(57)【要約】【課題】印加電圧に応じて透過光量を調節すると共に、低電圧駆動および高速応答化を実現することが可能な光学絞りを提供する。【解決手段】光学絞り１は、対向配置された下部基板１０と上部基板１１との間に、下部基板１０の側から、下部電極１２と、絶縁膜１３と、この絶縁膜１３上の領域を複数のサブ領域に区画する隔壁１４と、透明な極性液体層１５と、各サブ領域ごとに設けられると共に着色された無極性液体層１６と、上部電極１７とが設けられ、これらが封止層１８によって封止されている。下部電極１２と上部電極１７との間に電圧が印加されると、絶縁膜１３の極性液体層１５に対する濡れ性が変化し、極性液体層１５は絶縁膜１３との接触面積を増大するように変形する。この極性液体層１５の変形によって、区画された各サブ領域内で、無極性液体層１６は、絶縁膜１３との接触面積を縮小するように変形（移動）する。【選択図】図１
2009204686.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に絶縁膜が形成された第１の電極と、
前記第１の電極の前記絶縁膜の側に対向配置された第２の電極と、
前記絶縁膜上に立設され、この絶縁膜上の領域を複数のサブ領域に区画する隔壁と、
前記隔壁によって区画された各領域において、前記絶縁膜が形成された第１の電極と前記第２の電極との間に封入されて互いに分離した状態を保つ、一方が透明で他方が不透明の極性液体および無極性液体とを備えた
ことを特徴とする光学絞り。
【請求項２】
前記無極性液体層が不透明となっている
ことを特徴とする請求項１記載の光学絞り。
【請求項３】
前記隔壁は、前記絶縁膜の表面に沿って格子状に設けられている
ことを特徴とする請求項１記載の光学絞り。
【請求項４】
前記第１および第２の電極のうち少なくとも一方の電極は、複数のサブ電極に分割されている
ことを特徴とする請求項３記載の光学絞り。
【請求項５】
前記第１の電極が複数のサブ電極に分割されている
ことを特徴とする請求項４記載の光学絞り。
【請求項６】
前記複数のサブ電極のうち一のサブ電極が面内の中央部に設けられ、他のサブ電極が一のサブ電極を取り囲んで順次同心形状となるように設けられている
ことを特徴とする請求項５記載の光学絞り。
【請求項７】
各サブ電極は、前記隔壁によって分割されたサブ領域ごとに設けられている
ことを特徴とする請求項５記載の光学絞り。
【請求項８】
前記隔壁は、前記絶縁膜の表面に沿って放射状に設けられている
ことを特徴とする請求項１記載の光学絞り。
【請求項９】
前記隔壁は、前記絶縁膜上の領域を４つのサブ領域に区画するようになっている
ことを特徴とする請求項８に記載の光学絞り。
【請求項１０】
前記隔壁は親水性を有する
ことを特徴とする請求項１記載の光学絞り。
【請求項１１】
前記第１の電極は、前記隔壁によって囲まれる領域の一部に、開口または切り欠きを有する
ことを特徴とする請求項１記載の光学絞り。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、静電的に濡れ性を制御するエレクトロウェッティング現象を利用した光学絞りに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、カメラなどに搭載される光学絞りは、一般に直径が数ｍｍ程度（主に直径２〜８ｍｍ）であり、角のある黒色シャッタ板を開閉させて光量を調節する。このため、カメラ内部に駆動装置を内蔵する必要があり、大掛かりとなる。また、シャッタ板の角に起因する光芒やシャッタ板形に起因する回折像が写真に写ってしまい、スムーズな光量調節が困難である。
【０００３】
そこで、静電的に濡れ性を制御して液体の変形や変位を発生させるエレクトロウェッティング現象を用いた表示技術が、上記のような光学絞りの分野に応用されている。例えば、図２５（Ａ）に示したようなカメラの光学絞り２００が提案されている（特許文献１，２参照）。この光学絞り２００では、一対の基板２０１，２０２のそれぞれの対向面に電極２０３，２０８が設けられており、電極２０３上には絶縁膜２０４が形成されている。また、絶縁膜２０４と電極２０８との間には、着色された極性液体層２０６と、透明な無極性液体層２０７が封止されている。このような構成において、電極間に電圧が印加されると、極性液体層２０６の濡れ性が変化して、透明な無極性液体層２０７が変形し、光が透過するようになる（図２５（Ｂ））。これにより、シャッタ板を機械的に開閉させて光量調節を行う場合と比べて、装置全体の小型化を実現できると共に、液体を変形させて透過光量を調節するため、滑らかな光量調節が可能となる。
【特許文献１】特開２００７−２０９１１２号公報
【特許文献２】特開２００１−２２８３０７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記特許文献１，２のような構成では、４０Ｖ程度の高電圧駆動が必要であり、また、電圧に対する応答速度が遅いという問題があった。
【０００５】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、印加電圧に応じて透過光量を調節すると共に、低電圧駆動および高速応答化を実現することが可能な光学絞りを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の光学絞りは、表面に絶縁膜が形成された第１の電極と、第１の電極の絶縁膜の側に対向配置された第２の電極と、絶縁膜上に立設され、この絶縁膜上の領域を複数のサブ領域に区画する隔壁と、隔壁によって区画された各領域において、絶縁膜が形成された第１の電極と第２の電極との間に封入されて互いに分離した状態を保つ、一方が透明で他方が不透明の極性液体および無極性液体とを備えたものである。なお、絶縁膜は、無電界下において、極性液体よりも無極性液体に対して親和性が大きいものである。
【０００７】
本発明の光学絞りでは、第１および第２の電極間に電圧が印加されると、その電圧の大きさに応じて、絶縁膜の極性液体に対する濡れ性が変化し、極性液体は絶縁膜に対する接触面積を増大（縮小）するように変形する。これにより、絶縁膜上に配置された無極性液体は、絶縁膜に対する接触面積を縮小（増大）するように変形（移動）する。ここで、絶縁膜上の領域が隔壁によって複数のサブ領域に区画されていることにより、印加電圧に応じて、無極性液体はそれぞれ各サブ領域内で変形する。よって、単一の表示領域内で単一の無極性液体を変形させる場合に比べて、個々の無極性液体の変形量（移動量）が小さくなる。
【０００８】
また、上記隔壁は、絶縁膜の表面に沿って格子状に設けられ、さらに第１の電極が複数のサブ電極に分割されていることが好ましい。これにより、面内の中央部に向けて極性液体、端部に向けて無極性液体がそれぞれ変形し易くなる。
【０００９】
例えば、複数のサブ電極のうち一のサブ電極が面内の中央部に設けられ、他のサブ電極が一のサブ電極を取り囲んで順次同心形状となるように設けられていることが好ましい。これにより、各サブ電極を個別に駆動することができるようになり、面内の中央部から端部にかけて極性液体および無極性液体の存在する領域、すなわち開口領域（透過領域）を順次変化させることができる。
【００１０】
もしくは、各サブ電極が、隔壁によって分割されたサブ領域ごとに設けられていることが好ましい。これにより、サブ領域ごとに個別に駆動することができるようになり、より緻密に開口領域を変化させることができる。
【００１１】
また、上記隔壁は、絶縁膜の表面に沿って放射状に、例えば絶縁膜上の領域を４つのサブ領域に区画するように設けられていることが好ましい。これにより、隔壁によって区画された各サブ領域内で、面内の中央部に向けて極性液体、端部に向けて無極性液体がそれぞれ変形し易くなる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の光学絞りによれば、絶縁膜が形成された第１の電極と第２の電極との間に、一方が透明で他方が不透明の極性液体および無極性液体を設け、絶縁膜上の領域を隔壁によって複数のサブ領域に区画したので、単一の表示領域内で単一の無極性液体層を変形させる場合に比べて、個々の無極性液体層の変形量（移動量）を小さくすることができる。よって、印加電圧に応じて透過光量を調節すると共に、低電圧駆動および高速応答化を実現することができる。
【００１３】
また、隔壁を絶縁膜の表面に沿って格子状となるように設け、さらに第１の電極を複数のサブ電極に分割すれば、印加電圧や駆動する領域を変化させることによって、開口サイズを高速に調節することができる。もしくは、隔壁を絶縁膜の表面に沿って放射状となるように設ければ、簡易な構成で開口サイズを高速に調節することができる。よって、例えばカメラの開口絞りとしてスムーズな光量調節が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００１５】
［第１の実施の形態］
図１は、第１の実施の形態に係る光学絞り１の概略構成を表す断面図である。光学絞り１は、静電的に濡れ性を制御するエレクトロウェティング現象を利用して、液体の変形ならびに変位を発生させることで透過光量を調節する装置である。この光学絞り１には、対向配置された下部基板１０と上部基板１１との間に、下部基板１０の側から順に、下部電極（第１電極）１２、絶縁膜１３、隔壁１４および上部電極（第２電極）１７が設けられている。また、絶縁膜１３と上部電極１７との間には、極性液体層１５と無極性液体層１６とが封止層１８によって封止されている。
【００１６】
下部基板１０および上部基板１１は、ガラスや透明樹脂などの透明性を有する材料により構成されている。特に、光量調節を行うことに鑑みて透明性の高い材料が好ましい。また、充分な耐熱性を有し、平面方向の寸法安定性の高い材料が好ましい。さらに、装置全体の薄型化のために、できるだけ薄型の基板とすることが好ましい。
【００１７】
例えば、透明樹脂としては、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリアミド（ＰＡ）、ポリサルフォン（ＰＳ）、ポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリイミド（ＰＩ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリスチレン等の高分子材料が挙げられ、これらのうち少なくとも１種を含むプラスチック基板が用いられる。具体的には、ポリイミド（ＰＩ）基板（例えば、ネオプリムＬ（商品名：三菱ガス化学製）、耐熱温度：２８５℃、光透過率９０％（厚さ１００μｍ））、フッ素樹脂基板（耐熱温度：２５０℃）、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）基板（例えば、スミライトＦＳ（商品名：住友ベークライト株式会社製）、耐熱温度：１８０℃、光透過率８８％（厚さ５５０ｎｍ））、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）基板（耐熱温度：１６０℃）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）基板（耐熱温度：１４０℃）などが挙げられる。
【００１８】
下部電極１２および上部電極１７は、透明性を有する電極材料、例えば、Ｉｎ2Ｏ3（酸化インジウム）とＳｎＯ2（酸化スズ）との混合物（ＩＴＯ：酸化インジウムスズ）、ＳｎＯ2、Ｉｎ2Ｏ3などにより構成されている。この他にも、ＩＴＯ、ＳｎＯ2もしくはＩｎ2Ｏ3に、スズ（Ｓｎ）、アンチモン（Ｓｂ）、フッ素（Ｆ）などをドーピングしたもの、例えばフッ素−ドープ酸スズ（ＦＴＯ）が用いられる。また、ＭｇＯ（酸化マグネシウム）、ＺｎＯ（酸化亜鉛）や、ＺｎＯにアルミニウム（Ａｌ）をドープしたＡＺＯ、ＺｎＯにガリウム（Ｇａ）をドープしたＧＺＯ、ＺｎＯにインジウム（Ｉｎ）をドープしたものなどが用いられる。また、下部電極１２は、複数のサブ電極に分割されている。この下部電極１２の具体的な構成については後述する。
【００１９】
絶縁膜１３は、下部電極１２と上部電極１７との構造的に絶縁するためのものである。ここで、絶縁膜１３は、無電界下において、極性液体層１５よりも無極性液体層１６に対して親和性が大きい材料によって構成されている。例えば、フッ素原子を含有する分子材料が好適である。さらに、誘電率の大きな材料を用いることが好ましい。この絶縁膜１３の膜厚は、絶縁強度の観点からは厚い方が好ましく、誘電率を大きくする観点からは薄い方が好ましい。
【００２０】
このような絶縁膜１３の具体的な材料としては、フルオロアルキル系高分子が挙げられ、例えば、ビニリデンフッ素共重合体、ヘキサフルオロイソブチレン含有高分子、エチレン共重合体、パーフルオロジメチルジオキソール共重合体、液晶性シクロブタンなどが挙げられる。その一例を、化１（1,1,2,4,4,5,5,6,7,7-decafluoro-3-oxa-1,6-heptadiene）に示す。
【００２１】
【化１】
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【００２２】
隔壁１４は、絶縁膜１３上にパターン形成され、絶縁膜１３上の領域を複数のサブ領域に区画するようになっている。すなわち、この隔壁１４により、光学絞り１の領域Ｐは、複数のサブ領域ＰSに分割される。この隔壁１４の具体的な構成については後述する。
【００２３】
極性液体層１５および無極性液体層１６は、絶縁膜１３と上部電極１７との間に互いに混じり合うことなく２層に分かれて存在している。このとき、無極性液体層１６は、絶縁膜１３上に、隔壁１４によって区画されたサブ領域ＰSごとに配置されている。一方、極性液体層１５は、例えば、隔壁１４と複数の無極性液体層１６を覆うように、領域Ｐ全体にわたって存在している。
【００２４】
極性液体層１５は、無極性液体層１６と交じり合わない材料により構成されている。また、電圧に対する応答速度の観点から低粘度であることが好ましい。極性液体層１５の構成材料としては、例えば、純水、塩化カリウムや塩化ナトリウムなどの電解質を溶かした水溶液、分子量の小さなアルコール（メチルアルコール、エチルアルコール）などが挙げられる。
【００２５】
無極性液体層１６は、極性液体層１５と交じり合わない材料により構成されている。また、電圧に対する応答速度の観点から低粘度であることが好ましい。無極性液体層１６の構成材料としては、ベンゼン、トルエン、ｎ−ヘキサン、ｎ−オクタン、ｎ−デカン、ｎ−ドデカン、ｎ−ヘキサデカン、ウンデカン等の炭化水素系材料、キシレン、メシチレン、ブチルベンゼン、１,１−ジフェニルエチレンなどのうち少なくとも一種を含むものが挙げられる。なお、本実施の形態における図１〜図９およびその説明では、無極性液体層１６として、鎖状構造の炭化水素系材料、例えばｎ−ドデカンなどの直鎖型炭化水素材料を用いた構成を例に挙げて説明する。
【００２６】
本実施の形態では、極性液体層１５は、光透過（透明）性を有し、例えば可視光に対して透明となっている。一方、無極性液体層１６は、遮光（不透明）性を有し、例えば可視光に対して黒色となるように着色されている。すなわち、無極性液体層１６は、上述の材料に加えて可視光に対して黒色となる染料や顔料などの色素を含有している。このような色素としては、上記のような無極性溶媒に良く溶け（または分散し）、例えば４５０ｎｍ、５５０ｎｍおよび６５０ｎｍ付近に吸収帯を有する材料やこれらの材料を組み合わせたものが用いられる。その一例を化２に示す。
【００２７】
【化２】
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【００２８】
封止層１８は、粘着性のシリコーンテープなどのシール剤であり、極性液体層１５の漏れを防ぐと共に、下部基板１０と上部基板１１との間の距離、すなわちセルギャップを一定間隔に保持するためのものである。なお、この封止層１８の外側に、さらに光硬化型もしくは熱硬化型などの接着層が設けられていてもよい。
【００２９】
また、光学絞り１には、図示しない制御部が設けられている。制御部には、例えば電源部と、電圧のオン状態、オフ状態を切り替えるためのスイッチ部とが設けられ、上述した下部電極１２と上部電極１７との間に任意の大きさの電圧を印加することができるようになっている。このような光学絞り１は、例えば小型カメラの開口絞りやシャッタとして好適に用いられ、その領域Ｐの直径は、数ｍｍ程度、例えば２ｍｍ〜８ｍｍである。
【００３０】
次に、図２および図３を参照して隔壁１４および下部電極１２の具体的な構成について説明する。
【００３１】
図２は、隔壁１４の平面構成を表す模式図である。このように、隔壁１４は、絶縁膜１３の表面に沿って、マトリクス状（格子状）に設けられている。そして、このマトリクス状の隔壁１４によって区画された領域のそれぞれに無極性液体層１６が配置されるようになっている。但し、隔壁１４の最も外側の壁（外壁）によって囲まれる領域Ｐは円形状となっている。
【００３２】
また、隔壁１４の材料としては、ＣＨ基を含有する分子からなる材料を用いるのがよい。例えば、アクリル系樹脂や、化３に示したようなエポキシ系樹脂などの高分子材料が好適である。また、極性液体層１５に溶解したり反応したりしないことが好ましい。具体的には、光硬化型のエポキシ樹脂（ＳＵ−８３０３５：化薬マイクロケム株式会社製）が用いられる。
【００３３】
【化３】
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【００３４】
図３は、下部電極１２の平面構成を表す模式図である。下部電極１２は、その全体の平面形状が例えば円形状となっている。また、４つのサブ電極１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ，１２Ｄに分割され、それぞれ個別に駆動することができるようになっている。各サブ電極は、隔壁１４のパターン、すなわちサブ領域ＰSの位置、平面形状および個数などに拘らず、任意のパターンで設けられている。例えば、表示面内において、サブ電極１２Ａは中央に配置され、このサブ電極１２Ａを囲うようにサブ電極１２Ｂが配置され、このサブ電極１２Ｂを囲うようにサブ電極１２Ｃが配置され、このサブ電極１２Ｃを囲うようにサブ電極１２Ｄが配置されている。なお、図３におけるＩ−Ｉ線での矢視断面図が図１における下部電極１２に対応している。但し、図１では、簡便化のため、サブ電極１２Ｃとサブ電極１２Ｄとの境界付近の領域のみ示している。
【００３５】
次に、図４〜図８を参照して、上記のような光学絞り１の製造方法について説明する。
【００３６】
まず、下部基板１０上に下部電極１２を形成する。例えば、図４に示したように、上述した材料よりなる下部基板１０上に、上述した材料よりなる透明電極材料を例えばスパッタリング法により成膜する。なお、同様にして、上述の材料よりなる上部基板１１上に、上部電極１７を形成する（図示せず）。
【００３７】
次いで、下部電極１２を例えばフォトリソグラフィ法によりパターニングすることにより、図３に示したような複数のサブ電極に分割する。この際、まず図５（Ａ）に示したように、成膜した下部電極１２上に、例えばポジ型のフォトレジスト膜１１０を、例えばスピンコート法により塗布形成したのち、フォトレジスト膜１１０表面を、所定の開口パターンを有するフォトマスク１１１を用いて露光する。こののち、現像処理を施すことにより、パターニングされたフォトレジスト膜１１０を形成する（図５（Ｂ））。続いて、パターニングされたフォトレジスト膜１１０側の面を、例えばウェットエッチングしたのちフォトレジスト膜１１０を除去することにより、パターニングされた下部電極１２を形成する（図５（Ｃ））。
【００３８】
次いで、図６に示したように、パターニングした下部電極１２の全面を覆うように、上述した材料よりなる絶縁膜１３を、例えばスピンコート法、ディップコート法、蒸着法などにより成膜する。この際、絶縁膜１３の表面に撥水処理を施すようにしてもよい。
【００３９】
次いで、形成した絶縁膜１３上に隔壁１４をパターン形成する。まず、図７（Ａ）に示したように、絶縁膜１３上に、光硬化型の樹脂層１４−１を形成する。この際、例えば上述したようなエポキシ樹脂に、例えば化４に示したようなスルホニウム塩を光酸発生剤として加えるようにしてもよい。
【００４０】
【化４】
2009204686.tif 000006
【００４１】
続いて、図７（Ｂ）に示したように、例えば、所定の間隔で開口が設けられたマスク１１２を用いて、形成した樹脂層１４−１に光照射を行う。この際、図２に示したようなマトリクス状の隔壁１４を形成する場合には、例えば一方向に延在する複数の開口部が一定間隔で設けられたマスクを用いて一度光照射を行ったのち、このマスクを面内方向に９０°回転させて再び光照射を行うようにすればよい。あるいは、マスクとして、透明基板上に正方形状の遮光部を所定の間隔をおいてマトリクス状に配置したものを用いるようにすれば、１回の光照射でマトリクス状の隔壁パターンを形成することができる。そして、上記のようにして光照射を行ったのち、加熱処理、現像処理などを施すことにより、所望のパターンの隔壁１４を得る（図７（Ｃ））。なお、形成した隔壁１４の表面に、低圧水銀ランプなどにより親水化処理を施すようにしてもよい。
【００４２】
次いで、図８に示したように、隔壁１４をパターン形成した絶縁膜１３上に、例えば上述したような色素を溶解させた無極性液体を、隔壁１４によって区画されたサブ領域ごとに注入し、絶縁膜１３上の各サブ領域を無極性液体で被覆する。これにより、サブ領域ごとに無極性液体層１６を形成する。こののち、全ての無極性液体層１６を覆うように、上述した材料よりなる極性液体を注入することにより極性液体層１５を形成する。
【００４３】
最後に、無極性液体層１６および極性液体層１５が形成された下部基板１０と、上部電極１７が形成された上部基板１１とを、極性液体層１５と上部電極１７とが対向するように重ね合わせ、封止層１８によって封止する。以上により、図１に示した光学絞り１を完成する。
【００４４】
次に、本実施の形態の光学絞り１の作用、効果について説明する。
【００４５】
まず、光学絞り１の基本的な作用について説明する。図９（Ａ），（Ｂ）は、極性液体層１５および無極性液体層１６の変形の様子を表す模式図であり、図９（Ａ）は電圧を印加していない状態（Ｖ＝０）、図９（Ｂ）は電圧を印加した状態（Ｖ＝Ｖ１）を示す。但し、ここでは一つのサブ領域ＰSについてのみ示している。
【００４６】
光学絞り１では、図９（Ａ）に示したように、電圧を印加していない状態では、隔壁１４によって囲まれたサブ領域ＰS内で、可視光に対して黒色となるように着色された無極性液体層１６は絶縁膜１３の全面を覆い、この無極性液体層１６の上層に極性液体層１５が配置された状態で安定している。よって、電圧を印加していない状態では、入射光の光路は無極性液体層１６によって遮断され、透過光量はほぼ０（ゼロ）となる。なお、無極性液体層１６が直鎖型炭化水素材料により構成されている場合には、無極性液体層１６の表面形状は極性液体層１５の側に凸となる。
【００４７】
一方、図９（Ｂ）に示したように、図示しない制御部の制御によって電源２０より下部電極１２と上部電極１７との間に電圧が印加されると、両電極間に電界が発生する。これにより、絶縁膜１３内において電界方向へ分極電荷が発生し、絶縁膜１３の表面に電荷が蓄積され、いわゆる電荷二重層状態となる。このとき、極性液体層１５は極性を有しているので、電荷の存在により、絶縁膜１３の近傍へクーロン力によって引き寄せられる。すなわち、印加する電圧が大きくなるにつれて、絶縁膜１３の極性液体層１５に対する濡れ性が大きくなる。これにより、極性液体層１５は、絶縁膜１３との接触面積を増大させるように変形する。一方、無極性液体層１６は、無極性であるがゆえにクーロン力は発生しない。このため、無極性液体層１６は、変形する極性液体層１５に押し出されて絶縁膜１３上の一部の領域に集まるように移動する。すなわち、無極性液体層１６は、絶縁膜１３との接触面積を縮小させるように変形する。なお、このとき、無極性液体層１６が直鎖型炭化水素材料により構成されている場合には、直鎖型炭化水素の凝集力が比較的強いため、無極性液体層１６は塊となって移動しやすい。
【００４８】
ここで、絶縁膜１３に対する極性液体層１５の濡れ性の変化は、以下の式（１）〜（３）によって説明することできる。但し、γLVを液体と基体との界面張力、γSVを固体と気体との界面張力、γSLを固体と液体との界面張力、γEWを電界の強さによる界面張力、ε0を真空の誘電率、εrを絶縁膜１３の比誘電率、Ｖを印加電圧の大きさ、ｄを下部電極１１と上部電極１７との間の距離（電極間ギャップ）とする。これら式（１）〜（３）により、極性液体層１５の絶縁膜１３に対する接触角θは、電圧Ｖの大きさに応じて変化することがわかる。よって、印加電圧の大きさに応じて、極性液体層１５の界面形状、すなわち濡れ性が変化する。
γLVcosθ＝γSV−γSL＋γEW      ………（１）
γEW＝ｄ×σL2／２×ε0×εr     ………（２）
σL＝ε0×εr×Ｖ／ｄ          ………（３）
【００４９】
上述したように、電圧を印加することによって、絶縁膜１３の極性液体層１５に対する濡れ性が大きくなり、無極性液体層１６は、絶縁膜１３との接触面積を縮小するように変形する。これにより、サブ領域ＰSの表示面において、可視光に対して黒色となる領域が小さくなるため、領域Ｐ全体として光の透過領域が大きくなる。また、印加する電圧の大きさに応じて、極性液体層１５の絶縁膜１３に対する濡れ性が変化するため、これに伴って無極性液体層１６の変形量も変化する。
【００５０】
次に、光学絞り１における隔壁１４の作用について説明する。光学絞り１では、領域Ｐが、隔壁１４によって複数のサブ領域ＰSに分割される。
【００５１】
ここではまず、図２５（Ａ）に示したような従来例に係る光学絞り２００について説明する。この光学絞り２００は、領域Ｐ内の絶縁膜２０４上に環状の隔壁２０８が形成され、この環状の隔壁２０８によって囲まれる領域内に、無極性液体層２０７、極性液体層２０６がこの順に設けられ、封止層２０９によって基板間に封止されている。このような光学絞り２００では、一対の電極２０３，２０８の間に電圧が印加されると、極性液体層２０６の濡れ性が変化して、無極性液体層２０７が絶縁膜２０４上で変形する（図２５（Ｂ））。このとき、光学絞り２００では、極性液体層２０６が黒色となるように着色されており、無極性液体層２０７が透明となっている。このため、無極性液体層２０７が上部の電極２０８に接するように変形することにより、光が透過される。従って、従来の光学絞り２００においても、印加する電圧の大きさによって、絶縁膜２０４上の無極性液体層２０７が変形（移動）することにより、透過光量が調節される。
【００５２】
ところが、このような従来の光学絞り２００では、領域Ｐ全体で、極性液体層２０６と無極性液体層２０７とが１：１の個数比で設けられているため、光量の調節は単一領域内で単一の無極性液体層２０７を変形させることによって行われる。このため、領域Ｐ全域の平面積が直径数ｍｍとなる光学絞りにおいては、無極性液体層２０７の変形量（移動量）が大きくなる。この結果、駆動電圧が高くなり、電圧に対する応答速度が遅くなってしまう。
【００５３】
これに対し、本実施の形態の光学絞り１では、隔壁１４によって、領域Ｐが複数のサブ領域ＰSに区画され、各サブ領域ＰS内において無極性液体層１６を変形させて光量の調節を行うため、個々の無極性液体層１６の変形量（移動量）は相対的に小さくなる。
【００５４】
以上のように、光学絞り１によれば、絶縁膜１３と上部電極１７との間に、極性液体層１５と無極性液体層１６とを設けるようにしたので、印加電圧の大きさに応じて絶縁膜１３の極性液体層１５に対する濡れ性を変化させ、無極性液体層１６を変形（移動）させることができる。このとき、極性液体層１５が可視光に対して透明で、無極性液体層１６が可視光に対して黒色となるように着色されているので、極性液体層１５および無極性液体層１６のそれぞれの形状を変化させることにより透過光量の調節が可能となる。ここで、絶縁膜１３上の領域を隔壁１４によって複数のサブ領域に区画するようにしたので、このサブ領域ごとに無極性液体層１６を設けるようにしたので、単一の領域内で単一の無極性液体層を変形させる場合に比べて、個々の無極性液体層１６の変形量（移動量）を小さくすることができる。よって、印加電圧に応じて透過光量を調節すると共に、低電圧駆動および高速応答化を実現する。また、これによりスムーズな光量調節が可能となる。
【００５５】
また、従来のように、単一領域内で光量調節を行う場合には、直径数ｍｍ程度の光学絞りでは、重力の影響を受け易いため、極性液体層と無極性液体層との比重を一致させることが必要である。このため、極性液体層と無極性液体層との材料の選定が困難である。これに対し、本実施の形態では、複数のサブ領域ＰSに区画されているため、表面張力の釣り合いによって重力の影響を受けにくくすることができる。よって、各サブ領域ＰSの直径が例えば２ｍｍ程度以下になるように区画されている場合には、極性液体層１５と無極性液体層１６との比重の調整は不要となる。
【００５６】
また、隔壁１４を、絶縁膜１３の表面に沿ってマトリクス状に設けるようにすれば、領域Ｐを複数のサブ領域ＰSに微細に区画し易くなる。このとき、区画数が多い程、各サブ領域内での無極性液体層の変形量を小さくすることができるので、低電圧駆動および高速応答化を実現し易くなる。
【００５７】
また、下部電極１２を図３に示したようなサブ電極１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ，１２Ｄに分割すれば、例えば、サブ電極ごとに電圧のＯＮ、ＯＦＦを切り替えたり、また、サブ電極ごとに印加電圧の大きさを変化させることができる。このような下部電極１２を用いて、マトリクス状の隔壁１４によって細分された複数のサブ領域ＰSを駆動させることにより、例えば、図１０（Ａ）〜（Ｅ）に示したように、開口（透過領域）のサイズを調節することが可能となる。但し、図１０（Ａ）は電圧をいずれのサブ電極にも印加していない状態、図１０（Ｂ）はサブ電極１２Ａのみ、図１０（Ｃ）はサブ電極１２Ａ，１２Ｂ、図１０（Ｄ）はサブ電極１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ、図１０（Ｅ）は全てのサブ電極に電圧を印加した場合の光学絞り１の領域Ｐ全体の開口の様子を示したものである。このように、開口２０とこれを囲む遮光領域１６Ａとの大きさを変化させ、開口サイズを調節することができるようになる。また、領域Ｐの任意の位置、例えば中央部と周辺部とで透過率が異なるように光量を調節することも可能となる。
【００５８】
次に、本実施の形態の光学絞り１の変形例について説明する。
【００５９】
（変形例１）
図１１（Ａ）は、変形例１に係る隔壁２１の平面構成を表す模式図である。図１１（Ｂ）は、下部電極２２の平面構成を表す模式図である。本変形例では、これら隔壁２１の平面構成と下部電極２２の平面構成以外は、上記第１の実施の形態の光学絞り１と同様の構成となっている。
【００６０】
隔壁２１は、上記隔壁１４と同様に、絶縁膜１３の表面に沿ってマトリクス状に設けられている。但し、隔壁２１の外壁によって囲まれる領域は正方形状となっており、この正方形状の領域が領域Ｐに対応している。そして、このマトリクス状の隔壁２１によって区画される領域のそれぞれに無極性液体層１６が配置されるようになっている。また、隔壁２１の材料としては、上述した隔壁１４と同様のものを用いられる。
【００６１】
下部電極２２は、その平面形状が正方形となっており、４つのサブ電極２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ，２１Ｄに分割されている。また、図３に示した下部電極１２と同様に、中央に配置されたサブ電極２１Ａを囲うように、同心状にサブ電極２１Ｂ，２１Ｃ，２１Ｄが設けられ、各サブ電極ごとに個別に駆動することができるようになっている。
【００６２】
なお、上記第１の実施の形態および変形例１では、下部電極が中央部から周辺部にかけて４つのサブ電極に分割された構成を例に挙げて説明したが、これに限定されず、２つや３つもしくは５つ以上に分割された構成であってもよい。また、下部電極の平面形状は、隔壁の外壁の平面形状（すなわち領域Ｐの平面形状）と同一でなくともよい。例えば、円形状の領域Ｐに対して正方形状の下部電極を用いるようにしてもよく、正方形状の領域Ｐに対して円形状の下部電極を用いるようにしてもよい。また、隔壁の外壁や下部電極の平面形状は、円形や正方形に限定されず、矩形状や正多角形状などであってもよい。
【００６３】
（変形例２）
図１２（Ａ）は、変形例２に係る隔壁１４の平面構成を表す模式図である。図１２（Ｂ）は、下部電極３２の平面構成を表す模式図である。本変形例では、この下部電極３２の平面構成以外は、上記第１の実施の形態の光学絞り１と同様の構成となっている。よって、上記第の実施の形態と同様の構成については同一の符号を付し、適宜説明を省略する。
【００６４】
下部電極３２は、その全体の平面形状が正方形となっており、複数のサブ電極３２Ａにマトリクス状に分割されている。また、各サブ電極３２Ａは、それぞれ隔壁１４によって区画されるサブ領域ＰSごとに設けられており、サブ電極３２Ａごとに個別に駆動することができるようになっている。
【００６５】
このように、下部電極は、隔壁１４によって区画されるサブ領域ＰSごとに設けられるようにしてもよい。これにより、上記第１の実施の形態と同様の効果を得ることができると共に、サブ領域ごとに駆動することができるため、任意の領域に開口を形成することができると共に、よりきめ細やかな開口サイズの調節が可能となる。
【００６６】
なお、本変形例では、各サブ電極が、隔壁１４によって分割されるサブ領域に対して１：１の個数比で設けられた構成を例に挙げて説明したが、これに限定されず、一つのサブ電極に対して複数のサブ領域が割り当てられるような構成であってもよい。
【００６７】
（変形例３）
また、上記のような光学絞り１の変形例３として、無極性液体層２７として環状構造の炭化水素系材料、例えば、ｐ−キシレンなどの芳香族炭化水素（aromatic hydrocarbons）を用いた構成について説明する。図１３は、変形例３に係る光学絞りの概略構成を表す断面図である。本変形例では、無極性液体層２７の構成材料以外は、上記第１の実施の形態の光学絞り１と同様の構成となっている。よって、上記第１の実施の形態と同様の構成については同一の符号を付し、適宜説明を省略する。
【００６８】
このように、無極性液体層２７として芳香族炭化水素材料を用いた場合、電圧を印加していない状態（Ｖ＝０）では、無極性液体層２７の表面形状は、絶縁膜１３の側に凸となる（図１３，図１４（Ａ））。一方、下部電極１２と上部電極１７との間に、電圧を印加した状態（Ｖ＝Ｖ１）では、絶縁膜１３上の全面を覆っていた無極性液体層２７が、サブ領域ＰSの中央付近からちぎれるようにして隔壁１４の近傍へ移動する（図１４（Ｂ））。これは、上記のような芳香族炭化水素の凝集力が比較的弱いためと考えられる。このように、無極性液体層の構成材料により、電圧無印加時の表面形状や電圧印加による挙動が異なるものの、光学絞りとしてはほぼ同等の効果を得ることができる。
【００６９】
次に、上記のような光学絞り１の具体的な実施例について説明する。
【００７０】
（実施例１−１）
実施例１−１として、図１３に示した変形例３に係る光学絞りを、領域Ｐ全域の大きさ（セルサイズ）をφ８（直径８ｍｍ）として、実際に作製した。まず、厚み０．７ｍｍの無アルカリ性のガラスからなる下部基板１０上に、表面抵抗が１００Ω／mm2のＩＴＯ膜（下部電極１２）を形成し、フォトリソグラフィ法により下部電極１２のパターニングを行った。この際、下部電極１２上へポジ型感光性レジストをスピンコートしたのち、光照射および現像処理によってレジストをパターニングし、その表面を、混酸（１８wt％−ＨＣｌ，１０wt％−ＨＮＯ3，７２wt％−Ｈ2Ｏ) によりエッチングした。
【００７１】
次いで、パターニングした下部電極１２の表面に、化１で表される材料を６wt％含有したパーフルオロトリブチルアミン溶液をスピンコートして、厚み５００ｎｍの絶縁膜１３を下部電極１２を覆うように形成した。続いて、絶縁膜１３上に、化３で表されるエポキシ樹脂を、化４のスルホニウム塩（光酸発生剤）を用いて光カチオン重合により硬化させた。この際、エポキシ : シクロペンタノン : スルホニウム塩 : プロピレンカーボネート＝９：１６：１：１の重量比で混合した溶液をスピンコートして成膜したのち、光照射処理、加熱処理、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートによる現像処理を施すことにより、絶縁膜１３上に図２に示したような隔壁１４を形成した。なお、隔壁１４は、図１５のＦＥ−ＳＥＭによる写真からわかるように、面内方向において、ピッチを２３０μｍ、幅を１０μｍとなるように形成した。
【００７２】
次いで、隔壁１４を形成した面を、低圧水銀ランプにより１８５ｎｍと２５４ｎｍの光を照射し、隔壁１４表面の親水化を行った。こののち、手動又は機械により、ｎ−ドデカンとｐ−キシレンとの混合液に対し、化２に示したような黒色の色素を溶解させたものを、絶縁膜１３上の隔壁１４によって区画された領域ごとに注入し、無極性液体層２７を形成した。そして、この無極性液体層２７の表面へ極性液体層１５として水を注入したのち、上部電極１７が形成された上部基板１１を貼り合わせ、封止層１８により、全体の厚み（セルギャップ）が１２５μｍとなるように封止した。
【００７３】
（実施例１−２）
また、実施例１−２として、図１０（Ａ），（Ｂ）に示したような隔壁２１および下部電極２２を有する光学絞りを作製した。この際、領域Ｐ全体の平面形状を１２ｍｍ×１２ｍｍの正方形とすると共に、隔壁２１の外壁および下部電極２４の平面形状を正方形としたこと以外は、上記実施例１−１と同様の材料および手順で作製した。なお、絶縁膜１３上の領域を区画する隔壁２１のピッチおよび幅についても、上記実施例１−１と同様に図１５に示した寸法となるようにした。
【００７４】
上記のようにして作製した実施例１−１および実施例１−２に係る光学絞りについて、電圧を印加しない状態における透過率曲線を図１６に示す。このように、電圧を印加しない状態（黒表示時）では、特に波長３５０ｎｍから６５０ｎｍの領域において吸収率が高く、十分に黒色（遮光状態）を表現できていることがわかる。
【００７５】
また、下部電極と上部電極との間に、＋２０Ｖと−２０Ｖとを交互に繰り返す矩形波電圧（以下、単に±２０Ｖの矩形波電圧という）を印加すると、電圧印加前には領域Ｐの透過領域の全域を覆っていた各無極性液体層２７は、直ちにサブ領域ＰSの隅へ追いやられ、十分に透明（透過状態）を表現できていることが視覚的に観察された。
【００７６】
次いで、印加電圧を、±２０Ｖと０Ｖとを交互に繰り返す矩形波電圧とすると、領域Ｐ全体では、黒色と透明とが高速に切り替わることが確認された。すなわち、電圧の切り替えに対して、光学絞りの開閉動作が高速に行われることが示された。また、上述した結果から、実施例１−１，１−２に係る光学絞りでは、透明から黒色、および黒色から透明を切り替えるための駆動電圧が約２０Ｖであることがわかる。
【００７７】
また、印加電圧を、±２０Ｖの矩形波電圧とした場合に、電圧印加前後の無極性液体層２７のセルサイズに対する存在比率から応答速度を算出した。その結果を図１７に示す。但し、領域Ｐの透過領域全体の面積に対して、無極性液体層２７の占める面積が最小となる時（すなわち、透過面積が最大となる透明時）と、最大となる時（すなわち、透過面積が最小となる黒色時）との切り替えに要する時間を応答速度とする。この結果、応答速度は、いずれも５ｍｓ（ミリ秒）以下となり、実用上十分な応答速度であった。また、無極性液体層２７の大きさが最小の場合と最大の場合との比率は、約９０％にもなった。
【００７８】
また、印加電圧を、０Ｖから４０Ｖまで変化させた場合の波長６００ｎｍ付近の透過率の変化を図１８に示す。但し、印加電圧は０Ｖから１０Ｖ，２０Ｖ，３０Ｖ，４０Ｖと１０Ｖ単位で順次変化させた。このように、印加電圧が増大するに従って透過率が徐々に上昇し、印加電圧４０Ｖでは、約６０％まで上昇することがわかった。
【００７９】
また、印加電圧を、±２０Ｖと０Ｖとを交互に１Ｈｚで５万回繰り返す矩形波電圧としたところ、電圧印加前後において、無極性液体層２７の変化率やスペクトル形状にほとんど変化がなく、実用上十分に優れた耐久性を有していることが確認された。
【００８０】
また、印加電圧を、±０Ｖから±２０Ｖにかけて徐々に増加するような矩形波電圧とすると、領域Ｐ全体の色合いが黒色に近い状態から透明に近い状態へ徐々に変化することが確認された。また逆に、±２０Ｖから±０Ｖと、徐々に低減するような矩形波電圧とすると、透明に近い状態から黒色に近い状態へ徐々に変化することが確認された。すなわち、印加する電圧の大きさにより色調を調節することができ、ＮＤフィルタのようなグレー表示を行うことが可能であることがわかる。
【００８１】
次に、上記実施例１−２の光学絞りについて、下部電極２２に対して、サブ電極ごとに個別駆動を行った。具体的には、いずれのサブ電極にも電圧を印加していない状態から、まず、中央部に配置されたサブ電極２２Ａに電圧を印加したのち、サブ電極２２Ｂ、サブ電極２２Ｃ、サブ電極２２Ｄと、中央部から周辺部に向けて、順次電圧を印加するようにした。この際、各サブ電極に印加する電圧は、±２０Ｖの矩形波電圧とした。また、同様に、全てのサブ電極に電圧を印加した状態から、まず、サブ電極２２Ｄに印加する電圧を０にしたのち、サブ電極２２Ｃ、サブ電極２２Ｂ、サブ電極２２Ａと、周辺部から中央部に向けて、順次印加電圧が０となるようにした。なお、各サブ電極の外縁部の一辺の長さはそれぞれ、サブ電極２２Ａで３．８３ｍｍ、サブ電極２２Ｂで６．７１ｍｍ、サブ電極２２Ｃで９．５９ｍｍ、サブ電極２２Ｄで１２ｍｍとなるようにした。
【００８２】
このように、下部電極２２をサブ電極２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃ，２２Ｄに分割し、電圧印加０の状態において、中央部に配置されたサブ電極２２Ａから順次電圧を印加していくと、開口（光が透過する領域）面積は、０から３．８３ｍｍ×３．８３ｍｍ、６．７１ｍｍ×６．７１ｍｍ、９．５９ｍｍ×９．５９ｍｍ、１２ｍｍ×１２ｍｍと、徐々に大きくなることが確認された。また、逆に、下部電極２２全域に電圧を印加している状態において、周辺部に配置されたサブ電極２２Ｄから順次電圧を０となるようにすると、開口面積は、１２ｍｍ×１２ｍｍ、９．５９ｍｍ×９．５９ｍｍ、６．７１ｍｍ×６．７１ｍｍ、３．８３ｍｍ×３．８３ｍｍ、０と、徐々に小さくなることが確認された。
【００８３】
よって、下部電極を複数のサブ電極に分割することで、各サブ電極ごとに個別駆動が可能となり、これによって、光学絞りの開口のサイズを調節可能であることがわかる。また、サブ電極ごとに印加する電圧の大きさを変化させることもでき、これにより領域Ｐの任意の領域で任意の色調表示を行うことも可能となる。
【００８４】
（比較例１）
次に、上記実施例１−１，１−２の比較例１として、図２５（Ａ），（Ｂ）に示したような従来の光学絞り２００（セルサイズ：φ８）を作製した。この際、まず、実施例１−１と同様にして下部基板２０１上に下部電極２０３、絶縁膜２０４を形成したのち、隔壁２０５を、面内方向において環状となるように形成した。なお、形成した隔壁２０５の表面は、実施例１−１と同様にして親水化を行った。
【００８５】
次いで、シリコンオイルを、絶縁膜２０４上の隔壁２０５によって囲まれる円形の領域内に注入することにより無極性液体層２０７を形成した。さらにその表面へ、黒色顔料（親水性カーボンブラック）が溶解した水を注入することにより、極性液体層２０６を形成した。ここで、無極性液体層２０７（シリコンオイル）と極性液体層２０６（水）との比重を同一にするために、水に塩化物イオンを溶解させた。この上に、上部電極２０８が形成された上部基板２０２を重ね合わせ、封止層２０９によって全体の厚みが１２５μｍとなるように封止することにより光学絞り２００を作製した。
【００８６】
このようにして作製した光学絞り２００において、下部電極２０３と上部電極２０８との間に電圧を印加した。この際、印加電圧を、０Ｖから±２０Ｖの矩形波電圧へ変化させても、ほとんど無極性液体層２０７に変化は確認されず、図２５（Ａ）に示したような状態のままであった。そこで、両電極間に±４０Ｖの矩形波電圧を印加すると、無極性液体層２０７が中央部に集まるように変形し、図２５（Ｂ）に示したような状態となった。また、この際、応答速度はいずれも１０ｓ（秒）程度であった。
【００８７】
また、印加電圧を、０Ｖから４０Ｖまで変化させた場合の波長６００ｎｍ付近の透過率の変化を測定した。この結果、電圧を印加していない状態の透過率は数％であったが、印加電圧を４０Ｖとした状態では透過率が３０％となった。また、光学絞り２００では、絶縁膜２０４の表面の一部において絶縁破壊が起こっていることが確認された。これは、比重調整のために水へ溶解させた塩化物イオンが電解質として機能したためと考えられる。
【００８８】
ここで、表１に、上述した実施例１−１，１−２および比較例１における駆動電圧および応答速度についての測定結果をまとめたものを示す。このように、ほぼ同等のセルサイズの光学絞りでは、複数のサブ領域に分割することにより、駆動電圧が低くなると共に、応答速度が速くなっていることがわかる。また、極性液体層と無極性液体層との比重調整も不要であるため、絶縁破壊を引き起こす要因となる塩化物イオンなどを加える必要がなくなり、材料の選定が容易となる。
【００８９】
【表１】
2009204686.tif 000007
【００９０】
［第２の実施の形態］
図１９は、第２の実施の形態に係る光学絞りの隔壁２３の平面構成を表すものである。図２０は、下部電極２４の平面構成を表す模式図である。本実施の形態では、これら隔壁２３の平面構成と下部電極２４の平面構成以外は、上記第１の実施の形態と同様の構成となっている。よって、上記第１の実施の形態と同一の構成要素の図示および説明を適宜省略する。
【００９１】
隔壁２３は、絶縁膜１３上に、その表面に沿って放射状に設けられている。但し、隔壁２３の外壁によって囲まれる領域は円形状となっている。また、この隔壁２３によって、領域Ｐは４つのサブ領域ＰS−１，ＰS−２，ＰS−３，ＰS−４に区画され、各サブ領域内に無極性液体層１６が配置されるようになっている。このような隔壁２３の材料としては、上述した隔壁１４と同様のものが用いられる。
【００９２】
下部電極２４は、４つのサブ領域ＰS−１，ＰS−２，ＰS−３，ＰS−４に共通の電極となっている。但し、下部電極２４は、隔壁２３の外壁によって囲まれた領域よりも一回り小さくなるように配置されている。すなわち、各サブ領域では、隔壁２３の外壁の近傍に電極のない領域が存在する。
【００９３】
第２の実施の形態の光学絞りでは、隔壁２３によって領域Ｐが４つのサブ領域ＰS−１，ＰS−２，ＰS−３，ＰS−４に区画され、このサブ領域ごとに無極性液体層１６が配置される。このような構成では、電圧を印加しない状態（Ｖ＝０）では、図２１（Ａ）に示したように、領域Ｐの全域を覆うように無極性液体層１６が存在している。一方、電圧を印加した状態（Ｖ＝Ｖ１）では、透明な絶縁膜１３の極性液体層１５に対する濡れ性が変化し、極性液体層１５は、領域Ｐの中央の領域で絶縁膜１３に対する接触面積を増加させるように変形する（図２１（Ｂ））。これにより、各サブ領域内の無極性液体層１６は、絶縁膜１３に対する接触面積を低減させるように変形する。よって、印加電圧に応じて、光学絞りの開口面積を変化させ、透過光量を調節することが可能となる。
【００９４】
ここで、例えば図２０に示したように、下部電極２４を、隔壁２３の外壁によって囲まれる領域よりも小さくなるようにすれば、絶縁膜１３上の隔壁２３の外壁近傍に電荷の蓄積されない領域を設けることができる。上述したように、絶縁膜１３表面での電荷の蓄積によって極性液体層１５に対する濡れ性が大きくなり、この濡れ性の大きくなった領域で極性液体層１５が安定して存在するため、絶縁膜１３上に電荷の蓄積されない領域があれば、無極性液体層１６はその領域に必然的に追いやられる。よって、無極性液体層１６を、隔壁２３の外壁、すなわち領域Ｐの端部に向けて変形させ易くすることができる。
【００９５】
なお、このとき、無極性液体層１６が、例えば直鎖型炭化水素材料により構成されている場合、電圧を印加しない状態では、図２２（Ａ）に示したように、無極性液体層１６の表面形状は極性液体層１５の側に凸となる。一方、電圧を印加した状態では、図２２（Ｂ）に示したように、下部電極２４の形成されていない領域、すなわち領域Ｐの端部に向かう方向（図２２（Ｂ）中の点線矢印の方向）に無極性液体層１６が移動して開口２０が形成される。
【００９６】
あるいは、上述の第１の実施の形態の変形例３に係る無極性液体層２７のように、無極性液体層の構成材料は芳香族炭化水素であってもよい。この場合、電圧を印加しない状態では、図２３（Ａ）に示したように、無極性液体層２７の表面形状は絶縁膜１３の側に凸となる。一方、電圧を印加した状態では、図２３（Ｂ）に示したように、下部電極２４の形成されていない領域、すなわち領域Ｐの端部に向かう方向（図２２（Ｂ）中の点線矢印の方向）に無極性液体層２７が移動して開口２０が形成される。
【００９７】
また、隔壁２３により領域Ｐを放射状に区画することにより、各無極性液体層１６の変形量を小さくすることができると共に、無極性液体層１６を領域Ｐの端部（隔壁２３の外壁近傍）に移動させることができる。よって、領域Ｐの端部を遮光領域、中央部を透過領域（開口）とすることができ、印加電圧に応じて、開口サイズを調節することが可能となる。また、区画数を比較的少なくする（例えば４つ）ことができると共に、下部電極を複数のサブ電極に分割する必要もないため、上記第１の実施の形態の光学絞り１に比べて簡易な構成となる。
【００９８】
なお、本実施の形態では、隔壁２３として、領域Ｐを放射状に４つのサブ領域に区画する構成を例に挙げて説明したが、領域Ｐの区画数は４つに限定されない。例えば、図２４（Ａ）に示したように、隔壁２５により３つのサブ領域に区画する構成であってもよく、図２４（Ｂ）に示したように、隔壁２６により８つのサブ領域に区画する構成であってもよい。いずれの構成においても、各サブ領域内で無極性液体層１６を隔壁の外壁に向けて変形させることができる。また、ここで説明した以外の数、例えば２，５，６，７，９，１０…の所望の数に区画するようにしても、本実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【００９９】
次に、第２の実施の形態の光学絞りの具体的な実施例について説明する。
【０１００】
（実施例２）
実施例２として、図１９に示したような隔壁２３を有する光学絞りを、上記実施例１−１と同様にして作製した。但し、セルサイズをφ４とし、隔壁２３を、領域Ｐが放射状に４つに分割されるようにパターン形成した。なお、実施例２においても、極性液体層と無極性液体層との比重調整は不要である。また、この実施例２の比較例２として、セルサイズφ４としたこと以外は、上記比較例１と同様の手順で光学絞り２００を作製した。
【０１０１】
これら実施例２および比較例２についての駆動電圧、応答速度についての測定結果を表２に示す。このように、φ４のセルサイズの光学絞りにおいて、領域Ｐを放射状に４つのサブ領域に区画することにより、駆動電圧を約２０Ｖと低くすることができ、これによって電圧に対する応答速度を２００ｍｓ以下と十分に速くすることができることが示された。
【０１０２】
【表２】
2009204686.tif 000008
【０１０３】
以上、実施の形態および実施例を挙げて本発明を説明したが、本発明はこれらの実施の形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。例えば、上記実施の形態では、下部電極が複数のサブ電極に分割されている構成を例に挙げて説明したが、これに限定されず、下部電極はサブ電極に分割されていないベタ電極であってもよい。また、上部電極が複数のサブ電極に分割されていてもよい。
【０１０４】
また、上記実施の形態等では、絶縁膜上に隔壁を形成した構成を例に挙げて説明したが、これに限定されず、例えば絶縁膜上に撥水膜などが設けられていてもよい。この場合、撥水膜は、可動部分となる無極性液体層や極性液体層と接触するため、これらに対して疎水性の大きい材質であることが好ましい。また、下部電極と上部電極とを構造的に絶縁させるために、誘電率が大きい材質であることが好ましい。例えば、フッ素系のポリマーであるＰＶｄＦやＰＴＦＥなどが用いられる。
【０１０５】
また、上記実施の形態等では、無極性液体層がサブ領域ごとに設けられ、極性液体層が、各サブ領域ＰSに共通の層として設けられた構成を例に挙げて説明したが、極性液体層の構成はこれに限定されない。例えば、各サブ領域ＰSをそれぞれ構造的に独立させ、無極性液体層だけでなく極性液体層についてもサブ領域ＰSごとに設けるようにしてもよい。
【０１０６】
また、上記実施の形態等では、下部電極の全面を覆うように絶縁膜が設けられた構成を例に挙げて説明したが、これに限定されず、例えば下部電極上の隔壁に対向する領域に、ブラックマトリクスを設け、このブラックマトリクスを覆うように絶縁膜を設けるようにしてもよい。これにより、隔壁が形成された領域に入射する光が遮断され、隔壁での光の散乱などを抑制することができる。
【０１０７】
また、上記実施の形態等では、極性液体層を透明とし、無極性液体層を黒色となるように着色した構成を例に挙げて説明したが、これに限定されず、逆に極性液体層を着色して、無極性液体層を透明になるようにしてもよい。このように、どちらか一方が遮光性、他方が光透過性を有するような構成であれば、本発明と同等の効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０１０８】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る光学絞りの概略構成を表す断面図である。
【図２】図１に示した隔壁の平面構成を表す模式図である。
【図３】図１に示した下部電極の平面構成を表す模式図である。
【図４】図１に示した光学絞りの製造工程を表す断面図である。
【図５】図４に続く工程を表す断面図である。
【図６】図５に続く工程を表す断面図である。
【図７】図６に続く工程を表す断面図である。
【図８】図７に続く工程を表す断面図である。
【図９】図１に示した光学絞りの作用を説明するための模式図である。
【図１０】図１に示した光学絞りの開口の様子を表す模式図である。
【図１１】第１の実施の形態の第１の変形例に係る隔壁および下部電極の平面構成を表す模式図である。
【図１２】第１の実施の形態の第２の変形例に係る隔壁および下部電極の平面構成を表す模式図である。
【図１３】第１の実施の形態の第３の変形例に係る光学絞りの概略構成を表す断面図である。
【図１４】図１３に示した光学絞りの作用を説明するための模式図である。
【図１５】第１の実施例に係る光学絞りにおける隔壁の拡大写真である。
【図１６】第１の実施例に係る光学絞りの波長に対する透過率を表す特性図である。
【図１７】第１の実施例に係る光学絞りの応答速度を表す特性図である。
【図１８】第１の実施例に係る光学絞りの印加電圧に対する波長６００ｎｍの光の透過率を表す特性図である。
【図１９】本発明の第２の実施の形態に係る光学絞りの隔壁の平面構成を表す模式図である。
【図２０】本発明の第２の実施の形態に係る光学絞りの下部電極の平面構成を表す模式図である。
【図２１】本発明の第２の実施の形態に係る光学絞りの開口の様子を説明するための模式図である。
【図２２】本発明の第２の実施の形態に係る光学絞りの作用を説明するための模式図である。
【図２３】第２の実施の形態の変形例に係る光学絞りの作用を説明するための模式図である。
【図２４】本発明の第２の実施の形態に係る隔壁の一変形例を表す平面模式図である。
【図２５】比較例に係る従来の光学絞りの概略構成を表す断面図である。
【符号の説明】
【０１０９】
１，２…光学絞り、１０…下部基板、１１…上部基板、１２，２２，２４，３２…下部電極、１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ，１２Ｄ，２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃ，２２Ｄ，３２Ａ…サブ電極、１３…絶縁膜、１４，２１，２３，２５，２６…隔壁、１５…極性液体層、１６，２７…無極性液体層、１７…上部電極、１８…封止層、２０…開口、Ｐ…領域、ＰS…サブ領域。
【図１】
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【図２】
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【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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