JP2008249832A - 電気光学素子 - Google Patents

Abstract

【課題】赤外線回折構造部を有する電気光学素子を液晶を利用して形成する際に使用する透明電極の吸収損失係数の低減を達成すると同時に透明電極の抵抗増加による信号遅延を防止する。
【解決手段】電気光学素子は、液晶光制御部の外周には、金属膜からなる外周電極を設け、外周電極は、連結電極を介して、外部回路と接続する端子電極を設け、金属膜は、蒸着マスクを使用する方法で形成し、透明電極の劣化を防止する構造を採用する。
【選択図】図１

Description

本発明は電気光学素子に関するものである。

光通信分野において、光ファイバー内に複数の情報を光信号として伝送する場合には、複数の波長の光を利用することが有効である。そのためには複数の波長の光を作成する光源が必要となる。光源としては、レーザー光源が利用され、赤外光、概ね１．５ナノメートル（ｎｍ）近傍の波長が利用されている。レーザー光源は安定である反面、複数の波長を例えば、０．０１ナノメートル（ｎｍ）毎に作成するのは難しい。

そのため、例えば、半導体レーザーの温度を可変して出力する波長を制御する方式が採用されているが、温度調整では、応答速度が遅いし、温度制御の誤差がある等の問題がある。さらに、長時間使用する場合には、温度調整部の劣化も発生してしまう。

これに対し、液晶の電気―光学的特性変化を利用し、レーザー光の波長を複数に分割選択する方法が有効である。例えば、回折格子と平面導波管とを備え、回折格子および平面導波管は電気的入力によって選択され得る波長における伝送されたあるいは反射された光線のうち少なくとも１つを共振されるように液晶での電気―光学的特性変化を利用し制御される光学要素がある。
（例えば特許文献１）

しかし、使用するレーザーの波長が、１．５ナノメートル（ｎｍ）付近の赤外光であるため、一般の液晶表示装置に使用している透明電極をそのまま使用する場合には、透明電極の吸収損失が大きく、使用できない。

透明電極の膜厚を薄くして吸収損失を低減する方法もあるが、膜厚を薄くすることで透明電極の抵抗が増加し、高速で電気―光学的変化を行い、高速に波長分割選択する電気光学素子を得ることはできなかった。

さらに、透明電極の紫外線領域での吸収係数（Extinction 係数）を小さくしないと効率のよい波長分割選択ができなくなるため、例えばＩＴＯではＩＴＯの酸素分子数を増加させ、金属性を低減する。さらには、膜厚を薄くする必要がある。そのため、透明電極に液晶表示装置で利用しているパターン形成を実施すると透明電極の膜質の変化、膜厚分布が発生してしまう。

特表２０００−５１４５６６号公表

前記特許文献には、高速で波長分割選択を可能とし、さらに、透明電極の吸収損失が少なく、レーザーの出力を有効に利用する構造の具体的な提案はされていない。

さらには、透明電極の吸収損失を低減した膜を如何に変質させることなく、安定に電気光学素子を作成するかの指針も開示されていない。

さらにその上、端子電極から液晶光制御部の中央までの抵抗を低減するために外周電極を設け、さらに外周電極を設ける工程で透明電極に悪影響を与えることなく低抵抗を達成する方法は開示されていない。

さらに、透明電極を構成する酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）膜を構成する錫（Ｓｎ）と酸素（Ｏ）との比率をＳｎＯｘのｘが２の化学量論比率より大きくし、さらにＩｎyＯzのyが２、ｚが３の化学量論比よりzを大きくすることにより、赤外線領域の光に対する損失係数を小さくすることができる。しかし、化学量論比と異なる領域のため、透明電極のエッチング工程、レジスト剥離工程により、還元反応が進行すれば目的の赤外線領域の波長に対する特性が劣化してしまう。

さらに、全面に金属膜を設け、エッチング工程、レジスト剥離工程を行うことにより外周電極を形成する場合には、透明電極の還元反応、さらには、透明電極の膜減りを発生してしまう。そのため、目的とする性能の透明電極を形成することが難しかった。

上記課題を解決するために、以下に記載する電気光学素子とする。

本願発明の電気光学素子は、電気光学的に制御される光学素子であって、回折格子と、回折格子に関連した平面導波管とを備え、回折格子および平面導波管は電気的入力によって選択され得る波長における伝送されたあるいは反射された光線のうち少なくとも１つによって共振されるように形成される電子光学的に制御される電気光学素子にあって、電気光学素子は、第１基板上に設ける該回折格子を有し、第１基板に所定の間隙を有して対向する第２基板と、第１基板と第２基板との間隙には、液晶層を有し、該液晶の周囲には、液晶を封止するためのシール材を有し、該第２基板の液晶層側には、透明電極を有し、回折格子と透明電極の対向する領域を液晶光制御部とし、透明電極の液晶光制御部の外周の少なくとも一辺には、金属膜からなる外周電極を有し、該外周電極は外部回路と連結電極を介して端子電極に接続し、外周電極は、端子電極から液晶光制御部の中央の透明電極までの抵抗を低減するための構造を採用する。

本願発明の電気光学素子に使用する透明電極は、単位面積当たり、３キロオーム以上１５キロオーム以下の透明導電膜を使用する。

本願発明の電気光学素子を構成する外周電極は、マスクを用いる真空成膜法により形成する金属膜からなる。

本願発明の電気光学素子を構成する外周電極の一部は、他の部分より薄い金属配線薄膜領域を有する構成を採用する。

本願発明の電気光学素子を構成する外周電極の金属配線薄膜領域は、金属膜を形成する際のマスクと第２基板の距離を離し、成膜の際のマスクと第２基板間に回りこむ分を利用することを特徴とする。

本願発明の電気光学素子を構成する連結電極は、外周電極と端子電極との間に複数個所設けることを特徴とする。

本願発明の電気光学素子を構成する外周電極は、液晶光制御部を囲む外周の一部に金属膜を設けない外周電極欠け部を有することを特徴とする。

本願発明の電気光学素子を構成する外周電極に設ける前記外周電極欠け部は、端子電極側に設けることを特徴とする。

本願発明の電気光学素子を構成する外周電極に設ける前記外周電極欠け部は、前記シール材の液晶の注入に利用する注入孔と重なる部分に設けることを特徴とする。

本願発明の電気光学素子を構成する外周電極と端子電極とは同一金属膜からなることを特徴とする。

本願発明の電気光学素子を構成する透明電極が透過する光の波長は１．５ナノメートル（ｎｍ）から１．６ナノメートル（ｎｍ）の赤外光であり、吸収損失は０．０５以下であることを特徴とする。

本願発明の電気光学素子を構成する端子電極は、第２基板側から透明電極、金属膜の順に設け、金属膜の最上層は、金からなることを特徴とする。

本願発明の電気光学素子の端子電極を構成する金属膜の最上層は、金からなり、外部回路との接続は、ワイヤ（細線）を用いたことを特徴とする。

本願発明の電気光学素子の外周電極を構成する金属膜からなる合わせマークを外周電極の近傍に設けることを特徴とする。

本願発明の電気光学素子を構成するシール材の一部は、端子電極の近傍にシール材張り出し部を有することを特徴とする。

本願発明の電気光学素子を構成する端子電極は、前記シール材張り出し部の近傍に端子電極へこみ部を有することを特徴とする。

本願発明の電気光学素子を構成する第２基板の液晶層と反対の面には、１．５ナノメートル（ｎｍ）から１．６ナノメートル（ｎｍ）の赤外光の反射を防止する反射防止膜を有することを特徴とする。

本願発明の電気光学素子を構成する第２基板の液晶層側の面には、透明電極と該第２基板との間に１．５ナノメートル（ｎｍ）から１．６ナノメートル（ｎｍ）の赤外光の透明電極と該第２基板との界面で反射を防止する反射防止処理層を有することを特徴とする。

本願発明の電気光学素子を構成する第２基板上に設ける透明電極は、第２基板全面に設けていることを特徴とする。

本願発明は、透明電極のエッチング工程、レジスト剥離工程がないので、端子電極から液晶光制御部までの透明電極の抵抗が増加することをなくすことができる。よって、端子電極に外部回路から印加する信号に対して、液晶光制御部の液晶の応答速度の遅延を失くし、液晶光制御部の抵抗分布による液晶の電気―光学特性変化分布を防止することが可能となる。

本願発明では、外周電極の形成にマスクを用いる真空成膜法を用いることにより、エッチング工程、レジスト剥離工程を行うことなく、所定の形状に金属膜をパターン形成することができるため、透明電極の特性を劣化させることがない。

さらに、外周電極を液晶光制御部の外周にリング状に形成することにより、外周電極から液晶光制御部の中央までの距離を小さくできるため、外周電極から液晶光制御部の中央までの低抵抗化に寄与できる。

マスク蒸着の際に使用するマスクは、外周電極が液晶光制御部を完全に囲む場合には、液晶光制御部に相当するマスクは、孤立化してしまうことになる。この孤立化した部分を磁石等で固定することも可能であるが、基板に傷が付く、さらに、位置合わせが難しく、小型の電気光学素子の場合には、一枚の大判から非常に多くの電気光学素子が取れるため、マスクの位置合わせが非常に大変になる。

そのため、蒸着マスク中央部は、蒸着マスク中央保持部により、保持できる構造とする。本願発明では、蒸着マスク中央保持部に工夫があり、蒸着マスク保持部は、基板から離れる位置で蒸着マスク中央部を保持することにより、真空蒸着法により、蒸着マスク中央保持部の領域では、外周電極の膜厚より薄くなるが、金属配線薄膜領域として、金属膜を形成することができる。

外周電極のほとんどの部分は、シール材の液晶光制御部側に設けることにより、シール材に紫外線硬化型、あるいは、紫外線硬化と熱硬化の併用型を用いる場合に、シール材に紫外線を照射することが可能となり、シール材の硬化を促進することが可能となる。さらに、外周電極と端子電極との間を電気的に接続する連結電極を設ける。連結電極はなるべく細線とすることにより、シール材硬化時の紫外線照射時に連結電極部からの紫外線の回り込みが発生するため、紫外線の遮蔽がなくなり、シール材を効率良く硬化することができる。

細線にて連結電極を形成する場合には、端子電極と外周電極との間で断線する可能性があるため、本願発明では、複数個所に連結電極を設ける構造を採用する。本構造を採用することにより、断線の防止、電流供給の安定化を達成できる。

外周電極、端子電極と連結電極を同一膜にて形成する。透明電極上にクロム膜と金膜の連続真空形成、あるいは、クロム膜、ニッケル膜、金膜と３層構成とすると良い。真空形成方法としては、抵抗加熱方式の真空蒸着法、電子ビーム加熱方式の真空蒸着法、スパッタリング真空蒸着法、プラズマアシスト真空蒸着法、イオンアシスト真空蒸着法が有効である。

さらに、蒸着マスクのマスク中央保持部により外周電極の一部が蒸着時に重なるため、膜が形成しにくくなる部分として金属配線薄膜領域が発生する。そのため、マスク中央保持部は、蒸着時に第２基板から遠ざけ、さらに、真空蒸着時には、第２基板を自転と公転を行い、複数の蒸着方向から蒸着を行い、マスク中央保持部の回りこみを積極的に行う方法を採用することにより、液晶光制御部の全外周に外周電極を形成することができる。

外周電極の一部には、注入孔外周側電極欠け部を設けるとこにより、注入孔部の封孔材の外周電極による紫外線の遮蔽を防止することができるため、封孔材を効率良く硬化することができる。

外周電極の一部には、端子電極側外周電極欠け部を設け、さらに、連結電極を複数設けることにより、液晶光制御部を大きくとることができる。また、端子電極側外周電極欠け部を設けても、端子電極が液晶光制御部に近いため、液晶光制御部中央までの抵抗増加の影響は小さくできる。

外周電極を構成する金属膜で第１基板との位置合わせに利用する合わせマークを設けることにより、第１基板と第２基板との位置合わせを精度良く実施することができるとともに、透明電極のみより、認識も簡単にすることができる。

複数の電気光学素子を一枚の大きな元基板を使用して製造することにより、小型の電気光学素子の取り扱いも簡単になり、さらに、品質も安定することができる。注入孔の封孔部からの液晶の漏れ、高温高湿度雰囲気での信頼性を向上するためには、封孔孔に封孔材をしっかり接着することが望ましいため、電気光学素子の基板外形に封孔孔が到達していることが重要である。そのためには、元基板から個々の電気光学素子を加工するために、単個の電気光学素子には、端子電極近傍にシール材張り出し部を設け、さらに、シール材張り出し部に近接する端子電極には、シール材張り出し部が端子電極に重ならないために端子電極へこみ部を設ける構造としている。本構造とすることにより、信頼性が高く、単個への加工の際に、シール材張り出し部での金属膜の剥がれを発生することがなくなり、剥がれた金属膜での電気的短絡の発生もなくすことができる。

さらに、第２基板の液晶と対向する面と反対の面には、赤外線領域の波長の光、特に１．５ナノメートル（ｎｍ）から１．６ナノメートル（ｎｍ）の光の反射を防止する反射防止膜を形成する。さらに、第２基板の液晶に近い面には、透明電極と第２基板との屈折率差により発生する反射を防止するための反射防止処理層を設ける。以上により、光の損失を防止すると同時にノイズの低減を達成することができる。

以下、添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図面の説明において、同一または相当要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。

以下に本発明を実施するための最良の形態における液晶装置について図面を参照しながら説明する。第１基板は、赤外線を透過する基板としてシリコン基板を用い、第２基板はガラス基板である。透明電極は、全面に用い、外周電極は液晶光制御部の外周を囲む形状であり、複数の金属配線薄膜領域を有する。金属膜は、透明電極側からクロム膜と金膜の２層構造である。金属膜からなる外周電極と端子電極と連結電極を有する。
図１は、本発明の実施例１における電気光学素子の平面図である。図２は、図１のＡ−Ａ線における断面図である。図３は、図１のＢ−Ｂ線における断面図である。図４は、実施例１に使用する蒸着マスクを使用し、第２基板上に金属膜を真空蒸着にて形成している状態を示す断面模式図である。図５は、実施例１に使用する蒸着マスクの平面図である。以下に、図１と図２と図３と図４と図５とを交互に用いて実施例１を説明する。

図２に示すように、シリコン基板からなる第１基板１上には、半導体工程で作成した赤外線回折構造２を設ける。赤外線回折構造２上には、ポリイミド樹脂からなる配向膜（図示せず）を設ける。第１基板１の裏面側には、シリコン基板にアルミニウム膜を埋め込み、その上層に金膜を形成してなるシリコン基板用電極３を設け、金線からなるシリコン基板用ワイヤ電極４を設ける。第１基板１が電極としての作用もしている。

第１基板１と所定の間隙を設けて対向する第２基板１０上には、液晶（液晶層）２６側に反射防止処理層（図示せず）と８ナノメートル（ｎｍ）と薄い透明電極１１として酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）膜を設ける。酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）膜は、スパッタリング真空蒸着法を用いて、酸素を６ＳＣＣＭ供給した状態で成膜する。１２は反射防止膜である。

透明電極１１上には、１０ナノメートル（ｎｍ）のクロム膜と２０ナノメートル（ｎｍ）の金膜の積層からなる金属膜を設ける。金属膜は、図５に示す蒸着マスク４１を用いて真空蒸着により形成する。蒸着マスク４１には、金属膜を第２基板１０上に設けるための外周電極用マスク穴４６と、連結電極用マスク穴４７と端子電極用マスク穴４８とを有する。さらに、合わせマーク３１を形成するための合わせマーク用マスク穴５０を有する。

第１基板１と透明電極１１との間に所定の信号を印加して液晶２６の電気−光学的変化を利用する液晶光制御部３５には、金属膜を形成してはいけないため、蒸着マスク中央部４９を設けて蒸着中に金属膜が第２基板１０上に到達しないようにする。蒸着マスク中央部４９を蒸着マスク４１に保持するために、本願発明では、蒸着マスク中央保持部４５を設ける。

蒸着マスク中央保持部４５は、第２基板１０上に金属膜を設ける際にマスクとして作用するため、本願発明では、図４に示すように、第２基板１０の面から蒸着マスク中央保持部４５を離し、さらに、蒸着源（図示せず）の垂直位置からずらし、さらに、傾けてさらにその上、自転と公転を行うことにより、図４に示す蒸着方向ａ４２と蒸着方向ｂ４３とを利用して蒸着マスク中央保持部４５の部分に蒸発材を回り込ませることにより、金属膜薄膜領域１６を形成することができる。

以上の構成を使用することにより、透明電極１１上には、複数の金属膜薄膜領域１６を有する外周電極１５とワイヤ電極２２を実装する端子電極２１と外周電極１５と端子電極２１を電気的に接続する連結電極９とを形成することができる。

以上により、光通信用の１．５ナノメートル（ｎｍ）波長領域の光を波長選択可能で、高速対応可能で、信頼性の高い高性能電気光学素子を達成することが可能となる。１．５ナノメートル（ｎｍ）から１．６ナノメートル（ｎｍ）の波長の光を、波長が変化しても、さらに、基板に対する入射角が変化しても、全波長の光に対して吸収損失の小さい透明電極を利用することにより効率良く透過することができる。つまり、液晶の印加電圧と光学特性（屈折率変化）と第１基板上に設ける回折格子とにより、１波長の入射光を液晶と回折格子により、反射し、本反射光を透明電極から出射する場合には、全反射光の波長が変化しても、本透明電極を利用することで効率良く出射することができる。さらに、高抵抗の透明電極であっても、本外周電極、連結電極と端子電極とを設けることにより、端子電極から液晶光制御部までの抵抗を小さくでき、高速に波長選択ができる。

以下に本発明の実施例２における電気光学素子について図面を参照しながら説明する。実施例２の特徴は、外周電極の注入孔近傍に封止材の硬化を行うための注入孔側外周電極欠け部を設ける点である。図６は、電気光学素子の実施例２における平面図である。以下に、図６を用いて実施例２を説明する。実施例１と同様な内容、名称には、同一の番号あるいは記号を用いるため、説明を省略するか、簡単にする。

蒸着マスク（図示せず）に蒸着マスク中央保持部４５の他に注入孔側外周電極欠け部１７に相当する部分に蒸着マスク中央部４９と接続するマスク部分を設ける。金属膜が透明電極１１上に形成されないために、マスク部分と第２基板１０とを近づけることで注入孔側外周電極欠け部１７には、金属膜をまったく形成しないですむ。端子電極２１に対して注入孔側外周電極欠け部１７は逆側であり、さらに、注入孔側外周電極欠け部１７の面積を制限することで液晶光制御部３５への抵抗にはほとんど悪影響を与えていない。

図６に示すように、シール材２５に外周電極１５を近接させ、さらに、注入孔２７の部分に封孔材２８を浸透させても外周電極１５に注入孔側外周電極欠け部１７を設けることで紫外線硬化樹脂からなる封孔材２８を効率良く硬化することができる。

以上により、封孔材を硬化するために過剰な紫外線を照射することがないため、液晶２６への紫外線による劣化を発生することなく、信頼性の高い高性能電気光学素子を達成することが可能となる。さらに、蒸着マスクの蒸着マスク中央部を注入孔側外周電極欠け部に相当するマスク部分で保持するため蒸着マスク中央部の劣化も防止することができる。

以下に本発明の実施例３における電気光学素子について図面を参照しながら説明する。実施例３の特徴は、外周電極と端子電極とを複数の連結電極で接続し、さらに、端子電極近傍に端子電極側外周電極欠け部を設ける点である。図７は、電気光学素子の実施例３における平面図である。以下に、図７を用いて実施例３を説明する。実施例１と同様な内容、名称には、同一の番号あるいは記号を用いるため、説明を省略するか、簡単にする。

蒸着マスク（図示せず）に蒸着マスク中央保持部４５の他に端子電極側外周電極欠け部１８に相当する部分に蒸着マスク中央部４９と接続するマスク部分を設ける。金属膜が透明電極１１上に形成されないために、マスク部分と第２基板１０とを近づけることで端子電極側外周電極欠け部１８には、金属膜をまったく形成しないですむ。複数の連結電極９を設けることで連結電極９の断線を防止できる。さらに大きな瞬間電流にも耐える構造とすることができる。

図７に示すように、蒸着マスクの蒸着マスク中央部を端子電極側外周電極欠け部１８と複数の連結電極９に設ける金属膜薄膜領域１６とを利用することで蒸着マスク中央部の劣化も防止することができる。以上に示すように、複数の連結電極を設けること、さらに端子電極側外周電極欠け部を設けることで蒸着マスクの安定性と連結電極の断線防止ができるため、信頼性の高い高性能電気光学素子を達成することが可能となる。

以下に本発明の実施例４における電気光学素子について図面を参照しながら説明する。実施例４の特徴は、外周電極をシール材の液晶に対して外側に設け、注入孔側外周電極欠け部を設ける点である。図８は、電気光学素子の実施例４における平面図である。以下に、図８を用いて実施例４を説明する。実施例１と同様な内容、名称には、同一の番号あるいは記号を用いるため、説明を省略するか、簡単にする。

外周電極に相当する外辺電極２０は、図８に示すように、液晶２６に対して外側に設ける。外辺電極２０は、シール材２５とほとんど重なり合わない配置である。さらに、外辺電極２０には、注入孔側外周電極欠け部１７を設ける。

蒸着マスク（図示せず）に蒸着マスク中央保持部の他に注入孔側外周電極欠け部１７に相当する部分に蒸着マスク中央部４９と接続するマスク部分を設ける。金属膜が透明電極１１上に形成されないために、マスク部分と第２基板１０とを近づけることで注入孔側外周電極欠け部１７には、金属膜をまったく形成しないですむ。端子電極２１に対して注入孔側外周電極欠け部１７は逆側であり、さらに、注入孔側外周電極欠け部１７の面積を制限することで液晶光制御部３５への抵抗にはほとんど悪影響を与えていない。

図８に示すように、外辺電極２０は、注入孔２７と完全に重なる位置のため、注入孔側外周電極欠け部１７は必須となる。注入孔側外周電極欠け部１７を設けることで紫外線硬化樹脂からなる封孔材２８を硬化することができる。

以上により、封孔材を硬化するために過剰な紫外線を照射することがないため、液晶２６への紫外線による劣化を発生することなく、信頼性の高い高性能電気光学素子を達成することが可能となる。さらに、蒸着マスクの蒸着マスク中央部を注入孔側外周電極欠け部に相当するマスク部分で保持するため蒸着マスク中央部の劣化も防止することができる。

以下に本発明の実施例５における電気光学素子について図面を参照しながら説明する。実施例５の特徴は、外周電極を線状として、端子電極から連結電極を介して直線状に伸ばした形状とし、さらに、複数個の電気光学素子を大きな基板から製造するために、シール材張り出し部を端子電極近傍に設け、さらに、シール材張り出し部近傍の端子電極には、シール材反射部材と金属膜の重なりを失くすために、端子電極へこみ部を設ける点である。図９は、電気光学素子の実施例５における平面図である。以下に、図９を用いて実施例５を説明する。実施例１と同様な内容、名称には、同一の番号あるいは記号を用いるため、説明を省略するか、簡単にする。

外周電極１９は、端子電極２１から連結電極９を介して直線に基板の辺に平行に伸びる構造とする。できるだけ液晶光制御部３５に金属膜を近接させるためにシール材２５の液晶（図示せず）側に配置する。

端子電極２１には、端子電極へこみ部２９を設け、端子電極へこみ部２９の近傍には、シール材張り出し部２３を有する。注入孔２７の部分のシール材２５を基板外形と一致させることにより、シール材と封孔材２８が接着するため、信頼性の向上ができる。そのためには、複数個の電気光学素子を一枚の大きな元基板から製造する場合に、注入孔２７の部分でシール材２５は隣の基板に張り出し部を形成すると安定した製造が可能となる。

従来の液晶表示装置の場合に比較して、非常に小型の電気光学素子のため、第２基板１０の第１基板１から飛び出す部分の長さは、１ｍｍと小さく、シール材張り出し部２３と端子電極２１とのスペースが非常に限られている。電気光学素子では、端子電極へこみ部２９を設けることにより、シール材張り出し部２３に端子電極から剥がれた金属膜が残ることがなくなり、金属膜が削れてごみとなり、液晶光制御部へ付着することによる光の強度変化、あるいは、他の電気回路部へ付着することによる電気不良を防止することができる。

図１０は、本願発明に利用する透明電極の特性を示すグラフである。横軸に透明電極をスパッタリング真空蒸着法にて形成する際に使用する酸素流量（単位：ＳＣＣＭ）、左の縦軸は、透明電極である酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）膜のシート抵抗を単位面積当たりのキロオームの値で示す。右の縦軸は、光通信に使用する１．５ナノメートル（ｎｍ）系の透明電極の吸収損失係数を示している。

図１１は、本願発明に利用する透明電極の成膜条件と屈折率の関係を示すグラフである。横軸に透明電極をスパッタリング真空蒸着法にて形成する際に使用する酸素流量（単位：ＳＣＣＭ）、縦軸は、透明電極の屈折率を示している。グラフより明らかであるが、３ＳＣＣＭより酸素流用を大きくすることにより、屈折率は大きく、安定している。本願発明では、３ＳＳＭ以上を使用することで電気光学素子の特性を安定にできると同時に、図１０の吸収損失とから、シート抵抗は、３キロオーム以上が好ましい。

透明電極の吸収損失係数をできるだけ小さくすることで効率の良い電気光学素子を達成できるため、なるべく酸素流量を大きくすることが望ましいが、透明電極のシート抵抗も大きく上昇するため、本願発明の外周電極と連結電極と端子電極が有効となる。さらに、外部回路と透明電極を直接接続することは非常に薄い透明電極のため、実装中に透明電極に穴が開いたりして不安定になるので、端子電極に金属膜、特に、最上層に金膜を形成することが好ましい。シート抵抗を大きくする方法は、膜厚を薄くする方法、酸素流用を大きくする方法があるが、酸素流用を大きくすると還元雰囲気、例えば、１６０℃以上の窒素雰囲気、あるいは、大気雰囲気での焼成で還元が進み、結果的にシート抵抗が低下してしまう。膜厚を薄くすると膜の連続性が悪くなり面での膜質分布が大きくなってしまう。
そこで、本願発明は、透明電極のシート抵抗は、単位面積当たり、３キロオーム以上１５キロオーム以下が好ましく。吸収損失も０．０５以下にすることが可能となり、電気光学素子の特性も改善することができる。

さらに、酸素流量を大きくすることで透明電極は酸素過剰な膜のため、還元雰囲気にて化学量論的な組成に戻ろうとする。つまりシート抵抗は低下するが、赤外線での吸収損失係数が大きくなり、高性能な電気光学素子を達成する透明電極としては不適切な膜となる。そのため、本願発明では、透明電極に対して化学的、熱的、機械的に力を掛けることなく、電気光学素子を作成できる構成を提案している。

本発明の実施例１における電気光学素子の平面図である。 本発明の実施例１における電気光学素子のＡ-Ａ断面図である。 本発明の実施例１における電気光学素子のＢ-Ｂ断面図である。 本発明の実施例１における第２基板上に金属膜を形成するスパッタリング真空蒸着法を示す断面模式図である。 本発明の実施例１におけるスパッタリング真空蒸着法に用いる蒸着マスクの平面図である。 本発明の実施例２における電気光学素子の平面図である。 本発明の実施例３における電気光学素子の平面図である。 本発明の実施例４における電気光学素子の平面図である。 本発明の実施例５における電気光学素子の平面図である。 本発明の実施例に用いる透明電極の電気的特性と光学的特性を示すグラフである。 本発明の実施例に用いる透明電極の電気的特性と屈折率特性を示すグラフである。

符号の説明

１ 第１基板
２ 赤外線回折構造部
３ シリコン基板用電極
４ シリコン基板用ワイヤ電極
９ 連結電極
１０ 第２基板
１１ 透明電極
１２ 反射防止膜
１５ 外周電極
１６ 金属膜薄膜領域
１７ 注入孔側外周電極欠け部
１８ 端子電極側外周電極欠け部
１９ シール材外側外周電極
２０ 外辺電極
２１ 端子電極
２２ ワイヤ電極
２３ シール材張り出し部
２５ シール材
２６ 液晶
２７ 注入孔
２８ 封孔材
２９ 端子電極へこみ部
３１ 合わせマーク
３５ 液晶光制御部
４１ 蒸着マスク
４２ 蒸着方向ａ
４３ 蒸着方向ｂ
４５ 蒸着マスク中央保持部
４６ 外周電極用マスク穴
４７ 連結電極用マスク穴
４８ 端子電極用マスク穴
４９ 蒸着マスク中央部
５０ 合わせマーク用マスク穴

Claims (19)

1. 電気光学的に制御される光学素子であって、
   回折格子と、
   前記回折格子に関連した平面導波管とを備え、
   前記回折格子および平面導波管は電気的入力によって選択され得る波長における伝送されたあるいは反射された光線のうち少なくとも１つによって共振されるように形成される電子光学的に制御される電気光学素子において、
   該電気光学素子は、回折格子を形成した第１基板と、第１基板と所定の間隙を有して対向する第２基板と、第１基板と第２基板との間隙に充填された液晶層と、該液晶層の周囲に該液晶を封止するためのシール材とを有し、前記第２基板の液晶層側には透明電極を有し、該透明電極と前記回折格子とが対向する領域を液晶光制御部とし、
   前記透明電極の液晶光制御部の少なくとも一辺の外周に、金属膜からなる外周電極を有し、該外周電極は連結電極と端子電極を介して外部回路に接続し、
   前記外周電極は、前記端子電極から前記液晶光制御部の中央の透明電極までの抵抗を低減するための構造を有することを特徴とする電気光学素子。
2. 前記透明電極のシート抵抗は、単位面積当たり、３キロオーム以上１５キロオーム以下であることを特徴とする請求項１記載の電気光学素子。
3. 前記外周電極は、マスクを用いる真空成膜法により形成することを特徴とする請求項１または２記載の電気光学素子。
4. 前記外周電極の一部は、他の部分より薄い金属配線薄膜領域を有することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一に記載する電気光学素子。
5. 前記外周電極の金属配線薄膜領域は、金属膜を形成する際のマスクと第２基板の距離を離しておき、成膜の際のマスクの部分に回りこむ分を利用することを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一に記載する電気光学素子。
6. 前記連結電極は、前記外周電極と前記端子電極との間に複数個所設けることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか一に記載する電気光学素子。
7. 前記外周電極は、液晶光制御部を囲む外周の一部に金属膜を設けない外周電極欠け部を有することを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか一に記載する電気光学素子。
8. 前記外周電極に設ける前記外周電極欠け部は、前記端子電極側に設けることを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか一に記載する電気光学素子。
9. 前記外周電極に設ける前記外周電極欠け部は、前記シール材の液晶の注入に利用する注入孔と重なる部分に設けることを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれか一に記載する電気光学素子。
10. 前記外周電極と前記端子電極とは同一金属膜からなることを特徴とする請求項１乃至請求項９のいずれか一に記載する電気光学素子。
11. 前記電気光学素子の透明電極が透過する光の波長は１．５ナノメートル（ｎｍ）から１．６ナノメートル（ｎｍ）の赤外光であることを特徴とする請求項１乃至請求項１０のいずれか一に記載する電気光学素子。
12. 前記端子電極は、前記第２基板側から透明電極、金属膜の順に設け、該金属膜の最上層は、金からなることを特徴とする請求項１乃至請求項１１のいずれか一に記載する電気光学素子。
13. 前記端子電極を構成する金属膜の最上層は、金からなり、前記外部回路との接続は、ワイヤ（細線）を用いたことを特徴とする請求項１乃至請求項１２のいずれか一に記載する電気光学素子。
14. 前記外周電極を構成する金属膜からなる合わせマークを前記外周電極の近傍に設けることを特徴とする請求項１乃至請求項１３のいずれか一に記載する電気光学素子。
15. 前記シール材の一部は、前記端子電極の近傍にシール材張り出し部を有することを特徴とする請求項１乃至請求項１４のいずれか一に記載する電気光学素子。
16. 前記端子電極は、前記シール材張り出し部の近傍に端子電極へこみ部を有することを特徴とする請求項１５に記載する電気光学素子。
17. 前記第２基板の液晶層と反対の面には、１．５ナノメートル（ｎｍ）から１．６ナノメートル（ｎｍ）の赤外光の反射を防止する反射防止膜を有することを特徴とする請求項１乃至請求項１６のいずれか一に記載する電気光学素子。
18. 前記第２基板の液晶層側の面には、前記透明電極と該第２基板との間に１．５ナノメートル（ｎｍ）から１．６ナノメートル（ｎｍ）の赤外光の透明電極と前記第２基板との界面で反射を防止する反射防止処理層を有することを特徴とする請求項１乃至請求項１７のいずれか一に記載する電気光学素子。
19. 前記第２基板上に設ける透明電極は、第２基板全面に設けていることを特徴とする請求項１乃至請求項１８のいずれか一に記載する電気光学素子。

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