JPS62297814A - 光シヤツタ−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】 ３、発明の詳細な説明 産業上の利用分野 本発明は、ビデオカメラなどの光制御装置として利用で
きる一固体の光シャッター素子に関するものである。

従来の技術 近年、透過率を電気的に制御する手段を用いた光シャッ
ター素子の開発が多様な分野で行われている。その中で
も電圧制御のカー効果と呼ばれる電気光学効果を利用し
た固体の光シャッター素子は、優れた応答性を示すこと
からビデオカメラ用シャッターなどへの応用が検討され
ている。上記固体の光シャッター素子として知られてい
るものは、圧電材料であるチタン酸ジルコン酸鉛の鉛（
Ｐ　ｂ）を一部ランタン（Ｌａ）で置換した組成物（以
後ＰＬＺＴと略す）などの透光性焼結磁器の平板上の一
生面上に複数個の対向電極を設け、電極に電圧を印加し
た際に生じる電界ベクトルに対して±４５°の方向に偏
光軸が、互いに直交するように基板を２枚の偏光板でサ
ンドインチ状構造に配したものである。

以下図面を参照しながら、従来の光シャッター素子の一
例について説明する。

第３図は、従来の固体光シャッター素子の構成を示すも
のである。３１はＰＳＺＴ基板、３２ａ、３２ｂは基板
上に設けられた電極であり、３２ａは電圧印加側電極、
３２ｂは電圧接地側電極で奔る。３３は偏光子、３４は
検光子で電圧を電極３２ａ、３２ｂに印加した際に生じ
る電界ベクトルの方向に対し、±４５°の方向に偏光軸
が互いに直交するように構成されている。３５は光源で
ある。

第４図は第３図の光シャッター素子の基板部の、図中Ｘ
−Ｙ線を含む基板表面に直交した断面図を９０°回転し
て示したものである。第４図において、４１はＰＬＺＴ
基板、４２ａ、４２ｂは基板上に設けられた電極であり
、４２ａは電圧印加側電極、４２ｂは電圧接地側電極で
ある。４３はシャッター動作部である。

以上のように構成された光シャッター素子について、以
下その動作について説明する。

第３図の偏光子３３の後部に設けられた光源３５から光
を照射した場合、直線偏光となりＰＬＺＴ基板に入る。

ＰＬＺＴ基板３１上に形成された電圧印加側電極３２ａ
と電圧接地側電極３２ｂの電極間に電圧を印加しない場
合は、電気光学効果による複屈折は生じることなく、偏
光子３３および検光子３４によって入射光は遮断される
が、電圧を印加すると電気光学効果のカー効果によって
複屈折を生じ、光の偏光状態が変化し、入射光は透過す
る。このような原理により、高速応答性を有する光シャ
ッター素子として利用できる。

発明が解決しようとする問題点 ビデオカメラ用光シャッター素子は、高速応答性のほか
、長時間の連続的なシャッター動作による機械的疲労に
も耐えうるようなシャッター特性を有することが要求さ
れる。例えば、光シャッター素子として最も一般的に用
いられているＰＬＺＴ磁器の組成が、一般式？ｂｒ−Ｌ
ａ−（Ｚｒ。

Ｔ　ｉ　、、）、−、、，０，においてｘ＝０．０９、
ｙ＝０．６５から成るもの（以後この組成から成るＰＬ
ＺＴ基板９　／６５／３５を示す）を透光性基板として
用いた場合、第３図に示した構成から成る光シャッター
素子を長時間動作すると、第４図中のシャッター動作部
４３において電圧印加時に電極４２ａと４２ｂの両者間
に生じる複屈折は、電圧開放後も動作部表面に一部残留
してしまうため、光漏れが発生し、コントラスト比が低
下し、基板表面の劣化が起こり、シャッター特性・信鯨
性の点で問題があった。

本発明の目的は前記問題点に鑑み、高信頼性でシャッタ
ー特性の良好な光シャ７ター素子を提供することにある
。

問題点を解決するための手段 前記問題点を解決するため、本発明の光シャッター素子
は、電気光学効果を有する透光性基板と、前記基板のい
づれか一方の主面上に光シャッター列をなすように形成
された複数個の対向電極と、前記基板の主面両側に互い
にその偏光軸が直交するように配設された偏光板より構
成され、かつ、前記基板は電極形成面から厚み方向に対
して電気光学効果が段階的に異なるように構成されたも
のである。

作用 本発明は、光シャッター列をなすように複数個の対向電
極を設置した透光性基板が、前記基板の電極形成面から
厚み方向に対して電気光学効果が段階的に異なるような
構成になっており、例えば電極形成面近傍の基板組成が
最も複屈折の小さな電気光学効果を有し、以後厚み方向
に対して複屈折が大きくなるような電気光学効果を有す
る基板組成により漸次段階的に構成されであるので、シ
ャッター動作部で残留複屈折により生じる光漏れ、コン
トラスト比の低下、基板表面の劣化を抑制することがで
きる。

以上のように、本発明により、光漏れの抑制、コントラ
スト比の低下の抑制、基板表面の劣化の抑制が可能とな
り、シャッター特性に優れた高信頼性の光シャッター素
子を得ることができる。

実施例 以下本発明の一実施例の光シャッター素子について、図
面を参照しながら説明する。

第１図は本発明の実施例における光シャッター素子の構
成を示すものである。第１図において、１１、１２．１
３はそれぞれ組成の異なるＰＬＺＴ基板（含有するＬａ
濃度が、基板１１＞基板１２〉基板１３の関係にある）
　、１４ａ、１４ｂは電圧印加側電極、電圧接地側電極
である。１５．１６は偏光軸が互いに直交する偏光子、
検光子で、１７は光源を示す。第２図は第１図で示した
本実施例の光シャッター素子の基板部の図中Ｘ−Ｙ線を
含む基板表面に直交した断面図を９０°回転して示した
ものである。２１はＰＬＺＴ基板（ただし図中ＡからＢ
に向かってＬａ濃度が減少している）、２２は電圧印加
側電極、２３は電圧接地側電極、２４はシャッター動作
部を示す。第１図、第２巣で示したＰＬＺＴ基板は、例
えば８．５／６５／３５の組成のものを酸素雰囲気下で
、１２００℃２０時間ホントプレスして製造した後、ス
ライス、両面研磨処理を行い、透光性基板１３をしたも
のである。次に前記ＰＬＺＴ基板１３を基板材料として
、マグネトロンスパッタ法により基板１３上にランタン
濃度の異なるＰＬＺＴ薄膜を順次形成した。基板１３の
ＰＬＺＴは８．５／６５／３５で、前記基板１３上に最
初ニＰＬ、ＺＴ　（組成９　／６５／３５）の粉末を用
いてスパッターを行った。スパッターする際に融点の低
い鉛が消失してしまう可能性があるのでスパッター後に
基板１３上の薄膜形成面を成分分析したが、その結果組
成の変動はなく、基板１３上にはＰＬＺＴ組成９　／６
５／３５が薄膜形成されていることが確認された。前記
のスパッター処理により第１図の基板１２．１３が作製
されたが、この基板１２．１３に、さらにＰＬＺＴ（組
成９．５　／６５／３５）の粉末を用いてスパッター処
理を行い、第１図に示したようなランタン濃度が段階的
に異なる基板１１１２．１３を作製した。また電極は、
クロム（Ｃｒ）を約５００人、金（Ａｕ）を約５０００
人の厚さに蒸着し、フォトリソグラフィー技術を用いて
電極幅５５μｍ、電極間隔２５０μｍに形成した。

なお比較のため、ＰＬＺＴ　（組成９　／６５／３５）
のものを酸素雰囲気下で、１２００℃２０時間ホントプ
レスして製造した後、スライス、両面研磨処理を行い、
透光性基板を作製し、前記と同一条件で電極を作製し、
電極幅、電極間隔、電極厚みも前記と同一の試料を作製
した。

以上のように構成された光シャッター素子について、印
加電圧２００■、１ｋＨｚで駆動し、シャッター素子と
しての信頬性評価試験を行った。第１表は、シャッター
動作時間とコントラスト比の関係を示したものである。

第１表 なお第１表中におけるコントラスト比は、最大透過率を
印加電圧Ｏの時の透過率で除した値と定義した。

第１表からも明らかなように、本発明による光シャッタ
ー素子は、従来のＰＬＺＴ基板（組成９／６５／３５）
を単板で用いた光シャッター素子に比べて、長時間のシ
ャッター動作においてもコントラスト比の低下の割合は
極めて小さいことがわかり、なおかつ両者の６　ＸＩＯ
’　ｓｅｃ後の基板表面部を顕微鏡観察したところ、従
来例のものでは基板表面のシャッター動作エフヂ部に劣
化による破壊が生じているのが確認されたが、本発明の
シャッター素子には何ら劣化の現象は認められなかった
。

すなわち本発明ににより信頼性に優れた光シャ。

ター素子が得られることが明らかになった。

以上のように本実施例によれば、電気光学効果を有する
ＰＬＺＴ透光性基板と、前記基板のいづれか一方の主面
上に光シャッター列をなすように形成さた複数個の対向
電極と、前記基板の両側に互いにその偏光軸が直交する
ように配設された偏光板より構成される光シャッター素
子において、前記基板が電極形成面から厚み方向に対し
て順次段階的にランタン濃度が９．５％、９％、８．５
％と異なる組成のＰＬＺＴより構成されであるので、残
留複屈折により生じる光漏れ、コントラスト比の低下、
および基板表面エッヂ部の劣化を抑制することができ、
信頼性に優れた光シャッター素子を得ることができる。

なお、前記実施例においては、電気光学効果を有する透
光性基板材料として、ＰＬＺＴを用いたが、ＰＬＺＴと
同様の電気光学効果を示す（Ｐ　ｂ。

Ｂｉ）（Ｚｒ、Ｔｉ）０３系、（Ｐｂ、Ｌａ、Ｔｉ）Ｏ
ｓ系などを用いても同様の効果を期待できる。

発明の効果 以上のように本発明は電気光学効果を有する透光性基板
と、前記基板のいづれか一方の主面上に光シャッター列
をなすように形成された複数個の対向電極と、前記基板
の両側に互いにその偏光軸が直交するように配設された
偏光板より構成される光シャッター素子において、前記
基板が電極形成面から厚み方向に対して順次段階的に電
気光学効果が、異なるように基板組成が構成されである
ので、残留複屈折により生じる光漏れ、コントラスト比
の低下、および基板の劣化を抑制することができ、信頼
性に優れた光シャッター素子を得ることができるため、
本発明の実用上の効果は絶大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例における光シャッター素子の構
成図、第２図は第１図の光シャッター素子の基板部の図
中Ｘ−Ｙ線を含む基板表面に直交した断面の側面図、第
３図は従来の光シャッター素子の構成図、第４図は第３
図の光シャッター素子の基板部の図中Ｘ−Ｙ線を含む基
板表面に直交した断面の側面図である。 １１、１２．１３・・・・・・ランタン濃度の異なるＰ
ＬＺＴ基板、１４ａ、１４ｂ・・・・・・電極、１５・
・・・・・偏光子、１６・・・・・・検光子、１７・・
・・・・光源。 代理人の氏名　弁理士　中尾敏男　はか１名第２図 ′寥

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 電気光学効果を有する透光性基板の、いづれか一方の主
   面に光シャッター列をなすように形成された複数個の対
   向電極と、前記基板の両面に互いにその偏光軸が直交す
   るように配設された偏光板とより構成され、前記基板は
   前記電極形成面から厚み方向に電気光学効果が異なるこ
   とを特徴とする光シャッター素子。