JPH02501680A - インデプス電極光バルブ配列装置及びその改良された製作方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 インデプス電極光バルブ配列装置及び その改良された製作方法 又里至！員 茨歪圀団 本発明は電気−光学変調器配列、例えば光バルブ装置で用いるための電気的にア ドレス指定し得るＰＬＺＴ　（ランタン置換鉛チタナイト・ジルコネート＝　ｌ ａｎｔｈａｎｕｍ　５ｕｂ−ｓｔｉｔｕｔｅｄ　１ｅａｄ　ｔｉｔａｎｉｔｅ　 ｚｉｒｃｏｎａｔｅ）ビクセル部分を具備する配列に関し、且つ特に詳しくはそ のような配列の改良された製作方法及び構造に関する。

λ員孜王 米国特許第４．４０６．５２１号は上述した種類の光バルブ装置を利用する作像 装置を記載している。一般に、この種類の光バルブ装置は交差した偏光子の間に 挟まれた電極化したＰＬＺＴ変調器パネルを採用し且つパネルは二次カー・セル ・モードで動作するように起動される。変調器パネルはパネルのそれぞれのビク セル部分を横切る不連続の電場の選択的通用を許すように１つの主表面上に形成 された複数の電極を具備する。電場が特別のビクセル部分を横切って存在する時 、それは複屈折になり且つ入口偏光子からそれを通過する光の偏光は出口偏光子 を通過するように変化される。電場がない時、変調器材料は等方性を保ち、それ により出て行く光は出口偏光子によって阻止される。

米国特許３．８７３，１８７．４，５６９，５７３及び４，４９１．３９３は、 アドレス指定する電極構造が変調器材料を通る光通路の方向に沿うて延びるよう に製作された変調器（光バルブ装置で使用するための）を記載している。このよ うに、そのような「インデプス」電極アプローチは、一層均等であり且つ変調器 の光通路寸法の大きい部分を通して有効である横電場を備える。加えて、インデ プス電極アプローチは低い電場の使用を許し、それは駆動体設計で利益を存し且 つ装置の寿命を増す、インデプス電極アプローチと関連した１つの問題は、変調 器の製作が例えばアドレス指定電極を正確に且つ信鰭性をもワて形成すること及 びアドレス指定電極への電気的接触をすることの観点から極めて困難である。

１９８５年９月２７日に出願された米国特許出１１＠７８０．８７３号は、（ｉ ）変調器ウェーへの直線的ピクセル領域のフォトレジストマスキング、（ｉｉ） ストリップの答録に沿うてウェーハを溝切りすること、（ｉｉｉ）溝及びフォト レジストマスクを含むウェーハ上への金属の真空蒸着及び（ｉν）接触リードを 有する個別に電極化された変調器ピクセルを画成するために更に溝切りし且つマ スク除去すること、を採用する高度に有効な変調器製作を記載している。

上述した出願の技術は非常に有利であるが、変調器を溝切りによってピクセル中 へ画成することが不利益になる成る変調器実施例がある０例えば、高解像度が望 まれる場合に、溝切りのアプローチは材料が脆いので制限を有する。また、ピク セル画成への溝切りのアプローチは長たらしくて飽きあきし且つ時間を消費する 。

丈１色皿丞 本発明の１つの重要な目的は、インデプス電極の利点を満たす改良された製作方 法及び変調器物品を提供することである。１つの観点では、該改良は簡単化され た製作技術を構成する。別の観点では、該改良はより精密な変調器装置を構成す る。更に別の観点では、該改良は不連続の個別にアドレス指定可能なピクセル部 分の二次元配列を有する変調器配列パネルを可能にする方法及び構造を構成する 。

このため、一実施例では、本発明は、通過する光の偏光を選択的に変化する別々 にアドレス指定可能な電気−光学ゲートを存する光バルブ配列部材であって、該 部材が（イ）変調区域で実質的に平らであり且つ平行である対向する主表面を存 する電気−光学材料のウェーハであって、該ウェーハが、溝の深さ内に対向する 平行な側壁をそれぞれ存する光変調ランド部分を、変調区域に沿って間に形成す るように、ウェーハの１つの主表面の部分からウェーハの厚さ中へ延びる一様な 深さ及び幅を有する一対の離間した平行な溝を有するウェーハと、（ロ）ウェー ハに付着された複数の別々のアドレス指定電極であって、該アドレス指定電極が 溝の第１の溝の壁及び底表面の上でその間に介在するウェーハ部分と離間した関 係でウェーハ上の電気的アドレス連結位置まで延びるアドレス指定電極と、（ハ ）ウェーハ上に付着され、且つ溝の第２の溝の壁及び底表面の上をウェーハ上の 電気的基準連結位置まで延びる基準電極手段とを具備する光バルブ配列部材を構 成する。

別の実施例では、本発明は、複数の横方向に駆動される別々にアドレス指定可能 な電気−光学ゲートを有する直線的光バルブ配列を作る方法であって、（イ）電 気−光学材料のウェーハにランド領域を形成するために一様な深さの平行な溝を 切ること、（ロ）基準及びアドレス電極パターンを有するステンシルをウェーハ のランド＄Ｉ域及び溝部分の上に保持すること及び（ハ）アドレス及び基準電極 をランド領域の対向する側壁に形成し且つ該電極を電圧源へ連結するリードを形 成するために導電性材料をステンシルを通して付着させることのステップからな る方法を構成する。

本発明の他の実施例では、これらのアプローチは二次元配列装置を提供すること に及ぶ。

皿里立意生呈反皿 好適な実施例の以下の説明は添付図面を参照する０図面において、 第１図は本発明により構成された直線的配列変調器の１つの実施例の斜視図であ り、 第２図〜第４図は第１図の変調器の製作の種々の段階における概略図であり、 第５図は本発明により構成された二次元配列変調器の１つの実施例の斜視図であ り、 第６図〜第８図は第５図の変調器の製作の種々の段階における概略図である。

又里ｌ叉丘工ゑ車代 さて、第１図を参照すると、本発明の１つの好適な観点に従い構成された直線的 光バルブ配列】Ｏが図示される。この概略図では、直線的光パルプ配列は２つだ けの別々にアドレス指定可能なピクセル部分Ｐ１、Ｐｔを具備する０図示したよ うに、各ピクセル部分はｐｔ、ｚτウェー八へ２のランド領域１１を横切る電場 を発生するように形成された対向するアドレス及び基準電極対、ＡＩ−Ｒ＋及び Ａ、−１？、、によって画成される。該基準及びアドレス電極の間に印加される 電場が介在するランド領域を通る光通路の方向に対して横方向であること且つま た電場がウェーハ１２の深さ中へ充分に延びることは注目されよう、第１図は、 アドレス及び基準電極が電気リードＬによってコネクタパッド領域Ｃへ連結され ていること及びこれらのリードがインデプス電極作用を許す溝の表面を横切って 電極から延びることをも示す。

動作中に、装置１０は交差した偏光子（図示せず）の間に配置され、且つこのサ ンドインチ体を通る光通路は電場の選択的な付勢によりて制御される。このため 、基準電極Ｒ３及びＲ２はＣにおける連結部を通して接地連結されることができ 且つアドレス電極＾１及びｈは別々に動作し得る電圧源べ連結されることができ る０例えば、もし電場がＡ、及びＲ３の間に印加されるならば、ビクセルＰ＋を 通る光は偏光子組の検光子を通る偏光で変化される。もし同時に電場が＾８及び ６の間に印加されないならば、Ｒ２を通る光は偏光で変化されず且つ検光子を通 らない。

次に、第２図〜第４図を参照すると、第１図の種類の変調器が本発明により製作 される方法が説明される。従って第１図は主表面Ｍで平らに研磨されたＰＬＺＴ のウェーハを例示する。所望により、ウェーハは以後の製作ステップのために光 学的に等方性の支持体（図示せず）に付着されることができる０次に、一対の離 間した平行な溝２０．２１が第３図に示すようにウェーハにダイス切りされて介 在するランド領域１１を形成する０次に、ステンシル部材２６が第３図に示すよ うにダイス切りされたウェーハの上方表面の上に配置される。ステンシル２６は 好ましくは磁気的に吸引可能な金属で作られ、且つそのスリットＳのパターンは 電極、リード、コネクタパッドの形状（第３図に破線で示す）を、次に説明する ように蒸着し得るように標準的な写真平板印刷及びエツチング技術によって構成 される。

第４図は良好な金属蒸着をし得るようにウェーハ１２と適正な関係でステンシル ２６を配置するための１つの好適な方法を概略的に例示する。このため、ウェー ハ１２は接着テープストリップ２４によって非磁石加熱伝導スペーサ２７へ接着 されることができる。磁気的に吸引可能なステンシルは次にステンシルの対応す る穴（図示特表平２−５０１６８０　（４） せず）を通して目視することによってウェーハ上の整合マークにおよそ整合され る。磁石２５が次にテープに近接して滑動され、ステンシルをウェーハの表面に 密接して保持する。最後の正確な整合が次にステンシルとマークとの間になされ る。蒸着ステップ中にステンシルが曲がるのを防止するために、追加の磁気クラ ンプ部材２８が第４図に示すようにステンシルの周辺部の回りに配置されること ができる。スペーサ２７とウェーハ１２との間の区域の通気を許すために、この 区域の上に位置するステンシル部分に通気穴２９を形成することは大いに望まし い、第４図に関して説明したウェーハパッケージは１つだけの直線的配列を含む が、多くの装置のダイシングを含むウェーハが適当な形状にされた多装置ステン シルと協働して多くの装置の同時の金属蒸着をすることができる。

第４図に関して説明したようにウェーハ１２の溝付表面の上にステンシル２６を 配置した後、ウェーハステンシル、スペーサ及び支持体のパッケージは金属蒸着 室中に配置されたロッカーテーブルに取付けられる。ロッカーテーブルは、ステ ンシルを金属蒸着源の方へ下方へ向けてパフケージを保持し、且つ金属がステン シルのスリットを通して溝の側壁へ付着させる揺動角度偏位をもってウェーハの ランド部分と平行な軸線でパッケージを揺動するように構成されている。このた め、導電性金属（例えば１００人のクロム及び次に１ミクロンのアルミニウム） がステンシルのスリットを通して付着され（例えば真空技術によって）、第１図 に示すように電極、リード、コネクタのパターンをウェーハの表面に形成する。

次に、第５図〜第７図を参照すると、二次元変調器配列５０の製作への本発明の 詳細な説明される。最初に、第５図に示す完成した変調器を考察すると、ＰＬＺ Ｔウェーハは複数の溝及びランド構成部分を有するように形成されていることが 理解され得る。更に詳しくは、第５図の変調器は溝及びランドの２つの群Ｇ８． 及びＧ１−４　（中央溝６１によって分離されている）を具備し、各群は第５図 に破線によって指示された４つのピクセルのマトリックスＰ、−Ｐ、の２つの選 択的なアドレスを容易にするように構成されている。２つの群は同一であり、そ れ故群Ｇ１−１の記述はその主体に関して保管可能である。このため、第１図の 実施例に関して説明したように、一対の離間した平行な溝６２．６３がウェーハ ５２のそのセクタの中間変調器ランド部分６４を画成する。第１図の実施例と対 比して、変調器５０は以下で理解される目的のために２つの母線−ランド部分６ ６．６７を形成する追加の溝６５をも具備することである。

変調器５０は上述したような金属で作られた電極、及び連結部のパターンを有し 、それらはピクセル配列の側に配置されたコネクタパフドア１．７２．７３から ビクセル部分Ｐ、及びＲ２の選択的アドレスを許すように構成される。このため 、コネクタパフドア１は基準電位（例えば接地）へ連結され、その電位をリード ７６及び母線７７を通して変調器ランド６４の１つの側壁上の基準電極７日、７ ９へ印加される。また、第５図に示すように、アドレス電極８１はリード８３． ８４及び相互連結母線８５によって連結パフドア２へ連結される。同様に、アド レス電極８６はリード電極８７．８８及び相互連結母線８９によってコネクタパ ッド７３へ電気的に連結される。動作中に、選択的に起動可能な電圧源はバンド ７２．７３へ連結され、且つ横断電場はそれによりビクセル部分Ｐ、及びＲ２を 横切って提供され、光通路の制御において挟む偏光子と協働する。同様な接地及 びアドレス電位がセクタＧ！−４のパッドへ連結されると、ビクセル部分ＰＩ− Ｐ、の二次元配列は光通路を選択的に制御するように動作され得ることは理解さ れよう。

変調器５０の製作は第２図〜第４図に関して説明したアプローチを利用するが、 追加の機構が好ましい、このため、第６図を参照すると、母線電極及びコネクタ パッドが、例えば１９８７年７月１７日に出願された米国特許出願第０７４，８ ４９号に記載されているような写真平板印刷法を利用するリフトオフ法によって 、ウェーハ５２上に形成される０次に、ウェーハは第７図に示すような溝を形成 するためにダイス切りされる。最後に、第５図に示す電極及びリードを形成する ために第８図に示すスリットパターン９１を存するステンシル９０が、第１図に 関して説明したようにウェーハの溝付表面の上に配置される。

ステンシル、ウェーハ及び支持体のパッケージは次に前述したようにロッカーバ ンドの上に配置され、且つ金属蒸着が行われて第５図に示す最終装置を形成する 。

上の説明は２×２ビクセル装置を形成するための技術を示したが、説明した構造 上のアプローチ及び製作技術ははるかに多数のビクセルの二次元装置を作るため に利用され得る。ウェーハ当りのビクセル数に関して現在存在する主な制約はラ ンド間の寸法で解像度の減少のために生じる。従って、増加するピクセルが所定 のランド上へ電極化されるにつれて、分離したアドレス母線領域を形成するため に必要とされるランド間絶縁体溝の数は増加する。光学的集束技術はこれを補償 するために使用され得る。

上述した制約は第５図に示す溝６５及び６６の目的及び利益を更に説明すること によって一層明瞭に理解され得る。このため、もしそれらの溝が存在しない時に 起こる電気−光学効果を考察するならば、電場が表面母線電極、例えば８５．８ ９、の間に存在し且つ中間材料中へ貫入することは認められよう、該電場は中間 変調器材料の複屈折に作用し且つ変調を使用する光バルブ装置を通る望ましくな い光の漏洩を生じる０本発明の溝はこれらのアドレス電極間の電気−光学材料を 取除き、従ってそのような望ましくない光の漏洩を回避する。アドレス電極間の 溝は別の有利な作用を提供する。このため、隣接の電極が介在する溝をもたずに 動作する時、高いキャパシタンスがアドレス電極駆動体へ提供される。アドレス 電極間に溝を設けることは電極間の有効間隔を増加し、このため電極間のキャパ シタンスは実質的に低下する。

これは高電圧（例えば４００Ｖ）の駆動体の好結果の使用を可能にする。

第１図及び第５図に示すような装置の使用において、１つの追加の工夫が有効で あることが判明している。このため、溝のダイス切りは時々溝の底に残留傷を残 す。

この傷は通過する光を分散してその偏光を乱し且つ光の漏洩を生ずることがある 。この状態を避けるために、溝の底の上にマスクコーチングを備えることは大い に有効である。そのようなマスキングを行うために好ましい技術は、電極化の後 に、誘電体のマスキング液体で溝を満たすことである。黒色顔料又は染料を含む 種々の固化可能な誘電液体が使用され得る。有効なコーチング技術はメニスカス が光変調領域のランド表面上に延びない液体で毛管作用によって溝を満たすこと である。

産呈上二適尻１ 上述したことから、本発明はインデプス電極配置を存するインデプス電極光バル ブ配列及び二次元光バルブ配列を形成するための有効な方法を提供することによ って重要な産業上の利益を存することは明らかであろう。

光 ＦＩＧ、　７ 国際調査報告 １１ＴＩ会−噂中−自−−＾を一勃ζ−蛙・ｎｓｏ、ＰＣτ／Ｕｓ８８１０３３ ３８国際調査報告 ＵＳ　８ε０３３３８ ＳＡ　２４９５１

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. １．通過する光の偏光を選択的に変化する別々にアドレス指定可能な電気−光学 ゲートを有する光バルブ配列部材であって、該部材が、 （イ）変調区域で実質的に平らであり且つ平行である対向する主表面を有する電 気−光学材料のウェーハであって、該ウェーハが、溝の深さ内に対向する平行な 側壁をそれぞれ有する光変調ランド部分を、前記変調区域に沿って間に形成する ように、前記ウェーハの１つの主表面の部分から前記ウェーハの厚さ中へ延びる 一様な深さの一対の離間した平行な溝を有するウェーハと、（ロ）前記ウェーハ に付着された複数の別々のアドレス指定電極であって、該アドレス指定電極が前 記溝の第１の溝の壁及び底表面の上でその間に介在するウェーハ部分を有した状 態で離間した関係で前記ウェーハ上の電気的アドレス連結位置まで延びるアドレ ス指定電極と、（ハ）前記ウェーハ上に付着され、且つ前記溝の第２の溝の壁及 び底表面の上を前記ウェーハ上の電気的基準連結位置まで延びる基準電極手段と を具備する光バルブ配列部材。
2. ２．入射する偏光された光の偏光を選択的に変化するための横方向に駆動される 別々にアドレス指定可能な電気−光字ゲートを有する光バルブ配列部材であって 、該配列部材が電気−光学材料の平らなウェーハを具備し、且つウェーハが電気 −光学材料の直線的ランド部分を集合的に画成する２つの平行な溝をその中に形 成して有し、更に前記ランド部分の第１及び第２の対向した壁にそれぞれ付着さ れた第１及び第２の電極手段を具備し、前記電極手段の少なくとも一方が複数の 電極ストリップを具備し、前記電極ストリップがそれらの間に電気−光字材料を 有し且つ複数の別々にアドレス指定可能な電気−光学ゲートを画成する光バルブ 配列部材。
3. ３．複数の横方向に駆動される別々にアドレス指定可能な電気−光学ゲートを有 する直線的光バルブ配列を作る方法であって、 （イ）電気−光学材料のウェーハにランド領域を形成するために一様な深さの平 行な溝を切ること、（ロ）基準及びアドレス電極パターンを有するステンシルを 前記ウェーハの前記ランド領域及び溝部分の上に保持すること、及び （ハ）アドレス及び基準電極を前記ランド領域の対向する側壁に形成するために 導電性材料を前記ステンシルを通して付着させること、 のステップからなる方法。
4. ４．前記ステンシルパターンがリードストリップの付着を前記側壁電極から前記 溝を横切って前記ウェーハの付着領域まで延ばすように構成される請求の範囲第 ３項に記載の方法。
5. ５．別々にアドレス指定可能なピクセル部分の二次元配列を有する光バルブ変調 器部材であって、該部材が、（イ）それぞれが一対の対向する溝によってそれぞ れ画成された少なくとも２つの離間した平行な変調器ランド部分を有する電気− 光学材料のウェーハと、（ロ）各溝対の第１の溝に形成され、且つ前記第１の溝 の壁及び底を横切って延びる複数の離間した導電性ストリップ部分を含むアドレ ス電極手段と、（ハ）各溝対の第２の溝に形成され、且つ前記アドレスストリッ プ部分に対向した関係で前記第２の溝の壁及び底を横切って延びてそれらの間に 光変調領域を画成する導電性部分を含む基準電極手段とを具備する光バルブ変調 器部材。
6. ６．前記第１の溝のそれぞれに近接して、前記離間したアドレス電極ストリップ のそれぞれを前記ウェーハ上の別個の連結区域へ連結する電極リードを有するラ ンド一溝一ランド構造を具備する請求の範囲第５項に記載の光バルブ変調器部材 。
7. ７．前記アドレス電極連結区域が前記変調領域から離間した前記変調器ランド部 分の分離した位置にある請求の範囲第６項に記載の光バルブ変調器部材。
8. ８．基準電極手段が、前記変調器ランド部分上に配置され且つ前記変調領域から 離間した連結区域へ連結される請求の範囲第７項に記載の光バルブ変調器部材。
9. ９．複数の別々にアドレス指定可能な横方向に駆動されるピクセル部分を有する 二次元光バルブ変調器を製作する方法であって、該方法が、 （イ）複数の導電性母線及びバッド部分を電気−光学ウェーハ上に形成すること 、 （ロ）複数の平行な溝を前記母線及びパッド部分の間に形成して、 （ｉ）パッド部分を頂部に有する複数の変調器ランドと、 （ｉｉ）母線部分を頂部に有する複数の母線−ランド部分と、 を画成すること、及び （ハ）パターン化されたステンシルを前記ウェーハの溝付表面の上に保持し且つ 導電性材料を前記ステンシルのパターンを通して付着させて、 （ｉ）アドレス及び基準電極を前記変調ランドの対向する側壁上に形成し、且つ （ｉｉ）前記母線部分を通して前記アドレス及び基準電極と前記パッド部分との 間に電気的連結を形成すること、 からなる方法。
10. １０．横方向に駆動され別々にアドレス指定可能な電気−光学ゲートを有する光 バルブ装置を作る方法であって、 （イ）電気−光字材料のウェーハの上にランドを形成するように平行な溝を切削 すること、 （ロ）基準及びアドレス電極パターンを有するステンシルを前記ウェーハの前記 ランド領域及び溝部分の上に保持すること、及び （ハ）前記ランド領域の対向する側壁にアドレス及び基準電極を形成するために 導電性材料を前記ステンシルを通して付着させること、 からなる方法