JP2003057567A - 光学多層構造体、光スイッチング素子およびその製造方法、並びに画像表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡単な構成で、小型軽量であるとともに、入
射光に対して高速スイッチングが可能な光学多層構造体
を提供する。 【構成】 ガラスからなる基板１１の上に、高屈折率層
１３Ａ〜１３Ｇと低屈折率層１４Ａ〜１４Ｆとを交互に
積層する。間隙部１６（低屈折率層１４Ｄ）を挟んで、
基板１０側の高屈折率層１３Ａから高屈折率層１３Ｄま
でが第１の層１７を形成し、基板１０と反対側の高屈折
率層１３Ｅから高屈折率層１３Ｇまでが第２の層１８を
形成している。第２の層の高屈折率層１３Ｆは窒化ケイ
素からなる構造材である。高屈折率層１３Ａと高屈折率
層１３ＧはＩＴＯからなる下部および上部透明電極層１
９，２０であり、両者の間に生じる静電力により間隙部
１６の光学的大きさを変化させ、入射光の反射または透
過の量を切り換える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、入射光を反射また
は透過させる機能を有する光学多層構造体、およびこれ
を用いた光スイッチング素子とその製造方法、並びに画
像表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、映像情報の表示デバイスとしての
ディスプレイの重要性が高まっており、このディスプレ
イ用の素子として、更には、光通信，光記憶装置，光プ
リンタなどの素子として、高速で動作する光スイッチン
グ素子（ライトバルブ）の開発が要望されている。従
来、この種の素子としては、液晶を用いたもの、マイク
ロミラーを用いたもの（ＤＭＤ；Digtal Micro Miror D
evice 、ディジタルマイクロミラーデバイス、テキサス
インスツルメンツ社の登録商標）、回折格子を用いたも
の（ＧＬＶ：Grating Light Valve,グレーティングライ
トバルブ、ＳＬＭ（シリコンライトマシン）社）等があ
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】液晶を用いた従来の反
射型画像表示装置は、ガラスからなる一対の基板の内側
に透明電極が形成されており、両基板の透明電極の間に
液晶分子が封入された構造になっている。ガラス基板の
外側はさらに一対の偏光板で覆われ、背面からバックラ
イトで照らされている。透明電極間に電圧を印加し、液
晶分子の方向を制御して偏光面を回転させることにより
光スイッチングを行う。

【０００４】しかしながら、液晶は応答速度が速いもの
でも数ミリ秒程度でしかなく、高速応答特性が悪いの
で、高速応答が要求される光通信，光演算，ホログラム
メモリ等の光記憶装置，光プリンタなどへの適用は非常
に難しい。また、偏光板を必要とするため、光の利用効
率が低い。さらに、液晶が強い光には耐えられないの
で、強いレーザ光のようなエネルギー密度の高い光のス
イッチングを行うことはできない。近年では、カラー画
像表示装置としての明るさ、色再現性、正確な階調表示
など高品位な画質への要求が高まっており、現状の液晶
を用いた光スイッチング素子では階調表示の正確さにお
いて不充分な点が出てきている。

【０００５】マイクロミラーを用いた光スイッチング素
子は、マイクロミラーの角度を制御することにより入射
光をスイッチングするものである。マイクロミラーを用
いた光スイッチング素子は、ＤＭＤ（Digital Micro Mi
ror Device，デジタルマイクロミラーデバイス、米国テ
キサスインスツルメンツ社の登録商標）に代表されるよ
うに、既に多くの実施例を有している。マイクロミラー
は、大きく分けて一点で支持される片持ち梁構造と二点
で支持される捩れヒンジ構造との二種類に分類され、静
電力、圧電素子、熱アクチュエータなどを利用して駆動
される。

【０００６】片持ち梁構造の場合、各マイクロミラーは
基板に対して水平な状態で支持され、マイクロミラーと
これに対応する駆動電極との間に電位差を与えると、静
電引力が発生し、そのマイクロミラーが対応する駆動電
極に向かって傾斜する。傾斜したマイクロミラーと傾斜
していないマイクロミラーとでは入射光を異なる角度で
反射させるので、これにより入射光を二方向にスイッチ
ングすることができる。マイクロミラーと駆動電極との
間に与えた電位差を取り除くと、マイクロミラーを支持
しているヒンジ部のばね力によって、マイクロミラーは
元の位置に復帰する。

【０００７】一方、捩れヒンジ構造のマイクロミラーで
は、各マイクロミラーが一対のヒンジ部により共通の上
部基板に支持されている。下部基板には、各マイクロミ
ラーに対応させて、それぞれ一対の電極が設けられてい
る。各マイクロミラーと一対の電極のうちの一方の電極
との間、およびそのマイクロミラーと他方の電極との間
には、同じ電位差を生じさせており、これにより、その
マイクロミラーは下部基板に対して水平に保たれてい
る。

【０００８】ここで、例えば一方の電極に加える電圧を
大きくし、他方の電極に加える電圧を小さくすることに
よって、マイクロミラーと対応する一対の電極のそれぞ
れとの間に生じる静電引力に不釣合いを生じさせ、マイ
クロミラーを一対の電極のうちのどちらかに向かって傾
ける。これにより、マイクロミラーは異なる二方向のう
ちのどちらかに傾くことになるので、入射光を異なる二
方向に反射させてスイッチングすることができる。この
ようなマイクロミラーにおいては、光を偏向できる角
度、すなわち、二方向の反射光の角度の差が機械的なミ
ラーの振れ角の二倍となり、偏向できる角度が大きくな
る。

【０００９】しかしながら、このようなマイクロミラー
の応答速度は一般に数マイクロ秒程度であり、高速性が
十分ではない。また、画像表示装置に用いる場合には、
コントラストを向上させるために光を偏向できる角度を
増大させる必要があり、そのため応答速度が一層低下す
るという問題がある。したがって、マイクロミラーを用
いた光スイッチング素子は、プロジェクション型の画像
表示装置には既に用いられているが、直視型の画像表示
装置への適用は困難である。

【００１０】また、回折格子を用いた光スイッチング素
子として、例えば特表平１０−５１０３７４号公報に開
示されたＧＬＶ（Grating Light Valve,グレーティング
ライトバルブ、ＳＬＭ（シリコンライトマシン）社）が
ある。このＧＬＶにおいては、光反射面を持つリボン状
のミラーと下部電極との間に電位差を生じさせ、これに
より発生する静電引力によって、リボン状ミラーを入射
光の波長の１／４動かす。こうして、静止状態のリボン
状ミラーと可動リボン状ミラーとの間に１／２波長分の
光路差を作り出すことにより回折光を生じさせ、反射光
を０次回折光方向と１次回折光方向とにスイッチングす
る。このとき、光路差を１／２波長までの範囲で制御す
ることにより、１次回折光の強度をコントロールするこ
とも可能である。

【００１１】ＧＬＶは、非常に軽いリボン状ミラーを小
さい距離動かすだけで光のスイッチングを行うことがで
きるので、応答速度が数十ナノ秒と速く、高速スイッチ
ングに適しているが、以下のようないくつかの問題も有
している。

【００１２】第１に、光の回折を生じさせるためには少
なくとも二本のリボン状ミラーが必要であり、光の利用
効率を高めるためには四本以上、現実的には六本のリボ
ン状ミラーが必要となる。したがって、１次元に配列し
て用いた場合、全体の小型化が困難となる。

【００１３】第２に、１次回折光は、０次回折光の光軸
に対称な二方向に対してある角度をもって生じるので、
１次回折光を利用するためにはこの二方向に進む光を集
めて一本にするための複雑な光学系が必要となる。

【００１４】第３に、電極に電圧を加えない状態では、
静止状態のリボン状ミラーの反射面と可動リボン状ミラ
ーの反射面とは理想的には同一平面上にあるはずである
が、実際には同一平面上に揃わない。したがって、下部
電極にそれぞれ小さい電圧を加えてすべてのミラーの反
射面が同一平面上に揃うよう調整が必要となる。

【００１５】第４に、ＧＬＶは、光源としてレーザを用
い、一次元アレイ状に集積されたスイッチング素子にラ
イン状に成形した光を照射し、その光をミラー等でスキ
ャンすることによって２次元画像を得るようにしたプロ
ジェクション型の画像表示装置には適しているが、レー
ザ以外の光源を用いたり、直視型の画像表示装置に用い
ることは原理的に非常に困難である。

【００１６】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
ので、その目的は、簡単な構成で、小型軽量であるとと
もに、高速スイッチングが可能な光学多層構造体、およ
びこれを用いた光スイッチング素子並びに画像表示装置
を提供することにある。

【００１７】

【課題を解決するための手段】本発明による光学多層構
造体は、透光性の基板と、基板上に低屈折率層と高屈折
率層とを交互に積層してなる光学多層膜構造に含まれる
低屈折率層の一つとして形成され、光の干渉現象を起こ
しうる大きさを有すると共にその大きさが可変な間隙部
と、間隙部に関して基板側に積層された低屈折率層と高
屈折率層とからなる第１の層と、間隙部に関して基板と
反対側に積層された低屈折率層と高屈折率層とからなる
第２の層とを有するものである。

【００１８】本発明による光スイッチング素子は、透光
性の基板上に、層構成および材料が同一で膜厚が異なる
赤色表示用光学多層構造体、緑色表示用光学多層構造体
および青色表示用光学多層構造体と、赤色表示用光学多
層構造体、緑色表示用光学多層構造体または青色表示用
光学多層構造体の間隙部の光学的な大きさを変化させる
駆動手段とを有し、駆動手段によって間隙部の大きさを
変化させることにより、入射した光の反射または透過の
量を変化させるものである。

【００１９】本発明による光スイッチング素子の製造方
法は、赤色表示用光学多層構造体、緑色表示用光学多層
構造体および青色表示用光学多層構造体をグレースケー
ルマスクまたはリフトオフ法を用いて形成するものであ
る。

【００２０】本発明による画像表示装置は、１次元また
は２次元に配列された複数の光スイッチング素子を備
え、複数の光スイッチング素子に光を照射することで２
次元画像を表示するものであって、光スイッチング素子
が、透光性の基板と、基板上に低屈折率層と高屈折率層
とを交互に積層してなる光学多層膜構造に含まれる低屈
折率層の一つとして形成され、光の干渉現象を起こしう
る大きさを有すると共にその大きさが可変な間隙部と、
間隙部に関して基板側に積層された低屈折率層と高屈折
率層とからなる第１の層と、間隙部に関して基板と反対
側に積層された低屈折率層と高屈折率層とからなる第２
の層とを有する光学多層構造体と、間隙部の光学的な大
きさを変化させるための駆動手段とを備えたものであ
る。

【００２１】本発明による光学多層構造体では、間隙部
の大きさを、「λ／８」（λは入射光の設計波長）の奇
数倍と「λ／８」の偶数倍（０を含む）との間で、２値
的あるいは連続的に変化させると、入射光の反射または
透過の量が２値的あるいは連続的に変化する。

【００２２】本発明による光スイッチング素子では、駆
動手段によって、赤色表示用光学多層構造体、緑色表示
用光学多層構造体または青色表示用光学多層構造体の間
隙部の光学的な大きさが変化することにより、入射光に
対してスイッチング動作がなされ、カラー表示が実現で
きる。

【００２３】本発明による光スイッチング素子の製造方
法では、膜厚が異なる赤色表示用光学多層構造体、緑色
表示用光学多層構造体および青色表示用光学多層構造体
を、グレースケールマスクまたはリフトオフ法を用いて
作製するので、作製が容易になる。

【００２４】本発明による画像表示装置では、１次元あ
るいは２次元に配列された本発明の複数の光スイッチン
グ素子に対して光が照射されることによって２次元画像
が表示される。

【００２５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して詳細に説明する。

【００２６】〔光学多層構造体および光スイッチング素
子〕図１および図２は、本発明の一実施の形態に係る光
学多層構造体を用いた光スイッチング素子の基本的な構
成を表すものである。図１に示すように、光スイッチン
グ素子１０は、透光性の基板１１上に、赤色表示用光学
多層構造体１２Ｒ、緑色表示用光学多層構造体１２Ｇ，
青色表示用光学多層構造体１２Ｂを有している。図１は
赤色表示用、緑色表示用および青色表示用光学多層構造
体１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂのそれぞれにおける後述の間
隙部１６が存在し、低透過時の状態、図２は赤色表示
用、緑色表示用および青色表示用光学多層構造体１２
Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂの間隙部１６がなく、高透過時の状
態をそれぞれ示している。なお、この光スイッチング素
子１０を複数個１次元または２次元に配列することによ
り、カラー画像表示装置を構成することができる。

【００２７】赤色表示用、緑色表示用および青色表示用
光学多層構造体１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂは層構成および
材料が同一で膜厚が異なっている。したがって、以下、
赤色表示用光学多層構造体１２Ｒについて詳しく説明
し、緑色表示用および青色表示用光学多層構造体１２
Ｇ，１２Ｂについては適宜説明を省略する。

【００２８】赤色表示用光学多層構造体１２Ｒは、基板
１１の上に、高屈折率層１３Ａ〜１３Ｇと低屈折率層１
４Ａ〜１４Ｆとを交互に積層した光学多層膜構造１５を
有する。具体的には、光学多層膜構造１５は、高屈折率
層１３Ａ、低屈折率層１４Ａ、高屈折率層１３Ｂ、低屈
折率層１４Ｂ、高屈折率層１３Ｃ、低屈折率層１４Ｃ、
高屈折率層１３Ｄ、低屈折率層１４Ｄ、高屈折率層１３
Ｅ、低屈折率層１４Ｅ、高屈折率層１３Ｆ、低屈折率層
１４Ｆ、高屈折率層１３Ｇをこの順で含んでいる。表１
に、波長６３３ｎｍの赤色光に対して最適設計した場合
の光学多層膜構造１５の各層の詳細な構成を示す。

【００２９】

【表１】

【００３０】低屈折率層１４Ａ〜１４Ｆのうち、低屈折
率層１４Ｄは空気で充たされており、間隙部１６を形成
している。間隙部１６を挟んで、基板１１側の高屈折率
層１４Ａから高屈折率層１３Ｄまでが第１の層１７を形
成しており、基板１０と反対側の高屈折率層１３Ｅから
高屈折率層１３Ｇまでが第２の層１８を形成している。

【００３１】間隙部１６の光学的な大きさを変化させて
光スイッチングを行うための駆動手段として、第１の層
１７に含まれる高屈折率層１３Ａと、第２の層１８に含
まれる高屈折率層１３Ｇとは、それぞれ下部透明電極層
１９、上部透明電極層２０として機能する。下部透明電
極層１９および上部透明電極層２０は、透明かつ導電性
を有する材料、例えば酸化インジウムスズ（ＩＴＯ；In
dium Tin Oxide）から構成されている。

【００３２】また、光学多層構造体１２の第２の層１８
は、光スイッチングに伴い上下動するので、第２の層１
８に含まれる高屈折率層１３Ｆは、構造材として窒化ケ
イ素（ＳｉＮx ）から構成されている。これにより、第
２の層１８に可動部分としての十分な強度をもたせるこ
とができる。

【００３３】本実施の形態では、基板１０として透光性
の、例えばガラスからなる基板が用いられている。ま
た、間隙部１６となる低屈折率層１４Ｄ以外の低屈折率
層１４Ａ〜１４Ｃ，１４Ｅ，１４Ｆは、屈折率が１．３
７８９５と比較的低いフッ化マグネシウム（ＭｇＦ₂ ）
から構成されている。上部および下部透明電極層１９，
２０となる高屈折率層１３Ａ，１３Ｇおよび窒化ケイ素
からなる高屈折率層１３Ｆを除く高屈折率層１３Ｂ〜１
３Ｅは、屈折率が２．２７８８６と比較的高い酸化チタ
ン（ＴｉＯ₂ ）から構成されている。

【００３４】間隙部１６は、後述の駆動手段によって、
その光学的な大きさ（第１の層１７と第２の層１８との
間隔）が可変であるように設定されている。間隙部１６
を埋める媒体は、透明であれば気体でも液体でもよい。
気体としては、例えば、空気、窒素（Ｎ₂ ）、ヘリウム
（Ｈｅ）など、液体としては、水、シリコーンオイル、
エチルアルコール、グリセリン、ジョードメタンなどが
挙げられる。なお、間隙部１６を真空状態とすることも
できる。

【００３５】間隙部１６の光学的な大きさは、例えば
「λ／８の奇数倍」と「λ／８の偶数倍（０を含む）」
との間で、２値的あるいは連続的に変化するものであ
る。これにより入射光の反射または透過の量が２値的あ
るいは連続的に変化する。なお、λ／８の倍数から多少
ずれても、他の層の膜厚あるいは屈折率の多少の変化で
補完できるので、「λ／８」の表現には、「ほぼλ／
８」の場合も含まれるものとする。

【００３６】このような光学多層構造体１２について、
波長６３３ｎｍの赤色光を入射角０．００度で入射させ
た場合の透過特性を図３に示す。図３から分かるよう
に、波長６３３ｎｍの赤色光に対して、赤色表示用光学
多層構造体１２Ｒの高透過時の透過率は９０．７％、低
透過時の透過率は０．７７％となっている。ここで、窒
化ケイ素は屈折率が２．０３０００とやや高く、酸化チ
タンとの屈折率の差が比較的小さいので、光学的特性が
若干低下する虞があるが、本実施の形態では表１に示し
たように、光学多層膜構造１５が間隙部１６を含めて合
計で１３層を含むようにしたので、図３から分かるよう
に画像表示装置としての使用に十分な光学的特性を得る
ことができる。なお、図３において、符号６３３Ｈで示
した曲線は高透過時の透過特性を、符号６３３Ｌで示し
た曲線は低透過時の透過特性を表す。

【００３７】緑色表示用光学多層構造体１２Ｇは、高屈
折率層１３Ａ〜１３Ｇおよび低屈折率層１４Ａ〜１４Ｆ
の各層の膜厚が異なる以外は赤色表示用光学多層構造体
１２Ｒと同一の層構成を有し、材料も同一である。表２
に、波長５５０ｎｍの緑色光に対して最適設計した場合
の光学多層膜構造１５の各層の詳細な構成を示す。

【００３８】

【表２】

【００３９】また、表２に示した構成を有する緑色表示
用光学多層構造体１２Ｇについて、波長５５０ｎｍの赤
色光を入射角０．００度で入射させた場合の透過特性を
図４に示す。図４から分かるように、波長５５０ｎｍの
緑色光に対して、緑色表示用光学多層構造体１２Ｇの高
透過時の透過率は８８．５％、低透過時の透過率は０．
７２％となっており、間隙部１６を含めて合計で１３層
を含む光学多層膜構造１５を設けることにより画像表示
装置への適用に十分な光学的特性が得られる。なお、図
３において、符号５５０Ｈで示した曲線は高透過時の透
過特性を、符号５５０Ｌで示した曲線は低透過時の透過
特性を表す。

【００４０】青色表示用光学多層構造体１２Ｂは、高屈
折率層１３Ａ〜１３Ｇおよび低屈折率層１４Ａ〜１４Ｆ
の各層の膜厚が異なる以外は赤色表示用光学多層構造体
１２Ｒと同一の層構成を有し、材料も同一である。表３
に、波長４５０ｎｍの青色光に対して最適設計した場合
の光学多層膜構造１５の各層の詳細な構成を示す。

【００４１】

【表３】

【００４２】また、表３に示した構成を有する青色表示
用光学多層構造体１２Ｂについて、波長４５０ｎｍの青
色光を入射角０．００度で入射させた場合の透過特性を
図５に示す。図５から分かるように、波長４５０ｎｍの
青色光に対して、青色表示用光学多層構造体１２Ｂの高
透過時の透過率は８１．９％、低透過時の透過率は０．
４２％となっており、間隙部１６を含めて合計で１３層
を含む光学多層膜構造１５を設けることにより画像表示
装置への適用に十分な光学的特性が得られる。なお、図
５において、符号４５０Ｈで示した曲線は高透過時の透
過特性を、符号４５０Ｌで示した曲線は低透過時の透過
特性を表す。

【００４３】このような光スイッチング素子１０は、図
６ないし図２６に示した製造プロセスにより作製するこ
とができる。

【００４４】まず、図６（Ａ）に示したように、透光性
の、例えばガラスからなる基板１１を用意する。そし
て、図６（Ｂ）に示したように、基板１１の全面にわた
って、例えばＩＴＯからなる高屈折率層１３Ａすなわち
下部透明電極層１９を均一な厚みで成膜する。図６
（Ｂ）における下部透明電極層１９（高屈折率層１３
Ａ）の成膜厚さは、赤色表示用光学多層構造体１２Ｒに
対応する最も厚い部分に合わせて、７８．１ｎｍとす
る。

【００４５】続いて、図６（Ｃ）に示したように、下部
透明電極層１９（高屈折率層１３Ａ）の上にフォトレジ
スト膜３１を塗布し、予め作製しておいたグレースケー
ルマスク３２を用いて、フォトレジスト膜３１を感光さ
せる。グレースケールマスク３２は、電子線やレーザビ
ームによる直接描画装置を使用して、表面層を特殊処理
した膜厚数ｍｍのガラスプレートをマスク露光すること
により製作されるグレースケールマスクである。このよ
うなグレースケールマスクとして、電子線またはレーザ
ビームの照射量によって黒レベル（マスクを光が透過す
るレベル）を調節することができるものが実用化されて
いる（例えば、キャニオンマテリアル社製ＨＥＢＳ（Hi
gh Energy Beam Sensitive）ガラスプレート）。マスク
の黒レベルを変化させたグレースケールマスク３２を用
いることにより、フォトレジスト膜の露光量を調節し、
図７（Ａ）に示したように、赤色表示用、緑色表示用お
よび青色表示用光学多層構造体１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂ
のそれぞれに対応して感光されるフォトレジスト膜３１
の厚みを変えることができる。

【００４６】このように階段状に感光されたフォトレジ
スト膜３１をマスクとして下部透明電極層１９（高屈折
率層１３Ａ）をエッチングし、図７（Ｂ）に示したよう
に、下部透明電極層１９（高屈折率層１３Ａ）を赤色表
示用、緑色表示用および青色表示用光学多層構造体１２
Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂのそれぞれに対して異なる厚みで成
形する。具体的には、赤色表示用光学多層構造体１２Ｒ
に対応する下部透明電極層１９（高屈折率層１３Ａ）の
厚さは７８．１ｎｍであるので、この部分はエッチング
されないようにする。青色表示用光学多層構造体１２Ｂ
に対応する下部透明電極層１９（高屈折率層１３Ａ）の
厚さは５９．０ｎｍであるので、この部分は１９．１ｎ
ｍエッチングされるようにする。緑色表示用高屈折率層
１２Ｇに対応する下部透明電極層１９（高屈折率層１３
Ａ）の厚さは６７．１ｎｍであるので、この部分は１１
ｎｍエッチングされるようにする。それ以外の部分につ
いては、エッチングされないようにし、７８．１ｎｍの
厚さを維持させる。

【００４７】続いて、下部透明電極層１９（高屈折率層
１３Ａ）の上に、第１の層１７を構成する低屈折率層１
４Ａから高屈折率層１３Ｄまでの各層を、表１ないし表
３の構成に従って順次成膜する。これらの各層は、赤色
表示用、緑色表示用および青色表示用光学多層構造体１
２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂのそれぞれに対して異なる膜厚で
成膜されなければならない。この成膜プロセスはグレー
スケールマスクを用いて行ってもよいが、本実施の形態
では、多数のグレースケールマスクを予め作製する手間
を省くため、リフトオフ法を用いて行う。

【００４８】すなわち、まず、図８（Ａ）に示したよう
に、下部透明電極層１９（高屈折率層１３Ａ）の上に、
フォトレジスト膜３３を塗布し、図示しないマスクを用
いてフォトレジスト膜３３をパターニングし、青色表示
用光学多層構造体１２Ｂに対応する部分のみを選択的に
除去する。次に、図８（Ｂ）に示したように、基板１１
の全面にわたって均一な厚みで、フッ化マグネシウムか
らなる低屈折率層１４Ａを成膜する。このとき成膜され
る低屈折率層１４Ａは、表３に示したように、青色表示
用光学多層構造体１２Ｂに対して最適設計された厚みに
なるようにする。そして、図８（Ｃ）に示したように、
フォトレジスト膜３３をその上の低屈折率層１４Ａとと
もに取り除くことにより、青色表示用光学多層構造体１
２Ｂに対応する低屈折率層１４Ａが所望の厚みで形成さ
れる。

【００４９】図８（Ａ）〜図８（Ｃ）の工程を繰り返す
ことにより、図９（Ａ）に示したように、赤色表示用光
学多層構造体１２Ｒに対応する低屈折率層１４Ａを所望
の厚みで形成する。さらに、図９（Ｂ）に示したよう
に、緑色表示用光学多層構造体１２Ｇに対応する低屈折
率層１４Ａを所望の厚みで形成する。

【００５０】こうして、図１０に示したように、低屈折
率層１４Ａから高屈折率層１３Ｄまでの各層を、赤色表
示用、緑色表示用および青色表示用光学多層構造体１２
Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂのそれぞれに対応する部分ごとに、
リフトオフ法を用いて所望の厚みで成膜する。

【００５１】続いて、間隙部１６を形成するための犠牲
層として非晶質シリコン（ａ−Ｓｉ）からなる低屈折率
層１４Ｄを形成する。この低屈折率層１４Ｄ（非晶質シ
リコン層）の形成はグレースケールマスクを用いて行
う。

【００５２】すなわち、まず、図１１に示したように、
基板１１の全面にわたって、均一な厚みで、低屈折率層
１４Ｄ（非晶質シリコン層）を成膜する。図１１におけ
る低屈折率層１４Ｄ（非晶質シリコン層）の成膜厚さ
は、赤色表示用光学多層構造体１２Ｒに対応する最も厚
い部分に合わせて、８６．３ｎｍとする。

【００５３】続いて、図１２（Ａ）に示したように、低
屈折率層１４Ｄ（非晶質シリコン層）の上にフォトレジ
スト膜３４を塗布し、予め作製しておいたグレースケー
ルマスク３５を用いて、フォトレジスト膜３４を感光さ
せる。これにより、図１２（Ｂ）に示したように、赤色
表示用、緑色表示用および青色表示用光学多層構造体１
２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂのそれぞれに対応して感光される
フォトレジスト膜３４の厚みを変えることができる。

【００５４】このように階段状に感光されたフォトレジ
スト膜３４をマスクとして低屈折率層１４Ｄ（非晶質シ
リコン層）をエッチングし、図１３に示したように、低
屈折率層１４Ｄ（非晶質シリコン層）を赤色表示用、緑
色表示用および青色表示用光学多層構造体１２Ｒ，１２
Ｇ，１２Ｂのそれぞれに対応して異なる厚みで成形す
る。具体的には、赤色表示用光学多層構造体１２Ｒに対
応する低屈折率層１４Ｄ（非晶質シリコン層）の厚さは
８６．３ｎｍであるので、この部分はエッチングされな
いようにする。青色表示用光学多層構造体１２Ｂに対応
する低屈折率層１４Ｄ（非晶質シリコン層）の厚さは５
５．４ｎｍであるので、この部分は３０．９ｎｍエッチ
ングされるようにする。緑色表示用高屈折率層１２Ｇに
対応する低屈折率層１４Ｄ（非晶質シリコン層）の厚さ
は７３．５ｎｍであるので、この部分は１２．８ｎｍエ
ッチングされるようにする。それ以外の部分について
は、８６．３ｎｍエッチングされるようにしてすべて取
り除く。

【００５５】続いて、低屈折率層１４Ｄ（非晶質シリコ
ン層）の上に、第２の層１８を構成する高屈折率層１３
Ｅから高屈折率層１３Ｇ（上部透明電極層２０）までの
各層を、表１ないし表３の構成に従って順次成膜する。
これらの各層は、赤色表示用、緑色表示用および青色表
示用光学多層構造体１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂのそれぞれ
に対して異なる膜厚で成膜されなければならない。本実
施の形態では、高屈折率層１３Ｅから低屈折率層１４Ｆ
まではリフトオフ法により形成し、高屈折率層１３Ｇ
（上部透明電極層２０）のみグレースケールマスクを用
いて形成する。

【００５６】すなわち、まず、図１４（Ａ）に示したよ
うに、低屈折率層１４Ｄ（非晶質シリコン層）の上に、
フォトレジスト膜３６を塗布し、図示しないマスクを用
いてフォトレジスト膜３６をパターニングし、青色表示
用光学多層構造体１２Ｂに対応する部分のみを選択的に
除去する。このとき、第２の層１８の幅が第１の層１７
の幅より狭くなるように、青色表示用光学多層構造体１
２Ｂに対応する部分の両端にもフォトレジスト膜３６を
残す。これにより、隣り合う第２の層１８が互いに切り
離されて独立駆動が可能となる。

【００５７】次に、図１４（Ｂ）に示したように、基板
１１の全面にわたって均一な厚みで、酸化チタンからな
る高屈折率層１３Ｅを成膜する。このとき成膜される高
屈折率層１３Ｅは、表３に示したように、青色表示用光
学多層構造体１２Ｂに対して最適設計された厚みになる
ようにする。そして、図１５（Ａ）に示したように、フ
ォトレジスト膜３６をその上の高屈折率層１３Ｅととも
に取り除くことにより、青色表示用光学多層構造体１２
Ｂに対応する高屈折率層１３Ｅが所望の幅および厚みで
形成される。

【００５８】図１４（Ａ）〜図１５（Ａ）の工程を繰り
返すことにより、図１５（Ｂ）に示したように、赤色表
示用光学多層構造体１２Ｒに対応する高屈折率層１３Ｅ
を所望の幅および厚みで形成する。さらに、図１６に示
したように、緑色表示用光学多層構造体１２Ｇに対応す
る高屈折率層１３Ｅを所望の幅および厚みで形成する。

【００５９】こうして、図１７に示したように、高屈折
率層１３Ｅから低屈折率層１４Ｆまでの各層を、赤色表
示用、緑色表示用および青色表示用光学多層構造体１２
Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂのそれぞれに対応する部分ごとに、
リフトオフ法を用いて所望の幅および厚みで成膜する。
ここで、窒化ケイ素からなる高屈折率層１３Ｆの内部応
力は、光スイッチング素子１０に必要な応答周波数によ
って調整される必要があり、おおむね１００〜８００Ｍ
Ｐａの範囲の引張応力が必要となる。本実施の形態で
は、１μｓ以下の応答時間が要求されるため、２００Ｍ
Ｐａ以上の引張応力となるような条件で成膜する。

【００６０】最後に、上部透明電極層２０としての高屈
折率層１３Ｇの形成を、グレースケールマスクを用いて
行う。まず、図１８に示したように、基板１１の全面に
わたって、例えばＩＴＯからなる高屈折率層１３Ｇすな
わち上部透明電極層２０を均一な厚みで成膜する。図１
８における上部透明電極層２０（高屈折率層１３Ｇ）の
成膜厚さは、赤色表示用光学多層構造体１２Ｒに対応す
る最も厚い部分に合わせて、７８．２ｎｍとする。

【００６１】続いて、図１９に示したように、上部透明
電極層２０（高屈折率層１３Ｇ）の上にフォトレジスト
膜３７を塗布し、予め作製しておいたグレースケールマ
スク３８を用いて、フォトレジスト膜３７を感光させ
る。これにより、図２０に示したように、赤色表示用、
緑色表示用および青色表示用光学多層構造体１２Ｒ，１
２Ｇ，１２Ｂのそれぞれに対応して感光されるフォトレ
ジスト膜３７の厚みを変えることができる。

【００６２】このように階段状に感光されたフォトレジ
スト膜３７をマスクとして上部透明電極層２０（高屈折
率層１３Ｇ）をエッチングし、図２１に示したように、
上部透明電極層２０（高屈折率層１３Ｇ）を赤色表示
用、緑色表示用および青色表示用光学多層構造体１２
Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂのそれぞれに対して異なる厚みで成
形する。具体的には、赤色表示用光学多層構造体１２Ｒ
に対応する上部透明電極層２０（高屈折率層１３Ｇ）の
厚さは７８．２ｎｍであるので、この部分はエッチング
されないようにする。青色表示用光学多層構造体１２Ｂ
に対応する上部透明電極層２０（高屈折率層１３Ｇ）の
厚さは５５．５ｎｍであるので、この部分は２２．７ｎ
ｍエッチングされるようにする。緑色表示用高屈折率層
１２Ｇに対応する上部透明電極層２０（高屈折率層１３
Ｇ）の厚さは６７．１ｎｍであるので、この部分は１
１．１ｎｍエッチングされるようにする。それ以外の部
分については、７８．１ｎｍエッチングされるように
し、すべて除去する。

【００６３】次いで、光スイッチング素子１０と後述の
カバーガラスとの間に挿入されるスペーサ２１として、
二酸化ケイ素（ＳｉＯ₂ ）膜を基板１１の表面から測っ
て２．２μｍの厚さになるよう成膜し、リフトオフ法に
より、図２２および図２３に示したように所定の形状に
パターニングする。

【００６４】最後に、低屈折率層１４Ｄ（非晶質シリコ
ン層）をゼノンダイフロライド（ＸｅＦ₂ ）を用いたド
ライエッチングにより除去し、図２４ないし図２６に示
したように、間隙部１６を形成する。これにより、図１
に示した光スイッチング素子１０が完成する。なお、図
２４に示したような３個の光学多層構造体１を一方向に
配列した状態での平面形状における寸法は、例えば５イ
ンチＳＶＧＡ，８００×６００ピクセルの直視・反射型
画像表示装置の場合であれば、縦１４７μｍ×横１４７
μｍに収まっている。

【００６５】上記のような構造を有する赤色表示用、緑
色表示用および青色表示用光学多層構造体１２Ｒ，１２
Ｇ，１２Ｂは、下部透明電極層１９と上部透明電極層２
０への電圧の印加によって発生した静電力により、互い
に独立に駆動される。すなわち、上部透明電極層１９
と、下部透明電極層２０との間への電圧印加による電位
差で生じた静電引力によって、間隙部１６の光学的な大
きさを、λ／８の奇数倍とλ／８の偶数倍（０を含む）
との間（例えば「λ／８」と「０」との間）で２値的に
切り替え、これにより、入射光の反射または透過の量を
変化させる。勿論、下部透明電極層１９、上部透明電極
層２０への電圧印加を連続的に変化させることにより、
間隙部１６の大きさをある値の範囲で連続的に変化さ
せ、入射光の反射または透過の量を連続的（アナログ
的）に変化させるようにすることもできる。

【００６６】ここで、間隙部１６の光学的な大きさを例
えば上記の「λ／８」と「０」との間で２値的に切り替
えるとする。上部透明電極層２０と下部透明電極層１９
との間の電位差が０Ｖであるときは、図１に示したよう
に、窒化ケイ素からなる高屈折率層１３Ｆを含む第２の
層１８は第１の層１７に対して離間した状態となり、間
隙部１６の光学的な大きさは「λ／８」である。このと
き、基板１１の裏面からの入射光Ｒ１は透過することが
できない。

【００６７】これに対し、上部透明電極層２０に正の電
圧（本実施の形態では例えば＋１０Ｖ）を印加し、下部
透明電極層１９を接地し０Ｖとすると、静電引力が発生
する。この静電引力により、図２に示したように、第２
の層１８が、第１の層１７に密着する。こうして間隙部
１６の光学的な大きさが「０」となる。このとき、基板
１１の裏面からの入射光Ｒ１は、基板１１、第１の層１
７および第２の層１８を透過することができる（図２の
Ｒ２）。

【００６８】〔光スイッチング装置〕図２７および図２
８は、上記光学多層構造体１を用いた光スイッチング装
置５０の構成を表すものである。この光スイッチング装
置５０は、具体的には光のスイッチングにより画像表示
を行う直視・透過型の画像表示装置として用いられる。

【００６９】光スイッチング装置５０は、共通の基板５
１上に、複数（図では１２個）の光スイッチング素子５
０Ａ〜５０Ｌを２次元アレイ状に配設したものである。
図２７では、光スイッチング素子５０Ａ〜５０Ｃのみが
完全に示されている。なお、２次元に限らず、１次元に
配列した構成としてもよい。光スイッチング素子５０Ａ
〜５０Ｌのそれぞれは、上記実施の形態の赤色表示用、
緑色表示用および青色表示用光学多層構造体１２Ｒ，１
２Ｇ，１２Ｂのいずれかと同様の構成を有しているの
で、同一の構成要素には同一の符号を付してその説明を
省略する。また、基板５１としては上述の実施の形態に
おける基板１１と同じものを用いることができる。

【００７０】なお、図２７および図２８においては、簡
単のため、光スイッチング素子５０Ａ〜５０Ｌの第１の
層１７および第２の層１８は単一の層として示されてい
る。また、光スイッチング素子５０Ａ〜５０Ｌはすべて
同一の厚みで示されているが、実際には赤色、緑色、青
色表示のためそれぞれ表１ないし表３に示した厚みで作
製される。

【００７１】図２７において、各光スイッチング素子５
０Ａ〜５０Ｌのスペーサ２１には、共通のカバーガラス
５２が接合されている。内部は窒素（Ｎ₂ ）またはヘリ
ウム（Ｈｅ）雰囲気にして封止される。内部の圧力は、
用途に応じて必要な素子の減衰を考慮して決定され、本
実施の形態では例えば０．５ＫＰａのヘリウム雰囲気と
している。光スイッチング装置５０は画像表示装置とし
て用いられるので、基板５１の光スイッチング素子５０
Ａ〜５０Ｌと反対側には、赤色（Ｒ），緑色（Ｇ），青
色（Ｂ）の各色のカラーフィルタ５３が接合されてい
る。

【００７２】基板５１の光スイッチング素子５０Ａ〜５
０Ｌと反対側には、光源５４が設けられている。また、
基板５１の裏面には、光の利用効率を高めるためのマイ
クロレンズアレイ５５が接合される。なお、図２８にお
いては、光源５４は図示していない。

【００７３】図２７または図２８からわかるように、こ
の光スイッチング装置５０において、光スイッチング素
子５０Ａ，５０Ｃ，５０Ｅ，５０Ｇ，５０Ｉ，５０Ｋは
低透過状態であり、光スイッチング素子５０Ｂ，５０
Ｄ，５０Ｆ，５０Ｈ，５０Ｊ，５０Ｌは高透過状態とな
っている。したがって、図２８に示したように、光スイ
ッチング素子５０Ａ，５０Ｃに入射した入射光ＲＡ，Ｒ
Ｃは透過することができず、光スイッチング素子５０
Ａ，５０Ｃは画面上暗部となる。一方、光スイッチング
素子５０Ｂにおいては、入射光ＲＢ１は透過してＲＢ２
となり、更にカバーガラス５２を透過してＲＢ３とな
り、画面上明部となる。

【００７４】〔画像表示装置〕図２７および図２８に示
した光スイッチング装置５０は、例えばＰＤＡ（Person
al Digital Assistant）やコンピュータのモニタなどの
直視型画像表示装置にこのまま適用することができる。

【００７５】以上説明したように、本実施の形態の光学
多層構造体１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂによれば、基板１１
の上に、高屈折率層１３Ａ〜１３Ｇと高屈折率層１４Ａ
〜１４Ｆとを交互に積層した光学多層膜構造１５を作製
し、低屈折率層１４Ｄを間隙部１６としたので、多層構
造であるにもかかわらず構成が簡単である。さらに、３
個の光学多層構造体１が画面上の１ピクセルを構成する
ので、例えば１つのピクセルに６本の格子状のリボンが
必要となるＧＬＶに比べて構成が簡単であり、寸法を小
さくすることができる。したがって、画像表示装置に適
用した場合に、小型軽量化が可能となるとともに、小型
であるだけに応答速度が速くなるので、動きの速い動画
表示の品質向上が期待できる。

【００７６】また、本実施の形態では、第２の層１８に
含まれる高屈折率層１３Ｆを窒化ケイ素からなる構造材
としたので、第２の層１８の上下動によるスイッチング
動作が可能となる。

【００７７】本実施の形態では、低屈折率層１４Ｄ（す
なわち間隙部１６）以外の低屈折率層１４Ａ〜１４Ｆを
フッ化マグネシウム、窒化ケイ素からなる高屈折率層１
３Ｆ、下部透明電極層１９としての高屈折率層１３Ａお
よび上部透明電極層２０としての高屈折率層１３Ｇを除
く高屈折率層１３Ｂ〜１３Ｅを酸化アンチモンで構成し
たので、所望の光学的特性を得ることができる。高屈折
率層１３Ｆに窒化ケイ素を用いることによる光学的特性
の低下の虞は、光学多層膜構造１５を合計１３層の構成
とすることにより防止することができ、画像表示装置と
しての使用に十分な光学的特性を得ることができる。

【００７８】また、間隙部１６の光学的な大きさを切り
換える駆動手段として、例えばＩＴＯからなる下部透明
電極層１９および上部透明電極層２０を設けたので、光
学多層構造体１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂを静電力により駆
動して入射光をスイッチングすることができる。さら
に、光学多層構造体１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂにおいて
は、可動部分である第２の層１８を小さく軽くすること
ができるので、高速スイッチングが可能となる。

【００７９】本実施の形態の光スイッチング装置５０に
よれば、各光スイッチング素子５０Ａ〜５０Ｌとして本
実施の形態の光学多層構造体１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂを
用いているので、入射光の高速スイッチングが可能であ
る。また、透過する光の波長を狭帯域化することができ
るので、光通信用スイッチング素子としても適用可能な
優れた光学的特性を得ることができる。

【００８０】本実施の形態の光スイッチング装置５０
は、カラーフィルタ５３やマイクロレンズアレイ５５な
どと組み合わせて種々の画像表示装置に適用可能であ
る。光スイッチング装置５０を用いた画像表示装置は偏
光板が不要であるので、光利用効率が高い直視型フルカ
ラー画像表示装置が実現できる。

【００８１】さらに、光スイッチング装置５０を用いた
画像表示装置は、小型軽量化が求められる携帯情報機器
などの用途に最適であるとともに、高速応答性に優れて
おり、速い動きの動画表示にも対応することができる。

【００８２】また、光スイッチング装置５０の光スイッ
チング素子５０Ａ〜５０Ｌは、静電力により駆動される
光学多層構造体１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂを用いた電圧制
御の素子であるので、光スイッチング装置５０を直視・
透過型画像表示装置として用いた場合、消費電力が非常
に小さくなる。

【００８３】加えて、本実施の形態では、１ピクセルに
複数の光学多層構造体１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂを割り当
てれば、それぞれ独立に駆動可能であるため、画像表示
装置として画像表示の階調表示を行う場合に、時分割に
よる方法だけではなく、面積による階調表示も可能であ
る。

【００８４】以上実施の形態を挙げて本発明を説明した
が、本発明は上記実施の形態に限定されるものではな
く、種々変形可能である。例えば、上記実施の形態で
は、光学多層構造体１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂの各層をグ
レースケールマスクおよびリフトオフ法を用いて形成す
るようにしたが、予めグレースケールマスクを作製する
手間を惜しまなければ、すべての層をグレースケールマ
スクを用いて形成することも可能である。

【００８５】また、光学多層構造体１２Ｒ，１２Ｇ，１
２Ｂの各層の膜厚は、使用される光の波長や各層の材料
選択により、必ずしも表１ないし表３に示したとおりで
ある必要はない。

【００８６】上記実施の形態では、図２４に示したよう
な３個の光学多層構造体１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂを一方
向に配列した状態での平面形状における寸法を、例えば
５インチＳＶＧＡ，８００×６００ピクセルの直視・反
射型画像表示装置の場合であれば、縦１４７μｍ×横１
４７μｍに収まるようにしたが、光学多層構造体１２
Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂの寸法を数μｍまで小さくすること
により、ヘッドマウントディスプレイ，フェイスマウン
トディスプレイへの応用も可能である。このように、光
学多層構造体１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂの寸法を変化させ
るだけで、フェイスマウントディスプレイから大型直視
型画像表示装置まで基本的に同じ構成で実現することが
できる。

【００８７】更に、上記実施の形態では、光スイッチン
グ装置５０を直視・透過型画像表示装置に用いた例につ
いて説明したが、直視・透過型画像表示装置に限らず、
プロジェクション型などの他の画像表示装置への適用も
可能である。さらに、例えば光プリンタに用いて感光性
ドラムへの画像の描きこみをする等、画像表示装置以外
の光プリンタなどの各種デバイスにも適用することも可
能である。

【００８８】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１ないし請
求項７のいずれか１に記載の光学多層構造体によれば、
複数の低屈折率層と複数の高屈折率層とを交互に積層
し、複数の低屈折率層のうちの一つの低屈折率層を間隙
部に置き換えたので、多層構造であるにもかかわらず構
成が簡単であり、寸法を小さくすることができる。

【００８９】特に、請求項５記載の光学多層構造体によ
れば、第２の層に含まれる高屈折率層のうちの少なくと
も一層を窒化ケイ素から構成したので、第２の層の上下
動によるスイッチング動作が可能となる。さらに、請求
項２記載の光学多層構造体によれば、光学多層膜構造を
合計１３層の構成とすることにより、画像表示装置とし
ての使用に十分な光学的特性を得ることができる。

【００９０】また、特に、請求項３または請求項４に記
載の光学多層構造体によれば、間隙部の光学的な大きさ
を切り換える駆動手段として、第１の層に下部透明電極
層、第２の層に上部透明電極層をそれぞれ設けたので、
光学多層構造体を静電力により駆動して入射光をスイッ
チングすることができる。この光学多層構造体は、可動
部分である第２の層を小さく軽くすることができるの
で、高速スイッチングが可能となる。

【００９１】請求項８記載の光スイッチング素子によれ
ば、本発明の光学多層構造体を用いているので、小型軽
量であり、スイッチング動作が高速化される。この光ス
イッチング素子は、画像表示装置、とりわけ携帯情報機
器などの用途に最適であるほか、透過する光の波長を狭
帯域化することができるので光通信用スイッチング素子
としても適用可能である。

【００９２】請求項９記載の光スイッチング素子の製造
方法によれば、グレースケールマスクまたはリフトオフ
法を用いるので、膜厚の異なる赤色表示用、緑色表示用
および青色表示用光学多層構造体を容易に作製すること
ができる。

【００９３】請求項１０ないし１２のいずれか１に記載
の画像表示装置によれば、本発明の光学多層構造体ない
し光スイッチング素子を用いるので、小型軽量化が求め
られる携帯情報機器などの用途に最適である。また、応
答速度が速くなるので、動きの速い動画表示の品質向上
が期待でいる。この画像表示装置は偏光板が不要である
ので、光利用効率が高い直視型画像表示装置を実現可能
である。

【００９４】特に、請求項１１または請求項１２記載の
画像表示装置によれば、カラーフィルタまたはマイクロ
レンズを更に備えたので、非常に光利用効率の高い直視
・透過型フルカラー画像表示装置を実現することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態に係る光学多層構造体の
間隙部が「λ／８」のときの構成を表す断面図である。

【図２】図１に示した光学多層構造体の間隙部が「０」
のときの構成を表す断面図である。

【図３】図１に示した光学多層構造体の、波長６３３ｎ
ｍの光に対する透過特性を表す特性図である。

【図４】図１に示した光学多層構造体の、波長５５０ｎ
ｍの光に対する透過特性を表す特性図である。

【図５】図１に示した光学多層構造体の、波長４５０ｎ
ｍの光に対する透過特性を表す特性図である。

【図６】図１に示した光学多層構造体の製造工程を説明
するための断面図である。

【図７】図６の工程に続く工程を説明するための断面図
である。

【図８】図７の工程に続く工程を説明するための断面図
である。

【図９】図８の工程に続く工程を説明するための断面図
である。

【図１０】図９の工程に続く工程を説明するための断面
図である。

【図１１】図１０の工程に続く工程を説明するための断
面図である。

【図１２】図１１の工程に続く工程を説明するための断
面図である。

【図１３】図１２の工程に続く工程を説明するための断
面図である。

【図１４】図１３の工程に続く工程を説明するための断
面図である。

【図１５】図１４の工程に続く工程を説明するための断
面図である。

【図１６】図１５の工程に続く工程を説明するための断
面図である。

【図１７】図１６の工程に続く工程を説明するための断
面図である。

【図１８】図１７の工程に続く工程を説明するための断
面図である。

【図１９】図１８の工程に続く工程を説明するための断
面図である。

【図２０】図１９の工程に続く工程を説明するための断
面図である。

【図２１】図２０の工程に続く工程を説明するための断
面図である。

【図２２】図２１の工程に続く工程を説明するための平
面図である。

【図２３】図２２のＸＸＩＩＩ−ＸＸＩＩＩ線に沿った
断面図である。

【図２４】図２２の工程に続く工程を説明するための平
面図である。

【図２５】図２４のＸＸＶ−ＸＸＶ線に沿った断面図で
ある。

【図２６】図２４のＸＸＶＩ−ＸＸＶＩ線に沿った断面
図である。

【図２７】本実施の形態に係る画像表示装置に適用可能
な光スイッチング装置の概略構成を表す斜視図である。

【図２８】図２７のＸＸＶＩＩＩ−ＸＸＶＩＩＩ線に沿
った断面図である。

【符号の説明】

１０，５０Ａ〜５０Ｌ…光スイッチング素子、１１…基
板、１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂ…光学多層構造体、１３Ａ
〜１３Ｇ…高屈折率層、１４Ａ〜１４Ｆ…低屈折率層、
１５…光学多層膜構造、１６…間隙部、１７…第１の
層、１８…第２の層、１９…下部透明電極層、２０…上
部透明電極層、２１…スペーサ、５０…光スイッチング
装置、５１…基板、５２…カバーガラス、５３…カラー
フィルタ、５４…光源、５５…マイクロレンズアレイ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H041 AA02 AB10 AC06 AZ01 AZ05 AZ08 2H048 GA13 GA23 GA43 GA60 GA61 2H049 AA07 AA33 AA37 AA51 AA60 AA68

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 透光性の基板と、 前記基板上に低屈折率層と高屈折率層とを交互に積層し
   てなる光学多層膜構造に含まれる低屈折率層の一つとし
   て形成され、光の干渉現象を起こしうる大きさを有する
   と共にその大きさが可変な間隙部と、 前記間隙部に関して前記基板側に積層された前記低屈折
   率層と前記高屈折率層とからなる第１の層と、 前記間隙部に関して前記基板と反対側に積層された前記
   低屈折率層と前記高屈折率層とからなる第２の層とを有
   することを特徴とする光学多層構造体。
2. 【請求項２】 前記光学多層膜構造に含まれる前記低屈
   折率層の数と前記高屈折率層の数の合計は、前記間隙部
   を含めて１３層以上であることを特徴とする請求項１記
   載の光学多層構造体。
3. 【請求項３】 更に、前記間隙部の光学的な大きさを変
   化させる駆動手段として前記第１の層に含まれる高屈折
   率層の一つである下部透明電極層と、 前記第２の層に含まれる高屈折率層の一つである上部透
   明電極層とを有し、前記駆動手段によって前記間隙部の
   大きさを変化させることにより、入射した光の反射また
   は透過の量を変化させることを特徴とする請求項１記載
   の光学多層構造体。
4. 【請求項４】 前記上部透明電極層および前記下部透明
   電極層は酸化インジウムスズ（ＩＴＯ；Indium Tin Oxi
   de）から構成されていることを特徴とする請求項３記載
   の光学多層構造体。
5. 【請求項５】 前記第２の層に含まれる高屈折率層のう
   ちの少なくとも一層は窒化ケイ素（ＳｉＮ_x ）から構成
   されていることを特徴とする請求項１記載の光学多層構
   造体。
6. 【請求項６】 前記基板はガラスから構成されており、 前記第１の層に含まれる前記高屈折率層は酸化インジウ
   ムスズから構成されている層を含み、 前記第２の層に含まれる前記高屈折率層は酸化インジウ
   ムスズから構成されている層および窒化ケイ素から構成
   されている層を含み、 前記間隙部に対応する低屈折率層以外の前記低屈折率層
   はフッ化マグネシウム（ＭｇＦ₂ ）から構成されている
   ことを特徴とする請求項１記載の光学多層構造体。
7. 【請求項７】 前記基板はガラスから構成されており、 前記第１の層に含まれる前記高屈折率層は酸化インジウ
   ムスズから構成されている層および酸化チタン（ＴｉＯ
   ₂ ）から構成されている層を含み、 前記第２の層に含まれる前記高屈折率層は酸化インジウ
   ムスズから構成されている層、窒化ケイ素から構成され
   ている層および酸化チタン（ＴｉＯ₂ ）から構成されて
   いる層を含み、 前記間隙部に対応する低屈折率層以外の前記低屈折率層
   はフッ化マグネシウム（ＭｇＦ₂ ）から構成されている
   ことを特徴とする請求項１記載の光学多層構造体。
8. 【請求項８】 透光性の基板上に、層構成および材料が
   同一で膜厚が異なる赤色表示用光学多層構造体、緑色表
   示用光学多層構造体および青色表示用光学多層構造体
   と、 前記赤色表示用光学多層構造体、前記緑色表示用光学多
   層構造体または前記青色表示用光学多層構造体のそれぞ
   れの間隙部の光学的な大きさを変化させる駆動手段とを
   有し、前記駆動手段によって前記間隙部の大きさを変化
   させることにより、入射した光の反射または透過の量を
   変化させることを特徴とする光スイッチング素子。
9. 【請求項９】 透光性の基板上に、層構成および材料が
   同一で膜厚が異なる赤色表示用光学多層構造体、緑色表
   示用光学多層構造体および青色表示用光学多層構造体
   と、 前記赤色表示用光学多層構造体、前記緑色表示用光学多
   層構造体または前記青色表示用光学多層構造体の間隙部
   の光学的な大きさを変化させる駆動手段とを有する光ス
   イッチング素子の製造方法であって、 前記赤色表示用光学多層構造体、前記緑色表示用光学多
   層構造体および前記青色表示用光学多層構造体をグレー
   スケールマスクまたはリフトオフ法を用いて形成するこ
   とを特徴とする光スイッチング素子の製造方法。
10. 【請求項１０】 １次元または２次元に配列された複数
    の光スイッチング素子を備え、前記複数の光スイッチン
    グ素子に光を照射することで２次元画像を表示する画像
    表示装置であって、 前記光スイッチング素子が、 透光性の基板と、前記基板上に低屈折率層と高屈折率層
    とを交互に積層してなる光学多層膜構造に含まれる低屈
    折率層の一つとして形成され、光の干渉現象を起こしう
    る大きさを有すると共にその大きさが可変な間隙部と、
    前記間隙部に関して前記基板側に積層された前記低屈折
    率層と前記高屈折率層とからなる第１の層と、前記間隙
    部に関して前記基板と反対側に積層された前記低屈折率
    層と前記高屈折率層とからなる第２の層とを有する光学
    多層構造体と、 前記間隙部の光学的な大きさを変化させるための駆動手
    段とを備えたことを特徴とする画像表示装置。
11. 【請求項１１】 さらに、前記基板の前記光学多層膜構
    造と反対側に、カラーフィルタを備えたことを特徴とす
    る請求項１０記載の画像表示装置。
12. 【請求項１２】 さらに、前記基板の前記光学多層膜構
    造と反対側に、マイクロレンズを備えたことを特徴とす
    る請求項１０記載の画像表示装置。