JPS59228226A - 近接結合電気光学素子の適合性電極 - 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】 〈産業上の利用分野〉 本発明は電気光学素子に関し、より詳しくは電気光学ラ
インプリンタその他の近接結合光弁に関する。

〈従来の技術〉 複数の個別にアドレス可能な電極を有する電気光学素子
がラインプリンティングのマルチゲート光弁として機能
し得る事は開示されている。例えば１９８１年８月４日
付でＲ，Ａ、　Ｓｐｒａｇｕｅ等に公布された［個別に
アドレス可能な電極を伴うＴ工Ｒ電気光学変調器Ｊ　（
”　ＴＩＲＥｌｅｃｔｒｏ　−ＯｐｔｉｃＭｏｄｕｌａ
ｔｏｒ　ｗｉｔｈ　Ｉｎｄｉｖｉｄｕａｌｌｙ　Ａｄｄ
ｒｅｓｓｅｄＦｉｌｅｃｔｒｏｄｅｓ　’　）と題する
米国特許第４．２８２，９０４号を参照されたい。また
Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ　Ｄｅｓｉｇｎで１９７９年７月
１９日発表、第６１ページないし第６２ページ記載の「
光デートがデータ記録器のハードコピー分解能を向上さ
せる」（ＬｉｇｈｔＧａｔｅｓ　Ｇｉｖｅ　Ｄａｔａ　
Ｒｅｃｏｒｄｅｒ　Ｉｍｐｒｏｖｅｄ　Ｈａ’１Ｔ７ｏ
ｐｙＲｅｓｏｌｕｔｉｏｎ　”　）やＭａｃｈｉｎｅ　
Ｄｅｓｉｇｎ　　の第５１巻、第１７号で１９７９年７
月２６日発表、第６２ページ記載の［偏光フィルタがア
ナログ波形をプロットするＪ　（”　Ｐｏｌａｒｉｚｉ
ｎｇ　Ｆｉｌｔｅｒｓ　ＰｌｏｔＡｎａｌｏｇ　Ｗａｖ
ｅｆｏｒｍｓ”）、Ｄｅｓｉｇｎ　Ｎｅｗｓで１９８０
年２月４日発表、第５６ページないし第５７ページ記載
の「データ記録器が線型性の困難を除く」（”　　Ｄａ
ｔａ　Ｒｅｃｏｒｄｅｒ　Ｅｌｉｍｉｎａｔｅｓ　Ｐｒ
ｏｂｌｅｍ　ｏｆＬｉｎｅａｒｉｔｙ　＃）をも参照さ
れたい。

公知のようにこのような光弁の電気光学素子としては殆
ど全ての光学的に透明な電気光学材料を用いることがで
きる。現在量も有望と思われる材料はＬｉＮｂｏ３とＬ
ｉＴａ０ａであるが、ＢＳＮ、　ＫＤＰ。

ＫＤｘＰ　、　Ｂａ２ＮａＮｂ５０１５やＰＬＺＴを含
め他にも考慮に値するものがある。

光弁を制御するためには電極が電気光学素子に近接して
その幅方向に、通例等距離に間隔をおいているセンタ上
に分散される。高分解能ラインプリンティングのような
ある種の適用においては電極が例えば１０ミクロンかそ
れ以下でさえもあるセンタ上に密に納められる。幸いに
も、シリコン集積化回路のように電極を別個の基板上に
作製して電場を電気光学素子と「近接結合」させるべく
押しつげるかまたは電気光学素子に密に隣接させておけ
ばこのような光弁の電気的インタフェースがかなり単純
化されることが発見されている。例えば１９８０年９月
１７日提出のＷ、Ｄ、　Ｔｕｒｎｅｒによる［近接結合
電気光学装置」（“ＰｒｏｘｉｍｉｔｙＣｏｕｐｌｅｄ
　Ｅｌｅｃｔｒｏ　−０ｐｔｉｃ　Ｄｅｖｉｃｅｓ　”
　）と題する米国特許出願第１８７．９３６号や継続中
の本願と同−譲渡人に譲渡された１９８０年９月１７日
提出のＲ，Ａ、　Ｓｐｒａｇｕｅ等による［近接結合電
気光学装置の集積化電子工学系Ｊ　（”　Ｉｎｔｅｇｒ
ａｔｅｄＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ　ｆｏｒ　Ｐｒｏｘｉ
ｍｉｔｙ　Ｃｏｕｐｌｅｄ　Ｅｌｅｃｔｒｏ　−０ｐｔ
ｉｃｓ　Ｄｅｖｉｃｅｓ　”　）と題する米国特許出願
第１８８，１７１号を参照されたい。

しかしながら近接結合マルチデート光弁を用いると高い
効率と一様な結合を得るのが困難であることが経験上判
明している。その固有すると二ろの電極表面の粗さや電
極と電気光学素子の合わせ面における小さな局所的欠陥
、またそれらの面の間に陥れられた塵芥粒子や他の粒子
までもが不規則なギャップを生成する傾向がある。１９
８０年９月１７日提出の本願と同−譲渡人に譲渡された
、Ｒ，Ａ、　８ｐｒａｇｕθ等による継続中の［−近接
結合電気光学装置の機械的インタフェース」（“Ｍｅｃ
ｈａｎｉｃａｌＩｎｔｅｒｆａｃｅ　ｆｏｒ　Ｐｒｏｘ
ｉｍｉｔｙ　Ｃｏｕｐｌｅｄ　Ｅｌｅｃｔｒｏ　−０ｐ
ｔｉｃ　Ｄｅｖｉｃｅｓ”　）と題する米国特許出願第
１８７．９１８号は電極を電気光学素子からあらかじめ
定められた公称距ｗ１だけ機械的に間隙をあけさせるこ
とにより電気光学素子に結合された場の一様性に対する
ギャップの不規則性の影響を低減することが提示されて
いる。さらに１９８０年９月１７日提出の本願と同一出
願人に譲渡されたＲ、　Ａ、　Ｓｐｒａｇｕｅ等による
「近接結合電気光学装置の誘電性インタフェースＪ　（
”　ＤｉｅｌｅｃｔｒｉｃＩｎｔｅｒｆａｃｅ　ｆｏｒ
　Ｐｒｏｘｉｍｉｔｙ　Ｃｏｕｐｌｅｄ　Ｅｌｅｃｔｒ
ｏ　−○ｐｔｉｃ　Ｄｅｖｉｃ６ｓ”）と題するもう１
つの継続中の米国特許出願第１８７，９１９号はより均
一で有効でもある結合な提供すべく高い誘電定数を持つ
材料でこのギャップを満たすことを提示している。

要するに、これらの従来の提議は電極と電気光学素子の
間のギャップの存在を認識しその不利な影響の低減を企
図している。

〈発明の課題〉 しかしながら現在マルチデート光弁のような近接結合電
気光学装置の電極と電気光学素子の間のヤヤツデを実質
的に除去し、それによりその結合特性を向上させ得るこ
とが発見されている。その目的のため本発明では柔軟も
しくは容易に柔軟化し得る（イ）インジウムやアルミニ
ウムのような導電性材料または（ロ）比較的高い誘電定
数を持つ材料で電極を形成するかもしくは上塗りして電
極が電気光学素子に対して押しつけられる際にその素子
に適合するよう固体状態にあって流動するようにしてい
るう例えばシリコン集積化回路上に電気的で独立で細長
い導電体の適当にバタン化されたセットを作製するため
に標準的な半導体製作技術を用い、次に例えば非電気的
コーティング処理、電気めっき処理または蒸着処理を用
いてそれらの導電体に適合する導電性もしくは高い誘電
定数を持つ材料で上塗りを施すことができる。

〈発明の実施例〉 本発明を以下に特定実施例に関連して（・くら力・詳細
に記述するが、その実施例に限定する意図のないことを
理解されたい。その反対に本特許請求の範囲により定め
られる本発明の精神と範囲にとどまる全での修正、代替
物及び等個物を包含することが意図されている。

さて第１図と第２図を参照すると、感光性記録媒体１３
を像形状で露光するマルチケ９−ト光弁１２を含む電気
光学ラインプリンタ１１が示されている。記録媒体１３
は光導電性にコーティングされた乾式複写ドラム１４と
して描かれそれが矢印１５の方向に回転する間に露光さ
れる。しかしながら光導電性にコーティングされた乾式
複写ベルトや板、感光性フィルムやウェッジまたは切断
シートストック形状のコーティングされた紙を含め他の
記録媒体も使用し得ることは明きらかであろう。従って
記録媒体１３は光弁１２に対し横断線方向に進行中像形
状で露光される感光性媒体として述べるのが最も適切で
ある。

第６図と第４図にさらに詳細に示されるように、光弁１
２が電気光学素子１７と複数の個別にアドレス可能な電
極１８Ａないし１８Ｉを含む。この独自の光弁１２が内
部全反射（ＴＩＲ）モードで機能するように設計されて
いる。従って電気光学素子１７は光学的に適当に研磨さ
れ、例えばＬ　ｉ　ＮｂＯ３のｙカット結晶であって入
力面２１、出力面２２と中間反射面即ち縦方向反射面２
３を有する。他方電極１８Ａないし１８Ｉは電気光学素
子１７の全幅に渡ってその反射面２３に近接して分散さ
れるので後述するようにフリンジ電場２９（第６図）を
電気光学素子１７内の相互作用領域２５に近接結合させ
ることができる。通常１８Ａないし１８Ｉは幅が１ミク
ロンないし３０ミクロンであって１ミクロンないし６０
ミクロンの間隔で全体的に一様な電極間ギャップを設け
るべくおよそ等距離の間隔になっているセンタ上に存す
る。

操作に際し、光弁１２がレーデのような適当な光源Ｃ図
には示されていない）からのシート状のコリメートされ
た光ビーム２７により照射される。

入力光ビーム即ち入射光ビーム２７は入力面２１を通過
して本質的に電気光学素子１７の全幅を本質的に満たす
。Ｔ工Ｒモードの操作では入力ビーム２７が電気光学素
子１７に対しその反射面２３をかすめる角度で入射し、
はぼその面の縦方向中心線にあるくさび形焦点（図には
示されて℃・な〜・手段によって）に持ってこられる。

従って入力ビーム２７は電気光学素子１７からその出力
面２２を通って外に出る出力ビーム２８を与えるべく反
射面２３から内部で全反射される。

例示実施例の便宜をはかつてデータが微分的に符号化さ
れた形で電極１８Ａないし１８Ｉに与えられ、それによ
り共通のもしくは接地された平面電極の必要性を回避す
る。微分的符号化と電気光学ラインプリンタにおけるそ
の利用は１９８０年９月１７日提出の本願と同−譲渡人
に譲渡されたＷ、　Ｄ、　Ｔｕｒｎｅｒ　　等による「
フリンジ電場応答電気光学ラインプリンタのための微分
的符号化」と題する継続中の米国特許出願第１８７，９
１６号にかなり詳細に記述されているが、その処理を簡
潔に概観することは役に立つだろう。そのためには像情
報が大地電位のような共通電位を基準にした生データサ
ンプルの連続的なストリームとして通例プリンタ１１に
運ばれることに注目する。従って要求される電極数をほ
とんど２分の１に低減しつつそれらのサンプルの情報内
容を保存するために、次の符号化の規則に従ってデータ
が符号化される（図には示されていない手段によって）
。その規則とは、まず像の各行について最初の微分的に
符号化されたサンプル（即ち電極１８Ａに与えられるこ
とになるもの）は共通のもしくは大地電位を基準にした
ままにするが他の各々は前出の微分的に符号化されたサ
ンプルからの差が各々の生の入力データサンプルの大き
さに対応するような大きさを持たせられる。実際上は、
像の連続する行に関する微分的に符号化された情報サン
プルがそれらの行の印刷と同期させて電極１８Ａないし
１８Ｉに順次与えられ、それにより像のいかなる　。

所定の行についてもその行の印刷中に存在する電極間電
圧の降下によってその行に関する全ての画素が忠実に表
わされる。

第６図を参照すると電極１８Ａないし１８Ｉ間の電圧降
下が電気光学素子１７の相互作用領域２５を貫く局所的
なフリンジ電場２９を生成し、それによりその屈折率に
おける横方向の局所的変動を生じさせることがわかる。

その結果光ビーム２７と２８が相互作用領域２５を通過
する際に電極１８Ａないし１８１に与えられるデータに
従って空間的に同位相波面変調され、それにより画素情
報が電気的形態から光学的形態に変換される。

この変調は相互作用領域２５を通過する間に光ビーム２
７と２８が受ける回折の関数である。そのために電極１
８Ａないし１８Ｉは電気光学素子１７０光軸に沿う実質
的な長さの突起を有する。

光弁１２のＴＩＲ軸モード操作では図のように電極１８
Ａないし１８Ｉを電気光学素子１７の光軸に全体として
平行に整列させることができる。あるいはまた光弁１２
をＴＩＲブラッグ（Ｂｒａｇｇ　）モードで機能させる
ために電極１８Ａないし１８Ｉを先の軸に対していわゆ
るブラッグ角だけ傾斜させることもできる。

第１図と第２図に示されるように、光弁１２を記録媒体
１３上に像形成させるために零＃毒李≠−−−電 気光学素子１７と記録媒体１３の間に光学的に整列させ
られたシュリーレン中心置場像形成光学系３１が適当に
置かれている。像形成光学系３１が出力ビーム２８の空
間的同位相波面変調を対応的に変調された強度プロフィ
ールに変換し、記録媒体１３上に所望の幅で像を形成す
るのに必要な何らかの大きさを与える。それを達成する
ために、通例図のように像形成光学系３１が出力ビーム
２８のより高次の回折成分を記録媒体１３上に像形成す
べくその零次の回折成分を中心絞り３３上に焦点正合さ
せるフィールドレンズ３２を含む。

フィールドレンズ３２は出力ビーム２８の零次の成分が
実質的に全て物理的にしゃ断されるかまたはフィルタで
除かれるように′覗気光学素子１７と絞り３３の間に光
学的に整列させられる。しかしながら出力ビーム２８の
高次の回折成分は絞り３３のまわりで散乱させられて像
形成レンズ３４により集められ、今度はこのレンズがそ
れらを記録媒体１３により定められる像面上に向かわせ
る。

当然ながら他の位相感応読み出し光学系も出力−−ム２
８の同位相波面変調を記録媒体１３の有効な露光に必要
な対応的変調強度プロフィールに変換すべく利用するこ
とができる。実際、入力ビーム２７の偏光が適切であれ
ば光弁１２が空間偏光変調器として有効に機能し得る。

その場合は出力ビーム２８の空間偏光変調を対応的変調
強度ノロフィールに変換すべく標準的な偏光分析器（図
には示されていない）が用いられよう。

ラインプリンタ１１０基本的操作を要約すると、１つの
像の各行に沿ってあらかじめ定められた位置にある画素
を印刷するために複数の独立な変調器を設けるべく光弁
１２と読み出し光学系３１が協力することが今や理解さ
れよう。即ち第２図で−細かい方の点線３６により示さ
れるように電極１８Ｂと１８０（第４図）のように隣り
あう電極対の各々が像の各行に沿って一義的に空間的に
あらかじめ定められた位置にある画素の露光や印刷を制
御する。従って光弁１２により実施される個別にアドレ
ス可能な電極１８Ａないし１８Ｉの数が１つの像のいず
れかの与えられた行止にその印刷し得る画素の数を定め
ることは明きらかであろう。

次に第６図ないし第５図を参照すると、電極１８Ａない
し１８Ｉが全体として４０で示される適当にバタン化さ
れた導電層上の一部を好都合に占有し、導電層４０はＬ
ＳＩ　（大規模集積化回路）シリコン集積化回路のよう
な集積化回路４１上に被着されるかもしくは組み込まれ
ている。その場合、電極１８Ａないし１８Ｉのアドレス
および駆動電子工学系（関連部分のみ示されている）を
集積化回路４１に含めることにより光弁１２の電気的イ
ンタフェースを単純化させることができる。

例えば電極１８Ｂないし１８Ｄの各々に関する導電性突
起４３Ｂないし４３Ｄ（第６図）は金属化層もしくはポ
リシリコン層４０（第５図）のバタン化された拡張であ
ってそれを通じて出力転送デートもしくは通過トランジ
スタ４２Ｂないし４２Ｇが他のアドレスおよび駆動電子
工学系に接続される。

本発明によれば、電極１８Ａないし１８Ｉは第６図の矢
印５１と５２により示されるように電気光学素子１７０
反射面２３に押しつけられる際にそこに適合するよう融
点以下の並の温度で流動する構成要素によって形成され
るかもしくは上塗りされる。例えば第６図に示されるよ
５に、電極状突起４３Ｂないし４３Ｄは柔軟な上塗り５
３Ｂないし５３Ｄを各々有し、それらが加圧によって電
気光学素子１７０反射面２３に適合することにより電極
１８Ａないし１８Ｉと電気光学素子１７の間の実質的な
表面接触を保証する。アルミニウムやインジウムのよう
な材料は所望される冷流動に十分な程柔軟でありまたこ
のような材料は何らかの通常の非電気的コーティング処
理、電気めっき処理、または蒸着処理によって容易に突
起４３Ｂないし４３Ｄ上に上塗りすることができる。し
かしながら上塗り構成要素はその誘電定数が導電性突起
４３Ｂないし４３Ｄから発せられるフリンジ場２９の過
度の減衰を防止するに十分高ければ、有効な導電体であ
る必要のないことに留意されたい。上述のように電極１
８Ａないし１８Ｉを集積化回路４１内に実施することに
は明白な利点があるが、離散回路技術も利用可能であり
また電極１８Ａないし１８Ｉを柔軟で導電性の単一構成
要素から作製し得ることを理解されたい。実際、インジ
ウムやアルミニウムはそのような実現にも適する材料で
ある。さらに、電気光学素子１７０反射面２３に適合す
べく電極が１８Ａないし１８１が冷流動し得るなら光弁
１２の作製が単純化されるといえども、電極１８Ａない
し１８Ｉの固体状態適合流動を増大させるべく光弁１２
に対し融点以下で何らかの適当な加熱を行なうことも本
発明の企図する範囲内である。

〈発明の効果〉 土窯から、本発明が電気光学光弁のより優れた電気的イ
ンタフェースを提供することが理解されよう。とりわけ
、電極の追従性が電極とこのような光弁の電気光学素子
の間における実質的にギャップのない一様な表面接触を
保証する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明により構成された近接結合内部全反射（
ＴｒＲ）マルチゲート光弁を含む電気光学ラインプリン
タの概略的な側面図、第２図は本プリンタの概略的な底
面図、第６図は第１図と第２図に示されるＴＩＲ光弁の
拡大側面図、第４図は個別アドレス可能な電極に関する
代表面パタンを例示する本光弁の拡大切断断面図、第５
図は集積化回路上に実施された本光弁の成極を示す拡大
部分平面図、および第６図は本発明により提供される適
合性電極をより良く例示する本光弁の拡大部分断面図で
ある。 符号の説明 １１・・・ラインプリンタ、 １２・・・光弁、 １３・・・記録媒体、 １７・・・′電気光学素子、 １８Ａ〜１８Ｉ・・・電極、 ２９・・・フリンジ電場 代理人　　浅　村　　皓 ＦＩＧ、　３ ”　　　ＦＩＧ、　４ ＦＩＧ、　６

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 電気光学素子と前記電気光学素子に電場を近接結合させ
   るために前記電気光学素子に結合された複数の個別にア
   ドレス可能な電極を有し、前記電極の構成要素が前記電
   極を前記電気光学素子に適合させるべくその固体状態に
   おいて流動し、それにより前記電極と前記電気光学素子
   間に全体的に一様な表面接触を設けるべく比較的柔軟な
   材料から成り、前記材料が前記場を前記電気光学素子内
   に有効に結合させるべく選択されることを特徴とするマ
   ルチゲート電気光学光弁。