JP4505189B2 - 透過型光変調装置及びその実装方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、入射光を透過又は非透過状態に光変調する光変調素子アレイを備えた透過型光変調装置及びその実装方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
フォトリソグラフィ工程に使用されるオンディマンドのデジタル露光装置、デジタル露光による画像形成装置、プロジェクタ等の投影表示装置、ヘッドマウントディスプレイ等のマイクロディスプレイ装置等に搭載される１次元又は２次元の光変調素子アレイとしては、液晶素子、マイクロマシン光変調素子等が知られている。特に、透過型の光変調素子は、光学系をシンプルにすることができるので好適である。このような光変調素子アレイは、１次元又は２次元に配列された複数の画素それぞれに対し、入射光に対する透過率を独立して制御される。また、近年、特に素子の微細化と高速化の要求が高まり、各々の画素の変調制御を一般のＳｉ半導体プロセスにより形成されたＣＭＯＳ回路で行っている。
【０００３】
そして、光変調素子アレイにおいては、多画素の光変調を高速に行うため、素子応答の高速化とデータの書き込み時間の短縮化が課題となっており、特にデータ書き込み時間は、光変調素子アレイの画素数増大に伴って長くなる。
【０００４】
ここで、図２６に光変調素子アレイの制御駆動回路の一例を示した。代表的な２次元マトリクスの画像制御回路の動作としては、アドレス信号とこれに対応する並列転送データ信号が転送クロックφで制御駆動回路に入力され、ＳＲＡＭ回路からなる２次元マトリクス画像回路は、各画素のＳＲＡＭ回路に書き込まれたデータに従って光変調素子の画素電極電位を制御して、光変調動作を行う。即ち、外部からのデータ書き込みは、転送クロックφ［Ｈｚ］毎に同時にＮ［ｂｉｔ］のデータが選択されたアドレスに従ってＳＲＡＭ回路に書き込まれる。従って、光変調素子アレイの全画素数をＰとすると、全画素にデータを書き込む時間Ｔは、Ｔ＝Ｐ／（Ｎφ）［ｓｅｃ］となる。つまり、書き込み時間を短縮する場合、転送クロックφを一定とすると、データのビット数Ｎを増加させる必要がある。
【０００５】
しかし、同時書き込みデータ数を増やすと、その信号線が増え、素子の信号端子が増大するために高密度の実装が必要となる。この高密度実装の方法としてはＢＧＡ(ball grid array)、ＣＳＰ(chip size package)技術等が知られているが、これらの多くは一般のＬＳＩを対象としたものである。また、光素子としては、発光素子、受光素子が開示されているが、これらは全て遮光性、又は片面が透明の構成である。光変調素子アレイとしてはシンプルな光学系が構成できる透過型が好ましいが、透過型の光変調素子を対象とした高密度実装型の構成のものはない。（例えば、特許文献１〜５参照）。
【０００６】
【特許文献１】
特開平１１−１６８１５４号公報（第２〜４頁、図１）
【特許文献２】
特開２０００−２１６４１３号公報（第３頁、図１）
【特許文献３】
特開２０００−３２３６１４号公報（第６頁、図１）
【特許文献４】
特開２００２−１００７８５号公報（第４、５頁、図１）
【特許文献５】
特開２００２−１９８４７０号公報（第３、４頁、図１）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、高速駆動が可能な多数の接続端子を有する透過型の光変調素子アレイを小型化して実装できる透過型光変調装置及びその実装方法を提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１記載の透過型光変調装置は、マイクロマシニングにより形成された微小電気機械式の光変調素子の配列体であり、導入される入射光を透過又は非透過状態にする透過型の光変調素子アレイと、該光変調素子アレイを駆動又は制御する回路と、該回路と導通され前記光変調素子アレイの領域を避けて配置した第１接続端子と、を光透過性を有する素子固定基板上に形成し、該素子固定基板を支持基板に一体に搭載させた透過型光変調装置であって、
前記第１接続端子が、半田による接続形態を採る接続端子であり、前記素子固定基板の一方の面に、前記光変調素子アレイの形成された領域の周囲の少なくとも一部でアレイ状に形成されており、
前記支持基板は、入射光に対して光透過性を有する開口孔を少なくとも一部に備え、一方の面に前記開口孔の周囲で前記素子固定基板の第１接続端子に対応するアレイ状の第２接続端子が形成されると共に、他方の面に前記第２接続端子と内部配線回路を介して電気的に接続されたアレイ状の第３接続端子が形成されており、
前記素子固定基板は、前記支持基板に対して、前記光変調素子アレイが前記開口孔に重なり合う位置に配置され、前記素子固定基板の第１接続端子と、前記支持基板の第２接続端子とが電気的に接続されており、
さらに、開口孔又は切り欠きからなる透過開口部を有する回路基板が、前記光変調素子アレイを前記透過開口部の位置に合わせて前記支持基板に実装され、前記第３接続端子が前記回路基板に電気的に接続されており、
前記光変調素子アレイに対峙して前記透過開口部に設けられ、入射光に対して光透過性を有する透明領域を一部に備えて前記光変調素子アレイを前記素子固定基板との間に封止するための封止部材を備えたことを特徴としている。
【０００９】
この透過型光変調装置では、透過型の光変調素子アレイを素子固定基板に形成し、この光変調素子アレイに駆動又は制御回路を介して電気的に接続される第１接続端子を素子固定基板にアレイ状に配列するので、信号線の増加に伴って接続端子数が増大しても、接続端子がアレイ状に高密度に配列されるために、光変調装置装置を大型化することがなくなる。従って、高速駆動に有利な多数の接続端子を備えつつ小型化を図ることができる。
また、この透過型光変調装置では、マイクロマシニングによって形成した微小電気機械式の光変調素子を用いるので、光変調素子アレイの高密度化と高速化（μ秒オーダ、又はμ秒以下）、及び低電圧駆動による省電力化を図ることができる。
また、この透過型光変調装置では、透過型光変調装置が実装される一般の回路基板が開口孔又は切り欠きからなる開口部を有しているので、透過型光変調装置が一般の回路基板に実装された状態で、回路基板の外部から透過型光変調装置へ入射光を導入することが可能となり、また、回路基板の外部へ透過光を出射することが可能となる。このため、透過型光変調装置と一般回路、及び光学系を含むシステムの一体化が可能になり、システムの高精度化と省スペース化が図れる。
また、この透過型光変調装置では、入射光に対して光透過性を有する透明領域を一部に備え、光変調素子アレイを素子固定基板との間に封止するための封止部材を設けたので、光変調素子アレイ、駆動回路等への塵埃、水分、酸素等の浸入を確実に防止して素子を保護することができる。
なお、この透過型光変調装置では、第１接続端子に対応する第２接続端子と、第１接続端子よりも配列ピッチの広い第３接続端子とを有する支持基板に、素子固定基板を第１接続端子と第２接続端子とを電気的に接続して搭載すれば、端子ピッチの広い一般の回路基板への実装を容易にすることができる。
【００１８】
請求項２記載の透過型光変調装置は、請求項１記載の透過型光変調装置であって、前記光変調素子アレイの各光変調部に向けて入射光を収束するマイクロレンズアレイが、前記光変調素子アレイに対する入射光の光路入射側に設けられていることを特徴とする。
【００１９】
この透過型光変調装置では、マイクロレンズアレイによって入射光を光変調素子アレイの各光変調素子に集光させることができるので、光変調素子の周囲における遮光がなくなり、効率よく入射光を透過させることができる。これにより、透過光量の低減が大幅に改善され、高輝度の透過光出射が可能となる。
【００２２】
請求項３記載の透過型光変調装置は、請求項１又は請求項２記載の透過型光変調装置であって、前記第１接続端子と前記第２接続端子との接続部位がモールド封止されていることを特徴とする。
【００２３】
この透過型光変調装置では、第１接続端子と第２接続端子との接続部位がモールド封止により塵埃の進入や損傷を受けることが防止され、また、接続部位を補強することができ、その結果、取り扱い性を向上させることができる。
【００２８】
請求項４記載の透過型光変調装置は、請求項１〜請求項３のいずれか１項記載の透過型光変調装置であって、前記支持基板に電子部品が実装されていることを特徴とする。
【００２９】
この透過型光変調装置では、電子部品、例えば光変調素子アレイを制御する回路や、より上位の大規模な周辺のシステムＬＳＩを実装してモジュール化されているので、一般回路基板へ実装する際に、この光変調素子の駆動に関連する部品等の回路基板への実装を軽減でき、電子部品の実装の省スペース化、簡略化が図れるとともに、高速で多量のデータを安定に制御、処理することが可能となる。
【００３２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る透過型光変調装置及びその実装方法の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各実施形態において、同一の機能を有する部材に対しては、同一の符号を付与することでその説明は省略するものとする。
（第１実施形態）
図１に本発明に係る第１実施形態の透過型光変調装置の断面図を示した。
この透過型光変調装置１００は、変調する光Ｌに対して透明な素子固定基板１１と、素子固定基板１１の少なくとも一方の表面に形成されＣＭＯＳ等の駆動回路や配線回路からなる回路形成層１３と、この回路形成層１３の素子固定基板１１とは反対側の面に配置された光変調素子アレイ１５と、光変調素子アレイ１５の周囲に回路形成層１３を介して電気的に接続されエリアアレイ状（１列、又は複数列の格子状又は千鳥状、或いは平面上に任意に複数個が並べられた状態をいう）に配列された表面実装用の接続端子である接続端子列１７とを備えている。ここで、表面実装用の接続とは、本明細書においては半田ボールによる接続形態やワイヤーボンディングによる接続形態をいう。
【００３３】
そして、この実施形態の透過型光変調装置１００は、光変調素子アレイ１５に対峙して、回路形成層１３にシール材１９を介して接続したガラス等の封止用透明基板（封止部材）２１を設けることで、光変調素子アレイ１５を素子固定基板１１との間に封止した構成としている。なお、シール材１９と封止用透明基板２１を設けずに光変調素子アレイ１５を封止しない構成であってもよい。
【００３４】
また、素子固定基板１１はＳｉ基板などの半導体基板、ガラス基板、石英基板などが好適である。例えばＳｉ基板の場合はＳｉを透過する赤色から赤外光が光変調の対象となる。また、光透過領域に開口部を設けることで、対象となる変調光の波長はＵＶ、可視、赤外光と広がる。ガラス基板、石英基板を用いても対象となる波長はＵＶ、可視、赤外光と広がる。
【００３５】
接続端子列１７は、素子固定基板１１の略中央部に配置された光変調素子アレイ１５の周囲の少なくとも一部にエリアアレイ状に配列されたハンダバンプの接続端子（第１接続端子）２３からなる。本実施形態においては光変調素子アレイ１５の周囲全体にわたって環状に接続端子２３を設けており、その配列ピッチは２０μｍ〜２００μｍ程度に設定している。なお、接続端子列１７は、素子固定基板１１の光変調素子アレイ１５の周囲に環状に配置される以外にも、周囲の少なくとも一部に１つのブロック、又は複数のブロック内にエリアアレイ状に配置された形態であってもよい。
【００３６】
光変調素子アレイ１５は、マイクロマシニングにより形成された微小電気機械式の光変調素子２５の配列体であって、入射される光を透過又は非透過状態に光変調して、透過光量を制御するものである。本実施形態においては、ＭＥＭＳ（micro electro mechanical systems）技術により形成したファブリペロー干渉型の光変調素子を用いている。
【００３７】
図２はファブリペロー干渉型の光変調素子の一例としての概略構成とその動作を示す説明図である。
光変調素子２５の構成としては、素子固定基板１１上に形成した回路形成層１３に、トランジスタやＣＭＯＳのＳＲＡＭ等のスイッチ機能を有する画素駆動回路２７と、下部電極（画素電極）２９と、一方のハーフミラー３１と、光学スペーサ３３を形成する一方、回路形成層１３の素子固定基板１１側とは反対側に上部電極（共通電極）３５と他方のハーフミラー３７とを備えた可動薄膜３９を有する。可動薄膜３９は、下部電極２９と上部電極３５との間に駆動電圧を印加することで静電吸引作用により光学スペーサ３３に接触し、非駆動電圧を印加することにより可動薄膜３９が弾性復帰して光学スペーサ３３から離間するようになっている。このファブリペロー干渉型の光変調素子の詳細は、例えば特開２０００−１２１９７０号公報に記載されている。
【００３８】
可動薄膜３９の動作により、一方のハーフミラー３１と他方のハーフミラー３７との間隔が変化し、これにより、所定の波長域の光が光変調素子２５を透過或いは遮光状態にする。本実施の形態においては、可動薄膜３９が光学スペーサ３３に接触するハーフミラー間距離を透過状態とし、可動薄膜３９が弾性復帰したハーフミラー間距離を遮光状態としている。即ち、光学スペーサ３３はハーフミラー３１，３７が透過状態となるようにその厚みが設計されている。
【００３９】
このような光変調を行うハーフミラー３１，３７は、屈折率の異なる材料を交互に重ねた多層膜からなり、その材料としては、変調する光に応じて、次のものが使用可能である。
【００４０】
（１）可視光又は赤外線透過用
高い屈折率材料（屈折率が概ね１.８以上の材料）としては、ＴｉＯ２、ＣｅＯ２、Ｔａ２Ｏ５、ＺｒＯ２、Ｓｂ２Ｏ３、ＨｆＯ２、Ｌａ２Ｏ３、ＮｄＯ３、Ｙ２Ｏ３、ＺｎＯ、Ｎｂ２Ｏ５が使用可能である。
比較的高い屈折率材料（屈折率が概ね１.６〜１.８以上の材料）としては、ＭｇＯ、Ａｌ２Ｏ３、ＣｅＦ３、ＬａＦ３、ＮｄＦｄが使用可能である。
低い屈折率材料（屈折率が概ね１.５以下の材料）としては、ＳｉＯ２、ＡｌＦ３、ＭｇＦ２、Ｎａ３ＡｌＦ６、ＮａＦ、ＬｉＦ、ＣａＦ２、ＢａＦ２が使用可能である。
【００４１】
（２）紫外線透過用
高い屈折率材料（屈折率が概ね１.８以上の材料）としては、ＺｒＯ２、ＨｆＯ２、Ｌａ２Ｏ３、ＮｄＯ３、Ｙ２Ｏ３又はＴｉＯ２、Ｔａ２Ｏ５、ＺｒＯ２（但し、光の波長が概ね３６０〜４００ｎｍ）が使用可能である。
比較的高い屈折率材料（屈折率が概ね１.６〜１.８以上の材料）としては、ＭｇＯ、Ａｌ２Ｏ３、ＬａＦ３、ＮｄＦ３が使用可能である。
低い屈折率材料（屈折率が概ね１.５以下の材料）としては、ＳｉＯ２、ＡｌＦ３、ＭｇＦ２、Ｎａ３ＡｌＦ６、ＮａＦ、ＬｉＦ、ＣａＦ２が使用可能である。
【００４２】
光変調素子２５は、素子固定基板１１内で均等に２次元配列されて光変調素子アレイ１５を形成し、それぞれが同等の動作が可能になっている。上記構成の複数の光変調素子２５からなる光変調素子アレイ１５は、電気的には次のように接続される。
【００４３】
図３は光変調素子アレイのアクティブマトリクス駆動のための等価回路図である。この例に示すｎ行×ｍ列のアクティブマトリクスの構成例では、走査信号ライン（共通電極３５）に順次走査電圧を印加し、これに接続されている画素駆動回路２７を一斉にＯＮ状態とする。同時に、画像信号ライン（画素電極２９）から表示画像に応じた画像信号電圧Ｖｂを印加し、画素駆動回路２７を通して各光変調素子２５の静電容量に電荷を蓄積する。即ち、選択された一行の光変調素子２５を選択的にオン／オフ制御する。この一行の走査を終了して画素駆動回路２７が非導通となっても、上記の画素駆動回路２７の状態は維持され、次の行の走査が開始される。この繰り返しにより複数行のマトリクス変調が可能となり、光変調素子アレイ１５が画像様に動作する。
【００４４】
このように、上記透過型光変調装置１００によれば、ファブリペロー型の光変調素子アレイ１５を光透過性を有する素子固定基板１１に設け、回路形成層１３を光透過性を有する素子固定基板１１に設け、回路形成層１３を、素子固定基板１１上にエリアアレイ状に配列された接続端子列１７と電気的に接続した構成にしている。このため、各信号線による信号端子が多数の接続端子２３からなる接続端子列１７にそれぞれ接続される構成であるので、光変調素子の高速化のため信号線を増加させても、これに容易に対応することができる。また、光変調素子アレイ１５の周囲に接続端子列１７を設けているので、ＢＧＡ、ＣＳＰの接続形態と同様に、スペース効率を高めた多接点接続を確実に行うことができ、透過型光変調装置１００の高速駆動を可能にできると共に、小型化と高密度実装をも可能にできる。また、ＭＥＭＳによるマイクロマシニング技術によって形成した微小電気機械式の光変調素子２５を用いるので、光変調素子アレイの高密度化と高速化（μ秒オーダ、又はμ秒以下）、及び光変調装置の更なる小型化と低電圧駆動による省電力化が実現できる。
【００４５】
さらに、封止用透明基板２１を設けて光変調素子アレイ１５を素子固定基板との間に封止することにより、光変調素子アレイ１５、駆動回路等への塵埃、水分、酸素等の浸入を確実に防止して、微細な素子が確実に保護されるため、素子動作が安定化して経年劣化を低減することができる。
さらに、光変調素子アレイ１５を素子固定基板１１の裏面にあたる接続端子列１７側に設けたので、透過型光変調装置１００の光変調素子アレイ１５の配設面側とは反対側の表面を突出部分のない平坦面にでき、実装の自由度を向上できる。なお、封止用透明基板２１を接続端子列１７の高さより低く形成して、実装する基板の開口孔を必要最小限の大きさ（光変調素子アレイ１５の領域）にする構成であってもよい。
【００４６】
透過型光変調装置１００に搭載可能な光変調素子アレイ１５の光変調素子２５としては、上記のファブリペロー干渉型に限らず各種のものが適用可能である。ここで、他の光変調方式による素子を用いた一例として、機械式シャッター型の光変調素子４１について説明する。
【００４７】
図４に機械式シャッター型の光変調素子の（ａ）平面図及び（ｂ）断面図を示した。
この光変調素子４１では、素子固定基板１１上に一対の平行な支柱４３を突設し、この一対の支柱４３の間に、支柱４３間の距離の略半分の対向長さで二対の対向電極４５，４７を並設してある。また、一方の対向電極（例えば４７）の間には、素子固定基板１１を覆う遮光膜４９を形成してある。
【００４８】
そして、二対の対向電極４５，４７の対向する空間には、支柱４３間の距離の略半分の長さで前記空間の略半分の面積を有する電極遮光板５１が、その側面側を可撓部材である折れ線バネ５３を介して各支柱４３に支持されている。電極遮光板５１は、折れ線バネ５３を弾性変形させることで平行移動して、対向電極４５又は４７のいずれかの側に片寄せられるようになっている。
つまり、素子固定基板１１は、遮光膜４９を形成した部分が非開口部となり、遮光膜４９を形成していない部分が光変調部５５となる。そして、素子固定基板１１を透過する光は、光変調部５５から選択的に出射されるようになる。
【００４９】
次に、上記機械式シャッター型の光変調素子４１の光変調動作について図５を用いて説明する。図５は機械式シャッター型の光変調素子のオン／オフ状態を平面で表す動作説明図で、図６は図５の光変調素子の断面図である。
光変調素子４１は、図５（ａ）、図６（ａ）に示すように、対向電極４５のみに固定的に電圧を印加し、且つ、電極遮光板５１に非駆動電圧（０Ｖ）を印加すると、電極遮光板５１は静電気力によって対向電極４５側へ移動する。これにより、光変調部５５を通過しようとする光は、電極遮光板５１によって遮光されることになる。一方、電極遮光板５１に駆動電圧（＋Ｖ）を印加すると、図５（ｂ）、図６（ｂ）に示すように、電極遮光板５１は静電気力によって対向電極４７側へ移動する。これにより、光変調部５５を通過しようとする光は電極遮光板５１に影響されることなくシャッター型光変調素子４１から出射することになる。そして、電極遮光板５１への印加電圧を再度非駆動電圧（０Ｖ）にすると、電極遮光板５１は、折れ線バネ５３の弾性力及び静電気力により元の位置に復帰する。
【００５０】
上記のような機械式シャッター型光変調素子４１を透過型光変調装置１００に適用しても、良好な光変調動作を行うことができる。
この他、公知の静電Ｃｏｍｂ駆動（静電力による櫛歯電極駆動）型の光変調素子や、圧電駆動、電磁駆動等の光変調素子等、マイクロマシン技術により形成される微小電気機械式の光変調素子等、本発明の主旨に沿うものであれば何れでも良い。
【００５１】
（第２実施形態）
次に、本発明に係る透過型光変調装置の第２の実施の形態を説明する。
図７は光変調素子アレイを上面側に設けた透過型光変調装置の構成を示す断面図である。
前述の第１実施形態の透過型光変調装置１００では、素子固定基板１１の一方の面に光変調素子アレイ１５を設け、さらに、これと同一面側に接続端子列１７を設けたが、本実施形態の透過型光変調装置２００では、図７に示すように、回路形成層１３及び光変調素子アレイ１５を素子固定基板１１の接続端子列１７の配設された側の面とは反対側の面に形成している。従って、シール材１９と封止用透明基板２１も同様に反対側の面に形成されることになる。
【００５２】
本実施形態の素子固定基板１１は、基板表裏を貫通して複数個が穿設された貫通孔を有し、この貫通孔にＣｕ等を埋め込むことで配線回路５７を形成している。配線回路５７は、光変調素子アレイ１５に接続された回路形成層１３と、接続端子列１７の接続端子２３とを電気的に接続している。
【００５３】
上記構成の透過型光変調装置２００によれば、接続端子列１７が装置の裏面に設けられ、実装側の面を突出部分のない平坦面にでき、実装の自由度を向上することができる。また、実装側とは反対側の面に対しては、光変調素子アレイ１５への光学フィルタ等の各種光学部材の取り付けや、封止部材の取り付け等、各種部材の配置制限が緩和されて設計自由度を向上できるため、より高機能化することが可能となる。
【００５４】
（第３実施形態）
次に、本発明に係る透過型光変調装置の第３の実施の形態を説明する。
図８は液晶素子を用いた透過型光変調装置の構成を示す断面図である。
本実施形態の透過型光変調装置３００では、前述の第１実施形態における透過型光変調装置１００の微小電気機械式の光変調素子アレイに代えて、高精細、低コスト性に優れるネマチック液晶や、高速応答性に優れる強誘電液晶、電傾効果液晶等の電界印加による屈折率変化によって光変調を行う液晶素子５９を用いて構成している。他の構成は第１実施形態と同様であるので重複する説明は省略する。
【００５５】
液晶素子５９は、素子固定基板１１の回路形成層１３上から順に、画素電極６１、配光膜６３、液晶層６４、配光膜６５、対向電極６６を配設した層構成であり、ガラス基板上に形成するＴＦＴプロセスの他に、Ｓｉ基板、ＳＯＩ基板上に形成するＬＣＯＳ（Liquid Crystal on Silicon）等の技術により形成されたものであってもよい。
この液晶素子５９は、画素電極６１と対向電極６６との間に印加される電圧により液晶層６４の配向が変化され、偏光板（図示せず）との作用により液晶素子５９を透過する光の光量を増減する。
【００５６】
本実施形態の透過型光変調装置３００によれば、透過型の光変調素子アレイ１５としての液晶素子を、光透過性を有する素子固定基板１１に形成し、素子固定基板１１の回路形成層１３を介して光変調素子アレイ１５に接続された接続端子列１７に電気的に接続するので、信号線の増加に伴って信号端子が増大しても、光変調素子アレイ１５を小型軽量化しつつ搭載することができる。
【００５７】
上記の透過型光変調装置３００は、図９に本実施形態の変形例を示すように、素子固定基板１１の接続端子列１７の配設された側の面とは反対側の面に光変調素子アレイ１５を備えた構成としてもよい。
この透過型光変調装置３１０では、図７に示す透過型光変調装置２００と同様に、接続端子列１７が装置の裏面に設けられ、実装側の面を突出部分のない平坦面にでき、実装の自由度を向上することができる。また、実装側とは反対側の面に対しては、光変調素子アレイ１５への光学フィルタ等の各種光学部材の取り付けや、封止部材の取り付け等、各種部材の配置制限が緩和されて設計自由度を向上できるため、より高機能化することが可能となる。
【００５８】
（第４実施形態）
次に、本発明に係る透過型光変調装置の第４の実施の形態を説明する。
図１０は電気光学結晶素子を用いた透過型光変調装置の構成を示す断面図である。
本実施形態の透過型光変調装置３２０では、前述の第１実施形態における透過型光変調装置１００の微小電気機械式の光変調素子アレイに代えて、ＰＬＺＴ光変調素子を用いている。ＰＬＺＴ膜は、Ｐｂ，Ｌａ、Ｚｒ、Ｔｉの酸化物であり、光カー効果を示す。ＰＬＺＴ光変調素子は、液晶素子よりも高速に光変調することができ、また、固体型なので信頼性も高い。
図１０に示すように、本実施形態の透過型光変調装置３２０は、素子固定基板１１、回路形成層１３上に画素電極６７と対向電極６８を基板１１に対して垂直となるように設け、両電極間にＰＬＺＴ薄膜６９を形成する。画素電極６７は各画素毎に設けられ、駆動制御回路の出力に接続されて光透過率に応じた電位が供給される。対向電極６８は全画素で電気的に共通である。なお、画素電極６７、対向電極６８、ＰＬＺＴ薄膜６９の基板１１側とは反対側の端面は、透明保護膜７０を設けてある。
【００５９】
このとき、画素電極６７と対向電極６８の電位差によって生じる電界により、ＰＬＺＴ薄膜６９の複屈折が変化し、ＰＬＺＴ薄膜６９を透過する光の偏光状態が変化する。ここで、ＰＬＺＴ薄膜６９を透過する光路長と電圧印加により変化する複屈折の値を適宜選択することで、入射光の偏光軸を回転させることができ、入射側及び出射側に偏光膜を設けることで複屈折制御型の光変調が可能となる。
【００６０】
電気光学結晶素子は、上記の他、例えば、ＬＮ（ＬｉＮｂＯ３）、ＫＤＰ（ＫＨ２ＰＯ４）、ＡＤＰ（ＮＨ４Ｈ２ＰＯ４）等ポッケルス効果による電界複屈折制御を利用した光変調素子でもよい。また、電気光学結晶素子の他には、磁気光学結晶素子（例えばガーネット材料など）ファラデー効果による偏光回転を利用して光変調を行う素子でもよい。
【００６１】
（第５実施形態）
次に、本発明に係る透過型光変調装置の第５の実施の形態を説明する。
図１１に支持基板に搭載された透過型光変調装置の構成を（ａ）断面図、（ｂ）上面図、（ｃ）下面図で示した。
この透過型光変調装置４００は、前述した光変調素子アレイ１５が素子固定基板１１の下面側に形成された狭端子ピッチの透過型光変調装置（例えば１００、３００）をインターポーザとしての支持基板７１に積層すると共に、接続端子列１７を、幅広の接続端子ピッチ（例えば０．１ｍｍ〜２．０ｍｍ程度）を有し、表面実装用の接続端子である接続端子列７３の各接続端子（第３接続端子）７５へ電気的に接続している。この支持基板７１は、内部に配線パターン７７の形成された開口部７９を有するガラス、セラミックス、樹脂等から形成されている。また、支持基板７１の開口孔である開口部７９は、搭載される光変調素子アレイ１５よりも僅かに大きな大きさに形成されており、素子固定基板１１側の光変調素子アレイ１５が開口部７９側に配置されるように、開口部７９側に配置されている。
【００６２】
また支持基板７１は、狭幅ピッチの接続端子列１７を有する透過型光変調装置１００が搭載される表面に、接続端子列１７の各接続端子に対応するランド等の接続端子（第２接続端子）８１を有している。そして、この接続端子８１は、接続端子列１７の各接続端子に対応してエリアアレイ状に配設されている。
【００６３】
また、支持基板７１の素子固定基板１１が搭載される側とは反対側の面に、ハンダバンプからなる接続端子列７３がエリアアレイ状に配設されている。この接続端子列７３は、配線パターン７７を介して接続端子８１に電気的に接続されている。
このように、本実施形態の透過型光変調装置４００によれば、ピッチの狭い接続端子を有する透過型光変調装置１００を、ピッチの広いエリアアレイ状に配列された接続端子列７３を有する支持基板７１に搭載し、狭幅の透過型光変調装置１００の接続端子列１７を接続端子８１から配線パターン７７を通じて接続端子７５に電気的に接続した構成であるので、端子ピッチの広い一般の回路基板への実装が容易となる。
【００６４】
また、素子固定基板１１が、開口部７９側に光変調素子アレイ１５を配置し、支持基板７１の開口孔である開口部７９に素子固定基板１１側の光変調素子アレイ１５を挿入して収容した構成としたため、光変調素子アレイ１５を外力や環境雰囲気から保護することができ、また、光変調素子アレイ１５による透過型光変調装置外部への突出をなくすことができる。
【００６５】
次に、本実施形態の透過型光変調装置４００の変形例を順次説明する。
図１２にモジュール化した透過型光変調装置の断面図を示した。本変形例の透過型光変調装置４１０は、支持基板７１に他の回路素子（ＣＰＵやメモリー或いはドライバ等）８３を搭載している。この回路素子８３の具体例としては、例えば光変調素子アレイ１５の駆動制御用ＩＣ、メモリーＩＣ、システム制御用ＣＰＵ等の電子部品等が挙げられる。このように、支持基板７１に他の回路素子８３を一体に搭載することにより、光変調素子の機能を拡充させ、また部品間の配線長が短くなり信号の高速性と信頼性が得られ、より高機能なモジュール化を図ることができる。これにより、回路素子８３の搭載によってモジュール化されているので、一般回路基板へ透過型光変調装置４１０を実装する際に、この光変調素子の駆動に関連する部品等の回路基板への実装を軽減でき、電子部品の実装の省スペース化、簡略化を図ることができる。
【００６６】
次に、本実施形態の第２変形例を説明する。
図１３に端子接続部を樹脂により封止した透過型光変調装置の断面図を示した。
本変形例の透過型光変調装置４２０は、素子固定基板１１側の接続端子列１７の各接続端子と、支持基板７１の素子固定基板１１側の面に設けた接続端子８１との間を、樹脂材料によって封止している。このような各接続端子の接続部位をモールド封止した透過型光変調装置４２０によれば、接続端子列１７の接続端子と接続端子８１との間の接続部位への塵埃、水分、酸素等の浸入や損傷を防ぐことができ、また、この接続部位を補強することができ、破壊強度が増加して取り扱い性を向上させることができる。
【００６７】
次に、本実施形態の第３変形例を説明する。
図１４に端子接続部を樹脂により封止した透過型光変調装置の断面図を示した。
この透過型光変調装置４３０は、前述した光変調素子アレイ１５が素子固定基板１１の上面側に形成された狭端子ピッチの透過型光変調装置（例えば２００、３１０）を支持基板７１に積層すると共に、接続端子列１７を幅広の接続端子ピッチを有する広ピッチ接続端子列７３の各接続端子７５へ電気的に接続している。
このように、光変調素子アレイ１５の形成された素子固定基板１１を狭端子ピッチの光変調装置に搭載した透過型光変調装置４３０によれば、光変調素子アレイ１５が最上面に配置されるため、光変調素子アレイ１５への光学フィルタ等の各種光学機能部材の取り付けを自由に行うことができ、また、光変調素子アレイ１５の封止部材を、配置制限を受けることなく容易に設けることができる。
【００６８】
この場合の光学機能部材としては、屈折、回折、干渉、偏光、偏向の少なくともいずれかを利用した光学機能部材を適宜用いることができる。配置場所は、光変調素子アレイ１５の光入射側又は出射側、あるいはその両方とされる。例えば、屈折を利用したものでは、集光して光利用効率を向上させるマイクロレンズアレイや、入射光や透過光の光路を変えて設計自由度等を向上させるプリズムアレイがある。回折を利用したものでは、入射光の波長を空間的に弁別して光変調素子に導入する回折格子等があり、干渉を利用したものでは、入射する波長の選択を行って光変調素子に導入する干渉フィルタ等がある。偏光を利用したものでは、例えば液晶素子、電気光学結晶素子等を用いる場合には、入射側及び出射側に設けられ複屈折制御による光変調を行うための偏光板、位相差板等がある。
【００６９】
次に、本実施形態の第４変形例を説明する。
図１５に端子をワイヤボンディング接続した透過型光変調装置の断面図を示した。
この透過型光変調装置４４０は、前述した第３変形例の透過型光変調装置４３０の接続端子列１７を、回路形成層１３の上面に接続端子（第１接続端子）８７として形成すると共に、支持基板７１の上面に接続端子（第２接続端子）８９を形成し、これらの接続端子８７と接続端子８９とを導電性のワイヤ線９１によってワイヤボンディング接続している。そして、素子固定基板１１を支持基板７１との間に接着層９３を介して固定している。なお、支持基板７１の接続端子８９は、素子固定基板１１の配置位置の外周側にエリアアレイ状に設けてある。
【００７０】
このように、素子固定基板１１を接着層９３によって支持基板７１に接着固定し、素子固定基板１１の接続端子８７と支持基板７１の接続端子８９とをワイヤボンディング接続した透過型光変調装置４４０によれば、素子固定基板１１の裏面に接続端子を設ける必要がなくなり、素子の構成を簡略化できる。また、従来の半導体製造装置を用いて接続端子同士の接続が簡単にして行えるため、製造コストを低減でき、透過型光変調装置４４０を安価に提供することが可能となる。また、ワイヤボンディング接続を行った部位は、樹脂封止することで保護した構成としても良い。
【００７１】
次に、本実施形態の第５変形例を説明する。
図１６は封止部材を支持基板の開口部に接合した透過型光変調装置の断面図である。
この透過型光変調装置４５０は、図１１に示す透過型光変調装置４００の支持基板７１の開口部７９に、入射光に対して光透過性を有する透明領域を一部に備えた封止部材９５を設けることで、光変調素子アレイ１５を封止している。封止部材９５は、透明部材を開口部７９に接合することで設けてもよく、透明樹脂材料を開口部７９に充填してモールド成形して設けてもよい。
このように、光変調素子アレイ１５を開口部７９側に配設すると共に、この開口部７９を、光透過性を有する封止部材９５によって封止することにより、光変調素子アレイ１５を保護することができ、透過型光変調装置４５０の堅牢化が図られる。
【００７２】
（第６実施形態）
次に、本発明に係る透過型光変調装置の第６の実施の形態を説明する。
図１７に素子固定基板側の接続端子と支持基板側の接続端子が同じ側に形成された透過型光変調装置の断面図を示した。
この透過型光変調装置５００は、図１１に示す透過型光変調装置４００の支持基板７１の接続端子列７３を素子固定基板１１側の面上に形成しており、支持基板７２の接続端子７５の配置と、これに伴う配線パターン７７が異なる点以外は図１１に示す透過型光変調装置４００と同様である。従って、本実施形態の透過型光変調装置５００では、接続端子７５及び素子固定基板１１側の接続端子列１７の各接続端子に接続される接続端子８１を同一面上に形成するので、支持基板７２の構造を簡略化することができる。また、回路基板へ実装した際に、実装側とは反対側の面に接続端子が存在しなくなるため、回路基板との接続部に対して塵埃等による影響を受けにくくすることができる。
【００７３】
また、上記構成の透過型光変調装置は、次に示す構成としてもよい。
図１８は、図１７の透過型光変調装置の光変調素子アレイを、素子固定基板の支持基板側とは反対側の面に設けた構成の透過型光変調装置の断面図である。
この変形例としての透過型光変調装置５１０は、支持基板７２に接続される素子固定基板１１が、光変調素子アレイ１５が支持基板７２側とは反対側の面に設けられている。
このような構成によれば、光変調素子アレイ１５への光学フィルタ等の各種光学機能部材の取り付けや封止部材等による保護を容易に行うことができる。
【００７４】
（第７実施形態）
次に、本発明に係る透過型光変調装置の第７の実施の形態を説明する。
図１９にマイクロレンズアレイを設けた透過型光変調装置の断面図を示した。
この透過型光変調装置６００は、図１に示す透過型光変調装置１００に対して複数のマイクロレンズからなるマイクロレンズアレイ９７を光変調素子アレイ１５の光入射側に設けたものである。なお、入射光は図１９の下側から上側へ向けて導入されるものとする。このマイクロレンズアレイ９７は、封止用透明基板２１に取り付けられ、入射光を集光させて光変調素子アレイ１５の各光変調素子２５の光変調部５５へ集光させる。また、マイクロレンズアレイ９７の各マイクロレンズは、その周囲が遮光性を有するブラックマトリックス９９によって囲われている。
【００７５】
このように、入射光を光変調素子アレイ１５に集光させるマイクロレンズアレイ９７を備えた透過型光変調装置６００によれば、マイクロレンズアレイ９７によって入射光を光変調素子アレイ１５の各光変調素子２５の光変調部５５に収束させ、光変調部５５から拡げて出射させることができる。つまり、光変調素子２５は、１つの素子の配置領域全体に対する一部のみが光変調機能を有する光変調部５５として形成されており、素子の全体に入射光を照射する方式では開口率を高くすることに限界があった。そのため、光変調部５５に入射光を収束させた状態で光変調を行い、さらに光変調部５５の光路前方において光変調部５５からの透過光を拡げて出射させるようにした。これにより、見掛けの開口率が増加し、透過型光変調装置６００の透過部１０３を、各光変調素子２５の光変調部５５以外の領域や光変調素子２５同士の間による遮光部分が実質的に存在しない状態にできる。その結果、光変調素子２５の光変調部５５周囲における遮光領域がなくなり、透過部１０３内における画素間のノイズが大幅に低減されて、透過光強度が高く極めて高効率な光変調が可能となる。
また、マイクロレンズアレイ９７の各マイクロレンズの周囲をブラックマトリックス９９により包囲したため、マイクロレンズの周囲における迷光の発生が防止される。
【００７６】
なお、マイクロレンズアレイ９７は、入射光の出射側に設けてもよく、入射側及び出射側の双方に設けてもよい。さらには、封止用透明基板２１のマイクロレンズアレイ９７配設側とは反対側の面等の任意の位置に、その他の光学機能部材を設けた構成としてもよい。この場合の光学機能部材としては、例えば、プリズム、レンズ、回折素子、光学フィルタ、ビームスプリッタ、偏向フィルタ等の部材が挙げられる。
【００７７】
また、上記構成の透過型光変調装置は、次に示す構成としてもよい。
図２０に入射光を上側から下側へ向けて導入する透過型光変調装置の断面図を示した。
この変形例としての透過型光変調装置６１０は、図７に示す透過型光変調装置２００に対して複数のマイクロレンズからなるマイクロレンズアレイ９７を光変調素子アレイ１５の光入射側に設けたものである。なお、入射光は図２０の上側から下側へ向けて導入されるものとする。そして、マイクロレンズアレイ９７は、封止用透明基板２１に取り付けられ、入射光を集光させて光変調素子アレイ１５の各光変調素子２５の光変調部５５へ集光させる。その他の構成は前記同様であって、透過型光変調装置６００と同様の効果が奏される。
【００７８】
（第８実施形態）
次に、本発明に係る透過型光変調装置の第８の実施の形態を説明する。
図２１にマイクロレンズアレイを備えた狭端子ピッチの透過型光変調装置（例えば６００）を支持基板に搭載した透過型光変調装置の断面図を示した。
この透過型光変調装置７００は、前述の透過型光変調装置６００を図１１に示す透過型光変調装置４００の狭端子ピッチの透過型光変調装置（例えば１００，３００）の代わりに、支持基板７１へ搭載した構成としている。
この透過型光変調装置７００の構成によれば、ピッチの狭い接続端子を有する透過型光変調装置６００を、ピッチの広いエリアアレイ状に配列された接続端子列７３を有する支持基板７１に搭載し、狭幅の透過型光変調装置６００の接続端子列１７を、接続端子８１から配線パターン７７を通じて接続端子７５に電気的に接続した構成であるので、端子ピッチの広い一般の回路基板への実装が容易となる。
【００７９】
また、素子固定基板１１が、開口部７９側に光変調素子アレイ１５及びマイクロレンズアレイ９７を配置し、支持基板７１の開口部７９内に素子固定基板１１側の光変調素子アレイ１５を収容した構成としたため、光変調素子アレイ１５やマイクロレンズアレイ９７を外力や環境雰囲気から保護することができ、また、光変調素子アレイ１５による透過型光変調装置外部への突出をなくすことができる。
【００８０】
（第９実施形態）
次に、本発明に係る透過型光変調装置の第９の実施の形態を説明する。
図２２にマイクロレンズアレイを備えた狭端子ピッチの透過型光変調装置（例えば６１０）を支持基板に搭載した透過型光変調装置の断面図を示した。
この透過型光変調装置８００は、前述の透過型光変調装置６１０を図１１に示す透過型光変調装置４００の狭端子ピッチの透過型光変調装置（例えば１００，３００）の代わりに、支持基板７１へ搭載した構成としている。
この透過型光変調装置８００の構成によれば、第７実施形態と同様に、端子ピッチの広い一般の回路基板への実装が容易となる。また、光変調素子アレイ１５とマイクロレンズアレイ９７が上面側に配置されるため、封止用透明基板２１への光学フィルタ等の各種光学機能部材の取り付けを自由に行うことができる。この場合の光学機能部材としては、例えば、プリズム、レンズ、回折素子、光学フィルタ、ビームスプリッタ、偏向フィルタ等の部材が挙げられる。
【００８１】
（第１０実施形態）
次に、本発明に係る透過型光変調装置の実装方法を説明する。
図２３は透過型光変調装置を回路基板に実装した様子を示す断面図である。
ここでは、回路基板１０５に前述の透過型光変調装置６００を実装する様子を一例として示しているが、上記説明済みである狭端子ピッチの透過型光変調装置（１００，２００，３００，３１０）のいずれであってもよい。
回路基板１０５は、例えば光変調素子アレイ１５の駆動用ＩＣ、メモリーＩＣ、システム制御用ＣＰＵ等のＩＣや、コンデンサ、抵抗、コネクター等の一般電子部品１０７が実装されており、その一部には開口孔等の透過開口部１０９が形成されている。この回路基板１０５としては、ビルドアップ基板が好適に用いられる。ここで、ビルドアップ基板とは、プリント配線板のコア層(コアとなる多層基板)の上下に、ビルドアップ層と呼ばれる新しい層を積み上げて製造された基板である。
【００８２】
そして、この透過型光変調装置６００を、その光変調素子アレイ１５が透過開口部１０９と重なり合う位置に実装する。即ち、光変調素子アレイ１５と透過開口部１０９とを位置合わせして、透過型光変調装置６００の接続端子列１７を回路基板１０５のランド１１１に合わせて半田付けを行う。具体的な接続端子列１７の接続形態としては、これに限らず、接続ピンやコラム、或いは周知の接続技術を用いることができる。
【００８３】
このような透過型光変調装置の実装方法によれば、透過開口部１０９を形成した回路基板１０５へ透過型光変調装置を容易に実装して設置することができる。また、透過開口部１０９をガラスや樹脂等の変調する光に対して透明な透光性材料によって封止した構成としてもよく、この場合には、回路基板１０５との接合強度を増加させ、回路基板１０５自体を堅牢化させ、光変調素子アレイ１５等を保護することができる。なお、回路基板１０５として透明基板を用いることで、単純にそのまま実装するだけで透過／非透過の光変調が可能となる。
さらに、プリズム、レンズ、回折素子、光学フィルタ、ビームスプリッタ、偏光フィルタ等の光学機能部材を適宜設けた構成としてもよい。
【００８４】
さらに、透過開口部１０９は、上記のように図２４（ａ）に示す回路基板１０５の内部に開口孔を形成する以外にも、例えば図２４（ｂ）に示す回路基板１０５の端部における切り欠き部１１３としてもよい。この場合には、回路基板１０５の加工の簡単化を図ることができる。
また、電子部品１０７を例えば光変調素子アレイを駆動させるに必要な駆動用デバイスとすることで、回路基板１０５が透過型光変調装置を駆動させるモジュールとして機能させることができる。
【００８５】
次に、他の透過型光変調装置の実装方法について説明する。
図２５は他の透過型光変調装置を回路基板に実装した様子を示す断面図である。
ここでは、回路基板１０５に前述の透過型光変調装置７００を実装する様子を一例として示しているが、上記説明済みである透過型光変調装置（４００，４１０，４２０，４３０，４４０，４５０，５００，５１０）のいずれであってもよい。
【００８６】
この場合も、図２３に示す場合と同様に、光変調素子アレイ１５の駆動用ＩＣ等の電子部品１０７が実装されており、その一部には透過開口部１０９が形成されている。この回路基板１０５としては、ビルドアップ基板が好適に用いられる。
このような透過型光変調装置の実装方法によれば、透過開口部１０９を形成した一般の回路基板１０５へ透過型光変調装置を容易に実装して設置することができる。また、透過開口部１０９をガラスや樹脂等の透明な封止部材によって塞ぐことで、光変調素子アレイ１５とこれを保護する封止用透明基板２１等を、回路基板１０５と素子固定基板１１との間に封止した構成としてもよく、この場合には、回路基板１０５との接合強度を増加させ、回路基板１０５自体を堅牢化させ、光変調素子アレイ１５等を保護することができる。また、プリズム、レンズ、回折素子、光学フィルタ、ビームスプリッタ、偏光フィルタ等の光学機能部材を適宜設けた構成としてもよい。
【００８７】
以上説明した各実施形態及び各変形例は、それぞれの構成を適宜組み合わせることで種々の透過型光変調装置を構成することが可能であり、これにより、目的に応じた最適な機能を得ることができる。
【００８８】
【発明の効果】
本発明に係る透過型光変調装置及びその実装方法によれば、導入される入射光を透過又は非透過状態にする透過型の光変調素子アレイと、該光変調素子アレイを駆動又は制御する回路と、該回路に電気的に接続された第１接続端子とを素子固定基板上に形成した透過型光変調素子で、この第１接続端子が、表面実装用の接続端子であり、素子固定基板の一方の面又は他方の面に、光変調素子アレイの形成された領域の周囲の少なくとも一部でエリアアレイ状に形成することにより、高速駆動のために信号線が増加して接続端子数が増大しても、第１の接続端子がエリアアレイ状に高密度に配列されるために、光変調装置装置を大型化することがなくなる。従って、高速駆動に有利な多数の接続端子を備えつつ小型化を図ることができる透過型光変調装置を構築することができる。また、この透過型光変調装置を回路基板に実装する際、回路基板が透過開口部を有することで、この透過開口部と光変調素子アレイとの位置を重ね合わせて実装することにより、透過／非透過による光変調が回路基板上で可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る第１実施形態の透過型光変調装置の断面図である。
【図２】ファブリペロー干渉型の光変調素子の一例としての概略構成とその動作を示す説明図である。
【図３】光変調素子アレイのアクティブマトリクス駆動のための等価回路図である。
【図４】機械式シャッター型の光変調素子の（ａ）平面図及び（ｂ）断面図である。
【図５】機械式シャッター型の光変調素子の（ａ）オフ状態及び（ｂ）オン状態を平面で表す動作説明図である。
【図６】図５に示す光変調素子であって（ａ）はオフ状態（ｂ）はオン状態を示す断面図である。
【図７】光変調素子アレイを上面側に設けた透過型光変調装置の構成を示す断面図である。
【図８】液晶素子を用いた透過型光変調装置の構成を示す断面図である。
【図９】素子固定基板の接続端子列の配設された側の面とは反対側の面に光変調素子アレイを備えた透過型光変調装置の構成を示す断面図である。
【図１０】電気光学結晶素子を用いた透過型光変調装置の構成を示す断面図である。
【図１１】支持基板に搭載された透過型光変調装置の構成を示す（ａ）断面図、（ｂ）上面図、（ｃ）下面図である。
【図１２】モジュール化した透過型光変調装置の断面図である。
【図１３】端子接続部を樹脂により封止した透過型光変調装置の断面図である。
【図１４】端子接続部を樹脂により封止した透過型光変調装置の断面図である。
【図１５】端子をワイヤボンディング接続した透過型光変調装置の断面図である。
【図１６】封止部材を支持基板の開口部に接合した透過型光変調装置の断面図である。
【図１７】素子固定基板側の接続端子と支持基板側の接続端子が同じ側に形成された透過型光変調装置の断面図である。
【図１８】
図１７の透過型光変調装置の光変調素子アレイを、素子固定基板の支持基板側とは反対側の面に設けた構成の透過型光変調装置の断面図である。
【図１９】マイクロレンズアレイを設けた透過型光変調装置の断面図である。
【図２０】入射光を上側から下側へ向けて導入する透過型光変調装置の断面図である。
【図２１】マイクロレンズアレイを備えた狭端子ピッチの透過型光変調装置を支持基板に搭載した透過型光変調装置の断面図である。
【図２２】マイクロレンズアレイを備えた狭端子ピッチの透過型光変調装置を支持基板に搭載した透過型光変調装置の断面図である。
【図２３】透過型光変調装置を回路基板に実装した様子を示す断面図である。
【図２４】支持基板の透過開口部の例であって（ａ）は開口孔、（ｂ）は切り欠き部を示す平面図である。
【図２５】他の透過型光変調装置を回路基板に実装した様子を示す断面図である。
【図２６】光変調素子アレイの制御駆動回路を示す説明図である。
【符号の説明】
１１ 素子固定基板
１３ 内部回路層（内部配線回路）
１５ 光変調素子アレイ
１７ 接続端子列
１９ シール材
２１ 封止用透明基板
２３ 接続端子（第１接続端子）
２５ 光変調素子
２７ 画素駆動回路
２９ 下部電極
３１ ハーフミラー
３３ 光学スペーサ
３５ 上部電極
３７ ハーフミラー
３９ 可動薄膜
４１ 機械式シャッター型光変調素子
５５ 光変調部
５９ 液晶素子
６１ 画素電極
６３，６７ 配光膜
６４ 液晶層
６６ 対向電極
６７ 画素電極
６８ 対向電極
６９ ＰＬＺＴ薄膜
７１，７２ 支持基板
７３ 接続端子列
７５ 接続端子（第３接続端子）
７９ 開口部
８１ 接続端子（第２接続端子）
８３ 回路素子
８７ 接続端子（第１接続端子）
８９ 接続端子（第２接続端子）
９５ 封止部材
９７ マイクロレンズアレイ
１０３ 透過部
１０５ 回路基板
１０７ 電子部品
１０９ 透過開口部
１１１ ランド
１１３ 切り欠き部
１００，２００，３００，３１０，３２０，４００，４１０，４２０，４３０，４４０，４５０，５００，５１０，６００，６１０，７００，８００ 透過型光変調装置
【発明の属する技術分野】
本発明は、入射光を透過又は非透過状態に光変調する光変調素子アレイを備えた透過型光変調装置及びその実装方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
フォトリソグラフィ工程に使用されるオンディマンドのデジタル露光装置、デジタル露光による画像形成装置、プロジェクタ等の投影表示装置、ヘッドマウントディスプレイ等のマイクロディスプレイ装置等に搭載される１次元又は２次元の光変調素子アレイとしては、液晶素子、マイクロマシン光変調素子等が知られている。特に、透過型の光変調素子は、光学系をシンプルにすることができるので好適である。このような光変調素子アレイは、１次元又は２次元に配列された複数の画素それぞれに対し、入射光に対する透過率を独立して制御される。また、近年、特に素子の微細化と高速化の要求が高まり、各々の画素の変調制御を一般のＳｉ半導体プロセスにより形成されたＣＭＯＳ回路で行っている。
【０００３】
そして、光変調素子アレイにおいては、多画素の光変調を高速に行うため、素子応答の高速化とデータの書き込み時間の短縮化が課題となっており、特にデータ書き込み時間は、光変調素子アレイの画素数増大に伴って長くなる。
【０００４】
ここで、図２６に光変調素子アレイの制御駆動回路の一例を示した。代表的な２次元マトリクスの画像制御回路の動作としては、アドレス信号とこれに対応する並列転送データ信号が転送クロックφで制御駆動回路に入力され、ＳＲＡＭ回路からなる２次元マトリクス画像回路は、各画素のＳＲＡＭ回路に書き込まれたデータに従って光変調素子の画素電極電位を制御して、光変調動作を行う。即ち、外部からのデータ書き込みは、転送クロックφ［Ｈｚ］毎に同時にＮ［ｂｉｔ］のデータが選択されたアドレスに従ってＳＲＡＭ回路に書き込まれる。従って、光変調素子アレイの全画素数をＰとすると、全画素にデータを書き込む時間Ｔは、Ｔ＝Ｐ／（Ｎφ）［ｓｅｃ］となる。つまり、書き込み時間を短縮する場合、転送クロックφを一定とすると、データのビット数Ｎを増加させる必要がある。
【０００５】
しかし、同時書き込みデータ数を増やすと、その信号線が増え、素子の信号端子が増大するために高密度の実装が必要となる。この高密度実装の方法としてはＢＧＡ(ball grid array)、ＣＳＰ(chip size package)技術等が知られているが、これらの多くは一般のＬＳＩを対象としたものである。また、光素子としては、発光素子、受光素子が開示されているが、これらは全て遮光性、又は片面が透明の構成である。光変調素子アレイとしてはシンプルな光学系が構成できる透過型が好ましいが、透過型の光変調素子を対象とした高密度実装型の構成のものはない。（例えば、特許文献１〜５参照）。
【０００６】
【特許文献１】
特開平１１−１６８１５４号公報（第２〜４頁、図１）
【特許文献２】
特開２０００−２１６４１３号公報（第３頁、図１）
【特許文献３】
特開２０００−３２３６１４号公報（第６頁、図１）
【特許文献４】
特開２００２−１００７８５号公報（第４、５頁、図１）
【特許文献５】
特開２００２−１９８４７０号公報（第３、４頁、図１）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、高速駆動が可能な多数の接続端子を有する透過型の光変調素子アレイを小型化して実装できる透過型光変調装置及びその実装方法を提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１記載の透過型光変調装置は、マイクロマシニングにより形成された微小電気機械式の光変調素子の配列体であり、導入される入射光を透過又は非透過状態にする透過型の光変調素子アレイと、該光変調素子アレイを駆動又は制御する回路と、該回路と導通され前記光変調素子アレイの領域を避けて配置した第１接続端子と、を光透過性を有する素子固定基板上に形成し、該素子固定基板を支持基板に一体に搭載させた透過型光変調装置であって、
前記第１接続端子が、半田による接続形態を採る接続端子であり、前記素子固定基板の一方の面に、前記光変調素子アレイの形成された領域の周囲の少なくとも一部でアレイ状に形成されており、
前記支持基板は、入射光に対して光透過性を有する開口孔を少なくとも一部に備え、一方の面に前記開口孔の周囲で前記素子固定基板の第１接続端子に対応するアレイ状の第２接続端子が形成されると共に、他方の面に前記第２接続端子と内部配線回路を介して電気的に接続されたアレイ状の第３接続端子が形成されており、
前記素子固定基板は、前記支持基板に対して、前記光変調素子アレイが前記開口孔に重なり合う位置に配置され、前記素子固定基板の第１接続端子と、前記支持基板の第２接続端子とが電気的に接続されており、
さらに、開口孔又は切り欠きからなる透過開口部を有する回路基板が、前記光変調素子アレイを前記透過開口部の位置に合わせて前記支持基板に実装され、前記第３接続端子が前記回路基板に電気的に接続されており、
前記光変調素子アレイに対峙して前記透過開口部に設けられ、入射光に対して光透過性を有する透明領域を一部に備えて前記光変調素子アレイを前記素子固定基板との間に封止するための封止部材を備えたことを特徴としている。
【０００９】
この透過型光変調装置では、透過型の光変調素子アレイを素子固定基板に形成し、この光変調素子アレイに駆動又は制御回路を介して電気的に接続される第１接続端子を素子固定基板にアレイ状に配列するので、信号線の増加に伴って接続端子数が増大しても、接続端子がアレイ状に高密度に配列されるために、光変調装置装置を大型化することがなくなる。従って、高速駆動に有利な多数の接続端子を備えつつ小型化を図ることができる。
また、この透過型光変調装置では、マイクロマシニングによって形成した微小電気機械式の光変調素子を用いるので、光変調素子アレイの高密度化と高速化（μ秒オーダ、又はμ秒以下）、及び低電圧駆動による省電力化を図ることができる。
また、この透過型光変調装置では、透過型光変調装置が実装される一般の回路基板が開口孔又は切り欠きからなる開口部を有しているので、透過型光変調装置が一般の回路基板に実装された状態で、回路基板の外部から透過型光変調装置へ入射光を導入することが可能となり、また、回路基板の外部へ透過光を出射することが可能となる。このため、透過型光変調装置と一般回路、及び光学系を含むシステムの一体化が可能になり、システムの高精度化と省スペース化が図れる。
また、この透過型光変調装置では、入射光に対して光透過性を有する透明領域を一部に備え、光変調素子アレイを素子固定基板との間に封止するための封止部材を設けたので、光変調素子アレイ、駆動回路等への塵埃、水分、酸素等の浸入を確実に防止して素子を保護することができる。
なお、この透過型光変調装置では、第１接続端子に対応する第２接続端子と、第１接続端子よりも配列ピッチの広い第３接続端子とを有する支持基板に、素子固定基板を第１接続端子と第２接続端子とを電気的に接続して搭載すれば、端子ピッチの広い一般の回路基板への実装を容易にすることができる。
【００１８】
請求項２記載の透過型光変調装置は、請求項１記載の透過型光変調装置であって、前記光変調素子アレイの各光変調部に向けて入射光を収束するマイクロレンズアレイが、前記光変調素子アレイに対する入射光の光路入射側に設けられていることを特徴とする。
【００１９】
この透過型光変調装置では、マイクロレンズアレイによって入射光を光変調素子アレイの各光変調素子に集光させることができるので、光変調素子の周囲における遮光がなくなり、効率よく入射光を透過させることができる。これにより、透過光量の低減が大幅に改善され、高輝度の透過光出射が可能となる。
【００２２】
請求項３記載の透過型光変調装置は、請求項１又は請求項２記載の透過型光変調装置であって、前記第１接続端子と前記第２接続端子との接続部位がモールド封止されていることを特徴とする。
【００２３】
この透過型光変調装置では、第１接続端子と第２接続端子との接続部位がモールド封止により塵埃の進入や損傷を受けることが防止され、また、接続部位を補強することができ、その結果、取り扱い性を向上させることができる。
【００２８】
請求項４記載の透過型光変調装置は、請求項１〜請求項３のいずれか１項記載の透過型光変調装置であって、前記支持基板に電子部品が実装されていることを特徴とする。
【００２９】
この透過型光変調装置では、電子部品、例えば光変調素子アレイを制御する回路や、より上位の大規模な周辺のシステムＬＳＩを実装してモジュール化されているので、一般回路基板へ実装する際に、この光変調素子の駆動に関連する部品等の回路基板への実装を軽減でき、電子部品の実装の省スペース化、簡略化が図れるとともに、高速で多量のデータを安定に制御、処理することが可能となる。
【００３２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る透過型光変調装置及びその実装方法の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各実施形態において、同一の機能を有する部材に対しては、同一の符号を付与することでその説明は省略するものとする。
（第１実施形態）
図１に本発明に係る第１実施形態の透過型光変調装置の断面図を示した。
この透過型光変調装置１００は、変調する光Ｌに対して透明な素子固定基板１１と、素子固定基板１１の少なくとも一方の表面に形成されＣＭＯＳ等の駆動回路や配線回路からなる回路形成層１３と、この回路形成層１３の素子固定基板１１とは反対側の面に配置された光変調素子アレイ１５と、光変調素子アレイ１５の周囲に回路形成層１３を介して電気的に接続されエリアアレイ状（１列、又は複数列の格子状又は千鳥状、或いは平面上に任意に複数個が並べられた状態をいう）に配列された表面実装用の接続端子である接続端子列１７とを備えている。ここで、表面実装用の接続とは、本明細書においては半田ボールによる接続形態やワイヤーボンディングによる接続形態をいう。
【００３３】
そして、この実施形態の透過型光変調装置１００は、光変調素子アレイ１５に対峙して、回路形成層１３にシール材１９を介して接続したガラス等の封止用透明基板（封止部材）２１を設けることで、光変調素子アレイ１５を素子固定基板１１との間に封止した構成としている。なお、シール材１９と封止用透明基板２１を設けずに光変調素子アレイ１５を封止しない構成であってもよい。
【００３４】
また、素子固定基板１１はＳｉ基板などの半導体基板、ガラス基板、石英基板などが好適である。例えばＳｉ基板の場合はＳｉを透過する赤色から赤外光が光変調の対象となる。また、光透過領域に開口部を設けることで、対象となる変調光の波長はＵＶ、可視、赤外光と広がる。ガラス基板、石英基板を用いても対象となる波長はＵＶ、可視、赤外光と広がる。
【００３５】
接続端子列１７は、素子固定基板１１の略中央部に配置された光変調素子アレイ１５の周囲の少なくとも一部にエリアアレイ状に配列されたハンダバンプの接続端子（第１接続端子）２３からなる。本実施形態においては光変調素子アレイ１５の周囲全体にわたって環状に接続端子２３を設けており、その配列ピッチは２０μｍ〜２００μｍ程度に設定している。なお、接続端子列１７は、素子固定基板１１の光変調素子アレイ１５の周囲に環状に配置される以外にも、周囲の少なくとも一部に１つのブロック、又は複数のブロック内にエリアアレイ状に配置された形態であってもよい。
【００３６】
光変調素子アレイ１５は、マイクロマシニングにより形成された微小電気機械式の光変調素子２５の配列体であって、入射される光を透過又は非透過状態に光変調して、透過光量を制御するものである。本実施形態においては、ＭＥＭＳ（micro electro mechanical systems）技術により形成したファブリペロー干渉型の光変調素子を用いている。
【００３７】
図２はファブリペロー干渉型の光変調素子の一例としての概略構成とその動作を示す説明図である。
光変調素子２５の構成としては、素子固定基板１１上に形成した回路形成層１３に、トランジスタやＣＭＯＳのＳＲＡＭ等のスイッチ機能を有する画素駆動回路２７と、下部電極（画素電極）２９と、一方のハーフミラー３１と、光学スペーサ３３を形成する一方、回路形成層１３の素子固定基板１１側とは反対側に上部電極（共通電極）３５と他方のハーフミラー３７とを備えた可動薄膜３９を有する。可動薄膜３９は、下部電極２９と上部電極３５との間に駆動電圧を印加することで静電吸引作用により光学スペーサ３３に接触し、非駆動電圧を印加することにより可動薄膜３９が弾性復帰して光学スペーサ３３から離間するようになっている。このファブリペロー干渉型の光変調素子の詳細は、例えば特開２０００−１２１９７０号公報に記載されている。
【００３８】
可動薄膜３９の動作により、一方のハーフミラー３１と他方のハーフミラー３７との間隔が変化し、これにより、所定の波長域の光が光変調素子２５を透過或いは遮光状態にする。本実施の形態においては、可動薄膜３９が光学スペーサ３３に接触するハーフミラー間距離を透過状態とし、可動薄膜３９が弾性復帰したハーフミラー間距離を遮光状態としている。即ち、光学スペーサ３３はハーフミラー３１，３７が透過状態となるようにその厚みが設計されている。
【００３９】
このような光変調を行うハーフミラー３１，３７は、屈折率の異なる材料を交互に重ねた多層膜からなり、その材料としては、変調する光に応じて、次のものが使用可能である。
【００４０】
（１）可視光又は赤外線透過用
高い屈折率材料（屈折率が概ね１.８以上の材料）としては、ＴｉＯ２、ＣｅＯ２、Ｔａ２Ｏ５、ＺｒＯ２、Ｓｂ２Ｏ３、ＨｆＯ２、Ｌａ２Ｏ３、ＮｄＯ３、Ｙ２Ｏ３、ＺｎＯ、Ｎｂ２Ｏ５が使用可能である。
比較的高い屈折率材料（屈折率が概ね１.６〜１.８以上の材料）としては、ＭｇＯ、Ａｌ２Ｏ３、ＣｅＦ３、ＬａＦ３、ＮｄＦｄが使用可能である。
低い屈折率材料（屈折率が概ね１.５以下の材料）としては、ＳｉＯ２、ＡｌＦ３、ＭｇＦ２、Ｎａ３ＡｌＦ６、ＮａＦ、ＬｉＦ、ＣａＦ２、ＢａＦ２が使用可能である。
【００４１】
（２）紫外線透過用
高い屈折率材料（屈折率が概ね１.８以上の材料）としては、ＺｒＯ２、ＨｆＯ２、Ｌａ２Ｏ３、ＮｄＯ３、Ｙ２Ｏ３又はＴｉＯ２、Ｔａ２Ｏ５、ＺｒＯ２（但し、光の波長が概ね３６０〜４００ｎｍ）が使用可能である。
比較的高い屈折率材料（屈折率が概ね１.６〜１.８以上の材料）としては、ＭｇＯ、Ａｌ２Ｏ３、ＬａＦ３、ＮｄＦ３が使用可能である。
低い屈折率材料（屈折率が概ね１.５以下の材料）としては、ＳｉＯ２、ＡｌＦ３、ＭｇＦ２、Ｎａ３ＡｌＦ６、ＮａＦ、ＬｉＦ、ＣａＦ２が使用可能である。
【００４２】
光変調素子２５は、素子固定基板１１内で均等に２次元配列されて光変調素子アレイ１５を形成し、それぞれが同等の動作が可能になっている。上記構成の複数の光変調素子２５からなる光変調素子アレイ１５は、電気的には次のように接続される。
【００４３】
図３は光変調素子アレイのアクティブマトリクス駆動のための等価回路図である。この例に示すｎ行×ｍ列のアクティブマトリクスの構成例では、走査信号ライン（共通電極３５）に順次走査電圧を印加し、これに接続されている画素駆動回路２７を一斉にＯＮ状態とする。同時に、画像信号ライン（画素電極２９）から表示画像に応じた画像信号電圧Ｖｂを印加し、画素駆動回路２７を通して各光変調素子２５の静電容量に電荷を蓄積する。即ち、選択された一行の光変調素子２５を選択的にオン／オフ制御する。この一行の走査を終了して画素駆動回路２７が非導通となっても、上記の画素駆動回路２７の状態は維持され、次の行の走査が開始される。この繰り返しにより複数行のマトリクス変調が可能となり、光変調素子アレイ１５が画像様に動作する。
【００４４】
このように、上記透過型光変調装置１００によれば、ファブリペロー型の光変調素子アレイ１５を光透過性を有する素子固定基板１１に設け、回路形成層１３を光透過性を有する素子固定基板１１に設け、回路形成層１３を、素子固定基板１１上にエリアアレイ状に配列された接続端子列１７と電気的に接続した構成にしている。このため、各信号線による信号端子が多数の接続端子２３からなる接続端子列１７にそれぞれ接続される構成であるので、光変調素子の高速化のため信号線を増加させても、これに容易に対応することができる。また、光変調素子アレイ１５の周囲に接続端子列１７を設けているので、ＢＧＡ、ＣＳＰの接続形態と同様に、スペース効率を高めた多接点接続を確実に行うことができ、透過型光変調装置１００の高速駆動を可能にできると共に、小型化と高密度実装をも可能にできる。また、ＭＥＭＳによるマイクロマシニング技術によって形成した微小電気機械式の光変調素子２５を用いるので、光変調素子アレイの高密度化と高速化（μ秒オーダ、又はμ秒以下）、及び光変調装置の更なる小型化と低電圧駆動による省電力化が実現できる。
【００４５】
さらに、封止用透明基板２１を設けて光変調素子アレイ１５を素子固定基板との間に封止することにより、光変調素子アレイ１５、駆動回路等への塵埃、水分、酸素等の浸入を確実に防止して、微細な素子が確実に保護されるため、素子動作が安定化して経年劣化を低減することができる。
さらに、光変調素子アレイ１５を素子固定基板１１の裏面にあたる接続端子列１７側に設けたので、透過型光変調装置１００の光変調素子アレイ１５の配設面側とは反対側の表面を突出部分のない平坦面にでき、実装の自由度を向上できる。なお、封止用透明基板２１を接続端子列１７の高さより低く形成して、実装する基板の開口孔を必要最小限の大きさ（光変調素子アレイ１５の領域）にする構成であってもよい。
【００４６】
透過型光変調装置１００に搭載可能な光変調素子アレイ１５の光変調素子２５としては、上記のファブリペロー干渉型に限らず各種のものが適用可能である。ここで、他の光変調方式による素子を用いた一例として、機械式シャッター型の光変調素子４１について説明する。
【００４７】
図４に機械式シャッター型の光変調素子の（ａ）平面図及び（ｂ）断面図を示した。
この光変調素子４１では、素子固定基板１１上に一対の平行な支柱４３を突設し、この一対の支柱４３の間に、支柱４３間の距離の略半分の対向長さで二対の対向電極４５，４７を並設してある。また、一方の対向電極（例えば４７）の間には、素子固定基板１１を覆う遮光膜４９を形成してある。
【００４８】
そして、二対の対向電極４５，４７の対向する空間には、支柱４３間の距離の略半分の長さで前記空間の略半分の面積を有する電極遮光板５１が、その側面側を可撓部材である折れ線バネ５３を介して各支柱４３に支持されている。電極遮光板５１は、折れ線バネ５３を弾性変形させることで平行移動して、対向電極４５又は４７のいずれかの側に片寄せられるようになっている。
つまり、素子固定基板１１は、遮光膜４９を形成した部分が非開口部となり、遮光膜４９を形成していない部分が光変調部５５となる。そして、素子固定基板１１を透過する光は、光変調部５５から選択的に出射されるようになる。
【００４９】
次に、上記機械式シャッター型の光変調素子４１の光変調動作について図５を用いて説明する。図５は機械式シャッター型の光変調素子のオン／オフ状態を平面で表す動作説明図で、図６は図５の光変調素子の断面図である。
光変調素子４１は、図５（ａ）、図６（ａ）に示すように、対向電極４５のみに固定的に電圧を印加し、且つ、電極遮光板５１に非駆動電圧（０Ｖ）を印加すると、電極遮光板５１は静電気力によって対向電極４５側へ移動する。これにより、光変調部５５を通過しようとする光は、電極遮光板５１によって遮光されることになる。一方、電極遮光板５１に駆動電圧（＋Ｖ）を印加すると、図５（ｂ）、図６（ｂ）に示すように、電極遮光板５１は静電気力によって対向電極４７側へ移動する。これにより、光変調部５５を通過しようとする光は電極遮光板５１に影響されることなくシャッター型光変調素子４１から出射することになる。そして、電極遮光板５１への印加電圧を再度非駆動電圧（０Ｖ）にすると、電極遮光板５１は、折れ線バネ５３の弾性力及び静電気力により元の位置に復帰する。
【００５０】
上記のような機械式シャッター型光変調素子４１を透過型光変調装置１００に適用しても、良好な光変調動作を行うことができる。
この他、公知の静電Ｃｏｍｂ駆動（静電力による櫛歯電極駆動）型の光変調素子や、圧電駆動、電磁駆動等の光変調素子等、マイクロマシン技術により形成される微小電気機械式の光変調素子等、本発明の主旨に沿うものであれば何れでも良い。
【００５１】
（第２実施形態）
次に、本発明に係る透過型光変調装置の第２の実施の形態を説明する。
図７は光変調素子アレイを上面側に設けた透過型光変調装置の構成を示す断面図である。
前述の第１実施形態の透過型光変調装置１００では、素子固定基板１１の一方の面に光変調素子アレイ１５を設け、さらに、これと同一面側に接続端子列１７を設けたが、本実施形態の透過型光変調装置２００では、図７に示すように、回路形成層１３及び光変調素子アレイ１５を素子固定基板１１の接続端子列１７の配設された側の面とは反対側の面に形成している。従って、シール材１９と封止用透明基板２１も同様に反対側の面に形成されることになる。
【００５２】
本実施形態の素子固定基板１１は、基板表裏を貫通して複数個が穿設された貫通孔を有し、この貫通孔にＣｕ等を埋め込むことで配線回路５７を形成している。配線回路５７は、光変調素子アレイ１５に接続された回路形成層１３と、接続端子列１７の接続端子２３とを電気的に接続している。
【００５３】
上記構成の透過型光変調装置２００によれば、接続端子列１７が装置の裏面に設けられ、実装側の面を突出部分のない平坦面にでき、実装の自由度を向上することができる。また、実装側とは反対側の面に対しては、光変調素子アレイ１５への光学フィルタ等の各種光学部材の取り付けや、封止部材の取り付け等、各種部材の配置制限が緩和されて設計自由度を向上できるため、より高機能化することが可能となる。
【００５４】
（第３実施形態）
次に、本発明に係る透過型光変調装置の第３の実施の形態を説明する。
図８は液晶素子を用いた透過型光変調装置の構成を示す断面図である。
本実施形態の透過型光変調装置３００では、前述の第１実施形態における透過型光変調装置１００の微小電気機械式の光変調素子アレイに代えて、高精細、低コスト性に優れるネマチック液晶や、高速応答性に優れる強誘電液晶、電傾効果液晶等の電界印加による屈折率変化によって光変調を行う液晶素子５９を用いて構成している。他の構成は第１実施形態と同様であるので重複する説明は省略する。
【００５５】
液晶素子５９は、素子固定基板１１の回路形成層１３上から順に、画素電極６１、配光膜６３、液晶層６４、配光膜６５、対向電極６６を配設した層構成であり、ガラス基板上に形成するＴＦＴプロセスの他に、Ｓｉ基板、ＳＯＩ基板上に形成するＬＣＯＳ（Liquid Crystal on Silicon）等の技術により形成されたものであってもよい。
この液晶素子５９は、画素電極６１と対向電極６６との間に印加される電圧により液晶層６４の配向が変化され、偏光板（図示せず）との作用により液晶素子５９を透過する光の光量を増減する。
【００５６】
本実施形態の透過型光変調装置３００によれば、透過型の光変調素子アレイ１５としての液晶素子を、光透過性を有する素子固定基板１１に形成し、素子固定基板１１の回路形成層１３を介して光変調素子アレイ１５に接続された接続端子列１７に電気的に接続するので、信号線の増加に伴って信号端子が増大しても、光変調素子アレイ１５を小型軽量化しつつ搭載することができる。
【００５７】
上記の透過型光変調装置３００は、図９に本実施形態の変形例を示すように、素子固定基板１１の接続端子列１７の配設された側の面とは反対側の面に光変調素子アレイ１５を備えた構成としてもよい。
この透過型光変調装置３１０では、図７に示す透過型光変調装置２００と同様に、接続端子列１７が装置の裏面に設けられ、実装側の面を突出部分のない平坦面にでき、実装の自由度を向上することができる。また、実装側とは反対側の面に対しては、光変調素子アレイ１５への光学フィルタ等の各種光学部材の取り付けや、封止部材の取り付け等、各種部材の配置制限が緩和されて設計自由度を向上できるため、より高機能化することが可能となる。
【００５８】
（第４実施形態）
次に、本発明に係る透過型光変調装置の第４の実施の形態を説明する。
図１０は電気光学結晶素子を用いた透過型光変調装置の構成を示す断面図である。
本実施形態の透過型光変調装置３２０では、前述の第１実施形態における透過型光変調装置１００の微小電気機械式の光変調素子アレイに代えて、ＰＬＺＴ光変調素子を用いている。ＰＬＺＴ膜は、Ｐｂ，Ｌａ、Ｚｒ、Ｔｉの酸化物であり、光カー効果を示す。ＰＬＺＴ光変調素子は、液晶素子よりも高速に光変調することができ、また、固体型なので信頼性も高い。
図１０に示すように、本実施形態の透過型光変調装置３２０は、素子固定基板１１、回路形成層１３上に画素電極６７と対向電極６８を基板１１に対して垂直となるように設け、両電極間にＰＬＺＴ薄膜６９を形成する。画素電極６７は各画素毎に設けられ、駆動制御回路の出力に接続されて光透過率に応じた電位が供給される。対向電極６８は全画素で電気的に共通である。なお、画素電極６７、対向電極６８、ＰＬＺＴ薄膜６９の基板１１側とは反対側の端面は、透明保護膜７０を設けてある。
【００５９】
このとき、画素電極６７と対向電極６８の電位差によって生じる電界により、ＰＬＺＴ薄膜６９の複屈折が変化し、ＰＬＺＴ薄膜６９を透過する光の偏光状態が変化する。ここで、ＰＬＺＴ薄膜６９を透過する光路長と電圧印加により変化する複屈折の値を適宜選択することで、入射光の偏光軸を回転させることができ、入射側及び出射側に偏光膜を設けることで複屈折制御型の光変調が可能となる。
【００６０】
電気光学結晶素子は、上記の他、例えば、ＬＮ（ＬｉＮｂＯ３）、ＫＤＰ（ＫＨ２ＰＯ４）、ＡＤＰ（ＮＨ４Ｈ２ＰＯ４）等ポッケルス効果による電界複屈折制御を利用した光変調素子でもよい。また、電気光学結晶素子の他には、磁気光学結晶素子（例えばガーネット材料など）ファラデー効果による偏光回転を利用して光変調を行う素子でもよい。
【００６１】
（第５実施形態）
次に、本発明に係る透過型光変調装置の第５の実施の形態を説明する。
図１１に支持基板に搭載された透過型光変調装置の構成を（ａ）断面図、（ｂ）上面図、（ｃ）下面図で示した。
この透過型光変調装置４００は、前述した光変調素子アレイ１５が素子固定基板１１の下面側に形成された狭端子ピッチの透過型光変調装置（例えば１００、３００）をインターポーザとしての支持基板７１に積層すると共に、接続端子列１７を、幅広の接続端子ピッチ（例えば０．１ｍｍ〜２．０ｍｍ程度）を有し、表面実装用の接続端子である接続端子列７３の各接続端子（第３接続端子）７５へ電気的に接続している。この支持基板７１は、内部に配線パターン７７の形成された開口部７９を有するガラス、セラミックス、樹脂等から形成されている。また、支持基板７１の開口孔である開口部７９は、搭載される光変調素子アレイ１５よりも僅かに大きな大きさに形成されており、素子固定基板１１側の光変調素子アレイ１５が開口部７９側に配置されるように、開口部７９側に配置されている。
【００６２】
また支持基板７１は、狭幅ピッチの接続端子列１７を有する透過型光変調装置１００が搭載される表面に、接続端子列１７の各接続端子に対応するランド等の接続端子（第２接続端子）８１を有している。そして、この接続端子８１は、接続端子列１７の各接続端子に対応してエリアアレイ状に配設されている。
【００６３】
また、支持基板７１の素子固定基板１１が搭載される側とは反対側の面に、ハンダバンプからなる接続端子列７３がエリアアレイ状に配設されている。この接続端子列７３は、配線パターン７７を介して接続端子８１に電気的に接続されている。
このように、本実施形態の透過型光変調装置４００によれば、ピッチの狭い接続端子を有する透過型光変調装置１００を、ピッチの広いエリアアレイ状に配列された接続端子列７３を有する支持基板７１に搭載し、狭幅の透過型光変調装置１００の接続端子列１７を接続端子８１から配線パターン７７を通じて接続端子７５に電気的に接続した構成であるので、端子ピッチの広い一般の回路基板への実装が容易となる。
【００６４】
また、素子固定基板１１が、開口部７９側に光変調素子アレイ１５を配置し、支持基板７１の開口孔である開口部７９に素子固定基板１１側の光変調素子アレイ１５を挿入して収容した構成としたため、光変調素子アレイ１５を外力や環境雰囲気から保護することができ、また、光変調素子アレイ１５による透過型光変調装置外部への突出をなくすことができる。
【００６５】
次に、本実施形態の透過型光変調装置４００の変形例を順次説明する。
図１２にモジュール化した透過型光変調装置の断面図を示した。本変形例の透過型光変調装置４１０は、支持基板７１に他の回路素子（ＣＰＵやメモリー或いはドライバ等）８３を搭載している。この回路素子８３の具体例としては、例えば光変調素子アレイ１５の駆動制御用ＩＣ、メモリーＩＣ、システム制御用ＣＰＵ等の電子部品等が挙げられる。このように、支持基板７１に他の回路素子８３を一体に搭載することにより、光変調素子の機能を拡充させ、また部品間の配線長が短くなり信号の高速性と信頼性が得られ、より高機能なモジュール化を図ることができる。これにより、回路素子８３の搭載によってモジュール化されているので、一般回路基板へ透過型光変調装置４１０を実装する際に、この光変調素子の駆動に関連する部品等の回路基板への実装を軽減でき、電子部品の実装の省スペース化、簡略化を図ることができる。
【００６６】
次に、本実施形態の第２変形例を説明する。
図１３に端子接続部を樹脂により封止した透過型光変調装置の断面図を示した。
本変形例の透過型光変調装置４２０は、素子固定基板１１側の接続端子列１７の各接続端子と、支持基板７１の素子固定基板１１側の面に設けた接続端子８１との間を、樹脂材料によって封止している。このような各接続端子の接続部位をモールド封止した透過型光変調装置４２０によれば、接続端子列１７の接続端子と接続端子８１との間の接続部位への塵埃、水分、酸素等の浸入や損傷を防ぐことができ、また、この接続部位を補強することができ、破壊強度が増加して取り扱い性を向上させることができる。
【００６７】
次に、本実施形態の第３変形例を説明する。
図１４に端子接続部を樹脂により封止した透過型光変調装置の断面図を示した。
この透過型光変調装置４３０は、前述した光変調素子アレイ１５が素子固定基板１１の上面側に形成された狭端子ピッチの透過型光変調装置（例えば２００、３１０）を支持基板７１に積層すると共に、接続端子列１７を幅広の接続端子ピッチを有する広ピッチ接続端子列７３の各接続端子７５へ電気的に接続している。
このように、光変調素子アレイ１５の形成された素子固定基板１１を狭端子ピッチの光変調装置に搭載した透過型光変調装置４３０によれば、光変調素子アレイ１５が最上面に配置されるため、光変調素子アレイ１５への光学フィルタ等の各種光学機能部材の取り付けを自由に行うことができ、また、光変調素子アレイ１５の封止部材を、配置制限を受けることなく容易に設けることができる。
【００６８】
この場合の光学機能部材としては、屈折、回折、干渉、偏光、偏向の少なくともいずれかを利用した光学機能部材を適宜用いることができる。配置場所は、光変調素子アレイ１５の光入射側又は出射側、あるいはその両方とされる。例えば、屈折を利用したものでは、集光して光利用効率を向上させるマイクロレンズアレイや、入射光や透過光の光路を変えて設計自由度等を向上させるプリズムアレイがある。回折を利用したものでは、入射光の波長を空間的に弁別して光変調素子に導入する回折格子等があり、干渉を利用したものでは、入射する波長の選択を行って光変調素子に導入する干渉フィルタ等がある。偏光を利用したものでは、例えば液晶素子、電気光学結晶素子等を用いる場合には、入射側及び出射側に設けられ複屈折制御による光変調を行うための偏光板、位相差板等がある。
【００６９】
次に、本実施形態の第４変形例を説明する。
図１５に端子をワイヤボンディング接続した透過型光変調装置の断面図を示した。
この透過型光変調装置４４０は、前述した第３変形例の透過型光変調装置４３０の接続端子列１７を、回路形成層１３の上面に接続端子（第１接続端子）８７として形成すると共に、支持基板７１の上面に接続端子（第２接続端子）８９を形成し、これらの接続端子８７と接続端子８９とを導電性のワイヤ線９１によってワイヤボンディング接続している。そして、素子固定基板１１を支持基板７１との間に接着層９３を介して固定している。なお、支持基板７１の接続端子８９は、素子固定基板１１の配置位置の外周側にエリアアレイ状に設けてある。
【００７０】
このように、素子固定基板１１を接着層９３によって支持基板７１に接着固定し、素子固定基板１１の接続端子８７と支持基板７１の接続端子８９とをワイヤボンディング接続した透過型光変調装置４４０によれば、素子固定基板１１の裏面に接続端子を設ける必要がなくなり、素子の構成を簡略化できる。また、従来の半導体製造装置を用いて接続端子同士の接続が簡単にして行えるため、製造コストを低減でき、透過型光変調装置４４０を安価に提供することが可能となる。また、ワイヤボンディング接続を行った部位は、樹脂封止することで保護した構成としても良い。
【００７１】
次に、本実施形態の第５変形例を説明する。
図１６は封止部材を支持基板の開口部に接合した透過型光変調装置の断面図である。
この透過型光変調装置４５０は、図１１に示す透過型光変調装置４００の支持基板７１の開口部７９に、入射光に対して光透過性を有する透明領域を一部に備えた封止部材９５を設けることで、光変調素子アレイ１５を封止している。封止部材９５は、透明部材を開口部７９に接合することで設けてもよく、透明樹脂材料を開口部７９に充填してモールド成形して設けてもよい。
このように、光変調素子アレイ１５を開口部７９側に配設すると共に、この開口部７９を、光透過性を有する封止部材９５によって封止することにより、光変調素子アレイ１５を保護することができ、透過型光変調装置４５０の堅牢化が図られる。
【００７２】
（第６実施形態）
次に、本発明に係る透過型光変調装置の第６の実施の形態を説明する。
図１７に素子固定基板側の接続端子と支持基板側の接続端子が同じ側に形成された透過型光変調装置の断面図を示した。
この透過型光変調装置５００は、図１１に示す透過型光変調装置４００の支持基板７１の接続端子列７３を素子固定基板１１側の面上に形成しており、支持基板７２の接続端子７５の配置と、これに伴う配線パターン７７が異なる点以外は図１１に示す透過型光変調装置４００と同様である。従って、本実施形態の透過型光変調装置５００では、接続端子７５及び素子固定基板１１側の接続端子列１７の各接続端子に接続される接続端子８１を同一面上に形成するので、支持基板７２の構造を簡略化することができる。また、回路基板へ実装した際に、実装側とは反対側の面に接続端子が存在しなくなるため、回路基板との接続部に対して塵埃等による影響を受けにくくすることができる。
【００７３】
また、上記構成の透過型光変調装置は、次に示す構成としてもよい。
図１８は、図１７の透過型光変調装置の光変調素子アレイを、素子固定基板の支持基板側とは反対側の面に設けた構成の透過型光変調装置の断面図である。
この変形例としての透過型光変調装置５１０は、支持基板７２に接続される素子固定基板１１が、光変調素子アレイ１５が支持基板７２側とは反対側の面に設けられている。
このような構成によれば、光変調素子アレイ１５への光学フィルタ等の各種光学機能部材の取り付けや封止部材等による保護を容易に行うことができる。
【００７４】
（第７実施形態）
次に、本発明に係る透過型光変調装置の第７の実施の形態を説明する。
図１９にマイクロレンズアレイを設けた透過型光変調装置の断面図を示した。
この透過型光変調装置６００は、図１に示す透過型光変調装置１００に対して複数のマイクロレンズからなるマイクロレンズアレイ９７を光変調素子アレイ１５の光入射側に設けたものである。なお、入射光は図１９の下側から上側へ向けて導入されるものとする。このマイクロレンズアレイ９７は、封止用透明基板２１に取り付けられ、入射光を集光させて光変調素子アレイ１５の各光変調素子２５の光変調部５５へ集光させる。また、マイクロレンズアレイ９７の各マイクロレンズは、その周囲が遮光性を有するブラックマトリックス９９によって囲われている。
【００７５】
このように、入射光を光変調素子アレイ１５に集光させるマイクロレンズアレイ９７を備えた透過型光変調装置６００によれば、マイクロレンズアレイ９７によって入射光を光変調素子アレイ１５の各光変調素子２５の光変調部５５に収束させ、光変調部５５から拡げて出射させることができる。つまり、光変調素子２５は、１つの素子の配置領域全体に対する一部のみが光変調機能を有する光変調部５５として形成されており、素子の全体に入射光を照射する方式では開口率を高くすることに限界があった。そのため、光変調部５５に入射光を収束させた状態で光変調を行い、さらに光変調部５５の光路前方において光変調部５５からの透過光を拡げて出射させるようにした。これにより、見掛けの開口率が増加し、透過型光変調装置６００の透過部１０３を、各光変調素子２５の光変調部５５以外の領域や光変調素子２５同士の間による遮光部分が実質的に存在しない状態にできる。その結果、光変調素子２５の光変調部５５周囲における遮光領域がなくなり、透過部１０３内における画素間のノイズが大幅に低減されて、透過光強度が高く極めて高効率な光変調が可能となる。
また、マイクロレンズアレイ９７の各マイクロレンズの周囲をブラックマトリックス９９により包囲したため、マイクロレンズの周囲における迷光の発生が防止される。
【００７６】
なお、マイクロレンズアレイ９７は、入射光の出射側に設けてもよく、入射側及び出射側の双方に設けてもよい。さらには、封止用透明基板２１のマイクロレンズアレイ９７配設側とは反対側の面等の任意の位置に、その他の光学機能部材を設けた構成としてもよい。この場合の光学機能部材としては、例えば、プリズム、レンズ、回折素子、光学フィルタ、ビームスプリッタ、偏向フィルタ等の部材が挙げられる。
【００７７】
また、上記構成の透過型光変調装置は、次に示す構成としてもよい。
図２０に入射光を上側から下側へ向けて導入する透過型光変調装置の断面図を示した。
この変形例としての透過型光変調装置６１０は、図７に示す透過型光変調装置２００に対して複数のマイクロレンズからなるマイクロレンズアレイ９７を光変調素子アレイ１５の光入射側に設けたものである。なお、入射光は図２０の上側から下側へ向けて導入されるものとする。そして、マイクロレンズアレイ９７は、封止用透明基板２１に取り付けられ、入射光を集光させて光変調素子アレイ１５の各光変調素子２５の光変調部５５へ集光させる。その他の構成は前記同様であって、透過型光変調装置６００と同様の効果が奏される。
【００７８】
（第８実施形態）
次に、本発明に係る透過型光変調装置の第８の実施の形態を説明する。
図２１にマイクロレンズアレイを備えた狭端子ピッチの透過型光変調装置（例えば６００）を支持基板に搭載した透過型光変調装置の断面図を示した。
この透過型光変調装置７００は、前述の透過型光変調装置６００を図１１に示す透過型光変調装置４００の狭端子ピッチの透過型光変調装置（例えば１００，３００）の代わりに、支持基板７１へ搭載した構成としている。
この透過型光変調装置７００の構成によれば、ピッチの狭い接続端子を有する透過型光変調装置６００を、ピッチの広いエリアアレイ状に配列された接続端子列７３を有する支持基板７１に搭載し、狭幅の透過型光変調装置６００の接続端子列１７を、接続端子８１から配線パターン７７を通じて接続端子７５に電気的に接続した構成であるので、端子ピッチの広い一般の回路基板への実装が容易となる。
【００７９】
また、素子固定基板１１が、開口部７９側に光変調素子アレイ１５及びマイクロレンズアレイ９７を配置し、支持基板７１の開口部７９内に素子固定基板１１側の光変調素子アレイ１５を収容した構成としたため、光変調素子アレイ１５やマイクロレンズアレイ９７を外力や環境雰囲気から保護することができ、また、光変調素子アレイ１５による透過型光変調装置外部への突出をなくすことができる。
【００８０】
（第９実施形態）
次に、本発明に係る透過型光変調装置の第９の実施の形態を説明する。
図２２にマイクロレンズアレイを備えた狭端子ピッチの透過型光変調装置（例えば６１０）を支持基板に搭載した透過型光変調装置の断面図を示した。
この透過型光変調装置８００は、前述の透過型光変調装置６１０を図１１に示す透過型光変調装置４００の狭端子ピッチの透過型光変調装置（例えば１００，３００）の代わりに、支持基板７１へ搭載した構成としている。
この透過型光変調装置８００の構成によれば、第７実施形態と同様に、端子ピッチの広い一般の回路基板への実装が容易となる。また、光変調素子アレイ１５とマイクロレンズアレイ９７が上面側に配置されるため、封止用透明基板２１への光学フィルタ等の各種光学機能部材の取り付けを自由に行うことができる。この場合の光学機能部材としては、例えば、プリズム、レンズ、回折素子、光学フィルタ、ビームスプリッタ、偏向フィルタ等の部材が挙げられる。
【００８１】
（第１０実施形態）
次に、本発明に係る透過型光変調装置の実装方法を説明する。
図２３は透過型光変調装置を回路基板に実装した様子を示す断面図である。
ここでは、回路基板１０５に前述の透過型光変調装置６００を実装する様子を一例として示しているが、上記説明済みである狭端子ピッチの透過型光変調装置（１００，２００，３００，３１０）のいずれであってもよい。
回路基板１０５は、例えば光変調素子アレイ１５の駆動用ＩＣ、メモリーＩＣ、システム制御用ＣＰＵ等のＩＣや、コンデンサ、抵抗、コネクター等の一般電子部品１０７が実装されており、その一部には開口孔等の透過開口部１０９が形成されている。この回路基板１０５としては、ビルドアップ基板が好適に用いられる。ここで、ビルドアップ基板とは、プリント配線板のコア層(コアとなる多層基板)の上下に、ビルドアップ層と呼ばれる新しい層を積み上げて製造された基板である。
【００８２】
そして、この透過型光変調装置６００を、その光変調素子アレイ１５が透過開口部１０９と重なり合う位置に実装する。即ち、光変調素子アレイ１５と透過開口部１０９とを位置合わせして、透過型光変調装置６００の接続端子列１７を回路基板１０５のランド１１１に合わせて半田付けを行う。具体的な接続端子列１７の接続形態としては、これに限らず、接続ピンやコラム、或いは周知の接続技術を用いることができる。
【００８３】
このような透過型光変調装置の実装方法によれば、透過開口部１０９を形成した回路基板１０５へ透過型光変調装置を容易に実装して設置することができる。また、透過開口部１０９をガラスや樹脂等の変調する光に対して透明な透光性材料によって封止した構成としてもよく、この場合には、回路基板１０５との接合強度を増加させ、回路基板１０５自体を堅牢化させ、光変調素子アレイ１５等を保護することができる。なお、回路基板１０５として透明基板を用いることで、単純にそのまま実装するだけで透過／非透過の光変調が可能となる。
さらに、プリズム、レンズ、回折素子、光学フィルタ、ビームスプリッタ、偏光フィルタ等の光学機能部材を適宜設けた構成としてもよい。
【００８４】
さらに、透過開口部１０９は、上記のように図２４（ａ）に示す回路基板１０５の内部に開口孔を形成する以外にも、例えば図２４（ｂ）に示す回路基板１０５の端部における切り欠き部１１３としてもよい。この場合には、回路基板１０５の加工の簡単化を図ることができる。
また、電子部品１０７を例えば光変調素子アレイを駆動させるに必要な駆動用デバイスとすることで、回路基板１０５が透過型光変調装置を駆動させるモジュールとして機能させることができる。
【００８５】
次に、他の透過型光変調装置の実装方法について説明する。
図２５は他の透過型光変調装置を回路基板に実装した様子を示す断面図である。
ここでは、回路基板１０５に前述の透過型光変調装置７００を実装する様子を一例として示しているが、上記説明済みである透過型光変調装置（４００，４１０，４２０，４３０，４４０，４５０，５００，５１０）のいずれであってもよい。
【００８６】
この場合も、図２３に示す場合と同様に、光変調素子アレイ１５の駆動用ＩＣ等の電子部品１０７が実装されており、その一部には透過開口部１０９が形成されている。この回路基板１０５としては、ビルドアップ基板が好適に用いられる。
このような透過型光変調装置の実装方法によれば、透過開口部１０９を形成した一般の回路基板１０５へ透過型光変調装置を容易に実装して設置することができる。また、透過開口部１０９をガラスや樹脂等の透明な封止部材によって塞ぐことで、光変調素子アレイ１５とこれを保護する封止用透明基板２１等を、回路基板１０５と素子固定基板１１との間に封止した構成としてもよく、この場合には、回路基板１０５との接合強度を増加させ、回路基板１０５自体を堅牢化させ、光変調素子アレイ１５等を保護することができる。また、プリズム、レンズ、回折素子、光学フィルタ、ビームスプリッタ、偏光フィルタ等の光学機能部材を適宜設けた構成としてもよい。
【００８７】
以上説明した各実施形態及び各変形例は、それぞれの構成を適宜組み合わせることで種々の透過型光変調装置を構成することが可能であり、これにより、目的に応じた最適な機能を得ることができる。
【００８８】
【発明の効果】
本発明に係る透過型光変調装置及びその実装方法によれば、導入される入射光を透過又は非透過状態にする透過型の光変調素子アレイと、該光変調素子アレイを駆動又は制御する回路と、該回路に電気的に接続された第１接続端子とを素子固定基板上に形成した透過型光変調素子で、この第１接続端子が、表面実装用の接続端子であり、素子固定基板の一方の面又は他方の面に、光変調素子アレイの形成された領域の周囲の少なくとも一部でエリアアレイ状に形成することにより、高速駆動のために信号線が増加して接続端子数が増大しても、第１の接続端子がエリアアレイ状に高密度に配列されるために、光変調装置装置を大型化することがなくなる。従って、高速駆動に有利な多数の接続端子を備えつつ小型化を図ることができる透過型光変調装置を構築することができる。また、この透過型光変調装置を回路基板に実装する際、回路基板が透過開口部を有することで、この透過開口部と光変調素子アレイとの位置を重ね合わせて実装することにより、透過／非透過による光変調が回路基板上で可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る第１実施形態の透過型光変調装置の断面図である。
【図２】ファブリペロー干渉型の光変調素子の一例としての概略構成とその動作を示す説明図である。
【図３】光変調素子アレイのアクティブマトリクス駆動のための等価回路図である。
【図４】機械式シャッター型の光変調素子の（ａ）平面図及び（ｂ）断面図である。
【図５】機械式シャッター型の光変調素子の（ａ）オフ状態及び（ｂ）オン状態を平面で表す動作説明図である。
【図６】図５に示す光変調素子であって（ａ）はオフ状態（ｂ）はオン状態を示す断面図である。
【図７】光変調素子アレイを上面側に設けた透過型光変調装置の構成を示す断面図である。
【図８】液晶素子を用いた透過型光変調装置の構成を示す断面図である。
【図９】素子固定基板の接続端子列の配設された側の面とは反対側の面に光変調素子アレイを備えた透過型光変調装置の構成を示す断面図である。
【図１０】電気光学結晶素子を用いた透過型光変調装置の構成を示す断面図である。
【図１１】支持基板に搭載された透過型光変調装置の構成を示す（ａ）断面図、（ｂ）上面図、（ｃ）下面図である。
【図１２】モジュール化した透過型光変調装置の断面図である。
【図１３】端子接続部を樹脂により封止した透過型光変調装置の断面図である。
【図１４】端子接続部を樹脂により封止した透過型光変調装置の断面図である。
【図１５】端子をワイヤボンディング接続した透過型光変調装置の断面図である。
【図１６】封止部材を支持基板の開口部に接合した透過型光変調装置の断面図である。
【図１７】素子固定基板側の接続端子と支持基板側の接続端子が同じ側に形成された透過型光変調装置の断面図である。
【図１８】
図１７の透過型光変調装置の光変調素子アレイを、素子固定基板の支持基板側とは反対側の面に設けた構成の透過型光変調装置の断面図である。
【図１９】マイクロレンズアレイを設けた透過型光変調装置の断面図である。
【図２０】入射光を上側から下側へ向けて導入する透過型光変調装置の断面図である。
【図２１】マイクロレンズアレイを備えた狭端子ピッチの透過型光変調装置を支持基板に搭載した透過型光変調装置の断面図である。
【図２２】マイクロレンズアレイを備えた狭端子ピッチの透過型光変調装置を支持基板に搭載した透過型光変調装置の断面図である。
【図２３】透過型光変調装置を回路基板に実装した様子を示す断面図である。
【図２４】支持基板の透過開口部の例であって（ａ）は開口孔、（ｂ）は切り欠き部を示す平面図である。
【図２５】他の透過型光変調装置を回路基板に実装した様子を示す断面図である。
【図２６】光変調素子アレイの制御駆動回路を示す説明図である。
【符号の説明】
１１ 素子固定基板
１３ 内部回路層（内部配線回路）
１５ 光変調素子アレイ
１７ 接続端子列
１９ シール材
２１ 封止用透明基板
２３ 接続端子（第１接続端子）
２５ 光変調素子
２７ 画素駆動回路
２９ 下部電極
３１ ハーフミラー
３３ 光学スペーサ
３５ 上部電極
３７ ハーフミラー
３９ 可動薄膜
４１ 機械式シャッター型光変調素子
５５ 光変調部
５９ 液晶素子
６１ 画素電極
６３，６７ 配光膜
６４ 液晶層
６６ 対向電極
６７ 画素電極
６８ 対向電極
６９ ＰＬＺＴ薄膜
７１，７２ 支持基板
７３ 接続端子列
７５ 接続端子（第３接続端子）
７９ 開口部
８１ 接続端子（第２接続端子）
８３ 回路素子
８７ 接続端子（第１接続端子）
８９ 接続端子（第２接続端子）
９５ 封止部材
９７ マイクロレンズアレイ
１０３ 透過部
１０５ 回路基板
１０７ 電子部品
１０９ 透過開口部
１１１ ランド
１１３ 切り欠き部
１００，２００，３００，３１０，３２０，４００，４１０，４２０，４３０，４４０，４５０，５００，５１０，６００，６１０，７００，８００ 透過型光変調装置
Claims (4)
- マイクロマシニングにより形成された微小電気機械式の光変調素子の配列体であり、導入される入射光を透過又は非透過状態にする透過型の光変調素子アレイと、該光変調素子アレイを駆動又は制御する回路と、該回路と導通され前記光変調素子アレイの領域を避けて配置した第１接続端子と、を光透過性を有する素子固定基板上に形成し、該素子固定基板を支持基板に一体に搭載させた透過型光変調装置であって、
前記第１接続端子が、半田による接続形態を採る接続端子であり、前記素子固定基板の一方の面に、前記光変調素子アレイの形成された領域の周囲の少なくとも一部でアレイ状に形成されており、
前記支持基板は、入射光に対して光透過性を有する開口孔を少なくとも一部に備え、一方の面に前記開口孔の周囲で前記素子固定基板の第１接続端子に対応するアレイ状の第２接続端子が形成されると共に、他方の面に前記第２接続端子と内部配線回路を介して電気的に接続されたアレイ状の第３接続端子が形成されており、
前記素子固定基板は、前記支持基板に対して、前記光変調素子アレイが前記開口孔に重なり合う位置に配置され、前記素子固定基板の第１接続端子と、前記支持基板の第２接続端子とが電気的に接続されており、
さらに、開口孔又は切り欠きからなる透過開口部を有する回路基板が、前記光変調素子アレイを前記透過開口部の位置に合わせて前記支持基板に実装され、前記第３接続端子が前記回路基板に電気的に接続されており、
前記光変調素子アレイに対峙して前記透過開口部に設けられ、入射光に対して光透過性を有する透明領域を一部に備えて前記光変調素子アレイを前記素子固定基板との間に封止するための封止部材を備えた透過型光変調装置。 - 前記光変調素子アレイの各光変調部に向けて入射光を収束するマイクロレンズアレイが、前記光変調素子アレイに対する入射光の光路入射側に設けられていることを特徴とする請求項１記載の透過型光変調装置。
- 前記第１接続端子と前記第２接続端子との接続部位がモールド封止されていることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の透過型光変調装置。
- 前記支持基板に電子部品が実装されていることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項記載の透過型光変調装置。
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