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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen reflektierenden Flächenlichtmodulator.
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Verwandter technischer Hintergrund
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Es
ist ein herkömmliches Verfahren zum Modulieren von Laserlicht
mit einem reflektierenden Flüssigkristall-Flächenlichtmodulator
(Liquid Crystal On Silicon – Spatial Light Modulator – LCOS-SLM) bekannt.
So wird beispielsweise eine Laserbearbeitungsvorrichtung, die einen
reflektierenden Flüssigkristall-Flächenlichtmodulator
enthält, im Patentdokument 1 offenbart. Bei der in der
japanischen Patentanmeldungs-Offenlegungsschrift
Nr. 2006-68762 (Dokument 1) beschriebenen Laserbearbeitungsvorrichtung
wird ein Laser, der von einer Femtosekunden-Laserlichtquelle ausgegeben
wird, hinsichtlich der Energieverteilung homogenisiert und trifft
homogen auf eine gesamte Oberfläche des Flächenlichtmodulators
auf, um eine Vielzahl von Brennpunkten im Inneren einer zu bearbeitenden
Substanz auszubilden. Bei einem derartigen Flächenlichtmodulator ist
eine reflektierende Schicht gegenüber einer Flüssigkristallschicht
angeordnet, und durch die Flüssigkristallschicht hindurchgelassenes
Licht wird von der reflektierenden Schicht reflektiert.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Die
Anmelder der vorliegenden Erfindung haben herkömmliche
Flächenlichtmodulatoren untersucht und sind dabei auf die
folgenden Probleme gestoßen. Das heißt, wenn Laserlicht
hoher Intensität mit einer hohen Spitzenintensität,
wie beispielsweise ein Femtosekundenlaser, auf einen Flächenlichtmodulator
gerichtet wird, kann eine Flüssigkristallschicht, die in
der Nähe einer reflektierenden Fläche vorhanden
ist, beschädigt werden. Bei der im Patentdokument 1 beschriebenen
Erfindung wird durch Bereitstellen eines externen Elementes, wie
beispielsweise eines Strahlformungselementes, der Laserausgang innerhalb
eines effektiven Durchmessers des Lichtmodulators homogenisiert,
um Beschädigung der Flüssigkristallschicht zu
vermeiden. Bei dem reflektierenden Flächenlichtmodulator,
der im Patentdokument 1 beschrieben ist, konnte jedoch, obwohl das
auftreffende Licht durch Homogenisierung der Lichtintensitätsverteilung
mit verringerter Spitzenintensität auftraf, Beschädigung
des Flüssigkristalls in der Nähe der reflektierenden
Fläche nicht verhindert werden.
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Die
vorliegende Erfindung ist entwickelt worden, um die oben beschriebenen
Probleme zu beheben. Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht
darin, einen reflektierenden Flächenlichtmodulator zu schaffen,
der Verbesserung der Lichtbeständigkeit und Verhinderung
von Beschädigung der Flüssigkristallschicht ermöglicht.
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Um
das obengenannten Problem zu lösen, berücksichtigten
die Erfinder ein Phänomen, das zwischen einer Flüssigkristallschicht
und Hochleistungs-Laserlicht auftritt. Dabei stellte sich heraus, dass
eine Ursache für Beschädigung der Flüssigkristallschicht
eine Multiphotonenabsorption ist, die in der Nähe einer
Grenzfläche der Flüssigkristallschicht auftritt,
und dass die Multiphotonenabsorption weitgehend von einer Lichtintensität
abhängt, die durch Überlagerung eines auftreffenden
Lichtes, das auf einen reflektierenden Flächenlichtmodulator
gerichtet wird, und eines durch eine reflektierende Schicht reflektierten
Lichtes resultiert. Das Wissen, dass die Beschädigung der
Flüssigkristallschicht verhindert werden kann, indem der
Einfluss dieser Multiphotonenabsorption in der Nähe der
Grenzfläche des Flüssigkristalls und der reflektierenden
Schicht verringert wird, führte die Erfinder zu der vorliegenden
Erfindung.
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Ein
reflektierender Flächenlichtmodulator gemäß der
vorliegenden Erfindung steuert Phasen eines auftreffenden Lichtes
und eines reflektierenden Lichtes, wenn das auftreffende Licht von
einer Vorderseite reflektiert wird, und umfasst eine Licht-Eingangs-/Ausgangs-Fläche,
durch die das auftreffende Licht und das reflektierende Licht aus
einander entgegengesetzten Richtungen hindurchtreten. Der reflektierende
Flächenlichtmodulator umfasst des Weiteren eine Flüssigkristallschicht,
eine reflektierende Schicht und eine Phasenverschiebungsschicht.
Die Flüssigkristallschicht wird konfiguriert, indem ein Flüssigkristall,
das aus einem lichtmodulierenden Material besteht, in einen Zwischenraum
zwischen zwei sogenannten Alignment-Filmen gefüllt wird,
die in einer Ausbreitungsrichtung des auftreffenden Lichtes, das
durch die Licht-Eingangs-/Ausgangs-Fläche hindurchgetreten
ist, aufeinanderfolgend angeordnet sind. Die reflektierende Schicht
ist an einer Seite angeordnet, die der Licht-Eingangs-/Ausgangs-Fläche in
Bezug auf die Flüssigkristallschicht gegenüberliegt.
Die reflektierende Schicht wirkt so, dass sie das auftreffende Licht,
das durch die Flüssigkristallschicht hindurchgetreten ist,
als reflektiertes Licht reflektiert, das sich in der Richtung entgegengesetzt
zu der Ausbreitungsrichtung des auftreffenden Lichtes ausbreitet.
Des Weiteren ist die Phasenverschiebungsschicht zwischen der Flüssigkristallschicht und der
reflektierenden Schicht angeordnet. Die Phasenverschiebungsschicht
wirkt so, dass sie Phasen des auftreffenden Lichtes und des reflektierten
Lichtes an einer Grenzfläche zwischen Alignment-Film und Flüssigkristall
(einer Grenzfläche zwischen einem der Alignment-Filme und
dem Flüssigkristall in der Flüssigkristallschicht;
im Folgenden der Einfachheit halber als Grenzfläche der
Flüssigkristallschicht bezeichnet) verschiebt.
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Die
Erfinder sind, wie oben beschrieben, durch Forschung zu der Erkenntnis
gekommen, dass Beschädigung der Flüssigkristallschicht
auf den Einfluss von Zweiphotonen-Absorption zurückzuführen ist,
bei der es sich um einen Typ der Multiphotonenabsorption handelt.
Zweiphotonen-Absorption ist ein Phänomen, bei dem, wenn
eine Substanz gleichzeitig zwei Photonen absorbiert, Absorption
auftritt, die dem Zweifachen einer Beleuchtungsenergie entspricht.
Bei dem herkömmlichen reflektierenden Flächenlichtmodulator
trat Zweiphotonen-Absorption aufgrund von Überlagerung
des auftreffenden Lichtes und des reflektierenden Lichtes auf und
beschädigte die Flüssigkristallschicht. Hingegen
ist bei dem reflektierenden Flächenlichtmodulator gemäß der vorliegenden
Erfindung die Phasenverschiebungsschicht zwischen der Flüssigkristallschicht
und der reflektierenden Schicht angeordnet. Die Phasen des auftreffenden
Lichtes und des reflektierenden Lichtes können so in der
Phasenverschiebungsschicht verschoben werden, um das Auftreten von
Zweiphotonen-Absorption an der Grenzfläche der Flüssigkristallschicht
zu verringern. So kann bei dem reflektierenden Flächenlichtmodulator,
selbst wenn ein Hochleistungslaser auftrifft, Beschädigung
des Flüssigkristalls vermieden werden.
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Bei
dem reflektierenden Flächenlichtmodulator gemäß der
vorliegenden Erfindung weist die Phasenverschiebungsschicht vorzugsweise
eine Dicke des optischen Films von nicht mehr als einer Wellenlänge
des auftreffenden Lichtes auf. Des Weiteren weist die Phasenverschiebungsschicht,
wenn τ eine Impulsbreite des auftreffenden Lichtes ist
und c eine Lichtgeschwindigkeit ist, vorzugsweise eine Dicke des
optischen Films von nicht mehr als (τ × c)/30
auf. Bei beiden Konfigurationen kann vorteilhafterweise Zweiphotonen-Absorption,
die nahe der Grenzfläche der Flüssigkristallschicht
auftritt, verringert werden.
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Des
Weiteren bilden bei dem reflektierenden Flächenlichtmodulator
gemäß der vorliegenden Erfindung die Phasenverschiebungsschicht
und die reflektierende Schicht einen Teil eines dielektrischen Mehrschicht-Films,
in dem drei oder mehr dielektrische Schichten übereinandergeschichtet
sind, und der dielektrische Mehrschicht-Film ist vorzugsweise so
angeordnet, dass eine Schichtungsrichtung der dielektrischen Schichten
der Ausbreitungsrichtung des durch den Flüssigkristall
hindurchgetretenen auftreffenden Lichtes entspricht. Bei dieser
Konfiguration wirkt von den dielektrischen Schichten in dem dielektrischen
Mehrschicht-Film eine obere dielektrische Schicht, die an einer
Seite angeordnet ist, die am nächsten an der Flüssigkristallschicht
liegt, vorzugsweise als die Phasenverschiebungsschicht. Die anderen
dielektrischen Schichten mit Ausnahme der oberen dielektrischen
Schicht hingegen wirken vorzugsweise als die reflektierende Schicht.
Die reflektierende Schicht und die Phasenverschiebungsschicht können
so vorteilhaft angeordnet sein.
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Ein
umfassenderes Verständnis der vorliegenden Erfindung ergibt
sich aus der folgenden ausführlichen Beschreibung und den
beigefügten Zeichnungen, die lediglich als Veranschaulichung
dienen und die vorliegende Erfindung nicht einschränken sollen.
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Weitere
Einsatzmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung werden
aus der folgenden ausführlichen Beschreibung ersichtlich.
Es sollte jedoch klar sein, dass die ausführliche Beschreibung
und die spezifischen Beispiele, obwohl sie bevorzugte Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung darstellen, lediglich der Veranschaulichung
dienen, da verschiedene Veränderungen und Abwandlungen
innerhalb des Schutzumfangs der Erfindung für den Fachmann
aus dieser ausführlichen Beschreibung ersichtlich werden.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
eine als Schnitt ausgeführte Seitenansicht einer Ausführungsform
eines reflektierenden Flächenlichtmodulators gemäß der
vorliegenden Erfindung;
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2 ist
eine Draufsicht auf eine Anordnung von Pixel-Elektroden;
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3 ist
ein Diagramm von Spektraltransmissionskennlinien jeweiliger Flüssigkristalltypen;
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4 ist
ein Spektrum von gestreutem Licht bei Beleuchtung eines reflektierenden
Flächenlichtmodulators, der einen Flüssigkristall
verwendet, mit einem Femtosekundenlaser;
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5 zeigt
eine Beziehung einer optischen Filmdicke einer transparenten Schicht
und einer Lichtintensität an einer Grenzfläche
einer Flüssigkristallschicht;
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6 zeigt
eine Lichtintensität an einer Flüssigkristall-Grenzfläche
bei einem herkömmlichen reflektierenden Flächenlichtmodulator;
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7 zeigt
eine Lichtintensität an einer Flüssigkristall-Grenzfläche
bei dem in 1 gezeigten reflektierenden
Flächenlichtmodulator;
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8 zeigt
Versuchsergebnisse der Lichtbeständigkeit des herkömmlichen
reflektierenden Flächenlichtmodulators und des reflektierenden
Flächenlichtmodulators gemäß der vorliegenden
Erfindung; und
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9 ist
eine vergrößerte Ansicht einer Konfiguration eines
dielektrischen Mehrschicht-Films gemäß einem abgewandelten
Beispiel der vorliegenden Erfindung.
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BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN
AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Im
Folgenden werden Ausführungsformen eines reflektierenden
Flächenlichtmodulators gemäß der vorliegenden
Erfindung ausführlich unter Bezugnahme auf 1 bis 9 beschrieben.
Bei der Beschreibung der Zeichnungen sind identische oder entsprechende
Komponenten mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet, und wiederholte
Beschreibung wird weggelassen.
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1 ist
eine als Schnitt ausgeführte Seitenansicht einer Ausführungsform
eines reflektierenden Flächenlichtmodulators gemäß der
vorliegenden Erfindung. Der in 1 gezeigte
reflektierende Flächenlichtmodulator enthält ein
Glassubstrat 2, einen transparenten leitenden Film 3,
Pixel-Elektroden 4, eine Flüssigkristallschicht 5,
eine transparente Schicht (Phasenverschiebungsschicht) 6,
einen dielektrischen Mehrschicht-Film (reflektierenden Film) 7 und
eine Lichtsperrschicht 8.
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Eine
obere Fläche 2a des Glassubstrats 2 bildet
eine Licht-Eingangs-/Ausgangs-Fläche 1a des reflektierenden
Flächenlichtmodulators 1, ein Antireflexfilm 100 ist
auf der oberen Fläche 2a ausgebildet, und das
Glassubstrat 2 lässt Licht L einer vorgegebenen
Wellenlänge, das über die Licht-Eingangs-/Ausgangs-Fläche 1a des
reflektierenden Flächenlichtmodulators 1 auftrifft,
in das Innere des reflektierenden Flächenlichtmodulators 1 durch.
Der transparente leitende Film 3 ist an einer hinteren
Fläche 2b des Glassubstrats 2 ausgebildet
und besteht hauptsächlich aus einem leitenden Material
(beispielsweise ITO), das das Licht L durchlässt.
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Die
Pixel-Elektroden 4 sind, wie in 2 dargestellt,
zweidimensional angeordnet und bilden jeweilige Pixel. Jede Pixel-Elektrode 4 besteht
aus einem Metallmaterial, wie beispielsweise Aluminium, und eine
obere Fläche derselben ist so bearbeitet, dass sie plan und
glatt ist. Die Vielzahl von Pixel-Elektroden werden von einer Aktivmatrix-Schaltung
angesteuert, die in einer Ansteuerschaltungs-Schicht 9 angeordnet
ist. Die Aktivmatrix-Schaltung ist zwischen den Pixel-Elektroden 4 und
einem Siliziumsubstrat 10 angeordnet und steuert Anlegespannungen
an die jeweiligen Pixel-Elektroden 4 entsprechend einem
optischen Bild, das von dem reflektierenden Flächenlichtmodulator 1 ausgegeben
wird. Eine derartige Aktivmatrix-Schaltung enthält beispielsweise
eine erste Ansteuerschaltung, die Anlegespannungen jeweiliger Pixel-Spalten
steuert, die in einer X-Achsen-Richtung ausgerichtet sind, und eine
zweite Ansteuerschaltung, die Anlegespannungen jeweiliger Pixel-Reihen
steuert, die in einer Y-Achsen-Richtung ausgerichtet sind, und sie
ist so konfiguriert, dass sie vorgegebene Spannungen an die Pixel-Elektroden 4 von
Pixeln anlegt, die durch beide Ansteuerschaltungen angegeben werden.
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Die
Flüssigkristallschicht 5 ist zwischen dem transparenten
leitenden Film 3 und der transparenten Schicht 6 angeordnet,
und moduliert das Licht L entsprechend elektrischen Feldern, die
durch die jeweiligen Pixel-Elektroden 4 ausgebildet werden.
Das heißt, wenn durch die Aktivmatrix-Schaltung eine Spannung
an eine bestimmte Pixel-Elektrode 4 angelegt wird, wird
ein elektrisches Feld zwischen dem transparenten leitenden Film 3 und
der Pixel-Elektrode 4 ausgebildet. Dieses elektrische Feld
wird an den dielektrischen Mehrschicht-Film 7 und die Flüssigkristallschicht 5 jeweils
in Anteilen angelegt, die dem jeweiligen Widerstandswert entsprechen.
Eine Orientierungsrichtung von Flüssigkristall-Molekülen ändert sich
entsprechend der Stärke des elektrischen Feldes, das an
die Flüssigkristallschicht 5 angelegt wird. Wenn
das Licht L durch das Glassubstrat 2 und den transparenten
leitenden Film 3 hindurchgelassen wird und auf die Flüssigkristallschicht 5 auftrifft,
wird das Licht L durch die Flüssigkristallmoleküle
beim Vorgang des Hindurchtretens durch die Flüssigkristallschicht 5 moduliert,
und wird, nachdem es durch den dielektrischen Mehrschicht-Film 7 reflektiert
worden ist, durch die Flüssigkristallschicht 5 erneut
moduliert und dann ausgeleitet. Bei der vorliegenden Ausführungsform
enthält die Flüssigkristallschicht 5 sogenannte
Alignment-Filme 5a und 5b.
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Die
Alignment-Filme 5a und 5b sind an jeweiligen Endflächen
der Flüssigkristallschicht 5 ausgebildet und richten
die Gruppe von Flüssigkristall-Molekülen in einer
festen Richtung aus. Die Alignment-Filme 5a und 5b bestehen
aus Polymermaterial, wie beispielsweise Polyimid, und es werden
Filme eingesetzt, bei denen eine Reibbehandlung usw. an den Flächen
angewendet wurde, die in Kontakt mit der Flüssigkristallschicht 5 sind.
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Die
transparente Schicht 6 ist bei der vorliegenden Ausführungsform
die Phasenverschiebungsschicht. An einer Schnittstelle der Flüssigkristallschicht 5 verschiebt
die transparente Schicht 6 die Phasen so, dass Spitzen
des Lichtes L, das über die Seite des Glassubstrats 2 auftrifft,
und des Lichtes L, das von dem dielektrischen Mehrschicht-Film 7 reflektiert
wird, einander nicht überlagern. Eine optische Filmdicke
der transparenten Schicht 6 ist vorzugsweise auf nicht
weniger als eine Wellenlänge des auftreffenden Lichtes
festgelegt, oder die optische Filmdicke der transparenten Schicht 6 ist
vorzugsweise auf nicht weniger als (τ × c)/30
festgelegt, wobei τ eine Impulsbreite des auftreffenden
Lichtes ist und c eine Lichtgeschwindigkeit ist. Vorzugsweise ist
SiO2 oder Nb2O5 als Grundmaterial in der transparenten
Schicht 6 enthalten.
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Der
dielektrische Mehrschicht-Film 7 ist zwischen der transparenten
Schicht 6 und der Lichtsperrschicht 8 angeordnet.
Der dielektrische Mehrschicht-Film 7 reflektiert das Licht
L mit einem hohen Reflexionsgrad von beispielsweise über
99%. Obwohl ein Material, in dem SiO2 und
TiO2 abwechselnd übereinandergeschichtet
sind, als ein Beispiel für ein Material angeführt
werden kann, aus dem der dielektrische Mehrschicht-Film 7 besteht,
ist die vorliegende Erfindung nicht speziell darauf beschränkt, und
es können entsprechende Änderungen vorgenommen
werden, indem beispielsweise HfO2 anstelle von
TiO2 eingesetzt wird und MgF2 anstelle
von SiO2 eingesetzt wird.
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Die
Lichtsperrschicht 8 ist zwischen dem dielektrischen Mehrschicht-Film 7 und
den Pixel-Elektroden 4 angeordnet und direkt auf den oberen
Flächen der Pixel-Elektroden 4 ausgebildet. Die Lichtsperrschicht 8 unterdrückt
das Austreten von Licht.
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Die
Funktion des reflektierenden Flächenlichtmodulators 1 mit
dem oben beschriebenen Aufbau wird im Folgenden ausführlich
beschrieben.
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Zunächst
sind Spektraltransmissionskennlinien jeweiliger Flüssigkristalltypen
in 3 dargestellt. Die jeweiligen Typen von Flüssigkristallen
C1 bis C3 weisen, wie in 3 gezeigt, starke Lichtdurchlässigkeit
in einem Schwingungs-Wellenlängenband (700 nm bis 1000
nm) eines Ti:Saphir-Lasers auf, der verbreitet als ein Hochleistungs-Femtosekundenlaser
eingesetzt wird. Es gibt auch Flüssigkristalle, wie beispielsweise
C1, die eine starke Absorption in einem kurzen Wellenlängenband
aufweisen, das 1/2 der Schwingungs-Wellenlänge entspricht.
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Normalerweise
ist die Absorption von Licht mit einer Wellenlänge von
800 nm durch ein Flüssigkristall gering. Wenn jedoch Zweiphotonen-Absorption
auftritt, bei der ein Flüssigkristall gleichzeitig zwei Photonen
absorbiert, wird eine Energie erzeugt, die Beleuchtung mit Licht
von 400 nm entspricht, bei dem die Absorption hoch ist. 4 ist
ein Spektrum von gestreutem Licht, wenn ein Femtosekundenlaser mit einer
Mittelwellenlänge von 800 nm und einer Wiederholfrequenz
von 1 kHz auf einen reflektierenden Flächenlichtmodulator
gerichtet wird, bei dem der in 3 dargestellte
Flüssigkristall C3 eingesetzt wird. Dadurch, dass die Flüssigkristallschicht 5 durch Zweiphotonen-Absorption
gleichzeitig zwei Photonen mit einer Wellenlänge von 800
nm absorbiert, tritt, wie in 4 gezeigt,
der gleiche Effekt auf, wie er auftritt, wenn ein einzelnes Photon
mit einer Wellenlänge von 400 nm absorbiert wird, die durch
die Flüssigkristallschicht 5 stark absorbiert
wird.
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5 zeigt
eine Beziehung der optischen Filmdicke der transparenten Schicht 6 und
einer Lichtintensität an der Grenzfläche der Flüssigkristallschicht 5.
In 5 zeigt eine Abszisse die optische Filmdicke (nm)
der transparenten Schicht, und eine Ordinate gibt die Lichtintensität
(beliebige Einheiten) an der Grenzfläche der Flüssigkristallschicht 5 an. Wenn
die optische Filmdicke der transparenten Schicht 6 0 nm
beträgt, ist dies der Fall, in dem die transparente Schicht 6 nicht
vorhanden ist. Was die in 5 gezeigten
jeweiligen Kurven G1 bis G3 angeht, so zeigt G1 die Beziehung in
einem Fall an, in dem die Impulsbreite 50 fs beträgt, G2
zeigt die Beziehung in einem Fall an, in dem die Impulsbreite 100 fs
beträgt, und G3 zeigt die Beziehung in einem Fall an, in
dem die Impulsbreite 150 fs beträgt. Aus 7 kann
geschlossen werden, dass sich die Lichtbeständigkeit der
Vorrichtung auf einen Wert verbessert, der einem normalen Einssatzverfahren
widersteht, wenn die optische Filmdicke der transparenten Schicht 6 auf
nicht weniger als (τ × c)/30 festgelegt wird,
wobei τ die Impulsbreite des auftreffenden Lichtes ist
und c die Lichtgeschwindigkeit ist. Wenn die jeweiligen Impulsbreiten
in diese Formel eingesetzt werden, beträgt das Ergebnis
bei 50 fs 500 nm, bei 100 fs 1000 nm und bei 150 fs 1500 nm, und
die Lichtintensität an der Grenzfläche der Flüssigkristallschicht 5 beträgt
in diesen Fällen das 0,98-fache derjenigen in dem Fall, in
dem keine transparente Schicht 6 vorhanden ist. Dabei wird,
da eine Häufigkeit des Auftretens von Zweiphotonen-Absorption
proportional zu einem Quadrat der Lichtintensität an der
Grenzfläche der Flüssigkristallschicht 5 ist,
die Häufigkeit des Auftretens von Zweiphotonen-Absorption
um 0,982, d. h. 0,96-fach, verringert. Die
Intensität des Lichtes wird umso mehr abgeschwächt,
je dicker die optische Filmdicke der transparenten Schicht 6 ist
und je kürzer die Impulsbreite ist.
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6 und 7 sind
Diagramme, die jeweils eine Lichtintensität an einer Grenzfläche
einer Flüssigkristallschicht zeigen, wenn ein Lichtimpuls mit
einer Impulsbreite von 50 fs auf einen reflektierenden Flächenlichtmodulator
gerichtet wird. 6 zeigt die Lichtintensitätsänderung
an der Flüssigkristall-Grenzfläche bei einem herkömmlichen
reflektierenden Flächenlichtmodulator, bei dem die transparente
Schicht 6 nicht vorhanden ist. 7 hingegen zeigt
die Änderung der Lichtintensität an der Grenzfläche
der Flüssigkristallschicht 5 bei dem reflektierenden
Flächenlichtmodulator 1, der die transparente Schicht 6 aufweist,
die aus Nb2O5 in
einer Dicke des optischen Films von 3 μm besteht, und zwischen
der Flüssigkristallschicht 5 und dem dielektrischen
Mehrschicht-Film 7 angeordnet ist.
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Bei
dem reflektierenden Flächenlichtmodulator 1 gemäß der
vorliegenden Erfindung wird, wie in 7 gezeigt,
die Lichtintensitätsspitze an der Grenzfläche
der Flüssigkristallschicht 5 verglichen mit dem
Fall verringert, in dem keine transparente Schicht 6 vorhanden
ist, und die Lichtintensitätsspitze an der Grenzfläche
der Flüssigkristallschicht 5 wird um das 0,55-fache
verringert. Die Häufigkeit des Auftretens von Zweiphotonen-Absorption
wird dadurch um 0,552, d, h. 0,3-fach, verringert.
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Der
reflektierende Flächenlichtmodulator 1 gemäß der
oben beschriebenen Ausführungsform weist den folgenden
Effekt auf. Bei dem reflektierenden Flächenlichtmodulator 1 kann,
da die transparenten Schicht 6 zwischen der Flüssigkristallschicht 5 und
dem dielektrischen Mehrschicht-Film 7 vorhanden ist, Zweiphotonen-Absorption
aufgrund von Überlagerung des auftreffenden Lichtes und
des reflektierenden Lichtes an der Grenzfläche der Flüssigkristallschicht 5 verringert
werden.
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8 zeigt
Versuchsergebnisse der Lichtbeständigkeit des herkömmlichen
reflektierenden Flächenlichtmodulators und des reflektierenden
Flächenlichtmodulators 1 gemäß der
vorliegenden Erfindung. In 8 gibt die
Abszisse eine Beleuchtungsintensität (W/cm2)
an, und die Ordinate gibt eine Zeit (min) an, die vergeht, bis die
Flüssigkristallschicht 5 beschädigt ist.
Die Zeit bis zum Beginn der Beschädigung der Flüssigkristallschicht 5 in
Bezug auf die Beleuchtungsintensität ist, wie in 8 gezeigt,
bei dem reflektierenden Flächenlichtmodulator 1 (Kurve L1)
länger als bei dem herkömmlichen Flächenlichtmodulator
(Kurve L2), der die transparente Schicht 6 nicht enthält.
Normalerweise wird, wenn eine Vorrichtung eingesetzt wird, lange
mit Licht beleuchtet. Einflüsse von Multiphotonenabsorption
akkumulieren sich daher entsprechend der Beleuchtungszeit. Bei der
vorliegenden Ausführungsform jedoch kann, da die transparente
Schicht 6 wirkungsvoll arbeitet, die Lichtbe ständigkeit
des reflektierenden Flächenlichtmodulators 1 durch
das Vorhandensein der transparenten Schicht 6 verbessert
werden.
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Abgewandeltes Beispiel
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9 ist
eine als Schnitt ausgeführte Seitenansicht einer Konfiguration
eines dielektrischen Mehrschicht-Films 12 als ein Abwandlungsbeispiel der
oben beschriebenen Ausführungsform. Der reflektierende
Flächenlichtmodulator 1 gemäß der
Ausführungsform kann den in 9 gezeigten
dielektrischen Mehrschicht-Film 12 anstelle der transparenten
Schicht 6 und des dielektrischen Mehrschicht-Films 7,
die in 1 gezeigt sind, enthalten.
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Der
dielektrische Mehrschicht-Film 12 umfasst, wie in 9 gezeigt,
eine transparente Schicht 12a (eine erste Schicht, die
eine Phasenverschiebungsschicht ist), die in Kontakt mit einem Alignment-Film 4a ist,
und eine reflektierende Schicht 12b (eine andere Schicht
als die erste Schicht), die in Kontakt mit der transparenten Schicht 12a ist.
Die reflektierende Schicht 12b wirkt mit einer Lichtreflexionswirkung
zusammen, die die oberen Flächen der Pixel-Elektroden 4 aufweisen,
so dass das Licht L mit einem hohen Reflexionsgrad von beispielsweise über
99% reflektiert wird. Vorzugsweise ist SiO2 vorwiegend
als Grundmaterial der transparenten Schicht 12a enthalten.
Obwohl ein Material, in dem SiO2 und TiO2 abwechselnd übereinandergeschichtet sind,
als ein Beispiel für ein Grundmaterial der reflektierenden
Schicht 12b angeführt werden kann, ist das vorliegende
Beispiel nicht speziell darauf beschränkt, und es können
entsprechende Änderungen vorgenommen werden, indem beispielsweise
HfO2 anstelle von TiO2 und
MgF2 anstelle von SiO2 eingesetzt
werden.
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Auch
bei dem vorliegenden abgewandelten Beispiel mit dem oben beschriebenen
Aufbau kann, da die transparente Schicht 12a zwischen der
Flüssigkristallschicht 5 und der reflektierenden
Schicht 12b ausgebildet ist, Zweiphotonen-Absorption aufgrund
von Überlagerung des auftreffenden Lichtes und des reflektierenden
Lichtes an der Grenzfläche der Flüssigkristallschicht 5 verringert
werden.
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Der
reflektierende Flächenlichtmodulator 1 gemäß der
vorliegenden Erfindung ist nicht auf die oben beschriebene Ausführungsform
beschränkt, und es sind verschiedene andere Abwandlungen möglich.
So kann beispielsweise, obwohl ein Dünnfilm, der SiO2 als Grundmaterial aufweist, in der oben beschriebenen
Ausführungsform als die transparente Schicht 6 eingesetzt
wird, stattdessen eine Glasschicht, eine Luftschicht, eine Flüssigkeitsschicht (entsprechendes Öl)
usw. als die Phasenverschiebungsschicht eingesetzt werden.
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Mit
dem reflektierenden Flächenlichtmodulator gemäß der
vorliegenden Erfindung kann die Lichtbeständigkeit verbessert
werden, und Beschädigung der Flüssigkristallschicht
kann verhindert werden.
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Aus
der oben beschriebenen Erfindung wird ersichtlich, dass die Ausführungsformen
der Erfindung auf vielfältige Weise verändert
werden können. Diese Veränderungen sind nicht
als Abweichung vom Geist und Schutzumfang der Erfindung zu betrachten,
und alle Abwandlungen, wie sie für den Fachmann auf der
Hand liegen, sollen im Schutzumfang der folgenden Ansprüche
eingeschlossen sein.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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