されていない)に対して適切な電気的接続を有しており、それはCMOS製造技術を使用して基板18内に形成されるのが一般的である。
【0015】
図2は”捩り梁”型DMDのミラー要素20を示す。ヒンジ22は隠れておらず、ミラー21の反対側から突き出している。ヒンジ22はヒンジ支柱23へ取り付けられている。番地電極26は、傾斜するミラー21に対して引力を及ぼし、ミラー21は着地パッド27に接する。ミラー要素20はメモリセルおよび制御回路の基板28の上方に作製される。
【0016】
図1および図2の設計に対しては各種の変更が可能である。例えば、ヨーク17(またはミラー21)はノッチを設けて、ヒンジ12(または22)をその中にセットすることができる。ヒンジ12(または22)は、図1のようにヨーク17(またはミラー21)の側面か、あるいは図2のように隅に取り付けることができる。更に、ヒンジの取付は、対向する隅または側面に行う必要はない。ヒンジは非対称な傾斜を許容するように取り付けても構わない。
【0017】
画像表示応用として動作する時に、そして例えば、ミラー要素のアレイを使用する場合には、光源がDMDの表面を照らす。光をほぼミラー要素20アレイの寸法に整形し、この光をそれらへ向けるためにレンズ系を使用することもできる。基板28のメモリセル中のデータに基づく電圧が番地電極26に供給される。ミラー21とそれらの番地電極26との間の静電的な引力が、番地電極26へ選択的に電圧を印加することで作り出される。この静電的な力は各ミラー21を約+10度(オン)または約−10度(オフ)のいずれかへ傾斜させ、それによってDMDの表面へ入射する光を変調する。”オン”のミラー21から反射した光は表示光学系を経て結像面へ向かう。”オフ”ミラー21からの光は結像面から外れて反射される。結果のパターンが像を形成する。各画像フレーム中のミラー21が”オン”である比率がグレースケールを決定する。カラーホイール(color wheel)または3−DMD配置の手段によって色を追加することができる。
【0018】
等価的にミラー21とそれの番地電極26とがコンデンサを構成する。ミラー21とそれの番地電極26との間に適切な電圧が印加された時、生ずる静電的な力(引力または斥力)がミラー21を吸引番地電極26の方向へ傾斜させるか、あるいは排斥番地電極26から遠ざけるように傾斜させることになる。ミラー21はそれの端部が着地パッド27の接するまで傾斜する。一旦、番地電極26とミラー21との間の静電力が取り除かれると、ヒンジ22に蓄えられたエネルギーはミラー21を未偏向位置へ戻そうとする復帰力を提供する。ミラー21をそれの未偏向位置へ復帰させるのを助けるために、ミラー21または番地電極26に対して適当な電圧を供給してもよい。
【0019】
図3はミラー要素10(または20)の一部分の模式的断面図と、それの動作電圧を示している。それの下層のメモリセルの状態に依存して、各ミラー11(または21)はバイアス電圧と番地電圧の組み合わせによって番地電極14(または26)の一方または他方へ引き寄せられる。ミラーはそれの先端部が着地位置19(または27)へ接するまで回転する。着地位置はバイアス電圧によってミラーと同じ電位に保たれている。相補的な番地電圧、φa および
【外1】
は前後にスイッチされて、データが表示される間(ビット期間)は保持される。典型的な傾斜角度は+または−の10度である。他の型のDMDでは、ミラーが着地位置へ接触するのではなく、ヨーク17が基板上の着地位置へ接触する。ここに述べられる本発明は、本発明に従うリセットパルスを供給する目的のためにヨークがミラーと等価であるような型のDMDに適用される。
【0020】
図4は番地電圧とバイアス電圧との関係を示す。番地電圧、φa および
【外2】
は相補的であり、ビット期間の間はオンまたはオフに留まる。典型的な番地電圧は0ボルトと5ボルトである。番地電圧のスイッチ毎に、バイアス電圧VB はターンオフされ、次にオンされる。これはミラーがそれの平坦な状態(リセット)へ戻り、次にそれの新しい状態へ傾斜することを許容するように設計されている。図4で、このバイアス電圧は正である。典型的なバイアス電圧は12ボルトであり、典型的なバイアスオフ時間は3−5マイクロ秒である。従来の技術の項で述べたように、VR の場所で特別な振幅の電圧バイアスに加えられてミラーのリセットを助けることがしばしば行われる。この特別な電圧はここでは”リセット信号”と呼ぶが、バイアスがターンオフされる直前に加えられる。本発明は最適なリセット信号を提供する方法を指向している。”リセット位置”は平坦でもよいし、あるいは他の番地電極のほうへ偏向していてもよい。本発明は、一方向のみへ傾斜できるミラーや他のマイクロメカニカル要素をリセットするためにも利用できる。
【0021】
【実施例】
本発明の1つの態様は、従来のリセット信号で、特に多重パルスを使用する場合、最後のパルスの前に解放されるミラー(またはヨーク)が着地表面へ再付着できるという認識である。この再付着は”瞬き”効果として認知される。十分高い電圧の単一パルスリセット信号は瞬きを回避できるが、単一パルスの利用は非効率的で、共鳴パルスの場合よりも高い電圧が必要とされる。
【0022】
図5は、負のバイアス電圧へ供給された場合の、本発明に従うリセット信号を示す。この実施例では、リセット信号は2つの共鳴パルスを含んでいる。リセット信号の間はバイアスは保持される。リセットパルスの振幅はバイアス電圧に比べて小さく、バイアスのレベルに近い。それらの極性はバイアスと同じで、その電圧の振幅合計が増大するようになっている。図5で、VR1はVB よりも低く、VR2はVB と同じである。VR2をVB よりも低くすることも可能である。
【0023】
典型的なパルス長は約2分の1マイクロ秒である。共鳴周波数はミラー要素の構造によって決定され、実験的に決定することができる。現在、テキサスインスツルメンツ社で製造されているようなDMDデバイスに関する典型的な共鳴周波数は2−5MHzのオーダーである。
【0024】
図6は別のリセット信号を示し、それはバイアス電圧が正であることを除いて図5のそれと同じである。リセットパルスは正方向の極性を有し、それはバイアスと同じである。図5と同じように、結果の合計電圧の振幅は増大する。
【0025】
図7は本発明に従う別のリセット信号を示す。図7で、このバイアスは負で、振幅は−12ボルトである。リセット信号は、単一インパルスと組み合わせられた共鳴励起パルスを含んでいる。これらの励起パルスはバイアス電圧付近の電圧にあって、前記インパルスは先行するパルスよりも大きい振幅を有する。このインパルスは励起パルスと同期して供給される。バイアス電圧はパルス間に供給され、インパルスによって解放される。パルスの極性は、平均の電圧がバイアスと同じになるようなものである。インパルスの極性はバイアスのそれと同じであり、その結果、バイアスよりも大きい電圧振幅が得られる。
【0026】
例として、図7は、最後のインパルスの前に5個のパルスを有するリセット信号を示している。12ボルトのバイアス差に対して、各パルスはバイアスよりも約2.5ボルト大きいか小さい振幅を有する。インパルスは約−12ボルトの振幅を有し、その結果、約−24ボルトの合計電圧が得られる。
【0027】
図8は、図7のリセット信号中の計算された着地先端部分離力を示す。この計算は、ミラーの着地先端部が最後のインパルスの後も付着していることを仮定しており、それによって計算が容易になっている。通常の動作時には、着地先端部はインパルスによって解放されるべきで、その場合、計算の残りの部分は無効になる。バイアスに相対的なパルスの振幅と、パルスの数は、最後のインパルスまでミラー先端部に正味負の力が保持されるようなものに選ばれる。パルスからの力はミラーを着地表面から解放するのには不十分であり、従って、リセット信号が完了するまでミラーは傾斜したままに留まる。パルスから生ずる共鳴振動はエネルギーの蓄積を許容し、そのエネルギーは最後のインパルスによって解放される。この共鳴エネルギーは任意の付着ミラーが着地表面から解放されるのを促進する。一般に、与えられた振幅のパルス数が多くなればそれだけエネルギーが増大する。
【0028】
図9は別のリセット信号を示しているが、これはリセット信号の最後にインパルスを含まないという点で図5のそれと類似している。しかし、リセット信号のパルスはバイアスの上下を変動し、従って、リセット信号中の平均電圧はバイアスレベルに保持される。
【0029】
図10は正のバイアスに供給されたリセット信号を示している。それ以外はこのリセット信号は図7のそれと類似している。
【0030】
上述のリセット方式のすべてにおいて、リセット信号は2つ以上の共鳴パルスを含んでおり、それらは最後のインパルスを伴って、あるいは伴わずに、バイアスに加えられている。これらのパルスの振幅はバイアスレベル付近にある。バイアスは、もしあれば最後のインパルスまで印加される。もしあれば、最後のインパルスはバイアスと同じ方向にある。従って、もしバイアスが正であれば、インパルスの結果、正の電圧が増大することになり、もしバイアスが負であれば、インパルスの結果、負の電圧が増大することになる。これらのパルスは、正味の力をバイアスによって与えられる力付近に保ちながら、ミラーを振動モードに保つ。結果として、任意の付着ミラーはリセット信号の最後まで解放されるようにならず、従って再付着する機会を得ることはない。
【0031】
実験結果によれば、特定のDMDデバイスが特定のリセットパターンを以て最適な動作をすることが示された。例えば、図1のような”ヒンジが隠れた”デバイスに関して、図5の2パルスパターンが良好な結果を与える。図2のような”捩り梁”デバイスに関しては、3パルスパターンが良好な結果を与える。両者の場合、そのパターンは瞬きの低減とともに、効率によって評価された。
【0032】
本発明は特定の実施例に関して説明してきたが、この説明は限定的な意味として解釈されるべきものではない。開示された実施例の各種修正が、別の実施例とともに当業者には明かになろう。従って、特許請求の範囲は、本発明の真のスコープ内に含まれるすべての修正を包含すると解釈されるべきである。
【0033】
以上の説明に関して更に以下の項を開示する。
(1)マイクロメカニカルデバイスの可動要素をリセットする方法であって、前記可動要素が番地電圧によって着地表面の方向へ引き寄せられるようになっており、前記可動要素が既知の共鳴周波数を有しており、次の工程、
前記可動要素と前記着地表面とに対してバイアス電圧を供給すること、
前記番地電圧をスイッチングすること、
前記バイアス電圧の振幅よりも小さい振幅を有し、前記可動要素の共鳴周波数と本質的に同じ周波数を有する複数のパルスを有するリセット電圧を前記番地電圧に対して加えること、および
前記可動要素がリセットされるまで前記バイアス電圧を除去すること、
を含む方法。
【0034】
(2)第1項記載の方法であって、前記加える工程が更に、前記リセット電圧をパルス化して、前記パルスの振幅よりも大きい振幅を有するインパルスを最後に含めることを含んでいる方法。
【0035】
(3)第2項記載の方法であって、前記最後のインパルスが前記バイアス電圧と同じ極性を有している方法。
【0036】
(4)第1項記載の方法であって、前記パルスが前記バイアス電圧と同じ極性を有している方法。
【0037】
(5)第1項記載の方法であって、前記パルスが、前記リセット信号中の平均電圧が前記バイアス電圧と本質的に同じになるような極性を有している方法。
【0038】
(6)第1項記載の方法であって、前記パルスが、前記リセット信号中の平均電圧が前記バイアス電圧の振幅よりも小さくなるような極性を有している方法。
【0039】
(7)第1項記載の方法であって、前記マイクロメカニカルデバイスがデジタルミラーデバイスである方法。
【0040】
(8)第7項記載の方法であって、前記リセット電圧が2個の前記パルスを有している方法。
【0041】
(9)第7項記載の方法であって、前記リセット電圧が3個の前記パルスを有している方法。
【0042】
(10)デジタルマイクロミラーデバイスのミラー要素をリセットする方法であって、前記ミラー要素が前記ミラー要素下の番地電圧手段によって着地表面の方向へ傾けられるようになっており、前記ミラー要素が既知の共鳴周波数を有しており、次の工程、
前記ミラー要素と前記着地表面とに対してバイアス電圧を供給すること、
前記番地電圧をスイッチングすること、
前記バイアス電圧の振幅よりも小さい振幅を有し、前記ミラー要素の共鳴周波数と本質的に同じ周波数を有する複数のパルスを有するリセット電圧を前記番地電圧に対して加えること、および
前記可動要素がリセットされるまで前記バイアス電圧を除去すること、
を含む方法。
【0043】
(11)第10項記載の方法であって、前記DMDがヒンジが隠れた型のDMDであって、前記着地表面と接触する前記ミラー要素の下にヨークを有し、前記バイアス電圧が前記ヨークに与えられるようになった方法。
【0044】
(12)第10項記載の方法であって、前記加える工程が更に、前記リセット電圧をパルス化することを含み、前記パルスよりも大きい振幅を持つインパルスを最後に含めることを含んでいる方法。
【0045】
(13)第12項記載の方法であって、前記最後のインパルスが前記バイアス電圧と同じ極性を有している方法。
【0046】
(14)第10項記載の方法であって、前記パルスが前記バイアス電圧と同じ極性を有している方法。
【0047】
(15)第10項記載の方法であって、前記パルスが、前記リセット信号中の平均電圧が前記バイアス電圧と本質的に同じになるような極性を有している方法。
【0048】
(16)第10項記載の方法であって、前記パルスが、前記リセット信号中の平均電圧が前記バイアス電圧の振幅よりも小さくなるような極性を有している方法。
【0049】
(17)第10項記載の方法であって、前記パルスの数と振幅が、前記リセット信号の始まりにおいて前記可動要素をリセットするには不十分な力を生ずるようなものである方法。
【0050】
(18)第10項記載の方法であって、前記パルスの最後のパルスの直後に前記バイアス電圧が除去されるようになった方法。
【0051】
(19)第10項記載の方法であって、前記マイクロメカニカルデバイスがデジタルミラーデバイスである方法。
【0052】
(20)デジタルマイクロメカニカルデバイス(DMD)10、20のミラー要素のミラー11、21をリセットする方法。ミラー要素と、それらが着地する表面とに対してバイアス電圧が供給されるが、番地電圧のスイッチングの間に除去される。(図4)。バイアスが除去される直前に、ミラーの共鳴周波数に合致する周波数で複数のパルスを含むリセット電圧がバイアス電圧へ加えられる。この結果、リセット電圧の振幅は、振動エネルギーの蓄積を許容する合計印加電圧とはなるものの、リセット信号の最後までミラーを付着から解放するには不十分なものである。言い替えれば、リセット電圧の振幅はバイアス電圧のそれと比べて小さい。(図5−図10)。
【図面の簡単な説明】
【図1】デジタルミラーデバイス(DMD)のヒンジが隠れた型のミラー要素の展開された鳥瞰図。
【図2】DMDの捩り梁型のミラー要素の鳥瞰図。
【図3】図1または図2のミラー要素の一部分の模式的断面図。
【図4】図3の番地電圧およびバイアス電圧と、リセット信号の時間図。
【図5】負のバイアスと一緒に用いられた、本発明に従うリセット信号。
【図6】正のバイアスと一緒に用いられた、本発明に従うリセット信号。
【図7】負のバイアスと一緒に用いられ、インパルスを含む、本発明に従う別のリセット信号。
【図8】図7のリセット信号中の着地先端部分離力。
【図9】本発明に従う、別の付加的なリセット信号。
【図10】本発明に従う、別の付加的なリセット信号。
【符号の説明】
10 ミラー要素
11 ミラー
12 捩りヒンジ
13 ヒンジ支柱
14 番地電極
15 番地電極支柱
17 ヨーク
18 基板
19 着地位置
20 ミラー要素
21 ミラー
22 ヒンジ
23 ヒンジ支柱
26 番地電極
27 着地パッド
28 基板
Claims (2)
- マイクロメカニカルデバイスの可動要素をリセットする方法であって、前記可動要素が番地電圧によって着地表面の方向へ引き寄せられるようになっており、前記可動要素が既知の共鳴周波数を有しており、更に
前記可動要素と前記着地表面とに対して、零レベルでないバイアス電圧を一定期間供給する工程を有し、
前記番地電圧をスイッチングする工程を有し、
前記一定期間の一部の期間にのみリセット電圧を前記バイアス電圧に対して加える工程を有し、これにより、前記一定期間の一部の期間の少なくとも一部分において、前記可動要素に印加される電圧の全振幅が、前記バイアス電圧のみの振幅より大きいレベルまで増加され、その際、リセット電圧は、前記バイアス電圧の振幅よりも小さい振幅を有し、かつ、前記可動要素の共鳴周波数と本質的に同じ周波数を有する複数のパルスを有し、更に
前記リセット電圧を加える工程の後、前記可動要素がリセットされるまで前記バイアス電圧を除去する工程を有する、
マイクロメカニカルデバイスの可動要素をリセットする方法。 - 請求項1記載の方法において、前記リセット電圧を加える工程は、更に、前記リセット電圧を、前記パルスの振幅より大きい振幅の最終インパルスでパルスすることを含む方法。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US356695P | 1995-09-11 | 1995-09-11 | |
US003566 | 1995-09-11 |
Related Child Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2006331764A Division JP2007065698A (ja) | 1995-09-11 | 2006-12-08 | デジタルマイクロミラーリセット方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH09189871A JPH09189871A (ja) | 1997-07-22 |
JP3926871B2 true JP3926871B2 (ja) | 2007-06-06 |
Family
ID=21706475
Family Applications (2)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP24075796A Expired - Fee Related JP3926871B2 (ja) | 1995-09-11 | 1996-09-11 | デジタルマイクロミラーリセット方法 |
JP2006331764A Pending JP2007065698A (ja) | 1995-09-11 | 2006-12-08 | デジタルマイクロミラーリセット方法 |
Family Applications After (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2006331764A Pending JP2007065698A (ja) | 1995-09-11 | 2006-12-08 | デジタルマイクロミラーリセット方法 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5768007A (ja) |
JP (2) | JP3926871B2 (ja) |
Families Citing this family (33)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6351054B1 (en) * | 1997-10-09 | 2002-02-26 | Honeywell International Inc. | Compounded AC driving signal for increased reliability and lifetime in touch-mode electrostatic actuators |
US6850353B1 (en) | 1999-06-11 | 2005-02-01 | University Of Hawaii | MEMS optical components |
AU5480500A (en) * | 1999-06-11 | 2001-01-02 | University Of Hawaii | Mems optical components |
US6859299B1 (en) | 1999-06-11 | 2005-02-22 | Jung-Chih Chiao | MEMS optical components |
US6140737A (en) * | 1999-10-08 | 2000-10-31 | Lucent Technologies Inc. | Apparatus and method for charge neutral micro-machine control |
US6466358B2 (en) * | 1999-12-30 | 2002-10-15 | Texas Instruments Incorporated | Analog pulse width modulation cell for digital micromechanical device |
TW504425B (en) | 2000-03-30 | 2002-10-01 | Electro Scient Ind Inc | Laser system and method for single pass micromachining of multilayer workpieces |
US6504641B2 (en) * | 2000-12-01 | 2003-01-07 | Agere Systems Inc. | Driver and method of operating a micro-electromechanical system device |
SE0100336L (sv) * | 2001-02-05 | 2002-08-06 | Micronic Laser Systems Ab | Adresseringsmetod och apparat som använder densamma tekniskt område |
US6600591B2 (en) * | 2001-06-12 | 2003-07-29 | Network Photonics, Inc. | Micromirror array having adjustable mirror angles |
JP3750574B2 (ja) * | 2001-08-16 | 2006-03-01 | 株式会社デンソー | 薄膜電磁石およびこれを用いたスイッチング素子 |
JP4487460B2 (ja) * | 2001-09-05 | 2010-06-23 | ソニー株式会社 | 薄膜光学装置 |
AU2002353483A1 (en) * | 2001-12-03 | 2003-06-17 | Flixel Ltd. | Display devices |
US7087023B2 (en) * | 2003-02-14 | 2006-08-08 | Sensant Corporation | Microfabricated ultrasonic transducers with bias polarity beam profile control and method of operating the same |
US7635332B2 (en) * | 2003-02-14 | 2009-12-22 | Siemens Medical Solutions Usa, Inc. | System and method of operating microfabricated ultrasonic transducers for harmonic imaging |
US7618373B2 (en) | 2003-02-14 | 2009-11-17 | Siemens Medical Solutions Usa, Inc. | Microfabricated ultrasonic transducer array for 3-D imaging and method of operating the same |
US7780597B2 (en) * | 2003-02-14 | 2010-08-24 | Siemens Medical Solutions Usa, Inc. | Method and apparatus for improving the performance of capacitive acoustic transducers using bias polarity control and multiple firings |
US6987601B2 (en) * | 2003-05-20 | 2006-01-17 | Texas Instruments Incorporated | Damped control of a micromechanical device |
US6891657B2 (en) * | 2003-05-20 | 2005-05-10 | Texas Instruments Incorporated | Damped control of a micromechanical device |
US6985278B2 (en) * | 2003-05-20 | 2006-01-10 | Texas Instruments Incorporated | Damped control of a micromechanical device |
US7336290B2 (en) * | 2004-01-07 | 2008-02-26 | Texas Instruments Incorporated | Method and apparatus for increasing a perceived resolution of a display |
US7375873B2 (en) * | 2005-02-28 | 2008-05-20 | Texas Instruments Incorporated | Method of repairing micromirrors in spatial light modulators |
US20060193028A1 (en) * | 2005-02-28 | 2006-08-31 | Satyadev Patel | Method of repairing micromirrors in spatial light modulators |
JP4773300B2 (ja) * | 2006-08-18 | 2011-09-14 | 日本電信電話株式会社 | ミラー制御方法 |
CA2747245C (en) | 2006-07-27 | 2013-12-10 | Nippon Telegraph And Telephone Corporation | Mirror control device |
KR100855807B1 (ko) * | 2006-08-30 | 2008-09-01 | 삼성전기주식회사 | 회절형 광변조기의 반사부 위치 리셋 장치 |
US20080273234A1 (en) * | 2007-05-01 | 2008-11-06 | Texas Instruments Incorporated | System and method for integrated, analog mode mirror devices |
JP5098658B2 (ja) * | 2008-01-18 | 2012-12-12 | カシオ計算機株式会社 | 投影装置、投影制御方法及びプログラム |
US8395877B2 (en) * | 2009-02-12 | 2013-03-12 | International Business Machines Corporation | High-speed electrostatic actuation of MEMS-based devices |
DE102011081042B4 (de) * | 2011-08-16 | 2021-05-27 | Robert Bosch Gmbh | Steuervorrichtung für einen Mikrospiegel, Verfahren zum Ansteuern eines Mikrospiegels und Bildprojektionssystem |
US10723618B2 (en) * | 2015-10-23 | 2020-07-28 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Microelectromechanical device with multiple hinges |
JP6769442B2 (ja) * | 2015-12-18 | 2020-10-14 | 日本精機株式会社 | 表示装置 |
CN112015032B (zh) * | 2019-05-29 | 2021-12-28 | 中强光电股份有限公司 | 微型投影机及微型投影机控制方法 |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5096279A (en) * | 1984-08-31 | 1992-03-17 | Texas Instruments Incorporated | Spatial light modulator and method |
US5202785A (en) * | 1991-12-20 | 1993-04-13 | Texas Instruments Incorporated | Method and device for steering light |
US5583688A (en) * | 1993-12-21 | 1996-12-10 | Texas Instruments Incorporated | Multi-level digital micromirror device |
-
1996
- 1996-09-11 US US08/712,042 patent/US5768007A/en not_active Expired - Fee Related
- 1996-09-11 JP JP24075796A patent/JP3926871B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
2006
- 2006-12-08 JP JP2006331764A patent/JP2007065698A/ja active Pending
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH09189871A (ja) | 1997-07-22 |
US5768007A (en) | 1998-06-16 |
JP2007065698A (ja) | 2007-03-15 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP3926871B2 (ja) | デジタルマイクロミラーリセット方法 | |
US5912758A (en) | Bipolar reset for spatial light modulators | |
US5706123A (en) | Switched control signals for digital micro-mirror device with split reset | |
KR100706152B1 (ko) | 비디오 데이터의 아날로그 펄스 폭 변조를 위한 공간 광 변조기의 소자 및 그 동작 방법 | |
US5739941A (en) | Non-linear hinge for micro-mechanical device | |
US5382961A (en) | Bistable DMD addressing method | |
US6552840B2 (en) | Electrostatic efficiency of micromechanical devices | |
US6906850B2 (en) | Capacitively coupled micromirror | |
US6891657B2 (en) | Damped control of a micromechanical device | |
US6985278B2 (en) | Damped control of a micromechanical device | |
KR100412005B1 (ko) | 개선된dmd제어용다중바이어스레벨리셋파형을제공하는공간광변조기및그동작방법 | |
US6987601B2 (en) | Damped control of a micromechanical device | |
WO2008017005A2 (en) | Sloping electrodes in a spatial light modulator | |
US6937382B2 (en) | Active border pixels for digital micromirror device | |
US7375873B2 (en) | Method of repairing micromirrors in spatial light modulators | |
US7199917B2 (en) | Micro-mirror element with double binge | |
US7751114B2 (en) | System and apparatus for repairing micromirrors in spatial light modulators | |
US7884988B2 (en) | Supplemental reset pulse | |
JPH1068896A (ja) | マイクロ・メカニカル・デバイスのためのノン・リニア・ヒンジ | |
US20060238530A1 (en) | Micro-mirror element and method | |
KR100677204B1 (ko) | 2축 회전이 가능한 마이크로미러 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20051212 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20060104 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20060404 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20060811 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20061208 |
|
A911 | Transfer to examiner for re-examination before appeal (zenchi) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911 Effective date: 20070123 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20070220 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20070301 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110309 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110309 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120309 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130309 Year of fee payment: 6 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130309 Year of fee payment: 6 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140309 Year of fee payment: 7 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |