JP3070248B2

JP3070248B2 - 空間光変調素子およびその製造方法

Info

Publication number: JP3070248B2
Application number: JP4125846A
Authority: JP
Inventors: 昭雄滝本; 純子朝山; 浩二秋山; 靖規藏富; 久仁小川; 幸生田中
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1992-05-19
Filing date: 1992-05-19
Publication date: 2000-07-31
Anticipated expiration: 2015-07-31
Also published as: JPH05323359A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、投写型ディスプレイ、
ホログラフィ−テレビジョンあるいは光演算装置に用い
られる空間光変調素子に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】大画面、高密度画素からなる高品位テレ
ビが様々な方式で開発され実用化されている。中でも従
来のブラウン管方式に変わって液晶技術を使った投写式
ディスプレイの開発が盛んである。ブラウン管方式であ
ると高密度画素に対して画面の輝度が低下し暗くなる。
叉ブラウン管自身、大型化が困難である。一方、トラン
ジスタ駆動方式の液晶素子による投写型ディスプレイ装
置は有力な方法ではあるが、開口率が大きくならないこ
と、素子が高価であることが欠点として上げられてい
る。一方ＣＲＴを入力とした液晶ライトバルブは従来よ
り素子形状が簡単で且つＣＲＴと液晶素子の利点を組み
合わせた装置として注目されている（例えば特開昭６３
−１０９４２２号公報）。近年は高感度な受光層アモル
ファスシリコンと液晶を組合せ、１００インチ以上の大
画面で動画像を映し出すことが可能となった。また液晶
材料も高速応答可能な強誘電性液晶を用いて、より高速
・高解像度な液晶ライトバルブができるようになった。
この液晶ライトバルブは、強誘電性液晶の持つメモリ−
性と２値化特性を使った次世代の並列演算装置、光コン
ピュ−ティング装置の核としても期待されている。

【０００３】３次元立体動画映像を眼鏡なしに見ること
のできる装置としてホログラフィ−テレビジョンが注目
されている。特に書換え可能なホログラム記録媒体とし
て液晶表示素子が期待されている。現在のトランジスタ
駆動方式の液晶素子の解像度は１２〜２５ｌｐ／ｍｍで
あり、今後２００ｌｐ／ｍｍを有する素子の実現が望ま
れている。

【０００４】液晶層と光導電層からなる空間光変調素子
あるいは液晶ライトバルブにおいて、微小電極と遮光膜
を設ける従来例として特開昭６２−４０４３０号公報、
同６２−１６９１２０号公報に記載のものがある。微小
電極は多層誘電体薄膜の反射層に対して製造が容易であ
ることと、入射角度依存性の無いこと及び反射能が高い
ことが上げられる。また投写型ディスプレイの空間光変
調素子として用いられた場合は、開口率が大きく画素形
状が鮮明であることから高品位なテレビ画像が得られ
る。この素子に於いて遮光膜は変調を受ける入射光が出
力光に重畳されるのを防ぐために設けられる入力遮光膜
と、読み出し光が光導電層に漏れ込んで、スイッチング
させるのを防ぐ出力遮光膜の２種類が必要である。これ
らの遮光層が光導電層と反射層の間に設けられる場合
は、電気絶縁性の膜が使われる。直接透明性電極上に設
けられる場合は電気絶縁性である必要はない。

【０００５】一方我々は遮光層を形成する以下の方法を
提案している。光導電層と強誘電性液晶層、反射膜とで
構成される空間光変調素子において、光導電層上に一様
に金属反射膜を形成し、その上に一様に高分子配向膜を
形成する。微小形状の画素パタ−ンをレジスト膜で前記
した一様な高分子膜上に形成し、画素間の配向膜を除去
する。続いて陽極酸化法によって画素間の金属反射膜を
酸化絶縁膜として遮光膜を形成する方法である。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】電気絶縁性材料で一様
な遮光膜を光導電層と反射層の間に設置する構造（例え
ば特開昭６２−４０４３０号公報に記載の素子構造）
は、入力遮光膜と出力遮光膜を兼用する。この場合製造
方法は容易であるが、光導電層と金属反射面の間に絶縁
層が介在し、駆動時の電荷蓄積による光導電特性、スイ
ッチング特性の劣化を伴う。一方画素に相当する部分に
遮光膜の存在しない素子構造、例えば特開昭６２−１６
９１２０号公報の図３あるいは図４は電気的絶縁層の介
在はない。しかし遮光膜形成には導電性の材料は不向き
であり、従って高分子中に色素あるいはカ−ボンを含有
させたものが用いられる。一般に含有量の増加に伴って
遮光度は増加するが高分子に対する含有量は膜形成のた
めの条件から上限があり、遮光度も限界がある。金属薄
膜を遮光膜と用いた場合、遮光度は膜厚数千Åで可視光
領域全域に渡ってほぼ完全に遮光することが可能であ
る。しかし出力光側の遮光層としては導電層を用いるこ
とのできない素子構造であった。また前記した陽極酸化
膜を遮光膜で設ける場合も遮光度が不足する。

【０００７】

【課題を解決するための手段】少なくとも光導電層と液
晶層、及びそれらの層間の同一平面内に微小形状に分割
された金属反射膜とで構成される空間光変調素子におい
て、金属からなる出力遮光膜を前記微小形状の金属反射
膜とは異なる平面内に設ける構造とする。

【０００８】透明導電性電極を被覆した透明絶縁性基板
に光導電層を成膜し、一様に第１の金属反射膜を成膜
し、フォトリソグラフィ−によって微小形状のパタ−ン
を成形した後、この微小形状の金属反射膜をマスクとし
て光導電層をエッチングし段差を設け、第２の金属反射
膜を全面に成膜する。

【０００９】

【作用】本発明の空間光変調素子は入射光で光導電層に
情報を書き込む。入射光の強度に応じて光導電層の電気
抵抗は減少し、各画素に相当する微小形状の金属反射膜
と対抗する透明導電性電極に挟まれた液晶層に印加され
る電圧が増大する。この電圧の大きさに応じて液晶層の
配向が変化する。この液晶層を通過する直線偏光の読み
出し光は、各画素の金属反射膜で反射し再び液晶層を通
過した後、検光子を通り、偏向光でその光強度変化が読
み出される。

【００１０】読み出し光の照射に依って光導電層がスイ
ッチングしないように遮光膜を光導電層上に設ける必要
がある。各画素においては、金属反射膜が遮光膜を兼ね
る。一方画素間には新たに遮光膜として出力遮光膜を設
ける。尚入射側には画素間の入射光の漏れによるクロス
ト−クと読みだし側への漏れを防ぐために入力遮光膜を
設ける。出力遮光膜は遮光性が良く、金属反射膜と出力
遮光膜に接する光導電層の厚みを変えて段差を設けるこ
とで、画素上の金属反射膜と画素間の出力遮光膜は電気
的に分離することができ、隣接画素間でのクロスト−ク
はない。

【００１１】

【実施例】本発明の実施例について、図面を参照しなが
ら説明する。

【００１２】図１に本発明の空間光変調素子の一実施例
の断面図を示す。素子の構成は、透明絶縁性基板１０１
（例えばガラス）上に書き込み光に対する遮光膜１０２
（例えばアルミニウム、クロム、チタン等の金属薄膜）
及び透明導電性電極１０３（例えばＩＴＯ、ＳｎＯｘ）
があり、光導電層１０７（例えばダイオ−ド構造を有す
るアモルファスシリコン半導体）が積層され、画素に相
当する分離した微小形状の金属反射層１０９（例えばア
ルミニウム、クロム、チタン等の金属薄膜）と液晶を配
向する配向膜１１０（例えばポリイミド等の高分子薄
膜）が配置される。この画素間に読み出し光の遮光膜と
して出力遮光膜１０８がある。強誘電性液晶層１１１は
スペ−サ−としての分散されたビ−ズ１１２によってセ
ル厚が制御される。対抗側の透明導電性電極１１３上に
も配向層１１０が一様に成膜される。光導電層の成膜さ
れる基板側から入射光１２０によって光書き込みされ、
他方より読み出し光１１８が液晶層１１１で変調され、
金属反射層１０９より出力光１１９がでる。偏光子１１
６および検光子１１７を直交する配置とする。

【００１３】金属反射膜１０９の下部にある光導電層１
０７の厚みは、出力遮光膜１０８の下部に位置する光導
電層の膜厚より厚く、その段差は０．０５μｍ〜４μ
ｍ、望ましくは０．１μｍ〜１．５μｍである。また光
導電層１０７が図１の例に示すように整流性を持つダイ
オ−ドｐ／ｉ／ｎ構造の場合、その最上部のｎ層１０６
の膜厚は前記段差より薄いことが必要である。

【００１４】画素に当たる金属反射膜１０９の面積Ｓ₁
と、その下部の光導電層の面積Ｓ₂比は０．５＜Ｓ₂／Ｓ
₁＜１、望ましくは０．６＜Ｓ₂／Ｓ₁＜０．９５であ
る。

【００１５】光導電層１０７に使用する材料は例えば、
ＣｄＳ，ＣｄＴｅ，ＣｄＳｅ，ＺｎＳ，ＺｎＳｅ，Ｇａ
Ａｓ，ＧａＮ，ＧａＰ，ＧａＡｌＡｓ，ＩｎＰ等の化合
物半導体、Ｓｅ，ＳｅＴｅ，ＡｓＳｅ等の非晶質半導
体、Ｓｉ，Ｇｅ，Ｓｉ_1-xＣ_x，Ｓｉ_1-xＧｅ_x，Ｇｅ_1-x
Ｃ_x(0<x<1)の多結晶または非晶質半導体、また、（１）
フタロシアニン顔料（Ｐｃと略す）例えば無金属Ｐｃ，
ＸＰｃ（Ｘ＝Ｃｕ，Ｎｉ，Ｃｏ，ＴｉＯ，Ｍｇ，Ｓｉ
（ＯＨ）₂など），ＡｌＣｌＰｃＣｌ，ＴｉＯＣｌＰｃ
Ｃｌ，ＩｎＣｌＰｃＣｌ，ＩｎＣｌＰｃ，ＩｎＢｒＰｃ
Ｂｒなど、（２）モノアゾ色素，ジスアゾ色素などのア
ゾ系色素、（３）ペニレン酸無水化物およびペニレン酸
イミドなどのペニレン系顔料、（４）インジゴイド染
料、（５）キナクリドン顔料、（６）アントラキノン
類、ピレンキノン類などの多環キノン類、（７）シアニ
ン色素、（８）キサンテン染料、（９）ＰＶＫ／ＴＮＦ
などの電荷移動錯体、（１０）ビリリウム塩染料とポリ
カーボネイト樹脂から形成される共晶錯体、（１１）ア
ズレニウム塩化合物など有機半導体がある。また、非晶
質のＳｉ，Ｇｅ，Ｓｉ_1-xＣ_x，Ｓｉ_1-xＧｅ_x，Ｇｅ_1-x
Ｃ_x（以下、ａ−Ｓｉ，ａ−Ｇｅ，ａ−Ｓｉ_1-xＣ_x，ａ
−Ｓｉ_1-xＧｅ_x，ａ−Ｇｅ_1-xＣ_xのように略す）を光導
電層103に使用する場合、水素またはハロゲン元素を含
めてもよく、誘電率を小さくするおよび抵抗率の増加の
ため酸素または窒素を含めてもよい。抵抗率の制御には
ｐ型不純物であるＢ，Ａｌ，Ｇａなどの元素を、または
ｎ型不純物であるＰ，Ａｓ，Ｓｂなどの元素を添加して
もよい。このように不純物を添加した非晶質材料を積層
してｐ／ｎ，ｐ／ｉ，ｉ／ｎ、ｐ／ｉ／ｎなどの接合を
形成し、光導電層１０７内に空乏層を形成するようにし
て誘電率および暗抵抗あるいは動作電圧極性を制御して
もよい。このような非晶質材料だけでなく、上記の材料
を２種類以上積層してヘテロ接合を形成して光導電層１
０７内に空乏層を形成してもよい。また、光導電層１０
７の膜厚は０．１〜１０μｍが望ましい。

【００１６】配向膜１１０は強誘電性液晶分子の配向を
層方向と平行になるように設定してある。配向膜の厚み
は１０００Å以下であり、望ましくは１００Å以下であ
る。配向膜としてはナイロン、ポリイミド等の高分子膜
あるいはＳｉＯ₂斜方蒸着膜がある。特に電気的特性の
優れた配向膜としては例えば特願平３−１１４５があ
る。偏光子１１６および検光子１１７の偏光方向は互い
に直交である。液晶層１１１の液晶材料としては、強
誘電性液晶のカイラルスメクティックＣ液晶を用いる。
強誘電性液晶層の厚みは、反射型空間光変調素子の場合
であるのでおおよそ１μｍに設定するのが出力光のコン
トラストが高い。また金属薄膜の厚みは１００〜２００
０Å、最適には５００〜１５００Åである。

【００１７】図１の本発明の空間光変調素子の断面図及
び図２の工程図に従って作用を説明する。本発明の空間
光変調素子は入射光１２０で光導電層１０７に情報を書
き込む。入射光１２０の強度に応じて光導電層１０７の
電気抵抗は減少し、各画素に相当する微小形状の金属反
射膜１０９と対抗する透明導電性電極１１３に挟まれた
液晶層１１１に印加される電圧が増大する。この電圧の
大きさに応じて液晶層１１１の配向が変化する。この液
晶層を通過する直線偏光の読み出し光１１８は、各画素
の金属反射膜１０９で反射し再び液晶層を通過した後、
検光子１１７を通り、偏向光１１９でその光強度変化が
読み出される。読み出し光１１８の照射に依って光導電
層１０７がスイッチングしないように遮光膜を光導電層
１０７上に設ける必要がある。各画素においては、金属
反射膜１０９が遮光膜を兼ねる。一方画素間には新たに
遮光膜として出力遮光膜１０８を設ける。尚入射側には
画素間の入射光の漏れによるクロスト−クと読みだし側
への漏れを防ぐために入力遮光膜１０２を設ける。出力
遮光膜１０８は遮光性が良く、図１の様に金属反射膜１
０９と出力遮光膜１０８に接する光導電層の厚みを変え
て段差を設けることで、画素上の金属反射膜１０８と画
素間の出力遮光膜１０９は電気的に分離することがで
き、隣接画素間でのクロスト−クはない。図１の光導電
層はアモルファスシリコンダイオ−ドを例としており、
ｐ層１０４、ｉ層１０５及びｎ層１０６からなり、画素
間の光導電層は少なくともｎ層は除去することでｉ／ｎ
界面を除去している。これによってｉ／ｎ界面のチャネ
ルを通して流れるリ−ク電流がなくなり、隣接画素間の
クロスト−クを大幅に低減することと、出力遮光膜１０
８の成膜のための段差を設けることを同時に可能として
いる。ｎ層を完全に除去しない場合、隣接画素は金属反
射膜１０８によってｎ層−Ｍ（金属）−ｎ層が構成さ
れ、逆に画素間のクロスト−クが増加する。読み出し光
１１８によるスイッチングは金属反射層１０９の下部に
位置する光導電層の側壁からの漏れ光が要因として残
る。素子を読み出し側正面より見た形状は図３の様にな
るが、斜線部の出力遮光膜１０８は画素の金属反射膜１
０９の内側に入り込むように成膜される。即ち画素に当
たる金属反射膜１０９の面積Ｓ₁を、その下部の光導電
層の面積Ｓ₂より大きくする。この結果、漏れ光に対し
ても遮光が有効に行なわれる。また出力遮光膜１０８は
一様に成膜されるため、この電位を外部より制御するこ
とで図１の液晶１１１を一定の配向制御することが可能
であり、画素間の反射光を常時、黒に設定でき、高いコ
ントラストの画像が得られる。

【００１８】図２の工程に於て、（１）図１の一方のガ
ラス基板２０１上に書き込み光の遮光膜２０２をパタ−
ン形成し、透明電極２０３を成膜する。光導電層として
例えばプラズマＣＶＤ法によってアモルファスシリコン
光導電層２０７のｐ層２０３、ｉ層２０４、ｎ層２０５
を連続して成膜する。最上部に画素に相当する金属反射
膜２０８をパタ−ン形成する。（２）反射電極２０８を
マスクとしてｎ層２０５と、ｉ層２０４の一部を除去す
る。例えばＣＦ₄とＯ₂の混合ガスによるドライエッチン
グと弗酸と硝酸の混合溶液によるウェットエッチングで
反射電極２０８の下部に回り込んだ段差を形成できる。
（３）全面に真空蒸着法等によって第２の金属反射層２
０９を成膜する。この時、回り込みさせるように基板面
に対して斜法より金属が蒸着されるようにする。隣接画
素のｎ層２０６に金属反射層２０９が被らない範囲でな
るべく回り込むことが望まれる。（４）この工程（３）
後、更に金属反射層２０９をマスクとして金属反射層２
０８の下部にある光導電層の側壁をエッチングすること
ができる。続いて金属反射層を重ねて成膜することで、
画素下部の奥まで遮光層を設けることができる。

【００１９】尚、図１の出力遮光膜１０８と光導電層１
０７の間に絶縁層を設けることで隣接画素間のクロスト
−クを排除してもよい。但し、この絶縁層は電荷蓄積が
問題とならない程度に薄くする必要がある。

【００２０】（実施例１）図１に示す空間光変調素子を
作製した。５５ｍｍ×４５ｍｍ×１．１ｍｍのガラス基
板１０１上に入力遮光膜１０２を真空蒸着法によりアル
ミニウム薄膜１０００Åとクロム５００Åを連続して積
層した。アルミニウムは遮光膜、クロムはその上部に成
膜されるアモルファスシリコン膜との密着性を向上する
ための層である。パタ−ン形成はポジレジストを使用し
てのリフトオフによって行なった。この膜上に０．１μ
ｍ厚のＩＴＯをスパッタ法により成膜し、透明導電性電
極１０３を形成した。次に、プラズマＣＶＤ法により
２．２μｍ厚でｐ／ｉ／ｎダイオ−ド構成のアモルファ
スシリコン膜を光導電層１０７として積層する。ｐ層１
０４（膜厚１０００Å）、ｉ層１０５（膜厚１．８μ
ｍ）、ｎ層１０６（膜厚３０００Å）とした。有効面積
は３５ｍｍ×３５ｍｍである。この有効面積内の膜上に
真空蒸着法によりクロム薄膜５００Ａを金属反射膜１０
９として形成した。レジストパタ−ンを形成して、各画
素の大きさ２０μｍ×２０μｍとしてピッチ２５μｍに
よって１０００×１０００画素形成した。レジストを除
去した後、このクロム画素電極をマスクとして画素間の
アモルファスシリコン膜の一部をエッチング除去した。
ＣＦ₄と酸素の混合ガスによるリアクティブ・イオン・
エッチング（以下ＲＩＥと称する）によってドライエッ
チングを施す。５０００Åほぼ垂直にエッチングされ、
ｎ層１０６の３０００Åとｉ層１０５の上部２０００Å
が除去される。再び弗酸と硝酸の混合液（１：５０）に
よるウェットエッチングを１０秒施し、等法的エッチン
グが５０００Åされる（エッチング速度５００Å／
秒）。その結果、クロム電極１０９の下部のｎ層１０６
は端部より５０００Å彫り込まれる。この時クロム電極
はエッチング液によって反応せず形状を維持する。アル
ミニウムを使うと若干の細りがあるのでクロムとした。
画素の金属反射膜１０９は２０μｍ×２０μｍであり、
その下部ｎ層１０６の表面は１９μｍ×１９μｍと小さ
くなる。作製された段差は１μｍとなる。この基板を再
度真空蒸着装置に設置して全面にアルミニウム膜１００
０Å成膜する。この結果、彫り込まれた段差表面に出力
遮光膜１０８が形成されると同時に画素の金属反射層１
０９がクロムの上に積層される。アルミニウム１０００
Å膜厚は遮光度は十分であり、且つ反射率も高く、読み
出し電極としての金属反射膜１０９にとっても有効であ
る。金属反射膜１０９は当然その下部に位置する光導電
層１０７の出力遮光膜を兼用することになる。よって出
力光側から見れば全面アルミニウム反射層で遮光される
構造となる。金属反射膜１０９の端部より入る光が出力
遮光膜１０８の端部から漏れて光導電層１０７に入るこ
とを防止するため図３に示すように出力遮光膜１０８は
金属反射膜１０９の下部に回り込んで成膜する。蒸着源
に対して基板面を垂直方向から２０度傾斜させて設置し
た。

【００２１】ポリイミド配向膜１１０を積層し、配向処
理はナイロン布で表面を一定方向に擦って行なった。片
側のガラス基板１１４上におよそ１μｍの液晶層厚みを
実現するのにイソプロピ−ルアルコ−ル中に分散させた
直径１μｍのビ−ズをスプレ−によって撒く。その後、
両ガラス基板をＵＶ硬化樹脂で基板周囲を封入し液晶セ
ルを作製した。このセルに真空中で強誘電液晶ＺＬＩ−
３６５４（メルク社製）を注入する。注入後均一配向を
得るため、ＺＬＩ−３６５４の相転移温度（６２℃）以
上の温度に加熱した後、１℃／分以下の徐冷速度で室温
にもどし再配向させた。

【００２２】偏光方向が互いに直交となるように偏光子
１１６および検光子１１７を配置して、空間光変調素子
を作製した。

【００２３】この空間光変調素子に交流電圧を印加し
て、入力光に白色光を用いて動作を確認した。その結
果、読み出し光に対する出力光の強度は、偏光子１１
６、検光子１１７の損失分を考えなければ８０〜９０％
と非常に大きく、入力光１２０の強度が数μ十Ｗ／ｃｍ
²以上あれば、出力光１１９の立ち上がりが観測され、
入射光強度が小さくても十分動作することが確認でき
た。一定電圧下で入力光強度を増加したときの出力光強
度の変化を図４に示す。低光照度領域で中間調の出力が
あり、諧調を有する投写型ディスプレイの空間光変調素
子として使えることを示している。図５に駆動波形に対
する出力光１１９の時間応答変化を示した。ダイオ−ド
構造を有するアモルファスシリコン受光層１０７にとっ
て順方向バイアスとなる正電圧印加時は、液晶層に大き
な電圧が印可されパルス除去後も黒状態となるメモリ−
を示す。一方逆方向バイアスの負電圧印加時は、その入
射光１２０の強度変化に対して液晶層に印可される電圧
が変化する。パルス電圧除去後の液晶配向は印加電圧の
大きさに依存して中間調出力を示す。連続駆動をしても
この応答特性は変化ない。出力光のコントラスト比も２
５０：１以上と良好であり、漏れ光が少なく遮光が良い
ことを示す。読み出し光１１８の強度は１０万ｌｕｘと
した。光導電層は１ｌｕｘ程度でスイッチイングするこ
から遮光度が極めて良好であることを示している。

【００２４】この様にして作製した空間光変調素子を投
射型ディスプレイとして評価した。図６に投写型ディス
プレイ装置の模式図を示す。本発明の空間光変調素子６
０１に光書き込みをＣＲＴディスプレイ６０２によって
行う。表示に用いた素子の画素数は縦４８０横６５０で
ある。読み出しの為の光源６０５（メタルハライドラン
プ）をコンデンサ−レンズ６０４で偏光ビ−ムスプリッ
タ６０３によって照射する。出力像はレンズ６０６で拡
大されスクリ−ン６０７に映し出される。ＣＲＴ画面上
の各ドットが空間光変調素子の分離された画素内に書き
込まれると、スクリ−ン上では各画素は四角形状に変換
される。開口率は８０％と大きく明るい画像が得られ、
１００インチ相当の大きさに拡大した像はスクリ−ン上
で２０００ル−メンの照度を持つ。画像はコントラスト
２５０：１、解像度は縦方向６５０本ＴＶライイ数が確
認された。空間光変調素子に於いては５０ｌｐ／ｍｍの
解像度があることを意味する。動画像を出力したところ
ビデオレ−トの動きに対して残像はなく鮮明な高輝度画
像が得られた。カラ−画像をえるため、ＲＧＢそれぞれ
に対応したＣＲＴ管と空間光変調素子をセットにしたも
のを３組用意して、スクリ−ン上で合成した。良好なカ
ラ−映像がきめ細かく再現されており、画素間の領域は
漏れ光はほとんどなく画素部分の最大照度に対して１／
１０⁴以下であった。

【００２５】（実施例２）素子構造における出力遮光膜
１０８の形成方法を検討した。ドライエッチングによる
彫り込み深さと、ウェットエッチングによる等法的な回
り込みエッチング深さを変化させた。図７に各々のエッ
チング後の断面形状の模式図を示した。ドライエッチン
グの深さ（Ｄｄと称する）は〜４０００Å／分の条件、
ウェットエッチングの深さ（Ｄｗと称する）は５０Å／
秒を標準条件とした。出力遮光膜１０８成膜時の蒸着条
件は実施例１と同じとして、作製した素子の評価を行な
った。遮光度を見るため、素子が読み出し光でスイッチ
ングしない最大照射量で比較し、その結果を表１にまと
めた。

【００２６】

【表１】

【００２７】（実施例３）出力遮光膜を成膜するときの
回り込みを、蒸着装置に素子を設置する基板角度（θ）
で制御した。図８（１）に示すように基板は垂直方向に
対して設置角度で再差運動する。反射電極８０２をマス
クとして出力遮光膜８０７を成膜する際角度θで等方的
に回り込む。設置角度θが大きい場合、回り込みの程度
が大きく例えば図８（２）に示すように画素間のｎ層８
０３が出力遮光膜膜８０７で連結されることになる。表
２に設置角度と画素の金属反射膜８０２と出力遮光膜８
０７間の印加電圧２ｖでの電流値（Ｉｒ）の関係を示し
た。

【００２８】

【表２】

【００２９】表が示すように５０度の角度では画素間の
クロスト−クが著しい。よって２０度程度の角度で出力
遮光膜１０８を成膜することとした。

【００３０】（実施例４）上記の方法で作製した空間光
変調素子を用いて、図９に示すホログラフィ−テレビジ
ョン装置を組み立てて、その実時間表示される立体画像
の再生を確認した。コヒ−レント光としてHe−Neレ−ザ
−９０１を用いて被写体９０６を照射し、コリメ−タ９
０５を通しての参照光とともにＣＣＤ９０７の撮像面上
に干渉縞パタ−ンを形成する。この画像デ−タをＣＲＴ
９０９に転送し空間光変調素子９１０に光書き込みして
干渉縞パタ−ンを再現する。読みだしにはコヒ−レント
光のHe−Neレ−ザ−９０１を使い反射モ−ドで立体像を
観測する。尚、画素パタ−ンは８μｍ角の画素に１０μ
ｍピッチの１００ｌｐ／ｍｍの素子（３２００×３２０
０＝１０⁷画素）とした。

【００３１】（実施例５）出力遮光膜１０８を外部より
任意の電位に設定することが可能なす素子を作製し評価
した。図１０に受光層を成膜する基板１００５の正面図
を示した。実施例１と同様の方法で作製し、出力遮光膜
１００４の一部を外部に取り出す。駆動電圧波形は図５
に示すものと同一波形であるが電圧値を変えた。電圧値
によって出力遮光膜１００４からの読み出し光の状態が
変化する。図１１に電圧値に対する出力光強度変化を示
した。２〜５Ｖ範囲の電圧領域でほぼ黒状態を維持す
る。これより高い電圧では液晶が電界スイッチングで明
状態のメモリ−となる。画素間の出力を黒く表現するに
は不都合である。低電圧領域では逆にフロ−ティングに
近い出力遮光膜１００４は明状態にメモリ−され、制御
されない。よって４Ｖに設定することにし、実施例１の
図６に示したシステムで画像評価したところ、画素間の
黒と画素の明状態のコントラストは３００：１と良好で
あった。

【００３２】

【発明の効果】本発明によれば、高解像度で高輝度、大
画面の映像を映し出す投写型ディスプレイ装置にとっ
て、読み出し光強度が強くできる空間光変調素子を提供
する。また単純な構成と少ない工程で素子を作製できる
方法を提供する。この素子を用いてホログラフィ−テレ
ビジョン装置は、実時間で鮮明な立体像が得られる。画
素間の配向状態を制御できるため鮮明な画像を提供でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の空間光変調素子の断面図

【図２】本発明の空間光変調素子の製造方法を示す工程
図

【図３】本発明の空間光変調素子の画素の金属反射膜と
画素間に配置される出力遮光膜の形状図

【図４】本発明の空間光変調素子の光応答特性図

【図５】本発明の空間光変調素子の時間応答特性図

【図６】本発明の空間光変調素子を用いて作製した投写
型ディスプレイ装置の模式図

【図７】本発明の空間光変調素子の製造方法の遮光膜形
成時の光導電層の一部を除去する工程での断面形状図

【図８】本発明の空間光変調素子の製造方法の遮光膜形
成時の（１）蒸着装置に基板を小さい角度θで設置した
場合と、（２）大きい角度θで設置した場合の、出力遮
光膜の形成状態を示した模式図

【図９】本発明の空間光変調素子を用いて作製したホロ
グラフィ−テレビジョン装置の模式図

【図１０】本発明の実施例５で作製した空間光変調素子
に用いた受光膜付き基板の正面図

【図１１】実施例５で作製した空間光変調素子の画素間
の出力遮光膜に印加する電圧値に対する出力光強度変化
を示した図

【符号の説明】

１０１ガラス基板１０２入力遮光膜１０３透明導電性電極１０４ｐ層１０５ｉ層１０６ｎ層１０７光導電層１０８出力遮光膜１０９金属反射膜１１０配向膜１１１強誘電性液晶層１１２ビ−ズ１１３透明導電性電極１１４ガラス基板１１５空間光変調素子１１６偏光子１１７検光子１１８読みだし光１１９出力光１２０書き込み光

フロントページの続き (72)発明者藏富靖規大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内 (72)発明者小川久仁大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内 (72)発明者田中幸生大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内 (56)参考文献特開昭58−34435（ＪＰ，Ａ) 特開昭62−169120（ＪＰ，Ａ) 実開平３−60321（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G02F 1/135

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも光導電層と液晶層、及びそれ
らの層間の同一平面内に微小形状に分割された金属反射
膜とで構成される空間光変調素子において、金属からな
る出力遮光膜が前記微小形状の金属反射膜とは異なる平
面内にあり、微小形状の金属反射膜の表面積が、それに
接する光導電層の表面積に対して大きいことを特徴とす
る空間光変調素子。
【請求項２】出力遮光膜が素子内において分離されず
連続していることを特徴とする請求項１記載の空間光変
調素子。
【請求項３】微小形状に分割された金属反射膜に接す
る光導電層の膜厚が、出力遮光膜に接する光導電層の膜
厚よりも大きいことを特徴とする請求項１記載の空間光
変調素子。
【請求項４】光導電層が整流性を有するアモルフアス
シリコン層からなり、微小形状に分割された金属反射膜
は少なくとも不純物が添加された光導電層と接し且つ、
出力遮光膜に接する光導電層は、その不純物を含まない
層である請求項１記載の空間光変調素子。
【請求項５】微小形状に分割された金属反射膜に接す
る光導電層の膜厚と、出力遮光膜に接する光導電層の膜
厚の差が、不純物が添加された光導電層の膜厚よりも大
きいことを特徴とする請求項４記載の空間光変調素子。
【請求項６】透明導電性電極を被覆した透明絶縁性基
板に光導電層を成膜し、一様に金属反射膜を成膜し、フ
オトリソグラフイ−によつて微小形状のパタ−ンを成形
した後、この微小形状の金属反射膜をマスクとして光導
電層をエツチングし段差を設け、第２の金属反射膜を全
面に成膜し、出力遮光膜を形成する空間光変調素子の製
造方法。
【請求項７】透明導電性電極を被覆した透明絶縁性基
板に光導電層を成膜し、一様に第１の金属反射膜を成膜
し、フオトリソグラフイ−によつて微小形状のパタ−ン
を成形した後、この微小形状の金属反射膜をマスクとし
て光導電層をエツチングし段差を設け、第２の金属反射
膜を全面に成膜し、再度第１及び第２の金属反射膜をマ
スクとして光導電層をエツチングする請求項６記載の空
間光変調素子の製造方法。
【請求項８】少なくとも光導電層と液晶層、及びそれ
らの層間の同一平面内に微小形状に分割された金属反射
膜とで構成される空間光変調素子において、金属からな
る出力遮光膜が前記微小形状の金属反射膜とは異なる平
面内にある空間光変調素子を駆動する方法であつて、出
力遮光膜を任意の電位に設定することを特徴とする空間
光変調素子の駆動方法。