JP4721255B2 - 光偏向装置アレイおよび画像投影表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、入射光に対する出射光の方向を変えることができる光偏向装置アレイに関し、例えば、電子写真方式のプリンタや複写機等の画像形成装置、投影プロジェクターやデジタルシアターシステム等の投影型画像映像表示装置に好適な技術に関する。

ねじり梁ヒンジのデジタルマイクロミラーデバイスがL.J.Hornbeckによって提案され（例えば、非特許文献１を参照）、また、その技術を発展させたマイクロミラー群を有する空間光変調装置がDMD(Digital Micromirror Devie)と呼ばれ画像投影装置に用いられている（例えば、非特許文献２を参照）。

これらデバイスは、一般的にミラーがヒンジと呼ばれる捩り梁により支持されている。ヒンジを用いることで、反射領域が減少するが、上記したDMDではヒンジ部分とは別に表面に反射部材を設け二階構造にしている。また、ヒンジを用いるため、実際の駆動する電圧は数十Ｖになるが、傾斜方向を切り換えるデータとして５Ｖないし７．５Ｖ程度で制御できるように、複数画素に一斉に加える数十Ｖのバイアス電圧と特別なバネ部材の復元力を組み合わせて傾斜の切り換えを行っている。

また、特許文献１に開示されるような、ミラーの電位を変化する駆動方法がある。単安定動作に比較し、偏向角がより大きいミラーの双方向動作が有利である。この双安定を得るため、ミラーに剛性のあるヒンジを用いるので、上記した駆動方法では、ミラーに対向する電極の電位をミラー電位と同時に変化する方法を提案している。

また、本出願人は、先に次のような光偏向装置を提案した。すなわち、光反射領域を有する部材に与えられる電位に応じた静電引力により変位することにより、該光反射領域に入射する光束が反射方向を変えて偏向される光偏向装置において、基板と、複数の規制部材と、支点部材と、板状部材とを有し、前記複数の規制部材はそれぞれ上部にストッパを有し、前記基板の複数の端部にそれぞれ設けられ、前記支点部材は導電性を有する部材で構成される頂部を有し、前記基板の上面に設けられ、前記板状部材は固定端を持たず、上面に前記光反射領域を有し、少なくとも一部に導電性を有する部材からなる導電体層を有し、裏面の少なくとも前記頂部と接する接触点が導電性を有する部材からなり、前記基板と前記支点部材と前記ストッパの間の空間内で可動的に配置され、前記板状部材の電位を前記支点部材との接触により付与し、また、前記複数の電極に最大電位差が所定値以上になるようにそれぞれ任意の電位を与え、前記頂部に与える電位を、前記複数の電極に与える電位の最大値と最小値のいずれか一方の値と等しくする光偏向装置である（例えば、特許文献２を参照）。

Proc．SPIE Vol．1150，pp．86-102(1989) Proc．of THEIEEE，vol．86，No．8，pp1687-1704(1998) 特開平５−１５０１７３号公報 特開２００４−７８１３６号公報

上記したヒンジを用いた空間光変調器や光偏向装置では剛性による復元力があり、駆動電圧が数十Ｖと高くなる。一方で、ハイビジョンや高解像度テレビ等では高精細化が求められている。画素数を増加させる場合には、チップサイズが拡大することから、工程が特殊になり、また材料コストが増加する。そこで、画素を構成するミラー寸法を小さくすることが要求される。このため、ミラーを吊るヒンジの剛性がより高まり、駆動電圧を増加させることになる。さらに、小型化する場合、ヒンジを細くする微細加工精度の制限で剛性を低めるのは容易でない。また、小型化しない用途でも剛性を弱め駆動電圧を低めようとするとヒンジが撓み、ミラーの中心位置が維持できない。また、ヒンジを用いるとヒンジが表面に形成され、光を反射する領域の面積が減少する。 そこで、反射面をヒンジにつられた駆動電極上に形成し、二重構造にすることで、反射領域を増加させる複雑な構造にせざるを得ない。このことから、ヒンジを用いる構造では、小型化すると素子構造が複雑で、製造コストが高くなる問題がある。

また、ヒンジを用いた双安定動作を行う方法として、特許文献１に開示されているように、ミラーの第一電位と電極の電位とを共に作動してミラーの傾きを切り換える方法を用いている。ビームは捩り梁であり、その剛性の復元力を利用することが必須であり、そのトルクがないとビームであるミラーは回転できない問題がある。ミラーの傾斜方向を変化する際、切り換えの信号が入ったときに双方向のどちら側からでも同じに向きが変わるようにしている。しかし、ヒンジの剛性の復元力を利用し、一般的なＬＳＩの動作電圧である５Ｖ程度の電位差で傾斜方向が切り換るようにするには、剛性復元力と静電力のバランスによる不安定な状態があるため、駆動電圧範囲が狭く限定される。さらに、動作電圧が３．３Ｖ程度で動作するＬＳＩと組み合わせることはさらに難しい。また、データの書き込みでビームが直ぐに動作する問題がある。これは書きこむ時間が遅いと表示期間に影響するからである。その上、ヒンジを用いる構造ではヒンジにより傾斜は一軸のみであり、光の偏向も一軸方向のみしかできない。

一方、本発明で駆動する光偏向装置（特許文献２）では、光反射領域を有する板状部材がヒンジなど固定端をもたない構造、または剛性の弱いヒンジを用いる構造であり、容易に双安定の切り換えができる。板状部材の導電体層に電気的に接する電極と板状部材に対向する電極を支点部材に対し二群に分割し、電極群それぞれに任意の電位を与え、板状部材の導電体層に電気的に接する電極の電位を切り換えることで容易に板状部材の傾斜方向を切り換えることができる。

また、捩り梁などの固定する部材が板状部材に無い構造では、複数電極に加える電位の構成により、板状部材の傾斜方向を二軸に変化できる。捩り梁などの剛性を利用しないので、微細化がより容易である。

しかし、電極群に加える制御電位が直接の駆動電圧であり、ＬＳＩなどを用いる場合でも、板状部材の応答時間が５μｓｅｃ以下の場合、１０Ｖ以上が必要という問題があった。ＬＳＩメモリと組み合わせて画像表示装置を構成する場合、高電圧の専用の駆動デバイスが必要になる。

本発明は上記した問題点に鑑みてなされたもので、
本発明の目的は、ＬＳＩメモリ回路の動作電圧並である数Ｖで板状部材の傾斜方向を制御できる光偏向装置アレイおよび画像投影表示装置を提供することにある。

従来の光偏向装置アレイの駆動方法では、板状部材を回転し、傾斜方向を切り換えるには数十Ｖを必要とするが、本発明の光偏向装置アレイの駆動方法では、ＬＳＩメモリ回路の動作電圧並である数Ｖで板状部材の傾斜方向を制御できる。

本発明の原理は以下の通りである。反射領域を持つ板状部材が支点部材に対し傾斜している。板状部材に対向して複数の電極群を支点部材に対し二群に分割する。板状部材の傾斜している側の電極群に一般的なＬＳＩ半導体記憶装置の出力の例えば低電位を加える。板状部材の導電体層にはＬＳＩの高電位を加える。板状部材と間隔が広い側の電極群には板状部材を回転運動するに充分である範囲の高い電位を与える。

しかし、板状部材と電極の距離が遠いので、静電力は弱くなる。このため、傾斜した側の電極と板状部材の間の静電力は電位差は低いが距離が近いので静電力は強く、板状部材と間隔の広い方の電極側へ回転しない範囲の電位間隔の広い電極に設定できる。そして、板状部材の導電体層の電位がＬＳＩの低電位の場合には、板状部材の傾斜側の電極と板状部材の導電体層の電位差が０Ｖになり、静電力が働かなくなる。そのときは板状部材と間隔の広い側の電極間の静電力の方が大きいので、板状部材はその方向に傾斜することができる。

このようにして、ＬＳＩ記憶装置の動作電位のような低い電圧でも、板状部材の傾斜を高い電圧で駆動し、制御できる。板状部材と電極間の電位差が大きいほど傾斜変位の応答時間は短くなるので、高速駆動が可能である。また、板状部材の制御電圧を３．３Ｖ以下などのさらに低い電圧にすることができ、光偏向装置と組み合わせるＬＳＩなど半導体記憶装置の小型化が可能であり、板状部材形状をさらに小型化でき、光偏向装置アレイの高密度化にも活用できる。

この仕組みを活用し、本発明の光偏向装置アレイの駆動方法では、次のように３つの状態を持つことを特徴としている。まず、本発明では、第一の傾斜方向を光がＯＦＦ、第二の傾斜方向を光がＯＮとする。
（１）画像を形成する画素として板状部材を指定期間ＯＮまたはＯＦＦの傾斜方向を維持する表示期間、この期間にＯＮやＯＦＦを決めるデータを書き込み記憶する。
（２）ＯＦＦの指示の場合に板状部材をＯＦＦにする。ＯＮの指示ではＯＮのままを維持する
（３）ＯＮ信号に対しＯＮする。ＯＦＦの指示では傾斜方向を変えず、ＯＦＦを維持する。
（１）に戻り状態を維持し表示する。

例えば画素の階調をＯＮやＯＦＦの時間長で表現する方法に、本発明の光偏向装置アレイの駆動方法を利用すれば、状態１を階調に応じた期間として用いることで画像を表現できる。

このように、本発明では、ヒンジを用いた光偏向装置の小型化が困難な問題を、固定部を持たない板状部材を上記の駆動方法で動作することで解決した。さらに、ヒンジなど固定部を持たない板状部材は二軸に傾斜変位でき、二方向からの光を一方向に切り換えて出力することができる。これにより、二色の光を切り換えて出力可能な光偏向装置が形成できる。

本発明の光偏向装置アレイの駆動方法では、二軸においても、一般的なＬＳＩなど半導体記憶装置によるデータ出力の５Ｖ程度の低い電圧で板状部材の傾斜方向を制御でき、複数画素で一斉に表示が切り換えることが可能になる。本発明をプロジェクタに活用すれば、単板式の光偏向装置で問題になるカラーブレーキングの課題を複数画素ごとの色切り換えにより解決することができる。

本発明は、光反射領域を有する板状部材が回転軸又は支点を中心に回転し、入射する光束の反射方向を変えて光偏向動作を行う光偏向装置であり、該板状部材が導体層を有し、かつ該導体層に接触して又は固定して電位を付与する電極を有し、かつ板状部材に対向して設置された複数の電極群を有し、かつ該複数の電極群のうち任意の電極と該導体層に電位を付与する電極との電位差により生じる静電引力すなわち静電トルクで板状部材の傾斜方向が切り換わる光偏向装置を、複数１次元又は２次元に配置した光偏向アレイの駆動方法において、少なくとも以下に記載の三段階の状態を、一連の過程で光偏向動作に有し、
第一段階の状態として、板状部材の傾斜方向を第一傾斜方向又は第二傾斜方向に指定するデータを、光偏向装置直下又は近接して配置した半導体記憶装置に書き込み記憶する状態
第二段階の状態として、指定されたデータに基づき任意の光偏向装置の板状部材の傾斜方向を第一傾斜方向へ切り換え光偏向する状態
第三段階の状態として、指定されたデータに基づき任意の光偏向装置の板状部材の傾斜方向を第二傾斜方向へ切り換え光偏向する状態
であることを最も主要な特徴とする。

例えばアレイ状に配置された光偏向装置を用いた画像投影装置においては、捩り梁を有する板状部材による光偏向装置では画像の高精細化に伴う画素の小型化のための捩り梁の小型化が困難であるが、固定部を有しない板状部材を用いる構造では小型化が容易である。本発明の光偏向装置アレイの駆動方法では、固定部を有しない板状部材の駆動を一般的なより集積度の高いＬＳＩによる半導体記憶装置の動作電圧で制御することができ、高精細化に向けた板状部材の小型化が容易に実現できる。また、板状部材をより高速に動作させる高い駆動電圧を利用できる。

特に、板状部材の反射領域により、光源からの光をスイッチし、光のＯＮ，ＯＦＦの期間長により階調表現を行う場合、最短の表示期間内に画素データを光偏向装置表示データを記憶する半導体記憶装置に送る際、アレイ内の画素を構成する光偏向装置が同時に光をスイッチする方が、最短表示期間にスイッチの切り換り期間が影響することがない。

本発明は、一次元または二次元アレイ配置する場合、個々の光偏向装置の同種同位置の電極同士を共通に配線することで、電源が電極の種類の数だけで全体に供給でき、電源数を低減できる。また、領域ごとに軸方向を切り換えることができ、一軸や二軸に対し光の色が異なれば、色を切り換えることができる。

本発明は、半導体記憶装置上または隣接して光偏向装置を形成することで、配線が短くでき、複数の光偏向装置素子間の干渉がなく、配線数を低減できる。また、画像データを半導体記憶装置に記憶でき、アレイ内で複数の光偏向装置で同時に光を偏向でき、偏向の切り換り期間が表示期間長に影響しない。

本発明は、半導体記憶装置にＳＲＡＭを使用することで、画像データを確実に記憶できる。また、半導体記憶装置の構成トランジスタ数を減少でき、板状部材範囲より広がることなく画素の小型化が容易になる。

本発明では、板状部材と近い電極群の間の距離が近くなり、電位差当たりの静電力がより強くなり、低い電圧でも板状部材を引き止めることができ、板状部材の制御電圧を低くできる。または、板状部材の駆動電圧を高くできる。

本発明では、支点部材を囲む４電極の電位を切り換えることでおおむね基板平面内で９０°ごとに傾斜方向を４種類変化でき、光の二軸方向の切り変えができる。これにより、例えば、画像投影表示装置に応用した場合、複数の色を表示領域を構成する複数の領域で個別に変化でき、色表現が滑らかに変化できる。

本発明では、板状部材の回転軸と平行な方向の二電極の電位を同じにすることで、両電極と板状部材間の静電力が同じになりより安定な回転ができる。

本発明の光偏向装置のＯＮ／ＯＦＦ制御による画素の明暗制御が良好で、高速な動作が可能で、長期的な信頼性が高く、低電圧で駆動でき、コントラスト比を向上できるので、高輝度でありながら高いコントラスト比を有する高精細な画像投影表示装置を提供することができる。

以下、発明の実施の形態について図面により詳細に説明する。

（実施例１）
図１は、本発明の実施例１の構成を示す。基板１０１上に絶縁膜１０２を介し、複数の電極群１０３ａ，１０３ｃが設けられ、電極は図示しない絶縁膜１０４で覆われている。また、光反射領域を有する板状部材１０７ａとその導電体層１０７ｂは、電極を兼ねる支点部材１０６の上に載っている。支点部材１０６の電極の頂部は導体が露出しており、板状部材１０７ａの導電体層と電気的に接触し、支点部材１０６の電極から板状部材１０７ａの導電体層へ電位を与えることができる。

板状部材１０７ａは、ある程度の回転（傾斜）ができるが、飛び出さないように、規制部材１０８により移動が制限されている。板状部材１０７ａの傾斜角は、板状部材の長さの１／２と支点部材１０６の板状部材１０７ａと接する高さの逆三角関数の正弦ａｒｃｓｉｎで求められる角となる。

板状部材１０７ａは、その導電体層１０７ｂと電極ａ１０３ａによる静電力と導電体層１０７ｂと電極ｃ１０３ｃによる静電力との比較により、電極ａまたはｃの何れかに回転し、傾斜変位する。また、板状部材１０７ａの導電体層１０７ｂが基板上の電気的に接続された電極から一時的に離れても板状部材の導電体層は電荷を保持でき同等の静電力が働き、けっして静電力がその時点で無くなるわけではない。また、静電力が働くので再び板状部材は電極側に接触することができる。

本発明の光偏向装置は、図２に示すように、二次元アレイに配置して使用することができる。例えばプロジェクタなどの表示装置のライトバルブとして応用できる。

図３は、板状部材１０７ａ、１０７ｂを捩り梁ヒンジ１０９として用い、板状部材が捩り梁ヒンジで吊られている例を示す。この例では、捩り梁ヒンジ１０９の剛性が弱いので、それだけでは捩り梁ヒンジ１０９が垂れ下がるので、支点部材１０６によって支えている。捩り梁ヒンジ１０９の剛性が弱く電圧が電極に印加されていない場合でも、板状部材１０７ａ、１０７ｂは傾斜している。

本発明の偏向装置の製造方法は、前掲した特許文献２に開示されているように、半導体製造工程を元に製作できる。また、同一基板の下層に駆動用能動素子群を配置し、上層に複数電極群や板状部材を積層して配置することが好ましい。あるいは駆動用能動素子群の基板と複数電極群や板状部材を形成した基板を貼り合わせることも可能である。

実施例１では、板状部材が導体で構成され、板状部材の導電体層の電位を板状部材の電位としている。しかし、板状部材が絶縁体層と導電体層からなる構成の場合もあり、この場合でも板状部材の導電体層の電位を板状部材の電位とした。

本発明の光偏向装置アレイの駆動方法の動作原理を説明する。
板状部材は捩り梁などで固定されておらず、剛性による復元力を持たない。あるいは剛性が弱い捩り梁で板状部材が吊られている。板状部材は支点部材により傾斜している。板状部材が傾斜した側の電極と板状部材の距離は反傾斜側の電極と板状部材の距離よりはるかに短い。電極群内には、板状部材と遠い電極群と近い電極群がある。

静電力は距離の二乗に反比例するため、距離の短い板状部材の傾斜側電極と板状部材との間に所定の低い電圧を加えた場合でも、板状部材を静電力で引くことが出来る。この静電力に抗して、傾斜側電極と支点部材を挟む反対側の電極と板状部材間に働く静電力は電極間距離が遠いので大きくないように設定できる。つまり、板状部材と平均距離が最短である電極と板状部材との静電力は電位差が小さくても、板状部材と遠い電極との静電力より大きくできる。傾斜角が例えば１０°の場合、板状部材と近い電極と遠い電極に同じ電位差を与えたときに、働く静電力は近い電極の方が数十倍から数百倍程度大きい。

これを電圧で比較すると静電力は電圧の二乗に比例するので数倍から数十倍の差となる。例えば、１０倍とすると、例えば板状部材と近い電極に５Ｖとを加えた場合の静電力と板状部材と遠い電極に５０Ｖ加えた時の静電力はほぼ等しいことになる。仮に電極ａ側に板状部材が傾斜している際、板状部材に５Ｖを与え電極ａに０Ｖを与え、電極ｃに２０Ｖを与えた場合には電極ａと板状部材間の静電力が電極ｃと板状部材間の静電力に勝り、電極ｃ側には傾斜できない。この駆動方法は捩り梁を利用したミラーを持つ空間光変調器にも利用できる。しかも、捩り梁の剛性がかなり弱くても動作が可能である。

図４は、実施例１の変形例であり、板状部材１０７に対向する電極１０３ａ、１０３ｃを基板１０１に対し傾斜するようにし、板状部材１０７との平均距離を近づけることで、静電力を高めることができる。板状部材１０７の傾斜側の電極１０３ａによる静電力と板状部材１０７から遠い電極１０３ｃによる板状部材との静電力の比を例えば４００倍のような数百倍にすることができる。電圧比では、数十倍、例えば２０倍にできる。

これにより、板状部材１０７に近い電極１０３ａと板状部材間に３．３Ｖを加えた場合、板状部材１０７と遠い電極１０３ｃに６６Ｖまで加えても、板状部材１０７は傾斜方向を変えない。半導体記憶装置を含むＬＳＩの高密度化により動作電圧が３．３Ｖの場合も、本発明の光偏向装置アレイの駆動方法が使用できる。高集積度のＬＳＩの動作電圧が低いため、駆動電圧が低いとＳＲＡＭなど記憶装置も含め光偏向装置素子をさらに小型化できる。

これらを利用し、ＬＳＩなどの半導体記憶装置を用いて板状部材を制御する本発明の方法を以下、説明する。駆動にＬＳＩを組み合わせるが、一般的にＬＳＩの動作電圧は５Ｖ程度が普通である。ＶＨはＬＳＩの信号電圧の高い値（高電位）、例えば５Ｖを例として説明するが、３．３Ｖや２Ｖなどでも同様の方法を用いることができ、本発明は電圧を５Ｖに限定するものではない。通常、低い電位（低電位）ＶＬは０Ｖである。そこで、ＶＨ＝５Ｖ，ＶＬ＝０Ｖ，Ｅ＝２０Ｖを例とする。

光の偏向において、板状部材１０７が電極ａ側に傾いている場合を光のＯＦＦ状態とし、電極ｃ側に傾いている状態で光が所定の方向に光が反射されるので、光のＯＮ状態とする。

電極ａと電極ｃは対称で同じ面積である。例えば板状部材１０７が電極ａ側に傾斜している場合、板状部材１０７が傾斜した方向の電極ａと板状部材１０７による静電力と、板状部材１０７と離れている側の電極ｃと板状部材１０７との静電力の比は５０程度であった。力は電圧の二乗に比例するため、電圧比はその平方根となり、７．０倍である。ＶＨが５Ｖであるので、電極ａと板状部材間に５Ｖの電位差があるときは、電極ｃと板状部材間に３５Ｖ程度までは板状部材は電極ａ側に止まることになる。そこで、Ｅとして３５Ｖまで利用可能だが、３０Ｖとした。

次に、本発明の光偏向装置アレイの駆動方法の概要を示す。
電極ａ側の傾斜を第一傾斜方向とし、光はＯＦＦになり、状態をＯＦＦとする。電極ｃ側への傾斜を第二傾斜方向とし、板状部材で反射された光は出力されるので光はＯＮになり、状態をＯＮとする。

状態１は表示のための期間である。また、板状部材の傾斜方向を指示するデータを書き込み記憶する状態である。しかし、表示を行う傾斜方向は維持されている。

状態２（ＯＦＦ実行）は、状態１で書き込まれ、記憶されているＯＦＦ情報に従い、板状部材を第一傾斜方向に傾斜させ、ＯＦＦ状態にする。板状部材がもともとＯＦＦなら、状態はそのままの状態にある。なお、ＯＮが指示されている板状部材は傾斜方向は変化せず、ＯＮ状態のままである。

状態３（ＯＮ実行）は、状態１で書き込まれ、記憶されているＯＮ情報に従い、板状部材を第二傾斜方向に傾斜させ、ＯＮ状態にする。板状部材がもともとＯＮなら、状態はそのままの状態にある。なお、ＯＦＦが指示されている板状部材は、状態２ですでにＯＦＦになり、その状態は維持される。

再び状態１になり、データの表示を行い、傾斜方向のデータを書き込み、記憶する。これらの状態の変化は、アレイを構成する光偏向装置の素子全体あるいは複数が一斉に行う。

本発明の光偏向装置アレイの駆動方法を、状態１でのＯＮやＯＦＦの時間長により、表示の階調表現を行う方式に利用する例を説明する。但し、本発明は、このような階調表現法だけを用いることに限定するものではない。例えば、最長表示期間、最長表示期間の２分の１、最長表示期間の４分の１、最長表示期間の８分の１と言うように、半減させてビットを形成しそれらを組み合わせて表示する方法などがある。２５６階調では８ビットであるが、この場合、カラーホイールなどを用い、３つの色を一つの光偏向装置で表現する場合は最短表示期間が例えば２０μｓｅｃ程度になる。

本発明の光偏向装置アレイの駆動方法では、状態１で書き込まれたデータが、状態２や状態３で複数の画素で同時にＯＦＦやＯＮの表示が変化する特徴がある。状態２と状態３は数μｓｅｃ程度にでき、変化は充分速く肉眼では認識できない。このように、データ書き込み中に板状部材が傾斜方向を切り換えないので、ＯＮやＯＦＦの画素による時間ずれがない。また、最短表示期間にも影響しない。

次に、状態ごとに各電極の電位の働きについて説明する。
図５〜図７は、電極電位と板状部材の傾斜の状態を示し、動作を説明する図である。第一傾斜方向を電極ａ側とし、第一傾斜方向に配置された電極を電極ａとし、第二傾斜方向を電極ｃ側とし、第二傾斜方向に配置された電極を電極ｃとする。

電極ａ，電極ｃの電位は、以下説明するように設定されるが、光偏向装置アレイに用いられる場合は、アレイを構成する複数の素子ごとに同時に変化されることが好ましい。

条件１に従い、板状部材に与えられる電位をＶ１＝ＶＬ＝０Ｖ，Ｖ２＝ＶＨとする。

状態１（図５）において（ＯＮ情報を書き込むときは板状部材を０Ｖとし、ＯＦＦ情報を書き込むときは板状部材をＶＨとする）；
まず、板状部材が電極ａ側に傾斜しているとする。電極ａに電位Ｅ（Ｅ＜ＶＬまたはＥ＞ＶＨ＋α αは板状部材と電極ａ間の静電力が板状部材と電極ｃ間の静電力より大きくなる電位より大きい必要がある）、電極ｃにＥを与え、板状部材に０ＶまたはＶＨを与える。板状部材と電極ａ間にはＥまたはＥ−ＶＨの電位差があり、距離が近いので静電力が電極ｃ側より強く、板状部材はその電位０ＶやＶＨによらず電極ａ側に止まる。

（１−ａ）板状部材が第一傾斜方向に傾斜している場合
電極ａに与える電位Ｖ３＝Ｅで、板状部材の低電位であるＶ１＝０Ｖや高電位Ｖ２＝５Ｖの両方の場合において、Ｖ３−Ｖ１＝ＥあるいはＶ３−Ｖ２＝Ｅ−ＶＨの電位差による静電力が働き板状部材の傾斜を継続する。

（１−ｂ）板状部材が第二傾斜方向に傾斜している場合
電極ｃに与える電位Ｖ４＝Ｅで、板状部材の低電位であるＶ１＝０Ｖや高電位Ｖ２＝５Ｖの両方の場合において、Ｖ４−Ｖ１＝ＥあるいはＶ４−Ｖ２＝Ｅ−ＶＨの電位差による静電力が働き板状部材の傾斜を継続する。

状態２（図６）において（ＯＦＦ情報を実行する状態であり、（２−ａ）（２−ｂ）は状態１でＯＮ情報が書き込まれ、（２−ｃ）（２−ｄ）は状態１でＯＦＦ情報が書き込まれた板状部材を示す）；
電極ａの電位はＶ３，電極ｃの電位はＶ４＝Ｖ２である（条件２）。

（２−ａ）板状部材が第一傾斜方向に傾斜、電極ａに電位Ｖ３＝Ｅ，電極ｃにＶ４＝ＶＨを与えるとき、板状部材の電位がＶ１＝０Ｖであり、板状部材と電極ａ間の電位差はＥでその静電力Ｆ１で、板状部材と電極ｃ間の電位差はＶＨで静電力Ｆ２である。ＶＨよりＥはかなり大きい。板状部材と電極ａの距離は近く、板状部材と電極ｃは遠い。そのため、Ｆ１＞Ｆ２であり板状部材は第一傾斜方向に傾斜を続ける。

（２−ｂ）板状部材が第二傾斜方向に傾斜、板状部材と電極ａは遠く、板状部材と電極ｃは近い。板状部材の電位はＶ１＝０Ｖである。板状部材と電極ａ間の電位差はＥであるが、距離は遠く静電力Ｆ１は小さくなる。一方、電極ｃと板状部材の距離は近く、電位差がＶＨでも静電力Ｆ２は大きできる。Ｆ１＜Ｆ２のようになるＥを設定でき板状部材は第二傾斜方向に傾斜を続ける。

（２−ｃ）板状部材が第一傾斜方向に傾斜、板状部材の電位がＶ２＝ＶＨであり、Ｖ３とＶ２の電位差Ｅ−ＶＨによる静電力Ｆ３は板状部材と電極ａが近く大きくなる。Ｖ４とＶ２の電位差は０Ｖであり静電力Ｆ４＝０は働かない。Ｆ３＞Ｆ４であり板状部材は第一傾斜方向に傾斜を続ける。

（２−ｄ）板状部材が第二傾斜方向に傾斜、Ｖ３とＶ２の電位差はＥ−ＶＨであり、静電力Ｆ３が生じる。Ｖ４とＶ２の電位差は０Ｖであり、Ｆ４＝０である。Ｆ３＞Ｆ４であり、板状部材の傾斜方向は第二傾斜方向から第一傾斜方向に切り換わる。

状態３（図７）において（ＯＮ情報を実行する状態であり、（３−ａ）（３−ｂ）は状態１でＯＮ情報が書き込まれ、（３−ｃ）（
−ｄ）は状態１でＯＦＦ情報が書き込まれた板状部材を示す）；
この状態では電極ａの電位Ｖ５＝Ｖ１＝０Ｖ（条件２）、電極ｃの電位Ｖ６＝Ｅとする。

（３−ａ）板状部材が第一傾斜方向に傾斜している。板状部材の電位はＶ１＝０Ｖであり、Ｖ５とＶ１の電位差が０Ｖである。電極ａと板状部材間の静電力Ｆ５＝０であり、Ｖ６とＶ１の電位差Ｅによる静電力Ｆ６が発生し、Ｆ５＜Ｆ６であり板状部材は第一傾斜方向から第二傾斜方向に傾斜方向を切り換わる。

（３−ｂ）板状部材が第二傾斜方向に傾斜している。板状部材の電位はＶ１＝０Ｖであり、Ｖ５とＶ１の電位差が０Ｖである。電極ａと板状部材間の静電力Ｆ５＝０であり、Ｖ６とＶ１の電位差Ｅによる静電力Ｆ６が発生し、板状部材は第二傾斜方向に傾斜を続ける。

（３−ｃ）板状部材が第一傾斜方向に傾斜している。板状部材の電位はＶ２＝ＶＨであり、Ｖ５とＶ１の電位差はＶＨである。板状部材と電極ａ間に静電力Ｆ７が働く。Ｖ６とＶ２の電位差はＥ−ＶＨであるが、板状部材と電極ｃ間の静電力Ｆ８は板状部材と電極ｃの距離が遠く小さくなる。Ｆ７＞Ｆ８に設定でき、板状部材は第一傾斜方向に傾斜を続ける。

（３−ｄ）板状部材が第二傾斜方向に傾斜している。板状部材の電位はＶ２＝ＶＨであり、Ｖ５とＶ１の電位差はＶＨである。しかも、板状部材と電極ａは遠く、静電力Ｆ７は小さい。Ｖ６とＶ２の電位差はＥ−ＶＨであり、板状部材と電極ｃ間の静電力Ｆ８は板状部材と電極ｃの距離が近く大きい。Ｆ７＜Ｆ８とすることができ、板状部材は第二傾斜方向に傾斜を続ける。

図８〜図１０は、変形例を示す。図８に示すように、状態１において、電極ａの電位を−ＥのようにＶＬ＝ＯＶより低くすることで、電極ｃのＥとで板状部材に静電誘導による静電力を発生し、基板側に板状部材を引き寄せておくことができる。これにより、板状部材は振動などの外乱に対してもより安定して状態を維持できる。状態２（図９）において、ＥをＥ＋ＶＨとすることで、図７の状態３と同じ静電力を利用できる。

図１１は、状態１から状態２、３、１へ遷移するタイミングチャートを示す。電極ａ側に板状部材が傾斜している場合を光がＯＦＦとし、電極ｃ側に傾いている場合を光がＯＮとする。図中のＯＮやＯＦＦは光のＯＮ、ＯＦＦに対応した板状部材の傾斜方向を示している。横軸は時間経過を示す。縦軸は電極の電位を示す。グラフは上段から電極ａの電圧の時間変化、導体である支点部材による板状部材に与える電位の時間変化、電極ｃの電圧の時間変化を示す。

板状部材の電位はデータによりＯＶ，ＶＨと変化するので、書き換わりを交差した線で示した。この例では状態１、状態２、状態３、状態１の順になっているが、状態１、状態３、状態２、状態１の順にすることもできる。破線は状態の境界を示す。

状態１では、画像データに従い表示が行われ、且つ次の状態１で表示するＯＮ、ＯＦＦのデータが０Ｖ，ＶＨの形で書き込まれ記憶される。ＯＮデータは、板状部材の電位を０Ｖ（図５の（１−ｂ））とし、ＯＦＦデータは、板状部材の電位をＶＨ（図５の（１−ａ））とする。

状態２で、状態１のＯＦＦデータの指示に従って、板状部材をＯＦＦ側に傾斜させる（図６の（２−ｄ））。状態１でＯＦＦデータが指示され、元々、板状部材がＯＦＦ側に傾斜している場合には、状態はそのままである（図６の（２−ｃ））。状態１でＯＮデータが指示されたものも、その傾斜方向を維持する（図６の（２−ａ）（２−ｂ））。

状態３では、状態１のＯＮデータの指示に従って、板状部材をＯＮ側に傾斜させる（図７の（３−ａ））。状態１でＯＮデータが指示され、元々、板状部材がＯＮ側に傾斜している場合には、状態はそのままである（図７の（３−ｂ））。状態１でＯＦＦデータが指示されたものも、その傾斜方向を維持する（図７の（３−ｃ）（３−ｄ））。

状態１で傾斜方向を維持しながら、次の状態１へのデータが書き込まれる。

ＯＮまたはＯＦＦの時間長により、表示の階調表現を行う方式で、本発明の光偏向装置アレイの駆動方法を使用することができる。特に、本発明の偏向装置が半導体、ガラスなどセラミックス、プラスチック基板上に形成され半導体記憶装置であるメモリデバイス上にあり、その出力が板状部材に接続されている構造が好ましい。板状部材の電位が半導体記憶装置であるメモリデバイスの出力電位レベルとして、高電位ＶＨと低電位ＶＬ＝０Ｖになる例を説明する。メモリデバイスはＳＲＡＭ，ＤＲＡＭ，フラッシュメモリなどがあり、これらを使用できる。

図１２（ａ）は、ＳＲＡＭを用いた場合の例を示す。ＳＲＡＭの出力が板状部材に電気的に接触する支点部材に接続される。また、図１２（ｂ）は、トランジスタのゲートにコンデンサを設け、コンデンサを充電することで電位を保つ、ＤＲＡＭの機能の回路の例を示す。

（実施例２）
次に、本発明の駆動方法における特徴の一つである二軸動作について説明する。
図１３は、二軸動作の場合の構成と動作を説明する図である。図１３において、基板１０１上に絶縁膜１０２を介して電極１０３ａ〜１０３ｄが設けられ、電極は図示しない絶縁膜で覆われている。また、板状部材１０７ａは、その導電体層１０７ｂが電極を兼ねる支点部材１０６の上に載っている。支点部材１０６の電極の頂部は導体が露出しており、板状部材１０７ａの導電体層１０７ｂと電気的に接触し、支点部材１０６の電極から板状部材１０７ａの導電体層１０７ｂへ電位を与えることができる。板状部材１０７は規制部材１０８により移動範囲が規制され、板状部材が飛び出さないようになっている。

板状部材１０７は光反射領域を有し、さらに導電体層１０７ｂを有している。板状部材と対向して、複数の電極、電極ａ１０３ａ，電極ｂ１０３ｂ，電極ｃ１０３ｃ，電極ｄ１０３ｄがある。また、電極１０６は板状部材１０７の導電体層に電気的に接するかあるいは電位を確立している。また、電極形状は、上記したような構成に限定されず、例えば図１４のような電極配置と板状部材の傾斜変位も構成できる。いずれも支点部材を囲む位置に４電極が配置されている。さらに、隣合う二電極の電位を同電位にすることで、軸を切り換えることができる。

図１５、１６を用いて光偏向動作を説明する。板状部材の反射面が支点部材により傾斜するが、入射光を傾斜角分、傾けて入射させることで、板状部材が傾斜したときに、光が基板に垂直に反射される。板状部材が反対側に傾斜した場合は、光は基板に垂直に反射されない。この角度の差を利用し、光が基板に垂直に反射された場合を光がＯＮとし、光が基板に対し斜めに反射さた場合をＯＦＦとする。また、二軸動作の場合、４方向の傾斜角は同じであることが多い。板状部材に傾斜した入射光を二方向から基板平面内で９０°ずらして照射することで、二種類の光を傾斜方向で切り換えることができる。

実施例では、板状部材は厚さ０．１μｍ、１０μｍ角、傾斜角１２°であり、４μｍ角である４つの電極を用いた。また、電極ａ〜ｄは対称で同じ面積である。例えば、板状部材が電極ａ，電極ｂ側に傾斜している場合、板状部材が傾斜した方向の電極ａ，電極ｂと板状部材による静電力と板状部材と離れている側の電極ｃ，電極ｄと板状部材との静電力の比は１００程度であった。力は電圧の二乗に比例するため、電圧比はその平方根となり、１０倍である。ＶＨが５Ｖであるので、電極ａ，電極ｂに０Ｖ、板状部材に５Ｖを与えたとき、電極ｃ，電極ｄには５０Ｖ程度まで印加しても板状部材は電極ｃ，電極ｄ側に移動しない。Ｅは５０Ｖまで利用可能である。

本発明の光偏向装置アレイの駆動方法は、板状部材が固定されていない方式だけでなく、板状部材が剛性が低く復元しにくい捩り梁等で吊られている方式においても利用可能である。捩り梁の剛性復元力が低い場合、板状部材に近い電極と板状部材間のＶＨの電位差による静電力で近い電極側に傾斜方向を維持できる。

図１７〜図２３は、二軸での状態１（表示とデータ書き込み）、状態２（板状部材の傾斜方向変化）、状態３（板状部材の復帰）の動作を説明する図である。Ｅ＞ＶＨ でかつ板状部材が傾斜している側の二つの電極と板状部材の電位差がＶＨ以上なら、板状部材と遠い二つの電極の電位がＥでも板状部材は移動しないようなＶＨ，Ｅの値とする。

状態１（電極ａ，電極ｂ，電極ｃ，電極ｄの電位はＥ）：図１７を参照
（１−ａ）板状部材が電極ａ，電極ｂ側に傾斜している時、板状部材に近い電極ａ，電極ｂの電位はＥであり静電力は大きく、板状部材の電位がＶＨでも０Ｖでも傾斜方向は維持される。

（１−ｂ）板状部材が電極ｃ，電極ｄ側に傾斜している時、板状部材に近い電極ｃ，電極ｄの電位はＥであり静電力は大きく、板状部材の電位がＶＨでも０Ｖでも傾斜方向は維持される。

（１−ｃ）板状部材が電極ｂ，電極ｄ側に傾斜している時、板状部材に近い電極ｂ，電極ｄの電位はＥであり静電力は大きく、板状部材の電位がＶＨでも０Ｖでも傾斜方向は維持される。

（１−ｄ）板状部材が電極ａ，電極ｃ側に傾斜している時、板状部材に近い電極ａ，電極ｃの電位はＥであり静電力は大きく、板状部材の電位がＶＨでも０Ｖでも傾斜方向は維持される。

状態２（電極ａ；Ｖ３＝Ｅ，電極ｂ；Ｖ３＝Ｅ，電極ｃ；Ｖ４＝ＶＨ，電極ｄ；Ｖ４＝ＶＨ、板状部材電位；Ｖ１（条件３））：図１８、１９を参照
板状部材が電極ａ，電極ｂ側に傾斜している場合、第一傾斜方向とする。
（２−ａ）（２−ｂ）（２−ｃ）（２−ｄ）では、Ｖ１＝０Ｖであり傾斜している側の二つの電極と板状部材の間にＶＨ以上の電位差があり、静電力が働き、傾斜方向は維持される。

板状部材が電極ｃ，電極ｄに傾斜する場合、電極ｂ，電極ｄに傾斜する場合を第二傾斜方向とする。

（２−ａ）板状部材は第一傾斜方向に傾斜している。電極ａ，電極ｂの電位Ｖ３＝ＥでＦ１は大きい。電極ｃ，電極ｄの電位Ｖ４＝Ｖ２＝ＶＨと板状部材電位Ｖ１の電位差はＶＨで、板状部材と電極ｃ，電極ｄの距離は遠くＦ２は小さい。Ｆ１＞Ｆ２で第一傾斜方向に板状部材が傾斜を続ける。

（２−ｂ）電極ａ，電極ｂの電位Ｖ３＝Ｅと板状部材の電位Ｖ１の電位差はＥであるが、電極ａ，電極ｂの距離が遠くＦ１は小さい。電極ｃ，電極ｄの電位Ｖ４＝Ｖ２＝ＶＨと板状部材電位Ｖ１の電位差ＶＨによる静電力Ｆ２が働く。Ｆ１＜Ｆ２であり板状部材は第二傾斜方向に傾斜を続ける。

（２−ｃ）電極ａの電位Ｖ３＝Ｅであるが、電極ａと板状部材の距離は遠くＦ１は小さい。電極ｄの電位Ｖ４＝Ｖ２＝ＶＨと板状部材電位Ｖ１の電位差はＶＨであり、静電力Ｆ２が働く。Ｆ１＜Ｆ２であり板状部材は第二傾斜方向に傾斜を続ける。

（２−ｄ）電極ｂの電位Ｖ３＝Ｅであるが、電極ｂと板状部材の距離は遠くＦ１は小さい。電極ｃの電位Ｖ４＝Ｖ２＝ＶＨと板状部材電位Ｖ１の電位差はＶＨであり、静電力Ｆ２が働く。Ｆ１＜Ｆ２であり板状部材は第一傾斜方向に傾斜を続ける。

板状部材電位をＶ２（条件４）とする。

（２−ｅ）板状部材が電極ａ，電極ｂ側に傾斜し第一傾斜方向に傾斜している。電極ａ，電極ｂの電位Ｖ３＝Ｅで板状部材電位がＶ２＝ＶＨであり、板状部材と電極ａ，電極ｂ間の電位差はＥ−ＶＨであり静電力Ｆ３が働く。電極ｃ，電極ｄの電位Ｖ４＝Ｖ２＝ＶＨと板状部材の電位Ｖ２＝ＶＨの電位差は０ＶでＦ４＝０である。Ｆ３＞Ｆ４で第一傾斜方向をに傾斜を続ける。

（２−ｆ）板状部材が電極ｃ，電極ｄ側に傾斜しているとき、第二傾斜方向とする。電極ｃと電極ｄの電位はＶ４とする。板状部材の電位がＶ２＝ＶＨなので板状部材と電極ｃ，電極ｄ間の電位差は０Ｖであり、静電力Ｆ４＝０である。電極ａと電極ｂの電位はＶ３であり、電極ａ，電極ｂと板状部材間の電位差はＥ−ＶＨで、静電力Ｆ３により板状部材は電極ａ，電極ｂ側に傾斜する。Ｆ３＞Ｆ４である。

（２−ｇ）板状部材が電極ｂ，電極ｄ側に傾斜しているとき第二傾斜方向とする。板状部材の電位がＶ２＝ＶＨなので板状部材と電極ｂ間の電位差はＥ−ＶＨで電極ｂ側に引く静電力は大きい。電極ｄの電位をＶ４とする。板状部材と電極ｄ間の電位差は０Ｖで、静電力Ｆ４＝０であり板状部材は電極ｄに引かれない。電極ａの電位をＶ３とする。電極ａでは板状部材との電位差がＥ−ＶＨであり、静電力Ｆ３が働き、板状部材は電極ａ側に傾斜する。よって、板状部材は電極ａ，電極ｂ側に傾斜する。Ｆ３＞Ｆ４である。

（２−ｈ）板状部材が電極ａ，電極ｃ側に傾斜しているときを第二傾斜方向とする。板状部材の電位がＶ２＝ＶＨなので板状部材と電極ａ間の電位差はＥ−ＶＨで電極ａ側に引く静電力は大きい。電極ｃの電位をＶ４とする。板状部材と電極ｃ間の電位差は０Ｖで、静電力Ｆ４＝０であり板状部材は電極ｃに引かれない。電極ｂの電位をＶ３とする。電極ｂでは板状部材との電位差がＥ−ＶＨであり、静電力Ｆ３が働き、板状部材は電極ｂ側に傾斜する。よって、板状部材は電極ａ，電極ｂ側に傾斜する。Ｆ３＞Ｆ４である。

状態３（第一軸、第二軸の選択は電極ａ，電極ｂ，電極ｃ，電極ｄの組み合わせで行うことができる）。図２０〜図２３を参照
第一軸、第二軸についてそれぞれの場合について説明する。
第一軸（電極ａ；０Ｖ，電極ｂ；０Ｖ，電極ｃ；Ｅ，電極ｄ；Ｅ）
電極ｃ，電極ｄ側に板状部材が傾斜する場合を第二傾斜方向とする。

板状部材が電極ａ，電極ｂ側に傾斜しているとき、電極ａ，電極ｃ側に傾斜しているときを第一傾斜方向とする。
条件２；Ｖ１＝Ｖ５
条件３
（３−１−ａ）板状部材が電極ａ，電極ｂ側に傾斜しているとき、第一傾斜方向とする。板状部材の電位がＶ１＝０Ｖなので、板状部材の電位Ｖ１と電極ａ，電極ｂの電位Ｖ５間の電位差は０Ｖで静電力Ｆ５＝０である。板状部材電位Ｖ１＝０Ｖで、Ｖ６＝Ｅである電極ｃ，電極ｄ側に静電力Ｆ６が働き板丈部材は電極ｃ，電極ｄ側に傾斜する。Ｆ５＜Ｆ６
（３−１−ｂ）板状部材が電極ｃ，電極ｄ側に傾斜し第二傾斜方向に傾斜している。電極ａ，電極ｂの電位Ｖ５と板状部材電位Ｖ１の電位差が０Ｖで静電力Ｆ５＝０である。板状部材の電位がＶ１＝０Ｖなので、板状部材と電極ｃ，電極ｄの電位Ｖ６の電位差はＥであり、大きい静電力により板状部材は電極ｃ，電極ｃ側に止まる。板状部材が第二傾斜方向に傾斜するときＦ５＜Ｆ６である。

（３−１−ｃ）板状部材が電極ｂ，電極ｄ側に傾斜しているとき、第一傾斜方向とする。板状部材の電位がＶ１＝０Ｖなので、電極ｄの電位Ｖ６と板状部材の電位Ｖ１の電位差はＥであり、電極ｄ側に引く静電力は大きい。電極ｂの電位Ｖ５と板状部材電位Ｖ１の電位差は０ＶでＦ５は０で板状部材は電極ｂを離れる。電極ｃの電位Ｖ４と板状部材電位Ｖ１との電位差がＥであり、静電力Ｆ６が働き、板状部材は電極ｃ側に傾斜する。よって、板状部材は電極ｃ，電極ｄ側に傾斜する。Ｆ５＜Ｆ６である。
（３−１−ｄ）板状部材が電極ａ，電極ｃ側に傾斜しているとき、第一傾斜方向とする。板状部材の電位Ｖ１が０Ｖなので、電極ｃの電位Ｖ５と板状部材電位Ｖ１の電位差はＥであり、電極ｃ側に引く静電力は大きい。電極ａの電位Ｖ５と板状部材電位Ｖ１の電位差は０ＶでＦ５＝０で、板状部材は電極ａを離れる。電極ｄの電位Ｖ６と板状部材電位Ｖ１との電位差がＥであり、静電力Ｆ６が働き、板状部材は電極ｄ側に傾斜する。よって、板状部材は電極ｃ，電極ｄ側に傾斜する。Ｆ５＜Ｆ６である。

条件４
（３−１−ｅ），（３−１−ｆ），（３−１−ｇ），（３−１−ｈ）では、板状部材の電位がＶ２＝ＶＨであり、傾斜している側の二つの電極と板状部材との電位差はＶＨ以上あり、静電力が働き傾斜方向は維持される。

板状部材が電極ａ，電極ｂ側に傾斜する場合、電極ａ，電極ｃ側に傾斜する場合を第一傾斜方向とする。電極ｃ，電極ｄ側に傾斜している場合、電極ｂ，電極ｄ側に傾斜する場合を第二傾斜方向とする。

（３−１−ｅ）電極ａ，電極ｂの電位Ｖ５は０Ｖで、板状部材電位Ｖ２との電位差はＶＨであり、静電力Ｆ７が働く。電極ｃ，電極ｄの電位Ｖ６＝Ｅで板状部材電位Ｖ２との電位差はＶＨでありＦ８が働く。板状部材と電極ｂ，電極ｄは遠くＦ８は小さい。Ｆ７＞Ｆ８で板状部材は第一傾斜方向に傾斜を続ける。

（３−１−ｆ）板状部材は電極ｃ，電極ｄ側の第二傾斜方向に傾斜している。電極ａ，電極ｂ電位Ｖ５とＶ２の電位差はＶＨであり、電極ａ，電極ｂと板状部材間の距離が遠く静電力Ｆ７は小さい。電極ｃ，電極ｄの電位Ｖ６＝Ｅで、板状部材に距離が近く静電力Ｆ８は大きい。板状部材は電極ｃ，電極ｄの第二傾斜方向に傾斜を続ける。板状部材が第二傾斜方向に傾斜している場合にＦ７＜Ｆ８である。

（３−１−ｇ）電極ｂの電位Ｖ５は０Ｖで、板状部材電位Ｖ２との電位差はＶＨであり、静電力Ｆ７が働く。電極ｃの電位Ｖ６＝Ｅで板状部材電位Ｖ２との電位差はＶＨでありＦ８が働く。板状部材と電極ｃは遠くＦ８は小さい。Ｆ７＞Ｆ８で板状部材は第二傾斜方向に傾斜を続ける。

（３−１−ｈ）電極ａの電位Ｖ５は０Ｖで、板状部材電位Ｖ２との電位差はＶＨであり、静電力Ｆ７が働く。電極ｄの電位Ｖ６＝Ｅで板状部材電位Ｖ２との電位差はＶＨでありＦ８が働く。板状部材と電極ｄは遠くＦ８は小さい。Ｆ７＞Ｆ８で板状部材は第一傾斜方向に傾斜を続ける。

状態３；第二軸（電極ａ；０Ｖ，電極ｂ；Ｅ，電極ｃ；０Ｖ，電極ｄ；Ｅ）
条件３
板状部材が電極ｂ，電極ｄ側に傾斜する場合を第二傾斜方向とする。

（３−２−ａ）板状部材が電極ａ，電極ｂ側に傾斜し第一傾斜方向とする。板状部材電位Ｖ１＝０Ｖで、電極ｂと板状部材の電位差はＥであり、電極ｂ側に引く静電力は大きい。電極ａの電位Ｖ５と板状部材電位Ｖ１の電位差は０ＶでＦ５＝０で板状部材は電極ａを離れる。電極ｄの電位Ｖ６と板状部材電位Ｖ１との電位差がＥであり、静電力Ｆ６が働き、板状部材は電極ｄ側に傾斜する。よって、板状部材は電極ｂ，電極ｄ側に傾斜する。Ｆ５＜Ｆ６である。

（３−２−ｂ）板状部材が電極ｃ，電極ｄ側に傾斜し、第二傾斜方向とする。板状部材電位がＶ１＝０Ｖなので、電極ｄと板状部材の電位差はＥであり、電極ｄ側に引く静電力は大きい。電極ｃ電位Ｖ５と板状部材電位Ｖ１の電位差は０Ｖ静電力Ｆ５＝０で板状部材は電極ｃを離れる。電極ｂの電位Ｖ６と板状部材電位Ｖ１との電位差がＥであり、静電力Ｆ６が働き、板状部材は電極ｂ側に傾斜する。よって、板状部材は電極ｂ，電極ｄ側に傾斜する。Ｆ５＜Ｆ６である。

（３−２−ｃ）板状部材が電極ａ，電極ｃ側に傾斜し第一傾斜方向とする。板状部材電位がＶ１＝０Ｖと電極ａ，電極ｃの電位Ｖ６の電位差は０Ｖであり静電力Ｆ５＝０である。電極ｂ，電極ｄの電位Ｖ６＝Ｅと板状部材電位Ｖ１の電位差はＥであり、静電力Ｆ６により板状部材は電極ｂ，電極ｄ側に傾斜する。Ｆ５＜Ｆ６である。

（３−２−ｄ）板状部材が電極ｂ，電極ｄ側に傾斜し第二傾斜方向とする。板状部材電位がＶ１＝０Ｖで電極ａ，電極ｃの電位Ｖ５＝０Ｖと板状部材電位Ｖ１の電位差は０Ｖであり、静電力Ｆ５＝０である。電極ｂ，電極ｄの電位Ｖ４＝Ｅと板状部材電位Ｖ１の電位差はＥであるので、静電力Ｆ６により板状部材は電極ｂ，電極ｄ側に傾斜方向を維持する。Ｆ５＜Ｆ６である
条件４
（３−２−ｅ），（３−２−ｆ），（３−２−ｇ），（３−２−ｈ）では、板状部材の電位がＶ２＝ＶＨであり、傾斜している側の二つの電極と板状部材との電位差はＶＨ以上あり、静電力が働き傾斜方向は維持される。
板状部材が電極ａ，電極ｂ側に傾斜する場合、電極ａ，電極ｃ側に傾斜する場合を第一傾斜方向とする。電極ｃ，電極ｄ側に傾斜する場合、電極ｂ，電極ｄ側に傾斜している場合を第二傾斜方向とする。

（３−２−ｅ）電極ａの電位Ｖ５は０Ｖで、板状部材の電位Ｖ２との電位差はＶＨであり、静電力Ｆ７が働く。電極ｄの電位Ｖ６＝Ｅと板状部材電位Ｖ２の電位差はＥ−ＶＨでありＦ８が働く。板状部材と電極ｄは遠くＦ８は小さい。Ｆ７＞Ｆ８で板状部材は第一傾斜方向に傾斜を続ける。

（３−２−ｆ）電極ｃの電位Ｖ５は０Ｖで、板状部材の電位Ｖ２との電位差はＶＨであり、静電力Ｆ７が働く。電極ｂの電位Ｖ６＝Ｅと板状部材電位Ｖ２の電位差はＥ−ＶＨでありＦ８が働く。板状部材と電極ｄは遠くＦ８は小さい。Ｆ７＞Ｆ８で板状部材は第二傾斜方向に傾斜を続ける。

（３−２−ｇ）板状部材は電極ｂ，電極ｄ側の第二傾斜方向に傾斜している。電極ａ，電極ｃ電位Ｖ５とＶ２の電位差はＶＨであり、電極ａ，電極ｃと板状部材間の距離が遠く静電力Ｆ７は小さい。電極ｂ，電極ｄの電位Ｖ６＝Ｅで、板状部材に距離が近く静電力Ｆ８は大きい。板状部材は電極ｂ，電極ｄの第二傾斜方向に傾斜を続ける。板状部材が第二傾斜方向に傾斜している場合にＦ７＜Ｆ８である。

（３−２−ｈ）電極ａ，電極ｃの電位Ｖ５は０Ｖで、板状部材電位Ｖ２との電位差はＶＨであり、静電力Ｆ７が働く。電極ｂ，電極ｄの電位Ｖ６＝Ｅで板状部材電位Ｖ２との電位差はＶＨでありＦ８が働く。板状部材と電極ｂ，電極ｄは遠くＦ８は小さい。Ｆ７＞Ｆ８で板状部材は第一傾斜方向に傾斜を続ける。

このように、状態１では板状部材の電位が０Ｖ，ＶＨによらず、板状部材の傾斜方向は維持される。このため、この状態でデータを書き込んでも傾斜方向は変わらない。状態２では板状部材の電位がＶＨであり、板状部材の傾斜方向は電極ａ，電極ｂ側に変化し復帰される。状態３では板状部材の電位が０Ｖであり、第一軸用電位により電極ｃ，電極ｄ側あるいは第二軸用電位では電極ｂ，電極ｄ側に板状部材の傾斜方向が変化する。

図２４は、タイミングチャートを示す。上段から電極ａの電位の時間変化、電極ｂの電位の時間変化、導体である支点部材による板状部材に与えられた電位の時間変化、電極ｃの電位の時間変化、電極ｄの電位の時間変化を示している。

状態１，状態２，状態３，状態１の順に状態が移行する場合を例に説明する。電極ａ，電極ｃ側に板状部材が傾斜している場合、光がＯＦＦとする。板状部材が電極ｃ，電極ｄ側に傾斜した場合を一軸で光がＯＮとし、電極ｂ，電極ｄ側に傾斜した場合を二軸で光がＯＮとする。

横軸は時間経過を示す。縦軸は電極電位を示す。ここでは、一軸の表示後に二軸の表示に移行する場合を例として示しているが任意に一軸または二軸を選ぶことが出来る。状態１，状態３，状態２，状態１の順に移行を行っても同様である。

状態１で画像の表示を行う。同時に次の状態１での表示のためデータを支点部材に接続されたメモリが準備し、板状部材には画像情報に従い０Ｖ，ＶＨの電位が与えられる。

状態２で板状部材の電位がＶＨなので板状部材は電極ａ，電極ｂ側に傾斜するかまたはその時点の傾斜を維持する。

状態３で板状部材の電位が０Ｖなら第一軸、第二軸の指定に従いそれぞれ電極ｃ，電極ｄ側あるいは電極ｂ，電極ｄ側に傾斜する。第一軸や第二軸の指定は図２０〜２３のように、電極ａ，電極ｂ，電極ｃ，電極ｄの組み合わせで切り換えることができる。板状部材の電位がＶＨなら状態２での傾斜方向を維持する。状態１のデータ書き込みと表示（傾斜方向の維持）、状態２の板状部材のＯＦＦ側への傾斜、状態３のデータによる板状部材の傾斜方向の変化すなわち表示の書き込みが行われる。次に、状態１でその傾斜方向が維持され表示が行われる。その期間に、次のデータがメモリから供給される。しかし板状部材の傾斜方向は変化しない。

以上のように一連の流れが形成される。最短表示時間では、状態１は３２μｓｅｃとした。本発明の光偏向装置の立ちあがり時間は約３μｓｅｃであるので、状態２と状態３はそれぞれ３μｓｅｃとした。

（実施例３）
光偏向装置が一次元や二次元アレイを形成する場合、画素を構成する複数の光偏向装置素子の各電極、例えば電極ａ，電極ｂ，電極ｃ，電極ｄをそれぞれ接続することが可能である。特に、二次元アレイ全素子の同種の各電極を接続した場合は、電源が４つで良いことになる。

図２５は、領域分けの例を示す。図２５の線は配線を表している。列ドライバからの配線と行アドレス線の各交点には、例えばＳＲＡＭのような半導体記憶装置が配置され、その上層には電極群と板状部材からなる本発明の光偏向装置が形成されている。図２５のように、第一軸の光と第二軸の光の出力を領域ごとに切り換えることがアドレスする領域を分割することで行うことができる。

実施例では、領域１，領域２，領域３，領域４に４分割した場合を示す。領域内の電極ａ，電極ｂ，電極ｃ，電極ｄはそれぞれ接続されており、電極ａ、電極ｂ、電極ｃ、電極ｄに対し、それぞれ駆動電源を持つ。４領域を合計すると１６の電源で全体をカバーできる。このようにして、各領域ごとに光の偏向が軸を切り換えて行うことができる。

（実施例４）
図２６は、本発明の光偏向装置および駆動方法を用いた投影装置１１０１の構成を示す。光源１１０２からのある広がり角を持った光は、例えば回転カラーフィルタ１１０５を介して本発明の光偏向装置１００１に照射され、板状部材の反射領域からの反射光は板状部材の第一の傾斜方向では投影レンズ１１０６を経て投影スクリーン１１１０に照射される。これがＯＮ状態である。しかし、第二の傾斜方向では、反射光は絞りである遮光部材１１０４に当たり投影スクリーンには光を出力しない。これがＯＦＦ状態である。

光偏向装置が二次元アレイに配置された場合は、このＯＮ，ＯＦＦにより投影スクリーン１１１０に像を形成することができる。光偏向装置１００１を画像投影データの表示（すなわち画素の明暗表示）装置の光スイッチ手段として用いることができる。したがって、画素の明暗制御（すなわち光スイッチのＯＮ／ＯＦＦ制御）が良好で、迷光（反射方向が乱れた時に発生する隣接素子からの反射光）を抑制でき、高速な動作が可能で、長期的な信頼性が高く、低電圧で駆動でき、かつコントラスト比を向上できる。

（実施例５）
図２７は、二軸光偏向装置を用いた投影装置の構成を示す。二軸動作光偏向装置１２０１と一軸動作光偏向装置１００１を用いる。ミラーやレンズからなる光学系１２０３により光源１２０２からの光は光偏向装置１２０１や光偏向装置１００１に入射光Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３として照射される。

図１５、１６で述べたように、傾斜した板状部材による反射光Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３が光偏向装置基板に垂直に反射されるように入射光の角度が設定される。特に、Ｃ１とＣ２は光偏向装置１２０１の基板平面内で９０°異なるように設定される。Ｃ１は任意の色の入射光束、Ｃ１（ＯＮ）は該色のＯＮ動作時の投射レンズ１２０５に導かれる反射光束（以後、ＯＮ光）、Ｃ１（ＯＦＦ）はＯＦＦ動作時の投射レンズ１２０５から外れて光吸収板１２０４に導かれる反射光束（以後、ＯＦＦ光）を示す。Ｃ２はＣ１と異なる任意の色の入射光束、Ｃ２（ＯＮ）は該色のＯＮ光、Ｃ２（ＯＦＦ）はＯＦＦ光を示す。Ｃ３はＣ１，Ｃ２と異なる任意の色の入射光束、Ｃ３（ＯＮ）は該色のＯＮ光、Ｃ３（ＯＦＦ）はＯＦＦ光を示す。Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３は例えば三原色（赤、緑、青）のいずれかであり、あるいは波長を変えた別の色である。光束Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３は黒矢印で示すが、実際は光偏向装置アレイ面の全面に照射される幅を持った光線である。

光源１２０２は例えばキセノンランプ、ハロゲンランプ、水銀ランプなどの白色光源とする。光学レンズとミラーの組合せ１２０３は波線で省略表示したのは図の錯綜を避けるためである。１２０３の組合せとしては、例えば赤外光をカットするＩＲカットミラーやＩＲカットフィルター、光源光を平行光に変えるためのインテグレータレンズやロッドレンズ、白色光源を目的の色に分離するダイクロイックミラーやダイクロイックプリズム、各色の光偏向装置アレイへの照射方向を変えるための全反射ミラーやＴＩＲプリズムなどである。１２０３の役割は主に光源光Ｌを任意の色の光束Ｃ１、Ｃ２に分離し、方向を変えて光偏向装置アレイに照射させることにあり、上記組合せで容易に目的を達することが出来る。

Ｃ１（ＯＮ）、Ｃ２（ＯＮ）、Ｃ３（ＯＮ）は色合成プリズム１２１２により合成されることにより異なる３色の色合成が可能となり、投影レンズ１２０５を経て高精彩な画像をスクリーン１２１０上に表示することができる。

二軸光偏向装置の投影装置への応用で次の利点が考えられる。すなわち、投影装置に単板式の一軸光偏向装置を用いる場合、カラーホイールなどで時分割に各色に対する偏向装置のスイッチ時間を割り当てている。動きの速い動画ではカラーブレイクと呼ばれる色の乱れが生じる問題がある。

本発明の光偏向装置アレイの駆動方法においては、二軸動作で二種類の光を偏向でき、二次元光偏向装置アレイの例えば全面、１／２画面や１／４画面ごとの色の切り換え、行ごと画素ごとの色の切り換えが可能で、各色が満遍なく混合されるのでカラーブレイクを大幅に抑制することができる。

本発明の実施例１の構成を示す。 本発明の光偏向装置を二次元アレイに配置した例を示す。 実施例１の第１の変形例である。 実施例１の第２の変形例である。 実施例１の動作を説明する図である。 図５の続きである。 図５の続きである。 実施例１の動作（変形例）を説明する図である。 図８の続きである。 図８の続きである。 実施例１のタイミングチャートを示す。 板状部材の電位を保持する構成例を示す。 本発明の実施例２の構成を示す。 実施例２の変形例である。 実施例２の光偏向動作を説明する図である。 図１５の続きである。 実施例２における、状態１〜状態３の動作を説明する図である。 図１７の続きである。 図１７の続きである。 図１７の続きである。 図１７の続きである。 図１７の続きである。 図１７の続きである。 実施例２のタイミングチャートを示す。 本発明の実施例３の構成を示す。 本発明の実施例４の構成を示す。 本発明の実施例５の構成を示す。

符号の説明

１０１ 基板
１０２、１０４ 絶縁膜
１０３ａ〜１０３ｄ 電極群
１０６ 支点部材
１０７ａ 板状部材
１０７ｂ 導電体層
１０８ 規制部材

Claims (4)

1. 光反射領域を有する板状部材が回転軸または支点を中心に回転し、入射する光束の反射方向を変えて光偏向動作を行う光偏向装置であって、前記板状部材が導体層を有し、該導体層に接触してまたは固定して電位を付与する電極を有し、前記板状部材に対向して設置された複数の電極群を有し、該複数の電極群のうち任意の電極と前記導体層に電位を付与する電極との電位差により生じる静電引力によって前記板状部材の傾斜方向が切り換わる光偏向装置を、複数１次元または２次元に配置し、個々の光偏向装置直下または近接して個々の半導体記憶装置が構成され、該半導体記憶装置に板状部材の傾斜方向を第一傾斜方向または第二傾斜方向に指定するデータが入力記憶され、前記半導体記憶装置のセル出力が該当する光偏向装置の板状部材の導電体層の電位を付与する電極に配線接続されて、
   光偏向動作の一連の過程で少なくとも、前記板状部材の傾斜方向を第一傾斜方向または第二傾斜方向に指定するデータを、前記光偏向装置直下または近接して配置した半導体記憶装置に書き込み記憶する第一段階の状態と、
   前記第一段階の状態で前記半導体記憶装置に書き込み記憶されたデータに基づき任意の光偏向装置の板状部材の傾斜方向を第一傾斜方向または第二傾斜方向へ切り換え光偏向する第二段階の状態を有し、
   前記半導体記憶装置のセル出力が、前記第二段階の状態における前記第一傾斜方向の切り換えを、以下の条件１から４を全て満たす電位の印加により行ない、前記第二傾斜方向の切り換えを、以下の条件５から８を全て満たす電位の印加により行なうことを特徴とする光偏向装置アレイ。
   条件１は、板状部材に構成された導電体層に接触してまたは固定して電位を付与する電極に電位Ｖ１、または電位Ｖ２を付与し、Ｖ１とＶ２は前記傾斜方向を第一傾斜方向または第二傾斜方向に指定するデータに基づき各光偏向装置ごとに選択する条件であり、
   条件２は、板状部材に対向して設置された複数の電極群のうち、回転軸または支点を中心として第一傾斜方向側に設置された少なくとも一個以上の電極に電位Ｖ３を付与し、回転軸または支点を中心として第二傾斜方向側に設置された少なくとも一個以上の電極に電位Ｖ２と略同電位のＶ４を付与し、該Ｖ３及びＶ４は複数の光偏向装置で同時にそれぞれ同電位で付与する条件であり、
   条件３は、第一傾斜方向側に設置された電極の電位Ｖ３と板状部材に構成された導電体層に作用する一方の電位Ｖ１との電位差により生じる静電引力Ｆ１と、第二傾斜方向側に設置された電極の電位Ｖ４と板状部材に構成された導電体層に作用する一方の電位Ｖ１との電位差により生じる静電引力Ｆ２が以下の大小関係を有する条件であり、
   板状部材が状態の初期に第一傾斜方向に傾斜している場合に、Ｆ１＞Ｆ２
   板状部材が状態の初期に第二傾斜方向に傾斜している場合に、Ｆ１＜Ｆ２
   条件４は、第一傾斜方向側に設置された電極の電位Ｖ３と板状部材に構成された導電体層に作用するもう一方の電位Ｖ２との電位差により生じる静電引力Ｆ３と、第二傾斜方向側に設置された電極の電位Ｖ４と板状部材に構成された導電体層に作用するもう一方の電位Ｖ２との電位差により生じる静電引力Ｆ４が以下の大小関係を有する条件であり、
   板状部材が状態の初期に第一傾斜方向に傾斜している場合に、Ｆ３＞Ｆ４
   板状部材が状態の初期に第二傾斜方向に傾斜している場合に、Ｆ３＞Ｆ４
   条件５は、板状部材に構成された導体層に接触してまたは固定して電位を付与する電極に電位Ｖ１、または電位Ｖ２を付与し、Ｖ１とＶ２は前記傾斜方向を第一傾斜方向または第二傾斜方向に指定するデータに基づき各光偏向装置ごとに選択する条件であり、
   条件６は、板状部材に対向して設置された複数の電極群のうち、回転軸または支点を中心として第一傾斜方向側に設置された少なくとも一個以上の電極に電位Ｖ１と略同電位の電位Ｖ５を付与し、回転軸または支点を中心として第二傾斜方向側に設置された少なくとも一個以上の電極に電位Ｖ６を付与し、該Ｖ５及びＶ６は複数の光偏向装置で同時にそれぞれ同電位で付与する条件であり、
   条件７は、第一傾斜方向側に設置された電極の電位Ｖ５と板状部材に構成された導電体層に作用する一方の電位Ｖ１との電位差により生じる静電引力Ｆ５と、第二傾斜方向側に設置された電極の電位Ｖ６と板状部材に構成された導電体層に作用する一方の電位Ｖ１との電位差により生じる静電引力Ｆ６が以下の大小関係を有する条件であり、
   板状部材が状態の初期に第一傾斜方向に傾斜している場合に、Ｆ５＜Ｆ６
   板状部材が状態の初期に第二傾斜方向に傾斜している場合に、Ｆ５＜Ｆ６
   条件８は、第一傾斜方向側に設置された電極の電位Ｖ５と板状部材に構成された導体層に作用するもう一方の電位Ｖ２との電位差により生じる静電引力Ｆ７と、第二傾斜方向側に設置された電極の電位Ｖ６と板状部材に構成された導体層に作用するもう一方の電位Ｖ２との電位差により生じる静電引力Ｆ８が以下の大小関係を有する条件である
   板状部材が状態の初期に第一傾斜方向に傾斜している場合に、Ｆ７＞Ｆ８
   板状部材が状態の初期に第二傾斜方向に傾斜している場合に、Ｆ７＜Ｆ８
2. 請求項１記載の光偏向装置アレイにおいて、前記半導体記憶装置はＳＲＡＭであることを特徴とする光偏向装置アレイ。
3. 請求項１記載の光偏向装置アレイにおいて、前記半導体記憶装置はＤＲＡＭであることを特徴とする光偏向装置アレイ。
4. 請求項１乃至３のいずれか１項に記載の光偏向装置アレイと、該光偏向装置アレイを照明する光源と、前記光偏向装置アレイからの反射光を色情報に応じて投射する投影レンズとを有する光学システムを、投射光学システムとして用いることを特徴とする画像投影表示装置。

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