JPH0784267A

JPH0784267A - 液晶表示素子及び空間光変調素子

Info

Publication number: JPH0784267A
Application number: JP23269293A
Authority: JP
Inventors: Junko Asayama; 純子朝山; Akio Takimoto; 昭雄滝本; Yukio Tanaka; 幸生田中; Mikiko Kawamoto; 三紀子川本; Kuni Ogawa; 久仁小川
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1993-09-20
Filing date: 1993-09-20
Publication date: 1995-03-31

Abstract

(57)【要約】【目的】有機高分子からなる複数の支柱によって液晶
層の層厚を均一に保持することにより、高コントラスト
な液晶表示素子及び空間光変調素子を実現する。【構成】透明絶縁性基板１０１（例えば、ガラス）の
上に、透明導電性電極１０３（例えば、ＩＴＯ（インジ
ウム−スズ酸化物）、ＳｎＯ_x）と、液晶層１０７を配
向する配向膜１０５とを順次積層する。また、対向側の
透明導電性電極１０４にも配向膜１０６を一様に成膜す
る。さらに、両透明導電性電極１０３、１０４間に有機
高分子からなる複数の支柱１０８を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、反射型又は透過型のデ
ィスプレイに用いられる液晶表示装置、もしくは投写型
ディスプレイ又は光演算装置などに用いられる空間光変
調素子に関する。

【０００２】

【従来技術】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（ＣＲＴ）方式に代えて液晶技術を使っ
た投写型ディスプレイの開発が盛んである。ＣＲＴ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。また、ＣＲＴ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等の問題がある。ま
た、ＣＲＴを光入力手段とする液晶ライトバルブは従来
より素子形状が簡単でかつ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（特開昭６３−１
０９４２２号公報）。

【０００３】近年では、高感度なアモルファスシリコン
受光層と液晶とを組み合わせることにより、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、液晶材料として高速応答可能な強誘電性液晶
を用いることによって、より高速・高解像度の液晶ライ
トバルブを実現することが可能となった。この液晶ライ
トバルブは、強誘電性液晶の持つメモリー性と２値化特
性を使った次世代の並列演算装置、光コンピューティン
グ装置の核としても期待されている。

【０００４】ところで、液晶表示素子の液晶層及び空間
光変調素子の変調層である液晶層は、ガラス製のビーズ
によって数μｍの層厚が制御されている。ビーズ分散法
としては、ビーズを大気中で分散させる乾式法が一般的
であるが、ビーズを混入させた溶液をスプレーする湿式
法等もある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】配向膜間の液晶層の層
厚を所定の膜厚で均一に制御することにより、高コント
ラストな画像を得ることができる。

【０００６】しかし、前記従来のようにビーズによって
液晶層の層厚を制御すると、ビーズの位置や個数が一定
でないために液晶層の層厚に分布不均一が生じ、低コン
トラスト、ショート欠陥、画像欠陥といった問題を引き
起こす虞れがある。

【０００７】例えば、乾式法は、ダスト除去されている
大気中でビーズを一定量設置し、窒素等のガスによって
分散させた後に基板を投入し、基板上にビーズを沈下さ
せ、沈下時間でビーズ量を制御する方法であるが、ビー
ズは基板に浮いた状態となっているために風圧に弱い。
従って、ビーズ分散後に基板に付着したダストを窒素ブ
ローで取り除くと、ビーズも簡単に除去されてしまい、
分散後のダスト除去を行うことができない。また、ビー
ズは保存状態が難しく、湿気などで塊になり、窒素で分
散させるときに基板上に塊のビーズが沈下し、基板間隙
が厚くなってコントラストが低下する虞れがある。さら
に、ビーズの位置や個数は不特定であるため、一回の工
程で必要以上のビーズを使用しなければならない。

【０００８】また、湿式法は、アルコール等にビーズを
混入させたものをスプレーする方法であるが、スプレー
する際に大気中のダストを含むため、基板上にビーズと
共にゴミも分散され、ダストがショート欠陥を引き起こ
したり、基板間隙が厚くなってコントラストが低下する
虞れがある。また、スプレーのノズルから溶液が大粒の
水滴で基板に降り掛かることが多く、水滴乾燥後に水滴
のふち部分にビーズが塊となって残存するため、基板間
隙が厚くなってコントラストが低下し、画像欠陥を引き
起こす虞れがある。また、有機溶剤であるために揮発し
やすく、溶媒とビーズ量との比が変動し、常に一定量の
分散量に調整することは困難である。

【０００９】本発明は、前記従来技術の課題を解決する
ため、簡単な構造によって液晶層の層厚を制御すること
のできる液晶表示素子及び空間光変調素子を提供するこ
とを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明に係る液晶表示素子は、第１の基板と、前記
第１の基板に対向する第２の基板と、前記第１の基板上
の第１の電極と、前記第２の基板上の第２の電極と、前
記第１及び第２の電極上の配向膜と、前記第１の電極と
前記第２の電極との間に挿入された液晶層とを少なくと
も備えた液晶表示素子であって、前記第１の電極と前記
第２の電極との間隙を一定に保持する有機高分子膜から
なる複数の支柱を、前記第１又は第２の電極の上に形成
したことを特徴とする。

【００１１】また、本発明に係る空間光変調素子は、第
１の基板と、前記第１の基板に対向する第２の基板と、
前記第１の基板上の第１の電極と、前記第２の基板上の
第２の電極と、前記第１の電極に電気的に接続され、複
数の画素部分と、前記複数の画素部分の間にある画素間
部分とを有し、前記画素部分の各々が前記画素間部分に
よって電気的に分離された光導電層と、前記光導電層の
前記画素部分に電気的に接続され、かつ、相互に電気的
に分離された複数の反射膜と、前記複数の反射膜と前記
第２の電極との間に挿入された液晶層とを少なくとも備
えた空間光変調素子であって、前記反射膜と前記第２の
電極との間隙を一定に保持する有機高分子からなる複数
の支柱を、前記反射膜側又は第２の電極側に形成したこ
とを特徴とする。

【００１２】また、前記空間光変調素子の構成において
は、光導電層が整流性を有するのが好ましい。また、前
記空間光変調素子の構成においては、支柱が隣接する反
射膜間に形成されているのが好ましい。

【００１３】また、前記空間光変調素子の構成において
は、支柱が、反射膜と第２の電極との間の液晶層の層厚
を一定に保持する第１の支柱と、前記光導電層の周辺部
における前記第１の基板と前記第２の基板との間の液晶
層の層厚を一定に保持する第２の支柱とからなるのが好
ましく、この場合にはさらに、支柱の一方が反射膜上又
は反射膜間上に形成され、前記支柱の他方が前記第１の
基板上の前記光導電層を含まない周辺領域もしくは前記
周辺領域と対向する前記第２の基板又は第２の電極上に
形成されているのが好ましい。

【００１４】また、前記液晶表示素子又は空間光変調素
子の構成においては、有機高分子膜の材料としてポリイ
ミドを主成分としたものを用いるのが好ましい。また、
前記液晶表示素子又は空間光変調素子の構成において
は、支柱は、前記支柱が形成されている側の接着面積が
大きく、対向側の接着面積が小さいのが好ましい。

【００１５】

【作用】前記液晶表示素子又は空間光変調素子の構成に
よれば、液晶層の層厚を均一なものとすることができる
ので、高コントラストな液晶表示素子又は空間光変調素
子を実現することができる。

【００１６】また、前記空間光変調素子の構成におい
て、支柱が隣接する反射膜間に形成されているという好
ましい構成によれば、反射効率が低下することはないの
で、さらに高コントラストな空間光変調素子を実現する
ことができる。

【００１７】また、前記空間光変調素子の構成におい
て、支柱が、反射膜と第２の電極との間の液晶層の層厚
を一定に保持する第１の支柱と、前記光導電層の周辺部
における前記第１の基板と前記第２の基板との間の液晶
層の層厚を一定に保持する第２の支柱とからなるという
好ましい構成によれば、画素部と周辺部の液晶層の層厚
を均一に保持することができる。

【００１８】また、前記液晶表示素子又は空間光変調素
子の構成において、有機高分子膜の材料としてポリイミ
ドを主成分としたものを用いるという好ましい構成によ
れば、硬質な膜となるために機械的強度が強く、また、
絶縁性に優れているために、欠陥の無い良好な特性を有
する液晶表示素子又は空間光変調素子を実現することが
できる。

【００１９】また、前記液晶表示素子又は空間光変調素
子の構成において、支柱は、前記支柱が形成されている
側の接着面積が大きく、対向側の接着面積が小さいとい
う好ましい構成によれば、配向膜を形成するためのラビ
ング工程においてラビング処理を施しても支柱が倒れて
しまうことはない。また、支柱の対向側の接着面積が小
さいために、基板張り合わせ工程においても支柱全体に
かかる圧力が小さくなり、その結果、圧力による破壊を
も防止することができる。

【００２０】

【実施例】以下、実施例を用いて本発明をさらに具体的
に説明する。（実施例１）図１は本発明に係る液晶表示素子の一実施
例を示す断面図である。

【００２１】図１に示すように、透明絶縁性基板１０１
（例えば、ガラス）の上には、透明導電性電極１０３
（例えば、ＩＴＯ（インジウム−スズ酸化物）、ＳｎＯ
_x）と、液晶層１０７を配向する配向膜１０５とが順次
積層されている。また、対向側の透明導電性電極１０４
にも配向膜１０６が一様に成膜されている。さらに、両
透明導電性電極１０３、１０４間には有機高分子からな
る複数の支柱１０８が形成されており、これにより液晶
層１０７の層厚を一定に保つことができるようにされて
いる。尚、図１中、１０２は透明絶縁性基板（例えば、
ガラス）である。

【００２２】液晶層１０７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液晶を用いるのが好
ましい。また、液晶層１０７の厚みは、反射型液晶表示
素子の場合であるので、約１μｍに設定するのが出力光
のコントラスト比を高くできて好ましい。

【００２３】次に、上記構成を有する液晶表示素子の製
造方法を図２を参照しながら説明する。まず、厚みガラ
ス基板２０１、２０２上に、スパッタ蒸着法によってＩ
ＴＯを０．０５〜０．５μｍの膜厚で成膜し、透明導電
性電極２０３、２０４を形成した（図２（ａ））。

【００２４】次いで、透明導電性電極２０３の上にポリ
アミック酸をスピンコートによって塗布し、３００℃の
温度で１時間にわたって加熱することにより、膜厚が１
μｍのポリイミド高分子膜２０５を形成した（図２
（ｂ））。

【００２５】次いで、ポリイミド高分子膜２０５の上
に、抵抗加熱蒸着法によってクロム２０６を成膜し（図
２（ｃ））、フォトリソグラフィーによって、４μｍ
ψ、ピッチ１０μｍのレジストパターンを形成した。次
いで、過塩素酸等を含むエッチャントによりエッチング
した後、発煙硝酸によってレジストを除去した（以上、
図２（ｄ））。

【００２６】次いで、クロムパターンをエッチングマス
クとし、異方性ドライエッチング法により、隣接するク
ロムパターン間のポリイミド高分子膜２０５を除去した
（図２（ｅ））。次いで、クロム２０６をウェットエッ
チング法によって除去することにより、支柱２０７を形
成した（図２（ｆ））。この場合、ポリイミド高分子膜
２０５はクロムパターンより回り込むため、支柱２０７
の断面形状はほぼ台形状になる。

【００２７】次いで、両基板上にポリアミック酸をスピ
ンコートによって塗布し、２００℃の温度で１時間にわ
たって加熱することにより、膜厚が約２００オングスト
ロームのポリイミド高分子膜を形成した。次いで、強誘
電性液晶分子の配向が素子の厚さ方向と平行になるよう
に配向処理を施し、配向膜２０８、２０９を形成した
（以上、図２（ｇ））。尚、配向処理（ラビング処理）
はレーヨン樹脂布で表面を一定方向に擦ることによって
行った。

【００２８】次いで、ガラス基板２０２の上に熱硬化樹
脂を、液晶注入の開口部を除いて全体を包囲するように
スクリーン印刷した。次いで、これら一対のガラス基板
を張り合わせて真空袋に入れ、真空引きして密閉した
後、内部を真空状態に保ちながら約９０℃の雰囲気中で
約３０分間にわたって加熱し、さらに約１５０℃の雰囲
気中で約２時間にわたって加熱することにより、樹脂を
硬化させて液晶パネルを作製した。そして、真空状態で
強誘電性液晶を約８０℃で加熱しながら、窒素ガスの導
入による加圧と毛管現象を利用して液晶パネルの開口部
から注入し、液晶パネルに強誘電性液晶を均一に充填し
た。尚、強誘電性液晶分子を均一配向とするために、こ
の素子を恒温槽中で液晶相転移温度以上の、例えば約９
０℃まで加熱し、約０．２℃／分の徐冷速度で室温に戻
した後、液晶パネルの開口部を樹脂で密閉した。これに
より、両基板間に、１μｍ厚の液晶層２１０が形成さ
れ、図１の構造を有する液晶表示素子が得られた（以
上、図２（ｈ）。

【００２９】以上のような方法を採用すれば、支柱２０
７を容易に形成することができ、その結果、支柱２０７
によって基板の間隔を一定に保持することにより液晶層
２１０の層厚を均一なものとすることができるので、高
コントラストな液晶表示素子を実現することができる。

【００３０】支柱２０７を形成する有機高分子膜の材料
としては、上記したようなポリイミドを主成分としたも
のを用いるのが好ましい。硬質な膜であるために、ラビ
ング工程や基板張り合わせ工程などの機械的な強度に強
く、破壊され難いからである。また、膜を簡易に形成す
ることができ、絶縁性に優れているために、欠陥の無い
良好な特性を有する液晶表示素子を実現することができ
る。

【００３１】また、支柱２０７の断面形状が台形となっ
ており、基板との接着面積が広いために、ラビング工程
においてラビング処理を施しても倒れてしまうことはな
い。また、支柱２０７の対向基板との接触面積が小さい
ために、基板張り合わせ工程においても支柱２０７全体
にかかる圧力が小さくなり、その結果、圧力による破壊
をも防止することができる。

【００３２】（実施例２）図３は本発明に係る空間光変
調素子を示す断面図である。図３に示すように、透明絶
縁性基板３０１（例えば、ガラス）の上には、透明導電
性電極３０３（例えば、ＩＴＯ、ＳｎＯ_x）と、整流性
を有する光導電層３０５（例えば、ダイオード構造を有
するアモルファスシリコン半導体）とが順次積層されて
いる。また、光導電層３０５の上には、分離した微小形
状の第１及び第２の画素３０６、３０７と、液晶層３１
２を配向する配向膜３１０とが順に配置されている。ま
た、画素間の光導電層３０５には溝が形成されており、
この溝の底には読み出し光に対する出力遮光膜３０８
（例えば、Ａｌ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ａｇ、Ａｕ、Ｔａ、Ｐｔ
などの金属膜）が形成されている。また、前記溝の中に
は絶縁層３０９が形成されている。また、対向側の透明
導電性電極３０４にも配向膜３１１が一様に成膜されて
いる。また、両透明導電性電極３０３、３０４間には有
機高分子からなる複数の支柱３１３が形成されており、
これにより液晶層３１２の層厚を一定に保つことができ
るようにされている。尚、図３中、３０２は透明絶縁性
基板である。

【００３３】本空間光変調素子の駆動は、両透明導電性
電極３０３、３０４間にパルス電圧を印加することによ
ってなされる。そして、光導電層３０５が成膜されてい
る透明絶縁性基板３０１側からの書き込み光３１５によ
って光導電層３０５に情報が書き込まれる。書き込み光
３１５の強度に応じて光導電層３０５の電気抵抗が減少
し、第２の画素３０７と対向する透明導電性電極３０４
とに挟まれた液晶層３１２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３１２の配向が変
化する。この液晶層３１２を通過する直線偏光の読み出
し光３１６は、第２の画素３０７で反射し再び液晶層３
１２を通過した後、検光子３１８を通り、出力光３１９
として液晶層３１２に書き込まれた情報が読み出され
る。尚、図３中、３１７は偏光子である。

【００３４】光導電層３０５に使用する材料としては、
例えば、ＣｄＳ、ＣｄＴｅ、ＣｄＳｅ、ＺｎＳ、ＺｎＳ
ｅ、ＧａＡｓ、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-xＧ
ｅ_x、Ｇｅ_1-xＣ_x（０＜ｘ＜１）の多結晶又は非晶質
半導体、また、（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＝Ｃ
ｕ、Ｎｉ、Ｃｏ、ＴｉＯ、Ｍｇ、Ｓｉ（ＯＨ）₂等）、
ＡｌＣｌＰｃＣｌ、ＴｉＯＣｌＰｃＣｌ、ＩｎＣｌＰｃ
Ｃｌ、ＩｎＣｌＰｃ、ＩｎＢｒＰｃＢｒなど、（２）モ
ノアゾ色素、ジスアゾ色素等のアゾ系色素、（３）ペニ
レン酸無水化物及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、（１
０）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
機半導体等がある。

【００３５】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３０５
として使用する場合には、水素又はハロゲン元素を含め
てもよく、誘電率を小さくしたり抵抗率を増加させるた
めに酸素又は窒素を含めてもよい。また、抵抗率を制御
するために、ｐ型不純物であるＢ、Ａｌ、Ｇａなどの元
素、又は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型、ｐ／ｉ型、ｉ／ｎ型、ｐ／ｉ／
ｎ型などの接合を形成し、光導電層３０５内に空乏層を
形成して誘電率及び暗抵抗あるいは動作電圧極性を制御
することもできる。また、このような非晶質材料だけで
はなく、上記の材料を２種類以上積層してヘテロ接合を
形成し、光導電層３０５内に空乏層を形成してもよい。

【００３６】尚、液晶層４１５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液晶を用いるの
が好ましい。また、液晶層４１５の厚みは、反射型空間
光変調素子の場合であるので、約１μｍに設定するのが
出力光のコントラスト比を高くできて好ましい。

【００３７】また、支柱４１０は、画素電極（第１及び
第２の画素４０４、４０５）上又は隣接する画素電極間
の上のどちらに形成してもよいが、画素電極間の上に形
成すれば、反射効率が低下することはないので、高コン
トラストな空間光変調素子を実現することができる。

【００３８】次に、上記構成を有する空間光変調素子の
製造方法を図４を参照しながら説明する。まず、厚みガ
ラス基板４０１の上に、スパッタ蒸着法によってＩＴＯ
を０．０５〜０．５μｍの膜厚で成膜し、透明導電性電
極４０２を形成した。次いで、プラズマＣＶＤ法によっ
てｐ／ｉ／ｎダイオード構造の水素化アモルファスシリ
コン（以下ａ−Ｓｉ：Ｈと略す）膜を２μｍ程度の膜厚
で積層し、光導電層４０３を形成した。ここで、ｐ層に
はボロンが４００ｐｐｍだけドーピングされており、ｎ
層にはリンが５０ｐｐｍだけドーピングされている。ま
た、ｐ層の膜厚は１０００オングストローム、ｉ層の膜
厚は１．７μｍ、ｎ層の膜厚は２０００オングストロー
ムである。次いで、光導電層４０３の面上に、抵抗加熱
蒸着法等によってクロム等の金属膜を２０００オングス
トロームの膜厚で成膜し、フォトリソグラフィーによっ
て、２０μｍ×２０μｍ、ピッチ２５μｍ、１０００×
１０００画素の約２μｍ厚のレジストパターンを形成し
た。次いで、過塩素酸等を含むエッチャントによりエッ
チングした後、発煙硝酸によってレジストを除去し、第
１の画素４０４を形成した。次いで、酸素とフッ化炭素
の混合ガスをマイクロ波を用いて励起した異方性ドライ
エッチング法により、第１の画素４０４をエッチングマ
スクとして光導電層（ａ−Ｓｉ：Ｈ膜）４０３に１．３
μｍの溝を設けた。この後、基板全面に再びアルミニウ
ムを３０００オングストロームの膜厚で蒸着し、第２の
画素４０５及び出力遮光膜４０６を形成した。次いで、
炭素粒子を含有する光重合型の高分子膜を全面に塗布し
た後、高分子膜を硬化させるために約２００℃の基板温
度で約１０分間にわたって加熱する。そして、第２の画
素４０５の表面まで全面異方性ドライエッチングを施
し、絶縁層４０７を形成した（以上、図４（ａ））。

【００３９】次いで、ポリアミック酸をスピンコートに
よって塗布し、３００℃の温度で１時間にわたって加熱
することにより、膜厚が１μｍのポリイミド高分子膜４
０８を形成した（図４（ｂ））。

【００４０】次いで、ポリイミド高分子膜４０８の面上
に、抵抗加熱蒸着法によってクロム４０９を成膜し（図
４（ｃ））、フォトリソグラフィーによって、４μｍ
ψ、ピッチ１０μｍのレジストパターンを形成した。次
いで、過塩素酸等を含むエッチャントによりエッチング
した後、発煙硝酸によってレジストを除去した（以上、
図４（ｄ））。

【００４１】次いで、クロムパターンをエッチングマス
クとし、異方性ドライエッチング法によってエッチング
を施し、クロムパターン間のポリイミド高分子膜４０８
を除去した（図４（ｅ））。この場合、ポリイミド高分
子膜４０８はクロムパターンより回り込むため、ほぼ台
形状となった。次いで、ウェットエッチング法によって
クロム４０９を除去し、支柱４１０を形成した（図４
（ｆ））。

【００４２】次いで、他方の厚みガラス基板４１１上に
０．０５〜０．５μｍ厚の透明導電性電極４１２を成膜
形成した後、両基板上にポリアミック酸をスピンコート
によって塗布し、２００℃の温度で１時間にわたって加
熱することにより、膜厚が約２００オングストロームの
ポリイミド高分子膜を形成した。次いで、強誘電性液晶
分子の配向が素子の厚さ方向と平行になるように配向処
理を施し、配向膜４１３、４１４を形成した（以上、図
４（ｇ））。尚、配向処理（ラビング処理）はレーヨン
樹脂布で表面を一定方向に擦ることによって行った。

【００４３】次いで、光導電層４０３を積層した側のガ
ラス基板４０１の上に、直径２．６μｍの樹脂製ビーズ
を混合した熱硬化樹脂を、液晶注入の開口部を除いて光
導電層４０３の全体を包囲するようにスクリーン印刷し
た。次いで、これら一対のガラス基板を張り合わせて真
空袋に入れ、真空引きして密閉した後、内部を真空状態
に保ちながら約９０℃の雰囲気中で約３０分間にわたっ
て加熱し、さらに約１５０℃の雰囲気中で約２時間にわ
たって加熱することにより、樹脂を硬化させて液晶パネ
ルを作製した。そして、真空状態で強誘電性液晶を約８
０℃で加熱しながら、窒素ガスの導入による加圧と毛管
現象を利用して液晶パネルの開口部から注入し、液晶パ
ネルに強誘電性液晶を均一に充填した。尚、強誘電性液
晶分子を均一配向とするために、この素子を恒温槽中で
液晶相転移温度以上の、例えば約９０℃まで加熱し、約
０．２℃／分の徐冷速度で室温に戻した後、液晶パネル
の開口部を樹脂で密閉した。これにより、両基板間に、
１μｍ厚の液晶層４１５が形成され、図３の構造を有す
る空間光変調素子が得られた（以上、図４（ｈ））。

【００４４】（実施例３）上記実施例２の基板張り合わ
せ工程（図４（ｈ））においては、光導電層４０３から
液晶層４１５までの厚み分のビーズをシール樹脂に混入
させてシール印刷している。しかし、この場合には、ビ
ーズがシール樹脂に均一に混入されにくいため、画素部
と周辺部の液晶層４１５の層厚に不均一が生じる虞れが
ある。また、シール剤の厚さとビーズの系を考慮しなけ
ればならないため、周辺部の間隙を正確に求めることは
困難である。

【００４５】しかし、図５に示す構造を採用すれば、こ
れらの課題を簡単に解消することができる。すなわち、
第２の画素５０８と第２の電極５０４との間の液晶層５
１４の層厚を一定に保持する第１の支柱５１０と、光導
電層５０５の周辺５１５における第１の基板５０１と第
２の基板５０２との間の液晶層５１４の層厚を一定に保
持する第２の支柱５１１とを形成することにより、画素
部と周辺部の液晶層５１４の層厚を均一に保持すること
ができる。尚、図５中、５０３は第１の電極、５０６は
絶縁層、５０７は出力遮光膜、５０９は第１の画素、５
１２、５１３は配向膜である。

【００４６】次に、上記構成を有する空間光変調素子の
製造方法を図５を参照しながら説明する。まず、絶縁層
５０６を形成した後、図４の工程（ｂ）〜（ｆ）と同様
にして光導電層５０５側の第２の画素５０８、５０８間
の上に第１の支柱５１０を形成する。

【００４７】次いで、ガラス基板（第２の基板）５０２
上に透明導電性電極（第２の電極）５０４を形成した
後、３．６μｍのポリイミド高分子膜を形成する。ここ
で、ポリイミド高分子膜の膜厚は、第１の電極５０３か
ら第２の電極５０４までの膜の総厚（光導電層、液晶
層、第１及び第２の画素）に０．５μｍを加算した厚さ
とする。次いで、抵抗加熱蒸着法によってクロムを成膜
し、フォトリソグラフィーによって、５μｍψ、ピッチ
１００μｍのレジストパターンを形成する。次いで、過
塩素酸等を含むエッチャントによりエッチングした後、
発煙硝酸によってレジストを除去する。次いで、クロム
パターンをエッチングマスクとし、異方性ドライエッチ
ング法によってポリイミド高分子膜にエッチングを施
し、第２の支柱５１１を形成する。尚、第２の支柱５１
１は、対向側基板の透明導電性電極（第２の電極）５
０４又はガラス基板（第２の基板）５０２の上に形成す
る。また、第２の支柱５１１は、光導電層５０５の周辺
と対向するように形成する。

【００４８】次に、図４の工程（ｇ）と同様にして両基
板に配向膜５１２、５１３を形成する。光導電層５０５
を積層した側のガラス基板５０１の上に熱硬化樹脂を、
液晶注入の開口部を除いて光導電層５０５の全体を包囲
するようにスクリーン印刷する。次いで、これら一対の
ガラス基板を張り合わせ、図４の工程（ｈ）と同様にし
て樹脂を熱硬化させて液晶を注入すれば、図５に示す空
間光変調素子が得られる。

【００４９】尚、本実施例３においては、第１の支柱５
１０を第１の基板５０１側に形成し、第２の支柱５１１
を第２に基板５０２側に形成しているが、必ずしもこの
構成に限定されるものではなく、各々逆の基板側に形成
してもよい。

【００５０】次に、上記実施例２、３において作製した
空間光変調素子を投写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。

【００５１】本実施例によって得られた空間光変調素子
６０１に、ＣＲＴディスプレイ６０２によって光書き込
みを行う。素子の画素数は縦４８０横６５０である。読
み出し用の光源６０５（メタルハライドランプ）をコン
デンサーレンズ６０４、偏光ビームスプリッタ６０３を
介して空間光変調素子６０１に照射する。出力像はレン
ズ６０６で拡大されスクリーン６０７に映し出される。
ＣＲＴディスプレイ６０２上の各ドットが空間光変調素
子６０１の分離された画素内に書き込まれると、スクリ
ーン６０７上では四角形状に変換される。

【００５２】空間光変調素子６０１の開口率は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ーン６０７上で１０００ルーメン
以上の光束を持つ。また、スクリーン６０７上での画像
のコントラストは２００：１、解像度は縦方向６５０本
ＴＶライン数であることが確認された。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はな
く鮮明な高輝度画像が得られた。

【００５３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る液晶
表示素子又は空間光変調素子の構成によれば、液晶層の
層厚を均一なものとすることができるので、高コントラ
ストな液晶表示素子又は空間光変調素子を実現すること
ができる。

【００５４】また、前記空間光変調素子の構成におい
て、支柱が隣接する反射膜間に形成されているという好
ましい構成によれば、反射効率が低下することはないの
で、さらに高コントラストな空間光変調素子を実現する
ことができる。

【００５５】また、前記空間光変調素子の構成におい
て、支柱が、反射膜と第２の電極との間の液晶層の層厚
を一定に保持する第１の支柱と、前記光導電層の周辺部
における前記第１の基板と前記第２の基板との間の液晶
層の層厚を一定に保持する第２の支柱とからなるという
好ましい構成によれば、画素部と周辺部の液晶層の層厚
を均一に保持することができる。

【００５６】また、前記液晶表示素子又は空間光変調素
子の構成において、有機高分子膜の材料としてポリイミ
ドを主成分としたものを用いるという好ましい構成によ
れば、硬質な膜となるために機械的強度が強く、また、
絶縁性に優れているために、欠陥の無い良好な特性を有
する液晶表示素子又は空間光変調素子を実現することが
できる。

【００５７】また、前記液晶表示素子又は空間光変調素
子の構成において、支柱は、前記支柱が形成されている
側の接着面積が大きく、対向側の接着面積が小さいとい
う好ましい構成によれば、配向膜を形成するためのラビ
ング工程においてラビング処理を施しても支柱が倒れて
しまうことはない。また、支柱の対向側の接着面積が小
さいために、基板張り合わせ工程においても支柱全体に
かかる圧力が小さくなり、その結果、圧力による破壊を
も防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る液晶表示素子の一実施例を示す断
面図である。

【図２】液晶表示素子の製造方法の一実施例を示す工程
図である。

【図３】本発明に係る空間光変調素子の一実施例を示す
断面図である。

【図４】空間光変調素子の製造方法の一実施例を示す工
程図である。

【図５】本発明に係る空間光変調素子の他の実施例を示
す断面図である。

【図６】本発明に係る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である。

【符号の説明】

１０１透明絶縁性基板（第１の基板）１０２透明絶縁性基板（第２の基板）１０３透明導電性電極（第１の電極）１０４透明導電性電極（第２の電極）１０５配向膜１０６配向膜１０７液晶層１０８支柱

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者川本三紀子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】第１の基板と、前記第１の基板に対向す
る第２の基板と、前記第１の基板上の第１の電極と、前
記第２の基板上の第２の電極と、前記第１及び第２の電
極上の配向膜と、前記第１の電極と前記第２の電極との
間に挿入された液晶層とを少なくとも備えた液晶表示素
子であって、前記第１の電極と前記第２の電極との間隙
を一定に保持する有機高分子膜からなる複数の支柱を、
前記第１又は第２の電極の上に形成したことを特徴とす
る液晶表示素子。
【請求項２】第１の基板と、前記第１の基板に対向す
る第２の基板と、前記第１の基板上の第１の電極と、前
記第２の基板上の第２の電極と、前記第１の電極に電気
的に接続され、複数の画素部分と、前記複数の画素部分
の間にある画素間部分とを有し、前記画素部分の各々が
前記画素間部分によって電気的に分離された光導電層
と、前記光導電層の前記画素部分に電気的に接続され、
かつ、相互に電気的に分離された複数の反射膜と、前記
複数の反射膜と前記第２の電極との間に挿入された液晶
層とを少なくとも備えた空間光変調素子であって、前記
反射膜と前記第２の電極との間隙を一定に保持する有機
高分子からなる複数の支柱を、前記反射膜側又は第２の
電極側に形成したことを特徴とする空間光変調素子。
【請求項３】光導電層が整流性を有する請求項２に記
載の空間光変調素子。
【請求項４】支柱が隣接する反射膜間に形成された請
求項２に記載の空間光変調素子。
【請求項５】支柱が、反射膜と第２の電極との間の液
晶層の層厚を一定に保持する第１の支柱と、前記光導電
層の周辺部における前記第１の基板と前記第２の基板と
の間の液晶層の層厚を一定に保持する第２の支柱とから
なる請求項２に記載の空間光変調素子。
【請求項６】支柱の一方が反射膜上又は反射膜間上に
形成され、前記支柱の他方が前記第１の基板上の前記光
導電層を含まない周辺領域もしくは前記周辺領域と対向
する前記第２の基板又は第２の電極上に形成された請求
項５に記載の空間光変調素子。
【請求項７】有機高分子膜の材料としてポリイミドを
主成分としたものを用いる請求項１に記載の液晶表示素
子又は請求項２に記載の空間光変調素子。
【請求項８】支柱は、前記支柱が形成されている側の
接着面積が大きく、対向側の接着面積が小さい請求項１
に記載の液晶表示素子又は請求項２に記載の空間光変調
素子。