JPH07151983A - 光投射システム用エレクトロストリクティブミラーアクチュエータ - Google Patents

光投射システム用エレクトロストリクティブミラーアクチュエータ

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JPH07151983A
JPH07151983A JP6108469A JP10846994A JPH07151983A JP H07151983 A JPH07151983 A JP H07151983A JP 6108469 A JP6108469 A JP 6108469A JP 10846994 A JP10846994 A JP 10846994A JP H07151983 A JPH07151983 A JP H07151983A
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JP
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electrostrictive
mirror
actuator
electrode
common signal
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JP6108469A
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Dae-Young Lim
大 榮 林
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Daiu Denshi Kk
WiniaDaewoo Co Ltd
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Daiu Denshi Kk
Daewoo Electronics Co Ltd
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    • G02B26/00—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 分極を必要とせずヒステリシスを表さないミ
ラーアレーを提供すること。 【構成】 能動マトリックス基板６１（基板６５、トラ
ンジスタおよび接続端子６６）と、能動マトリックス基
板上に装着されたエレクトロストリクティブアクチュエ
ータ６２（上面６８及び下面６９を有するエレクトロス
トリクティブ部材６７、共通信号電極７０、バイアス電
極７１、基準電極８１）と、電歪部材上に形成されたト
レンチ７３に嵌合する突出部８０を有する下面７９およ
び平坦な上面７８が設けられたヒンジ６３と、ヒンジの
上面上に装着されたミラー６４とを含み、電歪部材の上
面はその上に形成されたトレンチにより分離され、これ
によって各第１，第２アクチュエーチング部材７４，７
６が形成され、共通信号電極７０はエレクトロストリク
ティブ部材の下面上に位置し、バイアスおよび基準電極
は各第１，第２アクチュエーチング部材上面に各々位置
する構成。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、光投射システムに関
し、特に、光投射システムに用いられるエレクトロスト
リクティブミラーアクチュエータに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】当分野で知られている多様なビデオディ
スプレイシステムの中、光投射システムは高品質の大画
面ディスプレイを提供し得るシステムということで知ら
れている。かかる光投射システムにおいては、ランプか
らの光が、例えばＭ×Ｎ個のアクチュエィテッドミラー
に均一に照明され、これらミラーを介した各々の光はア
クチュエータの各々に結合される。これらのアクチュエ
ータは、印加された電気信号によって変形される圧電物
質、またはエレクトロストリクティブ(electrostrictiv
e,電歪）物質のようなエレクトロディスプレイシブ（el
ectrodisplacive）物質から成っている。
【０００３】各々のミラーから反射された光は、バフル
(baffle)の開口(aperture)へ入射される。各々のアクチ
ュエータへ電気信号を印加することによって、各々のミ
ラーの入射光束に対する相対的な位置が変化されて、各
々のミラーから反射された光の光路が変更される。各々
の反射された光の光路が変わって開口を通過する各々の
ミラーから反射された光量が変わることによって、光束
の強さが変調される。開口を通過して変調された光は、
投射レンズのような光装置を通して投射スクリーン上へ
伝達されて映像を表すことになる。
【０００４】図２は、従来のＭ×Ｎ圧電アクチュエィテ
ッドミラーアレーに用いられた圧電ミラーアクチュエー
タ１０の断面図である。この圧電アクチュエィテッドミ
ラーアレーは、米国特許第5,159,225 号（発明の名称
「圧電アクチュエータ」）公報に記載されているよう
に、基板１４、ミラー１２, 一対の圧電部材１６ａ，１
６ｂおよびヒンジ１８から構成されている。
【０００５】各々の圧電部材１６ａ，１６ｂは第１側面
２０ａ，２０ｂと、第２側面２２ａ，２２ｂと、上面２
４ａ，２４ｂと、下面２６ａ，２６ｂとを備える。下面
２６ａ，２６ｂは基板１４上に装着される。この実施例
において、各々の圧電部材の第１側面２０ａ，２０ｂは
向き合う関係にあり、第２側面２２ａ，２２ｂはそれら
の外側で対向している。
【０００６】各々の第１側面２０ａ，２０ｂと第２側面
２２ａ，２２ｂの間に電圧が印加される時、各圧電部材
１６ａ，１６ｂが分極化され、電圧の極性によって定め
られた方向で変形(shear) される。各圧電部材１６ａ，
１６ｂの第１側面２０ａ，２０ｂを互いに向き合う関係
に位置させることによって、同一電圧を印加すれば、各
圧電部材１６ａ，１６ｂの上面２４ａ，２４ｂは第１極
性の印加電圧に対して互いに近づくように変形され、第
１極性と反対の第２極性の印加電圧に対して互いに離れ
るように変形される。また、他の変形方向および分極化
が、圧電部材１６ａ，１６ｂの分極とこれらにに印加さ
れる電圧とによって可能となる。
【０００７】電圧を印加する方法としては、通常なわれ
ているように、各圧電部材１６ａ，１６ｂの第１側面２
０ａ，２０ｂを互いに連結させるように第１金属層２８
を沈積させるとともに、同様に第２金属層３０を第２側
面２２ａ，２２ｂの各々に設ける。第２金属層３０は共
通接地に結合されてもよい。したがって、第１金属層２
８に電圧を印加すると、各々の圧電部材１６ａ，１６ｂ
が変形されることになる。
【０００８】ヒンジ１８は一対の設置部材３２ａ，３２
ｂと、一対の変換部材３４ａ，３４ｂと、回転部材３６
と、駆動部材３８とを備える。各々の設置部材３２ａ，
３２ｂは圧電部材１６ａ，１６ｂ各々の上面２４ａ，２
４ｂ上に装着される。回転部材３６は各設置部材３２
ａ，３２ｂ間に位置し、各変換部材３４ａ，３４ｂによ
り各設置部材３２ａ，３２ｂに付着される。具体的に
は、第１の変換部材３４ａは回転部材３６の上部４２の
末端４０ａに装着され、第２の変換部材３４ｂは回転部
材３６の下部４４の末端４０ｂに装着される。駆動部材
３８は回転部材３６に付着され、回転軸から外側へ放射
状に延長する。
【０００９】駆動部材３８の末端４６はミラー１２が装
着された平面プラットホーム４８を備える。電圧が印加
されると、前述したように変形が発生されて、回転部材
３６の回転によってミラー１２の平面が傾けられる。
【００１０】このように構成されるアクチュエータ１０
のアレーにおいては、各々のアクチュエータが独立的に
作動されるように成されることができる。開口５０はア
レーにおいて一対の圧電部材１６ａ，１６ｂの中間に位
置し、基板１４を貫通する形態から成っている。開口５
０は金属５２で満たされ、第１金属層２８と電気的に接
続されている。アドレシブルドライバ(adressable driv
er) ５４は、基板１４の下面に位置し、金属５２に電圧
を印加する。アレー上で各双に印加される電圧は、光変
調投射装置における画素の強さによって変化される。ま
た、各第２側面２２ａ，２２ｂに設けられる第２金属層
３０は、基板１４の上面において共通に接続されること
もできる。
【００１１】圧電ミラーアクチュエータに係わる従来技
術には、多くの問題点がある。即ち、ａ）圧電物質、例
えば、リードジルコニウムチタネート(lead zirconium
titanate,PZT) がヒステリシスを表すので、与えられた
電気信号に対して一貫で正確な機械的な応答を得ること
が極めて難しい、ｂ）非常に面倒な工程で圧電物質を分
極化しなければならない、ｃ）圧電ミラーアクチュエー
タが、例えば、ソーイング(sawing)のような機械的手段
を用いて製造されるので、所望の生産性を得ることが難
しく、小型化にも制限があることである。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】したがって、本発明の
目的は、分極を必要としなくてヒステリシスを表さない
光投射システム用エレクトロストリクティブミラーアレ
ーを提供することにある。
【００１３】本発明の他の目的は、半導体の製造に用い
られる製造技術を用いることによって製造し得る光投射
システム用エレクトロストリクティブミラーアクチュエ
ータを提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明は、光投射システムに用いられるエレクトロ
ストリクティブミラーアクチュエータにおいて、基板、
トランジスタおよび接続端子を有する能動マトリックス
基板と、上面および下面を有するエレクトロストリクテ
ィブ部材、共通信号電極、バイアス電極および基準電極
を有し、前記能動マトリックス基板上に装着されたエレ
クトロストリクティブアクチュエータと、前記エレクト
ロストリクティブ部材上に形成されたトレンチに当ては
めるように形成された突出部を有する下面および平坦な
上面が設けられたヒンジと、前記ヒンジの平坦な上面上
に装着されたミラーとを含み、前記エレクトロストリク
ティブ部材の上面は、その上に形成された固定された深
さのトレンチにより均一に分離され、これによって第１
上面を有する第１アクチュエーチング部材と第２上面を
有する第２アクチュエーチング部材とが形成され、前記
共通信号電極は前記エレクトロストリクティブ部材の下
面上に位置し、前記バイアスおよび基準電極は前記第１
上面および第２上面上に各々位置することを特徴とす
る。
【００１５】この構成において、前記共通信号電極は、
前記能動マトリックス基板の接続端子と電気的に接続さ
れることがきでる。また、前記トレンチはウエットエッ
チング法によって形成されることができる。
【００１６】また、上記のような構成構造を有するエレ
クトロストリクティブミラーアクチュエータを含む光投
射システムも本発明に含まれる。
【００１７】
【実施例】図１は、本発明の原理によって製造された光
投射システム用エレクトロストリクティブミラーアクチ
ュエータ１の断面図を示したものである。
【００１８】エレクトロストリクティブミラーアクチュ
エータ１は、能動マトリックス基板６１，エレクトロス
トリクティブアクチュエータ６２，ヒンジ６３およびミ
ラー６４から構成される。
【００１９】能動マトリックス基板６１は、Ａｌ2O3 や
ガラスなどの絶縁体あるいはＳｉからなる半導体により
形成された基板６５と、トランジスタ（図示せず）と、
Ａｌのような導電性金属から成る接続端子６６とを備え
る。
【００２０】能動マトリックス基板６１上に装着された
エレクトロストリクティブアクチュエータ６２は、上面
および下面６８，６９を有するエレクトロストリクティ
ブ部材６７、共通信号電極７０、バイアス電極７１、お
よび基準電極８１から構成される。ここで、エレクトロ
ストリクティブ部材６７の上面６８は、上面６８を横切
って固定された深さで形成されたトレンチ７３によって
図面における左右均等に分離される。したがって、第１
上面７５を有する第１アクチュエーチング部材７４と第
２上面７７を有する第２アクチュエーチング部材７６と
が形成され、共通信号電極７０は下面６９上に位置し、
バイアス電極７１及び基準電極８１は各々第１上面７５
及び第２上面７７上に位置する。
【００２１】エレクトロストリクティブ部材６７は、エ
レクトロストリクティブ材料、例えば、リードマグネシ
ウムニオベートーリードチタネート(PMN-PT)からなり、
その上に形成されたトレンチ７３はウエットエッチング
方法を用いて得られる。さらに、接続端子６６に電気的
に接続された共通信号電極７０は、共通信号電極７０の
中心線がトレンチ７３の中心線に合致し、且つ第１およ
び第２アクチュエーチング部材７４，７６に共通にかか
るように、エレクトロストリクティブ部材６７の下面６
９上に位置する。
【００２２】絶縁性エポキシから成るヒンジ６３は、エ
レクトロストリクティブ部材６７に形成されたトレンチ
７３に合うように突出部８０が設けられた下面７９と、
上面７８とを有している。また、例えばＡｌのような光
反射体から成るミラー６４は、ヒンジ６３の上面７８上
に装着される。ミラー６４は、一般にスパッタリング方
法を用いて形成される。アクチュエータにミラー６４を
付着する方法は、本出願人に出願されて係留中である米
国特許第 号、発明の名称“ミラーアレーおよび
その製造方法”に記載されている。
【００２３】エレクトロストリクティブアクチュエータ
６２において、一定な大きさのバイアス電圧Ｖｂがバイ
アス電極７１に印加され、基準電極８１は接地に接続さ
れる。信号電圧Ｖｐが、例えば光投射システムにおいて
相応する画素の強さによって共通信号電極７０に印加さ
れると、第１アクチュエーチング部材７４および第２ア
クチュエーチング部材７６のエレクトロストリクティブ
物質は機械的に変形され。この変形の大きさは、バイア
ス電圧Ｖｂと、基準および信号電圧Ｖｐに比例し、ミラ
ー６４が傾斜される。前記バイアス電圧Ｖｂは、常に信
号電圧Ｖｐより大きいか同じでなければならない。
【００２４】
【発明の効果】以上、説明した通り、本発明に係る光投
射システム用エレクトロストリクティブミラーアレーに
よれば、エレクトロストリクティブ部材の上面は、トレ
ンチによって分離されて、第１上面を有する第１アクチ
ュエーチング部材と第２上面を有する第２アクチュエー
チング部材とを形成し、共通信号電極はエレクトロスト
リクティブ部材の下面上に位置し、バイアスおよび基準
電極は前記第１上面および第２上面上に各々位置するた
め、分極を必要とせずヒステリシスを表すことがなく、
このため、与えられた電気信号に対して一貫して正確な
機械的な応答を得ることができる。また、本発明に係る
光投射システム用エレクトロストリクティブミラーアク
チュエータは、半導体の製造に用いられる製造技術を用
いることによって製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の原理によって製造されたエレクトロス
トリクティブミラーアクチュエータの断面図である。
【図２】従来の圧電ミラーアクチュエータの断面図であ
る。
【符号の説明】
６１ 能動マトリックス基板 ６２ エレクトロストリクティブアクチュエータ ６３ ヒンジ ６４ ミラー ６５ 基板 ６６ 接続端子 ６７ エレクトロストリクティブ部材 ６８ 上面 ６９ 下面 ７０ 共通信号電極 ７１ バイアス電極 ７３ トレンチ ７４ 第１アクチュエーチング部材 ７５ 第１上面 ７６ 第２アクチュエーチング部材 ７７ 第２上面７ ７８ 上面 ７９ 下面 ８０ 突出部 ８１ 基準電極

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 光投射システムに用いられるエレクトロ
    ストリクティブミラーアクチュエータにおいて、 基板、トランジスタおよび接続端子を有する能動マトリ
    ックス基板と、 上面および下面を有するエレクトロストリクティブ部
    材、共通信号電極、バイアス電極および基準電極を有
    し、前記能動マトリックス基板上に装着されたエレクト
    ロストリクティブアクチュエータと、 前記エレクトロストリクティブ部材上に形成されたトレ
    ンチに当てはめるように形成された突出部を有する下面
    および平坦な上面が設けられたヒンジと、 前記ヒンジの平坦な上面上に装着されたミラーとを含
    み、 前記エレクトロストリクティブ部材の上面は、その上に
    形成された固定された深さのトレンチにより均一に分離
    され、これによって第１上面を有する第１アクチュエー
    チング部材と第２上面を有する第２アクチュエーチング
    部材とが形成され、前記共通信号電極は前記エレクトロ
    ストリクティブ部材の下面上に位置し、前記バイアスお
    よび基準電極は前記第１上面および第２上面上に各々位
    置するエレクトロストリクティブミラーアクチュエー
    タ。
  2. 【請求項２】 前記共通信号電極は、前記能動マトリッ
    クス基板の接続端子と電気的に接続される請求項１記載
    のエレクトロストリクティブミラーアクチュエータ。
  3. 【請求項３】 前記トレンチはウエットエッチング法に
    よって形成される請求項１記載のエレクトロストリクテ
    ィブミラーアクチュエータ。
  4. 【請求項４】 請求項１記載の構造を有するエレクトロ
    ストリクティブミラーアクチュエータを含む光投射シス
    テム。
JP6108469A 1993-05-21 1994-05-23 光投射システム用エレクトロストリクティブミラーアクチュエータ Ceased JPH07151983A (ja)

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