KR20030091803A - 정전기 기계 소자, 광 회절 변조 소자 및 화상 표시 장치 - Google Patents

정전기 기계 소자, 광 회절 변조 소자 및 화상 표시 장치 Download PDF

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Abstract

정전 차폐 효과에 의해 전극들 사이의 실질적 정전기력의 저하를 방지하여, 전극 작동의 불안정을 방지할 수 있는 정전기 기계 소자와, 이를 이용한 광 회절 변조 소자와, 이 광 회절 변조 소자를 이용한 화상 표시 장치를 제공한다. 제1 전극의 상부측과 가장자리는 개방되고, 전하의 극성에 따른 이동도를 갖는 유전체 재료가 제2 유전체 막에 사용된다. 고 이동도를 갖는 전하를 유전체 막으로부터 유전체 막으로 이동시킬 수 있는 구동 전압이 제1 전극과 제2 전극에 인가될 때, 제1 유전체 막에 도달하는 하전 입자는 제1 전극의 상부측으로 더 이동한다. 회절형 광 밸브(GLV)의 경우에, 제1 전극에 저 전위를 만들고 제2 전극에 고 전위를 만들도록 구동 전압이 인가된다.

Description

정전기 기계 소자, 광 회절 변조 소자 및 화상 표시 장치{ELECTROSTATIC MACHINE ELEMENT, LIGHT DIFFRACTION MODULATION ELEMENT AND IMAGE DISPLAY DEVICE}
본 발명은 정전기 기계 소자, 이를 이용한 광 회절 변조 소자, 예를 들면 광을 반사 및 회절시키는 회절 격자형 광 밸브와 같은 광 회절 변조 소자, 및 이를 이용한 2차원 화상 표시 장치에 관한 것이다.
프로젝터 또는 프린터와 같은 화상 형성 장치의 화상의 해상도를 향상시키기 위해, 1차원 화상 표시 소자로부터의 광속이 광 스캐닝 수단에 의해 스캐닝되고 스캐닝된 플럭스가 2차원 화상을 형성하도록 화상 형성 수단에 투영되는 방법이 공지되어 있다(미국 특허 제5982553호). 1차원 화상 표시 소자로서, 미국의 "Silicon Light Machine Corporation"에 의해 개발된 회절 광 밸브(GLV; grating light valve)가 공지되어 있다(일본 특허 제3164824호 및 미국 특허 제5841579호 참조).
GLV는 광의 회절 현상을 이용하는 마이크로 기계 위상 반사형 회절 격자로구성된다. GLV는 광 전환 기능을 갖고, 디지털 화상 표시를 가능케 하도록 광의 ON/OFF 제어 장치를 전기적 제어한다.
1차원 어레이로 형성된 GLV는 2차원 화상을 얻도록 스캐닝 거울에 의해 스캐닝된다. 따라서, 통상의 2차원 표시 장치에 비해, GLV를 사용하는 경우, 종방향의 화소의 수가 2차원 표시 장치의 화소와 같을 지라도, 횡방향의 화소 수가 적어도 하나일 수 있기 때문에, 2차원 화상을 표시하기 위해 필요한 화소의 수는 작다. 또한, 리본 소자(ribbon element)로 불리는 GLV의 전극 부분의 크기는 극단적으로 작아서, GLV는 고 해상도, 고속 전환 및 광 대역폭으로 화상을 표시할 수 있다. 또한, GLV는 저 인가 전압으로 작동될 수 있어, GLV는 극히 소형화된 표시 장치를 실현할 것으로 기대되고 있다.
이러한 1차원 화상 표시 소자(GLV)를 이용하는 2차원 화상 표시 장치는 통상의 2차원 화상 표시 장치, 예를 들면 액정 패널을 이용하는 투사형 표시 장치에 비해 극히 매끄럽고 자연스러운 화상 표현을 가능케 하는데, 왜냐하면 GLV에서는 화소 사이의 경계가 존재하지 않기 때문이다. 또한, 3원색인 적색, 녹색 및 청색의 레이저가 광원으로 사용되고, 이들 광이 혼합됨으로써 극히 넓고 자연스러운 색상 재현 범위의 화상을 표현할 수 있는, 종래 기술에 의해서는 달성되지 않는 우수한 표시 성능이 달성된다.
GLV의 리본 소자는 정전기력에 의해 구동되고 변위 또는 변형되는 마이크로 기계로서, 미세한 정전기 기계 소자의 일 예이다.
도10a 및 도10b는 GLV에서의 정전기 기계 소자의 구조 및 작동을 설명하는도면이다.
도10a는 관련 기술로서의 정전기 기계 소자의 구조를 도시하는 개략적 단면도이다. 도10a에 도시된 바와 같이, 정전기 기계 소자(100)는 실리콘 또는 유리 기판(101) 상의 폴리실리콘으로 구성된 하부 구조로서의 하부 전극(102)과, 하부 전극(102)을 보호하고 하부 전극(102) 상의 산화규소(SiO2)로 구성된 유전체 막(103)에 의해 형성된다. 또한, 정전기 기계 소자(100)는 질화규소(SiN)로 구성된 유전체 막(104) 상의 예를 들면 알루미늄으로 구성된 상부 구조로서의 상부 전극(105)에 의해서 형성된다. 유전체 막(104) 및 상부 전극(105)은 단일 리본 소자를 구성한다. 도10a에 도시된 상태에서, 상부 전극(105)과 하부 전극(102) 사이에는 전압은 인가되지 않고 정전기 기계 소자(100)는 OFF 상태에 있다.
도10b는 정전기 기계 소자의 구조를 도시하는 개략적 단면도이다. 도10b에 도시된 바와 같이, 일정 구동 전압이 상부 전극(105)과 하부 전극(102) 사이에 인가될 때, 정전기력(쿨롱 힘)이 상부 전극(105)과 하부 전극(102) 사이에 유발된다(이는 ON 상태로 불린다). 그 결과, 예를 들면, 상부 전극(105)은 하부 전극(102) 측으로 기계적 변위되거나 또는 변형(뒤틀림)된다. 변위 또는 변형(뒤틀림)량(이동량)(a1)은 nm(나노 미터) 정도이고 구동 전압의 값에 대응한다. 복수의 정전기 기계 소자(100)가 병렬 배치될 때, 비틀림 또는 이동량(a1)에 의해 반사형 회절 격자가 형성되어 회절 광을 발생시킨다.
도11a는 시간(t0)에서의 정전기 기계 소자를 도시하는 단면도이고 도11b는시간(t1)에서의 정전기 기계 소자를 도시하는 단면도이다.
정전기 기계 소자(100)와 같이 유전체 막을 통해 대향된 전극을 형성하여 정전기력에 의한 구동을 실행하는 마이크로 기계 장치에서, 도11a 및 도11b에 도시된 바와 같이 구동 전압이 상부 전극(105)을 고 전위로 만들고 하부 전극(102)을 ON 상태인 저 전위로 만들도록 인가된다. 상부 전극(105)은 하부 전극(102) 방향으로 거리(a1)만큼 변위된다. 그러나, 상부 전극(105)의 위치가 시간이 경과함에 따라 OFF 상태 위치의 방향으로 점점 변위되는 현상이 관찰되었다.
구체적으로, 도11a에서, 도10b에 도시된 구동 전압이 시간(t1)에서 거리(a1)만큼 하부 전극(102) 측으로 상부 전극(105)을 변위시키도록 인가된다. 소정 시간 경과 후 시간(t1)에서, 상부 전극(105)은 구동 전압이 인가되기 전의 거리에 비해 거리(a1)보다 작은 거리(a2)에 있도록 하부 전극(102) 측에 대향된 방향으로 복귀된다.
이러한 현상은 상부 전극(105)과 하부 전극(102) 사이의 정전기력이 약한 것에 기인하는 것으로 여겨다.
도10a에 도시된 바와 같이, 고 진공의 환경에서 낮은 밀도로 존재하는 분자, 예컨대 수분 등의 부착물의 분자가 유전체 막(103, 104)에 부착된다. 도10b 및 도11a에 도시된 바와 같이, 구동 전압이 예컨대 상부 전극(105)과 하부 전극(102) 사이에 약 20V로 인가될 때, 유전체 막(103, 104) 사이의 간격이 약 1㎛이기 때문에, 상부 전극(105)과 하부 전극(102) 사이에 약 20V / 10-4cm = 2 x 105V/cm의 높은 전계가 형성된다.
H2O 분자와 같이 상온에서 규칙적으로 이온화하는 분자가 유전체 막(103, 104)에 부착되거나 전극들 사이에서 부유할 때, 위에서 설명한 정상적으로 이온화되는 분자(하전 입자)는 이온화를 반복하고, 입자의 평형을 유지하기 위해 표면에 부착되거나 유전체 막(103, 104) 사이에 부유하는 상태로 결합된다. 이러한 상태에서 위에서 설명된 고 전압을 인가하더라도, 이러한 이온화된 하전 입자는 유전체 막(103, 104)의 부착력에 의해 구속되어 유전체 막(103, 104)으로부터 즉시 이탈하지 못한다. 그 후에, 시간이 경과하면 도11b에 도시된 바와 같이 유전체 막(103, 104)으로부터 이탈하고, 하전 입자는 전계의 방향을 따라 유전체 막(103, 104) 사이로 이동한다.
특히, 전압은 고 전위에서 상부 전극(105)에 인가되고, 저 전위는 위에서 설명한 바와 같이 하부 전극(102)에 인가되어, 상부 전극(105)의 유전체 막(104)에 부착된 양 전하는 하부 전극(102)의 유전체 막(103)으로 이동하고, 하부 전극(102)의 유전체 막(103)에 부착된 음 전하는 상부 전극(105)의 유전체 막(104)으로 이동한다.
위에서 설명된 상부 전극(105)과 하부 전극(102) 사이의 전하의 이동에 따라, 상부 전극(105) 및 하부 전극(102)은 전체적으로 각각 음 전하와 양 전하를 갖는다. 유전체 막(103, 104)의 표면에 부착된 음 전하 및 양 전하는 상부전극(105)과 하부 전극(102) 사이의 공간에서 구동 전압에 의해 형성된 전계에 대향하는 방향으로 전계를 발생시킨다. 그 결과, 상부 전극(105)과 하부 전극(102) 사이에서 가용한 전계의 소위 정전 차폐 효과는 점차적으로 약화된다. 차폐 효과 때문에, 상부 전극(105)과 하부 전극(102) 사이의 정전기력은 점차적으로 약화되고, 상부 전극(105)이 점진적으로 기부로 복귀하여 상부 전극(105)을 간격(a1)으로 유지하는 것이 불가능하다. 정전 차폐 효과는 소위 충전 현상(충전)이라 한다.
도12는 충전 현상에 의한 상부 전극(105)의 이동량의 변화를 도시하는 그래프이다. 도12에서, x 축은 구동 전압의 상대 값이고, y 축은 상부 전극(105)의 이동량을 ㎛ 단위로 도시한다. 또한, 실선은 충전이 일어나지 않을 때 추정된 이동량을 도시하며, 파선은 충전이 발생하였을 때의 이동량을 도시한다.
도12를 참조하면, 그래프는 충전이 일어난 경우의 전극의 이동량이 충전이 일어나지 않은 경우의 추정된 전극의 이동량을 나타내는 그래프보다 고 전압 측으로 이동된 것을 도시한다. 또한, 충전이 일어날 때 이동량은 충전이 일어나지 않을 때 추정된 이동량보다 급격히 감소하며, 구동 전압은 동일하다.
충전이 일어날 때 요구되는 구동 전압과 충전이 일어나지 않을 때 요구되는 구동 전압 사이의 차이는 소정의 이동량만큼 상부 전극을 이동시키는 충전 전압이라 한다. 도12는 충전 전압의 예를 도시한다.
도13은, 정전기 기계 소자(100)로 구성된 GLV 소자에 있어서 전술한 충전 현상에 의해 GLV 소자로부터 발생된 회절 광의 광량의 변화를 예시하는 그래프이다.도13에서, x 축은 구동 전압의 상대 값을 도시하고, y 축은 회절 광량의 상대 값을 도시한다. 또한, 실선은 충전이 일어나지 않을 때의 추정된 회절 광량을 도시하고, 파선은 충전이 일어날 때의 회절 광량을 도시한다.
도13을 참조하면, 그래프는 충전이 일어나지 않을 때의 추정된 회절 광량을 도시하지만, 구동 전압이 0을 나타내는 직선과 대칭이다. 그러나, 충전이 일어날 때의 회절 광을 도시하는 그래프는 구동 전압이 0을 나타내는 직선에 대해 우측 변위를 나타낸다. 또한, 충전이 일어날 때의 회절 광량은 충전이 일어나지 않을 때의 추정된 회절 광량보다 현저하게 감소하며, 구동 전압은 동일하다.
도12에 예시된 바와 같이, 소정 량의 회절 광을 얻기 위해, 충전이 일어날 때 필요한 구동 전압과 충전이 일어나지 않을 때 필요한 구동 전압의 차이는 상부 전극을 소정의 회절 광량으로 이동시키는 충전 전압이라 한다. 도13은 충전 전압의 예를 도시한다.
이러한 문제점을 해결하는 방법으로, 예컨대 구동 전압의 극성을 이러한 현상을 완화시키기 위해 짧은 시간 간격으로 교대로 반전시키는 방법이 공지되어 있다(미국 특허 제6144481호 참조). 그러나, 구동 전압의 극성이 교대로 충전된다고 해도, 장치에 교대로 인가된 전압이 일련의 시간동안 변화하기 때문에 실제 장치는 그 영향을 완전히 중화시킬 수 없다. 따라서, 상부 전극과 하부 전극 사이에 축적된 전하는 불균일하게 누적되어, 긴 구동 시간 후에 상부 전극 및 하부 전극에서 소정의 정전기력에 영향을 미치지 않는 현상을 일으킨다.
또한, 예컨대 누적된 전하를 중화하는 방법으로 상부 전극과 하부 전극 사이의 유전체 막(103, 104)이 제거되는 방법을 고려할 수 있지만, 이러한 방법은 예컨대 소자의 신뢰성에 영향을 끼치는 실용상의 문제점이 있다.
또한, 상부 전극 및 하부 전극 내의 전하를 제거하는 방법을 고려할 수 있지만, 부유하는 이온과 같은 전하 종류의 이동을 실제적인 사용 수준까지 방지하는 것은 실제적으로 어렵다.
본 발명은 상기 문제들을 감안하여 이루어진 것으로, 본 발명의 제1목적은 정전 차폐 효과에 의해 전극들 사이의 실제 정전기력의 저하를 억제하여 전극 이동의 불안정성을 방지할 수 있는 정전기 기계 소자를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 제2 목적은 전술된 바와 같은 정전기 기계 소자를 이용한 광 회절 변조 소자를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 제3 목적은 전술된 바와 같은 광 회절 변조 소자를 이용한 화상 표시 장치를 제공하는 것이다.
도1은 본 발명의 일 실시예에 따른 화상 표시 장치의 구성의 일 예를 도시하는 개략도.
도2는 본 발명의 일 실시예에 따른 광 회절 변조 소자의 구조의 일 예를 도시하는 개략 사시도.
도3은 본 발명의 일 실시예에 따른 광 회절 변조 소자의 작동을 도시하는 개략 단면도.
도4는 본 발명의 일 실시예에 따른 광 변조 회절 소자의 작동을 도시하는 개략 단면도.
도5a 및 도5b는 본 발명의 일 실시예에 따른 정전기 기계 소자의 작동을 도시하는 개략 단면도.
도6은 본 발명에 따른 정전기 기계 소자에서 구동 전압의 변화에 따라 충전 전압이 변하는 것을 도시하는 그래프.
도7은 종래 기술에 따른 정전기 기계 소자에서 구동 전압의 변화에 따라 충전 전압이 변하는 것을 도시하는 그래프.
도8a 및 도8b는 본 발명의 일 실시예에 따른 정전기 기계 소자의 작동 원리를 도시하는 개략 단면도.
도9a 및 도9b는 도8a 및 도8b에 따른 본 발명의 일 실시예에 따른 정전기 기계 소자의 작동 원리를 도시하는 개략 단면도.
도10a 및 도10b는 종래 기술에 따른 정전기 기계 소자의 작동을 도시하는 개략 단면도.
도11a 및 도11b는 종래 기술에 따른 정전기 기계 소자에서의 충전 현상을 설명하는 개략 단면도.
도12는 종래 기술에 따른 정전기 기계 소자에서의 충전 현상에 의한 전극 이동량의 변화를 설명하는 그래프.
도13은 종래 기술에 따른 정전기 기계 소자에서의 충전 현상에 의한 전극 이동량의 변화를 설명하는 그래프.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
1: 기판 2: 제2 전극
3: 제2 유전체 막 4: 제1 유전체 막
5: 제1 전극 6: 정전기 기계 소자
10a, 10b, 10c, 10d, 11a, 11b, 11c: 제1 전극
12: 제2 전극(공통 전극) 13: 제2 유전체 막
14: 제1 유전체 막20: 화상 표시 장치
21: 광원 22: 조명 광학 시스템
23: GLV 소자 24: 렌즈
25: 공간 필터 25a, 25b: 개구
25c: 반사부 26: 스캐닝 미러
27: 스크린 28a, 28c : 회절 광
28b: 반사 광 100: 정전기 기계 소자
101: 기판 102: 하부 전극
103, 104: 유전체 막 105: 상부 전극
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 정전기 기계 소자는, 변위 또는 변형 가능한 제1 전극과, 상기 제1 전극에 대향하여 배치된 제2 전극과, 상기 제2 전극에 대향하여 상기 제1 전극의 일 측면에 형성된 제1 유전체 막과, 상기 제1 전극에 대향하여 상기 제2 전극의 일 측면에 형성된 제2 유전체 막을 포함하고, 상기 제1 전극과 제2 전극 사이에 전압이 인가될 때 상기 제1 전극은 상기 제2 전극에 수직한 방향으로 변위 또는 변형되며, 상기 제2 유전체 막은 전하의 이동의 정도를 나타내는 이동도가 상기 전하의 극성에 의존하는 유전체 재료를 포함하고, 상기 전하는 상기 제2 유전체 막의 표면에 존재하며, 상기 제1 전극과 제2 전극 사이의 전계에 의해 이탈하여 이동된다.
본 발명의 정전기 기계 소자에 따르면, 상기 제2 유전체 막은 상기 제1 전극과 제2 전극 사이에 전압이 인가될 때 제2 유전체 막의 표면에 존재하는 전하의 이동도가 상기 전하의 극성에 의존하는 유전체 재료에 의해 형성되기 때문에, 제2 유전체 막 표면의 전하는 전극들 사이의 전계에 의해 제1 유전체 막으로 비교적 용이하게 이동 가능하다.
또한, 상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 광 회절 변조 소자는, 공통 전극과, 상기 공통 전극에 대향하여 배치된 복수개의 제1 전극과, 상기 공통 전극에 대향한 상기 제1 전극의 일 측면에 형성된 공통 유전체 막과, 상기 공통 전극에 대향한 상기 제1 전극의 일 측면에 형성된 제1 유전체 막을 포함하고, 상기 인접한 제1 전극 중 하나와 상기 공통 전극 사이에 전압이 인가될 때 상기 인접한 제1 전극 중 하나는 상기 공통 전극에 수직한 방향으로 변위 또는 변형되고, 제1 상태에서 복수개의 제1 전극의 다른 측면에 입사된 입사 광을 홀수의 회절 광으로 만들지 않고, 제2 상태에서 레벨의 차이에 따라 홀수의 회절 광을 만들며, 상기 공통 유전체 막은 전하의 이동의 정도를 나타내는 이동도가 전하의 극성에 의존하는 유전체 재료를 포함하고, 전하는 상기 공통 유전체 막의 표면에 존재하며 상기 제1 전극과 상기 공통 전극 사이의 전계에 의해 이탈하여 이동된다.
본 발명의 광 회절 변조 소자에 따르면, 제2 유전체 막은 인접한 제1 전극과상기 공통 전극 사이에 전압이 인가될 때 제2 유전체 막의 표면에 존재하기 위한 전하의 이동 정도가 전하의 극성에 의존하는 유전체 재료에 의해 형성되기 때문에, 제2 유전체 막 표면의 전하는 전극들 사이의 전계에 의해 제1 유전체 막으로 비교적 용이하게 이동 가능하다.
또한, 상기 목적을 달성하기 위해, 화상 표시 장치는 광원으로부터의 조사 광을 광 회절 변조 소자로 조사하여, 상기 광 회절 변조 소자로부터 방출된 광을 표시 수단에 표시함으로써 화상을 형성하며, 상기 광 회절 변조 소자는, 공통 전극과, 공통 전극에 대향하여 배치된 복수개의 제1 전극과, 공통 전극에 대향한 제1 전극의 일 측면에 형성된 공통 유전체 막과, 상기 제1 전극에 대향한 상기 공통 전극의 일 측면에 형성된 제1 유전체 막을 포함하고, 상기 인접한 제1 전극 중 하나는, 인접한 제1 전극 중 하나와 공통 전극 사이에 전압이 인가될 때 공통 전극에 수직한 방향으로 변위 또는 변형되고, 제1 상태에서 복수개의 제1 전극의 다른 측면에 입사된 입사 광을 홀수의 회절 광으로 만들지 않고, 제2 상태에서 레벨의 차이에 따라 홀수의 회절 광을 만들며, 상기 공통 유전체 막은 전하의 이동의 정도를 나타내는 이동도가 전하의 극성에 의존하는 유전체 재료를 포함하고, 전하는 상기 공통 유전체 막의 표면에 존재하며 상기 제1 전극과 공통 전극 사이의 전계에 의해 이탈하여 이동된다.
본 발명의 화상 표시 장치에 따르면, 제2 유전체 막은 인접한 제1 전극 중 하나와 공통 전극 사이에 전압이 인가될 때 제2 유전체 막의 표면에 존재하는 전하의 이동도가 전하의 극성에 의존하는 유전체 재료에 의해 형성되기 때문에, 제2 유전체 막의 전하는 전극들 사이의 전계에 의해 제1 유전체 막으로 비교적 용이하게 이동 가능하다.
본 발명의 상기 그리고 다른 목적 및 특성들은 첨부 도면을 참조하여 더욱 상세하게 설명될 것이다.
이하, 본 발명의 일 실시예가 첨부 도면을 참조하여 설명될 것이다.
도1은 본 실시예의 화상 표시 장치의 구성의 일 예를 도시하는 개략도이다.
도1에 도시된 바와 같은 화상 표시 장치(20)는 광원(21), 조명 광학 시스템(22), 1차원 표시 소자 GLV 소자(23), 렌즈(24), 공간 필터(25), 스캐닝 미러(26) 및 스크린(27)으로 구성된다.
광원(21)은 예컨대 반도체 레이저와 같은 장치이며, 3원색인 적색, 녹색 및 청색의 광속을 사출하는 복수개의 광원을 포함한다.
조명 광학 시스템(22)은 광원(21)으로부터의 광 비임을 평행 광으로 변환하여 1차원 표시 소자 GLV 소자(23)에 조사한다.
1차원 표시 소자 GLV 소자(23) 상에는, 1080개의 화소가 예컨대 1차원으로 배열된다. 1차원 표시 소자 GLV 소자(23)는 ON 상태 또는 OFF 상태를 수행하도록 표시되는 화상에 대응하는 구동 전압을 인가하고, 입사된 조명 광을 반사 또는 회절시켜 반사 광 또는 회절 광을 사출하여 사출 광의 색조를 제어한다. 이하에서, 1차원 표시 소자 GLV 소자(23)는 GLV 소자 또는 GLV(23)라 한다.
본 실시예에서, GLV 소자(23)는 회절 작용에 의해 +/- 1차 회절 광(28a, 28c)을 사출하고 각각 다른 방향으로 0차 광(28b)을 사출한다.
렌즈(24)는 GLV 소자(23)에 의해 사출된 반사 광(28b) 또는 회절 광(28a, 28c)에 의해 형성된 1차원의 화상을 확대하여 스캐닝 미러(26)에 투사한다.
GLV 소자(23)에 의해 사출된 +/- 1차 광(28a, 28c), 0차 광(28b)은 렌즈(24)에 의해 확대되고 공간 필터(25)에 입사된다.
공간 필터(25)는 렌즈(24)로부터 사출된 +/- 1차 광(28a, 28c)을 통과시켜 스캐닝 미러(26)에 도달시킨다. 또한, 공간 필터(25)는 반사 광 또는 렌즈(24)로부터 사출된 0차 광(28b)을 차폐한다.
스캐닝 미러(26)는 스캐닝 미러(27) 상에 반사하도록 GLV 소자(23)로부터의 1차원의 화상 정보를 포함하는 반사광을 스캐닝하여 스크린(27) 상에 2차원의 화상을 투영한다. 스캐닝 미러(26)는 예컨대 갈바노 미러(galvano mirror)이다.
도2는 본 실시예에 따른 화상 표시 장치(20)를 사용하는 GLV 소자(23)의 구성을 도시하는 사시도이다.
도2에 도시된 바와 같이, GLV 소자(23)에서 예컨대 스트립 형상의 제1 전극(리본)(10a, 11a, 10b, 11b, 10c, 11c, 10d)은 예컨대 제2 전극(12)과 소정 간격을 유지하며 폴리실리콘으로 구성된 제2 전극(12) 상에 배열되고, 이들의 상부측은 반사 부재로서 작용한다.
도2에 있어서, 제2 전극(12)의 상부측과 제1 전극(10a, 11a, 10b, 11b, 10c, 11c, 10d)의 각각의 바닥 측에 형성된 유전체 막은 도시되지 않는다. 또한, 제1 전극의 형상은 전술된 것으로 제한되지 않는다. 또한, 제2 전극은 이하에서 공통 전극이라고도 한다.
제1 전극(10a, 10b, 10c, 10d)은 구동 전압에 따라 공통 전극(12)에 직각인 방향으로 변위될 수 있고 공통 전극으로부터 그들의 상부의 반사면에 대한 거리가 변할 수 있다. 한편, 제1 전극(11a, 11b, 11c)은 변위되지 않고 그들의 반사면의 높이는 변하지 않는다.
변위될 수 있는 제1 전극(10a, 10b, 10c, 10d)은 가동 전극이라 하고, 변위될 수 없는 제1 전극(11a, 11b, 11c)은 고정 전극이라 칭한다.
제1 전극의 대표적인 크기의 예로, 예컨대 폭은 3 내지 4 ㎛이고, 길이는 200 내지 400 ㎛이고, 인접한 제1 전극간의 간격은 약 0.6 ㎛이다. 그러나, 전술한 형상에 제한되지 않는다.
복수개의 제1 전극이 단일 세트로써 단일 화소에 사용될 수 있다. 예컨대, 도2에 도시된 인접한 6개의 제1 전극(10a, 11a, 10b, 11b, 10c, 11c, 10d)은 단일 세트로써 단일 화소를 표시할 수 있다. 이 경우, 화소에 대한 폭은 약 25 ㎛이다.
예컨대, 실제로 사용되는 1080 화소를 표시하는 GLV(1080)에서, 1080 화소를 위한 제1 전극은 도2에서 측면 방향을 따라 배열된다.
GLV 소자(23)의 작동은 제1 전극(10a, 11a, 10b, 11b, 10c, 11c, 10d)과 공통 전극(12) 사이에 인가된 구동 전압의 ON/OFF에 의해 제어된다. 도3은 도2에 도시된 GLV 소자(23)의 측면 방향의 단면도이다. 가동 전극(10a, 10b, 10c, 10d)에 전압이 인가되지 않고, 제1 전극과 공통 전극에 대한 전위는 동일하다. 즉, GLV 소자(23)는 OFF 상태에 있다. 이러한 OFF 상태가 제1 상태이다. 고정 전극(11a, 11b, 11c)은 항상 동일한 전위를 유지하도록 공통 전극(12)과 접속된다.
또한, 예컨대 산화규소로 구성된 제2 유전체 막(13)이 공통 전극(12)의 상부측, 즉 제1 전극에 대향하는 측에 형성된다. 게다가, 예컨대 질화규소로 구성된 제1 유전체 막(14)이 각각의 제1 전극(10a, 11a, 10b, 11b, 10c, 11c, 10d)의 하부측, 즉 공통 전극에 대향하는 측에 형성된다.
가동 전극(10a, 10b, 10c, 10d)에 대해 구동 전압이 인가되지 않아서, 가동 전극(10a, 10b, 10c, 10d)은 변위되지 않고 모든 제1 전극은 공통 전극(12)으로부터 일정한 거리를 유지하여 사실상 동일 평면에 위치한다.
이 상태에 조명 광속이 입사되면, 복수개의 제1 전극에서 반사된 반사 광속은 광로의 차가 아니고 다만 그 기간의 회절 광은 제1 전극의 배열 간극이다. 회절된 광은 도1에 도시된 바와 같이 공간 필터(25)의 개구(25a, 15b)와 비교하여 넓은 회절 각도로 인해 전체적으로 필터(25)의 양 단부에서 차폐된다.
도4에서, 가동 전극(10a, 10b, 10c, 10d)에 대해 소정의 구동 전압이 인가되고, 고정 전극(11a, 11b, 11c)은 공통 전극(12)과 연결된다. 따라서, 가동 전극은 전위 차를 갖고, 고정 전극은 제1 전극 내에 공통 전극과 동일한 전위를 갖는다.
도4에 도시된 바와 같이, 구동 전압이 인가된 가동 전극(10a, 10b, 10c, 10d)은 정전기력에 의해 공통 전극(12) 측으로 하강한다. 예컨대, 가동 전극(10a, 10b, 10c, 10d)은 λ/4로 하강한다. λ는 입사광의 파장이다. 예컨대 λ= 532 nm 인 경우, 가동 전극의 이동량은 λ/4 = 133 nm 이다. 즉, GLV 소자(23)는 ON 상태에 있으며, 이러한 ON 상태가 제2 상태이다.
이 상태에 조명 광속이 입사되면, 고정 전극(11a, 11b, 11c)에서 반사된 광속과 가동 전극(10a, 10b, 10c, 10d)에서 반사된 광속 사이의 전체 광로의 차는 1/2 파장(λ/2)이다. 따라서, GLV 소자(23)는 반사형 회절 격자로서 작용하며, 반사 광속(0차 광)은 서로 간섭하여 +/- 1차 광 및 +/- 3차 광 같은 홀수 차수의 회절 광을 만든다.
각 차수의 회절 광은 GLV 소자(23)의 피치와 조명 광속의 파장에 의해 결정된 각도 방향으로 회절되어, 0차 광 및 +/- 1차 광 같은 회절 광 광속이 각각 상이한 방향으로 진행하여 도1에 도시된 바와 같이 공간 필터(25)의 개구(25a, 25b)와 반사부(25c)에 입사함으로써 개구(25a, 25b)로 +/- 1차 회절 광을 통과시킨다.
각각의 가동 전극과 가동 전극에 대응하는 공통 전극으로 구성된 정전기 기계 소자에 따르면, 가동 전극의 위치는 가동 전극과 공통 전극 사이의 정전 차폐 효과, 즉 충전 현상에 의해 시간의 경과에 따라 점차적으로 기부 위치로 돌아온다.
본 실시예에서, 충전 현상을 방지하기 위해 유전체 막에 반송되는 전하에 대해 비대칭성을 갖는 재료가 각각의 가동 전극 및 공통 전극에 제공된 유전체 막으로 사용된다. 그리고, GLV 소자(23)에 본 실시예를 적용하는 예로서, 개방된 가동 전극이 저 전위를 갖고 공통 전극이 고 전위를 갖도록 구동 전압이 인가되어, 전하는 가동 전극에 축적되지 않는다. 따라서, 정전 차폐 효과를 제어할 수 있다. 본 실시예에서 정전기 기계 소자는 각각의 가동 전극과 대응하는 공통 전극으로 구성되고, 전압이 가동 전극과 공통 전극 사이에 인가되어 정전기력에 의해 가동 전극을 변위 또는 변형시킨다. 광 회절 변조 소자는 전술한 정전기 소자를 포함하고, 가동 전극은 가동 전극과 공통 전극 사이에 전압을 인가함으로써 변위 또는 변형되어 가동 전극과 고정 전극에 의한 회절 격자를 형성함으로써 조사된 광을 변조시킨다. 또한, 화상 표시 장치는 전술한 광 회절 변조 소자를 포함하고, 광 회절 변조 소자에 조사된 광을 변조시켜 소정의 회절 광을 선택적으로 표시한다.
도5a 및 도5b는 본 실시예에 따른 정전기 기계 소자의 구조 및 작동을 설명하는 도이다.
도5a에 도시된 바와 같이, 정전기 기계 소자(6)는 예컨대 규소 또는 유리의 기판(1) 상에 하부 구조로써 제2 전극(2)과 제2 전극(2) 상에 제2 전극(2)을 보호하는 제2 유전체 층(3)으로 형성된다. 본 명세서에서, 예컨대 제2 전극(2)은 폴리실리콘과 같은 유전체 재료로 구성되고 제2 유전체 막(3)은 이산화규소(SiO2)로 구성된다. 그리고, 질화규소(SiN)로 구성된 제1 유전체 막(4)과 알루미늄으로 구성된 제1 전극(5)을 상부 구조로서 포함한다.
도5b에 도시된 바와 같이, 제1 전극(5)을 저 전위로 만들고 제2 전극(2)을 고 전위로 만들기 위해, 구동 전압이 인가된다. 이것은 ON 상태로 불린다. 정전기력(쿨롱 힘)은 제1 전극(5)이 제2 전극(102) 측으로 기계적으로 변위 또는 변경되는 결과로 제1 전극(5)과 제2 전극(2) 사이에서 발생된다. 변위 또는 변형(비틀림)량(이동량)(d1)은 구동 전압치에 따른다. GLV 소자에서, 반사형 회절 격자는 입사 광을 회절 광으로 변조하기 위해 고정식 전극과 이동식 전극 사이의 이동량(d1) 또는 비틀림에 의해 형성된다.
도5a에 도시된 바와 같이 구동 전압이 인가되지 않은 상태는 OFF 상태로 불린다. OFF 상태에서, 예컨대 고정식 전극과 이동식 전극의 상부측은 입사 광을 반사하기 위한 반사면을 형성한다.
전술한 바와 같이 작동하는 정전기 기계 소자(6)의 제1 전극(5)과 제2 전극(2) 사이의 정전기 차폐 효과의 영향에 대해 언급한다.
도6은 구동 전압의 변화에 대응하는 충전 전압을 도시하는 그래프이다. 구체적으로, 제1 전극(5)과 제2 전극(2) 사이에 인가된 구동 전압(파선)의 극성이 시간 경과에 따라 변할 때, 충전 전압(a,b,c,d,e)의 변화가 도시되어 있다. 또한, 도12 및 도13에서 유사하게 정의된 바와 같이, 충전 전압은 충전이 일어날 때 필요한 구동 전압과 충전이 일어나지 않을 때 필요한 구동 전압 사이의 차이로서 정의된다.
도6에서 x 축은 시간 축이고 단위는 초이다. 좌측의 y 축은 구동 전압치를 나타내고, 우측의 y 축은 충전 전압치를 나타내며 단위는 볼트(V)이다. y 축에서 도시된 구동 전압에서, 양의 전압은 고 전위의 제1 전극과 저 전위의 제2 전극을 만들기 위해 전압이 인가된 것을 나타내고, 음의 전압은 제1 전극을 저 전위로 만들고 제2 전극을 고 전위로 만들기 위해 전압이 인가된 것을 나타낸다.
도6에서 도시된 바와 같이, 먼저 구동 전압이 0V에서 +40V로 증가할 때, 예컨대 측정 결과(e)를 나타내는 충전 전압은 시간 경과에 따라 점진적으로 증가하여 3500초 후에 약 7V까지 증가한다. 이것은 도10 내지 도13에서 도시된 바와 같이 전술한 GLV 소자의 경우에서와 유사한 결과이다. 약 7V의 충전 전압은 전술한 바와 같이 제1 전극 상의 위치에 영향을 주고 회절 광량은 크게 변동한다. 광의 휘도는 전술한 바와 같이 GLV 소자를 사용하여 화상 표시 장치의 표시 화면상에서 최대 40% 변동한다.
그리고, 일단 구동 전압이 +40V에서 0V로 감소하고 더 나아가 -40V까지 감소하면, 충전 전압은 즉시 감소한다. 충전 전압은 음의 구동 전압이 인가된 직후 신속히 감소하고 짧은 기간 내에 안정되고, 시간 의존성은 감소한다. 측정 결과(e)의 경우에, 안정된 충전 전압치는 약 1V 이고 양의 구동 전압의 경우의 7V와 비교하면 극히 작다. 따라서, 회절 변조 소자의 ON 상태에서, 제1 전극의 변위(충전 현상)는 낮아지고 회절 광량의 변화는 극히 낮다. 결과적으로, 표시 화면상의 광의 휘도의 변화는 극히 낮은 수준으로 제어될 수 있다.
다음으로, OFF 상태가 되도록 구동 전압에 0V가 인가될 때, 충전 전압도 0V로 낮아진다.
측정 결과(a,b,c,d)는 유사한 경향을 나타낸다. 또한, 다수의 측정이 동일한 경향을 나타낸다.
도7은 구동 전압과 충전 전압 사이의 관계를 나타내는 그래프이다.
도7에서 x 축은 시간 축을 나타내고 y 축은 구동 전압 또는 충전 전압을 나타낸다. 양의 전압 및 음의 전압의 정의는 도6에서와 유사하다.
도7에서 도시된 바와 같이, 각각의 양의 구동 전압 및 음의 구동 전압은 큰 충전 전압을 생성한다.
그러나, 충전 전압의 측정 기술은 아직까지 충분하게 확립되지 않았다.
본 실시예에 있어서, GLV 소자는 향상된 측정 기술에 의해 고온 환경에서 비교적 단기간(수 시간) 내에 충전 전압의 현저한 변화를 계속적으로 정확히 측정하도록 실제 구동 전압(약 20V)보다 큰 구동 전압에 의해 구동되어, 재현성이 높은 측정 결과를 얻었다.
전술된 바와 같은 본 실시예의 측정 방법이 채택되지 않는 경우에는, 충전 전압의 현저한 변화가 나타날 때까지 극히 긴 측정 시간이 필요하므로, 통상 조건에서는 정확한 측정이 매우 어려울 것으로 생각된다.
이하, 정전기 기계 소자의 작동을 도6의 측정 결과에 기초하여 기술한다.
도8a 및 도8b는 전술한 바와 같은 정전기 기계 소자(6)의 작동을 설명하는 도면이다.
도8a에 도시된 바와 같이, 고 진공 환경에서, 낮은 밀도로 존재하는 예컨대 소량의 수분은 유전체 막(3, 4)에 고착한다. 도8a는 정전기 기계 소자(6)의 OFF 상태를 나타낸다.
도8b에 도시된 바와 같이, 정전 소자(6)를 ON 상태가 되도록 시간(To) 내에 제1 전극(5)을 저 전위로 만들고 제2 전극(2)을 고 전위로 만들기 위해 구동 전압이 약 20V로 인가된다. 따라서, 제1 전극(5)은 제2 전극(2)으로 기계적으로 변위 또는 변형되고, 비틀림 또는 이동량(d1)은 구동 전압치에 대응한다.
유전체 막(3, 4) 사이의 거리는 약 1㎛로, 제1 전극(5)과 제2 전극(2) 사이에 약 2 x 105V/cm의 고 전계가 형성된다.
H2O 분자와 같이 상온에서 정상적으로 이온화되는 분자는 평형을 유지하여분자 하전 입자(이온)가 유전체 막들(3, 4)의 표면에 부착되도록 하기 위해 도9a에 도시된 바와 같이, 시간(T1)에서 지속적으로 부착 및 이온화를 반복한다.
이들 하전 입자는 유전체 막(3, 4)의 부착력에 의해 제한된다. 이 실시예에서, 제2 유전체 막(3)은 하전 입자들의 이동도가 하전 입자들의 전하의 극성에 따라 결정되는 재료를 사용한다. 그 결과, 제2 유전체 막(3)에 부착된 이온이 유전체 막(3, 4) 사이에서 전계 방향을 따라 이동하도록 제1 전극(5)과 제2 전극(2) 사이의 고 전계에 의해 비교적 짧은 시간에 제2 유전체 막(3)으로부터 분리된다.
특히, 제1 전극이 저 전위가 되고 제2 전극 고 전위가 되도록 전압이 인가되기 때문에, 제1 전극(5)에 형성된 제1 유전체 막(4)에 부착된 음 전하는 제2 전극(2)에 형성된 제2 유전체 막(3)으로 이동하고 제2 유전체 막(3)에 부착된 양 전하는 제1 유전체 막(4)으로 이동한다.
예컨대, 수분 이온(moisture ions)이 부착된 경우, 양 전하를 갖는 입자 H3O+의 이동도는 음 전하를 갖는 입자 OH-의 이동도보다 매우 높다. 따라서, 이산화규소 및 질화규소와 같은 친수성 유전체가 제2 유전체 막(3)의 재료로 효과적이다. 본원에서는 이산화규소 막이 사용되었다.
또한, 제2 전극(2)이 기판(1) 상에 형성되고 제2 전극(2)의 하부면이 기판(1)을 덮는 반면에, 제1 전극(5)의 상부면 및 가장자리는 개방된다. 따라서, 이온들이 전극들 사이의 고 전계에 의해 제1 전극(4)으로부터 제1 유전체 막(5)으로 이동할 수 있다. 그 결과, 제2 유전체 막(3)의 표면으로부터 이동된 이온은제1 유전체 막(4)에 도달하고, 전극들 사이의 고 전계에 의해 제1 유전체 막(4)의 가장자리를 거쳐 제1 유전체 막(4)으로부터 제1 전극(5)으로 이동되어 제1 전극(5)의 상측면에 축적된다.
그 결과, 고 전위에서 제2 유전체 막(3)에 부착된 전하는 대부분의 음 전하이고 제2 유전체 막(4)에 부착된 전하는 소수의 양 전하와 음 전하이다. 따라서, 제1 전극(5)과 제2 전극(2) 사이에 형성된 전계는 이들 부착 전하로 인해 매우 약해, 구동 전압에 의해 형성된 전계에 거의 영향을 미치지 못한다.
또한, 양 전하는 제2 유전체 막(3)으로부터 용이하게 이탈하여 이동하기 때문에, 충전 입자는 비교적 빠르게 안정 상태에 도달할 수 있다.
그 결과, 주목할 만한 정전 차폐 효과 또는 충전 현상은 발생하지 않으며, 제1 전극(5)은 거리(d1)에 위치되고 시간의 경과에 따라 변위되지 않는다.
본 실시예의 정전기 기계 소자에 따르면, 하전 입자의 이동도가 전하의 극성에 다라 결정되는 재료가 제2 전극 상에 형성된 유전체 막으로 사용되고 이동하기 쉬운 이온이 제1 유전체 막의 표면에서 제2 전극 상에 형성된 제2 유전체 막으로부터 이동되도록 구동 전압이 인가된다. 예컨대, 제2 전극 또는 공통 전극의 유전체 막에서는, 제2 전극 또는 공통 전극이 고 전위가 되고 양 전하에 대해 이동도가 높은 경우에는 전극에 대향하여 저 전위가 되도록 구동 전압이 인가된다. 특히, GLV 소자에서 이산화규소 막과 같은 친수성 유전체 막이 사용되고 수분 분자가 부착되는 경우, 저 전위가 제1 전극이 저 전위가 되고 제2 전극이 고 전위가 되도록 인가된다.
따라서, 제2 유전체 막의 표면에 부착된 이온(하전 입자)의 일부분은 제2 유전체 막으로부터 비교적 용이하게 이탈하여 제2 유전체 막까지 이동한다. 제1 전극의 주연부(가장자리 및 상측면)가 개방되고, 그 결과 제1 전극에 도착된 이온은 제1 전극의 상측면에 분배되도록 전극들 사이의 고 전계에 의해 제1 유전체 막의 가장자리를 거쳐 제1 유전체 막으로부터 제1 전극으로 이동된다.
따라서, 대향 유전체 막에 부착된 전하에 의해 형성되는 전계의 형성이 억제되어, 현저한 정전 차폐 효과가 제한되어 전극의 위치의 변위를 낮춘다.
또한, 하전 입자는 비교적 빠르게 안정 상태에 도달할 수 있어, 정전기 기계 소자의 상태는 시간의 경과에 따라 단계적으로 변위되지 않는다.
이상에서 본 발명을 바람직한 실시예들에 기초하여 설명하였지만, 상술된 실시예에 제한되지 않으며 본 발명의 요지 내에서 변경될 수 있다.
본 발명의 정전기 기계 소자는 회절 변조 소자로 제한되지 않으며 다른 마이크로 기계 장치에도 응용될 수 있다.
또한, 부착되는 하전 입자의 종류를 변경하는 경우, 구동 전압의 극성은 입자의 이동도에 따라서 변경될 수 있다.
각각의 리본 소자, 즉 제1 전극과 제1 유전체 막은 "+" 또는 "-" 중의 한 방향으로 사출된 회절 광을 커버(집중)하기 위하여 블레이즈 각(blaze angle)을 갖도록 기울어질 수도 있으며(즉, 블레이즈됨), 이에 따라 광의 유효성의 효율의 향상과 음영 레벨(dark level)의 향상이 달성될 수 있다.
ON 또는 OFF 상태에 있는 GLV 소자의 형상은 전술한 바와 같은 특정한 형태로 방사되지 않는다. 즉, 본 발명에 있어서, 제1 전극과 제2 전극 사이의 거리는 ON 상태에서는 n x λ/4 (여기서, n은 홀수)이거나, OFF 상태에서는 n x λ/4 (여기서, n은 0을 포함한 짝수)일 수 있다.
상기 실시예에서 언급된 화상 표시 장치 및 광 회절 변조 소자들은 예시적인 것이며 그 구성의 종류는 변경될 수 있다.
본 발명에 따르면, 정전기 기계 소자에 있어서, 전극 내의 전하의 이동을 수반하는 전극들 사이의 실제 정전기력의 감소를 억제함으로써, 고온, 고압 및 장시간 구동하의 임의의 환경에서도 소자의 작동 재현성 및 안정성을 실현할 수 있다.
또한, 광 회절 변조 소자에 따르면, 상술된 바와 같은 정전기 기계 소자를 사용하여, 회절 광의 광량을 안정화시키고 우수한 재현성으로 작동하는 것이 가능하다.
또한, 화상 표시 장치에 따르면, 상술된 바와 같은 광 회절 변조 소자를 사용하여, 회절 광의 광량을 안정화시키고 우수한 재현성으로 작동하는 것이 가능하다.

Claims (17)

  1. 정전기 기계 소자이며,
    변위 또는 변형 가능한 제1 전극과,
    상기 제1 전극에 대향하여 배치된 제2 전극과,
    상기 제2 전극에 대향한 상기 제1 전극의 일 측면에 형성된 제1 유전체 막과,
    상기 제1 전극에 대향한 상기 제2 전극의 일 측면에 형성된 제2 유전체 막을 포함하고,
    상기 제1 전극과 제2 전극 사이에 전압이 인가될 때, 상기 제1 전극은 상기 제2 전극에 수직한 방향으로 변위 또는 변형되며,
    상기 제2 유전체 막은 전하의 이동의 정도를 나타내는 이동도가 상기 전하의 극성에 의존하는 유전체 재료를 포함하고, 상기 전하는 상기 제2 유전체 막의 표면에 존재하며 상기 제1 전극과 제2 전극 사이의 전계에 의해 이탈하여 이동되는 것을 특징으로 하는 정전기 기계 소자.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1 유전체 막의 표면에 존재하는 상기 전하가 상기 제1 전극과 제2 전극 사이의 전계로 인해 상기 제1 유전체 막의 가장자리를 경유하여 상기 제1 전극으로 이동할 수 있도록, 상기 제1 유전체 막의 가장자리와, 상기 제1 전극의 가장자리와, 상기 제1 전극의 다른 측면이 개방되는 것을 특징으로 하는 정전기 기계 소자.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제2 유전체 막의 표면에 있는 고 이동도를 갖는 전하를 상기 제2 전극으로부터 상기 제1 전극으로 이동시키는 전계를 형성하는 인가 전압에 응하여, 상기 제1 전극이 상기 제2 전극에 수직한 방향으로 변위 또는 변형되는 것을 특징으로 하는 정전기 기계 소자.
  4. 제1항에 있어서, 상기 제2 유전체 막은 친수성 계면을 갖는 유전체 재료로 형성되는 것을 특징으로 하는 정전기 기계 소자.
  5. 제4항에 있어서, 상기 제2 유전체 막은 이산화규소 막 또는 질화규소 막으로 형성되는 것을 특징으로 하는 정전기 기계 소자.
  6. 광 회절 변조 소자이며,
    공통 전극과,
    상기 공통 전극에 대향하여 배치된 복수개의 제1 전극과,
    상기 공통 전극에 대향한 상기 제1 전극의 일 측면에 형성된 공통 유전체 막과,
    상기 공통 전극에 대향한 상기 제1 전극의 일 측면에 형성된 제1 유전체 막을 포함하고,
    상기 인접한 제1 전극 중 하나와 상기 공통 전극 사이에 전압이 인가될 때 상기 인접한 제1 전극 중의 하나는 상기 공통 전극에 수직한 방향으로 변위 또는 변형되고,
    제1 상태에 복수개의 제1 전극의 다른 측면에 입사된 입사 광을 홀수의 회절 광으로 만들지 않고, 제2 상태에서 레벨의 차이에 따라 홀수의 회절 광을 만들며,
    상기 공통 유전체 막은 전하의 이동의 정도를 나타내는 이동도가 전하의 극성에 의존하는 유전체 재료를 포함하고, 전하는 상기 공통 유전체 막의 표면에 존재하며 상기 제1 전극과 상기 공통 전극 사이의 전계에 의해 이탈하여 이동되는 것을 특징으로 하는 광 회절 변조 소자.
  7. 제6항에 있어서, 상기 제1 유전체 막의 표면에 존재하는 전하가 상기 제1 전극과 제2 전극 사이의 전계로 인해 상기 제1 유전체 막의 가장자리를 경유하여 상기 제1 유전체 막과 접촉하기 위해 상기 제1 전극으로 이동할 수 있도록, 상기 제1 유전체 막의 가장자리와, 상기 제1 전극의 가장자리와, 상기 제1 전극의 다른 측면이 개방되는 것을 특징으로 하는 광 회절 변조 소자.
  8. 제6항에 있어서, 상기 공통 유전체 막의 표면에 있는 고 이동도를 갖는 전하를 상기 공통 전극으로부터 상기 제1 전극으로 이동시키는 전계를 형성하는 인가 전압에 응하여, 상기 인접한 제1 전극 중 하나가 상기 공통 전극에 수직한 방향으로 변위 또는 변형되는 것을 특징으로 하는 광 회절 변조 소자.
  9. 제8항에 있어서, 상기 공통 전극에서는 고 전위가 되고 상기 제1 전극 중 하나에서는 저 전위가 되도록, 상기 인접한 제1 전극 중 하나와 상기 공통 전극 사이에 전압이 인가되는 것을 특징으로 하는 광 회절 변조 소자.
  10. 제6항에 있어서, 상기 공통 유전체 막은 친수성 계면을 갖는 유전체 재료로 형성되는 것을 특징으로 하는 광 회절 변조 소자.
  11. 제10항에 있어서, 상기 공통 유전체 막은 이산화규소 막 또는 질화규소 막으로 형성되는 것을 특징으로 하는 광 회절 변조 소자.
  12. 광원으로부터의 조사 광을 광 회절 변조 소자로 조사하여, 상기 광 회절 변조 소자로부터 방출된 광을 표시 수단에 표시함으로써 화상을 형성하는 화상 표시 장치이며,
    상기 광 회절 변조 소자는,
    공통 전극과,
    상기 공통 전극에 대향하여 배치된 복수개의 제1 전극과,
    상기 공통 전극에 대향한 상기 제1 전극의 일 측면에 형성된 공통 유전체 막과,
    상기 제1 전극에 대향한 상기 공통 전극의 일 측면에 형성된 제1 유전체 막을 포함하고,
    상기 인접한 제1 전극 중 하나는, 상기 인접한 제1 전극 중 하나와 상기 공통 전극 사이에 전압이 인가될 때 상기 공통 전극에 수직한 방향으로 변위 또는 변형되고,
    제1 상태에서 복수개의 상기 제1 전극의 다른 측면에 입사된 입사 광을 홀수의 회절 광으로 만들지 않고, 제2 상태에서 레벨의 차이에 따라 홀수의 회절 광을 만들며,
    상기 공통 유전체 막은, 상기 공통 유전체 막의 표면에 존재하는 전하가 상기 제1 전극과 상기 공통 전극 사이의 전계에 의해 상기 공통 유전체 막의 표면으로부터 이탈하여 이동되는 전하의 이동의 정도를 나타내는 이동도가 전하의 극성에 의존하는 유전체 재료를 포함하는 것을 특징으로 하는 화상 표시 장치.
  13. 제12항에 있어서, 상기 제1 유전체 막의 표면에 존재하는 전하가 상기 제1 전극과 제2 전극 사이의 전계로 인해 상기 제1 유전체 막의 가장자리를 경유하여 상기 제1 유전체 막과 접촉하는 상기 제1 전극으로 이동할 수 있도록, 상기 제1 유전체 막의 가장자리와, 상기 제1 전극의 가장자리와, 상기 제1 전극의 다른 측면이 개방되는 것을 특징으로 하는 화상 표시 장치.
  14. 제12항에 있어서, 상기 공통 유전체 막의 표면에 있는 고 이동도를 갖는 전하를 상기 공통 전극으로부터 상기 제1 전극으로 이동시키는 전계를 형성하는 인가전압에 응하여, 상기 인접한 제1 전극 중 하나가 상기 공통 전극에 수직한 방향으로 변위 또는 변형되는 것을 특징으로 하는 화상 표시 장치.
  15. 제14항에 있어서, 전압이 상기 공통 전극에서는 고 전위가 되고 상기 제1 전극 중의 하나에서는 저 전위가 되도록, 상기 인접한 제1 전극 중 하나와 상기 공통 전극 사이에 전압이 인가되는 것을 특징으로 하는 화상 표시 장치.
  16. 제12항에 있어서, 상기 공통 유전체 막은 친수성 계면을 갖는 유전체 재료로 형성되는 것을 특징으로 하는 화상 표시 장치.
  17. 제16항에 있어서, 상기 공통 유전체 막은 이산화규소 막 또는 질화규소 막으로 형성되는 것을 특징으로 하는 화상 표시 장치.
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