JP3799092B2

JP3799092B2 - 光変調装置及びディスプレイ装置

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Publication number: JP3799092B2
Application number: JP35261595A
Authority: JP
Inventors: 幼文易; 光親斉藤
Original assignee: Agilent Technologies Inc
Current assignee: Agilent Technologies Inc
Priority date: 1995-12-29
Filing date: 1995-12-29
Publication date: 2006-07-19
Anticipated expiration: 2015-12-29
Also published as: KR970048702A; US5745281A; JPH09189869A; EP0786679A3; EP0786679A2

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、各種電磁波（可視光、赤外光及び紫外光を含む）の二次元フィルタ、二次元光変調装置、二次元光演算装置等に応用される光変調装置、及び該光変調装置を応用したディスプレイ装置に関する。
【０００２】
【技術背景】
コンピュータ等に使用されるディスプレイとして、従来、陰極管ディスプレイ及び液晶ディスプレイが知られている。陰極管ディスプレイは、占有面積が大きく、消費電力が大きいという不都合を有する。このため、液晶ディスプレイのような薄型で低消費電力のものが今後主流となると考えられる。しかし、本発明技術分野の液晶ディスプレイは、上記の陰極管ディスプレイが有する不都合がない反面、コントラストが弱く、応答速度が遅く（例えば、カラーＴＦＴ液晶ディスプレイの場合には、数十〜百ｍ秒である）、またフリッカが生じやすい等の欠点を有している。
【０００３】
【発明の目的】
本発明の目的は、電磁波の二次元フィルタ、二次元光変調装置、二次元光演算装置等に応用可能である光学変調装置を提供することである。
また、本発明の他の目的は、液晶ディスプレイの特徴である薄型、低消費電力の特徴を維持しながら、より高画質の表示ができるディスプレイを提供することである。
【０００４】
【発明の概要】
本発明の光変調装置は、隙間をもって平行配置された第１基板及び第２基板とからなる基板対を有して構成され、何れか一方の基板又は双方の基板には複数の光通過部を残して遮光層が形成されている。
【０００５】
この光変調装置は、各光通過部ごとに設けられた高分子材料等からなる板材を有している。この板材は、通常は光を遮蔽するシャッタの役割をなす。すなわち、該板材が、各光通過部との各基板面方向の重なり度合いを変化させることで、第２基板側から第１基板側に向かう光、又は前記第２基板側から前記第１基板側に向かう光の量を変化させる。
【０００６】
基板対には、弾性支持体の一部分又は複数部分が固定されており、この弾性支持体の他の一部分又は複数部分が板材の少なくとも１つを支持している。
例えば、弾性支持体が２つの弾性部材からなり、各弾性部材の一端が基板対に固定され、各弾性部材のそれぞれ他端が１つの板材に取り付けられ、かつ各弾性部材は一直線上に配置されるようにもできる。この場合、上記１つの板材に代えて、相互に固定され上記直線方向に直列及び／又は並列に配置した板材群を、弾性部材に取り付けることもできる。また、弾性支持体を構成する弾性部材の数を適宜増やすこともできる。弾性支持体は、上記板材又は板材群が後述する１組の電極の作用により移動したときは、該板材又は板材群を力学的安定位置に弾性復帰させるような力を発生じさせる。
なお、弾性部材は、第１基板と第２基板との間に設けたスペーサ等の部材を介して基板対に対して固定するすることもできるし、弾性部材を板材の一方の面に直接取り付けることもできる。
【０００７】
上記各板材は、弾性支持体、第１基板、第２基板のうちの少なくとも２つに形成された１組の電極（通常、１対の電極）に駆動電圧（通常単方向パルス）を印加することにより静電力（静電引力又は静電斥力）により移動する。これにより、板材と光通過部との重なり度合いが変化する。前記１組の電極に駆動電圧が印加されなくなると、上記弾性支持体により、上記板材は力学的安定位置に弾性復帰する。なお、板材の力学的安定位置で前記重なり度合いがゼロパーセントであり、前記１組の電極に駆動電圧が印加されると該重なり度合いが大きくなる（最終的には１００パーセントとなる）ようにもできるし、板材の力学的安定位置で該板材の光通過部との重なり度合いが１００パーセントであり、前記１組の電極に電圧が印加されると該重なり度合いが小さくなる（最終的にはゼロパーセントとなる）ようにも構成できる。
【０００８】
本発明の光変調装置では、第１基板及び第２基板を共に透明とし、遮光層を第１基板、第２基板の何れか一方又は双方に形成することもできる。この場合、板材の移動により、第２基板又は第１基板を隙間に向けて通過した後に光通過部を通過する光の量が変化する。
【０００９】
また、本発明の光変調装置では、第１基板を透明とし、遮光層を第１基板に形成した場合において、第２基板の隙間側の面に光反射層を形成することもできる。この場合、板材の移動により、光通過部を隙間に向けて通過した後に光反射層にて反射し再び光通過部を通過する光の量が変化する。
なお、光反射層は板材の第１基板側の面に形成しておくこともできる。この場合には、第２基板の隙間側の面には、光反射率及び光透過率が低い材料層を形成する等、光が反射しない処理がなされる。
【００１０】
隙間には、静電力の増大等を考慮して液体又は気体を封入することができる。この隙間を作るための手段として、スペーサを使用することができる。
また、例えば、前記少なくとも１つの板材と、弾性支持体と、前記１組の電極とからなる１画素分についての機構単位（以下、「１画素分機構単位」と言う）ごとに、あるいは複数の１画素分機構単位で、隙間を隔絶し、該隔絶された隙間に上記の液体又は気体を封入することもできる。この場合に、隔絶手段として、スペーサを用いることも可能である。
隙間には、液体又は気体を封入することで、該板材を小さな駆動電圧で移動させることができる。なお、この場合、板材の抵抗率を１０^１０Ω・ｃｍ以下、流体の抵抗率を１０^７Ω・ｃｍ以上とし、かつ流体の抵抗率を板材の抵抗率よりも１桁以上大きくすることが好ましい。
逆に、板材を誘電性の材料により構成し、隙間を導電性の材料により構成した場合にも板材を小さな電圧で静電駆動することができる。この場合には、流体の抵抗率を１０^１０Ω・ｃｍ以下、板材の抵抗率を１０^７Ω・ｃｍ以上とし、かつ板材の抵抗率を液体の抵抗率よりも１桁以上大きくすることが好ましい。
【００１１】
また、板材を低誘電率の材料により構成し、隙間に高誘電率の流体を封入した場合にも上記と同様の効果を得ることができる。逆に板材を高誘電率の材料により構成し、隙間に低誘電率の流体を封入した場合にも上記と同様の効果を得ることができる。この場合、板材と流体の抵抗率をそれぞれ１０^７Ω・ｃｍ以上とすることが好ましい。
【００１２】
上記の光変調装置を用いて、モノクロ又はカラーの、ディスプレイ装置、オーバーヘッドプロジェクタ等の装置を構成することができる。例えば、第１基板又は第２基板に、１画素分機構単位ごとに、赤、緑、青の光三原色のフィルタをマトリクス状に配列することで、カラーディスプレイ等を構成することができる。
【００１３】
【実施例】
以下、本発明の好適な実施例を説明する。
図１（ａ）は光変調装置１００の側断面図であり、光変調装置１００は、スペーサ８（図には表れていないが、平面視矩形状をなしてもよい。図面には８Ａ，８Ｂのみを示す）により形成される隙間４をもって平行配置された基板対（すなわち第１基板１及び第２基板２）を有している。これら基板は、図１（ａ）では透明であり、それぞれガラス板を用いているが、軽量化やフレキシビリティ等を考慮して有機高分子フィルムを用いることもできる。なお、図示はしないが、図１（ａ）では第２基板２の、隙間４とは反対側に光源（人工光源）が設けられている。
図１（ａ）では、第１基板１には光通過部３を残して、隙間４側に遮光層１０が形成されている。図示されていないが、この光通過部３は第１基板１に複数形成されており、マトリクス状に配置されている。また、隙間４に誘電性の流体Ｌ（ここでは液体）が封入されている（以下、この流体Ｌを「封入流体」と言う）。
【００１４】
スペーサ８Ａ，８Ｂには、弾性支持体６（本実施例では、支持部材６Ａと６Ｂとにより構成される）が固定されている。ここでは、支持部材６Ａ，６Ｂの各一端がスペーサ８Ａ，８Ｂに固定され、また他の各一端が板材５に取り付けられている。図１（ａ）では、支持部材６Ａ，６Ｂはジグザグ状の伸縮式となっており、板材５を各光通過部３との重なり度合いを変化させる向きに移動可能としている。板材５は、不透明な導電性の材料からなり、各光通過部３との重なり度合いを変化させることで、第２基板２側から光通過部３に向かう光の量を変化させることができる。なお、本実施例では板材５が力学的安定位置にあるときは、上記重なり度合いはゼロパーセントとなっている。
【００１５】
また、第１基板１の上記光通過部３の隙間４側には電極７Ａが形成され、第２基板２の隙間４側の電極７Ａに対応する部位に電極７Ｂがそれぞれ形成されている。この１組の電極７Ａ，７Ｂは共に透明であり、両電極間には電源９が接続されている。この電源９から所定電圧（駆動電圧Ｖｄ）を印加して板材５を静電引力により移動させることができる。
【００１６】
駆動電圧Ｖｄは通常１０ボルト以下（好ましくは数ボルト以下）の低い電圧とする。駆動電圧Ｖｄは、次に述べるように弾性部材６Ａ，６Ｂのバネ定数に大きく影響される。
弾性部材６Ａ，６Ｂのバネ定数は、弾性係数及びサイズに依存する。シリコンやアルミニウム等の無機材料は、一般には弾性係数が大きい。このため、これらを弾性部材６Ａ，６Ｂの材料として用いる場合には、駆動電圧Ｖｄを１０ボルト程度に下げるために、弾性部材６Ａ，６Ｂを０．１μｍ程度の幅に細くする必要がある。
一方、ポリイミド、ＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）等の有機高分子材料の弾性係数は、通常の無機材料の弾性係数よりも約２桁小さい。したがって、後述する製造例では、弾性部材６Ａ，６Ｂとしてポリイミドを用いている。これにより、弾性部材６Ａ，６Ｂの幅を太くしたままで、駆動電圧Ｖｄを１０ボルト程度とすることができる。
【００１７】
弾性部材６Ａ，６Ｂの幅が１μｍ程度であれば、コンタクトタイプの露光装置を用いて、高い歩留りで安価に弾性支持体６を作ることができる。駆動電圧Ｖｄをもう少し高くしてもよい場合には、弾性部材６Ａ，６Ｂの幅を更に広くできる。したがって、より大量生産に適した印刷技術により弾性支持体６を作ることも可能である。
【００１８】
封入流体Ｌとして、多くのものが使用できる。比誘電率が３程度と低い誘電体（例えば、商品名ＦｌｕｏｒｉｎｅｒｔＦｌｕｉｄ等）も使用されるし、室温で２０以上と高いもの（例えば、水，エタノール，メタノール，エチレングリコール，ホルムアミド）も使用される。特に、近年開発された多数の液晶材料が使用できる。また、封入流体Ｌには、板材５が移動したときのダンピングの必要から適宜の粘性を持たせることもできる。
【００１９】
なお、封入流体Ｌとして、水のような電気抵抗率が小さい液体を使用する場合には、リーク電流が大きくなる。この結果、板材５の平衡状態の保持時間も短くなる。この保持時間は、必ずしも短いことが好ましいとは限らないが、一般的にはある程度の長さが必要とされる。
なお、望ましい抵抗率、比誘電率、及び粘性を得るためには、異なる液体の混合物を使用することもできる。
【００２０】
板材５の材料として導電性のものを用い、封入流体Ｌとして誘電性のものを用いる場合には、大きな静電引力を得ることができる。板材５として導電性の高分子材料を用いることができる。もともと高絶縁性をもつポリイミドやＰＭＭＡを板材５として用いる場合には、これらに炭素や窒素のイオンを注入することによりその抵抗率を大幅に低くすることができる。他の方法として、板材５に導電性層を形成することもできる。
【００２１】
図１（ｂ）は、スペーサ８Ａ，８Ｂに弾性部材６Ａ，６Ｂを介して板材５が取り付けられた様子を示す平面図である。図１（ａ），（ｂ）に示すように、駆動電圧Ｖｄがゼロボルトの場合には、板材５と光通過分３との重なり度合いはゼロパーセントであり、第２基板２からの入射光Ｂｉｎは、第２基板２を隙間４に向けて透過しさらに、出射光Ｂｏｕｔとして光通過部３を通過する。
電極７Ａ，７Ｂ間に駆動電圧Ｖｄ（単方向パルス）を加えると、板材５が電極７Ａ，７Ｂ側（図面ｘ方向）に吸引される。
【００２２】
図２（ａ），（ｂ）は、駆動電圧Ｖｄを所定の電圧としたときの状態を示しており、それぞれ駆動電圧Ｖｄをゼロボルトとした図１（ａ），（ｂ）に対応している。この場合には、板材５は電極７Ａ，７Ｂ側（図面ｘ方向）に十分に移動しており、光通過部３との重なり度合いは１００パーセントとなっている。
以上のようにして、光通過部３を通過する入射光Ｂｉｎの量が、板材５により調節される。
【００２３】
なお、図示はしないが、電極７Ａ又は７Ｂの一方に代えて、板材５を駆動のための電極とすることもできる（板材５は当然に導電性材料により構成される）。しかし、こうした場合には、板材５には電源９から直接駆動電圧Ｖｄが加えられるので、板材５は第１基板１（又は第２基板２）に垂直な方向（＋ｚ方向又は−ｚ方向）に静電力を受けるので、板材５の移動が円滑に行われないこともあり得る。
これに対し、図１，図２の光変調装置１００では、板材５には直接駆動電圧Ｖｄが印加されておらず、板材５に加えられる電極７Ａと７Ｂによる第１基板１（又は第２基板２）に垂直な方向の静電力は相殺される。したがって、板材５の上記の振れは、全くあるいは殆ど生じることはない。
【００２４】
図１，図２に示した光変調装置１００では、板材５を導電性材料により構成し、封入流体Ｌを誘電性の流体としたが、板材５を誘電性の材料により構成し、封入流体を板材５よりも比誘電率が小さい流体とすることで、図１，図２に示した光変調装置１００と同様、静電引力により板材５を移動させることができる。
【００２５】
また、板材５を誘電性の材料により構成し、封入流体Ｌを板材５よりも比誘電率が小さい流体とすることもできる。この場合には、板材５は静電斥力により移動することになる。すなわち、駆動電圧Ｖｄがゼロボルトのときの板材５は図２に示した位置で力学的に安定する実施例の構成では、駆動電圧Ｖｄが大きくなるに従って板材５は電極７Ａ，７Ｂ側（図面の−ｘ方向）に移動する。駆動電圧Ｖｄが所定の値になると板材５は図１に示した位置に達する。
【００２６】
さらに、板材５を絶縁性材料により構成し、封入流体を導電性とすることもできる。この場合にも、板材５は静電斥力により移動することになるが、電極７Ａ，７Ｂ間に過電流が流れることを防ぐために、通常、これら電極７Ａ，７Ｂの表面に絶縁性薄膜を形成しておく必要がある。また、隣接する１画素機構単位（板材５と、弾性支持体６（弾性部材６Ａ，６Ｂ）と、電極７Ａ，７Ｂとからなる１画素分についての機構）間の干渉を防止するために、隣接する隙間４同士を、適宜の手段により（例えば、スペーサ８により）相互に絶縁することもできる。
【００２７】
図３（ａ）〜（ｃ）は、本発明の光変調装置の他の実施例を示す図である。図３の光変調装置では、入射光Ｂｉｎは光通過部３を隙間４に向けて通過した後に第２基板２に形成された光反射層にて反射する。反射光の量は、板材５により変化される。該反射光は、出射光Ｂｏｕｔとして光通過部３を通過する。
図３（ａ）〜（ｃ）に示す光変調装置では、第２基板２の電極７Ｂ′は反射層としても機能する。この電極７Ｂ′として、アルミ電極等の光反射率が高いものを使用している。また、板材５として、黒の顔料を含んだ材料からなる光反射率及び光透過率が低いものを使用している。
この光変調装置では、板材５の位置によって、反射光（出射光Ｂｏｕｔ）の量を変化させることができる。すなわち、図３（ａ）では、板材５が入射光Ｂｉｎを遮蔽していないので、出射光Ｂｏｕｔは１００パーセントである。図３（ｂ）では、板材５が入射光Ｂｉｎの一部を遮蔽しており、入射光Ｂｉｎの遮蔽されない部分が出射光Ｂｏｕｔとして反射されている。図３（ｃ）では、板材５は入射光Ｂｉｎを全て遮蔽しており、出射光Ｂｏｕｔはゼロパーセントである。
【００２８】
以上に述べた光変調装置では、入射光Ｂｉｎを高い効率で利用するために、第１基板１又は第２基板２の面積に対する光通過部３の占有面積の割合（開口率）をできるだけ大きくすることが望ましい。
しかし、光通過部３を大きくすれば、板材５の面積も大きくしなければならない。したがって、板材５の移動距離も大きくなり、駆動電圧Ｖｄを大きくしなければならない。駆動電圧Ｖｄを大きくすると、弾性部材６Ａ，６Ｂの設計も容易ではなくなる。
このような問題を解消するために、図４に示すように複数の板材（同図では５１，５２，５３）を直列に連結することができる。この場合には、板材５１〜５３についてそれぞれ設けられた電極７Ａ同士、及び電極７Ｂ同士は相互に短絡しておく。
【００２９】
高精度ディスプレイの場合、１画素のサイズは概ね２００μｍ×２００μｍ程度である。光通過部３のサイズが１０μｍ×２００μｍの場合には、板材５を１０個直列に配置すれば１画素分に相当することになる。
【００３０】
上記の直列連結方式には以下のような利点がある。まず、弾性部材６Ａ，６Ｂが複数の板材５１〜５３を支持しているので開口率が増大する。また、静電気力は板材の数に比例すると考えられるので、同じ駆動電圧Ｖｄに対して、例えばｎ個の板材を直列接続した場合の静電気力は、板材が１個の場合のｎ倍となる。このことは、駆動電圧Ｖｄをより低くでき、あるいは弾性部材６Ａ，６Ｂの幅がもっと太くてもよいという利点をもたらす。
【００３１】
さらに、直列連結方式と並列連結方式を併存させることもできる。この場合には、複数の板材の移動を、所望の方向（図１におけるＸ方向）のみに制限する機構を採用することが望ましい。例えば、図５に示すように、１画素あたり３段の並列の板材群５Ａ，５Ｂ，５Ｃを構成し、それぞれの板材群を構成する板材同士を相互に固定連結する。ここでは、板材群５Ａは板材５Ａ_１〜５Ａ_４からなり、板材群５Ｂは板材５Ｂ_１〜５Ｂ_５からなり、また板材群５Ｃは板材５Ｃ_１〜５Ｃ_４からなる。板材群５Ａ〜５Ｃ同士も相互に固定連結して一体化し、これらの並列の板材群５Ａ〜５Ｃ全体を適宜箇所（図５では、板材５Ｂ_１の２箇所及び板材５Ａ_４及び５Ｃ_４の各１箇所）に設けた弾性部材６１Ａ〜６１Ｄ（これらは、弾性支持体６を構成する）を介してスペーサ（ここでは、符号８Ｃ，８Ｄで示す）に取り付ける。なお、図示はしないが、各板材についての第１基板側の電極同士、及び第２基板側の電極同士は図４の場合と同様相互に短絡しておく。
なお、図５では、板材群５Ａ〜５Ｃと、弾性部材６１Ａ〜６１Ｄと、各電極７Ａ，７Ｂとが１画素分機構単位を構成している。
【００３２】
また、開口率は、以下のような理由によっても小さくなる。すなわち、後述する製造例でも示すように、例えば図１の光変調装置は、スペーサ８Ａ，８Ｂの一部分、弾性部材６、板材５及び電極７Ｂが作り付けられた第２基板２と、スペーサ８Ａ，８Ｂの残り部分、遮光層１０及び電極７Ａが作り付けられた第１基板１とを接合することで組み立てられる。
この接合に際しての位置合わせにおいてずれが発生する。特に、光変調装置の表示面積が大きい程、上記ずれは大きくなる。このずれに対処するために、第１基板１の電極７Ａ，７Ｂ及び光通過部３のサイズに対して位置合わせのマージンをとる必要があり、このマージンのために開口率が小さくなる。
【００３３】
上記の問題を解消するために、遮光層１０を第２基板２側に形成し、第１基板１の全面に電極７Ａを形成し、この電極７Ａを複数の板材５で共用するようにすることができる。本発明の光変調装置をディスプレイに応用した場合において、表示を単純マトリクス駆動により行うときは、図６に示すように１画素分機構単位における各板材５が同じ第１基板１の電極７Ａを共用すればよい。また、ＴＦＴ駆動の場合には、全ての１画素分機構単位が同じ第１基板の電極７Ａを共用すればよい。
【００３４】
上記のような構造とすることで、組み立て時に、第１基板１と第２基板２との位置ずれがあっても、電極７Ａ，７Ｂ及び光通過部３に影響を及ぼさない。したがって、設計マージンを取らなくてもよいので、位置ずれによる開口率の低下を防止することができる。
なお、１画素分機構単位又は複数の１画素分機構単位で電極７Ａを共有した場合には、電極７Ａと７Ｂとが非対称となるので、フリジング効果によって＋ｚ方向また−ｚ方向に静電気力が発生することもある。ただし、この静電気力は通常小さいので、弾性部材６の＋ｚ方向及び−ｚ方向の剛性を高くすることによりこの問題を解決することができる。
【００３５】
本発明の光変調装置を、数字だけを表示するような決まったパターンを表示するディスプレイに応用する場合には、必要な画素数が非常に少ないので、各板材５（又は板材群）を直接に駆動すればよい。
また、本発明の光変調装置を、通常のモノクロディスプレイやカラーディスプレイに応用する場合（すなわち、各画素をアレー状に配置し、任意の画素にアクセスする場合）の駆動方法は、ＴＮ型液晶ディスプレイで用いられているマトリクッス駆動回路と基本的に同じである。例えば、図１の光変調装置をディスプレイに応用した場合、画素数が少ないときには各板材５を直接マトリクス回路で駆動すればよいし、画素が多いときには各板材５を電極７Ａ，７Ｂとマトリクス回路との間に、トランジスタやダイオード等の液晶ディスプレイに多く使われている非線形素子を入れて駆動すればよい。
【００３６】
液晶ディスプレイの場合には、同じ方向の電圧をかけ続けると、特性が劣化し易いので反転交流電圧が用いられる。このため、駆動回路が複雑となり、またフリッカが生じ易い。これに対して、本発明の光変調装置を用いたディスプレイでは、通常は単方向パルスを用いるので、液晶ディスプレイのような劣化が生じにくいし、駆動回路が複雑とならず、かつフリッカも生じにくい。
【００３７】
以上述べた光変調装置は、室内照明光，自然光等の環境光や人工光（バックライト）を光源とするモノクロディスプレイや、人工光を用いたカラーディスプレイに応用することができる。
モノクロディスプレイでは二次元的に変調された透過光や反射光が駆動回路の信号に対応したイメージを作り出す。
また、カラーディスプレイでは、第１基板１又は第１基板２の表面の１画素ごとに、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の光三原色のフィルタ素片をアレー状に配置する。
図７は、カラーディスプレイの一例を示す図であり、図示した３つの光通過部３に、それぞれＲ，Ｇ，Ｂのフィルタ素片１４１〜１４３が形成された様子が示されている。電極７Ａは複数の１画素分機構単位で共有となっており、電極７ＢにはＴＦＴ１１（ＴＦＴの３つの電極を１１１〜１１３で示す）により駆動電圧が供給される構成となっている。光源は導光板１２と蛍光ランプ１３とからなり、導光板１２からの光Ｂｉｎが第２基板２に入射する。なお、説明の便宜上、図７ではスペーサを符号８で、弾性部材を符号６で示す。
なお、カラーフィルタ形成法について、従来のカラー液晶ディスプレイで用いられている技術を採用することができるので、詳述はしない。
【００３８】
なお、本発明の光変調装置を、光学系と組み合わせることで、オーバーヘッドプロジェクタのような投射型の表示装置に応用することもできる。
【００３９】
〔製造例〕
以上述べた光変調装置は、マイクロリソグラフィ技術、場合によって印刷技術を利用することで容易に実現することができる。
以下、板材５として誘電率が小さいものを用い、封入流体Ｌとして誘電率が大きいものを用いた光変調装置（便宜上、この製造例では単純マトリクス駆動の透過型とする）の製造プロセスについて説明する。
【００４０】
まず、第１基板１の製造プロセスを図８により説明する。
（１−ａ）第１基板（厚さ１ｍｍのガラス基板）１の一方の面に、Ｃｒを厚さ１０００Åでコーティングし遮光層１０を形成し、所定部分からＣｒを除去して光通過部３を形成した（図８（ａ））。
（１−ｂ）この上に厚さ１０００ÅのＳｉＯ_２層を形成した（図８（ｂ））。
（１−ｃ）さらに、厚さ１０００ÅのＩＴＯ（ＩｎｄｉｕｍＴｉｎＯｘｉｄｅ）層を形成した後、パターニングして第１基板１の電極７Ａを形成した（図８（ｃ））。なお、ＩＴＯ層は透明である。
（１−ｄ）厚さ３μｍのポリイミドを形成しパターニングした。この後、熱処理することで、厚さ１．５μｍのスペーサ８の一部を形成した（図８（ｄ））。
【００４１】
次に、第２基板２の製造プロセスを図９により説明する。
（２−ａ）第２基板（厚さ１ｍｍのガラス基板）２の一方の面に、１０００ÅのＩＴＯをコーティングした後、パターニングして電極７Ｂを形成した（図９（ａ））。
（２−ｂ）レジストを１．５μｍ塗布し、第２基板のスペーサ８部分に穴を開けた（図９（ｂ））。
（２−ｃ）感光性のポリイミド（比誘電率が３程度のもの）を６μｍ塗布した（図９（ｃ））。ここで用いるポリイミドは、黒色顔料を含浸させたものを用いた。
（２−ｄ）パターニングにより、弾性部材６及び板材５を形成した（図９（ｄ））。
（２−ｅ）（２−ｂ）で塗布したレジストを除去する。この後、熱処理することで、厚さ３μｍのスペーサ８の一部を形成した（図９（ｅ））。
【００４２】
上記の第１基板１と第２基板２とを、各基板のスペーサ同士の位置合わせを行いつつ、向かい合わせに接合した。この後、スペーサにより形成される隙間内に比誘電率が２５の液晶を注入した。第１基板１と第２基板との接合を、液晶中に浸漬させた状態で行うと、液晶注入を容易に行うことができる。
【００４３】
【発明の効果】
本発明は上記のように構成したので、従来になく簡易な構成の、各種電磁波の二次元フィルタ、二次元光変調装置、二次元光演算装置等に応用される光変調装置を提供することができる。
また、陰極管ディスプレイと液晶ディスプレイの長所の多くを備えたディスプレイ装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の光変調装置の一実施例を示す断面図であり（ａ）は光変調装置の側断面図、（ｂ）はスペーサに弾性部材を介して板材が取り付けられた様子を示す平面図である。
【図２】（ａ），（ｂ）はそれぞれ図１（ａ），（ｂ）に対応する図であり、駆動電圧を所定の電圧としたときの板材の移動の様子を示すである。
【図３】本発明の光変調装置の他の実施例を示す図である。
【図４】複数の板材を直列に連結した実施例を示す図である。
【図５】１画素あたり３段の並列の板材群を示す図である。
【図６】遮光層を第２基板側に形成し、第１基板の全面に電極を形成し、この電極を１画素分機構単位で共用する実施例を示す図である。
【図７】遮光層を第２基板側に形成し、第１基板の全面に電極を形成し、この電極を複数の１画素分機構単位で共用する実施例を示す図である。
【図８】第１基板の製造プロセスの説明図である。
【図９】第２基板の製造プロセスの説明図である。
【符号の説明】
１第１基板
２第２基板
３光通過部
４隙間
５板材
６弾性支持体
６Ａ，６Ｂ弾性部材
７Ａ，７Ｂ，７Ｂ′電極
８，８Ａ，８Ｂスペーサ
９電源
１０遮光層
１１ＴＦＴ
１２導光板
１３蛍光ランプ
１１１〜１１３ＴＦＴの電極
１４１〜１４３フィルタ素片

Claims

液晶材料が封入された隙間をもって平行配置された第１基板及び第２基板とからなる基板対の、何れか一方の基板又は双方の基板に複数の光通過部を残して遮光層が形成された光変調装置であって、
前記各光通過部ごとに設けられ、各光通過部との前記各基板の面方向の重なり度合いを変化させることで、前記第１基板側から前記第２基板側に向かう光の量、又は前記第２基板側から前記第１基板側に向かう光の量を変化させる、導電性高分子材料で形成された板材と、
一部分又は複数部分が前記基板対に対して固定され、他の一部分又は複数部分が前記板材の少なくとも１つを支持し、該少なくとも１つの板材を力学的安定位置に弾性復帰させる、有機高分子材料で形成された弾性支持体と、
前記弾性支持体、前記第１基板、前記第２基板のうちの少なくとも２つに形成され、前記重なり度合いが変化する向きに前記板材を静電力により移動させるための１組の電極と、を有し、
前記板材は前記各基板に平行にかつ前記面方向で移動するように配置され、前記弾性支持体は、前記板材の前記面方向の第１、第２の端部で該板材を支持するジグザグ状の第１、第２の部材を供え、該第１、第２の部材が該面方向に延伸して互いに逆に伸縮することを特徴とする光変調装置。
前記第１基板及び前記第２基板が共に透明であり、前記遮光層が少なくとも前記第１基板に形成され、前記第２基板を前記隙間に向けて通過した後に前記第１基板に形成された光通過部を通過する光の量を、前記板材が変化させることを特徴とする請求項１に記載の光変調装置。
前記第１基板及び前記第２基板が共に透明であり、前記遮光層が少なくとも前記第２基板に形成され、前記第２基板に形成された光通過部を前記隙間に向けて通過した後に前記第１基板を通過する光の量を、前記板材が変化させることを特徴とする請求項１に記載の光変調装置。
前記第１基板が透明であり、前記遮光層が前記第１基板に形成され、前記第２基板の前記隙間側の面又は前記板材の前記第１基板側の面に光反射層が形成され、前記第１基板に形成された光通過部を前記隙間に向けて通過した後に前記光反射層にて反射し再び前記光通過部を通過する光の量を、前記板材が変化させることを特徴とする請求項１に記載の光変調装置。
前記第１、第２の基板の少なくとも一方が有機高分子フィルムで形成されていることを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載の光変調装置。
前記板材を静電力により移動させるための電極が、前記第１基板と前記第２基板とにのみ形成されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の光変調装置。
前記第１基板又は前記第２基板に、前記少なくとも１つの板材と、前記弾性支持体と、前記１組の電極とからなる１画素分についての機構単位ごとに、赤、緑、青の光三原色のフィルタがマトリクス状に配列されてなることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の光変調装置。
請求項１〜７のいずれかに記載の光変調装置を用いたことを特徴するディスプレイ装置。