JP2000028978A - 光シャッタ装置 - Google Patents

光シャッタ装置

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JP2000028978A
JP2000028978A JP10199910A JP19991098A JP2000028978A JP 2000028978 A JP2000028978 A JP 2000028978A JP 10199910 A JP10199910 A JP 10199910A JP 19991098 A JP19991098 A JP 19991098A JP 2000028978 A JP2000028978 A JP 2000028978A
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optical shutter
electrodes
thin film
shutter device
chip
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JP10199910A
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Isao Doi
勲 土井
Itaru Saito
格 斉藤
Kenichi Wada
謙一 和田
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Minolta Co Ltd
Original Assignee
Minolta Co Ltd
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    • G02OPTICS
    • G02FOPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/03Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on ceramics or electro-optical crystals, e.g. exhibiting Pockels effect or Kerr effect
    • G02F1/055Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on ceramics or electro-optical crystals, e.g. exhibiting Pockels effect or Kerr effect the active material being a ceramic
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  • Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)
  • Mechanical Light Control Or Optical Switches (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 履歴現象を効果的に解消することができ、か
つ、簡単な工程で精度よく製作できる光シャッタ装置を
得る。 【解決手段】 PLZTからなるチップ11の表面に、
インジュウムを添加したSnO2薄膜15を形成し、そ
の上に電極16,17を形成した光シャッタ装置。各電
極16,17の間は光の透過をオン/オフする光変調領
域12とされ、電極16,17間の表面抵抗率は1010
Ω/sq以下である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、光シャッタ装置、
詳しくは、PLZT等の電気光学材料を光シャッタ素子
として使用し、受光面上に画像を書き込むための光シャ
ッタ装置に関する。
【0002】
【従来の技術と課題】従来、銀塩感材を用いた印画紙や
フィルム、あるいは電子写真用感光体に画像(潜像)を
形成するのに、電気光学効果を有する材料であるPLZ
Tからなる板状チップ上に駆動電極(共通電極と個別電
極)を設け、該電極から電界が作用する部分を1画素に
相当する光変調領域として使用する固体走査型の光シャ
ッタ装置が種々提案されている。
【0003】ところで、この種の光シャッタ装置では、
履歴現象を如何に解決するかが重要な課題となってい
る。履歴現象とは使用に伴ってコントラストが低下する
ことをいい、以下の現象によると推測される。電気光学
材料においては、電界存在下で光照射を受けた部分に微
量の電荷が発生し、繰り返される光照射で電荷が蓄積し
て空間電界を形成する。この空間電界は電極近傍に偏在
する傾向があり、最適駆動電圧(半波長電圧)が変化、
即ち、オン時の透過光量が減少する一方でオフ時の漏れ
光量が増大し、経時的には画像のコントラストが低下す
る。
【0004】この対策としては、従来、光シャッタチッ
プの変調領域を部分的に改質(還元)処理して電気抵抗
を低下させることが知られている。しかし、材料自体を
改質することは工程が複雑であり、抵抗値の管理が困難
であるという問題点を有している。
【0005】そこで、本発明の目的は、履歴現象を効果
的に解消することができ、かつ、簡単な工程で精度よく
製作することのできる光シャッタ装置を提供することに
ある。
【0006】
【発明の構成、作用及び効果】以上の目的を達成するた
め、本発明に係る光シャッタ装置は、電気光学材料から
なる板状チップの少なくとも光変調領域の光学研摩面上
に、電極間の表面抵抗率が1010Ω/sq以下となるよ
うに薄膜を形成した。光変調領域の表面抵抗を低下させ
ることで、光変調領域に残留した電荷が徐々に薄膜を通
じて電極へ排出され、残留電界が形成されなくなると推
測される。これにて履歴現象が解消され、経時的なコン
トラストの低下が防止される。また、本発明は、電気光
学材料自体を改質するのではなく、チップ上に薄膜を形
成するために、製作工程が簡単であり、所望の抵抗値を
精度よく得ることができる。
【0007】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る光シャッタ装
置の実施形態について、添付図面を参照して説明する。
【0008】(構造)図1は本発明の第1実施形態であ
る光シャッタ装置を示す。この装置は、PLZTからな
る光シャッタチップ11の表面を光学研摩し、その研摩
面上に透光性/導電性を有する薄膜15を形成し、さら
に薄膜15上に共通電極16及び個別電極17を形成し
たものである。符号18は電源部、符号19は駆動回路
である。
【0009】PLZTは、よく知られているように、カ
ー定数の大きい電気光学効果を有する透光性セラミック
スであり、電極16,17間に電圧を印加して電界を発
生させると、PLZTが複屈折を生じ、透過光の偏光面
が回転する。このチップ11は多数個が直線状に並設さ
れてアレイとして構成され、チップ11の両面側には図
示しない偏光子、検光子が配置される。光変調領域12
は電極16,17間に位置し、画像データに基づいて電
極16,17間の電圧がオン/オフされることで、透過
光のオン/オフが生じる。
【0010】図2は本発明の第2実施形態である光シャ
ッタ装置を示す。この装置は、PLZTからなる光シャ
ッタチップ21の光学研摩された表面に透光性/導電性
を有する薄膜25を形成した後、一定間隔で突部を形成
して光変調領域22とし、光変調領域22の両側からチ
ップ21の表面にわたって共通電極26、個別電極27
を形成したものである。
【0011】電源部18、駆動回路19は図1のものと
同様であり、光シャッタ素子としての機能も図1の装置
と同様である。
【0012】(薄膜の作用及び表面抵抗率)前記薄膜1
5,25は駆動電極間の表面抵抗を低下させる作用を奏
する。この作用は以下のように推測される。即ち、電極
16,17間又は26,27間に電圧の印加を長時間繰
り返すと、光変調領域12,22に電荷が残留すること
になる。しかし、薄膜15,25を設けることで残留電
荷が徐々に薄膜15,25を通じて接地されている電極
(共通電極16,26)へ排出され、残留電界が存在し
なくなる。これにて履歴現象が解消され、経時的なコン
トラストの低下が防止されるのである。
【0013】以下の実験例に示すように、駆動電極間の
表面抵抗率Rsは1010Ω/sq以下であることが好ま
しい。その下限値は駆動回路19の電流負荷で決まり、
通常は104Ω/sqとなる。ここで、表面抵抗率Rs
とは材料の単位面積当たりの電気抵抗を表わし、面積抵
抗、シート抵抗とも称される。表面抵抗率Rsは、材料
の表面に距離Lで対向する一対の薄膜電極を幅Wで形成
し、この電極間に電圧Vを印加したときに流れる電流I
を検出し、以下の式(1)に基づいて求める。 Rs=(W・V/I)/L …(1)
【0014】(薄膜の材料、膜厚)前記薄膜の材料とし
ては、インジュウムを添加した酸化錫、アルミニュウム
を添加した酸化亜鉛、酸化チタン等の半導電性金属酸化
物を使用することができる。あるいは、ポリエチレン、
ポリプロピレン、イオノマー、ポリビニルアルコール、
ポリ酢酸ビニル、エチレン酢酸ビニル共重合体、ポリ−
4−メチルペンテン−1、ポリメタクリル酸メチル、ポ
リカーボネイト、ポリスチレン、アクリロニトリルアク
リル酸メチル共重合体、アクリロニトリルブタジエンス
チレン共重合体、ポリテレフタル酸エチレン、ポリウレ
タンエラストマー、硝酸セルロース、酢酸セルロース、
三酢酸セルロース、プロピオン酸セルロース、酢酸酪酸
セルロース、エチルセルロース、再生セルロース、ナイ
ロン6、ナイロン66、ナイロン11、ナイロン12、
ポリイミド、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポ
リ塩化ビニル、塩化ビニル酢酸ビニル共重合体、ポリ塩
化ビニリデン、塩化ビニリデン塩化ビニル共重合体、ビ
ニルニトリルゴム合金、ポリテトラフルオロエチレン、
ポリクロロトリフルオロエチレン、ポリフッ化ビニル、
ポリフッ化ビニリデン、ポリエチレンテトラフルオロエ
チレン共重合体等のプラスチックフィルム材料中に、ポ
リアセチレン、ポリピロール、ポリチオフェン等の導電
性高分子等を分散させて導電性を付与した材料を利用す
ることができる。
【0015】また、薄膜の厚さは、実用上問題とならな
い程度の透光性を有し、電気光学材料との密着性を確保
でき、強度が実用上の取り扱いや耐久性の点で問題とな
らない範囲で決められる。通常は0.01〜5μm程度
である。
【0016】(成膜方法)薄膜に所定の表面抵抗率を付
与することができれば、成膜方法は任意であるが、以下
の方法を採用することが好ましい。即ち、金属や金属酸
化物、あるいは、ケイ素化合物、ホウ素化合物、リン化
合物、炭化水素化合物、有機金属等の気体を用いて、真
空蒸着、スパッタリング、イオンプレーティング、光C
VD、熱CVD、プラズマCVD等の真空薄膜形成法を
採用する。表面抵抗率は添加する不純物、導電性高分子
の添加量や成膜時の基板温度、酸素分圧などにより制御
することができる。
【0017】また、浸漬法、スプレー法、バーコート
法、カーテンフロー法、電着塗装法、ロール塗装法等の
塗布法を採用することも可能である。この場合、表面抵
抗率は導電性高分子の添加量により制御することができ
る。
【0018】また、電気光学材料に薄膜を設ける際の接
着性を確保する目的で、成膜前に、電気光学材料表面に
シランカップリング剤の塗布やプライマー層の塗布を行
ってもよく、酸処理、アルカリ処理、プラズマ処理を行
ってもよい。あるいは、同様の目的で、パフ研摩、サン
ドブラスト処理、機械的切削加工等により粗面化処理等
を行ってもよい。なお、この粗面化処理は、透過光量が
極端に低下しない、あるいは不均一にならない程度であ
ることが必要である。
【0019】さらに、耐久性、耐環境特性等を改善する
ために薄膜上に表面保護層を設けてもよい。あるいは、
光シャッタ性能や接着性等を改善するために下引き層を
設けてもよい。このような表面保護層あるいは下引き層
の材料としては、紫外線硬化性樹脂、常温硬化性樹脂、
熱硬化性樹脂等の樹脂、その樹脂中に抵抗調整材料を分
散した混合樹脂、金属酸化物、金属硫化物等を真空中で
蒸着法やイオンプレーティング法等で薄膜化した真空薄
膜材料、プラズマ重合法を用いて作製された不定形炭素
膜、不定形炭化硅素膜等を使用することができる。
【0020】(製造方法の具体例)次に、光シャッタ装
置の製造方法の具体例について説明する。ここでは、図
1に示したプレーナ型の第1実施形態について説明す
る。
【0021】まず、所定寸法のチップ11を洗浄し、表
面にインジュウムを不純物として添加したSnO2膜1
5を0.1μmの厚さにスパッタリング法によって成膜
する。前述の方法によって、この薄膜15の表面抵抗率
を測定したところ、3×10 7Ω/sqであった。同様
の方法で測定したチップ11自体の表面抵抗率は、6×
1012Ω/sqであった。この場合、インジュウムは表
面抵抗率の調整用として使用される。
【0022】次に、薄膜15上に電極16,17となる
アルミ膜を0.3μmの厚さにスパッタリング法によっ
て形成する。さらに、フォトリソグラフィ法によって共
通電極16及び個別電極17を所定の形状に形成する。
【0023】図3はこのようにして製造した光シャッタ
装置をデューティ比1:1の1kHzの矩形パルス電圧
で駆動したときの特性を示し、曲線Xはオン時光量、曲
線Yはオフ時光量をそれぞれ10倍したものである。図
3(A)は初期特性を示し、コントラストは良好であ
る。図3(B)は過酷テストとしてパルスピーク電圧に
等しい直流電圧を8時間連続して印加した後の履歴後特
性を示し、コントラストは初期特性よりも若干低下して
いるが、実用上問題はない。
【0024】図4は比較例として薄膜15を設けない光
シャッタ装置を前記テストと同じ条件で駆動したときの
特性を示し、曲線X,Yはそれぞれオン時光量,オフ時
光量をそれぞれ10倍したものである。図4(A)は初
期特性、図4(B)は履歴後特性を示す。図4(B)に
示すように、比較例では過酷テストにおいてコントラス
トが大きく低下した。
【0025】次に、前記第1実施形態において、薄膜の
膜厚とインジュウムの添加量を調整して種々の表面抵抗
率を有する実験例1〜6及び薄膜を形成しない実験例7
のコントラストを以下の表1に示す。表1のコントラス
トは、前述の履歴後特性テストで半波長電圧印加時にお
けるオン時光量とオフ時光量の比として求めた。
【0026】評価結果の欄において、○印はコントラス
トが50以上で非常に好ましい実用性能を示したもので
ある。△印はコントラストが20〜50で必ずしも好ま
しくはないが、実用性能的には使用可能なものである。
×印はコントラストが20以下で実用性能として問題が
あるものである。
【0027】
【表1】
【0028】(その他の実施形態)なお、本発明に係る
光シャッタ装置は前記実施形態に限定するものではな
く、その要旨の範囲内で種々に変更可能である。特に、
光変調領域の形状、構成、駆動電極の形状等は任意であ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施形態である光シャッタ装置を
示す斜視図。
【図2】本発明の第2実施形態である光シャッタ装置を
示す斜視図。
【図3】前記第1実施形態の印加電圧に対する透過光量
を示すグラフ、(A)は初期特性、(B)は履歴後特性
である。
【図4】前記第2実施形態の印加電圧に対する透過光量
を示すグラフ、(A)は初期特性、(B)は履歴後特性
である。
【符号の説明】
11,21…光シャッタチップ 12,22…光変調領域 15,25…薄膜 16,26…共通電極 17,27…個別電極
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 和田 謙一 大阪府大阪市中央区安土町二丁目3番13号 大阪国際ビル ミノルタ株式会社内 Fターム(参考) 2H079 AA02 AA13 BA01 BA02 CA22 DA04 DA27 EA11 EA24 GA04 HA13

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 電気光学材料からなる板状チップ上に駆
    動電極を設け、該電極から電界が作用する部分を光変調
    領域とした光シャッタ装置において、 前記チップの少なくとも光変調領域が光学研摩された面
    として形成され、 少なくとも光学研摩された面上に、電極間の表面抵抗率
    が1010Ω/sq以下となる薄膜が形成されているこ
    と、 を特徴とする光シャッタ装置。
JP10199910A 1998-07-15 1998-07-15 光シャッタ装置 Pending JP2000028978A (ja)

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