JP4158242B2 - 光書き込み型液晶ライトバルブ装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光書き込み型液晶ライトバルブ装置に関わり、光書き込み型液晶ライトバルブ装置における書き込み光に対する感度の向上、空間的な解像力の向上を図るものである。
【０００２】
【従来の技術】
液晶ライトバルブ装置（以下ＬＣＬＶという）は、光学−光学画像変換機である。
ライトバルブとは、光強度の低い光を受けて、これを他の光源からの光により光学像をリアルタイムに読み出し、出力することができるように成された装置である。
【０００３】
ＬＣＬＶは、軍事用、商業用の大画面への応用として利用されてきた。例えばヒューズ(Hughes)のRodney D Sterling らによって”Video-Rate Liquid Crystal Light-Valve Using an Amorphous Silicon Photo Detector ”，SID ，‘90 Digest ，Paper No.17A 2，PP327-329(1990) で発表されたＬＣＬＶは、図１６にその概略構成図を示すように、透明な第１のガラス基板１上に透明電極２が形成され、この上に、厚く、連続的で、均質なアモルファスシリコン（以下ａ−Ｓｉという）光導電層３が形成され、更にこの上にＣｄＴｅ等の光遮断層４、および光学反射層としての誘電体ミラー５が積層され、この表面に配向層６が形成されて成る。
一方、透明な第２のガラス基板７が用意され、この上に、同様に透明電極８および配向層９が形成される。
そして、これら第１および第２のガラス基板１および７が、その配向層６および９が形成された側を内側にして数μｍ程度の間隔を保持して対向され、これら間に液晶が注入されて液晶層１０が形成されてＬＣＬＶを構成している。
【０００４】
このＬＣＬＶは、第２のガラス基板７側が、光学像の観察側とされ、この第２のガラス基板７側から、このガラス基板７に対して垂直に偏光による読み出し光ＬＲを照射する。このとき、読み出し光は、透明電極７および液晶層１０を通過して誘電体ミラー５によって反射され、再び液晶層１０、ガラス基板７を通過して、外部に放出され、これを観察することができる。
これに対し、この読み出し光ＬＲを照射した状態で、両透明電極２および８間に交流電圧ＡＣを印加しながら、第１のガラス基板１側から書き込み光ＬＷを照射すると、この書き込み光ＬＷが、第１のガラス基板１および透明電極２を透過して光導電層３に照射され、この照射部において、光導電層３が活性化され、電子−正孔対が発生する。これによって、書き込み光ＬＷの照射パターンに応じたパターンと、強度に応じて光導電層３の静電容量が増加し、抵抗値が低下し、液晶層を挟む電圧が増加する。この電圧の空間的な変化は、液晶分子の方位の変化となり、液晶層を通過する前述の読み出し光ＬＲに複屈折や旋光を起こさせ、読み出し光ＬＲの偏光の方位（Polarization）が変調される。従って、最終的に第２のガラス基板７から放出される読み出し光を、偏光板に通過させることにより、光量変化として観察することができる。即ち、書き込み光ＬＷのパターン、即ち光学像に応じた光学像を第２のガラス基板７側から観察することができる。
【０００５】
なお、光遮断層４は、誘電体ミラー５即ち光反射層と、光導電層３との間に配置され、これによってこの光反射層を通過してしまった僅かな読み出し光をも、この光遮断層４によって吸収して、この読み出し光が光導電層３に到来し、光導電層を活性化させて、書き込み光以外の象を発生させること、即ちノイズの発生を回避するために配置されるものである。
【０００６】
ところで、上述したＬＣＬＶにおいて、高い感度を得るには、光導電層３の抵抗値変化に応じて液晶層に印加される電圧を極大化したい。この極大化は、光の当たっていない光導電層３のインピーダンスと、液晶層１０のインピーダンスとが、次の条件を満たすときに達成される。
その条件とは、光導電層３の等価的な容量とバルク抵抗の並列回路によるインピーダンスが、液晶層１０における同様の容量と抵抗の並列回路によるインピーダンスとほぼ同等以上にすることである（この条件を、以下釣り合いがとれる関係と称する）。
そして、この釣り合いがとれる関係の実現は、具体的にはａ−Ｓｉによる光導電層３の膜厚を、約３０μｍに厚膜化することとされている。
【０００７】
このように３０μｍに及ぶ厚膜を必要とするのは、上述した光導電層３と液晶層１０のインピーダンスの釣り合いがとれる関係を設定しようとしたときに、ａ−Ｓｉ膜による光導電層３の誘電率が、液晶層１０の誘電率より高いことに因る。
ところが、このように、ａ−Ｓｉ層による光導電層を３０μｍに及ぶ厚膜にすると、上述した書き込み光の入射により、光導電層で発生した電荷が隣接領域に拡散しやすくなる。
【０００８】
すなわち、理想的なＬＣＬＶでは、その光導電層が、光照射によって発生した電荷の横方向拡散を阻止できる程度に高抵抗を有する構成とすることになるが、ａ−Ｓｉ光導電層において、その膜厚が約３０μｍにも及ぶと、充分な高抵抗が得られず、横方向（面方向）の電荷の拡散が生じ易くなり、結果として空間的なコントラストの低下、解像度の低下を来す。
【０００９】
このような不都合を回避するために、光導電層を構成するａ−Ｓｉ層にドーパントを添加して抵抗率を上げる試みがなされた。これは、ａ−Ｓｉ膜を成膜すると、この膜中には生来ｎ型ドーパントを発生する性質があることから、これをｐ型ドーパントの例えばボロンをドーピングすることによって相殺するという方法によるものである。
しかしながら、この方法では、ドーパントの添加の効果が極めて大きく、またｎ型ドーパントの発生は、ａ−Ｓｉの成膜毎に相違することから、目的とする抵抗率に設定するためのｐ型ドーパントのドーピングを正確に行うことは、現実的な作業としては極めて困難であり、製造コストの増大、歩留まりの低下をもたらす。
【００１０】
そこで、光導電層を、画素毎に完全に分離する分割構造による提案がなされている（米国特許第５０７６６７０号）。この分離は、例えばフォトリソグラフィによるパターンエッチングによるが、上述したように、その厚さが３０μｍに及ぶ厚い光導電層を、パターンエッチングすることは、作業時間が長くなるのみならず、鮮明なパターン化が難しくなる。さらに、分離された光導電層間の溝内には、絶縁材を埋め込むことになるが、このアスペクト比（溝の深さｄと幅ｗの比、ｄ／ｗ）が高い溝に絶縁材を埋め込む作業は困難で、コスト高を来たし、また信頼性に問題がある。
【００１１】
また、図１７にその概略断面図を示すように、光導電層３を挟んで透明電極２と対向して、高反射率で低抵抗率の導電層１１を選択的に形成し、隣り合う導電層１１間に絶縁層１２を形成する構造が提案されている（図１７において、図１６と対応する部分には同一符号を付して重複説明を省略する）。
この場合、導電層１１によって光導電層３中に発生した電荷の回収を促進する効果を有し、また図１６における光遮断層４を設けずに、誘電体ミラー５を通過してくる読み出し光を反射して光導電層３に入射させない効果がある。
しかしながら、この構造による場合においても、光導電層３を挟んで対向する導電層１１と、透明電極２との対向面積が大であることから、光導電層３の容量を低減化するには、光導電層３の厚膜化が必要になるという状況に変わりはなかった。
【００１２】
また、画素間の電荷の拡散を防止する観点から、単に光導電層の素子間の素子分離絶縁層領域によって一部を分離し、完全には素子間分離をしない構造（米国特許第４９１３５３１号）が提案されているが、この方法だけでは、書き込み光によって光導電層に発生した電荷の隣接する素子領域への拡散を、多少減少させる効果を期待できるが、平面的な解像度の低下の問題を完全に解消するには至っていない。また、厚膜の光導電層が必要であるということについては依然として問題が残っている。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
上述した諸問題の解決を図る目的で、先に提案した光書き込み型液晶ライトバルブ装置を図１８に示す。
図１８に示すように、それぞれ透明な第１および第２の基板２１および２２と、光導電層２３と、この光導電層２３にそれぞれ接触して形成された第１の電極３１および第２の電極３２と、光学反射層２４と、液晶層２７と、第３の電極３３を有して構成される。
【００１４】
第２の電極３２は、複数の電極部に分割された分割電極部３２Ａより成り、各分割電極部３２Ａは、液晶層２７の面方向にほぼ沿って配置した、即ち液晶層２７を挟んで第３の電極３３との対向電極を構成する対向電極部３２ｆとこれより垂直方向に延びる光導電層２３との接触部３２ｃとから構成される。
分割電極部３２Ａは、その接触部３２ｃが対向電極部３２ｆの中央から垂直方向に延びる方向に形成された断面Ｔ字状に形成されている。
【００１５】
そして、第２の電極３２の各分割電極部３２Ａにおいて、その光導電層２３との接触部３２ｃの接触面積が、対向電極部３２ｆの面積より充分小に選定されている。
【００１６】
また、第１の電極３１は、第２の電極３２の対向電極部３２ｆ間に、その一部が正対して形成されている。
【００１７】
そして、第２の電極３２は、その対向電極部３２ｆを光導電層２３からできるだけ離していることにより、実質的に光導電層２３に係わる容量を小とすることができる。
【００１８】
従って、上述したインピーダンスの釣り合い関係を設定する光導電層２３の厚さを薄く、例えばこの光導電層２３に対する書き込み光ＬＷの吸収に必要な膜厚である１〜２μｍ程度まで薄膜化することができる。
【００１９】
さらにこれに加えて、液晶層２７側の容量を見かけ上大きくする対策をとることもできる。
即ち図１９に示すように、光導電層２３の基板２１とは反対側の一主面２３Ｓ上に、第１の電極３１および第２の電極３２を配置した構造をとる。
【００２０】
この構造においては、光導電層２３に対して、第１の電極３１と、第２の電極３２の接触部３２ｃとが並置されていることにより、第１の電極３１および第２の電極３２の光導電層２３を介しての対向が光導電層２３の面方向に沿う方向となることから、これにより実質的対向距離が大となり光導電層２３に係る容量は小となる。
【００２１】
さらに図２０に示すように、第２の電極３２の対向電極部３２ｆの配置面と、光導電層２３との間に第３の電極３３と電気的同電位とされた第４の電極３４を新たに配置形成することにより、通常の液晶層２７を挟んで形成される容量に、層間絶縁層４２を介して形成される第１の電極３１及び第４の電極３４間に形成される容量が加わり、実質的に液晶層２７に係わる容量を増加させることができる。
【００２２】
従って、光導電層２３を薄膜化させることにより増大する光導電層２３側容量に対して、液晶層２７側の容量を見かけ上増加させることにより、液晶層２７、光導電層２３両者のインピーダンスを完全に釣り合わせることが可能となる。
【００２３】
上述の手段を用いることにより、入射光によるａ−Ｓｉからなる光導電層２３の抵抗値変化に応じて液晶層２７に印加される電圧を極大化させることが可能となる。
【００２４】
しかしながら、この図２０に示した構成において、第２の電極３２と第４の電極３４との位置関係がずれた場合にも、これらの電極３２，３４間の対向面積がデバイス間でばらつくことがないようにするためには、上述の位置関係がずれた場合にも必ず第２の電極３２が第４の電極３４に対してオーバーラップしているように形成する必要がある。
即ち、第４の電極３４の幅を、
第４の電極３４の幅＝第２の電極３２間の幅＋容量形成に必要な幅＋合わせズレとする必要がある。
【００２５】
一方、第２の電極３２が第４の電極３４に対してオーバーラップするように第４の電極３４の幅を広くしようとすると、第４の電極３４が光導電層２３に直接対向しないために下層の第１の電極３１の幅を広げる必要が生じるが、これにより電荷発生領域が小さくなり感度が低下する。
【００２６】
即ち、第２の電極３２と第４の電極３４との合わせズレを完全に許容するようにオーバーラップをとると、ＬＣＬＶデバイスの感度が低下する問題が発生するといえる。
【００２７】
しかし、逆に第４の電極３４が上述の合わせズレ分の幅を充分取れない場合には、両電極３２，３４間の容量のばらつきを生じ、製品の歩留まりを下げたり、画質がばらつく等の問題を生じる。
【００２８】
本発明においては、上述した諸問題の解決を図り、光導電層を１〜２μｍ程度まで薄膜化しても液晶層に印加される電圧が極大化できるように、光導電層側と液晶層側の容量を釣り合わせるために必要な画素電極と補助電極の結合容量を、ばらつきが少なく安定化させると共に、高い感度と高い解像度を実現しながら、製造プロセスの難易度および製造コストの低減等の生産性を改善できるようにした光書き込み型液晶ライトバルブ装置を提供するものである。
【００２９】
【課題を解決するための手段】
本発明の光書き込み型液晶ライトバルブ装置は、第１および第２の透明基板と、第１の透明基板の一主面に形成された光導電層と、光導電層の第１の透明基板とは反対側の一主面に接して配置された第１の電極と、この第１の電極と光導電層の同一主面に接して形成され、かつ第１の電極との間に絶縁層を介して形成された第２の電極と、光学反射層と、液晶層と、第３の電極とを少なくとも有し、第２の電極は複数の電極部に分割された分割電極部より成り、この第２の電極と第１の電極との間に第１の電極と絶縁された第４の電極が形成され、さらに第２の電極と第４の電極との間に第４の電極と容量を構成する第５の電極が形成され、第１の電極および第４の電極および第５の電極は、少なくともその一部が第２の電極の分割電極部間に対向する位置に配置されたものである。
【００３０】
上述の本発明の構成によれば、第４の電極と容量を構成する第５の電極を第２の電極と第４の電極との間に配置することにより、第４の電極と第５の電極において合わせズレを生じても、これら第４の電極と第５の電極の対向面積を確保することができ、安定した各電極間容量が確保できる。
【００３１】
【発明の実施の形態】
本発明は、第１および第２の透明基板と、第１の透明基板の一主面に形成された光導電層と、光導電層の第１の透明基板とは反対側の一主面に接して配置された第１の電極と、第１の電極と光導電層の同一主面に接して形成され、かつ第１の電極との間に絶縁層を介して形成された第２の電極と、光学反射層と、液晶層と、第３の電極とを少なくとも有し、第２の電極は複数の電極部に分割された分割電極部より成り、第２の電極と第１の電極との間に第１の電極と絶縁された第４の電極が形成され、第２の電極と第４の電極との間に第４の電極と容量を構成する第５の電極が形成され、第１の電極および第４の電極および第５の電極は、少なくともその一部が第２の電極の分割電極部間に対向する位置に配置された光書き込み型液晶ライトバルブ装置である。
【００３２】
また本発明は、上記光書き込み型液晶ライトバルブ装置において、第５の電極の短辺方向の幅が第４の電極の短辺方向の幅より広い幅とされた構成とする。
【００３３】
また本発明は、上記光書き込み型液晶ライトバルブ装置において、第５の電極の短辺方向の幅が第４の電極の短辺方向の幅より狭い幅とされた構成とする。
【００３４】
また本発明は、上記光書き込み型液晶ライトバルブ装置において、第５の電極の短辺方向の幅が第４の電極の短辺方向の幅と自己整合的に略同一の幅とされた構成とする。
【００３５】
また本発明は、上記光書き込み型液晶ライトバルブ装置において、第５の電極が、第４の電極の少なくとも側部と上部の一部に対向するように形成された構成とする。
【００３６】
また本発明は、上記光書き込み型液晶ライトバルブ装置において、第５の電極と第２の電極とのコンタクト部が、第２の電極と光導電層とのコンタクト部と同一のコンタクト部により形成された構成とする。
【００３７】
また本発明は、上記光書き込み型液晶ライトバルブ装置において、第２の電極と光導電層とが、第１の電極と同一の材料および膜厚のバッファ層を介して接続されている構成とする。
【００３８】
図１は本発明の光書き込み型液晶ライトバルブ装置の一実施の形態の要部の概略断面図を示す。
また、図２は図１の光書き込み型液晶ライトバルブ装置の画素領域の概略平面図を示す。
【００３９】
本実施の形態の光書き込み型液晶ライトバルブ装置においても、例えばガラス基板よりなる第１の透明基板５１および第２の透明基板５２が用意される。第１の透明基板５１および第２の透明基板５２における透明とは、第１の透明基板５１については、書き込み光ＬＷに対して透明、即ち高い透過率を示すことであり、第２の透明基板５２については、読み出し光ＬＲに対して透明、すなわち高い透過率を示すことはいうまでもない。
【００４０】
そして、第１の透明基板５１の一主面に、光導電層５３が形成され、この上に第１の電極６１と、例えば各画素毎に複数の電極部に分割された分割電極部６２Ａが配列されて成る第２の電極６２が形成され、表面を化学的機械的研磨法により平坦化した後、更にその上に例えば誘電体ミラー構成による反射層５４が形成され、その表面に液晶の配向がなされる配向層５５が形成される。
【００４１】
また、第２の透明基板５２の一主面には、第３の電極６３が液晶層５７の全域に渡って全面的に形成され、その表面に、同様に液晶の配向がなされる配向層５６が形成される。
【００４２】
そして、第１の透明基板５１および第２の透明基板５２の各配向層５５および５６側を互いに対向させ、両者間の間隔を例えばガラスビーズ（図示せず）の介在によって所定の間隔に保持し、周囲を封止して、両透明基板５１および５２間に扁平空間を形成して、ここに液晶を注入し、液晶層５７を形成する。
【００４３】
光導電層５３は、第１の透明基板５１上に、全面的に例えばａ−Ｓｉ層をスパッタリング、あるいはＣＶＤ（化学的気相成長）法等によって成膜することによって形成する。
【００４４】
第１の電極６１は、光導電層５３上に、蒸着、スパッタリング等によってＣｒ，Ｗ，Ａｌ等の金属層を形成し、フォトリソグラフィによって複数の開口部を所要の間隔をもって穿設した例えば格子状パターンに形成する。
【００４５】
図１９および図２０に示した構成と同様に、この第１の電極６１が光導電層５３上に形成されていることにより、書き込み光ＬＷの入射により光導電層５３中に発生したキャリアの隣接画素領域への拡散を防止して、画素間のコントラストの低下を防止することができる。
【００４６】
そして、光導電層５３上に第２の電極６２を形成する。
第２の電極６２は、例えばＡｌ，Ｃｒ，Ｗ等の書き込み光および読み出し光に対して遮光性を有する金属等により形成される。
【００４７】
第２の電極６２の分割電極部６２Ａは、各層の積層方向すなわち図中垂直方向の部分としてコンタクト部６２ｃを有し、各層の主面の方向すなわち図中水平方向の部分として対向電極部６２ｆを有して構成される。コンタクト部６２ｃの一端は光導電層５３に接続されている。
【００４８】
第２の電極６２の分割電極部６２Ａ間と、第２の電極６２と光導電層５３との間には、例えばＳｉＯ₂ 、ＳｉＮ等の層間絶縁層５８が形成され、この層間絶縁層５８により第１の電極６１と第２の電極６２とが絶縁されている。
【００４９】
そして、第２の電極６２上に全面的に光学反射層５４を形成する。この光学反射層５４は、通常の多層構造によるいわゆる誘電体ミラーによって構成することができ、この上に形成する配向層５５も、通常の構成によることができる。
【００５０】
また、第２の透明基板５２の一主面に形成される第３の電極６３は、通常のようにＩＴＯ（インジウム錫酸化物）等の透明電極層によって形成され、そして、この上に形成される配向層５６も通常の構成によることができる。
【００５１】
さらに、図２０に示した構成と同様に、第３の電極６３と同電位の第４の電極６４が、第２の電極６２と対向して配置形成される。
この第４の電極６４は、層間絶縁層５８により第１の電極６１および第２の電極６２とは絶縁される。
また、第４の電極６４は、第１の電極６１より広い幅に形成される。
【００５２】
本実施の形態においては、特に第４の電極６４との対向容量を形成する第５の電極６５を、第４の電極６４に対向して第２の電極６２側に配置形成する。
この第５の電極６５は、第４の電極６４の幅、すなわち図２より格子状パターンとされた第４の電極６４の短辺方向の幅より大きい幅に形成されている。
また、第５の電極６５は、２つの第２の電極６２の分割電極部６２Ａの対向電極部６２ｆおよびその間に対向し、そのうち一方の対向電極部６２ｆにコンタクト６６を介して接続されている。すなわち、各分割電極部６２Ａに対して１つずつ第５の電極６５が配置かつ接続されている。
【００５３】
そして、第５の電極６５は、図２に示すように、平面的には例えば図中縦方向に隣接する２つの画素に対応する分割電極部６２Ａ（対向電極部６２ｆ）およびその間に対向して形成されている。
また、この場合第５の電極６５のパターンは、第１の電極６１や第４の電極６４のパターンのように連続して形成されず、分割されたパターンに形成されている。
【００５４】
さらに、好ましくは第５の電極６５の幅を、第４の電極６４の幅に対して、これらの電極６４および６５のアライメントずれ分以上広くした幅とする。
これにより、アライメントずれがあっても、第４の電極６４が全幅にわたって第５の電極６５に対向するようになる。
従って、第４の電極６４および第５の電極６５によって形成される第２電極６２と第４電極６４との容量を安定化することができる。
【００５５】
同様に、好ましくは第４の電極６４の幅を第１の電極６１の幅に対してアライメントずれ分広くした幅とする。
【００５６】
第４の電極６４および第５の電極６５の形成は、それぞれ層間絶縁層５８上に全面的に電極を構成する金属等の材料を成膜し、これをレジストパターニングとエッチングによって所望のパターンにすることによって行うことができる。
【００５７】
また、本実施の形態においては、第２の電極６２の形成は、次のように行われる。
層間絶縁層５８の表面を平坦化した後に、光導電層５３に対するコンタクトホールと第５の電極６５に対するコンタクトホールとを同時に開口し、これらのコンタクトホールを埋めるように例えば金属等を成膜した後、レジストパターニングとエッチングを行って第２の電極６２を形成する。
【００５８】
本実施の形態の光書き込み型液晶ライトバルブ装置によれば、第４の電極６４と容量を形成する第５の電極６５を第４の電極６４に対向させて配置形成することにより、図２０に示したように第２の電極の分割電極部６２Ａと第４の電極６４との対向部により容量を形成する場合と比較して、２つの電極の合わせズレによって容量を構成する対向面積が大きく変化して素子ごとに容量にバラツキが生じることを抑制することができる。
【００５９】
さらに、第５の電極６５の幅を第４の電極６４の短辺方向の幅より広い幅とすることによって、合わせズレがあっても対向面積が変わらないようにして容量のバラツキを低減することができる。
【００６０】
上述の実施の形態では、第５の電極６５を、第４の電極６４の幅より大きい幅に形成した構成であったが、第４の電極６４の幅より小さい幅に形成した構成とすることができる。その場合を次に示す。
【００６１】
図３に本発明の光書き込み型液晶ライトバルブ装置の他の実施の形態の要部の概略断面図を示す。
本実施の形態の光書き込み型液晶ライトバルブ装置では、第５の電極６５を第４の電極６４の幅（短辺方向の幅）より小さい幅に形成する。
また、第１の電極６１を第４の電極６４の幅より大きい幅に形成する。
すなわち電極の幅を、
第１の電極６１の幅＞第４の電極６４の幅＞第５の電極６５の幅
となるように構成する。
【００６２】
さらに、好ましくは各電極６１と６４，６４と６５間のアライメントズレ分以上の差を有するように各電極６１，６４，６５の幅を設定する。
すなわち先の実施の形態が第１の電極６１から第５の電極６５に向かうにつれてアライメントズレを見込んだ分、その幅を増やしていくのに対して、本実施の形態では、逆に幅が減っていくことが大きく異なる。
【００６３】
尚、図３において、その他の図１と対応する部分には同一符号を付して重複説明を省略する。
【００６４】
本実施の形態においても、先の実施の形態と同様に、第４の電極６４を設けることにより液晶層５７側の容量を増加させる効果、および第５の電極６５を設けることにより第４の電極６４と第５の電極６５間の合わせズレによってもこれら両電極６４，６５の対向面積の変化が少なくなり容量のバラツキが抑制される効果を有する。
【００６５】
そして、上述のように第５の電極６５の幅を、第４の電極６４の幅よりもこれらの電極６４，６５の合わせズレ分以上狭く形成することにより、第４の電極６４と第５の電極６５間で合わせズレがあっても、必ず第５の電極６５の全幅で第４の電極６４と対向することになる。
従って、第５の電極６５の幅さえ正確に制御すれば、電極間の容量バラツキは、この他には電極間の層間絶縁層５８の厚さのバラツキのみによることとなり、従来容量の大きなバラツキの主要因であった合わせズレの要因を排除することができる。
【００６６】
尚、第４の電極６４と第５の電極６５により形成される容量は、先の実施の形態では第４の電極６４によって規定されているのに対して、本実施の形態では第５の電極６５によって規定される。
【００６７】
そして、図４〜図５の概略断面図により、図３の光書き込み型液晶ライトバルブ装置の製造工程を説明する。
この製造工程は、上述の３つの電極６１，６４，６５の合わせズレによる容量のバラツキを排除するために好適な製造工程を示す。
【００６８】
まず、図４Ａに示すように、例えばガラス等からなる第１の透明基板５１上に形成された光導電層５３上に第１の電極６１、その上層の絶縁膜５８、第４の電極６４、その上層の絶縁膜５８、第５の電極６５を連続形成し、第５の電極６５に対してレジスト５９によるパターニングおよびエッチングを行う。
この後第５の電極６５上のレジスト５９を除去する。
【００６９】
次に、図４Ｂに示すように、パターン化された第５の電極６５を覆ってレジスト５９を形成し、このレジスト５９に対して第４の電極６４の所望のパターンに対応するパターニングを行う。
このとき、第４の電極６４のレジスト５９のパターンは、パターニングの際のアライメントズレがあっても第５の電極６５がレジスト５９に覆われるように、第５の電極６５上においては第５の電極６５の幅より（パターンズレ分以上）広く形成する。
【００７０】
そして、図４Ｃに示すように、このレジストマスク５９で第４の電極６４およびその上の絶縁膜５８をエッチングする。
この後レジスト５９を除去する。
【００７１】
次に、図５Ｄに示すように、パターン化された第４の電極６４および第５の電極６５を覆ってレジスト５９を形成し、このレジスト５９に対して第１の電極６１の所望のパターンに対応するパターニングを行う。
このとき、第１の電極６１のレジスト５９のパターンは、パターニングの際のアライメントズレがあっても第４の電極６４がレジスト５９に覆われるように、第４の電極６４上においては第４の電極６４の幅より（パターンズレ分以上）広く形成する。
【００７２】
そして、図５Ｅに示すように、このレジストマスク５９で第１の電極６１およびその上の絶縁膜５８をエッチングする。
この後レジスト５９を除去する。
これにより前述のように幅が規定された３つの電極６１，６４，６５が形成される。
【００７３】
この後の工程は、３つの電極６１，６４，６５を覆って層間絶縁層５８を形成してその表面の平坦化を行った後、層間絶縁層５８に光導電層５３に対するコンタクトホールと第５の電極６５に対するコンタクトホールを同時に開口し、図５Ｆに示すように、これらのコンタクトホールを埋めるように金属等を成膜して第２の電極６２を形成する。
【００７４】
その後は従来の製造工程と同様にして、図３に示した光書き込み型液晶ライトバルブ装置を製造することができる。
【００７５】
次に、図６に本発明の光書き込み型液晶ライトバルブ装置のさらに他の実施の形態の要部の概略断面図を示す。
また、図７は図６の光書き込み型液晶ライトバルブ装置の画素領域の概略平面図を示す。
本実施の形態の光書き込み型液晶ライトバルブ装置では、第５の電極６５および第４の電極６４を、自己整合的に略同一の幅に形成した構成である。
【００７６】
尚、第１の電極６１は、これら第４の電極６４および第５の電極６５より広い幅に形成している。
その他の構成は、図１に示した実施の形態および図３に示した実施の形態と同様であるので、同一符号を付して重複説明を省略する。
【００７７】
本実施の形態の光書き込み型液晶ライトバルブ装置によれば、第５の電極６５および第４の電極６４を自己整合的に略同一の幅に形成しているので、これらの電極６４，６５が共に全幅にわたって対向し、対向面積が一定となるため、両電極間の容量が一定になる。
【００７８】
次に、図８〜図１１の概略断面図により、この図６および図７に示す光書き込み型液晶ライトバルブ装置の製造工程を説明する。
この製造工程は、上述の２つの電極６４，６５を自己整合的に略同一幅にして容量を一定にするために好適な製造工程を示す。
図８〜図１１では、各図において、図７の平面図におけるＸ−Ｘ′における断面図（図８Ａ〜図１１Ａ）およびＹ−Ｙ′における断面図（図８Ｂ〜図１１Ｂ）をそれぞれ示す。
【００７９】
図８Ａおよび図８Ｂに示すように、例えばガラス等からなる第１の透明基板５１上に形成された光導電層５３上に第１の電極６１、その上層の絶縁膜５８、第４の電極６４、その上層の絶縁膜５８、第５の電極６５を連続形成し、第５の電極６５に対してレジスト５９によるパターニングおよびエッチングを行う。
このとき、図８Ｂに示すように、Ｙ−Ｙ′方向では、第４の電極６４と第５の電極とを同じレジストマスク５９によりエッチングして、自己整合的に略同一の幅に形成する。
【００８０】
次に、図９Ａに示すように、Ｘ−Ｘ′方向では、第５の電極６５を所定の長さにするために、レジスト５９によるパターニングおよびエッチングを行う。
このとき、図９Ｂに示すＹ−Ｙ′方向においては、第５の電極６５および第４の電極６４の幅よりレジスト５９によるパターンを広くしておく。
【００８１】
この後、いったん第５の電極６５上のレジスト５９を除去する。
そして、図１０Ａおよび図１０Ｂに示すように、表面を覆ってレジスト５９を形成し、図１０Ｂに示すＹ−Ｙ′方向においては、第１の電極６１の幅を有するレジストマスク５９によりエッチングを行って所定の幅に規定された第１の電極６１を形成する。
【００８２】
尚、この後の工程としては、図１１Ａおよび図１１Ｂに示すように、全面的に層間絶縁層５８を形成し、この層間絶縁層５８の表面の平坦化を行った後、光導電層５３に対するコンタクトホールと第５の電極６５に対するコンタクトホールとを同時に開口し、これらのコンタクトホールを覆って第２の電極６２の材料を成膜し、表面を平坦化して第２の電極６２を形成する。
【００８３】
その後は従来の製造工程と同様にして、図３に示した光書き込み型液晶ライトバルブ装置を製造することができる。
【００８４】
上述の製造工程により、第４の電極６４および第５の電極６５の幅を規定する図８Ｂに示した第４の電極６４および第５の電極６５の加工パターンと、第５の電極６５の長さを規定する図９Ａに示した第５の電極６５の加工パターンとを正確に制御すれば、２つの電極６４，６５の対向面積を一定にすることができる。
これにより、従来容量のバラツキの主要因を占めていた合わせズレの要因を排除することができ、両電極６４，６５間の絶縁膜５８の膜厚のバラツキのみとなるので、容量のバラツキを大幅に低減することができる。
【００８５】
次に、図１２に本発明の光書き込み型液晶ライトバルブ装置の別の実施の形態の要部の概略断面図を示す。
本実施の形態の光書き込み型液晶ライトバルブ装置では、第５の電極６５を第４の電極の上部および側部を覆うように形成した構成である。
【００８６】
本実施の形態において、第１の電極６１は、第５の電極６５より広い幅に形成している。
その他の構成は、図３に示した実施の形態と同様であるので、同一符号を付して重複説明を省略する。
【００８７】
本実施の形態の光書き込み型液晶ライトバルブ装置によれば、第５の電極６５が第４の電極６４の側部および上部を覆って形成されていることにより、第５の電極６５が、第４の電極６４の上部および側部の一部に対向している。
【００８８】
これにより、第５の電極６５と第４の電極６４との間に合わせズレがあっても、両電極６４，６５の対向面積が変化しない。
従って、第５の電極６５と第４の電極６４との合わせズレにより容量が変動する問題を生じない。
【００８９】
本実施の形態において、第５電極６５の形成は、例えば次のように行う。
まず、絶縁膜５８上に第４の電極６４の材料を全面的に形成し、所定のパターンにレジストパターニングおよびエッチングを行って第４の電極６４を形成する。
この第４の電極６４を覆って薄い絶縁膜を形成し、この薄い絶縁膜上に全面的第５の電極６５の材料を成膜する。このとき、第４の電極６４上付近が高くなるように形成される。
そして、所定のパターンにレジストパターニングおよびエッチングを行って、第４の電極の側部および上部を覆った第５の電極６５を形成することができる。
【００９０】
次に、図１３に本発明の光書き込み型液晶ライトバルブ装置のさらに別の実施の形態の要部の概略断面図を示す。
本実施の形態の光書き込み型液晶ライトバルブ装置では、第５の電極６５と第２の電極６２とのコンタクト部と、光導電層５３と第２の電極６２とのコンタクト部とを兼用する同一のコンタクト部６７により形成した構成である。
【００９１】
尚、本実施の形態においては、図１に示した実施の形態と同様に第１の電極６１と第４の電極６４と第５の電極６５の幅の関係を、上層の電極ほど広い幅となるように形成している。
その他の構成は、図１に示した実施の形態と同様であるので、同一符号を付して重複説明を省略する。
【００９２】
本実施の形態の光書き込み型液晶ライトバルブ装置によれば、このように同一のコンタクト部６７で兼用するようにしたので、コンタクト部が１箇所になり、別々の２箇所にコンタクト部を設けた場合と比較してコンタクト部の占める面積を少なくすることができる。
【００９３】
コンタクト部を別々の２箇所に設けた場合には、２つのコンタクト部の占める面積を確保し、また２つのコンタクト部の間の距離をとる必要があるため、高画質化に向けて画素サイズを縮小しようとするときに２つのコンタクト部を設けることが制約となる。
すなわち同一のコンタクト部６７で兼用することにより、この制約から開放され、画素サイズの縮小が容易になる利点を有する。
【００９４】
また、図１４に図１３の構成を変形した形態を示す。
この図１４の場合は、図１３に示したコンタクトを兼用する構成に、図１２に示した第４電極６４の側部および上部を覆う第５の電極６５を形成した構成を適用したものであり、上述の図１３の構成と同様の効果を有する。
【００９５】
尚、図１３に示した構成および図１４に示した構成においては、コンタクト部６７と第１の電極６１とが短絡しないようにするために、第１の電極６１の幅（短辺方向の幅）は第５の電極６５の幅より狭くして、コンタクトホールを開口する際に第１の電極６１に当たらないようにする。
【００９６】
図１３に示した構成および図１４に示した構成において、上述のコンタクト部６７の形成は、層間絶縁層５８にコンタクトホールを開口する際に、第５の電極６５の横に開口させる。また、第５の電極６５上の一部にもコンタクトホールを開口する。
そして、コンタクトホールを埋めるように第２の電極６２の材料を成膜し、表面の平坦化等の加工を行って分割電極部６２Ａから構成された第２の電極６２とコンタクト部６７とを形成する。
これにより、第５の電極６５上の一部にもコンタクト部６７が接続され、第２の電極６２と第５の電極６５とのコンタクトを確実にとることができる。
【００９７】
次に、図１５に本発明の光書き込み型液晶ライトバルブ装置のその他の実施の形態の要部の概略断面図を示す。
本実施の形態の光書き込み型液晶ライトバルブ装置では、第２の電極６２の分割電極部６２Ａのコンタクト部６２ｃの一端を、直接でなくバッファ膜６０を介して光導電層５３に接続させた構成である。
このバッファ膜６０は、第１の電極６１と同一の材料で同じ厚さに形成されている。
【００９８】
バッファ膜６０は、第１の電極６１の材料の層をパターンエッチングする際に、第１の電極６１のパターンの他にバッファ膜６０のパターンも残るようにレジストのパターニングを行い、このレジストマスクを用いてエッチングすることにより形成することができる。
【００９９】
その他の構成は、図１に示した実施の形態と同様であるので、同一符号を付して重複説明を省略する。
【０１００】
第２の電極６２を光導電層５３に対してコンタクトをとるためのコンタクトホールを開口するときに、光導電層５３を直接エッチングに曝すと、光導電層５３の表面が荒れてコンタクト特性が不安定となる原因となることがある。
【０１０１】
そこで、本実施の形態では、上述のようにバッファ膜６０を介して光導電層５３と第２の電極６２とを接続するようにしたので、コンタクトホールを開口する際には予め形成してあるバッファ膜６０がエッチングされるため、光導電層５３の表面がエッチングに曝され表面状態が悪化することを防ぎ、安定したコンタクト特性を得ることができる。
【０１０２】
さらに必要であれば、第１の電極６１と同一材料のバッファ膜６０と、第２の電極６２とを同種等のメタル−メタルコンタクトによって接続するようにそれぞれの材料を選定することが可能であり、この場合は、光導電層５３と第２の電極６２とを直接コンタクトさせた場合に比べて、非常に容易に安定したコンタクトを得ることができる。
【０１０３】
このバッファ膜６０は、図１・図３・図６・図１２〜図１４に示した各実施の形態や、図１９および図２０に示した構成にも適用することができ、同様に安定したコンタクト特性を得ることができる。
【０１０４】
本発明の光書き込み型液晶ライトバルブ装置は、上述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲でその他様々な構成が取り得る。
【０１０５】
【発明の効果】
上述の本発明による光書き込み型液晶ライトバルブ装置によれば、電極の合わせズレによる電極間の容量の変動がなくなるため、液晶層と光導電層との容量バランスが常に安定的に保たれるために、液晶の閾値即ち液晶ライトバルブ装置としての特性のばらつきが少なくなり、製造における歩留まりが大幅に改善される。
【０１０６】
さらに、光導電層上の第１の電極を、合わせズレの影響を抑制するために広くとる必要がなくなるので、感度の向上を図ることができる。
【０１０７】
また、第５の電極の短辺方向の幅を、第４の電極の短辺方向の幅より狭い幅、または第４の電極の短辺方向の幅より広い幅、あるいは第４の電極の短辺方向の幅と自己整合的に同一幅としたときには、それぞれ第４の電極と第５の電極の一方の電極を全幅にわたって他方の電極と対向させることができるため、合わせズレを生じても対向面積が変化しなくなり、これにより容量のばらつきを抑制することができる。
【０１０８】
また、第５の電極と第２の電極とのコンタクト部と、第２の電極と光導電層とのコンタクト部とを、同一のコンタクト部により構成したときには、コンタクト部の占める面積を低減することができ、画素サイズを縮小して高画質化を図ることが容易になる。
【０１０９】
また、第２の電極と光導電層とが、第１の電極と同一の材料および膜厚のバッファ層を介して接続されている構成としたときには、コンタクトホールを開口する際に光導電層の表面がエッチングに曝され表面状態が悪化することを防ぎ、安定したコンタクト特性を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による光書き込み型液晶ライトバルブ装置の一実施の形態の要部の概略断面図である。
【図２】図１の光書き込み型液晶ライトバルブ装置の画素領域の概略平面図である。
【図３】本発明による光書き込み型液晶ライトバルブ装置の他の実施の形態の要部の概略断面図である。
【図４】Ａ〜Ｃ 図２の光書き込み型液晶ライトバルブ装置の製造工程を示す概略断面図である。
【図５】Ｄ〜Ｆ 図２の光書き込み型液晶ライトバルブ装置の製造工程を示す概略断面図である。
【図６】本発明による光書き込み型液晶ライトバルブ装置のさらに他の実施の形態の要部の概略断面図である。
【図７】図１の光書き込み型液晶ライトバルブ装置の画素領域の概略平面図である。
【図８】Ａ、Ｂ 図６の光書き込み型液晶ライトバルブ装置の製造工程を示す概略断面図である。
【図９】Ａ、Ｂ 図６の光書き込み型液晶ライトバルブ装置の製造工程を示す概略断面図である。
【図１０】Ａ、Ｂ 図６の光書き込み型液晶ライトバルブ装置の製造工程を示す概略断面図である。
【図１１】Ａ、Ｂ 図６の光書き込み型液晶ライトバルブ装置の製造工程を示す概略断面図である。
【図１２】本発明による光書き込み型液晶ライトバルブ装置の別の実施の形態の要部の概略断面図である。
【図１３】本発明による光書き込み型液晶ライトバルブ装置のさらに別の実施の形態の要部の概略断面図である。
【図１４】図１３の光書き込み型液晶ライトバルブ装置を一部変形した形態の要部の概略断面図である。
【図１５】本発明による光書き込み型液晶ライトバルブ装置のその他の実施の形態の要部の概略断面図である。
【図１６】従来の光書き込み型液晶ライトバルブ装置の要部の概略断面図である。
【図１７】従来の光書き込み型液晶ライトバルブ装置の要部の概略断面図である。
【図１８】先に提案した光書き込み型液晶ライトバルブ装置の要部の概略断面図である。
【図１９】先に提案した光書き込み型液晶ライトバルブ装置の要部の概略断面図である。
【図２０】先に提案した光書き込み型液晶ライトバルブ装置の要部の概略断面図である。
【符号の説明】
１…第１のガラス基板、２，８…透明電極、３…光導電層、４…光遮断層、５…誘電体ミラー、６，９…配向層、７…第２のガラス基板、１０…液晶層、１１…導電層、１２…絶縁層、２１…第１の透明基板、２２…第２の透明基板、２３…光導電層、２４…反射層、２５，２６…配向層、２７…液晶層、２８…絶縁層、３１…第１の電極、３２…第２の電極、３２Ａ…分割電極部、３３…第３の電極、３４…第４の電極、５１…第１の透明基板、５２…第２の透明基板、５３…光導電層、５４…光反射層、５５，５６…配向層、５７…液晶層、５８…層間絶縁層、５９…レジスト、６０…バッファ膜、６１…第１の電極、６２…第２の電極、６２Ａ…分割電極部、６２ｃ…コンタクト部、６２ｆ…対向電極部、６３…第３の電極、６４…第４の電極、６５…第５の電極、６６，６７…コンタクト部、ＬＷ…書き込み光、ＬＲ…読み出し光

Claims (8)

1. 第１および第２の透明基板と、
   上記第１の透明基板の一主面に形成された光導電層と、
   上記光導電層の上記第１の透明基板とは反対側の一主面に接して配置された第１の電極と、
   上記第１の電極と上記光導電層の同一主面に接して形成され、かつ上記第１の電極との間に絶縁層を介して形成された第２の電極と、
   光学反射層と、
   液晶層と、
   第３の電極とを少なくとも有し、
   上記第２の電極は、複数の電極部に分割された分割電極部より成り、
   上記第２の電極と上記第１の電極との間に、上記第１の電極と絶縁された第４の電極が形成され、
   上記第２の電極と上記第４の電極との間に、上記第４の電極と容量を構成する第５の電極が形成され、
   上記第１の電極および第４の電極および第５の電極は、少なくともその一部が、上記第２の電極の上記分割電極部間に対向する位置に配置された
   ことを特徴とする光書き込み型液晶ライトバルブ装置。
2. 上記第５の電極の短辺方向の幅が、上記第４の電極の短辺方向の幅より広い幅とされたことを特徴とする請求項１に記載の光書き込み型液晶ライトバルブ装置。
3. 上記第５の電極の短辺方向の幅が、上記第４の電極の短辺方向の幅より狭い幅とされたことを特徴とする請求項１に記載の光書き込み型液晶ライトバルブ装置。
4. 上記第５の電極の短辺方向の幅が、上記第４の電極の短辺方向の幅と自己整合的に略同一の幅とされたことを特徴とする請求項１に記載の光書き込み型液晶ライトバルブ装置。
5. 上記第５の電極が、上記第４の電極の少なくとも側部と上部の一部に対向するように形成されたことを特徴とする請求項１に記載の光書き込み型液晶ライトバルブ装置。
6. 上記第５の電極と上記第２の電極とのコンタクト部が、上記第２の電極と上記光導電層とのコンタクト部と同一のコンタクト部により形成されたことを特徴とする請求項２に記載の光書き込み型液晶ライトバルブ装置。
7. 上記第５の電極と上記第２の電極とのコンタクト部が、上記第２の電極と上記光導電層とのコンタクト部と同一のコンタクト部により形成されたことを特徴とする請求項５に記載の光書き込み型液晶ライトバルブ装置。
8. 上記第２の電極と上記光導電層とが、上記第１の電極と同一の材料および膜厚のバッファ層を介して接続されていることを特徴とする請求項１に記載の光書き込み型液晶ライトバルブ装置。

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