JP2000214393A - 光変調素子及びアレイ型光変調素子並びに平面表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 光利用効率が良く、高真空化が不要で、且つ
安価なコストで大面積化が可能であり、しかも、高画質
が得られると共に、駆動電圧が低い光変調素子、及びア
レイ型光変調素子、並びにそれを用いた平面表示装置を
提供する。 【解決手段】 変調する光に対して透明な透明基板１
と、透明基板１に対向する平面上で所定間隔を空けて複
数本設けられ、一部が透明基板１に支持された導電性を
有する帯状の可動子８と、各可動子８に設けた第１遮光
部１５と、透明基板１上の可動子８と重合する光変調領
域１７に開口部を残して敷設され、導電性を有する第２
遮光部３と、可動子８と第２遮光部３とに電圧印加する
ことで、可動子８を静電気力により透明基板面に対して
略平行に第２遮光部３と重合する位置まで移動させる可
動子移動手段と、を備え、可動子８の移動により光変調
領域１７を通る光の透過率を変化させて光変調する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、静電気応力により
可動子を位置変化させて光変調を行う光変調素子、及び
アレイ型光変調素子、並びにそれを用いた平面表示装置
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】入射光の振幅（強度）、位相又は進行方
向などを制御して、画像やパターン化されたデータ等を
処理・表示するものに、光変調素子がある。光変調素子
は、光を透過させる物質の屈折率を物質に印加する外場
によって変化させ、屈折、回折、吸収、散乱等などの光
学現象を介して、最終的にこの物質を透過又は反射する
光の強度を制御する。この光変調素子の一つには、液晶
の電気光学効果を利用した液晶光変調素子がある。この
液晶光変調素子は、薄型の平面表示装置である液晶表示
装置に好適に用いられている。

【０００３】液晶表示装置は、一対の導電性透明膜を形
成した基板間に、基板と平行に且つ両基板間で９０°ね
じれた状態にするように配向したネマティック液晶を入
れて封止し、これを直交した偏光板で挟んだ構造を有す
る。この液晶表示装置による表示は、導電性透明膜に電
圧を印加することで液晶分子の長軸方向が基板に対して
垂直に配向され、バックライトからの光の透過率が変化
することを利用して行われる。良好な動画像対応性を持
たせるためには、ＴＦＴ（薄膜トランジスタ）を用いた
アクティブマトリクス液晶パネルが使用される。

【０００４】プラズマ表示装置は、ネオン、ヘリウム、
キセノン等の希ガスを封入した二枚のガラス板の間に、
放電電極に相当する規則的に配列した直交方向の電極を
多数配置し、それぞれの対向電極の交点部を単位画素と
した構造を有する。このプラズマ表示装置による表示
は、画像情報に基づき、それぞれの交点部を特定する対
向電極に、選択的に電圧を印加することにより、交点部
を放電発光させ、発生した紫外線により蛍光体を励起発
光させて行われる。

【０００５】ＦＥＤは、微小間隔を介して一対のパネル
を対向配置し、これらパネルの周囲を封止する平板状の
表示管としての構造を有する。表示面側のパネルの内面
には、蛍光膜が設けられ、背面パネル上には個々の単位
発光領域毎に電界放出陰極が配列される。代表的な電界
放出陰極は、微小サイズのエミッタティプと称される錐
状突起状の電界放出型マイクロカソードを有している。
このＦＥＤによる表示は、エミッタティプを用いて電子
を取り出し、これを蛍光体に加速照射することで、蛍光
体を励起させて行われる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の平面表示装置には、以下に述べる種々の問題が
あった。即ち、液晶表示装置では、バックライトからの
光を偏光板、透明電極、カラーフィルターの多数層に透
過させるため、光利用効率が低下する問題があった。ま
た、高品位型にはＴＦＴが必要とされ、且つ二枚の基板
間に液晶を注入して配向させなければならないことも相
まって、大面積化が困難である。さらに、配向した液晶
分子に光を透過させるため、視野角度が狭くなるという
欠点があった。

【０００７】プラズマ表示装置では、画素毎にプラズマ
を発生させるための隔壁形成により製造コストが高くな
ると共に、大重量となる欠点があった。また、放電電極
に相当する多数の電極を、単位画素毎に規則的に配列し
なければならない。このため、高精細になると放電効率
が低下し、また真空紫外線励起による蛍光体の発光効率
が低いために、高電力効率で高精細、高輝度の画像が得
難い欠点があった。更に、駆動電圧が高く、駆動ＩＣが
高価な欠点もあった。

【０００８】ＦＥＤでは、放電を高効率且つ安定化させ
るために、パネル内を超高真空にする必要があり、プラ
ズマ表示装置と同様に製造コストが高くなる欠点があっ
た。また、電界放出した電子を加速して蛍光体へ照射す
るため、高電圧が必要となる不利もあった。

【０００９】本発明は上記状況に鑑みてなされたもの
で、光利用効率が良く、高真空化が不要で、且つ安価な
コストで大面積化が可能であり、しかも、高画質が得ら
れると共に、駆動電圧が低い光変調素子、及びアレイ型
光変調素子、並びにそれを用いた平面表示装置を提供す
ることを目的としている。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明に係る請求項１の光変調素子は、変調する光に
対して透明な透明基板と、該透明基板に対向する平面上
で所定間隔を空けて複数本設けられ、一部が透明基板に
支持された導電性を有する帯状の可動子と、前記各可動
子に設けた第１遮光部と、前記透明基板上の可動子と重
合する光変調領域に開口部を残して敷設した第２遮光部
と、前記可動子に電圧印加することで隣り合う片側の可
動子同士を静電気力により吸引移動させる可動子移動手
段と、を備え、前記可動子の移動により前記光変調領域
を通る光の透過率を変化させて光変調することを特徴と
する。

【００１１】この光変調素子では、各可動子を静電気の
作用によって透明基板と略平行に変位させ、透明基板の
光変調領域に対する各可動子の相対位置を変化させる。
これにより透明基板に入射する光を光変調する。即ち、
各可動子を透明基板の光変調領域に重なる位置に移動さ
せることにより、透明基板に導入された光を遮光する一
方、各可動子同士を吸引移動させることにより、透明基
板に導入された光を光変調領域から光変調素子の上方に
出射することができる。また、可動子の変位量を少なく
することができ、可動子も小型軽量化できることから、
低電圧で高速な光変調を安定して行うことができる。

【００１２】請求項２記載の光変調素子は、前記第１遮
光部を、前記可動子の透明基板反対側の面に形成するこ
とを特徴とする。

【００１３】この光変調素子では、透明基板、可動子の
遮光領域をセルフアライメントにより同時に形成するこ
とができ、製造プロセスを簡略化できると共に、遮光時
の漏れ光を極めて小さくすることができる。

【００１４】請求項３記載の光変調素子は、前記可動子
が、遮光性導電膜により形成されることを特徴とする。

【００１５】この光変調素子では、可動子を遮光性導電
膜により形成することで、遮光膜と導電体とを同時に形
成でき、製造プロセスが簡略化される。

【００１６】請求項４記載の光変調装置は、前記可動子
及び光変調領域を、前記可動子に対する光変調領域が、
該可動子の移動方向反対側の可動子に対する光変調領域
に近接するように配置したことを特徴とする。

【００１７】この光変調素子では、光変調に寄与しない
領域を削減することで、開口率が向上し、単位面積当た
りの光透過量が増大し、素子のスペース効率を高めるこ
とができる。

【００１８】請求項５記載の光変調装置は、前記第２遮
光部が、前記可動子と前記透明基板との間に形成され一
部が透明基板に支持されると共に略水平方向に移動可能
な下段可動子であって、前記可動子である上段可動子
と、前記下段可動子とを静電吸引して光変調を行うこと
を特徴とする。

【００１９】この光変調素子では、上下二段の可動子を
それぞれ重合する位置に移動させて光変調を行うため、
光変調素子全体として可動格子の面積の約半分を光変調
領域とすることができ、開口率が向上し、単位面積当た
りの光透過量が増大し、素子のスペース効率を高めるこ
とができる。

【００２０】請求項６記載の光変調素子は、前記可動子
移動手段が、各可動子の非動作時には前記可動子が変位
しないように各可動子の電位差を低くする一方、各可動
子の動作時には前記可動子が変位するように各可動子の
電位差を高くするように電圧印加することを特徴とす
る。

【００２１】この光変調素子では、各可動子の非動作時
には、各可動子は電位差が低いために静電気力が作用せ
ず、ニュートラル位置で静止する。また、各可動子の動
作時には、各可動子は電位差が高くなり、可動子は発生
する静電吸引力により移動する。この移動によって正確
且つ安定して光変調が行われる。

【００２２】請求項７の光変調素子は、前記可動子移動
手段が、画像信号電極に接続された可動子に隣接する一
方の可動子を走査信号電極に接続すると共に、他方の可
動子を画像信号電極に接続することを特徴とする。

【００２３】この光変調素子では、各可動子を画像信号
電極と走査信号電極に接続することにより、可動子の動
作時に、可動子が極性の異なる隣接する可動子に吸引さ
れて移動することで光変調される。また、可動子の移動
方向が一義的に決定されるため、安定した移動動作が行
われる。

【００２４】本発明に係るアレイ型光変調素子は、請求
項１〜請求項７のいずれか１項記載の光変調素子を、一
次元又は二次元のマトリクス状に配置して構成したこと
を特徴とする。

【００２５】このアレイ型光変調素子では、一次元又は
二次元のマトリクス状に配列された光変調素子を、画像
情報に基づき選択的に駆動することで、画像情報の表示
処理が可能になる。

【００２６】本発明に係る平面表示装置は、請求項８記
載のアレイ型光変調素子と、該アレイ型光変調素子に対
向配置した平面光源と、前記アレイ型光変調素子を挟み
前記平面光源の反対側に設けた蛍光体と、を具備し、前
記アレイ型光変調素子を透過した光によって前記蛍光体
を発光表示させることを特徴とする。

【００２７】この平面表示装置では、静電吸引動作によ
って隣り合う一対の可動子が相互に吸引されると、透明
基板に導入された光が光変調領域から光変調素子の上側
へ出射され、該出射した光が蛍光体を励起して、画像情
報に基づいた画像の表示を可能にする。

【００２８】請求項１０記載の平面光源は、前記光源か
ら出射される光が、紫外光であることを特徴とする。

【００２９】この平面表示装置では、蛍光体を励起する
ことによる発光表示が可能となる。

【００３０】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る光変調素子、
及びアレイ型光変調素子、並びにそれを用いた平面表示
装置の好適な実施の形態を図面を参照して詳細に説明す
る。図１は本発明に係る光変調素子の一部分を切り欠い
た斜視図、図２に図１に示した光変調素子を単純マトリ
クス構成として配列したアレイ型光変調素子の平面図、
図３に図１に示す光変調素子をアクティブマトリクス構
成として配列したアレイ型光変調素子の平面図を示し
た。

【００３１】図１に示すように、絶縁性を有し変調しよ
うとする光に対して透明な透明基板１上には、一定の間
隔を隔てて複数の遮光膜３（第２遮光部）を形成してあ
る。この遮光膜３は、透明基板下側から導入された光を
遮光して上側への光出射を阻止している。また、透明基
板１上には一対の平行な帯状のスペーサ５が形成され、
このスペーサ５の上面には可撓性を有する薄膜状の格子
体７が形成されている。格子体７は、透明基板１上で、
隣接する遮光膜３の間に配置される帯状の可動子８を複
数形成しており、これら可動子８の長手方向両端を所定
の間隔で支持することによりスリット（細長の間隙）９
を形成している。このため、透明基板１と可動子８と
は、スペーサ３の厚み分の間隙を隔てて対向配置されて
いる。可動子８は、可動子８の長手方向両端に断面積の
小さくなったくびれ部１１を有しており、このくびれ部
１１が脆弱部となって変形することで、可動子８が透明
基板１に対して略平行方向に移動可能になっている。

【００３２】そして、可動子８はＸ方向の断面形状が方
形状となっており、少なくとも隣接する可動子８側の面
には絶縁膜１３を形成して接触によるショートを防止し
ている。また、同様に透明基板１側の反対面にも絶縁膜
１３を形成している。この可動子８の断面は、その殆ど
が遮光性を有する導電膜（第１遮光部）１５によって形
成されているが、その構成は遮光性導電膜１５に限ら
ず、遮光膜と導電膜とを個別に形成するものであっても
良い。遮光性導電膜１５としては、例えば金属、金属化
合物、高不純物ドープ半導体、導電性高分子等を用いる
ことができる。また、可動子８を遮光性絶縁体で形成
し、その周囲に導電膜を形成しても良い。

【００３３】尚、前述の遮光膜３は、スリット９と同一
幅かそれ以上の幅に形成されている。また、隣接する遮
光膜３同士の間は、遮光膜３の形成されていない光変調
領域１７が形成される。従って、図１における透明基板
１の下側から導入された光は、スリット９に相当する位
置では遮光膜３によって透過が阻止され、光変調領域１
７に相当する位置では可動子８の遮光性導電膜１５によ
って透過が阻止され、結局、図１における光変調素子２
０の上側へは透過されないことになる。

【００３４】このように構成された光変調素子２０は、
図２に一例として示す単純マトリクス構成のアレイ型光
変調素子２３を形成することができる。アレイ型光変調
素子２３は、複数の走査信号電極２５を平行に配列する
と共に、複数の画像信号電極２９を走査信号電極２５に
直交させて平行に配列している。勿論、この例に限ら
ず、光変調素子を一次元に配列したアレイ型光変調素子
としても良い。この走査信号電極２５，画像信号電極２
９、及び、これらに出力する信号を制御する図示しない
制御装置が可動子移動手段に相当する。ここにおいて、
図２は単純マトリクスの構成図であるが、図３に示すよ
うにＴＦＴ等の半導体スイッチ２８を画素毎に設けたア
クティブマトリクスや、図示は省略するが、接点部を有
する可撓薄膜の静電気動作により動作させる電気機械ス
イッチを画素毎に設けたアクティブマトリクスの構成で
あっても良い。

【００３５】ここで、単純マトリクス構成における画素
部について説明する。光変調素子２０は、走査信号電極
２５と画像信号電極２９の交差部にそれぞれ設けてあ
る。図４はアレイ型光変調素子２３内の各光変調素子２
０に対する配線を示している。図４によれば、走査信号
ラインに接続される可動子と画像信号ラインに接続され
る可動子が１つの組となって、それぞれ複数組が形成さ
れるように各電極２５，２９と可動子８とが接続されて
いる。これら各組がそれぞれ１つの光変調部を形成して
いる。このような素子構成と電極接続により、走査信号
電極２５と画像信号電極２９の電圧が０［Ｖ］のとき
は、図４(a)に示すように可動子８はニュートラル状態
である遮光状態となり、いずれか一方の電極電圧が駆動
電圧Ｖａ［Ｖ］のときは、図４(b)に示すように可動子
８は静電気力により移動して光透過状態となる。

【００３６】次に、このように構成される光変調素子２
０，及びアレイ型光変調素子２３の具体的な駆動方法を
説明する。図５(a)に示すように、走査信号電極２５，
画像信号電極２９が同電位（０［Ｖ］）である場合は、
可動子８は光変調領域１７の上方に重なって位置し、光
変調領域１７を通過した光の光変調素子２０上側への出
射を阻止する。

【００３７】一方、図５(b)に示すように、走査時、画
像信号電極２９に画像信号電圧Ｖａが印加され、走査信
号電極２５に０［Ｖ］の電圧が印加された場合は、静電
吸引力によって、異なる電極に接続された可動子８同士
が吸引されて、図中矢印で示すように透明基板１に対し
て平行に移動する。この結果、光変調領域１７における
可動子８による光の遮光がなくなり、透明基板１を通過
した光が光変調領域１７から出射され、２値の光変調が
可能になる。この基本原理により、図２に示した単純マ
トリクス構造で２次元光変調アレイ素子を駆動すること
ができる。この例では、走査信号電極２５と画像信号電
極２９との電圧と、それによる可動子８の変位との関係
がヒステリシス特性を有することを利用し、その特性に
応じて適応な電圧を両電極２５，２９に印加することに
より行われる。

【００３８】尚、上記第１実施形態において、可動子が
変位しないニュートラル位置を図４(a)に示す遮光位置
に設定し、図４(a)に示す遮光位置と図４(b)に示す光透
過位置との２値制御とすると、透明基板１及び可動子８
の遮光領域を、セルフアライメントにより同時に形成す
ることが可能となる。

【００３９】次に、このセルフアライメントによる光変
調素子の形成方法を具体的に説明する。図１の光変調素
子は、主としてフォトリソグラフィーによるパターニン
グ、エッチング、選択メッキ、印刷、転写等の種々の薄
膜プロセス、厚膜プロセスにより形成することができ
る。これらの形成プロセスによれば光変調部の高密度配
列が可能となる。そこで、光変調素子の形成方法の一例
として、フォトリソグラフィー及びエッチングによる方
法を図６を用いて説明する。

【００４０】まず、図６(a)において、変調する光に対
して透明な基板、例えばガラス等の透明基板１上に犠牲
層３１としてレジスト膜を塗布により成膜する。レジス
トの他にも、可動子の材料によってはアルミ等の金属も
使用できる。次に、犠牲層３１の上面に遮光性導電膜３
２を成膜する。この遮光性導電膜３２の好適な例として
は、例えばアルミ、クロム等の金属を蒸着した蒸着膜、
或いは導電性高分子等を成膜した膜等が挙げられる。
尚、図示は省略するが、犠牲層３１のパターニングによ
り、可動子８の支持部となる箇所のみレジストを現像除
去する。

【００４１】そして、図６(b)に示すように、遮光性導
電膜３２をフォトリソグラフィー、エッチングによりパ
ターニングすることで遮光性導電体３２ａを帯状に形成
する。このパターニングにより可動子の形状が決定され
る。

【００４２】さらに、図６(c)に示すように、パターニ
ングされた遮光性導電体３２ａの上に絶縁膜３３を形成
する。この絶縁膜３３としては、酸化シリコン、窒化シ
リコン、ポリイミド、アクリル樹脂、エポキシ樹脂等が
好適な例として挙げられる。

【００４３】その後、可動子を構成する遮光性導電体３
２ａの側面側の絶縁膜３３ａが残されるようにホトレジ
ストをパターニングして絶縁体３３をエッチングするこ
とで、図６(d)に示すように側面側３３ａ及び上面側３
３ｂに絶縁膜が形成された可動子８が犠牲層３１上に得
られる。尚、この絶縁膜３３を感光性樹脂（例えば感光
性ポリイミド等）により形成することで、前述のホトレ
ジストを省略することができる。エッチングは材料によ
り好適な方法が用いられるが、ＲＩＥ等の異方性ドライ
エッチングが寸法精度向上のため特に好ましい。

【００４４】そして、図６(e)に示すように犠牲層３１
を除去する。除去方法としては、犠牲層３１の材料及び
可動子８を構成する材料によって種々のエッチング方法
が好適に選択され、例えば、アセトン等の溶剤、アルカ
リ系溶剤、酸、アルカリ水溶液等によるウェットエッチ
ング、又はプラズマによるアッシングにより除去するこ
とができる。

【００４５】最後に、図６(f)に示すように第２遮光部
としての遮光膜３を、例えばアルミ、クロム等の金属、
又は絶縁性の黒色顔料等を基板１のほぼ全体に蒸着等に
より成膜する。これにより、隣接する可動子８間の透明
基板１上に遮光膜３が形成されると共に、可動子８上に
は遮光性導電膜１５が形成され、ニュートラル位置にお
ける可動子８と遮光膜３との隙間が殆どなくなり、漏れ
光の極めて少ない遮光膜が形成でき、以て、高精度の露
光アライメントが不要となる。尚、図６(f)に示す構成
の場合は、遮光性導電膜３２を単なる導電膜で形成して
も良い。

【００４６】また、上記プロセスはあくまでも一例であ
り、他の方法であっても良い。また、素子の構成もこれ
に限らず、遮光性と導電性を有する可動子間に静電気力
を発生させ、可動子同士の移動に伴って素子の光透過率
が変化する構成であれば如何なる構成であっても良い。

【００４７】以上説明したように、本実施形態の光変調
素子は、帯状の可動子８同士を略平行に配置するので、
静電誘導に寄与する面積を大きく稼ぐことができ、その
結果、十分な静電吸引力によって可動子８を電気機械動
作させることができ、高速且つ安定した動作を得ること
ができる。また、隣接する可動子８同士が接するまでの
距離だけを可動子８が平行移動して光変調を行うため、
可動子８の変位量が小さくなり、以て、応答速度をより
高速にすることができる。さらに、プラズマ表示のよう
に画素毎にプラズマを発生させるための隔壁形成や、Ｆ
ＥＤのように超高真空化が不要となるので、簡単な構成
により軽量化、且つ大面積化を容易とすることができ、
製造コストの低減を図ることができる。

【００４８】次に、光変調素子の他の構成を示す第２実
施形態を説明する。図７に本実施形態の光変調素子４０
の構成と各電極への配線状態を示した。図７(a)に示す
ように、光変調素子４０は、第１実施形態と同様に走査
信号ラインに接続される可動子と画像信号ラインに接続
される可動子が１つの組となって、それぞれ複数組が形
成されるように各電極２５，２９と可動子８とが接続さ
れている。そして、これら各組がそれぞれ１つの光変調
部を形成している。本実施形態における光変調素子４０
では、同一ライン（電極）に接続される隣接した可動子
の配置間隔を狭め、即ち、隣接する可動子及び該可動子
に対応する光変調領域を近接配置することで、図７(b)
に示す光変調時の開口率をより向上させている。これに
より、光変調素子４０の単位面積当たりの光透過量を増
大させることができ、素子のスペース効率を高めること
ができる。

【００４９】次に、光変調素子の他の構成を示す第３実
施形態を説明する。図８に本実施形態の光変調素子５０
の構成と各電極への配線状態を、図９に各可動子の拡大
断面を示した。図８(a)に示すように、光変調素子５０
は、上下２段の可動子８ａ，８ｂを備えており、走査信
号ラインに接続される可動子と画像信号ラインに接続さ
れる可動子とが１つの組となって、それぞれ複数組を形
成すると共に、上段可動子８ａに隣接する下段可動子８
ｂのいずれか一方がその上段可動子８ａと同じ電極に接
続されるように各電極２５，２９と、可動子８ａ、８ｂ
を接続している。そして、これら各組がそれぞれ１つの
光変調部を形成している。この光変調素子５０において
は、図８(b)に示す光変調時に、走査信号電極に０
［Ｖ］、画像信号電極にＶａ［Ｖ］を印加すると、各組
の可動子同士に静電力が働き、それぞれ吸引される。す
ると、図示したように可動子８ａ，８ｂは透明基板１に
対して水平方向に移動して重合し、この重合により開口
された光変調領域１７から光が出射される。

【００５０】尚、この場合のくびれ部１１は、断面形状
を垂直方向が長手方向となる長方形に形成する等の断面
二次モーメントの調整や、異方性弾性体を用いること等
により、垂直方向よりも水平方向に変位が容易となるよ
うに形成している。尚、可動子８ａ，８ｂの構造として
は、図９(a)に示すように、少なくとも上段可動子８ａ
の導電膜３２の透明基板１側の面に絶縁層３４を形成し
た構成としても良く、図９(b)に示すように上段可動子
８ａと下段可動子８ｂとが対面する側の少なくともいず
れか一方の面に絶縁層３４を形成した構成としても良
い。また、上段可動子８ａと下段可動子８ｂとが接触し
ない構成であれば絶縁層３４を設けない構成であっても
良い。

【００５１】この光変調素子５０によれば、光変調時の
開口率が向上するため、単位面積当たりの光透過量を増
大させることができ、素子のスペース効率を高められる
と共に、静電吸引に寄与する面積が増大して、より安定
した光変調動作が可能となる。

【００５２】次に、上述の光変調素子を用いて平面表示
装置を構成した第４実施形態を説明する。図１０に本発
明に係る平面表示装置６０の断面図を示した。本実施形
態の光変調素子としては、第１実施形態の光変調素子２
０を一例として用いている。本実施形態の平面表示装置
６０の構成では、光変調素子２０の透明基板１の下面に
紫外線出力部となる紫外線平面光源６１を配設してい
る。そして、光変調素子２０の上方には前面板６２が設
けられ、該前面板６２の光変調素子２０側の面には蛍光
体６３ａ、６３ｂ、…が各光変調素子２０毎に設けてあ
る。また、各蛍光体の間にはブラックマトリクス６５が
設けられ、表示画像のコントラストを向上させている。

【００５３】このような平面表示装置６０の構成によ
り、平面光源６１からの光は透明基板１内に進入し、光
変調素子の光透過時においては、図１０における透明基
板１の上面に導かれる。そして、光変調素子２０からの
光が蛍光体６３ａ，６３ｂに照射されることで、蛍光体
は励起して発光し、所望の画像が形成される。上記蛍光
体としては、三原色（例えばＲ、Ｇ、Ｂ）の蛍光体を順
次設けてカラー画像を表示可能にしても良く、単色の蛍
光体だけで構成してモノクロ画像表示用としても良い。

【００５４】尚、平面表示装置６０の光変調素子２０
は、透明基板１と前面板６２との間を脱気した後、希ガ
スを封入して全体を封止し、外乱の影響を防止して安定
化を図るものであっても良い。また、第２、第３実施形
態における光変調素子４０，５０に対しても同様にして
平面表示装置６０に適用することができる。

【００５５】次に、このように構成された平面表示装置
６０の作用を説明する。走査信号電極２５、画像信号電
極２９が同電位の場合、可動子８は、光変調領域１７の
上方に重なって位置し、平面光源６１からの光は、可動
子８と、遮光性導電膜３とで阻止され、透明基板１の上
面側へは透過しない。

【００５６】走査時、画像信号電極２９と走査信号電極
２５との間に十分な電圧が印加されると、静電吸引力に
よって、１画素領域内の各可動子８がお互いに吸着する
方向に一斉に移動する。この結果、可動子８による光の
遮断がなくなり、透明基板１を通った光が光変調領域１
７から出射される。出射した光は、蛍光体６３ａ、６３
ｂを励起して、画像情報に基づいた画像を表示する。

【００５７】この光変調素子が２値で制御される場合、
１画面を表示するフィールド周期を複数のサブフィール
ドに分割し、各々のサブフィールドで独立に２値制御を
行って多階調を得る駆動方法によってフルカラー表示が
可能である。また、アクティブマトリクス駆動方法によ
れば様々な連続階調の光変調が可能で、フルカラー表示
が可能となる。

【００５８】このように、上述の平面表示装置６０によ
れば、透明基板１から出射された光が、直接蛍光体６３
ａ、６３ｂを照射して励起するので、光利用効率を向上
させることができる。また、蛍光体は散乱発光するの
で、液晶分子の配向により光を透過させる液晶表示装置
に比べ、視野角度を広くすることができる。さらに、ア
レイ化が容易であるので、製造コストを安価にできる。
そして、可動子８の材料に低弾性材料、例えばポリイミ
ド等の高分子を用いたり、形状を最適化することによ
り、プラズマ表示装置等に比べて十分駆動電圧を低くす
ることができる。

【００５９】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明に係
る光変調素子によれば、各可動子を静電気の作用によっ
て透明基板に対して略平行に変位させ、透明基板上の光
変調領域との相互位置を変化させることにより、透明基
板に導入される光を変調する。従って、光変調に要する
可動子の必要変位量を小さくすることができ、優れた高
速応答性を確保することができると共に、駆動電圧が低
く抑えられ駆動電力を低減することができる。また、可
動子同士を静電吸引するだけの簡単な原理により光変調
が行えるため、光変調素子の構成を簡略化でき、製造プ
ロセスが簡便化され、以て、コスト低減を図ることがで
きる。また、本発明に係るアレイ型光変調素子は、光変
調素子を一次元又は二次元のマトリクス状に配置して構
成することで、一次元又は二次元の光変調を簡便にして
行うことができる。 そして、本発明に係る平面表示装
置は、透明基板から出射された光が、直接蛍光体を励起
するので、光利用効率の低減を抑止しつつ、高輝度で視
野角依存性の無い表示を行うことができる。さらに、プ
ラズマ表示のように画素毎にプラズマを発生させるため
の隔壁形成や、ＦＥＤのように超高真空化が不要となる
ので、軽量化、且つ大画面化が容易となり、製造コスト
も安価にできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る光変調素子の一部分を切り欠いた
斜視図である。

【図２】図１の光変調素子を単純マトリクス構成として
配列したアレイ型光変調素子の平面図である。

【図３】図１の光変調素子をアクティブマトリクス構成
として配列したアレイ型光変調素子の平面図である。

【図４】光変調素子の走査信号ライン及び画像信号ライ
ンとの結線状態を示す結線図である。

【図５】光変調素子の各動作状態を説明する要部断面図
である。

【図６】光変調素子を形成するまでのプロセスの一例を
説明する要部断面図である。

【図７】第２実施形態の光変調素子の構成と、走査信号
ライン及び画像信号ラインとの結線状態を示す平面図で
ある。

【図８】第３実施形態の光変調素子の構成と、走査信号
ライン及び画像信号ラインとの結線状態を示す平面図で
ある。

【図９】第３実施形態の光変調素子の要部断面図であ
る。

【図１０】本発明に係る平面表示装置の構成を示す要部
断面図である。

【符号の説明】

１ 透明基板 ３ 遮光膜（第２遮光部） ７ 格子体 ８ 可動子 １５ 遮光性導電膜（第１遮光部） ２０，４０，５０ 光変調素子 ２３ アレイ型光変調素子 ２５ 走査信号ライン ２９ 画像信号ライン ６０ 平面表示装置 ６１ 平面光源 ６３ａ，６３ｂ 蛍光体

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 変調する光に対して透明な透明基板と、 該透明基板に対向する平面上で所定間隔を空けて複数本
   設けられ、一部が透明基板に支持された導電性を有する
   帯状の可動子と、 前記各可動子に設けた第１遮光部と、 前記透明基板上の可動子と重合する光変調領域に開口部
   を残して敷設した第２遮光部と、 前記可動子に電圧印加することで、隣り合う片側の可動
   子同士を静電気力により吸引移動させる可動子移動手段
   と、を備え、 前記可動子の移動により前記光変調領域を通る光の透過
   率を変化させて光変調することを特徴とする光変調素
   子。
2. 【請求項２】 前記第１遮光部は、前記可動子の透明基
   板反対側の面に形成することを特徴とする請求項１記載
   の光変調素子。
3. 【請求項３】 前記可動子は、遮光性導電膜により形成
   されることを特徴とする請求項１記載の光変調素子。
4. 【請求項４】 前記可動子及び光変調領域は、前記可動
   子に対する光変調領域が、該可動子の移動方向反対側の
   可動子に対する光変調領域に近接するように配置したこ
   とを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項記載
   の光変調素子。
5. 【請求項５】 前記第２遮光部は、前記可動子と前記透
   明基板との間に形成され一部が透明基板に支持されると
   共に略水平方向に移動可能な下段可動子であって、前記
   可動子である上段可動子と、前記下段可動子とを静電吸
   引して光変調を行うことを特徴とする請求項１〜請求項
   ３のいずれか１項記載の光変調素子。
6. 【請求項６】 前記可動子移動手段は、各可動子の非動
   作時には前記可動子が変位しないように各可動子の電位
   差を低くする一方、各可動子の動作時には前記可動子が
   変位するように各可動子の電位差を高くするように電圧
   印加することを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれ
   か１項記載の光変調素子。
7. 【請求項７】 前記可動子移動手段は、画像信号電極に
   接続された可動子に隣接する一方の可動子を走査信号電
   極に接続すると共に、他方の可動子を画像信号電極に接
   続することを特徴とする請求項６記載の光変調素子。
8. 【請求項８】 請求項１〜請求項７のいずれか１項記載
   の光変調素子を、一次元又は二次元のマトリクス状に配
   置して構成したことを特徴とするアレイ型光変調素子。
9. 【請求項９】 請求項８記載のアレイ型光変調素子と、 該アレイ型光変調素子に対向配置した平面光源と、 前記アレイ型光変調素子を挟み前記平面光源の反対側に
   設けた蛍光体と、を具備し、 前記アレイ型光変調素子を透過した光によって前記蛍光
   体を発光表示させることを特徴とする平面表示装置。
10. 【請求項１０】 前記光源から出射される光が、紫外光
    であることを特徴とする請求項９記載の平面表示装置。