JP2001013428A - 光変調デバイス及び表示装置 - Google Patents
光変調デバイス及び表示装置Info
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- JP2001013428A JP2001013428A JP11182452A JP18245299A JP2001013428A JP 2001013428 A JP2001013428 A JP 2001013428A JP 11182452 A JP11182452 A JP 11182452A JP 18245299 A JP18245299 A JP 18245299A JP 2001013428 A JP2001013428 A JP 2001013428A
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- light
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 反射面の曲率変化を大きくして集光性能を向
上させ、SN比を向上させると共に小型、省スペース化
を可能とした光変調デバイス及びそれを用いた表示装置
を提供する。 【解決手段】 圧電体層33及びこれを挟持する第1及
び第2の電極32、34とからなる圧電素子30を有す
ると共に光を反射するミラー膜構造35を有するミラー
要素20と、該ミラー要素20に対応して設けられた駆
動素子30とを有する光変調デバイスにおいて、前記圧
電素子30は、一方面側に設けられた支持部材31aを
介して基板11上に固定されており、前記第1及び第2
の電極32,34に接続される接続用配線36,37
は、前記支持部材31aを介して前記基板11上に設け
られた駆動用配線53,54まで延設されていることに
より、駆動用配線53,54と接続用配線36,37と
を容易に接続できる。
上させ、SN比を向上させると共に小型、省スペース化
を可能とした光変調デバイス及びそれを用いた表示装置
を提供する。 【解決手段】 圧電体層33及びこれを挟持する第1及
び第2の電極32、34とからなる圧電素子30を有す
ると共に光を反射するミラー膜構造35を有するミラー
要素20と、該ミラー要素20に対応して設けられた駆
動素子30とを有する光変調デバイスにおいて、前記圧
電素子30は、一方面側に設けられた支持部材31aを
介して基板11上に固定されており、前記第1及び第2
の電極32,34に接続される接続用配線36,37
は、前記支持部材31aを介して前記基板11上に設け
られた駆動用配線53,54まで延設されていることに
より、駆動用配線53,54と接続用配線36,37と
を容易に接続できる。
Description
【0001】
【従来技術】従来、光を変調して表示を行うための光変
調デバイスとしては、例えば、基板上に設けた電極に電
圧を印加し、その静電力等によってミラーを傾斜させて
入射光を変調させるものや、圧電体層を一対の電極膜で
挟持した圧電素子上にミラーを設け、圧電素子を変形さ
せることによりこのミラーを傾斜させて入射光を変調さ
せるもの等が知られている。
調デバイスとしては、例えば、基板上に設けた電極に電
圧を印加し、その静電力等によってミラーを傾斜させて
入射光を変調させるものや、圧電体層を一対の電極膜で
挟持した圧電素子上にミラーを設け、圧電素子を変形さ
せることによりこのミラーを傾斜させて入射光を変調さ
せるもの等が知られている。
【0002】また、圧電素子を利用したものとしては、
特表平9−504387号公報に見られるように、片持
ち梁状の圧電素子の表面に薄膜等からなるミラー膜を形
成し、圧電素子を変形させることによりこのミラー膜を
屈曲させて入射光の方向を変えるものも提案されてい
る。
特表平9−504387号公報に見られるように、片持
ち梁状の圧電素子の表面に薄膜等からなるミラー膜を形
成し、圧電素子を変形させることによりこのミラー膜を
屈曲させて入射光の方向を変えるものも提案されてい
る。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな圧電素子を利用した光変調デバイスは、何れにして
も、圧電素子の長手方向一端部を支持した片持ち梁状の
構造であり、この構造の場合、圧電素子をその長手方向
に沿った一方向のみに変形させることで光の方向を変え
て変調するため、変調性能が低いという問題がある。
うな圧電素子を利用した光変調デバイスは、何れにして
も、圧電素子の長手方向一端部を支持した片持ち梁状の
構造であり、この構造の場合、圧電素子をその長手方向
に沿った一方向のみに変形させることで光の方向を変え
て変調するため、変調性能が低いという問題がある。
【0004】本発明は、このような事情に鑑み、反射面
の曲率変化を大きくして集光性能を向上させ、SN比を
向上させると共に小型、省スペース化を可能とした光変
調デバイス及びそれを用いた表示装置を提供することを
課題とする。
の曲率変化を大きくして集光性能を向上させ、SN比を
向上させると共に小型、省スペース化を可能とした光変
調デバイス及びそれを用いた表示装置を提供することを
課題とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決する本発
明の第1の態様は、圧電体層及びこれを挟持する第1及
び第2の電極とからなる圧電素子を有すると共に光を反
射するミラー膜構造を有するミラー要素と、該ミラー要
素に対応して設けられた駆動素子とを有する光変調デバ
イスにおいて、前記圧電素子は、一方面側に設けられた
支持部材を介して基板上に固定されており、前記第1及
び第2の電極に接続される接続用配線は、前記支持部材
を介して前記基板上に設けられた駆動用配線まで延設さ
れていることを特徴とする光変調デバイスにある。
明の第1の態様は、圧電体層及びこれを挟持する第1及
び第2の電極とからなる圧電素子を有すると共に光を反
射するミラー膜構造を有するミラー要素と、該ミラー要
素に対応して設けられた駆動素子とを有する光変調デバ
イスにおいて、前記圧電素子は、一方面側に設けられた
支持部材を介して基板上に固定されており、前記第1及
び第2の電極に接続される接続用配線は、前記支持部材
を介して前記基板上に設けられた駆動用配線まで延設さ
れていることを特徴とする光変調デバイスにある。
【0006】かかる第1の態様では、接続用配線が支持
部材を介して延設されるため、ミラー要素の形状に拘わ
らず比較的容易に配線を形成することができ、小型化、
省スペース化した光変調デバイスを実現することができ
る。
部材を介して延設されるため、ミラー要素の形状に拘わ
らず比較的容易に配線を形成することができ、小型化、
省スペース化した光変調デバイスを実現することができ
る。
【0007】本発明の第2の態様は、第1の態様におい
て、前記圧電素子は前記支持部材との接続部から二次元
方向に延設されると共にその略中央部が前記支持部材と
の接続部であり、駆動により当該接続部を支点として曲
面状に変形することを特徴とする光変調デバイスにあ
る。
て、前記圧電素子は前記支持部材との接続部から二次元
方向に延設されると共にその略中央部が前記支持部材と
の接続部であり、駆動により当該接続部を支点として曲
面状に変形することを特徴とする光変調デバイスにあ
る。
【0008】かかる第2の態様では、ミラー要素を構成
する圧電素子がその中央部に設けられた支持部材との接
続部を支点として変形され、変形する端部は自由端とな
っているので、曲率変化を大きくして集光性能を向上さ
せることができる。
する圧電素子がその中央部に設けられた支持部材との接
続部を支点として変形され、変形する端部は自由端とな
っているので、曲率変化を大きくして集光性能を向上さ
せることができる。
【0009】本発明の第3の態様は、第1の態様におい
て、前記圧電素子は前記支持部材との接続部から略一方
向に延設されると共にその長手方向一端部で前記支持部
材により片持ち梁状態で支持されており、駆動により当
該接続部を支点として先端部が厚さ方向に変形すること
を特徴とする光変調デバイスにある。
て、前記圧電素子は前記支持部材との接続部から略一方
向に延設されると共にその長手方向一端部で前記支持部
材により片持ち梁状態で支持されており、駆動により当
該接続部を支点として先端部が厚さ方向に変形すること
を特徴とする光変調デバイスにある。
【0010】かかる第3の態様では、圧電素子が片持ち
梁状態で支持され、端部を支点として変形する。
梁状態で支持され、端部を支点として変形する。
【0011】本発明の第4の態様は、第1〜3の何れか
の態様において、前記圧電素子は前記一方面側には弾性
板を有することを特徴とする光変調デバイスにある。
の態様において、前記圧電素子は前記一方面側には弾性
板を有することを特徴とする光変調デバイスにある。
【0012】かかる第4の態様では、圧電素子の一方側
に設けられた弾性板に支持部材が接合されているので、
この接合部を支点として圧電素子が変形する。
に設けられた弾性板に支持部材が接合されているので、
この接合部を支点として圧電素子が変形する。
【0013】本発明の第5の態様は、第1〜4の何れか
の態様において、前記圧電素子は他方面側には前記ミラ
ー膜構造を有することを特徴とする光変調デバイスにあ
る。
の態様において、前記圧電素子は他方面側には前記ミラ
ー膜構造を有することを特徴とする光変調デバイスにあ
る。
【0014】かかる第5の態様では、圧電素子の一方側
に支持部材が接合されているので、この接合部を支点と
して圧電素子が変形し、他方面のミラー膜構造が変形す
る。
に支持部材が接合されているので、この接合部を支点と
して圧電素子が変形し、他方面のミラー膜構造が変形す
る。
【0015】本発明の第6の態様は、第5の態様におい
て、前記圧電素子の前記ミラー膜構造は、前記他方面側
の前記第2の電極又はこの上に設けられた反射膜から構
成されることを特徴とする光変調デバイスにある。
て、前記圧電素子の前記ミラー膜構造は、前記他方面側
の前記第2の電極又はこの上に設けられた反射膜から構
成されることを特徴とする光変調デバイスにある。
【0016】かかる第6の態様では、圧電素子の第2の
電極又は反射膜が光を反射する。
電極又は反射膜が光を反射する。
【0017】本発明の第7の態様は、第4の態様におい
て、前記圧電素子の前記支持部材とは反対側の長手方向
端部には前記ミラー膜構造を構成するミラー部材が設け
られており、当該圧電素子の駆動により当該ミラー部材
の反射面の傾斜角度が変化することを特徴とする光変調
デバイスにある。
て、前記圧電素子の前記支持部材とは反対側の長手方向
端部には前記ミラー膜構造を構成するミラー部材が設け
られており、当該圧電素子の駆動により当該ミラー部材
の反射面の傾斜角度が変化することを特徴とする光変調
デバイスにある。
【0018】かかる第7の態様では、圧電素子上に設け
られたミラー部材が光を反射し、ミラー部材の傾斜角度
の変化によって光を変調させる。
られたミラー部材が光を反射し、ミラー部材の傾斜角度
の変化によって光を変調させる。
【0019】本発明の第8の態様は、第1〜7の何れか
の態様において、前記圧電素子の前記支持部材に対向す
る領域の少なくとも一部を除去して圧電素子除去部が形
成され、前記圧電素子の少なくとも他方面側の電極とそ
れに対応する前記駆動用配線とを接続する接続用配線
は、前記圧電素子除去部内に設けられていることを特徴
とする光変調デバイスにある。
の態様において、前記圧電素子の前記支持部材に対向す
る領域の少なくとも一部を除去して圧電素子除去部が形
成され、前記圧電素子の少なくとも他方面側の電極とそ
れに対応する前記駆動用配線とを接続する接続用配線
は、前記圧電素子除去部内に設けられていることを特徴
とする光変調デバイスにある。
【0020】かかる第8の態様では、圧電素子の少なく
とも一方の電極に接続される接続用配線と駆動配線と
が、圧電素子除去部を介して接続される。
とも一方の電極に接続される接続用配線と駆動配線と
が、圧電素子除去部を介して接続される。
【0021】本発明の第9の態様は、第8の態様におい
て、前記圧電素子除去部は前記圧電素子を厚さ方向に貫
通する貫通孔であることを特徴とする光変調デバイスに
ある。
て、前記圧電素子除去部は前記圧電素子を厚さ方向に貫
通する貫通孔であることを特徴とする光変調デバイスに
ある。
【0022】かかる第9の態様では、駆動用配線と接続
用配線とが、貫通孔内で接続される。
用配線とが、貫通孔内で接続される。
【0023】本発明の第10の態様は、第8又は9の態
様において、前記支持部材は前記基板上に設けられた支
持部材貫通部を有する環状部材であり、前記圧電素子除
去部は前記支持部材貫通部に連通していることを特徴と
する光変調デバイスにある。
様において、前記支持部材は前記基板上に設けられた支
持部材貫通部を有する環状部材であり、前記圧電素子除
去部は前記支持部材貫通部に連通していることを特徴と
する光変調デバイスにある。
【0024】かかる第10の態様では、支持部材貫通部
内に駆動用配線が露出され、接続用配線との接続が比較
的容易となる。
内に駆動用配線が露出され、接続用配線との接続が比較
的容易となる。
【0025】本発明の第11の態様は、第10の態様に
おいて、少なくとも前記圧電素子の他方面側の電極とそ
れに対応する前記駆動用配線とを接続する接続用配線は
前記支持部材貫通部内に設けられていることを特徴とす
る光変調デバイスにある。
おいて、少なくとも前記圧電素子の他方面側の電極とそ
れに対応する前記駆動用配線とを接続する接続用配線は
前記支持部材貫通部内に設けられていることを特徴とす
る光変調デバイスにある。
【0026】かかる第11の態様では、駆動用配線と接
続用配線とが貫通部内の基板上で接続される。
続用配線とが貫通部内の基板上で接続される。
【0027】本発明の第12の態様は、第1〜11の何
れかの態様において、前記支持部材が前記圧電素子の前
記一方面側を構成する層を前記基板側に突出させて形成
されていることを特徴とする光変調デバイスにある。
れかの態様において、前記支持部材が前記圧電素子の前
記一方面側を構成する層を前記基板側に突出させて形成
されていることを特徴とする光変調デバイスにある。
【0028】かかる第12の態様では、圧電素子と支持
部材とが確実に固定されると共に、製造工程が簡略化さ
れる。
部材とが確実に固定されると共に、製造工程が簡略化さ
れる。
【0029】本発明の第13の態様は、第12の態様に
おいて、前記支持部材を構成する層が前記圧電素子の前
記一方面側の電極であり、当該電極が前記接続用配線と
電気的に接続されていることを特徴とする光変調デバイ
スにある。
おいて、前記支持部材を構成する層が前記圧電素子の前
記一方面側の電極であり、当該電極が前記接続用配線と
電気的に接続されていることを特徴とする光変調デバイ
スにある。
【0030】かかる第13の態様では、圧電素子の一方
面側の電極と対応する駆動用配線とが、支持部材自体に
よって電気的に接続され、構造が簡略化される。
面側の電極と対応する駆動用配線とが、支持部材自体に
よって電気的に接続され、構造が簡略化される。
【0031】本発明の第14の態様は、第8〜12の何
れかの態様において、前記第1の電極及び前記第2の電
極のそれぞれと前記駆動用配線とを接続する前記接続用
配線のそれぞれは、前記支持部材貫通部内に平面的に分
離されて配置されていることを特徴とする光変調デバイ
スにある。
れかの態様において、前記第1の電極及び前記第2の電
極のそれぞれと前記駆動用配線とを接続する前記接続用
配線のそれぞれは、前記支持部材貫通部内に平面的に分
離されて配置されていることを特徴とする光変調デバイ
スにある。
【0032】かかる第14の態様では、第1の電極及び
第2の電極の両者の接続用配線を、同一工程で形成する
ことができ、製造工程が簡略化される。
第2の電極の両者の接続用配線を、同一工程で形成する
ことができ、製造工程が簡略化される。
【0033】本発明の第15の態様は、第8〜12の何
れかの態様において、前記第1の電極及び前記第2の電
極のそれぞれと前記駆動用配線とを接続する前記接続用
配線が、前記支持部材貫通部内に絶縁層を介して積層形
成されていることを特徴とする光変調デバイスにある。
れかの態様において、前記第1の電極及び前記第2の電
極のそれぞれと前記駆動用配線とを接続する前記接続用
配線が、前記支持部材貫通部内に絶縁層を介して積層形
成されていることを特徴とする光変調デバイスにある。
【0034】かかる第15の態様では、第1の電極と第
2の電極とが絶縁層によって絶縁される。
2の電極とが絶縁層によって絶縁される。
【0035】本発明の第16の態様は、第14又は15
の態様において、前記圧電素子の前記一方面側の電極
は、前記圧電素子除去部側の端部近傍の表面が露出され
ていることを特徴とする光変調デバイスにある。
の態様において、前記圧電素子の前記一方面側の電極
は、前記圧電素子除去部側の端部近傍の表面が露出され
ていることを特徴とする光変調デバイスにある。
【0036】かかる第16の態様では、圧電素子の基板
側の電極と接続用配線とが、表面が露出した部分で確実
に接続される。
側の電極と接続用配線とが、表面が露出した部分で確実
に接続される。
【0037】本発明の第17の態様は、第1〜9の何れ
かの態様において、前記接続用配線は前記支持部材と前
記圧電素子との接続部を介して当該支持部材の外側に延
設されていることを特徴とする光変調デバイスにある。
かの態様において、前記接続用配線は前記支持部材と前
記圧電素子との接続部を介して当該支持部材の外側に延
設されていることを特徴とする光変調デバイスにある。
【0038】かかる第17の態様では、接続用配線を比
較的容易に形成することができる。
較的容易に形成することができる。
【0039】本発明の第18の態様は、第1〜9の何れ
かの態様において、前記支持部材を構成する島状に設け
られた島部材の上面まで前記駆動用配線が延設される一
方、前記圧電素子除去部内に前記駆動用配線が露出して
おり、この露出した駆動用配線に前記接続用配線が接続
していることを特徴とする光変調デバイスにある。
かの態様において、前記支持部材を構成する島状に設け
られた島部材の上面まで前記駆動用配線が延設される一
方、前記圧電素子除去部内に前記駆動用配線が露出して
おり、この露出した駆動用配線に前記接続用配線が接続
していることを特徴とする光変調デバイスにある。
【0040】かかる第18の態様では、圧電素子除去部
内で、駆動用配線と接続用配線とを比較的容易に接続す
ることができる。
内で、駆動用配線と接続用配線とを比較的容易に接続す
ることができる。
【0041】本発明の第19の態様は、第18の態様に
おいて、前記島部材の上面の高さと前記圧電素子の下面
の高さとが略同一であることを特徴とする光変調デバイ
スにある。
おいて、前記島部材の上面の高さと前記圧電素子の下面
の高さとが略同一であることを特徴とする光変調デバイ
スにある。
【0042】かかる第19の態様では、圧電素子が変形
され易すく、反射面の曲率が大きくなる。
され易すく、反射面の曲率が大きくなる。
【0043】本発明の第20の態様は、第1〜19の何
れかの態様において、前記基板がシリコン単結晶基板で
あり、前記駆動素子が当該基板上に設けられた半導体集
積回路で構成されることを特徴とする光変調デバイスに
ある。
れかの態様において、前記基板がシリコン単結晶基板で
あり、前記駆動素子が当該基板上に設けられた半導体集
積回路で構成されることを特徴とする光変調デバイスに
ある。
【0044】かかる第20の態様では、圧電素子がシリ
コン基板に設けられた半導体集積回路によって駆動され
る。
コン基板に設けられた半導体集積回路によって駆動され
る。
【0045】本発明の第21の態様は、第1〜20の何
れかの態様において、前記ミラー要素が二次元アレイ状
に配置されていることを特徴とする光変調デバイスにあ
る。
れかの態様において、前記ミラー要素が二次元アレイ状
に配置されていることを特徴とする光変調デバイスにあ
る。
【0046】かかる第21の態様では、二次元アレイ状
に配置されたミラー要素を介してスクリーン等に像を投
影することができる。
に配置されたミラー要素を介してスクリーン等に像を投
影することができる。
【0047】本発明の第22の態様は、第1〜21の何
れかの態様の光変調デバイスと、光源と、この光源から
の光を前記光変調デバイスに入射すると共に当該光変調
デバイスの前記圧電素子の駆動時又は非駆動時の何れか
一方の反射光のみを出射する光学系とを具備することを
特徴とする表示装置にある。
れかの態様の光変調デバイスと、光源と、この光源から
の光を前記光変調デバイスに入射すると共に当該光変調
デバイスの前記圧電素子の駆動時又は非駆動時の何れか
一方の反射光のみを出射する光学系とを具備することを
特徴とする表示装置にある。
【0048】かかる第22の態様では、ミラー膜構造の
曲率変化を大きくして集光性能を向上させた光変調デバ
イスを用いることにより、SN比を向上させると共に小
型、省スペース化を可能とした表示装置が実現できる。
曲率変化を大きくして集光性能を向上させた光変調デバ
イスを用いることにより、SN比を向上させると共に小
型、省スペース化を可能とした表示装置が実現できる。
【0049】
【発明の実施の形態】以下、本発明を実施形態に基づい
てを詳細に説明する。
てを詳細に説明する。
【0050】(実施形態1)図1は、実施形態1に係る
光変調デバイスの概略を示す斜視図であり、図2は、そ
の一つのミラー要素を示す断面図である。
光変調デバイスの概略を示す斜視図であり、図2は、そ
の一つのミラー要素を示す断面図である。
【0051】図1に示すように、本実施形態の光変調デ
バイス10は、例えば、厚さが500μmのシリコン
(Si)基板等で形成されたミラー基板11と、このミ
ラー基板11上に、2次元アレイ状に設けられたミラー
要素20と、このミラー要素20を変形させる駆動素子
50とを有する。
バイス10は、例えば、厚さが500μmのシリコン
(Si)基板等で形成されたミラー基板11と、このミ
ラー基板11上に、2次元アレイ状に設けられたミラー
要素20と、このミラー要素20を変形させる駆動素子
50とを有する。
【0052】ミラー要素20は、例えば、1280×1
024要素の2次元アレイ状に設けられ、各ミラー要素
20は、例えば、図2に示すように、弾性板31上に形
成された下電極膜32、圧電体層33及び上電極膜34
を有する圧電素子30と、この圧電素子30の上電極膜
34上に略全面に亘って設けられた反射膜35とを有す
る。また、各ミラー要素20の表面は、例えば、一辺約
20μmの略正方形を有し、その中心部には後述する貫
通孔が形成されている。また、本実施形態では、弾性板
31の略中央部には、弾性板31をミラー基板11側に
突出して形成された略円筒形状の支持部31aを有し、
ミラー要素20はこの支持部31aを介してミラー基板
11に固定されている。すなわち、これらのミラー要素
20は、この支持部31aを支点として、一辺略20μ
mの領域が変形されるようになっている。このようなミ
ラー要素20を保持する支持部31aの外径は、特に限
定されないが、ミラー要素20を確実に保持可能な程度
に小さいことが好ましい。
024要素の2次元アレイ状に設けられ、各ミラー要素
20は、例えば、図2に示すように、弾性板31上に形
成された下電極膜32、圧電体層33及び上電極膜34
を有する圧電素子30と、この圧電素子30の上電極膜
34上に略全面に亘って設けられた反射膜35とを有す
る。また、各ミラー要素20の表面は、例えば、一辺約
20μmの略正方形を有し、その中心部には後述する貫
通孔が形成されている。また、本実施形態では、弾性板
31の略中央部には、弾性板31をミラー基板11側に
突出して形成された略円筒形状の支持部31aを有し、
ミラー要素20はこの支持部31aを介してミラー基板
11に固定されている。すなわち、これらのミラー要素
20は、この支持部31aを支点として、一辺略20μ
mの領域が変形されるようになっている。このようなミ
ラー要素20を保持する支持部31aの外径は、特に限
定されないが、ミラー要素20を確実に保持可能な程度
に小さいことが好ましい。
【0053】また、この支持部31a及びこれに対向す
る領域のミラー要素20には、これらを貫通してミラー
基板11を露出する貫通孔40が形成されており、この
貫通孔40を介して駆動素子50と圧電素子30の上電
極膜34及び下電極膜32とがそれぞれ接続されてい
る。
る領域のミラー要素20には、これらを貫通してミラー
基板11を露出する貫通孔40が形成されており、この
貫通孔40を介して駆動素子50と圧電素子30の上電
極膜34及び下電極膜32とがそれぞれ接続されてい
る。
【0054】この駆動素子50は、圧電素子30を駆動
するトランジスタであり、例えば、p型のシリコン基板
に各ミラー要素20に対応して設けられたnチャンネル
MOSトランジスタである。これらの駆動素子50は、
第1の層間絶縁膜12によって覆われており、各ミラー
要素20は、実際には、この第1の層間絶縁膜12上に
支持部31aを介して設けられている。
するトランジスタであり、例えば、p型のシリコン基板
に各ミラー要素20に対応して設けられたnチャンネル
MOSトランジスタである。これらの駆動素子50は、
第1の層間絶縁膜12によって覆われており、各ミラー
要素20は、実際には、この第1の層間絶縁膜12上に
支持部31aを介して設けられている。
【0055】ここで、圧電素子30を駆動する駆動素子
50であるMOSトランジスタの基本的な構成を説明す
る。MOSトランジスタは、図3に示すように、p形シ
リコン基板であるミラー基板11の2カ所にそれぞれド
ナーがドープされたソース51とドレイン52とを有す
る。ソース51には、駆動配線53等を介して圧電素子
30の下電極膜32に接続され、上電極膜34には第1
信号ライン54が接続されている。また、ドレイン52
には第2信号ライン55が接続されており、これらソー
ス51とドレイン52との間には、ゲート絶縁膜59を
介してゲート電極56が設けられている。
50であるMOSトランジスタの基本的な構成を説明す
る。MOSトランジスタは、図3に示すように、p形シ
リコン基板であるミラー基板11の2カ所にそれぞれド
ナーがドープされたソース51とドレイン52とを有す
る。ソース51には、駆動配線53等を介して圧電素子
30の下電極膜32に接続され、上電極膜34には第1
信号ライン54が接続されている。また、ドレイン52
には第2信号ライン55が接続されており、これらソー
ス51とドレイン52との間には、ゲート絶縁膜59を
介してゲート電極56が設けられている。
【0056】このような構成のMOSトランジスタで
は、ソース51に対してゲート電極56に正のバイアス
電圧を印加すると、ゲート絶縁膜59に接する半導体表
面では、表面に印加された正の電圧によって正孔が表面
から追い出されるため、p形シリコン基板であるミラー
基板11には、静電誘導によって電子が誘起され、電子
の通路であるチャネル57が形成される。このとき、ソ
ース51に対してドレイン52に正の電圧を印加する
と、ソース51から注入された電子は、チャネル57を
通ってドレイン52に移動する。すなわち、ドレイン5
2とソース51との間に電流が流れて圧電素子30が駆
動される。
は、ソース51に対してゲート電極56に正のバイアス
電圧を印加すると、ゲート絶縁膜59に接する半導体表
面では、表面に印加された正の電圧によって正孔が表面
から追い出されるため、p形シリコン基板であるミラー
基板11には、静電誘導によって電子が誘起され、電子
の通路であるチャネル57が形成される。このとき、ソ
ース51に対してドレイン52に正の電圧を印加する
と、ソース51から注入された電子は、チャネル57を
通ってドレイン52に移動する。すなわち、ドレイン5
2とソース51との間に電流が流れて圧電素子30が駆
動される。
【0057】ここで、本実施形態に係る圧電素子30と
駆動素子50との配線構造について説明する。図4は、
駆動素子50の一つを模式的に示した平面図である。な
お、図2は、図4のA−A断面を示す図となっている。
駆動素子50との配線構造について説明する。図4は、
駆動素子50の一つを模式的に示した平面図である。な
お、図2は、図4のA−A断面を示す図となっている。
【0058】図2及び図4に示すように、支持部31a
の貫通孔40に対応する領域の第1の層間絶縁膜12に
は、下電極膜32と駆動素子50のソース51とを接続
する接続端子部58が設けられている。この接続端子部
58は、本実施形態では、第1の層間絶縁膜12にソー
ス51を露出するコンタクトホール12aが形成される
と共に、このコンタクトホール12aにソース51に接
続される駆動配線53が第1の層間絶縁膜12上まで延
設されることにより構成されている。そして、この接続
端子部58となる駆動配線53と下電極膜32とが、貫
通孔40内に設けられた第2の層間絶縁膜13上に円周
方向の一部に延設された下電極用接続配線36によって
接続されている。なお、この接続端子部58は、コンタ
クトホール12aに駆動配線53を形成する構成に限定
されず、第1の層間絶縁膜12に形成したコンタクトホ
ール12aを介して下電極膜32と接続可能な構成であ
ればよく、例えば、コンタクトホール12aにタングス
テン(W)等のプラグ部材を埋設し、これと下電極膜3
2とを接続する構成としてもよい。
の貫通孔40に対応する領域の第1の層間絶縁膜12に
は、下電極膜32と駆動素子50のソース51とを接続
する接続端子部58が設けられている。この接続端子部
58は、本実施形態では、第1の層間絶縁膜12にソー
ス51を露出するコンタクトホール12aが形成される
と共に、このコンタクトホール12aにソース51に接
続される駆動配線53が第1の層間絶縁膜12上まで延
設されることにより構成されている。そして、この接続
端子部58となる駆動配線53と下電極膜32とが、貫
通孔40内に設けられた第2の層間絶縁膜13上に円周
方向の一部に延設された下電極用接続配線36によって
接続されている。なお、この接続端子部58は、コンタ
クトホール12aに駆動配線53を形成する構成に限定
されず、第1の層間絶縁膜12に形成したコンタクトホ
ール12aを介して下電極膜32と接続可能な構成であ
ればよく、例えば、コンタクトホール12aにタングス
テン(W)等のプラグ部材を埋設し、これと下電極膜3
2とを接続する構成としてもよい。
【0059】また、この接続端子部58の両側には、上
電極膜34に信号を供給する第1信号ライン54と駆動
素子50のドレイン52に接続する第2信号ライン55
とが、本実施形態では、ゲート電極56に略直交する方
向にそれぞれ延設されている。
電極膜34に信号を供給する第1信号ライン54と駆動
素子50のドレイン52に接続する第2信号ライン55
とが、本実施形態では、ゲート電極56に略直交する方
向にそれぞれ延設されている。
【0060】第1信号ライン54は、少なくとも幅方向
一端部が支持部31aの貫通孔40に対向する領域に位
置するように設けられている。この第1信号ライン54
と上電極膜34とは貫通孔40内に設けられた第2の層
間絶縁膜13上に延設された上電極用接続配線37によ
って接続されている。例えば、本実施形態では、反射膜
35が上電極用接続配線37を兼ねており、反射膜35
が上電極膜34上から貫通孔40内の円周方向の一部に
延設されて第1信号ライン54の幅方向一端部の露出部
54aに接続されている。なお、反射膜35と上電極用
接続配線37とを別々に設けてもよいことは言うまでも
ない。
一端部が支持部31aの貫通孔40に対向する領域に位
置するように設けられている。この第1信号ライン54
と上電極膜34とは貫通孔40内に設けられた第2の層
間絶縁膜13上に延設された上電極用接続配線37によ
って接続されている。例えば、本実施形態では、反射膜
35が上電極用接続配線37を兼ねており、反射膜35
が上電極膜34上から貫通孔40内の円周方向の一部に
延設されて第1信号ライン54の幅方向一端部の露出部
54aに接続されている。なお、反射膜35と上電極用
接続配線37とを別々に設けてもよいことは言うまでも
ない。
【0061】ここで、下電極用接続配線36と、上電極
用接続配線37を兼ねる反射膜35とは、本実施形態で
は、同一平面上である第2の層間絶縁膜13上に延設さ
れているが確実に絶縁されている。すなわち、これらの
接続配線36、37は、所定の幅で貫通孔40内の相対
向する位置に平面的に分離されて設けられており、延設
方向においては、詳しくは後述するが、第2の層間絶縁
膜13によって確実に絶縁されている。
用接続配線37を兼ねる反射膜35とは、本実施形態で
は、同一平面上である第2の層間絶縁膜13上に延設さ
れているが確実に絶縁されている。すなわち、これらの
接続配線36、37は、所定の幅で貫通孔40内の相対
向する位置に平面的に分離されて設けられており、延設
方向においては、詳しくは後述するが、第2の層間絶縁
膜13によって確実に絶縁されている。
【0062】また、第2信号ライン55は、本実施形態
では、支持部31aの外側に設けられており、駆動素子
50のドレイン52に対向する領域の第1の層間絶縁膜
12に設けられたコンタクトホール12bを介してドレ
イン52と接続されている。
では、支持部31aの外側に設けられており、駆動素子
50のドレイン52に対向する領域の第1の層間絶縁膜
12に設けられたコンタクトホール12bを介してドレ
イン52と接続されている。
【0063】このような構成では、上述のような駆動素
子50の動作により、所望の圧電素子30に選択的に電
圧を印加して駆動させることができ、ミラー要素20の
変形制御を容易に行うことができる。
子50の動作により、所望の圧電素子30に選択的に電
圧を印加して駆動させることができ、ミラー要素20の
変形制御を容易に行うことができる。
【0064】このような本実施形態の光変調デバイス1
0の製造方法は、特に限定されないが、本実施形態で
は、以下の工程で製造した。なお、図5及び図6は、本
実施形態の光変調デバイスの製造方法を示す断面図であ
る。
0の製造方法は、特に限定されないが、本実施形態で
は、以下の工程で製造した。なお、図5及び図6は、本
実施形態の光変調デバイスの製造方法を示す断面図であ
る。
【0065】まず、図5(a)に示すように、p型のシ
リコン基板に予めMOSトランジスタである駆動素子5
0を形成したミラー基板11上に第1の層間絶縁膜12
を形成し、その後パターニングすることにより、駆動素
子50のソース51に対向する領域にソース51を露出
するコンタクトホール12aを形成する。この第1の層
間絶縁膜12の材質は、絶縁材料であれば特に限定され
ず、例えば、窒化珪素、酸化珪素等を用いることができ
る。
リコン基板に予めMOSトランジスタである駆動素子5
0を形成したミラー基板11上に第1の層間絶縁膜12
を形成し、その後パターニングすることにより、駆動素
子50のソース51に対向する領域にソース51を露出
するコンタクトホール12aを形成する。この第1の層
間絶縁膜12の材質は、絶縁材料であれば特に限定され
ず、例えば、窒化珪素、酸化珪素等を用いることができ
る。
【0066】次に、図5(b)に示すように、第1の層
間絶縁膜12上に、駆動配線53、第1信号ライン54
及び第2信号ライン55を形成する。すなわち、第1の
層間絶縁膜12上全面に配線膜60を形成し、その後パ
ターニングすることにより、駆動配線53、第1信号ラ
イン54及び第2信号ライン55とする。
間絶縁膜12上に、駆動配線53、第1信号ライン54
及び第2信号ライン55を形成する。すなわち、第1の
層間絶縁膜12上全面に配線膜60を形成し、その後パ
ターニングすることにより、駆動配線53、第1信号ラ
イン54及び第2信号ライン55とする。
【0067】次に、図5(c)に示すように、犠牲層7
0を形成すると共にパターニングして各ミラー要素20
に対応して犠牲層除去部71を形成する。この犠牲層7
0は、各ミラー要素20に対応して支持部31aを形成
するためのものであり、その材料は、特に限定されない
が、例えば、ポリシリコン又はリンドープ酸化シリコン
(PSG)等を用いることが好ましく、本実施形態で
は、エッチングレートが比較的速いPSGを用いた。
0を形成すると共にパターニングして各ミラー要素20
に対応して犠牲層除去部71を形成する。この犠牲層7
0は、各ミラー要素20に対応して支持部31aを形成
するためのものであり、その材料は、特に限定されない
が、例えば、ポリシリコン又はリンドープ酸化シリコン
(PSG)等を用いることが好ましく、本実施形態で
は、エッチングレートが比較的速いPSGを用いた。
【0068】次に、図5(d)に示すように、犠牲層7
0の形状に沿って、圧電素子30を構成する弾性板3
1、下電極膜32、圧電体層33及び上電極膜34を順
次積層する。
0の形状に沿って、圧電素子30を構成する弾性板3
1、下電極膜32、圧電体層33及び上電極膜34を順
次積層する。
【0069】弾性板31の材料は、弾性変形可能で且つ
所定の剛性を有する材料であれば、特に限定されない
が、本実施形態では、ジルコニウム層を形成後、例え
ば、500〜1200℃の拡散炉で熱酸化して酸化ジル
コニウムからなる弾性板31とした。
所定の剛性を有する材料であれば、特に限定されない
が、本実施形態では、ジルコニウム層を形成後、例え
ば、500〜1200℃の拡散炉で熱酸化して酸化ジル
コニウムからなる弾性板31とした。
【0070】下電極膜32の材料としては、白金等が好
適である。これは、後述するようにスパッタリング法や
ゾル−ゲル法で成膜する圧電体層33は、成膜後に大気
雰囲気下又は酸素雰囲気下で600〜1000℃程度の
温度で焼成して結晶化させる必要があるからである。す
なわち、下電極膜32の材料は、このような高温、酸化
雰囲気下で導電性を保持できなければならず、殊に、圧
電体層33としてチタン酸ジルコン酸鉛(PZT)を用
いた場合には、酸化鉛(PbO)の拡散による導電性の
変化が少ないことが望ましい。これらの理由から、本実
施形態では、白金をスパッタリングによって形成した。
適である。これは、後述するようにスパッタリング法や
ゾル−ゲル法で成膜する圧電体層33は、成膜後に大気
雰囲気下又は酸素雰囲気下で600〜1000℃程度の
温度で焼成して結晶化させる必要があるからである。す
なわち、下電極膜32の材料は、このような高温、酸化
雰囲気下で導電性を保持できなければならず、殊に、圧
電体層33としてチタン酸ジルコン酸鉛(PZT)を用
いた場合には、酸化鉛(PbO)の拡散による導電性の
変化が少ないことが望ましい。これらの理由から、本実
施形態では、白金をスパッタリングによって形成した。
【0071】圧電体層33の材料としては、チタン酸ジ
ルコン酸鉛(PZT)系の材料が好ましく、本実施形態
では、金属有機物を触媒に溶解・分散したいわゆるゾル
を塗布乾燥してゲル化し、さらに高温で焼成することで
金属酸化物とする、いわゆるゾル−ゲル法を用いて圧電
体層33を形成した。なお、この圧電体層33の成膜方
法は、特に限定されず、例えばスパッタリング法で形成
してもよい。
ルコン酸鉛(PZT)系の材料が好ましく、本実施形態
では、金属有機物を触媒に溶解・分散したいわゆるゾル
を塗布乾燥してゲル化し、さらに高温で焼成することで
金属酸化物とする、いわゆるゾル−ゲル法を用いて圧電
体層33を形成した。なお、この圧電体層33の成膜方
法は、特に限定されず、例えばスパッタリング法で形成
してもよい。
【0072】さらに、ゾル−ゲル法又はスパッタリング
法等によりチタン酸ジルコン酸鉛の前駆体膜を形成後、
アルカリ水溶液中での高圧処理法にて低温で結晶成長さ
せる方法を用いてもよい。
法等によりチタン酸ジルコン酸鉛の前駆体膜を形成後、
アルカリ水溶液中での高圧処理法にて低温で結晶成長さ
せる方法を用いてもよい。
【0073】上電極膜34は、導電性の高い材料であれ
ばよく、アルミニウム、金、ニッケル、白金等の多くの
金属や、導電性酸化物等を使用できる。本実施形態で
は、白金をスパッタリングにより成膜している。
ばよく、アルミニウム、金、ニッケル、白金等の多くの
金属や、導電性酸化物等を使用できる。本実施形態で
は、白金をスパッタリングにより成膜している。
【0074】次に、図6(a)に示すように、圧電素子
30を構成する上電極膜34及び圧電体層33をエッチ
ングによりパターニングする。続いて、図6(b)に示
すように、下電極膜32及び弾性板31をエッチングに
よりパターニングして、ミラー要素20を構成する各圧
電素子30を形成すると共に、各圧電素子30の略中央
部に駆動配線53及び第1信号ライン54を露出する貫
通孔40を形成する。このとき、下電極膜32の貫通孔
40側の端部を少なくとも圧電体層33よりも内側に位
置するようにパターニングし、下電極膜32の表面を露
出させておくことが好ましい。
30を構成する上電極膜34及び圧電体層33をエッチ
ングによりパターニングする。続いて、図6(b)に示
すように、下電極膜32及び弾性板31をエッチングに
よりパターニングして、ミラー要素20を構成する各圧
電素子30を形成すると共に、各圧電素子30の略中央
部に駆動配線53及び第1信号ライン54を露出する貫
通孔40を形成する。このとき、下電極膜32の貫通孔
40側の端部を少なくとも圧電体層33よりも内側に位
置するようにパターニングし、下電極膜32の表面を露
出させておくことが好ましい。
【0075】次に、図6(c)に示すように、圧電素子
30及び貫通孔40を覆って第2の層間絶縁膜13を形
成すると共にパターニングする。詳しくは、パターニン
グにより、上電極膜37上に両端部を残して円周方向略
全面に亘って上電極膜34が露出する上電極露出部34
aを形成すると共に、下電極膜32上に円周方向の一部
の表面が露出する下電極露出部32aを形成する。さら
に、ミラー基板11上の駆動配線53上に少なくともそ
の一部が露出する駆動配線露出部53aを形成すると共
に、第1信号ライン54上の一部が露出する信号ライン
露出部54aを形成する。
30及び貫通孔40を覆って第2の層間絶縁膜13を形
成すると共にパターニングする。詳しくは、パターニン
グにより、上電極膜37上に両端部を残して円周方向略
全面に亘って上電極膜34が露出する上電極露出部34
aを形成すると共に、下電極膜32上に円周方向の一部
の表面が露出する下電極露出部32aを形成する。さら
に、ミラー基板11上の駆動配線53上に少なくともそ
の一部が露出する駆動配線露出部53aを形成すると共
に、第1信号ライン54上の一部が露出する信号ライン
露出部54aを形成する。
【0076】このように第2の層間絶縁膜13をパター
ニングすることにより、この第2の層間絶縁膜13によ
って、以下の工程で形成される下電極用接続配線36と
上電極用接続配線37との絶縁が図られると共に、駆動
配線53と第1信号ライン54との絶縁が図られる。な
お、この第2の層間絶縁膜13の材料としては、第1の
層間絶縁膜12と同様に、例えば、窒化珪素、酸化珪素
の他、ポリイミドを用いてもよい。
ニングすることにより、この第2の層間絶縁膜13によ
って、以下の工程で形成される下電極用接続配線36と
上電極用接続配線37との絶縁が図られると共に、駆動
配線53と第1信号ライン54との絶縁が図られる。な
お、この第2の層間絶縁膜13の材料としては、第1の
層間絶縁膜12と同様に、例えば、窒化珪素、酸化珪素
の他、ポリイミドを用いてもよい。
【0077】次に、図6(d)に示すように、上電極膜
34上に反射膜35を形成すると共に、貫通孔40の内
周面に下電極用接続配線36、上電極用接続配線37を
形成する。本実施形態では、反射膜35が上電極用接続
配線37を兼ねており、この反射膜35と下電極用接続
配線36とは、同一平面、すなわち、同一層によって形
成されている。したがって、反射膜35及び下電極用接
続配線36となる接続配線膜61を上電極膜34上から
貫通孔40の内面に亘って形成すると共に、パターニン
グして分離することにより形成することができる。すな
わち、上電極膜34上略全面に亘って反射膜35を形成
すると共に、貫通孔40の円周方向の一部に反射膜35
の一部から連続して信号ライン露出部54aまで上電極
用接続配線37を延設する。さらに、貫通孔40の円周
方向の一部に、下電極膜露出部32aと駆動配線露出部
53aとを接続する下電極用接続配線36を形成する。
34上に反射膜35を形成すると共に、貫通孔40の内
周面に下電極用接続配線36、上電極用接続配線37を
形成する。本実施形態では、反射膜35が上電極用接続
配線37を兼ねており、この反射膜35と下電極用接続
配線36とは、同一平面、すなわち、同一層によって形
成されている。したがって、反射膜35及び下電極用接
続配線36となる接続配線膜61を上電極膜34上から
貫通孔40の内面に亘って形成すると共に、パターニン
グして分離することにより形成することができる。すな
わち、上電極膜34上略全面に亘って反射膜35を形成
すると共に、貫通孔40の円周方向の一部に反射膜35
の一部から連続して信号ライン露出部54aまで上電極
用接続配線37を延設する。さらに、貫通孔40の円周
方向の一部に、下電極膜露出部32aと駆動配線露出部
53aとを接続する下電極用接続配線36を形成する。
【0078】なお、このような接続配線膜61の材料と
しては、本実施形態では、反射膜35が上電極用接続配
線37を兼ねているため、導電性の材料であり且つ光の
反射率が高いことが好ましく、例えば、アルミニウム
(Al)又は銀(Ag)等を用いることが好ましい。
しては、本実施形態では、反射膜35が上電極用接続配
線37を兼ねているため、導電性の材料であり且つ光の
反射率が高いことが好ましく、例えば、アルミニウム
(Al)又は銀(Ag)等を用いることが好ましい。
【0079】その後、犠牲層70をエッチングにより除
去する。本実施形態では、犠牲層70の材料として、P
SGを用いているため、弗酸水溶液によってエッチング
した。なお、ポリシリコンを用いた場合には、弗酸及び
硝酸の混合水溶液、あるいは水酸化カリウム水溶液によ
ってエッチングすることができる。
去する。本実施形態では、犠牲層70の材料として、P
SGを用いているため、弗酸水溶液によってエッチング
した。なお、ポリシリコンを用いた場合には、弗酸及び
硝酸の混合水溶液、あるいは水酸化カリウム水溶液によ
ってエッチングすることができる。
【0080】以上が、本実施形態の光変調デバイスの一
連の製造工程である。なお、第2信号ライン55と駆動
素子50のドレイン52との接続については説明してい
ないが、駆動配線53とソース51との接続部と同様
に、ドレイン52に対向する領域の第1の層間絶縁膜1
2に貫通孔等を形成することにより第2信号ライン55
とドレイン52とを接続すればよい。
連の製造工程である。なお、第2信号ライン55と駆動
素子50のドレイン52との接続については説明してい
ないが、駆動配線53とソース51との接続部と同様
に、ドレイン52に対向する領域の第1の層間絶縁膜1
2に貫通孔等を形成することにより第2信号ライン55
とドレイン52とを接続すればよい。
【0081】ここで、このように形成された本実施形態
の光変調デバイスの動作について説明する。なお、図7
は、本実施形態の光変調デバイス及び光変調デバイスに
照射される光の光路を模式的に示した図である。
の光変調デバイスの動作について説明する。なお、図7
は、本実施形態の光変調デバイス及び光変調デバイスに
照射される光の光路を模式的に示した図である。
【0082】光変調デバイス10は、ミラー要素20を
変形させることにより光を変調させるものであり、本実
施形態では、ミラー要素20は、圧電素子30に電圧が
印加されない状態ではほぼ平坦となっており、駆動素子
50のスイッチングによって圧電素子30に電圧が印加
されると圧電素子30の圧電体層33が面内方向に収縮
して、ミラー要素20は弾性板31が接合された支持部
31aを支点として、圧電素子30は弾性板31側を凸
として変形し、反射膜35が凹面鏡となるようになって
いる。
変形させることにより光を変調させるものであり、本実
施形態では、ミラー要素20は、圧電素子30に電圧が
印加されない状態ではほぼ平坦となっており、駆動素子
50のスイッチングによって圧電素子30に電圧が印加
されると圧電素子30の圧電体層33が面内方向に収縮
して、ミラー要素20は弾性板31が接合された支持部
31aを支点として、圧電素子30は弾性板31側を凸
として変形し、反射膜35が凹面鏡となるようになって
いる。
【0083】また、このような本実施形態の光変調デバ
イス10は、例えば、図7に示すように、ミラー要素2
0に相対向する位置に、遮光ドットアレイ100を具備
する。この遮光ドットアレイ100は、例えば、ガラス
等の透明基板からなり、各ミラー要素に対向して遮光ド
ット101が設けられている。この遮光ドット101
は、光吸収材料からなり、例えば、樹脂に分散されたカ
ーボンブラック、黒色顔料、黒色染料等が挙げられる。
また、遮光ドットアレイ100は、各遮光ドット101
が凹面鏡状に変形したミラー要素20Bの焦点近傍に設
けられている。例えば、本実施形態の構成では、ミラー
要素20Bの変形量は0.2μmであるため、遮光ドッ
ト101は各ミラー要素20から約0.2mmの距離で
設けられている。
イス10は、例えば、図7に示すように、ミラー要素2
0に相対向する位置に、遮光ドットアレイ100を具備
する。この遮光ドットアレイ100は、例えば、ガラス
等の透明基板からなり、各ミラー要素に対向して遮光ド
ット101が設けられている。この遮光ドット101
は、光吸収材料からなり、例えば、樹脂に分散されたカ
ーボンブラック、黒色顔料、黒色染料等が挙げられる。
また、遮光ドットアレイ100は、各遮光ドット101
が凹面鏡状に変形したミラー要素20Bの焦点近傍に設
けられている。例えば、本実施形態の構成では、ミラー
要素20Bの変形量は0.2μmであるため、遮光ドッ
ト101は各ミラー要素20から約0.2mmの距離で
設けられている。
【0084】このような構成では、圧電素子30に電圧
が印加されていない状態では、入射光90がミラー要素
20Aの反射膜35に対して略直角に入射されるため、
入射光90は入射光路と略同一光路で出射される。一
方、駆動素子50によって圧電素子30に電圧が印加さ
れた状態ではミラー要素が変形されて凹面鏡となるた
め、反射された後には変形したミラー要素20Bの焦点
方向に集光される。本実施形態では、上述のように遮光
ドット101が変形したミラー要素20Bの焦点近傍に
設けられているため、入射光90は反射された後、遮光
ドット101に集光されて入射方向に戻ることはない。
すなわち、このような光変調デバイス10を表示装置等
に用いた場合、圧電素子30に電圧を印加する、しない
によって、入射光90のON、OFFの制御を容易に行
うことができる。なお、上述した例では、圧電素子30
が変形しない場合がON、変形した場合がOFFとなる
が、勿論、これと逆になるように設定することもでき
る。
が印加されていない状態では、入射光90がミラー要素
20Aの反射膜35に対して略直角に入射されるため、
入射光90は入射光路と略同一光路で出射される。一
方、駆動素子50によって圧電素子30に電圧が印加さ
れた状態ではミラー要素が変形されて凹面鏡となるた
め、反射された後には変形したミラー要素20Bの焦点
方向に集光される。本実施形態では、上述のように遮光
ドット101が変形したミラー要素20Bの焦点近傍に
設けられているため、入射光90は反射された後、遮光
ドット101に集光されて入射方向に戻ることはない。
すなわち、このような光変調デバイス10を表示装置等
に用いた場合、圧電素子30に電圧を印加する、しない
によって、入射光90のON、OFFの制御を容易に行
うことができる。なお、上述した例では、圧電素子30
が変形しない場合がON、変形した場合がOFFとなる
が、勿論、これと逆になるように設定することもでき
る。
【0085】以上のような本実施形態の構成では、圧電
素子30の上電極膜34及び下電極膜32と駆動素子5
0とを接続する上電極用接続配線37及び下電極用接続
配線36を比較的容易に形成することができる。また、
これら上電極用接続配線37及び下電極用接続配線36
を支持部31aに形成された貫通孔40内に形成するよ
うにした。これにより、圧電素子30が支持部31aか
ら二次元方向に延設される構造の光変調デバイスを実現
でき、その配線も比較的容易に形成することができる。
素子30の上電極膜34及び下電極膜32と駆動素子5
0とを接続する上電極用接続配線37及び下電極用接続
配線36を比較的容易に形成することができる。また、
これら上電極用接続配線37及び下電極用接続配線36
を支持部31aに形成された貫通孔40内に形成するよ
うにした。これにより、圧電素子30が支持部31aか
ら二次元方向に延設される構造の光変調デバイスを実現
でき、その配線も比較的容易に形成することができる。
【0086】したがって、ミラー要素の周囲を保持して
変形させる構成に比べて、ミラー要素の変形量を十分に
大きくした光変調デバイスを実現することができる。ま
た、このような光変調デバイスは、反射面の開口率が大
きく反射効率が向上する。さらには、集光率が高く、S
N比が大きい光変調デバイスを実現することができる。
また、圧電素子の少なくとも上電極膜と駆動素子とを接
続する配線が、ミラー要素の実質的に変形されない部分
に設けられているため、配線により変形が拘束されるこ
とがなく、性能の低下を防止することができる。
変形させる構成に比べて、ミラー要素の変形量を十分に
大きくした光変調デバイスを実現することができる。ま
た、このような光変調デバイスは、反射面の開口率が大
きく反射効率が向上する。さらには、集光率が高く、S
N比が大きい光変調デバイスを実現することができる。
また、圧電素子の少なくとも上電極膜と駆動素子とを接
続する配線が、ミラー要素の実質的に変形されない部分
に設けられているため、配線により変形が拘束されるこ
とがなく、性能の低下を防止することができる。
【0087】なお、本実施形態では、圧電素子30の最
もミラー基板11側の層である弾性板31をミラー基板
11側へ突出させて支持部31aを形成すると共に、こ
の弾性板31上に下電極膜32を形成するようにした
が、これに限定されず、例えば、下電極膜32が弾性板
を兼ねるようにしてもよい。このような構成では、支持
部が下電極膜で構成されるため、支持部と駆動用配線と
接続させることにより下電極膜と駆動用配線とが電気的
に接続される。
もミラー基板11側の層である弾性板31をミラー基板
11側へ突出させて支持部31aを形成すると共に、こ
の弾性板31上に下電極膜32を形成するようにした
が、これに限定されず、例えば、下電極膜32が弾性板
を兼ねるようにしてもよい。このような構成では、支持
部が下電極膜で構成されるため、支持部と駆動用配線と
接続させることにより下電極膜と駆動用配線とが電気的
に接続される。
【0088】また、本実施形態では、下電極用接続配線
36及び上電極用接続配線37を貫通孔40内の相対向
する位置に平面的に分離して設けるようにしたが、これ
に限定されず、例えば、貫通孔40内の略同一位置に配
置して、間に絶縁層を介して積層形成するようにしても
よい。
36及び上電極用接続配線37を貫通孔40内の相対向
する位置に平面的に分離して設けるようにしたが、これ
に限定されず、例えば、貫通孔40内の略同一位置に配
置して、間に絶縁層を介して積層形成するようにしても
よい。
【0089】また、上述した実施形態で、第1信号ライ
ン54は、その延設方向の端部で接地するようにした
が、これに限定されない。
ン54は、その延設方向の端部で接地するようにした
が、これに限定されない。
【0090】(実施形態2)図8は、実施形態2に係る
光変調デバイスの断面図である。
光変調デバイスの断面図である。
【0091】本実施形態は、ミラー要素20を支持する
支持部材をミラー要素20とは別部材で形成した例であ
り、例えば、本実施形態では、図8に示すように、ミラ
ー基板上に島状の支持部材80が設けられ、ミラー要素
20はこの支持部材80を介してミラー基板11上に固
定され、この支持部材80に対向する領域には、支持部
材80の表面が露出する貫通部40Aが設けられてい
る。
支持部材をミラー要素20とは別部材で形成した例であ
り、例えば、本実施形態では、図8に示すように、ミラ
ー基板上に島状の支持部材80が設けられ、ミラー要素
20はこの支持部材80を介してミラー基板11上に固
定され、この支持部材80に対向する領域には、支持部
材80の表面が露出する貫通部40Aが設けられてい
る。
【0092】また、本実施形態では、駆動素子50のソ
ース51を露出するコンタクトホール12aが支持部材
80の外側の第1の層間絶縁膜12に形成されており、
駆動配線53がこのコンタクトホール12aから貫通部
40Aに対向する領域の支持部材80上まで延設されて
おり、この貫通部40A内で下電極用接続配線36を介
して下電極膜32と接続されている。また、第1信号ラ
イン54も支持部材80上まで延設されており、貫通部
40Aに対向する領域の支持部材80上で上電極用接続
配線37を兼ねる反射膜35を介して上電極膜34と接
続されている。
ース51を露出するコンタクトホール12aが支持部材
80の外側の第1の層間絶縁膜12に形成されており、
駆動配線53がこのコンタクトホール12aから貫通部
40Aに対向する領域の支持部材80上まで延設されて
おり、この貫通部40A内で下電極用接続配線36を介
して下電極膜32と接続されている。また、第1信号ラ
イン54も支持部材80上まで延設されており、貫通部
40Aに対向する領域の支持部材80上で上電極用接続
配線37を兼ねる反射膜35を介して上電極膜34と接
続されている。
【0093】このような構成の光変調デバイスの製造方
法は、特に限定されいが、例えば、本実施形態では、以
下の工程で製造した。なお、図9は、実施形態2に係る
光変調デバイスの製造工程を示す断面図である。
法は、特に限定されいが、例えば、本実施形態では、以
下の工程で製造した。なお、図9は、実施形態2に係る
光変調デバイスの製造工程を示す断面図である。
【0094】まず、図9(a)に示すように、実施形態
1と同様に、p型のシリコン基板に予めMOSトランジ
スタからなる駆動素子50を形成したミラー基板11上
に第1の層間絶縁膜12を形成し、この第1の層間絶縁
膜12上に、支持部材材料層81を形成しパターニング
することにより、各ミラー要素20に対応して島状の支
持部材80を形成する。
1と同様に、p型のシリコン基板に予めMOSトランジ
スタからなる駆動素子50を形成したミラー基板11上
に第1の層間絶縁膜12を形成し、この第1の層間絶縁
膜12上に、支持部材材料層81を形成しパターニング
することにより、各ミラー要素20に対応して島状の支
持部材80を形成する。
【0095】次に、図9(b)に示すように、第1の層
間絶縁膜12の各支持部材80近傍に、第1の層間絶縁
膜12をパターニングすることにより、駆動素子50の
ソース51を露出するコンタクトホール12aを形成す
る。
間絶縁膜12の各支持部材80近傍に、第1の層間絶縁
膜12をパターニングすることにより、駆動素子50の
ソース51を露出するコンタクトホール12aを形成す
る。
【0096】次に、図9(c)に示すように、第1の層
間絶縁膜12及び支持部材80上に、駆動配線53、第
1信号ライン54及び第2信号ライン55を形成する。
すなわち、第1の層間絶縁膜12及び支持部材80上全
面に配線膜60を形成し、その後パターニングすること
により、駆動配線53、第1信号ライン54及び第2信
号ライン55とする。
間絶縁膜12及び支持部材80上に、駆動配線53、第
1信号ライン54及び第2信号ライン55を形成する。
すなわち、第1の層間絶縁膜12及び支持部材80上全
面に配線膜60を形成し、その後パターニングすること
により、駆動配線53、第1信号ライン54及び第2信
号ライン55とする。
【0097】次に、図9(d)に示すように、支持部材
80の周囲に犠牲層70を形成する。この犠牲層70上
には、以下の工程で圧電素子30を構成する各層が形成
されるが、この圧電素子30の下面の高と支持部材80
の上面の高さとは略同一であることが好ましい。そのた
め、この犠牲層70は、支持部材80と略同一の高さで
形成することが好ましい。
80の周囲に犠牲層70を形成する。この犠牲層70上
には、以下の工程で圧電素子30を構成する各層が形成
されるが、この圧電素子30の下面の高と支持部材80
の上面の高さとは略同一であることが好ましい。そのた
め、この犠牲層70は、支持部材80と略同一の高さで
形成することが好ましい。
【0098】なお、その後は、図6に示す実施形態1の
製造工程と同様、圧電素子30及び反射膜35等を形成
及びパターニング後、犠牲層70を除去することによ
り、本実施形態の構成の光変調デバイスを製造すること
ができる。
製造工程と同様、圧電素子30及び反射膜35等を形成
及びパターニング後、犠牲層70を除去することによ
り、本実施形態の構成の光変調デバイスを製造すること
ができる。
【0099】このような本実施形態の構成においても、
実施形態1と同様に、圧電素子30の上電極膜34及び
下電極膜32と駆動素子50とを接続する配線を比較的
容易に形成することができ、ミラー要素の変形量を十分
に大きくした光変調デバイスを実現することができる。
実施形態1と同様に、圧電素子30の上電極膜34及び
下電極膜32と駆動素子50とを接続する配線を比較的
容易に形成することができ、ミラー要素の変形量を十分
に大きくした光変調デバイスを実現することができる。
【0100】なお、本実施形態では、支持部材80上
で、駆動配線53と下電極用接続配線36との接続等を
行う構成としたが、これに限定されず、例えば、支持部
材にミラー基板11に連通する連通孔を設け、ミラー基
板11上で行うようにしてもよい。
で、駆動配線53と下電極用接続配線36との接続等を
行う構成としたが、これに限定されず、例えば、支持部
材にミラー基板11に連通する連通孔を設け、ミラー基
板11上で行うようにしてもよい。
【0101】(他の実施形態)以上、本発明の各実施形
態を説明したが、本発明の光変調デバイスは上述した実
施形態に限定されるものではないが、何れにしても比較
的容易に圧電素子と駆動素子との接続配線を形成するこ
とができる。
態を説明したが、本発明の光変調デバイスは上述した実
施形態に限定されるものではないが、何れにしても比較
的容易に圧電素子と駆動素子との接続配線を形成するこ
とができる。
【0102】また、上述した実施形態では、反射膜35
は凹面鏡として作用するものとしたが、これに限定され
ず、成膜条件等を適宜調整して凸面鏡として作用させる
ようにしてもよい。
は凹面鏡として作用するものとしたが、これに限定され
ず、成膜条件等を適宜調整して凸面鏡として作用させる
ようにしてもよい。
【0103】また、例えば、上述の実施形態では、ミラ
ー要素20を支持する、例えば、支持部材80に対応す
る部分から圧電素子30が二次元方向に延設され、この
支持部材80に対応する部分を支点としてミラー要素2
0が曲面状に変形する光変調デバイスを例示したが、こ
の構成に限定されず、例えば、図10(a)に示すよう
に、ミラー要素20Cが支持部材80Aから略一方向に
延設され、その長手方向一端部で支持部材80Aにより
片持ち梁状態で支持された構成であっても、本発明を適
用することができる。
ー要素20を支持する、例えば、支持部材80に対応す
る部分から圧電素子30が二次元方向に延設され、この
支持部材80に対応する部分を支点としてミラー要素2
0が曲面状に変形する光変調デバイスを例示したが、こ
の構成に限定されず、例えば、図10(a)に示すよう
に、ミラー要素20Cが支持部材80Aから略一方向に
延設され、その長手方向一端部で支持部材80Aにより
片持ち梁状態で支持された構成であっても、本発明を適
用することができる。
【0104】また、例えば、上述の実施形態では、圧電
素子30上に反射膜35を形成してミラー要素20とし
た構成を例示したが、これに限定されず、例えば、図1
0(b)に示すように、支持部材80Aによって片持ち
梁状態で支持された圧電素子30Aの支持部材80Aと
は反対側の端部近傍に、ミラー部材との接続部を形成
し、ミラー部材90を設けたミラー要素20Dとして
も、本発明を適用することができる。
素子30上に反射膜35を形成してミラー要素20とし
た構成を例示したが、これに限定されず、例えば、図1
0(b)に示すように、支持部材80Aによって片持ち
梁状態で支持された圧電素子30Aの支持部材80Aと
は反対側の端部近傍に、ミラー部材との接続部を形成
し、ミラー部材90を設けたミラー要素20Dとして
も、本発明を適用することができる。
【0105】さらに、例えば、このようにミラー要素が
片持ち梁状態で支持された構成では、圧電素子30と駆
動素子50との配線を、支持部材80Aの外周面に延設
する構成としてもよい。すなわち、図11に示すよう
に、ミラー要素20C及び支持部材80Aに貫通孔を設
けずに、下電極用接続配線36A及び上電極用接続配線
37Aを支持部材80Aの外周面を介してミラー基板1
1上まで延設するようにしてもよい。また、この下電極
用接続配線36Aと上電極用接続配線37Aとは、例え
ば、図示するように第3の層間絶縁膜14を間に挟むこ
とによりにより容易に行うことができる。また、勿論、
これら両接続配線36A及び37Aを支持部材80Aの
円周方向の異なる位置に延設するようにしてもよい。
片持ち梁状態で支持された構成では、圧電素子30と駆
動素子50との配線を、支持部材80Aの外周面に延設
する構成としてもよい。すなわち、図11に示すよう
に、ミラー要素20C及び支持部材80Aに貫通孔を設
けずに、下電極用接続配線36A及び上電極用接続配線
37Aを支持部材80Aの外周面を介してミラー基板1
1上まで延設するようにしてもよい。また、この下電極
用接続配線36Aと上電極用接続配線37Aとは、例え
ば、図示するように第3の層間絶縁膜14を間に挟むこ
とによりにより容易に行うことができる。また、勿論、
これら両接続配線36A及び37Aを支持部材80Aの
円周方向の異なる位置に延設するようにしてもよい。
【0106】以下には、遮光ドットアレイ以外を用いた
光変調デバイスの構成例、及び凸面鏡として作用させた
場合の構成例を示す。なお、ミラー基板を両側に具備す
る構成及びミラー基板を介して入射光を入射させる構成
は特に図示しないが、適宜選択可能であることはいうま
でもない。また、本発明は集光性能の向上により入射光
を反射面に集光させる特別な光学系を必要としないとい
う効果を奏するものであるが、入射光を集光させる光学
系を用いてもよく、以下にはこのような構成も示す。
光変調デバイスの構成例、及び凸面鏡として作用させた
場合の構成例を示す。なお、ミラー基板を両側に具備す
る構成及びミラー基板を介して入射光を入射させる構成
は特に図示しないが、適宜選択可能であることはいうま
でもない。また、本発明は集光性能の向上により入射光
を反射面に集光させる特別な光学系を必要としないとい
う効果を奏するものであるが、入射光を集光させる光学
系を用いてもよく、以下にはこのような構成も示す。
【0107】図12には、上述した遮光ドットアレイ1
00の代わりに、ピンホールアレイ110及びマクロレ
ンズアレイ120を設けた光変調デバイスの概略構成を
示す。ここで、ピンホールアレイ110は、各ミラー要
素20に対向する位置にピンホール111を有し、ま
た、各マクロレンズアレイ120は、各ミラー要素20
に対向する位置に凸レンズ121を有する。なお、ピン
ホールアレイ110の各ピンホール111は、変形した
ミラー要素20Bの焦点近傍に設けられている。
00の代わりに、ピンホールアレイ110及びマクロレ
ンズアレイ120を設けた光変調デバイスの概略構成を
示す。ここで、ピンホールアレイ110は、各ミラー要
素20に対向する位置にピンホール111を有し、ま
た、各マクロレンズアレイ120は、各ミラー要素20
に対向する位置に凸レンズ121を有する。なお、ピン
ホールアレイ110の各ピンホール111は、変形した
ミラー要素20Bの焦点近傍に設けられている。
【0108】かかる光変調デバイスでは、変形したミラ
ー要素20Bに入射した光はピンホールアレイ110の
ピンホール111を通過して戻るが、変形していないミ
ラー要素20Aに入射した光はピンホールアレイ110
の遮光部112に遮断される。
ー要素20Bに入射した光はピンホールアレイ110の
ピンホール111を通過して戻るが、変形していないミ
ラー要素20Aに入射した光はピンホールアレイ110
の遮光部112に遮断される。
【0109】すなわち、この例では、上述した例とは反
対に、ミラー要素を変形した場合がONであり、未変形
の場合がOFFとなる。
対に、ミラー要素を変形した場合がONであり、未変形
の場合がOFFとなる。
【0110】なお、ミラー要素20をミラー基板11と
は反対側に凸に変形するようにして凸面鏡として作用し
ても光変調デバイスとすることができる。このような光
変調デバイスを用いた表示装置の一例を後述する。
は反対側に凸に変形するようにして凸面鏡として作用し
ても光変調デバイスとすることができる。このような光
変調デバイスを用いた表示装置の一例を後述する。
【0111】また、以上説明した各実施形態において
は、圧電素子30の変形の際に圧電素子30と対向する
ミラー基板11が帯電し、静電力により圧電素子30の
変形が阻害されること考えられる。従って、このような
問題を解消するために、上述した構成に加えて、さら
に、圧電素子30の下電極膜32に対向するミラー基板
11を、対向する下電極膜32と略同一電位にするよう
にしてもよい。すなわち、相対向する電極が共通電極で
接地されている状態の場合には、基板も接地状態にす
る。これにより、圧電素子30の電極とミラー基板11
との電位差による帯電が生じなくなり、ミラー要素20
の変形が阻害されることがなく、ミラー要素20の変位
量の低下を抑えることができる。
は、圧電素子30の変形の際に圧電素子30と対向する
ミラー基板11が帯電し、静電力により圧電素子30の
変形が阻害されること考えられる。従って、このような
問題を解消するために、上述した構成に加えて、さら
に、圧電素子30の下電極膜32に対向するミラー基板
11を、対向する下電極膜32と略同一電位にするよう
にしてもよい。すなわち、相対向する電極が共通電極で
接地されている状態の場合には、基板も接地状態にす
る。これにより、圧電素子30の電極とミラー基板11
との電位差による帯電が生じなくなり、ミラー要素20
の変形が阻害されることがなく、ミラー要素20の変位
量の低下を抑えることができる。
【0112】また、例えば、下電極膜32に対向するミ
ラー基板11上に対向電極を設け、この対向電極と下電
極膜32との間に、圧電素子30の変形を補助する方向
に静電力が生じるように電圧を印加するようにしてもよ
い。このような構成では、ミラー要素20の変位量をさ
らに増加させることができ、集光率をさらに高め、SN
比の向上を図ることができる。
ラー基板11上に対向電極を設け、この対向電極と下電
極膜32との間に、圧電素子30の変形を補助する方向
に静電力が生じるように電圧を印加するようにしてもよ
い。このような構成では、ミラー要素20の変位量をさ
らに増加させることができ、集光率をさらに高め、SN
比の向上を図ることができる。
【0113】さらに、以上説明した実施形態では、各ミ
ラー要素20の下電極膜32又は上電極膜34への配線
は、全て支持部31a又は支持部材80を介してミラー
基板11まで延設するようにしたが、これに限定される
ものではない。例えば、下電極膜32への配線のみは支
持部31a等を介してミラー基板11へ延設し、上電極
膜34の配線は支持部部31a等とは反対側の先端部の
一部に接触するように設けてもよい。この場合、圧電素
子30の変形を妨げることがないようにする必要がある
ことは言うまでもない。
ラー要素20の下電極膜32又は上電極膜34への配線
は、全て支持部31a又は支持部材80を介してミラー
基板11まで延設するようにしたが、これに限定される
ものではない。例えば、下電極膜32への配線のみは支
持部31a等を介してミラー基板11へ延設し、上電極
膜34の配線は支持部部31a等とは反対側の先端部の
一部に接触するように設けてもよい。この場合、圧電素
子30の変形を妨げることがないようにする必要がある
ことは言うまでもない。
【0114】以上説明した各構成の本発明の光変調デバ
イスは、例えば、表示装置の一部として用いられる。
イスは、例えば、表示装置の一部として用いられる。
【0115】図13〜図15には本発明の光変調デバイ
スを用いた表示装置の一例を示す。なお、図13〜図1
5は表示装置を構成する光学系の概略断面図であり、レ
ンズ、光変調デバイス等は大幅に簡略化して描いてあ
る。
スを用いた表示装置の一例を示す。なお、図13〜図1
5は表示装置を構成する光学系の概略断面図であり、レ
ンズ、光変調デバイス等は大幅に簡略化して描いてあ
る。
【0116】図12に示す表示装置は、光源であるメタ
ルハライドランプ210及び放物面形状のリフレクタ2
11と、このメタルハライドランプ210からの光を光
変調デバイス10に入射させるハーフミラー220と、
光変調デバイス10からの出射光を結像する投影レンズ
230と、投影レンズ230により結像された像を表示
するスクリーン240とを具備する。
ルハライドランプ210及び放物面形状のリフレクタ2
11と、このメタルハライドランプ210からの光を光
変調デバイス10に入射させるハーフミラー220と、
光変調デバイス10からの出射光を結像する投影レンズ
230と、投影レンズ230により結像された像を表示
するスクリーン240とを具備する。
【0117】かかる表示装置では、光源であるメタルハ
ライドランプ210を有し、メタルハライドランプ21
0から出た光は、リフレクタ211で反射されて略平行
な光となってハーフミラー220に入射し、ハーフミラ
ー220で反射されて光変調デバイス10を入射され
る。なお、ハーフミラー220はキューブ型のハーフプ
リズムとしてもよい。
ライドランプ210を有し、メタルハライドランプ21
0から出た光は、リフレクタ211で反射されて略平行
な光となってハーフミラー220に入射し、ハーフミラ
ー220で反射されて光変調デバイス10を入射され
る。なお、ハーフミラー220はキューブ型のハーフプ
リズムとしてもよい。
【0118】光変調デバイス10を構成するミラー要素
20のうちで、駆動素子50を介して駆動されて変形し
ているミラー要素20Bは凹面鏡として働き、この変形
したミラー要素20Bに入射した光は反射されて遮光ド
ット101に向かって集光され、ハーフミラー220方
向には戻らない。一方、変形していないミラー要素20
Aに入射した光は反射されて、投影レンズ230によっ
て像面であるスクリーン240上に結像される。
20のうちで、駆動素子50を介して駆動されて変形し
ているミラー要素20Bは凹面鏡として働き、この変形
したミラー要素20Bに入射した光は反射されて遮光ド
ット101に向かって集光され、ハーフミラー220方
向には戻らない。一方、変形していないミラー要素20
Aに入射した光は反射されて、投影レンズ230によっ
て像面であるスクリーン240上に結像される。
【0119】以上のような光学系の構成によって、光変
調デバイス10を構成する各ミラー要素20がスクリー
ン240上の画素に対応し、ミラー要素20のON,O
FF、すなわち、変形していない、変形しているによっ
てスクリーン240上の表示画像を変化させることがで
きる。
調デバイス10を構成する各ミラー要素20がスクリー
ン240上の画素に対応し、ミラー要素20のON,O
FF、すなわち、変形していない、変形しているによっ
てスクリーン240上の表示画像を変化させることがで
きる。
【0120】なお、スクリーン240としては反射型の
スクリーンあるいは透過性型のスクリーンを用いること
ができる。
スクリーンあるいは透過性型のスクリーンを用いること
ができる。
【0121】また、図13で示した光学系では、光源2
10から放出された光のうち、ハーフミラー220でそ
の約半分だけが光変調デバイス10を照明し、残りの半
分はハーフミラー220を透過して無駄な光となる。さ
らに、光変調デバイス10で反射した光のうちその半分
だけがハーフミラー220を透過して投影レンズ230
へ向かう。すなわち、光源から出てスクリーン240に
到達する光は、途中でのロスがないとして理想的に見積
もっても光源210から出た光の1/4程度に減衰して
いる。
10から放出された光のうち、ハーフミラー220でそ
の約半分だけが光変調デバイス10を照明し、残りの半
分はハーフミラー220を透過して無駄な光となる。さ
らに、光変調デバイス10で反射した光のうちその半分
だけがハーフミラー220を透過して投影レンズ230
へ向かう。すなわち、光源から出てスクリーン240に
到達する光は、途中でのロスがないとして理想的に見積
もっても光源210から出た光の1/4程度に減衰して
いる。
【0122】図14に示す表示装置では、ハーフミラー
220の代わりに、3つの偏光ビームスプリッタ22
1、222及び224を用いることにより、光源から放
射されるエネルギを原理的にロスなくスクリーン240
に導くようにしている。
220の代わりに、3つの偏光ビームスプリッタ22
1、222及び224を用いることにより、光源から放
射されるエネルギを原理的にロスなくスクリーン240
に導くようにしている。
【0123】図示するように、光源であるメタルハライ
ドランプ210から出た光は、放物面形状のリフレクタ
211で反射され略平行な光に変換され、第1の偏光ビ
ームスプリッタ221に入射する。以下、偏光ビームス
プリッタ221はP偏光は透過し、S偏光は反射するも
のとする。
ドランプ210から出た光は、放物面形状のリフレクタ
211で反射され略平行な光に変換され、第1の偏光ビ
ームスプリッタ221に入射する。以下、偏光ビームス
プリッタ221はP偏光は透過し、S偏光は反射するも
のとする。
【0124】光源210からでた光は、その振動方向が
ランダムな方向を向いている自然光なので、そのうちの
P偏光成分(図中pで示す)は第1の偏光ビームスプリ
ッタ221を透過し、S偏光成分(図中sで参照)は反
射される。この反射されたS偏光成分の光は隣接する第
2の偏光ビームスプリッタ222に入射し、そこで反射
されて第2の偏光ビームスプリッタ222をS偏光とし
て出射する。一方、第1の偏光ビームスプリッタ221
を透過したP偏光は、第1のビームスプリッタ121の
出射面に設けられた1/2波長板223によってS偏光
に変換される。したがって、第3の偏光ビームスプリッ
タ224に入射される光はS偏光に揃っている。
ランダムな方向を向いている自然光なので、そのうちの
P偏光成分(図中pで示す)は第1の偏光ビームスプリ
ッタ221を透過し、S偏光成分(図中sで参照)は反
射される。この反射されたS偏光成分の光は隣接する第
2の偏光ビームスプリッタ222に入射し、そこで反射
されて第2の偏光ビームスプリッタ222をS偏光とし
て出射する。一方、第1の偏光ビームスプリッタ221
を透過したP偏光は、第1のビームスプリッタ121の
出射面に設けられた1/2波長板223によってS偏光
に変換される。したがって、第3の偏光ビームスプリッ
タ224に入射される光はS偏光に揃っている。
【0125】S偏光として第3の偏光ビームスプリッタ
224に入射された光は、全て光変調デバイス10の方
向へ反射されるが、第3の偏光ビームスプリッタ224
の光変調デバイス10側の面に設けられた1/4波長板
225によって円偏光に変換されて光変調デバイス10
に入射される。
224に入射された光は、全て光変調デバイス10の方
向へ反射されるが、第3の偏光ビームスプリッタ224
の光変調デバイス10側の面に設けられた1/4波長板
225によって円偏光に変換されて光変調デバイス10
に入射される。
【0126】光変調デバイス10を構成するミラー要素
20の反射膜で反射した光は、入射光の円偏光とは反対
方向に偏光する円偏光となり、1/4波長板225で今
度はP偏光となって第3のビームスプリッタ224に入
射される。このP偏光は第3のビームスプリッタ224
で反射されることなく原理的には全て透過されて投影レ
ンズ230に到達する。
20の反射膜で反射した光は、入射光の円偏光とは反対
方向に偏光する円偏光となり、1/4波長板225で今
度はP偏光となって第3のビームスプリッタ224に入
射される。このP偏光は第3のビームスプリッタ224
で反射されることなく原理的には全て透過されて投影レ
ンズ230に到達する。
【0127】以上述べたように、光源から出た光の振動
方向を揃えることによって、ハーフミラーを用いた場合
のような光のロスがなく、光源から放射されるエネルギ
を原理的にロスなくスクリーンに導くことができる。す
なわち、明るい表示が可能な表示装置を構成することが
できる。
方向を揃えることによって、ハーフミラーを用いた場合
のような光のロスがなく、光源から放射されるエネルギ
を原理的にロスなくスクリーンに導くことができる。す
なわち、明るい表示が可能な表示装置を構成することが
できる。
【0128】図15には、他の実施形態の表示装置の構
成を示す。この表示装置では、遮光ドットアレイ100
を有さず且つ各ミラー要素20が駆動された場合に凸面
鏡として作用する光変調デバイス10Aを用いると共に
図11の装置の第3の偏光ビームスプリッタ224と投
影レンズ230との間に、第3のビームスプリッタ22
4を透過する所定の発散光は投影レンズ230に透過す
るが、平行光は遮断するレンズ250及び微小ミラー2
51を設けたものである。なお、投影レンズ230は所
定の発散光でレンズ250を通過した光をスクリーン2
40に結像するものである。
成を示す。この表示装置では、遮光ドットアレイ100
を有さず且つ各ミラー要素20が駆動された場合に凸面
鏡として作用する光変調デバイス10Aを用いると共に
図11の装置の第3の偏光ビームスプリッタ224と投
影レンズ230との間に、第3のビームスプリッタ22
4を透過する所定の発散光は投影レンズ230に透過す
るが、平行光は遮断するレンズ250及び微小ミラー2
51を設けたものである。なお、投影レンズ230は所
定の発散光でレンズ250を通過した光をスクリーン2
40に結像するものである。
【0129】かかる構成では、光変調デバイス10Aの
変形していないミラー要素20Aに入射した光は平行光
のまま反射されてレンズ250に到達するが、この光
は、レンズ250の焦点近傍に配置された微小ミラー2
51に集光されて発散され、スクリーン240には到達
しない。一方、変形したミラー素子20Bに入射された
光は仮想光源260から出ているような発散光としてレ
ンズ250に到達するので、微小ミラー251に遮られ
ることなく投影レンズ230に到達し、投影レンズ23
0によりスクリーン240に結像される。
変形していないミラー要素20Aに入射した光は平行光
のまま反射されてレンズ250に到達するが、この光
は、レンズ250の焦点近傍に配置された微小ミラー2
51に集光されて発散され、スクリーン240には到達
しない。一方、変形したミラー素子20Bに入射された
光は仮想光源260から出ているような発散光としてレ
ンズ250に到達するので、微小ミラー251に遮られ
ることなく投影レンズ230に到達し、投影レンズ23
0によりスクリーン240に結像される。
【0130】なお、以上の説明では表示装置としては一
枚の光変調デバイスを用いた表示装置を説明したが、従
来から知られているように、3枚の光変調デバイスを用
い、それぞれの光変調デバイスが赤、緑、青それぞれの
光を変調し、その変調光を色合成して投写するカラー表
示装置としても本発明を用いることができることはいう
までもない。
枚の光変調デバイスを用いた表示装置を説明したが、従
来から知られているように、3枚の光変調デバイスを用
い、それぞれの光変調デバイスが赤、緑、青それぞれの
光を変調し、その変調光を色合成して投写するカラー表
示装置としても本発明を用いることができることはいう
までもない。
【0131】
【発明の効果】以上説明したように、本発明ではミラー
要素を支持部材で支持すると共に、支持部材内に圧電素
子と駆動素子との接続配線を設けるようにしたため、支
持部材との接続部分を支点として略曲面状に変形する光
変調デバイスを比較的容易に実現することができる。こ
れにより、ミラー要素の曲率変化を十分に大きくするこ
とができ、集光率を著しく向上することができる。した
がって、小型化しても十分な曲率変化が得られるという
効果を奏する。
要素を支持部材で支持すると共に、支持部材内に圧電素
子と駆動素子との接続配線を設けるようにしたため、支
持部材との接続部分を支点として略曲面状に変形する光
変調デバイスを比較的容易に実現することができる。こ
れにより、ミラー要素の曲率変化を十分に大きくするこ
とができ、集光率を著しく向上することができる。した
がって、小型化しても十分な曲率変化が得られるという
効果を奏する。
【図1】本発明の実施形態1に係る光変調デバイスの概
略を示す斜視図である。
略を示す斜視図である。
【図2】本発明の実施形態1に係る光変調デバイスの要
部断面図である。
部断面図である。
【図3】本発明の実施形態1に係る駆動素子の概略を示
す断面図及び光変調デバイスの配線図である。
す断面図及び光変調デバイスの配線図である。
【図4】本発明の実施形態1に係る駆動素子の概略を示
す平面図である。
す平面図である。
【図5】本発明の実施形態1に係る光変調デバイスの製
造方法を示す断面図である。
造方法を示す断面図である。
【図6】本発明の実施形態1に係る光変調デバイスの製
造方法を示す断面図である。
造方法を示す断面図である。
【図7】本発明の実施形態1に係る光変調デバイスの光
学系の概略図である。
学系の概略図である。
【図8】本発明の実施形態2に係る光変調デバイスの要
部断面図である。
部断面図である。
【図9】本発明の実施形態2に係る光変調デバイスの製
造方法を示す断面図である。
造方法を示す断面図である。
【図10】本発明の他の実施形態に係る光変調デバイス
の概略を示す斜視図である。
の概略を示す斜視図である。
【図11】本発明の他の実施形態に係る光変調デバイス
の要部断面図である。
の要部断面図である。
【図12】本発明の他の実施形態に係る光変調デバイス
の光学系の概略断面図である。
の光学系の概略断面図である。
【図13】本発明の他の実施形態に係る光変調デバイス
を用いた表示装置を構成する光学系の概略断面図であ
る。
を用いた表示装置を構成する光学系の概略断面図であ
る。
【図14】本発明の他の実施形態に係る光変調デバイス
を用いた表示装置を構成する光学系の概略断面図であ
る。
を用いた表示装置を構成する光学系の概略断面図であ
る。
【図15】本発明の他の実施形態に係る光変調デバイス
を用いた表示装置を構成する光学系の概略断面図であ
る。
を用いた表示装置を構成する光学系の概略断面図であ
る。
10 光変調デバイス 11 ミラー基板 20 ミラー要素 30 圧電素子 31 弾性板 31a 支持部 32 下電極膜 33 圧電体層 34 上電極膜 35 反射膜 36 下電極用接続配線 37 上電極用接続配線 40 貫通孔 50 駆動素子 53 駆動配線 54 第1信号ライン 55 第2信号ライン 80 支持部材
Claims (22)
- 【請求項1】 圧電体層及びこれを挟持する第1及び第
2の電極とからなる圧電素子を有すると共に光を反射す
るミラー膜構造を有するミラー要素と、該ミラー要素に
対応して設けられた駆動素子とを有する光変調デバイス
において、 前記圧電素子は、一方面側に設けられた支持部材を介し
て基板上に固定されており、前記第1及び第2の電極に
接続される接続用配線は、前記支持部材を介して前記基
板上に設けられた駆動用配線まで延設されていることを
特徴とする光変調デバイス。 - 【請求項2】 請求項1において、前記圧電素子は前記
支持部材との接続部から二次元方向に延設されると共に
その略中央部が前記支持部材との接続部であり、駆動に
より当該接続部を支点として曲面状に変形することを特
徴とする光変調デバイス。 - 【請求項3】 請求項1において、前記圧電素子は前記
支持部材との接続部から略一方向に延設されると共にそ
の長手方向一端部で前記支持部材により片持ち梁状態で
支持されており、駆動により当該接続部を支点として先
端部が厚さ方向に変形することを特徴とする光変調デバ
イス。 - 【請求項4】 請求項1〜3の何れかにおいて、前記圧
電素子は前記一方面側には弾性板を有することを特徴と
する光変調デバイス。 - 【請求項5】 請求項1〜4の何れかにおいて、前記圧
電素子は他方面側には前記ミラー膜構造を有することを
特徴とする光変調デバイス。 - 【請求項6】 請求項5において、前記圧電素子の前記
ミラー膜構造は、前記他方面側の前記第2の電極又はこ
の上に設けられた反射膜から構成されることを特徴とす
る光変調デバイス。 - 【請求項7】 請求項4において、前記圧電素子の前記
支持部材とは反対側の長手方向端部には前記ミラー膜構
造を構成するミラー部材が設けられており、当該圧電素
子の駆動により当該ミラー部材の反射面の傾斜角度が変
化することを特徴とする光変調デバイス。 - 【請求項8】 請求項1〜7の何れかにおいて、前記圧
電素子の前記支持部材に対向する領域の少なくとも一部
を除去して圧電素子除去部が形成され、前記圧電素子の
少なくとも他方面側の電極とそれに対応する前記駆動用
配線とを接続する接続用配線は、前記圧電素子除去部内
に設けられていることを特徴とする光変調デバイス。 - 【請求項9】 請求項8において、前記圧電素子除去部
は前記圧電素子を厚さ方向に貫通する貫通孔であること
を特徴とする光変調デバイス。 - 【請求項10】 請求項8又は9において、前記支持部
材は前記基板上に設けられた支持部材貫通部を有する環
状部材であり、前記圧電素子除去部は前記支持部材貫通
部に連通していることを特徴とする光変調デバイス。 - 【請求項11】 請求項10において、少なくとも前記
圧電素子の他方面側の電極とそれに対応する前記駆動用
配線とを接続する接続用配線は前記支持部材貫通部内に
設けられていることを特徴とする光変調デバイス。 - 【請求項12】 請求項1〜11の何れかにおいて、前
記支持部材が前記圧電素子の前記一方面側を構成する層
を前記基板側に突出させて形成されていることを特徴と
する光変調デバイス。 - 【請求項13】 請求項12において、前記支持部材を
構成する層が前記圧電素子の前記一方面側の電極であ
り、当該電極が前記接続用配線と電気的に接続されてい
ることを特徴とする光変調デバイス。 - 【請求項14】 請求項8〜12の何れかにおいて、前
記第1の電極及び前記第2の電極のそれぞれと前記駆動
用配線とを接続する前記接続用配線のそれぞれは、前記
支持部材貫通部内に平面的に分離されて配置されている
ことを特徴とする光変調デバイス。 - 【請求項15】 請求項8〜12の何れかにおいて、前
記第1の電極及び前記第2の電極のそれぞれと前記駆動
用配線とを接続する前記接続用配線が、前記支持部材貫
通部内に絶縁層を介して積層形成されていることを特徴
とする光変調デバイス。 - 【請求項16】 請求項14又は15において、前記圧
電素子の前記一方面側の電極は、前記圧電素子除去部側
の端部近傍の表面が露出されていることを特徴とする光
変調デバイス。 - 【請求項17】 請求項1〜9の何れかにおいて、前記
接続用配線は前記支持部材と前記圧電素子との接続部を
介して当該支持部材の外側に延設されていることを特徴
とする光変調デバイス。 - 【請求項18】 請求項1〜9の何れかにおいて、前記
支持部材を構成する島状に設けられた島部材の上面まで
前記駆動用配線が延設される一方、前記圧電素子除去部
内に前記駆動用配線が露出しており、この露出した駆動
用配線に前記接続用配線が接続していることを特徴とす
る光変調デバイス。 - 【請求項19】 請求項18において、前記島部材の上
面の高さと前記圧電素子の下面の高さとが略同一である
ことを特徴とする光変調デバイス。 - 【請求項20】 請求項1〜19の何れかにおいて、前
記基板がシリコン単結晶基板であり、前記駆動素子が当
該基板上に設けられた半導体集積回路で構成されること
を特徴とする光変調デバイス。 - 【請求項21】 請求項1〜20の何れかにおいて、前
記ミラー要素が二次元アレイ状に配置されていることを
特徴とする光変調デバイス。 - 【請求項22】 請求項1〜21の何れかの光変調デバ
イスと、光源と、この光源からの光を前記光変調デバイ
スに入射すると共に当該光変調デバイスの前記圧電素子
の駆動時又は非駆動時の何れか一方の反射光のみを出射
する光学系とを具備することを特徴とする表示装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11182452A JP2001013428A (ja) | 1999-06-28 | 1999-06-28 | 光変調デバイス及び表示装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11182452A JP2001013428A (ja) | 1999-06-28 | 1999-06-28 | 光変調デバイス及び表示装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2001013428A true JP2001013428A (ja) | 2001-01-19 |
Family
ID=16118528
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP11182452A Withdrawn JP2001013428A (ja) | 1999-06-28 | 1999-06-28 | 光変調デバイス及び表示装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2001013428A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2013161271A1 (ja) * | 2012-04-23 | 2013-10-31 | キヤノン電子株式会社 | 光走査装置及び画像読取装置 |
WO2020203313A1 (ja) * | 2019-03-29 | 2020-10-08 | 株式会社ジャパンディスプレイ | 表示装置およびレンズアレイ |
-
1999
- 1999-06-28 JP JP11182452A patent/JP2001013428A/ja not_active Withdrawn
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2013161271A1 (ja) * | 2012-04-23 | 2013-10-31 | キヤノン電子株式会社 | 光走査装置及び画像読取装置 |
JPWO2013161271A1 (ja) * | 2012-04-23 | 2015-12-21 | キヤノン電子株式会社 | 光走査装置及び画像読取装置 |
US9664899B2 (en) | 2012-04-23 | 2017-05-30 | Canon Denshi Kabushiki Kaisha | Optical scanning device and image reading system |
WO2020203313A1 (ja) * | 2019-03-29 | 2020-10-08 | 株式会社ジャパンディスプレイ | 表示装置およびレンズアレイ |
US11841515B2 (en) | 2019-03-29 | 2023-12-12 | Japan Display Inc. | Lens array and display device |
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