JP2555616B2 - 光シャッタアレイ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、溝で分離されて立体的に形成された複数
のシャッタエレメントが配列されてなる光シャッタアレ
イに関するものである。

［従来技術］ 従来、光シャッタアレイとしては、カー定数の大きい
PLZTを用い、そのウエハの表面に電極パターンを形成し
た平面電極型のものが一般的に用いられていた。

しかし、このような平面電極型の光シャッタアレイの
場合、駆動電圧が高いこと、隣接する電極間容量による
クロストークが発生し、誤動作が起こり易いこと及び応
答性が悪いこと等の問題があった。

このため、最近では、特開昭60−159722号公報等に示
されているように、シャッタエレメントを立体的に形成
し、その対向面に電極を設けたいわゆる平行電界型の光
シャッタアレイが提案されるようになった。

ここで、このような立体的なシャッタエレメントを持
つ光シャッタアレイを形成するにあたっては、電気光学
効果を有するPLZT等の材料を切削加工し、シャッタエレ
メントを立体的に形成すると共に、各シャッタエレメン
トを溝で分離させるようにしていた。例えば、上記の特
開昭60−159722号公報のものにおいては、予め接続用の
電極をパターニングしたガラス基板の上に、対向電極を
形成した棒状のPLZTを接着し、これをダイヤモンドカッ
ターにより一定のピッチで切断し、立体的なシャッタエ
レメントをもつ光シャッタアレイを形成するようになっ
ている。

［発明が解決しようとする問題点］ ここで、本発明者等が、上記のように溝加工によって
各シャッタエレメントが立体的に形成された光シャッタ
アレイに関し、その光学特性を検討したところ、溝加工
した際の加工歪みがシャッタエレメントの加工エッジ部
に残留しており、電界を印加しない状態においても漏れ
光が存在し、このためシャッタのコントラストが低下し
て、光学特性が著しく悪くなるという問題があることが
わかった。

この発明は、このような問題を解決することを目的す
るものであり、溝加工して各シャッタエレメントが立体
的に形成された光シャッタアレイにおいて、各シャッタ
エレメントからの漏れ光をなくし、シャッタのコントラ
ストを高めて、優れた光学特性を有する光シャッタアレ
イを提供するものである。

［問題点を解決するための手段］ この発明においては、電気光学効果を有する材料から
なり、溝で分離されて立体的に形成された複数個のシャ
ッタエレメントが配列されてなる光シャッタアレイにお
いて、漏れ光を生じるシャッタエレメントの角部を切削
するようにしたのである。

［作 用］ ここで、本発明者等の実験的経験によると、溝で分離
されて立体的に形成されたシャッタエレメントの場合、
漏れ光の発生は溝加工したエッジ部分においてのみ見ら
れ、また溝加工による漏れ光の発生は、切削した溝の深
さと密接に関係しており、溝が浅い場合には漏れ光は発
生しなかった。

このため、本発明のように、溝で分離されて立体的に
形成されたシャッタエレメントにおいて、漏れ光の発生
が見られるエッジ部分を含む角部を切削すると、この切
削により当初の溝加工によって発生していた漏れ光が解
消され、またこの角部の切削は浅いため、この切削によ
る漏れ光の発生もなく、シャッタエレメント全体として
漏れ光のない光シャッタアレイが得られるようになっ
た。

［実 施 例］ 以下、この発明の実施例を添付図面に基づいて具体的
に説明する。

先ず、第１図（ａ），（ｂ）〜第９図（ａ），（ｂ）
に基づき、この発明の一実施例を説明する。

この実施例に係る光シャッタアレイ（10）は、第４図
（ｂ）に示すように、その中央部に、平行に２列のシャ
ッタアレイ（11A），（12A）を備えており、シャッタア
レイ（11A），（12A）を構成する各シャッタエレメント
（11），（12）は、その並び方向両側の上角部が溝
（６）によって切削されており、各シャッタ窓（斜線を
施した部分）は平行四辺形に形成されている。（13）は
各シャッタアレイ（11A），（12A）に共通な共通電極で
あり、溝（３）に設けられている。（14）はシャッタエ
レメント（11）の個別電極で、溝（４）に設けられてお
り、（15）はシャッタエレメント（12）の個別電極で、
溝（５）に設けられている。これらの各個別電極（1
4），（15）は、外部の駆動回路と接続するための電極
リード部（14l），（15l）を備えており、各電極リード
部（14l），（15l）は、前記溝（６）によって相互に分
離されている。

そして、上記シャッタアレイ（11A），（12A）の各シ
ャッタエレメント（11），（12）及び個別電極（14），
（15）は、それぞれ上記溝（６）内に設けられた溝
（６′）によって相互に分離されている。

次に、この光シャッタアレイ（10）の製造工程の例
を、第１図（ａ），（ｂ）〜第４図（ａ），（ｂ）に基
づいて説明する。

この実施例においては、電気光学効果を有する板状体
として、第１図（ａ）に示すように、表裏両面が予め光
学研磨された長尺平板状のPLZT（１）を準備した。な
お、この実施例のようにPLZT（１）を用いると、低電圧
での駆動が可能となる。また、PLZT（１）として具体的
には、組成が9/65/35で、長さ100mm,幅5.0mm,厚さ0.5mm
の形状のものを用いた。

そして、このPLZT（１）表面のほぼ中央部に、第１図
（ｂ）及び第２図に示すように、幅が300μm,厚みが１
μｍ程度の帯状のレジストパターン（２）を形成した。
レジストパターン（２）の形状にあたっては、通常のフ
ォトリソグラフイー技術を用いた。このレジストパター
ン（２）は、後述するように、リフトオフ法による電極
用の金属膜の除去に用いられるものである。なお、以下
において説明の便宜上、第１図（ｂ）に示すように、PL
ZT（１）の長手方向をＸ軸、幅方向すなわちＸ軸に直交
する方向をＹ軸とする。

次に、PLZT（１）に形成したこのレジストパターン
（２）の中央をＸ軸方向にPLTZ（１）の全長にわたり精
密切削し、第３図に示す共通電極用の溝（３）を形成し
た。切削加工は、ダイシングソーで行い、カッターには
刃厚40μｍのダイヤモンドカッターを用いた。溝（３）
としては、溝幅が90μm,PLZT（１）の表面からの溝深さ
ａが150μｍのものを形成した。

さらに、この溝（３）の両側縁から一定の間隔をおい
て、溝（３）の両側にこれと平行に、すなわちＸ軸方向
にPLZT（１）の全長にわたって精密切削し、第３図に示
すように、個別電極用の溝（４），溝（５）を形成し
た。溝（４），溝（５）の形状は相等しくし、溝幅を80
μm,溝深さｂを110μｍとし、溝（３）の溝深さａより
浅くした。また、溝（３）に対する溝（４）及び溝
（５）の間隔、すなわちシャッタとなる凸部の幅長は80
μｍとした。なお、このシャッタ部の幅長及び溝（３）
及び溝（４），（５）の深さa,bは、光シャッタアレイ
に要求される性能に応じてかつ精密切削加工の制度の範
囲内において任意に選択することが可能である。ただ
し、ａ＞ｂを条件とする。

次に、上記PLZT（１）の表面に電極用の金属薄膜を設
けた。この実施例では、スパッタリング法により、PLZT
（１）の加工面を含む表面全体に、厚みが２μｍ程度の
アルミニウム膜（７）を形成した。

そして、アルミニウム膜（７）が設けられたこのPLZT
（１）に対し、再びダイシングソーを用いて切削を行
い、第４図（ａ）に示すように、多数の溝（６）を形成
した。この切削には、刃厚が50μｍのダイヤモンドカッ
ターを用い、このカッターでＸ軸方向に対し63゜の角度
で切り込み、溝幅が76μm,溝深さｃが40μｍの溝（６）
を、溝ピッチ152μｍでシャッタ部と電極リード部（14
l），（15l）とに形成した。なお、刃厚が50μｍのダイ
ヤモンドカッターを用いた場合、通常一回の切削幅は55
μｍ〜60μｍであるので、この場合には２回に分けて切
削し、所望の溝幅を得た。

そして、この溝（６）の中央にさらにシャッタエレメ
ント（11），（12）及び個別電極（14），（15）を分離
させるための深い溝（６′）を切削するようにした。こ
の切削においては、刃厚15μｍのダイヤモンドカッター
を用い、溝幅が約25μｍ、溝深さｄが130μｍの溝
（６′）を形成した。

ここで、各溝の溝深さの関係を整理すると、第５図
（ａ），（ｂ）に示すように、ａ＞ｄ＞ｂ＞ｃの条件を
満足するようになっている。

このように溝（６′）の溝深さｄ（＝130μｍ）を、
溝（３）の溝深さａ（＝150μｍ）より浅くする一方溝
（４），（５）の溝深さｂ（＝110μｍ）より深くして
いるため、この溝（６′）の切削により、各シャッタエ
レメント（11），（12）がさらに深く切削されて分離さ
れると共に、前記個別電極用の溝（４），（５）中のア
ルミニウム膜（７）がこれによって切断され、個別電極
（14），（15）が分離形成される。一方、共通電極（1
3）となる溝（３）の底面部のアルミニウム膜（７）は
切削されずに連続した状態で残る。すなわち、この溝
（６′）の切削により、立体状のシャッタエレメント
（11），（12）と共に各シャッタエレメント（11），
（12）の個別電極（14），（15）をも作ることができる
のである。従って、従来のように、シャッタエレメント
を立体的に構成する工程とは別に、フォトレジスト等を
用いて電極のパターンを形成する等の面倒な工程を必要
とせず、製作工程を大幅に簡略化することができるよう
になる。

そして、製作工程の最後において、各シャッタエレメ
ント（11），（12）の上面窓部に形成されているアルミ
ニウム膜（７）を除去した。このアルミニウム膜（７）
は、クロム膜（２）上に形成されており、クロム膜
（２）を化学エッチングすることにより容易に剥離する
ことができた（リフトオフ法）。

以上のようにして第４図（ｂ）に示される光シャッタ
アレイ（10）を得た。

このようにして得られたこの実施例の光シャッタアレ
イ（10）においては、第５図（ｂ）に示すように、各シ
ャッタエレメント（11A），（12A）のシャッタエレメン
ト（11），（12）が、溝深さｄが130μｍの深い溝
（６′）によって分離されると共に、各シャッタエレメ
ント（11），（12）の並び方向両側の上角部が、溝深さ
ｃが40μｍの浅い溝（６）によって切削された二段の構
造になっている。

この結果、この光シャッタアレイ（10）においては、
各シャッタエレメント（11），（12）を溝加工によって
立体的に形成したにもかかわらず、各シャッタエレメン
ト（11），（12）のエッジ部にはほとんど加工歪みが残
留せず、漏れ光も発生せず、極めて高い光学的コントラ
ストか得られるようになった。

ここで、このような作用について若干説明を加える。

第６図（ａ），（ｂ）には、溝加工によって立体的に
形成され、シャッタ窓が方形或は、平行四辺形となった
シャッタエレメント（11），（12）を示しており、光の
伝播方向は、紙面に対して垂直であり、また偏光子の振
動方向をα、検光子の振動方向をβで示している。そし
て、このようなシャッタを透過型偏光顕微鏡で観察する
と、全く電界を印加しない状態（off）でも図中斜線部
で示した領域γで漏れ光が存在することが判った。この
漏れ光領域γの切削エッジからの幅は、加工条件によっ
て多少異なるが、おおむね切削エッジから20μｍ程度で
あった。

一方、シャッタエレメント（11），（12）を立体的に
形成する溝の深さは、漏れ光の発生と密接に関係してお
り、この関係も切削条件によって多少異なるが、おおむ
ね50μｍ〜60μｍ〜の深さまでの切削であれば、漏れ光
の発生が認められないことがわかった。

上記実施例においては、このような現象に着目し、上
記のようにシャッタ窓部の形状を決定する浅い溝（６）
を切削すると共に、この溝（６）の中央にシャッタエレ
メント（11），（12）を立体的に形成する深い溝
（６′）を切削し、実質上シャッタ窓部には加工歪み領
域が入り込まないようにしたのである。

これを、第７図（ａ），（ｂ）のシャッタエレメント
（11），（12）を例にして説明する。

すなわち、上記実施例のものにおいては、シャッタ窓
部の形状を決定する溝（６）の溝深さｃ（＝40μｍ）
を、漏れ光が発生しない50μｍ〜60μｍまでの深さに
し、溝（６）の切削による漏れ光の発生を抑制すると共
に、この溝（６）の溝幅を76μｍと大きくしておき、こ
の溝（６）の中央に、シャッタエレメント（11），（1
2）を立体的に形成する溝幅が約25μm,溝深さｄが130μ
ｍの深い溝（６′）を切削し、この溝（６′）と上記溝
（６）との段部の幅ｇを、漏れ光領域γの幅（20μｍ）
より大きくし、この溝（６′）の切削による漏れ光の発
生をも抑制したのである。

この場合、第７図（ｂ）から明らかなように、シャッ
タエレメント（11），（12）の幅ｆが、所望とするシャ
ッタ幅ｅよりも上記ｇの幅だけ大きくなるが、このｇの
領域部分における“ON"状態での出光は極めて小さく問
題はなかった。なお、さらに漏れ光の発生を抑制し、光
学的コントラストを向上させるためには、第７図（ｂ）
に示すように、シャッタ窓部及び電極を除く部分に遮光
性のインク層（16）を設けるとよい。

ここで、この光シャッタアレイを外部回路と接続して
使用する例を第８図に示す。図中（20）はシャッタアレ
イ（11A）のシャッタエレメント（11）群に駆動パルス
を与える駆動回路（半導体チップ状の回路を含む）、
（21）はシャッタアレイ（12A）のシャッタエレメント
（12）群を駆動する駆動回路である。駆動回路（20）
は、シャッタアレイ（11A）における奇数番目のシャッ
タエレメント（11）の個々の電極リード部（14l）と接
続され、一方駆動回路（21）は、シャッタアレイ（12
A）における偶数番目のシャッタエレメント（12）の個
々の電極リード部（15l）と接続されている。

駆動回路（20），（21）は時分割で作動され、第９図
（ａ），（ｂ）に示すように、画像情報に基づく２列の
シャッタアレイ（11A），（12A）のシャッタ作用で、ラ
イン１本の画像を形成する。時間差は、画像形成部たと
えば感光体ドラムの回転速度と同期に整合される。これ
により、この実施例の光シャッタアレイでは、85μｍピ
ッチすなわち12ドット/mmの高解像度を達成する。

なお、上記実施例のように、２列のシャッタアレイ
（11A），（12A）で１本のラインを形成するように構成
すると、光シャッタアレイ（10）と駆動回路（20），
（21）間の接続が容易なものとなり、またワイヤーボン
ダー等による自動接続にも充分に適用可能となる。因み
に、上記実施例によると、電極リード部（14l），（15
l）それぞれの接続ピッチは約170μｍとなっている。

次に、第10図及び第11図（ａ），（ｂ）に示すこの発
明の他の実施例について説明する。

なお、この実施例のものについては、前記実施例のも
のと相違する点を簡単に説明する。

この実施例のものにおいては、第10図に示すように、
シャッタ窓部の形状を決定する浅い溝（６）として、上
広がりの三角状になった溝（６）を切削し、この溝
（６）の中央にシャッタエレメント（11），（12）を立
体的に形成する深い溝（６′）を切削している。

このため、この実施例における光シャッタアレイ（1
0）においては、第10図に示すように、各シャッタアレ
イ（11A），（12A）のシャッタエレメント（11），（1
2）が、深い溝（６′）によって分離されると共に、各
シャッタエレメント（11），（12）の並び方向両側の上
角部が、三角状の溝（６）によって斜めに角取りされた
構造になっている。

なお、上記三角状の溝（６）によってシャッタエレメ
ント（11），（12）の上角部を角取りする幅は、前記漏
れ光領域γの幅（20μｍ）より大きくし、また角取りす
る角度は、第11図（ｂ）に示すように、シャッタエレメ
ント（11），（12）の下方より入射された光が、角取り
された部分においては全反射されるような角度にした。

この結果、このようにして得られた光シャッタアレイ
（10）も、前記実施例のものと同様に、各シャッタエレ
メント（11），（12）を溝加工によって立体的に形成し
たにもかかわらず、各シャッタエレメント（11），（1
2）のエッジ部にはほとんど加工歪みが残留せず、漏れ
光も発生せず、極めて高い光学的コントラストを持つも
のであった。

［発明の効果］ 以上詳述したように、この発明に係る光シャッタアレ
イは、溝加工によって立体的に形成されたシャッタエレ
メントにおいて、漏れ光の発生が見られる角部を切削
し、漏れ光の発生を抑制するようにしたため、各シャッ
タエレメントにおける光学的コントラストが著しく向上
し、優れた光学特性を示すようになるという優れた効果
を持つ。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ），（ｂ）、第２図、第３図及び第４図
（ａ），（ｂ）はこの発明の一実施例に係る光シャッタ
アレイの製作工程の説明図、なお第２図は第１図（ｂ）
のＩ−Ｉ線に沿う部分拡大断面図、第５図（ａ）及び
（ｂ）は第４図（ｂ）のII−II線及びIII−III線に沿う
断面図、第６図（ａ），（ｂ）及び第７図（ａ），
（ｂ）はシャッタエレメントにおける漏れ光の状態を示
すの説明図、第８図は同実施例の光シャッタアレイと駆
動回路との接続図、第９図（ａ），（ｂ）は同実施例の
シャッタ駆動の説明図、第10図は他の実施例に係る光シ
ャッタアレイの部分断面図、第11図（ａ），（ｂ）は他
の実施例におけるシャッタエレメント平面図及び正面図
である。 （１）……電気光学効果を有する板状体（PLZT）、
（６）……シャッタ窓部の形状を決定する溝、（６′）
……シャッタエレメントを分離する溝、（10）……光シ
ャッタアレイ、（11），（12）……シャッタエレメン
ト。

フロントページの続き (72)発明者 松原 兼 大阪府大阪市東区安土町２丁目30番地 大阪国際ビル ミノルタカメラ株式会社 内 (72)発明者 新垣 康一 大阪府大阪市東区安土町２丁目30番地 大阪国際ビル ミノルタカメラ株式会社 内 (72)発明者 益田 朋彦 大阪府大阪市東区安土町２丁目30番地 大阪国際ビル ミノルタカメラ株式会社 内 (56)参考文献 特開 昭60−154228（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】電気光学効果を有する材料からなり、溝で
   分離されて立体的に形成された複数個のシャッタエレメ
   ントが配列されてなる光シャッタアレイにおいて、 漏れ光を生じるシャッタエレメントの角部が切削されて
   なることを特徴とする光シャッタアレイ。