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発明の名称 光シャッタ装置
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2001−27747(P2001−27747A)
公開日 平成13年1月30日(2001.1.30)
出願番号 特願平11−200017
出願日 平成11年7月14日(1999.7.14)
代理人 【識別番号】100091432
【弁理士】
【氏名又は名称】森下 武一
【テーマコード(参考)】
2H079
【Fターム(参考)】
2H079 AA02 BA02 CA22 DA03 EB15 EB28 GA01 GA03 GA04 HA12 
発明者 土井 勲 / 斉藤 格 / 松原 兼
要約 目的


構成
特許請求の範囲
【請求項1】 電気光学効果を有するチップに複数の光シャッタ素子を配列し、該チップの表面であって各光シャッタ素子の両側に一対の電極を設けた光シャッタ装置であって、少なくとも2枚の前記チップが積層されており、各チップの光シャッタ素子がそれぞれ上下方向に重なるように、かつ、下段のチップの表面に上段のチップの裏面が重ねられ、各チップの電極が表面方向に露出していること、を特徴とする光シャッタ装置。
【請求項2】 光透過性を有する基板上に、電気光学効果を有する材料からなる光シャッタ素子膜を形成し、該光シャッタ素子膜上に複数対の電極膜を設けた光シャッタ装置であって、前記光シャッタ素子膜及び電極膜が少なくとも2層に積層されており、各層の光シャッタ素子膜がそれぞれ上下方向に重なるように、かつ、各層の電極が表面方向に露出していること、を特徴とする光シャッタ装置。
発明の詳細な説明
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、光シャッタ装置、特に、電気光学効果を有する光シャッタ素子に一対の対向する電極から電界を印加することで光をオン、オフ制御する光シャッタ装置に関する。
【0002】
【従来の技術と課題】従来、銀塩感材を用いた印画紙やフィルム、あるいは電子写真感光体に画像を形成するのに、電気光学効果を有する材料であるPLZTからなる光シャッタチップをアレイ状に配設し、光を1画素ずつオン、オフ制御する光シャッタ装置が種々提供されている。
【0003】具体的には、図9に示すように、光シャッタチップ30上に設けた一対の電極32,33に電圧を印加することで、PLZTに複屈折を生じさせ、前段に配置した偏光子35を通じて光透過部(光シャッタ素子)31に入射した光を90°偏光させ、出射した光が検光子36を通過することで光のオン、オフを行う。
【0004】この種の光シャッタ装置で重要な課題とされているのが、駆動電圧の低減である。その対策として、特開昭55−4050号公報、同60−103326号公報には、光シャッタチップの表裏面に電極を形成することが記載されている。また、特開昭60−202419号公報には、光シャッタチップの内部に電極を埋め込むことが記載されている。
【0005】これらの対策は駆動電圧の低減には効果を有するが、製造方法が複雑となり、歩留まりが低下するばかりか、実装時のワイヤボンディングの作業性を悪化させるという問題点を生じている。
【0006】そこで、本発明の目的は、低い電圧で駆動できることは勿論、製造や実装作業が容易な光シャッタ装置を提供することにある。
【0007】
【発明の構成、作用及び効果】以上の目的を達成するため、本発明は、電気光学効果を有するチップに複数の光シャッタ素子を配列し、該チップの表面であって各光シャッタ素子の両側に一対の電極を設けた光シャッタ装置であって、少なくとも2枚の前記チップが積層されており、各チップの光シャッタ素子がそれぞれ上下方向に重なるように、かつ、下段のチップの表面に上段のチップの裏面が重ねられ、各チップの電極が表面方向に露出している。
【0008】さらに、いま一つの本発明は、光透過性を有する基板上に、電気光学効果を有する材料からなる光シャッタ素子膜を形成し、該光シャッタ素子膜上に複数対の電極膜を設けた光シャッタ装置であって、前記光シャッタ素子膜及び電極膜が少なくとも2層に積層されており、各層の光シャッタ素子膜がそれぞれ上下方向に重なるように、かつ、各層の電極が表面方向に露出している。
【0009】以上の構成からなる本発明にあっては、1画素の光は少なくとも二つの光シャッタ素子を透過し、光路長が長くなることから駆動電圧が低下する。しかも、複数のチップを積層する、あるいは複数の膜(素子膜、電極膜)を積層状態に成膜してそれぞれエッチングするという比較的容易で量産が可能な方法で製造することができる。
【0010】また、積層状態において、電極(膜)は、従来の如くチップの裏面や内部に設けることなく、表面方向に露出するように設けられるため、ワイヤボンディング等の作業性を損なうことがなく、実装作業の向上を図ることができる。
【0011】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る光シャッタ装置の実施形態について、添付図面を参照して説明する。なお、以下に示す各実施形態は、図9に示した従来と同様の原理で動作(光をオン、オフ)するものであり、重複する説明は省略する。
【0012】(第1実施形態、図1〜図3参照)図1に本発明の第1実施形態である光シャッタ装置1A及び1Bを示す。図1(A)に示す装置1Aは光シャッタチップ2a,2bを2段に積層したもの、図1(B)に示す装置1Bは光シャッタチップ2a,2b,2cを3段に積層したものである。
【0013】各装置1A,1Bを構成するチップ2(2a,2b,2c)は図2(A),(B)に示すいずれかのものが使用されている。
【0014】図2(A)に示すチップ2は、電気光学効果を有する周知のPLZTからなり、表面の中央部に共通電極5が形成され、表面の両側に複数の個別電極6が形成されている。共通電極5と個別電極6とがそれぞれ対向する部分が光透過部(光シャッタ素子)3とされている。
【0015】図2(B)に示すチップ2もPLZTからなり、共通電極5のパターンが異なっているのみで、他の構成は図2(A)に示したものと同様である。
【0016】製造方法は以下のとおりである。まず、PLZTからなるウエハを洗浄し、該ウエハ上にスパッタリング法によりアルミニウム膜を約0.3μmの厚さに形成する。このアルミニウム膜は電極5,6となるもので、フォトリソグラフィー法によって図2(A),(B)に示す電極形状に加工する。その後、ウエハを1個のチップ2に切り分ける。
【0017】各チップ2において、光シャッタ素子3は1画素に対応するもので、2列に千鳥状に配列され、2列で1ラインの画像を形成する。
【0018】図3は、図2(A)に示す2枚のチップ2(2a,2b)を積層した装置1Aの平面配置状態を示し、上下の各チップ2a,2bの光シャッタ素子3がそれぞれ上下方向に重なるように、かつ、下段のチップ2aの表面に上段のチップ2bの裏面が重ねられ、各チップ2a,2bの電極5,6が表面方向に露出している。
【0019】そして、各チップ2a,2bの共通電極5はワイヤ7を介して電気的に接続され、上下に重なる個別電極6はワイヤ8を介して電気的に接続されている。
【0020】図1(B)に示す3枚のチップ2a,2b,2cを積層した光シャッタ装置1Bも前記装置1Aと同様の形態で積層され、各チップ2a,2b,2cの共通電極5はワイヤ7を介して、上下に重なる個別電極6はワイヤ8を介して電気的に接続されている。
【0021】ところで、チップ2a,2b,2cの各光シャッタ素子3は、図2に示すように、列間隔α及びピッチβは等しく設定され、幅γは下段のものほど大きく設定されている。
【0022】以上の構成からなる光シャッタ装置1A,1Bにおいて、対向する電極5,6間に所定の電圧を印加することで光シャッタ素子3がオンし、光を透過させる。この種の光シャッタ素子の駆動電圧(半波長電圧)Vdは一般に以下の式(1)で示される。
【0023】
Vd=d[λ/(n3・R・N・L)]1/2 …(1)
d:電極間隔λ:光波長n:PLZTの屈折率R:Kerr定数L:光路長【0024】本第1実施形態では、2枚又は3枚のチップ2が重ねられているため、1画素の光は2回又は3回光シャッタ素子3を透過することになり、光路長Lが長くなり、駆動電圧Vdが低下する。即ち、チップ2をN枚重ねたときの駆動電圧(半波長電圧)[Vd]Nは、以下の式(2)で示される。
【0025】
[Vd]N =[(1/N1/2]・[λ/(n3・R・L)]1/2 …(2)
【0026】図8は光シャッタ素子に対して、1kHzの矩形パルス電圧(デューティ比1:1)を印加して駆動したときの、パルスピーク電圧と透過光量との関係を示す。曲線Xはオン光量、曲線Yはオフ光量を10倍したものを示す。
【0027】図8(A)は従来と同様に1枚のチップのみで構成した光シャッタ装置の光量特性、図8(B)は図1(A)に示した2枚積層タイプの光シャッタ装置の光量特性、図8(C)は図1(B)に示した3枚積層タイプの光シャッタ装置の光量特性をそれぞれ示す。図8から明らかなように、積層枚数が多くなると駆動電圧(半波長電圧)が低下する傾向にある。
【0028】また、積層状態において、電極5,6は表面方向に露出するように位置するため、ワイヤ7,8をボンディングしたり、図示しない駆動ICとワイヤボンディングする作業は容易であり、実装作業の向上を図ることができる。
【0029】(第2実施形態、図4、図5参照)図4に本発明の第2実施形態である光シャッタ装置1C及び1Dを示す。図4(A)に示す装置1Cは光シャッタチップ2d,2eを2段に積層したもの、図4(B)に示す装置1Dは光シャッタチップ2d,2e,2fを3段に積層したものである。
【0030】各装置1C,1Dを構成するチップ2(2d,2e,2f)は図5(A)に示すものが使用されている。このチップ2は光シャッタ素子3を一列にのみ配列したもので、前記第1実施形態と同じ部材には同じ符号を付し、その説明は省略する。図5(B)は2段に積層した装置1Cの平面配置状態を示す。
【0031】また、第2実施形態におけるチップ2の製造方法や、積層して各電極5,6をワイヤ7,8で接続すること、及びその作用、効果も前記第1実施形態と同様である。
【0032】(第3実施形態、図6参照)図6に本発明の第3実施形態である光シャッタ装置1Eを示す。この装置1Eは、光透過性を有する基板21上に、電気光学効果を有する材料からなる光シャッタ素子膜22(22a,22b,22c)を形成し、各光シャッタ素子膜22上に複数対の電極膜25,26を形成したものである。
【0033】本第3実施形態において、透明基板21には鏡面研摩した石英ガラスやサファイア等が使用され、光シャッタ素子膜22にはPLZTやLiNbO3等が使用される。また、電極膜25,26にはアルミニウム等の導電性金属材料が使用される。
【0034】ここで、製造方法について説明すると、まず、鏡面研摩した透明基板上に電気光学効果を有する材料を均一に成膜する。成膜方法は、従来知られている種々の薄膜形成方法を用いることができる。例えば、スパッタリング法、レーザアブレーション法、ゾル−ゲル法、MOCVD法(Metalorganic Chemical Vapor Deposition)、MOD法(Metalorganic Decomposition)等を用いることができる。
【0035】次に、素子膜22上に、スパッタリング法によりアルミニウム膜を形成し、フォトリソグラフィー法により電極膜25、26を形成する。
【0036】以上の工程を3層分重ねて順次処理することになる。電極膜25,26の対向部分が光シャッタ素子23として機能し、この素子23は各層においてそれぞれ上下方向に重なるように形成され、かつ、各層の電極膜25,26が表面方向に露出している点は前記第1及び第2実施形態と同様である。
【0037】また、各層の共通電極膜25はワイヤ27を介して電気的に接続される。上下に重なる個別電極膜26は上段の膜端部が下段の膜上に延在されることでそれぞれ電気的に接続される。但し、ワイヤで接続してもよい。
【0038】本第3実施形態においても、光シャッタ素子23が複数層に積層されており、その作用効果は前記第1及び第2実施形態と同様である。なお、図6においては3層に積層したものを示したが、2層であってもよいことは勿論である。
【0039】(他の実施形態)なお、本発明に係る光シャッタ装置は前記実施形態に限定するものではなく、その要旨の範囲内で種々に変更することができる。
【0040】例えば、図7に示すように、複数の光シャッタ素子3を立体形状に形成したPLZTからなるチップ2を複数段に積層したものであってもよい。共通電極5及び個別電極6は各素子3の対向垂直面からチップ2の平面に渡って形成されている。
【0041】また、各実施形態における電極パターンの詳細な形状などは任意である。さらに、本発明は画像形成用のプリントヘッド以外に光信号発生用ヘッド等に広く適用することができる。




 

 


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