JP2008197296A - エレクトロウェッティングデバイス及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】高誘電率膜を用いることによる耐圧特性の劣化を防止して信頼性の高い絶縁構造を確保できるエレクトロウェッティングデバイスを提供する。
【解決手段】本発明に係るエレクトロウェッティングデバイス１０は、導電性の第１の液体１１と、絶縁性の第２の液体１２と、上記第１，第２の液体を収容する液室１８を形成する透明基板１４及び蓋体１５と、透明基板１４の液室１８側の表面に形成された電極層１６と、この電極層の表面に形成された絶縁層１７とを備え、この絶縁層１７は、絶縁性無機結晶材料からなる第１の絶縁膜１７ａと、絶縁性無機非晶質材料からなる第２の絶縁膜１７ｂの積層構造とすることで、第１の絶縁膜１７ａの表面凹凸を第２の絶縁膜１７ｂで緩和し、低電圧駆動が可能であり、耐圧強度に優れた信頼性の高い絶縁層を得ることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、エレクトロウェッティング効果（電気毛管現象）を利用したエレクトロウェッティングデバイス及びその製造方法に関する。

近年、エレクトロウェッティング効果を利用したエレクトロウェッティングデバイスの開発が進められている（例えば下記特許文献１参照）。エレクトロウェッティング効果は、導電性を有する液体と電極との間に電圧を印加したときに電極表面と液体との固液界面のエネルギーが変化し、液体表面の形状が変化する現象をいう。

一般に、エレクトロウェッティングデバイスは、導電性の第１の液体と、絶縁性の第２の液体と、上記第１，第２の液体を収容する液室を形成する一対の基材（下部基板、上部基板）と、下部基板の表面に形成された電極層と、この電極層の表面に形成された絶縁層を備えている（例えば下記特許文献２参照）。絶縁層を挟んで導電性の第１の液体と電極層との間に電圧を印加することで、エレクトロウェッティング効果により第１，第２の液体間の界面形状が変化する。そこで、第１，第２の液体の屈折率を相互に異ならせることによって、印加電圧の大きさで２液界面の形状が可逆的に変化する可変焦点レンズを構成することが可能となる。

国際公開第９９／１８４５６号パンフレット 特開２００３−３０２５０２号公報

近年、低駆動電圧で信頼性の高いエレクトロウェッティングデバイスの開発が求められている。上述のように、エレクトロウェッティングデバイスは、導電性液体と電極層との間に印加する電圧の大きさで駆動される。この駆動電圧は、導電性液体と電極層との間に介在する絶縁層の誘電率に比例し、絶縁層の厚さに逆比例する。したがって、絶縁層として高誘電率材料を小さい膜厚で形成することで、エレクトロウェッティングデバイスの駆動電圧の低減を図ることが可能となる。ここで、誘電率の高い絶縁材料として、金属酸化物等の絶縁性無機結晶材料のスパッタ膜等が知られている。

しかしながら、この種の無機材料は成膜後の膜表面の凹凸が比較的大きいため、膜厚の均質性が乏しく、安定した耐圧特性が得られにくいという問題がある。すなわち、形成した高誘電率膜の局所的な凹凸ピーク領域で導電性液体との間において電流リークが生じ、絶縁層の絶縁破壊が生じるおそれが高くなる。

そこで本発明は上述の問題に鑑みてなされ、高誘電率膜を用いることによる耐圧特性の劣化を防止して信頼性の高い絶縁構造を確保できるエレクトロウェッティングデバイス及びその製造方法を提供することを課題とする。

以上の課題を解決するに当たり、本発明のエレクトロウェッティングデバイスは、導電性の第１の液体と、絶縁性の第２の液体と、上記第１，第２の液体を収容する液室を形成する一対の基材と、これら一対の基材のうち一方の基材の上記液室側の表面に形成された電極層と、この電極層の表面に形成された絶縁層と、を備えたエレクトロウェッティングデバイスであって、上記絶縁層は、絶縁性無機結晶材料からなる第１の絶縁膜と、絶縁性無機非晶質材料からなる第２の絶縁膜の積層構造を有することを特徴とする。

また、本発明に係るエレクトロウェッティングデバイスの製造方法は、導電性の第１の液体と絶縁性の第２の液体とが互いに混和することなく密閉性の液室内に収容され、上記液室の内面の一部に絶縁層を介して電極層が配置されたエレクトロウェッティングデバイスの製造方法であって、上記絶縁層は、上記電極層の上に絶縁性無機結晶材料からなる第１の絶縁膜を成膜する工程と、上記第１の絶縁膜の上に絶縁性無機非晶質材料からなる第２の絶縁膜を成膜する工程を経て形成されることを特徴とする。

本発明においては、絶縁性無機結晶材料と、この絶縁性無機結晶材料よりも表面平坦性の高い絶縁性無機非晶質材料との積層構造で上記絶縁層を構成している。これにより、表面平坦性に優れた無機絶縁層を構成でき、耐圧強度の高い信頼性に優れた絶縁構造を得ることができる。また、誘電率の高い絶縁層を小さい膜厚で形成できるので、エレクトロウェッティングデバイスの駆動電圧の低減を図ることができる。

本発明において、第１，第２の絶縁膜は、互いに同一の金属元素を含む酸化物で構成される。これにより、密着性に優れた絶縁層を構成することができる。好適には、電極層の構成材料を同種金属の酸化物を含む構成とすることで、電極層と絶縁層の間の密着性向上を図ることができる。具体的に、例えば、電極層はＡＺＯ、第１の絶縁膜はＺｎＯ、第２の絶縁膜はＺｎＡｌＯで構成される。

これら第１，第２の絶縁膜は、真空を用いた薄膜形成手段、例えばスパッタ法によって形成することができる。この場合、濃度管理された酸素雰囲気中でのスパッタ法によって金属酸化物からなる絶縁膜を形成することができる。

以上述べたように、本発明によれば、表面平坦性に優れた高誘電率の絶縁層を構成できるので、エレクトロウェッティングデバイスの駆動電圧の低減と信頼性の向上を図ることができる。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。

図１は本発明の実施形態によるエレクトロウェッティングデバイス１０の概略構成を示す側断面図である。本実施形態のエレクトロウェッティングデバイス１０は、密閉性の液室１８の内部に導電性の第１の液体１１と絶縁性の第２の液体１２が収容されてなり、これら第１の液体１１と第２の液体１２の界面１３Ａでレンズ面を形成するレンズ素子１３を備えている。このエレクトロウェッティングデバイス１０は、例えば照明光学系やカメラのストロボ装置などに用いられ、当該エレクトロウェッティングデバイス１０を透過する光Ｌの焦点距離を任意に変化させる可変焦点レンズ素子として構成されている。

第１の液体１１としては、導電性を有する透明な液体が用いられ、例えば、水、電解液（塩化カリウムや塩化ナトリウム、塩化リチウム等の電解質の水溶液）、分子量の小さなメチルアルコール、エチルアルコール等のアルコール類、常温溶融塩（イオン性液体）などの有極性液体を用いることができる。

第２の液体１２としては、絶縁性を有する透明な液体が用いられ、例えば、デカン、ドデカン、ヘキサデカンもしくはウンデカン等の炭化水素系の材料、シリコーンオイル、フッ素系の材料などの無極性溶媒を用いることができる。本実施形態において、第２の液体１２の表面張力は、第１の液体１１の表面張力よりも小さいものが用いられているが、勿論これに限られない。

第１，第２の液体１１，１２は、互いに異なる屈折率を有するとともに、互いに混和することなく存在できる材料が選ばれる。具体的に、本実施形態では、第１の液体１１として塩化リチウム水溶液（濃度３．６６ｗｔ％、屈折率１．３４）が用いられ、第２の液体１２としてシリコーンオイル（ＧＥ東芝シリコーン社製ＴＳＦ４３７、屈折率１．４９）が用いられる。また、第１，第２の液体１１，１２は互いに同等の比重をもつことが好ましい。なお必要に応じて、第１，第２の液体１１，１２は着色されていてもよい。

次に、液室１８は、一対の基材としての透明基板１４と蓋体１５とを互いに貼り合わせて構成された容器の内部に形成されている。

透明基板１４及び蓋体１５は、光学的に透明な絶縁性基材からなり、例えば、プラスチック材料の射出成形体、ガラス材料、各種セラミック材料等で構成される。プラスチック材料としては、ポリカーボネート（ＰＣ）、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）、ポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）、ポリオレフィン（ＰＯ）等の透明高分子材料を好適に用いることができる。

本実施形態では、透明基板１４の液室１８側表面部にレンズ素子１３を収容する凹所１４Ａが形成されている。なお、透明基板１４の表面形状は任意に形成でき、上記の例に限られず平坦面としてもよい。

透明基板１４の液室１８側の表面には、電極層１６が形成されている。電極層１６は透明電極材料で構成され、本実施形態ではＺｎからなる群より選ばれる少なくとも２種類以上の金属酸化物のスパッタ膜で構成されている。具体的に、電極層１６は、ＡＺＯ（ＺｎＯ−Ａｌ₂Ｏ₃）のスパッタ膜で構成されるが、これに限られず、例えば、ＩＴＯ（インジウム−スズ酸化物）、ＧＺＯ（ＺｎＯ−Ｇａ₂Ｏ₃）、ＳＺＯ（ＺｎＯ−ＳｉＯ₂）等が挙げられる。

また、電極層１６の上には、本発明に係る絶縁層１７が形成されている。図２は絶縁層１７の構造を示す電極層１６周辺の断面図である。絶縁層１７は、電極層１６の上に形成された絶縁性無機結晶材料からなる第１の絶縁膜１７ａと、この第１の絶縁膜１７ａの上に形成された絶縁性無機非晶質材料からなる第２の絶縁膜１７ｂの積層構造を有している。

第１，第２の絶縁膜１７ａ，１７ｂはいずれもスパッタ法、真空蒸着法等の真空薄膜形成技術によって形成された透明酸化物からなる。第１の絶縁膜１７ａはそれ自体で結晶性の絶縁膜であり、第２の絶縁膜１７ｂはそれ自体で非晶質の絶縁膜からなる。第２の絶縁膜１７ｂは、結晶性の第１の絶縁膜１７ａの表面の凹凸を吸収するために設けられている。

第１の絶縁膜１７ａとしては、例えば、ＺｎＯ、Ａｌ₂Ｏ₃、ＭｇＯ、ＨｆＯ₂、ＺｒＯ₂、Ｆｅ₂Ｏ₃、ＴｉＯ₂等の高誘電率膜が好適に用いられる。一方、第２の絶縁膜１７ｂとしては、例えば、ＺｎＡｌＯ、ＳｉＯ₂、ＳｉＮｘ等が好適に用いられる。

本実施形態では、第１の絶縁膜１７ａはＺｎＯ、第２の絶縁膜１７ｂはＺｎＡｌＯからなる。第１の絶縁膜１７ａと第２の絶縁膜１７ｂが互いに同一の金属元素を含む酸化物で構成することにより、両者間の親和性を高めて密着性の向上を図ることができる。また、電極層１６の構成材料（ＡＺＯ）がこれら絶縁膜１７ａ，１７ｂと同一の金属元素を含むことから、電極層１６と第１の絶縁膜１７ａ間の相互の密着性を向上させるとともに、第１の絶縁膜１７ａの結晶配向性を高めて高誘電率化を図ることができる。なお、電極層１６、絶縁層１７の形成方法の詳細については後述する。

第１，第２の絶縁膜１７ａ，１７ｂの膜厚は特に制限されないが、本実施形態では、第２の絶縁膜１７ｂの膜厚は第１の絶縁膜１７ａの膜厚と同等又はそれ以下の厚さで形成されている。第１の絶縁膜１７ａは、結晶性に起因して第２の絶縁膜１７ｂよりも誘電率が高く、絶縁層１７の誘電率を支配的に決定するからである。また、第２の絶縁膜１７ｂは第１の絶縁膜１７ａの表面平坦性を緩和できる程度の厚さで十分だからである。なお、絶縁層１７の表面は撥水性を有することが好ましく、このような観点から第２の絶縁膜１７ｂの構成材料が選定され、あるいは、第２の絶縁膜１７ｂの表面に撥水処理が施される。

絶縁層１７は、電極層１６の形成領域の全域にわたって形成されることにより、電極層１６と導電性の第１の液体１１との間の電気的短絡を防止している。絶縁層１７は、電極部材１９を介して蓋体１５と対向している。電極部材１９は、液室１８の外部から第１の液体１１へ電圧を印加するためのものであるとともに、透明基材１４と蓋体１５との間を封止する機能を有している。

以上のように構成される本実施形態のエレクトロウェッティングデバイス１０においては、電極層１６と電極部材１９（第１の液体１１）との間に駆動電圧を印加する電圧供給源Ｖが設けられている。第１の液体１１と第２の液体１２の界面１３Ａの形状は、球面あるいは非球面であり、その曲率は電圧供給源Ｖから供給される駆動電圧の大きさに応じて変化する。そして、界面１３Ａは、第１の液体１１と第２の液体１２の屈折率差に応じたレンズパワーをもつレンズ面を構成するので、駆動電圧の大きさを調整することで、蓋体１５側から透明基板１４側へ入射する光Ｌの焦点距離を変化させることが可能となる。

図３Ａ，Ｂにレンズ素子１３の駆動原理を示す。図３Ａは第１の液体１１と電極層１６の間に駆動電圧を印加していない場合の絶縁層１７／第１の液体１１／第２の液体１２の各界面の張力の状態を示し、図３Ｂは第１の液体１１と電極層１６の間に所定の駆動電圧を印加した場合のそれを示している。

レンズ素子１３の内部では、絶縁層１７／第１の液体１１／第２の液体１２において３つの界面張力が発生している。すなわち、絶縁層１７と第１の液体１１の間の張力（ＳＷ）、第２の液体１２と第１の液体１１の間の張力（ＯＷ）、絶縁層１７と第２の液体１２の間の張力（ＳＯ）であり、ここではそれぞれをγｓｗ、γｏｗ、γｓｏと表す。

駆動電圧を印加していない場合には、３つの界面張力と、絶縁層１７と第２の液体１２の接触角度（θ）の間には、いわゆるＹｏｕｎｇ−Ｌａｐｌａｃｅの方程式から次式の関係が成り立ち、これに基づいて界面１３Ａの形状が決まる。
ｃｏｓθ＝（γｓｗ−γｓｏ）／γｏｗ

駆動電圧を印加した場合には、エレクトロウェッティング効果により界面１３Ａの形状が変化する。すなわち、電圧印加により絶縁層１７と第１の液体１１の界面には電荷が発生し、それによって絶縁層１７と第２の液体１２の間の張力（ＳＯ）方向に次式に示す圧力Ｆが加わるようになる。
Ｆ＝１／２（ε・ε０／ｄ）Ｖ²
（ここで、εは絶縁層の誘電率、ε０は真空誘電率、ｄは絶縁層の厚さ、Ｖは印加電圧を表す。）

したがって、３つの界面張力と、絶縁層１７と第２の液体１２の接触角度（θ）の間には次式のような関係が成り立ち、電圧を印加しない場合に比べて接触角度θは増加して界面１３Ａの形状が変化する。また、その変化の程度は電圧を変化させることによって制御可能である。
ｃｏｓθ＝（γｓｗ−γｓｏ）／γｏｗ−１／２（ε・ε０／ｄ）Ｖ² ……（１）

以上のように、レンズ素子１３は、互いに屈折率の異なる第１，第２の液体１１，１２の界面１３Ａの形状が変化することによって、焦点距離を変化させることが可能であるとともに、その焦点距離は印加電圧により制御可能なものとなる。

一方、（１）式より、絶縁層１７の誘電率（ε）が大きいほど、あるいは絶縁層１７の膜厚が小さいほど、同じ駆動電圧（Ｖ）でもレンズ素子１３の界面１３Ａの形状を大きく変化させることが可能となる。従って、レンズ素子１３の駆動電圧の低減を図るためには、絶縁層１７の誘電率を高くするか、その膜厚を小さくする必要がある。

そこで本実施形態では、絶縁層１７（第１，第２の絶縁膜１７ａ，１７ｂ）を無機材料で形成しているので、ポリパラキシリレンやＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）などの有機系材料に比べて、小さい膜厚で大きな誘電率が得られる。これにより、低い駆動電圧でレンズ素子１３の大きな形状変化を生じさせることができるので、エレクトロウェティングデバイス１０の駆動電圧の低減を図ることが可能となる。

また、本実施形態によれば、絶縁層１７を無機結晶材料からなる第１の絶縁膜１７ａと無機非晶質材料からなる第２の絶縁膜１７ｂの積層構造で構成しているので、第１の絶縁膜１７ａの表面粗さを第２の絶縁膜１７ｂでカバーして、絶縁層１７の表面平坦性を高めることができる。これにより、絶縁層１７の膜厚を均一化できるとともに、絶縁層１７の耐圧特性を向上させることが可能となる。

図４は、走査型プローブ顕微鏡（セイコーインスツルメンツ社製「ＳＰＡ４００」）を用いて行った電極層１６、第１の絶縁膜１７ａ、第２の絶縁膜１７ｂの各層における表面観察結果の一例を示している。ここで、図４Ａは、シリコン基板上に電極層としてＡＺＯ膜を１００ｎｍ成膜した場合を示しており、表面粗さ（Ｒａ）は１．７ｎｍであった。図４Ｂは、ＡＺＯ膜の上に第１の絶縁膜１７ａとしてＺｎＯ膜を５０ｎｍ形成したときの状態を示しており、表面粗さ（Ｒａ）は３．３ｎｍであった。図４Ｃは、ＺｎＯ膜に第２の絶縁膜１７ｂとしてＺｎＡｌＯ膜を５０ｎｍ形成したときの状態を示しており、表面粗さ（Ｒａ）は１．７ｎｍであった。

図４の結果から明らかなように、結晶性絶縁膜（ＺｎＯ）の上に非晶質絶縁膜（ＺｎＡｌＯ）を形成した積層構造で絶縁層を構成することによって、絶縁層表面の平坦性を高められることがわかる。

また、図５は、絶縁層を無機結晶材料のみで形成した単層構造のサンプルと、無機結晶材料層の上に無機非晶質材料層を形成した積層構造のサンプルの各々の耐圧特性を比較した一実験結果を示している。ここで、単層構造のサンプルは、ガラス基板上に電極層としてＡＺＯ膜を１００ｎｍ、その上に無機結晶材料としてＺｎＯ膜を１１４ｎｍ形成したものを用いた。一方、積層構造のサンプルは、ガラス基板上に電極層としてＡＺＯ膜を１００ｎｍ、その上に無機結晶材料としてＺｎＯ膜を５０ｎｍ、無機非晶質材料としてＺｎＡｌＯ膜を５０ｎｍ形成したものを用いた。

図５の結果より、単層構造のサンプルの場合の耐圧強度は０．２６ＭＶ／ｃｍであったのに対し、本発明の積層構造のサンプルの場合の耐圧強度は３．０５ＭＶ／ｃｍであり、耐圧強度の著しい向上が認められた。

次に、本実施形態のエレクトロウェッティングデバイス１０における透明基板１４に対する電極層１６及び絶縁層１７の形成方法について説明する。

本実施形態におけるエレクトロウェッティングデバイス１０を構成する電極層１６及び絶縁層１７は、透明基板１４の表面への連続成膜によって形成される。これら電極層１６及び絶縁層１７の成膜方法としてはスパッタ法や真空蒸着法等の真空薄膜形成技術が用いられ、特に本実施形態ではスパッタ法が用いられている。図６にスパッタ装置の構成の一例を示す。

図６に示すスパッタ装置２０は、直流方式のスパッタ装置であり、チャンバー２１内に基板（透明基板）１４を保持する基板ホルダー２２とターゲット２３を保持するターゲットホルダー２４とが対向配置されており、基板１４とターゲット２３との間に電圧が印加されるようになっている。詳しくは、基板１４は基板ホルダー２２を経由してグランドに接地され、ターゲット２３はターゲットホルダー２４を経由して直流電源２５につながっており、基板１４のアース電位に対してターゲット２３には直流電源２５から所定のマイナス電圧が印加される。

また、スパッタ装置２０は、チャンバー２１内の排気系として排気ポンプ２６を有している。さらに、ガス供給系として、Ａｒガスボンベ２７、Ｏ₂ガスボンベ２８、及び、それぞれのガスボンベ２７，２８からガスを途中で混合しこの混合したガスをチャンバー２１内へ導くガス配管２９を有している。混合ガスは、ガス配管２９に設けられたＡｒガス流量コントローラ２７ａ、Ｏ₂ガス流量コントローラ２８ａによってそれぞれの流量比及び混合ガスとしての流量がコントロールされ、プロセスガス導入口２９ａからチャンバー２１内へ導入されるようになっている。

このスパッタ装置２０により基板１４上に電極層１６を成膜するに当たっては、まず、基板ホルダー２２に基板１４をセットするとともに、ターゲットホルダー２４にターゲット２３をセットする。ここで、ターゲット２３は、電極層１６の構成材料によって選択され、本実施形態では、ＺｎＯにＡｌ₂Ｏ₃が含有されてなるターゲット（ＡＺＯターゲット）が用いられる。ターゲット２３のＡｌ₂Ｏ₃含有量は、１０ｗｔ％以下が好ましい。

次に、チャンバー２１内を排気ポンプ２６によって真空排気し、所定の真空度（例えば０．１〜１Ｐａ）に維持しながら、反応性ガスであるＯ₂ガス及びＡｒガスを所定量混合した混合ガスをプロセスガス導入口２９ａからチャンバー２１内に導入する。ここで、混合ガスの流量（ｓｃｃｍ）の比（反応性ガス流量比（Ｏ₂／Ａｒ））は、成膜される透明膜が所定の抵抗値以下となり導電性をもつように調整される（例えば、ＡＺＯターゲットの場合、０．２％）。あるいは、チャンバー２１内にＯ₂ガスは導入せず、Ａｒガスのみを導入するようにしてもよい。

次いで、直流電源２５よりターゲット２３と基板１４間に直流電圧を印加し、雰囲気ガス（Ｏ₂＋Ａｒ、またはＡｒ）についてグロー放電させプラズマＰを形成する。直流電源２５から電力（例えば、０．１〜７．８Ｗ／ｃｍ²）を投入してスパッタリングを開始し、基板１４上にターゲット組成に基づいた電極層１６を形成する。

以上のようにして、基板１４上に透明な電極層１６が形成される。続いて、電極層１６の上に絶縁層１７が成膜される。絶縁層１７の成膜は、第１の絶縁膜１７ａの成膜工程と、第２の絶縁膜１７ｂの成膜工程とを経て行われる。これら第１，第２の絶縁膜１７ａ，１７ｂの成膜は、図６に示したスパッタ装置２０と同様のスパッタ装置によって行われる。

この場合、第１の絶縁膜１７ａの成膜には、ターゲット２３としてＺｎ金属ターゲットが用いられ、プロセスガスの酸素ガス流量比（Ｏ₂／（Ｏ₂＋Ａｒ））を例えば４０％以上に調整する。以上の反応性スパッタリングによって、電極層１６上に結晶性のＺｎＯ膜からなる第１の絶縁膜１７ａが成膜される。

一方、第２の絶縁膜１７ｂの成膜には、ターゲット２３としてＺｎにＡｌをドープした合金ターゲットが用いられ、プロセスガスの酸素ガス流量比（Ｏ₂／（Ｏ₂＋Ａｒ））を例えば４０％以上に調整する。以上の反応性スパッタリングによって、第１の絶縁膜１７ａの上に非晶質のＡｌＺｎＯ膜からなる第２の絶縁膜１７ｂが成膜される。

なお、上述の例の場合、第１の絶縁膜１７ａの成膜工程と、第２の絶縁膜１７ｂの成膜工程とは、それぞれ別々のチャンバー内で実施されることになるが、この場合、複数のスパッタ室が隣接配置されたインライン式連続スパッタ装置や複数の真空処理室がクラスター状に配置された枚葉式真空処理装置など、真空雰囲気を壊さずに基板を搬送することが可能な真空装置が好適に用いられる。また、同一チャンバー内に複数のターゲットを配置して、成膜工程に応じてターゲットを使い分ける方法を採用することも可能である。

以上のようにして、透明基板１４上に電極層及び、第１，第２の絶縁膜１７ａ，１７ｂの積層構造からなる絶縁層１７が順に成膜される。本実施形態のエレクトロウェッティングデバイスの製造方法によれば、表面平坦性に優れた高誘電率の絶縁層を形成できるので、信頼性の高い低電圧駆動のエレクトロウェッティングデバイスを安定して製造することができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されることはなく、本発明の技術的思想に基づいて種々の変形が可能である。

例えば以上の実施形態では、単一のレンズ素子を具備するエレクトロウェッティングデバイスを例に挙げて説明したが、上記レンズ素子がアレイ状に複数配置されたエレクトロウェッティングデバイスの絶縁層構造にも、本発明は適用可能である。

また、可変焦点レンズ用途のエレクトロウェッティングデバイスに限らず、配光制御等の他の光学用途や、液体の表面張力の変化を利用してワークを位置決め搬送するステージ装置等の各種アクチュエータ用途のエレクトロウェッティングデバイスに対しても、本発明は適用可能である。

本発明の実施形態によるエレクトロウェッティングデバイスの概略構成を示す側断面図である。 図１のエレクトロウェッティングデバイスの絶縁層の構造を模式的に示す断面図である。 エレクトロウェッティング効果の原理説明図である。 本発明の一実施例による電極層、絶縁層の表面観察結果を示す図である。 本発明の一実施例による絶縁層の耐圧強度を示す図である。 本発明のエレクトロウェッティングデバイスの製造に用いられるスパッタ装置の一構成例を示す概略図である。

符号の説明

１０…エレクトロウェッティングデバイス、１１…第１の液体、１２…第２の液体、１３…レンズ素子、１３Ａ…界面、１４…透明基板、１５…蓋体、１６…電極層、１７…絶縁層、１７ａ…第１の絶縁膜、１７ｂ…第２の絶縁膜、１８…液室、２０…スパッタ装置

Claims (6)

1. 導電性の第１の液体と、
   絶縁性の第２の液体と、
   前記第１，第２の液体を収容する液室を形成する一対の基材と、
   前記一対の基材のうち一方の基材の前記液室側の表面に形成された電極層と、
   前記電極層の表面に形成された絶縁層と、を備えたエレクトロウェッティングデバイスであって、
   前記絶縁層は、絶縁性無機結晶材料からなる第１の絶縁膜と、絶縁性無機非晶質材料からなる第２の絶縁膜の積層構造を有する
   ことを特徴とするエレクトロウェッティングデバイス。
2. 前記第１，第２の絶縁膜は、互いに同一の金属元素を含む酸化物からなる
   ことを特徴とする請求項１に記載のエレクトロウェッティングデバイス。
3. 前記電極層、前記第１の絶縁膜及び前記第２の絶縁膜は、互いに同一の金属元素を含む透明酸化物からなる
   ことを特徴とする請求項１に記載のエレクトロウェッティングデバイス。
4. 導電性の第１の液体と絶縁性の第２の液体とが互いに混和することなく密閉性の液室内に収容され、前記液室の内面の一部に絶縁層を介して電極層が配置されたエレクトロウェッティングデバイスの製造方法であって、
   前記絶縁層は、
   前記電極層の上に絶縁性無機結晶材料からなる第１の絶縁膜を成膜する工程と、
   前記第１の絶縁膜の上に絶縁性無機非晶質材料からなる第２の絶縁膜を成膜する工程を経て形成される
   ことを特徴とするエレクトロウェッティングデバイスの製造方法。
5. 前記第１，第２の絶縁膜の成膜を、酸素ガス雰囲気中でのスパッタ法によって行う
   ことを特徴とする請求項４に記載のエレクトロウェッティングデバイスの製造方法。
6. 前記第１の絶縁膜の成膜にはＺｎ金属ターゲットを用い、前記第２の絶縁膜の成膜にはＺｎ−Ａｌ合金ターゲットを用いる
   ことを特徴とする請求項５に記載のエレクトロウェッティングデバイスの製造方法。

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