JP2719051B2 - 空間光変調素子 - Google Patents

空間光変調素子

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JP2719051B2 JP3039044A JP3904491A JP2719051B2 JP 2719051 B2 JP2719051 B2 JP 2719051B2 JP 3039044 A JP3039044 A JP 3039044A JP 3904491 A JP3904491 A JP 3904491A JP 2719051 B2 JP2719051 B2 JP 2719051B2
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幸久 大杉
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【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ポッケルス読み出し光
変調素子(PROM,Pockels Readout OpticalModulator )
等の空間光変調素子に関するものである。
【0002】
【従来の技術】空間光変調素子のうち、Bi12SiO20 (BS
O) 単結晶を使用したPROM素子は、BSO 単結晶の光伝導
性を利用して、書き込み画像情報の光強度分布を単結晶
板内の電荷分布に変換して蓄積し、次いでこの電荷分布
がつくる電界によって生ずる電気光学効果を利用し、読
み出し光の強度分布に変換するものである。従って、こ
の型の空間光変調素子は、BSO 単結晶板とこれを包む絶
縁層及び透明電極によって構成される。
【0003】従来、こうした空間光変調素子は、両面を
光学研摩したBSO 単結晶板と、パリレン薄膜又は雲母の
へき開膜(絶縁体)とを用いて構成されてきた。また、
絶縁層を蒸着により膜付けする方法があった。しかし、
パリレン薄膜は絶縁耐圧が低いため、BSO 単結晶の電気
光学効果特性を充分に発揮させることができない。雲母
膜は固有の複屈折性を有しているため、素子の電気光学
効果特性が複雑なものになるうえ、厚さの揃った均質な
大面積の薄板を作ることが困難であり、絶縁層形成時の
歩留りが悪い。
【0004】こうした問題を解決するため、ガラス板を
絶縁層に用いたPROM素子が提案されている(光学,第18
巻第11号 627(31), 1989年11月) 。こうしたPROM素子に
おいては、例えば図9に示すように、電気光学結晶層19
の両側にそれぞれガラス板16を絶縁層として設ける。ま
た、透明電極膜12を蒸着等によって形成したガラス製基
板11を絶縁層16の外側にそれぞれ設け、各透明電極膜12
を電極ケーブル13を通して外部電源に接続する。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明者がこうしたP
ROM素子を作製し、電圧を繰り返し印加してみると、
電気光学結晶層19及び絶縁層16を接着している接着
剤に高電界が印加され、その絶縁破壊に至る場合があっ
た。
【0006】本発明の課題は、ガラス製絶縁層を接着剤
によって電気光学結晶層に対して接着し、透明電極膜が
設けられている透明基板をガラス製絶縁層に対して接着
するタイプの空間光変調素子において、接着剤の絶縁破
壊を防止し、空間光変調素子の寿命を長くできるように
することである。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明に係る空間光変調
素子は、電気光学結晶層、電気光学結晶層の両側にそれ
ぞれ設けられている一対のガラス製絶縁層、電気光学結
晶層と各ガラス製絶縁層とをそれぞれ接着している一対
の接着層、電気光学結晶層および各ガラス製絶縁層を挟
むように設けられている一対の透明基板、電気光学結晶
層および各ガラス製絶縁層を挾むように設けられている
一対の透明電極膜であって、各透明基板の表面に設けら
れている透明電極膜、および各透明基板と各ガラス製絶
縁層とを接着している接着層であって、かつ各透明電極
膜の全体を被覆している接着層を備えており、透明電極
膜に対して垂直な方向に一対の透明電極膜を投影した際
に一対の透明電極膜が重複して存在する第一の領域が、
前記方向に電気光学結晶層を投影した際に電気光学結晶
層が存在する第二の領域によって包囲されており、かつ
第二の領域が、前記方向に各ガラス製絶縁層を投影した
ときに各ガラス製絶縁層が存在する各領域によってそれ
ぞれ包囲されていることを特徴とする。
【0008】
【実施例】まず、本発明の実施例による空間光変調素子
の製造例を順を追って説明する。まず、図1に示すよう
に、例えば正方形の基板1Aを準備する。基板1Aは、合成
石英ガラス、ホウケイ酸ガラスのような、硬度の高いガ
ラスによって形成することが好ましい。この基板1Aの表
面に、蒸着法等によって透明電極膜2Aを形成する。図1
において左下隅の端部には、透明電極膜2Aを外部電源に
接続するためのリード部3Aが形成される。
【0009】次いで、図2に示すように、所定厚さのガ
ラス製の絶縁板5を基板1Aの表面に接着層4Aを介し
て接着する。その際、絶縁板5は、基板1Aのリード部
3Aから電極が取り出せるよう、一つのコーナー部を切
り欠いておく。次いで、この絶縁板5を研削加工及び光
学研摩し、図3に示すように、ガラス製絶縁層6Aを形
成する。
【0010】次いで、図4に示すように、絶縁層6Aの表
面に、接着層7Aを介して電気光学結晶板8を接着し、固
定する。この状態で、電気光学結晶板8の表面を研削加
工及び光学研摩し、図5、図6に示すように所定厚さの
電気光学結晶層9を形成する。この段階で、電気光学結
晶層9の外周縁が、透明電極膜2Aの外周縁に対して間隔
dだけ外側に位置するように、基板1Aに対して電気光学
結晶層9を位置決めする。
【0011】一方、上記したと全く同様の方法で、図7
に示すように、リード部を有する透明電極膜2Bを基板
1Bの表面に形成し、また透明電極膜2Bを覆うように
ガラス製絶縁層6Bを形成する。ガラス製絶縁層6Bは
接着層4Bを介して基板1Bの表面に接着される。この
状態で基板1Bを電気光学結晶層9上に配置し、ガラス
製絶縁層6Bと電気光学結晶層9とを接着層7Bによっ
て接着する。
【0012】この状態での各要素の位置関係について、
図7、図8を参照しつつ説明する。図7に示すように、
PROM素子の組み立てが終った状態で、透明電極膜2A, 2B
に対して垂直な方向21からみて、一対の透明電極膜2Aと
2Bとは、リード部3A, 3Bを除いて同じ領域に存在する。
即ち、方向21に一対の透明電極膜2A, 2Bを投影した際、
これら一対の透明電極膜は図8に示す四辺形の第一の領
域10に重複して存在する。従って、主として第一の領域
10の範囲内で電気光学結晶層9に対して電圧が印加され
る。一方の透明電極膜2Aのリード部3Aは、図8において
左下隅の部分に形成され、前述したようにその一部が基
板1Aの表面に露出する。他方の透明電極膜2Bのリード部
3Bは、図8において右下隅の部分に形成され、その一部
が基板1Bの表面に露出する。むろん、方向21にリード部
3Aと3Bとを投影しても、リード部3Aと3Bとは重ならな
い。これらリード部3Aと3Bとに、それぞれ正又は負の電
極ケーブルを接続する。
【0013】電気光学結晶層9の縦、横の各辺の長さ
は、透明電極膜2A, 2Bの各辺の長さよりも2dだけ大き
くする。そして、電気光学結晶層9を方向21に投影した
際に電気光学結晶層9が存在する第二の領域20を考える
と、第一の領域10は第二の領域20によって包囲され、第
一の領域10の外周縁と第二の領域20の外周縁との間に大
きさdの間隔がある。
【0014】本実施例によれば、電気光学結晶層9より
も各ガラス製絶縁層6A、6Bの方が寸法が大きく、各
ガラス製絶縁層6A、6Bが電気光学結晶層を包囲し、
挟み込んでいるようなタイプの空間光変調素子におい
て、更に一対の透明電極膜2A,2Bが重複して存在す
る第一の領域10が、電気光学結晶層9が存在する第二
の領域20によって包囲されているので、電界の発生す
る部分が電気光学結晶層9によってほぼ包囲される。従
って、絶縁耐圧の低い接着層への電位集中が起りにく
い。これにより、PROM素子の絶縁耐圧を上げ、寿命
を長くすることができる。
【0015】特に、第一の領域10の外周縁と第二の領
域20の外周縁との間に大きさdの間隔が設けられてい
るので、上記の効果をより有効に奏することができる。
この際、dの大きさが問題となるが、dが大きすぎる
と、電気光学結晶層9の外周部で無駄な部分が多くなる
ので、必要以上にdを大きくするのは好ましくない。こ
の点で、dの大きさを少なくとも電気光学結晶層9の厚
さよりも大きくすると、接着層への電位集中を防止する
うえで特に有効である。
【0016】また、特に、インコヒーレント光画像をコ
ヒーレント光画像に変換する空間光変調素子において
は、干渉縞を防止するために電気光学結晶板にテーパを
設けることが検討されている。このとき必要なテーパ角
の大きさは、素子、装置によって変動するけれども、例
えば15分程度の大きさが必要である。従って、本実施例
のPROM素子をこうしたコヒーレント光による読み出し用
素子に適用する場合には、図4に示す段階で、基板1Aを
加工用治具の傾斜面上に載せ、電気光学結晶板8の表面
を水平に研削加工及び光学研摩する。
【0017】以下、更に具体的な実験例について説明す
る。まず、縦横共に40mm、厚さ3mmの正方形の合成石英
ガラス基板1A, 1B上に、一辺27mmの正方形の透明電極膜
2A, 2Bを形成した。次いで、一辺40mm、厚さ3mmの正方
形の絶縁板5を図2に示すように基板1A (1B) に光学用
エポキシ系接着剤で接着した。次いで、絶縁板5を平面
研削盤、砂かけ研摩機にて順次研削加工、光学研摩し、
図3に示すように厚さ10μm の絶縁層6A (6B) を形成し
た。
【0018】次いで、一辺30mm、厚さ3mmの正方形のBS
O 単結晶板8を、光学用エポキシ系接着剤で絶縁層6Aに
接着した(図4参照)。そして、このBSO 単結晶板8を
所定の厚さとなるまで、平面研削機及び砂かけ研摩機に
て研削加工、光学研摩した。この際、コヒーレント光読
み出し用の素子については、BSO 単結晶層9の厚さを30
0 μm とし、角度15分のテーパ(傾斜)を設けた。ま
た、インコヒーレント光読み出し用の素子については、
BSO 単結晶層9の厚さを50μm とし、傾斜を設けなかっ
た。そして、他方の基板1Bに接着した絶縁層6BをBSO 単
結晶層9に接着し、図7に示すようなPROM素子を作製し
た。
【0019】一対の透明電極膜2A, 2BとBSO 単結晶層9
との位置関係については、図8に示したように構成し
た。即ち、方向21に一対の透明電極膜2A, 2Bを投影した
際に一対の透明電極膜2A, 2Bが重複して存在する第一の
領域10が、電気光学結晶層9が存在する第二の領域20に
よって確実に包囲されるようにした。
【0020】また、ここで、各透明電極膜2A, 2Bは一辺
27mmであり、電気光学結晶層9は一辺30mmであるので、
dの大きさは平均1.5mm になる。しかし、電気光学結晶
層9と透明電極膜2A, 2Bとの位置合わせ時には、1.0mm
程の誤差が生ずることが解っており、dの大きさは最小
の場合に0.5mm になりうる。この場合も、電気光学結晶
層9の厚さは0.3mm (コヒーレント光用素子の場合)で
あり、dの方が電気光学結晶層9の厚さよりも大きい。
【0021】次いで、各透明電極膜2A, 2Bの各リード部
3A, 3Bに電極ケーブルを銀ペーストにて接着した。そし
て、電極ケーブルを直流電源へと接続し、5kVの電圧を
印加する動作を繰り返した。この電圧印加を繰り返しな
がら、PROM素子の状態を目視で観察したところ、目立っ
た放電は観察されなかった。また、上記の電圧印加を繰
り返してPROM素子の寿命を測定したところ、上記動作を
1万回繰り返しても絶縁破壊は発生せず、素子の寿命が
長くなった。
【0022】
【発明の効果】本発明によれば、ガラス製絶縁層を接着
剤によって電気光学結晶層に対して接着し、透明電極膜
が設けられている透明基板をガラス製絶縁層に対して接
着するタイプの空間光変調素子において、接着剤の絶縁
破壊を防止し、空間光変調素子の寿命を長くできる。
【図面の簡単な説明】
【図1】透明電極膜を形成した基板を示す平面図であ
る。
【図2】絶縁板を基板に接着した状態を示す断面図であ
る。
【図3】絶縁板を研削加工及び光学研摩した後の状態を
示す断面図である。
【図4】電気光学結晶板を絶縁層に接着した状態を示す
断面図である。
【図5】電気光学結晶板を研削加工及び光学研摩した後
の状態を示す断面図である(図6のV−V線断面図に相
当する。)。
【図6】電気光学結晶板を研削加工及び光学研摩した後
の状態を示す平面図である。
【図7】PROM素子の全体を示す断面図である(図8の V
II−VII 線断面に相当する。)。
【図8】PROM素子を示す平面図である。
【図9】従来のPROM素子を示す概略正面図である。
【符号の説明】
1A, 1B 基板 2A, 2B 透明電極膜 6A, 6B 絶縁層 9 電気光学結晶層 10 第一の領域 20 第二の領域 21 透明電極膜に対して垂直な方向 d 第一の領域の外周縁と第二の領域の外周縁との間隔

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 空間光変調素子が、電気光学結晶層、こ
    の電気光学結晶層の両側にそれぞれ設けられている一対
    のガラス製絶縁層、前記電気光学結晶層と前記の各ガラ
    ス製絶縁層とをそれぞれ接着している一対の接着層、前
    記電気光学結晶層および前記の各ガラス製絶縁層を挟む
    ように設けられている一対の透明基板、前記電気光学結
    晶層および前記の各ガラス製絶縁層を挟むように設けら
    れている一対の透明電極膜であって、前記の各透明基板
    の表面に設けられている透明電極膜、および前記の各透
    明基板と前記の各ガラス製絶縁層とを接着している接着
    層であって、かっ前記の各透明電極膜の全体を被覆して
    いる接着層を備えており、前記透明電極膜に対して垂直
    な方向に前記一対の透明電極膜を投影した際にこれら一
    対の透明電極膜が重複して存在する第一の領域が、前記
    方向に前記電気光学結晶層を投影した際にこの電気光学
    結晶層が存在する第二の領域によって包囲されており、
    かつ前記第二の領域が、前記方向に前記の各ガラス製絶
    縁層を投影したときに前記の各ガラス製絶縁層が存在す
    る各領域によってそれぞれ包囲されていることを特徴と
    する、空間光変調素子。
  2. 【請求項2】 前記第一の領域の外周縁と前記第二の領
    域の外周縁との間に、前記電気光学結晶層の厚さ以上の
    間隔が設けられていることを特徴とする、請求項1記載
    の空間光変調素子。
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