JPH0784196A - Optical deflector and display device using the same - Google Patents

Optical deflector and display device using the same

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JPH0784196A
JPH0784196A JP22720593A JP22720593A JPH0784196A JP H0784196 A JPH0784196 A JP H0784196A JP 22720593 A JP22720593 A JP 22720593A JP 22720593 A JP22720593 A JP 22720593A JP H0784196 A JPH0784196 A JP H0784196A
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JP
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light
optical deflector
optical
substrate
deflector
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Application number
JP22720593A
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Japanese (ja)
Inventor
Hirotsugu Takagi
Takayuki Yagi
Tomoko Yamamoto
隆行 八木
智子 山本
博嗣 高木
Original Assignee
Canon Inc
キヤノン株式会社
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Abstract

PURPOSE:To provide a mechanical optical deflector and a display device using the deflector miniaturizing the area of a mirror, having a large effective voltage and capable of controlling a deflection angle by means of the drive of an optical write system. CONSTITUTION:This optical deflector is formed on the upper surface of a light transmissive substrate and provided with photodetector parts 11-13 making the resistance value to be changed according to light quantity being projected, mechanically movable parts 16-18 arranged so as to be opposed to the photodetector parts on the substrate with a air gap and supporting one end of optical deflector plate 16 electrically connected to the photodetector parts in series as a free end, and a voltage applying means applying the voltage to the photodetector parts and the optical deflector plate in series. When the lower surface of the substrate is irradiated with a control light beam, the resistance value of the photodetector part is decreased and the ratio of voltage applied on the optical deflector plate among the voltage applied by the voltage applying means is increased, thereby the free end of the optical deflector plate is attracted to the side of photodetector part, the optical deflector plate is inclined with the supporting end as center and the proejcted light beam made incident from the first surface side of the substrate is made to be deflected/reflected in accordance with the tilt of the optical deflector plate.

Description

【発明の詳細な説明】 DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】 [0001]

【産業上の利用分野】本発明は光偏向器、特にマイクロメカニクス技術を用いて作製し、静電引力を用いて変位制御を行う光書き込み式光偏向器およびそれを用いた表示装置に関する。 The present invention relates to a light deflector, in particular manufactured using micromechanics technology, a display device using the light writing type optical deflector and it performing displacement control using an electrostatic attraction.

【0002】 [0002]

【従来の技術】現在、主な光偏向器には、液晶セルまたはPLZT等の強誘電体材料の光量調整に用いられる電気光学効果を用いて、背面から照射された光量を微小面積に印加する電圧で制御する固体化光シャッター(電子写真学会誌、第30巻、第4号、1991年、p447 At present, the main optical deflector using an electro-optical effect used for the light quantity adjustment of the ferroelectric material such as a liquid crystal cell or PLZT, to apply a quantity of light emitted from the back to the small area solidified optical shutter (electrophotographic Journal controlled by the voltage, Vol. 30, No. 4, 1991, p447
〜494)、ガルバノメーター等の光の反射を用いた機械式光偏向器がある。 ~494), there is a mechanical optical deflector using the reflection of light, such as a galvanometer. 上記光シャッターは、一次元にアレイ化することにより表示装置として電子写真式プリンタの光プリンタヘッド、液晶セルを2次元面配置する液晶ディスプレイ等の応用がなされている。 The optical shutter, optical printer head of an electrophotographic printer, the application of such a liquid crystal display of the liquid crystal cell is disposed two-dimensional plane have been made as a display device by arraying the one-dimensional.

【0003】機械式光偏向器は、光スイッチ等の光通信用光学素子としてはミラー面の反射を用いることで光の波長によらず偏向や遮蔽が可能であるために多重波長光源を使用する場合や、光源の波長変動等がある場合において有用であるが、高速応答性、小型化、アレイ化等の点で固体化光シャッターに比して劣り応用分野が限られていた。 [0003] Mechanical optical deflector as an optical communication optical element such as an optical switch using a multi-wavelength light source in order by using a reflecting mirror surface are possible deflection and shield irrespective of the wavelength of light or when is useful when there is a wavelength fluctuation of the light source, high-speed response, downsizing, applications inferior than the solidification optical shutter at a point of the array, etc. has been limited.

【0004】近年、半導体フォトリソプロセスを用いた極めて小型の可動機構を有する微小機械がマイクロメカニクス技術により検討されている。 Recently, micro machines are being discussed by micromechanics techniques with a very small movable mechanism using a semiconductor photolithographic process. 典型的な微小機械としてはワブルマイクロモーター(M.Mehregan Typical micro as the mechanical Wobble micromotor (M.Mehregan
y et al. y et al. ,“Operation of mi , "Operation of mi
crofabricated harmonic an crofabricated harmonic an
d ordinary side−drive mot d ordinary side-drive mot
ors”,Proceedings IEEE Mic ors ", Proceedings IEEE Mic
ro Electro MechanicalSyst ro Electro MechanicalSyst
ems Workshop 1990,p1−8)、やリニアマイクロアクチュエータ(P.Cheung e ems Workshop 1990, p1-8), and the linear micro-actuator (P.Cheung e
t al. t al. ,“Modeling and posit , "Modeling and posit
ion−detection of a polysi ion-detection of a polysi
licon linear microactuato licon linear microactuato
r”,Micromechanical Sensor r ", Micromechanical Sensor
s,Actuators and Systems A s, Actuators and Systems A
SME 1991,DS C−Vol. SME 1991, DS C-Vol. 32,p269 32, p269
−278)、圧電バイモルフカンチレバー(USP4, -278), the piezoelectric bimorph cantilever (USP4,
906,840)等が提案されている。 906,840), and the like have been proposed.

【0005】これら微小機械は、半導体フォトリソプロセスにより作製されアレイ化、低コスト化が容易であり、小型化することで高速応答性を期待できる。 [0005] These micro-machines, arrayed fabricated by semiconductor photolithography process, it is easy to cost reduction can be expected high-speed response by miniaturization. 機械式光学素子である光偏向器としては、K. The light deflector is a mechanical optical elements, K. E. E. Peter Peter
senにより提案されたシリコンによるTorsion Torsion according to the proposed silicon by sen
al Scanning Mirror(IBM J. al Scanning Mirror (IBM J.
RES. RES. DEVELOP. DEVELOP. ,Vol. , Vol. 24,No. 24, No. 5, 5,
9.1980,p631−637)および片持ち梁の変形によりレーザー光を走査するMicromechan 9.1980, Micromechan for scanning the laser beam by the deformation of P631-637) and cantilever
ical light modulator arra ical light modulator arra
y(“Dynamic Micromechanics y ( "Dynamic Micromechanics
on Silicon Techniques an on Silicon Techniques an
d Devices”IEEE Trans.on E d Devices "IEEE Trans.on E
lectron Devices,Vol. lectron Devices, Vol. ED−2 ED-2
5,No. 5, No. 10,Oct. 10, Oct. 1978,p1241−12 1978, p1241-12
49)がある。 49) there is.

【0006】光偏向器の表示装置への応用では、可撓梁を有する金属薄膜の反射を用い画素を平面上に複数配置したM. [0006] Application to the optical deflector of the display device, a plurality pixels arranged on a plane with a reflective metallic thin film having a flexible beam M. A. A. Cadman等により提案されているMi Mi proposed by Cadman, etc.
cromechanical Display(“Ne cromechanical Display ( "Ne
w Micromechanical Display w Micromechanical Display
Using Thin Metallic Film Using Thin Metallic Film
s”IEEE Electron Device Le s "IEEE Electron Device Le
tters,Vol. tters, Vol. EDL−4,1983,pp3− EDL-4,1983, pp3-
4)、L. 4), L. J. J. Hornbeckによる空間光変調器(特開平2−8812)、R. Spatial light modulator according to Hornbeck (JP 2-8812), R. N. N. Thomas等によるMirrorMatrix Tube(IEEE T MirrorMatrix Tube (IEEE T by Thomas, etc.
rans. rans. on Electron Devices, on Electron Devices,
Vol. Vol. ED−22,No. ED-22, No. 9,Sep. 9, Sep. 1975,p 1975, p
765−775)等がある。 765-775), and the like.

【0007】 [0007]

【発明が解決しようとする課題】上記のCadmanおよびHornbeck等により示された反射型の機械式光偏向器は電気書き込み式によるものであり、主としてその動作は2方向の偏向を用いて2値表示によるディスプレイへの応用を提案している。 SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the reflection-type mechanical optical deflector shown by the above Cadman and Hornbeck, etc. are by electrical writing type, mainly the operation binary display using a bi-directional deflection It has proposed the application to the display by. この光偏向器をアレイ化して表示装置として用いる場合、特にテレビジョン装置として用いる場合には階調表示(8ビット、256階調程度)が課題となる。 When using the optical deflector as a display device by arraying, gradation display (8 bits, approximately 256 gradations) becomes a problem particularly in the case where used as the television set. 2値表示にて安定的に多階調表示を行う方法としては、空間光変調器を組み合わせてその面積比で階調を表現する面積変調方式、または空間光変調器に変調を掛ける時間幅で階調を表現するパルス幅変調方式が考えられる。 As a method of performing stable multi-tone display with binary display, area modulation scheme to express gradation in the area ratio combining spatial light modulator or a spatial light modulator in a time width multiplying the modulation, pulse width modulation method for representing a gray scale can be considered.

【0008】面積変調方式については、例えば8ビット、256階調を表示する場合2値表示の単位画素を2 [0008] For the area modulation method, for example, 8 bits, 256 a unit pixel when the binary display for displaying the gradation 2
56個まとめて1画素とする必要があり、表示画像の空間力が著しく低下してしまう。 There needs to be 56 pieces together 1 pixel, spatial forces of a display image is markedly reduced. 即ち、1空間光変調器を1単位素子とすると、16単位素子4方で1画素を表すことになるので1単位素子のサイズを10μm角とすると1画素160μm角となる。 That is, 1 if the spatial light modulator as one unit element, a pixel 160μm angle when the size of one unit element and 10μm angle so would represent one pixel is 16 unit elements 4 sides. 等倍一括露光装置を用いたとしても3インチにて500画素程度の解像力であり、より高解像度を目指す場合表示装置はより大きくなり、Siウエハ上に半導体フォトリソプロセスを用いて上記表示装置を作製する場合、1基板(Siのウエハ) A resolution of about 500 pixels by 3 inches even with magnification batch exposure apparatus, and more display device becomes larger when aiming for a high resolution, making the display device using a semiconductor photolithographic process on a Si wafer If you, first substrate (Si wafer)
当たりの表示装置の切り出し数が減ることとなり歩留り率および生産数の低下を招き、表示装置の価格上昇につながる。 Cause a decrease in yield rate and productivity number will be the number of cut decreases the display device per lead to higher prices of the display device.

【0009】一方パルス幅変調方式においては、同じく8ビット、256階調を表示する場合、フレーム周波数30Hzを走査するためには130μs(1=1/30 Meanwhile in the pulse width modulation method, like 8-bit, 256 when displaying gradation, in order to scan the frame frequency 30Hz is 130μs (1 = 1/30
/256)内に1画面走査を行う必要がある。 / 256) it is necessary to perform one screen scan in. 例えば、 For example,
走査線数が1000本の表示装置においては1走査線の走査時間は0.1μs以内になる。 Scanning time for one scanning line in the number of scanning lines is 1000 of the display device is within 0.1 .mu.s. また、1走査線分のデータを転送するのに必要なシフトレジスタの転送は、 The transfer of the shift registers required to transfer the data of one scanning line is
1走査線分の画素数が2000個の場合(HDTV対応を考えると)、1サイクル当たりのシフト時間は0.0 The number of pixels in the first scanning line is 2000 in the case (think of the HDTV when), the shift time per 1 cycle 0.0
6ns以内になる。 It is within 6ns. したがって、シフトレジスタの駆動周波数は約16GHzとなり、表示装置の画面を分割する等の駆動手段が必要となり、駆動系の負荷が非常に大きくなる。 Therefore, the drive frequency of about 16GHz next shift register, requires driving means such dividing a screen of the display device, the load of the drive system is very large. これにより表示装置の駆動用周辺回路のコストアップとなり、上述と同様に表示装置の価格上昇につながる。 Thus it becomes cost of driving the peripheral circuit of the display device, leading to higher prices for the same manner as described above display device.

【0010】このため、光偏向器を用いて表示装置に応用する場合、駆動系の負荷の小さい表示装置とするには、光偏向器毎に偏向角を制御し画素毎の階調表現を与えることが望ましい。 [0010] Therefore, when applied to a display device using a light deflector, to a small display device load of the drive system controls the deflection angle for each optical deflector give gradation representation for each pixel it is desirable.

【0011】また、機械式光偏向器による表示装置では反射型によりスクリーン上に投影することとなるが、この際にスクリーン輝度を向上することは投影型ディスプレイとしては重要である。 Further, although the projecting onto a screen by the reflection type display device by the mechanical light deflector, it is important as a projection type display to improve the screen brightness when this. 高輝度を得る投影用の高輝度ランプとしてはメタルハライドランプ(MHランプ)あるいはキセノンショートアークランプ(Xe−saランプ)がある。 The high intensity lamp for projection to obtain high brightness is a metal halide lamp (MH lamps) or xenon short arc lamp (Xe-sa lamp). 通常光源は有限の発光径を持ち、使用するランプにより適当なデバイスサイズ、レンズ径が決定される。 Typically a light source having an emission diameter of finite appropriate device size by a lamp to be used, the lens diameter is determined.

【0012】2値表示にて1画素毎にアドレス制御用のトランジスタを設ける場合、電気書き込みによる光偏向器では高速応答可能なトランジスタのパターン形成を行うに際して、露光装置としてステッパを用いる。 [0012] 2 values ​​when providing a transistor for address control for each pixel in the display, the optical deflector according to the electric writing when performing patterning of high-speed response possible transistors, using stepper as an exposure apparatus. デバイスサイズはステッパの露光フィールドにより決定される。 Device size is determined by the exposure field of the stepper. 現行のレチクルマスクサイズと光学系の縮小率より露光フィールドは対角22〜25mm(1.2〜1.4 Current exposure field than the reduction ratio of the reticle mask size and the optical system is a diagonal 22~25mm (1.2~1.4
インチ)程度であり最大デバイスサイズは1.4インチ以下となる。 Inch) is about the maximum device size is equal to or less than 1.4 inches. 対角1.4インチのデバイスでは適当な発光径は1〜2mm程度であり、現行使用可能なランプとしてはXe−saランプとなる。 Suitable luminescent diameter diagonal 1.4 inches of the device is about 1 to 2 mm, a Xe-sa lamp as the current available lamps.

【0013】しかしXe−saランプは寿命が1000 [0013] However Xe-sa lamp life of 1000
時間と短く、テレビジョン装置には適さない。 Time and short, not suitable for a television set. 高輝度なディスプレイを作製するには光源径が数mm程度の大きさの長寿命なMHランプ(寿命〜6000時間)を使用することが好ましい。 It is preferable to use a high intensity light source diameter to produce a display of several mm size of long life MH lamps (life 6000 hours). このためには2インチ以上のデバイスサイズが必要となる。 Therefore the device size of 2 inches or more is required for. すなわち、アドレス制御用の高速応答可能なトランジスタを用いずに画素毎の独立動作可能な駆動方式が望ましい。 That is, independent operable drive method for each pixel without using the high-speed response possible transistor for address control is desired.

【0014】アドレス制御用トランジスタを用いずに光偏向器を駆動する方法としては、CdSとCdTeからなるフォトダイオードのフォトキャパシタンス効果を利用する光書き込み式液晶ライトバルブ(CdS−LCL [0014] As a method for driving the optical deflector without using the address control transistor, CdS and photodiode optical writing type liquid crystal light valve (CdS-LCL utilizing photo capacitance effect of consisting of CdTe
V、L. V, L. M. M. Fraas等、“Novel charg Fraas, etc., "Novel charg
e−storage−diode structure e-storage-diode structure
for use with light−activ for use with light-activ
ated displays”,Journal of ated displays ", Journal of
Applied Physics,Vol. Applied Physics, Vol. 47,N 47, N
o. o. 2,1976,p576−583)がある。 2,1976, p576-583) there is. LCL LCL
Vはデバイスサイズが2インチ程度であり、光源径が5 V is a device size is about 2 inches, the light source diameter of 5
mm程度のMHランプを利用できる。 Available mm about MH lamp.

【0015】しかしながらLCLVは応答速度が液晶の応答速度に依存し(トリケップス社発刊“プロジェクションテレビの設計No.107”、p151)、低温域での高速応答化が望まれる。 [0015] However LCLV is the response speed depends on the response speed of the liquid crystal (Triceps Corporation published "projection television design No.107", p151), high-speed response at a low temperature range is desired. 光変調用として高速応答性を期待できる機械式マイクロミラーを用いたLCLVがD. LCLV is D. with Mechanical micromirrors can expect a fast response for the optical modulator Armitageにより提案されている(“MIC Has been proposed by Armitage ( "MIC
ROMIRROR SPATIAL LIGHT MO ROMIRROR SPATIAL LIGHT MO
DULATOR“United States Pat DULATOR "United States Pat
ent Number:4,698,602)。 ent Number: 4,698,602). しかしながら4,698,602ではフォトキャパシタンス効果を利用しているために、光書き込み式ライトバルブへの書き込み光(〜100μW/cm 2 )に対してマイクロミラーへの実効的電圧は液晶と同様に数V程度の低電圧である。 However, to utilize a photo capacitance effect in 4,698,602, the effective voltage is the number in the same manner as the liquid crystal of the micromirror with respect to the writing light to the optical writing light valve (~100μW / cm 2) it is a low voltage of about V. 高速応答性はマイクロミラーを支持する梁のばね定数とミラー形状により決定され、ばね定数を大きくするにつれて応答性は向上する。 Fast response is determined by the spring constant and the mirror shape of the beam for supporting the micromirror, responsiveness as the spring constant is increased is improved.

【0016】しかし低電圧下で静電引力によりマイクロミラーを変位させるにはミラー面積を大きくせざるをえず、高速応答性を同時に達成しようとするとミラー面積は〜100μm角程度となる。 [0016] However mirror area when the displacing the micromirror by electrostatic attraction at a low voltage to be achieved pictorial choice but to increase the mirror area, high-speed response at the same time is about ~100μm angle. テレビジョン装置、特に高精細の画像表示を行うにはミラーの面積を小型化し画素数を増す必要がある。 Television set, it is necessary to increase the number of pixels miniaturized area of ​​the mirror in particular performs image display of high definition. すなわちミラー面積を小さくし且つ静電引力を増すには実効電圧を大きく取る必要がある。 That it is necessary to take a large effective voltage to increase small and and electrostatic attraction of the mirror area. フォトキャパシタンス効果によりマイクロミラーを駆動するライトバルブでは表示装置、特にテレビジョン装置として十分な解像度を得ることができない。 Display device with a light valve for driving a micromirror by photo capacitance effect, it is impossible to obtain particularly satisfactory resolution as a television apparatus.

【0017】また、4,698,602においてダイオードの容量を小さくするために用いるSi基板はint Further, Si substrate used in order to reduce the capacitance of the diode in 4,698,602 is int
rinsicであり且つ基板厚みを100μm程度となり、Siとガラスとの貼り合わせプロセスが必要となる(D.Armitage,“High−Speed S A is and becomes a substrate thickness of about 100μm rinsic, the bonding process between the Si and the glass is required (D.Armitage, "High-Speed ​​S
patial LightModulator”,IE patial LightModulator ", IE
EE Journal of Quantum Ele EE Journal of Quantum Ele
ctronics,Vol. ctronics, Vol. QE−21,No. QE-21, No. 8,1 8,1
985,p1241−1248)。 985, p1241-1248). 貼り合わせの不良等が存在するとSiとガラスの界面にて書き込み光の散乱および干渉等が発生し光感度の低下を招く。 Such as poor dispersion and interference or the like of the writing light in the present if Si and glass interface of bonding the leads to a decrease in photosensitivity caused. このことは前述のLCLVと比べて歩留りが低下しプロセス上好ましくない。 This process undesirable decrease in yield as compared with the aforementioned LCLV.

【0018】本発明は上記問題点に鑑み、下記のことを実現できる光偏向器およびそれを用いた表示装置を提供することを目的とする。 [0018] The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to provide a display device using the optical deflector and it can be realized that the following. (1)光書き込み式の駆動によって偏向角を制御することが可能な機械式の光偏向器。 (1) mechanical optical deflector capable of controlling the deflection angle by driving the optical writing type. (2)ミラー面積を小型化し、実効電圧を大きく取れる光偏向器。 (2) the mirror area is smaller, larger take optical deflector effective voltage. (3)貼り合わせプロセスのない高い歩留りを確保できる光偏向器。 (3) an optical deflector which can ensure a high yield without process bonding. (4)これらの内容を実現した光偏向器により構成する投影式の高精細な画像表示可能な表示装置。 (4) high-definition image display can display a projection type constituting the light deflector which realizes these contents.

【0019】 [0019]

【課題を解決するための手段】すなわち、上記目的を達成すべくなされた本発明の光偏向器は、光透過性の基板の第1の面に形成され、照射される光の量により抵抗値を変化させる光検出部と、基板の第1の面上の光検出部と空隙をもって対向するように配置され、光検出部と電気的に直列接続された電気導電体薄膜からなる光偏向板を含むとともに、光偏向板の一端を自由端とし自由端と対向する他端を支持端として支持する機械可動部と、光検出部と光偏向板とに直列に電圧を印加する電圧印加手段とを具備し、基板の第1の面に対向する第2の面側から制御光が照射されると、光検出部の抵抗値が低下し、 That SUMMARY OF THE INVENTION The optical deflector of the present invention made to achieve the above object, is formed on the first surface of the light transmitting substrate, the resistance value by the amount of light irradiated a light detection unit for changing the are arranged so as to face each other with a light detector with a gap on the first surface of the substrate, the light detector and the electrical light deflector plate made of an electrically conductive thin film which are connected in series together comprise a mechanical movable portion which supports the other end which faces the free end and a free end to one end of an optical deflector plate as a support end, the light detection unit and the optical deflector and a voltage applying means for applying a voltage to the series comprising, when the control light is irradiated from the second surface side opposite to the first surface of the substrate, the resistance value of the photodetecting portion is reduced,
電圧印加手段が印加する電圧のうち光偏向板に印加される比率が増加することにより、光偏向板の自由端は光検出部側に吸引され、光偏向板は支持端中心に傾き、基板の第1の面側から入射される投影光を光偏向板の傾きに応じて偏向反射させる。 By the ratio of the voltage application means is applied to the inner light deflector of the voltage applied increases, the free end of the optical deflector is attracted to the light detecting portion, the light deflector is inclined to support end center of the substrate the projection light incident from the first surface deflects reflected according to the inclination of the optical deflector.

【0020】前記光検出部は、前記基板の第1の面の上に層状に形成された第1の固定電極と、第1の固定電極の上に形成された光導電体層と、光導電体層の上に層状に形成された第2の固定電極とからななり、前記光導電体層がアモルファスシリコン薄膜よりなり、前記第1の固定電極が光透過型の導電体薄膜よりなり、前記電圧印加手段は交流正弦波電圧を印加するのが好ましい。 [0020] The optical detector includes a first fixed electrode formed in a layer on the first surface of the substrate, a photoconductive layer formed on the first fixed electrode, a photoconductive becomes a and a second fixed electrode formed in layers on the body layer, wherein the photoconductive layer is made of amorphous silicon thin film, the first fixed electrode is a conductive thin film of the light transmission type, the voltage application means preferably applies an alternating sinusoidal voltage.

【0021】また、前記機械可動部は、前記光偏向板と、前記光偏向板を支持し弾性変形する梁と、梁を支持する支持部とからなり、前記梁が撓み可能な撓みばねであり、前記光偏向板は、一端が撓みばねの自由端に連結され、かつ前記撓みばねの上方に配置されているか、前記梁は、前記光偏向板を回転支持する捩じればねからなるのが好ましい。 Further, the mechanical movable portion, and the light deflector, a beam for supporting elastically deforming the light deflecting plate consists of a support section for supporting the beam, the beam is located at possible bending spring deflection the light deflector is connected to the free end of the spring deflection end and either are positioned above the flexure spring, the beam is preferably made of a twisted spring for rotatably supporting the optical deflector.

【0022】さらに、前記機械可動部は、前記光検出手段の上に絶縁層を介して形成されており、電圧印加を行う支持電極を有するのが好ましい。 Furthermore, the machine movable part is formed via an insulating layer on the light detecting means, have a supporting electrode applying a voltage preferred.

【0023】本発明の表示器は、基板を共通として複数配置された請求項1記載の光偏向器と、入射する光をスクリーン上に投影する投影レンズおよび絞りと、前記複数の光偏向器の光偏向板上に光を照射する投影光源と、 The indicator of the present invention, the claim 1, wherein the optical deflector is arranging a plurality of substrates as a common, a projection lens and an aperture for projecting incident light onto a screen, the plurality of optical deflectors a projection light source for irradiating light to the light deflector plate,
前記複数の光偏向器の基板の第2の面側から、各光偏向器にそれぞれ制御光を照射し、前記複数の光偏向器の光偏向板で反射させ、投影レンズおよび絞りを介して反射光による画像をスクリーン上に投影させる光書き込み手段とからなる。 Reflected from said plurality of second surface of the substrate of the optical deflector, respectively irradiated with the control light to the optical deflector, is reflected by the light deflector of the plurality of the optical deflector, through a projection lens and a diaphragm consisting of a light writing means for projecting an image of light on a screen.

【0024】また、前記光書き込み手段は、前記複数の光偏向器の基板の第2の面と対向するように配置された画像情報表示手段であるのが好ましい。 Further, the optical writing unit is preferably a second surface and arranged image information display means so as to face the substrate of the plurality of optical deflectors.

【0025】 [0025]

【作用】上述のように構成された本発明の光偏向器においては、基板上に設けられた光検出部にて光導電効果により入射する制御光の光量により抵抗が変化し、抵抗の変化に伴い直列接続した機械可動部への印加電圧が変化し、印加電圧の変化に従い静電引力により光偏向板の傾き角が変化する。 [Action] In the optical deflector of the present invention configured as described above, the resistance by the amount of control light incident by the photoconductive effect is changed by the light detecting unit provided on the substrate, the change in resistance with changes the voltage applied to the machine moving part connected in series, the inclination angle of the light deflecting plate is changed by electrostatic attraction in accordance with change in applied voltage. すなわち、光検出部に入射する制御光の光量に応じて光偏向板に入射する投影光の偏向が行われることとなる。 In other words, so that the deflection of the projection light incident on the light deflector in accordance with the amount of control light incident on the light detecting portion is performed. 光偏向板すなわちミラーの面積を小型化に伴い印加電圧を増すことにより機械可動部への実効電圧を上げ、所望の偏向角を得る。 Increasing the effective voltage to the machine movable part by increasing the applied voltage with the miniaturization of the area of ​​the light deflector or mirror to give the desired deflection angle. そして、ミラー面積が小さくできることにより、光偏向器をアレイ化しライトバルブを形成することで、高精細な表示装置が実現される。 By the mirror area can be reduced, an optical deflector by forming an array of write valves, high-definition display device can be realized.

【0026】 [0026]

【実施例】次に、本発明の光偏向器およびそれを用いた表示装置の実施例について図面を参照して説明する。 EXAMPLES Next, will be described with reference to the drawings embodiments of a display device using the optical deflector and the same of the present invention. 図1は本発明の光偏向器の一実施例の構成を示す斜視図である。 Figure 1 is a perspective view showing the structure of an embodiment of an optical deflector of the present invention. 図2は図1の実施例のA−A断面図である。 Figure 2 is an A-A sectional view of the embodiment of FIG. 図3 Figure 3
は図1の実施例を駆動する場合の図1の実施例の等価回路を示す図である。 Is a diagram showing an equivalent circuit of the embodiment of FIG. 1 in the case of driving the embodiment of Figure 1.

【0027】基板10は、下面より入射する光書き込みを行なうための書き込み光WLを透過するようにガラスから構成されている。 The substrate 10 is made of glass so as to transmit writing light WL for performing optical writing incident from the lower surface. 基板10の上面には、第1の固定電極11、光導電体層12、第2の固定電極13が順次形成され、光検出部を構成している。 On the upper surface of the substrate 10, the first fixed electrode 11, the photoconductive layer 12, the second fixed electrode 13 are sequentially formed, to constitute an optical detection unit. 光検出部の第2の固定電極13の上には、絶縁層14が形成され、さらに絶縁層14の上には、中央部に開口19を有する支持電極15が形成されている。 On the second fixed electrodes 13 of the optical detection unit, the insulating layer 14 is formed, and on further the insulating layer 14, the support electrode 15 having an aperture 19 in the center is formed.

【0028】支持電極15の上には、支持電極15に固定された2つの支持部18から支持され、支持電極15 [0028] On the support electrode 15 is supported from the fixed to the support electrode 15 two support portions 18, the supporting electrode 15
と間隔を保ち支持電極に15に平行に、開口19に沿って延びる2枚の撓みばね17と、撓みばね17の自由端に連結され、撓みばね17の自由端から撓みばね17の上に折り返されるように、撓みばね17と間隔を保って撓みばね17に対し平行に延びる一枚の可動電極16とから機械可動部が構成されている。 And maintaining a distance in parallel to the 15 in the support electrode, and the two deflection spring 17 extending along the opening 19, it is connected to the free end of the flexure spring 17, folded back over the spring 17 deflection from the free end of the flexure spring 17 the way, the machine moving part from one of the movable electrode 16 for extending parallel to the spring 17 deflection while maintaining the bending spring 17 and spacing is configured. この場合、撓みばね17は、弾性変形して可動電極を支える梁となり、可動電極16は、上方より入射する投影光ILを偏向するためのミラーの役割を有している(投影光ILは可動電極16の傾きにより、例えば投影光RL1またはRL2のように反射される)。 In this case, the deflection spring 17 becomes a beam elastically deformed support movable electrode, the movable electrode 16 has a role of mirror for deflecting the projection light IL incident from above (projection light IL is movable by the slope of the electrode 16, it is reflected, for example, as projection light RL1 or RL2).

【0029】図1の実施例の機能について図3を参照して説明する。 [0029] The function of the embodiment of FIG. 1 will be described with reference to FIG. 光導電体層12は、第1、2の固定電極1 Photoconductive layer 12, first and second fixed electrodes 1
1,13とオーミックコンタクトを取ることにより光センサとして働く。 It acts as a light sensor by taking the 1, 13 and ohmic contact. 支持電極15は、第2の固定電極13 Supporting electrode 15, the second fixed electrode 13
と絶縁層14を介し付加容量Coxを形成し、可動電極16は、支持電極15の開口19を通じて第2の固定電極13との間にミラー容量Cmを形成する。 And an insulating layer 14 to form the additional capacitor Cox, movable electrode 16 forms a Miller capacitance Cm between the second fixed electrode 13 through the opening 19 of the support electrodes 15. 支持電極1 Supporting electrode 1
5は可動電極16を支持するとともに可動電極16に電気的に接続されている。 5 is electrically connected to the movable electrode 16 to support the movable electrode 16.

【0030】本実施例では、第1の固定電極11と支持電極15との間に電圧Vaを印加する。 [0030] In this embodiment applies a voltage Va between the first fixed electrode 11 and the supporting electrode 15. 印加電圧Vaは正弦波交流とする。 Applied voltage Va is a sine wave alternating current. 正弦波の角周波数をωとすると、回路の全体のインピーダンスZ(Z=R+jX)は実部R When the angular frequency of the sine wave and omega, total impedance Z of the circuit (Z = R + jX) is the real part R
がRsで虚部Xが−(1/Cox+1/Cm)/ωとなる。 But the imaginary part X is Rs - a (1 / Cox + 1 / Cm) / ω. すなわち、光導電体層の抵抗Rsは書き込み光量が増すにつれて小さくなり、ミラー容量Cmに印加される電圧Vmが増すことで、可動電極16への静電引力が大きくなり、それに応じて可動電極16の傾き角θが大きくなる。 That is, the resistance Rs of the photoconductive layer decreases with increasing write light intensity, the voltage Vm applied to the Miller capacitance Cm that increases the electrostatic attraction to the movable electrode 16 increases, the movable electrode 16 accordingly the inclination angle θ becomes large. CoxはCmに比して大きく取ることで可動電極の傾き角が増した際のCmの変化に対して前記虚数X Cox is the imaginary X to changes in Cm when the inclination angle of the movable electrode is increased by taking larger than the Cm
の変化を抑えることができる。 It is possible to suppress the change. Vmは角周波数ωで変化することで、可動電極の変位の角周波数もωとなる。 Vm is By varying the angular frequency omega, also becomes omega angular frequency of the displacement of the movable electrode. また、支持電極上に撓みばね17を配置することで変形するばね自体に電圧がかからない構成とし、開口以外の部分に支持電極を設けた可動電極への投射光の光検出部への漏れ光を遮断する役目を有する。 Further, a configuration in which the spring itself is not applied voltage to deform by placing the flexure spring 17 on the support electrode, the leakage light to the optical detection unit of the projected light to the movable electrode having a support electrode in a portion other than the opening It has a role of blocking.

【0031】LCLVでは必須となる誘電体薄膜の積層によるミラーは本発明の光偏向器では不要である。 The mirror of the laminate of the dielectric thin film is essential in LCLV is not required by the optical deflector of the present invention. 従来の静電アクチュエータを用いた光偏向器ではミラーの固定点、すなわち、撓みばね17と可動電極16の連結部の位置は基板側に変位するか無変位であったが、本発明の光偏向器では連結部が上方に変位し傾き角は実質的に増加することとなる。 The optical deflector using the conventional electrostatic actuator fixed point of the mirror, i.e., the position of the connection portion of the deflection spring 17 and the movable electrode 16 was the free displacement or displaced toward the substrate, the optical deflection of the present invention the vessel becomes the connecting portion tilt angle displaced upward is substantially increased.

【0032】次に、図1で示された第1の実施例の光偏向器(静電アクチュエータ)の作製工程の一例を図4および図5の作製工程図を用いて説明する。 A description will now be given with reference to manufacturing process diagrams of Figures 4 and 5 an example of a manufacturing process of the optical deflector of the first embodiment shown in FIG. 1 (an electrostatic actuator). 基板10としては、光の透過性の良いガラス20を用いた。 As the substrate 10, using the light permeable good glass 20. ガラス基板の上に、インジウム・チタン・オキサイド薄膜21 On a glass substrate, an indium-titanium oxide film 21
(以降、ITO薄膜21と記す)をIn 23 /SnO (Hereinafter referred to as ITO film 21) of In 2 O 3 / SnO
2ターゲットを用いて真空蒸着法の一つであるスパッタリング法を用いて膜厚0.2μmの成膜を施した。 It was subjected to film formation with a thickness of 0.2μm by sputtering which is one of a vacuum evaporation method using two targets. 次に、プラズマCVD法によりSiH 4ガスにより光導電体層となるアモルファスシリコン膜(a−Si)22を5μm形成し、さらにSiH 4にホスヒン(PH 3 )を混合し、第2の固定電極となる0.1μmのn型a−S Next, an amorphous silicon film (a-Si) 22 serving as the photoconductive layer by the SiH 4 gas by a plasma CVD method 5μm formed, and further mixed Hosuhin (PH 3) to SiH 4, a second fixed electrode It becomes 0.1μm n-type a-S
i層23を形成する。 To form the i layer 23. 以上の工程により光検出部を形成する。 Forming a light detector by the above steps. 光検出部のn型a−Si層23の上に、Alのターゲットを用いて、酸素ガスにより反応性スパッタリングを行い、絶縁層となるAl 23 24を形成する(図4(a))。 On the light detecting portion of the n-type a-Si layer 23, using an Al target, perform reactive sputtering with oxygen gas to form Al 2 O 3 24 to be the insulating layer (FIG. 4 (a)) .

【0033】次に機械可動部の作製工程を説明する。 [0033] Next will be described a manufacturing process of the mechanical movable portion. まず、300nmのAl薄膜25をスパッタリング法を用いて堆積し、フォトレジストを塗布しフォトリソグラフィプロセスによりパターニングし、Al薄膜25に対しBCl 3とCl 2との混合エッチングガスを用いた反応性イオンエッチング法(RIE)によりパターニングを行い、開口19を設けて支持電極を形成し(不図示)、 First, a 300nm of Al film 25 is deposited by sputtering, and patterned by a photolithography process a photoresist is applied, reactive ion etching using a mixed etching gas of BCl 3 and Cl 2 to Al thin film 25 law and patterned by (RIE), a supporting electrode is formed by an opening 19 provided (not shown),
パターニングに用いたフォトレジストを除去する(図4 The photoresist is removed using the patterned (FIG. 4
(b))。 (B)).

【0034】次にフォトレジスト101をスピンコーターにより1.5μm塗布し最終工程にて除去され空隙となる犠牲層を形成した。 [0034] was then photoresist 101 to form a sacrificial layer comprising a void is removed by 1.5μm coated final step by a spin coater. フォトレジストはヘキスト(H Photoresist Hoechst (H
oechst)社製ポジ型フォトレジストである商品名AZ1350Jを使用した。 oechst) is manufactured by a positive type photoresist using the product name AZ1350J. フォトレジスト101は機械可動部の支持部を形成するために一部フォトリソグラフィにより除去してある(図4(c))。 The photoresist 101 are partially removed by photolithography to form the support portion of the machine moving part (FIG. 4 (c)). 次に撓みばね17および支持部18となるAl薄膜26を75nmスパッタリング法により成膜した(図4(d))。 The Al film 26 next the flexure spring 17 and the supporting portion 18 was formed by 75nm sputtering (FIG. 4 (d)).

【0035】スパッタリング時の基板ホルダーの温度を5℃に設定し、成膜時の熱応力を抑えた。 [0035] the temperature of the substrate holder at the time of sputtering is set to 5 ℃, was suppressing the thermal stress at the time of film formation. Al薄膜26 Al thin film 26
に対しフォトリソグラフィにより撓みばね17および支持部18のパターン形成を行った(図4(e))。 A pattern was formed in the spring 17 and the support portion 18 bending by photolithography to (FIG. 4 (e)). このようにして形成した撓みばね17の上に可動電極と撓みばね17の間の空隙を形成する第2の犠牲層となるフォトレジスト102の塗布時にフォトレジスト101が損傷しないよう下敷き層27を形成した(図4(f))。 Forming a second underlayer 27 so that the photoresist 101 is not damaged during the application of the sacrificial layer to become a photoresist 102 to form a gap between the spring 17 and deflection movable electrode on the deflection springs 17 formed in this manner and (FIG. 4 (f)).
下敷き層はスパッタリング法によりSiO 2を50n Underlying layer 50n the SiO 2 by a sputtering method
m、成膜した。 m, was formed.

【0036】次にフォトレジスト102をフォトレジスト101と同様に塗布し最終工程にて除去される第2の犠牲層として形成した(図5(g))。 [0036] then a photoresist 102 as a second sacrificial layer to be removed by the photoresist 101 as well as the applied final step (FIG. 5 (g)). フォトレジスト102の膜厚は1.5μmであり絶縁層と可動電極の空隙は3μmとなる。 Void photoresist 102 of thickness is 1.5μm insulating layer and the movable electrode becomes 3 [mu] m. フォトレジスト102はフォトレジスト101と同様のものを用いた。 The photoresist 102 used was the same as the photoresist 101. フォトレジスト10 Photoresist 10
2は撓みばね17と可動電極の機械的および電気的接続を目的に一部フォトリソグラフィにより除去してある(図5(h))。 2 are removed by some photolithography for the purpose of mechanical and electrical connection of the deflection spring 17 and the movable electrode (Fig. 5 (h)). フォトレジスト102の一部除去した部分のSiO 2はCF 4ガスを用いてRIEにて除去する。 SiO 2 of part removed portion of the photoresist 102 is removed by RIE using a CF 4 gas. 可動電極は撓みばね17の形成条件にてAl薄膜2 Al thin film at formation conditions of the movable electrode bending spring 17 2
8を成膜した。 8 was formed. 膜厚は300nmとした(図5 The film thickness was 300nm (Figure 5
(i))。 (I)). Al薄膜28をフォトレジスト103によりフォトリソグラフィにてパターニングし、支持電極15 The Al film 28 is patterned by a photoresist 103 by photolithography, the supporting electrode 15
と同様にAl薄膜28をパターニングし可動電極16を形成した(図5(j))。 And forming a movable electrode 16 by patterning the Al film 28 as well (Fig. 5 (j)).

【0037】最後にフォトレジスト101,102および下敷き層27を酸素とCF 4の混合ガスによりRIE [0037] RIE by finally mixed gas of the photoresist 101 and the underlay layer 27 oxygen and CF 4
にてエッチング除去した(図5(k))。 At removed by etching (FIG. 5 (k)). このとき、絶縁層Al 23はエッチングされず開口の下部の光検出部のエッチングを防止する。 At this time, the insulating layer Al 2 O 3 prevents the lower portion of the etching of the light detecting portion of the aperture without being etched. 以上の作製工程により図1 1 Through the above manufacturing steps
に示した光偏向器を得ることができた。 It was possible to obtain an optical deflector shown in. Al薄膜下部の有機高分子フィルムを乾式エッチングにて除去する方法はM. Method of removing the organic polymer film Al thin bottom in a dry etching M. A. A. Cadman等により提案されている(前述引用文献)。 Proposed by such Cadman (above references).

【0038】以上の方法により形成した光偏向器の形状について述べると、可動電極16は23μm角でありC [0038] When the described shape of the above optical deflector formed by the method, the movable electrode 16 is 23μm angle C
oxは5fF、Cmは0.8fFとなるように支持電極15および開口19を配置した。 ox is 5 fF, Cm was placed a support electrode 15 and the opening 19 so that the 0.8 fF. 光偏向器の機械的な共振周波数、すなわち光偏向の応答周波数は75kHzであった。 Mechanical resonance frequency of the optical deflector, i.e. the response frequency of the light deflection was 75 kHz. また、a−Siは100μW/cm 2の書き込み光量(WL)に対して光導電率は5×10 -8 (Ω・c Also, a-Si photoconductive index relative 100 .mu.W / cm 2 of the write light intensity (WL) is 5 × 10 -8 (Ω · c
m) -1となってる。 m) and has a -1. 書き込み光の波長は600nmを用いている。 The wavelength of the writing light is used 600 nm. 印加電圧Vaを100V、正弦波の周波数を1kHzとした時の書き込み光量を変えた際のVm/V Vm / V when the applied voltage Va was changed writing light quantity when the 100 V, the frequency of the sine wave and 1kHz
aの比、および可動電極の正弦波動作する傾き角θの最大値Θの測定結果を図6に示す(図6において矢印は指し示す方向の縦軸を指示している)。 Showing a ratio of, and the measurement results of the maximum value Θ of inclination angle θ operating sine wave movable electrode in FIG. 6 (arrows indicate the longitudinal axis of the pointing direction in FIG. 6).

【0039】図6に示されるように可動電極への印加電圧Vmは100μW/cm 2の書き込み光量に対して3 The applied voltage Vm to the movable electrode as shown in FIG. 6 for the writing light quantity 100μW / cm 2 3
0V程度印加したこととなりそのときの最大の傾き角は6°となった。 Maximum slope angle at that time will be applied about 0V became 6 °. 従来フォトキャパシタンス効果においては数V程度の印加電圧が得られることから、本発明の光偏向器と同等の応答周波数およびミラー面積を有するものでは、傾き角は0.5°以下となることが図より理解できよう。 Since the applied voltage of several V is obtained in the conventional photo-capacitance effect, as it has an equivalent frequency response and mirror area and the light deflector of the present invention, the inclination angle may become 0.5 ° or less Figure more will be appreciated.

【0040】フォトキャパシタンス効果を用いた光偏向器では傾き角を大きくするには、応答周波数を低くしミラー面積を広く取る必要があり、このために交流電圧の周波数も低くなる。 [0040] To increase the inclination angle of the optical deflector using a photo capacitance effect, it is necessary to widen the lower mirror area the response frequency, also decreases the frequency of the AC voltage to this. 本発明の光偏向器は光書き込み式駆動により図6に示した通り書き込み光量により偏向角を制御することが可能であり、またミラー面積を小型化しても、実効電圧を大きく取れる光偏向器となっている。 Optical deflector of the present invention is capable of controlling the deflection angle by as writing light quantity shown in FIG. 6 by the optical writing type drive, also the mirror area is miniaturized, the effective voltage increases take optical deflector going on.
さらに、作製工程にて示したように薄膜形成プロセスおよびフォトリソグラフィプロセスを用いることにより光書き込み式駆動の光偏向器を作製でき、従来の作製工程に用いることとなる貼り合わせプロセスのない高い歩留りを確保できる光偏向器となっている。 Furthermore, it can produce an optical deflector of the optical writing type driven by using a thin film formation process and a photolithographic process, as shown in a manufacturing process, that become bonded high yield without process using the conventional manufacturing process and it has a light deflector which can ensure.

【0041】次に、本発明の光偏向器の第2の実施例について図7の構成図を参照して説明する。 Next, with reference to the block diagram of FIG. 7 will be described a second embodiment of the optical deflector of the present invention. 図1の実施例の光偏向器においては、撓みばね17が撓み変形するのに対して、本実施例においては、可動電極36が捻りばね37の回転軸を中心に回転変位する。 In the embodiment of the optical deflector 1, while the flexural deformation is bent spring 17, in this embodiment, rotational displacement about the axis of rotation of the spring 37 twists movable electrode 36. このために可動電極36には捻りばね37と結合するように可動電極支持部381を形成するコンタクトホール40が設けられている。 A contact hole 40 which is the movable electrode 36 to form a movable electrode support portion 381 to mate with the torsion spring 37 is provided for this purpose. 基板10の上に形成された第1の固定電極3 First fixed electrode 3 formed on the substrate 10
1、光導電体層32、第2の固定電極33、絶縁層34 1, the photoconductive layer 32, the second fixed electrode 33, the insulating layer 34
については図1の実施例と同様に形成されているが、支持電極35の開口39は可動電極36の半分の面と対向するように穿設されている。 For are formed as in the embodiment of FIG 1, the opening 39 of the supporting electrodes 35 are bored so as to face the half of the surface of the movable electrode 36.

【0042】さらに、本発明の光偏向器の第3の実施例について図8の構成図を参照して説明する。 [0042] Further, with reference to the block diagram of FIG. 8 will be described a third embodiment of the optical deflector of the present invention. 図1および図7の実施例の光偏向器では光検出部上に機械可動部を薄膜形成しているが、図8で示された実施例においては、光検出部と機械可動部とを独立に形成している。 While the light deflector of the embodiment of FIG. 1 and FIG. 7 is a machine moving part on the optical detection unit is a thin film formed, in the embodiment shown in Figure 8, independently a light detection unit and the machine moving part It is formed in. 第1の固定電極41、光導電体層42、第2の固定電極4 The first fixed electrode 41, the photoconductive layer 42, the second fixed electrode 4
3からなる光検出部と絶縁層44を第1の基板111の第2の固定電極43の上に薄膜形成し、第2の基板11 A light detecting portion and the insulating layer 44 consisting of three thin film is formed on the second stationary electrode 43 of the first substrate 111, second substrate 11
2上に支持電極45、支持部48、撓みばね47、およびミラーとなる可動電極46を形成する。 Supporting electrode 45 on 2, support 48, to form the flexure spring 47 and the movable electrode 46 serving as a mirror. その後、第1 Thereafter, the first
および第2の基板を可動電極46と絶縁層44の間に空隙を設けた状態で第1の基板111および第2の基板1 And the second movable electrode 46 of the substrate between the first state in which a gap between the insulating layer 44 of the substrate 111 and the second substrate 1
12を固定する。 To secure the 12. 支持電極45は撓みばね47にミラーへの投射光が入射しないように配置し、撓みばねが変形した際の反射光がミラーの反射光のノイズ光(漏れ光) Support electrode 45 deflects arranged to project light onto the mirror to the spring 47 is not incident, bending springs reflected light when the deformed mirror reflected light noise light (leakage light)
となることを防止する。 To prevent an.

【0043】第1の基板111と第2の基板112の固定の際に基板の接合工程が入ることとなるがArmit [0043] Although so that the bonding process of the substrate during fixing of the first substrate 111 and the second substrate 112 enters Armit
ageに示すようなフォトダイオードとなるSiと基板との全面における貼り合わせは必要なく、空隙を形成できれば良い。 Bonding the entire surface of the Si and the substrate made of a photodiode, as shown in age is not required, it is sufficient form voids. このことにより貼り合わせによる光検出部の歩留り低下を招くことはない。 It does not lead to yield loss of the light detecting unit due to bonding by this. また、図8の光偏向器の構成により可動電極への静電引力を受ける面積を広く取ることが可能となる。 Further, it is possible to widen the area for receiving the electrostatic attraction to the movable electrode by the configuration of the optical deflector of FIG. なお、絶縁層44は交流電圧電源の異常により過度の電圧が印加され可動電極が第2の固定電極と接触することを防止する役割を持つ。 The insulating layer 44 has a role of preventing the movable electrode is applied excessive voltage by abnormality of the AC voltage power supply is in contact with the second fixed electrode. 交流電圧電源の安定化を図ることで、絶縁層44を設けなくとも良い。 By stabilizing the AC voltage power source, it may not provided with an insulating layer 44.

【0044】以上、実施例を用いて本発明の光偏向器の構成、動作および作製工程について説明した。 [0044] The structures of the optical deflector of the present invention with reference to examples and description of the operation and manufacturing process. 光導電体層として書き込み光の波長に対して導電率の変化するものであればよく、可視光についてはCdS,CdSe, As long as the change in conductivity with respect to the wavelength of the writing light as the photoconductor layer, for visible light CdS, CdSe,
CdS・Se等を用いても良く、好ましくは光電流の過渡応答性の優れた材料が良い。 It may be used CdS · Se, etc., preferably a material excellent in the transient response of the photocurrent. a−SiはプラズマCV a-Si plasma CV
Dにより安価で大面積に作製でき、且つ過渡応答性に優れた材料の1つである。 Can produce a large area at low cost by D, it is and one of a material excellent in transient response. また、赤外光を書き込み光とすると光導電体層はHgCdTe等を用いれば良い。 Further, the photoconductive layer when the light writing infrared light may be used HgCdTe like. 基板としては光検出部への書き込み光の波長に対して透過するものであればよく、本発明では安価で入手の容易なガラスを用いることとした。 The substrate may be one which transparent to the wavelength of the writing light to the optical detection unit, we decided to use the easy glass to obtain inexpensive in the present invention. 第1の固定電極材料としては光導電体層への光量を著しく低下させることがなければ、金属、半導体等を用いることが可能となる。 In the first fixed electrode material there is to significantly reduce the amount of light to the photoconductive layer, it is possible to use a metal, a semiconductor or the like. IT IT
O,SnO 2等の光透過性が良く導電率の高い材料が第1の固定電極としてはより好ましい。 O, a material having a high optical transparency is good conductivity of the SnO 2 are more preferred as the first fixed electrode.

【0045】作製工程では、犠牲層として同一材料を用いたが空隙部分を形成するために除去するに際して絶縁層、固定電極および機械可動部を腐食せずに除去することが可能な材料であれば異種材料を各々の空隙用材料として用いても構わない。 [0045] In manufacturing process, the insulating layer upon it using the same material is removed to form the gap portion as a sacrificial layer, any material that can be removed without corroding the fixed electrode and the mechanical movable part may be used different materials as each void material. 実施例では犠牲層材料としてフォトレジストを用いたが特に限定されるものではない。 Using a photoresist as a sacrificial layer material in the embodiment is not limited in particular.
他の犠牲層材料として、TiまたはTi/Wからなる金属合金薄膜を抵抗加熱蒸着法、電子ビーム蒸着法等の真空蒸着法により成膜し、空隙形成材料の除去に過酸化水素水を用いてエッチング除去することによっても同様の本発明の光偏向器を形成することが可能である。 Other sacrificial layer material, Ti or Ti / W resistance heating vapor deposition method a metal alloy thin film made of, formed by a vacuum evaporation method such as electron beam deposition method, a hydrogen peroxide solution to remove the air gap forming material it is possible to form an optical deflector of a similar invention in etching away. また、 Also,
機械可動部および固定電極としてAl薄膜を用いたが、 Was used Al thin film as a mechanical movable part and the fixed electrode,
犠牲層材料を除去する際にエッチングされない材料であればAu、Ni、Pt、Ti、Co、Ag、Cu、G Any material that is not etched when removing the sacrificial layer material Au, Ni, Pt, Ti, Co, Ag, Cu, G
e、In、Si等の薄膜形成可能な金属、合金、半金属および低抵抗な電気的導電性を有する半導体であればいずれを用いることも可能である。 e, it is possible to use any In, the thin film can be formed metal such as Si, an alloy, if a semiconductor having a semi-metal and a low resistance electrical conductivity.

【0046】次に、本発明の光偏向器を用いた表示装置の実施例について図面を参照して説明する。 Next, will be described with reference to the drawings embodiments of a display device using the optical deflector of the present invention. 図9は本発明の表示装置の実施例に用いられるライトバルブ200 Figure 9 is a light valve 200 used in the embodiment of the display device of the present invention
における光偏向器(例えば、個々の光偏向器は実質的に図1で示される光偏向器と同様な構成を有する)の配置例を示す図である。 Optical deflector in (e.g., individual optical deflector has a substantially same configuration as the optical deflector shown in FIG. 1) is a diagram showing an arrangement example of. 図9(a)に第1の固定電極のパターン図を示す。 FIG. 9 (a) shows a pattern diagram of the first fixed electrode. 第1の固定電極51を基板上にライン状に形成する。 The first fixed electrode 51 is formed in a line shape on the substrate. 図には示していないがライン端にて全ての第1の固定電極51は電気的に接続してある。 First fixed electrode 51 all at have not but line end shown in the drawing are electrically connected. なお、光導電体層は基板面に一様に成膜した。 Incidentally, the photoconductor layer is uniformly deposited on the substrate surface. 第2の固定電極5 Second fixed electrode 5
3は図9(b)に示すように各々独立してパターニングしてあり、このとき光導電体層を第2の固定電極53と同様のパターニングしてもよい。 3 Yes and each independently patterned as shown in FIG. 9 (b), may be the same patterning the second fixed electrodes 53 a photoconductive layer this time. 絶縁層は第2の固定電極上に一様に成膜する。 Insulating layer is uniformly formed on the second fixed electrode.

【0047】次に支持電極55を成膜し図9(c)に示すように開口59を有するライン状に第1の固定電極5 The next line shape having an opening 59 to indicate the support electrode 55 in the formed view 9 (c) the first fixed electrode 5
1と交差するようにパターン形成されている(ばねは図面には示さなかった)。 1 is patterned so as to intersect with (spring not shown in the drawings). 最後に可動電極56を図9 Finally, the movable electrode 56 9
(d)に示すように第1の固定電極51と第2の固定電極53が交差する位置に配置する。 A first fixed electrode 51 second fixed electrode 53 is located where, as shown in (d). 以上の複数の光偏向器を配置することにより個々の光偏向器は1つの交流電圧電源にて書き込み光に対して独立に駆動することが可能となる。 Individual optical deflector by disposing a plurality of the optical deflector described above can be driven independently of the writing light in one of the AC voltage source.

【0048】図10は本発明の表示装置の一実施例における動作原理を説明した図である。 [0048] FIG. 10 is a diagram for explaining the operation principle of an embodiment of a display device of the present invention. 本実施例においては図9に示したライトバルブ200を用いている。 In this embodiment uses the light valve 200 shown in FIG. 図10 Figure 10
においては、動作説明の簡略化のためにライトバルブ2 In the light valve 2 in order to simplify the operation description
00における一つの光偏向器のみを示してある。 It shows only one light deflector at 00. 図10 Figure 10
(a)は書き込み光WLがない場合の図であり、図10 (A) is a view when there is no writing light WL, 10
(b)は書き込み光WLに対して可動電極がθ傾いたときの図である。 (B) is a diagram when the movable electrode is inclined θ relative to the writing light WL. なお、図10では図3で示した交流正弦波電圧の印加電圧電源、および光書き込み用の光源の表示は省略してある。 Incidentally, the applied voltage AC power source sine wave voltage shown in FIG. In FIG. 10 3, and the display of a light source for optical writing is omitted.

【0049】平行光源201から投射光をライトバルブ200に照射し各々の光偏向器により投影光を反射する。 [0049] reflecting the projection light by irradiating a projection light on the light valve 200 each of the optical deflector from the collimated light source 201. 書き込み光がない場合(図10(a))には、入射した投射光は、投影レンズ202および絞り203により制限された投影レンズ絞り面に入射せず、スクリーン204上に光偏向器の反射光として焦光されない。 If no writing light in (FIG. 10 (a)), the projected light entering does not enter the projection lens aperture plane which is limited by the projection lens 202 and the diaphragm 203, the reflected light of the optical deflector onto a screen 204 not focused light as. しかし、図10(b)に示されるように、書き込み光によりひとつの光偏向器がθ角傾くことにより、反射された光は2θ偏向され投影レンズ絞り面と反射光の重なり21 However, as shown in FIG. 10 (b), by one of the optical deflector is inclined θ angle by the write beam, the reflected light is 2θ deflected overlap of the projection lens aperture plane and the reflected light 21
3が現れる。 3 appears. 重なり213のみが投影レンズ202を通じてスクリーン上に投影され焦点を結ぶ。 Only the overlap 213 focused is projected onto a screen through a projection lens 202. 書き込み光量が増すと重なり213が増し、スクリーン上の焦点での輝度が増す。 Overlap 213 increases the write light intensity increases, so the luminance of the focus on the screen.

【0050】ミラーは交流電圧電源と同一周波数で振動しており、焦点での輝度は周期的に変化する。 The mirror is vibrated by an AC voltage source and the same frequency, the luminance at the focal point varies periodically. 投影レンズ絞り面内を通過する一定時間当り(テレビジョンのフレーム周波数30Hz)の積算光量が一画素の輝度に相当する。 Integrated light quantity per a predetermined time through the projection lens aperture plane (television frame frequency 30 Hz) corresponds to the luminance of a pixel. 交流電圧の周波数をフレーム周波数に比して十分に大きく取ることにより輝度ムラはなくなる。 Luminance unevenness by taking sufficiently larger than the frequency of the AC voltage to the frame frequency is eliminated. 実施例に述べたように本発明の光偏向器は十分な応答速度を有することから1kHz程度、またはそれ以上の正弦波であれば特に問題はなく、更に周波数を上げることも十分可能であることはいうまでもない。 1kHz about from having an optical deflector sufficient response speed of the present invention as described in the examples or more no particular problem if a sine wave, that it is also quite possible to further increase the frequency it is needless to say. すなわち、本発明の表示装置はHDTV等においても十分に対応可能な応答速度を有している。 That is, the display device of the present invention have a sufficiently adaptable response speed in HDTV like.

【0051】本発明の光偏向器では書き込み光の光量にて偏向角を変化させることが可能であり、これを用いた表示装置では各々の光偏向器に書き込み光量に応じてスクリーン上に輝度の異なる表示を行うことが可能となる。 [0051] It is possible to change the deflection angle at the light quantity of the writing light in the optical deflector of the present invention, which display device in each of the optical deflector of the luminance on the screen in response to a write light amount using it is possible to perform a different display. 本発明の表示装置ではLCLVに必須の偏光ビームスプリッタは不要であり、且つ偏向角を大きく取れることでArmitageにおけるフーリエ・プレーンマスクを用いずとも表示装置を構成することが可能となる。 Required polarization beam splitter LCLV in the display device of the present invention is not necessary, it is possible to configure the display device without using the Fourier plane mask in Armitage by and take a large deflection angle.
シュリーレン光学系を用いても表示装置を形成できることは言うまでもない。 It is needless to say that even with a schlieren optical system can form a display device.

【0052】よって、小型のCRTまたは透過型の液晶ディスプレイ等の画像情報表示手段を用い所望の画像データをライトバルブに画像として光書き込みすることで、各ミラーからの反射光と投影レンズ絞り面の重なり部分の立体角が変化しスクリーン上での光量が変化し、 [0052] Therefore, by optical writing as an image of the desired image data to the light valve using image information display means such as a small CRT or a transmissive liquid crystal display, the reflected light and the projection lens aperture plane from the mirror amount in the overlapping portion of the solid angle is changed on the screen is changed,
光書き込みした画像の光量の濃淡に応じた階調を有する画像表示を行うことが可能である。 It is possible to perform image display having gradation corresponding to the amount of shading of image optical writing. 偏向角をアナログ的に変化できることで、画像として見た場合にスクリーン上にて階調表示を行っていることとなる。 The deflection angle that can vary in an analog manner, and it is doing gradation display by on-screen when viewed as an image. すなわち、本発明の光偏向器を用いた表示装置により、一画素が一ミラーからなる各画素毎に階調表示が可能なテレビジョン装置に対応できる投射型ディスプレイが作製できた。 That is, the display device using the optical deflector of the present invention, a projection display that can correspond to a television device capable gradation display for each pixel in which one pixel is composed of one mirror could be fabricated.

【0053】この表示装置により形成される画像をカラー化するには、図10に示すライトバルブおよび光学系、画像情報表示手段、平行光源を3つずつ設けて各々の平行光源とライトバルブの間、またはライトバルブと投影レンズの間にそれぞれ異なる色素からなるRED, [0053] To color the image formed by the display device, a light valve and the optical system shown in FIG. 10, the image information display means, between the collimated light source and the light valve each is provided by three parallel light sources or RED consisting different dye between the light valve and the projection lens,
GREEN,BLUEの各カラーフィルターを配置し、 GREEN, each color filter of BLUE Place,
同一スクリーン上に投影することによりカラー化が達成できる。 Color reduction can be achieved by projecting onto the same screen. その他の方法としては1つの平行光源の投影光をダイクロイックミラーを用い3原色に分離し、各々の投影光を3つのライトバルブに入射することによっても達成できる。 Separating the one as otherwise the projection light of the collimated light source into three primary colors using dichroic mirrors, can also be achieved by entering each of the projection light into three light valves. この場合画像情報表示手段は各々のライトバルブに3原色に応じた画像情報を書き込むこととなる。 In this case the image information display means so that the writing image information corresponding to the three primary colors in each of the light valve.

【0054】 [0054]

【発明の効果】以上説明したように本発明の光偏向器によれば、光検出部は光導電効果により入射する光の量により抵抗が変化し、抵抗の変化に伴い直列接続した機械可動部への印加電圧が変化し、印加電圧の変化に従い静電引力により光偏向板の傾き角を制御することが可能であり、光検出部に入射する光量に応じて光偏向板に入射する投影光の偏向が可能となった。 According to the optical deflector of the present invention as described above, according to the present invention, the light detector resistor by the amount of light entering the photoconductive effect is changed, the machine movable part connected in series with the change in resistance the voltage applied to the changes, it is possible to control the inclination angle of the optical deflecting plate by electrostatic attraction in accordance with change in applied voltage, a projection light in accordance with the amount of light entering the light detection unit is incident on the light deflector plate deflection of it has become possible. また、光偏向板すなわちミラーの面積を小型化に伴い交流電圧電源の印加電圧を増すことにより機械可動部への実効電圧を上げ、所望の偏向角を得ることができた。 Also, the area of ​​the light deflector or mirror increases the effective voltage to the machine movable part by increasing the applied voltage of the AC voltage source with the miniaturization, it is possible to obtain a desired deflection angle. これにより、ミラー面積が小さくでき光偏向器をアレイ化しライトバルブを形成することで、階調表示可能なテレビジョン装置に対応できる高精細な表示装置を提供することが可能となった。 Thus, the mirror area is smaller can optical deflector by forming the arrayed to the light valve, it has become possible to provide a high-definition display device can correspond to gradation display can be a television device.

【図面の簡単な説明】 BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

【図1】本発明の光偏向器の第1の実施例の構成を示す斜視図である。 1 is a perspective view showing a configuration of a first embodiment of the optical deflector of the present invention.

【図2】図1の実施例のA−A断面図である。 2 is an A-A sectional view of the embodiment of FIG.

【図3】図1の実施例を駆動する場合の図1の実施例の等価回路を示す図である。 3 is a diagram showing an equivalent circuit of the embodiment of FIG. 1 in the case of driving the embodiment of Figure 1.

【図4】(a),(b),(c),(d),(e), [4] (a), (b), (c), (d), (e),
(f)は、図1で示された第1の実施例の光偏向器(静電アクチュエータ)の作製工程の一例を示す作製工程図である。 (F) is a manufacturing process diagram showing an example of a manufacturing process of the optical deflector of the first embodiment shown in FIG. 1 (an electrostatic actuator).

【図5】(g),(h),(i),(j),(k)は、 FIG. 5 (g), (h), (i), (j), (k) is,
図4の作成工程図で示された作成工程以降の作製工程を示す作製工程図である。 It is a manufacturing process diagram showing a manufacturing process of the generation step after that shown in the creation process of FIG 4.

【図6】図1の実施例の光偏向器の書き込み光量と実効電圧および傾き角の関係を示す図である。 6 is a diagram showing the relationship between the write light intensity and the effective voltage and the tilt angle of the optical deflector of the embodiment of FIG.

【図7】本発明の光偏向器の第2の実施例の構成を示す斜視図。 Figure 7 is a perspective view showing a configuration of a second embodiment of the optical deflector of the present invention.

【図8】本発明の光偏向器の第3の実施例の構成を示す斜視図。 8 is a perspective view showing the configuration of a third embodiment of the optical deflector of the present invention.

【図9】(a),(b),(c),(d)は本発明の表示装置の実施例に用いる光偏向器の複数配列の例を示す図である。 9 (a), a diagram showing an example of a plurality of rows of the optical deflector used in the embodiment of (b), (c), (d) the display device of the present invention.

【図10】(a)は書き込み光がない場合における、本発明の表示装置の一実施例の動作を説明する図である。 In the case [10] (a) there is no writing light is a diagram for explaining the operation of one embodiment of a display device of the present invention.
(b)は書き込み光がある場合において、書き込み光に対して可動電極がθ傾いたときの動作を説明する図である。 (B) may, when the writing light is a diagram for explaining the operation when the movable electrode is inclined θ relative to the writing light.

【符号の説明】 10 基板 11,31,41,51 第1の固定電極 12,32,42 光導電体層 13,33,43,53 第2の固定電極 14,34,44 絶縁層 15,35,45,55 支持電極 16,36,46,56 可動電極 17,47 撓みばね 18,38,48 支持部 19,39 開口 20 ガラス 21 ITO層 22 a−Si層 23 n型a−Si層 24 Al 23 25,26,28 Al薄膜 27 下敷き層 37 捻りばね 40 コンタクトホール 41 可動電極支持部 101,102,103 フォトレジスト 111 第1の基板 112 第2の基板 200 ライトバルブ 201 平行光源 202 投影レンズ 203 絞り 204 スクリーン 211 反射光 212 投影レンズ絞り面 213 重なり [Description of reference numerals] 10 substrate 11,31,41,51 first fixed electrode 12,32,42 photoconductive layer 13,33,43,53 second fixed electrodes 14,34,44 insulating layer 15, 35 , 45, 55 supporting electrode 16,36,46,56 movable electrode 17, 47 flexing spring 18,38,48 supporting section 19 and 39 opening 20 glass 21 ITO layer 22 a-Si layer 23 n-type a-Si layer 24 Al 2 O 3 25, 26, 28 Al thin film 27 underlaid layer 37 torsion spring 40 contact hole 41 movable electrode support portion 101, 102, 103 photoresist 111 first substrate 112 and the second substrate 200 light valve 201 directional light 202 projecting lens the stop surface 213 overlap 203 aperture 204 screen 211 reflected light 212 projection lens

Claims (13)

    【特許請求の範囲】 [The claims]
  1. 【請求項1】 光透過性の基板の第1の面に形成され、 1. A formed on the first surface of the light transmitting substrate,
    照射される光の量により抵抗値を変化させる光検出部と、 基板の第1の面上の光検出部と空隙をもって対向するように配置され、光検出部と電気的に直列接続された電気導電体薄膜からなる光偏向板を含むとともに、光偏向板の一端を自由端とし自由端と対向する他端を支持端として支持する機械可動部と、 光検出部と光偏向板とに直列に電圧を印加する電圧印加手段とを具備し、 基板の第1の面に対向する第2の面側から制御光が照射されると、光検出部の抵抗値が低下し、電圧印加手段が印加する電圧のうち光偏向板に印加される比率が増加することにより、光偏向板の自由端は光検出部側に吸引され、光偏向板は支持端中心に傾き、基板の第1の面側から入射される投影光を光偏向板の傾きに応じて偏向反射させる光偏向器。 A light detection unit that changes the resistance value by the amount of irradiation light being disposed so as to face with the light detecting portion and the gap on the first surface of the substrate was photodetector section and electrically connected in series electrically together comprising a light deflecting plate made of a conductive thin film, and the mechanical movable part for supporting the other end opposite to the free end and a free end to one end of an optical deflector plate as a support end, in series with the light detection unit and an optical deflector plate ; and a voltage applying means for applying a voltage, the control light is irradiated from the second surface side opposite to the first surface of the substrate, the resistance value of the photodetecting portion is lowered, the voltage applying means applies by ratio applied to the inner light deflector of the voltage is increased, the free end of the optical deflector is attracted to the light detecting portion, the light deflector is inclined to support end center, the first surface side of the substrate an optical deflector for deflecting reflected according to the inclination of the optical deflector projection light incident from.
  2. 【請求項2】 前記光検出部は、前記基板の第1の面の上に層状に形成された第1の固定電極と、第1の固定電極の上に形成された光導電体層と、光導電体層の上に層状に形成された第2の固定電極とからなる請求項1記載の光偏向器。 Wherein said light detector includes a first fixed electrode formed in a layer on the first surface of the substrate, a photoconductive layer formed on the first fixed electrode, optical deflector according to claim 1, wherein comprising a second fixed electrode formed in a layer on the photoconductive layer.
  3. 【請求項3】 前記光導電体層がアモルファスシリコン薄膜よりなる請求項2記載の光偏向器。 3. An optical deflector according to claim 2, wherein said photoconductive layer is made of amorphous silicon thin film.
  4. 【請求項4】 前記第1の固定電極が光透過型の導電体薄膜よりなる請求項2記載の光偏向器。 4. The optical deflector according to claim 2, wherein said first fixed electrode made of a conductive thin film of a light transmissive type.
  5. 【請求項5】 前記電圧印加手段は交流正弦波電圧を印加する請求項1記載の光偏向器。 5. The optical deflector according to claim 1, wherein said voltage applying means for applying an alternating sinusoidal voltage.
  6. 【請求項6】 前記機械可動部は、前記光偏向板と、前記光偏向板を支持し弾性変形する梁と、梁を支持する支持部とからなる請求項1記載の光偏向器。 Wherein said mechanical movable portion, and the light deflector, a beam of elastic deformation supports the light deflector, the light deflector according to claim 1, wherein comprising a support portion for supporting the beam.
  7. 【請求項7】 前記梁が撓み可能な撓みばねであることを特徴とする請求項6記載の光偏向器。 7. The optical deflector according to claim 6, characterized in that the deflection spring deflectable said beam.
  8. 【請求項8】 前記光偏向板は、一端が撓みばねの自由端に連結され、かつ前記撓みばねの上方に配置されている請求項7記載の光偏向器。 Wherein said optical deflector has one end connected to the free end of the flexure spring, and an optical deflector according to claim 7, characterized in that arranged above the deflection spring.
  9. 【請求項9】 前記梁は、前記光偏向板を回転支持する捩じればねからなる請求項6記載の光偏向器。 Wherein said beam is an optical deflector according to claim 6, wherein comprising a torsion spring for rotatably supporting the optical deflector.
  10. 【請求項10】 前記機械可動部は、前記光検出手段の上に絶縁層を介して形成されている請求項1記載の光偏向器。 Wherein said mechanical movable portion, an optical deflector according to claim 1, wherein are formed through an insulating layer on the light detecting means.
  11. 【請求項11】 前記機械可動部は、電圧印加を行う支持電極を有する請求項10記載の光偏向器。 Wherein said mechanical movable portion, an optical deflector according to claim 10, further comprising a supporting electrode applying a voltage.
  12. 【請求項12】 基板を共通として複数配置された請求項1記載の光偏向器と、 入射する光をスクリーン上に投影する投影レンズおよび絞りと、 前記複数の光偏向器の光偏向板上に光を照射する投影光源と、 前記複数の光偏向器の基板の第2の面側から、各光偏向器にそれぞれ制御光を照射し、前記複数の光偏向器の光偏向板で反射させ、投影レンズおよび絞りを介して反射光による画像をスクリーン上に投影させる光書き込み手段とからなる表示装置。 12. A light deflector of the plurality arranged according to claim 1, wherein the substrate as a common, the incident light and a projection lens and an aperture projected onto a screen, the plurality of the optical deflector of the optical deflector on a projection light source for irradiating light from the second surface side of the substrate of the plurality of the optical deflector, the control light is irradiated to the respective optical deflectors, is reflected by the light deflector of the plurality of the optical deflector, a projection lens and display device comprising an image by reflected light through the aperture from the optical writing means for projecting onto a screen.
  13. 【請求項13】 前記光書き込み手段は、前記複数の光偏向器の基板の第2の面と対向するように配置された画像情報表示手段である請求項12記載の表示装置。 Wherein said optical writing means, said plurality of display device according to claim 12, wherein the arranged image information display means so as to face the second surface of the substrate of the optical deflector.
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