JPH04136813A - 光シャッタ素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は、高速で光を制御できる機器に使用し得る光シ
ャッタ素子に関するものである。

（従来の技術） 光シャッタ素子として知られているものは、第２図に示
されるように、チタン酸ジルコン酸鉛にランタンを添加
した透光性焼結磁器（Ｐ　Ｌ　Ｚ　Ｔ）基板２１の少な
くとも片面に、対向する複数対の交差櫛形電極２２を設
けたものである。光シャッタは、その基板を二枚の偏光
板２３．２４で挟んだ構造を有するもので、この二枚の
偏光板２３．２４の偏光軸はそれぞれ直交し、前記電極
２２間に電圧Ｅを印加することで発生する電界ベクトル
方向に対しそれぞれの偏光軸が＋４５度、−４５度の方
向となるように配置されている。２５は光源である。

このように構成された光シャッタ素子の動作原理を以下
で説明する。

第２図の光源２５から出たランダム偏光の光は偏光板２
３を通過することで直線偏光の光となり、交差櫛形電極
２２の設けられたＰＬＺＴ基板２Ｉに入る。この交差櫛
形電極２２に電圧の印加されていない場合、ＰＬＺＴ基
板２１に入射した光はその偏光状態を変えることなくＰ
ＬＺＴ基板を通過し、偏光板２３の偏光軸と直交した偏
光軸の偏光板２４に入るが全く通過することはできない
。しかし、交差櫛形電極２２に電圧Ｅを印加すると、Ｐ
ＬＺＴ基板２１に入射した光は、ＰＬＺＴ基板２１を通
過する際、ＰＩ、ＺＴの電気光学効果によって、その偏
光状態が変えられ、偏光板２３の偏光軸と直交する偏光
軸の偏光板２４でも通過することができる。このような
原理により、光シャッタ素子の印加電圧Ｅを０Ｎ１０Ｆ
Ｆすることで、シャッタを通過する光をＯＮ１０　Ｆ　
Ｆすることができる。

第２図に示すような構造の光シャッタの場合、印加電圧
によって生じた電界は、ＰＬＺＴ基板２１の厚さ方向や
電極間の位置により著しく異なる。

すなわち、厚さ方向ではＰＬＺＴ基板２１の表面近傍と
中央部、また、電極２２間では電極近傍と電極間中央部
のそれぞれの場所において電界は著しくことなる。この
ような電界の不均一性は、電極間隔を広くすることで軽
減されるか、同時に最大透過率を得るのに必要な印加電
圧は高くなると言う問題を生じる。

このような問題の解決法として、ＰＬＺＴ基板２１の両
面に電極２２を設ける。あるいは、Ｐ　Ｌ　ＺＴ基板上
に溝を設け、これを電極とする方法が考えられている。

しかし、これらの方法では、光シャッタの最大透過率を
得るのに必要な印加電圧を低く抑えなからＰＬＺＴ基板
内での電界の不均一性を完全に取り除くことはできない
。

この問題の完全な解決法として、第３図に示すような構
造の光シャッタ素子が考えられている。

この第３図において、３１はＰＬＺＴ基板、３２はＰＬ
ＺＴ基板３１の両主面に設けられた電極であり、この電
極３２の設けられたＰＬＺＴ基板３１を接着層３３を介
して複数個配列することで光シャッタ素子が作られてい
る。このような光シャッタ素子では、電極間の電界は位
置に関係なく均一であり、電極間隔に相当するＰＬＺＴ
基板の厚さを薄くしても、電界の均一性は保たれ、光シ
ャッタの駆動電圧（最大透過率を得るのに必要な電圧）
を低（することができる。

（発明が解決しようとする課題） 第３図に示す構造の光シャッタ素子に電圧Ｅを印加しな
い場合、光源３６から出て偏光板３４を通過した光はＰ
ＬＺＴ基板３１を通過してもその偏光状態は変わらない
ので、偏光板３４の偏光軸と直交する偏光軸を有する偏
光板３５を通過することは理論上はできないにもかかわ
らず、Ｐ　Ｌ　Ｚ　Ｔ基板３１を通過した光の一部が実
際には偏光板３５を通過してしまう。このような光のも
れは、光シャッタの基本特性の−っである消光比を著し
く小さくしてしまう。

本発明の発明者は、このような問題が発生する原因を究
明した結果、第３図に示すような従来の光シャッタ素子
の光もれが、ＰＬＺＴ基板３１を積層する際の接着層３
３内の気泡による光散乱に起因していることを突き止め
た。すなわち、従来は、ＰＩ、ＺＴ基板３１をポリエス
テル系あるいはアクリル系などの透光性のある接着剤で
複数層配列しているので、その接着層３３内に形成され
た気泡による光散乱のため、光シャッタに入射した直線
偏光の光の偏光状態がランダムな偏光状態に変えられ、
電圧を印加していないにもかかわらず、光シー１”７タ
素子を透過した光の一部が偏光板３５を通過することが
でき、消光比を低下してしまう。

本発明は、このような点に鑑みなされたものであり、駆
動電圧を低く抑えながら電界の均一性を保てるタイプの
光シャッタ素子において消光比の問題を解決することを
目的とするものである。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段） 請求項１の発明は、両主面上に電極１２が設けられた電
気光学効果を有する透光性焼結磁器基板１１を、不透明
な接着材料からなる接着層１３を用いて、電極面に平行
に複数層配列することにより、接着層１３による光のも
れをなくすことで消光比の優れた光シャッタ素子を提供
するものである。

請求項２の発明は、請求項１の透光性焼結磁器基板１１
としてチタン酸ジルコン酸鉛の鉛の一部をランタンで置
換した組成物を用いたものである。

（作用） 請求項１の発明は、接着層１３内の気泡による光のもれ
を完全に抑えるために、接着層１３に例えば低温硬化タ
イプの銀ペーストやはんだなどの不透明な接着材料を用
いる。これらの接着材料は、基本的に光を透過しないの
で接着層１３内に気泡が生じても、これらの気泡は光散
乱の原因とはならない。本発明による光シャッタ素子で
は、入射した光は透光性焼結磁器基板１１およびこれら
基板間の接着層１３において偏光状態が変わらないので
、表裏にその偏光軸が直交配置された二枚の偏光板１４
、　１５を通過することができず、透光性を有する接着
剤を接着層に使っている従来の光シャッタ素子と比べ著
しく消光比を改善することができる。

請求項２の発明は、透光性焼結磁器基板自体も、光散乱
が少なく、消光比が大きい特性を有する。

（実施例） 以下、本発明による光シャッタ素子について第１図を参
照して具体的に説明する。

ＰｂＯ１Ｌ８２０３、ｚ「０２、ＴｌＯ２ノ各酸化物粉
末を組成式 ％式％ となるように調合し、これらをエタノール中で２０時間
、湿式法でボールミル混合する。得られた混合粉末を９
００℃で２時間仮焼成した後、仮焼粉末を直径２０ｍｍ
、高さ３０ｍｍの円柱状に成形し、これをアルミナ製の
型に入れ酸素雰囲気中、３００ｋｇ／ｃｎｆの圧力で１
２５０℃、１８時間ホットプレス焼成して、透光性焼結
磁器としてのＰＬＺＴ焼結磁器を得た。得られたＰＬＺ
Ｔ焼結磁器から厚さ５００１ｍの円板を切り出し、これ
らの円板の両主面上にＣ「を１００人、Ａｏを２０００
人蒸着して電極１２とした。電極の形成された上記円板
から透光性焼結磁器基板として長さ１０ｍｍ、幅１ｍｍ
の短冊状のＰＬＺＴ基板１１を切り出し、このＰＬＺＴ
基板１１の電極形成された面に、垂直な二面をそれぞれ
鏡面研磨する。その後、このＰＬＺＴ基板１１の電極面
に、接着層１３となる不透明な接着材料（電極材料）と
して低温硬化タイプの銀ペーストを塗布し、これらを複
数個積層することで第１図のような光シャッタ素子を作
製する。

このように作製した光シャッタ素子の鏡面研磨面上に、
相互の偏光軸が直交するように二枚の偏光板１４．１５
を配置し、光源１６からの光によって消光比を測定した
ところ１：１２００となり、第３図に示す従来の光シャ
ッタ素子の消光比１：５００を著しく改善することがで
きた。また、本実施例の光シャッタ素子の駆動電圧Ｅは
１３０ボルトであった。

〔発明の効果〕

以上のことから明らかなように、請求項１の発明による
光シャッタ素子は、駆動電圧を低く抑えながら電界の均
一性を確保できるとともに、従来の光シャッタ素子より
も消光比を著しく改善することができたので、光を高速
で制御する分野で光シャッタを使用する上で有用である
。

また請求項２の組成物は、請求項１の不透明な接着材料
と同様に、光散乱のない材料であり、優れた消光比を達
成できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の光シャッタ素子を用いた光シャッタの
一構成例を示す分解斜視図、第２図は従来の光シャッタ
の一例を示す分解斜視図、第３図は従来の光シャッタの
他の例を示す分解斜視図である。 １１・・透光性焼結磁器基板、１２・・電極、１３・・
不透明接着層。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）両主面に電極が形成された電気光学効果を有する
   透光性焼結磁器基板が、接着層を介して電極面と平行に
   複数枚積層された光シャッタ素子において、 前記接着層を不透明な接着材料により形成したことを特
   徴とする光シャッタ素子。
2. （２）透光性焼結磁器基板としてチタン酸ジルコン酸鉛
   の鉛の一部をランタンで置換した組成物を用いることを
   特徴とする請求項１記載の光シャッタ素子。