光透過型金属電極、電子装置及び光学素子
【課題】シート抵抗が低く、広い波長範囲で高い透過率を有する光透過型金属電極、電子装置及び光学素子を提供する。
【解決手段】実施形態によれば、複数の第１金属線と、複数の第２金属線と、を含む光透過型金属電極が提供される。複数の第１金属線は、第１方向に沿って並ぶ。第１金属線は、第１方向と交差する第２方向に沿って延びる。複数の第２金属線は、第１方向と第２方向を含む平面に対して平行で第１方向と交差する第３方向に沿って並び、第１金属線と接触する。第２金属線は、その平面に対して平行で第３方向と交差する第４方向に沿って延びる。複数の第１金属線の第１方向における中心どうしの第１距離は、可視光を含む波長帯の最短の波長以下である。複数の第２金属線の第３方向における中心どうしの第２距離は、波長帯の最長の波長を超える。第１金属線と第２金属線の厚さは、最短の波長以下である。
【解決手段】実施形態によれば、複数の第１金属線と、複数の第２金属線と、を含む光透過型金属電極が提供される。複数の第１金属線は、第１方向に沿って並ぶ。第１金属線は、第１方向と交差する第２方向に沿って延びる。複数の第２金属線は、第１方向と第２方向を含む平面に対して平行で第１方向と交差する第３方向に沿って並び、第１金属線と接触する。第２金属線は、その平面に対して平行で第３方向と交差する第４方向に沿って延びる。複数の第１金属線の第１方向における中心どうしの第１距離は、可視光を含む波長帯の最短の波長以下である。複数の第２金属線の第３方向における中心どうしの第２距離は、波長帯の最長の波長を超える。第１金属線と第２金属線の厚さは、最短の波長以下である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、光透過型金属電極、電子装置及び光学素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体発光素子、光電変換素子及び表示装置などの電子装置において、光を透過する電極が用いられる。このような電極としては、例えば、酸化物導電材料の一つであるＩＴＯ（Indium Tin Oxide）が用いられている。ガラス基板上にＩＴＯ膜を形成したときの可視光領域の透過率は８０％程度である。一方で、そのシート抵抗は、１０Ω／□（オーム／square）以上１００Ω／□以下程度であり、一般的な金属材料による電極に比べて高い。
【０００３】
一方、金属薄膜に円形開口部を周期的に形成した金属ナノ構造体や、金属細線を用いた光透過性電極がある。しかしながら、これらの構成を用いても低いシート抵抗を維持しながら、広い波長範囲で高い透過率を得るにためは改良の余地がある。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】Q. Chen and D. E. S. Cumming, “High transmission and low color cross-talk plasmonic color filters using triangular-lattice hole arrays in aluminum films”, Optics Express, Volume 18, Issue 13, 14056-14062 (2010).
【非特許文献２】M. Kang, M. Kim, J. Kim and L. J. Guo, “Organic Solar Cells Using Nanoimprinted Transparent Metal Electrodes”, Advanced Materials, Issue 20, 4408-4413(2008).
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の実施形態は、シート抵抗が低く、広い波長範囲で高い透過率を有する光透過型金属電極、電子装置及び光学素子を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の実施形態によれば、複数の第１金属線と、複数の第２金属線と、を含む光透過型金属電極が提供される。前記複数の第１金属線は、第１方向に沿って並んで配置される。前記複数の第１金属線のそれぞれは、前記第１方向と交差する第２方向に沿って延びる。複数の第２金属線は、前記第１方向と前記第２方向を含む平面に対して平行で前記第１方向と交差する第３方向に沿って並んで配置される。複数の第２金属線は、前記複数の第１金属線と接触する。前記複数の第２金属線のそれぞれは、前記平面に対して平行で前記第３方向と交差する第４方向に沿って延びる。前記複数の第１金属線のそれぞれの第１方向における中心どうしの第１距離は、可視光を含む波長帯のうちの最短の波長以下である。前記複数の第２金属線のそれぞれの第３方向における中心どうしの第２距離は、前記波長帯のうちの最長の波長を超える。前記第１金属線と前記第２金属線の前記平面に対して垂直な方向に沿った厚さは、前記最短の波長以下である。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】図１（ａ）及び図１（ｂ）は、第１の実施形態に係る光透過型金属電極を示す模式図である。
【図２】図２（ａ）及び図２（ｂ）は、第１の実施形態に係る光透過型金属電極の特性を示す模式図である。
【図３】金属電極層の特性を示すグラフ図である。
【図４】第１の実施形態に係る光透過型金属電極の特性を示すグラフ図である。
【図５】図５（ａ）〜図５（ｃ）は、光透過型金属電極を示す模式的平面図である。
【図６】図６（ａ）〜図６（ｄ）は、第１の実施形態に係る光透過型金属電極の製造方法を示す工程順模式的断面図である。
【図７】図７（ａ）〜図７（ｃ）は、第１の実施形態に係る光透過型金属電極の別の製造方法を示す工程順模式的断面図である。
【図８】図８（ａ）〜図８（ｃ）は、光透過型金属電極の特性を示すグラフ図である。
【図９】図９（ａ）〜図９（ｃ）は、光透過型金属電極の特性を示すグラフ図である。
【図１０】図１０（ａ）及び図１０（ｂ）は、光透過型金属電極の特性を示すグラフ図である。
【図１１】第１の実施形態に係る別の光透過型金属電極を示す模式的平面図である。
【図１２】第１の実施形態に係る別の光透過型金属電極を示す模式的断面図である。
【図１３】第２の実施形態に係る電子装置を示す模式的断面図である。
【図１４】第２の実施形態に係る別の電子装置を示す模式的断面図である。
【図１５】第２の実施形態に係る別の電子装置を示す模式的断面図である。
【図１６】第２の実施形態に係る別の電子装置を示す模式的断面図である。
【図１７】第３の実施形態に係る光学素子を示す模式的斜視図である。
【図１８】第３の実施形態に係る別の光学素子を示す模式的断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下に、各実施の形態について図面を参照しつつ説明する。
なお、図面は模式的または概念的なものであり、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。また、同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。
なお、本願明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
【０００９】
（第１の実施形態）
図１（ａ）及び図１（ｂ）は、第１の実施形態に係る光透過型金属電極の構成を例示する模式図である。
図１（ａ）は斜視図である。図１（ｂ）は、平面図である。
図１（ａ）及び図１（ｂ）に表したように、本実施形態に係る光透過型金属電極３１０は、複数の第１金属線１０と、複数の第２金属線２０と、を含む。
【００１０】
複数の第１金属線１０は、第１方向Ｄ１に沿って並んで配置される。複数の第１金属線１０のそれぞれは、第１方向Ｄ１と交差する第２方向Ｄ２に沿って延びる。この例では、第２方向Ｄ２は、第１方向Ｄ１に対して垂直である。
【００１１】
例えば、第１方向Ｄ１と第２方向Ｄ２とを含む平面をＸ−Ｙ平面とする。Ｘ−Ｙ平面に対して平行な１つの方向をＸ軸方向とする。Ｘ−Ｙ平面に対して平行でＸ軸方向に対して垂直な１つの方向をＹ軸方向とする。Ｘ軸方向とＹ軸方向とに対して垂直な方向をＺ軸方向とする。
【００１２】
例えば、第１方向Ｄ１は、Ｘ軸方向に対して平行である。第２方向Ｄ２は、Ｙ軸方向に対して平行である。複数の第１金属線１０のうちの１つから、複数の第１金属線１０のうちの別の１つに向かう方向は、第１方向である。
【００１３】
複数の第２金属線２０は、第３方向Ｄ３に沿って並んで配置される。複数の第２金属線２０は、複数の第１金属線１０と接触する。第３方向Ｄ３は、第１方向Ｄ１と交差する。複数の第２金属線２０のそれぞれは、第３方向Ｄ３と交差する第４方向Ｄ４に沿って延びる。第３方向Ｄ３及び第４方向Ｄ４は、第１方向Ｄ１と第２方向Ｄ２とを含む平面（Ｘ−Ｙ平面）に対して平行である。
【００１４】
この例では、第４方向Ｄ４は、第３方向Ｄ３に対して垂直である。この例では、第３方向Ｄ３は、Ｙ軸方向に対して平行である。第４方向Ｄ４は、Ｘ軸方向に対して平行である。すなわち、第３方向Ｄ３は、第１方向Ｄ１に対して垂直である。ただし、後述するように、実施形態はこれに限らない。第３方向Ｄ３は、第１方向Ｄ１に対して非平行でも良い。
【００１５】
以下では、説明を簡単にするために、第１方向Ｄ１がＸ軸方向に対して平行で、第２方向Ｄ２がＹ軸方向に対して平行で、第３方向Ｄ３がＹ軸方向に対して平行で、第４方向Ｄ４がＸ軸方向に対して平行である場合について説明する。
【００１６】
説明を簡単にするために、複数の第１金属線１０を適宜、第１アレイ１５と言い、複数の第２金属線２０を適宜第２アレイ２５と言う。複数の第１金属線１０と、複数の第２金属線２０と、は実質的に同じ層（Ｘ−Ｙ平面に対して平行な層）内に設けられている。複数の第１金属線１０と、複数の第２金属線２０と、を合わせて金属電極層３０と言う。金属電極層３０は、例えば、電極として機能する層である。金属電極層３０は、第１アレイ１５と第２アレイ２５とを含む。第１アレイ１５は、複数の第１金属線１０を含む。第２アレイ２５は、複数の第２金属線２０を含む。
【００１７】
複数の第１金属線１０のそれぞれの第１方向Ｄ１における中心どうしの距離を第１距離ｐ１とする。複数の第１金属線１０のそれぞれの第１方向Ｄ１における中心どうしの距離（第１距離ｐ１）は、複数の第１金属線１０の全てにおいて同じでなくても良い。以下では、説明を簡単にするために、第１距離ｐ１が、複数の第１金属線１０の全てにおいて同じであるとして説明する。このときは、第１距離ｐ１は、第１金属線１０の配設ピッチ（周期）に相当する。
第１距離ｐ１が、複数の第１金属線１０どうしにおいて異なるときは、平均値を用いる。
【００１８】
複数の第１金属線１０のそれぞれの第１方向Ｄ１に沿った幅を第１幅ｗ１とする。複数の第１金属線１０のそれぞれの第１方向Ｄ１に沿った幅（第１幅ｗ１）は、複数の第１金属線１０の全てにおいて同じでなくても良い。以下では、説明を簡単にするために、第１幅ｗ１が、複数の第１金属線１０の全てにおいて同じであるとして説明する。
第１幅ｗ１が、複数の第１金属線１０どうしにおいて異なるときは、平均値を用いる。
【００１９】
一方、複数の第２金属線２０のそれぞれの第３方向Ｄ３における中心どうしの距離を第２距離ｐ２とする。複数の第２金属線２０のそれぞれの第３方向Ｄ３における中心どうしの距離（第２距離ｐ２）は、複数の第２金属線２０の全てにおいて同じでなくても良い。以下では、説明を簡単にするために、第２距離ｐ２が、複数の第２金属線２０の全てにおいて同じであるとして説明する。このときは、第２距離ｐ２は、第２金属線２０の配設ピッチ（周期）に相当する。
第２距離ｐ２が、複数の第２金属線２０どうしにおいて異なるときは、平均値を用いる。
【００２０】
複数の第２金属線２０のそれぞれの第３方向Ｄ３に沿った幅を第２幅ｗ２とする。複数の第２金属線２０のそれぞれの第３方向Ｄ３に沿った幅（第２幅ｗ２）は、複数の第２金属線２０の全てにおいて同じでなくても良い。以下では、説明を簡単にするために、第２幅ｗ２が、複数の第２金属線２０の全てにおいて同じであるとして説明する。
第２幅ｗ２が、複数の第２金属線２０どうしにおいて異なるときは、平均値を用いる。
【００２１】
第１金属線１０のＺ軸方向（第１方向Ｄ１と第２方向Ｄ２を含む平面に対して垂直な方向）に沿った厚さを第１厚とする。第２金属線２０のＺ軸方向に沿った厚さを第２厚とする。第１厚は、必ずしも第２厚と同じでなくても良い。本実施形態では、第１厚は第２厚と同じである。以下では、第１厚及び第２厚が厚さｔである場合として説明する。
【００２２】
本実施形態においては、第１距離ｐ１は、所定の長さ以下である。また、第２距離ｐ２は、所定の長さを超える。
【００２３】
ここで、光透過型金属電極３１０は、特定の波長の光を透過させる。この光の波長帯は、例えば、可視光の波長を含む。ここでは、可視光の波長は、４００ナノメートル（ｎｍ）以上７００ｎｍ以下とする。例えば、光透過型金属電極３１０は可視光を透過する。用途に応じて、光透過型金属電極３１０は赤外光を透過する。本願明細書において、赤外光の波長は、７００ｎｍを超え１マイクロメートル（μｍ）以下とする。
【００２４】
本実施形態に係る光透過型金属電極３１０は、例えば、４００ｎｍ以上１μｍ以下の波長の波長帯の光を透過する。この波長帯は、目的とする光（透過させる光）の波長帯である。この波長帯は、可視光を含む。この波長帯のうちで、最も短い波長を最短の波長λ１と言うことにする。この波長帯のうちで、最も長い波長を最長の波長λ２と言うことにする。最短の波長λ１及び最長の波長λ２は、用途に応じて定めることができる。４００ｎｍ以上１μｍ以下の波長の波長帯を対象とするときは、最短の波長λ１は４００ｎｍであり、最長の波長λ２は１μｍである。
【００２５】
本実施形態においては、第１距離ｐ１は、上記の可視光を含む波長帯のうちの最短の波長λ１以下である。第２距離ｐ２は、上記の波長帯のうちの最長の波長λ２を超える。第１金属線１０と第２金属線２０の厚さｔは、上記の最短の波長λ１以下である。
【００２６】
これにより、シート抵抗が低く、広い波長範囲で高い透過率を有する光透過型金属電極が提供できる。
【００２７】
第１距離ｐ１は、例えば、１０ｎｍ以上４００ｎｍ以下である。第２距離ｐ２は、例えば、１μｍ以上１０μｍ未満である。厚さｔは、５ｎｍ以上４００ｎｍ以下である。
【００２８】
第１金属線１０及び第２金属線２０には、金属が用いられる。第１金属線１０及び第２金属線２０は、例えば、金、銀、銅、アルミニウム、ニッケル、鉛、亜鉛、白金、コバルト、マグネシウム、クロム、タングステン及びパラジウムの少なくともいずれかを含む。第１金属線１０及び第２金属線２０は、上記の金属を含む合金を用いても良い。第１金属線１０及び第２金属線２０に金属を用いることで、低いシート抵抗が得られる。
【００２９】
これらの金属材料は、例えば、透明酸化物半導体よりも低い抵抗率を有する。これにより、光透過型金属電極３１０のシート抵抗を、透明酸化物半導体を用いた透明電極のシート抵抗よりも低くすることができる。
【００３０】
図２（ａ）及び図２（ｂ）は、第１の実施形態に係る光透過型金属電極の特性を例示する模式図である。
図２（ａ）は模式的斜視図である。図２（ｂ）は、平面図である。
図２（ａ）に表したように、本実施形態に係る光透過型金属電極３１０は、例えば、基体５０の上に設けられる。
【００３１】
基体５０には、例えば、石英基板、ガラス基板、サファイア基板などの透明基板やシリコン基板、ガリウム砒素基板、ガリウムリン基板、窒化ガリウム基板などの半導体基板、ポリエチレンテレフタラートなどのプラスチック基板などを用いることができる。基体５０には、例えば、石英層、ガラス層、サファイア層、半導体層（シリコン層、ガリウム砒素層、ガリウムリン層及び窒化ガリウム層）、及び、有機材料層などを用いることができる。ただし、実施形態はこれに限らず、基体５０の材料は任意である。
【００３２】
図２（ａ）に表したように、第１アレイ１５の延在方向に対して垂直な方向の電場を持つ光１０１は、第１アレイ１５を透過する。第１アレイ１５に入射した光１０１に対して、第１アレイ１５は、例えば、ワイヤーグリッド偏光子として振る舞う。このように、光透過型金属電極３１０は、光透過性を有する。
【００３３】
図４（ｂ）に表したように、第１アレイ１５に含まれる第１金属線１０は、第１金属線１０の延在方向（第２方向Ｄ２であり、この例ではＹ軸方向）に沿って、金属に基づく高い導電性を有する。第２アレイ２５に含まれる第２金属線２０は、第２金属線２０の延在方向（第４方向Ｄ４であり、この例ではＸ軸方向）に沿って、金属に基づく高い導電性を有する。このように、金属電極層３０においては、第２方向Ｄ２と第４方向Ｄ４を含む平面（Ｘ−Ｙ平面）内において、高い導電性が得られる。
【００３４】
一方、金属薄膜に数十〜数百ナノメートルサイズの円形開口部を周期的に形成した金属ナノ構造体を用いる構成（第１参考例）がある。ナノ開口を有する金属薄膜に光が入射すると、ナノ開口のエッジ部に表面電荷に由来した局在電場が生じる。この局在電場が入射電場と同様に振動するため、光が再輻射される。これにより、光の異常透過現象が生じる。それぞれのナノ開口から再輻射された光は、隣接ナノ開口からの光と干渉することによって、特定波長の光の透過が強められる。そのため、この金属ナノ構造体の透過スペクトルは、金属薄膜の材質、円形ナノ開口部の周期や開口径、周囲媒質の誘電率に応じた特定波長で、ピークを持つ。特定の波長では、開口率以上の透過率を得ることができる。特定波長でピーク値を取った後、ピーク波長よりも長波長側では著しく反射率が増大する。そのため、この金属ナノ構造体を光透過性電極として用いると、可視光の波長範囲全域で高い透明性を得ることは困難である。
【００３５】
これに対し、後述するように、本実施形態に係る光透過型金属電極３１０は、広い波長範囲において、高い光透過性を有する。
【００３６】
一方、マイクロメートルサイズの金属細線を用いた金属電極がある（第２参考例）。この金属電極は、光透過性の電極として利用され、光透過性が高いものの、光透過性を高くするために開口部が広く設けられている。そのため、透明酸化物半導体に比べてシート抵抗が高い。このような構造の金属電極では、開口部は光を透過させるが、金属部は光を遮蔽する。このような構造の金属電極の光学特性は、金属部と同じ体積を持つ平坦膜の金属薄膜の光学特性と一致する。
【００３７】
このような開口部を有する金属細線からなる金属電極におけるシート抵抗Ｒｓｈ（Ω／□)は、金属の比抵抗ρ(Ωｍ：オーム・メートル）、金属電極の厚さｔ（ｍ：メートル）、及び、単位面積当たりの金属細線の占有率θを用いて、以下の第１式で表される。
Ｒｓｈ＝（ρ／ｔ）×（１／θ） （１）
第１式から分かるように、高い光透過率を得るために金属細線の占有率θを減少させると、シート抵抗Ｒｓｈが増大する。
【００３８】
図３は、金属電極層の特性を例示するグラフ図である。
図３の横軸は、シート抵抗Ｒｓｈである。縦軸は光透過率Ｔｒである。図３に示された曲線（特性Ｃ１）は、第２参考例の金属電極において、金属細線の占有率θ及び金属電極の厚さｔを変えてシート抵抗Ｒｓｈを変えたときの光透過率Ｔｒの変化を示している。
【００３９】
図３に表したように、第１式の特性を有する第２参考例の金属電極においては、高い光透過率Ｔｒを得ようとすると、シート抵抗Ｒｓｈは高くなる。特に、シート抵抗Ｒｓｈが高い領域Ｒ１においては、光透過率Ｔｒは急激に低下する。
【００４０】
本実施形態に係る光透過型金属電極３１０は、図３に例示した特性Ｅ１を有する。特性Ｅ１においては、シート抵抗Ｒｓｈが低い領域Ｒ１において、第２参考例の特性Ｃ１よりも高い光透過率Ｔｒが得られる。このように、光透過型金属電極３１０においては、低いシート抵抗Ｒｓｈと同時に、高い光透過率Ｔｒを得ることができる。
【００４１】
本実施形態に係る光透過型金属電極３１０の特性の例についてさらに説明する。
光透過型金属電極３１０においては、例えば、金属ワイヤーグリッド偏光子（以下、簡単のために適宜「グリッド偏光子」と言う）の構造が利用されている。これにより、高い光透明性が得られる。グリッド偏光子は、例えば、金属細線が周期的に並んだ構造を有する。金属細線の延在方向に対して垂直な電場を有する偏光に対しては広い波長領域で、高い光透明性が得られる。
【００４２】
図４は、第１の実施形態に係る光透過型金属電極の特性を例示するグラフ図である。
図４の横軸は、光の波長λである。縦軸は、光透過率Ｔｒである。
図４には、第１金属線１０の延在方向に対して垂直な電場の偏光に関する光透過率（垂直透過率１０７）と、第１金属線１０の延在方向に対して平行な電場の偏光に関する光透過率（平行透過率１０８）と、が例示されている。さらに、全ての偏光方向の光に関する光透過率（全透過率１０９）が示されている。
【００４３】
図４に表したように、垂直透過率１０７は、所定の長さｄ以上において上昇する。一方、平行透過率１０８は、所定の長さｄ以上において、減少する。光透過型金属電極３１０においては、金属電極層３０の全偏光に対する全透過率１０９は、垂直透過率１０７のスペクトルと、平行透過率１０８のスペクトルと、平均となる。
このため、光透過型金属電極３１０においては、波長依存性が小さく、広い波長範囲で、高い光透過率Ｔｒが得られる。
【００４４】
グリッド偏光子を厚さの無い完全導体と仮定することで、グリッド偏光子に対して垂直な電場の偏光の光透過率（垂直透過率１０７）は、数式により表すことができる。これによると、グリッド偏光子の周期が入射光の波長以下の領域で、透過率が高くなる。また、グリッド偏光子の周期に対する細線幅の比が大きくなると、グリッド偏光子に対して垂直な電場の偏光の光透過率（垂直透過率１０７）が低くなる。
【００４５】
一般に、グリッド偏光子の光透過率特性を検討する際には、グリッド偏光子の金属細線を完全導体として扱う。このため、厚さの効果については、考慮されない。さらに、リッド偏光子の金属細線の延在方向に対して平行な電場の偏光に対するグリッド偏光子の光透過特性（例えば平行透過率１０８）の性質に関しては、正しく記述されていない。
【００４６】
本願発明者は、検討の結果、グリッド偏光子の金属細線の延在方向に対して平行な電場の偏光に対するグリッド偏光子の光透過特性は、グリッド偏光子の金属細線と同じ体積の金属平坦膜の光透過率特性と同じ程度であることを見出した。
【００４７】
本実施形態に係る光透過型金属電極３１０においては、金属電極層３０の厚さが、目的とする光の波長以下であれば、金属細線の延在方向に対して垂直な電場の偏光のみならず、金属細線の延在方向に対して平行な電場の偏光に対しても高い透過率が得られる。
【００４８】
光透過型金属電極３１０においては、例えば、第１アレイ１５（第１金属線１０）において、グリッド偏光子の特性に基づいた高い光透過率Ｔｒが得られる。第１アレイ１５の第１金属線１０の第１距離ｐ１は、金属電極層３０を通過する光の波長以下に設定される。
【００４９】
例えば、光透過型金属電極３１０を、可視光を透過させる電極として用いる場合には、第１金属線１０の第１距離ｐ１（周期に相当する）を、可視光の波長以下に設定する。具体的には、第１距離ｐ１を４００ｎｍ以下に設定する。
【００５０】
第１金属線１０の第１距離ｐ１が１０ｎｍ未満においては、微細加工の点で、製造が困難になり、歩留まりが悪くなる。このため、第１距離ｐ１は、１０ｎｍ以上であることが好ましい。
【００５１】
一方、第２金属線２０の第２距離ｐ２（周期に相当する）は、金属電極層３０を通過させる光の波長よりも大きく設定される。これにより、第１参考例のように特定波長でのみ光の異常透過現象が起こることが抑制され、第１金属線１０をグリッド偏光子として作用させることができる。
【００５２】
例えば、光透過型金属電極３１０を、可視光を透過させる電極として用いる場合には、第２金属線２０の第２距離ｐ２は、１μｍ以上であることが好ましい。第２距離ｐ２が１０μｍ以上では、第１金属線１０が過度に長くなり、抵抗が高くなる。例えば、線幅が１００ｎｍで、厚さが１００ｎｍ、長さが４０μｍのアルミニウムの１本の金属線の抵抗は、約１００Ωと高い。
【００５３】
図５（ａ）〜図５（ｃ）は、光透過型金属電極の構成を例示する模式的平面図である。 図５（ａ）に表したように、第３参考例の光透過型金属電極３９３においては、第２金属線２０の第２距離ｐ２（周期に相当）は、１０μｍ以上である。図５（ｂ）に表したように、本実施形態に係る光透過型金属電極３１０においては、第２距離ｐ２は、最長の波長λ２以上で、１０μｍ未満である。図５（ｃ）に表したように、第４参考例の光透過型金属電極３９４においては、第２距離ｐ２は、最短の波長λ１未満である。
【００５４】
第３参考例の光透過型金属電極３９３においては、高い光透過率Ｔｒが得られるが、シート抵抗Ｒｓｈは高い。第４参考例の光透過型金属電極３９４においては、低いシート抵抗Ｒｓｈが得られるが、光透過率Ｔｒは低い。
【００５５】
これに対して、実施形態に係る光透過型金属電極３１０においては、低いシート抵抗Ｒｓｈと、高い光透過率Ｔｒと、が得られる。光透過型金属電極３１０においては、例えばグリッド偏光子として機能する第１金属線１０を、適切な間隔で設けられた第２金属線２０により架橋することで、低いシート抵抗Ｒｓｈと、高い光透過率Ｔｒと、が得られる。
【００５６】
第１アレイ１５と第２アレイ２５とを含む金属電極層３０のシート抵抗Ｒｓｈは、上記の第１式を用いることで計算することができる。たとえば、金属電極層３０として銀を用い、第１アレイ１５及び第２アレイ２５における金属線幅の周期に対する比が０．１で、金属電極層３０の厚さｔが１００ｎｍの場合、シート抵抗Ｒｓｈは、約１.６Ω／□と算出される。
【００５７】
金属電極層３０の厚さが５ｎｍ未満になると、用いる金属材料や、金属線幅の周期に対する比によっては、シート抵抗Ｒｓｈが５Ω／□よりも高くなることがある。
【００５８】
第１アレイ１５及び第２アレイ２５の金属線幅の周期に対する比は、０．１以上０．５以下であることが好ましい。この比が０．１未満のときには、用いる金属材料や厚さｔによっては、シート抵抗Ｒｓｈが５Ω／□よりも高くなることがある。
【００５９】
第１金属線１０の第１距離ｐ１に対する第１幅ｗ１の比が０．５よりも大きくなると、例えば、第１金属線１０の部分の光透過性が過度に低くなる。第２金属線２０の第２距離ｐ２に対する第２幅ｗ２の比が０．５よりも大きくなると、第１アレイ１５における光透過を担う領域を覆ってしまい、光透過率Ｔｒが過度に低くなる。
【００６０】
第１アレイ１５において、第１幅ｗ１の第１距離ｐ１に対する比は、０．１以上０．５以下に設定される。第２幅ｗ２の第２距離ｐ１に対する比は、０．１以上０．５以下に設定される。これにより、低いシート抵抗Ｒｓｈと、高い光透過率Ｔｒと、を得やすくなる。
【００６１】
以下、光透過型金属電極の製造方法の例について説明する。ただし、実施形態は、以下に説明する方法に限らない。実施形態において、光透過型金属電極の製造方法は任意である。実施形態においては、第１アレイ１５においては、光の波長以下のラインアンドスペースの形状が設けられる。このような形状を有する構造を作製するために、微細加工技術が用いられる。
【００６２】
図６（ａ）〜図６（ｄ）は、第１の実施形態に係る光透過型金属電極の製造方法を例示する工程順模式的断面図である。
図６（ａ）に表したように、例えば、基体５０の上に、金属膜３０ｆを形成する。金属膜３０ｆの形成には、例えば、抵抗加熱方式の真空蒸着法、電子ビーム蒸着法、レーザー蒸着法、スパッタ法、ＣＶＤ法及びＭＢＥ法などが用いられる。
【００６３】
図６（ｂ）に表したように、金属電極層３０のパターンに対応する形状を有するパターン層３１を形成する。パターン層３１の形成には、例えば、光リソグラフィー法、電子線リソグラフィー法、ナノインプリント法、ソフトインプリント法、ブロックポリマーリソグラフィー法、及び、走査プローブ法などを用いることができる。
【００６４】
図６（ｃ）に表したように、パターン層３１をマスクとして用い、金属膜３０ｆを加工する。この加工には、例えば、ドライエッチング法、イオンミリング法、及び、フォーカスイオンビーム法などを用いることができる。
【００６５】
図６（ｄ）に表したように、パターン層３１を除去する。これにより、所定の形状を有する金属電極層３０が形成される。これにより、光透過型金属電極３１０が形成される。
【００６６】
図７（ａ）〜図７（ｃ）は、第１の実施形態に係る光透過型金属電極の別の製造方法を例示する工程順模式的断面図である。
図７（ａ）に表したように、例えば、基体５０の上に、金属電極層３０のパターンに対応する形状を有するパターン層３２を形成する。このパターン層３２は、金属電極層３０のパターンを反転させたパターンを有する。パターン層３２の形成には、任意の方法を用いることができる。
【００６７】
図７（ｂ）に表したように、金属膜３０ｆを形成する。図７（ｃ）に表したように、パターン層３２を除去する。これにより、金属電極層３０が形成され、光透過型金属電極３１０が形成される。この製造方法においては、例えば、リフトオフ法やめっき法が用いられる。
【００６８】
金属電極層３０の構造は、例えば、電子顕微鏡を用いて観察できる。例えば、撮像範囲内に、２本以上１０本以下の第１金属線１０を入れて撮像する。得られた電子顕微鏡像を用いて、第１金属線１０の第１距離ｐ１及び第１幅ｗ１を測定することができる。撮像範囲内に、２本以上１０本以下の第２金属線２０を入れて、撮像する。得られた電子顕微鏡像を用いて、第２金属線２０の第２距離ｐ２及び第２幅ｗ２を測定することができる。このとき、第１距離ｐ１、第１幅ｗ１、第２距離ｐ２及び第２幅ｗ２のそれぞれの平均値、及び、ばらつきを測定することができる。既に説明したように、これらの値として、得られた平均値を用いる。なお、金属電極層３０の上に例えば誘電体など層が設けられている場合には、上記の電子顕微鏡観察の前に、必要に応じてその層を除去し金属電極層３０を露出させる。
【００６９】
光透過型金属電極３１０のシート抵抗Ｒｓｈは、例えば、以下のようにして測定できる。必要に応じて金属電極層３０を露出させる。金属電極層３０の上に、間隔の異なる複数のオーミック接触の電極対を形成する。それぞれの電極対について、電流電圧特性を測定し、電気抵抗を算出する。電極間隔を横軸とし、電気抵抗を縦軸とした座標上に、測定された電気抵抗をプロットする。プロットされた点から得られた近似的な１次直線の傾きから、光透過型金属電極３１０のシート抵抗Ｒｓｈを算出することができる。
【００７０】
光透過型金属電極３１０において、第１アレイ１５は、例えばグリッド偏光子として働く。第１アレイ１５は、光の波長の長さ程度の領域で平均的な構造として光学的な応答を示す。例えばエッチングなどの製造工程に起因して金属線の側部に凹凸が存在すると、グリッド偏光子の線幅が乱れた構造となり、光透過率が変化することがある。
【００７１】
本願発明者は、検討の結果、第１金属線１０の第１幅ｗ１のばらつきが、第１幅ｗ１の平均値に対して±２５％以内の範囲において、光学的特性が実質的に損なわれないことを見出した。
【００７２】
第２アレイ２５は、例えば、第１アレイ１５の第１金属線１０どうしを低抵抗で導通させる機能を果たす。第１金属線１０の第１幅ｗ１に比べて第２金属線２０の第２幅ｗ２は大きく設定される。このため、第２アレイ２５における金属線の側部の凹凸の全体に占める割合は小さく、凹凸のシート抵抗Ｒｓｈへの影響は小さい。
【００７３】
本願発明者は、検討の結果、第２金属線２０の第２幅ｗ２のばらつきが、第２幅ｗ２の平均値に対して±５％以内の範囲において、シート抵抗Ｒｓｈへの影響が実質的に発生しないことを見出した。
【００７４】
以下、本実施形態に係る光透過型金属電極３１０の特性の例について説明する。光透過型金属電極３１０の構成を変えてコンピュータによる光学シミュレーションの結果を、参考例と共に説明する。光学シミュレーションでは、厳密結合波解析を行う。厳密結合波解析の解析ソフトとして、Ｒｓｏｆｔ社のＤｉｆｆｒａｃｔＭＯＤが用いられる。
【００７５】
この光学シミュレーションにおいては、計算領域内に、基板である直方体と、直方体から離れた位置で、直方体に対して水平に光源と、が配置され、直方体内部で光源に対して水平な面への光強度が求められた。
【００７６】
直方体の上面に、金属電極層３０が水平に配置される。金属電極層３０の第１金属線１０は１０本であり、第２金属線２０は４本である。第１金属線１０のそれぞれはＹ軸方向に沿い、第２金属線２０のそれぞれはＸ軸方向に沿う。厳密結合波解析において、Ｘ軸方向及びＹ軸方向について、フーリエ展開の次数を１０次として解析が行われる。
また、シート抵抗Ｒｓｈは、抵抗率として文献値を用い、第１式により算出される。
【００７７】
第１距離ｐ１に対する第１幅ｗ１の比を第１比θ１とする。第２距離ｐ２に対する第２幅ｗ２の比を第１比θ２とする。これらの値、及び、厚さｔ１を変えて、特性が求められた。
【００７８】
図８（ａ）〜図８（ｃ）、図９（ａ）〜図９（ｃ）、及び、図１０（ａ）及び図１０（ｂ）は、光透過型金属電極の特性を例示するグラフ図である。
これらの図の横軸は、波長λ（ｎｍ）であり、縦軸は、光透過率Ｔｒである。光透過率Ｔｒは、全偏光に関する透過率である。
【００７９】
上記の各グラフは、シミュレーションの以下の第１〜第８条件６０１〜６０８の結果をそれぞれ示している。
第１条件６０１においては、第１距離ｐ１（周期に相当する）２００ｎｍ、第１比θ１は０．２、第２距離ｐ２（周期に相当する）は５μｍ、第２比θ２は０．２、厚さｔ１は１００ｎｍである。
第２条件６０２においては、第１距離ｐ１は７００ｎｍ、第１比θ１は０．３、第２距離ｐ２は５μｍ、第２比θ２は、０．３、厚さｔ１は３００ｎｍである。
第３条件６０３においては、第１距離ｐ１は２００ｎｍ、第１比θ１は０．７、第２距離ｐ２は５μｍ、第２比θ２は、０．３、厚さｔ１は３００ｎｍである。
第４条件６０４においては、第１距離ｐ１は２００ｎｍ、第１比θ１は０．３、第２距離ｐ２は５μｍ、第２比θ２は、０．３、厚さｔ１は７００ｎｍである。
第５条件６０５においては、第１距離ｐ１は２００ｎｍ、第１比θ１は０．３、第２距離ｐ２は５００ｎｍ、第２比θ２は、０．３、厚さｔ１は２００ｎｍである。
第６条件６０６においては、第１距離ｐ１は２００ｎｍ、第１比θ１は０．３、第２距離ｐ２は５μｍ、第２比θ２は、０．７、厚さｔ１は１００ｎｍである。
第７条件６０７においては、第１距離ｐ１は２００ｎｍ、第１比θ１は０．３、第２距離ｐ２は５μｍ、第２比θ２は、０．３、厚さｔ１は４ｎｍである。
第８条件６０８においては、第１距離ｐ１は２００ｎｍ、第１比θ１は０．１、第２距離ｐ２は５μｍ、第２比θ２は、０．０５、厚さｔ１は５０ｎｍである。
【００８０】
図８（ａ）に表したように、第１条件６０１においては、広い波長範囲において、０．４以上の高い光透過率Ｔｒが得られる。第１条件６０１の構成において、金属電極層３０としてＡｇを用いた場合には、計算によって求められるシート抵抗Ｒｓｈは０．８Ω／□である。
【００８１】
図８（ｂ）に表したように、第２条件６０２においては、約５００ｎｍ以下の波長λにおいて光透過率Ｔｒが低下している。第２条件６０２においては、第１距離ｐ１が７００ｎｍであり、第１距離ｐ１よりも短い波長λにおいて光透過率Ｔｒが低下する。なお、第２条件６０２の構成において、金属電極層３０としてＡｕを用いた場合には、計算によって求められるシート抵抗Ｒｓｈは、０．３Ω／□である。
【００８２】
図８（ｃ）に表したように、第３条件６０３においては、約５００ｎｍ以下の波長λにおいて光透過率Ｔｒが著しく低下している。なお、第３条件６０３の構成において、金属電極層３０としてＣｕを用いた場合には、計算によって求められるシート抵抗Ｒｓｈは０．２Ω／□である。
【００８３】
図９（ａ）に表したように、第４条件６０４においては、約５００ｎｍ以下の波長λにおいて光透過率Ｔｒが著しく低下している。第４条件６０４においては、厚さｔ１が７００ｎｍであり、厚さｔ１よりも短い波長λにおいて光透過率Ｔｒが低下する。なお、第４条件６０４の構成において、金属電極層３０としてＡｕを用いた場合には、計算によって求められるシート抵抗Ｒｓｈは０．１Ω／□である。
【００８４】
図９（ｂ）に表したように、第５条件６０５においては、約５００ｎｍ〜約７００ｎｍの範囲の特定の波長領域においては光透過率Ｔｒは高いが、それ以外の波長領域においては、光透過率Ｔｒが低い。なお、第５条件６０５の構成において、金属電極層３０としてＡｇを用いた場合には、計算によって求められるシート抵抗Ｒｓｈは０．３Ω／□である。
【００８５】
図９（ｃ）に表したように、第６条件６０６においては、４００ｎｍ〜１μｍの範囲において光透過率Ｔｒは低い。第６条件６０６においては、第２比θ２が０．７と大きいため、金属電極３０の大面積被覆により、光透過率Ｔｒが低くなる。なお、第６条件６０６の構成において、金属電極層３０としてＮｉを用いた場合には、計算によって求められるシート抵抗Ｒｓｈは２．３Ω／□である。
【００８６】
図１０（ａ）に表したように、第７条件６０７においては、４００ｎｍ〜１μｍの範囲において高い光透過率Ｔｒが得られる。第７条件６０７においては、厚さｔ１は４ｎｍと薄い。第７条件６０７の構成において、金属電極層３０としてＡｕを用いた場合には、計算によって求められるシート抵抗Ｒｓｈは２０Ω／□と非常に高い。
【００８７】
図１０（ｂ）に表したように、第８条件６０８においても、４００ｎｍ〜１μｍの範囲において高い光透過率Ｔｒが得られる。第８条件６０８においては、第２比θ２は、０．０５と非常に小さい。第８条件６０８の構成において、金属電極層３０としてＮｉを用いた場合には、計算によって求められるシート抵抗Ｒｓｈは２８Ω／□と非常に高い。
【００８８】
このように、本実施形態に係る光透過型金属電極３１０においては、第１距離ｐ１は最短の波長λ１以下、第２距離ｐ２は最長の波長λ２を超え、厚さｔ１はλ１以下に設定することで、シート抵抗が低く、広い波長範囲で高い透過率を有する光透過型金属電極を提供できる。
【００８９】
図１１は、第１の実施形態に係る別の光透過型金属電極の構成を例示する模式的平面図である。
図１１に表したように、本実施形態に係る別の光透過型金属電極３２０も、複数の第１金属線１０と、複数の第２金属線２０と、を含む。この例では、第３方向Ｄ３は、第１方向Ｄ１（例えばＸ軸方向）に対して垂直でなく傾斜しており、第４方向Ｄ４は、第２方向Ｄ２（例えばＹ軸方向）に対して垂直でなく傾斜している。これ以外は、光透過型金属電極３１０と同様なので説明を省略する。光透過型金属電極３２０によっても、シート抵抗が低く、広い波長範囲で高い透過率を有する光透過型金属電極を提供することができる。
【００９０】
図１２は、第１の実施形態に係る別の光透過型金属電極の構成を例示する模式的断面図である。
図１２は、図１のＡ１−Ａ２線断面に相当する断面図である。
図１２に表したように、本実施形態に係る光透過型金属電極３３０は、第１金属線１０及び第２金属線２０を含む金属電極層３０を含む。光透過型金属電極３３０は、薄膜層３５をさらに含む。
【００９１】
薄膜層３５は、第１金属線１０及び第２金属線２０に接する。薄膜層３５は、第１金属線１０及び第２金属線２０の材料とは異なる材料を含む。この例では、薄膜層３５は、第１金属線１０及び第２金属線２０を覆っている。ただし、薄膜層３５は、第１金属線１０どうしの間の空間、及び、第２金属線２０どうしの間の空間、第１金属線１０の上、及び、第２金属線２０の上、の少なくともいずれかに設けられていても良い。
【００９２】
薄膜層３５を設けることで、例えば、第１金属線１０及び第２金属線２０の機械的強度が向上する。薄膜層３５は、光透過性を有する。薄膜層３５は、絶縁性である。薄膜層３５には、有機または無機材料が用いられる。
【００９３】
以下、本実施形態に係るいくつかの実施例について説明する。
【００９４】
（第１の実施例）
石英基板上に、真空蒸着によりＡｇ層を１００ｎｍの厚さで形成する。レジスト（ＴＨＭＲ−ｉＰ３２５０、（株）東京応化工業)を乳酸エチル（ＥＬ）で１：２（レジスト：ＥＬ＝１：２）に希釈した溶液を準備する。この溶液をＡｇ層上へ、２８００ｒｐｍで、３５秒間で、スピンコートを行う。この後、ホットプレート上において１００℃で９０秒間加熱して溶媒を蒸発させる。これによりレジスト膜が形成される。レジスト膜の厚さは、１７０ｎｍである。
【００９５】
石英モールドを用意する。石英モールドの１つの面（転写面）には、複数の凸部が設けられている。転写面の法線に沿ってみたときに、１つの凸部は、実質的に長方形の形状を有する。この例では、長方形の短辺の長さ（第１軸に沿った長さ）は１６０ｎｍで、長辺の長さ（第１軸に対して垂直な第２軸に沿った長さ）は４μｍである。複数の凸部は、２００ｎｍの第１軸に沿った周期と、５μｍの第２軸に沿った周期と、で並ぶ。凸部の高さは、２００ｎｍである。レジスト膜付基板を１２５℃に加熱した状態で、石英モールドの転写面を、レジスト膜に２０ＭＰａの圧力で押し付けて、熱ナノインプリントを行う。熱ナノインプリント後、基板を室温まで冷却し、石英モールドをリリースする。熱ナノインプリント後において、レジスト膜上に、第１軸に沿った長さが１６０ｎｍ、第１軸に沿った周期が２００ｎｍ、第２軸に沿った長さが４μｍ、第２軸に沿った周期が５μｍ、深さが１９０ｎｍの凹パターンが形成される。
【００９６】
凹パターンが形成されたレジスト膜を、ＣＦ４：３０ｓｃｃｍ、１０ｍＴｏｒｒ、ＲＦパワー１００Ｗの条件で、６０秒間の反応性イオンエッチングを行う。ＣＦ４のＲＩＥにより、Ａｇ膜が露出する。イオンミリング装置を用いて、加速電圧５００Ｖ、イオン電流４０ｍＡの条件で１８０秒間、Ａｇ層のエッチングを行う。エッチング後、レジスト膜を除去するため、アセトンに浸漬し超音波洗浄を行う。これより、光透過型金属電極３１０が得られる。
光透過型金属電極３１０のシート抵抗Ｒｓｈは、例えば、０.８Ω／□である。この光透過型金属電極３１０における光透過率Ｔｒは、４００ｎｍ以上１０００ｎｍ以下の波長に対して、４０％以上５５％以下である。
【００９７】
（第２の実施例）
石英基板上に、真空蒸着によりＡｕ層を３００ｎｍの厚さで形成する。第１の実施例と同様の方法を用い、石英基板上にレジスト膜を形成する。レジスト膜の厚さは、１７０ｎｍである。この例では、石英モールドの１つの凸部の第１軸に沿った長さは２７０ｎｍで、第２軸に沿った長さは横６．８μｍである。複数の凸部は、３００ｎｍの第１軸に沿った周期と、８μｍの第２軸に沿った周期と、で並ぶ。凸部の高さは、２００ｎｍである。レジスト膜付基板を１２５℃に加熱した状態で石英モールドの転写面をレジスト膜に２０ＭＰａの圧力で押し付けて熱ナノインプリントを行う。基板を室温まで冷却し石英モールドをリリースした後において、レジスト膜上に、第１軸に沿った長さが２７０ｎｍ、第１軸に沿った周期が３００ｎｍ、第２軸に沿った長さが６．８μｍ、第２軸に沿った周期が８μｍ、深さが１９０ｎｍの凹パターンが形成される。
【００９８】
凹パターンが形成されたレジスト膜を、Ｏ２：３０ｓｃｃｍ、１．３Ｐａ、ＲＦパワー１００Ｗの条件で７０秒間のエッチングを行う。Ｏ２のＲＩＥにより、Ａｕ膜が露出する。イオンミリング装置を用いて、加速電圧５００Ｖ、イオン電流４０ｍＡの条件で６００間、Ａｕ層のエッチングを行う。エッチング後、レジスト膜を除去するため、Ｏ２：３０ｓｃｃｍ、１３．３Ｐａ、ＲＦパワー１００Ｗの条件で１８０秒間エッチングを行う。これにより、光透過型金属電極３１０が得られる。
この光透過型金属電極３１０のシート抵抗Ｒｓｈは、例えば、０.９Ω／□である。この光透過型金属電極３１０における光透過率Ｔｒは、４００ｎｍ以上１０００ｎｍ以下の波長に対して、３５％以上４６％以下である。
【００９９】
（第３の実施例）
石英基板に真空蒸着によりＣｕ層を１００ｎｍの厚さで形成する。第１の実施例と同様の方法を用い、レジスト膜を形成する。レジスト膜の厚さは、１５０ｎｍである。この例では、石英モールドの１つの凸部の第１軸に沿った長さは７０ｎｍで第２軸に沿った長さは７．２μｍである。複数の凸部は、１００ｎｍの第１軸に沿った周期と、９μｍの第２軸に沿った周期と、で並ぶ。凸部の高さは１５０ｎｍである。レジスト膜付基板を１２５℃に加熱した状態で石英モールドの転写面をレジスト膜に４０ＭＰａの圧力で押し付けて熱ナノインプリントを行う。基板を室温まで冷却し石英モールドをリリースした後において、レジスト膜上に、第１軸に沿った長さが７０ｎｍ、第１軸に沿った周期が１００ｎｍ、第２軸に沿った長さが７．２μｍ、第２軸に沿った周期が９．０μｍ、深さが１４０ｎｍの凹パターンが形成される。
【０１００】
凹パターンが形成されたレジスト膜を、ＣＦ４：３０ｓｃｃｍ、１０ｍＴｏｒｒ、ＲＦパワー１００Ｗの条件で５０秒間の反応性イオンエッチングを行う。ＣＦ４のＲＩＥにより、Ｃｕ膜が露出する。イオンミリング装置を用いて、加速電圧５００Ｖ、イオン電流４０ｍＡの条件で１８０秒間、Ｃｕ層のエッチングを行う。エッチング後、レジスト膜を除去するため、アセトンに浸漬し超音波洗浄を行う。これにより、光透過型金属電極３１０が作製される。
この光透過型金属電極３１０のシート抵抗Ｒｓｈは、例えば、１．０Ω／□である。この光透過型金属電極３１０における光透過率Ｔｒは、４００ｎｍ以上１０００ｎｍ以下の波長に対して、３５％以上４５％以下である。
【０１０１】
（第４の実施例）
石英基板上に、真空蒸着法によりＡｌ層を厚さ１００ｎｍで形成する。第１の実施例と同様の方法を用い、レジスト膜を形成する。レジスト膜の厚さは、１７０ｎｍである。この例では、石英モールドの１つの凸部の第１軸に沿った長さは３２０ｎｍで、第２軸に沿った長さは２．４μｍである。複数の凸部は、４００ｎｍの第１軸に沿った周期と、３μｍの第２軸に沿った周期と、で並ぶ。凸部の高さは２００ｎｍである。レジスト膜付基板を１２５℃に加熱した状態で、石英モールドの転写面をレジスト膜に２０ＭＰａの圧力で押し付けて熱ナノインプリントを行う。基板を室温まで冷却し石英モールドをリリースした後において、レジスト膜上に、第１軸に沿った長さが３２０ｎｍ、第１軸に沿った周期が４００ｎｍ、第２軸に沿った長さが２．４μｍ、第２軸に沿った周期が３μｍ、深さが１７０ｎｍの凹パターンが形成される。
【０１０２】
反応性リアクティブエッチング装置により、レジスト残膜を除去した後、塩素プラズマエッチングによりＡｌ層をエッチングする。残ったレジスト膜はアセトンで除去する。これにより、光透過型金属電極３１０が作製される。
この光透過型金属電極３１０のシート抵抗Ｒｓｈは、例えば、１．１Ω／□である。この光透過型金属電極３１０における光透過率Ｔｒは、４００ｎｍ以上１０００ｎｍ以下の波長に対して、３５％以上４０％以下である。
【０１０３】
（第５の実施例）
ｎ−ＧａＰ基板上に、真空蒸着法によりＡｕ層を厚さ３００ｎｍで形成する。第１の実施例と同様にして、レジスト膜を形成する。レジスト膜の厚さは、１５０ｎｍである。この例では、石英モールドの１つの凸部の第１軸に沿った長さは７０ｎｍで、第２軸に沿った長さは３．５μｍである。複数の凸部は、１００ｎｍの第１軸に沿った周期と、５μｍの第２軸に沿った周期と、で並ぶ。凸部の高さは、１５０ｎｍである。レジスト膜付基板を１２５℃に加熱した状態で石英モールドの転写面をレジスト膜に２０ＭＰａの圧力で押し付けて熱ナノインプリントを行う。基板を室温まで冷却し、石英モールドをリリースした後において、レジスト膜上に、第１軸に沿った長さが３２０ｎｍ、第１軸に沿った周期が４００ｎｍ、第２軸に沿った長さが３．５μｍ、第２軸に沿った周期が５μｍ、深さが１４０ｎｍの凹パターンが形成される。
【０１０４】
反応性リアクティブエッチング装置により、レジスト残膜を除去した後、イオンミリングによりＡｕ層をエッチングする。残ったレジスト膜はアセトンで除去する。これにより、光透過型金属電極３１０が作製される。
この光透過型金属電極３１０のシート抵抗Ｒｓｈは、例えば、１．１Ω／□である。この光透過型金属電極３１０における光透過率Ｔｒは、４００ｎｍ以上１０００ｎｍ以下の波長に対して、３５％以上４０％以下である。
【０１０５】
（第２の実施形態）
本実施形態は、電子装置に係る。電子装置は、例えば、半導体発光素子、光電変換素子及び表示装置などを含む。本実施形態に係る電子装置では、第１の実施形態に係る任意の光透過型金属電極（例えば、光透過型金属電極３１０、３２０及び３３０など）及びその変形を用いることができる。以下では、光透過型金属電極３１０を用いる例として説明する。
【０１０６】
図１３は、第２の実施形態に係る電子装置の構成を例示する模式的断面図である。
図１３に表したように、本実施形態に係る電子装置４１０（半導体発光素子）は、第１の実施形態に係る光透過型金属電極３１０と、構造体２０１と、を含む。
【０１０７】
構造体２０１には、光透過型金属電極３１０を介して電荷が供給される。すなわち、構造体２０１には、光透過型金属電極３１０を介して電流が流れる。構造体２０１には、光透過型金属電極３１０を介して供給された電荷に基づく電圧が印加される。
【０１０８】
この例では、構造体２０１は、積層体２１０を有する。積層体２１０は、光透過型金属電極３１０を介して電荷が供給される。積層体２１０は、第１導電形の第１半導体層２１１と、第２導電形の第２半導体層２１２と、発光部２１３と、を含む。第２半導体層２１２は、第１半導体層２１１と、Ｚ軸方向（Ｘ−Ｙ平面の法線方向）に沿って積層される。発光部２１３は、第１半導体層２１１と第２半導体層２１２との間に設けられる。発光部２１３は、光透過型金属電極３１０を介して供給された電荷に基づいて光を放出する。
【０１０９】
ここで、本願明細書において、積層されている状態は、直接重ねられる状態に加え、間に別の要素が挿入された状態で重ねられる状態を含む。
【０１１０】
例えば、第１導電形はｎ形であり、第２導電形はｐ形である。また、第１導電形がｐ形であり、第２導電形がｎ形でも良い。この例では、第１半導体層２１１はｎ形であり、第２半導体層２１２はｐ形である。電子装置４１０は、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）及びＬＤ（Laser Diode）などの半導体発光素子である。
【０１１１】
この例では、光透過型金属電極３１０は、第２半導体層２１２に接して設けられている。第１半導体層２１１の上には、第１半導体層用電極２１４が設けられている。第１半導体層用電極２１４の上に、第１パッド２１５が設けられている。光透過型金属電極３１０の上に、第２パッド２１６が設けられている。
【０１１２】
この例では、半導体層を成長させる基板２１７がさらに設けられている。基板２１７は除去されていても良い。
【０１１３】
それぞれの電極から発光部２１３に注入された電子及び正孔は、発光部２１３で再結合し、光が放出される。この光は、光透過型金属電極３１０を透過して電子装置４１０の外部に出射する。発光部２１３の発光のピーク波長は、例えば、光透過型金属電極３１０に関して説明した最短の波長λ１以上、最長の波長λ２以下である。
【０１１４】
半導体発光素子の発光強度を上げるために、注入電流を増加させることが有効である。例えば、酸化物透明電極を用いた場合は、電流−輝度特性において、ある電流値で輝度はピークを持ち、それ以上の電流を流すと輝度は低下する。これは、酸化物透明電極の抵抗率が高いため、均一に電流注入することができず、均一に発光できないためである。
【０１１５】
このとき、本実施形態においては、シート抵抗が低く、広い波長範囲で高い透過率を有する光透過型金属電極３１０を用いることにより、電流集中による輝度低下を抑制できる。本実施形態に係る電子装置４１０（半導体発光素子）によれば、高輝度で、高効率の半導体発光素子を提供することができる。また、大面積の半導体発光素子を提供することができる。
【０１１６】
図１４は、第２の実施形態に係る別の電子装置の構成を例示する模式的断面図である。 図１４に例示する電子装置４２０は、光電変換素子である。電子装置４２０は光透過型金属電極３１０と、光透過型金属電極３１０を介して電荷が供給される構造体２０１と、を含む。
【０１１７】
構造体２０１は、入射する光を電気エネルギーに変換する活性層２２１を含む。活性層２２１は、例えば、ｐ形層２２２と、ｐ形層２２２に積層されたｎ形層２２３と、を含む。構造体２０１は、さらに対向電極２２４を含む。光透過型金属電極３１０と、対向電極２２４と、の間に、活性層２２１が配置される。
【０１１８】
電子装置４２０は、例えば、太陽電池である。電子装置４２０において、光透過型金属電極３１０を介して、外部から光が活性層２２１に照射される。
【０１１９】
照射された光によって、活性層２２１において、キャリアが分離され、電圧が生じる。このとき、光透過型金属電極３１０から、活性層２２１で生じた電荷に基づく電流を図示しない回路へと取り出すことができる。このとき、活性層２２１には、電流に対応する電荷（電流と逆極性の電荷）が、対向電極２２４を介して供給されることになる。
【０１２０】
電子装置４２０によれば、シート抵抗が低く、広い波長範囲で高い透過率を有する光透過型金属電極３１０を用いることにより、高効率で大面積の光電変換素子を提供することができる。
【０１２１】
図１５は、第２の実施形態に係る別の電子装置の構成を例示する模式的断面図である。 図１５に例示する電子装置４３０は、表示装置である。この例では、表示装置には、液晶が用いられている。電子装置４３０は、光透過型金属電極３１０と、光透過型金属電極３１０を介して電荷が供給される構造体２０１と、を含む。
【０１２２】
構造体２０１は、光学層２３１を含む。この例では、光学層２３１において、複屈折性、旋光性、散乱性、回折性及び吸収性の少なくともいずれかを含む光学特性が変化する。光学層２３１として液晶が用いられている。
【０１２３】
具体的には、第１基板２３５の上に光透過型金属電極３１０が設けられる。光透過型金属電極３１０は、例えば、画素ごとに分割されている。複数の画素電極となる光透過型金属電極３１０には、図示しない薄膜トランジスタなどが接続される。一方、第２基板２３６上に、例えば、カラーフィルタ２３３（例えば赤、緑、青のカラーフィルタ２３３ａ、２３３ｂ、２３３ｃ）が設けられる。これらのカラーフィルタ２３３の上に対向電極２３２が設けられる。光透過型金属電極３１０と対向電極２３２との間に液晶層（光学層２３１）が配置される。
【０１２４】
画素電極（光透過型金属電極３１０）に図示しない駆動回路から電荷が供給され、画素電極と対向電極との間に電圧が生じる。この電圧に応じて、液晶層（光学層２３１）の光学特性が変化する。光学特性の変化は、例えば、図示しない偏光素子などを用いることで、光の透過率として利用される。
【０１２５】
電子装置４３０においては、シート抵抗が低く、広い波長範囲で高い透過率を有する光透過型金属電極３１０を用いることで、良好な表示特性が得られる。
【０１２６】
対向電極２３２に、光透過型金属電極３１０を用いても良い。また、カラーフィルタは、第１基板２３５上に設けられても良い。
【０１２７】
光学層２３１として、光透過型金属電極３１０を介して供給された電荷に基づいて光を放出する層を用いても良い。例えば、光学層２３１は有機発光層を含むことができる。例えば、光透過型金属電極３１０は、有機ＥＬ表示装置にも用いることができる。
【０１２８】
図１６は、第２の実施形態に係る別の電子装置の構成を例示する模式的断面図である。 図１６に例示する電子装置４４０は、発光装置である。この例では、発光装置には、有機発光層が用いられている。電子装置４４０は、光透過型金属電極３１０と、光透過型金属電極３１０を介して電荷が供給される構造体２０１と、を含む。電子装置４４０は、例えば、エレクトロルミネッセンス素子である。
【０１２９】
構造体２０１は、基板２４１と、基板２４１の上に設けられた電極層２４２と、電極層２４２の上に設けられた発光層２４３と、を含む。構造体２０１の発光層２４３の上に光透過型金属電極３１０が設けられる。
【０１３０】
発光層２４３には、光透過型金属電極３１０を介して電荷が供給され、発光層２４３において光が放出される。光は、光透過型金属電極３１０を介して外部に出射する。
【０１３１】
電子装置４４０においては、シート抵抗が低く、広い波長範囲で高い透過率を有する光透過型金属電極３１０を用いることで、高い輝度と高い効率が得られる。また、大面積においても均一な発光強度が得られる。電子装置４４０は、例えば照明装置などに用いられる。
【０１３２】
（第３の実施形態）
第３の実施形態は、光学素子に係る。本実施形態に係る光学素子では、第１の実施形態に係る任意の光透過型金属電極（例えば、光透過型金属電極３１０、３２０及び３３０など）及びその変形を用いることができる。以下では、光透過型金属電極３１０を用いる例として説明する。
図１７は、第３の実施形態に係る光学素子の構成を例示する模式的斜視図である。
図１７に表したように、本実施形態に係る光学素子５１０は、光透過型金属電極３１０と、光学部材２０２と、を含む。光学部材２０２は、光透過型金属電極３１０と積層される。光学部材２０２には、光透過型金属電極３１０が透過する光が入射する。この例では、光学素子５１０は、タッチパネルである。
【０１３３】
光学部材２０２として、基板２５１が用いられている。基板２５１の上に光透過型金属電極３１０が設けられている。基板２５１上には、さらに、駆動回路２５２が設けられている。光学素子５１０（タッチパネル）は、光透過型金属電極３１０と対向しつつ光透過型金属電極３１０と離間する対向電極（図示せず）をさらに含んでも良い。光学素子５１０（タッチパネル）において、例えば、抵抗変化型または静電容量型の方式が用いられる。
【０１３４】
光学素子５１０（タッチパネル）においては、シート抵抗が低く、広い波長範囲で高い透過率を有する光透過型金属電極３１０を用いることで、透明性を損なうことなく、接触感度が向上できる。
【０１３５】
図１８は、第３の実施形態に係る別の光学素子の構成を例示する模式的断面図である。 図１８に表したように、本実施形態に係る光学素子５２０は、例えば、カラーフィルタである。光学素子５２０は、光透過型金属電極３１０と、光学部材２０２と、を含む。光学部材２０２は、カラーフィルタ２３３（例えば赤、緑、青のカラーフィルタ２３３ａ、２３３ｂ、２３３ｃ）を含む。光学部材２０２は、基板２５１をさらに含むことができる。基板２５１の上にカラーフィルタ２３３が設けられ、カラーフィルタ２３３の上に光透過型金属電極３１０が設けられる。
【０１３６】
光学素子５２０（カラーフィルタ）は、例えば、液晶表示装置などに用いられる。シート抵抗が低く、広い波長範囲で高い透過率を有する光透過型金属電極３１０を用いることで、良好な表示特性を得ることができる。
【０１３７】
実施形態によれば、シート抵抗が低く、広い波長範囲で高い透過率を有する光透過型金属電極、電子装置及び光学素子が提供される。
【０１３８】
以上、具体例を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明の実施形態は、これらの具体例に限定されるものではない。例えば、光透過型金属電極に含まれる第１金属線、第２金属線部及び薄膜層などの各要素の具体的な構成に関しては、当業者が公知の範囲から適宜選択することにより本発明を同様に実施し、同様の効果を得ることができる限り、本発明の範囲に包含される。
【０１３９】
また、各具体例のいずれか２つ以上の要素を技術的に可能な範囲で組み合わせたものも、本発明の要旨を包含する限り本発明の範囲に含まれる。
【０１４０】
その他、本発明の実施の形態として上述した光透過型金属電極、電子装置及び光学素子を基にして、当業者が適宜設計変更して実施し得る全ての光透過型金属電極、電子装置及び光学素子も、本発明の要旨を包含する限り、本発明の範囲に属する。
【０１４１】
その他、本発明の思想の範疇において、当業者であれば、各種の変更例及び修正例に想到し得るものであり、それら変更例及び修正例についても本発明の範囲に属するものと了解される。
【０１４２】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【０１４３】
１０…第１金属線、 １５…第１アレイ、 ２０…第２金属線、 ２５…第２アレイ、 ３０…金属電極層、 ３０ｆ…金属膜、 ３１、３２…パターン層、 ３５…薄膜層、 ５０…基体、 λ…波長、 λ１…最短の波長、 λ２…最長の波長、 １０１…光、 １０７…垂直透過率、 １０８…並行透過率、 １０９…全透過率、 ２０１…構造体、 ２０２…光学部材、 ２１０…積層体、 ２１１…第１半導体層、 ２１２…第２半導体層、 ２１３…発光部、 ２１４…第１半導体層用電極、 ２１５…第１パッド、 ２１６…第２パッド、 ２１７…基板、 ２２１…活性層、 ２２２…ｐ形層、 ２２３…ｎ形層、 ２２４…対向電極、 ２３１…光学層、 ２３２…対向電極、 ２３３、２３３ａ〜２３３ｃ…カラーフィルタ、 ２３５…第１基板、 ２３６…第２基板、 ２４１…基板、 ２４２…電極層、 ２４３…発光層、 ２５１…基板、 ２５２…駆動回路、 ３１０、３２０、３３０、３９３、３９４…光透過型金属電極、 ４１０、４２０、４３０、４４０…電子装置、 ５１０、５２０…光学素子、６０１〜６０８…第１〜第８条件、 Ｃ１…特性、 Ｄ１〜Ｄ４…第１〜第４方向、 Ｅ１…特性、 Ｒ１…領域、 Ｒｓｈ…シート抵抗、 Ｔｒ…光透過率、 ｄ…長さ、 ｐ１、ｐ２…第１及び第２距離、 ｔ…厚さ、 ｗ１、ｗ２…第１及び第２厚さ
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、光透過型金属電極、電子装置及び光学素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体発光素子、光電変換素子及び表示装置などの電子装置において、光を透過する電極が用いられる。このような電極としては、例えば、酸化物導電材料の一つであるＩＴＯ（Indium Tin Oxide）が用いられている。ガラス基板上にＩＴＯ膜を形成したときの可視光領域の透過率は８０％程度である。一方で、そのシート抵抗は、１０Ω／□（オーム／square）以上１００Ω／□以下程度であり、一般的な金属材料による電極に比べて高い。
【０００３】
一方、金属薄膜に円形開口部を周期的に形成した金属ナノ構造体や、金属細線を用いた光透過性電極がある。しかしながら、これらの構成を用いても低いシート抵抗を維持しながら、広い波長範囲で高い透過率を得るにためは改良の余地がある。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】Q. Chen and D. E. S. Cumming, “High transmission and low color cross-talk plasmonic color filters using triangular-lattice hole arrays in aluminum films”, Optics Express, Volume 18, Issue 13, 14056-14062 (2010).
【非特許文献２】M. Kang, M. Kim, J. Kim and L. J. Guo, “Organic Solar Cells Using Nanoimprinted Transparent Metal Electrodes”, Advanced Materials, Issue 20, 4408-4413(2008).
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の実施形態は、シート抵抗が低く、広い波長範囲で高い透過率を有する光透過型金属電極、電子装置及び光学素子を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の実施形態によれば、複数の第１金属線と、複数の第２金属線と、を含む光透過型金属電極が提供される。前記複数の第１金属線は、第１方向に沿って並んで配置される。前記複数の第１金属線のそれぞれは、前記第１方向と交差する第２方向に沿って延びる。複数の第２金属線は、前記第１方向と前記第２方向を含む平面に対して平行で前記第１方向と交差する第３方向に沿って並んで配置される。複数の第２金属線は、前記複数の第１金属線と接触する。前記複数の第２金属線のそれぞれは、前記平面に対して平行で前記第３方向と交差する第４方向に沿って延びる。前記複数の第１金属線のそれぞれの第１方向における中心どうしの第１距離は、可視光を含む波長帯のうちの最短の波長以下である。前記複数の第２金属線のそれぞれの第３方向における中心どうしの第２距離は、前記波長帯のうちの最長の波長を超える。前記第１金属線と前記第２金属線の前記平面に対して垂直な方向に沿った厚さは、前記最短の波長以下である。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】図１（ａ）及び図１（ｂ）は、第１の実施形態に係る光透過型金属電極を示す模式図である。
【図２】図２（ａ）及び図２（ｂ）は、第１の実施形態に係る光透過型金属電極の特性を示す模式図である。
【図３】金属電極層の特性を示すグラフ図である。
【図４】第１の実施形態に係る光透過型金属電極の特性を示すグラフ図である。
【図５】図５（ａ）〜図５（ｃ）は、光透過型金属電極を示す模式的平面図である。
【図６】図６（ａ）〜図６（ｄ）は、第１の実施形態に係る光透過型金属電極の製造方法を示す工程順模式的断面図である。
【図７】図７（ａ）〜図７（ｃ）は、第１の実施形態に係る光透過型金属電極の別の製造方法を示す工程順模式的断面図である。
【図８】図８（ａ）〜図８（ｃ）は、光透過型金属電極の特性を示すグラフ図である。
【図９】図９（ａ）〜図９（ｃ）は、光透過型金属電極の特性を示すグラフ図である。
【図１０】図１０（ａ）及び図１０（ｂ）は、光透過型金属電極の特性を示すグラフ図である。
【図１１】第１の実施形態に係る別の光透過型金属電極を示す模式的平面図である。
【図１２】第１の実施形態に係る別の光透過型金属電極を示す模式的断面図である。
【図１３】第２の実施形態に係る電子装置を示す模式的断面図である。
【図１４】第２の実施形態に係る別の電子装置を示す模式的断面図である。
【図１５】第２の実施形態に係る別の電子装置を示す模式的断面図である。
【図１６】第２の実施形態に係る別の電子装置を示す模式的断面図である。
【図１７】第３の実施形態に係る光学素子を示す模式的斜視図である。
【図１８】第３の実施形態に係る別の光学素子を示す模式的断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下に、各実施の形態について図面を参照しつつ説明する。
なお、図面は模式的または概念的なものであり、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。また、同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。
なお、本願明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
【０００９】
（第１の実施形態）
図１（ａ）及び図１（ｂ）は、第１の実施形態に係る光透過型金属電極の構成を例示する模式図である。
図１（ａ）は斜視図である。図１（ｂ）は、平面図である。
図１（ａ）及び図１（ｂ）に表したように、本実施形態に係る光透過型金属電極３１０は、複数の第１金属線１０と、複数の第２金属線２０と、を含む。
【００１０】
複数の第１金属線１０は、第１方向Ｄ１に沿って並んで配置される。複数の第１金属線１０のそれぞれは、第１方向Ｄ１と交差する第２方向Ｄ２に沿って延びる。この例では、第２方向Ｄ２は、第１方向Ｄ１に対して垂直である。
【００１１】
例えば、第１方向Ｄ１と第２方向Ｄ２とを含む平面をＸ−Ｙ平面とする。Ｘ−Ｙ平面に対して平行な１つの方向をＸ軸方向とする。Ｘ−Ｙ平面に対して平行でＸ軸方向に対して垂直な１つの方向をＹ軸方向とする。Ｘ軸方向とＹ軸方向とに対して垂直な方向をＺ軸方向とする。
【００１２】
例えば、第１方向Ｄ１は、Ｘ軸方向に対して平行である。第２方向Ｄ２は、Ｙ軸方向に対して平行である。複数の第１金属線１０のうちの１つから、複数の第１金属線１０のうちの別の１つに向かう方向は、第１方向である。
【００１３】
複数の第２金属線２０は、第３方向Ｄ３に沿って並んで配置される。複数の第２金属線２０は、複数の第１金属線１０と接触する。第３方向Ｄ３は、第１方向Ｄ１と交差する。複数の第２金属線２０のそれぞれは、第３方向Ｄ３と交差する第４方向Ｄ４に沿って延びる。第３方向Ｄ３及び第４方向Ｄ４は、第１方向Ｄ１と第２方向Ｄ２とを含む平面（Ｘ−Ｙ平面）に対して平行である。
【００１４】
この例では、第４方向Ｄ４は、第３方向Ｄ３に対して垂直である。この例では、第３方向Ｄ３は、Ｙ軸方向に対して平行である。第４方向Ｄ４は、Ｘ軸方向に対して平行である。すなわち、第３方向Ｄ３は、第１方向Ｄ１に対して垂直である。ただし、後述するように、実施形態はこれに限らない。第３方向Ｄ３は、第１方向Ｄ１に対して非平行でも良い。
【００１５】
以下では、説明を簡単にするために、第１方向Ｄ１がＸ軸方向に対して平行で、第２方向Ｄ２がＹ軸方向に対して平行で、第３方向Ｄ３がＹ軸方向に対して平行で、第４方向Ｄ４がＸ軸方向に対して平行である場合について説明する。
【００１６】
説明を簡単にするために、複数の第１金属線１０を適宜、第１アレイ１５と言い、複数の第２金属線２０を適宜第２アレイ２５と言う。複数の第１金属線１０と、複数の第２金属線２０と、は実質的に同じ層（Ｘ−Ｙ平面に対して平行な層）内に設けられている。複数の第１金属線１０と、複数の第２金属線２０と、を合わせて金属電極層３０と言う。金属電極層３０は、例えば、電極として機能する層である。金属電極層３０は、第１アレイ１５と第２アレイ２５とを含む。第１アレイ１５は、複数の第１金属線１０を含む。第２アレイ２５は、複数の第２金属線２０を含む。
【００１７】
複数の第１金属線１０のそれぞれの第１方向Ｄ１における中心どうしの距離を第１距離ｐ１とする。複数の第１金属線１０のそれぞれの第１方向Ｄ１における中心どうしの距離（第１距離ｐ１）は、複数の第１金属線１０の全てにおいて同じでなくても良い。以下では、説明を簡単にするために、第１距離ｐ１が、複数の第１金属線１０の全てにおいて同じであるとして説明する。このときは、第１距離ｐ１は、第１金属線１０の配設ピッチ（周期）に相当する。
第１距離ｐ１が、複数の第１金属線１０どうしにおいて異なるときは、平均値を用いる。
【００１８】
複数の第１金属線１０のそれぞれの第１方向Ｄ１に沿った幅を第１幅ｗ１とする。複数の第１金属線１０のそれぞれの第１方向Ｄ１に沿った幅（第１幅ｗ１）は、複数の第１金属線１０の全てにおいて同じでなくても良い。以下では、説明を簡単にするために、第１幅ｗ１が、複数の第１金属線１０の全てにおいて同じであるとして説明する。
第１幅ｗ１が、複数の第１金属線１０どうしにおいて異なるときは、平均値を用いる。
【００１９】
一方、複数の第２金属線２０のそれぞれの第３方向Ｄ３における中心どうしの距離を第２距離ｐ２とする。複数の第２金属線２０のそれぞれの第３方向Ｄ３における中心どうしの距離（第２距離ｐ２）は、複数の第２金属線２０の全てにおいて同じでなくても良い。以下では、説明を簡単にするために、第２距離ｐ２が、複数の第２金属線２０の全てにおいて同じであるとして説明する。このときは、第２距離ｐ２は、第２金属線２０の配設ピッチ（周期）に相当する。
第２距離ｐ２が、複数の第２金属線２０どうしにおいて異なるときは、平均値を用いる。
【００２０】
複数の第２金属線２０のそれぞれの第３方向Ｄ３に沿った幅を第２幅ｗ２とする。複数の第２金属線２０のそれぞれの第３方向Ｄ３に沿った幅（第２幅ｗ２）は、複数の第２金属線２０の全てにおいて同じでなくても良い。以下では、説明を簡単にするために、第２幅ｗ２が、複数の第２金属線２０の全てにおいて同じであるとして説明する。
第２幅ｗ２が、複数の第２金属線２０どうしにおいて異なるときは、平均値を用いる。
【００２１】
第１金属線１０のＺ軸方向（第１方向Ｄ１と第２方向Ｄ２を含む平面に対して垂直な方向）に沿った厚さを第１厚とする。第２金属線２０のＺ軸方向に沿った厚さを第２厚とする。第１厚は、必ずしも第２厚と同じでなくても良い。本実施形態では、第１厚は第２厚と同じである。以下では、第１厚及び第２厚が厚さｔである場合として説明する。
【００２２】
本実施形態においては、第１距離ｐ１は、所定の長さ以下である。また、第２距離ｐ２は、所定の長さを超える。
【００２３】
ここで、光透過型金属電極３１０は、特定の波長の光を透過させる。この光の波長帯は、例えば、可視光の波長を含む。ここでは、可視光の波長は、４００ナノメートル（ｎｍ）以上７００ｎｍ以下とする。例えば、光透過型金属電極３１０は可視光を透過する。用途に応じて、光透過型金属電極３１０は赤外光を透過する。本願明細書において、赤外光の波長は、７００ｎｍを超え１マイクロメートル（μｍ）以下とする。
【００２４】
本実施形態に係る光透過型金属電極３１０は、例えば、４００ｎｍ以上１μｍ以下の波長の波長帯の光を透過する。この波長帯は、目的とする光（透過させる光）の波長帯である。この波長帯は、可視光を含む。この波長帯のうちで、最も短い波長を最短の波長λ１と言うことにする。この波長帯のうちで、最も長い波長を最長の波長λ２と言うことにする。最短の波長λ１及び最長の波長λ２は、用途に応じて定めることができる。４００ｎｍ以上１μｍ以下の波長の波長帯を対象とするときは、最短の波長λ１は４００ｎｍであり、最長の波長λ２は１μｍである。
【００２５】
本実施形態においては、第１距離ｐ１は、上記の可視光を含む波長帯のうちの最短の波長λ１以下である。第２距離ｐ２は、上記の波長帯のうちの最長の波長λ２を超える。第１金属線１０と第２金属線２０の厚さｔは、上記の最短の波長λ１以下である。
【００２６】
これにより、シート抵抗が低く、広い波長範囲で高い透過率を有する光透過型金属電極が提供できる。
【００２７】
第１距離ｐ１は、例えば、１０ｎｍ以上４００ｎｍ以下である。第２距離ｐ２は、例えば、１μｍ以上１０μｍ未満である。厚さｔは、５ｎｍ以上４００ｎｍ以下である。
【００２８】
第１金属線１０及び第２金属線２０には、金属が用いられる。第１金属線１０及び第２金属線２０は、例えば、金、銀、銅、アルミニウム、ニッケル、鉛、亜鉛、白金、コバルト、マグネシウム、クロム、タングステン及びパラジウムの少なくともいずれかを含む。第１金属線１０及び第２金属線２０は、上記の金属を含む合金を用いても良い。第１金属線１０及び第２金属線２０に金属を用いることで、低いシート抵抗が得られる。
【００２９】
これらの金属材料は、例えば、透明酸化物半導体よりも低い抵抗率を有する。これにより、光透過型金属電極３１０のシート抵抗を、透明酸化物半導体を用いた透明電極のシート抵抗よりも低くすることができる。
【００３０】
図２（ａ）及び図２（ｂ）は、第１の実施形態に係る光透過型金属電極の特性を例示する模式図である。
図２（ａ）は模式的斜視図である。図２（ｂ）は、平面図である。
図２（ａ）に表したように、本実施形態に係る光透過型金属電極３１０は、例えば、基体５０の上に設けられる。
【００３１】
基体５０には、例えば、石英基板、ガラス基板、サファイア基板などの透明基板やシリコン基板、ガリウム砒素基板、ガリウムリン基板、窒化ガリウム基板などの半導体基板、ポリエチレンテレフタラートなどのプラスチック基板などを用いることができる。基体５０には、例えば、石英層、ガラス層、サファイア層、半導体層（シリコン層、ガリウム砒素層、ガリウムリン層及び窒化ガリウム層）、及び、有機材料層などを用いることができる。ただし、実施形態はこれに限らず、基体５０の材料は任意である。
【００３２】
図２（ａ）に表したように、第１アレイ１５の延在方向に対して垂直な方向の電場を持つ光１０１は、第１アレイ１５を透過する。第１アレイ１５に入射した光１０１に対して、第１アレイ１５は、例えば、ワイヤーグリッド偏光子として振る舞う。このように、光透過型金属電極３１０は、光透過性を有する。
【００３３】
図４（ｂ）に表したように、第１アレイ１５に含まれる第１金属線１０は、第１金属線１０の延在方向（第２方向Ｄ２であり、この例ではＹ軸方向）に沿って、金属に基づく高い導電性を有する。第２アレイ２５に含まれる第２金属線２０は、第２金属線２０の延在方向（第４方向Ｄ４であり、この例ではＸ軸方向）に沿って、金属に基づく高い導電性を有する。このように、金属電極層３０においては、第２方向Ｄ２と第４方向Ｄ４を含む平面（Ｘ−Ｙ平面）内において、高い導電性が得られる。
【００３４】
一方、金属薄膜に数十〜数百ナノメートルサイズの円形開口部を周期的に形成した金属ナノ構造体を用いる構成（第１参考例）がある。ナノ開口を有する金属薄膜に光が入射すると、ナノ開口のエッジ部に表面電荷に由来した局在電場が生じる。この局在電場が入射電場と同様に振動するため、光が再輻射される。これにより、光の異常透過現象が生じる。それぞれのナノ開口から再輻射された光は、隣接ナノ開口からの光と干渉することによって、特定波長の光の透過が強められる。そのため、この金属ナノ構造体の透過スペクトルは、金属薄膜の材質、円形ナノ開口部の周期や開口径、周囲媒質の誘電率に応じた特定波長で、ピークを持つ。特定の波長では、開口率以上の透過率を得ることができる。特定波長でピーク値を取った後、ピーク波長よりも長波長側では著しく反射率が増大する。そのため、この金属ナノ構造体を光透過性電極として用いると、可視光の波長範囲全域で高い透明性を得ることは困難である。
【００３５】
これに対し、後述するように、本実施形態に係る光透過型金属電極３１０は、広い波長範囲において、高い光透過性を有する。
【００３６】
一方、マイクロメートルサイズの金属細線を用いた金属電極がある（第２参考例）。この金属電極は、光透過性の電極として利用され、光透過性が高いものの、光透過性を高くするために開口部が広く設けられている。そのため、透明酸化物半導体に比べてシート抵抗が高い。このような構造の金属電極では、開口部は光を透過させるが、金属部は光を遮蔽する。このような構造の金属電極の光学特性は、金属部と同じ体積を持つ平坦膜の金属薄膜の光学特性と一致する。
【００３７】
このような開口部を有する金属細線からなる金属電極におけるシート抵抗Ｒｓｈ（Ω／□)は、金属の比抵抗ρ(Ωｍ：オーム・メートル）、金属電極の厚さｔ（ｍ：メートル）、及び、単位面積当たりの金属細線の占有率θを用いて、以下の第１式で表される。
Ｒｓｈ＝（ρ／ｔ）×（１／θ） （１）
第１式から分かるように、高い光透過率を得るために金属細線の占有率θを減少させると、シート抵抗Ｒｓｈが増大する。
【００３８】
図３は、金属電極層の特性を例示するグラフ図である。
図３の横軸は、シート抵抗Ｒｓｈである。縦軸は光透過率Ｔｒである。図３に示された曲線（特性Ｃ１）は、第２参考例の金属電極において、金属細線の占有率θ及び金属電極の厚さｔを変えてシート抵抗Ｒｓｈを変えたときの光透過率Ｔｒの変化を示している。
【００３９】
図３に表したように、第１式の特性を有する第２参考例の金属電極においては、高い光透過率Ｔｒを得ようとすると、シート抵抗Ｒｓｈは高くなる。特に、シート抵抗Ｒｓｈが高い領域Ｒ１においては、光透過率Ｔｒは急激に低下する。
【００４０】
本実施形態に係る光透過型金属電極３１０は、図３に例示した特性Ｅ１を有する。特性Ｅ１においては、シート抵抗Ｒｓｈが低い領域Ｒ１において、第２参考例の特性Ｃ１よりも高い光透過率Ｔｒが得られる。このように、光透過型金属電極３１０においては、低いシート抵抗Ｒｓｈと同時に、高い光透過率Ｔｒを得ることができる。
【００４１】
本実施形態に係る光透過型金属電極３１０の特性の例についてさらに説明する。
光透過型金属電極３１０においては、例えば、金属ワイヤーグリッド偏光子（以下、簡単のために適宜「グリッド偏光子」と言う）の構造が利用されている。これにより、高い光透明性が得られる。グリッド偏光子は、例えば、金属細線が周期的に並んだ構造を有する。金属細線の延在方向に対して垂直な電場を有する偏光に対しては広い波長領域で、高い光透明性が得られる。
【００４２】
図４は、第１の実施形態に係る光透過型金属電極の特性を例示するグラフ図である。
図４の横軸は、光の波長λである。縦軸は、光透過率Ｔｒである。
図４には、第１金属線１０の延在方向に対して垂直な電場の偏光に関する光透過率（垂直透過率１０７）と、第１金属線１０の延在方向に対して平行な電場の偏光に関する光透過率（平行透過率１０８）と、が例示されている。さらに、全ての偏光方向の光に関する光透過率（全透過率１０９）が示されている。
【００４３】
図４に表したように、垂直透過率１０７は、所定の長さｄ以上において上昇する。一方、平行透過率１０８は、所定の長さｄ以上において、減少する。光透過型金属電極３１０においては、金属電極層３０の全偏光に対する全透過率１０９は、垂直透過率１０７のスペクトルと、平行透過率１０８のスペクトルと、平均となる。
このため、光透過型金属電極３１０においては、波長依存性が小さく、広い波長範囲で、高い光透過率Ｔｒが得られる。
【００４４】
グリッド偏光子を厚さの無い完全導体と仮定することで、グリッド偏光子に対して垂直な電場の偏光の光透過率（垂直透過率１０７）は、数式により表すことができる。これによると、グリッド偏光子の周期が入射光の波長以下の領域で、透過率が高くなる。また、グリッド偏光子の周期に対する細線幅の比が大きくなると、グリッド偏光子に対して垂直な電場の偏光の光透過率（垂直透過率１０７）が低くなる。
【００４５】
一般に、グリッド偏光子の光透過率特性を検討する際には、グリッド偏光子の金属細線を完全導体として扱う。このため、厚さの効果については、考慮されない。さらに、リッド偏光子の金属細線の延在方向に対して平行な電場の偏光に対するグリッド偏光子の光透過特性（例えば平行透過率１０８）の性質に関しては、正しく記述されていない。
【００４６】
本願発明者は、検討の結果、グリッド偏光子の金属細線の延在方向に対して平行な電場の偏光に対するグリッド偏光子の光透過特性は、グリッド偏光子の金属細線と同じ体積の金属平坦膜の光透過率特性と同じ程度であることを見出した。
【００４７】
本実施形態に係る光透過型金属電極３１０においては、金属電極層３０の厚さが、目的とする光の波長以下であれば、金属細線の延在方向に対して垂直な電場の偏光のみならず、金属細線の延在方向に対して平行な電場の偏光に対しても高い透過率が得られる。
【００４８】
光透過型金属電極３１０においては、例えば、第１アレイ１５（第１金属線１０）において、グリッド偏光子の特性に基づいた高い光透過率Ｔｒが得られる。第１アレイ１５の第１金属線１０の第１距離ｐ１は、金属電極層３０を通過する光の波長以下に設定される。
【００４９】
例えば、光透過型金属電極３１０を、可視光を透過させる電極として用いる場合には、第１金属線１０の第１距離ｐ１（周期に相当する）を、可視光の波長以下に設定する。具体的には、第１距離ｐ１を４００ｎｍ以下に設定する。
【００５０】
第１金属線１０の第１距離ｐ１が１０ｎｍ未満においては、微細加工の点で、製造が困難になり、歩留まりが悪くなる。このため、第１距離ｐ１は、１０ｎｍ以上であることが好ましい。
【００５１】
一方、第２金属線２０の第２距離ｐ２（周期に相当する）は、金属電極層３０を通過させる光の波長よりも大きく設定される。これにより、第１参考例のように特定波長でのみ光の異常透過現象が起こることが抑制され、第１金属線１０をグリッド偏光子として作用させることができる。
【００５２】
例えば、光透過型金属電極３１０を、可視光を透過させる電極として用いる場合には、第２金属線２０の第２距離ｐ２は、１μｍ以上であることが好ましい。第２距離ｐ２が１０μｍ以上では、第１金属線１０が過度に長くなり、抵抗が高くなる。例えば、線幅が１００ｎｍで、厚さが１００ｎｍ、長さが４０μｍのアルミニウムの１本の金属線の抵抗は、約１００Ωと高い。
【００５３】
図５（ａ）〜図５（ｃ）は、光透過型金属電極の構成を例示する模式的平面図である。 図５（ａ）に表したように、第３参考例の光透過型金属電極３９３においては、第２金属線２０の第２距離ｐ２（周期に相当）は、１０μｍ以上である。図５（ｂ）に表したように、本実施形態に係る光透過型金属電極３１０においては、第２距離ｐ２は、最長の波長λ２以上で、１０μｍ未満である。図５（ｃ）に表したように、第４参考例の光透過型金属電極３９４においては、第２距離ｐ２は、最短の波長λ１未満である。
【００５４】
第３参考例の光透過型金属電極３９３においては、高い光透過率Ｔｒが得られるが、シート抵抗Ｒｓｈは高い。第４参考例の光透過型金属電極３９４においては、低いシート抵抗Ｒｓｈが得られるが、光透過率Ｔｒは低い。
【００５５】
これに対して、実施形態に係る光透過型金属電極３１０においては、低いシート抵抗Ｒｓｈと、高い光透過率Ｔｒと、が得られる。光透過型金属電極３１０においては、例えばグリッド偏光子として機能する第１金属線１０を、適切な間隔で設けられた第２金属線２０により架橋することで、低いシート抵抗Ｒｓｈと、高い光透過率Ｔｒと、が得られる。
【００５６】
第１アレイ１５と第２アレイ２５とを含む金属電極層３０のシート抵抗Ｒｓｈは、上記の第１式を用いることで計算することができる。たとえば、金属電極層３０として銀を用い、第１アレイ１５及び第２アレイ２５における金属線幅の周期に対する比が０．１で、金属電極層３０の厚さｔが１００ｎｍの場合、シート抵抗Ｒｓｈは、約１.６Ω／□と算出される。
【００５７】
金属電極層３０の厚さが５ｎｍ未満になると、用いる金属材料や、金属線幅の周期に対する比によっては、シート抵抗Ｒｓｈが５Ω／□よりも高くなることがある。
【００５８】
第１アレイ１５及び第２アレイ２５の金属線幅の周期に対する比は、０．１以上０．５以下であることが好ましい。この比が０．１未満のときには、用いる金属材料や厚さｔによっては、シート抵抗Ｒｓｈが５Ω／□よりも高くなることがある。
【００５９】
第１金属線１０の第１距離ｐ１に対する第１幅ｗ１の比が０．５よりも大きくなると、例えば、第１金属線１０の部分の光透過性が過度に低くなる。第２金属線２０の第２距離ｐ２に対する第２幅ｗ２の比が０．５よりも大きくなると、第１アレイ１５における光透過を担う領域を覆ってしまい、光透過率Ｔｒが過度に低くなる。
【００６０】
第１アレイ１５において、第１幅ｗ１の第１距離ｐ１に対する比は、０．１以上０．５以下に設定される。第２幅ｗ２の第２距離ｐ１に対する比は、０．１以上０．５以下に設定される。これにより、低いシート抵抗Ｒｓｈと、高い光透過率Ｔｒと、を得やすくなる。
【００６１】
以下、光透過型金属電極の製造方法の例について説明する。ただし、実施形態は、以下に説明する方法に限らない。実施形態において、光透過型金属電極の製造方法は任意である。実施形態においては、第１アレイ１５においては、光の波長以下のラインアンドスペースの形状が設けられる。このような形状を有する構造を作製するために、微細加工技術が用いられる。
【００６２】
図６（ａ）〜図６（ｄ）は、第１の実施形態に係る光透過型金属電極の製造方法を例示する工程順模式的断面図である。
図６（ａ）に表したように、例えば、基体５０の上に、金属膜３０ｆを形成する。金属膜３０ｆの形成には、例えば、抵抗加熱方式の真空蒸着法、電子ビーム蒸着法、レーザー蒸着法、スパッタ法、ＣＶＤ法及びＭＢＥ法などが用いられる。
【００６３】
図６（ｂ）に表したように、金属電極層３０のパターンに対応する形状を有するパターン層３１を形成する。パターン層３１の形成には、例えば、光リソグラフィー法、電子線リソグラフィー法、ナノインプリント法、ソフトインプリント法、ブロックポリマーリソグラフィー法、及び、走査プローブ法などを用いることができる。
【００６４】
図６（ｃ）に表したように、パターン層３１をマスクとして用い、金属膜３０ｆを加工する。この加工には、例えば、ドライエッチング法、イオンミリング法、及び、フォーカスイオンビーム法などを用いることができる。
【００６５】
図６（ｄ）に表したように、パターン層３１を除去する。これにより、所定の形状を有する金属電極層３０が形成される。これにより、光透過型金属電極３１０が形成される。
【００６６】
図７（ａ）〜図７（ｃ）は、第１の実施形態に係る光透過型金属電極の別の製造方法を例示する工程順模式的断面図である。
図７（ａ）に表したように、例えば、基体５０の上に、金属電極層３０のパターンに対応する形状を有するパターン層３２を形成する。このパターン層３２は、金属電極層３０のパターンを反転させたパターンを有する。パターン層３２の形成には、任意の方法を用いることができる。
【００６７】
図７（ｂ）に表したように、金属膜３０ｆを形成する。図７（ｃ）に表したように、パターン層３２を除去する。これにより、金属電極層３０が形成され、光透過型金属電極３１０が形成される。この製造方法においては、例えば、リフトオフ法やめっき法が用いられる。
【００６８】
金属電極層３０の構造は、例えば、電子顕微鏡を用いて観察できる。例えば、撮像範囲内に、２本以上１０本以下の第１金属線１０を入れて撮像する。得られた電子顕微鏡像を用いて、第１金属線１０の第１距離ｐ１及び第１幅ｗ１を測定することができる。撮像範囲内に、２本以上１０本以下の第２金属線２０を入れて、撮像する。得られた電子顕微鏡像を用いて、第２金属線２０の第２距離ｐ２及び第２幅ｗ２を測定することができる。このとき、第１距離ｐ１、第１幅ｗ１、第２距離ｐ２及び第２幅ｗ２のそれぞれの平均値、及び、ばらつきを測定することができる。既に説明したように、これらの値として、得られた平均値を用いる。なお、金属電極層３０の上に例えば誘電体など層が設けられている場合には、上記の電子顕微鏡観察の前に、必要に応じてその層を除去し金属電極層３０を露出させる。
【００６９】
光透過型金属電極３１０のシート抵抗Ｒｓｈは、例えば、以下のようにして測定できる。必要に応じて金属電極層３０を露出させる。金属電極層３０の上に、間隔の異なる複数のオーミック接触の電極対を形成する。それぞれの電極対について、電流電圧特性を測定し、電気抵抗を算出する。電極間隔を横軸とし、電気抵抗を縦軸とした座標上に、測定された電気抵抗をプロットする。プロットされた点から得られた近似的な１次直線の傾きから、光透過型金属電極３１０のシート抵抗Ｒｓｈを算出することができる。
【００７０】
光透過型金属電極３１０において、第１アレイ１５は、例えばグリッド偏光子として働く。第１アレイ１５は、光の波長の長さ程度の領域で平均的な構造として光学的な応答を示す。例えばエッチングなどの製造工程に起因して金属線の側部に凹凸が存在すると、グリッド偏光子の線幅が乱れた構造となり、光透過率が変化することがある。
【００７１】
本願発明者は、検討の結果、第１金属線１０の第１幅ｗ１のばらつきが、第１幅ｗ１の平均値に対して±２５％以内の範囲において、光学的特性が実質的に損なわれないことを見出した。
【００７２】
第２アレイ２５は、例えば、第１アレイ１５の第１金属線１０どうしを低抵抗で導通させる機能を果たす。第１金属線１０の第１幅ｗ１に比べて第２金属線２０の第２幅ｗ２は大きく設定される。このため、第２アレイ２５における金属線の側部の凹凸の全体に占める割合は小さく、凹凸のシート抵抗Ｒｓｈへの影響は小さい。
【００７３】
本願発明者は、検討の結果、第２金属線２０の第２幅ｗ２のばらつきが、第２幅ｗ２の平均値に対して±５％以内の範囲において、シート抵抗Ｒｓｈへの影響が実質的に発生しないことを見出した。
【００７４】
以下、本実施形態に係る光透過型金属電極３１０の特性の例について説明する。光透過型金属電極３１０の構成を変えてコンピュータによる光学シミュレーションの結果を、参考例と共に説明する。光学シミュレーションでは、厳密結合波解析を行う。厳密結合波解析の解析ソフトとして、Ｒｓｏｆｔ社のＤｉｆｆｒａｃｔＭＯＤが用いられる。
【００７５】
この光学シミュレーションにおいては、計算領域内に、基板である直方体と、直方体から離れた位置で、直方体に対して水平に光源と、が配置され、直方体内部で光源に対して水平な面への光強度が求められた。
【００７６】
直方体の上面に、金属電極層３０が水平に配置される。金属電極層３０の第１金属線１０は１０本であり、第２金属線２０は４本である。第１金属線１０のそれぞれはＹ軸方向に沿い、第２金属線２０のそれぞれはＸ軸方向に沿う。厳密結合波解析において、Ｘ軸方向及びＹ軸方向について、フーリエ展開の次数を１０次として解析が行われる。
また、シート抵抗Ｒｓｈは、抵抗率として文献値を用い、第１式により算出される。
【００７７】
第１距離ｐ１に対する第１幅ｗ１の比を第１比θ１とする。第２距離ｐ２に対する第２幅ｗ２の比を第１比θ２とする。これらの値、及び、厚さｔ１を変えて、特性が求められた。
【００７８】
図８（ａ）〜図８（ｃ）、図９（ａ）〜図９（ｃ）、及び、図１０（ａ）及び図１０（ｂ）は、光透過型金属電極の特性を例示するグラフ図である。
これらの図の横軸は、波長λ（ｎｍ）であり、縦軸は、光透過率Ｔｒである。光透過率Ｔｒは、全偏光に関する透過率である。
【００７９】
上記の各グラフは、シミュレーションの以下の第１〜第８条件６０１〜６０８の結果をそれぞれ示している。
第１条件６０１においては、第１距離ｐ１（周期に相当する）２００ｎｍ、第１比θ１は０．２、第２距離ｐ２（周期に相当する）は５μｍ、第２比θ２は０．２、厚さｔ１は１００ｎｍである。
第２条件６０２においては、第１距離ｐ１は７００ｎｍ、第１比θ１は０．３、第２距離ｐ２は５μｍ、第２比θ２は、０．３、厚さｔ１は３００ｎｍである。
第３条件６０３においては、第１距離ｐ１は２００ｎｍ、第１比θ１は０．７、第２距離ｐ２は５μｍ、第２比θ２は、０．３、厚さｔ１は３００ｎｍである。
第４条件６０４においては、第１距離ｐ１は２００ｎｍ、第１比θ１は０．３、第２距離ｐ２は５μｍ、第２比θ２は、０．３、厚さｔ１は７００ｎｍである。
第５条件６０５においては、第１距離ｐ１は２００ｎｍ、第１比θ１は０．３、第２距離ｐ２は５００ｎｍ、第２比θ２は、０．３、厚さｔ１は２００ｎｍである。
第６条件６０６においては、第１距離ｐ１は２００ｎｍ、第１比θ１は０．３、第２距離ｐ２は５μｍ、第２比θ２は、０．７、厚さｔ１は１００ｎｍである。
第７条件６０７においては、第１距離ｐ１は２００ｎｍ、第１比θ１は０．３、第２距離ｐ２は５μｍ、第２比θ２は、０．３、厚さｔ１は４ｎｍである。
第８条件６０８においては、第１距離ｐ１は２００ｎｍ、第１比θ１は０．１、第２距離ｐ２は５μｍ、第２比θ２は、０．０５、厚さｔ１は５０ｎｍである。
【００８０】
図８（ａ）に表したように、第１条件６０１においては、広い波長範囲において、０．４以上の高い光透過率Ｔｒが得られる。第１条件６０１の構成において、金属電極層３０としてＡｇを用いた場合には、計算によって求められるシート抵抗Ｒｓｈは０．８Ω／□である。
【００８１】
図８（ｂ）に表したように、第２条件６０２においては、約５００ｎｍ以下の波長λにおいて光透過率Ｔｒが低下している。第２条件６０２においては、第１距離ｐ１が７００ｎｍであり、第１距離ｐ１よりも短い波長λにおいて光透過率Ｔｒが低下する。なお、第２条件６０２の構成において、金属電極層３０としてＡｕを用いた場合には、計算によって求められるシート抵抗Ｒｓｈは、０．３Ω／□である。
【００８２】
図８（ｃ）に表したように、第３条件６０３においては、約５００ｎｍ以下の波長λにおいて光透過率Ｔｒが著しく低下している。なお、第３条件６０３の構成において、金属電極層３０としてＣｕを用いた場合には、計算によって求められるシート抵抗Ｒｓｈは０．２Ω／□である。
【００８３】
図９（ａ）に表したように、第４条件６０４においては、約５００ｎｍ以下の波長λにおいて光透過率Ｔｒが著しく低下している。第４条件６０４においては、厚さｔ１が７００ｎｍであり、厚さｔ１よりも短い波長λにおいて光透過率Ｔｒが低下する。なお、第４条件６０４の構成において、金属電極層３０としてＡｕを用いた場合には、計算によって求められるシート抵抗Ｒｓｈは０．１Ω／□である。
【００８４】
図９（ｂ）に表したように、第５条件６０５においては、約５００ｎｍ〜約７００ｎｍの範囲の特定の波長領域においては光透過率Ｔｒは高いが、それ以外の波長領域においては、光透過率Ｔｒが低い。なお、第５条件６０５の構成において、金属電極層３０としてＡｇを用いた場合には、計算によって求められるシート抵抗Ｒｓｈは０．３Ω／□である。
【００８５】
図９（ｃ）に表したように、第６条件６０６においては、４００ｎｍ〜１μｍの範囲において光透過率Ｔｒは低い。第６条件６０６においては、第２比θ２が０．７と大きいため、金属電極３０の大面積被覆により、光透過率Ｔｒが低くなる。なお、第６条件６０６の構成において、金属電極層３０としてＮｉを用いた場合には、計算によって求められるシート抵抗Ｒｓｈは２．３Ω／□である。
【００８６】
図１０（ａ）に表したように、第７条件６０７においては、４００ｎｍ〜１μｍの範囲において高い光透過率Ｔｒが得られる。第７条件６０７においては、厚さｔ１は４ｎｍと薄い。第７条件６０７の構成において、金属電極層３０としてＡｕを用いた場合には、計算によって求められるシート抵抗Ｒｓｈは２０Ω／□と非常に高い。
【００８７】
図１０（ｂ）に表したように、第８条件６０８においても、４００ｎｍ〜１μｍの範囲において高い光透過率Ｔｒが得られる。第８条件６０８においては、第２比θ２は、０．０５と非常に小さい。第８条件６０８の構成において、金属電極層３０としてＮｉを用いた場合には、計算によって求められるシート抵抗Ｒｓｈは２８Ω／□と非常に高い。
【００８８】
このように、本実施形態に係る光透過型金属電極３１０においては、第１距離ｐ１は最短の波長λ１以下、第２距離ｐ２は最長の波長λ２を超え、厚さｔ１はλ１以下に設定することで、シート抵抗が低く、広い波長範囲で高い透過率を有する光透過型金属電極を提供できる。
【００８９】
図１１は、第１の実施形態に係る別の光透過型金属電極の構成を例示する模式的平面図である。
図１１に表したように、本実施形態に係る別の光透過型金属電極３２０も、複数の第１金属線１０と、複数の第２金属線２０と、を含む。この例では、第３方向Ｄ３は、第１方向Ｄ１（例えばＸ軸方向）に対して垂直でなく傾斜しており、第４方向Ｄ４は、第２方向Ｄ２（例えばＹ軸方向）に対して垂直でなく傾斜している。これ以外は、光透過型金属電極３１０と同様なので説明を省略する。光透過型金属電極３２０によっても、シート抵抗が低く、広い波長範囲で高い透過率を有する光透過型金属電極を提供することができる。
【００９０】
図１２は、第１の実施形態に係る別の光透過型金属電極の構成を例示する模式的断面図である。
図１２は、図１のＡ１−Ａ２線断面に相当する断面図である。
図１２に表したように、本実施形態に係る光透過型金属電極３３０は、第１金属線１０及び第２金属線２０を含む金属電極層３０を含む。光透過型金属電極３３０は、薄膜層３５をさらに含む。
【００９１】
薄膜層３５は、第１金属線１０及び第２金属線２０に接する。薄膜層３５は、第１金属線１０及び第２金属線２０の材料とは異なる材料を含む。この例では、薄膜層３５は、第１金属線１０及び第２金属線２０を覆っている。ただし、薄膜層３５は、第１金属線１０どうしの間の空間、及び、第２金属線２０どうしの間の空間、第１金属線１０の上、及び、第２金属線２０の上、の少なくともいずれかに設けられていても良い。
【００９２】
薄膜層３５を設けることで、例えば、第１金属線１０及び第２金属線２０の機械的強度が向上する。薄膜層３５は、光透過性を有する。薄膜層３５は、絶縁性である。薄膜層３５には、有機または無機材料が用いられる。
【００９３】
以下、本実施形態に係るいくつかの実施例について説明する。
【００９４】
（第１の実施例）
石英基板上に、真空蒸着によりＡｇ層を１００ｎｍの厚さで形成する。レジスト（ＴＨＭＲ−ｉＰ３２５０、（株）東京応化工業)を乳酸エチル（ＥＬ）で１：２（レジスト：ＥＬ＝１：２）に希釈した溶液を準備する。この溶液をＡｇ層上へ、２８００ｒｐｍで、３５秒間で、スピンコートを行う。この後、ホットプレート上において１００℃で９０秒間加熱して溶媒を蒸発させる。これによりレジスト膜が形成される。レジスト膜の厚さは、１７０ｎｍである。
【００９５】
石英モールドを用意する。石英モールドの１つの面（転写面）には、複数の凸部が設けられている。転写面の法線に沿ってみたときに、１つの凸部は、実質的に長方形の形状を有する。この例では、長方形の短辺の長さ（第１軸に沿った長さ）は１６０ｎｍで、長辺の長さ（第１軸に対して垂直な第２軸に沿った長さ）は４μｍである。複数の凸部は、２００ｎｍの第１軸に沿った周期と、５μｍの第２軸に沿った周期と、で並ぶ。凸部の高さは、２００ｎｍである。レジスト膜付基板を１２５℃に加熱した状態で、石英モールドの転写面を、レジスト膜に２０ＭＰａの圧力で押し付けて、熱ナノインプリントを行う。熱ナノインプリント後、基板を室温まで冷却し、石英モールドをリリースする。熱ナノインプリント後において、レジスト膜上に、第１軸に沿った長さが１６０ｎｍ、第１軸に沿った周期が２００ｎｍ、第２軸に沿った長さが４μｍ、第２軸に沿った周期が５μｍ、深さが１９０ｎｍの凹パターンが形成される。
【００９６】
凹パターンが形成されたレジスト膜を、ＣＦ４：３０ｓｃｃｍ、１０ｍＴｏｒｒ、ＲＦパワー１００Ｗの条件で、６０秒間の反応性イオンエッチングを行う。ＣＦ４のＲＩＥにより、Ａｇ膜が露出する。イオンミリング装置を用いて、加速電圧５００Ｖ、イオン電流４０ｍＡの条件で１８０秒間、Ａｇ層のエッチングを行う。エッチング後、レジスト膜を除去するため、アセトンに浸漬し超音波洗浄を行う。これより、光透過型金属電極３１０が得られる。
光透過型金属電極３１０のシート抵抗Ｒｓｈは、例えば、０.８Ω／□である。この光透過型金属電極３１０における光透過率Ｔｒは、４００ｎｍ以上１０００ｎｍ以下の波長に対して、４０％以上５５％以下である。
【００９７】
（第２の実施例）
石英基板上に、真空蒸着によりＡｕ層を３００ｎｍの厚さで形成する。第１の実施例と同様の方法を用い、石英基板上にレジスト膜を形成する。レジスト膜の厚さは、１７０ｎｍである。この例では、石英モールドの１つの凸部の第１軸に沿った長さは２７０ｎｍで、第２軸に沿った長さは横６．８μｍである。複数の凸部は、３００ｎｍの第１軸に沿った周期と、８μｍの第２軸に沿った周期と、で並ぶ。凸部の高さは、２００ｎｍである。レジスト膜付基板を１２５℃に加熱した状態で石英モールドの転写面をレジスト膜に２０ＭＰａの圧力で押し付けて熱ナノインプリントを行う。基板を室温まで冷却し石英モールドをリリースした後において、レジスト膜上に、第１軸に沿った長さが２７０ｎｍ、第１軸に沿った周期が３００ｎｍ、第２軸に沿った長さが６．８μｍ、第２軸に沿った周期が８μｍ、深さが１９０ｎｍの凹パターンが形成される。
【００９８】
凹パターンが形成されたレジスト膜を、Ｏ２：３０ｓｃｃｍ、１．３Ｐａ、ＲＦパワー１００Ｗの条件で７０秒間のエッチングを行う。Ｏ２のＲＩＥにより、Ａｕ膜が露出する。イオンミリング装置を用いて、加速電圧５００Ｖ、イオン電流４０ｍＡの条件で６００間、Ａｕ層のエッチングを行う。エッチング後、レジスト膜を除去するため、Ｏ２：３０ｓｃｃｍ、１３．３Ｐａ、ＲＦパワー１００Ｗの条件で１８０秒間エッチングを行う。これにより、光透過型金属電極３１０が得られる。
この光透過型金属電極３１０のシート抵抗Ｒｓｈは、例えば、０.９Ω／□である。この光透過型金属電極３１０における光透過率Ｔｒは、４００ｎｍ以上１０００ｎｍ以下の波長に対して、３５％以上４６％以下である。
【００９９】
（第３の実施例）
石英基板に真空蒸着によりＣｕ層を１００ｎｍの厚さで形成する。第１の実施例と同様の方法を用い、レジスト膜を形成する。レジスト膜の厚さは、１５０ｎｍである。この例では、石英モールドの１つの凸部の第１軸に沿った長さは７０ｎｍで第２軸に沿った長さは７．２μｍである。複数の凸部は、１００ｎｍの第１軸に沿った周期と、９μｍの第２軸に沿った周期と、で並ぶ。凸部の高さは１５０ｎｍである。レジスト膜付基板を１２５℃に加熱した状態で石英モールドの転写面をレジスト膜に４０ＭＰａの圧力で押し付けて熱ナノインプリントを行う。基板を室温まで冷却し石英モールドをリリースした後において、レジスト膜上に、第１軸に沿った長さが７０ｎｍ、第１軸に沿った周期が１００ｎｍ、第２軸に沿った長さが７．２μｍ、第２軸に沿った周期が９．０μｍ、深さが１４０ｎｍの凹パターンが形成される。
【０１００】
凹パターンが形成されたレジスト膜を、ＣＦ４：３０ｓｃｃｍ、１０ｍＴｏｒｒ、ＲＦパワー１００Ｗの条件で５０秒間の反応性イオンエッチングを行う。ＣＦ４のＲＩＥにより、Ｃｕ膜が露出する。イオンミリング装置を用いて、加速電圧５００Ｖ、イオン電流４０ｍＡの条件で１８０秒間、Ｃｕ層のエッチングを行う。エッチング後、レジスト膜を除去するため、アセトンに浸漬し超音波洗浄を行う。これにより、光透過型金属電極３１０が作製される。
この光透過型金属電極３１０のシート抵抗Ｒｓｈは、例えば、１．０Ω／□である。この光透過型金属電極３１０における光透過率Ｔｒは、４００ｎｍ以上１０００ｎｍ以下の波長に対して、３５％以上４５％以下である。
【０１０１】
（第４の実施例）
石英基板上に、真空蒸着法によりＡｌ層を厚さ１００ｎｍで形成する。第１の実施例と同様の方法を用い、レジスト膜を形成する。レジスト膜の厚さは、１７０ｎｍである。この例では、石英モールドの１つの凸部の第１軸に沿った長さは３２０ｎｍで、第２軸に沿った長さは２．４μｍである。複数の凸部は、４００ｎｍの第１軸に沿った周期と、３μｍの第２軸に沿った周期と、で並ぶ。凸部の高さは２００ｎｍである。レジスト膜付基板を１２５℃に加熱した状態で、石英モールドの転写面をレジスト膜に２０ＭＰａの圧力で押し付けて熱ナノインプリントを行う。基板を室温まで冷却し石英モールドをリリースした後において、レジスト膜上に、第１軸に沿った長さが３２０ｎｍ、第１軸に沿った周期が４００ｎｍ、第２軸に沿った長さが２．４μｍ、第２軸に沿った周期が３μｍ、深さが１７０ｎｍの凹パターンが形成される。
【０１０２】
反応性リアクティブエッチング装置により、レジスト残膜を除去した後、塩素プラズマエッチングによりＡｌ層をエッチングする。残ったレジスト膜はアセトンで除去する。これにより、光透過型金属電極３１０が作製される。
この光透過型金属電極３１０のシート抵抗Ｒｓｈは、例えば、１．１Ω／□である。この光透過型金属電極３１０における光透過率Ｔｒは、４００ｎｍ以上１０００ｎｍ以下の波長に対して、３５％以上４０％以下である。
【０１０３】
（第５の実施例）
ｎ−ＧａＰ基板上に、真空蒸着法によりＡｕ層を厚さ３００ｎｍで形成する。第１の実施例と同様にして、レジスト膜を形成する。レジスト膜の厚さは、１５０ｎｍである。この例では、石英モールドの１つの凸部の第１軸に沿った長さは７０ｎｍで、第２軸に沿った長さは３．５μｍである。複数の凸部は、１００ｎｍの第１軸に沿った周期と、５μｍの第２軸に沿った周期と、で並ぶ。凸部の高さは、１５０ｎｍである。レジスト膜付基板を１２５℃に加熱した状態で石英モールドの転写面をレジスト膜に２０ＭＰａの圧力で押し付けて熱ナノインプリントを行う。基板を室温まで冷却し、石英モールドをリリースした後において、レジスト膜上に、第１軸に沿った長さが３２０ｎｍ、第１軸に沿った周期が４００ｎｍ、第２軸に沿った長さが３．５μｍ、第２軸に沿った周期が５μｍ、深さが１４０ｎｍの凹パターンが形成される。
【０１０４】
反応性リアクティブエッチング装置により、レジスト残膜を除去した後、イオンミリングによりＡｕ層をエッチングする。残ったレジスト膜はアセトンで除去する。これにより、光透過型金属電極３１０が作製される。
この光透過型金属電極３１０のシート抵抗Ｒｓｈは、例えば、１．１Ω／□である。この光透過型金属電極３１０における光透過率Ｔｒは、４００ｎｍ以上１０００ｎｍ以下の波長に対して、３５％以上４０％以下である。
【０１０５】
（第２の実施形態）
本実施形態は、電子装置に係る。電子装置は、例えば、半導体発光素子、光電変換素子及び表示装置などを含む。本実施形態に係る電子装置では、第１の実施形態に係る任意の光透過型金属電極（例えば、光透過型金属電極３１０、３２０及び３３０など）及びその変形を用いることができる。以下では、光透過型金属電極３１０を用いる例として説明する。
【０１０６】
図１３は、第２の実施形態に係る電子装置の構成を例示する模式的断面図である。
図１３に表したように、本実施形態に係る電子装置４１０（半導体発光素子）は、第１の実施形態に係る光透過型金属電極３１０と、構造体２０１と、を含む。
【０１０７】
構造体２０１には、光透過型金属電極３１０を介して電荷が供給される。すなわち、構造体２０１には、光透過型金属電極３１０を介して電流が流れる。構造体２０１には、光透過型金属電極３１０を介して供給された電荷に基づく電圧が印加される。
【０１０８】
この例では、構造体２０１は、積層体２１０を有する。積層体２１０は、光透過型金属電極３１０を介して電荷が供給される。積層体２１０は、第１導電形の第１半導体層２１１と、第２導電形の第２半導体層２１２と、発光部２１３と、を含む。第２半導体層２１２は、第１半導体層２１１と、Ｚ軸方向（Ｘ−Ｙ平面の法線方向）に沿って積層される。発光部２１３は、第１半導体層２１１と第２半導体層２１２との間に設けられる。発光部２１３は、光透過型金属電極３１０を介して供給された電荷に基づいて光を放出する。
【０１０９】
ここで、本願明細書において、積層されている状態は、直接重ねられる状態に加え、間に別の要素が挿入された状態で重ねられる状態を含む。
【０１１０】
例えば、第１導電形はｎ形であり、第２導電形はｐ形である。また、第１導電形がｐ形であり、第２導電形がｎ形でも良い。この例では、第１半導体層２１１はｎ形であり、第２半導体層２１２はｐ形である。電子装置４１０は、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）及びＬＤ（Laser Diode）などの半導体発光素子である。
【０１１１】
この例では、光透過型金属電極３１０は、第２半導体層２１２に接して設けられている。第１半導体層２１１の上には、第１半導体層用電極２１４が設けられている。第１半導体層用電極２１４の上に、第１パッド２１５が設けられている。光透過型金属電極３１０の上に、第２パッド２１６が設けられている。
【０１１２】
この例では、半導体層を成長させる基板２１７がさらに設けられている。基板２１７は除去されていても良い。
【０１１３】
それぞれの電極から発光部２１３に注入された電子及び正孔は、発光部２１３で再結合し、光が放出される。この光は、光透過型金属電極３１０を透過して電子装置４１０の外部に出射する。発光部２１３の発光のピーク波長は、例えば、光透過型金属電極３１０に関して説明した最短の波長λ１以上、最長の波長λ２以下である。
【０１１４】
半導体発光素子の発光強度を上げるために、注入電流を増加させることが有効である。例えば、酸化物透明電極を用いた場合は、電流−輝度特性において、ある電流値で輝度はピークを持ち、それ以上の電流を流すと輝度は低下する。これは、酸化物透明電極の抵抗率が高いため、均一に電流注入することができず、均一に発光できないためである。
【０１１５】
このとき、本実施形態においては、シート抵抗が低く、広い波長範囲で高い透過率を有する光透過型金属電極３１０を用いることにより、電流集中による輝度低下を抑制できる。本実施形態に係る電子装置４１０（半導体発光素子）によれば、高輝度で、高効率の半導体発光素子を提供することができる。また、大面積の半導体発光素子を提供することができる。
【０１１６】
図１４は、第２の実施形態に係る別の電子装置の構成を例示する模式的断面図である。 図１４に例示する電子装置４２０は、光電変換素子である。電子装置４２０は光透過型金属電極３１０と、光透過型金属電極３１０を介して電荷が供給される構造体２０１と、を含む。
【０１１７】
構造体２０１は、入射する光を電気エネルギーに変換する活性層２２１を含む。活性層２２１は、例えば、ｐ形層２２２と、ｐ形層２２２に積層されたｎ形層２２３と、を含む。構造体２０１は、さらに対向電極２２４を含む。光透過型金属電極３１０と、対向電極２２４と、の間に、活性層２２１が配置される。
【０１１８】
電子装置４２０は、例えば、太陽電池である。電子装置４２０において、光透過型金属電極３１０を介して、外部から光が活性層２２１に照射される。
【０１１９】
照射された光によって、活性層２２１において、キャリアが分離され、電圧が生じる。このとき、光透過型金属電極３１０から、活性層２２１で生じた電荷に基づく電流を図示しない回路へと取り出すことができる。このとき、活性層２２１には、電流に対応する電荷（電流と逆極性の電荷）が、対向電極２２４を介して供給されることになる。
【０１２０】
電子装置４２０によれば、シート抵抗が低く、広い波長範囲で高い透過率を有する光透過型金属電極３１０を用いることにより、高効率で大面積の光電変換素子を提供することができる。
【０１２１】
図１５は、第２の実施形態に係る別の電子装置の構成を例示する模式的断面図である。 図１５に例示する電子装置４３０は、表示装置である。この例では、表示装置には、液晶が用いられている。電子装置４３０は、光透過型金属電極３１０と、光透過型金属電極３１０を介して電荷が供給される構造体２０１と、を含む。
【０１２２】
構造体２０１は、光学層２３１を含む。この例では、光学層２３１において、複屈折性、旋光性、散乱性、回折性及び吸収性の少なくともいずれかを含む光学特性が変化する。光学層２３１として液晶が用いられている。
【０１２３】
具体的には、第１基板２３５の上に光透過型金属電極３１０が設けられる。光透過型金属電極３１０は、例えば、画素ごとに分割されている。複数の画素電極となる光透過型金属電極３１０には、図示しない薄膜トランジスタなどが接続される。一方、第２基板２３６上に、例えば、カラーフィルタ２３３（例えば赤、緑、青のカラーフィルタ２３３ａ、２３３ｂ、２３３ｃ）が設けられる。これらのカラーフィルタ２３３の上に対向電極２３２が設けられる。光透過型金属電極３１０と対向電極２３２との間に液晶層（光学層２３１）が配置される。
【０１２４】
画素電極（光透過型金属電極３１０）に図示しない駆動回路から電荷が供給され、画素電極と対向電極との間に電圧が生じる。この電圧に応じて、液晶層（光学層２３１）の光学特性が変化する。光学特性の変化は、例えば、図示しない偏光素子などを用いることで、光の透過率として利用される。
【０１２５】
電子装置４３０においては、シート抵抗が低く、広い波長範囲で高い透過率を有する光透過型金属電極３１０を用いることで、良好な表示特性が得られる。
【０１２６】
対向電極２３２に、光透過型金属電極３１０を用いても良い。また、カラーフィルタは、第１基板２３５上に設けられても良い。
【０１２７】
光学層２３１として、光透過型金属電極３１０を介して供給された電荷に基づいて光を放出する層を用いても良い。例えば、光学層２３１は有機発光層を含むことができる。例えば、光透過型金属電極３１０は、有機ＥＬ表示装置にも用いることができる。
【０１２８】
図１６は、第２の実施形態に係る別の電子装置の構成を例示する模式的断面図である。 図１６に例示する電子装置４４０は、発光装置である。この例では、発光装置には、有機発光層が用いられている。電子装置４４０は、光透過型金属電極３１０と、光透過型金属電極３１０を介して電荷が供給される構造体２０１と、を含む。電子装置４４０は、例えば、エレクトロルミネッセンス素子である。
【０１２９】
構造体２０１は、基板２４１と、基板２４１の上に設けられた電極層２４２と、電極層２４２の上に設けられた発光層２４３と、を含む。構造体２０１の発光層２４３の上に光透過型金属電極３１０が設けられる。
【０１３０】
発光層２４３には、光透過型金属電極３１０を介して電荷が供給され、発光層２４３において光が放出される。光は、光透過型金属電極３１０を介して外部に出射する。
【０１３１】
電子装置４４０においては、シート抵抗が低く、広い波長範囲で高い透過率を有する光透過型金属電極３１０を用いることで、高い輝度と高い効率が得られる。また、大面積においても均一な発光強度が得られる。電子装置４４０は、例えば照明装置などに用いられる。
【０１３２】
（第３の実施形態）
第３の実施形態は、光学素子に係る。本実施形態に係る光学素子では、第１の実施形態に係る任意の光透過型金属電極（例えば、光透過型金属電極３１０、３２０及び３３０など）及びその変形を用いることができる。以下では、光透過型金属電極３１０を用いる例として説明する。
図１７は、第３の実施形態に係る光学素子の構成を例示する模式的斜視図である。
図１７に表したように、本実施形態に係る光学素子５１０は、光透過型金属電極３１０と、光学部材２０２と、を含む。光学部材２０２は、光透過型金属電極３１０と積層される。光学部材２０２には、光透過型金属電極３１０が透過する光が入射する。この例では、光学素子５１０は、タッチパネルである。
【０１３３】
光学部材２０２として、基板２５１が用いられている。基板２５１の上に光透過型金属電極３１０が設けられている。基板２５１上には、さらに、駆動回路２５２が設けられている。光学素子５１０（タッチパネル）は、光透過型金属電極３１０と対向しつつ光透過型金属電極３１０と離間する対向電極（図示せず）をさらに含んでも良い。光学素子５１０（タッチパネル）において、例えば、抵抗変化型または静電容量型の方式が用いられる。
【０１３４】
光学素子５１０（タッチパネル）においては、シート抵抗が低く、広い波長範囲で高い透過率を有する光透過型金属電極３１０を用いることで、透明性を損なうことなく、接触感度が向上できる。
【０１３５】
図１８は、第３の実施形態に係る別の光学素子の構成を例示する模式的断面図である。 図１８に表したように、本実施形態に係る光学素子５２０は、例えば、カラーフィルタである。光学素子５２０は、光透過型金属電極３１０と、光学部材２０２と、を含む。光学部材２０２は、カラーフィルタ２３３（例えば赤、緑、青のカラーフィルタ２３３ａ、２３３ｂ、２３３ｃ）を含む。光学部材２０２は、基板２５１をさらに含むことができる。基板２５１の上にカラーフィルタ２３３が設けられ、カラーフィルタ２３３の上に光透過型金属電極３１０が設けられる。
【０１３６】
光学素子５２０（カラーフィルタ）は、例えば、液晶表示装置などに用いられる。シート抵抗が低く、広い波長範囲で高い透過率を有する光透過型金属電極３１０を用いることで、良好な表示特性を得ることができる。
【０１３７】
実施形態によれば、シート抵抗が低く、広い波長範囲で高い透過率を有する光透過型金属電極、電子装置及び光学素子が提供される。
【０１３８】
以上、具体例を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明の実施形態は、これらの具体例に限定されるものではない。例えば、光透過型金属電極に含まれる第１金属線、第２金属線部及び薄膜層などの各要素の具体的な構成に関しては、当業者が公知の範囲から適宜選択することにより本発明を同様に実施し、同様の効果を得ることができる限り、本発明の範囲に包含される。
【０１３９】
また、各具体例のいずれか２つ以上の要素を技術的に可能な範囲で組み合わせたものも、本発明の要旨を包含する限り本発明の範囲に含まれる。
【０１４０】
その他、本発明の実施の形態として上述した光透過型金属電極、電子装置及び光学素子を基にして、当業者が適宜設計変更して実施し得る全ての光透過型金属電極、電子装置及び光学素子も、本発明の要旨を包含する限り、本発明の範囲に属する。
【０１４１】
その他、本発明の思想の範疇において、当業者であれば、各種の変更例及び修正例に想到し得るものであり、それら変更例及び修正例についても本発明の範囲に属するものと了解される。
【０１４２】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【０１４３】
１０…第１金属線、 １５…第１アレイ、 ２０…第２金属線、 ２５…第２アレイ、 ３０…金属電極層、 ３０ｆ…金属膜、 ３１、３２…パターン層、 ３５…薄膜層、 ５０…基体、 λ…波長、 λ１…最短の波長、 λ２…最長の波長、 １０１…光、 １０７…垂直透過率、 １０８…並行透過率、 １０９…全透過率、 ２０１…構造体、 ２０２…光学部材、 ２１０…積層体、 ２１１…第１半導体層、 ２１２…第２半導体層、 ２１３…発光部、 ２１４…第１半導体層用電極、 ２１５…第１パッド、 ２１６…第２パッド、 ２１７…基板、 ２２１…活性層、 ２２２…ｐ形層、 ２２３…ｎ形層、 ２２４…対向電極、 ２３１…光学層、 ２３２…対向電極、 ２３３、２３３ａ〜２３３ｃ…カラーフィルタ、 ２３５…第１基板、 ２３６…第２基板、 ２４１…基板、 ２４２…電極層、 ２４３…発光層、 ２５１…基板、 ２５２…駆動回路、 ３１０、３２０、３３０、３９３、３９４…光透過型金属電極、 ４１０、４２０、４３０、４４０…電子装置、 ５１０、５２０…光学素子、６０１〜６０８…第１〜第８条件、 Ｃ１…特性、 Ｄ１〜Ｄ４…第１〜第４方向、 Ｅ１…特性、 Ｒ１…領域、 Ｒｓｈ…シート抵抗、 Ｔｒ…光透過率、 ｄ…長さ、 ｐ１、ｐ２…第１及び第２距離、 ｔ…厚さ、 ｗ１、ｗ２…第１及び第２厚さ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１方向に沿って並んで配置された複数の第１金属線であって、前記複数の第１金属線のそれぞれは前記第１方向と交差する第２方向に沿って延びる複数の第１金属線と、
前記第１方向と前記第２方向を含む平面に対して平行で前記第１方向と交差する第３方向に沿って並んで配置され前記複数の第１金属線と接触する複数の第２金属線であって、前記複数の第２金属線のそれぞれは、前記平面に対して平行で前記第３方向と交差する第４方向に沿って延びる複数の第２金属線と、
を備え、
前記複数の第１金属線のそれぞれの第１方向における中心どうしの第１距離は、可視光を含む波長帯のうちの最短の波長以下であり、
前記複数の第２金属線のそれぞれの第３方向における中心どうしの第２距離は、前記波長帯のうちの最長の波長を超え、
前記第１金属線と前記第２金属線との前記平面に対して垂直な方向に沿った厚さは、前記最短の波長以下である光透過型金属電極。
【請求項２】
前記第１距離は、１０ナノメートル以上４００ナノメートル以下であり、
前記複数の第１金属線のそれぞれの前記第１方向に沿った幅の前記第１距離に対する比は、０．１以上０．５以下である請求項１記載の光透過型金属電極。
【請求項３】
前記第２距離は、１マイクロメートル以上１０マイクロメートル未満であり、
前記複数の第２金属線のそれぞれの前記第３方向に沿った幅の前記第２距離に対する比は、０．１以上０．５以下である請求項１または２に記載の光透過型金属電極。
【請求項４】
前記厚さは、５ナノメートル以上４００ナノメートル以下である請求項１〜３のいずれか１つに記載の光透過型金属電極。
【請求項５】
前記第１金属線及び前記第２金属線は、金、銀、銅、アルミニウム、ニッケル、鉛、亜鉛、白金、コバルト、マグネシウム、クロム、タングステン及びパラジウムの少なくともいずれかを含む請求項１〜４のいずれか１つに記載の光透過型金属電極。
【請求項６】
前記第１金属線及び前記第２金属線に接し、前記第１金属線及び前記第２金属線の材料とは異なる材料を含む薄膜層をさらに備えた請求項１〜５のいずれか１つに記載の光透過型金属電極。
【請求項７】
前記光透過型金属層のシート抵抗は５Ω／□以下である請求項１〜６のいずれか１つに記載の光透過型金属電極。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１つに記載の光透過型金属電極と、
前記光透過型金属電極を介して電荷が供給される構造体と、
を備えた電子装置。
【請求項９】
前記構造体は、前記電荷が供給される積層体を有し、
前記積層体は、
第１導電形の第１半導体層と、
前記第１半導体層と前記平面の法線方向に沿って積層された第２導電形の第２半導体層と、
前記第１半導体層と前記第２半導体層との間に設けられ、前記電荷に基づいて光を放出する発光部と、
を含む請求項８記載の電子装置。
【請求項１０】
前記構造体は、入射する光を電気信号に変換する活性層を含み、
前記金属層には、前記電気信号を含む電流が流れる請求項８記載の電子装置。
【請求項１１】
前記構造体は、
前記電荷に基づいて光を放出する、及び、前記電荷に基づいて、複屈折性、旋光性、散乱性、回折性及び吸収性の少なくともいずれかを含む光学特性が変化する、のいずれかの光学層を含む請求項８記載の電子装置。
【請求項１２】
請求項１〜７のいずれか１つに記載の光透過型金属電極と、
前記光透過型金属電極と積層され、前記光透過型金属電極が透過する光が入射する光学部材と、
を備えた光学素子。
【請求項１】
第１方向に沿って並んで配置された複数の第１金属線であって、前記複数の第１金属線のそれぞれは前記第１方向と交差する第２方向に沿って延びる複数の第１金属線と、
前記第１方向と前記第２方向を含む平面に対して平行で前記第１方向と交差する第３方向に沿って並んで配置され前記複数の第１金属線と接触する複数の第２金属線であって、前記複数の第２金属線のそれぞれは、前記平面に対して平行で前記第３方向と交差する第４方向に沿って延びる複数の第２金属線と、
を備え、
前記複数の第１金属線のそれぞれの第１方向における中心どうしの第１距離は、可視光を含む波長帯のうちの最短の波長以下であり、
前記複数の第２金属線のそれぞれの第３方向における中心どうしの第２距離は、前記波長帯のうちの最長の波長を超え、
前記第１金属線と前記第２金属線との前記平面に対して垂直な方向に沿った厚さは、前記最短の波長以下である光透過型金属電極。
【請求項２】
前記第１距離は、１０ナノメートル以上４００ナノメートル以下であり、
前記複数の第１金属線のそれぞれの前記第１方向に沿った幅の前記第１距離に対する比は、０．１以上０．５以下である請求項１記載の光透過型金属電極。
【請求項３】
前記第２距離は、１マイクロメートル以上１０マイクロメートル未満であり、
前記複数の第２金属線のそれぞれの前記第３方向に沿った幅の前記第２距離に対する比は、０．１以上０．５以下である請求項１または２に記載の光透過型金属電極。
【請求項４】
前記厚さは、５ナノメートル以上４００ナノメートル以下である請求項１〜３のいずれか１つに記載の光透過型金属電極。
【請求項５】
前記第１金属線及び前記第２金属線は、金、銀、銅、アルミニウム、ニッケル、鉛、亜鉛、白金、コバルト、マグネシウム、クロム、タングステン及びパラジウムの少なくともいずれかを含む請求項１〜４のいずれか１つに記載の光透過型金属電極。
【請求項６】
前記第１金属線及び前記第２金属線に接し、前記第１金属線及び前記第２金属線の材料とは異なる材料を含む薄膜層をさらに備えた請求項１〜５のいずれか１つに記載の光透過型金属電極。
【請求項７】
前記光透過型金属層のシート抵抗は５Ω／□以下である請求項１〜６のいずれか１つに記載の光透過型金属電極。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１つに記載の光透過型金属電極と、
前記光透過型金属電極を介して電荷が供給される構造体と、
を備えた電子装置。
【請求項９】
前記構造体は、前記電荷が供給される積層体を有し、
前記積層体は、
第１導電形の第１半導体層と、
前記第１半導体層と前記平面の法線方向に沿って積層された第２導電形の第２半導体層と、
前記第１半導体層と前記第２半導体層との間に設けられ、前記電荷に基づいて光を放出する発光部と、
を含む請求項８記載の電子装置。
【請求項１０】
前記構造体は、入射する光を電気信号に変換する活性層を含み、
前記金属層には、前記電気信号を含む電流が流れる請求項８記載の電子装置。
【請求項１１】
前記構造体は、
前記電荷に基づいて光を放出する、及び、前記電荷に基づいて、複屈折性、旋光性、散乱性、回折性及び吸収性の少なくともいずれかを含む光学特性が変化する、のいずれかの光学層を含む請求項８記載の電子装置。
【請求項１２】
請求項１〜７のいずれか１つに記載の光透過型金属電極と、
前記光透過型金属電極と積層され、前記光透過型金属電極が透過する光が入射する光学部材と、
を備えた光学素子。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
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【図８】
【図９】
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【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【公開番号】特開２０１３−６８８９８（Ｐ２０１３−６８８９８Ａ）
【公開日】平成２５年４月１８日（２０１３．４．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２０９１１２（Ｐ２０１１−２０９１１２）
【出願日】平成２３年９月２６日（２０１１．９．２６）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年４月１８日（２０１３．４．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月２６日（２０１１．９．２６）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
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