(57)【要約】【課題】液晶を充填した液晶素子において、液晶の熱膨張により発生する、有効エリア内の液晶層の厚さ変動を抑えた液晶素子を実現する。【解決手段】第１の透明基板１１Ａと、第１の透明電極１２Ａと、液晶層１３と、第２の透明電極１２Ｂと、第２の透明基板１１Ｂとを備え、この順序に配されて構成された液晶素子であって、第２の透明基板１１Ｂと第２の透明電極１２Ｂとの間に、液晶層側から固体透明層１５および有効エリア外に空気層１６Ａが形成され、有効エリアを含む領域は固体透明層１６Ｂからなる透明層１６が形成されている。【選択図】  図１
2005049633.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の透明基板と、第１の透明電極と、液晶層と、第２の透明電極と、第２の透明基板とがこの順序に配設された液晶素子であって、
前記第１の透明基板と第１の透明電極との間および／または前記第２の透明基板と第２の透明電極との間に、前記液晶層側から固体透明層および透明層が形成され、
前記透明層は有効エリア外に空気層を含む固体層であることを特徴とする液晶素子。
【請求項２】
表面を含む前記第１の透明基板と前記液晶層との間の平面、および表面を含む前記第２の透明基板と前記液晶層との間の平面に、反射ミラーが形成されている請求項１記載の液晶素子。
【請求項３】
第１の透明基板と、第１の反射ミラーと、第１の透明電極と、液晶層と、第２の透明電極と、第２の反射ミラーと、第２の透明基板とがこの順序に配設された液晶素子であって、
前記第１の反射ミラーと前記第１の透明電極との間および／または前記第２の反射ミラーと前記第２の透明電極との間に、前記液晶層側から固体透明層および透明層が形成され、
前記透明層は少なくとも有効エリア内が空気層であることを特徴とする液晶素子。
【請求項４】
光源と、この光源からの出射光を光記録媒体上に集光するための対物レンズと、前記光記録媒体へ集光されるとともに前記光記録媒体により反射された出射光を検出する光検出部とを備える光ヘッド装置において、
請求項１から３のいずれか1項に記載の液晶素子が前記光源と前記対物レンズとの間の光路中に配置されていることを特徴とする光ヘッド装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、印加電圧の大きさに応じて入射光に対する液晶の実質的屈折率またはリタデーション値を変化させ、出射光を制御する液晶素子に関するもので、特に温度変化に対して安定した光学特性が必要とされる光通信または光ヘッド装置に用いる液晶素子およびその光ヘッド装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の液晶素子としては、例えば図６に示すように、上下のガラス基板１０１および１０２と、このガラス基板１０１および１０２間の端部側をシール材１０３で封止された密封空間に液晶が封入された液晶層１０４などとを有する構成のものが知られている。
ところが、この液晶素子に用いられる液晶は、一般的に液体であり、液晶を密封空間に充填するために用いられる固体材料から成るシール材１０３に比べ、熱膨張率が大きい。その結果、図６に示すような構成の従来の液晶素子では、温度上昇に対しては図７に示すように液晶層１０４は厚さ方向に膨張するとともに、温度低下に対しては図８に示すように液晶層１０４は厚さ方向に縮小する。
このように、液晶素子に用いられる液晶は、温度変化に対して液晶層１０４の厚さが、シール材１０３近傍に比べて、液晶層１０４の中央部側で大きく変動することが分かっている（例えば、特許公報1参照）。なお、図７および図８において、符号１０１、１０２はガラス基板である。
【０００３】
また、入射光の大半を反射し一部を透過する一対の反射ミラー間に液晶層が狭持され、液晶層に電圧を印加することにより液晶層の実質的屈折率を変化させる液晶エタロン型の波長可変フィルタが提案されている。このような波長可変フィルタでは、温度変化に応じて液晶層の厚さが変動すると、反射ミラー間の距離が変動し、透過ピーク波長が大きく変動する問題がある。
そこで、温度変化に対して透過ピーク波長の変動を抑えるために、クランプ部材を液晶素子の両端に連結させ、液晶層の厚さ変動を抑制することにより、反射ミラー間の距離の変動を抑制する構成のものが提案されている（例えば、特許公報２参照）。
【０００４】
また、光ヘッド装置に搭載して用いられる液晶素子においては、温度変化に対して液晶層の厚さが面内で変化することにより、液晶素子を透過する光の透過波面が変形し、情報記録媒体である光ディスク上での集光性が劣化し、安定した情報の記録および再生ができない問題が生じる。そこで、この問題を解決するために、液晶層内に気泡を封入した構成のものが提案されている（例えば、特許公報1参照）。
このような構成とすると、液晶の熱膨張が気泡に吸収されるため、液晶層の厚さ変動に伴う透過波面の変形は抑制させることができる。
【０００５】
また、液晶表示装置において、高い放熱効果を得るために、放熱用ガラス基板と液晶層に接するガラス基板との間に空気層を配する構成のものが提案されている（例えば、特許公報３参照）。
【特許文献１】特開２００３−４５０６５号公報。
【特許文献２】特開２０００−１００８０号公報。
【特許文献３】特開平１０−１２３９６４号公報。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところが、特許文献１に開示された液晶素子構成では、液晶層内に封入された気泡の位置を固定することが困難であり、衝撃や温度変化により気泡が有効エリア内に進入した時、入射光が散乱され問題となる。
また、特許文献２に開示された液晶素子では、液晶素子両端にクランプを用いることにより液晶素子両端の液晶層の厚さ変動を抑えることはできるが、信号光として実際に利用する光束が透過する領域である有効エリアの液晶層の厚さ変動を抑えることはできない。
また、特許文献３に開示された液晶素子構成では、有効エリア内に空気層を形成しているため、有効エリア内の液晶層の厚さ変動を抑えることはできない。
【０００７】
そこで本発明は、液晶を充填した液晶素子において、液晶の熱膨張により発生する、有効エリア内の液晶層の厚さ変動を抑えることができるとともに、液晶エタロン型の波長可変フィルタにおいて、液晶の熱膨張に起因する反射ミラー間の距離の変動を抑えることにより透過ピーク波長の変動を低減できる液晶素子および光ヘッド装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の液晶素子は、第１の透明基板と、第１の透明電極と、液晶層と、第２の透明電極と、第２の透明基板とがこの順序に配設された液晶素子であって、前記第１の透明基板と第１の透明電極との間および／または前記第２の透明基板と第２の透明電極との間に、前記液晶層側から固体透明層および透明層が形成され、前記透明層は有効エリア外に空気層を含む固体層であることを特徴とする液晶素子を提供する。
上記構成によれば、液晶の熱膨張を吸収する空気層を有効エリア外に設けたため、有効エリア内の液晶層の厚さ変動を抑えた液晶素子を得ることができる。また、空気層は固体透明層により液晶層と分離した位置に固定されるため、有効エリア内に侵入し光学特性の劣化を回避できる。
【０００９】
また、本発明の液晶素子は、表面を含む第１の透明基板と液晶層との間の平面および表面を含む第２の透明基板と液晶層との間の平面に、反射ミラーが形成されている液晶素子を提供する。
上記構成によれば、液晶エタロン型の波長可変フィルタにおいて、液晶素子に空気層を配置することにより、反射ミラー間の距離の変動を抑制することで透過ピーク波長の温度変化に対する変動を抑制できる。
【００１０】
また、本発明の液晶素子は、第１の透明基板と、第１の反射ミラーと、第１の透明電極と、液晶層と、第２の透明電極と、第２の反射ミラーと、第２の透明基板とがこの順序に配設された液晶素子であって、前記第１の反射ミラーと第１の透明電極との間および／または第２の反射ミラーと第２の透明電極との間に、前記液晶層側から固体透明層および透明層が形成され、前記透明層は少なくとも有効エリア内が空気層である液晶素子を提供する。
上記構成によれば、液晶エタロン型の波長可変フィルタにおいて、液晶素子の有効エリア内にも空気層を配置することにより、反射ミラー間の距離の変動を抑制することで透過ピーク波長の温度変化に対する変動を抑制できる。
【００１１】
また、本発明の光ヘッド装置は、光源と、この光源からの出射光を光記録媒体上に集光するための対物レンズと、前記光記録媒体へ集光されるとともに前記光記録媒体により反射された出射光を検出する光検出部とを備える光ヘッド装置において、請求項１から３のいずれか1項に記載の液晶素子が光源と対物レンズとの間の光路中に配置されている光ヘッド装置を提供する。
上記構成によれば、有効エリア面内のリタデーション値の変動が小さな液晶素子が作成でき、この液晶素子を光ヘッド装置に搭載することにより、光ディスク上での光の集光性が優れた光ヘッド装置を得ることができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、液晶の熱膨張を吸収する空気層を有効エリア外に設けるため、有効エリア内の液晶層の厚さ変動を抑えた液晶素子を得ることができる。また、空気層が固体透明層により液晶層と分離した位置に固定されるため、有効エリア内に侵入し光学特性の劣化を回避できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の好適な実施形態について、添付図面を参照しながら説明する。
【００１４】
［第１の実施形態］
図１は本発明の第１の実施形態に係る液晶素子である液晶エタロン型の波長可変フィルタの構成例を示す側断面図である。以下、図面を参照しながら本実施形態の液晶素子１０を詳細に説明する。
第１の実施形態の液晶素子１０は、基本的構成として、第１の透明基板１１Ａと、第１の透明電極１２Ａと、液晶層１３と、第２の透明電極１２Ｂと、第２の透明基板１１Ｂとをこの順序に備えているが、特にこの外に、第２の透明基板１１Ｂと第２の透明電極１２Ｂとの間に、液晶層１３側から固体透明層１５および透明層１６が順序に形成されている。なお、液晶層１３を所定の厚さに保持するために、公知のスペーサ（図示せず）がシール材１４Ａ、１４Ｂに混入して用いられている。
【００１５】
透明基板１１Ａ、１１Ｂには、例えばガラス基板、アクリルやポリカーボネートなどの有機材料基板、水晶やＬｉＮｂＯ３などの無機結晶からなる無機材料基板などが使用できる。また、透明基板１１Ａ、１１Ｂの厚さとしては、固体透明層１５よりも形状弾性変形を起こしにくい程度に厚い方がよい。なお、この第１の透明基板１１Ａおよび第２の透明基板１１Ｂには、液晶層１３とは反対側の表面に、必要に応じて反射防止膜（図示せず）を形成するのが好ましい。
【００１６】
透明電極１２Ａ、１２Ｂとしては、Ｉｎ２Ｏ３にＳｎＯ２が添加されたＩＴＯなどの酸化物膜や、Ａｕ、Ａｌなどの金属膜を用いることができる。ＩＴＯ膜を用いる方が金属膜に比べ、光の透過性が高く、機械的耐久性が優れているため好ましい。なお、この透明電極１２Ａ、１２Ｂは、矩形波用の交流電源Ｐに接続されており、この交流電源Ｐを用いて電圧を液晶層１３に印加することにより、透過ピーク波長を駆動できるようになっている。
【００１７】
固体透明層１５は、例えばガラス、アクリルやポリカーボネートなどの有機材料、水晶やＬｉＮｂＯ３などの無機結晶からなる無機材料などからなり、透明基板１１Ａ、１１Ｂよりも薄い方が固体透明層１５の形状弾性変形が起きやすいので好ましい。
【００１８】
透明層１６は、有効エリア外に空気層１６Ａを含む固体層であり、有効エリアを含む領域には固体透明層１６Ｂが形成されている。
このうち、空気層１６Ａは、１気圧程度の気体であることが好ましく、さらに空気である方が製造工程上簡便であることから好ましい。さらに、空気層１６Ａは、液晶に比べて体積弾性変形が大きな物質であればよい。また、空気層１６Ａは、密封されていても、されていなくてもいずれでもよく、体積弾性変形の起こしやすさからは密封されていないほうが好ましい。また、空気層１６Ａの厚さとしては、２μｍ以上であればよく、厚すぎると厚み斑が発生しやすいため薄い方が好ましく、面積としては小さい方が液晶素子１０の大きさが小型になるため好ましいが、形状弾性変形を起こす程度の大きさは必要である。
一方、固体透明層１６Ｂは、例えばガラス、透明接着剤やアクリルやポリカーボネートなどの有機材料、水晶やＬｉＮｂＯ３などの無機結晶からなる無機材料などからなり、空気よりも弾性変形を起こしにくいものがよい。
【００１９】
なお、固体透明層１５および透明層１６は、第１の透明基板１１Ａと第１の透明電極１２Ａとの間、または第２の透明基板１１Ｂと第２の透明電極１２Ｂとの間のいずれでもよく、また、両方に形成してもよいが、一方の間に形成する方が液晶素子を作製する工程数が少なく、作業効率がよいので好ましい。
【００２０】
さらに、本発明に使用する液晶としては、通常、液晶ディスプレイなどで使用されるネマチック液晶が好ましく用いられるが、特にこれには限定されず、電圧印加に伴い実質的な屈折率またはリタデーション値を変化させる液晶であれば、スメクチック液晶や強誘電液晶、反強誘電液晶などでもよい。また、液晶以外でも、固体化された高分子液晶や高分子網目中に液晶が分散した高分子／液晶複合体や液晶ゲルなどいずれでもよい。
【００２１】
従って、液晶素子を本実施形態のように構成することにより、温度上昇に対しては図２に示すように、また温度低下に対しては図３に示すように、液晶層１３内の液晶の熱膨張は有効エリア外にある空気層１６Ａに吸収されるため、信号光として実際に利用する光束Ｌが透過する領域である有効エリア内の液晶層１３での液晶の厚さ変動は抑制される。その結果、液晶の熱膨張起因による液晶層１３の光路長およびリタデーション値の変動を確実に抑えることができるようになる。なお、図２、３において、図1と同一符号のものは同一要素のものを示す。
【００２２】
また、光ヘッド装置（例えば、特開２００３−４５０６５号公報において、図７に記載のもの）の部分に、本発明の第１の実施形態に係る液晶素子１０を用いることにより、液晶層１３内の液晶部分の熱膨張は有効エリア外にある空気層１６Ａに吸収されるため、有効エリア内の液晶層１３の液晶部分の厚さ変動が抑制される。その結果、従来は液晶の熱膨張に起因して液晶素子１０を透過する光に発生していた透過波面の変形を、抑制させることができるようになり、光ディスク上での集光特性の劣化が抑えられる。また、衝撃や温度変化により空気が有効エリア内に侵入することによる光学特性の劣化を抑制することもできるようになる。
【００２３】
［第２の実施形態］
図４は本発明の第２の実施形態の液晶素子２０である液晶エタロン型の波長可変フィルタの構成例を示す側断面図である。なお、図４において、図１と同一機能のものには同一符号を付している。
この第２の実施形態の液晶素子２０である液晶エタロン型の波長可変フィルタは、第１の透明基板１１Ａおよび第２の透明基板１１Ｂの液晶層１３側に、反射ミラー２１Ａおよび２１Ｂが形成されていること以外は図１に示す第１の実施形態と同じである。また、本実施形態でも、交流電源Ｐを用いて電圧を液晶層１３に印加することにより、透過ピーク波長を変化できる。
【００２４】
ここで、反射ミラー２１Ａ、２１Ｂとは、使用波長帯域である例えば１４７０〜１６３０ｎｍからなる入射光に対して８０％以上の反射率を有し、一部の光が透過するようゼロでない透過率を有するものである。この反射ミラー２１Ａおよび２１Ｂとしては、例えば金属の薄膜や、高屈折率誘電体膜と低屈折率誘電体膜を交互に波長レベルの光学膜厚程度で積層した誘電体多層膜などが使用できる。
特に、この誘電体多層膜は、膜構成により分光反射率を制御でき、また、光吸収が少ないため、反射ミラー２１Ａ、２１Ｂとして用いるのに好ましい。この誘電体多層膜を構成する高屈折率誘電体としては、Ｔａ２Ｏ５、ＴｉＯ２、Ｎｂ２Ｏ５、Ｓｉなどが用いられ、低屈折率誘電体多層膜としてはＳｉＯ２、ＭｇＦ２、Ａｌ２Ｏ３などが用いられる。
【００２５】
なお、反射ミラー２１Ａ、２１Ｂとして、例えばＳｉとＳｉＯ２を交互に積層した誘電体多層膜の場合、不純物元素をドープしてＳｉ膜層に導電性を付与することにより、透明電極としても機能させることができる。また、ＡｕやＡｇなどの金属を薄膜化して用いることにより、光吸収は大きいが反射ミラーと電極の両方に機能を発現することもできる。この場合には、第１の透明電極１２Ａおよび第２の透明電極１２Ｂを形成しなくてもよくなる。
【００２６】
従って、本実施形態のように構成することにより、図１の構成例と同様の効果により、液晶層１３内の液晶の熱膨張が有効エリア外にある空気層１６Ａに吸収されるため、反射ミラー２１Ａ、２１Ｂ間の距離の変動が抑制される。その結果、液晶層１３内の液晶の熱膨張に起因する透過ピーク波長の変動を確実に抑えることができるようになる。
【００２７】
［第３の実施形態］
図５は本発明の第３の実施形態である液晶素子３０の構成例を示す側断面図である。なお、図５において、図１、図４と同一機能のものには同一符号を付している。
本発明の第３の実施形態に係る液晶素子３０では、第２の実施形態のように反射ミラー２１Ａ、２１Ｂを配設した構成の場合には、（第２の実施形態の）透明層１６の固体透明層１６Ｂのように、有効エリア内に（透明層１７の）固体透明層１７Ｂを配設するのではなく、図５に示すように、固体透明層１７Ｂの間の有効エリア内に空気などの体積弾性変形を起こしやすい空気層１７Ａを配設する構成としてもよい。
【００２８】
従って、本実施形態のように構成することにより、液晶層１３における有効エリア内の液晶の厚さは変動するが、空気層１７Ａにより、液晶の熱膨張が吸収されるため、反射ミラー２１Ａ、２１Ｂ間の距離の変動は抑制され、反射ミラー２１Ａ、２１Ｂ間の距離の変動に伴う、透過ピーク波長の変動を抑えることができるようになる。
【実施例】
【００２９】
［第１実施例］
本発明の第１実施例の液晶エタロン型の波長可変フィルタ（第２の実施形態に係る液晶素子２０で構成のもの）について、その構造を模式的に示した図４の側断面図を用いて説明する。初めに、第１実施例の液晶エタロン型の波長可変フィルタの製造方法について説明する。
【００３０】
（１）裏面にＡＲコート（図示せず）をあらかじめ形成した第１および第２の透明基板１１Ａおよび１１Ｂである石英ガラス基板上に、第１の反射ミラー２１Ａおよび第２の反射ミラー２１Ｂとして波長１５００ｎｍから１６００ｎｍの範囲で反射率９５％および透過率約５％の誘電体多層膜を形成した基板２Ａおよび基板２Ｂを作成した。
【００３１】
（２）次に、基板２Ｂの反射ミラー２１Ｂ面に、液晶ディスプレイ用の直径４μｍのスペーサ（図示せず）をシール材（図示せず）と混ぜ合わせた接着剤で、シールパターン層を形成し、厚さ４０μｍの石英ガラス基板を固体透明層１５として貼り合わせ、空気層１６Ａを形成した。
【００３２】
（３）次に、シールパターン層の有効エリア部に石英ガラスと屈折率がほぼ等しい紫外線硬化型の接着剤を充填し、この接着剤充填後、紫外線照射により接着剤を硬化し、固体透明層１６Ｂを形成し、基板２を作成した。
【００３３】
（４）その後、基板２Ａの反射ミラー２１Ａ面上および基板２の石英ガラス基板（固体透明層１５）面上に、膜厚が７ｎｍであるＩＴＯの第１の透明電極１２Ａおよび第２の透明電極１２Ｂを形成し、さらに、この第１の透明電極１２Ａおよび第２の透明電極１２Ｂ上に、液晶用配向膜（図示せず）を厚さ５０ｎｍ形成し、それぞれ、対向する面内の液晶分子の配向方向が平行となるよう配向処理を施した。
【００３４】
（５）次に、基板２の石英ガラス基板（固体透明層１５）上に、液晶ディスプレイ用の直径７．５μｍのスペーサ（図示せず）をシール材１４Ａおよび１４Ｂと混ぜ合わせた接着剤で、シールパターン層を形成し、ここに、液晶用配向膜（図示せず）およびＩＴＯ膜の第１の透明電極１２Ａが設けられた基板２Ａを貼り合わせた。
【００３５】
（６）その後、配向膜（図示せず）間にネマチック液晶を充填して液晶層１３を形成した。
【００３６】
次に、このようにして作成した図４に示す本発明の波長可変フィルタ（第２の実施形態の液晶素子２０）と、空気層１６Ａを含む透明層１６が形成されていない従来の液晶エタロン型の波長可変フィルタとの双方に対して、以下に説明する比較実験を行った。
すなわち、１５５０ｎｍ波長帯域で広い発光スペクトルを持つ広帯域光源からの光を、液晶分子の配向方向と同じ偏光方向で入射させ、その出射光を光スペクトルアナライザーで観測した。このとき、波長可変フィルタの液晶層１３には、電源Ｐを用いて矩形波状の交流電圧を第１の透明電極１２Ａと第２の透明電極１２Ｂを介して０Ｖから１０Ｖまで印加し、さらに、波長可変フィルタの温度を３５℃から４５℃まで変化させた。
【００３７】
この比較実験の結果、図４において、空気層１６Ａを含む透明層１６が形成されていない従来の液晶エタロン型の波長可変フィルタにあっては、透過ピーク波長の温度変化に対する変動量（Ｚ）は２５０ｐｍ/℃程度であった。
因みに、液晶層１３の厚さの変動に起因する透過ピーク波長の変動量（Ｘ）は３５０ｐｍ/℃であり、液晶の屈折率変化に起因する透過ピーク波長の変動量（Ｙ）は−１００ｐｍ/℃であった。
【００３８】
これにより、この透過ピーク波長の変動（Ｚ）は、反射ミラー２１Ａと２１Ｂ間の光路長の変動すなわち液晶層１３の厚さ（これに起因する変動量がＸ）と、この液晶層１３内の液晶の屈折率に依存する温度変動（これに起因する変動量がＹ；固有の定数）とに起因する、換言すれば透過ピーク波長の変動（Ｚ）は、双方の変動値を合算したものに相当する、つまり、次式
Ｚ＝Ｘ＋Ｙ                                                ・・・（１）
の関係を満たすものとの知見も得られた。
【００３９】
一方、図４に示す反射ミラー２１Ａおよび２１Ｂが設けられていない、予察評価用セルの評価結果から、本発明の図４に示す構成の波長可変フィルタ（液晶素子２０）にあっては、透過ピーク波長の温度変化に対する変動量（Ｚ）は−１００ｐｍ/℃程度となることが確認された。
なお、ここで、上記したように、液晶の屈折率変化に起因する透過ピーク波長の変動量（Ｙ）が固有の定数、つまり前述した−１００ｐｍ/℃であるので、（１）式から、液晶の熱膨張の寄与による液晶層１３の厚さ変動量（Ｘ）は、
Ｘ＝Ｚ−Ｙ
＝−１００−（−１００）
＝０（ｐｍ/℃）
となり、ゼロとなることが判明した。
【００４０】
従って、前述の比較実験および理論的な計算式からも裏付けられるように、本実施例の波長可変フィルタ（図４に示す液晶素子２０）によれば、液晶の熱膨張による反射ミラー２１Ａおよび２１Ｂ間の距離の変動に起因した波長変動が抑制され、良好で安定した光学特性が得られることが確認された。
【００４１】
［第２実施例］
図５は本発明の第２実施例である液晶エタロン型の波長可変フィルタ（第３の実施形態に係る液晶素子３０で構成のもの）の構造を模式的に示した側面図である。
この第２実施例の液晶エタロン型の波長可変フィルタは、透明層１７内の空気層１７Ａが有効エリア内に形成されていることを除き、図４に示す第１実施例と同じ構造となっており、同様の方法で形成している。
【００４２】
図５に示す第２実施例の液晶エタロン型の波長可変フィルタ（液晶素子３０）に対して、実施例１と同様の実験を行った。その結果、本発明の第２実施例の波長可変フィルタ（液晶素子３０）では、透過ピーク波長の温度変化に対する変動量（Ｚ）が８０ｐｍ/℃程度であることが確認された。
【００４３】
ところで、この第２実施例での透過ピーク波長の変動（Ｚ）は、第１実施例での構成要素のほかに、さらに空気層１７Ａにも依存するので、次式
Ｚ＝Ｘ＋Ｙ＋α                                          ・・・（２）
ただし、ここでα：空気層収縮による変動量
の関係を満たすものとの知見も得られた。
【００４４】
因みに、第１実施例において従来の液晶エタロン型の波長可変フィルタで説明したように、液晶層１３の厚さの変動に起因する変動量（Ｘ）および液晶の屈折率変化による変動量（Ｙ）は、それぞれ、３５０ｐｍ/℃および−１００ｐｍ/℃であるから、空気層１７Ａの収縮により発生する透過ピーク波長の変動量（α）は、（２）式より、
α＝Ｚ−（Ｘ＋Ｙ）
＝８０−（３５０−１００）
＝−１７０（ｐｍ/℃）
であるものとされる。
【００４５】
従って、空気層１７Ａを有する第２実施例の波長可変フィルタ（図５の液晶素子３０）でも、液晶層１３内部の液晶の熱膨張により反射ミラー２１Ａおよび２１Ｂ間の距離の変動に起因した波長変動が抑制され、良好で安定した光学特性が得られることが確認された。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
本発明の液晶素子は、液晶の熱膨張を吸収する空気層を有効エリア外に設けるため、有効エリア内の液晶層の厚さ変動を抑えることができるとともに、空気層が固体透明層により液晶層と分離した位置に固定されるため、有効エリア内に侵入し光学特性の劣化を回避できる効果を有し、印加電圧の大きさに応じて入射光に対する液晶の実質的屈折率またはリタデーション値を変化させ出射光を制御する液晶素子、および温度変化に対して安定した光学特性が必要とされる光通信または光ヘッド装置等に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の液晶素子の第１の実施形態の構成例を示す側断面図。
【図２】本発明の第１の実施形態の液晶素子が温度変化により液晶層が膨張した例を示す側断面図。
【図３】本発明の第１の実施形態の液晶素子が温度変化により液晶層が収縮した例を示す側断面図。
【図４】本発明の液晶素子の第２の実施形態および第１実施例の構成例を示す側断面図。
【図５】本発明の液晶素子の第３の実施形態および第２実施例の構成例を示す側断面図。
【図６】従来の液晶素子の構成例を示す側断面図。
【図７】従来の液晶素子が温度変化により液晶層が膨張した例を示す側断面図。
【図８】従来の液晶素子が温度変化により液晶層が収縮した例を示す側断面図。
【符号の説明】
【００４８】
１０、２０、３０：液晶素子
１１Ａ、１１Ｂ：透明基板
１２Ａ、１２Ｂ：透明電極
１３：液晶層
１４Ａ、１４Ｂ：シール材
１５：固体透明層
１６、１７：透明層
１６Ａ、１７Ａ：空気層
１６Ｂ、１７Ｂ：固体透明層
２：基板
２Ａ、２Ｂ：基板
２１Ａ、２１Ｂ：反射ミラー
Ｌ：光束
Ｐ：矩形波交流電源
【図１】
2005049633.tif 000003
【図２】
2005049633.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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