KR20040095148A - 광반사/회절 소자, 광반사/회절 소자 어레이, 및, 화상표시 장치 - Google Patents

광반사/회절 소자, 광반사/회절 소자 어레이, 및, 화상표시 장치 Download PDF

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KR20040095148A
KR20040095148A KR10-2003-7015843A KR20037015843A KR20040095148A KR 20040095148 A KR20040095148 A KR 20040095148A KR 20037015843 A KR20037015843 A KR 20037015843A KR 20040095148 A KR20040095148 A KR 20040095148A
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히또시 다마다
아유무 다구찌
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소니 가부시끼 가이샤
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Abstract

화상 표시 장치에 적용했을 때, 콘트라스트를 개선할 수 있는 광반사/회절 소자, 광반사/회절 소자 어레이, 및, 그것을 이용한 화상 표시 장치를 제공한다. 광반사/회절 소자(23)의 오프 상태에서, 반사면을 갖는 반사 요소가 배열된 영역 중 입사광을 회절시키는 주기적인 구조를 이루는 부분을 불요 회절광 발생 방지 수단에 의해 감소시킨다. 예를 들면, 리본형 반사 요소(31a, 31b, 31c)의 접속 영역과, 리본형 반사 요소(32a, 32b, 32c)의 접속 영역을 차광 마스크(43, 44)로 덮어서 입사광 Li가 입사되지 않도록 한다. 또는, 리본형 반사 요소의 접속 영역을 축소한다. 또는, 리본형 반사 요소의 접속 영역을 독립 배선에 의해서 없앤다. 바람직하게는, 리본형 반사 요소의 반사 표면의 요철 상태를 제어하여, 상관 길이를 작게 한다.

Description

광반사/회절 소자, 광반사/회절 소자 어레이, 및, 화상 표시 장치{LIGHT REFLECTION/DIFFRACTION DEVICE, LIGHT REFLECTION/DIFFRACTION DEVICE ARRAY, AND IMAGE DISPLAY}
프로젝터나 프린터 등의 화상 표시 장치에서, 화상의 해상도를 높이기 위해서는, 1차원의 화상 표시 소자로부터의 광속을 광주사 수단으로 주사하면서 화상 형성 수단에 투영하여, 2차원 화상을 형성하는 방법이 알려져 있다(미국 특허 제5982553호). 1차원의 화소 표시 소자로서, 미국, Silicon Light Machine 사가 제안하고 있는 회절 라이트 밸브(GLV:grating light valve) 소자가 알려져 있다(특허 제3164824호, 미국 특허 제5841579호).
GLV 소자는 빛의 회절을 이용한 마이크로머신 위상 반사형 회절 격자로서, 제1 상태에서는 입사광을 광로차 없는 반사광으로서 반사하고, 제2 상태에서 입사광을 광로차를 주어 반사하여 회절 현상에 의한 회절광을 발생시킨다.
GLV 소자를 화상 표시 장치에 적용한 경우, 회절광이 발생하지 않은 상태일때에는 암상태를 나타내고, 입사광이 회절되었을 때에는 그 회절광이 디지털 화상이 된다. 즉, 1차원 어레이화된 GLV 소자로부터의 회절광을 스캔 미러로 주사함으로써 2차원 화상이 얻어진다.
액정 패널 등을 이용한 통상의 2차원 화상 표시 장치와 비교하여 GLV 소자를 이용한 화상 표시 장치인 경우, 세로 방향의 화상 수는 동일하게 된다. 그러나, 가로 방향은 1차원 어레이화된 GLV 소자가 1개 있으면 되기 때문에, 2차원 화상 표시에 필요한 소자의 구조는 간단해진다. 또한, GLV 소자의 리본형 반사 요소라고 불리고 있는 가늘고 긴 리본형의 전극 부분은, 사이즈가 매우 작고(예를 들면, 약 1×40 ㎛), 반사/회절의 고속 스위칭 속도 및 넓은 대역폭을 갖고, GLV 소자를 화상 표시 장치에 적용하면, 높은 해상도 및 고속의 표시가 가능하다. 또한, GLV 소자는, 낮은 인가 전압으로 동작하기 때문에 전력 소비가 적다. 이상을 감안하면, GLV 소자를 이용하면, 매우 소형으로, 높은 해상도를 갖고, 응답 속도가 높은 화상 표시 장치를 실현하는 것이 기대되고 있다.
도 1∼도 3을 참조하여 GLV 소자의 기본 구성 및 동작 원리를 간단히 설명한다.
도 1은 1차원 화상을 표시하기 위한 GLV 소자의 부분 사시도이다.
도 1에 도시한 바와 같이, GLV 소자(1)는, 공통 전극이 되는 기판(12)과 소정의 간격(갭)을 사이에 두고 대향하여 배치된, 가늘고 긴 리본형(조대형(스트립형))의 반사 요소인 리본형 반사 요소(10a, 11a, 10b, 11b, 10c, 11c, 10d)를 갖는다. 리본형 반사 요소(10a, 11a, 10b, 11b, 10c, 11c, 10d)는, 상면에 빛을 반사하는 반사막(도시 생략)이 형성되어 있어서, 상부로부터 입사되는 빛을 반사하는 반사 요소가 된다.
리본형 반사 요소(10a, 11a, 10b, 11b, 10c, 11c, 10d)는 교대로 배치되어 있는 것끼리가 그룹화되어 있다. 제1 그룹의 리본형 반사 요소(11a, 11b, 11c)(대표하여 11)와 공통 전극 기판(12)은 대지 전위로 유지되어 있고, 동 전위이기 때문에, 공통 전극 기판(12)과의 사이에 정전력이 일어나지 않아서 공통 전극 기판(12)을 향하여 이동하지 않는다(변위하지 않는다). 이와 같이 이동하지 않고, 고정되어 있는 리본형 반사 요소(11)를 고정 리본형 반사 요소라고 부른다. 제2 그룹의 리본형 반사 요소(10a, 10b, 10c, 10d)(대표하여 10)는, 제1 상태에서 대지 전위가 되어, 제1 그룹의 고정 리본형 반사 요소(11)와 동일 반사면에 위치하지만, 제2 상태에서 구동 전압 PWR가 인가되면, 공통 전극 기판(12)과 구동 전압 PWR가 인가된 리본형 반사 요소(10a, 10b, 10c, 10d)와의 사이에 정전력이 작용하여 리본형 반사 소자(10)가 변이하여 공통 전극 기판(12)에 접근한다. 리본형 반사 요소(10)에의 구동 전압 PWR의 인가를 해제하면 리본형 반사 요소(10)는 원래의 수평 위치로 되돌아간다. 따라서, 리본형 반사 요소(10)를 가동 리본형 반사 요소라고 부른다.
리본형 반사 요소 및 공통 전극 기판(12)은 도전성을 갖고, 특히, 가동 리본형 반사 요소는 상기와 같이 변이하기 때문에 가요성을 갖는다. 공통 전극 기판(12)은 고정되어 있다. 물론, 리본형 반사 요소는 입사광을 반사하기 위한 반사 특성을 갖는다.
리본형 반사 요소의 대표적인 치수의 일례를 진술한다. 예를 들면, 각 리본형 반사 요소의 폭은 3∼4 ㎛, 인접하는 리본형 반사 요소 사이 갭은 약 0.6 ㎛, 리본형 반사 소자의 길이는 200∼400 ㎛ 정도이다.
공통 전극 기판(12)과 복수의 리본형 반사 요소로 구성되는 GLV 소자는 1 세트로 1개의 화소의 형성에 이용할 수 있다. 예를 들면, 도 1에 도시된 인접하는 6개의 리본형 반사 소자(10a, 11a, 10b, 11b, 10c, 11c)로 1개의 화소를 표시시킬 수 있다. 이 경우, 1 화소 분의 폭은 21(3×6+0.6×5) ㎛∼27(4×6+0.6×5) ㎛ 이다. 평균을 잡으면, 1 화소분의 폭은 약 24 ㎛ 정도이다.
예를 들면, 현재 실용화되고 있는 1080 화소를 표시하는 GLV 소자에 있어서는, 도 1의 가로 방향에 따라서, 1080 화소 분의 리본형 반사 요소가 다수 배치되어 있다. 이러한 GLV 소자는 미세 반도체 제조 기술에 의해 제작할 수 있다.
GLV 소자의 동작 방법에 대하여 진술한다.
(1) GLV 오프 상태
공통 전극 기판(12)을 대지 전위로 해 두고, 또한, 한쪽의 고정 리본형 반사 요소(11)도 대지 전위로 해 두고, 가동 리본형 반사 요소(10)에 대한 구동 전압 PWR의 인가를 해제하여 대지 전위로 하면, 가동 리본형 반사 요소(10)와 고정 리본형 반사 요소(11)의 면은 동일면이 된다.
도 2는 가동 리본형 반사 요소(10)를 대지 전위로 했을 때의 GLV 소자(1)의 가로 방향의 단면도이다. 이 상태를 GLV 소자의 오프 상태(불활성 상태, 또는, 제1 상태)라고 한다. 바꾸어 말하면, GLV 소자의 오프 상태에서, 가동 리본형 반사 요소(10)와 고정 리본형 반사 요소(11)는, 상술한 평면적인 리본형 반사 요소간 갭을 사이에 두고, 실질적으로 동일면에 위치하고 있다. 즉, 모든 리본형 반사 요소가 기판(12)으로부터 일정한 거리를 유지하여, 거의 동일한 반사 평면을 형성한다.
도 2에 도해한 GLV 소자가 오프 상태에서 조명 광속(입사광 Li)이 GLV 소자의 리본형 반사 요소의 위쪽으로부터 입사되면, 거의 동일한 반사 평면을 형성하고 있는 각 리본형 반사 요소(10a, 11a, 10b, 11b, 10c, 11c, 10d)에서 반사되어, 반사광 Lr의 각각에는, 광로차가 발생하지 않는다. 즉, 모든 리본 반사 요소가 종합되어 평면 거울로서 작용하여, 입사한 조명 광속(입사광 Li)을 거의 회절 및 편향하지 않고서 반사시킨다. 이러한 GLV의 오프 상태는, GLV 소자를 화상 표시 장치에 적용했을 때, 화면의 암상태에 대응하여, 표시 화면이 흑이 된다.
(2) GLV 온 상태
공통 전극 기판(12)을 대지 전위로 해두고, 또한, 한쪽의 고정 리본형 반사 요소(11)도 대지 전위로 해두고, 다른 쪽의 가동 리본형 반사 요소(10)에 구동 전압 PWR를 인가하면, 공통 전극 기판(12)과 가동 리본형 반사 요소(10)와의 사이에 정전력이 작용하여, 가동 리본형 반사 요소(10)가 공통 전극 기판(12)에 대하여 접근하여(하강하여), 고정 리본형 반사 요소(11)의 면으로부터 가동 리본형 반사 요소(10)가 공통 전극 기판(12)에 접근한다. 가동 리본형 반사 요소(10)는 이와 같이 구동 전압 PWR가 인가되었을 때 변위하고, 또한, 구동 전압 PWR의 인가가 해제되었을 때(GLV의 오프 상태) 복원 가능한 도전성 및 가요성을 갖는다.
도 3은 가동 리본형 반사 요소(10)에 구동 전압 PWR를 인가했을 때의 GLV 소자(1)의 가로 방향의 단면도이다. 이 상태를 GLV의 온 상태(활성 상태 또는 제2 상태)라 한다.
도 3에 도시한 바와 같이, 구동 전압 PWR가 인가된 가동 리본형 반사 요소(10)는, 기판(12) 측으로 정전력으로 인하되어, 고정 리본형 반사 요소(11)의 면으로부터 회절 현상을 발생시키는 데 적절한 소정 거리, 예를 들면, λ/4 만큼 이격시켜진다. λ는 입사광 Li의 파장이다. 일례로서, λ=532 ㎚인 경우, 가동 리본형 반사 요소의 이동량은 λ/4=133 ㎚ 이다.
도 3에 도시된 GLV의 온 상태에서 조명 광속 Li가 입사하면, 가동 리본형 반사 요소(10)에서 반사되는 광속과, 고정 리본형 반사 요소(11)에서 반사되는 광속과의 사이의 전 광로차는 반파장(λ/2)이 되고, 회절 현상이 발생한다. 즉, 각각 인접하는 가동 리본형 반사 요소와 고정 리본형 반사 요소가 입사광 Li를 회절시키는 주기적인 구조를 이루고, 제2 상태에서, GLV 소자가 반사형 회절 격자로서 작용한다.
반사 광속(0차 광 L0)끼리는 간섭하여 상쇄하고, ±1차 회절광 L-1, L+1, ±2차 회절광 L-2, L+2등 다른 차수의 회절광이 발생한다.
예를 들면, ±1차 회절광 L-1, L+1이 화상 표시 장치 내의 도시 생략된 광학계를 경유하여, 스크린 등의 화상 표시 장치의 표시 화면에 결상된다. 0차 광 L0은, 예를 들면, 공간 필터 등으로 차단되어, 화상 표시 장치의 표시 화면에 도달하지 않도록, 화상 표시 장치의 광학계가 구성된다.
리본형 반사 요소의 면에 대하여 입사각도가 θi가 되는 평행 입사광 L0이, 온 상태의 GLV에 입사했을 때, 발생한 m차의 회절광의 회절 각도 θm은, 하기 수학식 1로 나타낼 수 있다.
단, D는 도 3에 도시한 GLV 소자의 동일한 그룹을 구성하는 리본형 반사 요소의 사이의 소정의 거리(격자 피치)이다.
입사광 Li가 GLV 소자의 면에 수직으로 입사했을 때(θi=0), 강도가 가장 높은 ±1차 회절광의 차수는 m=1이 되기 때문에, 회절 각도 θ1은, 다음의 수학식 2가 된다.
GLV 소자를 화상 표시 장치에 사용한 경우, 예를 들면, 흑 표시일 때에는, GLV 소자를 오프 상태로 하여 사용하고, 흑 이외의 색표시일 때에는 GLV 소자를 온 상태로 하여 사용한다. GLV 소자를 온 상태로 했을 때의 각종의 색표시는 GLV 소자에 입사되는 빛에 따라서 규정된다.
이러한 1차원 화상 표시 소자로서 기능하는 GLV 소자를 이용한 화상 표시 장치는, 통상의 2차원 화상 표시 장치, 예를 들면, 액정 패널 등을 이용한 투사형 표시 장치와 비교하여, GLV 소자 자체에 화소 간의 경계가 존재하지 않기 때문에, 매우 원활하고 자연스러운 화상 표현이 가능하게 된다. 또한, 3원색인 적색, 녹색, 청색의 레이저를 광원으로 하여, 이들의 빛을 혼합함으로써, 매우 폭넓고, 자연스러운 색재현 범위의 화상을 표현할 수 있는 등, 종래에 없는 우수한 표시 성능을 갖고 있다. GLV 소자를 이용한 화상 표시 장치는, 예를 들면, 1000:1 이상의 고콘트라스트를 실현할 수 있는 것이 기대되고 있다.
예를 들면, 1080×1920 화소의 화상 표시 장치에 대하여, 실제로, 1080 화소의 GLV 소자에 빛을 입사시켜서 상술한 회절광을 발생시키고, 그 회절광을 화상 표시 장치의 내부로 스캐너로 스캔하여 얻은 1080×1920 화소에 대하여, 양호한 화상 표시를 전 화소에서 실현하는 것은 용이하지 않다. 그 이유는, 제조 프로세스의 불완전함 등에 의해 ㎚ 정도의 리본형 반사 요소의 형성에 불균일성이 존재하여, 1개의 GLV 소자에 포함되어 있는 1080 화소용의 리본형 반사 요소에는 다소의 변동이 생긴다. 그와 같은 변동으로서는, 예를 들면, 리본형 반사 요소를 ㎚ 레벨로 이동시키기 위한 구동 전압 PWR의 오차(변동)에 따른 GLV 소자의 온 상태에서의 복수의 가동 리본형 반사 요소의 이동량의 변동에 기인하는 광로 길이의 변동, 제조 기술에 따른 GLV의 오프 상태에서의 리본형 반사 요소의 높이의 변동 및 기타 왜곡에 기인하는 오프 상태에서의 리본형 반사 요소의 불균일한 면의 발생, 유효 조명 영역 밖에서의 빛의 회절, 리본형 반사 요소의 반사면 상의 요철과 리본형 반사 요소에의 각종 부착물에 따른 산란광의 발생, 불균일한 2차 조명광의 영향 등이다. 이들은, 화질을 열화시키는 요인이 되어, 이들 요인이 특히 암상태(GLV의 오프 상태)의 밝기에 변동을 발생시킨다.
특히, 1차원의 화상 표시 소자인 GLV 소자에 빛을 입사시켜서 회절광을 발생시키고, 그 회절광을 화상 표시 장치의 내부로 스캐너로 스캔하여 2차원 화상을 얻기 때문에, 화소의 화질이 변동되면, 콘트라스트가 나쁜 화소는 스캔에 의해 표시 화면에 줄무늬형의 노이즈를 남기기 때문에, 화질이 낮은 화상 표시 장치가 된다.
또한, 상술한 바와 같이, 제1 상태에서 입사광의 전부를 반사하는 반사 요소로서 기능하고, 제2 상태에서 입사광을 회절시키는 회절 격자로서 기능하는 GLV 소자를, 이하, 광반사/회절 소자라고 부른다.
본 발명은, 빛을 회절 또는 반사시키는 광반사/회절 소자, 광반사/회절 소자 어레이, 및, 광반사/회절 소자 어레이를 이용하여 2차원의 화상을 표시하는 화상 표시 장치에 관한 것이다.
도 1은 GLV 소자의 구성을 도시하는 사시도.
도 2는 GLV 소자의 오프 상태를 도시하는 리본형 반사 요소의 단면도.
도 3은 GLV 소자의 온 상태를 도시하는 리본형 반사 요소의 단면도.
도 4는 본 발명의 제1 실시 형태로서의 화상 표시 장치의 개략 구성도.
도 5는 도 4에 도해한 제1예의 공간 필터의 정면도.
도 6은 1예로서 도 4에 도해한 화상 표시 장치에 이용되는, 광반사/회절 소자의 리본형 반사 소자의 평면 구조를 도시하는 도면.
도 7은 도 6에 도해한 광반사/회절 소자의 접속 영역이 차광 마스크로 덮인 광반사/회절 소자의 표면 구조를 도시하는 도면.
도 8은 접속 영역을 덮는 차광 마스크가 형성되지 않는 광반사/회절 소자 어레이의 평면도.
도 9는 접속 영역을 덮는 차광 마스크가 형성된 광반사/회절 소자 어레이의 평면도.
도 10은 제2 실시 형태에 따른 광반사/회절 소자 중의 리본형 반사 요소의 표면 구조를 도시하는 도면.
도 11은 제3 실시 형태에 따른 광반사/회절 소자 중의 리본형 반사 요소의표면 구조를 도시하는 도면.
도 12는 본 발명의 실시 형태에 기초하는 광반사/회절 소자의 리본형 반사 요소를 약 300 ℃, 2 시간 정도의 열처리한 후, 광반사/회절 소자로서 화상 표시 장치에 이용한 경우의 콘트라스트의 측정 결과를 도시하는 그래프.
도 13은 상온에 있어서의 광반사/회절 소자를 구성하는 리본형 반사 요소를 이용했을 때의 콘트라스트의 측정 결과를 도시하는 그래프.
도 14는 본 발명의 제5 실시 형태로서의 공간 필터의 정면도.
본 발명의 목적은, 상술한 불균일함 또는 변동 등이 발생되지 않는 광반사/회절 소자를 제공하는 것에 있다.
본 발명의 다른 목적은, 그와 같은 광반사/회절 소자로 구성되는 광반사/회절 소자 어레이를 제공하는 것에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 그와 같은 광반사/회절 소자 어레이를 이용한 화상 표시 장치를 제공하는 것에 있다.
본 발명의 제1 관점에 따르면, 입사광을 반사/회절시키는 광반사/회절 소자로서, 공통 전극 기판과, 이 공통 전극 기판과 대향하여 위치하여 광반사 특성을 갖는 제1 그룹의 복수의 반사 요소와, 상기 공통 전극 기판과 대향하여 위치하여 광반사 특성을 갖는 제2 그룹의 복수의 반사 요소를 갖고, 상기 제1 그룹의 복수의 반사 요소의 인접하는 반사 요소, 및, 상기 제2 그룹의 복수의 반사 요소의 인접하는 반사 요소는 제1 주기(피치)로 이격되어 형성되어 있고, 상기 제1 그룹의 복수의 반사 요소와 상기 제2 그룹의 복수의 반사 요소의 대응하는 각각이, 평면에서, 제2 주기(피치)로 서로 인터-디지털 형식으로 인접하여 위치하고, 제1 상태에서 상기 제1 그룹의 반사 요소의 반사면과 상기 제2 그룹의 반사 요소의 반사면이 대략 동일한 반사 평면이 되고, 제2 상태에서 상기 제1 그룹의 반사 요소의 반사면과 상기 제2 그룹의 반사 요소의 반사면이, 상기 제1 주기 및 상기 제2 주기와의 관계에 있어서, 입사광을 회절시키는 거리만큼 이격하고, 입사광이 입사되었을 때, 상기 제1 그룹의 복수의 반사 요소와 상기 제2 그룹의 복수의 반사 요소의 대응하는 각각이 서로 인접하여 위치하고 있는 유효 영역 밖의 부분으로부터 불필요한 회절광이 발생하지 않도록 하는 불요 회절광 발생 방지 수단을 포함하는, 광반사/회절 소자가 제공된다.
바람직하게는, 상기 공통 전극 기판은 도전성을 갖고, 상기 제1 그룹의 반사 요소는, 도전성, 상기 거리만큼 변위하고 또한 복원되는 탄성 및 가요성을 갖고, 상기 제2 그룹의 반사 요소는, 도전성을 갖고, 상기 제1 상태에서, 상기 공통 전극 기판과 상기 제1 그룹의 반사 요소와 상기 제2 그룹의 반사 요소를 동 전위로 하고, 상기 제2 상태에서, 상기 공통 전극 기판과 상기 제2 그룹의 반사 요소를 동 전위로 하고, 상기 제1 그룹의 반사 요소와 상기 공통 전극 기판과의 사이에 상기 제1 그룹의 반사 요소를 상기 거리만큼 이격시키는 제2 전압을 인가한다.
또한 바람직하게는, 상기 제1 그룹의 복수의 반사 요소의 제1 단부에서 급전을 행하는 제1 급전부와, 상기 제2 그룹의 복수의 반사 요소의 제2 단부에서 급전을 행하는 제2 급전부를 갖고, 상기 불요 회절광 발생 방지 수단은, 상기 제1 단부및 제2 단부에 상기 입사광을 입사시키지 않는 차광 마스크를 갖는다.
바람직하게는, 상기 제1 그룹의 반사 요소는 각각, 제1 단부와, 상기 제1 단부에 대향하는 제2 단부와, 상기 제1 단부와 상기 제2 단부의 사이에 위치하는 제1 중간부를 갖고, 상기 제2 그룹의 반사 요소는, 상기 제1 그룹에 속하는 반사 요소의 제1 단부에 접근하는 제3 단부와, 상기 제3 단부에 대향하는 제4 단부와, 상기 제3 단부와 상기 제4 단부의 사이에 위치하는 제2 중간부를 갖고, 상기 제1 그룹의 반사 요소 각각의 상기 제1 단부를 접속하는 제1 공통 접속부와, 상기 제2 그룹의 반사 요소 각각의 상기 제4 단부를 접속하는 제2 공통 접속부와, 상기 제1 공통 접속부에 급전하는 제1 급전부와, 상기 제2 공통 접속부에 급전하는 제2 급전부를 갖고, 상기 불요 회절광 발생 방지 수단은, 상기 제1 공통 접속부와 제1 단부 및 상기 제2 공통 접속부와 제4 단부를 포함하며, 입사광을 회절시키는 주기적인 구조를 이루는 제1 및 제2 중간부의 일부를 덮는 차광 마스크를 포함한다.
또한 바람직하게는, 상기 불요 회절광 발생 방지 수단은, 상기 제1 그룹의 리본형 반사 요소 및 상기 제2 그룹의 리본형 반사 요소를 보호하는 유리판과, 이 보호 유리를 배치한 위에, 상기 제1 공통 접속부와 제1 단부 및 상기 제2 공통 접속부와 제4 단부를 포함하며, 입사광을 회절시키는 주기적인 구조를 이루는 제1 및 제2 중간부의 일부에 해당하는 부분을 덮는 차광 마스크를 포함한다.
더욱 바람직하게는, 상기 제1 그룹의 반사 요소 및 상기 제2 그룹의 반사 요소의 반사면에, 상기 소정의 주기적인 구조보다 짧은 상관 길이를 갖는 요철면이 형성되어 있다.
본 발명의 제2 관점에 따르면, 입사광을 반사/회절시키는 광반사/회절 소자로서, 공통 전극 기판과, 이 공통 전극 기판과 대향하여 위치하여 광반사 특성을 갖는 제1 그룹의 복수의 반사 요소와, 상기 공통 전극 기판과 대향하여 위치하여 광반사 특성을 갖는 제2 그룹의 복수의 반사 요소와, 상기 제1 그룹의 복수의 반사 요소에의 제1 급전부와, 상기 제2 그룹의 복수의 반사 요소에의 제2 급전부를 갖고, 상기 제1 그룹의 복수의 반사 요소의 인접하는 반사 요소, 및, 상기 제2 그룹의 복수의 반사 요소의 인접하는 반사 요소는 제1 주기(피치)로 이격하여 형성되어 있고, 상기 제1 그룹의 복수의 반사 요소와 상기 제2 그룹의 복수의 반사 요소의 대응하는 각각이, 평면에서, 제2 주기(피치)로 서로 인터-디지털 형식으로 인접하여 위치하여, 제1 상태에서 상기 제1 그룹의 반사 요소의 반사면과 상기 제2 그룹의 반사 요소의 반사면이 대략 동일한 반사 평면이 되고, 제2 상태에서 상기 제1 그룹의 반사 요소의 반사면과 상기 제2 그룹의 반사 요소의 반사면이, 상기 제1 주기 및 상기 제2 주기와의 관계에 있어서, 입사광을 회절시키는 거리만큼 이격되고, 상기 제1 및 제2 급전부는, 입사광이 입사되었을 때, 입사광이 조사되지 않도록 매설되어 있는, 광반사/회절 소자가 제공된다.
본 발명의 제3 관점에 따르면, 상기 광반사/회절 소자를 복수 화소에 전개한 광반사/회절 소자 어레이가 제공된다.
본 발명의 제4 관점에 따르면, 상기 광반사/회절 소자 어레이를 이용한 화상 표시 장치가 제공된다. 이 화상 표시 장치는, 광원과, 이 광원으로부터의 입사광을 표시하여야 할 화상 신호에 따라 반사 또는 회절시키는 광반사/회절 소자 어레이와, 이 광반사/회절 소자 어레이로부터의 회절광을 투과 또는 반사시키는 공간 필터와, 이 공간 필터로부터의 빛을 소인하여 2차원 화상으로 변환하는 소인(sweep) 수단을 갖는다.
본 발명의, 회절 라이트 밸브(GLV:grating light valve) 소자(GLV 소자)를 이용한 광반사/회절 소자, 그 광반사/회절 소자를 이용한 광반사/회절 소자 어레이, 및, 그 광반사/회절 소자 어레이를 이용한 화상 표시 장치의 적합 실시 형태에 대하여 첨부 도면을 참조하여 진술한다.
<제1 실시 형태>
도 4∼도 9를 참조하여 본 발명의 제1 실시 형태에 대하여 진술한다.
제1 실시 형태로서, 의도하지 않은 회절광의 영향을 받지 않는 광반사/회절 소자와, 광반사/회절 소자 어레이, 및, 광반사/회절 소자 어레이를 이용한 화상 표시 장치에 대하여 진술한다.
본 명세서에 있어서, 광반사/회절 소자란, GLV 소자를 이용한 1 화소에 대한 기본 구조를 나타내는 소자를 말하고, 광반사/회절 소자 어레이란 복수 화소에 대한 구조를 갖는 광반사/회절 소자를 말한다. 화상 표시 장치에 사용할 때에는 광반사/회절 소자 어레이를 이용한다.
도 4는 제1 실시 형태로서의 화상 표시 장치의 개략 구성도이다.
도 4에 도시되어 있는 화상 표시 장치(20)는, 광원(21), 조명 광학계(22), 1차원 화상 소자로서의 1차원 GLV 소자를 이용한 광반사/회절 소자(23), 집광 렌즈(24), 공간 필터(25), 본 발명의 소인 수단으로서의 스캔 미러(26), 스크린(27)을 갖는다.
광원(21)은, 예를 들면, 반도체 레이저 등의 광방사 디바이스이고, 적, 초록, 및 청색의 광속을 사출하는 3종의 광원을 각각 포함한다.
조명 광학계(22)는, 광원(21)으로부터의 광속을 평행광으로 변환하여 1차원 광반사/회절 소자(23)에 조사한다.
광반사/회절 소자(23)는, 도 1에 도해한 바와 같이, 공통 전극 기판(12)과, 공통 전극 기판(12)과 소정의 간격을 사이에 두고 위치하는 복수의 리본형 반사 요소로 구성되는, GLV 소자를 이용한 소자이다.
광반사/회절 소자(23)의 복수의 리본형 반사 요소는 1차원으로 배열되어 있고, 도 6에 도해한 바와 같이, 가동 리본형 반사 요소(31a, 31b, 31c)(대표하여 31)와, 고정 리본형 반사 요소(32a, 32b, 32c)(대표하여 32)의 2 그룹으로 이루어진다.
제1 상태로서, 공통 전극 기판(12), 고정 리본형 반사 요소(32), 가동 리본형 반사 요소(31)를 동 전위로 한다. 즉, 공통 전극 기판(12), 고정 리본형 반사 요소(32), 가동 리본형 반사 요소(31)에 동일한 전압을 제공하여, 예를 들면, 대지전위로 한다. 이 상태에서는, 공통 전극 기판(12)과 고정 리본형 반사 요소(32)와의 사이에는 전위차가 없기 때문에 정전력이 일어나지 않아서, 고정 리본형 반사 요소(32)는 공통 전극 기판(12)에 흡인되지 않는다. 마찬가지로, 공통 전극 기판(12)과 가동 가동 리본형 반사 요소(31) 사이에는 전위차가 없기 때문에 정전력이 일어나지 않아서, 가동 리본형 반사 요소(31)는 공통 전극 기판(12)에 흡인되지 않는다. 따라서, 고정 리본형 반사 요소(32)와 가동 리본형 반사 요소(31)는 동일 반사면을 구성하여, 입사광 Li를 모두 반사하여, 반사광에 광로차는 없고 회절광은 발생하지 않는다. 이 제1 상태를 광반사/회절 소자(23)의 오프 상태(불활성 상태)라고도 한다.
제2 상태로서, 공통 전극 기판(12)과 고정 리본형 반사 요소(32)를 동 전위로 한다. 즉, 공통 전극 기판(12)과 고정 리본형 반사 요소(32)에 동일한 전압을 제공하여, 예를 들면, 대지 전위로 한다. 한편, 가동 리본형 반사 요소(31)에는 공통 전극 기판(12)과의 사이에 전위차가 생기는 구동 전압 PWR를 인가한다. 이 상태에서, 공통 전극 기판(12)과 고정 리본형 반사 요소(32)와의 사이에는 전위차가 없기 때문에, 고정 리본형 반사 요소(32)는 공통 전극 기판(12)에 흡인되지 않는다. 그러나, 공통 전극 기판(12)과 가동 리본형 반사 요소(31)와의 사이의 전위차에 기인하여 정전력이 작용하여, 가요성이 있는 가동 리본형 반사 요소(31)는 공통 전극 기판(12)에 흡인되어 변위한다. 그 결과, 도 3에 도해한 바와 같이, 가동 리본형 반사 요소(31)는 고정 리본형 반사 요소(32)의 면으로부터 공통 전극 기판(12)측으로 이동하여(변위하여), 가동 리본형 반사 요소(31)의 면은 고정 리본형 반사 요소(32)의 면과, 원하는 회절 현상이 생기기에 적절한 광로차, 예를 들면, λ/4(λ은 입사광 Li의 파장)에 상당하는 소정 거리만큼 이격된다. 따라서, 광반사/회절 소자(23)에 입사한 조명광 Li가 반사된 반사광에 광로차가 발생하여 회절이 발생한다. 이 회절 작용에 의해 광반사/회절 소자(23)로부터 0차 광, ±1차 회절광, ±2차 회절광 등의 회절광(28a, 28c)이 사출된다. ±1차 회절광, ±2차 회절광은, 0차 광(28b)과 다른 각 방향으로 진행한다. 이 제2 상태를 광반사/회절 소자(23)의 온 상태(활성 상태)라고도 한다.
이와 같이, GLV 소자를 이용한 광반사/회절 소자(23)는, 광반사 소자로서 기능하는 한편, 광 회절 격자로서도 기능한다.
또한, 흑 표시를 행할 때에는, 광반사/회절 소자(23)를 오프 상태로 하여 사용하고, 흑 이외의 색표시일 때에는 광반사/회절 소자(23)를 온 상태에서 사용한다. 색표시일 때의 각종의 색을 표시시키는 경우에는, 예를 들면, 조명 광학계(22)에 있어서, 스크린(27)에 표시시켜야되는 색에 따른 색의 입사광 Li를 생성하여 광반사/회절 소자(23)에 입사시킨다.
<볼록 렌즈, 스캔 미러, 공간 필터>
광반사/회절 소자(23)의 전방에 위치하는 집광 렌즈(볼록 렌즈)(24)는, 광반사/회절 소자(23)로부터 사출된 반사광(28b), 또는, 회절광(28a, 28c)으로 형성되는 1차원의 상을 확대하여, 공간 필터(25)를 통하여, 소인 수단으로서의 스캔 미러(26)로 투사한다.
광반사/회절 소자(23)가 온 상태(제2 동작 상태)의 시에 광반사/회절소자(23)에 있어서 발생한 0차 광(28b), ±1차 광(28a, 28c)은, 집광 렌즈(24)를 통하여 공간 필터(25)에 입사한다.
집광 렌즈(24)의 전방에 위치하는 공간 필터(25)는, 1예를 도 5에 도해한 바와 같이, 집광 렌즈(24)로부터 사출된 ±1차 회절광(28a, 28c)을 광투과부(25a, 25b)를 통과시켜, 스캔 미러(26)에 도달시킨다. 또한 공간 필터(25)는, 렌즈(24)로부터 사출된, 광반사/회절 소자(23)의 광축과 공간 필터(25)의 광축에 따라서 도래하는 반사광 또는 0차 광(28b)을 광투과부(25a) 이외의 광축과 일치하는 중심의 반사부(25c) 및 광투과부(25a)의 주위의 반사부(25c)에서 반사시켜 공간 필터(25)에 통과시키지 않는다. 공간 필터(25)의 상세는 도 5를 참조하여 후술한다.
공간 필터(25)의 전방에 위치하는 스캔 미러(26)는, 공간 필터(25)를 경유하여 도래하는, 광반사/회절 소자(23)로부터의 1차원의 화상 정보를 포함하는 반사/회절광을 스캔하여(소인하여) 스크린(27) 상으로 반사하여, 스크린(27) 상에 2차원의 화상을 형성한다. 스캔 미러(26)는, 예를 들면, 갈바노 미러이다.
<공간 필터>
도 5는 도 4에 도해한 공간 필터(25)의 정면도이다.
공간 필터(25)는, 광투과부(개구)(25a, 25b)와, 반사부(빛 차단부)(25c)를 갖고 있다.
광반사/회절 소자(23)가 제1(오프) 상태인 경우, 광반사/회절 소자(23)에 입사한 조명 광속(입사광 Li)은 반사되어 광반사/회절 소자(23)로부터 반사광이 사출한다. 그 반사광은, 입사광 Li의 입사각도에 의존하는 정해진 방향으로 진행하여,공간 필터(25)에 있어서의 반사부(25c)에 의해서 반사되어, 스캔 미러(26) 및 스크린(27)에 도달하지 않는다. 따라서, 이 때, 화상 표시 장치의 스크린 상에 흑이 표시된다. 이 상태를, 화상 표시의 암상태라고 한다.
광반사/회절 소자(23)가 제1 (온) 상태인 경우에, 광반사/회절 소자(23)에 조사한 조명 광속(입사광 Li)은, 회절되어, 0차 광, ±1차 광 등의 회절광이 사출된다. 회절 현상에 따른 0차 광의 강도는 광반사/회절 소자(23)가 오프 상태에서의 반사광의 강도보다 낮게 되고, ±1차 회절광 등의 회절광의 강도가 높게 된다.
각 차(m)의 회절광은, 수학식 1에 나타낸 바와 같이, 조명 광속(입사광 Li)의 파장 λ와 광반사/회절 소자(23)의 리본형 반사 소자의 구성 피치 D에 의해 결정되는 각도 방향으로 회절되어, 0차 광, 및 ±1차 회절광 등의 회절광 광속이 각각 상이한 각 방향으로 진행하여, 공간 필터(25)의 반사부(25c), 광투과부(25a, 25b)에 입사한다.
광반사/회절 소자(23)로부터의 회절광은, 0차 광과 ±1차 회절광 뿐만 아니라, ±2차 이상의 고차의 회절광도 포함하고 있다.
화상 표시 장치의 스크린(27) 상에서 최대의 콘트라스트를 얻기 위해서, 광반사/회절 소자(23)가 온 상태에서 가장 효율적으로 발생하는 ±1차 회절광이 거의 손실되지 않고서(감쇠하지 않고서) 공간 필터(25)를 통과할 수 있고, 0차 광, 2차 광 등의 회절광은 충분히 차단하도록, 공간 필터(25)의 광투과부(25a, 25b) 및 반사부(25c)의 위치와 치수가 설계되어 있다.
화상 표시 장치에서 보다 밝은 화상을 얻는 경우에는, 이들 2차 이상의 고차회절광을 ±1차 회절광과 같이 공간 필터(25)의 투과부(25a, 25b)에 입사시켜도 된다. 공간 필터(25)는 그와 같은 조건에 적합하게 구성할 수 있다.
<리본형 반사 요소>
도 6은, 1예로서 도 4에 도해한 화상 표시 장치(20)에 이용되는, 광반사/회절 소자(23)를 구성하는 리본형 반사 요소의 부분 평면 구조를 도시하고 있다.
도 6에 도시한 바와 같이, 공통 전극 기판(12)과 함께 광반사/회절 소자(23)를 구성하는 1차원 형상으로 구성되어 있는 리본형 반사 요소(23A)는, 상호 평행한 6개의 리본형의 반사 요소, 즉, 리본형 반사 요소(31a, 32a, 31b, 32b, 31c, 32c)로 구성되고, 이들 리본형 반사 요소에 의해서 1 화소가 규정된다.
리본형 반사 요소(23A)는, 제1 그룹의 리본형 반사 요소(31a, 31b, 31c)와, 제2 그룹의 리본형 반사 요소(32a, 32b, 32c)의 2조로 그룹화되어 있다. 이들의 리본형 반사 요소는, 급전을 위해, 도시 생략된 와이어 본딩용의 패드에 접속되어 있다.
도 6에 도해한 리본형 반사 요소(23A)와 도 1에 도해한 공통 전극 기판(12)으로 1 화소 분의 화상 형성을 행한다. 도 4에 있어서 광반사/회절 소자(23)로서 사용되는, 광반사/회절 소자 어레이는, 공통 전극 기판(12)과, 공통 전극 기판(12)과 대향시켜, 도 6에 도해한 리본형 반사 요소(23A)를 복수 화소 분, 예를 들면 1080 화소 분, 어레이 형상으로 구성한 것이다. 도 4의 화상 표시 장치(20)에 사용하는 광반사/회절 소자(23)로서는, 광반사/회절 소자 어레이를 이용한다.
리본형 반사 요소에는 전압이 인가되기 때문에 리본형 반사 요소는 도전성을갖고 리본형 반사 요소는 정전력에 의해서 변위되기 때문에 가요성, 및, 변위가 복귀하기 위한 탄력성을 갖는다. 특히, 가동 리본형 반사 요소(31)는 변위 및 복귀가 매우 고속의 횟수 반복하여 행해지기 때문에, 내구성 또한 탄력성이 있는 박막으로서 구성되는 것이 바람직하다.
그와 같은 특성이 요구되는 리본형 반사 요소는, 예를 들면, 질화 실리콘막(SiN)의 표면에 반사면으로서 알루미늄막이 형성된 구조를 갖는다.
리본형 반사 요소 중, 제1 그룹의 리본형 반사 요소(31)(31a, 31b, 31c)에 구동 전압 PWR가 인가되면 공통 전극 기판(12)(도 1)과의 사이의 전위차에 기인하는 정전력에 의해서 가동 리본형 반사 요소(31)가 공통 전극 기판(12)측으로 이동한다. 따라서, 리본형 반사 요소(31)를 가동 리본형 반사 요소라고 부른다. 제2 그룹의 리본형 반사 요소(32)(32a, 32b, 32c)는, 공통 전극 기판(12)과 동 전위로 해두고, 변위하지 않고 고정되어 있기 때문에, 고정 리본형 반사 요소라고 부른다.
또한, 구동 전압 PWR의 인가를 반대로 하면, 고정 리본형 반사 요소(32)를 가동 리본형 반사 요소로서 이용하고, 가동 리본형 반사 요소(31)를 고정 리본형 반사 요소로서 이용하여 것도 가능하다.
각 그룹의 리본형 반사 요소는 소정의 피치로 주기적으로 배치되어 있다.
가동 리본형 반사 요소(31a, 31b, 31c)는, 제1 단부(81)와, 제1 단부(81)에 대향하는 제2 단부(82)와, 한쪽의 면에 반사면이 형성되고 제1 단부(81)와 제2 단부(82)를 접속하는 제1 중간부(83)로 형성되어 있다.
고정 리본형 반사 요소(32a, 32b, 32c)는 제1 단부(81)에 접근하는 제3단부(84)와, 제3 단부(84)에 대향하는 제4 단부(85)와, 한쪽의 면에 반사면이 형성되어 제3 단부(84)와 제4 단부(85)를 접속하는 제2 중간부(86)로 형성되어 있다.
가동 리본형 반사 요소(31a, 31b, 31c)는 각각의 제1 단부(81)에 있어서 제1 공통 접속부에 전기적으로 접속되고, 가동 리본형 반사 요소의 전체의 평면 형상이「빗 모양」의 형상을 하고 있다. 고정 리본형 반사 요소(32a, 32b, 32c)는 각각의 제4 단부(85)에 있어서 제2 공통 접속부에 전기적으로 접속되고, 고정 리본형 반사 요소의 전체의 평면 형상도 「빗 모양」의 형상을 하고 있다. 가동 리본형 반사 요소의 단부와 중간부, 및, 고정 리본형 반사 요소의 단부와 중간부가 뒤섞여 있어, 인터-디지털(inter-digital) 형상을 하고 있다. 즉, 리본형 반사 요소(23A)는 2 그룹의 빗형 형상의 리본형 반사 요소가, 인터-디지털 형상으로 배열되어 있다.
구동 전압 PWR가 인가되어 있을 때(제1 상태)의 제1 그룹에 속하는 가동 리본형 반사 요소(31a, 31b, 31c)의 반사면(제1 반사 평면)과, 제2 그룹에 속하는 고정 리본형 반사 요소(32a, 32b, 32c)의 반사면(제2 반사 평면)은 거의 동일 평면이다.
리본형 반사 요소(31a, 32a, 31b, 32b, 31c, 32c)의 다른 쪽의 면에 대향하여, 소정 간격을 사이에 두고 위치하는 도 1에 도시한 공통 전극(12)과 어는 정도의 간격을 유지하고 리본형 반사 요소(31a, 32a, 31b, 32b, 31c, 32c)의 빗형 구조를 지지하기 위한 지지부(도시 생략)가, 리본형 반사 요소(31a, 32a, 31b, 32b, 31c, 32c)에서, 길이 w2의 부분의 양단에 각각 1 개소 이상 형성되어 있다.
길이 w2의 부분은, 제1 그룹의 가동 리본형 반사 요소(31)의 단부와 제2 그룹의 고정 리본형 반사 요소(32)의 단부와의 사이의 부분을 나타내고, 가동 리본형 반사 요소(31)의 제1 반사 평면과, 고정 리본형 반사 요소(32)의 제2 반사 평면과의 사이에 회절 현상을 생기게 하는 광로차(단차)가 실질적으로 발생할 수 있는 부분이다. 즉, 길이 w2의 부분은 정당한 회절 현상을 일으킬 수 있는 부분이다.
공통 전극(12)과 가동 리본형 반사 요소(31)의 사이에 전위차가 생기는 구동 전압 PWR를 가동 리본형 반사 요소(31)에 인가하지 않을 때, 가동 리본형 반사 요소(31)의 면과 고정 리본형 반사 요소(32)의 면은 거의 동일한 반사 평면을 형성하고, 평면적인 구조 상, 주기(피치) p1로, 각 리본형 반사 요소가 배치되어 있다.
주기(피치) p1은, 광반사/회절 소자(23)가 오프 상태일 때의 광반사/회절 소자(23)의 구조 상의 주기를 나타낸다. 길이(폭) w2는, 구조 상의 주기(피치) p1을 구성하는 영역에서의 회절 현상이 발생되는 리본형 반사 요소의 실효적인 길이를 나타낸다. 실효적인 길이라는 의미는, 정당한 회절 현상을 실질적으로 일으킬 수 있는 부분의 길이를 의미한다.
공통 전극(12)을 대지 전위로 유지하여, 고정 리본형 반사 요소(32)의 전위를 공통 전극 기판(12)과 동일하게 해두고, 가동 리본형 반사 요소(31)에 구동 전압 PWR를 인가하여, 공통 전극 기판(12)과 가동 리본형 반사 요소(31)와의 사이에 구동 전압 PWR에 상당하는 전위차가 생기게 하면, 이 전위차에 따른 정전기력에 의해 가동 리본형 반사 요소(31)가, 도시 생략된 지지부를 기점으로 하여, 공통 전극(12) 측으로 회절 현상이 발생하는 거리만큼 휘어진다(변동한다). 즉, 가동리본형 반사 요소(31)의 반사면이 고정 리본형 반사 요소(32)의 반사면으로부터 회절 현상을 일으키는 광로차에 상당하는 거리만큼 공통 전극 기판(12)측으로 접근한다. 그 결과, 광반사/회절 소자(23)를 구성하는 리본형 반사 요소(23A)에, 도 6의 지면의 위로부터 입사광 Li가 조사되었을 때, 광반사/회절 소자(23)는, 입사광 Li를 회절시키는, 주기(피치) p2의 주기적인 구조를 갖는 반사형 회절 격자로서 기능한다.
반사형 회절 격자로서 기능하는 광반사/회절 소자(23)에서 발생한 회절광은, 도 1에 도시하는 공간 필터(25)에서 분리된다. 이와 같이, 광반사/회절 소자(23)는 광 스위칭 작용을 갖는 회절 격자로서 동작한다.
공간 필터(25)로서는, 가동 리본형 반사 요소(31)에 구동 전압 PWR를 인가했을 때 반사형 회절 격자로서 기능하는 광반사/회절 소자(23)로부터 발생하는 회절광을 통과시키는 제1 타입과, 가동 리본형 반사 요소(31)에 구동 전압 PWR를 인가하지 않을 때에 광반사/회절 소자(23)로부터 발생하는 반사광(0차 광) L0을 통과시키는 제2 타입의 2가지가 있다.
도 5에 도해한 제1 실시 형태에 있어서의 공간 필터(25)는, 광투과부(25a, 25b)에서 가동 리본형 반사 소자(31)에 구동 전압 PWR를 인가했을 때에 가장 효율적으로 발생하는 1차 회절광을 손실시키지 않고서 통과시키고, 반사부(25c)에서 0차 광, 2차 광 등의 회절광을 충분히 차단하는 위치와 치수에 설계되어 있고, 화상 표시 장치에서 최대의 콘트라스트가 얻어지는 구조로 되어있다.
그러나, 이것 만으로서는 전 화소에 걸쳐서 1000:1 이상의 콘트라스트를 실현하는 것은 할 수 없다.
인접하는 리본형 반사 요소(31a, 32a, 31b, 32b, 31c, 32c)가 교대로 뒤섞여 있는 인터-디지털형(빗형) 구조에 있어서, 가동 리본형 반사 요소(31)에 구동 전압 PWR를 인가하고, 고정 리본형 반사 요소(32)를 공통 전극 기판(12)과 동일한 대지 전위로 유지하기 위해, 제1 단부(81) 및 제4 단부(85)에 있어서 제1 및 제2 공통 접속부에 접속된, 파선으로 도시하는 접속 영역(33, 34)을 형성하고 있다. 제1 접속 영역(33)은 가동 리본형 반사 요소(31)의 길이 w2의 부분(실효적 부분)으로부터 우측의 영역에 위치하고, 제2 접속 영역(34)은 고정 리본형 반사 요소(32)의 w2의 길이 부분으로부터 좌측의 영역에 위치하고 있다.
접속 영역(33, 34)의 내측의 부분은, 즉, 길이 w2의 부분(실효적 부분)은, 동일한 그룹에 속하는 리본형 반사 요소에 의해 주기적인 구조가 되고 있고, 이들 구조 상의 주기(간격 또는 피치)는 p2이다. 바꾸어 말하면, 동일한 그룹에 속하는 리본형 반사 요소는 간격 p2로 주기적으로 형성되어 있다.
접속 영역(33, 34)에 있어서 주기적인 구조 p2를 이루는 동일한 그룹에 속하는 리본형 반사 요소는, 도시 생략된 GLV 소자의 하층 부재와 적절한 거리, 예를 들면, λ/4의 정수배(λ는 입사광 Li의 파장)를 갖는 경우, 입사광을 회절시켜서, 회절광을 발생시키는 회절 격자를 형성한다.
또한, 상기와 같이 λ/4의 정수배로 정확한 거리보다도 짧은 거리이더라도, 회절 격자를 형성할 가능성이 있다. 그 때문에, 접속 영역(33, 34)에 조명광(입사광 Li)이 입사한 경우, 가동 리본형 반사 요소(31)에 구동 전압 PWR를 인가하고 있는지의 여부에 상관없이, 즉, 광반사/회절 소자(23)가 온 상태 또는 오프 상태에 상관없이, 조명광은 일부 회절되어, 의도하지 않은 회절광이 발생할 가능성이 있다.
수학식 1에 따르면, m차의 회절광의 회절 각도 θm은, 입사광의 입사각도 θi와 회절 격자의 격자 피치 D와 조명광의 파장 λ에 의해서 정해지기 때문에, 입사광 Li가 리본형 반사 요소(23A)의 반사면에 수직으로 입사하는 경우에는, 접속 영역(33, 34)으로부터의 회절광의 회절 각도는 피치 p2로 규정된다.
도 6에 도시한 리본형 반사 요소(23A)는, 가동 리본형 반사 요소(31)에 구동 전압 PWR가 인가되어 있는 온 상태에서 형성되는 회절 격자의 주기(피치)도 p2이고, 발생한 회절광의 회절 각도는 이 피치 p2로 규정된다. 공간 필터(25)의 광투과부(25a, 25b)와 반사부(25c)의 위치와 치수도 피치 p2, 차수 m, 입사각도 θi 및 조명광(입사광 Li)의 파장 λ로 규정된다.
광반사/회절 소자(23)에의 조명 광속(입사광 Li)은 평행 광속이고, 입사각도 θi는 일정하다. 따라서, 도 6에 있어서, 조명광을 길이 w2의 영역(실효적 부분)에 조사함과 함께 접속 영역(33, 34)에도 조사한 경우, 광반사/회절 소자(23)가 오프 상태에서도, 접속 영역(33, 34)에 있어서 의도하지 않은 회절광이 발생하여, 길이 w2의 영역에서 발생한 회절광과 동일한 방향, 즉, 집광 렌즈(24) 및 공간 필터(25)를 향하여 사출된다. 예를 들면, 접속 영역(33, 34)으로부터의 의도하지 않은 ±1차 회절광이, 공간 필터(25)의 광투과부(25a, 25b)를 통과한다. 이에 따라, 광반사/회절 소자(23)가 오프 상태인 경우, 즉, 스크린(27)에 있어서의 화상표시가 암상태(흑색표시 상태)인 경우에 있어서도, 접속 영역(33, 34)으로부터의 ±1차 회절광이 공간 필터(25)의 광투과부(25a, 25b)를 통과하여 스크린(27)에 도달한다. 그 결과, 암상태라도 스크린(27) 상에 밝은 화상이 형성되어, 콘트라스트가 저하된다.
조명광이 접속 영역(33, 34)에 있어서 의도하지 않은 회절광이 생성되는 것을 피하기 위해, 예를 들면, 리본형 반사 요소(31a, 32a, 31b, 32b, 31c, 32c)의 길이 방향의 조명 영역의 길이를 한정하여, 접속 영역(33, 34)에 조사하지 않는 방법이 생각된다. 예를 들면, 도 6에 도시한 바와 같이, 입사광 Li를 조사시키는 조명 영역을 리본형 반사 요소의 길이 w2보다 짧은 길이 w1의 부분으로 하고, 구조 상의 주기가 p2가 되는 접속 영역에는 입사광 Li가 입사되지 않도록 한다. 그러나, 이와 같이, 조명 영역의 길이 w1을 리본형 반사 요소의 길이 w2보다 짧게 한다고 하는 조건에 대하여 고찰하면, 광원(21)으로부터가 직접적인 조명광에 대하여 100% 만족시키는 것은 가능하지만, 실제의 화상 표시 장치에서, 도시 생략된 투사 렌즈, 기타 도시 생략된 광학 부품으로부터의 반사광이나 산란광에 의한 2차적인 조명광이 일정량 존재하기 때문에, 이들에 의한 2차적인 조명광에 대하여 길이 w1의 부분에만 입사광 Li를 입사시키는 것은 곤란하다. 또한, 리본형 반사 요소의 길이는 매우 짧다. 예를 들면, w2는, 300∼400 ㎛이고, w1은 약 30 ㎛ 이다. 이러한 미소한 영역에서, 광속의 조명 영역을 정확하게 제어하는 것도 곤란하다.
예를 들면, 광원(21)으로부터가 직접적인 1차 조명광의 0.2 %∼1 %의 조명광이, 화상 표시 장치 내의 도시 생략된 다른 광학 부품으로부터의 반사광이나 산란광에 의한 2차적인 조명광(이하, 2차 조명광으로 함)으로 하여, 구조 상의 주기 p2인 접속 영역(33, 34)에 조사되면, 그 2차 조명광은 접속 영역(33, 34)에서 회절된다. 2차 조명광의 상당 부분은 회절광으로서 사출되어, 공간 필터(25)를 통과하여, 화상 표시 장치의 스크린(27)에 결상된다. 이에 따라, 화상의 상기 화소에 대응하는 부분의 콘트라스트는, 500:1∼100:1로 저하한다.
또한, 이 2차 조명광은 일반적으로 공간적으로 불균일하여, 스크린(27)에 있어서의 표시 화면에 불균일한 줄무늬형 노이즈를 발생시켜서, 화상 품질이 크게 저하한다.
제1 실시 형태에 있어서는, 구조 상의 주기가 p2로 되어 있는 접속 영역(33, 34)을 덮어서 의도하지 않은 회절광이 발생하는 것을 방지하는 차광 마스크를 설치하여, 접속 영역(33, 34)에 있어서의 회절의 발생을 회피한다.
도 7은 리본형 반사 요소(23A)의 접속 영역(33, 34)이 차광 마스크(43, 44)로 덮여져 있는 광반사/회절 소자(23)의 표면 구조를 도시하는 도면이다.
접속 영역(33, 34)이 차광 마스크(43, 44)로 덮여져 있기 때문에, 접속 영역(33, 34)에 조명광이 입사해도, 거기서 회절광이 발생하지는 않는다.
차광 마스크(43, 44)는, 리본형 반사 요소(23A)의 표면에 직접 형성해도 된다. 직접 리본형 반사 요소(23A)의 표면에 형성할 수 없는 경우, 또는 형성이 곤란한 경우에는, 리본형 반사 요소(23A)의 상부의 근접 위치에, 예를 들면, 리본형 반사 요소(23A)를 보호하는 유리판을 배치하고, 차광 마스크(43, 44)를 이 유리판에 형성해도 된다.
차광 마스크(43, 44)의 제조 방법에 대하여 설명한다.
도 8과 도 9는, 제1 실시 형태에 따른 차광 마스크를 설치한 리본형 반사 요소를 복수 화소 분 갖는 광반사/회절 소자 어레이의 표면 구조를 도시하는 도면이고, 접속 영역(33, 34)을 덮는 차광 마스크(43, 44)를 형성하는 방법을 도시한다.
도 8에 도해한 광반사/회절 소자(광반사/회절 소자 어레이)(23)에 있어서의 리본형 반사 요소는, 가동 리본형 반사 요소와 고정 리본형 반사 요소가 서로 뒤섞여 인터-디지털 구성되어 있는 부분이 6개소 있고, 6 화소용의 광반사/회절 소자 어레이의 예를 도시하고 있다. 즉, 각 화소가, 공통 전극 기판(12)과, 이 공통 전극 기판(12)과 소정의 간격을 유지하여 위치하는 가동 리본형 반사 요소와 고정 리본형 반사 요소로 이루어지는 리본형 반사 요소에 의해서 규정된다. 가동 리본형 반사 요소와 고정 리본형 반사 요소는 각각, 3개마다 한쪽의 단부에서 공통 접속부에 접속되고, 접속 영역(33, 34)이 형성되어 있다. 도 8에 있어서, 차광 마스크(43, 44)는 도시되어 있지 않다.
도 9는 접속 영역(33, 34)을 덮는 차광 마스크(43, 44)가 형성된 광반사/회절 소자 어레이의 평면도이다.
차광 마스크(43, 44)는, 광반사/회절 소자(23)를 보호하기 위한 기밀 밀봉용 유리(45)의 표면에 형성되어 있다. 차광 마스크(43, 44)는 공간 주파수가 1/p2와 거의 일치, 또는 그 주파수 성분을 포함하는 광성분을 차광하는 것이 가능한 조건 및 재료로 접속 영역(33, 34)을 덮을 수 있는 치수로 가공되고, 형성되어 있다.
그와 같은 차광 마스크(43, 44)의 제작 방법에 대하여 예시한다. 예를 들면, 일반적인 광리소그래피법으로 레지스트 패턴을 제작하여, Al, Cr, Ni 등의 금속을 증착 등의 방법으로 접속 영역(33, 34)의 위에 퇴적하여 박막을 형성한다. 그 후 레지스트 상의 금속을 제거한다. 예를 들면, 리프트 오프법에 의해 용이하게 제작 가능하다.
차광 마스크(43, 44)의 재료는 Al, Cr, Ni에 한정되는 것이 아니라, 빛의 투과를 억제할 수 있는 것이라면 다른 재료라도 된다.
도 9에 도시한 바와 같이, 마스크(43, 44)를 유리(45) 상에 형성함으로써 배선 구조인 접속 영역(33, 34)이 덮여져 있다. 마스크(43, 44)의 치수는 접속 영역(33, 34)을 실질적으로 덮을 수 있는 치수로, 광반사/회절 소자(23)에의 입사광을 가리지 않는 치수이면 되고, 예를 들면, 도 9에 있어서의 입사광 Li가 입사 가능한 폭 w3은, 도 5에 도시한 입사광 Li가 입사 가능한 폭 w2와 거의 동일하게 된다. 여기서, w3은 도 6에 있어서 마스크(43, 44)에 덮여서, 입사광 Li가 입사 가능한 제한된 조사 영역의 길이를 나타낸다.
차광 마스크(43, 44)는 유리(45)의 리본형 반사 요소 측의 면, 또는, 그 반대측의 면에 형성되어도 된다. 또한, 리본형 반사 요소의 보호 유리(45)에 직접 형성되어 있지 않더라도, 리본형 반사 요소의 근방을 닿아서 실질적으로 마찬가지의 차광 마스크 효과가 얻어지는 위치에 마스크를 설치하는 것도 가능하다.
제1 실시 형태에 따르면, 급전을 위한 리본형 반사 요소를 접속하는 접속 영역(33, 34)에 있어서의 의도하지 않은 회절광의 발생을 방지할 수 있는 광반사/회절 소자(광반사/회절 소자 어레이)(23)를 제공할 수 있다.
이 광반사/회절 소자(광반사/회절 소자 어레이)(23)를 회절 격자 형광 스위칭 소자로서 이용하고, 광반사/회절 소자(23)의 후단에 상술한 광투과부(25a, 25b)를 갖는 공간 필터(25)를 이용하여 화상 표시 장치를 구성하면, 그 협동 작용에 의해, 더욱 고 콘트라스트화를 실현할 수 있다.
즉, 제1 실시 형태의 리본형 반사 요소(23A)를 갖는 광반사/회절 소자(23)를 도 8 및 도 9를 참조하여 진술한, 복수 화소용의 광반사/회절 소자 어레이의 형성에 적용할 수 있다.
그와 같은 광반사/회절 소자 어레이를 도 4를 참조하여 진술한 화상 표시 장치의 광반사/회절 소자(23)에 사용하여 공간 필터(25)와의 협동 작용에 의해 화상 형성에 사용할 수 있다. 그와 같은 화상 표시 장치는, 광반사/회절 소자를 이용하는 것에 의한 자연스러운 화상 표현의 실현, 자연스러운 색재현성의 실현, 고정밀도의 화상 형성, 높은 응답성 등의 이점 외에, 더욱 높은 콘트라스트를 실현할 수 있다.
<제2 실시 형태>
본 발명의 제2 실시 형태에 따른 광반사/회절 소자, 광반사/회절 소자 어레이 및 광반사/회절 소자 어레이를 이용한 화상 표시 장치에 대하여 진술한다.
제2 실시 형태는, 제1 실시 형태와 마찬가지로, 흑색표시를 위해서 광반사/회절 소자(23)의 오프 상태(제1 동작 상태)에 있어서 의도하지 않은 회절광이 발생하고, 그 회절광에 의해 공간 필터를 통과하는 광량이 증가하여, 화상 표시의 콘트라스트를 저하시킨다고 하는 문제를 해결한다.
제1 실시 형태에 있어서는 광반사/회절 소자의 오프 상태에서 의도하지 않은 회절 현상이 일어나는 영역을 덮어두고 있지만, 제2 실시 형태에 있어서는, 접속 영역의 면적을 축소함으로써 접속 영역에서의 의도하지 않은 빛의 회절을 피한다.
제2 실시 형태에 있어서도, 광반사/회절 소자, 광반사/회절 소자 어레이 및 화상 표시 장치의 기본 구성은, 제1 실시 형태에서 진술한 것과 마찬가지이다.
도 10은 제2 실시 형태에 따른 광반사/회절 소자를 구성하는 리본형 반사 요소(40)의 표면 구조를 도시하는 도면이다.
제2 실시 형태의 광반사/회절 소자는, 도 10에 도해한 리본형 반사 소자(40)와, 이 리본형 반사 소자(40)와 소정의 간격을 사이에 두고 위치하는 공통 전극 기판(12)(도 1)으로 구성되어 있다. 이하, 리본형 반사 소자(40)를 중심으로 제2 실시 형태에 대하여 진술한다.
도 10에 있어서 도 6과 동일한 구성 성분에 동일한 부호를 이용하여, 중복하는 설명은 생략한다.
리본형 반사 소자(40)는, 서로 뒤섞인 빗형 구조(인터-디지털 구조)의 제1 그룹의 가동 리본형 반사 요소(31a, 31b, 31c)(31)와, 제2 그룹의 고정 리본형 반사 요소(32a, 32b, 32c)(32)를 갖는다.
각각의 그룹의 리본형 반사 요소는 그 단부에서 공통 접속부에 접속되어 있고, 각각 접속 영역(63)과 접속 영역(64)을 형성한다. 여기서, 접속 영역(63)은 가동 리본형 반사 요소(31)의 w2의 길이 부분으로부터 우측의 영역을 가리키고 있고, 접속 영역(64)은 고정 리본형 반사 요소(32)의 w2의 길이 부분으로부터 좌측의영역을 가리키고 있다.
접속 영역(63, 64)의 내측의 부분에서, 동일한 그룹에 속하는 리본형 반사 요소는 주기적인 구조 p2를 이루고, 광반사/회절 소자의 온 상태(제2 동작 상태)에서 형성되는 회절 격자의 주기와 동일하다. 접속 영역(63, 64)에 있어서, 구조 상의 주기가 p2인 부분을 가지면, 광반사/회절 소자(40)가 오프 상태이더라도 의도하지 않은 회절광이 발생하여, 이 광반사/회절 소자(40)를 화상 표시 장치에 이용한 경우, 의도하지 않은 회절광에 의해서 콘트라스트가 저하할 가능성이 있다.
그 때문에, 제2 실시 형태에 있어서는, 리본형 반사 요소(40)에 있어서의 접속 영역(63, 64)의 면적을 매우 감소시킴으로써, 접속 영역(63, 64)에 있어서 발생하는 의도하지 않은 회절광의 량을 대폭 감소하여, 콘트라스트의 저하를 방지한다.
또한, 접속 영역(63, 64)의 면적을 매우 감소시켜서 접속 영역(63, 64)에 있어서 발생하는 필요 없는 회절광의 량을 대폭 감소시킨 리본형 반사 요소(40)를 갖는 제2 실시 형태의 광반사/회절 소자(회절 격자 형광 스위칭 소자)와 공간 필터(25)를 이용하여, 그 협동 작용에 의해, 화상 표시 장치의 한층 더 고 콘트라스트화를 실현할 수 있다.
제2 실시 형태의 광반사/회절 소자의 실시에 있어서, 특히, 리본형 반사 요소(40)의 제조에 있어서, 새로운 제조 프로세스가 필요 없기 때문에, 제1 실시 형태와 마찬가지로, 용이하게 실현할 수 있고, 비용이 증가하지 않는다.
제2 실시 형태의 광반사/회절 소자를 도 8 및 도 9를 참조하여 진술한, 복수 화소용의 광반사/회절 소자 어레이의 형성에 적용할 수 있다.
그와 같은 광반사/회절 소자 어레이를 도 4를 참조하여 진술한 화상 표시 장치의 광반사/회절 소자(23)에 사용하여 공간 필터(25)와의 협동 작용에 의해 화상 형성에 사용할 수 있다. 그와 같은 화상 표시 장치는, 광반사/회절 소자를 이용하는 것에 따른 자연스러운 화상 표현의 실현, 자연스러운 색재현성의 실현, 고정밀도의 화상 형성, 높은 응답성 등의 이점 외에, 더욱 높은 콘트라스트를 실현할 수 있다.
<제3 실시 형태>
도 11은 제3 실시 형태에 따른 광반사/회절 소자 중의 리본형 반사 요소(50)의 표면 구조를 도시하는 도면이다.
제3 실시 형태의 광반사/회절 소자는, 도 11에 도해한 리본형 반사 요소(50)와, 이 리본형 반사 요소(50)와 소정의 간격을 사이에 두고 위치하는 공통 전극 기판(12)(도 1)으로 구성되어 있다. 이하, 리본형 반사 요소(50)를 중심으로 제3 실시 형태에 대하여 진술한다.
제3 실시 형태도, 제1 및 제2 실시 형태와 마찬가지로, 광반사/회절 소자가 오프 상태(제1 동작 상태)로 입사된 조명광의 의도하지 않은 회절이 발생하여, 그 회절광에 의해 공간 필터를 통과하는 광량이 증가하여, 화상 표시의 콘트라스트를 저하시킨다고 하는 문제를 해결한다.
제3 실시 형태에 있어서는, 광반사/회절 소자 내의 개개의 리본형 반사 요소를 독립적으로 급전선에 접속하여, 제1 및 제2 실시 형태의 광반사/회절 소자에 있어서의 리본형 반사 요소와 같은 구조 상의 주기가 p2가 되는 접속 영역을 만들지않도록 함으로써, 의도하지 않은 빛의 회절의 발생을 방지한다.
제3 실시 형태에 있어서도, 광반사/회절 소자, 광반사/회절 소자 어레이 및 화상 표시 장치의 기본 구성은, 제1 및 제2 실시 형태에서 진술한 것과 마찬가지이다.
도 11에 있어서, 1차원 리본형 반사 요소(GLV 소자)(50)의 1 화소는, 상호 평행한 6개의 리본형 반사 요소(51a, 52a, 51b, 52b, 51c, 52c)(대표하여 50)로 구성되어 있다. 제1 그룹의 리본형 반사 요소(51a, 51b, 51c)(대표하여 51)를 가동 리본형 반사 요소로 하고, 제2 그룹의 리본형 반사 요소(52a, 52b, 52c)(대표하여 51)를 고정 리본형 반사 요소로 한다.
가동 리본형 반사 요소(51)의 각 리본형 반사 요소와 고정 리본형 반사 요소(52)의 각 리본형 반사 요소는 교대로 배치되어 있고, 인터-디지털 구조를 하고 있다.
각 그룹의 리본형 반사 요소는 주기적으로 배치되어 있다. 제1 및 제2 그룹에 속하는 리본형 반사 요소에 의해 제1 반사 평면 및 제2 반사 평면이 형성되어 있다.
각 리본형 반사 요소는 반사면으로서, 예를 들면 질화 실리콘막의 표면에 알루미늄막이 형성된 구조를 갖는다.
리본형 반사 요소(50)에 대향하여, 도 1에 도시한 공통 전극(12)이 배치되어 있고, 또한, 공통 전극(12)과 어느 정도 간격을 유지하여 리본형 반사 요소(50)를 지지하기 위한 지지부(도시 생략)가, 가동 리본형 반사 요소(51)와 고정 리본형 반사 요소(52)와의 양단에 각각 1 개소 이상 형성되어 있다.
공통 전극(12)과 가동 리본형 반사 요소(51)와의 사이에 구동 전압 PWR를 인가하면 정전기력에 의해 가동 리본형 반사 요소(51)의 각 리본형 반사 요소가 공통 전극(12)측에 흡인되어 이동한다(휘거나, 변위한다). 그 때문에, 가동 리본형 반사 요소(51)의 제1 반사 평면과, 고정 리본형 반사 요소(52)의 제2 반사 평면이 회절을 일으키는 소정의 거리만큼 이격되고, 각 리본형 반사 요소에 의해 입사광을 회절시키는 주기적인 구조를 취하는 반사형 회절 격자가 형성되어, 회절광을 발생시킨다.
이러한 리본형 반사 요소(50)를 갖는 광반사/회절 소자를 도 8 또는 도 9에 도해한 광반사/회절 소자 어레이로서 구성하고, 이 광반사/회절 소자 어레이를 광반사/회절 소자(23)로서 도 4에 도해한 화상 표시 장치에 적용하면, 광반사/회절 소자(23)에서 발생된 회절광은, 공간 필터(25)에서 분리된다.
도 11에 도시한 바와 같이, 리본형 반사 요소(51a, 52a, 51b, 52b, 51c, 52c)는 서로 접속되어 있지 않고, 각 리본형 반사 요소에의 배선 부분은 각각 독립되어 있다. 예를 들면, 각 리본형 반사 요소에의 배선 부분이 입사광 Li가 입사하는 부분 w2의 외부에 위치하는, 리본형 반사 요소의 단부의 기초 부분에 매립되어 있다. 즉, 제3 실시 형태의 리본형 반사 요소(50)에 있어서는, 제1 실시 형태에 있어서의 접속 영역(33, 34), 제2 실시 형태에 있어서의 접속 영역(63, 64)에 해당하는 부분이 없다.
리본형 반사 요소(50)의 표면 구조는 똑같고, 광반사/회절 소자의 온 상태(제2 동작 상태)에 있어서는, 가동 리본형 반사 요소(51)와 고정 리본형 반사 요소(52)와의 사이에 단차가 발생하여 리본형 반사 요소(50)의 전 영역에 걸쳐 구조 상의 주기(피치)가 p2가 되고, 광반사/회절 소자의 오프 상태에서는, 가동 리본형 반사 요소(51)와 고정 리본형 반사 요소(52)와의 사이에 단차가 없고, 전 영역에 걸쳐 구조 상의 주기(피치)가 p1이 된다. 따라서, 광반사/회절 소자의 오프 상태에서 구조 상의 주기가 p2의 영역에서 의도하지 않은 불필요한 회절광을 발생시키지 않게 함으로써, 광반사/회절 소자의 오프 상태에서, 의도하지 않은 회절광에 의한 콘트라스트의 저하를 저감할 수 있다.
제3 실시 형태의 회절 격자 형광 스위칭 소자로서의 광반사/회절 소자를 광반사/회절 소자(23)로서 이용하여, 공간 필터(25)와 협동시킴으로써, 화상 표시 장치(20)의 콘트라스트를 더욱 높게 할 수 있다.
즉, 제3 실시 형태의 광반사/회절 소자를 도 8 및 도 9를 참조하여 진술한, 복수 화소용의 광반사/회절 소자 어레이의 형성에 적용할 수 있다.
그와 같은 광반사/회절 소자 어레이를 도 4를 참조하여 진술한 화상 표시 장치의 광반사/회절 소자(23)에 사용하여 공간 필터(25)와의 협동 작용에 의해 화상 형성에 사용할 수 있다. 그와 같은 화상 표시 장치는, 광반사/회절 소자를 이용하는 것에 의한 자연스러운 화상 표현의 실현, 자연스러운 색재현성의 실현, 고정밀도의 화상 형성, 높은 응답성 등의 이점 외에, 더욱 높은 콘트라스트를 실현할 수 있다.
<제4 실시 형태>
GLV 소자를 이용한 광반사/회절 소자의 각 리본형 반사 요소에 있어서의 반사면의 표면 구조(표면 거칠기)는, 화상 표시의 콘트라스트에 큰 영향을 준다. 그 이유는, 표면의 요철 구조에 의해, 표면에서의 산란광 강도가 강하게 영향 받기 때문이다.
제4 실시 형태에 있어서는, 광반사/회절 소자를 구성하는 리본형 반사 요소의 반사면의 표면 구조를 개선하여, 그와 같은 광반사/회절 소자를 이용한 화상 표시 장치에서의 콘트라스트의 개선을 도모한다.
제1∼제3 실시 형태에서 도시한 1차원 GLV 소자(광반사/회절 소자)의 각 리본형 반사 요소는, 통상, 예를 들면, 미국 특허 제5841579호, 미국 특허 제5661592호에 있어서는 기재된 바와 같이, 질화 실리콘막 표면에 알루미늄막을 적층한 구조로 할 수 있다.
이 경우, 질화 실리콘막은 감압 CVD법으로 제작된 비정질막이기 때문에 그레인(결정립) 구조가 없다. 표면의 러프네스(거칠기)값을, 예를 들면, 제곱합의 평방근(rms : root mean square)으로 나타낸 경우에는, 질화 실리콘막의 표면 러프네스값은 2 ㎚(rms)로 매우 작다. 또한, 질화 실리콘막은 온도 변화에 대해서도 표면 러프네스값이 안정되어 있다. 이와 같이, 질화 실리콘막은 리본형 반사 요소의 반사 소재로서 바람직하다.
표면 러프네스는 일반적으로 rms 값으로 표현하고, 이 값이 작을수록 표면이 균일하기 때문에 산란광 강도 변화는 작다.
한편, 리본형 반사 요소에 도전성, 탄성, 가요성 등을 부여하기 위해서 이용하는, 알루미늄막은 다결정막이기 때문에 그레인이 존재하고, 일반적으로 표면 러프네스값도 비교적 크다. 또한, 알루미늄막은 온도 변화의 영향을 받기 쉽고, 300 ℃ 정도의 비교적 저온에 있어서 그레인의 재성장이 일어나는 등, 질화 실리콘막과 비교하여 불안정한 측면이 있다.
이러한 질화 실리콘막과 알루미늄막의 적층 구조인 리본형 반사 요소를 이용한 광반사/회절 소자(GLV 소자)를 광반사/회절 소자 어레이로서 화상 표시 장치에 적용했을 때의 콘트라스트는, 특히, 알루미늄막의 표면 구조에 크게 의존한다. 즉, 콘트라스트는 알루미늄막의 표면 러프네스에 의한 산란광 강도의 변화에 의존한다.
실험에 의하면, 예를 들면, 알루미늄막의 표면 러프네스가 rms로 약 4 ㎚과 거의 동일한 플랫 회절 격자광 밸브의 1080 화소의, 광 파장 532 ㎚에서의 평균 콘트라스트 측정치는, 알루미늄막 형성 시의 프로세스 조건에 따라 약 2000:1∼6000:1의 범위에서 변동했다. 이 결과는, 산란광 강도 변화는 rms 값뿐만이 아니라 다른 파라미터의 기여가 큰 것을 나타내고 있다.
문헌, J.M.Elson and J.M.Bennette, "Relation between the angular dependence of scattering and the statistical properties of optical surfaces", J. of Opt.Soc.Am., vol.69 31-47(1979)은, 통상의 베타막 재료의 광산란 강도 Is는, rms와, 표면 러프네스의 상관 길이 La에 관계하고, 다음의 수학식 3으로 나타낼 수 있는 것을 기재하고 있다.
단, Is는 광산란 강도이고,
La는 표면 러프네스의 상관 길이이다.
표면 러프네스의 상관 길이란, 표면에 형성된 요철(그레인 구조에 의해 형성되는 입자의 요철)의 평균적인 주기를 나타낸다.
수학식 3으로부터, rms 값 외에, 러프네스의 상관 길이 La를 짧게 하는 것이 산란광 강도 변화를 작게 하기 위해서 중요하다고 생각된다.
러프네스의 상관 길이 La는 러프네스 프로파일의 자기 상관이 1/e(e=2.718)로 감쇠하는 거리로 정의되는데, 이것은, 물성적으로는 알루미늄막의 그레인 사이즈에 거의 비례하는 것이다. 따라서, 그레인의 미세화가 중요하다. 이러한 고찰에 기초하여 본 발명자는 새롭게 회절 격자 구조에 대하여 검토를 행하였다.
도 12 및 도 13은, 광반사/회절 소자(GLV 소자)를 구성하는 리본형 반사 요소의 표면 구조가 콘트라스트에 영향을 받는 것을 나타내는 실험 데이터이다.
도 12는, 광반사/회절 소자의 리본형 반사 요소를 약 300 ℃, 2 시간 정도의 열처리한 후, 광반사/회절 소자로서 화상 표시 장치에 이용한 경우의 콘트라스트의 측정 결과를 나타낸다. 도 12에 있어서, 횡축은 광반사/회절 소자의 화소(픽셀)에 상당하고, 합계로 1080 화소이다. 종축은 광반사/회절 소자가 오프 상태(제1 동작 상태)에 있어서 발생하는 광강도의 상대값(강도 변화)을 나타낸다. 오프 상태의광강도가 낮을수록, 화상 표시 장치에 의한 화상의 콘트라스트가 높다.
도 12로부터 얻어진 콘트라스트는 약 4000:1이고, 리본형 반사 요소의 표면 러프네스의 rms 값은 약 7 ㎚ 이다.
도 13은, 상온에 있어서의 광반사/회절 소자를 구성하는 리본형 반사 요소를 이용했을 때의 콘트라스트의 측정 결과를 도시한다. 도 13에 있어서, 횡축은 광반사/회절 소자의 GLV 소자의 화소(픽셀)에 상당하고, 합계로 1080 화소이다. 종축은 광반사/회절 소자가 오프 상태(제1 동작 상태)에서 발생하는 광강도의 상대값(강도 변화)을 나타낸다.
도 13으로부터 얻어진 콘트라스트는 약 6000:1이고, 리본형 반사 요소의 표면 러프네스의 rms 값은 약 7 ㎚로서, 열처리 후의 경우와 거의 변화하지 않는다.
즉, 광반사/회절 소자를 구성하는 리본형 반사 요소의 표면 러프네스의 rms 값은 변함이 없고, 300 ℃로부터 상온으로 변화하게 할 뿐이고, 콘트라스트는 약 4000:1으로부터 6000:1로 향상한 것을 나타내고 있다.
리본형 반사 요소의 표면 러프네스의 rms 값은 변화하지 않았지만, 일반적으로 알루미늄막의 그레인 사이즈는 열처리에 의해 커지기 때문에, 이 콘트라스트 변화는 열처리에 따른 알루미늄의 그레인 성장이 주원인이라고 생각된다.
상기한 바와 같이 알루미늄막은 온도 변화의 영향을 받기 쉽고, 300 ℃ 정도의 비교적 저온에서도 그레인은 재성장한다. 이에 따라, 알루미늄막에 있어서 그레인 사이즈가 크게 성장하여, 알루미늄막 표면에서의 상관 길이도 길어져, 리본형 반사 요소의 표면에서의 산란광의 강도 변화가 증가한다. 그 결과, 콘트라스트가저하한다.
또한, 그레인 성장은 불균일하게 발생하기 때문에, 광반사/회절 소자 어레이의 화소 위치에 따른 콘트라스트 변동이 커져 있다.
그레인의 미세화는, 광학적으로는, 알루미늄막의 표면 구조의 공간 주파수를 크게 하는 것에 상당한다. 따라서, 제1∼제3 실시 형태와 같이, 알루미늄막의 표면 구조의 공간 주파수를 광반사/회절 소자(GLV 소자)가 온 상태인 때에 형성되는 회절 격자의 구조 공간 주파수(1/p2)와 상이하게 하여, 산란광을 공간 필터(25)의 광투과부(25a, 25b)의 밖으로 시프트시킴으로써, 공간 필터를 통과하는 산란광 강도의 변화를 실질적으로 억제할 수 있다.
한편, 콘트라스트를 높게 하기 위해서, 리본형 반사 요소의 표면의 러프네스의 rms 값을 될 수 있는 한 작게 하는 것은 바람직하지만, 여기서 나타낸 바와 같이, 러프네스 프로파일의 상관 길이를, 알루미늄막의 그레인 사이즈를 미세화함으로써 작게 컨트롤하여, 고 콘트라스트화를 도모할 수 있다.
제4 실시 형태에 따르면, 광반사/회절 소자를 구성하는 리본형 반사 요소의 표면에서의 알루미늄막의 표면 러프네스의 rms 값을 저감함으로써 콘트라스트를 개선하는 것에 한계가 있는 경우에, 알루미늄막의 형성 조건을 알루미늄막 내의 결정 그레인의 사이즈가 보다 미세화하도록 제어함으로써, 알루미늄막의 표면 러프네스의 상관 길이를 짧게 하여, 콘트라스트를 상관 길이의 2승의 역수에 비례하여 개선할 수 있다.
<제5 실시 형태>
본 발명에 있어서 화상 표시 장치에서 이용된 공간 필터는, 도 5에 도해한 구성에 한정되지 않는다. 예를 들면, 도 4에 도해한 공간 필터(25)로서, 공통 전극 기판(12)과 가동 리본형 반사 요소와의 사이에 구동 전압 PWR를 인가하지 않을 때에 발생하는 반사광을 통과시키는 공간 필터를 이용하는 경우에도 적용할 수 있다.
도 14는 그와 같은 공간 필터의 일례를 나타내고 있다. 도 14에 있어서, 공간 필터(75)는, 중앙부의 광투과부(75a)와, 그 주위의 반사부(75b, 75c)를 갖고 있다. 이 경우, 공통 전극 기판(12)과 리본형 반사 요소와의 사이에, 최적으로 회절광을 발생시키기 위해서, 즉, 고정 리본형 반사 요소에 대한 가동 리본형 반사 요소의 휨량(변동량)이, λ/4(λ는 입사광 Li의 파장)로 되도록 최적 전압을 인가했을 때에 잔존하는 0차 광이 콘트라스트를 저하시킨다.
그것을 해결하기 위해서, 제5 실시 형태에 있어서는, 리본형 반사 요소의 길이 방향의 조명 영역의 길이를 리본형 반사 요소의 길이보다도 짧게 하여, 암상태에서 구조 상의 주기가 p2가 되는 접속 영역을 작게 하거나, 또는 이 접속 영역을 덮어두거나, 또는, 개개의 리본형 반사 요소를 독립 배선으로 하여, 암상태에서 구조 상의 주기가 p2가 되는 영역을 만들지 않는다고 하는 방법을 취한다.
2번째와 3번째의 방법에 있어서는, 접속 부분의 구조의 공간 주파수 자체는 공간 필터의 통과 대역과 동일한 0차 광 성분을 포함하지만, 암상태(광반사/회절 소자의 온 상태)에서의 2차적인 조명광은 대부분 1차 광이고, 그 결과, 빛의 공간 주파수는 1차 광 주체가 되어 공간 필터를 통과할 수 없다.
이에 의해, 상술한 콘트라스트의 저하를 개선할 수 있다.
이상, 본 발명을 바람직한 실시 형태에 기초하여 설명했지만, 본 발명은 이상으로 설명한 실시 형태에 한정되는 것이 아니라, 본 발명의 요지를 일탈하지 않은 범위에서, 여러 가지의 개변이 가능하다.
본 발명의 각 실시 형태에 있어서 설명한 화상 표시 장치는 일례로서, 그 구성의 각종의 변경이 가능하다. 예를 들면, 그 화상 표시 수단은 스크린에 한정하지 않고, 프린터의 감광체 드럼이라도 된다. 즉, 본 발명의 광반사/회절 소자, 광반사/회절 소자 어레이의 적용은 화상 표시 장치에 한정되지 않고, 본 발명의 광반사/회절 소자, 광반사/회절 소자 어레이를 프린터 등 다른 화상 표시 장치 또는 화상 형성 장치에도 적용할 수 있다.
또한, 본 발명의 각 실시 형태에 있어서 설명한 화상 표시 장치에서, 광반사/회절 소자(GLV)의 1 화소는 6개의 리본형 반사 요소를 포함하고 있지만, 이것은 예시이고, 6개 이상이어도 된다.
또한, 본 발명에 있어서, 표면 구조의 제어에 의해 표시에 영향을 주는 산란광의 억제는, 제4 실시 형태에서 설명한 리본형 반사 요소에 있어서의 표면의 요철 구조인 경우에 한정되지 않는다. 예를 들면, 리본형 반사 요소의 표면, 또는, 그 근방의 보호 유리판 등의 이물, 더스트, 기타 패턴 결함 등에 의한 회절 격자 형광 밸브의 콘트라스트 저하의 개선에 대한 대책으로서도 큰 효과가 얻어진다. 즉, 이들 대상의 공간 분포에 있어서, 각각의 공간 주파수가, 광반사/회절 소자가 온 상태인 때에 형성되는 회절 격자의 공간 주파수와 다르게 함으로써, 공간 필터를 통과하는 산란광 강도를 억제할 수 있다. 구체적으로는, 그 이물, 더스트 및 패턴 결함의 치수를 작게 함으로써, 본 발명의 효과가 얻어진다.
본 발명에 따르면, 화상 표시 장치의 고 콘트라스트화가 실현할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 공간적으로 불균일한 2차적인 조명광에 의한 불필요한 빛의 회절이 발생하지 않기 때문에, 표시 화면의 불균일한 줄무늬형 노이즈를 방지하고, 화상 품질을 개선할 수 있다.
또한, 광반사/회절 소자의 반사 요소의 반사에 기여하는 표면 러프네스의 rms 값을 저감시킴으로써, 화상 표시의 콘트라스트를 개선하는 것에 한계가 있는 경우에, 반사 요소를 표면 러프네스의 상관 길이를 짧게 하도록 형성하여, 예를 들면, 결정 그레인의 사이즈가 보다 미세화하도록 제어함으로써, 화상의 콘트라스트를 그 상관 길이의 2승의 역수에 비례하여 개선할 수 있다.
본 발명의 광반사/회절 소자는, GLV 소자를 이용하여, GLV 소자가 갖는 여러 가지 특성, 예를 들면, 높은 정밀도의 화상의 제공, 높은 화질의 화상의 형성, 고속 응답성 등은, 상술한 효과와 더불어 발휘될 수 있다. 따라서, 본 발명의 광반사/회절 소자, 또는 광반사/회절 소자 어레이를 화상 표시 장치 등에 적용하면, 상술한 콘트라스트의 개선 외에, 정밀도가 높은 화상, 높은 화질의 화상, 응답성이 높은 화상을 제공할 수 있다.
본 발명의 광반사/회절 소자 및 광반사/회절 소자 어레이는 화상 표시 장치 등에 적용할 수 있다.

Claims (25)

  1. 입사광을 반사/회절시키는 광반사/회절 소자에 있어서,
    공통 전극 기판과, 이 공통 전극 기판과 대향하여 위치하여 광반사 특성을 갖는 제1 그룹의 복수의 반사 요소와, 상기 공통 전극 기판과 대향하여 위치하여 광반사 특성을 갖는 제2 그룹의 복수의 반사 요소를 갖고,
    상기 제1 그룹의 복수의 반사 요소의 인접하는 반사 요소, 및 상기 제2 그룹의 복수의 반사 요소의 인접하는 반사 요소는 제1 주기(피치)로 이격되어 형성되어 있고,
    상기 제1 그룹의 복수의 반사 요소와 상기 제2 그룹의 복수의 반사 요소의 대응하는 각각이, 평면에서, 제2 주기(피치)로 서로 인터-디지털 형식으로 인접하여 위치하고,
    제1 상태에서 상기 제1 그룹의 반사 요소의 반사면과 상기 제2 그룹의 반사 요소의 반사면이 대략 동일한 반사 평면이 되고, 제2 상태에서 상기 제1 그룹의 반사 요소의 반사면과 상기 제2 그룹의 반사 요소의 반사면이, 상기 제1 주기 및 상기 제2 주기와의 관계에 있어서, 입사광을 회절시키는 거리만큼 이격되고,
    입사광이 입사되었을 때, 상기 제1 그룹의 복수의 반사 요소와 상기 제2 그룹의 복수의 반사 요소의 대응하는 각각이 서로 인접하여 위치하고 있는 유효 영역 밖의 부분으로부터 불필요한 회절광이 발생하지 않도록 하는 불요 회절광 발생 방지 수단을 갖는
    광반사/회절 소자.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 공통 전극 기판은 도전성을 갖고,
    상기 제1 그룹의 반사 요소는, 도전성, 상기 거리만큼 변위하고 또한 복원하는 탄성 및 가요성을 갖고,
    상기 제2 그룹의 반사 요소는, 도전성을 갖고,
    상기 제1 상태에서, 상기 공통 전극 기판과 상기 제1 그룹의 반사 요소와 상기 제2 그룹의 반사 요소를 동 전위로 하고,
    상기 제2 상태에서, 상기 공통 전극 기판과 상기 제2 그룹의 반사 요소를 동 전위로 하고, 상기 제1 그룹의 반사 요소와 상기 공통 전극 기판과의 사이에 상기 제1 그룹의 반사 요소를 상기 거리만큼 이격시키는 제2 전압을 인가하는
    광반사/회절 소자.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제1 그룹의 복수의 반사 요소의 제1 단부에서 급전을 행하는 제1 급전부와,
    상기 제2 그룹의 복수의 반사 요소의 제2 단부에서 급전을 행하는 제2 급전부
    를 갖고,
    상기 불요 회절광 발생 방지 수단은, 상기 제1 단부 및 제2 단부에 상기 입사광을 입사시키지 않는 차광 마스크를 갖는
    광반사/회절 소자.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제1 그룹의 반사 요소는 각각, 제1 단부와, 상기 제1 단부에 대향하는 제2 단부와, 상기 제1 단부와 상기 제2 단부의 사이에 위치하는 제1 중간부를 갖고,
    상기 제2 그룹의 반사 요소는, 상기 제1 그룹에 속하는 반사 요소의 제1 단부에 접근하는 제3 단부와, 상기 제3 단부에 대향하는 제4 단부와, 상기 제3 단부와 상기 제4 단부의 사이에 위치하는 제2 중간부를 갖고,
    상기 제1 그룹의 반사 요소 각각의 상기 제1 단부를 접속하는 제1 공통 접속부와,
    상기 제2 그룹의 반사 요소 각각의 상기 제4 단부를 접속하는 제2 공통 접속부와,
    상기 제1 공통 접속부에 급전하는 제1 급전부와,
    상기 제2 공통 접속부에 급전하는 제2 급전부
    를 갖고,
    상기 불요 회절광 발생 방지 수단은, 상기 제1 공통 접속부와 제1 단부 및 상기 제2 공통 접속부와 제4 단부를 포함하며, 입사광을 회절시키는 주기적인 구조를 이루는 제1 및 제2 중간부의 일부를 덮는 차광 마스크를 포함하는
    광반사/회절 소자.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 불요 회절광 발생 방지 수단은,
    상기 제1 그룹의 리본형 반사 요소 및 상기 제2 그룹의 리본형 반사 요소를 보호하는 유리판과,
    상기 보호 유리를 배치한 위에, 상기 제1 공통 접속부와 제1 단부 및 상기 제2 공통 접속부와 제4 단부를 포함하며, 입사광을 회절시키는 주기적인 구조를 이루는 제1 및 제2 중간부의 일부에 해당하는 부분을 덮는 차광 마스크
    를 포함하는
    광반사/회절 소자.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 그룹의 반사 요소 및 상기 제2 그룹의 반사 요소의 반사면에, 상기 소정의 주기적인 구조보다 짧은 상관 길이를 갖는 요철면이 형성되어 있는 광반사/회절 소자.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 그룹의 복수의 반사 요소와 상기 제2 그룹의 반사 요소에 의해, 1화소를 규정하는 광반사/회절 소자.
  8. 입사광을 반사/회절시키는 광반사/회절 소자에 있어서,
    공통 전극 기판과, 이 공통 전극 기판과 대향하여 위치하여 광반사 특성을 갖는 제1 그룹의 복수의 반사 요소와, 상기 공통 전극 기판과 대향하여 위치하여 광반사 특성을 갖는 제2 그룹의 복수의 반사 요소와, 상기 제1 그룹의 복수의 반사 요소에의 제1 급전부와, 상기 제2 그룹의 복수의 반사 요소에의 제2 급전부를 갖고,
    상기 제1 그룹의 복수의 반사 요소의 인접하는 반사 요소, 및 상기 제2 그룹의 복수의 반사 요소의 인접하는 반사 요소는 제1 주기(피치)로 이격하여 형성되어 있고,
    상기 제1 그룹의 복수의 반사 요소와 상기 제2 그룹의 복수의 반사 요소의 대응하는 각각이, 평면에서, 제2 주기(피치)로 서로 인터-디지털 형식으로 인접하여 위치하고,
    제1 상태에서 상기 제1 그룹의 반사 요소의 반사면과 상기 제2 그룹의 반사 요소의 반사면이 대략 동일한 반사 평면이 되고, 제2 상태에서 상기 제1 그룹의 반사 요소의 반사면과 상기 제2 그룹의 반사 요소의 반사면이, 상기 제1 주기 및 상기 제2 주기와의 관계에 있어서, 입사광을 회절시키는 거리만큼 이격하고,
    상기 제1 및 제2 급전부는, 입사광이 입사되었을 때, 입사광이 조사되지 않도록 매설되어 있는
    광반사/회절 소자.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 공통 전극 기판은 도전성을 갖고,
    상기 제1 그룹의 반사 요소는, 도전성, 상기 거리만큼 변위하고 또한 복원하는 탄성 및 가요성을 갖고,
    상기 제2 그룹의 반사 요소는, 도전성을 갖고,
    상기 제1 상태에서, 상기 공통 전극 기판과 상기 제1 그룹의 반사 요소와 상기 제2 그룹의 반사 요소를 동 전위로 하고,
    상기 제2 상태에서, 상기 공통 전극 기판과 상기 제2 그룹의 반사 요소를 동 전위로 하고, 상기 제1 그룹의 반사 요소와 상기 공통 전극 기판과의 사이에 상기 제1 그룹의 반사 요소를 상기 거리만큼 이격시키는 제2 전압을 인가하는
    광반사/회절 소자.
  10. 제8항 또는 제9항에 있어서,
    상기 제1 그룹의 반사 요소 및 상기 제2 그룹의 반사 요소의 반사면에, 상기 소정의 주기적인 구조보다 짧은 상관 길이를 갖는 요철면이 형성되어 있는 광반사/회절 소자.
  11. 제8항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 그룹의 복수의 반사 요소와 상기 제2 그룹의 반사 요소에 의해, 1 화소를 규정하는 광반사/회절 소자.
  12. 공통 전극 기판과,
    복수의 화소를 규정하는 반사 수단
    을 갖고,
    상기 반사 수단의 1 화소를 규정하는 부분이,
    상기 공통 전극 기판과 대향하여 위치하여 광반사 특성을 갖는 제1 그룹의 복수의 반사 요소와,
    상기 공통 전극 기판과 대향하여 위치하여 광반사 특성을 갖는 제2 그룹의 복수의 반사 요소를 갖고,
    상기 제1 그룹의 복수의 반사 요소의 인접하는 반사 요소, 및, 상기 제2 그룹의 복수의 반사 요소의 인접하는 반사 요소는 제1 주기(피치)로 이격되어 형성되어 있고, 상기 제1 그룹의 복수의 반사 요소와 상기 제2 그룹의 복수의 반사 요소의 대응하는 각각이, 평면에서, 제2 주기(피치)로 서로 인터-디지털 형식으로 인접하여 위치하고,
    제1 상태에서 상기 제1 그룹의 반사 요소의 반사면과 상기 제2 그룹의 반사 요소의 반사면이 대략 동일한 반사 평면이 되고, 제2 상태에서 상기 제1 그룹의 반사 요소의 반사면과 상기 제2 그룹의 반사 요소의 반사면이, 상기 제1 주기 및 상기 제2 주기와의 관계에 있어서, 입사광을 회절시키는 거리만큼 이격되고,
    입사광이 입사되었을 때, 상기 각 화소를 규정하는, 상기 제1 그룹의 복수의 반사 요소와 상기 제2 그룹의 복수의 반사 요소의 대응하는 각각이 서로 인접하여 위치하고 있는 유효 영역 밖의 부분으로부터 불필요한 회절광이 발생하지 않도록 하는 불요 회절광 발생 방지 수단을 갖는
    광반사/회절 소자 어레이.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 공통 전극 기판은 도전성을 갖고,
    상기 제1 그룹의 반사 요소는, 도전성, 상기 거리만큼 변위하고 또한 복원하는 탄성 및 가요성을 갖고,
    상기 제2 그룹의 반사 요소는, 도전성을 갖고,
    상기 제1 상태에서, 상기 공통 전극 기판과 상기 제1 그룹의 반사 요소와 상기 제2 그룹의 반사 요소를 동 전위로 하고,
    상기 제2 상태에서, 상기 공통 전극 기판과 상기 제2 그룹의 반사 요소를 동 전위로 하고, 상기 제1 그룹의 반사 요소와 상기 공통 전극 기판과의 사이에 상기 제1 그룹의 반사 요소를 상기 거리만큼 이격시키는 제2 전압을 인가하는
    광반사/회절 소자 어레이.
  14. 제12항 또는 제13항에 있어서,
    상기 제1 그룹의 복수의 반사 요소의 제1 단부에서 급전을 행하는 제1 급전부와,
    상기 제2 그룹의 복수의 반사 요소의 제2 단부에서 급전을 행하는 제2 급전부
    를 갖고,
    상기 불요 회절광 발생 방지 수단은, 상기 제1 단부 및 제2 단부에 상기 입사광을 입사시키지 않는 차광 마스크를 갖는
    광반사/회절 소자 어레이.
  15. 제12항 또는 제13항에 있어서,
    상기 제1 그룹의 반사 요소는 각각, 제1 단부와, 상기 제1 단부에 대향하는 제2 단부와, 상기 제1 단부와 상기 제2 단부의 사이에 위치하는 제1 중간부를 갖고,
    상기 제2 그룹의 반사 요소는, 상기 제1 그룹에 속하는 반사 요소의 제1 단부에 접근하는 제3 단부와, 상기 제3 단부에 대향하는 제4 단부와, 상기 제3 단부와 상기 제4 단부의 사이에 위치하는 제2 중간부를 갖고,
    상기 제1 그룹의 반사 요소 각각의 상기 제1 단부를 접속하는 제1 공통 접속부와,
    상기 제2 그룹의 반사 요소 각각의 상기 제4 단부를 접속하는 제2 공통 접속부와,
    상기 제1 공통 접속부에 급전하는 제1 급전부와,
    상기 제2 공통 접속부에 급전하는 제2 급전부
    를 갖고,
    상기 불요 회절광 발생 방지 수단은, 상기 제1 공통 접속부와 제1 단부 및 상기 제2 공통 접속부와 제4 단부를 포함하고, 입사광을 회절시키는 주기적인 구조를 이루는 제1 및 제2 중간부의 일부를 덮는 차광 마스크를 포함하는
    광반사/회절 소자 어레이.
  16. 제12항에 있어서,
    상기 불요 회절광 발생 방지 수단은, 상기 제1 그룹의 리본형 반사 요소 및 상기 제2 그룹의 리본형 반사 요소를 보호하는 유리판과,
    상기 보호 유리를 배치한 위에, 상기 제1 공통 접속부와 제1 단부 및 상기 제2 공통 접속부와 제4 단부를 포함하며, 입사광을 회절시키는 주기적인 구조를 이루는 제1 및 제2 중간부의 일부에 해당하는 부분을 덮는 차광 마스크
    를 포함하는
    광반사/회절 소자 어레이.
  17. 제12항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 그룹의 반사 요소 및 상기 제2 그룹의 반사 요소의 반사면에, 상기 소정의 주기적인 구조보다 짧은 상관 길이를 갖는 요철면이 형성되어 있는 광반사/회절 소자 어레이.
  18. 광원과,
    상기 광원으로부터의 입사광을 표시하여야 할 화상 신호에 따라 반사 또는 회절시키는 광반사/회절 소자 어레이와,
    상기 광반사/회절 소자 어레이로부터의 회절광을 투과 또는 반사시키는 공간 필터와,
    상기 공간 필터로부터의 빛을 소인하여 2차원 화상으로 변환하는 소인 수단
    을 갖고,
    상기 광반사/회절 소자 어레이는,
    공통 전극 기판과, 복수의 화소를 규정하는 반사 수단을 갖고,
    상기 반사 수단의 1 화소를 규정하는 부분이, 상기 공통 전극 기판과 대향하여 위치하여 광반사 특성을 갖는 제1 그룹의 복수의 반사 요소와, 상기 공통 전극 기판과 대향하여 위치하여 광반사 특성을 갖는 제2 그룹의 복수의 반사 요소를 갖고,
    상기 제1 그룹의 복수의 반사 요소의 인접하는 반사 요소, 및 상기 제2 그룹의 복수의 반사 요소의 인접하는 반사 요소는 제1 주기(피치)로 이격하여 형성되어 있고, 상기 제1 그룹의 복수의 반사 요소와 상기 제2 그룹의 복수의 반사 요소의 대응하는 각각이, 평면에서, 제2 주기(피치)로 서로 인터-디지털 형식으로 인접하여 위치하고,
    제1 상태에서 상기 제1 그룹의 반사 요소의 반사면과 상기 제2 그룹의 반사요소의 반사면이 대략 동일한 반사 평면이 되고, 제2 상태에서 상기 제1 그룹의 반사 요소의 반사면과 상기 제2 그룹의 반사 요소의 반사면이, 상기 제1 주기 및 상기 제2 주기와의 관계에 있어서, 입사광을 회절시키는 거리만큼 이격되고,
    입사광이 입사되었을 때, 상기 각 화소를 규정하는, 상기 제1 그룹의 복수의 반사 요소와 상기 제2 그룹의 복수의 반사 요소의 대응하는 각각이 서로 인접하여 위치하고 있는 유효 영역 밖의 부분으로부터 불필요한 회절광이 발생하지 않도록 하는 불요 회절광 발생 방지 수단을 갖는
    화상 표시 장치.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 광반사/회절 소자 어레이의 상기 공통 전극 기판은 도전성을 갖고, 상기 제1 그룹의 반사 요소는, 도전성, 상기 거리만큼 변위하고 또한 복원하는 탄성 및 가요성을 갖고, 상기 제2 그룹의 반사 요소는 도전성을 갖고,
    상기 제1 상태에서, 상기 공통 전극 기판과 상기 제1 그룹의 반사 요소와 상기 제2 그룹의 반사 요소를 동 전위로 하고, 상기 제2 상태에서, 상기 공통 전극 기판과 상기 제2 그룹의 반사 요소를 동 전위로 하고, 상기 제1 그룹의 반사 요소와 상기 공통 전극 기판과의 사이에 상기 제1 그룹의 반사 요소를 상기 거리만큼 이격시키는 제2 전압을 인가하는
    화상 표시 장치.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 제1 그룹의 복수의 반사 요소의 제1 단부에서 급전을 행하는 제1 급전부와, 상기 제2 그룹의 복수의 반사 요소의 제2 단부에서 급전을 행하는 제2 급전부를 갖고,
    상기 불요 회절광 발생 방지 수단은, 상기 제1 단부 및 제2 단부에 상기 입사광을 입사시키지 않는 차광 마스크를 갖는
    화상 표시 장치.
  21. 제18항 또는 제19항에 있어서,
    상기 제1 그룹의 반사 요소는 각각, 제1 단부와, 상기 제1 단부에 대향하는 제2 단부와, 상기 제1 단부와 상기 제2 단부의 사이에 위치하는 제1 중간부를 갖고,
    상기 제2 그룹의 반사 요소는, 상기 제1 그룹에 속하는 반사 요소의 제1 단부에 접근하는 제3 단부와, 상기 제3 단부에 대향하는 제4 단부와, 상기 제3 단부와 상기 제4 단부의 사이에 위치하는 제2 중간부를 갖고,
    상기 제1 그룹의 반사 요소 각각의 상기 제1 단부를 접속하는 제1 공통 접속부와,
    상기 제2 그룹의 반사 요소 각각의 상기 제4 단부를 접속하는 제2 공통 접속부와,
    상기 제1 공통 접속부에 급전하는 제1 급전부와,
    상기 제2 공통 접속부에 급전하는 제2 급전부
    를 갖고,
    상기 불요 회절광 발생 방지 수단은, 상기 제1 공통 접속부와 제1 단부 및 상기 제2 공통 접속부와 제4 단부를 포함하며, 입사광을 회절시키는 주기적인 구조를 이루는 제1 및 제2 중간부의 일부를 덮는 차광 마스크를 포함하는
    화상 표시 장치.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 불요 회절광 발생 방지 수단은, 상기 제1 그룹의 리본형 반사 요소 및 상기 제2 그룹의 리본형 반사 요소를 보호하는 유리판과,
    상기 보호 유리를 배치한 위에, 상기 제1 공통 접속부와 제1 단부 및 상기 제2 공통 접속부와 제4 단부를 포함하며, 입사광을 회절시키는 주기적인 구조를 이루는 제1 및 제2 중간부의 일부에 해당하는 부분을 덮는 차광 마스크
    를 포함하는
    화상 표시 장치.
  23. 제18항 내지 제22항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 그룹의 반사 요소 및 상기 제2 그룹의 반사 요소의 반사면에, 상기 소정의 주기적인 구조보다 짧은 상관 길이를 갖는 요철면이 형성되어 있는 화상 표시 장치.
  24. 제18항 내지 제23항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 공간 필터는, 상기 광반사/회절 소자 어레이로부터의 0차 광을 반사하고, 적어도 ±1차 광을 투과시키도록 구성되어 있는 화상 표시 장치.
  25. 제18항 내지 제23항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 공간 필터는, 상기 광반사/회절 소자 어레이로부터의 0차 광을 투과시키고, ±1차 광을 투과시키지 않도록 구성되어 있는 화상 표시 장치.
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