WO2013054507A1 - 光偏向素子 - Google Patents

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WO2013054507A1
WO2013054507A1 PCT/JP2012/006466 JP2012006466W WO2013054507A1 WO 2013054507 A1 WO2013054507 A1 WO 2013054507A1 JP 2012006466 W JP2012006466 W JP 2012006466W WO 2013054507 A1 WO2013054507 A1 WO 2013054507A1
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interlayer insulating
insulating film
element substrate
substrate
transparent
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PCT/JP2012/006466
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裕一 神林
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シャープ株式会社
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    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/29—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the position or the direction of light beams, i.e. deflection
    • G02F1/292—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the position or the direction of light beams, i.e. deflection by controlled diffraction or phased-array beam steering
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
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    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1335—Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
    • G02F1/133502—Antiglare, refractive index matching layers
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B30/00—Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images
    • G02B30/20—Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images by providing first and second parallax images to an observer's left and right eyes
    • G02B30/26—Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images by providing first and second parallax images to an observer's left and right eyes of the autostereoscopic type
    • G02B30/27—Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images by providing first and second parallax images to an observer's left and right eyes of the autostereoscopic type involving lenticular arrays

Definitions

  • the present invention relates to an optical deflection element, and more particularly to an optical deflection element using liquid crystal.
  • An optical deflection element using liquid crystal is configured to emit incident light with its deflection direction changed by forming a predetermined electric field distribution in a liquid crystal layer provided between a pair of substrates.
  • the light deflection element using liquid crystal is, for example, a first substrate in which a plurality of transparent electrodes are provided in a stripe shape, and a first substrate that is disposed so as to face each other, and a transparent common electrode is provided.
  • the liquid crystal layer includes a second substrate and a horizontal alignment type liquid crystal layer provided between the first substrate and the second substrate, the common electrode is grounded, and a predetermined voltage is applied to each transparent electrode.
  • a spatial refractive index modulation region is induced to form a blazed diffraction grating in the liquid crystal layer.
  • a short circuit may occur between, for example, a pair of adjacent transparent electrodes among the plurality of transparent electrodes due to etching residues when the plurality of transparent electrodes are formed. .
  • unnecessary diffracted light is generated at an angle different from the desired diffraction angle during operation, so that it becomes difficult to control the diffraction angle or the diffraction efficiency is lowered.
  • Patent Document 1 an interlayer insulating layer in which a portion located between electrodes is etched in a reverse taper shape is formed, and an ITO (Indium Tin Oxide) film is formed on the insulating layer in a self-aligned manner. Accordingly, a horizontal electric field type liquid crystal device including an array substrate on which a common electrode and a conductive auxiliary layer are formed is disclosed.
  • ITO Indium Tin Oxide
  • the present invention has been made in view of such a point, and an object of the present invention is to suppress generation of unnecessary diffracted light during operation by suppressing a short circuit between the transparent electrodes.
  • a plurality of first transparent electrodes are provided at the bottoms of a plurality of grooves formed in an interlayer insulating film, and the grooves are filled so as to cover the first transparent electrodes.
  • a planarizing film is provided, and the refractive indexes of the planarizing film and the interlayer insulating film are made to coincide with each other.
  • an optical deflection element includes a first transparent substrate, an interlayer insulating film provided on the first transparent substrate and having a plurality of grooves formed to extend in parallel with each other, and a plurality of the interlayer insulating films.
  • a plurality of first transparent electrodes provided at each bottom of the groove and extending in parallel to each other, covering each first transparent electrode and filling each groove, and having the same refractive index as the refractive index of the interlayer insulating film
  • a liquid crystal layer provided between the first element substrate and the second element substrate.
  • the plurality of grooves are formed on the surface of the interlayer insulating film opposite to the first transparent substrate so as to extend in parallel with each other, and the plurality of grooves Since the plurality of first transparent electrodes are respectively provided at the bottom of each of the plurality of first transparent electrodes, a protrusion corresponding to the recess of the interlayer insulating film is disposed between a pair of adjacent first transparent electrodes. A short circuit between the first transparent electrodes is physically suppressed.
  • the interlayer insulating film has a physical periodic structure caused by a plurality of grooves extending in parallel to each other, and in each of the grooves, the interlayer insulating film is disposed with the first transparent electrode at the bottom. Since the planarizing film having the same refractive index as that of the first element substrate is buried, it does not have an optical periodic structure, and the first transparent electrode of the first element substrate and the second transparent electrode of the second element substrate.
  • a light deflection element is operated so as to form a blazed diffraction grating in the liquid crystal layer by respectively applying predetermined signal voltages to the first transparent substrate side (or second side) of the first element substrate.
  • the diffraction angle of light incident from the second transparent substrate side of the element substrate is reliably controlled, and the light emitted from the second transparent substrate side of the second element substrate (or the first transparent substrate side of the first element substrate) Is difficult to include unnecessary diffracted light. Therefore, short circuit between the transparent electrodes is suppressed, and generation of unnecessary diffracted light during operation is suppressed.
  • a plurality of third transparent electrodes may be provided so as to extend in parallel to each other between a plurality of top portions arranged between the plurality of grooves of the interlayer insulating film and the planarizing film.
  • ⁇ is the wavelength of the incident light
  • n is the number of transparent electrodes constituting one unit of the diffraction grating
  • d is the pitch of the transparent electrodes.
  • the plurality of first transparent electrodes may be drawn to one end side of the first element substrate, and the plurality of third transparent electrodes may be drawn to the other end side of the first element substrate.
  • the plurality of first transparent electrodes are drawn out to one end side of the first element substrate, and the plurality of third transparent electrodes are drawn out to the other end side of the first element substrate.
  • the plurality of first transparent electrodes and the plurality of third transparent electrodes are alternately drawn out to the opposite sides according to the arrangement order on the first element substrate, and even if the pitch of the transparent electrodes is reduced, For example, connectivity with a signal wiring for applying a signal voltage thereto is ensured.
  • the second element substrate is provided on the second transparent substrate and provided with an interlayer insulating film formed with a plurality of grooves so as to extend in parallel with each other, and a refractive index of the interlayer insulating film provided to fill the grooves.
  • the second transparent electrode is provided between the bottoms of the plurality of grooves in the interlayer insulating film of the second element substrate and the planarization film of the second element substrate.
  • a plurality may be provided so as to extend in parallel to each other.
  • the plurality of grooves are formed on the surface of the interlayer insulating film opposite to the second transparent substrate so as to extend in parallel with each other, and a plurality of grooves are formed at the bottoms of the plurality of grooves. Since the second transparent electrodes are respectively provided, the voltage of the liquid crystal layer can be controlled not only from the first element substrate side but also from the second element substrate side, and a single second transparent electrode is provided on the second element substrate. The amount of phase modulation is larger than when electrodes are provided.
  • the interlayer insulating film has a physical periodic structure caused by a plurality of grooves extending in parallel to each other, and a second transparent electrode is disposed at the bottom of each groove. In this state, since the planarizing film having the same refractive index as that of the interlayer insulating film is buried, it does not have an optical periodic structure.
  • a plurality of fourth transparent electrodes extend parallel to each other between a plurality of top portions arranged between a plurality of grooves in the interlayer insulating film of the second element substrate and a planarization film of the second element substrate. May be provided.
  • ⁇ is the wavelength of the incident light
  • n the number of transparent electrodes constituting one unit of the diffraction grating
  • d is the pitch of the transparent electrodes.
  • the planarizing film may be provided so as to cover the interlayer insulating film.
  • each groove of the interlayer insulating film is surely formed by the planarizing film. Will be buried.
  • the interlayer insulating film and the planarizing film may be formed of the same material.
  • the interlayer insulating film and the planarizing film are formed of the same material in at least one of the first element substrate and the second element substrate, at least of the first element substrate and the second element substrate.
  • the interlayer insulating film and the planarizing film have the same refractive index.
  • each groove of the interlayer insulating film may be formed to become wider toward the bottom of each groove.
  • At least one of the first element substrate and the second element substrate is formed in a so-called reverse tapered shape so that each groove of the interlayer insulating film becomes wider toward the bottom thereof. Therefore, when the first transparent electrode and the third transparent electrode are formed on the first element substrate, the first transparent electrode and the third transparent electrode are separated in a self-aligned manner, and the second element substrate When the second transparent electrode and the fourth transparent electrode are formed, the second transparent electrode and the fourth transparent electrode are separated in a self-aligning manner.
  • the interlayer insulating film is provided on a first interlayer insulating film provided on the first transparent substrate side, and on the first interlayer insulating film, and the first groove is formed with the plurality of grooves. Even if a plurality of first metal layers connected to the plurality of first transparent electrodes are provided on the first interlayer insulating film having two interlayer insulating films exposed from the second interlayer insulating film, Good.
  • the plurality of first metal layers are provided on the first interlayer insulating film exposed from the second interlayer insulating film. Even if there is a residue of the metal film for forming the plurality of first metal layers, the second interlayer insulating film is formed after that, and the plurality of first transparent layers provided on the second interlayer insulating film are formed. A short circuit caused by the residue of the metal film for forming the first metal layer is suppressed between the electrodes.
  • the interlayer insulating film is provided on a first interlayer insulating film provided on the second transparent substrate side and on the first interlayer insulating film, and the plurality of grooves are formed. Even if a plurality of second metal layers connected to the plurality of second transparent electrodes are provided on the first interlayer insulating film having two interlayer insulating films exposed from the second interlayer insulating film, Good.
  • the second interlayer insulating film is formed after that, and a plurality of second transparent layers provided on the second interlayer insulating film are formed. A short circuit caused by the residue of the metal film for forming the second metal layer is suppressed between the electrodes.
  • the plurality of first transparent electrodes are provided at the bottoms of the plurality of grooves formed in the interlayer insulating film, respectively, and the planarizing film is provided so as to fill the grooves so as to cover the first transparent electrodes.
  • the refractive indexes of the planarizing film and the interlayer insulating film match each other, it is possible to suppress a short circuit between the transparent electrodes and suppress generation of unnecessary diffracted light during operation.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of an optical deflection element according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a perspective view of a first element substrate constituting the light deflection element according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a first plan view illustrating the method for manufacturing the first element substrate according to the first embodiment.
  • FIG. 4 is a second plan view showing the method for manufacturing the first element substrate according to the first embodiment.
  • FIG. 5 is a third plan view illustrating the method for manufacturing the first element substrate according to the first embodiment.
  • FIG. 6 is a fourth plan view illustrating the method for manufacturing the first element substrate according to the first embodiment.
  • FIG. 7 is a fifth plan view showing the method for manufacturing the first element substrate according to the first embodiment.
  • FIG. 8 is a sixth plan view illustrating the method for manufacturing the first element substrate according to the first embodiment.
  • FIG. 9 is a sectional view taken along line IX-IX in FIG.
  • FIG. 10 is a sectional view taken along line XX in FIG.
  • FIG. 11 is a cross-sectional view taken along line XI-XI in FIG. 12 is a cross-sectional view taken along line XII-XII in FIG. 13 is a cross-sectional view taken along line XIII-XIII in FIG. 14 is a cross-sectional view taken along line XIV-XIV in FIG.
  • FIG. 15 is a sectional view taken along line XV-XV in FIG.
  • FIG. 10 is a sectional view taken along line XX in FIG.
  • FIG. 16 is a cross-sectional view taken along the line XVI-XVI in FIG.
  • FIG. 17 is a cross-sectional view taken along line XVII-XVII in FIG.
  • FIG. 18 is an explanatory diagram showing a diffraction grating pattern in the optical deflection element according to the first embodiment.
  • FIG. 19 is a graph showing the relationship between the electrode pitch and the diffraction angle in the optical deflection element according to the first embodiment.
  • FIG. 20 is a cross-sectional view of an optical deflection element according to the second embodiment.
  • FIG. 21 is a plan view of a first element substrate constituting the optical deflection element according to the second embodiment.
  • FIG. 22 is a cross-sectional view of the first element substrate taken along line XXII-XXII in FIG.
  • FIG. 23 is a cross-sectional view of the first element substrate taken along line XXIII-XXIII in FIG. 24 is a cross-sectional view of the first element substrate taken along line XXIV-XXIV in FIG.
  • FIG. 25 is a cross-sectional view illustrating a method for forming an interlayer insulating film constituting the first element substrate according to the second embodiment.
  • FIG. 26 is a simplified schematic diagram of the optical deflection element according to the second embodiment.
  • FIG. 27 is a graph illustrating the phase modulation amount of the optical deflection element according to the second embodiment.
  • FIG. 28 is a cross-sectional view of an optical deflection element according to the third embodiment.
  • FIG. 29 is another cross-sectional view of the optical deflection element according to the third embodiment.
  • FIG. 30 is a schematic diagram illustrating a simplified optical deflection element according to the third embodiment.
  • FIG. 31 is a graph showing the phase modulation amount of the optical deflection element according to the third embodiment.
  • FIG. 32 is a cross-sectional view of an optical deflection element according to the fourth embodiment.
  • FIG. 33 is a simplified schematic diagram of the optical deflection element according to the fourth embodiment.
  • FIG. 34 is a graph showing the amount of phase modulation of the optical deflection element according to the fourth embodiment.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of the light deflection element 50a of the present embodiment.
  • FIG. 2 is a perspective view of the first element substrate 20a constituting the light deflection element 50a.
  • 3 to 17 to be described later are drawings showing a method of manufacturing the first element substrate 20a, respectively,
  • FIG. 8 is a plan view of the first element substrate 20a manufactured by the manufacturing method.
  • 16 is a cross-sectional view of the first element substrate 20a taken along line XVI-XVI in FIG. 8.
  • FIG. 17 is a cross-sectional view of the first element substrate 20a taken along line XVII-XVII in FIG. is there.
  • the optical deflection element 50a is provided between the first element substrate 20a and the second element substrate 30a provided so as to face each other, and between the first element substrate 20a and the second element substrate 30a.
  • the horizontal alignment type liquid crystal layer 40 and the first element substrate 20a and the second element substrate 30a are bonded to each other, and a frame is used to enclose the liquid crystal layer 40 between the first element substrate 20a and the second element substrate 30a.
  • a sealing material (not shown) provided in a shape.
  • the first element substrate 20a is formed on the first transparent substrate 10a and the first transparent substrate 10a (in the horizontal direction in FIG. 2 and FIG. 8).
  • a plurality of first signal wires 11 provided so as to extend in parallel to each other, a first interlayer insulating film 12a provided so as to cover each first signal wire 11, and a first interlayer insulating film
  • a plurality of first metal layers 13 provided in parallel to each other (in an oblique direction in FIG. 2 and a lateral direction in FIG. 8) on 12a, and a first interlayer insulating film 12a (see FIG.
  • a plurality of first signal wirings 11 are connected to the plurality of first metal layers 13 via the respective contact holes 12h formed in the first interlayer insulating film 12a.
  • a plurality of first transparent electrodes 16 are stacked on each end of the plurality of first metal layers 13 as shown in FIGS. 2, 8, and 16. Each is connected to the metal layer 13.
  • the plurality of first transparent electrodes 16 are connected to a drive circuit (not shown) mounted on the first element substrate 20a via the corresponding first metal layers 13 and the plurality of first signal wirings 11, respectively. Each is connected.
  • the refractive index of the planarizing film 17 matches at least about ⁇ 0.1 with the refractive index of the second interlayer insulating film 14a.
  • the second element substrate 30a is provided so as to cover the second transparent substrate 10b, the second transparent electrode 21 provided on the second transparent substrate 10b, and the second transparent electrode 21. And an alignment film (not shown).
  • the second transparent electrode 21 side of the second element substrate 30a is provided so as to face the planarizing film 17 side of the first element substrate 20a.
  • the liquid crystal layer 40 is made of a nematic liquid crystal material having positive electro-optic characteristics with positive dielectric anisotropy. Further, as the liquid crystal mode, ECB (Electrically-Controlled Birefringence), OCB (Optically-Compensated Bend), IPS (In-Plane-Switching), or the like is used.
  • ECB Electro-Controlled Birefringence
  • OCB Optically-Compensated Bend
  • IPS In-Plane-Switching
  • the manufacturing method of the optical deflection element 50a of this embodiment includes a first element substrate manufacturing process, a second element substrate manufacturing process, and a liquid crystal injecting process.
  • the drawing mainly shows the first element substrate manufacturing process.
  • FIGS. 3 to 8 are plan views of FIGS. 1 to 6 showing a method of manufacturing the first element substrate 20a, respectively.
  • FIG. 9 is a sectional view taken along line IX-IX in FIG.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view taken along line XX in FIG.
  • FIG. 11 is a sectional view taken along line XI-XI in FIG.
  • FIG. 12 is a cross-sectional view taken along line XII-XII in FIG.
  • FIG. 13 is a cross-sectional view taken along line XIII-XIII in FIG.
  • FIG. 14 is a cross-sectional view taken along line XIV-XIV in FIG.
  • FIG. 15 is a cross-sectional view taken along line XV-XV in FIG.
  • a metal film such as a titanium film is formed to a thickness of about 50 nm to 500 nm by sputtering, for example, on the entire substrate of the first transparent substrate 10a such as a glass substrate, and then photolithography is performed on the metal film. Then, dry etching and resist removal cleaning are performed to form the first signal wiring 11 as shown in FIGS.
  • an inorganic insulating film such as a silicon oxide film is formed to a thickness of about 100 nm to 1000 nm by, for example, plasma CVD (Chemical Vapor Deposition) method on the entire substrate on which the first signal wiring 11 is formed.
  • plasma CVD Chemical Vapor Deposition
  • the first metal layer 13 is formed by performing dry etching or wet etching and removing and cleaning the resist as shown in FIGS.
  • an inorganic insulating film such as a silicon oxide film is formed to a thickness of about 100 nm to 1000 nm on the entire substrate on which the first metal layer 13 is formed, for example, by plasma CVD.
  • a second interlayer insulating film 14a having a groove S is formed as shown in FIGS.
  • an interlayer insulating film 15a is formed.
  • the groove S has, for example, a width of about 1.0 ⁇ m, a pitch of about 2.0 ⁇ m, and a depth of about 100 nm to 1000 nm.
  • the hatched portion indicates the groove S.
  • a transparent conductive film such as an IZO (IndiumInZinc Oxide) film is formed on the entire substrate on which the interlayer insulating film 15a is formed, for example, by sputtering, to a thickness of about 100 nm to 150 nm.
  • IZO IndiumInZinc Oxide
  • the first transparent electrode 16 is formed as shown in FIGS.
  • a planarizing film 17 is formed as shown in FIGS.
  • the method of forming the planarizing film 17 with an acrylic resin material is exemplified.
  • the planarizing film 17 is formed with the same material (for example, a silicon oxide film) as the second interlayer insulating film 14a.
  • the refractive indexes of the planarizing film 17 and the second interlayer insulating film 14a may be exactly the same.
  • the alignment film is formed by baking and rubbing the applied film.
  • the first element substrate 20a can be manufactured as described above.
  • the second transparent electrode 21 is formed on the entire second transparent substrate 10b such as a glass substrate by forming a transparent conductive film such as an IZO film to a thickness of about 100 nm to 150 nm by, for example, sputtering. To do.
  • an alignment film is formed by baking and rubbing the applied film.
  • the second element substrate 30a can be manufactured as described above.
  • a seal material made of UV (ultraviolet) curing and thermosetting resin is printed in a frame shape on the surface of the second element substrate 30a manufactured in the second element substrate manufacturing process, and then a seal is formed. A liquid crystal material is dropped inside the material.
  • the second element substrate 30a onto which the liquid crystal material is dropped and the first element substrate 20a manufactured in the first element substrate manufacturing step are bonded together under reduced pressure, and then the bonded body bonded together. Is released to atmospheric pressure to pressurize the front and back surfaces of the bonded body.
  • the sealing material is cured by heating the bonded body.
  • the optical deflection element 50a of the present embodiment can be manufactured.
  • FIG. 18 is a schematic diagram in which the optical deflection element 50a is simplified, and is an explanatory diagram showing patterns of diffraction gratings Ga and Gb in the optical deflection element 50a.
  • FIG. 19 is a graph showing the relationship between the electrode pitch d and the diffraction angle ⁇ in the optical deflection element 50a.
  • a signal voltage of 0V is applied to the first transparent electrode 16A, the first transparent electrode 16C, the first transparent electrode 16E, and the second transparent electrode 21, and the first transparent electrode 16B.
  • a signal voltage of 5 V is applied to the first transparent electrode 16D and the first transparent electrode 16F, a spatial refractive index modulation region is induced in the liquid crystal layer 40, and a blazed diffraction grating Ga is applied to the liquid crystal layer 40.
  • the electrode pitch d increases as the electrode pitch d decreases.
  • a laser beam having a wavelength ⁇ of 550 nm is used.
  • the electrode pitch d of the first transparent electrode 16 needs to be 1.0 ⁇ m or less. There is.
  • a signal voltage of 0 V is applied to the first transparent electrode 16A, the first transparent electrode 16D, and the second transparent electrode 21, and the first transparent electrode 16B and the first transparent electrode
  • a signal voltage of 2.5 V is applied to the electrode 16E and applying a signal voltage of 5 V to the first transparent electrode 16C and the first transparent electrode 16F
  • a spatial refractive index modulation region is induced in the liquid crystal layer 40.
  • a blazed diffraction grating Gb is formed in the liquid crystal layer 40.
  • the plurality of grooves S (concave portions) on the surface of the interlayer insulating film 15a opposite to the first transparent substrate 10a. are formed so as to extend in parallel with each other, and a plurality of first transparent electrodes 16 are respectively provided at the bottoms B of the plurality of grooves S, so that interlayer insulation is provided between a pair of adjacent first transparent electrodes 16.
  • the ridges corresponding to the ridges of the film 15a are arranged, and a short circuit between the plurality of first transparent electrodes 16 can be physically suppressed.
  • the interlayer insulating film 15a has a physical periodic structure due to the plurality of grooves S extending in parallel to each other, but the first transparent electrode 16 is disposed on the bottom B of each groove S.
  • the planarizing film 17 having the same refractive index as that of the interlayer insulating film 15a (at least the second interlayer insulating film 14a) is buried, it does not have an optical periodic structure, and the first element substrate
  • the first element substrate By applying a predetermined signal voltage to each of the first transparent electrodes 16 of 20a and the second transparent electrode 21 of the second element substrate 30a, light is generated so as to form blazed diffraction gratings Ga and Gb in the liquid crystal layer 40.
  • Second element The light emitted from the second transparent substrate 10b side of the plate 30a (or the first transparent substrate 10a side of the first element substrate 20a), hardly contains unnecessary diffracted light. Therefore, it is possible to suppress a short circuit between the transparent electrodes and suppress generation of unnecessary diffracted light during operation.
  • the plurality of first metal layers 13 are provided on the first interlayer insulating film 12a exposed from the second interlayer insulating film 14a in the first element substrate 20a. Therefore, even if there is a metal film residue for forming the plurality of first metal layers 13 on the first interlayer insulating film 12a, the second interlayer insulating film 14a is formed after that. A short circuit caused by the residue of the metal film for forming the first metal layer 13 can be suppressed between the plurality of first transparent electrodes 16 provided on the two-layer insulating film 14a.
  • each groove S of the interlayer insulating film 15a is flattened. It can be reliably filled with the chemical film 17.
  • FIG. 20 is a cross-sectional view of the light deflection element 50b of the present embodiment.
  • FIG. 21 is a plan view of the first element substrate 20b constituting the light deflection element 50b.
  • FIGS. 22, 23 and 24 are sectional views of the first element substrate 20b taken along lines XXII-XXII, XXIII-XXIII, and XXIV-XXIV in FIG. 21, respectively.
  • FIG. 25 is an explanatory view showing the method of forming the second interlayer insulating film 14b constituting the first element substrate 20b in cross section.
  • the same portions as those in FIGS. 1 to 19 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
  • the light deflection element 50a in which the first transparent electrode 16 is provided at the bottom B of each groove S of the interlayer insulating film 15a is illustrated.
  • the grooves S of the interlayer insulating film 15b Illustrated is an optical deflection element 50b in which a first transparent electrode 16a is provided on the bottom B and a third transparent electrode 16b is provided on each top T of the interlayer insulating film 15b.
  • the optical deflection element 50b is provided between the first element substrate 20b and the second element substrate 30a provided to face each other, and between the first element substrate 20b and the second element substrate 30a.
  • the horizontal alignment type liquid crystal layer 40, the first element substrate 20b and the second element substrate 30a are bonded to each other, and a frame is used to enclose the liquid crystal layer 40 between the first element substrate 20b and the second element substrate 30a.
  • a sealing material (not shown) provided in a shape.
  • the first element substrate 20b is provided on the first transparent substrate 10a and on the first transparent substrate 10a (in the longitudinal direction in FIG. 21) so as to extend in parallel with each other.
  • Right first signal wiring 11a a plurality of left first signal wirings 11b provided on the first transparent substrate 10a so as to extend in parallel with each other (in the vertical direction in FIG. 21), and each right first signal wiring 11a and the first interlayer insulating film 12b provided so as to cover each left first signal wiring 11b, and provided on the first interlayer insulating film 12b so as to extend in parallel to each other (in the horizontal direction in FIG. 21).
  • a plurality of third transparent electrodes 16b provided on each top T of the first transparent electrode 16a and the second interlayer insulating film 14b and extending in parallel with each other (in the horizontal direction in FIG. 21), and each first transparent electrode 16a And a planarizing film 17 provided so as to cover each third transparent electrode 16 b and fill each groove S, and an alignment film (not shown) provided so as to cover the planarizing film 17.
  • each of the first transparent electrode 16a and the third transparent electrode 16b is hatched so that the outlines of the first transparent electrode 16a and the third transparent electrode 16b can be easily recognized. Yes.
  • a plurality of right first signal lines 11a are connected to a plurality of right first metals via contact holes 12h formed in the first interlayer insulating film 12b.
  • a plurality of first transparent electrodes 16a are stacked on each end of the plurality of right first metal layers 13a and connected to the plurality of right first metal layers 13a, respectively.
  • the plurality of first transparent electrodes 16a are respectively connected to a drive circuit (not shown) mounted on the first element substrate 20b via a plurality of corresponding right first metal layers 13a and a plurality of right first signal wirings 11a. ) Is connected to each.
  • a plurality of left first signal lines 11b are connected to a plurality of left side first signal holes 12h through respective contact holes 12h formed in the first interlayer insulating film 12b.
  • the plurality of third transparent electrodes 16b are stacked on the respective ends of the plurality of left first metal layers 13b and connected to the plurality of left first metal layers 13b, respectively. ing.
  • the plurality of third transparent electrodes 16b are respectively connected to a drive circuit (not shown) mounted on the first element substrate 20b via a plurality of corresponding left first metal layers 13b and a plurality of left first signal wirings 11b. ) Is connected to each.
  • the refractive index of the flattening film 17 matches at least about ⁇ 0.1 with the refractive index of the second interlayer insulating film 14b.
  • the second interlayer insulating film 14a and the first transparent electrode 16 are formed in the first element substrate manufacturing process of the first embodiment, first, for example, by the plasma CVD method.
  • an inorganic insulating film 14 such as a silicon oxide film
  • photolithography to form a resist R on the inorganic insulating film 14 as shown in FIG. 25A
  • FIG. 25B and FIG. 25C isotropic dry etching is performed on the inorganic insulating film 14 using an isotropic plasma etching apparatus, and further, as shown in FIG. Then, the resist R is peeled and cleaned to form the second interlayer insulating film 14b.
  • the IZO film is formed on the entire substrate on which the second interlayer insulating film 14b is formed, for example, by sputtering.
  • the IZO film is formed on the entire substrate on which the second interlayer insulating film 14b is formed, for example, by sputtering.
  • FIG. 26 is a schematic diagram in which the transparent electrode is extracted and the light deflection element 50b is simplified.
  • FIG. 27 is a graph showing the phase modulation amount of the optical deflection element 50b.
  • the phase modulation amount on the vertical axis is a relative value of the phase modulation amount normalized with the maximum value being 1.
  • a signal voltage of 0 V is applied to the first transparent electrode 16aA to the first transparent electrode 16aF and the second transparent electrode 21, and the third transparent electrode 16bA to the third transparent electrode 16bF.
  • a 5V signal voltage is applied to the liquid crystal layer 40, a spatial refractive index modulation region is induced in the liquid crystal layer 40, and a blazed diffraction grating is formed in the liquid crystal layer 40.
  • the plurality of grooves S extend in parallel to each other on the surface of the interlayer insulating film 15b opposite to the first transparent substrate 10a.
  • the plurality of first transparent electrodes 16a are respectively provided on the bottom portions B of the plurality of grooves S, and the plurality of third transparent electrodes 16b are provided on the top portions T of the interlayer insulating film 15b. Therefore, a short circuit between the plurality of first transparent electrodes 16a and the plurality of third transparent electrodes 16b can be physically suppressed.
  • the interlayer insulating film 15b has a physical periodic structure due to the plurality of grooves S extending in parallel to each other, but the first transparent electrode 16a is disposed at the bottom B of each groove S. Is filled with a planarizing film 17 having the same refractive index as that of the interlayer insulating film 15b (at least the second interlayer insulating film 14b), and the planarizing film 17 forms the third transparent electrode 16b on the top portion T outside the trench S. Since it is provided so as to cover, it does not have an optical periodic structure, and the first transparent electrode 16a and the third transparent electrode 16b of the first element substrate 20b, and the second of the second element substrate 30a.
  • the first element substrate 20b has a first Transparent substrate 10a
  • the diffraction angle of the light incident from (or the second transparent substrate 10b side of the second element substrate 30a) is reliably controlled, and the second transparent substrate 10b side of the second element substrate 30a (or the first of the first element substrate 20b).
  • the light emitted from the transparent substrate 10a side) hardly includes unnecessary diffracted light. Therefore, it is possible to suppress a short circuit between the transparent electrodes and suppress generation of unnecessary diffracted light during operation.
  • the plurality of first transparent electrodes 16a are drawn out to one end side of the first element substrate 20b, and the plurality of third transparent electrodes 16b are connected to the other end of the first element substrate 20b. Since the plurality of first transparent electrodes 16a and the plurality of third transparent electrodes 16b are alternately drawn out to the opposite sides according to the arrangement order on the first element substrate 20b, the plurality of first transparent electrodes 16a and the plurality of third transparent electrodes 16b are alternately drawn out. Even when the pitch is reduced, the transparent electrodes (the first transparent electrode 16a and the third transparent electrode 16b) and the signal wiring (the right first signal wiring 11a and the left first signal wiring 11b) for applying a signal voltage thereto, Connectivity can be ensured.
  • the so-called reverse taper shape is formed so that each groove S of the interlayer insulating film 15b becomes wider toward the bottom B. Since it is formed, the first transparent electrode 16a and the third transparent electrode 16b can be separated in a self-aligned manner in the first element substrate 20b.
  • FIG. 28 is a cross-sectional view of the light deflection element 50c of the present embodiment.
  • FIG. 29 is another cross-sectional view of the light deflection element 50c.
  • the light deflection element 50a and the light deflection element 50b each including the second element substrate 30a provided with the single second transparent electrode 21 are illustrated.
  • an optical deflection element 50c including a second element substrate 30c provided with a plurality of second transparent electrodes 27.
  • the optical deflection element 50c is provided between the first element substrate 20a and the second element substrate 30c provided so as to face each other, and between the first element substrate 20a and the second element substrate 30c.
  • the horizontal alignment type liquid crystal layer 40, the first element substrate 20a and the second element substrate 30c are bonded to each other, and a frame is used to enclose the liquid crystal layer 40 between the first element substrate 20a and the second element substrate 30c.
  • a sealing material (45, see FIG. 29) provided in a shape.
  • the second element substrate 30c includes a second transparent substrate 10b, a plurality of second signal wirings 22 provided on the first transparent substrate 10b so as to extend in parallel with each other, A first interlayer insulating film 23 provided so as to cover the second signal wiring 22, a plurality of second metal layers 24 provided on the first interlayer insulating film 23 so as to extend in parallel with each other, and a first interlayer insulating film A second interlayer insulating film 25a provided on the film 23 and having a plurality of grooves S formed on the upper surface so as to extend in parallel with each other, and a plurality of grooves provided on each bottom B of the plurality of grooves S and extending in parallel with each other.
  • the second transparent electrode 27 is provided so as to cover each second transparent electrode 27 and fill each groove S, that is, to cover the interlayer insulating film 26a composed of the first interlayer insulating film 23 and the second interlayer insulating film 25a.
  • Planarized film 28 and planarized film 28 And an alignment film provided so as to cover (not shown).
  • the plurality of first signal wirings 22 are connected to the plurality of second metal layers 24 through the respective contact holes 23h formed in the first interlayer insulating film 23, as shown in FIG.
  • the plurality of second transparent electrodes 27 are stacked on the respective end portions of the plurality of second metal layers 24 and connected to the plurality of second metal layers 24, respectively.
  • the plurality of second transparent electrodes 27 are, for example, a drive circuit (not shown) mounted on the second element substrate 30c via the corresponding plurality of second metal layers 24 and the plurality of first signal wirings 22, respectively. ) Is connected to each.
  • the refractive index of the planarizing film 28 matches at least about ⁇ 0.1 with the refractive index of the second interlayer insulating film 25a.
  • the second element substrate 30c of the present embodiment is substantially the same as the configuration of the first element substrate 20a of the first embodiment, the second element substrate 30c is manufactured by performing the first element substrate manufacturing process described in the first embodiment. can do.
  • FIG. 30 is a schematic diagram in which the transparent electrode is extracted to simplify the light deflection element 50c.
  • FIG. 31 is a graph showing the phase modulation amount of the optical deflection element 50c.
  • the phase modulation amount on the vertical axis is a relative value of the phase modulation amount standardized with the maximum value being 1.
  • 0V is applied to the first transparent electrode 16A, the first transparent electrode 16C, the first transparent electrode 16E, the second transparent electrode 27A, the second transparent electrode 27C, and the second transparent electrode 27E.
  • the signal voltage of + 5V is applied to the first transparent electrode 16B, the first transparent electrode 16D, and the first transparent electrode 16F, and the second transparent electrode 27B, the second transparent electrode 27D, and the second transparent electrode 27F are applied.
  • a signal voltage of ⁇ 5 V to the liquid crystal layer 40, a spatial refractive index modulation region is induced in the liquid crystal layer 40 to form a blazed diffraction grating in the liquid crystal layer 40.
  • the phase modulation amount (see the curve Pc) is larger than the phase modulation amount (see the curve Pa) of the optical deflection element 50a of the first embodiment.
  • the plurality of grooves S (concave portions) on the surface of the interlayer insulating film 15a opposite to the first transparent substrate 10a. are formed so as to extend in parallel with each other, and a plurality of first transparent electrodes 16 are respectively provided at the bottoms B of the plurality of grooves S, so that interlayer insulation is provided between a pair of adjacent first transparent electrodes 16.
  • the ridges corresponding to the ridges of the film 15a are arranged, and a short circuit between the plurality of first transparent electrodes 16 can be physically suppressed.
  • a plurality of grooves S are formed on the surface of the interlayer insulating film 26a opposite to the second transparent substrate 10b so as to extend in parallel with each other. Since each of the plurality of second transparent electrodes 27 is provided on each bottom portion B, a protrusion corresponding to the recess of the interlayer insulating film 26a is disposed between a pair of adjacent second transparent electrodes 27. Thus, a short circuit between the plurality of second transparent electrodes 27 can be physically suppressed.
  • the interlayer insulating film 15a has a physical periodic structure due to the plurality of grooves S extending in parallel to each other, but the first transparent electrode 16 is disposed on the bottom B of each groove S.
  • the planarizing film 17 having the same refractive index as that of the interlayer insulating film 15a (at least the second interlayer insulating film 14a) is buried, it does not have an optical periodic structure, and the interlayer insulating film
  • the film 26a has a physical periodic structure caused by a plurality of grooves S extending in parallel with each other, each groove S has an interlayer insulating film in a state where the second transparent electrode 27 is disposed on the bottom B.
  • the planarizing film 28 having the same refractive index as that of the film 26a (at least the second interlayer insulating film 25a) is buried, it does not have an optical periodic structure, and each of the first element substrates 20a has the first periodic structure.
  • the first element substrate The diffraction angle of light incident from the first transparent substrate 10a side of 20a (or the second transparent substrate 10b side of the second element substrate 30c) is reliably controlled, and the second transparent substrate 10b side of the second element substrate 30c (or The light emitted from the first element substrate 20a on the first transparent substrate 10a side) does not easily include unnecessary diffracted light. Therefore, it is possible to suppress a short circuit between the transparent electrodes and suppress generation of unnecessary diffracted light during operation.
  • the plurality of grooves S are formed on the surface of the interlayer insulating film 26a opposite to the second transparent substrate 10b so as to extend in parallel to each other. Since the plurality of second transparent electrodes 27 are respectively provided on the bottoms B of the plurality of grooves S, the voltage of the liquid crystal layer 40 is not only from the first element substrate 20a side but also from the second element substrate 30c side.
  • the phase modulation amount can be made larger than in the case where the single second transparent electrode 21 is provided on the second element substrate 30a of the first embodiment.
  • the plurality of second metal layers 24 are provided on the first interlayer insulating film 23 exposed from the second interlayer insulating film 25a in the second element substrate 30c. Therefore, even if there is a metal film residue for forming the plurality of second metal layers 24 on the first interlayer insulating film 23, the second interlayer insulating film 25a is formed after that. A short circuit caused by the residue of the metal film for forming the second metal layer 24 can be suppressed between the plurality of second transparent electrodes 27 provided on the two interlayer insulating film 25a.
  • Embodiment 4 of the Invention >> 32 to 34 show Embodiment 4 of the optical deflection element according to the present invention. Specifically, FIG. 32 is a cross-sectional view of the light deflection element 50d of the present embodiment.
  • the optical deflection element 50c including the second element substrate 30c in which the second transparent electrode 27 is provided at the bottom B of each groove S of the interlayer insulating film 26a is illustrated.
  • the optical deflection element 50d is provided between the first element substrate 20b and the second element substrate 30d provided so as to face each other, and between the first element substrate 20b and the second element substrate 30d.
  • the horizontal alignment type liquid crystal layer 40 is bonded to the first element substrate 20b and the second element substrate 30d, and a frame is used to enclose the liquid crystal layer 40 between the first element substrate 20b and the second element substrate 30d.
  • a sealing material (not shown) provided in a shape.
  • the second element substrate 30d is provided on the second transparent substrate 10b and the second transparent substrate 10b, and a second interlayer insulating film in which a plurality of grooves S are formed so as to extend in parallel to each other.
  • 25b and the first interlayer insulating film 23 a plurality of second transparent electrodes 27a provided on each bottom B of the plurality of trenches S and extending in parallel with each other, and each top T of the interlayer insulating film 26b.
  • a plurality of fourth transparent electrodes 27b extending in parallel to each other, a planarizing film 28 covering each second transparent electrode 27a and each fourth transparent electrode 27b and filling each groove S, And an alignment film (not shown) provided to cover the planarization film 28.
  • the refractive index of the planarizing film 28 matches at least about ⁇ 0.1 with the refractive index of the interlayer insulating film 26b.
  • the second element substrate 30d of the present embodiment is substantially the same as the configuration of the first element substrate 20b of the second embodiment, it can be manufactured by the manufacturing method described in the second embodiment.
  • FIG. 33 is a schematic diagram in which the transparent electrode is extracted to simplify the optical deflection element 50d.
  • FIG. 34 is a graph showing the phase modulation amount of the optical deflection element 50d.
  • the phase modulation amount on the vertical axis is a relative value of the phase modulation amount normalized with the maximum value being 1.
  • a signal voltage of 0 V is applied to the first transparent electrode 16aA to the first transparent electrode 16aF and the second transparent electrode 27aA to the second transparent electrode 27aF, and the third transparent electrode 16bA
  • a spatial refractive index modulation region is formed in the liquid crystal layer 40.
  • a blazed diffraction grating is formed in the liquid crystal layer 40.
  • the phase modulation amount (see the curve Pd) is larger than the phase modulation amount (see the curve Pb) of the optical deflection element 50b of the second embodiment.
  • the plurality of grooves S extend in parallel to each other on the surface of the interlayer insulating film 15b opposite to the first transparent substrate 10a.
  • the plurality of first transparent electrodes 16a are respectively provided on the bottom portions B of the plurality of grooves S, and the plurality of third transparent electrodes 16b are provided on the top portions T of the interlayer insulating film 15b. Therefore, a short circuit between the plurality of first transparent electrodes 16a and the plurality of third transparent electrodes 16b can be physically suppressed.
  • a plurality of grooves S are formed on the surface of the interlayer insulating film 26b opposite to the second transparent substrate 10b so as to extend in parallel with each other, and at each bottom B of the plurality of grooves S. Since the plurality of second transparent electrodes 27a are provided, and the plurality of fourth transparent electrodes 27b are provided at the respective tops T of the interlayer insulating film 26b, the plurality of second transparent electrodes 27a and the plurality of fourth transparent electrodes are provided. The short circuit between 27b can be physically suppressed.
  • the interlayer insulating film 15b has a physical periodic structure due to the plurality of grooves S extending in parallel to each other, but the first transparent electrode 16a is disposed at the bottom B of each groove S. Is filled with a planarizing film 17 having the same refractive index as that of the interlayer insulating film 15b (at least the second interlayer insulating film 14b), and the planarizing film 17 forms the third transparent electrode 16b on the top portion T outside the trench S. Since it is provided so as to cover, it does not have an optical periodic structure, and the interlayer insulating film 26b has a physical periodic structure caused by a plurality of grooves S extending in parallel to each other.
  • each of the grooves S is filled with a planarizing film 28 having the same refractive index as the interlayer insulating film 26b (at least the second interlayer insulating film 25b) in a state where the second transparent electrode 27a is disposed at the bottom B.
  • the planarizing film 28 is outside the grooves S. Since it is provided so as to cover the fourth transparent electrode 27b on the top portion T, it does not have an optical periodic structure, and each first transparent electrode 16a and each third transparent electrode of the first element substrate 20b.
  • a predetermined signal voltage is applied to each of the electrode 16b and each of the second transparent electrode 27a and each of the fourth current electrodes 27b of the second element substrate 30d, thereby forming a blazed diffraction grating in the liquid crystal layer 40.
  • the deflection element 50c When the deflection element 50c is operated, the diffraction angle of the light incident from the first transparent substrate 10a side of the first element substrate 20b (or the second transparent substrate 10b side of the second element substrate 30d) is reliably controlled.
  • the light emitted from the second transparent substrate 10b side of the second element substrate 30d (or the first transparent substrate 10a side of the first element substrate 20b) is unlikely to contain unnecessary diffracted light. Therefore, it is possible to suppress a short circuit between the transparent electrodes and suppress generation of unnecessary diffracted light during operation.
  • the plurality of grooves S are formed on the surface of the interlayer insulating film 26b opposite to the second transparent substrate 10b so as to extend in parallel to each other.
  • the plurality of second transparent electrodes 27a are respectively provided on the bottoms B of the plurality of grooves S, and the plurality of fourth transparent electrodes 27b are provided on the tops T of the interlayer insulating film 26b.
  • the voltage of the liquid crystal layer 40 can be controlled not only from the element substrate 20b side but also from the second element substrate 30d side, and a single second transparent electrode 21 is provided on the second element substrate 30a of the second embodiment.
  • the amount of phase modulation can be made larger than that of the case.
  • the plurality of second transparent electrodes 27a are provided on the bottom portions B of the plurality of grooves S formed in the interlayer insulating film 26b of the second element substrate 30d, respectively, and the interlayer Since the plurality of fourth transparent electrodes 27b are respectively provided on the plurality of top portions T of the insulating film 26, the second transparent electrodes 27a and the fourth transparent electrodes 27b are alternately arranged on the second element substrate 30d.
  • each groove S of the interlayer insulating film 15b and the interlayer insulating film 26b becomes wider as it goes to the bottom B thereof.
  • the first transparent electrode 16a and the third transparent electrode 16b can be separated in a self-aligned manner, and the second element is formed in a so-called reverse taper shape.
  • the second transparent electrode 27a and the fourth transparent electrode 27b can be separated in a self-aligning manner.
  • an optical deflecting element having a horizontal alignment type liquid crystal layer using a nematic liquid crystal material having a positive dielectric anisotropy is illustrated.
  • the present invention is not limited to a ferroelectric liquid crystal material.
  • the present invention can also be applied to an optical deflection element including the liquid crystal layer used, an optical deflection element including a vertical alignment type liquid crystal layer using a nematic liquid crystal material having a negative dielectric anisotropy.
  • the present invention realizes an optical deflecting element that suppresses the short circuit between the transparent electrodes and suppresses the generation of unnecessary diffracted light during operation, and therefore follows the position of the observer. It is useful as a parallax barrier for 3D display, a laser display, an optical scanner, an optical switch for optical communication, and the like.

Abstract

　第１透明基板（１０ａ）に設けられた層間絶縁膜（１５ａ）、層間絶縁膜（１５ａ）の複数の溝（Ｓ）の各底部（Ｂ）に設けられた互いに平行に延びる複数の第１透明電極（１６）、及び各第１透明電極（１６）を覆い、各溝（Ｓ）を埋めるように設けられ、層間絶縁膜（１５ａ）の屈折率と同じ屈折率を有する平坦化膜（１７）を備えた第１素子基板（２０ａ）と、第２透明基板（１０ｂ）に設けられた第２透明電極（２１）を備えた第２素子基板（３０ａ）と、第１素子基板（２０ａ）及び第２素子基板（３０ａ）の間に設けられた液晶層（４０）とを備えている。

Description

光偏向素子
　本発明は、光偏向素子に関し、特に、液晶を用いた光偏向素子に関するものである。
　液晶を用いた光偏向素子は、一対の基板の間に設けられた液晶層に所定の電界分布を形成することにより、入射する光をその偏向方向を変えて出射するように構成されている。ここで、液晶を用いた光偏向素子は、例えば、複数の透明電極がストライプ状に設けられた第１基板と、第１基板に互いに対向するように配置され、透明な共通電極が設けられた第２基板と、第１基板及び第２基板の間に設けられた水平配向型の液晶層と備え、共通電極を接地して、各透明電極に所定の電圧を印加することにより、液晶層に空間的な屈折率変調領域を誘起させて、液晶層にブレーズド型の回折格子を形成するように構成されている。
　ところで、上記構成の光偏向素子では、複数の透明電極を形成する際のエッチングの残渣などによって、複数の透明電極のうち、例えば、隣り合う一対の透明電極の間で短絡が発生するおそれがある。そうなると、その光偏向素子では、動作時に、所望の回折角と異なる角度に不必要な回折光が発生するので、回折角の制御が困難になったり、回折効率が低下したりしてしまう。
　例えば、特許文献１には、電極間に位置する部分が逆テーパー状にエッチングされた層間絶縁層が形成され、その上にＩＴＯ（Indium Tin Oxide）膜を自己整合的に分離させて成膜することにより、共通電極及び導電補助層が形成されたアレイ基板を備えた横電界方式の液晶装置が開示されている。
特開２０１１－３９３１４号公報
　上記構成の光偏向素子において、特許文献１に開示された横電界方式の液晶装置における共通電極及び導電補助層を形成する技術を適用すると、複数の透明電極の下層に設けられた下地膜の溝構造により、透明電極間の短絡の発生を抑制することができるものの、動作時に、下地膜の周期的な溝構造による不必要な回折光が発生することにより、バックグランドノイズが発生して、回折効率が低下するおそれがある。
　本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、透明電極間の短絡を抑制して、動作時の不必要な回折光の発生を抑制することにある。
　上記目的を達成するために、本発明は、層間絶縁膜に形成された複数の溝の各底部に複数の第１透明電極をそれぞれ設け、各第１透明電極を覆って各溝を埋めるように平坦化膜を設け、平坦化膜及び層間絶縁膜の各屈折率を互いに一致させるようにしたものである。
　具体的に本発明に係る光偏向素子は、第１透明基板、該第１透明基板に設けられ、互いに平行に延びるように複数の溝が形成された層間絶縁膜、該層間絶縁膜の複数の溝の各底部にそれぞれ設けられ、互いに平行に延びる複数の第１透明電極、及び該各第１透明電極を覆い、該各溝を埋めるように設けられ、該層間絶縁膜の屈折率と同じ屈折率を有する平坦化膜を備えた第１素子基板と、第２透明基板、及び該第２透明基板に設けられた第２透明電極を備え、該第２透明電極側が上記第１素子基板の平坦化膜側に対向するように設けられた第２素子基板と、上記第１素子基板及び第２素子基板の間に設けられた液晶層とを備えている。
　上記の構成によれば、第１素子基板において、層間絶縁膜の第１透明基板と反対側の表面に複数の溝（凹条部）が互いに平行に延びるように形成され、それらの複数の溝の各底部に複数の第１透明電極がそれぞれ設けられているので、隣り合う一対の第１透明電極の間に層間絶縁膜の凹条部に対応する凸条部が配置することになり、複数の第１透明電極の間における短絡が物理的に抑制される。そして、層間絶縁膜は、互いに平行に延びる複数の溝に起因する物理的な周期構造を有しているものの、その各溝には、底部に第１透明電極を配置した状態で、層間絶縁膜と同じ屈折率を有する平坦化膜が埋められているので、光学的な周期構造を有していないことになり、第１素子基板の各第１透明電極及び第２素子基板の第２透明電極に所定の信号電圧をそれぞれ印加することにより、液晶層にブレーズド型の回折格子を形成するように光偏向素子を動作させた場合には、第１素子基板の第１透明基板側（又は第２素子基板の第２透明基板側）から入射した光の回折角が確実に制御され、第２素子基板の第２透明基板側（又は第１素子基板の第１透明基板側）から出射する光には、不必要な回折光が含まれ難くなる。したがって、透明電極間の短絡を抑制して、動作時の不必要な回折光の発生が抑制される。
　上記層間絶縁膜の複数の溝の間に配置する複数の頂部と、上記平坦化膜との間には、複数の第３透明電極が互いに平行に延びるように設けられていてもよい。
　上記の構成によれば、層間絶縁膜に形成された複数の溝の各底部に複数の第１透明電極がそれぞれ設けられ、層間絶縁膜の複数の頂部に複数の第３透明電極がそれぞれ設けられているので、第１素子基板では、第１透明電極及び第３透明電極が交互に配置されている。そのため、第１素子基板では、第１透明電極だけが配置された場合よりも透明電極のピッチが小さくなるので、ｓｉｎθ＝λ／（ｎ×ｄ）の関係式により、回折角θが大きくなる。ここで、上記関係式において、λは、入射光の波長であり、ｎは、回折格子の１つの単位を構成する透明電極の個数であり、ｄは、透明電極のピッチである。
　上記複数の第１透明電極は、上記第１素子基板の一方端側に引き出され、上記複数の第３透明電極は、該第１素子基板の他方端側に引き出されていてもよい。
　上記の構成によれば、複数の第１透明電極が第１素子基板の一方端側に引き出されていると共に、複数の第３透明電極が第１素子基板の他方端側に引き出されているので、複数の第１透明電極及び複数の第３透明電極が第１素子基板上の配列順に従って互いに反対側に交互に引き出されることになり、透明電極のピッチが小さくなっても、透明電極と、例えば、それに信号電圧を印加するための信号配線との接続性が確保される。
　上記第２素子基板は、上記第２透明基板に設けられ互いに平行に延びるように複数の溝が形成された層間絶縁膜、及び該各溝を埋めるように設けられ、該層間絶縁膜の屈折率と同じ屈折率を有する平坦化膜を備え、上記第２透明電極は、上記第２素子基板の層間絶縁膜における複数の溝の各底部と、上記第２素子基板の平坦化膜との間に互いに平行に延びるように複数設けられていてもよい。
　上記の構成によれば、第２素子基板において、層間絶縁膜の第２透明基板と反対側の表面に複数の溝が互いに平行に延びるように形成され、それらの複数の溝の各底部に複数の第２透明電極がそれぞれ設けられているので、第１素子基板側からだけでなく第２素子基板側からでも液晶層の電圧制御が可能になり、第２素子基板に単一の第２透明電極が設けられている場合よりも位相変調量が大きくなる。ここで、隣り合う一対の第２透明電極の間に層間絶縁膜の溝（凹条部）に対応する凸条部が配置するので、第２素子基板において、複数の第２透明電極の間における短絡が物理的に抑制される。また、第２素子基板において、層間絶縁膜は、互いに平行に延びる複数の溝に起因する物理的な周期構造を有しているものの、その各溝には、底部に第２透明電極を配置した状態で、層間絶縁膜と同じ屈折率を有する平坦化膜が埋められているので、光学的な周期構造を有していないことになる。
　上記第２素子基板の層間絶縁膜における複数の溝の間に配置する複数の頂部と、上記第２素子基板の平坦化膜との間には、複数の第４透明電極が互いに平行に延びるように設けられていてもよい。
　上記の構成によれば、第２素子基板の層間絶縁膜に形成された複数の溝の各底部に複数の第２透明電極がそれぞれ設けられ、第２素子基板の層間絶縁膜の複数の頂部に複数の第４透明電極がそれぞれ設けられているので、第２素子基板では、第２透明電極及び第４透明電極が交互に配置されている。そのため、第２素子基板では、第２透明電極だけが配置された場合よりも透明電極のピッチが小さくなるので、ｓｉｎθ＝λ／（ｎ×ｄ）の関係式により、回折角θが大きくなる。ここで、上記関係式において、λは、入射光の波長であり、ｎは、回折格子の１つの単位を構成する透明電極の個数であり、ｄは、透明電極のピッチである。
　上記第１素子基板及び第２素子基板の少なくとも一方において、上記平坦化膜は、上記層間絶縁膜を覆うように設けられていてもよい。
　上記の構成によれば、第１素子基板及び第２素子基板の少なくとも一方において、平坦化膜が層間絶縁膜を覆うように設けられているので、層間絶縁膜の各溝が平坦化膜で確実に埋められることになる。
　上記第１素子基板及び第２素子基板の少なくとも一方において、上記層間絶縁膜及び平坦化膜は、互いに同じ材料により形成されていてもよい。
　上記の構成によれば、第１素子基板及び第２素子基板の少なくとも一方において、層間絶縁膜及び平坦化膜が互いに同じ材料により形成されているので、第１素子基板及び第２素子基板の少なくとも一方において、層間絶縁膜及び平坦化膜が互いに同じ屈折率を有することになる。
　上記第１素子基板及び第２素子基板の少なくとも一方において、上記層間絶縁膜の各溝は、該各溝の底部に向かうに連れて幅広になるように形成されていてもよい。
　上記の構成によれば、第１素子基板及び第２素子基板の少なくとも一方において、層間絶縁膜の各溝がその底部に向かうに連れて幅広になるように、いわゆる、逆テーパー状に形成されているので、第１素子基板において、第１透明電極及び第３透明電極が形成されている場合には、第１透明電極及び第３透明電極が自己整合的に分離され、また、第２素子基板において、第２透明電極及び第４透明電極が形成されている場合には、第２透明電極及び第４透明電極が自己整合的に分離される。
　上記第１素子基板において、上記層間絶縁膜は、上記第１透明基板側に設けられた第１層間絶縁膜、及び該第１層間絶縁膜上に設けられ、上記複数の溝が形成された第２層間絶縁膜を有し、上記第２層間絶縁膜から露出する第１層間絶縁膜上には、上記複数の第１透明電極にそれぞれ接続された複数の第１金属層が設けられていてもよい。
　上記の構成によれば、第１素子基板において、第２層間絶縁膜から露出する第１層間絶縁膜上に複数の第１金属層が設けられているので、仮に、第１層間絶縁膜上に複数の第１金属層を形成するための金属膜の残渣があっても、その後に第２層間絶縁膜が形成されることになり、第２層間絶縁膜上に設けられた複数の第１透明電極の間において、第１金属層を形成するための金属膜の残渣に起因する短絡が抑制される。
　上記第２素子基板において、上記層間絶縁膜は、上記第２透明基板側に設けられた第１層間絶縁膜、及び該第１層間絶縁膜上に設けられ、上記複数の溝が形成された第２層間絶縁膜を有し、上記第２層間絶縁膜から露出する第１層間絶縁膜上には、上記複数の第２透明電極にそれぞれ接続された複数の第２金属層が設けられていてもよい。
　上記の構成によれば、第２素子基板において、第２層間絶縁膜から露出する第１層間絶縁膜上に複数の第２金属層が設けられているので、仮に、第１層間絶縁膜上に複数の第２金属層を形成するための金属膜の残渣があっても、その後に第２層間絶縁膜が形成されることになり、第２層間絶縁膜上に設けられた複数の第２透明電極の間において、第２金属層を形成するための金属膜の残渣に起因する短絡が抑制される。
　本発明によれば、層間絶縁膜に形成された複数の溝の各底部に複数の第１透明電極がそれぞれ設けられ、各第１透明電極を覆って各溝を埋めるように平坦化膜が設けられ、平坦化膜及び層間絶縁膜の各屈折率が互いに一致しているので、透明電極間の短絡を抑制して、動作時の不必要な回折光の発生を抑制することができる。
図１は、実施形態１に係る光偏向素子の断面図である。 図２は、実施形態１に係る光偏向素子を構成する第１素子基板の斜視図である。 図３は、実施形態１に係る第１素子基板の製造方法を示す第１の平面図である。 図４は、実施形態１に係る第１素子基板の製造方法を示す第２の平面図である。 図５は、実施形態１に係る第１素子基板の製造方法を示す第３の平面図である。 図６は、実施形態１に係る第１素子基板の製造方法を示す第４の平面図である。 図７は、実施形態１に係る第１素子基板の製造方法を示す第５の平面図である。 図８は、実施形態１に係る第１素子基板の製造方法を示す第６の平面図である。 図９は、図３中のIX－IX線に沿った断面図である。 図１０は、図４中のX－X線に沿った断面図である。 図１１は、図５中のXI－XI線に沿った断面図である。 図１２は、図６中のXII－XII線に沿った断面図である。 図１３は、図６中のXIII－XIII線に沿った断面図である。 図１４は、図７中のXIV－XIV線に沿った断面図である。 図１５は、図７中のXV－XV線に沿った断面図である。 図１６は、図８中のXVI－XVI線に沿った断面図である。 図１７は、図８中のXVII－XVII線に沿った断面図である。 図１８は、実施形態１に係る光偏向素子における回折格子のパターンを示す説明図である。 図１９は、実施形態１に係る光偏向素子における電極ピッチと回折角との関係を示すグラフである。 図２０は、実施形態２に係る光偏向素子の断面図である。 図２１は、実施形態２に係る光偏向素子を構成する第１素子基板の平面図である。 図２２は、図２１中のXXII－XXII線に沿った第１素子基板の断面図である。 図２３は、図２１中のXXIII－XXIII線に沿った第１素子基板の断面図である。 図２４は、図２１中のXXIV－XXIV線に沿った第１素子基板の断面図である。 図２５は、実施形態２に係る第１素子基板を構成する層間絶縁膜の形成方法を断面で示す説明図である。 図２６は、実施形態２に係る光偏向素子を簡略化した模式図である。 図２７は、実施形態２に係る光偏向素子の位相変調量を示すグラフである。 図２８は、実施形態３に係る光偏向素子の断面図である。 図２９は、実施形態３に係る光偏向素子の他の断面図である。 図３０は、実施形態３に係る光偏向素子を簡略化した模式図である。 図３１は、実施形態３に係る光偏向素子の位相変調量を示すグラフである。 図３２は、実施形態４に係る光偏向素子の断面図である。 図３３は、実施形態４に係る光偏向素子を簡略化した模式図である。 図３４は、実施形態４に係る光偏向素子の位相変調量を示すグラフである。
　以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、本発明は、以下の各実施形態に限定されるものではない。
　《発明の実施形態１》
　図１～図１９は、本発明に係る光偏向素子の実施形態１を示している。具体的に、図１は、本実施形態の光偏向素子５０ａの断面図である。また、図２は、光偏向素子５０ａを構成する第１素子基板２０ａの斜視図である。なお、後述する図３～図１７は、第１素子基板２０ａを製造する方法をそれぞれ示す図面であるが、図８は、その製造方法により製造された第１素子基板２０ａの平面図であり、図１６は、図８中のXVI－XVI線に沿った第１素子基板２０ａの断面図であり、図１７は、図８中のXVII－XVII線に沿った第１素子基板２０ａの断面図である。
　光偏向素子５０ａは、図１に示すように、互いに対向するように設けられた第１素子基板２０ａ及び第２素子基板３０ａと、第１素子基板２０ａ及び第２素子基板３０ａの間に設けられた水平配向型の液晶層４０と、第１素子基板２０ａ及び第２素子基板３０ａを互いに接着すると共に、第１素子基板２０ａ及び第２素子基板３０ａの間に液晶層４０を封入するために枠状に設けられたシール材（不図示）とを備えている。
　第１素子基板２０ａは、図１、図２、図８、図１６及び図１７に示すように、第１透明基板１０ａと、第１透明基板１０ａ上に（図２中の横方向及び図８中の縦方向に）互いに平行に延びるように設けられた複数の第１信号配線１１と、各第１信号配線１１を覆うように設けられた第１層間絶縁膜１２ａと、第１層間絶縁膜１２ａ上に（図２中の斜め方向及び図８中の横方向に）互いに平行に延びるように設けられた複数の第１金属層１３と、第１層間絶縁膜１２ａ上に設けられ、（図２中の斜め方向及び図８中の横方向に）互いに平行に延びるように複数の溝Ｓが形成された第２層間絶縁膜１４ａと、複数の溝Ｓの各底部Ｂにそれぞれ設けられ、（図２中の斜め方向及び図８中の横方向に）互いに平行に延びる複数の第１透明電極１６と、各第１透明電極１６を覆い、各溝Ｓを埋めるように、すなわち、第１層間絶縁膜１２ａ及び第２層間絶縁膜１４ａからなる層間絶縁膜１５ａを覆うように設けられた平坦化膜１７と、平坦化膜１７を覆うように設けられた配向膜（不図示）とを備えている。
　第１素子基板２０ａでは、複数の第１信号配線１１が、図８及び図１６に示すように、第１層間絶縁膜１２ａに形成された各コンタクトホール１２ｈを介して複数の第１金属層１３にそれぞれ接続されていると共に、複数の第１透明電極１６が、図２、図８及び図１６に示すように、複数の第１金属層１３の各端部に積層して、複数の第１金属層１３にそれぞれ接続されている。ここで、複数の第１透明電極１６は、それぞれ対応する複数の第１金属層１３及び複数の第１信号配線１１を介して、第１素子基板２０ａに実装された駆動回路（不図示）にそれぞれ接続されている。
　平坦化膜１７の屈折率は、第２層間絶縁膜１４ａの屈折率と少なくとも±０．１程度に一致している。
　第２素子基板３０ａは、図１に示すように、第２透明基板１０ｂと、第２透明基板１０ｂ上に設けられた第２透明電極２１と、第２透明電極２１を覆うように設けられた配向膜（不図示）とを備えている。
　ここで、光偏向素子５０ａでは、図１に示すように、第２素子基板３０ａの第２透明電極２１側が第１素子基板２０ａの平坦化膜１７側に対向するように設けられている。
　液晶層４０は、誘電率異方性が正の電気光学特性を有するネマチックの液晶材料などにより構成されている。また、液晶モードとしては、ＥＣＢ（Electrically-Controlled Birefringence）、ＯＣＢ（Optically Compensated Bend）、ＩＰＳ（In-Plane-Switching）などが用いられる。
　次に、本実施形態の光偏向素子５０ａの製造方法について説明する。なお、本実施形態の光偏向素子５０ａの製造方法は、第１素子基板製造工程、第２素子基板製造工程及び液晶注入工程を備え、本実施形態では、第１素子基板製造工程を中心に図３～図１７を用いて説明する。ここで、図３～図８は、第１素子基板２０ａの製造方法をそれぞれ示す第１～図６の平面図である。さらに、図９は、図３中のIX－IX線に沿った断面図である。また、図１０は、図４中のX－X線に沿った断面図である。また、図１１は、図５中のXI－XI線に沿った断面図である。また、図１２は、図６中のXII－XII線に沿った断面図である。また、図１３は、図６中のXIII－XIII線に沿った断面図である。また、図１４は、図７中のXIV－XIV線に沿った断面図である。また、図１５は、図７中のXV－XV線に沿った断面図である。
　＜第１素子基板製造工程＞
　まず、ガラス基板などの第１透明基板１０ａの基板全体に、例えば、スパッタリング法により、チタン膜などの金属膜を厚さ５０ｎｍ～５００ｎｍ程度に成膜した後に、その金属膜に対して、フォトリソグラフィ、ドライエッチング及びレジストの剥離洗浄を行うことにより、図３及び図９に示すように、第１信号配線１１を形成する。
　続いて、第１信号配線１１が形成された基板全体に、例えば、プラズマＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法により、酸化シリコン膜などの無機絶縁膜を厚さ１００ｎｍ～１０００ｎｍ程度に成膜した後に、その無機絶縁膜に対して、フォトリソグラフィ、ドライエッチング及びレジストの剥離洗浄を行うことにより、図４及び図１０に示すように、コンタクトホール１２ｈを有する第１層間絶縁膜１２ａを形成する。
　そして、第１層間絶縁膜１２ａが形成された基板全体に、例えば、スパッタリング法により、モリブデン膜などの金属膜を厚さ５０ｎｍ～５００ｎｍ程度に成膜した後に、その金属膜に対して、フォトリソグラフィ、ドライエッチング又はウエットエッチング、及びレジストの剥離洗浄を行うことにより、図５及び図１１に示すように、第１金属層１３を形成する。
　さらに、第１金属層１３が形成された基板全体に、例えば、プラズマＣＶＤ法により、酸化シリコン膜などの無機絶縁膜（屈折率１．４５程度）を厚さ１００ｎｍ～１０００ｎｍ程度に成膜した後に、その無機絶縁膜に対して、フォトリソグラフィ、ドライエッチング及びレジストの剥離洗浄を行うことにより、図６、図１２及び図１３に示すように、溝Ｓを有する第２層間絶縁膜１４ａを形成して、層間絶縁膜１５ａを形成する。ここで、溝Ｓは、例えば、その幅が１．０μｍ程度であり、そのピッチが２．０μｍ程度であり、その深さが１００ｎｍ～１０００ｎｍ程度である。なお、図６の平面図では、ハッチングを付した部分が溝Ｓを示している。
　引き続いて、層間絶縁膜１５ａが形成された基板全体に、例えば、スパッタリング法により、ＩＺＯ（Indium Zinc Oxide）膜などの透明導電膜を厚さ１００ｎｍ～１５０ｎｍ程度に成膜した後に、その透明導電膜に対して、フォトリソグラフィ、ウエットエッチング及びレジストの剥離洗浄を行うことにより、図７、図１４及び図１５に示すように、第１透明電極１６を形成する。
　さらに、第１透明電極１６が形成された基板全体に、例えば、スピンコート法又はスリットコート法により、感光性を有するアクリル樹脂材料（屈折率１．４９程度）を１μｍ程度に塗布した後に、その塗布膜に対して、露光、現像及びベーキングを行うことにより、図８、図１６及び図１７に示すように、平坦化膜１７を形成する。なお、本実施形態では、アクリル樹脂材料により、平坦化膜１７を形成する方法を例示したが、第２層間絶縁膜１４ａと同じ材料（例えば、酸化シリコン膜）により、平坦化膜１７を形成して、平坦化膜１７及び第２層間絶縁膜１４ａの各屈折率を全く同じにしてもよい。
　最後に、平坦化膜１７が形成された基板全体に、例えば、印刷法によりポリイミドの樹脂膜を塗布した後に、その塗布膜に対して、焼成及びラビング処理を行うことにより、配向膜を形成する。
　以上のようにして、第１素子基板２０ａを製造することができる。
　＜第２素子基板製造工程＞
　まず、ガラス基板などの第２透明基板１０ｂの基板全体に、例えば、スパッタリング法により、ＩＺＯ膜などの透明導電膜を厚さ１００ｎｍ～１５０ｎｍ程度に成膜することにより、第２透明電極２１を形成する。
　続いて、第２透明電極２１が形成された基板全体に、例えば、印刷法によりポリイミドの樹脂膜を塗布した後に、その塗布膜に対して、焼成及びラビング処理を行うことにより、配向膜を形成する。
　以上のようにして、第２素子基板３０ａを製造することができる。
　＜液晶注入工程＞
　まず、例えば、上記第２素子基板製造工程で製造された第２素子基板３０ａの表面に、ＵＶ（ultraviolet）硬化及び熱硬化の併用型樹脂などからなるシール材を枠状に印刷した後に、シール材の内側に液晶材料を滴下する。
　続いて、上記液晶材料が滴下された第２素子基板３０ａと、上記第１素子基板製造工程で製造された第１素子基板２０ａとを、減圧下で貼り合わせた後に、その貼り合わせた貼合体を大気圧に開放することにより、その貼合体の表面及び裏面を加圧する。
　さらに、上記貼合体に挟持されたシール材にＵＶ光を照射した後に、その貼合体を加熱することによりシール材を硬化させる。
　以上のようにして、本実施形態の光偏向素子５０ａを製造することができる。
　次に、本実施形態の光偏向素子５０ａの動作について図１８及び図１９を用いて説明する。ここで、図１８は、光偏向素子５０ａを簡略化した模式図であり、光偏向素子５０ａにおける回折格子Ｇａ及びＧｂのパターンを示す説明図である。また、図１９は、光偏向素子５０ａにおける電極ピッチｄと回折角θとの関係を示すグラフである。
　光偏向素子５０ａにおいて、図１８に示すように、第１透明電極１６Ａ、第１透明電極１６Ｃ、第１透明電極１６Ｅ及び第２透明電極２１に０Ｖの信号電圧を印加し、第１透明電極１６Ｂ、第１透明電極１６Ｄ及び第１透明電極１６Ｆに５Ｖの信号電圧を印加することにより、液晶層４０に空間的な屈折率変調領域を誘起させて、液晶層４０にブレーズド型の回折格子Ｇａを形成する。そして、光偏向素子５０ａでは、回折格子Ｇａの格子ピッチｐ（ｎ＝２）は、図１８に示すように、電極ピッチｄの２倍の２ｄである。
　回折格子Ｇａにおける回折角θは、図１９に示すように、θ＝ｓｉｎ-1（λ／ｐ）＝ｓｉｎ-1（λ／（ｎ×ｄ））という関係式に基づいて、第１透明電極１６の電極ピッチｄが小さくなるに連れて大きくなる。なお、図１９のグラフでは、波長λが５５０ｎｍのレーザービームを用いている。ここで、例えば、波長５５０ｎｍのレーザー光を光偏向素子５０ａに入射させて、回折角を１５°以上で出射させるためには、第１透明電極１６の電極ピッチｄを１．０μｍ以下にする必要がある。
　また、光偏向素子５０ａにおいて、図１８に示すように、第１透明電極１６Ａ、第１透明電極１６Ｄ及び第２透明電極２１に０Ｖの信号電圧を印加し、第１透明電極１６Ｂ及び第１透明電極１６Ｅに２．５Ｖの信号電圧を印加し、第１透明電極１６Ｃ及び第１透明電極１６Ｆに５Ｖの信号電圧を印加することにより、液晶層４０に空間的な屈折率変調領域を誘起させて、液晶層４０にブレーズド型の回折格子Ｇｂを形成する。このとき、回折格子Ｇｂの格子ピッチｐ（ｎ＝３）は、図１８に示すように、電極ピッチｄの３倍の３ｄである。
　以上説明したように、本実施形態の光偏向素子５０ａによれば、第１素子基板２０ａにおいて、層間絶縁膜１５ａの第１透明基板１０ａと反対側の表面に複数の溝Ｓ（凹条部）が互いに平行に延びるように形成され、それらの複数の溝Ｓの各底部Ｂに複数の第１透明電極１６がそれぞれ設けられているので、隣り合う一対の第１透明電極１６の間に層間絶縁膜１５ａの凹条部に対応する凸条部が配置することになり、複数の第１透明電極１６の間における短絡を物理的に抑制することができる。そして、層間絶縁膜１５ａは、互いに平行に延びる複数の溝Ｓに起因する物理的な周期構造を有しているものの、その各溝Ｓには、底部Ｂに第１透明電極１６を配置した状態で、層間絶縁膜１５ａ（少なくとも第２層間絶縁膜１４ａ）と同じ屈折率を有する平坦化膜１７が埋められているので、光学的な周期構造を有していないことになり、第１素子基板２０ａの各第１透明電極１６及び第２素子基板３０ａの第２透明電極２１に所定の信号電圧をそれぞれ印加することにより、液晶層４０にブレーズド型の回折格子Ｇａ及びＧｂを形成するように光偏向素子５０ａを動作させた場合には、第１素子基板２０ａの第１透明基板１０ａ側（又は第２素子基板３０ａの第２透明基板１０ｂ側）から入射した光の回折角が確実に制御され、第２素子基板３０ａの第２透明基板１０ｂ側（又は第１素子基板２０ａの第１透明基板１０ａ側）から出射する光には、不必要な回折光が含まれ難くなる。したがって、透明電極間の短絡を抑制して、動作時の不必要な回折光の発生を抑制することができる。
　また、本実施形態の光偏向素子５０ａによれば、第１素子基板２０ａにおいて、第２層間絶縁膜１４ａから露出する第１層間絶縁膜１２ａ上に複数の第１金属層１３が設けられているので、仮に、第１層間絶縁膜１２ａ上に複数の第１金属層１３を形成するための金属膜の残渣があっても、その後に第２層間絶縁膜１４ａが形成されることになり、第２層間絶縁膜１４ａ上に設けられた複数の第１透明電極１６の間において、第１金属層１３を形成するための金属膜の残渣に起因する短絡を抑制することができる。
　また、本実施形態の光偏向素子５０ａによれば、第１素子基板２０ａにおいて、平坦化膜１７が層間絶縁膜１５ａを覆うように設けられているので、層間絶縁膜１５ａの各溝Ｓを平坦化膜１７で確実に埋めることができる。
　《発明の実施形態２》
　図２０～図２７は、本発明に係る光偏向素子の実施形態２を示している。具体的に、図２０は、本実施形態の光偏向素子５０ｂの断面図である。また、図２１は、光偏向素子５０ｂを構成する第１素子基板２０ｂの平面図である。また、図２２、図２３及び２４は、図２１中のXXII－XXII線、XXIII－XXIII線及びXXIV－XXIV線にそれぞれ沿った第１素子基板２０ｂの断面図である。さらに、図２５は、第１素子基板２０ｂを構成する第２層間絶縁膜１４ｂの形成方法を断面で示す説明図である。なお、以下の各実施形態において、図１～図１９と同じ部分については同じ符号を付して、その詳細な説明を省略する。
　上記実施形態１では、層間絶縁膜１５ａの各溝Ｓの底部Ｂに第１透明電極１６が設けられた光偏向素子５０ａを例示したが、本実施形態では、層間絶縁膜１５ｂの各溝Ｓの底部Ｂに第１透明電極１６ａが設けられ、層間絶縁膜１５ｂの各頂部Ｔに第３透明電極１６ｂが設けられた光偏向素子５０ｂを例示する。
　光偏向素子５０ｂは、図２０に示すように、互いに対向するように設けられた第１素子基板２０ｂ及び第２素子基板３０ａと、第１素子基板２０ｂ及び第２素子基板３０ａの間に設けられた水平配向型の液晶層４０と、第１素子基板２０ｂ及び第２素子基板３０ａを互いに接着すると共に、第１素子基板２０ｂ及び第２素子基板３０ａの間に液晶層４０を封入するために枠状に設けられたシール材（不図示）とを備えている。
　第１素子基板２０ｂは、図２０～図２４に示すように、第１透明基板１０ａと、第１透明基板１０ａ上に（図２１中の縦方向に）互いに平行に延びるように設けられた複数の右側第１信号配線１１ａと、第１透明基板１０ａ上に（図２１中の縦方向に）互いに平行に延びるように設けられた複数の左側第１信号配線１１ｂと、各右側第１信号配線１１ａ及び各左側第１信号配線１１ｂを覆うように設けられた第１層間絶縁膜１２ｂと、第１層間絶縁膜１２ｂ上に（図２１中の横方向に）互いに平行に延びるように設けられた複数の右側第１金属層１３ａと、第１層間絶縁膜１２ｂ上に（図２１中の横方向に）互いに平行に延びるように設けられた複数の左側第１金属層１３ｂと、第１層間絶縁膜１２ｂ上に設けられ、（図２１中の横方向に）互いに平行に延びるように複数の溝Ｓが形成された第２層間絶縁膜１４ｂと、複数の溝Ｓの各底部Ｂにそれぞれ設けられ、（図２１中の横方向に）互いに平行に延びる複数の第１透明電極１６ａと、第２層間絶縁膜１４ｂの各頂部Ｔにそれぞれ設けられ、（図２１中の横方向に）互いに平行に延びる複数の第３透明電極１６ｂと、各第１透明電極１６ａ及び各第３透明電極１６ｂを覆い、各溝Ｓを埋めるように設けられた平坦化膜１７と、平坦化膜１７を覆うように設けられた配向膜（不図示）とを備えている。なお、図２１の平面図では、第１透明電極１６ａ及び第３透明電極１６ｂの輪郭が認識し易いように、第１透明電極１６ａ及び第３透明電極１６ｂの各１本にハッチングを付している。
　第１素子基板２０ｂでは、図２１及び図２４に示すように、複数の右側第１信号配線１１ａが、第１層間絶縁膜１２ｂに形成された各コンタクトホール１２ｈを介して複数の右側第１金属層１３ａにそれぞれ接続されていると共に、複数の第１透明電極１６ａが、複数の右側第１金属層１３ａの各端部に積層して、複数の右側第１金属層１３ａにそれぞれ接続されている。ここで、複数の第１透明電極１６ａは、それぞれ対応する複数の右側第１金属層１３ａ及び複数の右側第１信号配線１１ａを介して、第１素子基板２０ｂに実装された駆動回路（不図示）にそれぞれ接続されている。
　また、第１素子基板２０ｂでは、図２１及び図２３に示すように、複数の左側第１信号配線１１ｂが、第１層間絶縁膜１２ｂに形成された各コンタクトホール１２ｈを介して複数の左側第１金属層１３ｂにそれぞれ接続されていると共に、複数の第３透明電極１６ｂが、複数の左側第１金属層１３ｂの各端部に積層して、複数の左側第１金属層１３ｂにそれぞれ接続されている。ここで、複数の第３透明電極１６ｂは、それぞれ対応する複数の左側第１金属層１３ｂ及び複数の左側第１信号配線１１ｂを介して、第１素子基板２０ｂに実装された駆動回路（不図示）にそれぞれ接続されている。
　平坦化膜１７の屈折率は、第２層間絶縁膜１４ｂの屈折率と少なくとも±０．１程度に一致している。
　本実施形態の第１素子基板２０ｂは、上記実施形態１の第１素子基板製造工程において、第２層間絶縁膜１４ａ及び第１透明電極１６を形成する際に、まず、例えば、プラズマＣＶＤ法により、酸化シリコン膜などの無機絶縁膜１４を成膜し、続いて、フォトリソグラフィを行うことにより、図２５（ａ）に示すように、無機絶縁膜１４上にレジストＲを形成した後に、図２５（ｂ）及び図２５（ｃ）に示すように、等方性プラズマエッチング装置を用いて、無機絶縁膜１４に対して等方性のドライエッチングを行い、さらに、図２５（ｄ）に示すように、レジストＲの剥離洗浄を行うことにより、第２層間絶縁膜１４ｂを形成し、引き続いて、第２層間絶縁膜１４ｂが形成された基板全体に、例えば、スパッタリング法により、ＩＺＯ膜などの透明導電膜を成膜することにより、第１透明電極１６ａ及び第３透明電極１６ｂを形成することにより、製造することができる。
　次に、本実施形態の光偏向素子５０ｂの動作について、図２６及び図２７を用いて説明する。ここで、図２６は、透明電極を抜き出して光偏向素子５０ｂを簡略化した模式図である。また、図２７は、光偏向素子５０ｂの位相変調量を示すグラフである。なお、図２７において、縦軸の位相変調量は、最大値を１として基準化した位相変調量の相対値である。
　光偏向素子５０ｂにおいて、図２６に示すように、第１透明電極１６ａＡ～第１透明電極１６ａＦ及び第２透明電極２１に０Ｖの信号電圧を印加し、第３透明電極１６ｂＡ～第３透明電極１６ｂＦに５Ｖの信号電圧を印加することにより、液晶層４０に空間的な屈折率変調領域を誘起させて、液晶層４０にブレーズド型の回折格子を形成する。
　光偏向素子５０ｂでは、図２７中の曲線Ｐｂに示すように、格子ピッチｐ（ｎ＝２）が２μｍ程度になり、回折角θ（＝ｓｉｎ-1（λ／ｐ）＝ｓｉｎ-1（５５０ｎｍ／２．０μｍ））が１５．９６°になる。これに対して、上記実施形態１の光偏向素子５０ａでは、図２７中の曲線Ｐａに示すように、格子ピッチｐ（ｎ＝２）が４μｍ程度になり、回折角θ（＝ｓｉｎ-1（５５０ｎｍ／４．０μｍ））が７．９０°になる。
　以上説明したように、本実施形態の光偏向素子５０ｂによれば、第１素子基板２０ｂにおいて、層間絶縁膜１５ｂの第１透明基板１０ａと反対側の表面に複数の溝Ｓが互いに平行に延びるように形成され、それらの複数の溝Ｓの各底部Ｂに複数の第１透明電極１６ａがそれぞれ設けられ、層間絶縁膜１５ｂの各頂部Ｔに複数の第３透明電極１６ｂがそれぞれ設けられているので、複数の第１透明電極１６ａ及び複数の第３透明電極１６ｂの間における短絡を物理的に抑制することができる。そして、層間絶縁膜１５ｂは、互いに平行に延びる複数の溝Ｓに起因する物理的な周期構造を有しているものの、その各溝Ｓには、底部Ｂに第１透明電極１６ａを配置した状態で層間絶縁膜１５ｂ（少なくとも第２層間絶縁膜１４ｂ）と同じ屈折率を有する平坦化膜１７が埋められ、その平坦化膜１７が各溝Ｓの外側の頂部Ｔ上の第３透明電極１６ｂを覆うよう設けられているので、光学的な周期構造を有していないことになり、第１素子基板２０ｂの各第１透明電極１６ａ及び各第３透明電極１６ｂ、並びに第２素子基板３０ａの第２透明電極２１に所定の信号電圧をそれぞれ印加することにより、液晶層４０にブレーズド型の回折格子を形成するように光偏向素子５０ｂを動作させた場合には、第１素子基板２０ｂの第１透明基板１０ａ側（又は第２素子基板３０ａの第２透明基板１０ｂ側）から入射した光の回折角が確実に制御され、第２素子基板３０ａの第２透明基板１０ｂ側（又は第１素子基板２０ｂの第１透明基板１０ａ側）から出射する光には、不必要な回折光が含まれ難くなる。したがって、透明電極間の短絡を抑制して、動作時の不必要な回折光の発生を抑制することができる。
　また、本実施形態の光偏向素子５０ｂによれば、層間絶縁膜１５ｂに形成された複数の溝Ｓの各底部Ｂに複数の第１透明電極１６ａがそれぞれ設けられ、層間絶縁膜１５ｂの複数の頂部Ｔに複数の第３透明電極１６ｂがそれぞれ設けられているので、第１素子基板２０ｂでは、第１透明電極１６ａ及び第３透明電極１６ｂが交互に配置されている。そのため、第１素子基板２０ｂでは、第１透明電極１６だけが配置された場合よりも透明電極のピッチが小さくなるので、ｓｉｎθ＝λ／（ｎ×ｄ）の関係式により、回折角θを大きくすることができる。
　また、本実施形態の光偏向素子５０ｂによれば、複数の第１透明電極１６ａが第１素子基板２０ｂの一方端側に引き出され、複数の第３透明電極１６ｂが第１素子基板２０ｂの他方端側に引き出されているので、複数の第１透明電極１６ａ及び複数の第３透明電極１６ｂが第１素子基板２０ｂ上の配列順に従って互いに反対側に交互に引き出されることになり、透明電極のピッチが小さくなっても、透明電極（第１透明電極１６ａ及び第３透明電極１６ｂ）と、それに信号電圧を印加するための信号配線（右側第１信号配線１１ａ及び左側第１信号配線１１ｂ）との接続性を確保することができる。
　また、本実施形態の光偏向素子５０ｂによれば、第１素子基板２０ｂにおいて、層間絶縁膜１５ｂの各溝Ｓがその底部Ｂに向かうに連れて幅広になるように、いわゆる、逆テーパー状に形成されているので、第１素子基板２０ｂにおいて、第１透明電極１６ａ及び第３透明電極１６ｂを自己整合的に分離することができる。
　《発明の実施形態３》
　図２８～図３１は、本発明に係る光偏向素子の実施形態３を示している。具体的に、図２８は、本実施形態の光偏向素子５０ｃの断面図である。また、図２９は、光偏向素子５０ｃの他の断面図である。
　上記実施形態１及び実施形態２では、単一の第２透明電極２１が設けられた第２素子基板３０ａを備えた光偏向素子５０ａ及び光偏向素子５０ｂをそれぞれ例示したが、本実施形態では、複数の第２透明電極２７が設けられた第２素子基板３０ｃを備えた光偏向素子５０ｃを例示する。
　光偏向素子５０ｃは、図２８に示すように、互いに対向するように設けられた第１素子基板２０ａ及び第２素子基板３０ｃと、第１素子基板２０ａ及び第２素子基板３０ｃの間に設けられた水平配向型の液晶層４０と、第１素子基板２０ａ及び第２素子基板３０ｃを互いに接着すると共に、第１素子基板２０ａ及び第２素子基板３０ｃの間に液晶層４０を封入するために枠状に設けられたシール材（４５、図２９参照）とを備えている。
　第２素子基板３０ｃは、図２８及び図２９に示すように、第２透明基板１０ｂと、第１透明基板１０ｂ上に互いに平行に延びるように設けられた複数の第２信号配線２２と、各第２信号配線２２を覆うように設けられた第１層間絶縁膜２３と、第１層間絶縁膜２３上に互いに平行に延びるように設けられた複数の第２金属層２４と、第１層間絶縁膜２３上に設けられ、互いに平行に延びるように複数の溝Ｓが上面に形成された第２層間絶縁膜２５ａと、複数の溝Ｓの各底部Ｂにそれぞれ設けられ、互いに平行に延びる複数の第２透明電極２７と、各第２透明電極２７を覆い、各溝Ｓを埋めるように、すなわち、第１層間絶縁膜２３及び第２層間絶縁膜２５ａからなる層間絶縁膜２６ａを覆うように設けられた平坦化膜２８と、平坦化膜２８を覆うように設けられた配向膜（不図示）とを備えている。
　第２素子基板３０ｃでは、複数の第１信号配線２２が、図２９に示すように、第１層間絶縁膜２３に形成された各コンタクトホール２３ｈを介して複数の第２金属層２４にそれぞれ接続されていると共に、複数の第２透明電極２７が、図２９に示すように、複数の第２金属層２４の各端部に積層して、複数の第２金属層２４にそれぞれ接続されている。ここで、複数の第２透明電極２７は、それぞれ対応する複数の第２金属層２４及び複数の第１信号配線２２を介して、例えば、第２素子基板３０ｃに実装された駆動回路（不図示）にそれぞれ接続されている。
　平坦化膜２８の屈折率は、第２層間絶縁膜２５ａの屈折率と少なくとも±０．１程度に一致している。
　本実施形態の第２素子基板３０ｃは、上記実施形態１の第１素子基板２０ａの構成と実質的に同じであるので、上記実施形態１で説明した第１素子基板製造工程を行うことにより製造することができる。
　次に、本実施形態の光偏向素子５０ｃの動作について、図３０及び図３１を用いて説明する。ここで、図３０は、透明電極を抜き出して光偏向素子５０ｃを簡略化した模式図である。また、図３１は、光偏向素子５０ｃの位相変調量を示すグラフである。なお、図３１において、縦軸の位相変調量は、最大値を１として基準化した位相変調量の相対値である。
　光偏向素子５０ｃにおいて、図３０に示すように、第１透明電極１６Ａ、第１透明電極１６Ｃ、第１透明電極１６Ｅ、第２透明電極２７Ａ、第２透明電極２７Ｃ及び第２透明電極２７Ｅに０Ｖの信号電圧を印加し、第１透明電極１６Ｂ、第１透明電極１６Ｄ及び第１透明電極１６Ｆに＋５Ｖの信号電圧を印加し、第２透明電極２７Ｂ、第２透明電極２７Ｄ及び第２透明電極２７Ｆに－５Ｖの信号電圧を印加することにより、液晶層４０に空間的な屈折率変調領域を誘起させて、液晶層４０にブレーズド型の回折格子を形成する。
　光偏向素子５０ｃでは、図３１に示すように、上記実施形態１の光偏向素子５０ａの位相変調量（曲線Ｐａ参照）よりも位相変調量（曲線Ｐｃ参照）が大きくなる。
　以上説明したように、本実施形態の光偏向素子５０ｃによれば、第１素子基板２０ａにおいて、層間絶縁膜１５ａの第１透明基板１０ａと反対側の表面に複数の溝Ｓ（凹条部）が互いに平行に延びるように形成され、それらの複数の溝Ｓの各底部Ｂに複数の第１透明電極１６がそれぞれ設けられているので、隣り合う一対の第１透明電極１６の間に層間絶縁膜１５ａの凹条部に対応する凸条部が配置することになり、複数の第１透明電極１６の間における短絡を物理的に抑制することができる。また、第２素子基板３０ｃにおいて、層間絶縁膜２６ａの第２透明基板１０ｂと反対側の表面に複数の溝Ｓ（凹条部）が互いに平行に延びるように形成され、それらの複数の溝Ｓの各底部Ｂに複数の第２透明電極２７がそれぞれ設けられているので、隣り合う一対の第２透明電極２７の間に層間絶縁膜２６ａの凹条部に対応する凸条部が配置することになり、複数の第２透明電極２７の間における短絡を物理的に抑制することができる。そして、層間絶縁膜１５ａは、互いに平行に延びる複数の溝Ｓに起因する物理的な周期構造を有しているものの、その各溝Ｓには、底部Ｂに第１透明電極１６を配置した状態で、層間絶縁膜１５ａ（少なくとも第２層間絶縁膜１４ａ）と同じ屈折率を有する平坦化膜１７が埋められているので、光学的な周期構造を有していないことになり、また、層間絶縁膜２６ａは、互いに平行に延びる複数の溝Ｓに起因する物理的な周期構造を有しているものの、その各溝Ｓには、底部Ｂに第２透明電極２７を配置した状態で、層間絶縁膜２６ａ（少なくとも第２層間絶縁膜２５ａ）と同じ屈折率を有する平坦化膜２８が埋められているので、光学的な周期構造を有していないことになり、第１素子基板２０ａの各第１透明電極１６及び第２素子基板３０ｃの各第２透明電極２７に所定の信号電圧をそれぞれ印加することにより、液晶層４０にブレーズド型の回折格子を形成するように光偏向素子５０ｃを動作させた場合には、第１素子基板２０ａの第１透明基板１０ａ側（又は第２素子基板３０ｃの第２透明基板１０ｂ側）から入射した光の回折角が確実に制御され、第２素子基板３０ｃの第２透明基板１０ｂ側（又は第１素子基板２０ａの第１透明基板１０ａ側）から出射する光には、不必要な回折光が含まれ難くなる。したがって、透明電極間の短絡を抑制して、動作時の不必要な回折光の発生を抑制することができる。
　また、本実施形態の光偏向素子５０ｃによれば、第２素子基板３０ｃにおいて、層間絶縁膜２６ａの第２透明基板１０ｂと反対側の表面に複数の溝Ｓが互いに平行に延びるように形成され、それらの複数の溝Ｓの各底部Ｂに複数の第２透明電極２７がそれぞれ設けられているので、第１素子基板２０ａ側からだけでなく第２素子基板３０ｃ側からでも液晶層４０の電圧制御をすることができ、上記実施形態１の第２素子基板３０ａに単一の第２透明電極２１が設けられた場合よりも位相変調量を大きくすることができる。
　また、本実施形態の光偏向素子５０ｃによれば、第２素子基板３０ｃにおいて、第２層間絶縁膜２５ａから露出する第１層間絶縁膜２３上に複数の第２金属層２４が設けられているので、仮に、第１層間絶縁膜２３上に複数の第２金属層２４を形成するための金属膜の残渣があっても、その後に第２層間絶縁膜２５ａが形成されることになり、第２層間絶縁膜２５ａ上に設けられた複数の第２透明電極２７の間において、第２金属層２４を形成するための金属膜の残渣に起因する短絡を抑制することができる。
　《発明の実施形態４》
　図３２～図３４は、本発明に係る光偏向素子の実施形態４を示している。具体的に、図３２は、本実施形態の光偏向素子５０ｄの断面図である。
　上記実施形態３では、層間絶縁膜２６ａの各溝Ｓの底部Ｂに第２透明電極２７が設けられた第２素子基板３０ｃを備えた光偏向素子５０ｃを例示したが、本実施形態では、層間絶縁膜２６ｂの各溝Ｓの底部Ｂに第２透明電極２７ａが設けられ、層間絶縁膜２６ｂの各頂部Ｔに第４透明電極２７ｂが設けられた第２素子基板３０ｄを備えた光偏向素子５０ｄを例示する。
　光偏向素子５０ｄは、図３２に示すように、互いに対向するように設けられた第１素子基板２０ｂ及び第２素子基板３０ｄと、第１素子基板２０ｂ及び第２素子基板３０ｄの間に設けられた水平配向型の液晶層４０と、第１素子基板２０ｂ及び第２素子基板３０ｄを互いに接着すると共に、第１素子基板２０ｂ及び第２素子基板３０ｄの間に液晶層４０を封入するために枠状に設けられたシール材（不図示）とを備えている。
　第２素子基板３０ｄは、図３２に示すように、第２透明基板１０ｂと、第２透明基板１０ｂ上に設けられ、互いに平行に延びるように複数の溝Ｓが形成された第２層間絶縁膜２５ｂ及び第１層間絶縁膜２３からなる層間絶縁膜２６ｂと、複数の溝Ｓの各底部Ｂにそれぞれ設けられ、互いに平行に延びる複数の第２透明電極２７ａと、層間絶縁膜２６ｂの各頂部Ｔにそれぞれ設けられ、互いに平行に延びる複数の第４透明電極２７ｂと、各第２透明電極２７ａ及び各第４透明電極２７ｂを覆い、各溝Ｓを埋めるように設けられた平坦化膜２８と、平坦化膜２８を覆うように設けられた配向膜（不図示）とを備えている。
　平坦化膜２８の屈折率は、層間絶縁膜２６ｂの屈折率と少なくとも±０．１程度に一致している。
　本実施形態の第２素子基板３０ｄは、上記実施形態２の第１素子基板２０ｂの構成と実質的に同じであるので、上記実施形態２で説明した製造方法により製造することができる。
　次に、本実施形態の光偏向素子５０ｄの動作について、図３３及び図３４を用いて説明する。ここで、図３３は、透明電極を抜き出して光偏向素子５０ｄを簡略化した模式図である。また、図３４は、光偏向素子５０ｄの位相変調量を示すグラフである。なお、図３４において、縦軸の位相変調量は、最大値を１として基準化した位相変調量の相対値である。
　光偏向素子５０ｄにおいて、図３３に示すように、第１透明電極１６ａＡ～第１透明電極１６ａＦ及び第２透明電極２７ａＡ～第２透明電極２７ａＦに０Ｖの信号電圧を印加し、第３透明電極１６ｂＡ～第３透明電極１６ｂＦに＋５Ｖの信号電圧を印加し、第４透明電極２７ｂＡ～第４透明電極２７ｂＦに－５Ｖの信号電圧を印加することにより、液晶層４０に空間的な屈折率変調領域を誘起させて、液晶層４０にブレーズド型の回折格子を形成する。
　光偏向素子５０ｄでは、図３４に示すように、上記実施形態２の光偏向素子５０ｂの位相変調量（曲線Ｐｂ参照）よりも位相変調量（曲線Ｐｄ参照）が大きくなる。
　以上説明したように、本実施形態の光偏向素子５０ｄによれば、第１素子基板２０ｂにおいて、層間絶縁膜１５ｂの第１透明基板１０ａと反対側の表面に複数の溝Ｓが互いに平行に延びるように形成され、それらの複数の溝Ｓの各底部Ｂに複数の第１透明電極１６ａがそれぞれ設けられ、層間絶縁膜１５ｂの各頂部Ｔに複数の第３透明電極１６ｂがそれぞれ設けられているので、複数の第１透明電極１６ａ及び複数の第３透明電極１６ｂの間における短絡を物理的に抑制することができる。また、第２素子基板３０ｄにおいて、層間絶縁膜２６ｂの第２透明基板１０ｂと反対側の表面に複数の溝Ｓが互いに平行に延びるように形成され、それらの複数の溝Ｓの各底部Ｂに複数の第２透明電極２７ａがそれぞれ設けられ、層間絶縁膜２６ｂの各頂部Ｔに複数の第４透明電極２７ｂがそれぞれ設けられているので、複数の第２透明電極２７ａ及び複数の第４透明電極２７ｂの間における短絡を物理的に抑制することができる。そして、層間絶縁膜１５ｂは、互いに平行に延びる複数の溝Ｓに起因する物理的な周期構造を有しているものの、その各溝Ｓには、底部Ｂに第１透明電極１６ａを配置した状態で層間絶縁膜１５ｂ（少なくとも第２層間絶縁膜１４ｂ）と同じ屈折率を有する平坦化膜１７が埋められ、その平坦化膜１７が各溝Ｓの外側の頂部Ｔ上の第３透明電極１６ｂを覆うよう設けられているので、光学的な周期構造を有していないことになり、また、層間絶縁膜２６ｂは、互いに平行に延びる複数の溝Ｓに起因する物理的な周期構造を有しているものの、その各溝Ｓには、底部Ｂに第２透明電極２７ａを配置した状態で層間絶縁膜２６ｂ（少なくとも第２層間絶縁膜２５ｂ）と同じ屈折率を有する平坦化膜２８が埋められ、その平坦化膜２８が各溝Ｓの外側の頂部Ｔ上の第４透明電極２７ｂを覆うよう設けられているので、光学的な周期構造を有していないことになり、第１素子基板２０ｂの各第１透明電極１６ａ及び各第３透明電極１６ｂ、並びに第２素子基板３０ｄの各第２透明電極２７ａ及び各第４当面電極２７ｂに所定の信号電圧をそれぞれ印加することにより、液晶層４０にブレーズド型の回折格子を形成するように光偏向素子５０ｃを動作させた場合には、第１素子基板２０ｂの第１透明基板１０ａ側（又は第２素子基板３０ｄの第２透明基板１０ｂ側）から入射した光の回折角が確実に制御され、第２素子基板３０ｄの第２透明基板１０ｂ側（又は第１素子基板２０ｂの第１透明基板１０ａ側）から出射する光には、不必要な回折光が含まれ難くなる。したがって、透明電極間の短絡を抑制して、動作時の不必要な回折光の発生を抑制することができる。
　また、本実施形態の光偏向素子５０ｄによれば、第２素子基板３０ｄにおいて、層間絶縁膜２６ｂの第２透明基板１０ｂと反対側の表面に複数の溝Ｓが互いに平行に延びるように形成され、それらの複数の溝Ｓの各底部Ｂに複数の第２透明電極２７ａがそれぞれ設けられ、層間絶縁膜２６ｂの各頂部Ｔに複数の第４透明電極２７ｂがそれぞれ設けられているので、第１素子基板２０ｂ側からだけでなく第２素子基板３０ｄ側からでも液晶層４０の電圧制御をすることができ、上記実施形態２の第２素子基板３０ａに単一の第２透明電極２１が設けられた場合よりも位相変調量を大きくすることができる。
　また、本実施形態の光偏向素子５０ｄによれば、第２素子基板３０ｄの層間絶縁膜２６ｂに形成された複数の溝Ｓの各底部Ｂに複数の第２透明電極２７ａがそれぞれ設けられ、層間絶縁膜２６の複数の頂部Ｔに複数の第４透明電極２７ｂがそれぞれ設けられているので、第２素子基板３０ｄでは、第２透明電極２７ａ及び第４透明電極２７ｂが交互に配置されている。そのため、第２素子基板３０ｄでは、第２透明電極２７だけが配置された場合よりも透明電極のピッチが小さくなるので、ｓｉｎθ＝λ／（ｎ×ｄ）の関係式により、回折角θを大きくすることができる。
　また、本実施形態の光偏向素子５０ｄによれば、第１素子基板２０ｂ及び第２素子基板３０ｄにおいて、層間絶縁膜１５ｂ及び層間絶縁膜２６ｂの各溝Ｓがその底部Ｂに向かうに連れて幅広になるように、いわゆる、逆テーパー状に形成されているので、第１素子基板２０ｂにおいて、第１透明電極１６ａ及び第３透明電極１６ｂを自己整合的に分離することができ、また、第２素子基板３０ｄにおいて、第２透明電極２７ａ及び第４透明電極２７ｂを自己整合的に分離することができる。
　なお、上記各実施形態では、誘電率異方性が正のネマチックの液晶材料を用いた水平配向型の液晶層を備えた光偏向素子を例示したが、本発明は、強誘電性液晶材料を用いた液晶層を備えた光偏向素子、誘電率異方性が負のネマチックの液晶材料を用いた垂直配向型の液晶層を備えた光偏向素子などにも適用することができる。
　以上説明したように、本発明は、透明電極間の短絡を抑制して、動作時の不必要な回折光の発生が抑制された光偏向素子が実現するので、観察者の位置に応じて追従が可能な３Ｄディスプレイ用の視差バリア、レーザーディスプレイ、光学スキャナー、光通信用の光スイッチなどとして有用である。
Ｂ　　　　　底部
Ｓ　　　　　溝
Ｔ　　　　　頂部
１０ａ　　　第１透明基板
１０ｂ　　　第２透明基板
１２ａ，１２ｂ，２３　　　第１層間絶縁膜
１３，１３ａ，１３ｂ　　　第１金属層
１４ａ，１４ｂ，２５ａ，２５ｂ　　第２層間絶縁膜
１５ａ，１５ｂ，２６ａ，２６ｂ　　層間絶縁膜
１６，１６ａ　　　第１透明電極
１６ｂ　　　第３透明電極
１７，２８　　　　平坦化膜
２０ａ，２０ｂ　　第１素子基板
２１，２７，２７ａ　　　　第２透明電極
２４　　　　第２金属層
２７ｂ　　　第４透明電極
３０ａ，３０ｃ，３０ｄ　　第２素子基板
４０　　　　液晶層
５０ａ～５０ｄ　　光偏向素子

Claims (10)

  1. 　第１透明基板、該第１透明基板に設けられ、互いに平行に延びるように複数の溝が形成された層間絶縁膜、該層間絶縁膜の複数の溝の各底部にそれぞれ設けられ、互いに平行に延びる複数の第１透明電極、及び該各第１透明電極を覆い、該各溝を埋めるように設けられ、該層間絶縁膜の屈折率と同じ屈折率を有する平坦化膜を備えた第１素子基板と、
    　第２透明基板、及び該第２透明基板に設けられた第２透明電極を備え、該第２透明電極側が上記第１素子基板の平坦化膜側に対向するように設けられた第２素子基板と、
    　上記第１素子基板及び第２素子基板の間に設けられた液晶層とを備えている、光偏向素子。
  2. 　上記層間絶縁膜の複数の溝の間に配置する複数の頂部と、上記平坦化膜との間には、複数の第３透明電極が互いに平行に延びるように設けられている、請求項１に記載の光偏向素子。
  3. 　上記複数の第１透明電極は、上記第１素子基板の一方端側に引き出され、上記複数の第３透明電極は、該第１素子基板の他方端側に引き出されている、請求項２に記載の光偏向素子。
  4. 　上記第２素子基板は、上記第２透明基板に設けられ互いに平行に延びるように複数の溝が形成された層間絶縁膜、及び該各溝を埋めるように設けられ、該層間絶縁膜の屈折率と同じ屈折率を有する平坦化膜を備え、
    　上記第２透明電極は、上記第２素子基板の層間絶縁膜における複数の溝の各底部と、上記第２素子基板の平坦化膜との間に互いに平行に延びるように複数設けられている、請求項１乃至３の何れか１つに記載の光偏向素子。
  5. 　上記第２素子基板の層間絶縁膜における複数の溝の間に配置する複数の頂部と、上記第２素子基板の平坦化膜との間には、複数の第４透明電極が互いに平行に延びるように設けられている、請求項４に記載の光偏向素子。
  6. 　上記第１素子基板及び第２素子基板の少なくとも一方において、上記平坦化膜は、上記層間絶縁膜を覆うように設けられている、請求項１乃至５の何れか１つに記載の光偏向素子。
  7. 　上記第１素子基板及び第２素子基板の少なくとも一方において、上記層間絶縁膜及び平坦化膜は、互いに同じ材料により形成されている、請求項１乃至６の何れか１つに記載の光偏向素子。
  8. 　上記第１素子基板及び第２素子基板の少なくとも一方において、上記層間絶縁膜の各溝は、該各溝の底部に向かうに連れて幅広になるように形成されている、請求項１乃至７の何れか１つに記載の光偏向素子。
  9. 　上記第１素子基板において、上記層間絶縁膜は、上記第１透明基板側に設けられた第１層間絶縁膜、及び該第１層間絶縁膜上に設けられ、上記複数の溝が形成された第２層間絶縁膜を有し、上記第２層間絶縁膜から露出する第１層間絶縁膜上には、上記複数の第１透明電極にそれぞれ接続された複数の第１金属層が設けられている、請求項１乃至８の何れか１つに記載の光偏向素子。
  10. 　上記第２素子基板において、上記層間絶縁膜は、上記第２透明基板側に設けられた第１層間絶縁膜、及び該第１層間絶縁膜上に設けられ、上記複数の溝が形成された第２層間絶縁膜を有し、上記第２層間絶縁膜から露出する第１層間絶縁膜上には、上記複数の第２透明電極にそれぞれ接続された複数の第２金属層が設けられている、請求項４又は５に記載の光偏向素子。
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