(57)【要約】【課題】基板上に形成された光変調膜を用いた光制御装置において、光変調膜のドライブ回路を基板上に形成した場合でも、表示領域を充分に確保する技術を提供する。【解決手段】光制御装置８は、基板３２と、絶縁膜３８と、第一のトランジスタ１４と、絶縁膜３８上に設けられた反射膜４４と、反射膜４４上に設けられた光変調膜４６と、光変調膜４６に配して二次元に配置された第一の電極４８および第二の電極４９と、第一の電極４８の上に設けられた偏光板５２とを有する。ここで、光変調膜４６は、印加された電界の大きさにより屈折率が変化する材料により構成される。このような材料として、Ｐｂ、Ｚｒ、ＴｉおよびＬａを構成元素として含むＰＬＺＴを用いることができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板上に設けられた反射膜と、
前記反射膜上に設けられ、印加された電界の大きさにより屈折率が変化する材料により構成された固体の光変調膜と、
前記光変調膜に設けられた電極と、
を含むことを特徴とする光制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の光制御装置において、
前記電極は、マトリクス状に配置された複数の電極対を含むことを特徴とする光制御装置。
【請求項３】
請求項２に記載の光制御装置において、
前記電極対はそれぞれ櫛形に形成され、櫛歯部分が互いに対向して交互に配置されたことを特徴とする光制御装置。
【請求項４】
請求項１乃至３いずれかに記載の光制御装置において、
前記電極のスイッチング素子が前記基板と前記反射膜との間に設けられたことを特徴とする光制御装置。
【請求項５】
請求項４に記載の光制御装置において、
前記基板と前記反射膜との間に設けられた絶縁膜をさらに含み、
前記スイッチング素子は、前記絶縁膜に形成されたことを特徴とする光制御装置。
【請求項６】
請求項１乃至５いずれかに記載の光制御装置において、
前記電極に印加するデータを保持する記憶素子が前記基板と前記反射膜との間に設けられたことを特徴とする光制御装置。
【請求項７】
請求項１乃至６いずれかに記載の光制御装置において、
前記基板と前記反射膜との間に設けられ、前記電極に接続した配線をさらに含むことを特徴とする光制御装置。
【請求項８】
請求項１乃至７いずれかに記載の光制御装置において、
前記光変調膜は、印加された電界の二乗に比例して前記屈折率が変化する材料により構成されたことを特徴とする光制御装置。
【請求項９】
請求項１乃至８いずれかに記載の光制御装置において、
前記光変調膜は、Ｐｂ、Ｚｒ、ＴｉおよびＬａを構成元素として含むＰＬＺＴにより構成されたことを特徴とする光制御装置。
【請求項１０】
請求項１乃至９いずれかに記載の光制御装置において、
前記光変調膜は、周波数１ＭＨｚにおける比誘電率が１２００以上であることを特徴とする光制御装置。
【請求項１１】
請求項１乃至１０いずれかに記載の光制御装置において、
前記光変調膜は、Ｐｂ、Ｚｒ、ＴｉおよびＬａを構成元素として含む多結晶ＰＬＺＴからなり、膜中のＬａの含有率が５原子％以上３０原子％以下であることを特徴とする光制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、大容量の記録方式として、ホログラムの原理を利用したデジタル情報記録システムが知られている（たとえば特許文献１）。
【０００３】
図１４は、ホログラム記録装置の一例を示す図である。ホログラム記録装置１００は、レーザ光源１０２と、ビームスプリッタ１０４と、ビームエキスパンダ１０６と、空間光変調器ＳＬＭ１０８と、ホログラムパターン書き込み手段１１０と、フーリエ変換レンズ１１２と、記録媒体１１４と、ミラー１１６と、回動ミラー１１８とを主に有する。ここで、空間光変調器ＳＬＭ１０８としては、透過型の表示装置が用いられる。
【０００４】
ホログラム記録装置１００において、レーザ光源１０２から発せられたレーザ光は、ビームスプリッタ１０４で２つの光に分割される。そのうち一方の光は、ビームエキスパンダ１０６でビーム径が拡大され、平行光として空間光変調器ＳＬＭ１０８に照射される。ホログラムパターン書き込み手段１１０は、空間光変調器ＳＬＭ１０８にホログラムパターンを電気信号として送信する。
【０００５】
空間光変調器ＳＬＭ１０８は、受け取った電気信号に基づき、平面上にホログラムパターンを形成する。空間光変調器ＳＬＭ１０８に照射された光は、空間光変調器ＳＬＭ１０８を透過すると光変調され、ホログラムパターンを含む信号光となる。この信号光は、フーリエ変換レンズ１１２を通過してフーリエ変換され、記録媒体１１４内に集光される。
【０００６】
一方、ビームスプリッタ１０４において分割されたもう一方の光は、参照光としてミラー１１６および回動ミラー１１８を経て記録媒体１１４内に導かれる。記録媒体１１４内において、ホログラムパターンを含む信号光と参照光の光路とが交差して光干渉パターンを形成する。光干渉パターン全体が屈折率の変化（屈折率格子）として記録媒体１１４に記録される。
【０００７】
ホログラム記録装置１００において、このように、１フレームの画像が記録媒体１１４に記録される。１フレームの画像の記録が終了したら、回動ミラー１１８を所定量回転するとともにその位置を所定量平行移動させ、記録媒体１１４に対する参照光の入射角度を変化させ、２フレーム目の画像を同じ手順で記録する。このような処理を繰り返すことにより、角度多重記録を行う。
【０００８】
ホログラム記録装置の空間光変調器ＳＬＭの材料としては、たとえばＰＬＺＴ等の電気光学効果を有するものを用いることができる。ＰＬＺＴは、（Ｐｂ１−ｙＬａｙ）（Ｚｒ１−ｘＴｉｘ）Ｏ３の組成を有する透明セラミックスである。電気光学効果とは、物質に電界を印加するとその物質に分極が生じ屈折率が変化する現象をいう。電気光学効果を利用すると、印加電圧をオン、オフすることにより光の位相を切り替えることができる。そのため、電気光学効果を有する光変調材料を空間光変調器ＳＬＭ等の光シャッターに適用することができる。
【０００９】
こうした光シャッター等の素子への適用においては、従来、バルクのＰＬＺＴが広く利用されてきた（特許文献２）。しかし、バルクＰＬＺＴを用いた光シャッターは、微細化、集積化の要請や、動作電圧の低減や低コスト化の要請に応えることは困難である。また、バルク法は、原料となる金属酸化物を混合した後、１０００℃以上の高温で処理する工程を含むため、素子形成プロセスに適用した場合、材料の選択や素子構造等に多くの制約が加わることとなる。
【００１０】
こうしたことから、バルクＰＬＺＴに代え、基材上に形成した薄膜のＰＬＺＴを光制御素子へ応用する試みが検討されている。特許文献３には、ガラス等の透明基板上にＰＬＺＴ膜を形成し、その上に櫛形電極を設けた表示装置が記載されている。この表示装置は、ＰＬＺＴ膜が形成された表示基板の両面に偏光板が設けられた構成を有する。ここで、各画素の電極端子部が外部の駆動回路と接続されることにより、所望の画素が駆動され、表示基板の一面側に設けられた光源からの透過光により所望の表示をすることができるようになっている。
【特許文献１】特開２００２−２９７００８号公報
【特許文献２】特開平５−２５７１０３号公報
【特許文献３】特開平７−１４６６５７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかし、上述したようなＰＬＺＴ膜等の光変調膜を光シャッター等の素子として実用化するためには、光変調膜へ印加する電圧のオン、オフを制御するためのドライブ回路を光変調膜とともに基板上に作り込む必要がある。その場合、上記特許文献３に記載されたような構成では、ドライブ回路が形成された領域を表示領域として用いることができず、有効な表示領域を充分とることができないという問題がある。また、上述したような透過型の表示装置では、照射光として可視光を利用する場合、ドライブ回路を可視光に対して不透明なシリコン等の基板上に形成することができないという問題もあった。
【００１２】
本発明はこうした状況に鑑みなされたものであり、その目的は、基板上に形成された光変調膜を用いた光制御装置において、光変調膜のドライブ回路を基板上に形成した場合でも、表示領域を充分に確保する技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明によれば、基板と、基板上に設けられた反射膜と、反射膜上に設けられ、印加された電界の大きさにより屈折率が変化する材料により構成された固体の光変調膜と、光変調膜に設けられた電極と、を含むことを特徴とする光制御装置が提供される。
【００１４】
このように、基板と光変調膜の間に反射膜を設けることにより、光変調膜中で変調された光を反射膜で反射させて取り出すことができる。これにより、たとえば基板中、または基板と反射膜との間に光変調膜のドライブ回路等を設けた場合であっても、光変調膜の全面を表示領域として用いることができる。また、光変調膜に照射する光に対して不透明な材料により基板を構成することもできる。これにより、たとえば可視光に対して不透明なシリコン等の材料により基板を構成した場合であっても、可視光を光変調膜に照射して、反射膜で反射させた光の位相を変調して取り出すことができる。ここで、反射膜は、たとえばＰｔ等の金属膜とすることができる。また、光制御装置は、光変調膜上に設けられた偏光板をさらに含むことができる。これにより、位相が変調した光を偏光板を介して可視的に取り出すことができる。さらに、電極は、電極対とすることができる。また、反射膜を導電性の材料により構成し、反射膜と一の電極とを電極対として用いることもできる。この場合、光変調膜の厚さ方向に電界が印加されることになる。
【００１５】
また、光変調膜として固体の材料を用いた場合、電子の分布状態が変わることにより屈折率が変化するので、電界を印加したときの応答性が高くなる。これにより、光のオン、オフを高速にすることができる。また、光変調膜として固体の材料を用いることにより、液晶状態の膜を用いた場合より、耐久性を高めることができる。ここで、このような固体の光変調膜としては、ＰＬＺＴ、ＬｉＮｂＯ３、ＧａＡｓ−ＭＱＷ、ＳＢＮ（（Ｓｒ，Ｂａ）Ｎｂ２Ｏ６）等を用いることができるが、後述するように、ＰＬＺＴが好ましく用いられる。
【００１６】
本発明の光制御装置において、電極は、マトリクス状に配置された複数の電極対を含むことができる。
【００１７】
このように配置された複数の電極対のそれぞれに異なる電圧を印加することにより、光変調膜上に複数の画素により構成された画像パターンを形成することができる。本発明の光制御装置において、光変調膜として固体の材料を用いるので、光のオン、オフを高速にすることができ、画素間の輝度のばらつきを低減することができる。
【００１８】
本発明の光制御装置において、光変調膜は、印加された電界の二乗に比例して屈折率が変化する材料により構成することができる。
【００１９】
光変調膜として、このような二次電気光学効果を有する材料を用いることにより、光のオン、オフを高速にすることができる。
【００２０】
本発明の光制御装置において、光変調膜は、Ｐｂ、Ｚｒ、ＴｉおよびＬａを構成元素として含むＰＬＺＴにより構成されたことを特徴とする。
【００２１】
本発明の光制御装置において、光変調膜は、周波数１ＭＨｚにおける比誘電率が１２００以上であることを特徴とする。
【００２２】
本発明の光制御装置において、光変調膜は、Ｐｂ、Ｚｒ、ＴｉおよびＬａを構成元素として含む多結晶ＰＬＺＴからなり、膜中のＬａの含有率が５原子％以上３０原子％以下であることを特徴とする。
【００２３】
本発明の光制御装置において、光変調膜は、Ｐｂ、Ｚｒ、ＴｉおよびＬａを構成元素として含む多結晶ＰＬＺＴからなり、膜中のＬａの含有率が５原子％以上３０原子％以下であり、周波数１ＭＨｚにおける比誘電率が１２００以上であることを特徴とする。
【００２４】
本発明の光変調膜は、Ｐｂ、Ｚｒ、ＴｉおよびＬａを構成元素として含む多結晶ＰＬＺＴからなり、膜中のＬａの含有率が５原子％以上３０原子％以下であり、多結晶ＰＬＺＴを構成するグレインの平均粒子径が８００ｎｍ以上であることを特徴とする。
【００２５】
本発明の光変調膜は、Ｐｂ、Ｚｒ、ＴｉおよびＬａを構成元素として含む多結晶ＰＬＺＴからなり、膜中のＬａの含有率が５原子％以上３０原子％以下であり、多結晶ＰＬＺＴの（１１０）面におけるＸ線回折強度をＩ（１１０）、（１１１）面におけるＸ線回折強度をＩ（１１１）としたときに、Ｉ（１１１）／Ｉ（１１０）の値が１以上であることを特徴とする。
【００２６】
なお、本発明において、膜中のＬａの含有率が５原子％以上３０原子％以下というのは、ＺｒおよびＴｉの原子数の和に対するＬａの原子数の割合が５％以上３０％以下であることに相当する。
【００２７】
ＰＬＺＴは強誘電体であり、その分極変化速度は電界の指数関数に比例する。このため、光のオン、オフの高速化が可能となる。また、光のオン、オフのために必要な電界の増加量を小さくすることができる。また、ＰＬＺＴの結晶は異方性が小さいので、結晶グレインごとの切替速度の差が小さい。このため、切替時の速度のばらつきを低減することができる。
【００２８】
これに加え、本発明の多結晶ＰＬＺＴは、高いＬａ組成を有するため、安定で大きな二次電気光学効果を示し、光変調膜として優れた性能を発揮する。
【００２９】
図１５は、多結晶ＰＬＺＴの組成とその膜特性の関係を示す相図である。図１５に示されるように、二次電気光学効果が発揮されるのは比較的Ｌａ含量の多い組成である。そこで本発明者は、高ランタン組成の原料を用いてゾルゲル法によるＰＬＺＴの成膜を試みたが、得られた膜の比誘電率は低く、カー定数の値が小さかった。
【００３０】
この原因は必ずしも明らかではないが、多結晶ＰＬＺＴ中のランタンの存在状態が原因であると推察される。すなわち、上記製法で得られた多結晶ＰＬＺＴでは、ランタンが多結晶ＰＬＺＴの粒界に偏析し、グレイン中に取り込まれず、いわばＰＺＴとＬａ酸化物が分離した状態で膜中に存在し、これが原因となって比誘電率が低くなったものと考えられる。仮にＰＺＴとＬａ酸化物が分離して別々のドメインを形成した場合、膜の比誘電率は、各材料の比誘電率の面積平均に近い値となると予想される。ここで、ランタン酸化膜の比誘電率は３０程度であり、ＰＺＴの比誘電率（１０００以上）に比べてはるかに小さい値をとる。このため、このような形態をとった場合、膜全体の比誘電率は大きく低下することとなる。
【００３１】
そこでさらに、本発明者は、ランタンを高組成で含有する比誘電率の高い膜を作製する方法について検討を行った。その結果、ゾルゲル法による製造プロセスにおける条件設定により、比誘電率の高い膜を得ることができることを見いだした。具体的には、たとえば、熱処理によるグレイン成長後の冷却過程で冷却速度を大きくすることにより、ランタンの析出に伴う比誘電率の低下を抑制することが可能となった。このような方法を採用することにより、優れた二次電気光学効果が安定的に発揮される高誘電率膜の製造が実現される。
【００３２】
上記光変調膜は、Ｌａの含有率が５原子％以上３０原子％以下と高いランタン組成を有するとともに、多結晶ＰＬＺＴの周波数１ＭＨｚにおける比誘電率が１２００以上と高い値となっている。前述したように、比誘電率はグレイン中にランタンが取り込まれているかどうかを示す指標となる。このような高い比誘電率は、多結晶ＰＬＺＴグレイン中に相当量のランタンが取り込まれた形態をとることによって実現される。
【００３３】
この構造体は、上記したように、熱処理によるグレイン成長後の冷却過程で冷却速度を大きくすることにより作製することができる。この構造体は、優れた二次電気光学効果を安定的に発揮する素子として好適に利用される。なお、光変調膜は、多結晶ＰＬＺＴ以外の、周波数１ＭＨｚにおける比誘電率が１２００以上となる材料から構成されていても良い。
【００３４】
また光変調膜は、多結晶ＰＬＺＴを構成するグレインの平均粒子径が８００ｎｍ以上となっている。このため、ランタンが多結晶ＰＬＺＴグレイン中に取り込まれやすく、高い二次電気光学効果が安定的に発揮される。また、グレインの粒子径が大きいため、粒界の密度が低減し、入射光の散乱が抑制される。このため、二次電気光学効果を利用する光制御素子に応用した場合、効率の高い優れた素子が得られる。
【００３５】
また第三の構造体は、多結晶ＰＬＺＴの（１１０）面におけるＸ線回折強度をＩ（１１０）、（１１１）面におけるＸ線回折強度をＩ（１１１）としたときに、Ｉ（１１１）／Ｉ（１１０）の値が１以上となっている。すなわち、この構造体では、多結晶ＰＬＺＴの結晶グレインが、（１１１）方向に優先配向している。
【００３６】
ＰＬＺＴの結晶粒子を（１００）方向に優先配向させようとした場合、（１００）配向した結晶の他に（００１）配向した結晶が存在すると、光の散乱が大きくなる。これに対し、（１１１）方向に優先配向させることにより、結晶の配向方向のぶれを低減することができる。このため、結晶粒界における光の散乱を抑制し、電気光学効果を増加させることができる。なお、本発明に係るＰＬＺＴ膜中の結晶構造は、主として立方晶および正方晶である。このため、これらの結晶粒子の膜中における配置状態を最適化することにより、二次電気光学効果を安定的に発揮させることができる。
【００３７】
本発明において、Ｘ線回折における（１１１）面における回折ピークの半値幅を５度以下とすることにより、膜の結晶性を高めることができる。このため、電気光学効果を増加させることができる。
【００３８】
さらに本発明に係る光変調膜の製造方法は、基板の一表面にＰｂ、Ｚｒ、ＴｉおよびＬａを含む液体を塗布、乾燥して膜を形成した後、該膜を加熱して結晶化し、次いで１２００℃／ｍｉｎより大きい速度で冷却する工程を含むことを特徴とする。
【００３９】
この製造方法は、熱処理後、急速冷却を行うものである。こうした冷却をすることにより、ランタンの析出に伴う比誘電率の低下を抑制することができ、優れた二次電気光学効果が安定的に発揮する高誘電率膜を安定的に製造できる。このような方法を用いることにより、上述したような好ましい特性を有する光変調膜を、たとえばシリコン等の基板上に形成された反射膜上に形成することができる。
【００４０】
本発明の光制御装置において、基板と反射膜との間に設けられた電極のスイッチング素子をさらに含むことができる。また、本発明の光制御装置は、基板と反射膜との間に設けられた絶縁膜をさらに含むことができ、スイッチング素子は、絶縁膜に形成することができる。本発明の光制御装置は、基板と反射膜との間に設けられた電極対に印加するデータを保持する記憶素子をさらに含むことができる。
【００４１】
スイッチング素子は、たとえばシリコン基板上に形成されたＭＯＳトランジスタとすることができる。また、記憶素子は、たとえばシリコン基板上に形成されたＳＲＡＭとすることができる。このように、スイッチング素子や記憶素子を反射膜の背面（光変調膜が設けられた面とは反対側の面）に設けることにより、光変調膜の全面を表示領域として用いることができる。これにより、反射膜の背面全面をドライブ回路を設ける領域として利用することができるので、種々の機能を有するドライブ回路を設けることもできる。
【００４２】
本発明の光制御装置は、基板と反射膜との間に設けられ、電極に接続した配線をさらに含むことができる。
【００４３】
本発明の光制御装置において、電極対はそれぞれ櫛形に形成することができ、櫛歯部分が互いに対向するように交互に配置することができる。
【００４４】
このような電極対を用いることにより、電極間の間隔を狭くすることができるので、電極間に印加する電圧を低くしても、光変調膜の屈折率を精度よく制御することができる。この場合、光変調膜の厚さ方向に実質的に垂直な方向に電界が印加されることになる。
【００４５】
以上、本発明の構成について説明したが、これらの構成を任意に組み合わせたものも本発明の態様として有効である。また、本発明の表現を他のカテゴリーに変換したものもまた本発明の態様として有効である。
【発明の効果】
【００４６】
本発明によれば、基板上に形成された光変調膜を用いた光制御装置において、光変調膜のドライブ回路を基板上に形成した場合でも、表示領域を充分に確保することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４７】
以下、本実施の形態で説明する光制御装置は、ホログラム記録／再生装置における空間光変調器ＳＬＭ、表示装置、光通信用スイッチ、光通信用変調器、光演算装置、および暗号化回路等に適用することができる。
【００４８】
（第一の実施の形態）
図１は、本発明の第一の実施の形態における光制御装置８の構成を示す部分断面図である。光制御装置８は、基板３２と、基板３２上に設けられた絶縁膜３８と、絶縁膜３８上に設けられた反射膜４４と、反射膜４４上に設けられた光変調膜４６と、光変調膜４６上に配置された第一の電極４８および第二の電極４９と、第一の電極４８および第二の電極４９を覆うように形成された保護膜５０とを含む。また、保護膜５０上には偏光板５２が配置される。ここで、第一の電極４８および第二の電極４９は、光変調膜４６上に配置された構成としているが、第一の電極４８および第二の電極４９を反射膜４４上に形成し、その上に光変調膜４６を形成した構成とすることもできる。
【００４９】
本実施の形態における光変調膜４６は、印加された電界の大きさにより屈折率が変化する材料により構成される。光変調膜４６としては、固体の膜が好ましく用いられる。このような膜としては、たとえば、ＰＬＺＴ、ＬｉＮｂＯ３、ＧａＡｓ−ＭＱＷ、ＳＢＮ（（Ｓｒ，Ｂａ）Ｎｂ２Ｏ６）等を用いることができる。この中でも、ＰＬＺＴが好ましく用いられる。好ましいＰＬＺＴについては後述する。
【００５０】
基板３２には、素子分離領域３４、ドレイン（またはソース）３５、およびソース（またはドレイン）３６が設けられる。基板３２としては、単結晶シリコン基板を用いることができる。絶縁膜３８にはゲート３７が設けられ、これにより第一のトランジスタ１４が構成される。絶縁膜３８は、たとえばシリコン酸化膜により構成される。また、絶縁膜３８には、ソース３６に接続して構成されたプラグ４０および配線４２が設けられる。配線４２は、たとえばアルミニウムにより構成される。プラグ４０は、たとえばタングステンにより構成される。
【００５１】
反射膜４４（膜厚約１００ｎｍ）は、たとえばＰｔにより構成することができる。光変調膜４６は、たとえば膜厚が約１．２μｍとなるように形成することができる。
【００５２】
第一の電極４８および第二の電極４９（膜厚それぞれ約１５０ｎｍ）は、たとえばＰｔ、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）、ＩｒＯ２等により構成することができる。第一の電極４８および第二の電極４９を光変調膜４６上に形成する場合は、これらの第一の電極４８および第二の電極４９をＩＴＯ等の透明な材料により構成することが好ましい。また、第一の電極４８および第二の電極４９としてＩｒＯ２を用いた場合も、膜厚を薄く（たとえば約５０ｎｍ程度）することにより、透過膜として用いることもできる。これにより、各画素の表示領域を広くすることができる。保護膜５０（膜厚約数μｍ）は、たとえばＳｉＮまたはアルミナにより構成することができる。
【００５３】
図２は、第一の電極４８および第二の電極４９の形状を示す上面図である。第一の電極４８および第二の電極４９は、それぞれ櫛形に形成され、櫛歯の部分が他方の電極の櫛歯に挟まれるように配置される。本実施の形態において、各画素は、それぞれ一組の櫛形の第一の電極４８および第二の電極４９により構成される。ここで、第一の電極４８と第二の電極４９の間隔は、たとえば０．５〜１．５μｍとすることができる。また、第一の電極４８および第二の電極４９の櫛歯部分の幅は、たとえば０．５〜１．５μｍとすることができる。第一の電極４８および第二の電極４９間の間隔をこのような範囲とすることにより、第一の電極４８および第二の電極４９間の電位差を小さくしても、光変調膜４６の屈折率を精度よく制御することができる。図１は、図２のＡ−Ａ’断面図に該当する。
【００５４】
図１に戻り、第一の電極４８は接地され、第二の電極４９には輝度データが印加される。光変調膜４６の一画素を構成する領域において、第二の電極４９に印加される電圧に応じて、光変調膜４６の屈折率が変化する。このような状態で、光制御装置８の偏光板５２上から光を照射すると、照射された光は偏光板５２を通過して保護膜５０を介して光変調膜４６に入射する。このとき、光変調膜４６に入射した光は、その領域における光変調膜４６の屈折率に応じて異なる角度で屈折する。光変調膜４６に入射した光は反射膜４４で反射され、光変調膜４６を通過して保護膜５０を介して偏光板５２から出射する。このとき、光変調膜４６の屈折率に応じて、偏光板５２から出射する光の透過率が異なり、偏光板５２上に各フレームの輝度データを表示することができる。
【００５５】
図３は、図１に示した光制御装置８の構成を示す回路図である。
【００５６】
光制御装置８は、二次元に配置された複数の画素１０、およびこれらの画素１０への輝度データの書き込み等を制御する制御部６０を含む。ここでは図示していないが、光制御装置８は、複数のビットラインＢＬを制御するデータ制御回路および複数のワードラインＷＬを制御する選択制御回路等を含むことができ、この場合、制御部６０はこれらの制御回路を制御する。
【００５７】
画素１０は、それぞれ、第一のトランジスタ１４と、光学素子２０とを含む。ここで、光学素子２０は、図１に示した光変調膜４６、第一の電極４８および第二の電極４９により構成される。また、本実施の形態において、光学素子２０は、光学素子２０の現フレームの輝度データを保持する第一の記憶素子１８としても機能する。
【００５８】
第一のトランジスタ１４において、ドレイン（またはソース）はビットラインＢＬ１に接続され、ゲートはワードラインＷＬ２に接続される。また、ソース（またはドレイン）は、光学素子２０の一方の電極（図１の第二の電極４９）に接続される。光学素子２０の他方の電極（図１の第一の電極４８）は接地される。
【００５９】
このような状態で、制御部６０は、ワードラインＷＬ１およびビットラインＢＬ１、ワードラインＷＬ１およびビットラインＢＬ２・・・を順次選択して一行目の画素１０の第一のトランジスタ１４をオンとし、第一の記憶素子１８に輝度データを書き込んでいく。一行目の画素１０の第一の記憶素子１８への輝度データの書き込みが終了すると、制御部６０は、ワードラインＷＬ２およびビットラインＢＬ１、ワードラインＷＬ２およびビットラインＢＬ２・・・を順次選択し、二行目の画素１０の第一の記憶素子１８に輝度データを書き込んでいく。
【００６０】
このようにして、制御部６０は、光制御装置８のすべての画素１０に輝度データを書き込んでいく。すべての画素１０の第一の記憶素子１８に輝度データが書き込まれると、制御部６０は、再びワードラインＷＬ１およびビットラインＢＬ１を選択して、次のフレームの輝度データの書き込みを開始する。このとき、各画素１０において、第一のトランジスタ１４がスイッチング素子として機能するため、光学素子２０は、輝度データに応じて発光する。
【００６１】
図４は、本実施の形態における光制御装置８を空間光変調器ＳＬＭとして用いた場合のホログラム記録装置を示す図である。ホログラム記録装置７０は、レーザ光源７２と、ビームエキスパンダ７４と、フーリエ変換レンズ７６と、記録媒体７８とを含む。制御部６０は、空間光変調器ＳＬＭのホログラムパターンの形成を制御する。
【００６２】
ホログラム記録装置７０において、レーザ光源７２から発せられたレーザ光は、図示しないビームスプリッタで２つの光に分割される。このうち一方の光は、参照光として用いられ、記録媒体７８内に導かれる。もう一方の光は、ビームエキスパンダ７４でビーム径が拡大され、平行光として空間変調器ＳＬＭ（光制御装置８）に照射される。このとき、光制御装置８には、各画素の第一の電極４８および第二の電極４９の電位差に応じてホログラムパターンが形成されており、空間変調器ＳＬＭに照射された光は、ホログラムパターンを含む信号光として空間変調器ＳＬＭから反射される。この信号光は、フーリエ変換レンズ７６を通過してフーリエ変換され、記録媒体７８内に集光される。記録媒体７８内において、ホログラムパターンを含む信号光と参照光の光路とが交差して光干渉パターンを形成する。光干渉パターン全体が屈折率の変化（屈折率格子）として記録媒体７８に記録される。
【００６３】
図５（ａ）と図５（ｂ）は、本実施の形態における光制御装置８を光演算装置に適用した例を示す図である。図５（ａ）に示すように、光制御装置８の表示画面にはマトリクス状の画素ベクトルが表示されている。光源からの光が入力ベクトルとして光制御装置８に照射されると、入力ベクトルと複数の画素ベクトルとの論理演算を並列に行うことができ、検出器で出力ベクトルとして検出される。これにより、図５（ｂ）に示すように、入力ベクトル（入力Ｘ１〜Ｘ８）と複数の画素ベクトル（演算行列）との論理演算を並列に行うことができ、出力ベクトル（出力（ｆ１〜ｆ８）が得られる。このように、光制御装置８を用いると、一度の演算で出力ベクトルが得られるので、高速な演算を実現することができる。
【００６４】
なお、本実施の形態における光制御装置８は、図１６に示した構成とすることもできる。ここでは、反射膜４４を導電性の材料により構成し、第二の電極４９として用いた点で図１に示した構成と異なる。ここで、反射膜４４は、画素毎に分離して形成される。第一の電極４８は、ＩＴＯやＩｒＯ２等の透明電極により構成することができ、光変調膜４６上に一面に形成することができる。ここでは、光変調膜４６の膜厚方向に電界が印加される。また、図１６では図示していないが、光制御装置８は、図１に示した構成と同様、偏光板５２を含む構成とすることもできる。これにより、光の位相の変調を可視的に取り出すことができる。なお、図１に示した光制御装置８においても、偏光板５２を含まない構成とすることができる。
【００６５】
以上のように、本実施の形態における光制御装置８は、反射型の表示装置として用いることができるので、表示画面の反対側の面に第一のトランジスタ１４等を形成しても、表示画面を広く用いることができる。
【００６６】
（第二の実施の形態）
図６は、本発明の第二の実施の形態における光制御装置の構成を示す部分断面図である。本実施の形態において、第一の実施の形態における光制御装置８と同様の構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。本実施の形態において、各画素に複数のトランジスタおよび複数の記憶素子が設けられた点で第一の実施の形態と異なる。
【００６７】
光制御装置８は、第一の実施の形態と同様、基板３２と、絶縁膜３８と、反射膜４４と、光変調膜４６と、第一の電極４８および第二の電極４９と、保護膜５０とを含む。また、保護膜５０上には偏光板５２が配置される。
【００６８】
ここで、基板３２および絶縁膜３８には、ＳＲＡＭ（Ｓｔａｔｉｃ  Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）である第二の記憶素子１６が形成される。第二の記憶素子１６は、第一のトランジスタ１４に接続するよう設けられる。
【００６９】
図７は、図６に示した光制御装置８の構成を示す回路図である。
【００７０】
画素１０は、それぞれ、第一のトランジスタ１４と、第二のトランジスタ１２と、第二の記憶素子１６と、光学素子２０とを含む。ここでも、光学素子２０は、光学素子２０の現フレームの輝度データを保持する第一の記憶素子１８として機能する。第二の記憶素子１６は、光学素子２０の次のフレームの輝度データを記憶する。第一のトランジスタ１４は、第二の記憶素子１６が保持する輝度データを第一の記憶素子１８に転送して光学素子２０の輝度値を変更するスイッチ素子として機能する。
【００７１】
第二のトランジスタ１２において、ドレイン（またはソース）はビットラインＢＬ１に接続され、ゲートはワードラインＷＬ２に接続される。また、ソース（またはドレイン）は、第二の記憶素子１６に接続される。第一のトランジスタ１４において、ドレイン（またはソース）は第二の記憶素子１６に接続され、ゲートは切り替えラインＦＬに接続される。また、ソース（またはドレイン）は、光学素子２０の一方の電極（図５の第二の電極４９）に接続される。光学素子２０の他方の電極（図５の第一の電極４８）は、接地される。
【００７２】
表示画面を構成するすべての画素１０の光学素子２０が対応する第一の記憶素子１８に保持された輝度データに応じて発光している間、制御部６０は、ワードラインＷＬ１およびビットラインＢＬ１、ワードラインＷＬ１およびビットラインＢＬ２・・・を順次選択して一行目の画素１０の第二のトランジスタ１２をオンとし、対応する第二の記憶素子１６に次のフレームの輝度データを書き込んでいく。一行目の画素１０の第二の記憶素子１６への書き込みが終了すると、制御部６０は、ワードラインＷＬ２およびビットラインＢＬ１、ワードラインＷＬ２およびビットラインＢＬ２・・・を順次選択し、二行目の画素１０の第二のトランジスタ１２に次のフレームの輝度データを書き込んでいく。このようにして、制御部６０は、現フレームの輝度データが光制御装置８のすべての画素１０に同時に表示されている間に、バックグランドで、各画素１０に次のフレームの輝度データを書き込んでいく。
【００７３】
光制御装置８のすべての画素１０の第二の記憶素子１６に次のフレームの輝度データが書き込まれると、制御部６０は、切り替えラインＦＬに所定の電圧を印加する。これにより、すべての画素１０の第一のトランジスタ１４が略同時にオンとなり、第二の記憶素子１６に保持されていた次のフレームの輝度データがそれぞれ対応する光学素子２０に転送され、すべての画素１０の光学素子２０は次のフレームの輝度データに応じて発光する。
【００７４】
この後、制御部６０は、同様の処理を行い、各画素１０の第二の記憶素子１６にその次のフレームの輝度データを書き込んでいく。
【００７５】
図８は、本実施の形態における光制御装置８において、輝度データが書き込まれる様子を示す模式図である。図７に示すように、表示画面には現フレームの輝度データが表示されている。このとき、バックグラウンドで、各画素の第二の記憶素子１６（図７参照）に次のフレームの輝度データが書き込まれていく。この間、すべての画素に現フレームの輝度データが表示されている。バックグランドにおけるすべての画素の第二の記憶素子１６への輝度データの書き込みが終了すると、制御部６０は切り替えラインＦＬに所定の電圧を印加して表示画面に次のフレームの輝度データが表示されるよう表示画面を切り替える。その後、制御部６０は、再び、バックグラウンドで、その次のフレームの輝度データの書き込みを開始する。
【００７６】
このようにすれば、各画素への輝度データの書き込みが行われている間、表示画面には同一フレームの輝度データが表示された状態となる。従って、本実施の形態における光制御装置８を図４に示したようなホログラム記録装置７０の空間光変調器ＳＬＭとして用いた場合、バックグラウンドで次のフレームの輝度データがすべての画素に書き込まれている間、光制御装置８には現フレームの輝度データが表示されているので、輝度データの書き込みと記録媒体７８へのホログラムパターンの記録とを同時に行うことができ、記録媒体７８へのホログラムパターンの記録を効率的に行うことができる。また、各フレーム間の切り替え時間は、制御部６０（図７）が切り替えラインＦＬに所定の電圧を印加して第一のトランジスタ１４がオンとされるのに必要な物理的な時間のみなので、非常に短い時間とすることができ、記録媒体７８へのホログラムパターンの記録を大幅に短縮することができる。
【００７７】
同様に、本実施の形態における光制御装置８を図５に示したような光演算装置に適用した場合も、光演算を行っている間にバックグラウンドで次のフレームの輝度データを書き込むことができるので、論理演算をより高速に行うことができる。
【００７８】
図９は、本実施の形態における光制御装置８の他の例を示す回路図である。光制御装置８は、第一の記憶素子１８として、ＳＲＡＭをさらに含むことができる。このように、第二の記憶素子１６および第一の記憶素子１８としてＳＲＡＭを用いることにより、第二の記憶素子１６に保持された輝度データを第一の記憶素子１８に転送する際の転送残りを低減することができ、精度よく輝度データの転送を行うことができる。
【００７９】
次に、本発明の第一および第二の実施の形態における光変調膜４６として好ましい材料を説明する。本実施の形態における光変調膜４６は、以下のような性能を有することが好ましい。
【００８０】
（１）制御部６０により表示画面に表示する輝度データを切り替えたときに、前フレームの輝度データが残存しないこと。
【００８１】
（２）制御部６０により表示画面に表示する輝度データを切り替えたときに、切り替え速度のばらつきが小さいこと。
【００８２】
以上のような性能を満たす材料として、以下に示すＰＬＺＴ膜が好ましく用いられる。
【００８３】
以下の実施の形態において、Ｌａ組成とは、特に断りのない限り、ＺｒおよびＴｉの原子数の和に対するＬａの原子数の割合をいう。
【００８４】
（第一のＰＬＺＴ膜）
第一のＰＬＺＴ膜としては、ゾルゲル法を用いてシリコン基板上に形成された反射膜（Ｐｔ膜）上に形成したものが挙げられる。以下、製法を説明する。
【００８５】
はじめに、シリコン基板上にシリコン酸化膜を形成し、その上にＰｔ膜を形成する。Ｐｔ膜表面に、Ｐｂ、Ｌａ、Ｚｒ、およびＴｉの各金属アルコキシドを含む混合溶液をスピンコートする。出発原料となる金属アルコキシドとして、たとえばＰｂ（ＣＨ2ＣＯＯ）2・３Ｈ2Ｏ、Ｌａ（Ｏ−ｉ−Ｃ3Ｈ7）3、Ｚｒ（Ｏ−ｔ−Ｃ4Ｈ9）4、Ｔｉ（Ｏ−ｉ−Ｃ3Ｈ7）4等を用いることができる。また、混合溶液中の原子組成は、図８の相図において二次電気光学効果が得られる組成とする。本実施形態では、Ｐｂ：Ｌａ：Ｚｒ：Ｔｉ＝１０５：９：６５：３５としている。また、混合溶液の膜厚は、たとえば１００ｎｍ〜５μｍ程度とする。
【００８６】
スピンコート後、所定の温度で乾燥を行い、次いでドライエアー雰囲気において仮焼成を行う。乾燥温度は、たとえば１００℃以上２５０℃以下とする。ここでは２００℃とする。仮焼成は、３００℃以上、好ましくは４００℃以上で行うことができる。こうすることにより、有機物、水分、残留炭素を確実に除去することができる。仮焼成の時間は、たとえば１分〜１時間程度とする。仮焼成まで、溶液の塗布・乾燥を所定の膜厚となるまで繰り返し行ってもよい。
【００８７】
その後、Ｏ2雰囲気中で熱処理を施し、ＰＬＺＴを結晶化しグレインを成長させる。熱処理温度は、たとえば６００℃以上７５０℃以下とする。こうすることにより、ＰＬＺＴを確実に結晶化することができる。また、熱処理温度は、７００℃以上とすることが好ましい。こうすることにより、結晶の平均粒径を大きくすることができる。このため、グレインの比表面積を減少させ、Ｌａの析出を抑制することができる。また、熱処理時間は、たとえば１０秒以上５分以下とすることができ、１分以上とすることが好ましい。こうすることにより、さらに大きくすることができる。
【００８８】
熱処理終了後、結晶化したＰＬＺＴ膜を急速冷却する。通常、この冷却過程は４００℃／ｍｉｎ〜１０００℃／ｍｉｎ程度の速度で行われるが、この場合、ＰＬＺＴのグレイン中にランタンを高濃度で導入することは困難となる。具体的には、原料組成において、ＺｒおよびＴｉの原子数の和に対し、Ｌａの原子数の割合をたとえば７％以上とした場合、原料組成と同じ濃度でランタンをグレイン中に導入することはきわめて困難となる。そこで本実施の形態では、熱処理後の冷却過程において、冷却速度を大きくしている。冷却速度は、たとえば１２００℃／ｍｉｎより大きくすることができ、たとえば１８００℃／ｍｉｎとしてもよい。
【００８９】
以上の工程を経て、シリコン基板上にＰＬＺＴ薄膜を形成した構造体が得られる。このＰＬＺＴ薄膜は、Ｌａの含有率が５原子％以上３０原子％以下と高いランタン組成を有する。上記手順で得られたＰＬＺＴについて周波数１ＭＨｚにおける比誘電率を測定したところ、１２００であった。この値から判断して、本実施形態で得られるＰＬＺＴでは、グレイン中に充分な量のランタンが取り込まれていると考えられる。
【００９０】
（第二のＰＬＺＴ膜）
第二のＰＬＺＴ膜は、シリコン基板上に形成されたＰｔ膜上にシード層を形成した後、金属アルコキシド層をスピンコートして形成する。シード層を形成することにより、均一で結晶性の良好なＰＬＺＴ膜を得ることができる。また、グレインサイズの大きいＰＬＺＴ膜を安定的に得ることができる。
【００９１】
シード層を形成するための混合液は、シード粒子、０．１〜１０ｗｔ％程度の界面活性剤、および有機溶剤を含む液体とする。この混合液を、シリコン基板上にスピンコート等により塗布し、シード層を形成する。このようなシード層を形成することにより、シード粒子を核として良好に結晶化が進むため、均一で結晶性の良好なＰＬＺＴ膜を得ることが可能となる。
【００９２】
シード粒子として、たとえばＴｉ超微粒粉を用いることができる。Ｔｉ超微粒粉は粒径０．５ｎｍから２００ｎｍ程度とするのが望ましく、さらに望ましくは粒径１ｎｍから５０ｎｍ程度とする。ところで、超微粒粉が核になるには、ある程度の原子の数が必要であり、原子1個では核にならず、また０．１ｎｍ程度の原子よりは充分に大きいサイズであることが望ましい。一方、核が大きすぎると、核の中心はＴｉのままで残ってしまう。したがってＴｉを残さないためには高いアニール温度が必要である。また、２００ｎｍを越えると平坦で均一なＰＬＺＴ膜の形成が困難となる。また核が大きくなると、溶媒中に分散しにくくなる。
【００９３】
また、シード粒子の濃度は、０．００００１ｗｔ％（０．１ｗｔｐｐｍ）から１ｗｔ％程度とするのが望ましい。Ｔｉ超微粒粉は、混合液中の界面活性剤で周囲を被覆される。
【００９４】
有機溶剤としては、αテルピオネールが好ましく用いられる。またこのほかキシレン、トルエン、２メトキシエタノール、ブタノール等を用いることも可能である。
また、シード層を形成するに際し、混合液を塗布したのち、乾燥・焼成することが好ましい。乾燥は、たとえば２００〜４００℃程度で１〜１０分間程度行うことができる。こうすることにより、溶媒を除去することができる。また、焼成は、シード層を結晶化させる温度とすることができる。概ね４５０〜７５０℃程度で約１〜１０分程度加熱すればよい。
【００９５】
以上述べた方法によれば、以下の性状を有する膜を安定的に形成することができる。
【００９６】
Ｌａ組成：５原子％以上３０原子％以下
比誘電率（周波数１ＭＨｚ）：１２００以上
ＰＬＺＴグレイン平均粒子径：８００ｎｍ以上
ＰＬＺＴのＸ線回折特性：Ｉ（１１１）／Ｉ（１１０）が１以上
（ＰＬＺＴの（１１０）面におけるＸ線回折強度をＩ（１１０）、（１１１）面におけるＸ線回折強度をＩ（１１１）とする。）
ＰＬＺＴのＸ線回折における（１１１）面の回折ピーク半値幅：５度以下
こうした性状を有する膜は、カー定数が大きく、二次電気光学効果に優れるため、本発明の第一および第二の実施の形態における光変調膜４６として好適に用いることができる。
【実施例】
【００９７】
［例１］
（ＰＬＺＴ膜の作製）
シリコン基板上に、スパッタ法によりＰｔ膜を形成し、Ｐｔ膜上にゾルゲル法によりＰＬＺＴを成膜した。Ｐｔ膜の膜厚は約１５０ｎｍとした。
ＰＬＺＴ成膜用の混合溶液中の金属原子比は、Ｐｂ：Ｌａ：Ｚｒ：Ｔｉ＝１０５：９：６５：３５とした。まずスピンコートでＰｔ膜上に混合溶液を塗布し、プリベークとして１５０℃で３０分加熱し、次に仮焼成として４５０℃で６０分加熱した。この一連の工程を４回繰り返した後、最後に７００℃酸素雰囲気中で１分間本焼成を行った。そして本焼成後、ＰＬＺＴ膜を表１に示したそれぞれの冷却速度で冷却し、ＰＬＺＴ膜を得た。
（評価）
表１中の試料１〜試料３のそれぞれについて、屈折率ｎ、比誘電率ε、カー定数Ｒ、結晶粒径Ｄ、を測定した。また、試料１および試料３については、Ｘ線回折スペクトルを取得した。
なお、試料の屈折率は、６３３ｎｍの光における吸光度から算出した。なお、試料の比誘電率は、１ＭＨｚの交流電場中で測定した。また、膜中の結晶の平均粒径は、ＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）観察により行った。また、Ｘ線回折測定の条件はθ／２θスキャンとし、Ｘ線の波長はＣｕＫα：１．５４１８Åとした。
【００９８】
【表１】
2008276261.tif 000003
【００９９】
（結果）
表１に、各試料の物性測定結果を示した。また、図１０に、試料の屈折率ｎとカー定数Ｒとの関係を示す。また、図１１に、試料の比誘電率εとカー定数Ｒとの関係を示した。また、図１２に、試料のＸ線回折スペクトルにおける（１１１）面（ピークの２θ＝約３８度）と（１１０）面（ピークの２θ＝約３１度）とのピーク強度比をカー定数Ｒとの関係でプロットした。さらに、図１３に、Ｘ線回折スペクトルにおける（１１１）面（ピークの２θ＝約３８度）の半値幅とカー定数との関係を示した。
図１０、図１１、および表１より、屈折率が２．８以上または比誘電率が１２００以上のＰＬＺＴ膜において、大きなカー定数が得られることがわかった。また、結晶の平均粒径を約１μｍとすることにより、大きなカー定数が得られることがわかった。
これらのことから、試料３では、焼成後、急速冷却を行うことにより、結晶中のＬａが結晶粒中に取り込まれることが示唆された。また、結晶の平均粒径が大きいほど比表面積が小さいため、Ｌａの酸化物（たとえばＬａ２Ｏ３）の析出を抑制することができると考えられる。
一方、試料１では、ＰＺＴ相の屈折率とＬａ相（Ｌａの酸化物相）の屈折率について加成則が成り立つことがわかる。このため、冷却速度が遅いと、Ｌａの酸化物の析出が生じ、膜中にＰＺＴ相とＬａ相が形成されていることが示唆された。
次に、図１２および図１３の結果より、以下のことがわかる。なお、ＰＬＺＴ膜中には、立方晶と正方晶とが混在していると考えられる。
図１２の結果より、膜全体として（１１１）面方向への配向性を増すことにより、二次電気光学効果を向上させることができることがわかる。これは、（１１１）面方向への配向を増すことにより、結晶粒子間の配向のぶれを低減することができるためと推察される。また、図１３より、（１１１）面のピーク半値幅を小さくすることによっても、二次電気光学効果を向上させることができることが明らかになった。これは、ピーク半値幅を小さくすることにより、膜全体の結晶性が向上するためであると考えられる。
以上、本発明を実施の形態および実施例に基づいて説明した。この実施の形態および実施例はあくまで例示であり、種々の変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。
【産業上の利用可能性】
【０１００】
本発明の光制御装置は、ホログラム記録／再生装置における空間光変調器ＳＬＭ、表示装置、光通信用スイッチ、光通信用変調器、光演算装置、および暗号化回路等に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１０１】
【図１】本発明の第一の実施の形態における光制御装置の構成を示す部分断面図である。
【図２】第一の電極および第二の電極の形状を示す上面図である。
【図３】図１に示した光制御装置の構成を示す回路図である。
【図４】ホログラム記録装置を示す図である。
【図５（ａ）】光演算装置を示す図である。
【図５（ｂ）】入力ベクトルと複数の画素ベクトル（演算行列）との論理演算によって、出力ベクトルを得る計算式を示す図である。
【図６】本発明の第二の実施の形態における光制御装置の構成を示す部分断面図である。
【図７】図６に示した光制御装置の構成を示す回路図である。
【図８】本実施の形態における光制御装置において、輝度データが書き込まれる様子を示す模式図である。
【図９】本実施の形態における光制御装置の他の例を示す回路図である。
【図１０】実施例のＰＬＺＴ膜の、屈折率とカー定数との関係を示す図である。
【図１１】実施例のＰＬＺＴ膜の、比誘電率とカー定数との関係を示す図である。
【図１２】実施例のＰＬＺＴ膜の、Ｘ線回折ピーク強度比とカー定数との関係を示す図である。
【図１３】実施例のＰＬＺＴ膜の、Ｘ線回折ピークの半値幅とカー定数との関係を示す図である。
【図１４】ホログラム記録装置の一例を示す図である。
【図１５】ＰＬＺＴの相状態を示す図である。
【図１６】図１に示した光制御装置の他の例を示す図である。
【符号の説明】
【０１０２】
１  光制御装置、１０  画素、１２  第二のトランジスタ、１４  第一のトランジスタ、１６  第二の記憶素子、１８  第一の記憶素子、２０  光学素子、３２  基板、３４  素子分離領域、３５  ドレイン、３６  ソース、３７  ゲート、３８  絶縁膜、４０  プラグ、４２  配線、４４  反射膜、４６  光変調膜、４８  第一の電極、４９  第二の電極、５０  保護膜、５２  偏光板、６０  制御部、７０  ホログラム記録装置、７２  レーザ光源、７４  ビームエキスパンダ、７６  フーリエ変換レンズ、７８  記録媒体。 
【図１】
2008276261.tif 000004
【図２】
2008276261.tif 000005
【図３】
2008276261.tif 000006
【図４】
2008276261.tif 000007
【図５（ａ）】
2008276261.tif 000008
【図５（ｂ）】
2008276261.tif 000009
【図６】
2008276261.tif 000010
【図７】
2008276261.tif 000011
【図８】
2008276261.tif 000012
【図９】
2008276261.tif 000013
【図１０】
2008276261.tif 000014
【図１１】
2008276261.tif 000015
【図１２】
2008276261.tif 000016
【図１３】
2008276261.tif 000017
【図１４】
2008276261.tif 000018
【図１５】
2008276261.tif 000019
【図１６】
2008276261.tif 000020
【手続補正書】
【提出日】平成20年8月29日(2008.8.29)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
二次元に配置された複数の画素を含む光制御装置であって、
各画素は、
現フレームの輝度データを保持する第一の記憶素子と、
前記第一の記憶素子に保持された輝度データに応じて光を変調する光学素子と、
前記第一の記憶素子の次のフレームの輝度データを記憶する第二の記憶素子と、
前記第二の記憶素子が保持する輝度データを前記第一の記憶素子に転送して前記光学素子の輝度値を変更するスイッチ素子として機能する第一のトランジスタと、
前記第二の記憶素子に次のフレームの輝度データを書き込むための第二のトランジスタと、
を備え、
前記光学素子が
基板と、
前記基板上に設けられた反射膜と、
前記反射膜上に設けられ、印加された電界の大きさにより屈折率が変化する材料により構成された固体の光変調膜と、
前記光変調膜に設けられた電極と、
を含み、
前記光学変調膜は、Ｐｂ、Ｚｒ、ＴｉおよびＬａを構成元素として含む多結晶ＰＬＺＴからなり、
前記多結晶ＰＬＺＴの（１１０）面におけるＸ線回折強度をＩ（１１０）、（１１１）面におけるＸ線回折強度をＩ（１１１）としたときに、Ｉ（１１１）／Ｉ（１１０）の値が１以上であることを特徴とする光制御装置。
【請求項２】
前記多結晶ＰＬＺＴを構成するグレインの平均粒子径が８００ｎｍ以上であることを特徴とする請求項１に記載の光制御装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の構造体において、
前記光変調膜のＸ線回折における（１１１）面の回折ピーク半値幅が５度以下であることを特徴とする光制御装置。
【請求項４】
前記第一の記憶素子が、前記光学素子と前記第一のトランジスタとの間に設けられていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の光制御装置。
【請求項５】
前記電極は、マトリクス状に配置された複数の電極対を含むことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に光制御装置。
【請求項６】
請求項５に記載の光制御装置において、
前記電極対はそれぞれ櫛形に形成され、櫛歯部分が互いに対向して交互に配置されたことを特徴とする光制御装置。
【請求項７】
前記第一のトランジスタが前記基板と前記反射膜との間に設けられたことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の光制御装置。
【請求項８】
前記基板と前記反射膜との間に設けられた絶縁膜をさらに含み、
前記第一のトランジスタは、前記絶縁膜に形成されたことを特徴とする請求項７に記載の光制御装置。
【請求項９】
前記第一の記憶素子が前記基板と前記反射膜との間に設けられたことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の光制御装置。
【請求項１０】
前記基板と前記反射膜との間に設けられ、前記電極に接続した配線をさらに含むことを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の光制御装置。
【請求項１１】
前記光変調膜は、印加された電界の二乗に比例して前記屈折率が変化する材料により構成されたことを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の光制御装置。
【請求項１２】
前記光変調膜は、Ｐｂ、Ｚｒ、ＴｉおよびＬａを構成元素として含むＰＬＺＴにより構成されたことを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の光制御装置。
【請求項１３】
前記光変調膜は、周波数１ＭＨｚにおける比誘電率が１２００以上であることを特徴とする請求項１乃至１２のいずれか１項に記載の光制御装置。
【請求項１４】
ワードラインとビットラインとが交差する領域に画素を有し、全画素に接続される切り替え線を備えた光制御装置であって、
各画素が、
第一の記憶素子および第二の記憶素子と、
前記第一の記憶素子に保持された輝度データに応じて光を変調する光学素子と、
一端が前記第一の記憶素子に接続され、他端が前記第二の記憶素子に接続され、制御端子が切り替え線に接続される第一のスイッチング素子と、
一端が第二の記憶素子に接続され、他端が前記ビットラインに接続され、制御端子がワードラインに接続される第二のスイッチング素子とを、
備え、
前記光学素子が
基板と、
前記基板上に設けられた反射膜と、
前記反射膜上に設けられ、印加された電界の大きさにより屈折率が変化する材料により構成された固体の光変調膜と、
前記光変調膜に設けられた電極と、
を含み、
前記光学変調膜は、Ｐｂ、Ｚｒ、ＴｉおよびＬａを構成元素として含む多結晶ＰＬＺＴからなり、
前記多結晶ＰＬＺＴの（１１０）面におけるＸ線回折強度をＩ（１１０）、（１１１）面におけるＸ線回折強度をＩ（１１１）としたときに、Ｉ（１１１）／Ｉ（１１０）の値が１以上であることを特徴とする光制御装置。