JP2003177370A

JP2003177370A - 画像変換素子およびその製造方法

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Publication number: JP2003177370A
Application number: JP2001379070A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Kikuchi; 宏菊池; Kazunori Miyagawa; 和典宮川; Kuniharu Takizawa; 國治滝沢
Original assignee: Nippon Hoso Kyokai NHK; Japan Broadcasting Corp
Current assignee: Japan Broadcasting Corp
Priority date: 2001-12-12
Filing date: 2001-12-12
Publication date: 2003-06-27

Abstract

(57)【要約】【課題】大面積に形成することができ、かつ空間一様
性、解像度および感度に優れ、また、製造工程が簡易で
生産性が高い画像変換素子およびその製造方法を提供す
る。【解決手段】画像変換素子１０は、ガラス基板１２
ａ、透明電極１４ａ、光導電層１６、遮光層１８、誘電
体ミラー２０、光変調層２２、透明電極１４ｂおよびガ
ラス基板１２ｂが積層された構成を有する。光導電層１
６は、アバランシェ増倍作用を有する部材で形成され、
光変調層２２は、電気光学結晶で形成される。光変調層
２２は、電気光学結晶板をガラス基板１２ｂの透明電極
１４ｂ側に接着した状態で電気光学結晶板の表面を研削
加工および研磨加工することにより形成される。光導電
層１６と遮光層１８とは、接着して一体化される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、画像変換素子およ
びその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】空間光変調器（空間光変調素子）は、２
次元信号を入力して、記憶、読み出し、消去ができるデ
バイスである。空間光変調器は、インコヒーレント光ー
コヒーレント光変換、不可視ー可視変換、またはそれら
の逆の変換が可能であり、撮像装置、ヘッドマウントデ
ィスプレイ、データの並列処理あるいは画像の直接演算
処理などに対する応用が考えられている。また、光の強
度増幅を行うようにすれば、ビデオプロジェクタ等の表
示装置に応用することができる。

【０００３】このような空間光変調器（以下、画像変換
素子という。）には、光画像信号を入力する光アドレス
方式と時系列電気信号を入力する電気アドレス方式とが
ある。

【０００４】このうち前者の光アドレス方式には、代表
的なものとして、光信号を変調する部材として液晶層を
設けた液晶画像変換素子がある。

【０００５】液晶画像変換素子の典型例は、特開昭５８
−２１５６２６号公報やAppl.Phys.lett.,Vol.22,No.3,
１February(1973)等に開示されている。

【０００６】液晶画像変換素子について、特開昭５８−
２１５６２６号公報に記載のある光強度−空間周波数変
換素子（以下、画像変換素子という。）を例にとり、図
１を参照して説明する。

【０００７】画像変換素子１は、図１に示すように、ガ
ラス基板２ａ、透明電極３ａ、光導電層４、遮光層５、
誘電体ミラー６、配向層７ａ、光変調層８、配向層７
ｂ、透明電極３ｂおよびガラス基板２ｂがこの順で積層
された構成を有する。光変調層８は、ネマティック液晶
からなり、スペーサ９ａ、９ｂ内に収容されている。な
お、図１中参照符号ｖは交流電源を示し、参照符号ＷＬ
は書き込み光（書き込み光画像）を示し、参照符号ＲＬ
は読み出し光（読み出し光画像）を示す。

【０００８】画像変換素子１は、透明電極３ａ、３ｂ間
に電圧を印加した状態で、書き込み光ＷＬをガラス基板
２ａから入射させると、光導電層４において、書き込み
光ＷＬの強度に応じて電子・ホール対を生成し、書き込
み光ＷＬの空間的な (２次元的な) 強度分布に対応する
電荷画像が形成される。そして、この電荷画像に対応し
た電界が光変調層８に印加され、光変調層８のネマティ
ック液晶は透明電極３ａ、３ｂと垂直な方向に整列す
る。

【０００９】この状態で、直線偏光状態の読み出し光Ｒ
Ｌをガラス基板２ｂから画像変換素子１に入射させる
と、配向層７ａまで透過した読み出し光ＲＬの大部分は
誘電体ミラー６によって反射される。このとき、光変調
層（液晶層）８の電気光学効果で光変調層８に加わる電
界強度に応じて複屈折の状態が変化することにより、上
記電荷画像に対応して光の位相が変化した楕円偏光の反
射光が生成され、ガラス基板２ｂ側に書き込み画像に対
応した読み出し画像が得られる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の液晶画像変換素子は、スペーサを用いて作ったセル
にネマティック液晶を注入して光変調層を形成し、さら
に光変調層の両側に配向層を設ける必要があり、このた
め、製造工程が複雑で、生産性が高くない。また、光変
調層はネマティック液晶を例えば５μｍ程度の厳密に均
一な厚みにする必要があるため、大面積で、かつ空間一
様性（２次元一様性）に優れた高解像度の画像変換素子
を得ることが困難である。また、書き込み光の１光子当
たり発生する電子―ホール対は１ケ以下であるため、素
子感度が低く、非常に大きな強度の書き込み光を必要と
する。

【００１１】本発明は、上記の課題に鑑みてなされたも
のであり、大面積に形成することができ、かつ空間一様
性、解像度および感度に優れ、また、製造工程が簡易で
生産性が高い画像変換素子およびその製造方法を提供す
ることを主な目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明に係る画像変換素
子は、２枚の透明電極間に、少なくとも光導電層、誘電
体ミラーおよび光変調層を備えた画像変換素子であっ
て、該光導電層がアバランシェ増倍作用を有する部材か
らなり、該光変調層が電気光学結晶からなることを特徴
とする。

【００１３】これにより、光導電層がアバランシェ増倍
作用を有する部材からなるため高感度であり、また、光
変調層を電気光学結晶により均一で薄い厚みに容易に形
成することができるため、空間一様性に優れ高解像度で
あるとともに大面積に形成することができ、また、製造
工程が簡易で生産性が高い画像変換素子を得ることがで
きる。

【００１４】この場合、前記アバランシェ増倍作用を有
する部材が、ａ−Ｓｅ膜、Ａｓドープａ−Ｓｅ膜、
ＡｓおよびＬｉＦドープａ−Ｓｅ膜とＡｓドープａ−
Ｓｅ膜の積層膜またはシリコン単結晶であり、また、
前記電気光学結晶が、ＬｉＮｂＯ_３、ＬｉＴａ
Ｏ_３、ＢａＴｉＯ_３または（Ｂａ_０．２５Ｓｒ
_０．７ _４）Ｎｂ_２Ｏ_６であると、好適である。

【００１５】また、この場合、前記２枚の透明電極間に
０．９×１０^６Ｖ／ｃｍ以上の電界を印加して駆動する
と、好適にアバランシェ増倍作用を得ることができる。

【００１６】また、本発明に係る画像変換素子の製造方
法は、上記の画像変換素子の製造方法であって、ガラス
基板上に２枚の透明電極のうちの１枚の透明電極を設
け、該１枚の透明電極上に電気光学結晶を接着して積層
する工程と、該電気光学結晶の表面を研削加工および研
磨加工する工程とを有することを特徴とする。

【００１７】これにより、ガラス基板上に接着した電気
光学結晶を均一で薄い厚みに容易に形成することで、画
像変換素子を簡易な製造工程で高い生産性で製造するこ
とができ、また、高い空間一様性に優れるとともに高解
像度の画像変換素子を得ることができる。さらに、ガラ
ス基板上に電気光学結晶が接着されているため、製造工
程における電気光学結晶の取り扱いが容易である。

【００１８】また、本発明に係る画像変換素子の製造方
法は、上記の画像変換素子の製造方法であって、１枚の
ガラス基板上に２枚の透明電極のうちの１枚の透明電極
を設け、該１枚の透明電極上にアバランシェ増倍作用を
有する部材を設ける工程と、他の１枚のガラス基板上
に、２枚の透明電極のうちの１枚の透明電極、電気光学
結晶および誘電体ミラーを少なくとも設ける工程と、該
１枚のガラス基板の該アバランシェ増倍作用を有する部
材が設けられた側と、該他の１枚のガラス基板の該２枚
の透明電極のうちの１枚の透明電極、電気光学結晶およ
び誘電体ミラーとが少なくとも設けられた側とを接着す
る工程とを有することを特徴とする。

【００１９】これにより、製造工程において熱を受けて
アバランシェ増倍作用を損なう変質を生じることなくア
バランシェ増倍作用を有する部材を形成することができ
る。

【００２０】

【発明の実施の形態】本発明に係る画像変換素子および
その製造方法の好適な実施の形態（以下、本実施の形態
例という。）について、図を参照して、以下に説明す
る。

【００２１】まず、本実施の形態例に係る画像変換素子
について、図２を参照して説明する。

【００２２】本実施の形態例に係る画像変換素子１０
は、図２に示すように、ガラス基板１２ａ、透明電極１
４ａ、光導電層１６、遮光層１８、誘電体ミラー２０、
光変調層２２、透明電極１４ｂおよびガラス基板１２ｂ
が積層された構成を有する。なお、図１中参照符号Ｖは
交流または直流の電源を、参照符号ＷＬは書き込み光
（書き込み光画像）を、参照符号ＲＬは読み出し光（読
み出し光画像）を、それぞれ示す。また、参照符号２４
ａ、２４ｂは接着剤の層を、参照符号２６ａ、２６ｂは
反射防止膜を、それぞれ示す。

【００２３】画像変換素子１０において、ガラス基板１
２ａ、１２ｂ、透明電極１４ａ、１４ｂ、遮光層１８お
よび誘電体ミラー２０は、従来と同様のものを用いるこ
とができる。

【００２４】光導電層１６は、アバランシェ増倍作用を
有する部材で形成される。アバランシェ増倍作用を有す
る部材としては、ａ−Ｓｅ膜、Ａｓドープａ−Ｓｅ膜、
ＡｓおよびＬｉＦドープａ−Ｓｅ膜とＡｓドープａ−Ｓ
ｅ膜の積層膜、シリコン単結晶等を挙げることができ
る。このうち、Ａｓドープａ−Ｓｅ膜は、光照射のない
暗状態での電気抵抗が非常に大きいため、高解像度を得
る観点から好適である。

【００２５】光変調層２２は、印加電圧（電界）に比例
して屈折率が変化するポッケルス効果を有する電気光学
結晶で形成される。このような電気光学結晶としては、
ＬｉＮｂＯ_３、ＬｉＴａＯ_３、ＢａＴｉＯ_３または（Ｂ
ａ_０．２５Ｓｒ_０．７４）Ｎｂ_２Ｏ_６等を好適に用いる
ことができ、これらの電気光学結晶の（５０°±１０
°）カット結晶や（−７０°±１０°）カット結晶は低
電圧駆動が可能であるとともに変調度を大きくすること
ができる。また、ＫＨ_２ＰＯ_４（略称ＫＤＰ）、ＫＤ_２
ＰＯ_４（略称ＤＫＤＰ）、ＮＨ_４Ｈ_２ＰＯ_４（略称ＡＤ
Ｐ）、Ｂｉ_１２ＳｉＯ_２０、Ｂｉ_１２ＧｅＯ_２０、Ｇａ
Ａｓ、ＣｄＴｅ、ＩｎＡｓ等を用いてもよい。

【００２６】接着剤の層２４ａ、２４ｂは、それぞれの
層の両側の各部材を接着するために用いるものであり、
材料として光学樹脂を用いる。光学樹脂としては、エポ
キシ、紫外線硬化性モノマー材料等を挙げることができ
る。

【００２７】反射防止膜２６ａ、２６ｂは、書き込み光
ＷＬおよび読み出し光ＲＬのガラス基板１２ａ、１２ｂ
面上で発生する反射光を防止して、入射効率を上げると
ともに読み出し光ＲＬの出力の消光比を上げるためのも
のであり、材料としてＭｇＦ _２、ＺｒＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３
の薄厚の単層膜または積層膜を用いて形成することがで
きる。

【００２８】上記のように構成した画像変換素子１０の
作用について説明する。

【００２９】透明電極１２ａ、１２ｂ間に高い電圧（大
きい電界）を印加した状態で、書き込み光ＷＬをガラス
基板１２ａから入射させると、光導電層１６において、
アバランシェ増倍作用により、書き込み光ＷＬの強度に
応じた電子・ホール対を越える数の電子・ホール対を生
成し、書き込み光ＷＬの空間的な (２次元的な) 強度分
布に対応する電荷画像が形成される。

【００３０】そして、この電荷画像に対応した電界が光
変調層２２に印加され、光変調層２２を構成する電気光
学結晶の電気光学効果により、光変調層２２は電界の大
きさに比例した屈折率の変化を生じる。

【００３１】この状態で、直線偏光状態の読み出し光Ｒ
Ｌを反射することなくガラス基板１２ｂから画像変換素
子１０に入射させると、光変調層２２まで透過した読み
出し光ＲＬは誘電体ミラー２０によって反射される。こ
のとき、誘電体ミラー２０を透過する一部の読み出し光
ＲＬは遮光層１８によって遮光されるため、読み出し光
ＲＬが略完全に反射される。また、遮光層１８によって
遮光されて、読み出し光ＲＬが光導電層１６に到達する
ことがないため、光導電層１６における電荷画像の乱れ
が防止され、この結果、読み出し画像のコントラストの
低下が防止される。

【００３２】光変調層２２は、上記したように加わる電
界強度に応じて屈折率が変化しているため、光導電層１
６の電荷画像に対応して光の位相が変化した楕円偏光の
反射光が生成され、ガラス基板１２ｂ側に書き込み画像
に対応した読み出し画像が得られる。

【００３３】以上説明した本実施の形態例に係る画像変
換素子１０は、光導電層がアバランシェ増倍作用を有す
る部材からなるため高感度であり、また、光変調層が電
気光学結晶からなるため空間一様性に優れ高解像度であ
るとともに大面積に形成することができる。また、画像
変換素子１０は、従来例のようにスペーサを用いて作っ
たセルにネマティック液晶を注入して光変調層を形成
し、このとき光変調層の両側に配向層を設けるものでは
なく、光変調層を電気光学結晶で形成するものであるた
め、製造工程が簡易で生産性が高い。

【００３４】ここで、本実施の形態例に係る画像変換素
子１０の製造方法について、図３および図４を参照して
説明する。

【００３５】電気光学結晶材料から電気光学結晶板（電
気光学結晶素材）２２ａを例えば３ｍｍ程度の厚みに切
り出す（図３（ａ））。一方、片面に透明電極１４ｂ
を、および他の片面に反射防止膜２６ｂをそれぞれコー
トした例えば数ｍｍ程度の厚みのガラス基板１２ｂを用
意する。そして、接着剤の層２４ｂを介して、電気光学
結晶板２２ａをガラス基板１２ｂの透明電極１４ｂ側に
接着する（図３（ｂ））。

【００３６】ついで、電気光学結晶板２２ａの表面を研
削加工した後さらに研磨加工して、１００μｍ以下、例
えば１０μｍ程度の厚みＴ１の光変調層（電気光学結
晶）２２を形成する(図３（ｃ）)。

【００３７】ついで、光変調層２２の表面に誘電体ミラ
ー２０および遮光層１８を順次形成する（図３
（ｄ））。

【００３８】一方、上記のガラス基板１２ｂとは別のガ
ラス基板１２ａの片面に透明電極１４ａを、および他の
片面に反射防止膜２６ａをそれぞれコートしたものを用
意する（図４（ｅ））。

【００３９】ついで、透明電極１２ａの表面に光導電層
１６を形成する（図４（ｆ））。光導電層１６の厚みＴ
２は、例えば２〜３０μｍ程度であるが、上限は特にな
い。

【００４０】そして、ガラス基板１２ｂの遮光層１８の
側とガラス基板１２ａの光導電層１６の側とを接着剤の
層２４ａを介して接着して、画像変換素子１０が完成す
る（図４（ｇ））。

【００４１】以上説明した本実施の形態例に係る画像変
換素子１０の製造方法によれば、ガラス基板上に接着し
た光変調層（電気光学結晶）を均一で薄い厚みに容易に
形成することで、画像変換素子を簡易な製造工程で高い
生産性で製造することができ、また、高い空間一様性に
優れるとともに高解像度の画像変換素子を得ることがで
きる。さらに、ガラス基板上に電気光学結晶が接着され
ているため、製造工程における電気光学結晶の取り扱い
が容易である。

【００４２】また、光導電層（アバランシェ増倍作用を
有する部材）を、別部材である、この場合遮光層と接着
して一体化するため、常温で取り扱うことによりアバラ
ンシェ増倍作用を損なう変質を生じることなく光導電層
を形成することができる。

【００４３】つぎに、本実施の形態例に係る画像変換素
子の第１の変形例について、図５を参照して説明する。

【００４４】図５に示す第１の変形例に係る画像変換素
子２８は、基本的な構成は本実施の形態例に係る画像変
換素子１０と同様である。このため、画像変換素子２８
において、画像変換素子１０と同一の構成要素について
は画像変換素子１０と同一の参照符号を付し、重複する
説明を省略する。

【００４５】画像変換素子２８は、画像変換素子１０の
ガラス基板１２ａ、接着剤の層２４ａおよび反射防止膜
２６ａを有しない点が画像変換素子１０と相違する。

【００４６】画像変換素子２８は、画像変換素子１０と
同様の作用効果を奏する。

【００４７】上記画像変換素子２８を製造するには、図
６および図７に示すように、画像変換素子１０と同様の
手順でガラス基板１２ｂ上に順次遮光層１８までを形成
する（図６（ａ）〜図６（ｃ）、図７（ｄ））。但し、
画像変換素子１０の場合と異なり、光変調層２２上に導
電体ミラー２０、遮光層１８および光導電層１６を順次
積層形成し（図７（ｅ））、さらに光導電層１６上に透
明電極１４ａを積層形成する（図７（ｆ））。このと
き、画像変換素子１０のガラス基板１２ａ、接着剤の層
２４ａおよび反射防止膜２６ａを有しない分だけ、画像
変換素子１０よりも製造方法が簡易である。なお、光導
電層１６上に透明電極１４ａを形成しているが、この場
合、例えばスパッタ法等により低温条件で透明電極１４
ａを形成することで、光導電層１６の変質が防止でき
る。

【００４８】なお、読み出し光ＲＬの強度が弱くて誘電
体ミラー２０を透過して光導電層１６に到達する読み出
し光ＲＬが殆ど皆無の場合や、読み出し光ＲＬに対する
光導電層１６の光感度が小さくて読み出し光ＲＬが誘電
体ミラー２０を透過して光導電層１６に到達しても光導
電層１６への影響が少ない場合には、画像変換素子２８
において、遮光層１８を省略してもよい。このとき、遮
光層１８を省略した分だけ、画像変換素子の製造方法が
より簡易になる。

【００４９】つぎに、本実施の形態例に係る画像変換素
子の第２および第３の変形例について、図８および図９
を参照して説明する。

【００５０】図８に示す第２の変形例に係る画像変換素
子３０は、図２に示す画像変換素子１０において、光導
電層１６の両側にさらに電荷阻止層３２ａ、３２ｂを設
けたものである。また、図９に示す第３の変形例に係る
画像変換素子３４は、図５に示す画像変換素子２８にお
いて、光導電層１６の両側にさらに電荷阻止層３２ａ、
３２ｂを設けたものである。

【００５１】透明電極１４ａの側に設けられる電荷阻止
層３２ａは、例えばＣｅＯ_２膜、Ｔａ_２Ｏ_５膜、ＳｉＯ
_２膜、ＺｒＯ_２膜、ＣｅＯ_２膜とＧｅＯ_２膜の積層膜等
で形成される。一方、誘電体ミラー２０側に設けられる
電荷阻止層３２ｂは、例えば、Ｓｂ_２Ｓ_３膜、Ｔａ_２Ｏ
_５膜、ＳｉＯ_２膜、ＺｒＯ_２膜等で形成される。電荷阻
止層３２ａ、３２ｂは、例えばスパッタ法により形成す
る。

【００５２】第２の変形例に係る画像変換素子３０およ
びおよび第３の変形例に係る画像変換素子３４は、残像
のない良好な動画特性を得ることができる。

【００５３】

【実施例】実施例を挙げて、本発明をさらに説明する。
なお、本発明は、以下に説明する実施例に限定されるも
のではない。（第１実施例）前記画像変換素子１０の構成の画像変換
素子を以下の手順で作製した。

【００５４】ガラス基板として３０ｍｍ×３０ｍｍ×３
ｍｍの透明光学ガラス（低アルカリガラス：例えばオハ
ラＥ−７基板）を用い、片面にＩＴＯ透明電極を、他の
片面に反射防止膜を、それぞれスパッタ法により形成し
た。

【００５５】ついで、ＩＴＯ透明電極上に５５°カット
のＬｉＮｂＯ_３結晶からなる電気光学結晶板を光学用エ
ポキシ接着剤を用いて接着した。５５°カットとは、図
１０に示すように、電気光学結晶板３４の表面上の法線
（＋Ｚ´）とｃ軸（結晶軸＋Ｚ（ｃ））との挟角θが５
５°になるように電気光学結晶板３４がカットされたも
のであることをいう。

【００５６】この５５°カットの電気光学結晶板３４を
平面研削機で研削加工し、さらに砂かけ研磨機で研磨加
工して、２ｍｍ〜１０μｍまでの所定の厚みの電気光学
結晶（光変調層）を形成した。

【００５７】さらに、イオンビームアシスト法により、
電気光学結晶上に誘電体ミラーとしてＨｆＯ_２膜および
ＳｉＯ_２膜からなる層数１７程度の多層膜を形成した。

【００５８】一方、先のガラス基板と同様のガラス基板
を準備し、片面にＩＴＯ透明電極を、他の片面に反射防
止膜を、それぞれスパッタ法により形成した。そして、
ガラス基板のＩＴＯ透明電極側に光導電層として２〜３
０μｍまでの所定の厚みのａ−Ｓｅ膜を真空蒸着法によ
り形成した。

【００５９】ついで、光導電層と誘電体ミラーとを光学
用エポキシ接着剤によって接着して、電気光学結晶およ
び光導電層の厚みが異なる画像変換素子を得た。

【００６０】電気光学結晶の厚みが５０μｍと一定で、
光導電層の厚みが２〜３０μｍの範囲内で異なる画像変
換素子を６０Ｈｚの交流電界で駆動したときの光感度特
性を図１１に示す。

【００６１】光導電層の厚みが２μｍの画像変換素子に
ついて、印加電界を１．２×１０^５（Ｖ／ｃｍ）から
１．２×１０^６（Ｖ／ｃｍ）まで増加した。この場合、
印加電界が１．２×１０^５（Ｖ／ｃｍ）と低いときは光
感度が１倍（図１１中（ａ））でありアバランシェ増倍
効果が得られないが、印加電界が０．９×１０^６（Ｖ／
ｃｍ）、さらに１．２×１０^６（Ｖ／ｃｍ）と高くなる
につれ、アバランシェ増倍効果により書き込み光で生成
された電子―ホール対が高電界で加速されて衝突するこ
とにより新たな電子―ホール対を生成し、さらに二次
的、三次的に衝突が繰り返されて電荷が１０倍まで増加
し、光感度が１０倍（図１１中（ｂ））まで増倍するこ
とがわかった。

【００６２】また、印加電界が１．２×１０^５（Ｖ／ｃ
ｍ）と低い場合、光導電層の厚みを２μｍから３０μｍ
まで増しても光感度は略１倍のまま変わらないことが確
認された。一方、印加電界を高くしていくと、印加電界
が１．２×１０^６（Ｖ／ｃｍ）の場合、光導電層の厚み
が２μｍのとき１０倍であった光感度（図１１中
（ｂ））が光導電層の厚みが３０μｍまで厚くなること
により１０００倍の光感度（図１１中（ｃ））まで増倍
することがわかった。

【００６３】光導電層の厚みが３０μｍと一定で、電気
光学結晶の厚みが１０μｍ〜２０００μｍ（２ｍｍ）の
範囲内で異なる画像変換素子を１．２×１０^６（Ｖ／ｃ
ｍ）の交流電界で駆動したときの解像度特性を図１２に
示す。

【００６４】電気光学結晶の厚みが２０００μｍの画像
変換素子は、解像度が８（ｌｐ／ｍｍ）と低かったが、
電気光学結晶の厚みを１０μｍまで薄くしていくと、画
像変換素子の解像度が２００（ｌｐ／ｍｍ）まで向上し
た。（第２実施例）前記画像変換素子２８の構成の画像変換
素子を作製した。

【００６５】光導電層は、真空蒸着法により、２〜３０
μｍの厚みのａ−Ｓｅ膜を誘電体ミラー上に直接形成し
た。ついで、スパッタ法により、光導電層（ａ−Ｓｅ
膜）上にＩＴＯ透明電極を形成した。このとき、６０℃
以下の低温でスパッタリングすることにより、光導電層
（ａ−Ｓｅ膜）の結晶化を防止した。

【００６６】得られた画像変換素子は、上記第１実施例
の画像変換素子と同様の光感度特性および解像度特性が
得られた。（第３実施例）前記画像変換素子３４の構成の画像変換
素子を作製した。

【００６７】画像変換素子は、スパッタ法により、電荷
阻止層としてのＳｉＯ_２膜を光導電層の両側に形成し
た。

【００６８】得られた画像変換素子について、画像表示
特性を調べたところ、電荷阻止層のない画像変換素子２
８に比べ、残像のない良好な動画特性が得られた。な
お、電荷阻止層として、ＳｉＯ_２膜に代えてＳｂ_２Ｓ_３
膜、Ｔａ_２Ｏ_５膜、ＳｉＯ_２膜、ＺｒＯ_２膜を用いた画
像変換素子についても検討した結果、いずれも残像のな
い良好な動画特性が得られた。

【００６９】

【発明の効果】本発明に係る画像変換素子によれば、２
枚の透明電極間に、少なくとも光導電層、誘電体ミラー
および光変調層を備えた画像変換素子であって、光導電
層がアバランシェ増倍作用を有する部材からなり、光変
調層が電気光学結晶からなるため、高感度で、また、空
間一様性に優れ高解像度であるとともに大面積に形成す
ることができ、また、製造工程が簡易で生産性が高い画
像変換素子を得ることができる。

【００７０】また、本発明に係る画像変換素子によれ
ば、２枚の透明電極間に０．９×１０ ^６Ｖ／ｃｍ以上の
電界を印加して駆動するため、好適にアバランシェ増倍
作用を得ることができる。

【００７１】また、本発明に係る画像変換素子の製造方
法によれば、上記の画像変換素子の製造方法であって、
ガラス基板上に２枚の透明電極のうちの１枚の透明電極
を設け、１枚の透明電極上に電気光学結晶を接着して積
層する工程と、電気光学結晶の表面を研削加工および研
磨加工する工程とを有するため、画像変換素子を簡易な
製造工程で高い生産性で製造することができ、また、高
い空間一様性に優れるとともに高解像度の画像変換素子
を得ることができる。さらに、製造工程における電気光
学結晶の取り扱いが容易である。

【００７２】また、本発明に係る画像変換素子の製造方
法によれば、上記の画像変換素子の製造方法であって、
１枚のガラス基板上に２枚の透明電極のうちの１枚の透
明電極を設け、１枚の透明電極上にアバランシェ増倍作
用を有する部材を設ける工程と、他の１枚のガラス基板
上に、２枚の透明電極のうちの１枚の透明電極、電気光
学結晶および誘電体ミラーを少なくとも設ける工程と、
１枚のガラス基板の該アバランシェ増倍作用を有する部
材が設けられた側と、他の１枚のガラス基板の２枚の透
明電極のうちの１枚の透明電極、電気光学結晶および誘
電体ミラーとが少なくとも設けられた側とを接着する工
程とを有するため、製造工程において熱を受けてアバラ
ンシェ増倍作用を損なう変質を生じることなくアバラン
シェ増倍作用を有する部材を形成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来の画像変換素子の概略構成を示す図であ
る。

【図２】本実施の形態例に係る画像変換素子の概略構成
を示す図である。

【図３】本実施の形態例に係る画像変換素子の製造方法
を説明するためのものであり、電気光学結晶板を準備す
る工程（ａ）から１枚のガラス基板上に遮光層を形成す
る工程（ｄ）までを示す図である。

【図４】本実施の形態例に係る画像変換素子の製造方法
を説明するためのものであり、他の１枚のガラス基板を
準備する工程（ｅ）から２枚のガラス基板を一体化して
画像変換素子を完成する工程（ｇ）までを示す図であ
る。

【図５】第１の変形例に係る画像変換素子の概略構成を
示す図である。

【図６】第１の変形例に係る画像変換素子の製造方法を
説明するためのものであり、電気光学結晶板を準備する
工程（ａ）から１枚のガラス基板上に光変調層を形成す
る工程（ｃ）までを示す図である。

【図７】第１の変形例に係る画像変換素子の製造方法を
説明するためのものであり、光変調層の上に誘電体ミラ
ーおよび遮光層を形成する工程（ｄ）から画像変換素子
を完成する工程（ｆ）までを示す図である。

【図８】第２の変形例に係る画像変換素子の概略構成を
示す図である。

【図９】第３の変形例に係る画像変換素子の概略構成を
示す図である。

【図１０】５５°カット電気光学結晶板を説明するため
のものであり、結晶軸３軸上の電気光学結晶板を示す図
である。

【図１１】第１実施例の画像変換素子の光感度特性を示
すグラフ図である。

【図１２】第１実施例の画像変換素子の解像度特性を示
すグラフ図である。

【符号の説明】

１０、２８、３０、３４画像変換素子１２ａ、１２ｂガラス基板１４ａ、１４ｂ透明電極１６光導電層１８遮光層２０誘電体ミラー２２光変調層２２ａ電気光学結晶板２４ａ、２４ｂ接着剤の層２６ａ、２６ｂ反射防止膜３２ａ、３２ｂ電荷阻止層ＷＬ書き込み光ＲＬ読み出し光

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者滝沢國治東京都世田谷区新町２−14−２Ｆターム(参考） 2H079 AA02 AA12 BA03 CA02 DA03 EA14 5C058 AA06 AB01 BA25 5F088 AA11 AB05 BB10 CB20 DA05 DA20 EA06 FA04 GA02 HA03 HA09 HA10 HA20

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】２枚の透明電極間に、少なくとも光導電
層、誘電体ミラーおよび光変調層を備えた画像変換素子
であって、該光導電層がアバランシェ増倍作用を有する部材からな
り、該光変調層が電気光学結晶からなることを特徴とする画
像変換素子。
【請求項２】前記アバランシェ増倍作用を有する部材
が、ａ−Ｓｅ膜、Ａｓドープａ−Ｓｅ膜、ＡｓおよびＬ
ｉＦドープａ−Ｓｅ膜とＡｓドープａ−Ｓｅ膜の積層膜
またはシリコン単結晶であることを特徴とする請求項１
記載の画像変換素子。
【請求項３】前記電気光学結晶が、ＬｉＮｂＯ_３、Ｌ
ｉＴａＯ_３、ＢａＴｉＯ_３または（Ｂａ_０．２５Ｓｒ
_０．７４）Ｎｂ_２Ｏ_６であることを特徴とする請求項１
記載の画像変換素子。
【請求項４】前記２枚の透明電極間に０．９×１０^６
Ｖ／ｃｍ以上の電界を印加して駆動することを特徴とす
る請求項１記載の画像変換素子。
【請求項５】請求項１記載の画像変換素子の製造方法
であって、ガラス基板上に２枚の透明電極のうちの１枚の透明電極
を設け、該１枚の透明電極上に電気光学結晶を接着して
積層する工程と、該電気光学結晶の表面を研削加工および研磨加工する工
程とを有することを特徴とする画像変換素子の製造方
法。
【請求項６】請求項１記載の画像変換素子の製造方法
であって、１枚のガラス基板上に２枚の透明電極のうちの１枚の透
明電極を設け、該１枚の透明電極上にアバランシェ増倍
作用を有する部材を設ける工程と、他の１枚のガラス基板上に２枚の透明電極のうちの１枚
の透明電極、電気光学結晶および誘電体ミラーを少なく
とも設ける工程と、該１枚のガラス基板の該アバランシェ増倍作用を有する
部材が設けられた側と、該他の１枚のガラス基板の該２
枚の透明電極のうちの１枚の透明電極、電気光学結晶お
よび誘電体ミラーとが少なくとも設けられた側とを接着
する工程とを有することを特徴とする画像変換素子の製
造方法。