JP3911980B2

JP3911980B2 - Spatial light modulator manufacturing method, spatial light modulator, light guide, and image display device

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Publication number: JP3911980B2
Application number: JP2000259263A
Authority: JP
Inventors: 泰介山内
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2000-08-29
Filing date: 2000-08-29
Publication date: 2007-05-09
Anticipated expiration: 2020-08-29
Also published as: JP2002072109A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、微細構造体である光スイッチングデバイスに光ガイドが装着された空間光変調装置の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
プロジェクタなどの映像表示装置のライトバルブとして光をオンオフ制御できる映像表示デバイスとしては、液晶を用いたものが知られている。しかしながら、この液晶を用いた映像表示デバイスは、高速応答特性が悪く、たかだか数ミリ秒程度の応答速度でしか動作しない。このため、高速応答を要求されるような高解像度の映像を表示する装置、さらには、光通信、光演算、ホログラムメモリー等の光記録装置、光プリンターは、液晶を用いたスイッチングデバイスで実現するのは難しい。
【０００３】
そこで、上記のような用途に対応できる高速動作可能なスイッチングデバイスあるいは映像表示デバイスが求められており、ミクロンオーダあるいはさらに小さなサブミクロンオーダの微細構造（マイクロストラクチャ）を備えたスイッチングデバイスの開発が鋭意進められている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
図１２に、本願出願人が開発を進めているエバンセント波（エバネセント光）を利用して光を変調する映像表示装置に用いる空間光変調装置９０の概要を示してある。この空間光変調装置９０は、複数の光スイッチング素子１０が２次元に配列されたデバイス（光スイッチングデバイス）５５を有し、さらに、この光スイッチングデバイス５５に、導入した光２を全反射して伝達可能なほぼ平坦な全反射面１ａを備えた導光板（光ガイド）１が装着されている。これらの個々の光スイッチング素子１０は、上方の光ガイド１に接近および離反して光を変調可能な光学素子３と、この光学素子部３を駆動するアクチュエータ６とを備えている。そして、光学素子（マイクロ光学素子）およびアクチュエータ（マイクロアクチュエータ）をミクロンオーダあるいはサブミクロンオーダで製造し、これらを２次元にアレイ状に配置すると共に、これら光学素子３の層およびアクチュエータ６の層をアクチュエータを駆動する駆動回路およびデジタル記憶回路（記憶ユニット）が作りこまれた半導体基板２０の上に積層することにより、１つの映像表示デバイスをチップサイズに集積化されたものを提供することができる。
【０００５】
エバネセント光を利用した本例の空間光変調装置９０についてさらに詳しく説明しておく。図１２の左側に示した光スイッチング素子１０ａはオン状態であり、右側に示した光スイッチング素子１０ｂがオフ状態である。光学素子３は、導波路としての機能を果たす透明部材である光ガイド１の面（全反射面）１ａに密着する面（接触面または抽出面）３ａと、この面３ａが全反射面１ａに密着したときに漏れ出たエバネセント波を抽出して内部で光ガイド１に対し、ほぼ垂直な方向に反射するＶ字型の反射プリズム（マイクロプリズム）４と、このＶ字型のプリズム４を支持するサポート構造５とを備えている。
【０００６】
アクチュエータ６は、光学素子３を静電駆動できるようになっており、光学素子３のサポート構造５が機械的に連結された上電極７と、この上電極７と対峙した下電極８とを備えている。そして、下電極８と、上電極７のアンカープレート９は半導体基板２０の最上面に積層されている。上電極７はアンカープレート９から上方に伸びたポスト１１により支持されており、下電極８と上電極７との間に空間が形成されている。したがって、たとえば、アンカープレート９を介して上電極７を接地し、下電極８に対し駆動ユニット２１から電位あるいは電荷を加えると上電極７が下方に動き、これに連動して光学素子部３が光ガイド１から離れる（第２の位置）。一方、上電極７は弾性部材としての機能を部分的に備えており、下電極８に記憶ユニット２１から加えられていた電位あるいは電荷が除去されると、下電極８から上電極７が離れ、上電極７の弾性により光学素子部３が光ガイド１に密着する（第１の位置）。
【０００７】
図１２に示したように、光ガイド１には光源から照明光２が全反射面１ａで全反射する角度で供給されており、その内部の全ての界面、すなわち、光学素子部（光スイッチング部）３に面した側１ａと、上方の面（出射面）において光が繰り返し全反射し、光ガイド１の内部が光線で満たされる。したがって、この状態で巨視的には照明光２は光ガイド１の内部に閉じ込められ、その中を損失なく伝播している。一方、微視的には、光ガイド１の全反射している面１ａの付近では、光ガイド１から光の波長程度のごく僅かな距離だけ、照明光２が一度漏出し、進路を変えて再び光ガイド１の内部に戻るという現象が起きている。このように面１ａから漏出したエバネッセント波は、全反射面１ａに光の波長程度またはそれ以下の距離で他の光学部材を接近させることにより取り出すことができる。本例の光スイッチング素子１０は、この現象を利用して光ガイド１を伝達する光を高速で変調、すなわち、スイッチング（オンオフ）する。
【０００８】
例えば、光スイッチング素子１０ａでは、光学素子３が光ガイド１の全反射面１ａに接触した第１の位置にあるので、光学素子３の面３ａによりエバネセント波を抽出することができる。このため、光学素子３のマイクロプリズム４で抽出した光２は角度が変えられて出射光２ａとなる。一方、光スイッチング素子１０ｂでは、駆動ユニット２１により上下電極７および８に極性の異なる電圧が印加され、これらの電極７および８の間に働く静電力により光学素子３が光ガイド１から離れた第２の位置に動かされる。したがって、光学素子３によってエバネセント波は抽出されず、光２は光ガイド１の内部から出ない。
【０００９】
さらに、この光スイッチングデバイス５５では、駆動回路などが作りこまれた半導体集積基板２０にアレイ状に配置されたアクチュエータ６および光学素子３が積層された構成の映像表示デバイス５５を１チップで提供することが可能である。すなわち、半導体基板２０の上にアクチュエータ６および光学素子３といったマイクロストラクチャが構築されたマイクロマシンあるいは集積化デバイスである光スイッチングデバイス５５と光ガイド１とを組み立てることにより空間光変調装置９０を供給できる。さらに、これを、光ガイドに映像を形成するための光を入出力する手段に組み込むことにより動作速度が速く高解像で、さらに、高コントラストの映像を表示できるプロジェクタや直視型の映像表示装置を提供できる。
【００１０】
図１３に、エバネセント光によるスイッチングを行う空間変調装置（画像表示デバイス）９０を用いたプロジェクタ１１０の概略を示してある。このプロジェクタ１１０は、白色光源１１１と、この白色光源１１１からの光を３原色に分解して光ガイド１に入射させる回転色フィルタ１１２と、各色の光を変調して出射する画像表示ユニットである空間変調装置９０と、出射された光１１５を投映する投写用レンズ１１６とを備えている。そして、各色毎の変調された光１１５がスクリーン１１９に投写され、時間的に混色されることにより多諧調マルチカラーの画像が出力される。プロジェクタ１１０は、さらに、空間変調装置９０および回転色フィルタ１１２のモータ１１３を制御してカラー画像を表示する制御回路１１４を備えており、カラー画像を表示するためのデータφが画像表示ユニットである空間変調装置９０に供給される。
【００１１】
なお、アクチュエータ６は、図１２の上下１対の電極を備えたものに限定されず、上電極７および下電極８に加え、これらの間で動く中間電極を備えたもの、さらに、電極対を使用した静電アクチュエータの代わりに、ピエゾ素子などの他の電気信号により駆動力を供給可能な機構を用いてアクチュエータを構成することも可能でありアクチュエータとしてはいくつかのものが考えられている。したがって、以下、本明細書では、簡単のため上下電極の静電駆動タイプのアクチュエータに基づき説明するが、アクチュエータの構成はこれに限定されるものではない。
【００１２】
エバネセント光を利用した空間光変調装置９０、さらにこれを用いた映像表示装置は、上述したように多数の光学素子３をアクチュエータ６で駆動するタイプであり、光ガイドの全反射面に対し、サブミクロンオーダあるいはそれ以下の動きにより光をオンオフする。したがって、高速化が容易である反面、寸法精度の高いマイクロ光学素子が要求される。さらに、エバネセント光をオンオフする光スイッチング素子１０では、光学素子３（マイクロプリズム４）が、第１の位置で光ガイド１の底側の全反射面１ａに接することにより、光ガイド１から出射させる光２の方向を変える。このため、光学素子３の光ガイド１への押し付け力を十分に確保することが重要である。すなわち、オンとなる第１の位置で、光学素子３の抽出面３ａと、光ガイド１の全反射面１ａが確実に密着させることが要求される。
【００１３】
したがって、図１４の製造方法に示したように、製造途中で光学素子３（マイクロプリズム４）とそれを囲む壁８０との間に段差Ｌを作り込み、この段差Ｌにより、オン状態となる第１の位置における光ガイド１（全反射面１ａ）への密着、押し付け力を強めるようにしている。すなわち、先ず、図１４（ａ）に示すように、フォトリソ技術を用いて、基板上にアクチュエータ層６を形成する。この工程により、下電極８および弾性部材としての機能を部分的に備えた上電極７、さらに、光学素子３と接続するための支柱１１が形成される。このアクチュエータ層６の上に犠牲層１０１を重ね、光学素子３のサポート部５を形成する部分をパターニングする。
【００１４】
次に、図１４（ｂ）に示すように、このアクチュエータ層６の上に、樹脂を型転写して、光学素子３のマイクロプリズム４を支持するＶ字型のサポート構造５を形成し、このサポート構造５の表面に沿って、アルミニウムなどの反射膜４６をスパッタリングなどにより成膜する。それと同時に、後に光ガイド１を支持する壁８０となる部分を形成する。
【００１５】
次に、図１４（ｃ）に示すように、樹脂をＶ型の溝に充填し、プリズム４を形成する。この際に、プリズム４の上面、すなわち、抽出面３ａを、周囲の壁８０の上面８１より高く、基板２０から離れたレベルに形成し、抽出面３ａと上面８１との間に段差Ｌを形成する。
【００１６】
そして、図１４（ｄ）に示すように、光スイッチング素子１０の単位になるように画素分離し、また、壁８０を分離する。その後、図１４（ｅ）に示すように、犠牲層１０１を除去する。このような製造方法により、光学素子３の上面（抽出面）３ａと、壁８０の上面８１と間に所望の厚みの段差Ｌが形成された光スイッチングデバイス５５を製造できる。
【００１７】
この光スイッチングデバイス５５に、さらに、図１４（ｆ）に示すように、ガラスなどにより形成された平坦な全反射面１ａを備えた光ガイド１を、壁８０の上面８１に装着する。これにより、図１２に示した空間光変調装置９０を製造することができる。そして、光ガイド１を装着する前は、抽出面３ａが壁８０の上面８１より段差Ｌの分だけ上方に突き出た状態になっているものを、光ガイド１を装着することにより同じ高さに揃えているので、上電極７は下、すなわち基板２０の側に圧迫され、変位された状態となり、光学素子３の抽出面３ａは全反射面１ａに加圧される。したがって、この空間光変調装置９０においては、光学素子３の抽出面３ａと光ガイド１の全反射面１ａとの密着を高めることができ、光利用効率の高い空間光変調装置９０を提供することができる。
【００１８】
しかしながら、この製造方法では、転写を用いているため、型を転写する際に加圧して、１ウェハ（１基板）あたりでの光学素子３の膜厚を均一に制御することが難しい。また、転写型を剥離する際の治具あるいは応力などによって、光学素子３の表面が荒れることがある。したがって、ＣＭＰ法などにより光学素子３の表面を研磨して平坦な抽出面３ａを製造することが望ましいが、壁の上面８１との間に段差Ｌがあり、それを無くすことができないので全面をフラットにできず、研磨により平坦度をだすことは現実的に不可能である。このため、密着するような平坦度の高い抽出面３ａを製造することが難しく光のロスが発生しやすい。また、映像を形成する単位である画素となる光スイッチング素子１０を分離する際に、予め段差Ｌのある状況で、レジストを塗布しなければならず、１つのウエハー内で、均一にレジストを塗布することが難しいという面もある。
【００１９】
さらに、壁の上面８１よりも抽出面３ａが上方に突き出た状態にして段差Ｌを確保するために、図１２に示したように、Ｖ字形のマイクロプリズム４の頂点４ａと抽出面３ａとは高さが合致せず、図１２の左側の光スイッチング素子１０ａに示すように、光学素子３の端３ｂへ到達した光２は、反射膜４６では反射されず、光ガイド１の方へ出力しない迷光２Ｌとなり損失となる。したがって、光の利用効率が低下する要因となる。このようなロスを無くすためには、マイクロプリズム４の頂点４ａと抽出面３ａとのレベルを一致させることが望ましいが、上記の製造方法では、段差Ｌが確保できず、抽出面３ａを全反射面１ａに圧迫できないので、逆に光の利用効率が低下してしまう。
【００２０】
そこで、本発明においては、抽出面３ａを平坦に製造でき、また、その面を十分な圧力で全反射面１ａに押し付けることが可能であると共に、光学素子３の側面からの光のロスも低減することができる空間光変調装置の製造方法を提供することを目的としている。そして、光ガイドの全反射面に、光学素子の抽出面を密着させることができ、光の抽出効率の高い空間光変調装置の製造方法を提供することを目的としている。さらに、このような空間光変調装置を用いて、コントラストの高い、明るく綺麗な高画質な映像表示装置を提供することができるようにすることを目的としている。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
このため、本発明では、光ガイドの側に段差を設けるか、あるいは壁の上面を後で加工して段差を設けることにより、光学素子の抽出面と壁の上面とを同じレベル、すなわち、基板に対し同じ高さで製造できるようにすることで、これらの面を平坦に研磨できる工程を設けるようにしている。そして、抽出面の平坦度を上げて密着度を上げると共に、光ガイドに対し抽出面を押し付け力を確保して密着性を高め、さらに、プリズムの頂点と抽出面との段差を無くして光の利用効率を向上できるようにしている。
【００２２】
すなわち、本発明は、基板と、この基板上に配置された少なくとも１つの駆動用のアクチュエータと、このアクチュエータにより駆動される光学素子と、入射した光を伝達する全反射面を備えた光ガイドとを有し、この光ガイドの全反射面に対し、アクチュエータにより光学素子の抽出面が密着する位置と離れた位置に駆動され、さらに、アクチュエータおよび光学素子を囲むように配置された壁であって、光ガイドを基板に対し支持する壁を有する空間光変調装置の製造方法であって、光学素子の抽出面および壁の上面が基板に対し同じ高さとなるように製造する工程と、抽出面に接触する全反射面が壁に接触する面より基板側に突き出た光ガイドを、壁の上面に装着する工程とを有している。
【００２３】
この製造方法によると、光ガイドの側に、抽出面に接触する部分が基板側に凸となった段差を設けてある。このため、光ガイドを装着することにより、アクチュエータを撓ませて光学素子の抽出面が全反射面と密着するような関係にできる。したがって、製造する過程では、光学素子の抽出面と、壁の上面との間に段差を設けることは不要となり、光学素子の抽出面と壁の上面を同じレベルで平面となるように製造できる。したがって、これら抽出面と壁の上面が平面になった工程で、抽出面をＣＭＰなどにより研磨することにより容易に平坦度を上げることができる。すなわち、１ウェハ当たりで、光学素子を形成する膜厚の均一性を高めることができる。このため、抽出面の面精度を向上でき、同時に光ガイドの側に設けられた段差により抽出面を押し付ける力を確保することができる。したがって、光学素子の抽出面と、光ガイドの全反射面との密着性が高く、光の利用効率の高い空間光変調装置を提供できる。
【００２４】
また、抽出面を壁の上面よりも突き出た段差を形成して抽出面を全反射面に押し付ける圧力を得る代わりに、抽出面に対して壁の上面を一段下がったレベルに形成することによっても段差を作ることができ、この製造方法であると、いったん、抽出面と壁の上面とが平面になる工程を設けることができる。すなわち、光学素子の抽出面および壁の上面が基板に対し同じ高さとなるように製造する工程と、抽出面に対し壁の上面が基板の側に低くなり段差が形成されるように壁の上面を加工する工程と、抽出面に接触する全反射面と壁に接触する面が同一平面となった光ガイドを壁の上面に装着する工程とを有する空間光変調装置の製造方法も本発明に含まれる。この製造方法でも、光学素子の抽出面と壁の上面を同じレベルで形成する過程があるので、この段階でこれらの面を均一に研磨することが可能であり、上記の製造方法と同様に抽出面の平坦度を高めることができる。そして、その後、段差を形成することにより抽出面を全反射面に押し付けるための圧力を得ることができるので、抽出面と全反射面の密着度が高く、光の利用効率の高い空間光変調装置を提供できる。
【００２５】
さらに、抽出面と壁の上面とを同じレベル、すなわち，基板に対して同じ高さとなるように製造する工程を設けられるので、転写型を用いて型成形しなくても良く、簡単に平坦度の高い層を形成することができるスピンコートやＣＶＤを用いて光学素子の層を形成することができる。すなわち、上記の面を同じレベルで製造する工程では、アクチュエータの上部に光学素子の上面を形成する層をスピンコートまたは化学蒸着法（ＣＶＤ）で形成することができ、平坦度の高い抽出面が形成できる。そして、このスピンコートまたはＣＶＤで層を形成する第１の工程に続いて、全体が平面になっているので、その層の表面をＣＭＰ法により表面処理する第２の工程を設けることができる。したがって、層の表面を研磨することにより、さらに面精度の高い抽出面を形成できる。そして、このような技術を用いることで、樹脂などの有機物質に限らず、転写型を用いた製造方法では使用できない酸化シリコンなどの無機物質を採用して、精度良く光学素子の層を形成することができ、さらに、これらの表面を容易に平坦化できる。したがって、面精度の高い光学素子を形成できる。また、特別な真空装置を用いずに、樹脂をスピンコータ装置のみで光学素子となる層（膜）を形成することが可能であり、低コストで空間光変調装置を製造できるというメリットもある。
【００２６】
また、ＣＶＤにより光学素子を無機物質により形成することで、空間光変調装置全体を無機物質のみで構成することが可能であり、長期間に渡る強い光の照射に対して耐久性を向上できる。さらに、空間光変調装置を組み立てた後に、装置内から有機系ガスの放出を防止できる。
【００２７】
このように、本発明の製造方法によると、マイクロストラクチャである空間光変調装置（光学素子）を、型転写に限ることなく、上記のような製造方法で形成できるので、光学素子として用いる材料も樹脂などの有機物質に限定されることなく、様々な材料を使うことができる。このため、製造方法による材料の制限がなくなり、あるいは少なくなり、無機物も含めた材料の中からエバネセント光を用いたスイッチング素子の最適な性質の材料を選択することができるようになる。
【００２８】
さらに、本発明の製造方法では、光学素子の抽出面を壁の上面から突き出して形成する必要がなくなるので、抽出された光を前面に反射するためのマイクロプリズムの頂点が抽出面とほぼ一致するように形成できる。したがって、抽出された光が光学素子を透過して損失となることのない光学素子を提供することが可能となり、さらに、光利用効率の高い空間光変調装置を提供することができる。
【００２９】
そして、本発明により光の利用効率の高い空間光変調装置を提供できるので、この空間光変調装置の光ガイドへ映像を形成するための光を入出力する手段と組み合わせることにより、コントラストの高い映像を表示することができる映像表示装置を提供できる。
【００３０】
【発明の実施の形態】
以下に図面を参照しながら、本発明についてさらに説明する。図１は本発明により製造された空間光変調装置５０である。この空間光変調装置５０も、図１２に基づき説明した空間光変調装置と同様にエバネセント光を用いた光スイッチング素子１０がアレイ状に配置されたものであり、スイッチングの原理は共通する。
【００３１】
図１に示した空間光変調装置５０は、基板２０の表面に複数の光スイッチング素子１０がアレイ状に配列されたスイッチングデバイス５５を備えており、これら光スイッチング素子１０の回りには壁３０が設けてある。そして、光ガイド（光導入プリズム）４１を、基板２０に対し垂直に延びた壁３０の上面３１に装着し、空間光変調装置５０を形成している。したがって、スイッチング素子１０ｂに示すように、光学素子３がアクチュエータ６によって下方の第２の位置に移動している時には、光学素子３の上面３ａが光ガイド４１の下面４１ａから離れ、これらの面に間隔が生じるので、全反射面４１ａに入射した光線２は光ガイド４１の下面４１ａで全反射される。一方、スイッチング素子１０ａに示すように、光学素子３がアクチュエータ６によって上方に移動し、光学素子３の上面３ａが光ガイド４１の下面４１ａに密着した第１の位置になると、光ガイド４１の下面４１ａに斜入射した光線２は、光学素子３の上面３ａを透過し、光学素子３のプリズム４の反射膜４６によって反射され出射光線２ａとなり上方に出射する。
【００３２】
図２〜図７を参照しながら、この空間光変調装置５０の製造方法を説明する。図２に示すように、半導体基板２０の上に光学素子３を動かす為のアクチュエータ構造６をフォトリソ工程を用いて作成する。すなわち、フォトリソ工程により、犠牲層１０１をパターニングしながら下電極８、ばね性を備えた上電極７および支柱１１を形成する。それと共に、光学素子３のサポート部５を形成するために、アクチュエータ層６の上に犠牲層１０１を重ねてパターニングする。
【００３３】
次に、図３に示すように、光学素子３を構成する層６５を酸化シリコンを化学蒸着法（ＣＶＤ）することにより製造する。同時に、後に、光学素子３を囲む壁３０となる部分も形成する。さらに、光学素子３のサポート部５のＶ形の形状を成形するために、グレイマスクなどを用いてエッチングする。そして、サポート構造５の形状に沿って、反射膜４６となる金属、たとえば、Ａｌ−Ｎｄなどをスパッタリングなどの方法により付着し成膜する。さらに、これらサポート構造５および反射膜４６の上に、光学素子３のマイクロプロズム４となる層６０を、酸化シリコンを用いてＣＶＤにより製膜する（第１の工程）。
【００３４】
そして、図４に示すように、ＣＶＤにより作成された壁３０となる部分を含めた層６５の表面６５ａと、プリズムとなる層６０の表面６０ａとをＣＭＰ法により研磨して、平坦化する（第２の工程）。研磨することにより、これらの面６０ａおよび６５ａが若干うねった状態であっても、ＣＭＰによりチップ全体を平坦にすることができるので、これらの面６０ａおよび６５ａを同時に高い精度で平坦化することができる。したがって、この段階で、光学素子３の抽出面３ａとなる面６０ａと、壁３０の上面３１になる面６５ａを一括して平坦化することができる。また、このとき、壁３０の上面３１となる層６５の上面６５ａに対し、マイクロプリズム４の上面、すなわち抽出面３ａとなる層６０の上面６０ａを同じレベルで製造することができる。そして、層６５の上面６５ａのレベルがマイクロプリズム４の頂点４ａとなるので、頂点４ａのレベルを抽出面３ａにほぼ一致させることができる。
【００３５】
次に、図５に示すように、光スイッチング素子１０の単位にエッチングにより画素分離する。この際、壁３０もスイッチング素子１０から独立させる。その後、フッ酸によるウエットエッチングするなどの方法によって犠牲層１０１を除去すると、図６に示すように、アクチュエータ６と光学素子３とを有する光スイッチング素子１０がアレイ状に配置され、その周囲に壁３を備えた光スイッチングデバイス５５が製造される。
【００３６】
この光スイッチングデバイス５５に、図７に示すように、光ガイド４１を壁３０の上面３１に装着する。本例の光ガイド４１は、全反射面となる下面４１ａのうち、光学素子３の抽出面３ａに接触する部分あるいは領域４１ｂが、壁３０の上面３１に接触する面４１ｃより基板２０の側に突き出た形状、すなわち、基板２０の側に凸に形成されており、光ガイド４１が段差Ｌを備えている。したがって、この光ガイド４１を光スイッチグデバイス５５に重ねて空間光変調装置５０を組み立てることにより、壁３０の上面３１に接した面４１ｃより、抽出面３ａと接触する面４１ｂが基板２０の側に突出するので、アクチュエータ６の上電極７が撓み、抽出面３ａは平衡な位置である壁３０の上面３１のレベルが低く、基板２０に近い位置、すなわち、壁の上面３１に対し段差Ｌだけ変位した位置で全反射面４１ａに接触する。このため、抽出面３ａが全反射面４１ａに接触した状態で弾性部材としての機能も備えた上電極７が変位しているので、光学素子３を光ガイド１に押し付ける方向に弾性力が働き、抽出面３ａは全反射面４１ａに強く押し付けられる。したがって、本例の空間光変調装置５０は、光学素子３の抽出面３ａの平坦度が高く、さらに、十分な力で全反射面４１ａに押し付けられるので、オンの位置で、光学素子３の抽出面３ａと光ガイド４１の全反射面４１ａが密着する。このため、効率良くエバネセント光を抽出することができる空間光変調装置５０を提供することができる。
【００３７】
さらに、このような製造方法により光学素子３と壁３０とを製造することにより、図４に基づき説明したようにプリズム４の頂点４ａと、光学素子３の上面３ａのレベルを一致させることができ、Ｖ形状の反射層４６の頂点の上に高さを持たないプリズムを形成できる。したがって、図１に示すように、光学素子３の端部３ｂにおいても、プリズムの頂点４ａと抽出面３ａの高さが一致するので、ここから光学素子３の外部に光が漏れ出ることを防止できる。したがって、この点でも光の利用効率の高い空間光変調装置５０を提供することができる。
【００３８】
このように、本例の空間光変調装置５０は、アレイ状に配置された光スイッチング素子１０の外側に壁３０を配置することにより、全反射面４１ａと光学素子３の抽出面３ａとのギャップを精度良く確保できる構成になっている共に、光ガイド４０の全反射面４１ａの側に段差Ｌを設けることに抽出面３ａが全反射面４１ａに加圧されるようにしている。したがって、光学素子３の抽出面３ａおよび壁３０の上面３１とを同じレベルで製造する工程を設けることができ、図４に示したように、光学素子３を形成する層６０と、壁３０を形成する層６５の双方の上面を同レベルで研磨することが可能となり、チップあるいはワークの全面を均一にフラットに研磨することにより容易に平坦度の高い面を製造することができる。また、所望の厚みの層を形成することも容易となるので、光学素子３の層を薄型化することができ、光スイッチングデバイス５５および空間光変調装置５０もさらに薄くコンパクトにすることができる。
【００３９】
また、この製造方法では、チップの全面を平坦化することにより光学素子３の抽出面３ａを精度良く成形できるので、従来のように型転写でプリズム４を成形する必要がない。さらに、サポート層５のＶ字形状もグレー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。したがって、本例のように、光学素子３を酸化シリコン（ＳｉＯ₂）などの型成形には向かない無機物質により形成することができる。光学素子３を無機質の材料で製造することにより、基板２０およびアクチュエータ６を含めて、空間光変調装置５０を全体的に無機物質のみで構成することが可能であり、長期間にわたる強い光の照射に対して耐久性の高い空間光変調装置５０を提供できる。また、空間光変調装置５０を組み立てた後に、この装置内から有機系ガスが放出されるのも防止でき、これらのガスによってアクチュエータ６や光学素子３の動きが阻害され、映像表示デバイスなどとしての空間光変調装置５０の性能が劣化したり、変化したりしてしまうのを未然に防止することができる。
【００４０】
また、本例の製造方法においては、画素分離する前、すなわち、図４の段階でデバイスの表面６５ａおよび６０ａが平面になるので、画素分離用のレジストを塗布するのが非常に簡単になる。すなわち、この段階で壁などとの間に段差があると、スピンコートあるいはフレキソ印刷などの膜厚を一様にできる塗布方法が使用できない、これに対し、本例では、レジストを塗布する段階では障害となる段差がないので、スピンコートあるいはフレキソ印刷などの方法により均一なレジスト塗布が可能となり、画素分離の精度も向上する。
【００４１】
さらに、上記の製造方法では、光ガイド４１の下面４１ａに予め段差Ｌを設けて光学素子３を加圧するための変位を確保しているが、全体を平坦に製造した後に、壁３０の上面３１を低くすることによっても段差Ｌを設けることができる。そして、上記と同様に全体が平坦化された工程を備えたメリットを得ることができる。図８に、このような方法で製造された空間光変調装置５０の例を示してある。本例の空間光変調装置５０では、光ガイド１としては、図１２に示した空間光変調装置９０と同様の、全反射面１ａが全体的に平坦なものが採用されている。したがって、構成はほぼ同様であるが、光学素子３の側面３ｂに示したように、この光学素子３においても上記の例と同様にマイクロプリズム４の頂点４ａが抽出面３ａとほぼ一致する。したがって、この部分からの光の漏れを無くすことができ、光利用効率の高い空間光変調装置となっている。そして、本例の空間光変調装置５０も、いったん、全面をフラットにする工程を備えているので、上記の空間光変調装置と同様に抽出面３ａの面精度を従来のものに対して飛躍的に向上することができる。
【００４２】
この空間光変調装置５０の製造方法をさらに詳しく説明する。この空間光変調装置５０の製造方法は、先に図２〜図４にて説明したように、光学素子３および壁３０を構成する酸化シリコンの層６０および６５を用いてＣＶＤにより形成し、さらに、これらの層６０および６５の表面６０ａおよび６５ａをＣＭＰ法により平坦化する工程までは同様に行うことができる。したがって、図４に基づき説明したように、光学素子３の抽出面３ａおよび壁３０の上面３１とを同じレベルで製造することができ、これらの面全体を研磨して平坦化することにより、壁３０の上面３１も含めて光学素子３の抽出面３ａを簡単に平坦化でき、高い面精度を得ることができる。また、プリズム４の頂点４ａが抽出面３ａと一致するように光学素子３を製造することもできる。
【００４３】
本例においては、この平坦化のプロセスの後に、図９に示すように、画素単位となるスイッチング素子１０を画素分離すると同時に、図９の左側に破線で示すように、壁３０の表面３１を、さらに一段下がったレベルに、すなわち、抽出面３ａに対し、壁３０の表面３１が基板２０の側に低くなり、抽出面３ａと壁３０の上面３１との間に段差Ｌが形成されるようにエッチングなどにより壁３０を加工する。
【００４４】
その後、図１０に示すように、犠牲層１０１を除去することにより、光スイッチングデバイス５５が完成し、図１１に示すように、この光スイッチングデバイス５５に、全反射面１ａが平坦な光ガイド１を、壁３０の表面３１に合わせて装着することにより本例の空間光変調装置５０を製造することができる。本例の空間光変調装置５０においても、図１１に示したように、壁３０の上面３１と抽出面３ａとの間に段差Ｌがあるので、アクチュエータ６の上電極７が撓んで、光学素子３を全反射面１ａに押し付ける力が得られる。そして、上述したように抽出面３ａの平坦度が高いので、全反射面１ａに光学素子３の抽出面３ａを密着させることができ、光利用効率の高い空間光変調装置５０を提供できる。また、プリズム４の頂点４ａを抽出面３ａと一致させることができることにより光の利用効率が向上することも上記と同様である。そして、本例の空間光変調装置５０では、抽出面３ａと接触する面と壁３０に接触する面あるいは領域１ｂと、壁の上面３１と接触する領域１ｃとが同一平面１ａの光ガイド１を壁の上面３１に搭載することにより空間光変調装置５０が製造できる。したがって、光ガイド１を装着する際に、アライメントが容易となるというメリットがある。
【００４５】
なお、上記で説明した製造方法では、光学素子３の層６０および６５を成膜するためにＣＶＤを採用し、無機物質である酸化シリコンでこれらの層を製造しているが、ＣＶＤ（プラズマＣＶＤ）に限らず、蒸着あるいはスパッタリングなどの方法で層を形成することもできる。さらに、無機物質に限らず、スピンコートあるいはフレキソ印刷といった方法により樹脂などの有機物質を用いて均質な層を簡単に成膜することも可能である。すなわち、特別な真空装置を用いずに、スピンコータなどの装置のみで光学素子３の層６０および６５を形成できる。たとえば、フッ化水素酸（ＢＨＦ）に耐性のある塩化ビニール系、ＡＢＳ系、ポリエチレン系、エポキシ系などの樹脂を滴下してスピンコートし、全面に均一に塗布することにより光学素子の層６０および６５を成形し、それらの表面を上記と同様に、あるいは適当な硬度の無機質の素材をディポジットなどにより成膜した後にＣＭＰなどにより研磨して平坦化できる。また、型転写を用いてこれらの層６０および６５を成形し、その後に、壁の上面を含めたチップあるいはワーク全体の面を上記と同様にＣＭＰ法などにより研磨して確実に平坦化できるので、面精度の高い抽出面３ａを備えた光学素子３を製造できる。したがって、安価で、面精度の高い光学素子３を備えた光スイッチングデバイス５５を製造することが可能であり、これと上記ような光ガイド１あるいは４１とを組み合わせることにより、光の利用効率高く、オンオフのコントラストの高い画像表示デバイスとして好適な空間光変調装置５０を製造し提供できる。
【００４６】
したがって、本発明の製造方法により提供可能な空間光変調装置５０は、映像表示装置、光コンピュータ、光プリンタなどの多種多様な装置に適したものである。たとえば、図１３に示したように、光源１１１および１１２、さらには投写レンズ１１６などの光ガイド１または４１に映像を形成するための光を入出力する手段とを組み合わせることによりプロジェクタ型の映像表示装置を提供することができる。
【００４７】
さらに、上記では、光学素子を駆動するアクチュエータとして静電アクチュエータを用いた空間光変調装置を例に説明しているが、ピエゾ効果などの他の電気機械的な効果を用いたアクチュエータを用いることも可能である。
【００４８】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明においては、光ガイドの側に段差を設けたり、画素分離する際に壁の上面を加工して段差を設けることにより、光学素子の抽出面となる面と、壁の上面とを同じレベルで製造する工程を設けることができる。このため、これらの面全体を一括してＣＭＰで研磨するなどの方法により平坦化することが可能となり、抽出面の平坦度を高くでき、面精度を上げ光ガイドの全反射面との密着性を上げることができる。このため、光の利用効率を向上できる。また、この製造方法であれば、光学素子において光を反射するマイクロプリズムの頂点を抽出面と同じレベルとなるように製造できるので、さらに光の利用効率の高い空間光変調装置を提供できる。したがって、本発明にかかる空間光変調装置を採用することにより、明るくコントラストの高い映像を表示できる映像表示装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】光ガイドに段差を備え、エバネセント光を利用した、本発明に係る空間光変調装置の概要を示す図である。
【図２】図１に示す空間光変調装置の製造プロセスを示す図であり、光スイッチングデバイスのアクチュエータ層を形成した様子を示す図である。
【図３】図１に示す空間光変調装置の製造プロセスを示す図であり、アクチュエータ層に光学素子となる層を形成し、反射膜を形成した様子を示す図である。
【図４】図１に示す空間光変調装置の製造プロセスを示す図であり、光学素子のプリズムとなる層を形成し、ＣＭＰにより平坦化する様子を示す図である。
【図５】図１に示す空間光変調装置の製造プロセスを示す図であり、画素分離する様子を示す図である。
【図６】図１に示す空間光変調装置の製造プロセスを示す図であり、犠牲層を除去し、光スイッチングデバイスが形成される様子を示す図である。
【図７】図１に示す空間光変調装置の製造プロセスを示す図であり、図６に示した光スイッチングデバイスに、段差の形成された光ガイドを装着する様子を示す図である。
【図８】上記と異なる、本発明にかかる空間光変調装置の概要を示す図である。
【図９】図８に示す空間光変調装置の製造プロセスを示す図であり、光学素子を構成する層が形成され、ＣＭＰにより平坦化された後に、画素分離する際に壁の上面をエッチングして段差を形成する様子を示す図である。
【図１０】図８に示す空間光変調装置の製造プロセスを示す図であり、犠牲層を除去する様子を示す図である。
【図１１】図８に示す空間光変調装置の製造プロセスを示す図であり、平坦な光ガイドを装着する様子を示す図である。
【図１２】エバネセント光を利用した空間光変調装置の概要を示す図である。
【図１３】空間光変調装置を映像表示デバイスとして用いたプロジェクタの概要を示す図である。
【図１４】図１２に示す空間光変調装置の製造プロセスを示す図である。
【符号の説明】
１、４１光ガイド
１ａ、４１ａ全反射面
２照明光
３光学素子
３ａ抽出面
４マイクロプリズム
４ａプリズムの端（頂点）
５Ｖ型のサポート構造
６アクチュエータ（アクチュエータ層）
７上電極およびばね構造
８下電極
９アンカー
１０光スイッチング素子
１１ポスト
２０半導体基板
３０、８０壁
３１、８１壁の表面（接続面）
４６反射膜
５０、９０空間光変調装置
６０アクチュエータ層の上に形成された層
１０１犠牲層[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for manufacturing a spatial light modulation device in which a light guide is mounted on an optical switching device that is a fine structure.
[0002]
[Prior art]
As a video display device capable of controlling light on and off as a light valve of a video display device such as a projector, a liquid crystal display device is known. However, the video display device using this liquid crystal has poor high-speed response characteristics and operates only at a response speed of about several milliseconds at most. For this reason, devices that display high-resolution images that require high-speed response, optical recording devices such as optical communication, optical computation, hologram memory, and optical printers are realized by switching devices using liquid crystals. Is difficult.
[0003]
Therefore, there is a need for a switching device or a video display device capable of high-speed operation that can be used for the above-mentioned applications, and eagerly develops a switching device having a micro structure on the micron order or a smaller submicron order. It is being advanced.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
FIG. 12 shows an outline of a spatial light modulation device 90 used in an image display device that modulates light using an evanescent wave (evanescent light) being developed by the present applicant. The spatial light modulator 90 has a device (optical switching device) 55 in which a plurality of optical switching elements 10 are two-dimensionally arranged. Further, the introduced light 2 is totally reflected on the optical switching device 55. A light guide plate (light guide) 1 having a substantially flat total reflection surface 1a capable of transmission is mounted. Each of these optical switching elements 10 includes an optical element 3 capable of modulating light by approaching and moving away from the upper light guide 1, and an actuator 6 that drives the optical element unit 3. Then, optical elements (micro-optical elements) and actuators (micro-actuators) are manufactured in micron order or sub-micron order, and these are arranged two-dimensionally in an array, and the layers of the optical elements 3 and the layers of the actuators 6 are formed. By stacking on a semiconductor substrate 20 in which a drive circuit for driving an actuator and a digital storage circuit (storage unit) are built, one video display device integrated in a chip size can be provided. .
[0005]
The spatial light modulator 90 of this example using evanescent light will be described in more detail. The optical switching element 10a shown on the left side of FIG. 12 is on, and the optical switching element 10b shown on the right side is off. The optical element 3 has a surface (contact surface or extraction surface) 3a that is in close contact with the surface (total reflection surface) 1a of the light guide 1 that is a transparent member that functions as a waveguide, and this surface 3a is the total reflection surface 1a. A V-shaped reflecting prism (microprism) 4 that extracts an evanescent wave that leaks out when it comes into contact and reflects the light guide 1 in a direction substantially perpendicular to the light guide 1 and the V-shaped prism 4 are supported. The support structure 5 is provided.
[0006]
The actuator 6 can electrostatically drive the optical element 3. The actuator 6 includes an upper electrode 7 mechanically connected to the support structure 5 of the optical element 3, and a lower electrode 8 facing the upper electrode 7. ing. The lower electrode 8 and the anchor plate 9 of the upper electrode 7 are stacked on the uppermost surface of the semiconductor substrate 20. The upper electrode 7 is supported by a post 11 extending upward from the anchor plate 9, and a space is formed between the lower electrode 8 and the upper electrode 7. Therefore, for example, when the upper electrode 7 is grounded via the anchor plate 9 and a potential or electric charge is applied to the lower electrode 8 from the drive unit 21, the upper electrode 7 moves downward, and the optical element unit 3 moves in conjunction with this. Move away from the light guide 1 (second position). On the other hand, the upper electrode 7 partially has a function as an elastic member. When the potential or charge applied from the storage unit 21 to the lower electrode 8 is removed, the upper electrode 7 is separated from the lower electrode 8, The optical element portion 3 is in close contact with the light guide 1 due to the elasticity of the upper electrode 7 (first position).
[0007]
As shown in FIG. 12, the illumination light 2 is supplied from the light source to the light guide 1 at an angle at which it is totally reflected by the total reflection surface 1a, and all the interfaces inside it, that is, the optical element section (light switching section). ) The light is repeatedly totally reflected on the side 1a facing 3 and the upper surface (outgoing surface), and the interior of the light guide 1 is filled with light rays. Accordingly, in this state, the illumination light 2 is macroscopically confined inside the light guide 1 and propagates through it without loss. On the other hand, microscopically, in the vicinity of the totally reflecting surface 1a of the light guide 1, the illumination light 2 once leaks from the light guide 1 by a very small distance of the wavelength of light, and the course is changed. The phenomenon of returning to the inside of the light guide 1 again has occurred. Thus, the evanescent wave leaking from the surface 1a can be taken out by bringing another optical member closer to the total reflection surface 1a at a distance of about the wavelength of light or less. The optical switching element 10 of this example uses this phenomenon to modulate, that is, switch (on / off) light transmitted through the light guide 1 at high speed.
[0008]
For example, in the optical switching element 10a, since the optical element 3 is in the first position in contact with the total reflection surface 1a of the light guide 1, an evanescent wave can be extracted by the surface 3a of the optical element 3. For this reason, the angle of the light 2 extracted by the microprism 4 of the optical element 3 is changed to become outgoing light 2a. On the other hand, in the optical switching element 10b, voltages having different polarities are applied to the upper and lower electrodes 7 and 8 by the drive unit 21, and the optical element 3 is separated from the light guide 1 by the electrostatic force acting between these electrodes 7 and 8. Moved to position 2. Therefore, no evanescent wave is extracted by the optical element 3, and the light 2 does not exit from the inside of the light guide 1.
[0009]
Further, in this optical switching device 55, the video display device 55 having a configuration in which the actuators 6 and the optical elements 3 arranged in an array are stacked on the semiconductor integrated substrate 20 on which a drive circuit and the like are built is provided in one chip. It is possible. That is, the spatial light modulator 90 can be supplied by assembling the light guide 1 and the light switching device 55 which is a micromachine or an integrated device in which a microstructure such as the actuator 6 and the optical element 3 is constructed on the semiconductor substrate 20. Furthermore, by incorporating this into a means for inputting / outputting light for forming an image on a light guide, the projector can display a high-contrast image with high operating speed and high resolution, and a direct-view type image display device Can provide.
[0010]
FIG. 13 shows an outline of a projector 110 using a spatial modulation device (image display device) 90 that performs switching by evanescent light. The projector 110 is a white light source 111, a rotating color filter 112 that separates the light from the white light source 111 into three primary colors and enters the light guide 1, and an image display unit that modulates and emits light of each color. A spatial modulation device 90 and a projection lens 116 that projects the emitted light 115 are provided. Then, the modulated light 115 for each color is projected onto the screen 119 and mixed in time to output a multi-tone multicolor image. The projector 110 further includes a control circuit 114 that displays the color image by controlling the spatial modulation device 90 and the motor 113 of the rotary color filter 112, and data φ for displaying the color image is an image display unit. It is supplied to the spatial modulation device 90.
[0011]
The actuator 6 is not limited to the one having a pair of upper and lower electrodes in FIG. 12, but has an upper electrode 7 and a lower electrode 8 and an intermediate electrode that moves between them. Instead of the electrostatic actuator used, it is possible to configure the actuator using a mechanism capable of supplying a driving force by other electrical signals such as a piezo element, and several actuators are considered. Therefore, in the following description, for the sake of simplicity, description will be made based on an electrostatic drive type actuator having upper and lower electrodes, but the configuration of the actuator is not limited to this.
[0012]
The spatial light modulation device 90 using evanescent light, and the image display device using the same are the types in which a large number of optical elements 3 are driven by the actuator 6 as described above, and the sub-reflection surface of the light guide is sub- The light is turned on and off by movement of micron order or less. Therefore, while high speed is easy, a micro optical element with high dimensional accuracy is required. Further, in the optical switching element 10 for turning on and off the evanescent light, the optical element 3 (microprism 4) is emitted from the light guide 1 by being in contact with the total reflection surface 1a on the bottom side of the light guide 1 at the first position. Change the direction of the light 2. For this reason, it is important to ensure a sufficient pressing force of the optical element 3 against the light guide 1. That is, it is required that the extraction surface 3a of the optical element 3 and the total reflection surface 1a of the light guide 1 are in close contact with each other at the first position where the light is turned on.
[0013]
Therefore, as shown in the manufacturing method of FIG. 14, a step L is created between the optical element 3 (microprism 4) and the surrounding wall 80 during the manufacturing, and the step L is turned on by the step L. The adhesion and pressing force to the light guide 1 (total reflection surface 1a) at the position 1 is increased. That is, first, as shown in FIG. 14A, the actuator layer 6 is formed on the substrate using a photolithographic technique. By this step, the lower electrode 8 and the upper electrode 7 partially having a function as an elastic member, and the support column 11 for connecting to the optical element 3 are formed. A sacrificial layer 101 is overlaid on the actuator layer 6, and a portion for forming the support portion 5 of the optical element 3 is patterned.
[0014]
Next, as shown in FIG. 14 (b), resin is transferred onto the actuator layer 6 to form a V-shaped support structure 5 that supports the microprism 4 of the optical element 3. A reflective film 46 such as aluminum is formed along the surface of the support structure 5 by sputtering or the like. At the same time, a portion to be a wall 80 that supports the light guide 1 later is formed.
[0015]
Next, as shown in FIG. 14C, the resin is filled in the V-shaped groove to form the prism 4. At this time, the upper surface of the prism 4, that is, the extraction surface 3 a is formed at a level higher than the upper surface 81 of the surrounding wall 80 and away from the substrate 20, and a step L is formed between the extraction surface 3 a and the upper surface 81. To do.
[0016]
Then, as shown in FIG. 14D, the pixels are separated so as to be a unit of the optical switching element 10, and the wall 80 is separated. Thereafter, as shown in FIG. 14E, the sacrificial layer 101 is removed. By such a manufacturing method, the optical switching device 55 in which a step L having a desired thickness is formed between the upper surface (extraction surface) 3a of the optical element 3 and the upper surface 81 of the wall 80 can be manufactured.
[0017]
Further, as shown in FIG. 14 (f), the light guide 1 having a flat total reflection surface 1 a formed of glass or the like is attached to the upper surface 81 of the wall 80. Thereby, the spatial light modulator 90 shown in FIG. 12 can be manufactured. Before the light guide 1 is attached, the extraction surface 3a protrudes upward from the upper surface 81 of the wall 80 by the level difference L, and the light guide 1 is attached to the same height. Since they are aligned, the upper electrode 7 is pressed downward, that is, to the side of the substrate 20 to be displaced, and the extraction surface 3a of the optical element 3 is pressed against the total reflection surface 1a. Therefore, in this spatial light modulation device 90, the close contact between the extraction surface 3a of the optical element 3 and the total reflection surface 1a of the light guide 1 can be enhanced, and the spatial light modulation device 90 with high light utilization efficiency is provided. Can do.
[0018]
However, in this manufacturing method, since transfer is used, it is difficult to uniformly control the film thickness of the optical element 3 per wafer (one substrate) by applying pressure when transferring the mold. Further, the surface of the optical element 3 may be rough due to a jig or stress when the transfer mold is peeled off. Accordingly, it is desirable to manufacture the flat extraction surface 3a by polishing the surface of the optical element 3 by a CMP method or the like, but there is a step L between the upper surface 81 of the wall and the entire surface cannot be eliminated. It cannot be made flat, and it is practically impossible to achieve flatness by polishing. For this reason, it is difficult to manufacture the extraction surface 3a with high flatness that is in close contact, and light loss is likely to occur. In addition, when separating the optical switching element 10 which is a pixel as a unit for forming an image, a resist must be applied in a situation where there is a step L in advance, and the resist is applied uniformly within one wafer. It is also difficult to do.
[0019]
Further, in order to secure the step L with the extraction surface 3a protruding upward from the upper surface 81 of the wall, as shown in FIG. 12, the apex 4a of the V-shaped microprism 4 and the extraction surface 3a are As shown in the optical switching element 10a on the left side of FIG. 12, the light 2 that has reached the end 3b of the optical element 3 is not reflected by the reflection film 46 and does not output toward the light guide 1 as the height does not match. It becomes a loss of stray light 2L. Therefore, it becomes a factor that the light use efficiency decreases. In order to eliminate such a loss, it is desirable to match the levels of the apex 4a of the microprism 4 and the extraction surface 3a. However, in the above manufacturing method, the step L cannot be secured, and the extraction surface 3a is totally reflected. Since the surface 1a cannot be pressed, the light utilization efficiency is reduced.
[0020]
Therefore, in the present invention, the extraction surface 3a can be manufactured flat, the surface can be pressed against the total reflection surface 1a with sufficient pressure, and the loss of light from the side surface of the optical element 3 is also reduced. An object of the present invention is to provide a method of manufacturing a spatial light modulation device that can be used. An object of the present invention is to provide a method of manufacturing a spatial light modulation device that can bring the extraction surface of the optical element into close contact with the total reflection surface of the light guide and has high light extraction efficiency. It is another object of the present invention to provide a high-contrast, bright and beautiful high-quality video display device using such a spatial light modulation device.
[0021]
[Means for Solving the Problems]
For this reason, in the present invention, by providing a step on the light guide side or processing the upper surface of the wall later to provide a step, the extraction surface of the optical element and the upper surface of the wall are at the same level, that is, the substrate. On the other hand, by making it possible to manufacture at the same height, a process for polishing these surfaces flatly is provided. Then, the flatness of the extraction surface is increased to increase the degree of adhesion, and the adhesion is improved by pressing the extraction surface against the light guide to increase the adhesion. The use efficiency can be improved.
[0022]
That is, the present invention includes a substrate, at least one driving actuator disposed on the substrate, an optical element driven by the actuator, and a light guide including a total reflection surface that transmits incident light. A wall that is driven by the actuator to a position away from the position where the extraction surface of the optical element is in close contact with the total reflection surface of the light guide, and is disposed so as to surround the actuator and the optical element. A method of manufacturing a spatial light modulation device having a wall that supports a light guide with respect to a substrate, wherein the extraction surface of the optical element and the upper surface of the wall are manufactured to have the same height with respect to the substrate, and the extraction surface And a step of mounting a light guide having a total reflection surface in contact with the wall protruding from the surface in contact with the wall on the upper surface of the wall.
[0023]
According to this manufacturing method, a step in which a portion in contact with the extraction surface is convex on the substrate side is provided on the light guide side. For this reason, by mounting the light guide, the actuator can be bent so that the extraction surface of the optical element is in close contact with the total reflection surface. Therefore, in the manufacturing process, it is not necessary to provide a step between the extraction surface of the optical element and the upper surface of the wall, and the extraction surface of the optical element and the upper surface of the wall can be manufactured to be flat at the same level. Therefore, the flatness can be easily increased by polishing the extraction surface by CMP or the like in the step in which the extraction surface and the upper surface of the wall become flat. That is, the uniformity of the film thickness for forming the optical element can be improved per wafer. For this reason, the surface accuracy of the extraction surface can be improved, and at the same time, a force for pressing the extraction surface by the step provided on the light guide side can be ensured. Therefore, it is possible to provide a spatial light modulation device having high adhesion between the extraction surface of the optical element and the total reflection surface of the light guide and high light utilization efficiency.
[0024]
Also, instead of obtaining a pressure that pushes the extraction surface against the total reflection surface by forming a step protruding from the upper surface of the wall, the upper surface of the wall is formed at a level that is one step lower than the extraction surface. A step can be formed. With this manufacturing method, a step can be provided in which the extraction surface and the upper surface of the wall are once flat. That is, a process of manufacturing the extraction surface of the optical element and the upper surface of the wall at the same height with respect to the substrate, and the upper surface of the wall so that the upper surface of the wall is lowered toward the substrate with respect to the extraction surface and a step is formed. And a method of manufacturing a spatial light modulator having a step of mounting a light guide having a total reflection surface in contact with the extraction surface and a surface in contact with the wall on the same plane. included. Even in this manufacturing method, there is a process of forming the extraction surface of the optical element and the upper surface of the wall at the same level, so it is possible to uniformly polish these surfaces at this stage, and extraction is performed in the same manner as the above manufacturing method. The flatness of the surface can be increased. Then, since a pressure for pressing the extraction surface against the total reflection surface can be obtained by forming a step, the spatial light modulation device has a high degree of contact between the extraction surface and the total reflection surface and high light use efficiency. Can provide.
[0025]
Furthermore, since the process of manufacturing the extraction surface and the upper surface of the wall at the same level, that is, at the same height with respect to the substrate, it is not necessary to mold using a transfer mold, and flatness can be easily achieved. The layer of the optical element can be formed by spin coating or CVD which can form a high layer. That is, in the process of manufacturing the above-mentioned surface at the same level, a layer for forming the upper surface of the optical element on the actuator can be formed by spin coating or chemical vapor deposition (CVD), and an extraction surface with high flatness can be obtained. Can be formed. Then, following the first step of forming a layer by spin coating or CVD, since the entire surface is flat, a second step of surface-treating the surface of the layer by CMP can be provided. Therefore, an extraction surface with higher surface accuracy can be formed by polishing the surface of the layer. By using such a technique, not only organic materials such as resins but also inorganic materials such as silicon oxide that cannot be used in a manufacturing method using a transfer mold are used to form an optical element layer with high accuracy. Furthermore, these surfaces can be easily planarized. Therefore, an optical element with high surface accuracy can be formed. Further, it is possible to form a layer (film) that becomes an optical element by using only a spin coater without using a special vacuum device, and there is an advantage that a spatial light modulator can be manufactured at low cost.
[0026]
In addition, by forming the optical element from an inorganic substance by CVD, the entire spatial light modulator can be constituted by only an inorganic substance, and durability against strong light irradiation for a long period of time can be improved. Furthermore, after assembling the spatial light modulator, the organic gas can be prevented from being released from the inside of the apparatus.
[0027]
Thus, according to the manufacturing method of the present invention, the spatial light modulation device (optical element), which is a microstructure, can be formed by the above manufacturing method without being limited to mold transfer. Various materials can be used without being limited to organic substances such as resins. For this reason, there are no or fewer material restrictions due to the manufacturing method, and it becomes possible to select a material having the optimum property of the switching element using evanescent light from materials including inorganic substances.
[0028]
Further, in the manufacturing method of the present invention, it is not necessary to form the extraction surface of the optical element by protruding from the upper surface of the wall, so that the apex of the microprism for reflecting the extracted light to the front surface substantially coincides with the extraction surface. Can be formed. Therefore, it is possible to provide an optical element in which the extracted light does not pass through the optical element and cause a loss, and it is possible to provide a spatial light modulation device with high light utilization efficiency.
[0029]
Since the present invention can provide a spatial light modulator with high light utilization efficiency, it can be combined with a means for inputting / outputting light for forming an image to the light guide of the spatial light modulator, thereby providing a high contrast image. Can be provided.
[0030]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The present invention will be further described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows a spatial light modulator 50 manufactured according to the present invention. Similarly to the spatial light modulation device described with reference to FIG. 12, this spatial light modulation device 50 also includes optical switching elements 10 using evanescent light arranged in an array, and the principle of switching is common.
[0031]
A spatial light modulation device 50 shown in FIG. 1 includes a switching device 55 in which a plurality of optical switching elements 10 are arranged in an array on the surface of a substrate 20, and a wall 30 is provided around these optical switching elements 10. It is provided. A light guide (light introducing prism) 41 is mounted on the upper surface 31 of the wall 30 extending perpendicularly to the substrate 20 to form the spatial light modulator 50. Therefore, as shown in the switching element 10b, when the optical element 3 is moved to the second lower position by the actuator 6, the upper surface 3a of the optical element 3 is separated from the lower surface 41a of the light guide 41, and these surfaces are Since the interval is generated, the light beam 2 incident on the total reflection surface 41 a is totally reflected by the lower surface 41 a of the light guide 41. On the other hand, as shown in the switching element 10a, when the optical element 3 is moved upward by the actuator 6 and the upper surface 3a of the optical element 3 is in the first position in close contact with the lower surface 41a of the light guide 41, the lower surface of the light guide 41 The light beam 2 obliquely incident on 41a passes through the upper surface 3a of the optical element 3, is reflected by the reflection film 46 of the prism 4 of the optical element 3, and is emitted upward as the outgoing light beam 2a.
[0032]
A method for manufacturing the spatial light modulator 50 will be described with reference to FIGS. As shown in FIG. 2, an actuator structure 6 for moving the optical element 3 on the semiconductor substrate 20 is formed using a photolithography process. That is, the lower electrode 8, the upper electrode 7 having spring properties, and the support 11 are formed by patterning the sacrificial layer 101 by a photolithography process. At the same time, in order to form the support portion 5 of the optical element 3, the sacrificial layer 101 is overlaid and patterned on the actuator layer 6.
[0033]
Next, as shown in FIG. 3, the layer 65 constituting the optical element 3 is manufactured by chemical vapor deposition (CVD) of silicon oxide. At the same time, a portion that later becomes the wall 30 surrounding the optical element 3 is also formed. Furthermore, in order to shape the V shape of the support portion 5 of the optical element 3, etching is performed using a gray mask or the like. Then, along the shape of the support structure 5, a metal that becomes the reflection film 46, for example, Al—Nd or the like is deposited by a method such as sputtering. Further, on the support structure 5 and the reflective film 46, a layer 60 to be the micropros 4 of the optical element 3 is formed by CVD using silicon oxide (first step).
[0034]
Then, as shown in FIG. 4, the surface 65a of the layer 65 including the portion to be the wall 30 made by CVD and the surface 60a of the layer 60 to be the prism are polished and planarized by the CMP method ( Second step). By polishing, even if these surfaces 60a and 65a are slightly wavy, the entire chip can be flattened by CMP, so that these surfaces 60a and 65a can be simultaneously flattened with high accuracy. it can. Therefore, at this stage, the surface 60a to be the extraction surface 3a of the optical element 3 and the surface 65a to be the upper surface 31 of the wall 30 can be flattened together. At this time, the upper surface of the layer 65 that becomes the upper surface 31 of the wall 30 can be manufactured at the same level as the upper surface of the microprism 4, that is, the upper surface 60a of the layer 60 that becomes the extraction surface 3a. Since the level of the upper surface 65a of the layer 65 becomes the vertex 4a of the microprism 4, the level of the vertex 4a can be made substantially coincident with the extraction surface 3a.
[0035]
Next, as shown in FIG. 5, pixels are separated into each unit of the optical switching element 10 by etching. At this time, the wall 30 is also made independent of the switching element 10. Thereafter, when the sacrificial layer 101 is removed by a method such as wet etching with hydrofluoric acid, the optical switching elements 10 having the actuators 6 and the optical elements 3 are arranged in an array as shown in FIG. 3 is manufactured.
[0036]
As shown in FIG. 7, the light guide 41 is attached to the upper surface 31 of the wall 30 in the optical switching device 55. In the light guide 41 of the present example, the portion or region 41b that contacts the extraction surface 3a of the optical element 3 in the lower surface 41a that is the total reflection surface is closer to the substrate 20 than the surface 41c that contacts the upper surface 31 of the wall 30. The light guide 41 is provided with a step L in a protruding shape, that is, convexly formed on the substrate 20 side. Therefore, by assembling the spatial light modulation device 50 with the light guide 41 overlapped with the optical switching device 55, the surface 41b in contact with the extraction surface 3a is closer to the substrate 20 than the surface 41c in contact with the upper surface 31 of the wall 30. Therefore, the upper electrode 7 of the actuator 6 bends, and the level of the upper surface 31 of the wall 30 which is the equilibrium position of the extraction surface 3a is low, and is close to the substrate 20, i. The total reflection surface 41a is contacted at the displaced position. For this reason, since the upper electrode 7 having a function as an elastic member is displaced in a state where the extraction surface 3a is in contact with the total reflection surface 41a, an elastic force acts in a direction in which the optical element 3 is pressed against the light guide 1, The extraction surface 3a is strongly pressed against the total reflection surface 41a. Therefore, in the spatial light modulation device 50 of this example, the flatness of the extraction surface 3a of the optical element 3 is high, and further, it is pressed against the total reflection surface 41a with sufficient force. The surface 3a and the total reflection surface 41a of the light guide 41 are in close contact with each other. For this reason, the spatial light modulator 50 which can extract evanescent light efficiently can be provided.
[0037]
Furthermore, by manufacturing the optical element 3 and the wall 30 by such a manufacturing method, the level of the apex 4a of the prism 4 and the level of the upper surface 3a of the optical element 3 can be matched as described with reference to FIG. A prism having no height can be formed on the apex of the V-shaped reflective layer 46. Therefore, as shown in FIG. 1, the height of the apex 4a of the prism and the height of the extraction surface 3a also coincide with each other at the end 3b of the optical element 3, thereby preventing light from leaking out of the optical element 3 from here. it can. Therefore, also in this respect, the spatial light modulation device 50 with high light use efficiency can be provided.
[0038]
Thus, the spatial light modulator 50 of this example arrange | positions the wall 30 in the outer side of the optical switching element 10 arrange | positioned at array form, and is the gap of the total reflection surface 41a and the extraction surface 3a of the optical element 3. FIG. The extraction surface 3a is pressed against the total reflection surface 41a by providing a step L on the total reflection surface 41a side of the light guide 40. Therefore, a process of manufacturing the extraction surface 3a of the optical element 3 and the upper surface 31 of the wall 30 at the same level can be provided. As shown in FIG. 4, the layer 60 forming the optical element 3 and the wall 30 are formed. It is possible to polish the upper surfaces of both of the layers 65 to be formed at the same level, and it is possible to easily manufacture a surface with high flatness by uniformly polishing the entire surface of the chip or workpiece. In addition, since it becomes easy to form a layer having a desired thickness, the layer of the optical element 3 can be thinned, and the optical switching device 55 and the spatial light modulator 50 can be further thinned and made compact.
[0039]
Further, in this manufacturing method, the extraction surface 3a of the optical element 3 can be accurately formed by flattening the entire surface of the chip, so that it is not necessary to form the prism 4 by mold transfer as in the prior art. Furthermore, the V shape of the support layer 5 can also be formed by etching using a gray mask. Therefore, as in this example, the optical element 3 is made of silicon oxide (SiO 2). ₂ ) And other inorganic materials that are not suitable for molding. By manufacturing the optical element 3 from an inorganic material, the spatial light modulation device 50 including the substrate 20 and the actuator 6 can be entirely composed of only an inorganic substance, and irradiation with strong light over a long period of time is possible. In contrast, the spatial light modulator 50 having high durability can be provided. Further, after the spatial light modulator 50 is assembled, the organic gas can be prevented from being released from the inside of the apparatus, and the movement of the actuator 6 and the optical element 3 is hindered by these gases. It is possible to prevent the performance of the spatial light modulator 50 from being deteriorated or changed.
[0040]
Further, in the manufacturing method of this example, since the device surfaces 65a and 60a are flat before pixel separation, that is, at the stage of FIG. 4, it is very easy to apply a resist for pixel separation. That is, if there is a step between the wall and the like at this stage, a coating method that can make the film thickness uniform such as spin coating or flexographic printing cannot be used. In contrast, in this example, at the stage of applying the resist Since there is no step which becomes an obstacle, uniform resist coating can be performed by a method such as spin coating or flexographic printing, and the accuracy of pixel separation is improved.
[0041]
Further, in the manufacturing method described above, a step L is provided in advance on the lower surface 41a of the light guide 41 to ensure a displacement for pressurizing the optical element 3. However, after the entire surface is manufactured flat, the upper surface 31 of the wall 30 is provided. The step L can also be provided by lowering. And the merit provided with the process by which the whole was planarized similarly to the above can be acquired. FIG. 8 shows an example of the spatial light modulation device 50 manufactured by such a method. In the spatial light modulation device 50 of this example, as the light guide 1, one having a totally flat total reflection surface 1 a similar to the spatial light modulation device 90 shown in FIG. 12 is employed. Therefore, although the configuration is substantially the same, as shown on the side surface 3b of the optical element 3, also in this optical element 3, the apex 4a of the microprism 4 substantially coincides with the extraction surface 3a as in the above example. Therefore, leakage of light from this portion can be eliminated, and the spatial light modulation device with high light utilization efficiency is obtained. The spatial light modulation device 50 of this example also includes a step of flattening the entire surface, so that the surface accuracy of the extraction surface 3a is dramatically higher than that of the conventional one as in the spatial light modulation device described above. Can be improved.
[0042]
A method for manufacturing the spatial light modulator 50 will be described in more detail. The manufacturing method of the spatial light modulator 50 is formed by CVD using the silicon oxide layers 60 and 65 constituting the optical element 3 and the wall 30, as described above with reference to FIGS. The same process can be performed up to the step of planarizing the surfaces 60a and 65a of these layers 60 and 65 by CMP. Therefore, as described with reference to FIG. 4, the extraction surface 3a of the optical element 3 and the upper surface 31 of the wall 30 can be manufactured at the same level. By polishing and flattening the entire surface, the wall can be obtained. The extraction surface 3a of the optical element 3 including the upper surface 31 of 30 can be easily flattened, and high surface accuracy can be obtained. The optical element 3 can also be manufactured so that the vertex 4a of the prism 4 coincides with the extraction surface 3a.
[0043]
In this example, after the flattening process, as shown in FIG. 9, the switching element 10 as a pixel unit is separated into pixels, and at the same time, the surface 31 of the wall 30 is formed as shown by a broken line on the left side of FIG. Further, the level 31 is further lowered, that is, the surface 31 of the wall 30 is lowered toward the substrate 20 with respect to the extraction surface 3a, and a step L is formed between the extraction surface 3a and the upper surface 31 of the wall 30. The wall 30 is processed by etching or the like.
[0044]
Thereafter, the sacrificial layer 101 is removed as shown in FIG. 10 to complete the optical switching device 55. As shown in FIG. 11, the optical guide 1 having a flat total reflection surface 1a is formed on the optical switching device 55. Is mounted in accordance with the surface 31 of the wall 30, the spatial light modulation device 50 of this example can be manufactured. Also in the spatial light modulation device 50 of this example, as shown in FIG. 11, since there is a step L between the upper surface 31 of the wall 30 and the extraction surface 3a, the upper electrode 7 of the actuator 6 bends and the optical element The force which presses 3 against the total reflection surface 1a is obtained. Since the flatness of the extraction surface 3a is high as described above, the extraction surface 3a of the optical element 3 can be brought into close contact with the total reflection surface 1a, and the spatial light modulation device 50 with high light utilization efficiency can be provided. In addition, the light utilization efficiency is improved by making the apex 4a of the prism 4 coincide with the extraction surface 3a, as described above. In the spatial light modulation device 50 of this example, the surface in contact with the extraction surface 3a, the surface in contact with the wall 30 or the region 1b, and the region 1c in contact with the upper surface 31 of the wall form the light guide 1 on the same plane 1a. The spatial light modulator 50 can be manufactured by mounting on the upper surface 31 of the wall. Therefore, there is an advantage that alignment becomes easy when the light guide 1 is mounted.
[0045]
In the manufacturing method described above, CVD is used to form the layers 60 and 65 of the optical element 3, and these layers are manufactured using silicon oxide, which is an inorganic substance. The layer can be formed by a method such as vapor deposition or sputtering. Furthermore, it is possible to easily form a homogeneous layer using an organic substance such as a resin by a method such as spin coating or flexographic printing, not limited to an inorganic substance. That is, the layers 60 and 65 of the optical element 3 can be formed only by an apparatus such as a spin coater without using a special vacuum apparatus. For example, the optical element layer 60 and the optical element layer 60 can be obtained by dropping and spin-coating resin such as vinyl chloride, ABS, polyethylene, and epoxy resin resistant to hydrofluoric acid (BHF) 65 can be molded, and the surfaces thereof can be planarized in the same manner as described above or by polishing with CMP or the like after depositing an inorganic material having an appropriate hardness by depositing or the like. Further, these layers 60 and 65 can be formed by using mold transfer, and then the surface of the chip including the upper surface of the wall or the entire surface of the workpiece can be polished and flattened by the CMP method or the like in the same manner as described above. The optical element 3 having the extraction surface 3a with high surface accuracy can be manufactured. Therefore, it is possible to manufacture the optical switching device 55 including the optical element 3 with low cost and high surface accuracy. By combining this with the light guide 1 or 41 as described above, the light use efficiency is high. A spatial light modulation device 50 suitable as an image display device with high on / off contrast can be manufactured and provided.
[0046]
Therefore, the spatial light modulation device 50 that can be provided by the manufacturing method of the present invention is suitable for various devices such as an image display device, an optical computer, and an optical printer. For example, as shown in FIG. 13, projector-type image display by combining light sources 111 and 112 and light guide 1 or 41 such as projection lens 116 with light input / output means for forming an image. An apparatus can be provided.
[0047]
Furthermore, in the above description, a spatial light modulation device using an electrostatic actuator as an actuator for driving an optical element has been described as an example. However, an actuator using other electromechanical effects such as a piezo effect may be used. Is possible.
[0048]
【The invention's effect】
As described above, in the present invention, by providing a step on the light guide side, or by processing the upper surface of the wall when separating pixels to provide a step, a surface serving as an extraction surface of the optical element; A process for manufacturing the upper surface of the wall at the same level can be provided. For this reason, it is possible to flatten the entire surface by a method such as polishing by CMP at once, the flatness of the extraction surface can be increased, the surface accuracy is increased, and the adhesion with the total reflection surface of the light guide Can be raised. For this reason, the utilization efficiency of light can be improved. Further, according to this manufacturing method, the top of the microprism that reflects light in the optical element can be manufactured at the same level as the extraction surface, so that it is possible to provide a spatial light modulation device with higher light utilization efficiency. Therefore, by employing the spatial light modulation device according to the present invention, it is possible to provide a video display device capable of displaying a bright and high-contrast video.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing an outline of a spatial light modulation device according to the present invention in which a light guide has a step and uses evanescent light.
2 is a diagram showing a manufacturing process of the spatial light modulation device shown in FIG. 1, and is a diagram showing a state where an actuator layer of an optical switching device is formed. FIG.
3 is a diagram showing a manufacturing process of the spatial light modulation device shown in FIG. 1, and is a diagram showing a state in which a layer serving as an optical element is formed on an actuator layer and a reflective film is formed. FIG.
4 is a view showing a manufacturing process of the spatial light modulation device shown in FIG. 1, and is a view showing a state in which a layer to be a prism of an optical element is formed and flattened by CMP. FIG.
5 is a diagram showing a manufacturing process of the spatial light modulation device shown in FIG. 1, and is a diagram showing a state of pixel separation. FIG.
6 is a diagram showing a manufacturing process of the spatial light modulation device shown in FIG. 1, and shows how an optical switching device is formed by removing a sacrificial layer. FIG.
7 is a diagram showing a manufacturing process of the spatial light modulation device shown in FIG. 1, and shows a state in which a light guide having a step is attached to the optical switching device shown in FIG. 6;
FIG. 8 is a diagram showing an outline of a spatial light modulation device according to the present invention, which is different from the above.
9 is a diagram showing a manufacturing process of the spatial light modulation device shown in FIG. 8, in which the layer constituting the optical element is formed and planarized by CMP, and then the upper surface of the wall is etched when separating pixels. It is a figure which shows a mode that a level | step difference is formed.
10 is a diagram showing a manufacturing process of the spatial light modulation device shown in FIG. 8, and shows how a sacrificial layer is removed. FIG.
11 is a diagram showing a manufacturing process of the spatial light modulation device shown in FIG. 8, and is a diagram showing a state in which a flat light guide is mounted. FIG.
FIG. 12 is a diagram showing an outline of a spatial light modulation device using evanescent light.
FIG. 13 is a diagram showing an outline of a projector using a spatial light modulation device as an image display device.
14 is a diagram showing a manufacturing process of the spatial light modulation device shown in FIG. 12. FIG.
[Explanation of symbols]
1, 41 Light guide
1a, 41a Total reflection surface
2 Illumination light
3 Optical elements
3a Extraction surface
4 Microprism
4a Prism end (vertex)
5 V-type support structure
6 Actuator (actuator layer)
7 Upper electrode and spring structure
8 Lower electrode
9 Anchor
10 Optical switching element
11 posts
20 Semiconductor substrate
30, 80 walls
31, 81 Wall surface (connection surface)
46 Reflective film
50, 90 spatial light modulator
60 Layer formed on the actuator layer
101 Sacrificial layer

Claims

Substrate and, at least one actuator for driving disposed on the substrate, an optical element driven by the actuator, and the light guide having a total reflection surface for transmitting incident light, before Symbol actuator and the It is arranged to surround the optical element, have a wall for supporting the light guide relative to the substrate, wherein the actuator includes an elastic function, the extraction surface of the optical element, the elastic force in a direction for pressing the light guide A method of manufacturing a spatial light modulation device that is driven to a position that is in close contact with the total reflection surface of the light guide and a position that is distant from the total reflection surface of the light guide ,
Producing the extraction surface of the optical element and the upper surface of the wall so as to be at the same height with respect to the substrate;
A method of manufacturing a spatial light modulation device, comprising: mounting the light guide, wherein the total reflection surface that contacts the extraction surface protrudes toward the substrate from the surface that contacts the wall, on the upper surface of the wall.

Substrate and, at least one actuator for driving disposed on the substrate, an optical element driven by the actuator, and the light guide having a total reflection surface for transmitting incident light, before Symbol actuator and the It is arranged to surround the optical element, have a wall for supporting the light guide relative to the substrate, wherein the actuator includes an elastic function, the extraction surface of the optical element, the elastic force in a direction for pressing the light guide A method of manufacturing a spatial light modulation device that is driven to a position that is in close contact with the total reflection surface of the light guide and a position that is distant from the total reflection surface of the light guide ,
Producing the extraction surface of the optical element and the upper surface of the wall so as to be at the same height with respect to the substrate;
Processing the upper surface of the wall such that the upper surface of the wall is lowered toward the substrate and a step is formed with respect to the extraction surface;
A method of manufacturing a spatial light modulation device, comprising: mounting a light guide whose total reflection surface in contact with the extraction surface and the surface in contact with the wall are coplanar on an upper surface of the wall.

The manufacturing process according to claim 1 or 2, wherein in the step of manufacturing the same height, a first step of forming an upper layer that forms an upper portion of the optical element on the actuator by spin coating or chemical vapor deposition,
A method of manufacturing a spatial light modulation device, comprising: a second step of surface-treating the surface of the upper layer by a CMP method.

4. The optical element according to claim 3, wherein in the first step, the optical element forms a microprism for reflecting the extracted light to the front surface, and in the second step, the apex of the microprism is the extraction surface. A method of manufacturing a spatial light modulation device that is flattened to substantially match.

The light guide according to claim 1.

3. The spatial light modulation device formed by the method of manufacturing a spatial light modulation device according to claim 1, wherein the optical element includes a microprism, and the apex of the microprism is substantially equal to the extraction surface. Spatial light modulation device.

An image display device comprising: the spatial light modulation device according to claim 6; and means for inputting and outputting light for forming an image on the light guide.