JPS5833482A - 電気光学デバイス - 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】 この発明は、電気光学デバイス、より詳細にはＷ＠光学
式ライン・プリンタ等に用いられる近接結合の光弁に関
するものである。

複数の個々にアドレス可能な電極をもつ電気光学素子は
、行印字用の複数ゲート光弁として使用できることが提
示された。例えば、係属中の米国特許出願第Ｏｔｌ　Ｏ
，４０７号Ｃｌ９７９年１月、ｌ／日出願、発明の名称
［個々にアドレス可訃な電極をもつＴＩＲ［ｆｉ光学変
調器」）、ＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＤ＠ＩＩｑＵＩ　／　
９７９年７月７９日号、第３７〜３２頁、に掲載の［光
ｒ−）はデータ・レコーダのノ・−ド・コピー解倫力を
改善する」と題する論文。

Ｍａｃｈｌｎｓ　Ｄｅｉｌｑｕ、第３７巻、第１７号、
７９７９年７月コロ日号、第６コ頁に掲載の「偏光フィ
ルタによるアナログ波形のグロット」と題する論文、及
びＤｅｓｌｑｕ　Ｎ＠ｗｓ、　　／　９　ｇ　Ｏ年°２
月ｑ日号、第３６〜３り頁に掲載された「データ・レコ
ーダは線形性の間ｉを除去する」と題する論文を参照さ
れたい〇 知られているようＫ、光学的に透明なｔシ光学物質のほ
とんどはこのような光弁の電気光学素子として使用する
ことが可能である。現在量も有望な物質はＬｉＮｂＯ２
とＬ　Ｉ　Ｔａｎｇ　　のようであるが、日ＳＮ、にＤ
ｘＰ、　Ｂａ２ＮａＮｂ５０１５及びＰＬＺＴを含め検
討に値する他の物質がある。いずれにせよ、このような
光弁の電極は、電り光学素子に直接結合され、その雷、
極の中心が等間隔で分離されて均一な電接間すきま間隔
が生じるように電気光学素子の横幅方向（すなわち、そ
の光学軸に対し直角な方向）Ｋｌｊならないように配電
されることが望ましい。

係属中の米国特許出願第１ざ２９３６号（１９ｇ０年９
月７７日出動、発明の名称「近接結合の電気光学デバイ
ス」）は、複数ゲート光弁などの電気光学デバイスの電
極を適当な基板上に作って電気光学素子に圧接するすな
わち密着させることにより、「近接結合」と呼ばれるも
のを得ることができると述べている。

前述の形式の検数ｆ−）光弁で行印字を行なうために、
ゼログラフィー感光体などの感光性配録媒体が、光弁に
対し打検断方向（すなわち行ピツチ方向）に進行すると
き、儂の形状に無光される０詳しく述べると、露光処理
を行なうために、シート状の平行な光ビームが光弁の電
り光学素子によって、直進通導するようにその光学軸に
沿って、又は全内面反射をするようにその光学軸に対し
小　−さい角度をつけて伝達される。更に詳しく述べる
と、儂の連続する行の画素のそれぞれの集合を表わすデ
ジタル・ピット又はアナログ信号サンプル（以下、総称
して「データ・サンプル」という）の連続する組が順次
電極に印加される。この結果、非基準レベルのデータ・
サンプルが印加された電極の直ぐ近くの電気光学素子の
中に局所的なフリンジ電界が発生する。この電界は、相
互作用領域（すなわち、電界の影替下にあるＷ気光学素
子の光ビーム照明領域）内の電気光学素子の屈折率に局
所的な質化を生じさせる。この結果、光ビニムが相互作
用領域を通過するとき、光ビームの位相面又は偏光がデ
ータ・サンプルに応じて質請される（り下、総称して「
Ｐ蛍調」という）。

位相面変調された光ビームをそれに対応して変調された
強度プロフィールをもつ光ビームに変換するためにシュ
リーレン読取り光学装置を使用することができる。例え
ば、中央暗視野又は中央明視野儂形成光学装ｆ＃によっ
て、位相面変調された光ビームをＨａ媒体の上に結倫さ
せることができる。これとは別に、入力光ビームが偏光
されている場合、偏光変調から強度変調への変換プロセ
スは、偏光変調された出力ビームを検光子に通すことに
よって行なわれる。より一般的な言い方をすれば、光ビ
ームのＰ変調は、「Ｐ検出＃増り光学装置」を用いてそ
れに対応して質調された強度プロフィルＫｔ換され、光
ビームが記録媒体の上に投影されるすなわち儂が形成さ
れる（以下、総称して倫形成という）。

近接結合の電気光学デバイスの電極は、電気光学素子に
対して締め付けられているが、Ｗ極ｈｗ気光学素子との
間にはどうしてもわずかなエア・ギャップができる。例
えば、電極とｗり光学素子の合せ面の普通の粗さ、これ
らの面の横傷、はこリ、その仙これらの間に入る。こと
のある異物粒子によってエア・ギャップが生じる可能性
がある。

このようなエア・ギャップは、隣り合う電極と電り光学
素子との開に直列静電容量を形成するので。

雪１？学素子内に発生する局所的なフリンジ電界の強さ
を大幅に瀘少させる。エア・ギャップの画情の相対的電
圧降下は、はｙエア・ギャップの庫さと電気光学素子材
料の誘電率に比例する。実際の模擬試験では、電極の幅
が３ミクロンで隣接電極の間隔が３ミクロンの場合、エ
ア・ギャップが０．３ミクロンのとき、全周波数変調ツ
タターンはその「電気光学素子に接触している電極」値
の７ｇ％に過ぎないことを立証している。したがって、
近接結合の１！り光学デバイスの電極と電気光学素子と
の間の低誘電率物質のギャップを無くすることが望まし
いのである。

この発明によれば、近接結合室り光学デバイスの電り光
学素子の合せ面の上に、該デバイスの電極と同じ、方晶
又ははｙ同じ方向□に並びかつ電極の最大幅に等しい又
はそれ以下の周期をもつ導体のツヤターンを付加するこ
とｋよって改良された近接結合９ｗ気光学デバイスが得
られる。導体のノ！ターンの周期が電極の最大幅以下に
すると、７個以上の導体が各ｗ椿の近くに賞かれるので
、導体と！極の間の方向整合許容範囲を大救くすること
が可卵である。方向整合許容１囲は導体を分割すれげ更
に大きくなる。

この発明の上記以外の特徴及び利点は添付図面を参照し
次の詳しい説、明を読めば明らかになるであろう。

以下、いくつかの図示実施例について詳し〈発明を散開
するが１発明をそれらの実施例に限定するつもりはない
ことは理解されたい。むしろ、特許請求の範囲に明示さ
れているようＫこの発明の精神と範囲に入るすべての修
正、代替、及び均等な技術を包含することを意図してい
る。

次に図面、まず第１図及び第２図について祥しく設明す
る。図示の電気光学式ライン・グリンタ１１は感光性記
録媒体１・３を倫の形状に奥光する複数ｆ−）光弁１２
を備えている。！！ｒ′録媒体１３は矢印の方向に回転
させられる（手段は図示せず）光導電性皮膜付きのゼロ
グラフィー・ドラム１４として図示されているが、光導
電性皮膜付きのゼログラフィー・ベルトやプレートのほ
かウェブ又はカット・シート・ストック形状の感光性フ
ィルム及び］ＩＩｔ、た紙を含め、使用可卯な仙のゼロ
グラフィーＩｒ′録媒体や非ゼログラフィー記録媒体が
あることは明らかであろう。したがって、一般的には、
ｒ碌媒体１３は、光弁１２に対し打検断方向すなわち行
ピツチ方向に進行するとき儂の形状Ｋ１１ｌｌ光される
感光性媒体として考えられるべ門である。

第３図及び第９図のように、光弁１２は電気光学素子１
７と複数の個々にアドレス可訃な電極１８ａないし１８
１を含んでいる。図示の全内面反射（Ｔ　Ｉ　Ｒ）動作
モードの場合、１ｌｆｆ光学素子１７は、光学的に磨か
れた入力面２２及び出力面２３の間に光学的に磨かれた
反射面２１をもつ例えばＬｉＮｂＯ２の＠ｙ“カット結
晶である。電極１８鋤ないし１８１は反射面２１に隣接
して電気光学素子１７に結合さね、基本的にはその全幅
の端から端まで配列されている。一般に、重接１８ａ−
１８１は幅がｌないし３０ミクロンであり、その各電極
の中心線がほぼ等間隔で分離され、はば／ないし３０ミ
クロンの均一の１！極間すきま間隔ができるように配置
されている。この時宇実施例の場合、Ｗ椿１８ｇ−１８
１は全体として幇り光学素子１７の光学軸に平行に１ｊ
ｆＥびており、その軸に沿ってかなりの長さＫわたって
延びている。これとは別に、電り光学素子１７の光学軸
に対し、いわゆるブラッグ角で、電極１８ａ−１８１を
並べることができる。１１８ａないし１８１が電気光学
素子１７の光学軸に平行に並んでいる場合には、光弁１
２は０次回折成分について対称である回折ツヤターンを
生じさせることはわかるであろう。これに対し、電極１
８　ａないし１８１が電気光学素子ｉ７の光学軸に対し
ブラッグ角をなしている場合には、光弁１２は非対称の
回折ノ４ターンを生じさせより。

第１図−第９図に示したライン・プリンタ１１の動作に
ついて簡単に！５１明する。レーザ（図示せず）など適
当な光源からシート状の光の平行ビーム２４がｗり光学
素子１７の入力面２２を通って反射面２１に対し、かす
めて遡るような入射角で伝柳される。光ビーム２４は、
反射面２１のはｙ中心１Ｋ＜さび状に金倉され（手段は
図示せず）、そこから全内面反射して出力面２３を通っ
て次へ伝達される。図かられかるように、光ビーム２４
は電気光学素子１７の全幅を照明し、そこを通るときＷ
極１８ａないし１８１に印加されたコード化データ・サ
ンプルにしたがって位相ｍｒ調される。

更に詳しく述べると、第Ｓ図のように、借の連続する行
画素を表わす一連の入力データが所定のデータ速度で差
動エンコーダ２５に加えられる。

エンコーダ２５はコントローラ２６からの制御信号に応
じて一行づつ入力サンダルを差動的にコード化する。マ
ルチプレクサ２７はコントローラ２６からの別の制御信
号に応じてデータ速度に合致するりプル率でコード化さ
れたデータ・サンプルをＷ極１８・ないし１８１に対し
リプルする。

入力データ速度を所望するりプル率に合わせるため入力
データをバッファできることは勿論である。

更に、もし最終の像のデータ・サンプルを隣接する画素
の順でエンコーダ２５に加える埠合には。

テキストの編集、データ配列、その他の目的のために入
力データをエンコーダ２５の上流側で処理してもよい（
手段は図示せず）。

′Ｎ極１８ａないし１８１に印加されたコード化データ
・サンプルは、隣り合う対の電極間忙電位差すなわち電
圧降下を生じさせる。第６図について説明すると、′ｆ
ｌ極対電極の電圧降下は、ｗ隻光学要素１７の相互作用
領域２９内に局所的フリンジ電界２８を発生させ、その
フリンジ電界２８′は相互作用領域２９の横幅にわたり
電気光学素子１７の屈折率に局所的な変化を生じさせる
。１８Ｂと】８Ｃ１又は１８Ｃと１８Ｄなど隣り合う対
の電極間の電圧降下で、これら二つの電極の間Ｋまたが
る相互作用領域２９の部分の屈折率が決まる。

したがって、相互作用領域２，９内の屈折本の肇化は、
任童の時点でコード化された形で電極１８ａないし１８
１に現われた入力データ・サンプルを忠実に表わしてい
る。この結果、光ビーム２４が電気光学素子１７の相互
作用領域２９を通過すると舞、光Ｖ−ム２４の位相面は
儂の連続する行に対するデータ・サンプルにしたがって
順次空間的に変調される（筆３図）。

しばらく第１図及び第２図に戻って説明を続けると、配
録媒体１３を儂の形状に露光させるため、シュリーレン
中央暗視野倫形成光学系２０が、光ビーム２４で記録媒
体１３の上Ｋｍを形成させるよう電気光学素子１７と記
録媒体１３の間に光学的に配列されている。骨形成光学
系２０は光ビーム２４の位相面変調を対応する変調され
た強度グロフィルに変換し、所定の幅の儂を得るのに必
要な倍率を与える。これを行なうために、図示の債形成
光学系２０は１位相面変調された光ビーム２４のＯ次回
折成分を中央絞り３５に合焦させる視野レンズ３４と、
高次回折成分を配録媒体１３すなわち光弁１２に対する
惚面の上に結倫する結儂レンズ３６を含んでいる。光ビ
ーム２４の０次回折成分のはとんとすべてが絞り３５に
よって遮へいされるように、視野レンズ３４は電気光学
素子１７とストップ３４０間に光学的に配列されている
。光ビーム２４の高次回折成分は絞り３５のまわりをま
わり、結債レンズ３６によって集められ、記録媒体１３
で形成された光弁の中面の上に投影される。勿論、他の
Ｐ検出Ｖ堰り光学系を使用して、電気光学素子１ｉによ
って与えられた位相面すなわち偏光変調された光ビーム
を対応する変調された強度グロフィルをもつ光ビームに
質請することも可能である。

以上をまとめや、と、第２図に破線３９で示したように
、１８Ｂと１８０（第６図）など各隣り合５対の電極は
、電気光学素子１７及びＰ検出鯖取り光学系２０と協同
して局所変調器を形成し、拳の各行に沿って唯一の空間
的所定の位雪ＫＴｈ素を生じさせる。したがって、電極
１８ｓないし１８１の個数によりｃｇＩの行当りに印字
することが可柿な画素の数が決まる。更に、記録媒体１
３が光弁１２に対し打検断方向に進行するとき、電極１
８ａないし１８１にコード化されたデータ・サンプルの
連続する組を順次印加することＫより借の連続する行が
印字される。

第７國に詳しく図示されているように、電極１８ｍない
し１８１は集積駆動電子回路３２Ｂないし３２ＧＫ１１
ｇ＋接続、させるためＬＳＩ　（大親模集積）シリコン
集積回路３１の上に着かれ、その一部をなす遣当なパタ
ーンの導電性層３０によって形成することが好ましい。

例えば、図示のように、マルチプレクサ２７は集積回路
３１の中に統合されており、電極１８・ないし１８１は
出力伝送ｆ−）すなわちノ９ス・トランジスタ３２Ｂな
〜駕し３２Ｇ及びマルチプレクサ２７のその他の偵々の
構成部品（図示せず）ｋ対し電気接続するため使用され
る金属化層又は４リシリコン層３０の延長部分である。

パス・トランジスタ３２Ｂな（１し３２Ｇ及びマルチプ
レクサ２７のその他の構成部品は基本的には標準のＬＳ
Ｉ部品製造方法を使って集積回路３１上に作られ、その
あと集積回路３１の外側表面３３に金屡被跨又はポリシ
リコン層がかぶせられる。そのあと、エツチング処理を
使って、マルチプレクサ２７の電り的に独立な構成部品
に対し電気的に独立な接紗を行なうために必要な／ｌタ
ーンが導電性層３０に設けられて、電り的に独立な電極
１８ａないし１８１　（＊７図には電極１８Ｂない°し
１８Ｇのみを示す）が形成される。この結果、電極１８
ａないし１８１を形成するために使われる同じエツチン
グ処理によって、全域被覆又はＩリシリコン層３０に、
パス・トランジスタ３２Ｂないし３２Ｇに対するデータ
伝送ライン３４Ｂないし３４Ｇが形成される。

杏び第６図について説明すると、電極１８１１ないし１
８１は電気光学素子１７に対し近接結合されている。そ
の目的のために、矢印４２．４３で図示した締付は具が
、電気光学素子１７とシリコン集積回路３１とをはさん
で、電％　１８　ａないし１８１を電気光学素子１７０
反射面２１に密着させるよう押し付けている。代りに、
接着剤又は吸着によって、集積回路３１を電気光学素子
１７に接合することができる。

たとえ電＊　１８　ｍないし１８１が’ｗ＠光学素子１
７に接触するように押し付けられても、望ましくない小
さなエア・−ヤツデが電気光学素子１７と／ＩＩ又はそ
れ以上の電極１８ａないし１８１との間にできることが
ある。指摘した逼り、空気の誘電率（約／）が電気光学
素子１７の材料の１８ｗ率（ＬｉＮｂＯ２の場合、約３
０＞に比べて非常に小さいので、そのようなエア・ギャ
ップは局所的フリンジ電界の強さを大幅に減少させる。

この発明によれば、第３図のように、電気光学素子１７
の合せ面１７＾の上に個々の平行な導体４４＾ないし４
４２のパターンを付加することによって、エア・ギャッ
プの間鮪は解決されている。

導体４４＾ないし４４２は普通の仕方で表面１７Ａに直
かに接合され、電気光学素子の横幅方向に（すなわち、
その光学軸に対し直角Ｋ）重ならないようＫ、一般には
導体間の間隔がはぼ均一になるようにその中心線が等間
隔に配列される。もし、電４１ｉ１８　ａないし】８１
の長手方向が電気光学素子１７の光学軸に対し平行であ
れば、導体４４・ないし４４ｚも上記長手方向に並ぶで
あろう。これとは別にもし電ｇ　１８　ａないし１８１
の長手方向が電気光学素子１７の光学軸に対しブラッグ
角をなしていても導体４４ａないし４４ｚも士ｒ長手方
向に並ぶであろう。

電気光学素子１７に接合された導体４４は幅及びピッチ
を電極１８　ａないし１８１と同じＫすることも可能で
あるが、この発明の形態ではＷ極と導体とが斜めになっ
ていると、隣り合う電極が短絡するか、少なくとも電極
の有効幅が変更されるので、各導体は各電極とほぼ一直
線になっていなければならない。そのような短絡又は幅
の臂更をなくすために、導体４４の周期を個々のＷｋ１
８ａ。

ないし１８１の幅よりも小さく定めることが好ましい。

例えば、第３図のように、導体４４は個々の電極１８・
ないし１８１の幅の１１５の周期をもっている、すなわ
ち電極の幅を３ミクロンにすれば、導体４４０周期はｌ
ミクａｙ［なり、各導体の幅は０．３ξクロンになる。

開示した導体の形態では、各電接１８　ａないし１８１
と導体の一つとが接触していることが、十分な電極間の
電圧降下を４斎るために必要とされるすべてであり、し
たがって導体と電極の整合公差をゆるくしても十分な強
さのフリンジ電界が得られる。第ざ＾図の導体パターン
の例では、導体の周期が個々の電極１８ａないし１８１
の幅のｈであり、これで十分な作用な４身るが、導体の
周期が大きくなるため。

第３図の例示ノ４ターンよりも厳しい導体と電極の整合
公差が要求される。したがって、一般に、導体と電極の
整合の重要性は導体の周期が小さくなるとともに少なく
なる。

たとえ導体周期の大幅な縮小によって導体と電修の整合
公差がゆるくなるとしても、その整合公差は依然として
非常に小さい。例えば、電極１８ａないし１８１の長さ
がコミリ、電極の間隔が３ミクロンとすると、そのとき
、短絡を防じ導体／母ターン間のｍ７角ハｔ＠ｕ−１（
−ｉ８ｆ−Ｆ）すなわち０．ＩＱ’であり、この値は達
成するのが非常に麹かしいプロセス・ノ母２メータであ
る。この発明によれば、第９図のように各々の導体４４
を検数の構成部分圧区分すなわち分割するととによって
、臨界角は著しく大きくなる。一つの例として、導体と
電極間のμの整合角（約Ｊｏミル／インチ）が実現可能
なプロセス・・リメータであると仮定し、電極の幅の１
１５以上だけ導体から張り出すことによってｗ糠の有効
幅は増加しないものと仮？すると、導体の構成部分の長
さは。

になる。

以上の検討において、導体と電極の材料は郷しいかｎｘ
等しい硬さをもつものと仮定した。例えば、電、極と導
体はアルミニウムで作ることができ。

普通のフォトエツチング技術で成形することができる。

導体を電極よりも柔かい材料で作れば、例えば導体を金
にし、電極をアル＜＝ラムにすれば。

高周波数合せ面合致の問題も解決される。

電気光学素子１７０表Ｗｆ１７ｍの上に非常に多くの金
属導体４４を置くことにより、説明したデバイスの全内
面反射（ＴＩＲ）動作モードが不能になることがある。

そのよさなＴＩＲの不能を少なくする又はなくすために
、導体と表面１７ａの開ｋｉｌいＰ線層を蟹いてもよい
。

【図面の簡単な説明】

第１Ｉ！２１はこの発明を食む近接結合のＴＩＲ複数ゲ
ート光弁を備えた電気光学式ライン・プリンタの略側面
図。 １１ｃコ図は第１図の電気光学式ライン・プリンタの略
底？！′ｉ図、 第３図は第１図及び第２図の電気光学式ライン・プリ／
りのためのＴＩＲ光弁の拡大側面図、第９図は個々に指
定可能な電極の・リーンを示す、第３図のＴＩＲ光弁の
拡大切取り底面図、館３図は第９図に示した電極ｚ４タ
ーンの個々にアドレス可能な電極に対し、コード化した
直列入力データを印加するシステムの簡単なブロック図
、第６図はＷり光学素子に対する電極の近接結合及び電
気光学素子の相互作用領域ト（で光ビームとフリンジ電
界との間で起る相互作用を詳しく示す、杭３図のＴＩＲ
光弁の拡大部分断面図、第７図はこの発明に係るシリコ
ン集積回路に統合された第９図の電極ノリーンの拡大部
分断面図、 第３図及び第ざ＾図はこの発明に係るＴＩＲ光弁の一部
の導体と′！ｉ極ノリーンのゼ大側面図、及び 第９図はこの発明に係る分割された導体Ｉり一部の一部
の拡大底面図である。 図中、主要要素の参照符号は下肥の通りである。 ］１・・・・・・電気光学式ライン・プリンタ、１２・
・・・・・複数デート光弁、　　１３・・量感光性記録
媒体、　　１４・・・・・・光導電性皮膜付きのゼ四グ
ラフィードラム、　　１７・・・・・・電気光学素子、
１７ａ・・・・・・その表面、　　１８ａ〜１８１・曲
・個々にアドレス可能な電極、　　２０・・・・・・シ
ュリーレン中央暗視野倫形成光学系、　　２１・・曲尺
射面、２２・・・・・・入力面、　２３・・・・・・出
力面、　２４・・・・・・ｆｔビーム、　　　２５・・
曲差動エンコーダ、２６・・・・・・コント四−ラ、　
　２７・・・・・・マルチプレクＦＩ６．５ ＦＩ６．６

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）ｗ気光学素子、コード化されたデータ・サンプル
   を印加する複数の電極、及び複数の電極を゛電気光学素
   子の表面に押し付ｉる手段を含んでいる電気光学デバイ
   スであって、複数の導体が前ｒ電気光学素子の前記表面
   に、給配電極とほぼ同じ方向に並べて配量されているこ
   とを特徴とする電気光学デ・々イス。
2. （２）前記導体の周期が個々の電極の幅とはｙ等しい特
   許請求の範囲ｆｓ１項記歌の電気光学デバイス０
3. （３）前記導体の周期が個々の電極の幅よりかなり小さ
   い特許請求の範囲第７項記載の電気光学デバイス。
4. （４）前記導体が分割されている特＃！Ｆ請求の範囲第
   ７項記載の電気光学デバイス。
5. （５）　　前記導体が分割されている特許請求の範囲第
   コ項記歇の電気光学デバイス。
6. （６）　　前記導体が分割されている特許請求の範囲第
   ３項記載の電気光学デバイス。