JPS6279418A - 光シヤツタアレイおよびその製造方法 - 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】 〔技術分野〕 本発明は、電気光学効果を利用した光シャッタアレイの
構造およびその製造方法に関する。

〔従来技術〕

近年、ＰＬＺＴ等のｆｉ：気光学効果を発揮する電気光
学材料が開発されている。ここで電気光学効果とは、印
加された直流または低周波（光周波に比べて）の電界に
よって媒質の屈折率が変化する現象をいう。

このような電気光学材料の代表例としては、９／６５／
３５（７）比率からなるＰＬＺＴ　（Ｌａ９原子％Ｐｂ
ＺｒＯ３／　ＰｂＴｉＯ３＝　６５　／　３５　（モル
比）〕の透明セラミックスが周知である。

このＰＬＺＴを利用したものとして光シャッタがある。

光シャッタは板状のＰＬＺＴ素子の片面に一定間隔を隔
てた一対の平面電極を形成したものを、偏光方向が互い
に直行する偏光子と検光子の間に設置した構造となって
おり、電極への印加電圧の０Ｎ−ＯＦＦによって偏光子
と検光子の間で光の透過、遮断を制御することができる
ものである。

このような光シャッタにおいて、偏光子側より強度Ｉｏ
、波長入なる単色光を入射させると、検光子を通過する
光の強度工は次式（１）で表わされる。

Ｉ＝Ｉｏ　５ｉｎ２　（升Δｎ）　　　　　””（１）
ここで、Ｌ　：光が通過する電気光学効果を有する素子
の厚みに有効光路長） Δｎ：複屈折 ＩＯ：入射光強度 Ｉ　：出射光強度 （１）式において、ΔｎＬ＝入／２となるように複屈折
を選らべばＩ＝Ｉｏとなり、系を通過する光の強度Ｉは
最大となる。このとき複屈折Δｎは素子に印加する電界
の大きさによって変えることができる０例えば、素子が
２次の電気光学効果を有する場合、複屈折Δｎは印加す
る電界（Ｅ）の２乗に比例して変化し、次式（２）で表
わすことができる。

ここで、Ｒ：電気光学定数 Ｅ：電界強度 ｎ：屈折率 したがって。

なる大きさの矩形波電圧を印加すると、透過光強度工は
Ｏから最大値Ｉｏに変化することになる。

さらに（３）より、有効光路長が大きいほど印加′改正
を小さくすることができることになる。

ところで、板状のＰＬＺＴ素子の片面に平面電極を形成
した構造の光シャッタでは、電界がＰＬＺＴ板の表面付
近にしか作用せず、十分な電気光学効果が得られないと
いう欠点があった。このため■ＰＬＺＴの平板の両面に
短冊形電極を対向するように形成した光シャッタアレイ
（特開昭５８−１３０３２１号）や、■ＰＬＺＴ基板に
板面に対して前置なる溝を形成し、該溝に電極を埋設し
た光シャッタアレイを用いることによって有効光路長を
長くし、少ない駆動電性で十分な電気光学効果を得られ
るようにすることが提案されている（昭和６０年１０月
３日出願の「光シャッタアレイおよびその製造方法」）
。

しかし、上記■の光シャー２タアレイでは、電極に入射
光の光路を妨げない位置でワイヤーポンディングをする
ことが困難であり、上記■の光シャー、タアレイでは、
溝電極のＰＬＺＴ板表面に露出した部分の面積が小さい
ため、ワイヤーポンディングをしにくく、接続したワイ
ヤーの密着性が劣り断線し易いという欠点がある。

一方、従来の光シャッタアレイでは、フォトリソグラフ
ィー等のエツチングにより所望の形状の電極を形成して
いた。その具体的方法は、（１）基板上に電極の材料と
なる金属薄■々を基若等の方法により形成する （２）金属薄膜の上にフォトレジストを塗布する （３）フォトレジストの露光および現像を行う（４）ニ
ー２チンダ液を用いて、フォトレジストの形成されてい
ない部分の金属薄膜を除去する（５）フォトレジスト剥
離液を用いてフォトレジストを除去し、乾燥の後所望の
形状の電極を得る ことにより行われていた。

しかし、このような電極の形成方法では複雑かつ多くの
工程を必要としたため、さらに簡易かつ迅速に光シャッ
タアレイをｎＡ造することが望まれていた。

〔発明の目的〕

本発明の第１の発明は、駆動電圧の低下を図り、隣接光
シャッタ（画素）間のクロストークを防１トシ、さらに
ワイヤーポンディングを容易に行うことができる光シャ
ッタアレイを提供することにある。

本発明の第２の目的は、フォトリソグラフィー等の複雑
な工程によらずして迅速かつ容易な製造を可能とした光
シャッタアレイの製造方法を提供することにある。

〔発明の構成〕

本発明は、絶縁性透明基板と、この絶縁性透明ジ（板の
上面に並置された複数の電気光学材料製透明部材と、前
記絶縁性透明基板の露出上面およびこの面と隣接する前
記各電気光学材料製透明部材の対向側面に形成された導
電膜と、隣接する前記電気光学材料製透明部材間が電気
的に接続しないように前記絶縁性透明基板上に設けた溝
とを有することを特徴とする光シャッタアレイを提供す
るものである。

本発明はまた４絶縁性透明基板上に透明絶縁性接着剤を
用いて電気光学材料製透明部材を接着し、前記絶縁性透
明基板の露出上面およびこの面に隣接する前記電気光学
材料製透明部材の対向側面に導電膜を形成し、前記電気
光学材料製透明部材と、前記絶縁性透明基板を、その基
板の露出上面に形成された導電膜を切除する深さまで切
断して複数の光シャッタに分離することを特徴とする光
シャッタアレイの製造方法を提供するものである。

以下、本発明の光シャッタアレイおよびその製造方法を
添付図面に示す好適実施例について詳細に説明する。

まず、第１図を参照しつつ本発明の光シャッタアレイの
構成につき説明する。

第１図に示すように、本発明の光シャッタアレイｌは、
絶縁性、透明基板２上に実質的に透明な電気光学材料製
部材３が複数個並設されている。

この電気光学材料製透明部材３は、電圧を印加すると、
光変調効果を生ずる性質を有しており。

好ましくは９／６５／３５の比率からなるＰＬＺＴＣＬ
ａｇ原子％ＰｂＺｒＯ３／　ＰｂＴｉ０３＝　６５／３
５（モル比）〕の透明セラミックスを用いる。

この他にも、７／６５／３５．８／６５／３５．８／４
０／６０．１２／４０１５Ｑ、１０／６５／３５の比率
からなるＰＬＺＴ、６０／２．７０／８の比率からなる
ＰＢＬＮ、１０／６５／３５の比率からなるＰＬＨＴ、
４／６０／４０　、８／６０／４０（７）比率からなる
ＰＢＬＮや、Ｓ　Ｂ　Ｎ　、ＬｉＴａＯ３、ＬｉＮｂＯ
３，ＫＨ２ＰＯ４、ＡＤＰ、ＫＤ２　ＰＯ４、ＢＮＮ、
ＫＴＮ等も用いることが可能である９ このような電気光学材料は誘起される屈折率変化量が、
電界の１乗に比例する一時電気光学効果（ポンケルス効
果）と、電界の２乗に比例する二次電気光学効果（カー
効果）を発揮するものがあり、いずれを利用することも
可能であるが、二次電気光学効果を発揮するものが好ま
しい。

この部材３は、光シャッタに適した形状、例えばサイコ
ロ状とし、特に駆動部３２の面積と、部材３の高さなど
は、十分な光変調効果が得られるように適当に決定する
。

本発明の光シャッタアレイは、１個の電気光学材料の部
材３が１個の光シャッタアレイすなわち１画素１１を形
成し、これらが複数個集合して光シャッタアレイを構成
するものであり、高さの等しい部材３が、絶縁性透明基
板２上に一定間隔を置いて基板２に対してほぼ眞直に並
置されている。

なお、部材３を基板２に設置するには、絶縁性の光学用
透明接着剤を用いて接着することが好ましい。

このような部材３を並設する基台となる絶縁性透明基板
２は、印加電圧に対して絶縁性を有し、実質的に透明な
材料で構成されている。

絶縁性を要するのは、対向する電極である導電膜４．４
間の通電の防止や、各シャッタ間のクロストークの防止
のためである。透明性を要するのは、第１図中の矢印方
向から入射する光が基板２を透過する必要があるためで
ある。

このような絶縁性透明基板２には、一般の光学ガラス、
石英ガラスまたはポリエチレン樹脂、ポリカーボネート
樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリエステル樹脂、スチロ
ール系樹脂、アクリル樹脂、酢酸ビニル樹脂、塩化ビニ
ル樹脂等の透明樹脂を用いることができる。

このような基板２には、各電気光学材料製透明部材３間
の位置に溝２２が形成されている。この満２２は、平行
に形成されており、溝２２の深さは、基板２の露出上面
に形成された導電膜を切除して電気的接続を行わせない
よう分離する深さである。これにより、各画素１１が電
気的に分離され、クロストークが生じることがない。

第１図に示すように、絶縁性透明基板２の電気光学材料
製透明部材３の存在しない露出上面２１およびこの面と
隣接する各電気光学材料製透明部材３の対向側面３１に
は、電極となるための導電膜４が形成されている。露出
上面２１と対向側面３１に形成された導電膜４は、電気
的に接続している。

′電気光学材料製透明部材３の対向側面３１はそのほぼ
一全域にσって導電膜４を適切な大きさに形成すること
により、有効光路長を長く、駆動電圧を低減するごとが
できる。

また、ワイヤポンディングはワイヤ接続面が互いにモ行
な場合には容易に行うことができる。本発明においては
ワイヤポンディングに用いる面を部材３上の導電膜４と
せず、これに爪部で電気的に接続している基板２上の導
電膜４を用いるので、容易に・ワイヤポンディングを行
うことができる。

このような導電膜４は、Ａｕ、　Ｃｕ、ＡＩ、　Ｎｉ等
の金属薄膜や、導電性樹脂、Ｓｎ、半田等によって形成
される。膜の密着性向上のためにＯｒ膜を形成し、その
上にＡｕ１Ｑを形成したものが好ましい。

また、導電膜の膜厚は均一とするのがよく、〜ＩＡＬｆ
ｆｉ程度とするのがよい。

次に本発明の光シャッタアレイの製造方法を、第２図〜
第４図について詳細に説明する。

絶縁性透明板を機械加工により切断して所定形状の絶縁
性透明基板２を作成し、ｎ２図に示すようにその基板２
上の所定位置に電気光学材料製の角柱３３を光学用接着
剤を用いて接着する。光学用接着剤は電極４と接触する
ことがあるので絶縁性を要する。

このような光学用接着剤としては、例えばＵＶ硬化型接
着剤等を用いることができる。

次に第３図に示すように、絶縁性透明基板２の露出上面
およびこの面に隣接する電気光学材料製透明部材３３の
対向側面に導電膜４を一体的に形成する。導′Ｉ′ｆ膜
４の形成は、塗布法、へ着法、スバアタリング、メッキ
等によって行われる。

この導電膜４の形成は、導電膜を形成しない部分（例え
ば駆動部３２の表面）をマスキングしてＬ配力法により
行うことも可能であるが、好ましくはＬ配力法にて導電
膜４を形成した後、導′准膜の形成を必要としない部分
を研削または研磨して、その部分を導電膜を除去するこ
とにより行う。これにより製造工程の簡素化が図れる。

さらに、電気光学材料製透明部材３３と、絶縁性透明基
板２をその基板露出上面２１に形成された導電膜をジノ
除する深さまで切断して、第４図に示すような複数の光
シャッタ（画素）１１に分離する。これにより各光シャ
ッタ（画素）１１は光学的および電気的に分離され、各
々独立して駆動することができる。

この切断方法は、グイシングツ−やワイヤーソー等を用
いた機械研削加工により行われるが、レーザー力・シテ
ィング等の他の方法によって行うことも可能である。

なお、溝２２の巾、ピンチ等の切断条ヂ１゜は３必要と
する画素の数、一画素における駆動部３２の面積、クロ
ストークの防１に等を勘案して適宜選択、決定すること
ができる。

なお、基板２１部材３、これらの接着剤は同様の光学的
特性を有するものを用いるのがよいことは勿論のことで
ある。

〔発明の作用〕

第５図に示すように１本発明の光シャッタアレイ１の入
射光側に偏光子５を、出射光側に検光子６を互いに平行
に対向して配置する。このとき偏光子５の偏光面の方向
は、第５図における矢印Ａで示す方向であり、検光子６
の偏光面の方向は、これと直行する矢印Ｂで示す方向で
ある。

偏光子５に、矢印Ｃで示す方向から、平行光束を、Ｇ光
子５に直交的に入射させる。この入射光束は自然偏光で
ある。

すると、偏光子５を透過した平行光束は、偏光子５の作
用により直線偏光とされ、その偏光面はＡの方向となる
。

そして、直線偏光された平行光束は、画素１１の駆動部
３２を透過するが、そのとき、電極に電圧が印加されて
いなけば、透過光の偏光状態に何の変化も生じない。従
って偏光状態を変化させずに透過した光は、検光子６に
到達すると、この検光子６の偏光面の方向と、到達した
光の偏光方向とが直交することにより、検光子６により
遮断される。即ち常閉の状態となっている。

画素１１の電極である導電膜４に電圧が印加されている
と、駆動部３２に電界が作用し、電気光学効果を生ずる
。

この電気光学効果により、常光線と異常光線との間には
位相のずれが発生し、この部分を透過した光は、一般に
楕円偏光となる。

このように楕円偏光した光は、その内に、矢印Ｂで示す
方向の偏光成分を有しているので、この偏光成分の光は
、検光子６を透過して出射光（矢印りで示す）となる。

第５図に示す例と異なり、偏光子５と検光子６の偏光面
の方向を同一になるように偏光子５と検光子６を互いに
平行に対向して配置した場合には、画素１１の電極に電
圧を印加すると透過光は検光子６により遮断され、電極
に電圧を印加しないと透過光はさらに検光子６を透過す
る。このような常開の状態とすることもできる。

このように各画素１１電極への印加電圧の０Ｎ−ＯＦＦ
によって光シャッタアレイの光の透過、遮断を制御する
ことができる。

また、印加電圧を制御することにより透過光の強度を制
御することもできる。

光シャッタアレイを構成する各画素は、各々独ゲした電
気光学材料製透明部材で構成され、これらは電気的にも
光学的にも分離されているので、隣接画素間でクロスト
ークを生じることはない。

さらに、電気光学材料製透明部材の対向側面全域に電極
が形成されるので、光路のほぼ全域に亘って電界が生じ
、駆動電圧の低減が図られる。

この光シャッタアレイは、１例として、ハードコピー用
のプリンタに利用することができる。これは光シャッタ
アレイの出射光側に集光性光伝送体アレイ、感光体、現
像装置および転写チャージャーを備えたプリンタを配置
しく図示せず）、光シャッタアレイの各画素毎に光の透
過、遮断の制御を同時に行って紙面に印字を行うもので
ある。

〔実施例〕

組成が９／６５／３５のＰＬＺＴブロックカラクリスタ
ルカッターを用いて厚さ１．５ｍｍのウェハーを切り出
し、ダイヤ液を用いて片面を鏡面研磨した。

次いでダイシングソーを用いてこのウェハーから巾０．
３ｍｍ　Ｘ長さ１５１！ＩＩＩＸ高さ１．５　ａｍのＰ
ＬＺＴ角柱を切り出した。

一方、グイシングツ−を用いて厚さ０．３　ａｍで両面
鐙面仕上げ済みの石英ガラスウェハーから巾１０ｍｍＸ
長さ１５ｍｍ＋Ｘ厚さ０．３　ａｍのカラス板を切り出
した。

次に前記したＰＬＺＴ角柱の鏡面にＵＶ硬化型光学用接
着剤Ｎ０Ａ６５（ノーランドプロダクツ社製）を塗布し
、前記石英ガラス板上に貼り合わせた後、紫外線を照射
して硬化させた。

次にこの石英ガラス板のＰＬＺＴ角柱が存在しない露出
上面と、この面と隣接するＰＬＺＴ角柱の対向側面にス
パッタリング法によって先ずクロムを２５０人の厚さま
で付着させ１次に金を１ルｍの厚さまで付着させて、導
電膜を形成した。

次いでダイシングソー（ディスコ社ＶＤＡＤ−２Ｈ／６
型）に厚さ３０　ｐ、ｍのブレード（ＮＢＣ−ＳＺ−Ｓ
）をセットして、第４図に示すように５００　ｇｔｓの
ピッチで、ガラス板上面から３０ｐｍの深さまでＰＬＺ
Ｔ角柱を切断分離した。このときの切断条件は、回転数
３０００Ｏｒｐｍ、切断速度０．５　ａｍ／Ｓｅｅであ
った。

最後にダイヤ液を用いて分離されたＰＬＺＴ部材の上面
を、鏡面研磨し、また、ガラス板の側面を研削して、光
シャッタアレイを作成した。

この光シャッタアレイのガラス板の上面に形成された電
極にワイヤポンディングしたところ、これが容易かつ確
実に行うことができた。

〔発明の効果〕

本発明の光シャッタアレイによれば、各光シヤツタ間を
電気的および光学的に分離することにより、隣接光シャ
ッタ間のクロストークを防止することができる。

また、電気光学材料製透明部材の対向側面全域に電極を
適当な大きさに選定することにより、有効光路長を長く
することができ、駆動電圧を低減することができる。

さらに１部材３と垂直をなす絶縁性透明基板の露出上面
に導電膜を形成したことにより、この部分にてワイヤポ
ンディングを容易にでき、従来に比して入射光の光路を
妨げることのない配線接続が可能となる。

本発明の光シャッタアレイの製造方法によれば、電極を
形成するに際し、フォトリソグラフィーによるエツチン
グ等の複雑な工程が不要であるため、製造工程を単純化
し、簡易かつ迅速に光シャッタアレイを製造することが
でき、さらに歩留りの向上とコストダウンを図ることが
できる。

また、加工精度の高い光シャッタアレイを製造すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の光シャッタアレイの斜視図である。 第２図、第３図および第４図は、本発明の光シャッタア
レイの製造方法の工程を示す斜視図である。 第５図は、本発明の光シャッタアレイを使用する例を示
す斜視図である。 符号の説明 １・・・光シャッタアレイ、 １１・・・光シャッタ（画素）、 ２・・・絶縁性透明基板、 ２１・・・露出上面、 ２２・・・溝、 ３・・・電気光学材料製透明部材、 ３１・・・一対向側面、 ３２・・・駆動部、 ３３・・・電気光学材料製の角柱、 ４・・・導電膜、 ５・・・偏光子。 ６・・・検光子 特許出願人　　富士写真フィルム株式会社ＦＩＧ、１ ＦｔＧ、２ ＦＩＧ、３ ＦＩＧ、４ ＦＩＧ、５

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）絶縁性透明基板と、この絶縁性透明基板の上面に
   並置された複数の電気光学材料製透明部材と、前記絶縁
   性透明基板の露出上面およびこの面と隣接する前記各電
   気光学材料製透明部材の対向側面に形成された導電膜と
   、隣接する前記電気光学材料製透明部材間が電気的に接
   続しないように前記絶縁性透明基板上に設けた溝とを有
   することを特徴とする光シャッタアレイ。
2. （２）絶縁性透明基板上に透明絶縁性接着剤を用いて電
   気光学材料製透明部材を接着し、前記絶縁性透明基板の
   露出上面およびこの面に隣接する前記電気光学材料製透
   明部材の対向側面に導電膜を形成し、前記電気光学材料
   製透明部材と、前記絶縁性透明基板を、その基板の露出
   上面に形成された導電膜を切除する深さまで切断して複
   数の光シャッタに分離することを特徴とする光シャッタ
   アレイの製造方法。