(57)【要約】【課題】マトリックス状に配置した駆動電極により任意の方向に移動可能でパワーの損失がなく量産に適した静電アクチュエータを提供する。【解決手段】固定子４上にシート状の移動子２が載置され、この移動子２上に誘導された電荷と、固定子４のマトリックス状駆動電極上の電荷との相互作用による駆動力によって上記移動子２が移動する。駆動用電極回路６および選択用電極回路８には正電位を正電源回路１４から、駆動用電極回路１２および選択用電極回路１０には負電位を正電源回路１６から印加し、前記駆動電極に印加する正および負の電位を制御回路１８で制御する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも表面に絶縁層を有する固定子用基板の前記絶縁層表面上にマトリックス状に配置された複数の固定子駆動電極と、前記固定子用基板表面上に形成され前記固定子駆動電極に接続された１組の固定子スイッチング素子と、前記固定子スイッチング素子のそれぞれに接続された固定子選択用電極線および固定子駆動用電極線とを含んでなる固定子と、
前記固定子の前記固定子駆動電極に対向し、前記固定子上を移動可能に配置され、少なくとも前記固定子に対向する表面に絶縁層が形成された移動子用基板からなる移動子と、
１組の前記固定子スイッチング素子をそれぞれ駆動するための固定子選択用電極回路および固定子駆動用電極回路を含んでなり、
前記固定子選択用電極回路と前記固定子駆動用電極回路とにより前記固定子スイッチング素子を選択的に駆動し、前記固定子スイッチング素子に接続された前記固定子駆動電極に所定の電圧を印加することで、前記移動子を前記固定子面上において二次元的に移動させることを特徴とする静電アクチュエータ。
【請求項２】
前記固定子用基板上に配置された複数の前記固定子駆動電極が、前記固定子スイッチング素子、前記固定子選択用電極線および前記固定子駆動用電極線が形成された面とは異なる面上に配置され、前記固定子スイッチング素子と前記固定子駆動電極とが前記固定子基板に形成された貫通電極を介して接続された構成からなることを特徴とする請求項１に記載の静電アクチュエータ。
【請求項３】
少なくとも表面に絶縁層を有する固定子用基板の前記絶縁層表面上にマトリックス状に配置された複数の固定子駆動電極と、前記固定子用基板表面上に形成され前記固定子駆動電極に接続された１組の固定子スイッチング素子と、前記固定子スイッチング素子のそれぞれに接続された固定子選択用電極線および固定子駆動用電極線とを含んでなる固定子と、
少なくとも表面に絶縁層を有する移動子用基板の前記絶縁層表面上にマトリックス状に配置された複数の移動子駆動電極と、前記移動子用基板表面上に形成され前記移動子駆動電極に接続された１組の移動子スイッチング素子と、前記移動子スイッチング素子のそれぞれに接続された移動子選択用電極線および移動子駆動用電極線とを含んでなる移動子と、
前記固定子スイッチング素子と前記移動子スイッチング素子とをそれぞれ駆動する固定子選択用電極回路および固定子駆動用電極回路と、移動子選択用電極回路および移動子駆動用電極回路とを含んでなり、
前記移動子の前記移動子駆動電極と前記固定子の前記固定子駆動電極とが対向して配置され、
前記固定子選択用電極回路および前記固定子駆動用電極回路と、前記移動子選択用電極回路および前記移動子駆動用電極回路とにより、前記固定子スイッチング素子および前記移動子スイッチング素子をそれぞれ選択的に駆動し、前記固定子スイッチング素子および前記移動子スイッチング素子にそれぞれ接続された前記固定子駆動電極および前記移動子駆動電極に所定の電圧を印加することにより、前記移動子を前記固定子面上において二次元的に移動させることを特徴とする静電アクチュエータ。
【請求項４】
前記固定子用基板上に配置された複数の前記固定子駆動電極が、前記固定子スイッチング素子、前記固定子選択用電極線および前記固定子駆動用電極線が形成された面とは異なる面上に配置され、前記固定子スイッチング素子と前記固定子駆動電極とが前記固定子用基板に形成された貫通電極を介して接続された構成からなることを特徴とする請求項３に記載の静電アクチュエータ。
【請求項５】
前記移動子用基板上に配置された複数の前記移動子駆動電極が、前記移動子スイッチング素子、前記移動子選択用電極線および前記移動子駆動用電極線が形成された面とは異なる面上に配置され、前記移動子スイッチング素子と前記移動子駆動電極とが前記移動子用基板に形成された貫通電極を介して接続された構成からなることを特徴とする請求項３または請求項４に記載の静電アクチュエータ。
【請求項６】
前記固定子を複数個所定の位置で、かつ所定の間隔で連結してなる固定子連結体と、前記移動子を複数個所定の位置で、かつ所定の間隔で連結してなる移動子連結体とを有し、前記固定子と前記移動子とを互い違いに配置した構成からなることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載の静電アクチュエータ。
【請求項７】
前記固定子用基板は絶縁層が形成された単結晶シリコン基板からなり、前記固定子スイッチング素子は前記単結晶シリコン基板に形成されたトランジスタからなることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれかに記載の静電アクチュエータ。
【請求項８】
前記固定子用基板は絶縁性材料からなり、前記固定子スイッチング素子は前記固定子用基板上に形成された薄膜構造のトランジスタからなることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれかに記載の静電アクチュエータ。
【請求項９】
前記固定子用基板は絶縁性の有機材料からなることを特徴とする請求項８に記載の静電アクチュエータ。
【請求項１０】
前記移動子用基板は絶縁層が形成された単結晶シリコン基板からなり、前記移動子スイッチング素子は前記単結晶シリコン基板に形成されたトランジスタからなることを特徴とする請求項３から請求項６のいずれかに記載の静電アクチュエータ。
【請求項１１】
前記移動子用基板は絶縁性材料からなり、前記移動子スイッチング素子は前記移動子用基板に形成された薄膜構造のトランジスタからなることを特徴とする請求項３から請求項６のいずれかに記載の静電アクチュエータ。
【請求項１２】
前記移動子用基板は絶縁性の有機材料からなることを特徴とする請求項１１に記載の静電アクチュエータ。
【請求項１３】
前記トランジスタは有機材料を含んで構成されていることを特徴とする請求項８、請求項９、請求項１１または１２に記載の静電アクチュエータ。
【請求項１４】
前記固定子スイッチング素子はトランジスタを直列に複数個配置した構成からなることを特徴とする請求項７から請求項９のいずれかに記載の静電アクチュエータ。
【請求項１５】
前記移動子スイッチング素子はトランジスタを直列に複数個配置した構成からなることを特徴とする請求項１０から請求項１２のいずれかに記載の静電アクチュエータ。
【請求項１６】
前記固定子駆動電極に接続される１組の固定子スイッチング素子は、それぞれｎ型およびｐ型トランジスタからなることを特徴とする請求項７、請求項８、請求項９、請求項１４のいずれかに記載の静電アクチュエータ。
【請求項１７】
前記移動子駆動電極に接続される１組の移動子スイッチング素子は、それぞれｎ型およびｐ型トランジスタからなることを特徴とする請求項１０、請求項１１、請求項１２、請求項１５のいずれかに記載の静電アクチュエータ。
【請求項１８】
前記固定子と前記移動子とは、一方が円筒形状または円柱形状からなり、他方は前記一方に対して同芯円状に配置された円筒形状からなることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載の静電アクチュエータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、静電アクチュエータに関し、特に二次元平面上で移動子を移動可能な静電アクチュエータに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体技術の進歩とともに半導体製造技術により大幅な小型のマイクロマシンを実現しようとする努力がなされており、マイクロアクチュエータ等の機械的電気素子が脚光を浴びている。このような素子により小型で高精度の機構部品を実現することができ、かつ、半導体プロセスを用いることでその生産性を大幅に改善できる。このようなアクチュエータの応用分野としてロボットやデジタルカメラの自動焦点機構などへの応用が注目されている。
【０００３】
現在、ロボットなどを含めた駆動部分には電磁アクチュエータが多く用いられている。
【０００４】
しかしながら、電磁アクチュエータの場合、磁石、コイル、減速機などが用いられるため重量が大きくなる傾向がある。特に、小型化するほど駆動力に対する重量比が大きくなり、重量と駆動力とを両立させることが困難となる。これに対して、静電アクチュエータの場合には、小型化しても駆動力が低下せず、軽量化がかのうである。また、可撓性の基板材料を用いることもできるので、可撓性を有するアクチュエータも作製できる。このため、静電アクチュエータに対して種々の構成が提案がされている。
【０００５】
例えば、絶縁体からなる平板に多数の細長い帯状電極を駆動電極として配置した固定子と、フィルム状の絶縁体シートの一方の表面上に抵抗層が形成された移動子とを用いて、固定子内に配置された帯状電極に印加する電圧を制御していくことで、移動子を一方方向に移動させる静電アクチュエータが提案されている（例えば、特許文献１）。
【０００６】
また、絶縁体からなる平板に多数の細長い帯状電極を駆動電極としてそれぞれ配置された固定子と移動子とを用いて、固定子および移動子を対向させ、それらの駆動電極に交番電圧を印加することで、移動子を一方向に移動させる静電アクチュエータも提案されている（例えば、特許文献２）。
【０００７】
さらに、駆動電極を多数の互いに直交する帯状電極を織り込んで作製し、その周囲に絶縁体を充填して平板形状とした移動子と固定子とを互いに対向させ、それぞれに交番電圧を印加することにより、固定子上で移動子を二次元的に移動させる構成が提案されている（例えば、特許文献３）。
【特許文献１】特開平２−２８５９７８号公報
【特許文献２】特開平６−７８５６６号公報
【特許文献３】特開平７−２７４５４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記第１の例および第２の例では、移動子が細長い帯状電極からなる駆動電極と直角な方向の一次元方向にのみ移動可能な構成であり、移動の自由度に制約があるという課題があった。また、第３の例では、駆動電極が帯状電極を直交させて互いに織り込んで作製されるため、二次元平面上での駆動電極の面積が減少する。また、織り込まれた個々の電極面を均一な平面に仕上げることが比較的難しいため、固定子と移動子との間を均一に、かつ狭ギャップ化することが困難である。これらの結果、二次元方向に駆動することはできるが、駆動力が大きくできないという課題があった。さらに、第３の例では、移動子を固定子平面上で二次元方向に移動することができるが、それ以外の任意な方向に移動させることもできなかった。
【０００９】
また、従来の絶縁体に帯状電極を駆動電極として作製した構成では、この駆動電極の長い引き回しによって電極間に大きな浮遊容量を発生し、また帯状の駆動電極全長に渡って連続的に信号を流すため大きなパワーが必要になる。さらに、上記の例では、微小化することが比較的難しいという課題もあった。
【００１０】
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、移動子を二次元平面上で任意な方向に移動可能で、かつ、駆動電極の引き回しによる浮遊容量を減少させることができ、小型で高駆動力が得られる静電アクチュエータを実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上述したような課題を解決するために、本発明の静電アクチュエータは、少なくとも表面に絶縁層を有する固定子用基板の絶縁層表面上にマトリックス状に配置された複数の固定子駆動電極と、固定子用基板表面上に形成され固定子駆動電極に接続された１組の固定子スイッチング素子と、固定子スイッチング素子のそれぞれに接続された固定子選択用電極線および固定子駆動用電極線とを含んでなる固定子と、この固定子の固定子駆動電極に対向し、固定子上を移動可能に配置され、少なくとも固定子に対向する表面に絶縁層が形成された移動子用基板からなる移動子と、１組の固定子スイッチング素子をそれぞれ駆動するための固定子選択用電極回路および固定子駆動用電極回路を含んでなり、固定子選択用電極回路と固定子駆動用電極回路とにより固定子スイッチング素子を選択的に駆動し、固定子スイッチング素子に接続された固定子駆動電極に所定の電圧を印加することで移動子を固定子面上において二次元的に移動させる構成からなる。
【００１２】
このような構成によれば、固定子の二次元平面上で移動子を任意の方向に移動できる。固定子スイッチング素子を、例えばトランジスタにより構成すれば各トランジスタのドレイン電極から駆動電極までの距離を極めて短く構成できるため、電極間の引き回しによる浮遊容量がほとんど生じることがなく、電力効率のよい静電アクチュエータを実現できる。
【００１３】
また、本発明の静電アクチュエータの固定子用基板上に配置された複数の固定子駆動電極が、固定子スイッチング素子、固定子選択用電極線および固定子駆動用電極線が形成された面とは異なる面上に配置され、固定子スイッチング素子と固定子駆動電極とが固定子基板に形成された貫通電極を介して接続された構成としてもよい。
【００１４】
このような構成とすれば、駆動電極を基板の平坦な面に形成できるため、対向する移動子の面に対して平坦な駆動電極面を容易に形成できる。これにより均一で狭いギャップとすることができるため、駆動力が大きくすることも可能となる。
【００１５】
また、本発明の静電アクチュエータは、少なくとも表面に絶縁層を有する固定子用基板の絶縁層表面上にマトリックス状に配置された複数の固定子駆動電極と、固定子用基板表面上に形成され固定子駆動電極に接続された１組の固定子スイッチング素子と、固定子スイッチング素子のそれぞれに接続された固定子選択用電極線および固定子駆動用電極線とを含んでなる固定子と、少なくとも表面に絶縁層を有する移動子用基板の絶縁層表面上にマトリックス状に配置された複数の移動子駆動電極と、移動子用基板表面上に形成され移動子駆動電極に接続された１組の移動子スイッチング素子と、移動子スイッチング素子のそれぞれに接続された移動子選択用電極線および移動子駆動用電極線とを含んでなる移動子と、固定子スイッチング素子と移動子スイッチング素子とをそれぞれ駆動する固定子選択用電極回路および固定子駆動用電極回路と、移動子選択用電極回路および移動子駆動用電極回路とを含んでなり、移動子の移動子駆動電極と固定子の固定子駆動電極とが対向して配置され、固定子選択用電極回路および固定子駆動用電極回路と、移動子選択用電極回路および移動子駆動用電極回路とにより、固定子スイッチング素子および移動子スイッチング素子をそれぞれ選択的に駆動し、固定子スイッチング素子および移動子スイッチング素子にそれぞれ接続された固定子駆動電極および移動子駆動電極に所定の電圧を印加することにより、移動子を固定子面上において二次元的に移動させる構成であってもよい。
【００１６】
このような構成によれば、固定子と移動子のそれぞれの駆動電極に対して印加する電圧を各々独立に加えることができるため、移動子は二次元のｘ方向やｙ方向への移動または回転を含めた移動における駆動力をさらに大きくすることが可能となる。
【００１７】
さらに、上記静電アクチュエータの固定子用基板上に配置された複数の固定子駆動電極が、固定子スイッチング素子、固定子選択用電極線および固定子駆動用電極線が形成された面とは異なる面上に配置され、固定子スイッチング素子と固定子駆動電極とが固定子用基板に形成された貫通電極を介して接続された構成としてもよい。
【００１８】
このような構成によれば、固定子用基板の平坦な面にマトリックス状に配置した駆動電極を形成できるため、移動子に対向する固定子の表面を平坦面とすることができる。このため、均一で狭いギャップとすることができ、駆動力を大きくすることが可能となる。
【００１９】
また、上記静電アクチュエータの移動子用基板上に配置された複数の移動子駆動電極が、移動子スイッチング素子、移動子選択用電極線および移動子駆動用電極線が形成された面とは異なる面上に配置され、移動子スイッチング素子と移動子駆動電極とが移動子用基板に形成された貫通電極を介して接続された構成としてもよい。
【００２０】
このような構成によれば、移動子用基板の平坦な面にマトリックス状に配置した移動子駆動電極を形成できるため、固定子に対向する移動子の表面を平坦面とすることができる。このため、さらに均一で狭いギャップとすることができ、駆動力をより大きくすることが可能となる。
【００２１】
また、本発明の静電アクチュエータは、固定子を複数個所定の位置で、かつ所定の間隔で連結してなる固定子連結体と、移動子を複数個所定の位置で、かつ所定の間隔で連結してなる移動子連結体とを有し、固定子と移動子とを互い違いに配置した構成としてもよい。このような構成によれば、任意の方向に移動でき、かつ大きな駆動力を有する静電アクチュエータを実現できる。
【００２２】
また、本発明の静電アクチュエータの固定子用基板は絶縁層が形成された単結晶シリコン基板からなり、固定子スイッチング素子は単結晶シリコン基板に形成されたトランジスタからなる構成としてもよい。このような構成によれば、半導体技術を用いて固定子スイッチング素子を歩留まりよく作製することができ、かつ、微小化することも容易にできる。
【００２３】
また、本発明の静電アクチュエータの固定子用基板は絶縁性材料からなり、固定子スイッチング素子は固定子用基板上に形成された薄膜構造のトランジスタからなる構成としてもよい。このような構成によれば、種々の基板を使用することができ、基板の選択の自由度が大きくできる。なお、固定子スイッチング素子を構成する薄膜構造のトランジスタとしては、例えばレーザ照射により結晶化した多結晶シリコンまたは単結晶シリコンを用いて作製することができる。
【００２４】
さらに、本発明の静電アクチュエータの固定子用基板は絶縁性の有機材料からなる構成としてもよい。このような構成によれば、有機材料で、かつ可撓性を有する固定子用基板とすることも可能となり、移動子も同様に有機材料で可撓性を持つ材料を用いれば可撓性を有する静電アクチュエータを実現できる。
【００２５】
さらに、本発明の静電アクチュエータの移動子用基板は絶縁層が形成された単結晶シリコン基板からなり、移動子スイッチング素子は単結晶シリコン基板に形成されたトランジスタからなる構成としてもよい。このような構成によれば、半導体技術を用いて移動子スイッチング素子を歩留まりよく作製することができ、かつ、微小化することも容易にできる。
【００２６】
さらに、本発明の静電アクチュエータの移動子用基板は絶縁性材料からなり、移動子スイッチング素子は移動子用基板に形成された薄膜構造のトランジスタからなる構成としてもよい。このような構成によれば、種々の基板を使用することができ、基板の選択の自由度が大きくできる。なお、移動子スイッチング素子を構成する薄膜構造のトランジスタとしては、例えばレーザ照射により結晶化した多結晶シリコンまたは単結晶シリコンを用いて作製することができる。
【００２７】
さらに、本発明の静電アクチュエータの移動子用基板は絶縁性の有機材料からなる構成としてもよい。このような構成によれば、有機材料で、かつ可撓性を有する移動子用基板とすることも可能となり、固定子も同様に有機材料で可撓性を持つ材料を用いれば可撓性を有する静電アクチュエータを実現できる。
【００２８】
さらに、本発明の静電アクチュエータのトランジスタは有機材料を含んで構成されていてもよい。このような構成によれば、トランジスタを有機半導体を含む材料により作製でき、有機材料からなる固定子用基板や移動子用基板上にも容易に、かつ量産性よく作製することができる。
【００２９】
さらに、本発明の静電アクチュエータの固定子スイッチング素子はトランジスタを直列に複数個配置した構成としてもよく、このような構成とすることで高耐圧にすることができる。
【００３０】
さらに、本発明の静電アクチュエータの移動子スイッチング素子はトランジスタを直列に複数個配置した構成としてもよく、このような構成とすることで高耐圧にすることができる。
【００３１】
さらに、本発明の静電アクチュエータの固定子駆動電極に接続される１組の固定子スイッチング素子は、それぞれｎ型およびｐ型トランジスタからなる構成としてもよい。このような構成によれば、それぞれの固定子駆動電極に正または負の電位を選択的に印加でき、マトリックス状に配置された固定子駆動電極により固定子上の移動子を任意の方向に駆動させることができる。
【００３２】
さらに、本発明の静電アクチュエータの移動子駆動電極に接続される１組の移動子スイッチング素子は、それぞれｎ型およびｐ型トランジスタからなる構成としてもよい。このような構成によれば、それぞれの移動子駆動電極に正または負の電位を選択的に印加でき、マトリックス状に配置された移動子駆動電極により固定子上の移動子の駆動力をさらに大きくすることができる。
【００３３】
さらに、本発明の静電アクチュエータは、固定子と移動子とは、一方が円筒形状または円柱形状からなり、他方は上記一方に対して同芯円状に配置された円筒形状からなる構成としてもよい。このような構成によれば、円筒または円柱の軸の周りの回転と軸方向への移動が可能となり、小型で、移動方向の自由度が大きい静電アクチュエータを実現できる。
【発明の効果】
【００３４】
本発明の静電アクチュエータは、固定子の二次元平面上で移動子を任意の方向に移動できる。また、固定子スイッチング素子を、例えばトランジスタにより構成すれば各トランジスタのドレイン電極から固定子駆動電極までの距離を極めて短く構成できるため、電極間の引き回しによる浮遊容量がほとんど生じることがなく、電力効率のよい静電アクチュエータを実現できるという優れた効果を奏する。また、固定子と移動子との両方にそれぞれスイッチング素子と駆動電極とを設ければ、さらに駆動力を大きくすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００３６】
（第１の実施の形態）
図１は本発明の第１の実施の形態に係る静電アクチュエータの全体構成を示すブロック図である。詳細は図２以下を用いて後述するが、固定子４上にシート状の移動子２が載置され、この移動子２上に誘導された電荷と、固定子４のマトリックス上に配置された複数の固定子駆動電極上に発生させた電荷との相互作用によって生じる駆動力によって、上記移動子２が駆動される。紙面の左右方向、すなわち矢印２０で示す方向（以下、ｘ方向とよぶ）および紙面の上下方向、すなわち矢印２２で示す方向（以下、ｙ方向とよぶ）の駆動には、固定子４と一体的にもしくは近接して設けられた固定子選択用電極回路８、１０と、固定子駆動用電極回路６、１２とを用いて行う。その際、正電源回路１４から固定子駆動用電極回路６および固定子選択用電極回路８に正電位が、負電源回路１６から固定子駆動用電極回路１２および固定子選択用電極回路１０に負電位が印加される。この正電位あるいは負電位が、固定子駆動電極（図示せず）に接続された２個の固定子スイッチング素子（図示せず）にそれぞれ加えられる。さらに、制御回路１８は、これらの正電源回路１４および負電源回路１６に接続され、上述のマトリックス状に配置された複数の固定子駆動電極の電位を全体に渡って制御する。
【００３７】
図２は、図１のｘ１−ｘ１線に沿った断面図を示す。図２（ａ）、図２（ｂ）、図２（ｃ）、および図２（ｄ）を用いて移動子２が固定子４上を移動する動作原理について説明する。
【００３８】
図２（ａ）はマトリックス状に配置された固定子駆動電極中、ｘ方向に配置された固定子駆動電極３８、４０、４２、４４上で、移動子２を右方向に移動させるための電荷を移動子２上に誘導させるステップを示す。なお、この固定子駆動電極３８、４０、４２、４４は、後述するようにｙ方向には同じ電位を有するブロックが連なって実質的にライン状に構成された状態である。
【００３９】
固定子用基板２４上には単位ブロックがマトリックス状に形成されており、この単位ブロックには２個の固定子スイッチング素子２８、３２が設けられ、これらは固定子駆動電極３８に絶縁層３６を介して接続されている。また、それぞれの固定子スイッチング素子２８、３２は、それぞれ固定子駆動用電極線２６および固定子選択用電極線（図示せず）、と固定子駆動用電極線３０および固定子選択用電極線（図示せず）に接続されている。さらに、固定子駆動電極４０、４２、４４でもそれぞれ２個の固定子スイッチング素子が各ブロックにおいて同様に接続されている。複数の固定子駆動電極の上部には保護膜と潤滑膜の機能を兼ねた絶縁層３４が形成されている。このように構成することにより、固定子スイッチング素子２８を用いて正電位を、また固定子スイッチング素子３２を用いて負電位を固定子駆動電極３８に選択的に加えることができる。
【００４０】
一方、例えばポリエチレンテレフタレートのシート状の移動子用基板４８とその上面に導電性薄膜４６を形成した移動子２を、ギャップ５８を介して固定子４上に載置する。なお、導電性薄膜４６としてカーボンブラックや金属粒子などの導電性材料をポリウレタンやエポキシなどの高分子材料中に分散させて塗布する抵抗膜が有効である。ギャップ５８には、相対する固定子４および移動子２の表面にフッ素系の有機潤滑材を介在させることが有効である。なお、固定子表面と移動子表面の吸着を防止するため、どちらか一方あるいは両者の表面に微小な凹凸を設てもよい。また、パーフルオロカーボンなどのフッ素絶縁液体を介在させれば潤滑性だけでなく絶縁性も向上するので好ましい。一方、ガラスやテフロン（Ｒ）などの球状粒子を固定子４および移動子２間に封入して両者の潤滑と吸着の防止機能をもたせても良い。シート状の移動子用基板４８として、ポリエチレンテレフタレート以外にポリエチレンナフタレートやポリイミドなどシート状に形成可能な有機材料、セラミック材料なども用いることができる。
【００４１】
まず、固定子駆動電極３８に正の電位を、固定子駆動電極４２には負の電位を印加し、他の電極には電位を加えない状態にする。この状態で電界は上述した導電性薄膜４６を通じて固定子駆動電極３８から固定子駆動電極４２方向に生じる。そのため、導電性薄膜４６と移動子用基板４８との界面近傍の誘電体中に電荷が誘導され、負電荷５２および正電荷５６が生じる。また、この状態では、固定子駆動電極３８上に生じた正電荷５０と移動子２の負電荷５２、および固定子駆動電極４２上の負電荷５４と移動子２上の正電荷５６とが引き合って、移動子２はそれぞれ矢印６０、６２の方向に力を受けて停止した状態になる。
【００４２】
次に、図２（ｂ）は、移動子２を右方向に移動させるステップを示すものである。固定子駆動電極４０に正の電位を、固定子駆動電極４４には負の電位を印加する。その他の固定子駆動電極３８、４２には電位を印加しない。このようにすると固定子駆動電極４０上に生じる正電荷６４によって負電荷５２が矢印６８で示す方向に力を受け、正電荷５６は矢印７０で示す方向に反発力を受ける。さらに、正電荷５６は固定子駆動電極上の負電荷６６により矢印７２の方向に引力を受けて、全体的に移動子２は矢印７４に示すように右側方向に駆動される。
【００４３】
図２（ｃ）は、移動子２が１ピッチ移動した状態を示すものである。この状態では、負電荷５２および正電荷６４、正電荷５６および負電荷６６間に作用する引力によって、移動子２はそれぞれ矢印７６、７８で示す方向に力を受けて停止する。移動子２上に誘導された負電荷５２および正電荷５６は減衰し易いため、この状態で固定子駆動電極４０には電荷の誘導に必要な正の電位、固定子駆動電極４４には負の電位を印加して再び移動子２上の同じ部分に負電荷５２、および正電荷５６を再誘導する。その際、固定子駆動電極３８、４２には、電位は印加しない。図２（ｄ）は、再誘導した負電荷５２および正電荷５６を用いて移動子２を左側に移動させるステップを示すものである。固定子駆動電極３８には正の電位、固定子駆動電極４２には負の電位を、移動子２上に生じる電荷が無視できるレベルでそれぞれ印加し、その他の固定子駆動電極４０、４４には電位を与えない。これにより、移動子２上の負電荷５２は、固定子駆動電極３８上に発生した正電荷８０により引かれて矢印８４の方向に、固定子駆動電極４２上に発生した負電荷８２により反発され矢印８６の方向に力を受ける。さらに、正電荷５６は電荷８２によって引かれ、矢印８８の方向に力を受ける。したがって移動子２は全体的に矢印９０で示す左側方向に駆動される。以上の動作を順次繰り返すことによって移動子２は移動されることになる。以上のように、移動子２上に誘導された正負の電荷の中間の位置に対応する固定子駆動電極の極性を変えることにとって、左右方向に自在に移動することができる。なお、再誘導する時期は、電荷の減衰する時間によって決定されるもので、必ずしも１ステップごとに行う必要はない。また、なお、移動方向は、固定子４の固定子駆動電極の極性を変えるか、移動子２上に誘導された電荷の極性を変えることによって決定するため、固定子４の固定子駆動電極の電位の走査はそのまま実行し、誘導する電荷の極性を変えることによっても、左右方向に移動させることができる。また、以上では移動子２の電荷の配列としてｘ方向に負、零、正（正、零、負も同じ）の繰返しの配列を用いたが、正、負、零の繰返しの配列または負、正、零の繰返しの配列を用いることもできる。
【００４４】
図３は、固定子４の複数の固定子駆動電極ｅ１１〜ｅ６６をマトリックス状に配置した構成を示す図である。固定子駆動電極ｅ１１〜ｅ６６は本実施の形態では３６個のブロックで形成されている。ここで図示したマトリックス状に配置した固定子駆動電極ｅ１１〜ｅ６６の数は説明上限定したもので、本発明を限定するものではない。
【００４５】
固定子スイッチング素子として、各ブロックにはトランジスタＴｒ１とトランジスタＴｒ２との２個づつが設けられており、それぞれのドレイン電極が固定子駆動電極ｅ１１〜ｅ６６に接続されている。そして、固定子駆動用電極線ａ１、ａ２、ａ３、ａ４、ａ５、ａ６が固定子駆動用電極回路６に接続され、各ブロックにおけるトランジスタＴｒ１のソース電極がそれぞれ固定子駆動用電極線ａ１〜ａ６に接続されている。
【００４６】
また、固定子選択用電極線ｂ１、ｂ２、ｂ３、ｂ４、ｂ５、ｂ６は固定子選択用電極回路８に接続され、各ブロックにおけるトランジスタＴｒ１のゲート電極がそれぞれ固定子選択用電極線ｂ１〜ｂ６に接続されている。例えば、円１００で囲まれたブロックでは、トランジスタＴｒ１のソース電極が固定子駆動用電極線ａ１に接続点９４で、ゲート電極が固定子選択用電極線ｂ１に接続点９２で接続される。
【００４７】
一方、固定子駆動用電極線ｃ１、ｃ２、ｃ３、ｃ４，ｃ５、ｃ６は、固定子駆動用電極回路１２に接続され、各ブロックのトランジスタＴｒ２のソース電極は固定子駆動用電極線ｃ１〜ｃ６に接続される。また、固定子選択用電極線ｄ１、ｄ２，ｄ３，ｄ４，ｄ５、ｄ６は、固定子選択用電極回路１０に接続され、各ブロックのトランジスタＴｒ２のゲート電極が固定子選択用電極線ｄ１〜ｄ６に接続されている。例えば、円１００で囲まれたブロックでは、トランジスタＴｒ２のソース電極が固定子駆動用電極線ｃ１に接続点９８で、ゲート電極が固定子選択用電極線ｄ１に接続点９６で接続される。
【００４８】
そして、固定子駆動用電極回路６および固定子選択用電極回路８から、それぞれに接続された固定子駆動用電極線ａ１〜ａ６および固定子選択用電極線ｂ１〜ｂ６へはｏｎ−ｏｆｆするための正の電圧が印加される。一方、固定子駆動用電極回路１２および固定子選択用電極回路１０にそれぞれ接続された固定子駆動用電極線ｃ１〜ｃ６および固定子選択用電極線ｄ１〜ｄ６へはｏｎ−ｏｆｆするための負の電圧が印加される。
【００４９】
このように構成したマトリックス状の固定子駆動電極の動作について説明する。例えば、円１００で囲まれたブロックにおける固定子駆動電極ｅ１１を正電位にするためには、固定子駆動用電極線ａ１をｏｎ、固定子選択用電極線ｂ１をｏｎにしてトランジスタＴｒ１をｏｎ状態とする。一方、トランジスタＴｒ２のソース電極が接続された固定子駆動用電極線ｃ１あるいはゲート電極が接続されている固定子選択用電極線ｄ１のいずれかをｏｆｆにしてトランジスタＴｒ２をｏｆｆ状態にする。
【００５０】
固定子駆動電極ｅ１１を負電位にするためには、固定子駆動用電極線ｃ１をｏｎ、固定子選択用電極線ｄ１をｏｎにしてＴｒ２をｏｎ状態とする。一方、トランジスタＴｒ１のソース電極が接続された固定子駆動用電極線ａ１あるいはゲート電極が接続されている固定子選択用電極線ｂ１のいずれかをｏｆｆ状態にしてＴｒ１をｏｆｆ状態とする。この動作をマトリックス上に配置された固定子駆動電極が設けられたすべてのブロックにおいて、正あるいは負の電位を加えた状態、または電位を加えない状態の選択を実施することによって、マトリックス状に配置された各固定子駆動電極を任意の電位配列に選択することができる。
【００５１】
図４は、紙面の左右方向（ｘ方向）に移動する場合のマトリックス上の固定子駆動電極の動作を示し、図４（ａ）は図２（ａ）に対応する電荷の誘導時、図４（ｂ）は図２（ｂ）に対応する固定子駆動電極の動作状態を示す。
【００５２】
図４（ａ）では、まず、固定子選択用電極回路８に接続された固定子選択用電極線ｂ１〜ｂ６のすべてに正電位を加えてｏｎ状態にして、正の誘導用パルス電圧１０２を重畳させて印加する。また、固定子駆動用電極回路６に接続された固定子駆動用電極線ａ１〜ａ６の中、ａ１およびａ５に正電位を加えてｏｎ状態にする。また、固定子選択用電極回路１０に接続された固定子選択用電極線ｄ１〜ｄ６のすべて負電位を印加しｏｎ状態にして、負の誘導用パルス電圧１０４を重畳させて印加する。また、固定子駆動用電極回路１２に接続された固定子駆動用電極線ｃ１〜ｃ６の中、ｃ３のみに負電位を印加してｏｎ状態にする。これにより、図２における固定子駆動電極３８に対応するｅ１１、ｅ２１、ｅ３１、ｅ４１、ｅ５１、ｅ６１の列と、図２中には図示されていないが固定子駆動電極ｅ１５、ｅ２５、ｅ３５、ｅ４５、ｅ５５、ｅ６５の列が移動子２に電荷を誘導可能な正電位となる。また、図２における固定子駆動電極４２に対応する固定子駆動電極ｅ１３、ｅ２３、ｅ３３、ｅ４３、ｅ５３、ｅ６３の列が移動子に誘導可能な負電位となる。以上により、図２（ａ）に対応した負、零、正の配列の繰返しの電荷を移動子２上に誘導できる。
【００５３】
また、図４（ｂ）は、図２（ｂ）の駆動電極の動作状態に対応するものである。固定子選択用電極回路８に接続された固定子選択用電極線ｂ１〜ｂ６のすべてに正電位を加えてｏｎ状態にする。また、固定子駆動用電極回路６に接続された固定子駆動用電極線ａ１〜ａ６の中、ａ２およびａ６に正電位を加えてｏｎ状態にする。また、固定子選択用電極回路１０に接続された固定子選択用電極線ｄ１〜ｄ６のすべてに負電位を印加しｏｎ状態にする。また、固定子駆動用電極回路１２に接続された固定子駆動用電極線ｃ１〜ｃ６の中、ｃ４のみに負電位を印加してｏｎ状態にする。これにより、図２における固定子駆動電極４０に対応するｅ１２、ｅ２２、ｅ３２、ｅ４２、ｅ５２、ｅ６２の列と、図２中には図示されていないが固定子駆動電極ｅ１６、ｅ２６、ｅ３６、ｅ４６、ｅ５６、ｅ６６の列が正電位となる。また、図２における固定子駆動電極４４に対応する固定子駆動電極ｅ１４、ｅ２４、ｅ３４、ｅ４４、ｅ５４、ｅ６４の列が負電位となる。これによって、移動子２に右方向の力が作用する。
【００５４】
順次右側に移動させるには、例えば時間的には、固定子駆動電極ｅ１１、ｅ２１、ｅ３１、ｅ４１、ｅ５１、ｅ６１の列はｏｆｆ→負→ｏｆｆ→正と変化させ、固定子駆動電極ｅ１２、ｅ２２、ｅ３２、ｅ４２、ｅ５２、ｅ６２の列は正→ｏｆｆ→負→ｏｆｆ→正と変化させることを繰返す。また、他のマトリックス状に配置された列に関しても同じように電位を変化させていくことにより、移動子２を移動させることができる。すなわち、右側方向に移動させるためには、固定子駆動電極ｅ１１〜ｅ６１をｏｆｆとし、固定子駆動電極ｅ１２〜ｅ６２を正とし、固定子駆動電極ｅ１３〜ｅ６３をｏｆｆとし、固定子駆動電極ｅ１４〜ｅ６４を負とするように電位を時間的に１ブロックづつ右側にずらし、次の１ピッチずれた状態では固定子駆動電極ｅ１１〜ｅ６１を負とし、固定子駆動電極ｅ１２〜ｅ６２をｏｆｆとし、固定子駆動電極ｅ１３〜ｅ６３を正とし、固定子駆動電極ｅ１４〜ｅ６４をｏｆｆとするというふうに順次各列に印加すればよい。
【００５５】
また、左方向に移動させるには、例えば固定子駆動電極ｅ１１、ｅ２１、ｅ３１、ｅ４１、ｅ５１、ｅ６１の列はｏｆｆ→正→ｏｆｆ→負と変化させ、駆動電極ｅ１２、ｅ２２、ｅ３２、ｅ４２、ｅ５２、ｅ６２の列は正→ｏｆｆ→負→ｏｆｆ→正に変化させる繰返しを実行し、他のマトリックス状に配置された列に関しても同じように繰り返すことによって移動子を移動させることができる。このように印加することでｘ方向に自由に移動子２を移動させることができる。
【００５６】
図５は、紙面の上下方向（ｙ方向）に移動させる場合のマトリックス上の固定子駆動電極の動作を示し、図５（ａ）は電荷の誘導時、図５（ｂ）は駆動時の固定子駆動電極の動作状態を示す。
【００５７】
図５（ａ）では、まず、固定子選択用電極回路８に接続された固定子選択用電極線ｂ１〜ｂ６の中、ｂ１およびｂ５のみに正電位を加えてｏｎ状態にして、正の誘導用パルス電圧１０２を重畳させて印加する。また、固定子駆動用電極回路６に接続された固定子駆動用電極線ａ１〜ａ６のすべてに正電位を加えてｏｎ状態にする。また、固定子選択用電極回路１０に接続された固定子選択用電極線ｄ１〜ｄ６の中、ｄ３のみに負電位を印加しｏｎ状態にして、負の誘導用パルス電圧１０４を重畳させて印加する。また、固定子駆動用電極回路１２に接続された固定子駆動用電極線ｃ１〜ｃ６のすべてに負電位を印加してｏｎ状態にする。これにより、固定子駆動電極ｅ１１、ｅ１２、ｅ１３、ｅ１４、ｅ１５、ｅ１６の行と、固定子駆動電極ｅ１５、ｅ５２、ｅ５３、ｅ５４、ｅ５５、ｅ５６の行が移動子２に電荷を誘導可能な正電位となる。また、固定子駆動電極ｅ３１、ｅ３２、ｅ３３、ｅ３４、ｅ３５、ｅ３６の行が移動子２に電荷を誘導可能な負電位となる。以上により、負、零、正の配列の繰返しの電荷を移動子２上に誘導できる。
【００５８】
また、図５（ｂ）では、固定子選択用電極回路８に接続された固定子選択用電極線ｂ１〜ｂ６の中、ｂ２およびｂ６のみに正電位を加えてｏｎ状態にする。また、固定子駆動用電極回路６に接続された固定子駆動用電極線ａ１〜ａ６のすべてに正電位を加えてｏｎ状態にする。また、固定子選択用電極回路１０に接続された固定子選択用電極線ｄ１〜ｄ６の中、ｄ４のみに負電位を印加しｏｎ状態にする。また、固定子駆動用電極回路１２に接続された固定子駆動用電極線ｃ１〜ｃ６のすべてに負電位を印加してｏｎ状態にする。これにより、固定子駆動電極ｅ２１、ｅ２２、ｅ２３、ｅ２４、ｅ２５、ｅ２６の行、および固定子駆動電極ｅ６１、ｅ６２、ｅ６３、ｅ６４、ｅ６５、ｅ６６の行が正電位となる。また、固定子駆動電極ｅ４１、ｅ４２、ｅ４３、ｅ４４、ｅ４５、ｅ４６の行が負電位となる。これによって、移動子２に紙面の下方への力が作用する。
【００５９】
順次下方に移動させるには、例えば時間的には、駆動電極ｅ１１、ｅ１２、ｅ１３、ｅ１４、ｅ１５、ｅ１６の行はｏｆｆ→負→ｏｆｆ→正と変化させ、駆動電極ｅ２１、ｅ２２、ｅ２３、ｅ２４、ｅ２５、ｅ２６の列では正→ｏｆｆ→負→ｏｆｆ→正と変化させる繰返しを実行する。また、他のマトリックス状に配置された列に関しても同じように繰り返すことによって、移動子２を移動させることができる。すなわち、行方向に対しては、下方にｏｆｆ、負、ｏｆｆ、正と繰り返す電位を時間的に１ブロックづつずらしながら各行の駆動電極に印加すればよい。
【００６０】
また、移動子２を上方に移動させるには、例えば固定子駆動電極ｅ１１、ｅ１２、ｅ１３、ｅ１４、ｅ１５、ｅ１６の行はｏｆｆ→正→ｏｆｆ→負へと変化さえ、固定子駆動電極ｅ２１、ｅ２２、ｅ２３、ｅ２４、ｅ２５、ｅ２６の行は正→ｏｆｆ→負→ｏｆｆ→正へと変化させる繰返しを実行する。また、他のマトリックス状に配置された行に関しても同じように繰返しを実行すればよい。これにより、ｙ方向に自由に移動子２を移動できる。
【００６１】
以上、ｘ方向およびｙ方向に移動子２を移動させる駆動方法について説明したが、各ブロックに固定子スイッチング素子を設けた構成であるので、個々のブロックの固定子駆動電極に独立して電位を印加できることが特徴である。
【００６２】
図６は、指定されたＯ点(ｘ０、ｙ０)を中心にして回転移動するための座標系を示したものである。すなわち、固定子駆動電極をマトリックスの座標系で表現し、図１に示した制御回路１８によって演算し制御することによって、電位を印加する固定子駆動電極を順次選択して、移動子２がＯ点を中心として回転移動することができる。
【００６３】
Ｏ点(ｘ０、ｙ０)中心に放射状に描かれた直線Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ、ＧおよびＨ上に示された各点は、各ブロックにおける固定子駆動電極の中心点を示す。上記直線Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ、ＧおよびＨの通るブロックの座標を（表１）に示す。この座標を基にして、図１の制御回路１８より正電源回路１４、負電源回路１６、駆動用電極回路６、１２および選択用電極回路８、１０を制御する。これにより直線Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ、ＧおよびＨが通る各点のブロックの駆動電極の電位を、例えば図６に示すようにそれぞれｏｆｆ、負、ｏｆｆ、正、ｏｆｆ、負、ｏｆｆの電位に順次変化させることによって、前述したｘ方向やｙ方向の移動と同様に固定子４上への電荷の誘導や固定子４上での移動子２を回転できる。
【００６４】
回転を与えるための電荷の誘導や電位の印加方法等については、ｘ方向やｙ方向の駆動について説明した方法と同様であるため具体的な説明は省略する。
【００６５】
【表１】
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【００６６】
なお、さらに固定子駆動電極の数を増加させるため、直線Ｊのように直線Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ、ＧおよびＨのそれぞれの間に挿入してもよい。これにより、回転移動をより滑らかにすることができる。
【００６７】
次に、それぞれのブロックの構造について、図７（ａ）、図７（ｂ）、図８（ａ）および図８（ｂ）を用いて説明する。
【００６８】
図７（ａ）は図３中の円１００で囲まれたブロックの平面図である。また、図７（ｂ）は、固定子スイッチング素子であるトランジスタの接続状態を示す等価回路図である。また、図８（ａ）および図８（ｂ）はそれぞれ図７（ａ）中のｘ２−ｘ２線およびｘ３−ｘ３線に沿った断面図である。
【００６９】
固定子用基板２４上には固定子スイッチング素子であるトランジスタ（Ｔｒ１）１２４が形成されており、このソース電極１０８が固定子駆動用電極線ａ１に接続され、ゲート電極１０６は固定子選択用電極線ｂ１に接続されている。さらに、トランジスタ１２４のドレイン電極１１０は固定子駆動電極１２２にビアホール１１８を通じて接続されている。なお、固定子駆動電極は、図３においてはｅ１１と記載しているが、以降の説明では１２２として説明する。
【００７０】
一方、固定子用基板２４上には同様に固定子スイッチング素子であるトランジスタ（Ｔｒ２）１２６が形成されており、このソース電極１１４が固定子駆動用電極線ｃ１に接続され、ゲート電極１１２は固定子選択用電極線ｄ１に接続されている。さらに、ドレイン電極１１６はビアホール１２０を介して駆動電極１２２に接続されている。
【００７１】
なお、トランジスタ１２４およびトランジスタ１２６は、ｎ型トランジスタおよびｐ型トランジスタとして形成され、固定子駆動電極１２２に対してそれぞれ正電位および負電位が印加されるように構成されている。
【００７２】
図８（ａ）は、固定子用基板２４としてｐ型シリコン単結晶基板を用い、この基板上にトランジスタ１２４としてｎ型ＭＯＳ電界効果トランジスタを形成した断面図である。イオン注入やホトリソなどの半導体製造技術を用いて、ｐ型シリコン単結晶基板にｎ+ソース１３４およびｎ+ドレイン１４０を形成し、層間絶縁膜１３０、ゲート絶縁膜１３６およびゲート１３８を形成し、さらにゲート電極１０６、ソース電極１０８とドレイン電極１１０とを形成する。
【００７３】
一方、図８（ｂ）は、トランジスタ１２６としてｐ型ＭＯＳ電界効果トランジスタを形成した断面図である。同様に、イオン注入やホトリソなどの半導体製造技術を用いて、ｎウエル１５２を形成しさらにｐ+ソース１５４およびｐ+ドレイン１４６を形成し、層間絶縁膜１３０、ゲート絶縁膜１５０およびゲート１４８を形成した後、ゲート電極１１２、ソース電極１１４およびドレイン電極１１６とを形成する。
【００７４】
さらに、図８（ａ）に示すように、ソース電極１０８と接続するように固定子駆動用電極線ａ１を形成する。この固定子駆動用電極線ａ１は、図８（ｂ）に示す領域部では、層間絶縁膜１４４上に形成される。また、図８（ａ）では層間絶縁膜１３０上に、図８（ｂ）ではソース電極１１４に接続するように固定子駆動用電極線ｃ１を形成する。次に、図８（ａ）および図８（ｂ）に示すようにＳｉＯ2などの層間絶縁膜１４２を形成する。
【００７５】
なお、トランジスタの各電極にはアルミニウム膜をホトリソ技術を用いて所定の形状に加工すればよい。また、固定子駆動用電極線、固定子選択用電極線の配線には、タンタル、クロム、チタン、アルミ、銅、金、銀などの金属薄膜を用いることができる。また、ｎ+ソースおよびｎ+ドレイン、ｎウエルは、ヒ素、リン、アンチモンなどのＶ属中の元素を、またｐ+ソースおよびｐ+ドレインはホウ素などのＩＩＩ属中の元素をイオン注入によりイオンを打込み形成される。
【００７６】
引き続いて、ポリウレタンやエポキシなどの樹脂からなる絶縁層３６を塗布して平坦化処理する。この後、金属薄膜を形成し、フォトリソ技術を用いて固定子駆動電極１２２として所定の形状に加工する。この金属薄膜としては、銅、アルミ、金、銀、クロム、チタンなどを用いることもできる。さらに、インジウムティンオキサイド（ＩＴ０）も使用可能である。また、各トランジスタのドレイン電極１１０、１１６の表面までビアホール１１８、１２０を形成し、金、銀、銅、アルミなどの金属膜をスパッタリングによって形成して、固定子駆動電極１２２とドレイン電極１１０、１１６を電気的に接続させる。その後、エポキシ樹脂などの有機樹脂からなる絶縁層３４を塗布法により設ける。
【００７７】
また、絶縁層３４上の図２に示すギャップ５８に有機の潤滑層を設けるには、例えば二酸化チタンなどの絶縁性微粒子、ポリウレタンや塩化ビニルなどの樹脂とフッ素系有機潤滑材を溶剤で混練することによって、フッ素系有機潤滑材を絶縁性微粒子表面上に吸着させた複合の塗料を用いて塗布した絶縁層を用いる。これにより絶縁層３４の上面に有機潤滑材が常時滲み出てくるように、また絶縁層３４の表面に前記微粒子によって凹凸を形成するように構成することができる。このように構成することによって、固定子４上に載置された移動子２を容易に移動できる。また、絶縁層３４上にフッ素系有機潤滑材を塗布する方法、あるいはガラスビーズやフッ素系液体をギャップ５８に封入してもよい。なお、以上ではｐ型半導体シリコン基板を用いたが、ｎ型半導体単結晶シリコン基板上にも同様にｐ型およびn型のスイッチング素子を一体的に形成できる。
【００７８】
以上のように、本発明は、１枚の同一基板上に、マトリックス状に配置された固定子駆動電極に正電位および負電位をそれぞれ選択的に印加するｎ型およびｐ型トランジスタを一体的に容易に形成できるため、極めて量産性に優れている。また、各トランジスタのドレイン電極から固定子駆動電極までの距離が極めて短く構成できるため、電極間の引き回しによる浮遊容量がほとんど生じることがなく電力損失が少ないなどの利点がある。
【００７９】
（第２の実施の形態）
本発明の第２の実施の形態の静電アクチュエータでは、駆動するスイッチング素子として、絶縁性材料からなる基板上に形成されたポリシリコン薄膜を用いたトランジスタとしたこと、および固定子に用いる固定子用基板をガラス基板としたことが第１の実施の形態と異なる点である。このため、このガラス基板上に形成するトランジスタ構成について説明し、その他については説明を省略する。また、第１の実施の形態と共通の要素には同一の符号を付している。
【００８０】
図９（ａ）は、第２の実施に形態における固定子の１ブロックの平面図を示す。図９（ｂ）および図９（ｃ）は、図９（ａ）中のｘ２−ｘ２線およびｘ３−ｘ３線に沿った断面図をそれぞれ示す。本実施の形態では、固定子用基板としてガラス基板を用いたので、以下、固定子用基板についてはガラス基板１５８として説明する。固定子スイッチング素子としてのトランジスタとして、それぞれｎ型ポリシリコン電界効果トランジスタ１９８およびｐ型ポリシリコン電界効果トランジスタ２００を用いている。
【００８１】
図９（ａ）において、ガラス基板１５８上に一体的に形成された固定子スイッチング素子であるトランジスタ１９８のソース電極１７２が固定子駆動用電極線ａ１に接続され、ゲート電極１７６は固定子選択用電極線ｂ１に接続されている。さらに、トランジスタ１９８のドレイン電極は、固定子駆動電極１２２にビアホール１１８を通じて接続されている。
【００８２】
一方、ガラス基板１５８上に一体的に形成されたトランジスタ２００のソース電極１９０は固定子駆動用電極線ｃ１に接続され、ゲート電極１８８は固定子選択用電極線ｄ１に接続されている。さらに、ドレイン電極１９２はビアホール１２０を通じて固定子駆動電極１２２に接続されている。なお、トランジスタ１９８およびトランジスタ２００は、ｎ型トランジスタおよびｐ型トランジスタとして形成され、固定子駆動電極１２２に対してそれぞれ正電位および負電位が印加されるように構成されている。
【００８３】
図９（ｂ）は、ガラス基板上に形成したｎ型ポリシリコン電界効果トランジスタ１９８の断面図を示す。ガラス基板１５８上にガラスからの不純物の浸入を防止する拡散防止層１９６を形成する。この拡散防止層１９６は、例えば二酸化ケイ素（ＳｉＯ2）膜を用いることができる。この拡散防止層１９６上に、ポリシリコン膜を形成する。このポリシリコン膜は、例えばアモルファスシリコン膜を形成して、レーザ光を照射するレーザアニール法で形成することができる。
【００８４】
次に、半導体であるポリシリコン膜に対して、イオン注入やホトリソなどの半導体製造技術を用いて、ｎ+型ポリシリコンソース１７０およびｎ+型ポリシリコンドレイン１６４、ポリシリコンチャネル領域１６６を加工形成する。さらに、層間絶縁膜１６０、ゲート絶縁膜１６８、ゲート電極１７６、ソース電極１７２およびドレイン電極１７４を形成する。
【００８５】
一方、図９（ｃ）は、ガラス基板１５８上に形成したｐ型ポリシリコン電界効果トランジスタ２００を示す。同様に、イオン注入やホトリソなどの半導体製造技術を用いて、ガラス基板１５８上に、ｐ+型ポリシリコンソース１８２、ｐ+型ポリシリコンドレイン１８６およびポリシリコンチャネル領域１８４を形成し、層間絶縁膜１６０、ゲート絶縁膜１９４、ゲート電極１８８、ソース電極１９０およびドレイン電極１９２を形成する。なお、ｎ+およびｐ+型のトランジスタの各ソース、ドレイン、チャネル領域を形成するポリシリコンへのドーパントは、第１の実施の形態に記載したものと同様、適宜イオン注入法で注入される。
【００８６】
さらに、図９（ｂ）ではソース電極１７２上に直接、図９（ｃ）では拡散防止層１９６上に固定子駆動用電極線ａ１を形成する。また、図９（ｂ）では拡散防止層１９６上に、図９（ｃ）ではソース電極１９０上に直接、固定子駆動用電極線ｃ１を形成する。次に、それぞれ図９（ｂ）および図９（ｃ）に示すように、これらのトランジスタを保護するための層間絶縁膜１４２を形成する。
【００８７】
これ以降の製造工程は、第１の実施の形態と同様であるため説明は省略する。なお、ガラス基板１５８としては、ガラス表面に不純物が析出しにくい無アルカリガラス基板を用いることが好ましい。無アルカリガラスとしては、ホウケイ酸ガラス、アルミノ・ホウケイ酸ガラス、石英ガラスなどが望ましい。
【００８８】
このポリシリコン型のトランジスタの形成は６００℃以下の温度で製造可能であり、本実施の形態で用いたガラス基板に限定されず、例えば有機材料からなる固定子基板を用いることもできる。
【００８９】
（第３の実施の形態）
本発明の第３の実施の形態の静電アクチュエータは、固定子駆動電極に接続される固定子スイッチング素子として、有機材料からなる有機トランジスタを用いること、および移動子と対向する固定子駆動電極が有機トランジスタを形成した面とは反対側の面上に配置されていること、および固定子用基板として樹脂基板を用いたことが、第１の実施の形態と異なる点である。したがって、これら第1の実施の形態の静電アクチュエータと異なる点を主体に説明する。また、第１の実施の形態と同じ要素には同一の符号を付している。
【００９０】
図１０（ａ）は、本実施の形態の固定子の１ブロックについての平面図である。また、図１０（ｂ）および図１０（ｃ）は、図１０（ａ）中のｘ２−ｘ２線およびｘ３−ｘ３線に沿った断面図をそれぞれ示す。
【００９１】
本実施の形態の静電アクチュエータでは、固定子用基板として樹脂基板を用いた。以下、固定用基板については、樹脂基板２１４として説明する。なお、樹脂基板２１４としては、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、またはポリイミドなどの樹脂材料からなるシートを用いることができる。樹脂基板２１４上に形成された固定子スイッチング素子であるトランジスタ２０２のソース２０４が固定子駆動用電極線ａ１に直接接続され、ゲート電極２０８は固定子選択用電極線ｂ１に、ドレイン２１２はドレイン電極２１６により固定子駆動電極１２２に貫通電極２１８を通じて接続されている。
【００９２】
一方、樹脂基板２１４上に形成されたトランジスタ２３４のソース２２４は固定子駆動用電極線ｃ１に直接接続され、ゲート電極２２８は固定子選択用電極線ｄ１に、ドレイン２３２はドレイン電極２１６により貫通電極２３６を通じて固定子駆動電極１２２に接続されている。なお、トランジスタ２０２およびトランジスタ２３４はｎ型トランジスタおよびｐ型トランジスタとして形成され、固定子駆動電極１２２に対してそれぞれ正電位および負電位を印加するように構成されている。
【００９３】
図１０（ｂ）には、樹脂基板２１４上に形成されたｎ型有機電界効果トランジスタ２０２を含む樹脂基板２１４の断面構成図を示す。この樹脂基板２１４には、あらかじめ貫通孔を形成し、その内側に無電界メッキ等により金属薄膜２２０を形成し、さらに導電性の金属または導電性樹脂材料等を充填して貫通電極２１８が形成されている。なお、貫通電極２１８の形成には、例えば電子ビームやレーザを照射して貫通孔をあけ、金属薄膜２２０として銅、金、アルミ、銀等を用い、導電性樹脂としては銀ペースト、金ペースト、パラジウムペースとあるいは銅ペースト等を用いることができる。さらに、導電性樹脂材料等を充填することなく、上下の表面に形成されたそれぞれの電極がこの貫通電極２１８により導通接続できれば、特に形状等についての制約はない。
【００９４】
さらに、裏面側には貫通電極２１８に接続する固定子駆動電極１２２を形成する。この固定子駆動電極１２２は、例えば銅を蒸着等により成膜し、所定のホトリソとエッチングを行って作製することができる。
【００９５】
また、樹脂基板２１４の表面上に、例えばスリーン印刷法を用いてｎ型ドーパント分子を導入した半導体材料のポリチオフェン系樹脂などからなるソース２０４およびドレイン２１２を形成する。ｎ型ドーパント分子として、アルカリ金属、アルキルアンモニウム、テトラキスジメチルアミノエチレン、メタロセン類、芳香族アミン類などが有効であり、印刷用のペースト中に所定量を混入させればよい。そして、ポリチオフェン系樹脂等の半導体材料を用いて有機半導体層２１０を形成し、さらにポリビニルフェノール等を用いてゲート絶縁膜２０６を形成する。さらに、ゲート電極２０８、固定子駆動用電極線ａ１、ｃ１およびドレイン電極２１６を形成する。なお、ソース２０４と固定子駆動電極用電極線ａ１とは電気的に接続され、ドレイン２１２とドレイン電極２１６とも電気的に接続されている。さらに、ドレイン電極２１６と固定子駆動電極１２２とは貫通電極２１８を介して電気的に接続されている。その後、層間絶縁膜１４２を形成し、ポリウレタン樹脂やエポキシ樹脂等からなる絶縁層３６を形成する。なお、層間絶縁膜１４２は、例えば二酸化ケイ素（ＳｉＯ2）膜を蒸着、スパッタリングまたは塗布方式等により形成することができる。
【００９６】
図１０（ｃ）には、樹脂基板２１４上に形成されたｐ型有機電界効果トランジスタ２３４を含む樹脂基板２１４の断面構成図を示す。ｎ型有機電界効果トランジスタ２０２の場合と同様に、樹脂基板２１４には貫通電極２３６が形成されている。また、例えば樹脂基板２１４の表面上にスリーン印刷法を用いてｐ型ドーパント分子を導入した半導体材料のポリチオフェン系樹脂などからなるソース２２４およびドレイン２３２を形成する。ｐ型ドーパント分子として、ハロゲン分子、ルイス酸、遷移金属化合物などが有効であり、印刷用のペースト中に所定量を混入させればよい。そして、ポリチオフェン系樹脂などの有機半導体材料を用いて有機半導体層２３０を形成し、さらにポリビニルフェノールなどを用いてゲート絶縁膜２２６を形成する。さらに、ゲート電極２２８、固定子駆動用電極線ａ１、ｃ１およびドレイン電極２３８を形成する。
【００９７】
なお、ソース２２４と固定子駆動用電極線ｃ１とは電気的に接続され、ドレイン２３２とドレイン電極２３８とも電気的に接続されている。さらに、ドレイン電極２３８は固定子駆動電極１２２と貫通電極２３６を介して電気的に接続されている。層間絶縁膜１４２や絶縁層３６の形成については上記と同じである。
【００９８】
また、固定子駆動電極１２２上には絶縁層２２２を形成する。この絶縁層２２２の表面が移動子２と対向するため、両者の潤滑性を考慮して絶縁層２２２は第１の実施の形態の絶縁層３４の材料と同様に構成される。
【００９９】
なお、固定子駆動用電極線ａ１、ｃ１、ゲート電極２０８、２２８およびドレイン電極２１６、２３８の材料としては、導電性樹脂だけでなく、タンタル、クロム、チタン、金、銀、アルミなどの金属材料を蒸着やスパッタリング等で成膜して用いることができる。
【０１００】
以上のように本第実施の形態の静電アクチュエータでは、樹脂基板２１４の両面を有効に利用し、一方の表面にはスイッチング素子とそれを駆動するための配線を形成し、もう一方の表面に固定子駆動電極１２２を形成し、スイッチング素子であるトランジスタのドレイン電極２１６、２３８を固定子駆動電極１２２にそれぞれ貫通電極２１８、２３６を介して接続した構成である。この構成は絶縁性材料からなる固定子基板を用いれば容易に作製することができる。ただし、第１の実施の形態の静電アクチュエータの場合のような半導体基板を用いても貫通孔を形成後、その内表面に、例えば二酸化ケイ素（ＳｉＯ2）膜等の絶縁膜を形成すれば、同様な方法で本実施の形態の静電アクチュエータの構造を実現することができる。なお、この絶縁膜としては窒化膜や有機樹脂膜を用いることもできる。
【０１０１】
以上説明したように本実施の形態の静電アクチュエータでは、固定子駆動電極のみを他方の表面に形成するため、対向する移動子の面とのギャップ５８を均一で、かつ狭ギャップ化することができ、駆動力をさらに大きくすることができる。また、薄くフレキシブルは樹脂基板を用いれば、可撓性に優れた静電アクチュエータを実現できる。
【０１０２】
なお、本実施の形態の静電アクチュエータでは、樹脂基板上に有機材料からなる有機トランジスタを作製したが、本発明はこれに限定されない。例えば、樹脂基板上に多結晶シリコン薄膜または単結晶シリコン薄膜を形成し、この多結晶シリコン薄膜または単結晶シリコン薄膜を用いてトランジスタを作製してもよい。
【０１０３】
（第４の実施の形態）
本発明の第４の実施の形態の静電アクチュエータでは、固定子スイッチング素子として、多数のｎ型ＭＯＳ電界効果トランジスタおよびｐ型ＭＯＳ電界効果トランジスタをそれぞれ直列に接続した構成が第１の実施の形態の静電アクチュエータと異なる点である。このように直列に接続することで、固定子スイッチング阻止としての耐圧を大きくすることができる。第１の実施の形態の静電アクチュエータと異なる点を主体に説明する。なお、第１の実施の形態の静電アクチュエータと同じ要素には同一の符号を付している。
【０１０４】
図１１（ａ）は、本実施の形態の固定子の１ブロックについての平面図を示す。図１１（ｂ）は図１１（ａ）中のｘ２−ｘ２線に沿った断面図、また図１１（ｃ）は同様に１ブロックについての固定子スイッチング素子の等価回路を示す。
【０１０５】
図１１（ａ）には、Ｔｒ１、Ｔｒ２、・・・、Ｔｒｎのｎ個のｎ型ＭＯＳ電界効果トランジスタからなる固定子スイッチング素子２５６、および同様にｎ個のｐ型ＭＯＳ電界効果トランジスタからなる固定子スイッチング素子２５８が形成されており、これらは直列に接続され最終段のドレイン電極が固定子駆動電極１２２にビアホールを介して電気的に接続されている。
【０１０６】
なお、ｐ型ＭＯＳ電界効果トランジスタに関しては、ｎ型ＭＯＳ電界効果トランジスタと同様な構成であるので、図１１（ａ）においても固定子スイッチング素子２５８としてのみ記載しており、説明も省略する。
【０１０７】
まず、図１１（ａ）および図１１（ｂ）を用いて詳細に説明する。固定子用基板として、本実施の形態ではｐ型単結晶シリコン基板を用いる。以下、固定子用基板をシリコン基板１２８として説明する。このシリコン基板１２８上にトランジスタＴｒ１〜Ｔｒｎのｎ個のトランジスタが形成されている。トランジスタＴｒ１のソース電極２４２は固定子駆動用電極線ａ１と電気的に接続され、ゲート電極２４０は固定子選択用電極線ｂ１と接続されている。また、ドレイン電極２４１はトランジスタＴｒ２のソース電極２４６に接続されている。さらに、そのゲート電極２４４は固定子選択用電極線ｂ１に接続され、そのドレイン電極２５４はトランジスタＴｒ３のソース電極（図示せず）に接続されている。このように直列に接続され、トランジスタＴｒｎのソース電極２４８も同様に一つ前のトランジスタであるＴｒｎ−１のドレイン電極（図示せず）と接続されている。また、ゲート電極２５０は同様に固定子選択用電極線ｂ１に接続されている。このように、それぞれのトランジスタのドレイン電極と後段のトランジスタのソース電極とが直列に接続されるようにして固定子スイッチング素子２５６が形成されている。この固定子スイッチング素子２５６の最終段のトランジスタＴｒｎのドレイン電極２５２は、ビアホール１１８を介して固定子駆動電極１２２と電気的に接続されている。すなわち、図１１（ｃ）に示すように、ｎ個のｎ型ＭＯＳ電界効果トランジスタのドレイン電極とソース電極とが直列に接続され、ｎ個のゲート電極が共通して固定子選択用電極線ｂ１に接続されている。
【０１０８】
このように構成することで、それぞれのトランジスタＴｒ１〜Ｔｒｎについては、全体として印加する電圧をｎ等分した電圧が各トランジスタのソースとゲート間にかかることになる。したがって、１個のトランジスタが受け持つ電圧を大幅に低減できる。すなわち、比較的低い耐圧のトランジスタを複数個用いることにより高耐圧構造の固定子スイッチング素子を形成できる。
【０１０９】
本実施の形態の静電アクチュエータによれば、高電圧を印加することが可能となるので、駆動力をさらに大きくすることもできる。
【０１１０】
なお、このようにトランジスタを直列に接続する構成は、本実施の形態の静電アクチュエータのみではなく、多結晶シリコン薄膜、単結晶シリコン薄膜あるいは有機材料からなる有機トランジスタ等の場合でも用いることができる。
【０１１１】
（第５の実施の形態）
本発明の第５の実施の静電アクチュエータは、移動子と固定子との両方にマトリックス状に配置された複数の駆動電極を形成し、これらを対向させた構成とすることにより、移動子と固定子の駆動電極上に発生する電荷間の相互作用によって固定子上に載置された移動子を駆動する構成である。
【０１１２】
すなわち、本実施の形態の静電アクチュエータに用いられる移動子の構造は、第1から第４の実施の静電アクチュエータで説明した固定子と基本的には同じでよい。このように構成した移動子と固定子とを、それぞれの駆動電極を互いに対向させて構成している。本実施の形態では、第１の実施の形態の静電アクチュエータの固定子と同じ構造からなる移動子を用いて、それらを対向させた構成について説明する。したがって、第１の実施の形態の静電アクチュエータと同じ構成については説明を省略し、主として異なる構成に関して説明する。また、第１の実施の形態の静電アクチュエータと同じ要素には同一の符号を付している。
【０１１３】
図１２は、本実施の形態の静電アクチュエータの全体構成を示すブロック図である。移動子２６６は、第１の実施の形態の静電アクチュエータにおける固定子４と同じ構成からなるが、形状は固定子４よりも小さく作製されている。この移動子２６６の移動子駆動電極（図示せず）と固定子４の固定子駆動電極（図示せず）とが対向するように配置されている。この移動子２６６の移動子駆動電極に生じる電荷と、固定子の固定子駆動電極に生じる電荷との相互作用によって駆動力が発生し、移動子２６６が駆動される。
【０１１４】
紙面の左右方向、すなわち矢印２０で示すｘ方向（以下、ｘ方向とよぶ）と、紙面の上下方向、すなわち矢印２２で示すｙ方向（以下、ｙ方向とよぶ）の駆動には、固定子４と移動子２６６とに設けられた固定子駆動電極と移動子駆動電極に電荷を発生させることで、移動子２６６を移動させる。
【０１１５】
固定子４と一体的にもしくは近接して設けられた固定子選択用電極回路８、１０、固定子駆動用電極回路６、１２が配置されている。固定子駆動用電極回路６および固定子選択用電極回路８には正電位を正電源回路１４から、固定子駆動用電極回路１２および固定子選択用電極回路１０には負電位を負電源回路１６から印加する。これらの正電位または負電位が、固定子駆動電極に接続された２個の固定子スイッチング素子（図示せず）にそれぞれ印加される。
【０１１６】
一方、移動子２６６については、移動子２６６と一体的にもしくは近接して設けられた移動子選択用電極回路２７０、２７２および移動子駆動用電極回路２６８、２７４が配置されている。移動子駆動用電極回路２７４および移動子選択用電極回路２７０には正電位を正電源回路２６０から、移動子駆動用電極回路２６８および移動子選択用電極回路２７２には負電位を負電源回路２６２から印加する。これらの正あるいは負の電位が、移動子駆動電極に接続された２個のスイッチング素子（図示せず）にそれぞれ印加される。
【０１１７】
さらに、正電源回路１４、２６０および負電源回路１６、２６２は、マトリックス状に配置された複数の固定子駆動電極と移動子駆動電極の電位を全体に渡って制御する制御回路２６４に接続されている。
【０１１８】
次に、図１３は、図１２のｘ１−ｘ１線に沿った断面図を示す。図１３（ａ）〜図１３（ｅ）を用いて固定子４上を移動する動作原理について説明する。図１３（ａ）では、固定子４の固定子駆動電極３８、４２にそれぞれ正電位および負電位を印加し、その他の固定子駆動電極４０、４４には電位を印加しない。一方、移動子２６６の移動子駆動電極２７６、２８４にはそれぞれ負電位および正電位を印加し、移動子駆動電極２８０、２８６には電位を印加しない。この状態では、固定子駆動電極３８上に生じた正電荷５０と移動子駆動電極２７６上の負電荷２７８、および固定子駆動電極４２上の負電荷５４と移動子駆動電極上の正電荷２８２とが引き合って移動子２６６はそれぞれ矢印３０２、３０４の方向に力を受けて停止し、位置決めされた状態になる。
【０１１９】
次に、図１３（ｂ）は、移動子２を右方向に移動させるステップを示すものである。移動子２６６の各電極の電位は図１３（ａ）の電位を維持したままとし、固定子４の固定子駆動電極４０には正の電位を、また固定子駆動電極４４には負の電位を印加する。その他の固定子駆動電極３８、４２には電位を印加しない。このようにすれば固定子駆動電極４０上に生じる正電荷６４によって移動子駆動電極２７６上の負電荷２７８が引力により矢印３０６で示す方向に力を受ける。一方、移動子駆動電極２８４上の正電荷２８２は反発力により矢印３０８で示す方向に力を受ける。さらに、正電荷２８２は固定子駆動電極４４上の負電荷６６により矢印７２の方向に力を受ける。これらの力の総和により全体的に移動子２６６は矢印７４に示すように右側方向に駆動される。
【０１２０】
図１３（ｃ）は、移動子２６６が右側に１ピッチ移動した瞬間に、移動子２６６の移動子駆動電極の電位は維持したまま、固定子の固定子駆動電極の電位を変えた状態を示す。固定子４の固定子駆動電極３８、４２にそれぞれ負電位および正電位を印加し、その他の固定子駆動電極４０、４４には電位を印加しない。一方、移動子の移動子駆動電極の電位は前の状態を維持している。すなわち、移動子２６６の移動子駆動電極２７６、２８４にはそれぞれ負電位および正電位が印加され、移動子駆動電極２８０、２８６には電位が印加されていない状態である。この状態では、負電荷２８８と負電荷２７８間の反発力、正電荷２９０と正電荷２８２間の反発力、および負電荷２７８と正電荷２９０間の引力によって、移動子２はそれぞれ矢印３１２、３１６、３１４で示す方向に力を受けて、矢印７４で示す右側方向に移動する。
【０１２１】
第１の実施の形態の静電アクチュエータの場合には、移動子上の電荷が減衰するため再誘導する必要があったが、本実施の形態の静電アクチュエータは再誘導は不要である。
【０１２２】
図１３（ｄ）は、図１３（ａ）の状態から左側に移動させるステップを示す図である。固定子駆動電極４０には負の電位、固定子駆動電極４４には正の電位を印加し、その他の固定子駆動電極３８、４２には電位を加えない。これにより、移動子駆動電極２７６の負電荷２７８は、固定子駆動電極４０上の負電荷３００により反発され矢印３１８の方向に、また移動子駆動電極２８４上の正電荷２８２は負電荷３００によって引かれ矢印３２０の方向に、さらに固定子駆動電極４４上の正電荷２９２よって反発され矢印３２２の方向に駆動される。
【０１２３】
図１３（ｅ）では、移動子４が左方向に１ピッチ移動した瞬間に、固定子の固定子駆動電極の電位を変えた状態を示す。固定子駆動電極３８、４２にそれぞれ負電位および正電位を印加し、固定子駆動電極４０、４４には印加していない状態である。移動子駆動電極２８４上の正電荷２８２は、固定子駆動電極３８上の負電荷２９６に引かれ、また固定子駆動電極４２上の正電荷によって矢印３２６の方向に反発力を受けて、矢印９０で示すように左方向に駆動される。このように、固定子の固定子駆動電極の電位を順次走査することによってｘ方向に移動子が移動する。
【０１２４】
図１４（ａ）および図１４（ｂ）には、ｘ方向に移動する場合のそれぞれ移動子２６６と固定子４のマトリックス状に配置した固定子駆動電極と移動子駆動電極の電位の動作状態を示す。この状態は図１３（ｂ）の状態に対応している。図１４（ｂ）に示す固定子４のマトリックス状に配置された固定子駆動電極ｅ１１〜ｅ６６上に、図１４（ａ）に示す移動子２６６のマトリックス状に配置された移動子駆動電極ｆ１１〜ｆ６６を、紙面上で水平な線を基準にして鏡面対象に重ね合わせれば、図１３（ｂ）の断面構成となる。すなわち、例えば固定子４の固定子駆動電極ｅ１１と移動子２６６の移動子駆動電極ｆ１１、固定子４の固定子駆動電極ｅ６６と移動子２６６の移動子駆動電極ｆ６６とが重ね合されてアクチュエータを構成する。
【０１２５】
図１４（ａ）では、移動子駆動用電極回路２６８と接続された移動子駆動用電極線ｃ１１〜ｃ６６の中、ｃ１１およびｃ５５のみに負電位を加え、移動子選択用電極回路２７２に接続された移動子選択用電極線ｄ１１〜ｄ６６の全てに負電を印加してｏｎ状態にする。また、移動子駆動用電極回路２７４と接続された移動子駆動用電極線ａ１１〜ａ６６の中、ａ３３のみに正電位を印加し、移動子選択用電極回路２７０に接続された移動子選択用電極線ｂ１１〜ｂ６６の全てに正電位を加えてｏｎ状態にする。
【０１２６】
このようにすれば、移動子２６６の移動子駆動電極ｆ１１、ｆ２１、ｆ３１、ｆ４１、ｆ５１、ｆ６１の列、および移動子駆動電極ｆ１５、ｆ２５、ｆ４５、ｆ５５、ｆ６５の列が負電位となる。なお、移動子駆動電極ｆ１１、ｆ２１、ｆ３１、ｆ４１、ｆ５１、ｆ６１の列は、図１３（ｂ）における移動子駆動電極２７６に相当し、移動子駆動電極ｆ１５、ｆ２５、ｆ４５、ｆ５５、ｆ６５の列は図１３（ｂ）における移動子駆動電極２８４に相当する。また、移動子駆動電極ｆ１３、ｆ２３、ｆ３３、ｆ４３、ｆ５３、ｆ６３の列が正電位となり、これらは図１３（ｂ）における移動子駆動電極２８４に相当する。
【０１２７】
移動子２６６の移動子駆動電極の電位の配列を維持し、固定子４の固定子駆動電極の電位の配列を以下のように変えることによって、固定子４上に載置された移動子２６６を駆動させることができる。
【０１２８】
図１４（ｂ）に示す固定子４のマトリックス状に配置された固定子駆動電極の電位の配置は、固定子選択用電極回路８に接続された固定子選択用電極線ｂ１〜ｂ６のすべてに正電位を加えてｏｎ状態にする。また、固定子駆動用電極回路６に接続された固定子駆動用電極線ａ１〜ａ６の中、ａ２およびａ６に正電位を加えてｏｎ状態にする。また、固定子選択用電極回路１０に接続された固定子選択用電極線ｄ１〜ｄ６のすべてに負電位を印加してｏｎ状態にする。さらに、固定子駆動用電極回路１２に接続された固定子駆動用電極線ｃ１〜ｃ６の中、ｃ４のみに負電位を印加してｏｎ状態にする。これにより、図１３（ｂ）における固定子駆動電極４０に対応する固定子駆動電極ｅ１２、ｅ２２、ｅ３２、ｅ４２、ｅ５２、ｅ６２の列と、図１３には図示されていない固定子駆動電極ｅ１６、ｅ２６、ｅ３６、ｅ４６、ｅ５６、ｅ６６の列が正電位となる。また、図１３（ｂ）における固定子駆動電極４４に対応する固定子駆動電極ｅ１４、ｅ２４、ｅ３４、ｅ４４、ｅ５４、ｅ６４の列が負電位となる。これによって、移動子に右方向の力が作用する。
【０１２９】
順次右側に移動させるには、例えば時間的には、固定子４の固定子駆動電極ｅ１１、ｅ２１、ｅ３１、ｅ４１、ｅ５１、ｅ６１の列はｏｆｆ→負→ｏｆｆ→正、固定子駆動電極ｅ１２、ｅ２２、ｅ３２、ｅ４２、ｅ５２、ｅ６２の列では正→ｏｆｆ→負→ｏｆｆ→正の繰返しを実行し、他のマトリックス状に配置された列に関しても同じように繰り返すことによって移動子を移動させることができる。すなわち、場所的な列の配列に対しては、右側方向にｏｆｆ、負、ｏｆｆ、正の繰返し電位を時間的に１ブロックづつずらしながら各列に印加すればよい。
【０１３０】
また、左方向に移動させるには、例えば固定子駆動電極ｅ１１、ｅ２１、ｅ３１、ｅ４１、ｅ５１、ｅ６１の列はｏｆｆ→正→ｏｆｆ→負、固定子駆動電極ｅ１２、ｅ２２、ｅ３２、ｅ４２、ｅ５２、ｅ６２の列では正→ｏｆｆ→負→ｏｆｆ→正の繰返しを実行し、他のマトリックス状に配置された列に関しても同じように繰り返すことによって移動子を移動させることができる。すなわち、ｘ方向に自由に移動子２６６を移動できる。
【０１３１】
なお、上述した例では、移動子の移動子駆動電極の電位を固定したままで、固定子の固定子駆動電極の電位を走査したが、固定子の固定子駆動電極の電位を固定して、移動子の移動子駆動電極の電位を走査しても、同様に移動子を移動させることができる。
【０１３２】
また、固定子と移動子のそれぞれの駆動電極の電位の配列（電荷の配列）を各々独立して制御できるため、その組み合わせによって第１の実施の形態の静電アクチュエータについて述べたようなｙ方向への移動、回転移動などあらゆる方向に移動でき、種々の機能を有する静電アクチュエータを実現できる。
【０１３３】
本実施の形態では、第１の実施の形態における固定子と同じ構成の移動子を用いた例について説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、第２の実施の形態から第４の実施の形態の静電アクチュエータに用いた固定子の構造と同じ構造を有する移動子としてもよい。
【０１３４】
なお、固定子と移動子間のギャップの構成に関しては、第１の実施の形態で説明した方法と同じとすればよいので、説明は省略する。第１の実施の形態の静電アクチュエータでは移動子に誘導された電荷が時間と共に減少するのに対して、本実施の形態の静電アクチュエータでは移動子駆動電極には固定子と独立して電荷を生じさせることができるので、電荷の再誘導のための動作が必要がない。そのため、電荷の誘導時に必要な高い電位をそれぞれの駆動電極に対して印加する必要がないため、それぞれのスイッチング素子の設計が容易となる。また、低い電圧の電源を用いることもでき、電力消費を大幅に低減できる。
【０１３５】
（第６の実施の形態）
本発明の第６の実施の形態の静電アクチュエータは、第１の実施の形態から第５の実施の形態における固定子と移動子の組み合わせを用いて多層構造としたことが特徴である。
【０１３６】
図１５（ａ）は、この多層構造からなる静電アクチュエータの概略斜視図である。複数枚の移動子３３４が駆動力を伝達する支点３３０を有する連結部３３２によって連結された第１の連結体３５０を構成している。また、マトリックス状に配置された固定子駆動電極３３６を有する複数枚の固定子３３８が支点３４２を有する連結部３４０によって連結された第２の連結体３５２を構成している。第１の連結体３５０および第２の連結体３５２とが間隔ｄを有し、各々の固定子３３８と移動子３３４とが互い違いになるように配置する。
【０１３７】
このように構成することにより、固定子の連結体である第２の連結体３５２に対して、移動子の連結体である第１の連結体３５０が矢印３４４および３４６で示すように、それぞれｘ方向またはｙ方向に移動できる。また、矢印３２８で示すように、任意の指定された位置３４８を中心にある角度をもって回動させることもできる。
【０１３８】
なお、間隔ｄは隣り合う固定子３３８あるいは移動子３３４が互いに接触しないように設定することが望ましい。
【０１３９】
また、図１５（ｂ）は、マトリックス状に配置された移動子駆動電極３５４を有する複数枚の移動子３６０を用いて第３の連結体３６２を構成し、上記第２の連結体３５２と第３の連結体３６２とが間隔ｈを有し、各々の固定子３３８と移動子３６０とが互い違いになるように配置した静電アクチュエータの概略斜視図である。このような構成により、固定子の連結体である第２の連結体に対して、移動子の連結体である第３の連結体３６２が矢印３４４および３４６で示すように、それぞれｘ方向またはｙ方向に移動できる。また、矢印３２８で示すように、任意の指定された位置３４８を中心にある角度をもって回動させることもできる。なお、間隔ｈは隣り合う固定子３３８あるいは移動子３６０が互いに接触しないように設定することが望ましい。
【０１４０】
このような多層構造とすることにより、二次元平面状の移動に対する駆動力をさらに大きくすることができる。
【０１４１】
なお、本実施の形態では、固定子と移動子とが平板状の場合について説明したが、後述するように円筒形状の場合にも同様に適用できる。
【０１４２】
（第７の実施の形態）
第１の実施の形態から第６の実施の形態では平面基板を用いて説明したが、本発明は円柱状あるいは円筒状の固定子および移動子を用いて、嵌め込む構成とすることもできる。
【０１４３】
本発明の第７の実施のの静電アクチュエータは、円柱状または円筒状の固定子と円筒状の移動子とを用いて、これらを同心円状に嵌め込んだ構成からなる。図１６に、円筒型の静電アクチュエータの概略斜視図を示す。固定子３６６は円柱状または円筒状の固定子用基板が用いられており、この円周表面上に円柱の中心軸３８０と平行方向およびそれと直交する方向にマトリックス状に配置された固定子駆動電極３６８と、これらに電位を与えるための一対の固定子スイッチング素子（図示せず）が形成されている。この固定子３６６の構造は、例えば第１の実施の形態で説明した構造と同じような構造とすればよい。ただし、固定子用基板が円筒状または円柱状であるので、円周表面上にトランジスタや固定子駆動電極を形成する必要がある。また、固定子駆動用電極線は固定子選択用電極線と同じ方向、すなわち円筒状または円柱状の基板の両端部から取り出すことが必要であり、さらに固定子駆動用電極回路も固定子選択用電極回路と同じ位置に配置することが要求される。本実施の形態では、固定子駆動用電極回路と固定子選択用電極回路とを含む電極回路３７２、３７４が形成されている。
【０１４４】
移動子３７０は、例えばフレキシブルな樹脂基板を用いて第１の実施の形態の移動子と同じ構成とすれば容易に作製できる。
【０１４５】
このように構成することにより、固定子３６６の外周面上に配置された固定子駆動電極３６８を円柱の中心軸３８０と平行に電位を走査させれば、矢印３７８に示すように移動子３７０は円周方向に回転する。また、円柱の中心軸と３８０直交する方向に固定子駆動電極３６８を走査することにより、矢印３６４に示すように移動子３７０は円柱の中心軸３８０と平行に移動する。したがって、回転と円柱の中心軸３８０と平行な方向に移動させれば、矢印３７６に示すような移動も自由に設定できる。
【０１４６】
なお、本実施の形態では、第１の実施の形態の静電アクチュエータの構成を例として説明したが、第２の実施の形態から第６の実施の形態の静電アクチュエータの構成でも可能である。例えば、移動子側にもマトリックス状の移動子駆動電極を形成する場合、移動子の円筒の内部表面上に移動子駆動電極が配置される必要がある。このため、可撓性の平面基板上にマトリックス状の移動子駆動電極を形成した後、円筒内面にマトリックス状の移動子駆動電極が配置されるように可撓性の移動子を屈曲させて円筒を形成し、その両端を電子線やレーザ光あるいは接着剤などを用いて接合すれば、移動子スイッチング素子や移動子駆動電極がマトリックス状に形成された円筒形状の移動子が得られる。これにより、固定子および移動子ともにマトリックス状に配置された駆動電極を有する静電アクチュエータが実現できる。
【０１４７】
以上のように、マトリックス状の駆動電極を構成した円柱状あるいは円筒状の固定子と移動子を用いることで、回転と軸方向への移動が同時に可能な静電アクチュエータを実現できる。
【産業上の利用可能性】
【０１４８】
本発明に係る静電アクチュエータは、マトリックス状に配置した駆動電極を用いることにより、固定子上に載置された移動子を任意の方向に移動可能であり、電力損失が小さく、量産性に優れているので、ディジタルカメラや携帯電話のカメラの焦点合せ、あるいは各種装置で微小駆動が必要な分野に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【０１４９】
【図１】本発明の第１の実施の形態にかかる静電アクチュエータの全体構成を示すブロック図
【図２】同実施の形態における静電アクチュエータの構成と動作原理を示す断面図
【図３】同実施の形態における静電アクチュエータの固定子において、複数の固定子駆動電極をマトリックス状に配置した構成を示す平面図
【図４】同実施の形態における静電アクチュエータについて、ｘ方向移動時の固定子駆動電極の動作を示す平面図
【図５】同実施の形態における静電アクチュエータについて、ｙ方向移動時の固定子駆動電極の動作を示す平面図
【図６】同実施の形態における静電アクチュエータについて、回転移動するための固定子駆動電極の座標系を示す図
【図７】同実施の形態における静電アクチュエータの固定子において、そのなかの１ブロックの平面図および等価回路図
【図８】同実施の形態における静電アクチュエータの固定子において、そのなかの１ブロックの断面図
【図９】本発明の第２の実施の形態にかかる静電アクチュエータの固定子において、その１ブロックの平面図および断面図
【図１０】本発明の第３の実施の形態にかかる静電アクチュエータの固定子において、その１ブロックの平面図および断面図
【図１１】本発明の第４の実施の形態にかかる静電アクチュエータの固定子において、その１ブロックの平面図、断面図および等価回路図
【図１２】本発明の第５の実施の形態にかかる静電アクチュエータの全体構成を示すブロック図
【図１３】同実施の形態にかかる静電アクチュエータの断面構成とその動作原理を示す図
【図１４】同実施の形態にかかる静電アクチュエータについて、ｘ方向移動時の固定子駆動電極と移動子駆動電極の動作を示す平面図
【図１５】本発明の第６の実施の形態にかかる静電アクチュエータの概略斜視図
【図１６】本発明の第７の実施の形態にかかる静電アクチュエータの概略斜視図
【符号の説明】
【０１５０】
２，２６６，３３４，３６０，３７０    移動子
４，３３８，３６６    固定子
６，１２    固定子駆動用電極回路
８，１０    固定子選択用電極回路
１４，２６０    正電源回路
１６，２６２    負電源回路
１８，２６４    制御回路
２４    固定子用基板
２６，３０，ａ１，ａ２，ａ３，ａ４，ａ５，ａ６，ｃ１，ｃ２，ｃ３，ｃ４，ｃ５，ｃ６    固定子駆動用電極線
２８，３２，２５６，２５８    固定子スイッチング素子
３４，３６，２２２    絶縁層
３８，４０，４２，４４，ｅ１１〜ｅ６６，３３６，３６８    固定子駆動電極
４６    導電性膜
４８    移動子用基板
５０，５６，６４，８０，２８２，２９０，２９２，２９８    正電荷
５２，５４，６６，８２，２７８，２８８，２９６，３００    負電荷
５８    ギャップ
９２，９４，９６，９８    接続点
１００    円
１０２，１０４    誘導用パルス電圧
１０６，１１２，１７６，１８８，２０８，２２８，２４０，２４４，２５０    ゲート電極
１０８，１１４，１７２，１９０，２４２，２４６，２４８    ソース電極
１１０，１１６，１７４，１９２，２１６，２３８，２４１，２５２，２５４    ドレイン電極
１１８，１２０    ビアホール
１２４，１２６，１９８，２００，２０２，２３４    トランジスタ
１２８    シリコン基板
１３０，１４２，１４４，１６０    層間絶縁膜
１３４    ｎ+ソース
１３６，１５０，１６８，１９４，２０６，２２６    ゲート絶縁膜
１３８，１４８    ゲート
１４０    ｎ+ドレイン
１４２    絶縁膜
１４６    ｐ+ドレイン
１５２    ｎウエル
１５４    ｐ+ソース
１５８    ガラス基板
１６４    ｎ+型ポリシリコンドレイン
１６６    ポリシリコンチャネル領域
１７０    ｎ+型ポリシリコンソース
１８２    ｐ+型ポリシリコンソース
１８４    ポリシリコンチャネル領域
１８６    ｐ+型ポリシリコンドレイン
１９６    拡散防止層
２０４，２２４    ソース
２１０，２３０    有機半導体層
２１２，２３２    ドレイン
２１４    樹脂基板
２１８，２３６    貫通電極
２２０    金属薄膜
２７０，２７２    移動子選択用電源回路
２６８，２７４    移動子駆動用電極回路
２７６，２８０，２８４，２８６，３５４    移動子駆動電極
ｂ１，ｂ２，ｂ３，ｂ４，ｂ５，ｂ６，ｄ１，ｄ２，ｄ３，ｄ４，ｄ５，ｄ６    固定子選択用電極線
ｆ１１〜ｆ６６    移動子駆動電極
３３０，３４２    支点
３３２，３４０    連結部
３５０    第１の連結体
３５２    第２の連結体
３６２    第３の連結体
３７２，３７４    電極回路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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