JP2010181495A - 光制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】光利用効率を向上させた光制御装置を提供すること。
【解決手段】基板５０と、基板５０の一面側に形成された第１の櫛歯電極１０と、第１の櫛歯電極１０に対して噛み合うように進退可能に形成された第２の櫛歯電極２０と、基板５０に形成され、少なくとも第２の櫛歯電極２０の移動領域に開口する貫通孔５５と、を有する光制御装置１００とした。
【選択図】図１

Description

本発明は、光制御装置に関するものである。

静電型アクチュエータを備えた従来の光制御装置は、互いに対向する櫛歯電極及び光制御用のシャッターを備えている。
このような光制御装置においては、櫛歯電極を通電状態と非通電状態とを切り替えることによって、シャッターと接続された櫛歯電極を、他方の電極に対して進退させることによって基板に形成された貫通孔を透過する光の制御が行われる（特許文献１を参照）。

特開２００５−４３６７４号公報

ところが、従来の光制御装置においては、シャッターを駆動させるアクチュエータの平面領域に比して、基板に形成された貫通孔の開口領域が非常に小さいために、光を有効に利用することができなかった。

そこで本発明は、光利用効率を向上させた光制御装置を提供することを目的とする。

本発明の光制御装置は、基板と、前記基板の一面側に形成された第１の櫛歯電極と、前記第１の櫛歯電極に対して噛み合うように進退可能に形成された第２の櫛歯電極と、前記基板に形成され、少なくとも前記第２の櫛歯電極の移動領域に開口する貫通孔と、を有することを特徴とする。
これによれば、第１の櫛歯電極に対して進退する第２の櫛歯電極によって、貫通孔の開口領域からの透過光を制御することができるので、光制御装置の平面領域を効率的に使用することができる。したがって、貫通孔の開口領域を広げ、光利用効率を向上させた光制御装置を提供することができる。

前記第１の櫛歯電極が、前記第２の櫛歯電極側に延出された複数の枝電極を有しており、前記貫通孔が、隣り合う前記枝電極の間の領域に開口していることが好ましい。
これによれば、第１の櫛歯電極と第２の櫛歯電極とが噛み合わされた際における、第１の櫛歯電極と第２の櫛歯電極との間の対向面積を拡張されるので、通電時における第１の櫛歯電極と第２の櫛歯電極との間に働く静電引力を増大させた光制御装置を提供することができる。

前記貫通孔が、前記第１の櫛歯電極の複数の前記枝電極と平面視で重なる領域に形成されていることが好ましい。
これによれば、隣り合う第１の櫛歯電極の枝電極の間の領域ごとに貫通孔を形成しなくてもよいので、貫通孔を容易に形成し、貫通孔の平面領域をより広げた光制御装置を提供することができる。
また、第１の櫛歯電極の隣り合う枝電極の間の平面領域に開口する場合に比して、貫通孔の開口領域を広げることができるので、より光利用効率を向上させた光制御装置を提供することができる。

前記第１の櫛歯電極の少なくとも前記枝電極が、透明導電材料からなることが好ましい。
これによれば、第１の櫛歯電極の枝電極においても光を透過させることができるので、貫通孔が枝電極と平面視で重なる領域に形成された場合において、より光利用効率を向上させた光制御装置を提供することができる。
これによれば、平面視で第１の櫛歯電極の枝電極と重なる貫通孔の開口領域においても透過光を通過させることができるので、より光利用効率を向上させた光制御装置を提供することができる。

前記貫通孔が、平面視で前記第１の櫛歯電極から離間した位置に形成されていることが好ましい。
これによれば、第２の櫛歯電極によって貫通孔からの透過光を制御することができるので、貫通孔の開口領域を拡大し、光利用効率を向上させた光制御装置を提供することができる。

前記第２の櫛歯電極が、前記第１の櫛歯電極側に延出された複数の枝電極を有しており、前記貫通孔が、前記第２の櫛歯電極の複数の前記枝電極の移動領域内に開口していることが好ましい。
これによれば、第２の櫛歯電極の枝電極によって貫通孔の開口領域における光制御を実施することができるので、貫通孔の開口領域を広げ、光利用効率を向上させた光制御装置を提供することができる。

前記第２の櫛歯電極上に遮光板が設けられていることが好ましい。
これによれば、遮光板によって第２の櫛歯電極より広い平面領域を覆うことができるので、透過光の漏れを防止し光制御を確実に実施することができる光制御装置を提供することができる。

前記貫通孔が、後退位置の前記第２の櫛歯電極と重なる平面領域に開口おり、前記開口した領域よりも大きい平面領域を有する遮光板が前記第２の櫛歯電極上に設けられていることが好ましい。
これによれば、第２の櫛歯電極によって貫通孔からの透過光を制御することができるので、貫通孔の開口領域を拡大し、光利用効率を向上させた光制御装置を提供することができる。また、貫通孔からの透過光を遮断する際には、第２の櫛歯電極が安定した位置に移動しているので、透過光の制御を確実に実施することができる光制御装置を提供することができる。

前記第１及び第２の櫛歯電極が、各々他方の前記櫛歯電極側に延出された複数の枝電極を有しており、前記第２の櫛歯電極の前記枝電極の幅が、前記第１の櫛歯電極の前記枝電極の幅よりも広いことが好ましい。
これによれば、第１の櫛歯電極の枝電極の平面領域よりも、隣り合う第１の櫛歯電極の枝電極の間の平面領域を広げることができるので、貫通孔の開口領域をより広げ、光利用効率を高めた光制御装置を提供することができる。

前記第２の櫛歯電極の少なくとも一部に中空構造が形成されていることが好ましい。
これによれば、第２の櫛歯電極が軽量化されるので、第２の櫛歯電極が第１の櫛歯電極に対して進退動作を行う際の負荷が低減され、第２の櫛歯電極による光制御を高速で実施可能な光制御装置を提供することができる。

前記第２の櫛歯電極の前記枝電極に前記中空構造が形成されていることが好ましい。
これによれば、第２の櫛歯電極が軽量化されるので、第２の櫛歯電極が第１の櫛歯電極に対して進退動作を行う際の負荷が低減され、第２の櫛歯電極による光制御を高速で実施可能な光制御装置を提供することができる。

平面視で前記第１の櫛歯電極と反対側の前記第２の櫛歯電極の側方に第３の櫛歯電極が形成されており、前記第２の櫛歯電極が、前記第１及び第３の櫛歯電極の間を往復動可能であることが好ましい。
これによれば、第２の櫛歯電極の移動領域が第３の櫛歯電極側に広がるので、貫通孔の開口領域を広げ、光利用効率をより向上させた光制御装置を提供することができる。

前記第２の櫛歯電極が、少なくとも一端を前記基板上に固定された弾性体に支持されていることが好ましい。
これによれば、第２の櫛歯電極が第１の櫛歯電極側に前進した後、弾性体からの弾性力によって第２の櫛歯電極を第１の櫛歯電極から後退させることができるので、透過光を確実に制御できる光制御装置を提供することができる。

前記弾性体の少なくとも一部に、前記基板又は前記基板上の部材と、前記第２の櫛歯電極とを電気的に接続する配線が形成されていることが好ましい。
これによれば、弾性体と配線とが一体で構成されるので、小型化した光制御装置を提供することができる。

光制御装置１００の非通電時における模式平面図である。 図１におけるＡ−Ａ’模式断面図である。 図１におけるＢ−Ｂ’模式断面図である。 通電時における光制御装置１００の模式平面図である。 図４におけるＣ−Ｃ’模式断面図である。 光制御装置１００の製造工程図である。 枝電極２２を主体とした壁体構造の例を示す模式断面図である。 光制御装置１００Ａの非通電時における模式平面図である。 図８におけるＤ−Ｄ’模式断面図である。 通電時における１００Ａの模式平面図である。 図１０におけるＥ−Ｅ’模式断面図である。 光制御装置１００Ａの製造工程図である。 光制御装置１００Ａの製造工程図である。 光制御装置２００の非通電時における模式平面図である。 図１４におけるＦ−Ｆ’模式断面図である。 光制御装置３００の非通電時における模式平面図である。 図１６におけるＧ−Ｇ’模式断面図である。 光制御装置６００の非通電時における模式平面図である。 図１８におけるＨ−Ｈ’模式断面図である。 光遮断時における光制御装置６００の模式平面図である。 光通過時における光制御装置６００の模式平面図である。

以下図面を用いて、本発明の光制御装置について説明する。
なお、以下の実施の形態は、本発明の一態様を示すものであり、この発明を限定するものではなく、本発明の技術的思想の範囲内で任意に変更可能である。また、以下の図面においては、各構成をわかりやすくするために、実際の構造と各構造における縮尺や数等を異ならせている。

［第１の実施形態］
図１は、本発明の第１の実施形態に係る光制御装置１００の非通電時における模式平面図である。図２は、図１における光制御装置１００のＡ−Ａ’模式断面図である。図３は、図１における光制御装置１００のＢ−Ｂ’模式断面図である。

図１〜３に示すように、光制御装置１００は、第１の櫛歯電極１０と、第２の櫛歯電極２０と、弾性梁部３０と、基板５０とを有する。

第１の櫛歯電極１０は、基板５０の機能面５０ａ上に形成され、基板５０に固定されている。第１の櫛歯電極１０は、幹電極１１と、複数の枝電極１２とからなる。幹電極１１は、図示でＹ軸方向に延在しており、基板５０上に固定されている。
枝電極１２は、第２の櫛歯電極２０と対向する幹電極１１の壁面１０ａに、Ｙ軸方向に沿って複数個形成されている。枝電極１２は、幹電極１１の壁面１０ａから第２の櫛歯電極２０側（＋Ｘ軸方向）に延在して形成されている。形成された枝電極１２は、基板５０の機能面５０ａから離間している。
第２の櫛歯電極２０と反対側の幹電極１１の壁面１０ｂには、配線１９が接続されている。配線１９は、図示でＹ軸方向に延在して形成されており、図示は省略の電位供給装置から入力された電位を第１の櫛歯電極１０に供給する。

第２の櫛歯電極２０は、基板５０の機能面５０ａ上に形成され、第１の櫛歯電極１０と対向している。第２の櫛歯電極２０は、幹電極２１と、複数の枝電極２２とからなる。幹電極２１は、図示でＹ軸方向に延在して基板５０の上に形成されている。枝電極２２は、第１の櫛歯電極１０と対向する幹電極２１の壁面２０ａにＹ軸に沿って複数個形成されている。枝電極２２は、幹電極２１の壁面２０ａから第１の櫛歯電極１０側（−Ｘ軸方向）に延在して形成されている。第２の櫛歯電極２０は、基板５０から離間している。

弾性梁部３０は、第１の櫛歯電極１０と反対側の、第２の櫛歯電極２０の側方に形成されている。弾性梁部３０は第２の櫛歯電極２０と接続され、第１の櫛歯電極１０に対して第２の櫛歯電極２０を進退可能に支持する。
弾性梁部３０は、連結部３１と、懸架弾性ビーム（弾性体）３２と、支持部３３とを備えている。
連結部３１は、第２の櫛歯電極２０の幹電極２１の壁面２０ｂの中央部と接続されており、基板５０上を移動可能に形成されている。
支持部３３は、第２の櫛歯電極２０と反対側の連結部３１の側方に形成されており、基板５０に固定されている。
懸架弾性ビーム３２は、連結部３１と支持部３３とを接続して形成されている。懸架弾性ビーム３２は、連結部３１及び支持部３３に対して図示で上側（＋Ｙ軸側）の懸架弾性ビーム３２ａと下側（−Ｙ軸側）の懸架弾性ビーム３２ｂとからなる。それぞれの懸架弾性ビーム３２ａ，３２ｂは、連結部３１から幹電極２１の幅方向に沿って延伸し、幹電極２１の端部付近で折り返して支持部３３と接続された構成となっている。
支持部３３には、配線２９が接続されている。配線２９は、図示でＹ軸方向に延在して形成されており、図示は省略の電位供給装置から入力された電位を第２の櫛歯電極２０に供給する。

基板５０は、第１の櫛歯電極１０と、第２の櫛歯電極２０と、弾性梁部３０とを機能面５０ａ上で支持している。
基板５０はシリコンからなる光非透過性の平板状部材であって、機能面５０ａ上に、ＳｉＯ_２からなる第１の絶縁膜５１と、ＳｉＮからなる第２の絶縁膜５２とが積層されている。
貫通孔５５は、第１の櫛歯電極１０の隣り合う枝電極１２の間の平面領域に開口して形成されている。貫通孔５５は、基板５０の裏面５０ｂ側から照射された光を機能面５０ａ側に透過させる。

次に、このような構成を備えた光制御装置１００の光制御動作について説明する。
図４は、通電時における光制御装置１００の模式平面図である。

図４に示すように、貫通孔５５からの透過光を遮断する場合には、第１及び第２の櫛歯電極１０，２０に対して正負が互いに異なる電位を供給する。例えば、第１の櫛歯電極１０に正電位を供給し、第２の櫛歯電極２０に負電位を供給する。
そうすると、第１の櫛歯電極１０と第２の櫛歯電極２０との間には互いに引き合う静電引力が働き、第２の櫛歯電極２０が第１の櫛歯電極１０に向かって前進する。具体的には、第２の櫛歯電極２０の枝電極２２が、第１の櫛歯電極１０の隣り合う枝電極１２の間の平面領域内に移動して、互いの櫛歯電極が噛みあった状態となる。

これによって、貫通孔５５の開口領域が枝電極２２によって覆われて、基板５０の裏面５０ｂからの透過光が枝電極２２によって遮断される。
また、通電中は枝電極１２，２２の間に静電引力が働くが、第２の櫛歯電極２０には、第１の櫛歯電極１０から後退する方向（＋Ｘ軸方向）に懸架弾性ビーム３２から弾性力が働くため、第２の櫛歯電極２０は、静電引力と弾性力とがつり合った位置で保持される。

そして、第１及び第２の櫛歯電極１０，２０を非通電状態にすると、第１の櫛歯電極１０と第２の枝電極との間の静電引力が消滅する。その結果、第２の櫛歯電極２０は懸架弾性ビーム３２からの弾性力によって、第１の櫛歯電極１０から後退し、貫通孔５５からの透過光が通過する。

次に、本実施形態の光制御装置１００の製造方法について簡単に説明する。
図６は、光制御装置１００の製造工程を示す図である。

まず、シリコンからなる基板５０の機能面５０ａに、ＳｉＯ_２の第１の絶縁膜５１と、ＳｉＮの第２の絶縁膜５２とを順次積層する。
そして、第２の絶縁膜５２上にＳｉＯ_２からなるシリコン酸化膜を成膜した後、シリコン酸化膜をパターニングすることによって犠牲層８１を形成する。犠牲層８１は、第１の櫛歯電極１０の枝電極１２、第２の櫛歯電極２０、及び弾性梁部３０が形成される領域に形成されている（図６（ａ））。

次に、第２の絶縁膜５２及び犠牲層８１上に電極部材８２を成膜する（図６（ｂ））。電極部材８２の材質としては、例えば、不純物をドープさせ、電気抵抗を低減させた多結晶シリコンなどを挙げることができる。

そして、成膜された電極部材８２をパターニングして、第１の櫛歯電極１０、第２の櫛歯電極２０、弾性梁部３０を形成する（図６（ｃ））。
したがって、本実施形態においては、第１及び第２の櫛歯電極１０（２０）は、幹電極１１（２１）と枝電極１２（２２）とが一体で形成されている。また、弾性梁部３０においても、連結部３１と支持部３３と懸架弾性ビーム３２とが一体で形成されている。

次に、第１の櫛歯電極１０の隣り合う枝電極１２の間の平面領域を基板５０の裏面５０ｂからエッチングを行い、基板５０、第１の絶縁膜５１、及び第２の絶縁膜５２を貫通する貫通孔５５を形成する（図６（ｄ））。
そして、フッ酸（ＨＦ）によって犠牲層８１をエッチングして除去する（図６（ｅ））。

このような構成を備えた光制御装置によれば、以下の効果を得ることができる。
まず、本発明の光制御装置１００においては、第１の櫛歯電極１０が複数の枝電極１２を備え、基板５０には隣り合う枝電極１２の間の平面領域に開口する複数の貫通孔５５が形成されている。そして、第２の櫛歯電極２０が第１の櫛歯電極１０に対して進退動作することによって、枝電極２２が貫通孔５５の平面領域の開閉状態を切り替えて透過光の制御を行う。
このような構成とされていることで、第２の櫛歯電極２０の枝電極によって透過光を制御することができるので、第２の櫛歯電極２０と光制御用のシャッターとを別体で形成する必要がなくなる。したがって、光制御装置の平面領域を効率的に使用することができ、貫通孔５５の開口領域を広げることができるので、光利用効率を向上させた光制御装置とすることができる。

また、第１及び第２の櫛歯電極１０，２０には、複数の枝電極１２，２２が形成され、第２の櫛歯電極２０が第１の櫛歯電極１０側に進入することで互いの枝電極１２，２２が噛み合うようにされている。
このような構成とされていることで、互いの櫛歯電極を噛み合わせた際における櫛歯電極の対向面積が拡張されるので、通電時における、第１及び第２の櫛歯電極１０，２０の間に働く静電引力を増大させることができる。これにより、互いの電極がより強く引き付けられるので、第２の櫛歯電極２０の進退動作を確実に実行し、透過光を確実に制御することができる。

また、第２の櫛歯電極２０には、連結部３１と支持部３３との間に弾性体の懸架弾性ビーム３２を有する弾性梁部３０が接続されており、懸架弾性ビーム３２から受ける弾性力によって、第２の櫛歯電極２０は第１の櫛歯電極１０から後退する。
このような構成とされていることで、第２の櫛歯電極２０には懸架弾性ビーム３２による弾性力が働き、第２の櫛歯電極２０が前進しても、電極間の静電引力と弾性力とがつり合った位置で安定させることができるので、透過光を確実に遮断するとともに、第１及び第２の櫛歯電極１０，２０同士が接触することによる電源ショートを防止することができる。また、第１及び第２の櫛歯電極１０，２０が非通電状態となって電極間の静電引力が消滅しても、弾性力によって第２の櫛歯電極２０を確実に後退させることができるので第２の櫛歯電極２０による光制御を確実に実行することができる。

また、弾性梁部３０が導電性の電極部材８２をパターニングして形成されており、弾性梁部３０を介して第２の櫛歯電極２０に電位を供給している。
このような構成とされていることで、配線２９と第２の櫛歯電極２０とを接続する配線を省略することができるので、光制御装置の平面領域を効率的に使用し小型化した光制御装置とすることができる。
また、連結部３１、懸架弾性ビーム３２、及び支持部３３が一体で形成されているので、製造工数及び製造コストを削減することができる。

また、本実施形態における光制御装置１００においては、図１に示す第２の櫛歯電極２０の枝電極２２の幅Ｗ２が、第１の櫛歯電極１０の枝電極１２の幅Ｗ１より広く形成されていることが好ましい。
このような構成とされていることで、第１の櫛歯電極１０の隣り合う枝電極１２の間の平面領域を、枝電極１２の平面領域よりも広げることができるので、貫通孔５５の開口領域を拡大し、光利用効率をより向上させることができる。

また、本実施形態において、第２の櫛歯電極２０の少なくとも一部に中空構造が形成されていることが好ましい。図７は、第２の櫛歯電極２０おいて枝電極２２を主体とした壁体構造の例を示す模式断面図である。図７では、図１における枝電極２２のＸ軸方向に沿ったＳ−Ｓ’矢視断面図と、Ｙ軸方向に沿ったＴ−Ｔ’矢視断面図とを示している。

図７（ａ）に示す枝電極２２は、壁部２２ａ〜２２ｅで形成されているとともに、第１の櫛歯電極１０と反対側の面が幹電極２１の壁面２０ａによって塞がれた中空構造である。
図７（ｂ）に示す枝電極２２は、壁部２２ａ〜２２ｅによって形成されているとともに、第１の櫛歯電極１０と反対側の面が、開口された幹電極２１と接続されている。
図７（ｃ）に示す枝電極２２は、壁部２２ｂ〜２２ｅによって形成されているとともに、第１の櫛歯電極１０と反対側の面が幹電極２１と接続されている。すなわち、上側の壁部２２ａが省略された壁体構造である。
図７（ｄ）に示す枝電極２２は、壁部２２ａ，２２ｃ〜２２ｅによって形成されているとともに、第１の櫛歯電極１０と反対側の面が幹電極２１と接続されている。すなわち、下側の壁部２２ｂが省略された壁体構造である。
図７（ｅ）に示す枝電極２２は、壁部２２ｂ〜２２ｄによって形成されているとともに、第１の櫛歯電極１０と反対側面が幹電極２１と接続されている。すなわち、上側の壁部２２ａと、第１の櫛歯電極１０と対向する壁部２２ｅとが省略された壁体構造である。
図７（ｆ）に示す枝電極２２は、壁部２２ａ〜２２ｄによって形成されているとともに、第１の櫛歯電極１０と反対側の面が幹電極２１と接続されている。すなわち、第１の櫛歯電極１０と対向する壁部２２ｅが省略された壁体構造である。

第２の櫛歯電極２０の枝電極２２がこのような構成とされていることで、第２の櫛歯電極２０が軽量化されるので、弾性梁部３０の連結部３１に与える負荷が低減され、透過光の制御を高速で実施することができる。

（変形例）
次に、本実施形態に係る変形例について説明する。図８は、本実施形態の変形例に係る光制御装置１００Ａの非通電時における模式平面図である。図９は、図８におけるＤ−Ｄ’模式断面図である。
なお、光制御装置１００Ａの説明においては、図１〜図３に示した光制御装置１００と重複する部材についての詳細な説明は適宜省略することとする。

図８，９に示すように、光制御装置１００Ａは、第１の櫛歯電極１０と、第２の櫛歯電極２０Ａと、弾性梁部３０と、基板５０とを有する。

第２の櫛歯電極２０Ａは、幹電極２１と、複数の枝電極２２と、遮光板２５Ａとを有する。遮光板２５は、枝電極２２の上方で、幹電極２１の両端の枝電極２２の間の平面領域を覆って形成されている。遮光板２５Ａは、遮光板２５Ａと対向する枝電極２２の壁面２２ａに形成された支柱２６Ａによって支持されている。

図１０は、通電時における光制御装置１００Ａの模式平面図である。図１１は、図１０におけるＥ−Ｅ’模式断面図である。
第１及び第２の櫛歯電極１０，２０が通電状態とされると、第２の櫛歯電極２０Ａが第１の櫛歯電極１０に向かって前進し、第２の櫛歯電極２０の枝電極２２が、第１の櫛歯電極１０の隣り合う枝電極１２の間の平面領域に引き込まれ、枝電極１２，２２が互いに噛み合った状態となる。このとき遮光板２５Ａは、第１の櫛歯電極１０の上方に移動し、第１の櫛歯電極１０の幹電極１１の両端の枝電極１２の間の平面領域を覆う。

次に、光制御装置１００Ａの製造方法について簡単に説明する。
図１２〜１３は、光制御装置１００Ａの製造工程を示す図である。図１２（ａ）〜（ｃ）に示した工程は、前述の第１及び第２の絶縁膜５１，５２、第１及び第２の櫛歯電極１０，２０、弾性梁部３０、及び犠牲層８１を形成する工程である。

第１及び第２の櫛歯電極１０，２０、弾性梁部３０を形成すると、第１及び第２の櫛歯電極１０，２０、及び弾性梁部３０を覆って犠牲層８３を形成する（図１２（ｄ））。そして、形成された犠牲層８３の上面８３ａをＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing）法などによって平坦化させる。犠牲層８３の材質としては、犠牲層８１と同質の材質であってもよいし、ほぼ同一のエッチング速度を有するその他の材質であってもよい。

次に、第２の櫛歯電極２０の枝電極２２上の犠牲層８３の一部をエッチングして、遮光板２５Ａを支持する支柱２６Ａを形成するためのコンタクトホール８４を形成する（図１２（ｅ））。

そして、犠牲層８３及びコンタクトホール８４を覆って遮蔽部材８５の膜を形成し（図１３（ａ））、遮蔽部材８５をパターニングして遮光板２５Ａ及び支柱２６Ａを形成する（図１３（ｂ））。遮蔽部材８５すなわち遮光板２５Ａの材質としては、例えばアルミニウムなどを挙げることができるが、これ以外にも、第２の櫛歯電極２０の枝電極２２との密着性及び遮光性が良好な材質であってもよい。

そして、基板５０の裏面５０ｂからエッチングして貫通孔５５を形成した後、フッ酸（ＨＦ）によって犠牲層８１，８３をエッチングして除去する（図１３（ｃ））。

光制御装置１００Ａがこのような構成とされていることで、第２の櫛歯電極２０が第１の櫛歯電極１０側に前進すると、遮光板２５Ａによって貫通孔５５の開口領域より広い平面領域を覆うことができるので、透過光の漏れを防止し光制御を確実に実施することができる。

［第２の実施形態］
次に本発明に係る第２の実施形態について説明する。図１４は、本発明の第２の実施形態に係る光制御装置２００の非通電時における模式平面図である。
なお、以下の説明においては、図１〜図３に示した光制御装置１００、及び図１０，１１に示した光制御装置１００Ａと重複する部材についての詳細な説明は適宜省略することとする。

図１４，１５に示すように、光制御装置２００は、第１の櫛歯電極１０と、第２の櫛歯電極２０Ａと、弾性梁部３０と、基板２５０とを有する。

基板２５０は、第１の櫛歯電極１０と、第２の櫛歯電極２０Ａと、弾性梁部３０とを支持している。
平板状の基板２５０の機能面２５０ａ上には、ＳｉＯ_２からなる第１の絶縁膜５１と、ＳｉＮからなる第２の絶縁膜５２とが積層されている。
貫通孔２５５は、第１の櫛歯電極１０の両端の枝電極１２に挟まれた平面領域にわたって開口して形成されている。

第１及び第２の櫛歯電極１０，２０Ａが通電状態とされると、第２の櫛歯電極２０Ａが第１の櫛歯電極１０に向かって前進し、第１の櫛歯電極１０の隣り合う枝電極１２の間の平面領域に枝電極２２が引き込まれて、枝電極１２，２２が互いに噛み合った状態となる。また、枝電極２２上に形成された遮光板２５Ａが、第１の櫛歯電極１０の幹電極１１の両端の枝電極１２の間の平面領域を覆う。

このような構成を備えた光制御装置によれば、以下の効果を得ることができる。
本実施形態における光制御装置２００においては、第１の櫛歯電極１０の幹電極１１の両端の枝電極１２の間の平面領域のほぼ全域にわたって貫通孔２５５が開口されており、第２の櫛歯電極２０Ａに形成された遮光板２５Ａが第１の櫛歯電極１０に向けて進退することによって透過光を制御する。
このような構成とされていることで、隣り合う枝電極１２の間の平面領域に開口する場合に比して、貫通孔の開口領域を広げることができるので、より光利用効率を向上させた光制御装置とすることができる。また、貫通孔の開口領域を大きくすることができるので、貫通孔の形成が容易となる。

また、第１の櫛歯電極１０の枝電極１２が透明導電材料からなることが好ましい。
このような構成とされていることで、平面視で枝電極１２と貫通孔２５５とが重なる領域からも透過光を通過させることができるので、より光利用効率を向上させた光制御装置とすることができる。

［第３の実施形態］
次に本発明に係る第３の実施形態について説明する。図１６は、本発明の第２の実施形態にかかる光制御装置３００の非通電時における模式平面図である。図１７は、図１６におけるＧ−Ｇ’模式平面図である。

基板３５０は、第１の櫛歯電極１０と、第２の櫛歯電極２０と、弾性梁部３０とを支持している。
平板上の基板３５０の機能面３５０ａ上には、ＳｉＯ_２からなる第１の絶縁膜５１と、ＳｉＮからなる第２の絶縁膜５２とが積層されている。
貫通孔３５５は、第１の櫛歯電極１０に対する第２の櫛歯電極２０の後退位置において、枝電極２２と重なる平面領域に開口して形成されている。

本実施形態の光制御装置３００においては、第１及び第２の櫛歯電極１０，２０が非通電状態とされていると、第２の櫛歯電極２０が後退位置に位置する。したがって、貫通孔３５５の開口領域が枝電極２２によって覆われ、枝電極２２によって、基板３５０の裏面３５０ｂ側からの透過光が遮断される。
一方、第１及び第２の櫛歯電極１０，２０が通電状態とされると、第２の櫛歯電極２０が第１の櫛歯電極１０に向かって前進することで貫通孔３５５の開口領域が開放され、透過光が通過する。

このような構成を備えた光制御装置３００では、以下の効果を得ることができる。
本実施形態の貫通孔３５５は、第２の櫛歯電極２０の移動領域内の後退位置における枝電極２２と平面視で重なる領域に開口して形成され、第１及び第２の櫛歯電極１０，２０が通電状態とされると、第２の櫛歯電極２０が第１の櫛歯電極１０側に向けて前進して貫通孔３５５からの透過光が通過する。また、第１及び第２の櫛歯電極１０，２０が非通電状態とされると、第２の櫛歯電極２０が後退位置まで移動し透過光が遮断される。
このような構成とされた場合においても、第２の櫛歯電極２０によって貫通孔３５５からの透過光が制御されるので、貫通孔３５５の開口領域を拡大し、光利用効率を向上させることができる。

また、本実施形態における光制御装置において、第２の櫛歯電極２０の両端の枝電極２２の間のほぼ全域に開口する貫通孔が形成され、貫通孔の開口領域よりも大きい平面領域を覆う遮光板が形成されていることが好ましい。
このような構成とされていることで、貫通孔の開口領域を広げるとともに開口領域からの透過光を遮光板によって確実に遮断することができるので、光利用効率をより向上させた光制御装置とすることができる。

［第４の実施形態］
次に、本発明に係る第４の実施形態について説明する。
図１８は、第４の実施形態に係る光制御装置６００の非通電時における模式平面図である。図１９は、図１８におけるＨ−Ｈ’模式断面図である。

図１８，１９に示すように、光制御装置６００は、第１の櫛歯電極１０と、第２の櫛歯電極５２０と、第３の櫛歯電極５６０と、弾性梁部５３０と、基板５０とを有する。

第１の櫛歯電極１０、第２の櫛歯電極５２０、第３の櫛歯電極５６０、及び弾性梁部５３０は、基板５０の機能面５０ａ上に形成されている。

第２の櫛歯電極５２０は、第１の櫛歯電極１０の枝電極１２側と対向して形成されている。第２の櫛歯電極５２０は、基板５０の機能面５０ａと離間して形成され、第１の櫛歯電極１０に対して進退可能にされている。
第２の櫛歯電極５２０は、幹電極５２１と、複数の枝電極５２２と、複数の枝電極５２３とを有している。幹電極５２１は、図示でＹ軸方向に延在して形成されている。枝電極５２２は、幹電極５２１から第１の櫛歯電極１０側に延在して形成され、枝電極５２３は、幹電極５２１から第１の櫛歯電極１０と反対側に延在して形成されている。

第３の櫛歯電極５６０は、第２の櫛歯電極５２０に対して第１の櫛歯電極１０と反対側の側方に形成され、基板５０に固定されている。第３の櫛歯電極５６０は、幹電極５６１と、複数の枝電極５６２とを有している。幹電極５６１は、図示でＹ軸方向に延在して形成されており、枝電極５６２は、幹電極５６１と所定の間隔で接続され、幹電極５６１から第２の櫛歯電極５２０側に延在して形成されている。

弾性梁部５３０は、第１及び第３の櫛歯電極１０，５６０に形成された枝電極１２，５６２の両方の外側に形成されている。
弾性梁部５３０は、図示で第１及び第３の櫛歯電極１０，５６０の上側に形成された弾性梁部５３１と、図示で第１及び第３の櫛歯電極１０，５６０の下側に形成された弾性梁部５３６とからなる。弾性梁部５３１，５３６は、第２の櫛歯電極５２０の幹電極５２１の両端とそれぞれ接続されている。

弾性梁部５３１は、支持部５３２ａ，５３２ｂ、及び懸架弾性ビーム５３３ａ，５３３ｂを有する。支持部５３２ａは、平面視で第１の櫛歯電極１０の外側に形成されている。懸架弾性ビーム５３３ａは、支持部５３２ａと、第２の櫛歯電極５２０の幹電極５２１の図示上側の端部とを接続している。支持部５３２ｂは、平面視で第３の櫛歯電極５６０の外側に形成され、懸架弾性ビーム５３３ｂは、支持部５３２ｂと、第２の櫛歯電極５２０の幹電極５２１の図示上側の端部とを接続している。懸架弾性ビーム５３３ａ，５３３ｂは、ジグザグ状に形成された平面ばねである。

弾性梁部５３６は、支持部５３７ａ，５３７ｂ、及び懸架弾性ビーム５３８ａ，５３８ｂを有する。支持部５３７ａは、図示で第１の櫛歯電極１０の外側に形成され、懸架弾性ビーム５３８ａは、支持部５３７ａと、第２の櫛歯電極５２０の幹電極５２１の端部とを接続している。支持部５３７ｂは、図示で第３の櫛歯電極５６０の外側に形成され、懸架弾性ビーム５３８ｂは、支持部５３７ｂと、第２の櫛歯電極５２０の幹電極５２１の端部とを接続している。懸架弾性ビーム５３８ａ，５３８ｂは、ジグザグ状に形成された平面ばねである。

基板５０には複数の貫通孔５５が形成されている。貫通孔５５は、第１の櫛歯電極１０の隣り合う枝電極１２の間の平面領域に開口して形成されている。

ここで、本実施形態の光制御装置６００における光制御動作について説明する。図２０は、光遮断時における光制御装置６００の模式平面図である。図２１は、光通過時における光制御装置６００の模式平面図である。

第１及び第２の櫛歯電極１０，５２０を通電状態にすると、第１及び第２の櫛歯電極１０，５２０には、正と負とで互いに異なる電位が供給される。例えば、第１の櫛歯電極１０に正電位が供給され、第２の櫛歯電極５２０に負電位が供給される。
そうすると、図２０に示すように、第２の櫛歯電極５２０が第１の櫛歯電極１０に向かって前進し、第１の櫛歯電極１０の隣り合う枝電極１２の間の平面領域に第２の櫛歯電極５２０の枝電極５２２が引き込まれて、枝電極５２２が貫通孔５５の開口領域を覆い、貫通孔５５からの透過光が遮断される。

一方、第２及び第３の櫛歯電極５２０，５６０を通電状態にすると、第２及び第３の櫛歯電極５２０，５６０には、正と負とで互いに異なる電位が供給される。
このとき、第２の櫛歯電極５２０には、第３の櫛歯電極５６０との間の静電引力、及び弾性梁部５３０の懸架弾性ビーム５３３ａ，５３３ｂ，５３８ａ，５３８ｂから受ける弾性力が働く。これによって、第２の櫛歯電極５２０が第３の櫛歯電極側に移動し、第２の櫛歯電極５２０の枝電極５２３が、第３の櫛歯電極５６０の隣り合う枝電極５６２の間の平面領域に引き込まれ、第２の櫛歯電極５２０と第３の櫛歯電極５６０とが噛み合う。したがって、貫通孔５５の開口領域が開放され透過光が通過する。

このような構成を備えた光制御装置６００においては、以下の効果を得ることができる。
本発明の光制御装置６００においては、第１及び第２の櫛歯電極１０，５２０を通電状態にして、第２の櫛歯電極５２０を第１の櫛歯電極１０側に前進させることによって、貫通孔５５の開口領域を枝電極５２２で覆い透過光を遮断する。また、第２及び第３の櫛歯電極５２０，５６０を通電状態にして、第２の櫛歯電極５２０を第３の櫛歯電極５６０側に前進させる（第１の櫛歯電極１０から後退させる）ことによって、貫通孔５５の開口領域を開放し透過光を通過させる。
このような構成とされていることで、第２の櫛歯電極５２０の移動領域を広げることができるので、貫通孔５５の開口領域をより広げ、光利用効率を向上させることができる。

また、本発明の光制御装置６００においては、第２の櫛歯電極５２０の幹電極５２１の両端のそれぞれに弾性梁部５３１（５３０），５３６（５３０）が接続され、第２の櫛歯電極５２０の両端に弾性力を与えて往復動させることができるので、第２の櫛歯電極５２０を安定して移動させ、透過光の制御をより確実に実行することができる。

本実施形態においては、第１の櫛歯電極１０の隣り合う枝電極１２の間の平面領域に貫通孔が形成されているが、両端の枝電極１０にわたって開口する貫通孔が形成されていてもよく、第２の櫛歯電極５２０側に広がった貫通孔が形成されたものであってもよい。

１０…第１の櫛歯電極、１１，２１，５２１，５６１…幹電極、１２，２２，５２２，５２３，５６２…枝電極、２０，２０Ａ，５２０…第２の櫛歯電極、２５Ａ…遮光板、３０，５３０…弾性梁部、３２，３２ａ，３２ｂ…懸架弾性ビーム（弾性体）、５０…基板、５５，２５５，３５５…貫通孔、８１，８３…犠牲層、１００，１００Ａ，２００，３００，６００…光制御装置

Claims (14)

1. 基板と、
   前記基板の一面側に形成された第１の櫛歯電極と、
   前記第１の櫛歯電極に対して噛み合うように進退可能に形成された第２の櫛歯電極と、
   前記基板に形成され、少なくとも前記第２の櫛歯電極の移動領域に開口する貫通孔と、
   を有する光制御装置。
2. 前記第１の櫛歯電極が、前記第２の櫛歯電極側に延出された複数の枝電極を有しており、前記貫通孔が、隣り合う前記枝電極の間の領域に開口していることを特徴とする請求項１に記載の光制御装置。
3. 前記貫通孔が、前記第１の櫛歯電極の複数の前記枝電極と平面視で重なる領域に形成されていることを特徴とする請求項２に記載の光制御装置。
4. 前記第１の櫛歯電極の少なくとも前記枝電極が、透明導電材料からなることを特徴とする請求項２又は３に記載の光制御装置。
5. 前記貫通孔が、平面視で前記第１の櫛歯電極から離間した位置に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の光制御装置。
6. 前記第２の櫛歯電極が、前記第１の櫛歯電極側に延出された複数の枝電極を有しており、
   前記貫通孔が、前記第２の櫛歯電極の複数の前記枝電極の移動領域内に開口していることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の光制御装置。
7. 前記第２の櫛歯電極上に遮光板が設けられていることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の光制御装置。
8. 前記貫通孔が、後退位置の前記第２の櫛歯電極と重なる平面領域に開口しており、前記開口した領域よりも大きい平面領域を有する遮光板が前記第２の櫛歯電極上に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の光制御装置。
9. 前記第１及び第２の櫛歯電極が、各々他方の前記櫛歯電極側に延出された複数の枝電極を有しており、前記第２の櫛歯電極の前記枝電極の幅が、前記第１の櫛歯電極の前記枝電極の幅よりも広いことを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の光制御装置。
10. 前記第２の櫛歯電極の少なくとも一部に中空構造が形成されていることを特徴とする請求項１から９のいずれか１項に記載の光制御装置。
11. 前記第２の櫛歯電極の前記枝電極に前記中空構造が形成されていることを特徴とする請求項１０に記載の光制御装置。
12. 平面視で前記第１の櫛歯電極と反対側の前記第２の櫛歯電極の側方に第３の櫛歯電極が形成されており、
    前記第２の櫛歯電極が、前記第１及び第３の櫛歯電極の間を往復動可能であることを特徴とする請求項１から１１のいずれか１項に記載の光制御装置。
13. 前記第２の櫛歯電極が、少なくとも一端を前記基板上に固定された弾性体に支持されていることを特徴とする請求項１から１２のいずれか１項に記載の光制御装置。
14. 前記弾性体の少なくとも一部に、前記基板又は前記基板上の部材と、前記第２の櫛歯電極とを電気的に接続する配線が形成されていることを特徴とする請求項１３に記載の光制御装置。

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