JPH0436718A

JPH0436718A - 光シャッタアレイ及びその製造方法

Info

Publication number: JPH0436718A
Application number: JP12125190A
Authority: JP
Inventors: Kazuo Kobayashi; 一雄小林; Hidenori Sukigara; 鋤柄　英則; Toshihiko Miyakoshi; 宮越　俊彦
Original assignee: Nippon Steel Corp; Sankyo Seiki Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp; Nidec Instruments Corp
Priority date: 1990-05-14
Filing date: 1990-05-14
Publication date: 1992-02-06

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、光シャッタアレイ及びその製造方法に関する
。更に詳述すると、本発明は電気光学効果を利用した光
シャッタアレイとその製法に関する。

〈従来の技術）電気光学効果として、印加電界に対して媒質の複屈折が
変化する現象が知られている。そして、この現象を利用
し、印加する電界を制御することによって媒質に光の透
光・遮光動作を行なわせるようにした光シャッタアレイ
が従来提案されている。この光シャッタアレイは、板状
の電気光学効果を有する物質例えばＰＬＺＴに薄型電極
をくし歯状に配置し、個々の電極にかかる電圧を制御し
てＰＬＺＴに所定の電界を印加するようにしたものであ
る。電極１０１は、従来、アルミ蒸着とエツチング処理
によってＰＬＺＴ１０２の表面即ち光透過方向と直交す
る面１０２Ｃ，１０２Ｄに形成されている。

例えば、第５図（Ａ）に示すようにＰＬＺＴ１０２の光
透過方向と直交する一方の面１０２Ｃに取付けたり、第
５図（Ｂ　）　Ｃ−：示すようにＰＬＺＴ１０２の両面
１０２Ｃ，１０２０に取付けたり（特開昭６２−４２１
２０号）、第５図（Ｃ）に示すようにＰＬＺＴ１０２に
溝加工を施してＰＬ、Ｚｒ２Ｏ３の深さ方向即ち光透過
方向に電［ｉ　１０１を一部埋め込むようにして取付け
られている。

しかしながら、電気光学効果を有する物質１０２の光透
過方向と直交する表面１０２Ｃ，１０２０に電極１０１
が形成されている場合、物質内部で均一に電気光学効果
が起こり難いため、駆動電圧を高くしなくてはならない
、また、電極の一部を物質１０２内に埋め込む場合、狭
隘な漬１０３を加工することが困誼であるし、この溝加
工のためＰＬＺＴ１０２の機械的強度が劣るという問題
がある。更に、上述の従来のシャッタアレイは、電気光
学効果を有する物質１０２上に電極１０１のリード部分
１０４も形成しているなめ、実際のシャッタ部分よりも
広いものが必要となり、コスト高となる。

そこで、本発明者らは、電気光学効果素子の光の透過方
向に平行な面に個別ｔ　’Ｉｆｉと共通電極とを形成す
ると共にこれら′！４極を支持部材と電気光学効果素子
との間で挾みつけ、電気光学効果素子の光の透過方向と
直交する方向に電界を印加し、電気光学効果が厚み方向
に均一に現れるようにすることを考えるに至った。

（発明が解決しようとする課題）しかしながら、上述の構造の光シャッタアレイを作製す
るとき、ＰＬＺＴ基板と支持材を接合する工程において
、ボンディング（接合）材料としてガラスを用いた場合
、接合温度（作業温度）が６００’Ｃ以上と高く、某ｆ
ｆ［ｉｉ７路の電極を作製するときの主な材料であるＡ
Ｉ（アルミニウム）およびＡ１合金は、酸化のため埋込
電極として使用が難しい、更に、ＡＩおよびＡ１合金は
線膨張係数（約２０Ｘ　１０−’／”Ｃ）がＰＬｚＴの
それ（５，４ｘ１０−’／”Ｃ）と大きく興なるため、
クラックやひび割れが発生し易い。

本発明は安価でかつ低駆動電圧によって確実に作動し、
更にクラックの発生や導電不良を招くことがない光シャ
ッタアレイ及びその製造方法を提供することを目的とす
る。

（課題を解決するための手段）かかる目的を達成するため、本発明の光シヤツターアレ
イは、電極材料としてＮｏ、Ｍｏ合金、Ｗ、Ｃｒ、Ｔａ
のいずれかを使用するようにしている。

また、本発明の光シヤツターアレイは、電気光学効果を
有する基板と、前記基板の光透過方向と平行な一方の面
に設けられた複数の個別電極と、前記一方の面と平行な
前記基板の他方の面に設けられた共通電極と、前記個別
電極を前記基板との間で挾む支持部材と、前記支持部材
上に設けられて前記各個別電極に個々に接続されている
端子電極とから成り、更に前記個別ｉＳ極と前記共通電
極はＭｏ、Ｍｏ合金、Ｗ、Ｃｒ、Ｔａのいずれかによっ
て入射光に対しほぼ平行となるよう設けられ、かつ端子
電極が上記入射光に対しほぼ直交するように設けられて
いる。

これら光シヤツターアレイの製造にあたっては、Ｍｏ、
Ｍｏ合金、Ｗ、Ｃｒ、Ｔａのいずれかの電極材料をイオ
ンブレーティングあるいはスパッタリングによって電気
光学効果を有する基板上に薄膜として形成するようにし
ている。

（作用）ＭｏまたはＭｏ合金等は耐熱性がありかつ線膨張係数が
ＰＬＺＴのそれと極めて近いため、ガラスを用いたボン
ディング作業時等において酸化したり、クラックやひび
割れを起こす原因とならない、また、このＭＯ等の高融
点金属は通常の真空蒸着法では凝集作用があり比較的厚
い薄膜を形成することが離しいが、イオンブレーティン
グあるいはスパッタリングの薄膜形成過程においてはプ
ラズマイオンによる応力の緩和がなされ、膜厚１−以上
の薄膜の形成が可能となる。

（実施例）以下、本発明の構成を図面に示す実施例に基づいて詳細
に説明する。

第１図（Ａ）及び第１図（Ｂ）に本発明の光シャッタア
レイの一実施例を示す、この実施例は二組のシャッタア
レイ１，１を、それらの共通電極４同士が向い合せにな
るように背中合せに接合して１つのブロックとしたもの
である。１組のシャッタアレイ１は、電気光学効果を有
する物質から成る基板２と、基板２の光の通過方向と平
行な一方の面２Ａに設けられた複数の個別電極３．・・
・３と、基板２の前記一方の面２Ａと平行な他方の面２
Ｂに設けられた共通電極４と、個別電極３゜・・・　３
を基板２との間で挾む支持部材５と、この支持部材５上
に設けられて各個別電極３．・・・、３に個々に接続さ
れている端子ｔ　ｉｉ　６　、・・・１６とから構成さ
れている。そして、この二組のシャッタアレイ１．１は
、向い合う各共通電極４，４の間および各個別電極４と
支持部材５との間に５ｉ０２及び低融点ガラスの接着剤
を兼ねた絶縁層８，９が形成されて１つのブロックを構
成するように固められている。

また、個別な極３．・・・、３は、一方の支持部材５側
の個別な極３．・・・、３が他方の支持部材５１１！ｌ
の個別電極３．・・・、３の間にそれぞれ位置するよう
に千鳥状に配置されている６個別電極３．・・・３は、
本実施例の場合、一定の幅で等間隔に配置されるが、特
にこの幅及び間隔に限定されるものではなく、必要に応
じてその幅及び間隔は設定される。

前記個別電極３．・・・、３には対応する端子電極６、
・・・、６がそれぞれ支持部材５上に形成されて接続さ
れ、各個別電極を個々に制御し得るように設けられてい
る。また、低融点ガラス・５ｉ０２等の接着剤８を介し
て接合された共通電極４．４には一本の端子電極７が同
時に接続されている。

個別電極３．・・・、３と端子電極６．・・・、６の接
続は、個別電極３．・・・、３の端部を基板２と支持部
材５との間に露出させその上に直接端子電極６゜・・・
１６を形成することによって行なわれている。

共通電極４．４と端子電極７との接続も同様である。尚
、電極材料としてはＭｏ（モリブデン）あるいはＭｏ合
金が使用され、所望の形状及び厚みにイオンブレーティ
ングあるいはスパッタリングによって形成されている０
ＭｏのＩＳＩ＃張係数は５゜１Ｘ１０−’／”Ｃ５Ｍｏ
Ｔａ　（４０，６０）合金の線膨張（ＪＲハ５．５　ｘ
　１０−’／℃テｈ　’）、ＰＬＺＴ基板２の線膨張係
数５．４　ｘｌｏ−’／”Ｃと近似している。また、共
通電極４は図示の如く基板２の他方の面２Ｂの全面に亙
る１本の電極とせず、個別電極３．・・・３に対応する
複数の電極として形成しても良い。

上述の個別電極３及び共通電［！４を構成する電極材料
としては、上述のＭＯあるいはＭｏ合金の他、Ｗ（タン
グステン：α＝４．５　Ｘ１０−’／’Ｃ）、Ｃｒ（ク
ロム：　ａ＝６．５　ｘｌｏ−’／’Ｃ）　、Ｔａ　（
タンタル：α−６，５Ｘ　１０−’／”Ｃ）も使用可能
である。

また、Ｍｏ合金としては好ましくはＭ　Ｏ−Ｔ　ａ合金
で、Ｔａの添加量は１０〜９０重量％、最も好ましくは
６０重量％である。

電気光学効果を有する基板２は、印加電界に対して複屈
折が変化する現象を呈する媒質であり、例えばＰＬＺＴ
の使用が好適である。ＰＬＺＴは（Ｐｂ、Ｌａ）（Ｚｒ
、Ｔｆ）Ｏｓの化学式で表わされるセラミックスで、光
シヤツタ用としては例えばＰＬＺＴ９／６５／３５が一
般的である。

このＰＬＺＴは透過率が高く大きな電気光学係数を有し
、応答速度が速く可動部がない等の高速光シャッタとし
て有利な条件を備えている。また、支持部材５としては
通常セラミックスが使用可能であるが、特にこれに限定
されるものではなくガラス等でも良い。

第３図に他の実施例を示す、この実施例の光シャッタア
レイは、第１図のものとは個別電極３・・・　３が基板
２の光通過方向と平行な面２Ａに形成された複数の溝部
１５．・・・、１５に導電性金属を埋め込んで形成した
埋込電極である点で異なる。

この光シャッタアレイの場合、個別電極形成後の基板２
の表面即ち基板２の光透過方向と平行な一方の面２Ａが
平坦化され、その上に被覆形成される絶縁層９の表面が
凹凸になることが防止され、支持部材５側との接着時に
おける接着むらの発生、接着後の基板２中の応力分布の
発生等が防止される。

以上のように構成されたシャッタアレイによれば、次の
ように光シャッタとして作動する。

光シャッタの原理を第４図に示す、第４図において、１
１０は偏光子、１１１は検光子、１はシャッタアレイ、
１１３は電源、１１４は光源、１１５はスイッチである
。光源１１４から入射した光は、偏光子１１０により直
線偏光となり、シャッタアレイ１に導入される。ここで
、シャッタアレイ１に電圧が印加されない場合、ＰＬＺ
Ｔ２は光学的等方体であるため、光は検光子１１１によ
って遮られ光はオフ状態になる。また、シャッタアレイ
１に電圧を印加すると、ＰＬＺＴ２は光学的異方性を示
すため、光の透過に伴って偏光面が回転し、検光子１１
１に到達した光は、印加電圧に応じて楕円偏光、あるい
は直線偏光となる。ここで、作動電圧としていわゆる半
波長電圧を印加すると、丁度、半波長位相がずれるため
光は９０”回転し、直線状偏光となって検光子１１１を
通過するので、最大の出力光強度が得られる。

そこで、スイッチ１０５の操作によって、任意の個別電
極３．・・・、３と共通電極４との間に所定の電圧を印
加して電界を形成すれば、それらの間のＰＬＺＴ２が複
屈折を起し、シャッタとして動作する０例えば第１図（
Ａ）において上側の右端の個別電極３と共通な極４との
間に電界を加えると、それらの間のＰＬＺＴ２のシャッ
タ部分Ａ−１が動作し光を通過させる。尚、図中符号Ａ
−４，Ａ−２゜・・・、Ａ−Ｎはシャッタ部を示す。

次に上述の構成の光シャッタアレイの製造方法について
説明する。

まず、Ｐ　Ｌ　Ｚ　Ｔ基板２の光の透過方向と平行な一
方の面２ＡにＭｏまたはＭｏ合金から成る電極材料を高
周波励起イオンブレーティング法によって全面に固着さ
せ、一定厚さの薄膜１０を形成する［第２図（Ａ）］、
電極材料としてはＭＯあるいはＭｏ合金が使用されてい
る。しかし、このＭＯおよびＭｏ合金は高融点金属であ
るため、通常の真空蒸着法では、凝集作用があり、３０
０　ｎ１以上の薄膜を形成することができない、そこで
、高周波励起式イオンブレーティング法あるいはスパッ
タリングを用いて、薄膜を形成する。この方法によると
、薄膜形成過程においてプラズマイオンによる応力の緩
和がなされることか多く、膜厚１四以上の薄膜が期待で
きる。本発明者らによる実験では作業条件を選定し検討
を重ねた結果、Ｍｏ。

Ｍｏ合金ともＰＬＺＴ基板２上に膜厚１四以上の＃膜を
形成できた。

この手法で形成されたＭＯあるいはＭｏ合金の薄ｍｉｏ
をストライプ状に加工して個別型ｔｌｉ３を作製するた
め、通常のフォトリングラフィ工程によりレジストを形
成し、その後赤血塩を主成分としたエッチャントでエツ
チングを行う。例えばポジ型フォトレジストを電極材薄
１１１１０の上に塗布し、電極材を必要としない箇所だ
けに光が照射されるようにフォトマスクを通して紫外線
を照射し、現像液により感光剤を取り除いて、残った感
光剤を保護膜にして赤血塩を主成分としたエッチャント
でエツチングを行い、電極材１０を部分的に取除く。そ
の後、感光剤は除去される。

尚、個別電極の作製は、上述の手法に特に限られるもの
ではなく、第３図に示すような電極を形成する場合には
、フォトリソグラフィー工程を先に行って電極埋設用の
溝１５を形成し、その後にＭｏ、Ｍｏ合金薄膜をイオン
ブレーティングあるいはスパッタリングによって基板２
の全面に形成し、不要な部分を感光剤ともども取り去っ
てストライプ状の電極を形成するりフトオフ法を用いて
も可能である。この工法によると、渭１５の深さと、導
電性金属１７の膜厚が等しくないと、基板２の表面が平
坦にならない、したがって、このような時は、ラップ加
工等によって基板表面を平坦化すると良い。

また、基板２の光透過方向と平行な他方の面２Ｂ（裏面
）にもＭＯまたはＭｏ合金の電極材をイオンブレーティ
ングあるいはスパッタリングによって固着し、共通電極
４を全面に形成する［第２図（Ｃ）］、この場合、個別
電極３．・・・、３と同様の方法により、個別電極に対
応する部分のみ共通電極４を形成しても良い、共通電極
４を個別電４１ｉ３．・・・、３と対向する位置に個別
に設ければ、絶縁層８，８同士を接着した時の熱による
膨張の違いによって共通電極や５ｉ０２の薄膜が剥離す
るという危険を減少させることができるし、また、電気
光学効果が共通電極部分で横に広がることもないから、
タロストークも防止できる効果がある。

そして、基板２の両面に電極３．・・・、３及び４を被
うように、スパッタリング等によって絶縁材としての５
ｉ０２の薄膜８．９を形成しブロック１１とする［第２
図（Ｄ）コ。

次いで、２組の上述のブロック１１を共通な極４．４同
士が向い合うように背中合せに突合せ、かつ一方の支持
部材５上の個別電極３．・・・、３が他方の支持部材５
上の個別電極３．・・・、３の間に位置するように千鳥
状に配列して、それらの共通＠極４，４の間にスペーサ
（図示省略）を挟み込んで重ねる。更に、各個別電極３
．・・・、３側にスペーサ（図示省略）を介して支持部
材５としてのセラミックス等のブロックを夫々重ねる。

その後、支持部材５と個別電極側絶縁層９との間及び共
通電極側絶縁層８との間に加熱状態下で低融点ガラス１
２を侵入させて全体を１つのブロック状に固める［第２
図（Ｅ）］、このとき、電極材料としてＭｏあるいはＭ
ｏ合金を採用しているなめ、接合時の作業温度によって
酸化することがない、また、この電極部材とＰＬＺＴ基
板２の線膨張係数とは近似しているためクラックやひび
割れの虞がない。

このブロック１３を積層方向即ちＰＬＺＴ基板２の光透
過方向と直角な方向１８にスライスして所望の厚さにす
る［第２図（Ｆ＞１．スライスされたブロックチップ１
４は研磨される。そして、ブロックチップ１４の光透過
方向と直交する面の片面に電極材例えばＡＩ、Ａ１合金
を真空蒸着等によって薄膜状に被膜し、フォトリングラ
フィによって所望の端子電極６．・・・１６を支持部材
５上に、また共通電極４，４上に端子電極７を形成する
し第２図（Ｇ）］、端子電極６．・・・、６は対応する
個別電極３．・・・、３と夫々接続され、端子電極７は
双方の共通電極４，４と同時に接続されている。

尚、上述の実施例は本発明の好適な実施の一例ではある
がこれに限定されるものではなく本発明の要旨を逸脱し
ない範囲において種々変形実施可能である１例えば、端
子電極６もＭｏ、Ｍｏ合金Ｗ、Ｃｒ、Ｔａのいずれかで
形成しても良い。

（発明の効果）以上の説明より明らかなように、本発明の光シャッタア
レイ及びその製造方法は、電極材料としてＭｏ、Ｍｏ合
金、Ｗ、Ｃｒ、Ｔａのいずれかを用いるようにしている
ので、ＰＬＺＴを溶融ガラス等を用いて接合する時の熱
およびスライス・ラップ後の熱処理によって、電極が導
電不良を惹き起こすまで酸化されることがなくなった。

また、本発明の光シャッタアレイは、電極材料としてＭ
Ｏ２Ｍｏ合金、Ｗ、Ｃｒ、Ｔａのいずれかを用いるので
、電気光学効果を有する基板例えばＰＬＺＴの線膨張係
数に近くかつ高融点であるため、ガラスボンディングや
加熱処理時にクラックが発生するのを抑えることができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図（Ａ）は本発明の光シャッタアレイの一実施例を
示す平面図、第１図（Ｂ）は第１図（Ａ）のｌ−１１１
に沿う拡大断面図である。第２図（Ａ）−第２図（Ｇ）は本発明に係る光シャッタ
アレイの製造プロセスの一例を示す工程図である。第３図は本発明の他の実施例を示すもので、光シャッタ
アレイの構成を部分的に示す平面図である。第４図は光シャッタの原理図である。第５図（Ａ）−第５図（Ｃ）は従来の光シャッタアレイ
の電極の配置を説明する断面正面図である。２・・・ＰＬＺＴ基板（電気光学効果を有する基板）、
３・・・個別電極、４・・・共通電極、５・・・支持部
材、６・・・端子電極。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）電極材料としてＭｏ、Ｍｏ合金、Ｗ、Ｃｒ、Ｔａ
のいずれかを使用することを特徴とする光シャッタアレ
イ。
（２）電気光学効果を有する基板と、前記基板の光透過
方向と平行な一方の面に設けられた複数の個別電極と、
前記一方の面と平行な前記基板の他方の面に設けられた
共通電極と、前記個別電極を前記基板との間で挾む支持
部材と、前記支持部材上に設けられて前記各個別電極に
個々に接続されている端子電極とから成り、更に前記個
別電極と前記共通電極はＭｏ、Ｍｏ合金、Ｗ、Ｃｒ、Ｔ
ａのいずれかによつて入射光に対しほぼ平行となるよう
設けられ、かつ端子電極が上記入射光に対しほぼ直交す
るように設けられたことを特徴とする光シャッタアレイ
。
（３）前記Ｍｏ合金の添加材はＴａであり、その含有率
は１０〜９０重量％であることを特徴とする請求項１又
は２記載の光シャッタアレイ。
（４）前記個別電極が前記基板の光透過方向と平行な面
に形成された溝部に導電性金属を埋め込んで形成した埋
込電極からなることを特徴とする請求項１ないし３のい
ずれかに記載の光シャッタアレイ。
（５）電気光学効果を有する基板の材料がＰＬＺＴであ
り、支持部材の材料がセラミックスであることを特徴と
する請求項２ないし４のいずれかに記載の光シャッタア
レイ。
（６）請求項１ないし５のいずれかに記載の光シャッタ
アレイの製造において、Ｍｏ、Ｍｏ合金、Ｗ、Ｃｒ、Ｔ
ａのいずれかの電極材料をイオンプレーティングによっ
て電気光学効果を有する基板上に薄膜として形成するこ
とを特徴とする光シャッタアレイの製造方法。
（７）請求項１ないし５のいずれかに記載の光シャッタ
アレイの製造において、Ｍｏ、Ｍｏ合金、Ｗ、Ｃｒ、Ｔ
ａのいずれかの電極材料をスパッタリングによって電気
光学効果を有する基板の上に薄膜として形成することを
特徴とする光シャッタアレイの製造方法。