JPH11295767A

JPH11295767A - 光学装置

Info

Publication number: JPH11295767A
Application number: JP10096038A
Authority: JP
Inventors: Eiji Miyagaki; 英治宮垣; Toru Uko; 融宇高
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1998-04-08
Filing date: 1998-04-08
Publication date: 1999-10-29

Abstract

(57)【要約】【課題】対極の構成を選択することによって、低抵抗
化及び液漏れ防止等、素子の信頼性向上を図り、部品点
数の削減、コストダウンを可能とする調光素子の如き光
学装置を提供すること。【解決手段】作用電極２１ａ、２１ｂと対極３０ａ、
３０ｂとの間の電圧印加により光透過量が調節可能であ
る光学装置において、作用電極２１ａ、２１ｂが形成さ
れている基板２５ａ、２５ｂに低抵抗電極材料層３１
ａ、３１ｂと導電膜３２ａ、３２ｂとの積層体が対極３
０ａ、３０ｂとして形成されていることを特徴とする光
学装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光学装置（例え
ば、数字若しくは文字表示又はＸ−Ｙマトリックス表示
などを行うための表示装置や、可視光域（波長：４００
〜７００ｎｍ）において光透過率又は光反射率の制御が
可能なフィルタ）に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、エレクトロクロミック材料（ＥＣ
材料）は、電圧駆動型の表示装置に用いられ、例えは時
刻を表示するデジタル時計等に採用されている。

【０００３】エレクトロクロミック表示素子（ＥＣＤ）
は、非発光型の表示装置であって、反射光や、透過光に
よる表示であるために、長時間の観察によっても疲労感
が少ないという利点を有すると共に、駆動電圧が比較的
低く、消費電力が少ないなどの利点を有する。例えば、
特開昭５９−２４８７９号公報に開示されているよう
に、液体型ＥＣＤとして可逆的に着色、消色状態を形成
する有機分子系のビオロゲン分子誘導体をＥＣ材料に用
いるものが知られている。

【０００４】精密光学機器の発展に伴って、これまでの
可変ＮＤフィルタに置きかわる微細かつ低消費電力型の
光量調節デバイスが必要となっているが、上記の如きＥ
ＣＤ又はその周辺技術に加えて、金属塩、例えばハロゲ
ン化銀の析出／溶解を利用した透過型又は反射型の電気
化学的調光素子の開発が行われてきた。

【０００５】図６〜図９には、従来の調光素子の一例を
示すが、ここで、１は透明電極、２はリード線、３は絶
縁膜、４は外部接点（端子）、５は基板、６は開口であ
る。なお、図中の膜の厚み方向のスケールは、ＸＹ方向
（紙面の面内方向）のスケールと異なっているが、これ
は、実際には、基板上の膜（透明電極等）は透明電極
１：数千Å、リード線４：数千Å、絶縁膜３：数μｍと
非常に薄いものであって実倍での表記が不可能なためで
ある（以下、図中の膜厚の表記はこれに従うものとす
る）。

【０００６】この調光素子は、上記の如き基板１を２枚
用い、これらの間にスペーサを挟み込み、その間のスペ
ースに液（例えば、有機分子系のビオロゲン誘導体等）
を充填し、電位をかけることによって、光透過率を変化
させるものである。

【０００７】即ち、図８及び図９において、５ａ及び５
ｂは上記構成の基板、６ａ及び６ｂは開口、１ａ及び１
ｂは上記と同様の透明電極、２ａ及び２ｂは上記と同様
のリード線、３ａ及び３ｂは上記と同様の絶縁膜、４ａ
及び４ｂは上記と同様の外部接点であり、７はスペー
サ、８は開口、９は光透過率が調節可能な液、１０ａ及
び１０ｂは対極板、１１はシール用接着剤である。

【０００８】そして、透明電極（作用電極）１ａ及び１
ｂと対極板１０ａ及び１０ｂとの間に印加する電圧の極
性によって、図９のように透明電極１ａ及び１ｂ上に堆
積物１２による遮光状態（着色状態）から、堆積物１２
を矢印のように解離して対極１０ａ及び１０ｂ上へ移動
させることにより、光透過状態（消色状態）となる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記の調光
素子においては、対極１０ａ、１０ｂとして、導電性樹
脂材料やＡｇ等の板状のもの（対極板）が使用されてい
るため、下記のような問題点が生じる。

【００１０】（１）対極部、リード線、外部接点のすべ
てにおいて対極板１０ａ、１０ｂを導電性樹脂材料で形
成すると、樹脂自体は金属や金属酸化物（例えば、ＩＴ
Ｏ：Ｉｎｄｉｕｍｔｉｎｏｘｉｄｅ）に比べて電気
抵抗が高いので、素子の駆動電圧の上昇を招く。

【００１１】（２）対極部、リード線、外部接点のすべ
てにおいて対極板１０ａ、１０ｂ導電性樹脂材料で形成
すると、導電性樹脂材料は比較的厚みがあるため、スペ
ーサ７と基板５ａ及び５ｂとの間に対極板１０ａ及び１
０ｂが挟み込まれるような図示の構造では、スペーサ７
と基板１０ａ及び１０ｂとの間には図１０では誇張して
示す（接着剤は理解容易のため図示省略）わずかな隙間
１３が生じ、この隙間１３から液８が液漏れすることが
ある。隙間１３を埋めるためには充填剤もしくはより多
くの接着剤を必要とするが、これも、そのバラツキ等に
より、液漏れや、充填剤又は接着剤の不必要な場所への
はみ出しという弊害が生じる。

【００１２】加工時や組立時のハンドリング、組立後の
機械強度を考慮すると、対極板１０ａ、１０ｂの厚みは
０．１ｍｍ程度が妥当だと考えられる。しかし、０．１
ｍｍ程度の厚みを持つと、上記のようにスペーサ７を基
板間に挟み込む際にそこに隙間１３が生じ、液漏れの大
きな原因となり、歩留りの低下を招いていた。

【００１３】（３）こうした問題点を防ぐために、図１
１のように、対極板１０ａ及び１０ｂのリードにあたる
部分を、スペーサ７に加工した溝１４に入れることが考
えられる。しかし、この場合も、対極板１０ａ，１０ｂ
と溝１４との間には、公差を持つことによる隙間が生
じ、これを埋めるためには上記と同様に、充填剤又はよ
り多くの接着剤を必要とし、バラツキ等により、液漏れ
や、充填剤又は接着剤のはみ出しによる弊害が生じる。

【００１４】（４）対極板１０ａ、１０ｂにＡｇ等の金
属の板を使用すると、電気抵抗は小さくなるが、非常に
コストがかかる。しかも、所定形状に打ち抜き等の加工
で作製すると、不要部分の発生など材料の無駄も非常に
多く、更にコストを要し、またゴミ問題や環境の面から
も好ましくはない。

【００１５】（５）部品点数として、基板が２枚（５
ａ、５ｂ）、スペーサが１枚（７）、対極板が２枚（１
０ａ、１０ｂ）が必要であって、３種、計５品を貼合せ
なければならず、すべての精度合わせをしながら、貼合
せるのは非常に手間がかかり、効率も悪い。

【００１６】本発明の目的は、特に対極の構成を選択す
ることによって、低抵抗化及び液漏れ防止等、素子の信
頼性向上を図り、部品点数の削減、コストダウンを可能
とする調光素子の如き光学装置を提供することにある。

【００１７】

【課題を解決するための手段】即ち、本発明は、作用電
極と対極との間の電圧印加により光透過量が調節可能で
ある光学装置において、前記作用電極が形成されている
基体に、低抵抗電極材料層と導電膜との積層体が前記対
極として形成されていることを特徴とする光学装置（以
下、本発明の光学装置と称する。）に係るものである。

【００１８】本発明の光学装置によれば、作用電極が形
成されている同じ基体に対極を形成すること、しかも、
その下地には透明電極材料などの低抵抗電極材料層を形
成し、比較的抵抗の高い導電性樹脂材料などの導電膜を
その上に形成することによって、膜の低抵抗化が図れ、
駆動電圧を低下できる。また、対極の下地に導電性のあ
る透明電極を用いると、メッキによる成膜も可能とな
る。そして、基体とスペーサとを接着する部分をほぼフ
ラットにできることから、液漏れ等が生じない。更に、
対極板も使用しないので、部品点数を削減でき、貼合せ
・組立時の手間を大きく削減し、生産性を向上させるこ
ともできる。

【００１９】

【発明の実施の形態】本発明の光学装置においては、前
記低抵抗電極材料層の周囲が絶縁層で被覆され、この絶
縁層下で前記低抵抗電極材料層の端子が導出されると共
に、前記絶縁層上において一対の前記基体間が、スペー
サを介して接着されていることが望ましい。

【００２０】そして、具体的には、透明電極を前記作用
電極として備える基板間にスペーサ部材を用いて空間が
設けられ、この空間に、可逆的に光透過量を調節可能な
光透過量調節液又は固体が充填されている調光素子であ
って、その構成部材の一つである前記基板に、導通を取
るのための手段として透明電極材料が下地に、この上に
前記導電膜が成膜され、この積層膜が前記対極として用
いられている。

【００２１】また、前記導電膜が導電性樹脂材料からな
ること、前記導電膜がメッキ（電解メッキもしくは無電
解メッキ）や、スパッタリングなどの化学又は物理的成
膜法で形成されていること、更に、前記低抵抗電極材料
層が、インジウム−錫酸化物、インジウム酸化物、Ｓｎ
Ｏ₂、又はＺｎＯからなるのがよい。

【００２２】次に、本発明の光学装置の好ましい実施の
形態を説明する。

【００２３】本実施の形態による光学装置としての調光
素子の構成を図１〜図４に示す。ここで、２５ａ及び２
５ｂは基板、２１ａ及び２１ｂは調光に使用する透明電
極、２４ａ及び３４ａはリード線、２３ａ及び２３ｂは
絶縁膜、４４ａ及び５４ａは外部接点、３０ａ及び３０
ｂは対極、３１ａ及び３１ｂは導電性の膜と導通を取る
ための透明電極、３２ａ及び３２ｂは対極膜、２７はス
ペーサである。

【００２４】この調光素子においては、共通の基板２５
ａ、２５ｂ上に少なくとも２つの透明電極２１ａ、２１
ｂ又は３１ａ、３１ｂ、リード線２４ａ、３４ａ、外部
接点４４ａ、５４ａをそれぞれ所定のパターンに作製す
る。これらの各膜の成膜方法は、薄膜の成膜に一般的に
用いられているスパッタリング、蒸着やＣＶＤ（Ｃｈｅ
ｍｉｃａｌＶａｐｏｒＤｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法の
方法で行ってよい。

【００２５】上記リード線の材料は、Ｃｒ／Ａｕ／Ｃ
ｒ、または、Ｃｒ／Ｃｕ／Ｃｒを使用してよい。上記の
透明電極の材料としては、インジウム錫酸化物（ＩＴ
Ｏ）、インジウム酸化物（Ｉｎ₂Ｏ₃）、ＳｎＯ₂やＺ
ｎＯを使用できる。外部接点４４ａ、５４ａは、リード
線２４ａ、３４ａと一体であって、別々に成膜・パター
ニングを行うわけではなく、機能として分類しただけで
ある。各透明電極、リード線の膜厚は、数千Åであり、
絶縁膜は数μｍである。

【００２６】そして、２つの透明電極２１ａ、２１ｂ及
び３１ａ、３１ｂの一方の透明電極３１ａ、３１ｂに、
対極として使用する導電性の膜３２ａ、３２ｂを所定の
位置、形状になるように成膜する。これが、対極膜であ
る。この対極膜には、導電性樹脂材料の塗布膜、メッキ
膜やスパッタリング、ＣＶＤ法の如き化学又は物理的成
膜法による成膜がある。以下、これらの成膜について説
明する。

【００２７】＜導電性樹脂材料＞通常、導電性樹脂材料
は、金属薄膜や金属酸化膜と比較して抵抗が高い。既述
した従来技術のように外部接点、リード、対極となる部
分のすべてを導電性樹脂材料単独で作製すると、非常に
抵抗が高くなり、素子の駆動電圧が高くなってしまう。
そこで、下地３１ａ、３１ｂを抵抗の低い透明電極を用
いる（外部接点から透明電極までは、金属薄膜でできた
リード線で更に低抵抗化）ことにより、トータルの抵抗
値が下がり、駆動電圧を下げることができる。つまり、
外部接点４４ａ、５４ａから透明電極３１ａ、３１ｂま
でのリード線２４ａ、３４ａも低抵抗のＣｒ／Ａｕ／Ｃ
ｒ、Ｃｒ／Ｃｕ／Ｃｒ等の金属薄膜を用いることによっ
て、低抵抗化を実現できるため、デバイスとしての駆動
電圧をより低下させることができる。

【００２８】実際に電圧降下するのは、Ｚ方向（膜厚方
向）のみである（ＸＹ方向、つまり基板の平面方向は、
リード線や透明電極といった抵抗が低いものを使用して
いる）が、その方向は膜厚が薄いため、電圧降下もほと
んど問題にならなくなる。また、スクリーン印刷等で成
膜できるため、導電性樹脂膜が、メッキ、スパッタリン
グ、ＣＶＤ法に比べ一番安価で、コスト的にはメリット
が大きい。

【００２９】導電性樹脂材料としては、フィラーとし
て、銀、カーボン・グラファィト、ＩＴＯ、ＳｎＯ₂や
ＺｎＯがある。また、その樹脂バインダーとしては、エ
ポキシ、フェノール、シリコン、ポリエステル、アクリ
ル、ポリオレフィン、ポリイミド系等の樹脂が使用でき
る。導電性樹脂材料の具体例としては、例えば、藤倉化
成株式会社製のドータイト導電性接着剤ＳＡ−０４２６
（フィラー銀粉／エポキシ樹脂／潜在性硬化剤）などが
ある。導電性樹脂材料の塗布方法としては、スクリーン
印刷、転写、ノズルによる噴射・描画、スプレー等の方
法で行う。

【００３０】＜メッキ膜＞下地に導電性の透明電極を用
いることによって、もうひとつのメリットがある。透明
電極は導電性があるので、その透明電極上にメッキが容
易に行えることである。しかも、メッキによる膜は非常
に純度が高いので、光透過率調整液もしくは固体に、不
純物を混入させて素子を劣化させるようなことはないと
いう特徴を持つ。

【００３１】メッキ方法としては、電解メッキもしくは
無電解メッキも使用できる。電解メッキは透明電極３１
ａ、３１ｂを電極とし、もう一つの電極２１ａ、２１ｂ
と共に基板ごと電解メッキ液に浸漬し、この二つの電極
間に電界をかけ、前者の透明電極上に金属を析出させる
ことによって金属膜を成長させるものである。無電解メ
ッキは、透明電極上に無電解メッキを促進するような処
理（例えば、パラジウム処理）を施し、無電解メッキ液
に基板を浸漬することにより、透明電極上に優先的に金
属を析出させるものである。無電解メッキで著名な方法
としては、銀鏡反応等がある。メッキとして使用可能な
金属は、銅、銀、ニッケル、亜鉛等である。

【００３２】＜スパッタリング・ＣＶＤ法＞下地に透明
電極を用いることによって、その透明電極上にメッキ膜
と同様に、スパッタリング、ＣＶＤ法によって成膜する
ことができる。

【００３３】スパッタリング、ＣＶＤ法には、成膜時に
マスクを使用して成膜する方法、基板全面に成膜し、そ
の後にレジスト等を用いてパターニングする方法があ
る。このような成膜方法をとる物質としては、カーボン
・グラファイトを使用できる。この場合も、透明電極上
に成膜するメリットとしては、コスト的には導電性樹脂
材料やメッキには劣るが、純度が非常に高く、光透過率
調整液もしくは固体に、不純物を混入させて素子を劣化
させるようなことがない。

【００３４】この調光素子は、図５のように、光透過率
の調節可能な液２９を収容し、透明電極（作用電極）２
１ａ及び２１ｂと対極３０ａ及び３０ｂとの間に印加す
る電圧の極性によって、透明電極２１ａ及び２１ｂ上に
堆積物４２による遮光状態（着色状態）から、堆積物４
２を矢印のように解離して対極３０ａ及び３０ｂ上へ移
動させることにより、光透過状態（消色状態）となる。

【００３５】上記した調光素子は、図１及び図４に示す
如く、低抵抗電極材料層としての透明電極２１ａ、２１
ｂ及び３１ａ、３１ｂの周囲が絶縁層２３ａ、２３ｂで
被覆され、この絶縁層下で低抵抗電極材料の端子４４
ａ、５４ａがリード線２４ａ、３４ａを介して導出され
ると共に、絶縁層２３ａ、２３ｂ上において一対の基板
２５ａ−２５ｂ間が開口２８付きのスペーサ２７を介し
て接着剤４１によって接着されている。

【００３６】従って、基板２５ａ、２５ｂとスペーサ２
７を接着する部分がフラットであるから、この接着部分
では、何ら隙間が生じず、既述した液漏れが生じること
はない。なお、図面では、対極膜の膜厚が基板等に対し
てかなり厚めに描いてあるが、実際は非常に薄いもので
あり、この膜厚によってスペーサとの間に隙間ができた
り、液漏れすることはない。

【００３７】以上に説明したことから明らかなように、
本発明に基づく調光素子は、次の顕著なメリットを有し
ている。

【００３８】（ａ）導電性樹脂材料は金属や金属酸化膜
と比較して、通常、抵抗が高いという問題があるが、対
極の下地にＩＴＯ等のより抵抗の低い透明電極、そのリ
ード線に金属薄膜を用いるため、導電性樹脂材料単体で
使用するよりも低抵抗化でき、素子の駆動電圧を下げる
ことができる。

【００３９】（ｂ）基板とスペーサを接着する部分がフ
ラットであるから、この接着部分では何ら隙間が生じ
ず、既述した液漏れが生じることはない。

【００４０】（ｃ）対極膜の下地として導電性のある透
明電極があることにより、対極膜の成膜にメッキを使用
することが容易となる。メッキは純度が非常に高いた
め、不純物の混入による光透過率調整液もしくは固体の
劣化がない。

【００４１】（ｄ）対極膜を成膜するための下地となる
透明電極（ＩＴＯ、ＳｎＯ₂、ＺｎＯ）、リード線、外
部接点の薄膜は、実際に調光を司る透明電極等と同時に
成膜とパターニングを行えるため、工数アップやコスト
アップはほとんどなく、素子の特性・信頼性を向上でき
る。

【００４２】（ｅ）厚みのあるＡｇ等の板は対極として
使用しないため、その隙間からの液漏れがないと共に、
高価で無駄の多いＡｇ等の板を使用しないため、コスト
ダウンも図れる。

【００４３】（ｆ）Ａｇ等の板を使用しないため、部品
点数が減り、貼合せ・組立性向上、コストダウンが図れ
る。

【００４４】なお、上記の例では、調光に使用する透明
電極２１ａ、２１ｂと、導電性の膜を成膜するための透
明電極３１ａ、３１ｂとをそれぞれ１面ずつ使用してい
るが、調光に使用する透明電極を３面、導電性の膜と導
通を取るための透明電極を５面等、組み合わせはいくつ
も考えられ、目的や仕様に応じて変えられることは勿論
である。対極の構造も、２層に限らず、３層など、他の
積層構造も可能である。

【００４５】また、各膜をはじめ、素子の構成部分の材
質や形状、構造なども様々に変更してよい。光透過率が
調節可能な液も、ビオロゲン分子誘導体に限らず、Ａｇ
Ｂｒの如きハロゲン化銀などを用いることができる。

【００４６】また、本発明による光学装置は、公知の種
々のフィルタ材（例えば有機系のエレクトロクロミック
材、液晶、エレクトロルミネッセンス材）を組み合わせ
る等も可能である。また、本発明による光学装置は、Ｃ
ＣＤの光学絞り用をはじめ、各種光学系、更には電子写
真複写機や光通信機器等の光量調節用としても広く適用
可能である。

【００４７】

【発明の効果】本発明の光学装置によれば、作用電極が
形成されている同じ基体に対極を形成すること、しか
も、その下地には透明電極材料などの低抵抗電極材料層
を形成し、比較的抵抗の高い導電性樹脂材料などの導電
膜をその上に形成することによって、膜の低抵抗化が図
れ、駆動電圧を低下できる。また、対極の下地に導電性
のある透明電極を用いると、メッキによる成膜も可能と
なる。そして、基体とスペーサとを接着する部分をほぼ
フラットにできることから、液漏れ等が生じない。更
に、対極板も使用しないので、部品点数を削減でき、貼
合せ・組立時の手間をを大きく削減し、生産性を向上さ
せることもできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に基づく光学装置の要部分解斜視図であ
る。

【図２】同、基板の平面図である。

【図３】図２の IIIＡ-IIIＡ線及び IIIＢ-IIIＢ線断面
図である。

【図４】図２のIV-IV 線に沿う装置の断面図である。

【図５】同、動作時の状況を示す図４と同様の断面図で
ある。

【図６】従来例による光学装置の基板の平面図である。

【図７】図６のVII-VII 線断面図である。

【図８】同、光学装置の要部分解斜視図である。

【図９】図８のIX-IX 線に沿う装置の断面図である。

【図１０】液漏れを説明する図９のＸ−Ｘ線断面図であ
る。

【図１１】同、他のスペーサの斜視図である。

【符号の説明】

１、１ａ、１ｂ、２１ａ、２１ｂ、３１ａ、３１ｂ…透
明電極、２、２ａ、２ｂ、２４ａ、３４ａ…リード線、
３、３ａ、３ｂ、２３ａ、２３ｂ、…絶縁膜、４ａ、４
ｂ、４４ａ、５４ａ…端子（外部接点）、５、５ａ、５
ｂ、２５ａ、２５ｂ…基板、７、２７…スペーサ、８…
液漏れ、９、２９…光透過率の調節可能な液、１３…隙
間、１４…溝、３０ａ、３０ｂ…対極、３２ａ、３２ｂ
…導電膜、４１…接着剤、４２…堆積物

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】作用電極と対極との間の電圧印加により
光透過量が調節可能である光学装置において、前記作用
電極が形成されている基体に、低抵抗電極材料層と導電
膜との積層体が前記対極として形成されていることを特
徴とする光学装置。
【請求項２】前記低抵抗電極材料層の周囲が絶縁層で
被覆され、この絶縁層下で前記低抵抗電極材料層の端子
が導出されると共に、前記絶縁層上において一対の前記
基体間がスペーサを介して接着されている、請求項１に
記載した光学装置。
【請求項３】透明電極を前記作用電極として備える基
板間にスペーサ部材を用いて空間が設けられ、この空間
に、可逆的に光透過量を調節可能な光透過量調節液又は
固体が充填されている調光素子であって、その構成部材
の一つである前記基板に、導通を取るのための手段とし
て透明電極材料が下地に、この上に前記導電膜が成膜さ
れ、この積層膜が前記対極として用いられている、請求
項１に記載した光学装置。
【請求項４】前記導電膜が導電性樹脂材料からなる、
請求項１に記載した光学装置。
【請求項５】前記導電膜がメッキ、化学又は物理的成
膜法で形成されている、請求項１に記載した光学装置。
【請求項６】前記低抵抗電極材料層が、インジウム−
錫酸化物、インジウム酸化物、ＳｎＯ₂、又はＺｎＯか
らなる、請求項１に記載した光学装置。