JPH04230721A - 光変調装置 - Google Patents

光変調装置

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JPH04230721A
JPH04230721A JP3088237A JP8823791A JPH04230721A JP H04230721 A JPH04230721 A JP H04230721A JP 3088237 A JP3088237 A JP 3088237A JP 8823791 A JP8823791 A JP 8823791A JP H04230721 A JPH04230721 A JP H04230721A
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JP
Japan
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flap
electrode
flaps
electrodes
row
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JP3088237A
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English (en)
Inventor
Raymond Vuilleumier
レイモン　ヴュイーュミェール
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Centre Suisse dElectronique et Microtechnique SA CSEM
Original Assignee
Centre Suisse dElectronique et Microtechnique SA CSEM
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Publication date
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    • 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
    • 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
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    • G—PHYSICS
    • G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09F—DISPLAYING; ADVERTISING; SIGNS; LABELS OR NAME-PLATES; SEALS
    • G09F9/00—Indicating arrangements for variable information in which the information is built-up on a support by selection or combination of individual elements
    • G09F9/30—Indicating arrangements for variable information in which the information is built-up on a support by selection or combination of individual elements in which the desired character or characters are formed by combining individual elements
    • G09F9/37—Indicating arrangements for variable information in which the information is built-up on a support by selection or combination of individual elements in which the desired character or characters are formed by combining individual elements being movable elements
    • G09F9/372—Indicating arrangements for variable information in which the information is built-up on a support by selection or combination of individual elements in which the desired character or characters are formed by combining individual elements being movable elements the positions of the elements being controlled by the application of an electric field

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、静電力に方向設定可能
なフラップを有する光変調装置、とりわけマトリクス形
式でアドレス指定が行なわれるこの種の装置に関する。
【０００２】
【従来技術】マイクロフラップを備えた光変調装置は、
既に１９８２年１２月３１日に付与されたスイス国特許
第６３３９０２号により開示されている。シリコン基板
上に形成されたこの装置は、複数個のマイクロフラップ
を有しており、それらのマイクロフラップは、フラップ
の両端に配置された電極間に加えられる電界の効果によ
り回転可能である。電界が加えられないないときには、
それらのフラップは、前記基板に固定された可撓性の取
り付け部材によって、その基板の平面と同面静止状態に
保たれている。この公知の装置には、フラップをマトリ
クス制御できるようにする手段は設けられていない。つ
まり、行電極と列電極を介してマトリクス状に配置され
たフラップを制御する手段は設けられていない。それど
ころか、開示された上記装置のフラップは、それぞれ固
有の制御電極を必要とする。
【０００３】”Ｍｉｎｉａｔｕｒｅ　ｄｉｓｐｌａｙ　
ｄｅｖｉｃｅ　ｗｉｔｈ　ｍｉｃｒｏｆｌａｐｓ”とい
う名称で１９８４年８月３１日に付与されたスイス国特
許第６４１３１５号には、２つ１組で共働するマイクロ
フラップのマトリクス制御を行なう手段が開示されてい
る。この場合、フラップがアドレス指定されると、たと
え主となる制御電界が消滅してもそれらのフラップがそ
の状態を保持するのに十分な電圧が、同じ組のフラップ
間に加えられる。フラップがそのように保持されている
ときに、それらのフラップが”固着状態におかれる（ｓ
ｔｉｃｋｉｎｇ）　”のを回避する目的で、フラップ自
体に絶縁構造体を設けるかあるいは、フラップが互いに
接触し合うのを防止するストッパを設ける必要がある。 この種の手段を装備させることが簡単でないことは自明
であり、種々の解決手段によって、フラップないしその
周辺環境のいかなる変更も行なう必要なくフラップのマ
トリクス制御を可能にすることが試みられてきた。
【０００４】
【発明の解決すべき課題】したがって本発明の課題の１
つは、静電形式のマイクロフラップを備え、マトリクス
制御を行なわせる手段を有する光変調装置を実現するこ
とにある。
【０００５】さらに本発明の別の課題は、たとえ作動制
御電圧が消滅しても、マイクロフラップを作動状態に保
持できるようにした光変調装置を実現することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】この課題は、フラップが
、互いに接続されておりかつ基準電圧）へ接続されてい
る複数個の電極を支持しており、基板上に形成された前
記行電極は、該行電極とフラップ間の電圧差を加えるこ
とにより、フラップがアドレス指定されていないときに
は、フラップを静止位置に保持する目的で、該フラップ
と一直線に配置されており、さらに前記列電極はフラッ
プの上方に配置されており、これにより列電極は、該列
電極に加えられる制御電圧の作用により、フラップがア
ドレス指定されるとフラップを旋回させるようにし、さ
らにすべてのフラップに共通な１つの保持電極が前記透
明なプレート上に設けられており、該保持電極は、制御
電圧が消滅した場合、それまでアドレス指定されていた
フラップを作動位置に保持する目的で、保持電圧を受け
取るようにしたにより解決される。
【０００７】
【発明の利点】本発明の利点の１つは、慣用の制御形式
を利用できるようにしたことである。
【０００８】さらに本発明の別の利点は、一方では行電
極により、また他方では保持電極により、フラップがそ
れぞれ静止位置または作動位置に保持されることである
。
【０００９】本発明の別の課題、特徴、ならびに利点は
、個々の実施例に関する以下の記載によりいっそう明ら
かにされるであろう。なお以下の記載は、単に実例を示
す目的で添付の図面を参照してなされているものである
。
【００１０】
【実施例の説明】図１と図２には、既に引用したスイス
国特許第６３３９０２号に開示されている装置が示され
ている。フラップＶ１〜Ｖ４は、それらが電界の作用を
受けると、基板５内に形成された空洞３の上方を旋回す
ることができる。この電界は、ガラスプレート８上に配
置された１つのコモン電極６と、フラップ下方に配置さ
れた電極７との間に電圧を印加することにより形成され
る。これら２つの電極間の電圧が消滅すると、フラップ
を基板に取り付けている可撓性の取り付け部材４の作用
によって、アドレス指定されていたフラップはその静止
位置、つまり基板の面と平行な位置に戻る。上記特許に
おいて、フラップの制御をマトリクス形式のものとする
ことが不可能であることは自明である。
【００１１】同じく既に引用した前記スイス国特許第６
４１３１５号のものである図３に示された装置は、フラ
ップをマトリクス制御できるように構成されている。こ
の目的で、フラップＶは２つ１組で構成されており、同
じ組のフラップ間に十分な電圧を加えることにより、そ
れらのフラップを作動状態に、つまり基板１の平面に対
して直角な位置に保持しおくことができる。この目的で
当該フラップは、保持電極ａ１、ｂ１、ａ２、あるいは
ｂ２と接続された少なくとも１つの導電層と一体化され
ている。電極ｃ１〜ｃ４は、電極ａｉおよびｂｉと共働
してフラップをアドレス指定するための電界を形成する
ために用いられる。既に述べたように、フラップが作動
されているときに、フラップにおける導電層が互いに接
触し合うのを回避する必要がある。そのためには、この
特許に記載されているように特別なストッパ部材を用い
なければならない。
【００１２】本発明による装置は、電極の独特な配置に
よって特徴づけられており、それよって、フラップの２
つの安定した位置、即ち静止位置と作動位置とを得るこ
とができるようになる。これは、保持電極として知られ
る、全てのフラップに共通な１つの電極を用いることに
より可能となる。その際この電極は、対応する行電極と
列電極に適切な電圧を印加することにより作動状態にさ
れたフラップを安定させる。静止位置の方は、一方では
行電極により、また他方では機械的な手段により得られ
る。この場合、フラップはアドレッシング電圧には依存
せずに２つの安定した位置を有するので、マトリクス制
御を達成することができる。図４には、フラップの位置
が電極の配置とともに図示されており、それらの電極は
、フラップのアドレス指定のためと、両方の安定位置で
のフラップの保持のためとの両方の役割を果たす。図５
には１つのセルの細部が、異なるアドレッシング時相に
おけるフラップの個々の位置とともに示されている。 図４に示されているマトリクスは、１０個の行（Ｌ０１
〜Ｌ１０）と１６個の列（Ｃ０１〜Ｃ１６）で分けられ
た１０×１６のセルを有している。図４に示されている
ように、各セルは互いに並置された２つのフラップを有
する。長方形状のフラップＶａｉｊとＶｂｉｊ（この場
合、”ｉ”は行の番号を表わし、”ｊ”は列の番号を表
わす）は、静止位置に戻ろうとする力がフラップに作用
していてもフラップを回転させるに十分な柔軟性をもっ
て、取り付け部材１０、１２によって基板１００に固定
されている。空洞１１０は、フラップの自由運動を保証
する目的で基板内に設けらたものである。フラップの取
り付け部材は、基板に対して中央からわずかにずらされ
ており、それらは互いに反対方向に回転する。例えばガ
ラスから成る透明なプレート３０が、基板１００とは別
個に適切な部材により基板に取り付けられており、この
プレート３０は、Ｃｊのようないわゆる列電極と、いわ
ゆる保持電極Ｍを支持している。図４および図５から明
らかなように、列電極は、セルを完全には覆わずにそれ
ぞれセルの列の上方に配置されている一方、保持電極Ｍ
は全てのセルに対して共通であって、各セルにて列電極
の各側方にそれぞれ配置されている。フラップ自体は、
すべてがコモン電極Ｇと接続されている電極により構成
されている。さらに行電極Ｌ０１〜Ｌ１０は基板上に配
置されており、行のセルのどちらか一方の側にそれぞれ
配置されている。
【００１３】次に本発明による装置の動作を、図６を参
照しながら説明する。図６には、図４のマトリクスのセ
ルに対するアドレッシング・シーケンスが示されている
。シーケンスの開始時即ち時間ｔｏにおいては、行電極
Ｌ０１〜Ｌ１０は、それぞれ電圧ＶＬ０１〜ＶＬ１０に
よって全て作動されており、さらに保持電圧ＶＭが保持
電極Ｍに加えられている。そして全てのセルにおけるフ
ラップは、行電極とフラップとの間に形成される電界に
よって静止位置（図５の位置１）に保持されている。こ
の場合、電極Ｇはアースと接続されたままである。次に
行電極Ｌ０１〜Ｌ１０が、時間ｔ１〜ｔ１０の間にそれ
ぞれ順次アドレッシングされ、その電圧がゼロ（あるい
はほぼゼロ）に戻される。１つの行がアドレッシングさ
れる時間中、例えば行電極Ｌ０２のための時間ｔ２の間
、作動されるべきセルに対応する列の電極、即ち列電極
Ｃ０１とＣ０３は、それぞれ制御電圧ＶＣ０１およびＶ
Ｃ０３を受け取る。これにより相応のフラップが位置２
へ回転する。列電極に加えられる電圧がゼロに戻ると、
つまり列電極を作動する時間が終了すると、フラップ上
の保持電極により形成される電界の作用により、当該フ
ラップは位置２から位置３へ移行する。このアドレッシ
ング・シーケンス終了時、保持電極Ｍに加えられる電圧
ＶＭは、フラップをそのまま同じ位置に保つ必要があれ
ばそのまま保持され、そうでなければゼロに戻されて、
その結果、すべてのフラップは新たなアドレッシング・
シーケンスの前にその静止位置に戻る。
【００１４】このようなフラップおよび電極の配置によ
りマトリクス制御が達成されるが、これは多数のセルが
要求される用途に必須である。図７には、例えば図４の
セルのマトリクスのための、透明なプレート（図５のプ
レート３０）上に形成される列電極と保持電極の例が示
されている。行電極の接続部とアース電極（フラップと
接続された電極Ｇ）の接続部も図７に示されている。こ
の場合、アース電極の接続部を、導電性の支持部材を用
いて基板上の相応の電極と接続することができる。もち
ろん透明なプレート上に形成されたこれらの電極それ自
体は透明でなくてはならず、これはＩＴＯとして知られ
ているすずとインジウムの酸化物により実現可能である
。
【００１５】これらの列電極および保持電極の位置およ
び寸法、ならびにそれらの電極に加えられる電圧の値に
よって、アドレッシングされているときにフラップがと
りかつ保持する位置がそれぞれ決定されることは自明で
ある。実際には、種々の部材の寸法は、目的とする用途
に依存する。限定されるものではないが１つの例として
、１０×１６のセルのマトリクスを有しかつ以下の特徴
を備えた光変調装置が作成された。即ち、　　　　　　
マトリクスの寸法　　　　　　　　　　　　　　　　：
１９ｍｍ　　×３０ｍｍ　　　　　　フラップの寸法　
　　　　　　　　　　　　　　　　　：５５０μｍ×１
１００μｍ　　　　　　行電極に加えられる電圧　　　
　　　　　　　：２０ボルト　　　　　　列電極に加え
られる電圧　　　　　　　　　　：３０ボルト　　　　
　　保持電極に加えられる電圧　　　　　　　　：２５
ボルト　　　　　　基板と透明プレートの間の空間　　
　　：４００μｍ　　　　　　制御パルスの持続時間　
　　　　　　　　　　　：２５ｍｓ　　　　　　アドレ
ッシング・シーケンスの期間：２５０ｍｓ種々の公知の
製造工程を、基板１００を製作するために、さらにフラ
ップとその取り付け部材ならびに電極を形成するために
利用することができる。シリコンの製造技術を基にした
プロセスは、既に引用したスイス国特許に記載されてい
る。さらに金属製のベースグリッドの使用を基礎とする
別のプロセスは、”Ｐｒｏｃｅｓｓｆｏｒ　ｍａｎｕｆ
ａｃｔｕｒｉｎｇ　ａ　ｍｉｃｒｏｆｌａｐ　ｄｅｖｉ
ｃｅ”の名称で１９８６年２月２８日に付与されたスイ
ス国特許第６５４６８６号に記載されている。上記のプ
ロセスにおいて用いられている技術は、本発明による装
置の製造に完全に適している。
【００１６】個々の実施例の枠内で本発明を説明してき
たが、本発明の範囲から逸脱することなく修正ないし変
形を任意に行なえることは自明である。例えば列電極と
保持電極の個々の位置を互いに入れ換え、図５に示され
た方向とは反対の方向に回転するようにフラップを形成
することもできる。別の変形実施例の場合、各セルごと
にただ１つのフラップだけを設けるように構成される。 さらに意図された用途によっては、フラップの下の空洞
の底を、光を吸収ないし反射する部材により覆うことも
できるし、あるいは透明にすることもできる。さらにフ
ラップの外面を光を反射または散乱するように構成する
こともできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の装置を示す図である。
【図２】図１の装置の断面図である。
【図３】マトリクス形式の制御を行なう、従来技術の別
の装置を示す図である。
【図４】本発明による光変調装置を示す図である。
【図５】図３による装置の１つの素子の横断面図である
。
【図６】図３による装置の制御信号を示す図である。
【図７】１０行、１６列のマトリクスを有する装置のた
めの電極および接続路を示す図である。
【符号の説明】
Ｌ０１〜Ｌ１０，Ｌｉ　　行電極 Ｃ０１〜Ｃ１６，Ｃｊ　　列電極 Ｖａｉｊ，Ｖｂｉｊ　　フラップ Ｍ　　保持電極 Ｇ　　コモン電極 １０，２０　　取り付け部材 ３０　　透明プレート １００　　基板 １１０　　空洞

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】　　マトリクス形式でアドレス指定を行う
    光変調装置であって、該装置には複数個のセルから成る
    マトリクスが設けられており、各セルはそれぞれ１つま
    たは複数個のフラップ（Ｖａｉｊ，Ｖｂｉｊ）を有し、
    該フラップは可撓性の取り付け部材（１０，２０）によ
    り基板（１００）に取り付けられており、さらに前記フ
    ラップは、電界の作用により当該フラップの取り付け部
    材を中心として旋回可能であり、さらに前記基板（１０
    ０）上に形成された複数個の行電極（Ｌ０１〜Ｌ１０）
    と、前記基板（１００）から所定の距離をおいて配置さ
    れた透明なプレート（３０）により支持されている複数
    個の列電極（Ｃ０１〜Ｃ１６）とが設けられている光変
    調装置において、前記フラップは、互いに接続されてお
    りかつ基準電圧（ＶＧ）へ接続されている複数個の電極
    を支持しており、基板上に形成された前記行電極は、該
    行電極とフラップ間の電圧差（ＶＬＩ）を加えることに
    より、フラップがアドレス指定されていないときには、
    フラップを静止位置（１）に保持する目的で、該フラッ
    プと一直線に配置されており、さらに前記列電極はフラ
    ップの上方に配置されており、これにより列電極は、該
    列電極に加えられる制御電圧（ＶＣｉ）の作用により、
    フラップがアドレス指定されるとフラップを旋回させる
    ようにし、さらにすべてのフラップに共通な１つの保持
    電極（Ｍ）が前記透明なプレート上に設けられており、
    該保持電極は、制御電圧が消滅した場合、それまでアド
    レス指定されていたフラップを作動位置（３）に保持す
    る目的で、保持電圧（ＶＭ）を受け取るようにしたこと
    を特徴とする光変調装置。
  2. 【請求項２】　　前記行電極は、それらの電圧を前記基
    準電圧と実質的に等しい値へ移行させるにより順次アド
    レス指定されるようにし、さらに各行のアドレス指定期
    間において、当該列がアドレッシングされている時間と
    同じ期間中、制御されるべき行のフラップに対応する列
    電極が同時に前記制御電圧を受け取るようにした請求項
    １記載の光変調装置。
  3. 【請求項３】　　各セルが２つのフラップを有しており
    、さらに各フラップの旋回軸は該フラップの対称軸とは
    別個のものであるようにした請求項１記載の光変調装置
    。
  4. 【請求項４】　　前記保持電極は、各セルにおいて列電
    極の両側に配置されている請求項３記載の光変調装置。
JP3088237A 1990-04-20 1991-04-19 光変調装置 Pending JPH04230721A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CH1337/90A CH682523A5 (fr) 1990-04-20 1990-04-20 Dispositif de modulation de lumière à adressage matriciel.
CH01337/90-3 1990-04-20

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ID=4208121

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US (1) US5078479A (ja)
EP (1) EP0453400B1 (ja)
JP (1) JPH04230721A (ja)
AT (1) ATE108932T1 (ja)
CH (1) CH682523A5 (ja)
DE (1) DE69102933T2 (ja)
DK (1) DK0453400T3 (ja)

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