JPH05173170A

JPH05173170A - 空間光変調素子及びその製造方法

Info

Publication number: JPH05173170A
Application number: JP34451891A
Authority: JP
Inventors: Akio Takimoto; 昭雄滝本; Junko Asayama; 純子朝山; Koji Akiyama; 浩二秋山; Yasunori Kuratomi; 靖規藏富; Kuni Ogawa; 久仁小川
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1991-12-26
Filing date: 1991-12-26
Publication date: 1993-07-13

Abstract

(57)【要約】【目的】少なくとも光導電層、反射層、強誘電性液晶
層及び強誘電性液晶を配向させる配向膜を備えた空間光
変調素子であって、配向膜が画素単位に分割されている
ことにより、液晶のより高密度な配位が可能となり、高
解像度の画像表示が可能な空間光変調素子を提供する。【構成】透明絶縁性基板１１の上に透明導電性電極１
２が形成され、その上に光導電層１３が積層され、更に
その上に金属薄膜又は多層誘電体薄膜等の反射層１４
と、液晶を配向させるポリイミド等の高分子薄膜又はＳ
ｉＯ₂斜方蒸着膜等の配向膜１５が、同一平面状に微小
な形状で画素単位に分割されて形成される。

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、
ホログラフィーテレビジョン、光演算装置等の画像表示
装置や画像演算装置に用いられる空間光変調素子及びそ
の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、大画面且つ高密度画素を備え
た高品位テレビが様々な方式で開発されており、一部実
用化されている。中でも、従来のブラウン管方式の代替
手段として液晶技術を使った投写型ディスプレイの開発
が盛んである。従来のブラウン管方式は、画素の高密度
化を狙うと画面の輝度が低下して画像全体が暗くなる傾
向にあり、またブラウン管自体の大型化が困難であると
いう課題がある。

【０００３】また、薄膜トランジスタ駆動方式の液晶素
子を使った投写型ディスプレイ装置は軽量小形化や低消
費電力等の点で有力な方法ではあるが、開口率が大きく
ないこと、素子自体が複雑で高価であること等が解決す
べき課題として挙げられている。

【０００４】一方、ＣＲＴを入力とした光書込み型液晶
素子との組合せは、従来より装置構造が簡単で且つＣＲ
Ｔと液晶素子の利点を組み合わせた装置として注目され
ており（特開昭６３−１０９４２２号公報等）、近年は
高感度な受光層としてアモルファスシリコン薄膜を備え
た液晶素子を使って、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、液晶材料につ
いても、高速応答が可能な強誘電性液晶を用いて、より
高解像度な液晶ライトバルブが実現できるようになっ
た。更に、このような光書込み型液晶素子は、強誘電性
液晶が持つメモリー特性と２値化特性を利用することに
より、次世代の並列演算装置や光コンピューティング装
置の核としても期待されている。

【０００５】他方、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ーテレビジョン
が注目されており、特に書換え可能なホログラム記録媒
体として液晶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１２〜２５（ｌｐ／ｍ
ｍ）であり、今後２００（ｌｐ／ｍｍ）以上の高解像度
の実現が望まれている。

【０００６】このような画像表示装置や画像演算装置に
用いられる空間光変調素子は、液晶層、光導電層、液晶
を配向させるための配向膜等を備えており、従来の空間
光変調素子では、配向膜は素子全体に渡って均一に成膜
されるのが一般的である。

【０００７】一方、従来の空間光変調素子において、液
晶層と光導電層との界面に微小電極を形成したものが提
案されている（特開昭６２−４０４３０号公報、特開昭
６２−１６９１２０号公報）。これは、多層誘電体薄膜
の反射層の代わりに微小電極を設けたものであり、その
特徴として、(1) 製造が容易であること、(2) 入射角度
依存性の無いこと、(3) 光反射率が高いこと、等が挙げ
られる。

【０００８】このような画像表示素子や光演算素子等が
多数の情報を処理する場合、時間分解能の向上と併せ
て、情報を空間領域で高密度に表示できる特性を有する
ことが重要となる。特に、強誘電性液晶層と光導電層と
からなる空間光変調素子は、数十から百数十（ｌｐ／ｍ
ｍ）の解像度を実現できることが報告されており（応用
物理学会予稿集、１９９０年、２６ａ−Ｈ−９）、例え
ば画像表示領域が１０ｃｍ²の場合を想定すると、同一
平面内に１０⁶〜１０⁸個の画素情報が書き込み可能と
なる。このとき、１つの画素情報の占める厚さとして標
準的な反射型強誘電性液晶表示素子の膜厚１μｍと仮定
した場合、１個の画素情報が占有する強誘電性液晶の体
積領域は、１０μｍ²×１μｍから１００μｍ²×１μ
ｍの範囲と見積られ、更に高密度化が進んだ場合は、数
μｍ²×１μｍの体積領域が想定される。この場合、１
つの画素情報はサイコロ状の直方体の領域に記録され保
存されることになる。一方、現在のフォトリソグラフィ
技術は、パターン線幅がミクロンメータ以下のハーフミ
クロンメータからクォーターミクロンメータのオーダの
加工が可能となっており、この技術を用いて隣接する情
報領域の間隔はミクロンメータ以下に制御してパターン
形成が可能である。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たようなパターン形成の微細構造化に伴い、隣接する情
報領域間の境界において、強誘電性液晶の配向反転に必
要な界面エネルギーは増大することになる。即ち、隣接
した情報領域の一方がオン状態で他方がオフ状態という
お互いに逆配向となる場合、両者間の境界領域に於いて
液晶配向は螺旋状態を維持しながら、各情報領域付近の
液晶の配向方向をお互いに反転させることが必要にな
る。

【００１０】従来の空間光変調素子の構造では、液晶を
配向させるための配向膜が素子全体に渡って均一に成膜
されているため、高密度化に伴う界面エネルギーの増加
を抑制することが困難であり、このことが画像表示素子
の限界解像度を律則しているという課題があった。

【００１１】本発明は、前記課題を解決するため、液晶
層、光導電層、配向膜等を備えた空間光変調素子におい
て、前述したような螺旋状態の高い界面エネルギーを緩
和した構造を備えることにより、高密度化された情報を
忠実に表示することができる空間光変調素子を提供する
ことを目的とし、また、本発明に係る空間光変調素子を
容易に得ることが可能な空間光変調素子の製造方法を提
供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明の空間光変調素子は、少なくとも光導電層、
反射層、強誘電性液晶層及び強誘電性液晶を配向させる
配向膜を備えた空間光変調素子であって、配向膜が画素
単位に分割されていることを特徴とする。

【００１３】前記構成において、反射層が画素単位に分
割されており、且つ反射層の画素が、配向膜の画素に対
して同一又は狭い領域に形成されていることが好まし
い。また、前記構成において、反射層が金属薄膜である
ことが好ましい。

【００１４】また、本発明の空間光変調素子の製造方法
は、光導電層の表面に、順次、反射層、配向膜を形成し
た後、配向膜を画素単位に分割してから、次に反射層を
配向膜の画素領域に対して同一の領域に分割することを
特徴とする。

【００１５】また、本発明の空間光変調素子の製造方法
は、光導電層の表面に反射層を形成した後、反射層の表
面に配向膜を形成し、配向膜の表面を一定方向に摩擦す
る配向処理を行った後、配向膜を画素単位に分割するこ
とを特徴とする。

【００１６】

【作用】強誘電性液晶の配向状態は、液晶全体が持つ全
エネルギーが最低となる状態が安定状態を維持するた
め、強誘電性液晶を用いた画像表示素子や光演算素子に
おいて、強誘電性液晶の配向反転に必要な界面エネルギ
ーを緩和するには、セル厚を薄くした場合に実現される
表面安定化状態（以下、「ＳＳＦＬＣ」と称する）を利
用することが好ましい（アプライド・フィジックス・レ
ター、８９９頁、ボリューム３６、１９８０年）。ＳＳ
ＦＬＣが実現されるセル厚は、液晶材料が持つ材料定数
によって決まる臨界セル厚以下の場合に限定されるが、
臨界セル厚以下においては、情報領域間に位置する強誘
電性液晶は螺旋構造から捻れ構造へ転移し、更に一様状
態へと転移する。

【００１７】一般に、強誘電性液晶が持つエネルギーは
弾性エネルギーと表面エネルギーの和で表され、更に、
表面エネルギーは、配向ベクトルと基板界面との相互作
用と、自発分極と界面との相互作用に分類される。

【００１８】図９は、隣接する画素がお互いに反転状態
である場合を検討するための模式図である。図９に示す
Ａ画素は、一様右配位（Ｕｒ配位）、Ｂ画素は一様左配
位（Ｕｌ配位）と仮定すると、画素間のＩ領域は強誘電
性液晶がＸ軸方向に向かって反転している。

【００１９】以下、Ｉ領域のエネルギー状態を検討する
と、弾性エネルギーは、液晶がＸ軸方向に捻れを持つ場
合のエネルギーとなり、一方、表面エネルギーは、界面
Ｓｗにおける基板面との相互作用になる。

【００２０】画素間距離ｌがセル厚ｄに比べ大きな場合
は、境界面との相互作用で配向処理されることにより、
液晶分子が一様に平行に配列する領域が多くなって、境
界領域Ｉ内のエネルギーを減少させることができる。し
かし、ｌが次第に小さくなると、Ｘ軸方向全体で、即
ち、距離ｌの全ての領域に渡って捻れることにより、捻
れに伴う弾性エネルギーを小さくでき安定化することに
なる。

【００２１】従って、本発明の空間光変調素子の構成に
よれば、配向膜が画素単位に分割されていることによ
り、画素の高密度化により画素間距離が小さくなって
も、Ｓｗ領域の界面の配向処理を無くしているため、Ｓ
ｗ領域の界面による束縛条件に反する配位を達成でき、
画素間に位置する液晶を束縛することがなくなり、液晶
全体のエネルギーの最小化が図られ、より高密度な配位
を実現することができる。

【００２２】また、反射層が画素単位に分割されてお
り、且つ反射層の画素が配向膜の画素に対して同一又は
狭い領域に形成されていることにより、画素間領域から
の光反射が減少するため、画素のにじみやぼけを防ぐこ
とができる。

【００２３】また、画素単位に分割された反射層が金属
薄膜であることにより、光反射率が高くなると共に、反
射層を容易に形成することができる。

【００２４】また、本発明の空間光変調素子の製造方法
によれば、光導電層の表面に、順次、反射層、配向膜を
形成した後、配向膜を画素単位に分割してから、次に反
射層を配向膜の画素領域に対して同一の領域に分割する
ことにより、配向膜の画素パターンと反射層の画素パタ
ーンをほぼ完全に一致させることが容易に実現できる。

【００２５】また、本発明の空間光変調素子の製造方法
によれば、光導電層の表面に反射層を形成した後、反射
層の表面に配向膜を形成し、配向膜の表面を一定方向に
摩擦する配向処理を行った後、配向膜を画素単位に分割
することにより、配向膜の配向能力が後の製造工程でも
失われないため、配向処理による画素パターンの変形を
防止することができる。

【００２６】

【実施例】以下、本発明の実施例について、図面を参照
しながら説明する。図１は、本発明の空間光変調素子の
一実施例の断面図である。ガラス等の透明絶縁性基板１
１の上に、ＩＴＯやＳｎＯ_x等の透明導電性電極１２が
形成され、その上にダイオード構造を有するアモルファ
スシリコン半導体等の光導電層１３が積層される。

【００２７】光導電層１３に使用される材料は、例えば
ＣｄＳ、ＣｄＴｅ、ＣｄＳｅ、ＺｎＳ、ＺｎＳｅ、Ｇａ
Ａｓ、ＧａＮ、ＧａＰ、ＧａＡｌＡｓ、ＩｎＰ等の化合
物半導体や、Ｓｅ、ＳｅＴｅ、ＡｓＳｅ等の非晶質半導
体や、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｉ_1-xＣ_x、Ｓｉ_1-xＧｅ_x、Ｇ
ｅ_1-xＣ_x（０＜ｘ＜１）の多結晶又は非晶質半導体等
の半導体、又は(1) フタロシアニン顔料（以下、「Ｐ
ｃ」と略す）、例えば無金属Ｐｃ、ＸＰｃ（Ｘ＝Ｃｕ、
Ｎｉ、Ｃｏ、ＴｉＯ、Ｍｇ、Ｓｉ（ＯＨ）₂等）、Ａｌ
ＣｌＰｃＣｌ、ＴｉＯＣｌＰｃＣｌ、ＩｎＣｌＰｃＣ
ｌ、ＩｎＣｌＰｃ、ＩｎＢｒＰｃＢｒ等、(2) モノアゾ
色素、ジスアゾ色素等のアゾ系色素、(3) ペニレン酸無
水化物、ペニレン酸イミド等のペニレン系顔料、(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、ピレンキノン類等の多環キノン類、(7) シア
ニン色素、(8) キサンテン染料、(9）ＰＶＫ／ＴＮＦ等
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
化合物等の有機半導体がある。

【００２８】また、非晶質のＳｉ、Ｇｅ、Ｓｉ
_1-xＣ_x、Ｓｉ_1-xＧｅ_x、Ｇｅ_1-xＣ_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１３に
使用する場合、水素又はハロゲン元素を含めても構わ
ず、誘電率の低減や抵抗率の増加のため酸素又は窒素を
含めても構わない。また、抵抗率の制御にはｐ型不純物
であるＢ、Ａｌ、Ｇａ等の元素を、又はｎ型不純物であ
るＰ、Ａｓ、Ｓｂ等の元素を添加しても構わない。

【００２９】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等の接合
を形成し、光導電層１３内に空乏層を形成するようにし
て誘電率、暗抵抗率又は動作電圧極性を制御しても構わ
ない。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１３
内に空乏層を形成しても構わない。また、光導電層１３
の膜厚は０．１μｍ〜１０μｍの範囲が好ましい。

【００３０】光導電層１３の上には、アルミニウム、ク
ロム、チタン等の金属薄膜又は多層誘電体薄膜等の反射
層１４と、液晶を配向させるポリイミド等の高分子薄膜
又はＳｉＯ₂斜方蒸着膜等の配向膜１５が、同一平面状
に微小な形状で画素単位に分割されて形成される。な
お、配向膜１５は、強誘電性液晶分子の配向を層方向と
平行になるように形成されており、その厚さは１０００
オングストローム以下であり、特に１００オングストロ
ーム以下が好ましい。

【００３１】強誘電性液晶層１６は、樹脂製ビーズ等の
スペーサ１７によってセル厚が決定される。特に、出力
光のコントラストが高くするために、透過型空間光変調
素子の場合は、強誘電性液晶層１６の厚さは約２μｍ
に、反射型空間光変調素子の場合は、約１μｍに設定す
ることが好ましい。また、強誘電性液晶層１６の材料
は、強誘電性液晶であるカイラルスメクティックＣ液晶
が好ましい。

【００３２】同様に、ガラス等の透明絶縁性基板２０の
上にも、ＩＴＯやＳｎＯ_x等の透明導電性電極１９が形
成され、その上にも、配向膜１５と同様な配向層１８
が、同一平面状に微小な形状で画素単位に分割されて形
成される。

【００３３】次に、空間光変調素子の動作について説明
する。光導電層１３が積層された基板側から入射光２１
によってパターン情報が記録される。素子の反対側にお
いて、読み出し光２２が偏光子２３を介して照射され、
記録されたパターン情報に対応して変調された出力光２
４が検光子２５を介して出力される。なお、偏光子２３
と検光子２５の偏光方向は直交している。

【００３４】図２は、本発明の空間光変調素子の他の実
施例の断面図である。本実施例の空間光変調素子は、図
１に示したものとほぼ同様であるが、微小な形状で画素
単位に分割された反射膜１４の代わりに、素子の全体に
渡って一様な多層誘電体反射膜２６が形成されている点
が相違する。

【００３５】図３は、本発明の空間光変調素子の製造方
法の一実施例の工程を説明するための断面図である。（ａ）工程において、ガラス基板１１の上にＩＴＯ電極
１２をスパッタ法により形成した後、プラズマＣＶＤ法
によってｐｉｎダイオード構造を有するアモルファスシ
リコン光導電層のｐ層１３ａ、ｉ層１３ｂ、ｎ層１３ｃ
を連続成膜する。更に、その上に反射層１４として、例
えば電子ビーム蒸着によってアルミニウム薄膜を形成す
る。

【００３６】（ｂ）工程において、強誘電性液晶を配向
させるための配向膜１５として、例えば塗布によりポリ
イミド膜を形成する。なお、配向処理する際には均一配
向を得るために、高分子膜の表面をナイロン等の布で擦
るラビング処理を施すこと好ましい。また、配向膜１５
として斜方蒸着法によるＳｉＯ₂膜を用いる場合にはラ
ビング処理の必要はない。

【００３７】（ｃ）工程において、レジスト膜３０を塗
布形成し、画素パターンを形成する。レジスト膜３０が
残った部分が分割される画素パターンに相当し、レジス
ト膜３０が除去された窓部分が境界領域である。

【００３８】（ｄ）工程において、レジスト膜３０が除
去された領域の配向膜１５を、例えば酸素プラズマアッ
シャーによって除去する。この工程により、配向膜１５
が画素単位に分割されて、分割配向膜１５ａが形成され
る。

【００３９】（ｅ）工程において、レジスト膜３０を残
した状態で、画素間に位置する反射層１４の一部を除去
する。反射層１４がアルミニウム薄膜の場合、酸性エッ
チング液によって容易にウェットエッチングされる。こ
の工程により、反射層１４が画素単位に分割されて、分
離反射層１４ａが形成される。

【００４０】（ｆ）工程において、レジスト膜３０を除
去する。この（ｆ）工程の後、スペーサを分散させた対
向側のガラス基板と共に張り合わせることによって、図
１に示した空間光変調素子を製造することができる。

【００４１】以下、本発明に係る空間光変調素子及びそ
の製造方法の具体的な実施例について詳説する。

【００４２】（実施例１）本実施例において、図１に示
した空間光変調素子の製造について説明する。透明絶縁
性基板１１として、５５ｍｍ×４５ｍｍ×１．１ｍｍの
ガラス基板を用いて、その上に０．０５μｍ〜０．５μ
ｍの厚さのＩＴＯをスパッタ法により成膜し、透明導電
性電極１２を形成した。次に、プラズマＣＶＤ法によ
り、２．２μｍ厚でｐ／ｉ／ｎダイオード構成のａ−Ｓ
ｉ：Ｈ膜を積層して、有効面積が３０ｍｍ×３０ｍｍで
ある光導電層１３を形成した。光導電層１３の有効面積
の上に、反射層１４として電子ビーム蒸着法によりアル
ミニウム薄膜を１５００オングストロームの厚さで形成
した。

【００４３】続いて、配向膜１５として、ポリイミドの
前駆体であるポリアミック酸をスピナーにより反射層１
４の表面に約１００オングストローム以下の厚さで塗布
し、基板全体を熱処理炉に入れて２３０℃、１時間の加
熱処理を施して、ポリアミック酸がイミド化することに
より、ポリイミド膜を形成した。そして、配向膜１５の
表面をナイロン布で一定方向に擦ることにより、配向処
理を行った。

【００４４】次に、配向膜１５を画素単位に分割する工
程を説明する。一画素の寸法が２０μｍ×２０μｍで、
画素ピッチ２５μｍで１０００画素×１０００画素の画
素パターンでレジスト膜を塗布形成した後、基板温度１
５０℃に加熱して酸素プラズマアッシャーによって、画
素間に位置する配向膜を除去した。更に、画素間の反射
層１４は、混酸アルミエッチング液によって除去した
後、レジスト膜を除去した。

【００４５】一方、対向側の透明絶縁性基板２０として
透明絶縁性基板１１と同様なガラス基板を用いて、その
上に透明導電性電極１２と同様にＩＴＯの透明導電性電
極１９を形成した。更に、配向膜１５と同様にポリイミ
ド膜の配向膜１８を積層し、その表面をナイロン布で一
定方向に擦ることにより配向処理を行った後、画素パタ
ーンに分割した。

【００４６】次に、強誘電性液晶層１６の形成について
説明する。厚さが約１μｍの強誘電性液晶層を実現する
ため、片側の基板の配向膜１５の表面に、イソプロピル
アルコール中に分散させた直径１μｍのビーズをスプレ
ーによって撒いた後、透明絶縁性基板１１、２０の周囲
にＵＶ硬化樹脂を塗布しお互いに接着させることにより
液晶セルを作製した。この液晶セルの中に真空中で強誘
電液晶（商品名「ＺＬＩ−３６５４」、メルク社製）を
注入した後、均一配向を得るために強誘電液晶の相転移
温度（６２℃）以上の温度に加熱し、１℃／分以下の徐
冷速度で室温にもどし再配向させた。このようにして本
発明に係る空間光変調素子を得ることができた。

【００４７】次に、得られた空間光変調素子の特性評価
について説明する。空間光変調素子の透明導電性電極１
２と透明導電性電極１９の間に交流電圧を印加した状態
で、入力光２１に白色光を用いて動作を確認したとこ
ろ、その結果、入力光強度に対する出力光強度の比は、
偏光子２３、検光子２５の光量損失分を除外すると８０
％〜９０％と非常に大きく、更に入力光強度が数μＷ／
ｃｍ²以上あれば、出力光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。
図４は、一定電圧下で入力光強度に対する出力光強度の
変化を示すグラフである。なお、連続駆動をしてもこの
光入出力特性は変化せず、また、駆動を止めた後の情報
記憶状態も安定で、少なくとも１ケ月以上保存されるこ
とを確認した。また、開口率は６４％で、画像のコント
ラストは３００：１、解像度は縦方向４００本ＴＶライ
ン数の各性能が確認された。

【００４８】（実施例２）本実施例において、図５に示
した空間光変調素子の製造について説明する。実施例１
で説明した製造と同様であるが、入力光の入射側に画素
間からの漏れ光を防ぐために遮光層２７を設けた点が相
違する。

【００４９】遮光層２７は、透明導電性電極１２の上
に、一画素の寸法が２２μｍ×２２μｍで、画素ピッチ
２５μｍで１０００画素×１０００画素の画素パターン
であって、各画素の間の領域に相当する部分に、クロム
蒸着層が１０００オングストロームの厚さでパターン形
成する。その後の工程は実施例１と同様である。

【００５０】また、比較例として図６に示した配向膜が
画素単位に分割されず、素子全体に渡って一様な配向膜
を有する空間光変調素子を作製した。

【００５１】次に、得られた空間光変調素子の特性評価
について説明する。図７は、空間光変調素子の評価に用
いた投写型ディスプレイ装置の概略構成図である。空間
光変調素子１に光書き込みを行う手段として、縦が４８
０画素、横が６５０画素の分解能を有するＣＲＴディス
プレイ４３を用いた。読み出し光は、メタルハライドラ
ンプの光源４０から出射して、コンデンサーレンズ４１
により集光され、偏光ビームスプリッタ４２を介して空
間光変調素子１に照射される。出力像は、偏光ビームス
プリッタ４２で反射されて、レンズ４４で拡大されスク
リーン４５に結像される。ＣＲＴディスプレイ４３の画
面上の各画素が、空間光変調素子１の分割された画素内
に書き込まれると、スクリーン４５では四角形状の画素
に変換される。

【００５２】その結果、開口率が８０％と大きく、且つ
１００インチ相当の大きさに拡大した像はスクリーン４
５上で２０００ルーメンの照度を持つ明るい画像が得ら
れる。更に、画像のコントラストは２５０：１、解像度
は縦方向６５０本ＴＶライン数が確認された。

【００５３】また、動画像を出力したところビデオレー
トの動きに対して残像が無く、鮮明な高輝度画像が得ら
れた。また、ＲＧＢの３原色に対応したＣＲＴディスプ
レイ４３と空間光変調素子１の組み合わせを３組用意し
て、スクリーン上で合成することにより、カラー画像を
得ることができた。

【００５４】一方、特性評価の比較のために、図６に示
した構造を有する空間光変調素子を図７に示した投写型
ディスプレイに組み込んだところ、解像度は縦方向４５
０本ＴＶライン数という結果が得られた。

【００５５】次に、空間光変調素子をホログラフィーテ
レビジョン装置として特性評価した結果を説明する。図
８は、空間光変調素子の評価に用いたホログラフィーテ
レビジョン装置の概略構成図である。実施例２で示した
空間光変調素子に光書き込みを行う手段として、Ｈｅ−
Ｎｅレーザ５１からのコヒーレント光がハーフミラー５
２で分割されて、一方の光束がレンズ５６を介して被写
体５０を通ってＣＣＤ５８に照射され、他方の光束がレ
ンズ５４、５５からなるビームエキスパンダを通り、ハ
ーフミラー５７を介してＣＣＤ５８に参照光として照射
され、ＣＣＤ５８の撮像面上に干渉縞パターンが形成さ
れる。干渉縞パターンの画像データは電気信号に変換さ
れ、ＣＲＴ６５に転送され再生される。

【００５６】ＣＲＴ６５の画面上で再生された干渉縞パ
ターンの画像データは、レンズ６６により空間光変調素
子１に光書き込みされ記録される。なお、空間光変調素
子１の画素パターンは８μｍ角の画素が１０μｍピッチ
で３２００×３２００＝約１０⁷画素のものを使用し
た。

【００５７】画像の読み出しは、Ｈｅ−Ｎｅレーザ６１
からのコヒーレント光がレンズ６２、６３からなるビー
ムエキスパンダを通り、偏光ビームスプリッタ６４を介
して空間光変調素子１に照射され、変調された出力光が
偏光ビームスプリッタ６４を通過してレンズ６７によ
り、反射モードによる立体像を肉眼６８で観察される。

【００５８】その結果、実時間表示される立体画像を再
生することができ、被写体５０の動きを実時間ホログラ
ムで観察することができた。また、開口率は６４％で、
画像のコントラストは２００：１、解像度は１００ライ
ン／ｍｍの各性能が確認された。

【００５９】

【発明の効果】以上詳説したように、本発明の空間光変
調素子は、配向膜が画素単位に分割されていることによ
り、液晶のより高密度な配位が可能となるため、高解像
度の画像表示が行うことができる。従って、本発明の空
間光変調素子を用いれば、高解像度、高輝度且つ大画面
の投写型ディスプレイ装置を実現することができる。ま
た、本発明の空間光変調素子を用いたホログラフィーテ
レビジョン装置は、実時間で鮮明な立体像を観察するこ
とができる。

【００６０】また、反射層が画素単位に分割されてお
り、且つ反射層の画素が配向膜の画素に対して同一又は
狭い領域に形成されていることにより、画素間領域から
の光反射が減少するため、画素のにじみやぼけを防ぎ、
画像のコントラスト及び解像度を向上させることができ
る。

【００６１】また、画素単位に分割された反射層が金属
薄膜であることにより、光反射率が高くなると共に反射
層を容易に形成することができるため、空間光変調素子
の製造コストを低減することができる。

【００６２】また、本発明の空間光変調素子の製造方法
は、配向膜の画素パターンと反射層の画素パターンをほ
ぼ完全に一致させることが容易に実現できるため、製造
上の歩留まりが向上して、製造コストのを低減化を図る
ことができる。

【００６３】また、本発明の空間光変調素子の製造方法
は、配向処理による画素パターンの変形を防止すること
ができるため、簡単な工程で合理的に空間光変調素子を
製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の空間光変調素子の一実施例の断面図で
ある。

【図２】本発明の空間光変調素子の他の実施例の断面図
である。

【図３】本発明の空間光変調素子の製造方法の一実施例
の工程を説明するための断面図である。

【図４】本発明の空間光変調素子の入力光強度に対する
出力光強度の変化を示すグラフである。

【図５】本発明の空間光変調素子の他の実施例の断面図
である。

【図６】従来の空間光変調素子の一例の断面図である。

【図７】空間光変調素子の評価に用いた投写型ディスプ
レイ装置の概略構成図である。

【図８】空間光変調素子の評価に用いたホログラフィー
テレビジョン装置の概略構成図である。

【図９】本発明の空間光変調素子における強誘電性液晶
のエネルギー状態を説明するための模式図である。

【符号の説明】

１空間光変調素子１１、２０透明絶縁性基板１２、１９透明導電性電極１３光導電層１３ａアモルファスシリコン光導電層のｐ層１３ｂアモルファスシリコン光導電層のｉ層１３ｃアモルファスシリコン光導電層のｎ層１４反射層１４ａ分離反射層１５、１８配向膜１５ａ分割配向膜１６強誘電性液晶層１７スペーサ２１入射光２２読み出し光２３偏光子２４出力光２５検光子２６多層誘電体反射膜２７遮光層３０レジスト膜４０光源４１コンデンサーレンズ４２偏光ビームスプリッタ４３ＣＲＴディスプレイ４４レンズ４５スクリーン５１、６１Ｈｅ−Ｎｅレーザ５２、５７ハーフミラー５３ミラー５４、５５、５６、６２、６３、６６、６７レンズ５８ＣＣＤ６４偏光ビームスプリッタ６５ＣＲＴ６８肉眼

───────────────────────────────────────────────────── 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

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも光導電層、反射層、強誘電性
液晶層及び前記強誘電性液晶を配向させる配向膜を備え
た空間光変調素子であって、前記配向膜が画素単位に分
割されていることを特徴とする空間光変調素子。
【請求項２】反射層が画素単位に分割されており、且
つ前記反射層の画素が、配向膜の画素に対して同一又は
狭い領域に形成されている請求項１に記載の空間光変調
素子。
【請求項３】反射層が金属薄膜である請求項２に記載
の空間光変調素子。
【請求項４】光導電層の表面に、順次、反射層、配向
膜を形成した後、前記配向膜を画素単位に分割してか
ら、次に前記反射層を前記配向膜の画素領域に対して同
一の領域に分割する空間光変調素子の製造方法。
【請求項５】光導電層の表面に反射層を形成した後、
前記反射層の表面に配向膜を形成し、前記配向膜の表面
を一定方向に摩擦する配向処理を行った後、配向膜を画
素単位に分割する空間光変調素子の製造方法。