JPH09189869A - 光変調装置及びディスプレイ装置 - Google Patents

光変調装置及びディスプレイ装置

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JPH09189869A
JPH09189869A JP7352615A JP35261595A JPH09189869A JP H09189869 A JPH09189869 A JP H09189869A JP 7352615 A JP7352615 A JP 7352615A JP 35261595 A JP35261595 A JP 35261595A JP H09189869 A JPH09189869 A JP H09189869A
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light
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Youbun Eki
幼文 易
Mitsuchika Saito
光親 斉藤
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 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、特にディスプレイ装置を提供する。 【解決手段】 隙間をもって平行配置された第１，第２
基板１，２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３を残して遮光層１０が形
成された光変調装置であって、各光通過部ごとに設けら
れ、前記第１基板側から前記第２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
変化させる板材５と、基板対に対して一部が固定された
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
る弾性支持体６と、弾性支持体、第１，第２基板のうち
の少なくとも２つに形成された板材を、該板材の重なり
度合いが変化する向きに静電力により移動させるための
１組の電極７Ａ，７Ｂとを有してなる。

Description

【発明の詳細な説明】
【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１０１０Ω・ｃ
ｍ以下、流体の抵抗率を１０７Ω・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１０１０Ω・ｃｍ以下、板材の抵抗
率を１０７Ω・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１０７Ω・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６
Ａ，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Ｆ
ｌｕｏｒｉｎｅｒｔ Ｆｌｕｉｄ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Ｂｉ
ｎ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５１，５
２，５３）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７
Ａ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
１〜５Ａ４からなり、板材群５Ｂは板材５Ｂ１〜５Ｂ５
からなり、また板材群５Ｃは板材５Ｃ１〜５Ｃ４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５Ｂ１の２箇所及び板材５Ａ４及び５
Ｃ４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〜５
Ｃ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ＳｉＯ２層を形成
した（図８（ｂ））。 （１−ｃ）さらに、厚さ１０００ÅのＩＴＯ（Ｉｎｄｉ
ｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）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 １１ ＴＦＴ １２ 導光板 １３ 蛍光ランプ １１１〜１１３ ＴＦＴの電極 １４１〜１４３ フィルタ素片

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 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、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
    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、前記板材を、前記重なり度
    合いが変化する向きに静電力により移動させるための１
    組の電極と、を有してなる光変調装置。
  2. 【請求項２】 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
    されてなる請求項１に記載の光変調装置であって、 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光変調装置。
  3. 【請求項３】 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
    されてなる請求項１に記載の光変調装置であって、 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光変調装置。
  4. 【請求項４】 前記第１基板が透明であり、前記遮光層
    が前記第１基板に形成されてなる請求項１に記載の光変
    調装置であって、 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
    とする光変調装置。
  5. 【請求項５】 前記板材が高分子材料で形成されている
    ことを特徴とする、請求項１〜４に記載の光変調装置。
  6. 【請求項６】 前記板材を静電気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に記載の光変
    調装置。
  7. 【請求項７】 前記隙間の間隔がスペーサにより一定に
    され、当該隙間に液体又は気体が封入されていることを
    特徴とする請求項１〜６に記載の光変調装置。
  8. 【請求項８】 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
    されてなるなることを特徴とする請求項１〜７に記載の
    光変調装置。
  9. 【請求項９】 請求項１〜８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。
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