JP2005258050A - Reflection mirror and image projection device using the same - Google Patents

Reflection mirror and image projection device using the same Download PDF

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JP2005258050A JP2004069191A JP2004069191A JP2005258050A JP 2005258050 A JP2005258050 A JP 2005258050A JP 2004069191 A JP2004069191 A JP 2004069191A JP 2004069191 A JP2004069191 A JP 2004069191A JP 2005258050 A JP2005258050 A JP 2005258050A
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照房 國定
Etsuo Ogino
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an image projection device (rear projector) having less unevenness in the brightness of a projected image by providing a reflection mirror uniform in the incidence angle distribution of reflectivity and the wavelength distribution. <P>SOLUTION: The reflection mirror which utilizes only s-polarized light as reflected light is constituted by laminating an alloy film having at least an Ag film or Ag as a main component, a transparent dielectric film having 1.2 to 1.5 refractive index at principal wavelength of 450nm and 0.8 to 1.0 optical film thickness, and a transparent dielectric film having 2.2 to 2.7 refractive index at principal wavelength of 450nm and 0.8 to 1.0 optical film thickness, in order on a base. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、光学機器に使用される反射鏡に関し、とくに液晶プロジェクタ等の画像投影装置に適用されるS偏光のみを反射光として利用する反射鏡に関する。   The present invention relates to a reflecting mirror used in an optical apparatus, and more particularly to a reflecting mirror that uses only S-polarized light applied to an image projection apparatus such as a liquid crystal projector as reflected light.

近年、画像、映像の表示において大画面化が求められており、画像表示機器の大型化、薄型化が進んでいる。大画面表示に対応する表示機器として液晶等の表示素子によって生成される画像をスクリーンに投影する投影装置(プロジェクタ)が使用される。   In recent years, there has been a demand for larger screens for displaying images and videos, and image display devices are becoming larger and thinner. A projection device (projector) that projects an image generated by a display element such as a liquid crystal onto a screen is used as a display device corresponding to a large screen display.

このプロジェクタの一構成であるリアプロジェクタは図1に示すように画像投射装置10と反射鏡20およびスクリーン30を筐体40に収めて構成されている。スクリーンの大型化、機器の薄型化が進むと、図1に示すように反射鏡への光の入射角度は反射鏡上端部のαが大きくなり、下端部のβは小さくなるため、αとβの差は増大する。   A rear projector, which is one configuration of this projector, is configured by housing an image projection device 10, a reflecting mirror 20, and a screen 30 in a housing 40 as shown in FIG. As screens become larger and devices become thinner, the incident angle of light to the reflecting mirror increases as α at the upper end of the reflecting mirror increases and β at the lower end decreases as shown in FIG. The difference in increases.

このような反射鏡としては金属膜が一般に利用されている。この場合、反射率には入射光の入射角度依存性があり、結果としてスクリーンに投影される画像の明るさに面内分布が生じ、αとβの差が大きいと面内分布が目立つようになる。また、同時に反射率の角度依存性は波長毎に異なるので、画面内で色分布も同時発生する問題ある。   A metal film is generally used as such a reflecting mirror. In this case, the reflectivity depends on the incident angle of incident light, and as a result, an in-plane distribution occurs in the brightness of the image projected on the screen, and the in-plane distribution is conspicuous if the difference between α and β is large. Become. At the same time, the angle dependency of the reflectivity differs for each wavelength, so that there is a problem that color distribution also occurs simultaneously in the screen.

このような問題を解決することを目的に、特許文献1には、面内の明るさ分布が解消されるように、反射膜を膜厚が面内分布を有する傾斜膜とする技術が開示されている。   In order to solve such a problem, Patent Document 1 discloses a technique in which a reflective film is an inclined film having an in-plane thickness distribution so that the in-plane brightness distribution is eliminated. ing.

上記画像投射装置は所定のスペクトル分布を有する光を出射する光源とこの光源が出射する光を照射することにより画像光を生成し投射する画像生成素子を備えている。リアプロジェクタの画像生成素子には、透過型液晶表示素子、反射型液晶表示素子、あるいは微小電気機械システムを用いた可動反射鏡アレイなどが利用されている。   The image projection apparatus includes a light source that emits light having a predetermined spectral distribution and an image generation element that generates and projects image light by irradiating light emitted from the light source. As the image generation element of the rear projector, a transmissive liquid crystal display element, a reflective liquid crystal display element, a movable reflector array using a micro electro mechanical system, or the like is used.

なお、透過型液晶表示素子、反射型液晶表示素子を用いたリアプロジェクタでは、反射率が高いS偏光を利用するように光学系を設計することが一般的である。ここでS偏光とは図1に示すように投影画像の横方向に偏光した光を言う。
特開2003−280093号公報
In a rear projector using a transmissive liquid crystal display element and a reflective liquid crystal display element, it is general to design an optical system so as to use S-polarized light having a high reflectance. Here, S-polarized light refers to light polarized in the horizontal direction of the projected image as shown in FIG.
JP 2003-280093 A

しかしながら、特許文献1に開示される方法は、大面積に傾斜膜を設ける必要があり、反射鏡が大型化するにつれて技術的な困難さが増大する。例えば、このような反射鏡の形成には、スパッタ成膜が利用されることが一般的であるが、スパッタターゲットの侵食の進行に伴って、膜厚分布は時間とともに変化することが一般的であり、これを制御して目的の膜厚分布を得ることは極めて困難である。   However, in the method disclosed in Patent Document 1, it is necessary to provide an inclined film in a large area, and technical difficulty increases as the size of the reflecting mirror increases. For example, sputter film formation is generally used to form such a reflector, but the film thickness distribution generally changes with time as the erosion of the sputter target progresses. It is extremely difficult to control this to obtain the desired film thickness distribution.

本発明はこのような問題点を解決するためになされたもので、傾斜膜を使用することなく、反射率の入射角度分布、波長分布を均一化した反射鏡を提供することを目的とする。さらに他の目的は、投影画像の明るさにムラが少ない画像投影装置を提供することにある。   The present invention has been made to solve such problems, and an object thereof is to provide a reflecting mirror in which the incident angle distribution and the wavelength distribution of the reflectance are made uniform without using an inclined film. Still another object is to provide an image projection apparatus in which the brightness of the projected image is less uneven.

本発明では、透過型液晶表示素子または反射型液晶表示素子を用いたプロジェクタに一般的に利用されているS偏光を利用した光学系において、均一な膜厚分布の場合でも、反射率の入射角度分布、反射率の波長分布などを低分散化(均一化)できる膜構成を見出すことによってなされたものである。   In the present invention, in an optical system using S-polarized light that is generally used for a projector using a transmissive liquid crystal display element or a reflective liquid crystal display element, the incident angle of the reflectance is even in the case of a uniform film thickness distribution. This is achieved by finding a film configuration that can reduce (homogenize) the distribution and the wavelength distribution of the reflectance.

本発明のS偏光のみを反射光として利用する反射鏡は、基体上に少なくともAg膜またはAgを主成分とする合金膜と、主波長450nmにおける屈折率が1.2〜1.5、光学膜厚が0.8〜1.0の透明誘電体膜と、同主波長における屈折率が2.2〜2.7で、光学膜厚が0.8〜1.0の透明誘電体膜とを、順に積層して構成する。   The reflecting mirror using only the S-polarized light of the present invention as reflected light includes at least an Ag film or an alloy film containing Ag as a main component on a substrate, an optical film having a refractive index of 1.2 to 1.5 at a main wavelength of 450 nm. A transparent dielectric film having a thickness of 0.8 to 1.0, and a transparent dielectric film having a refractive index of 2.2 to 2.7 at the same dominant wavelength and an optical film thickness of 0.8 to 1.0. Are sequentially stacked.

このような膜構成を採用することにより、可視光波長域においてS偏光に対する反射率の入射角度分布、波長分布を均一化した反射鏡を提供することができる。   By adopting such a film configuration, it is possible to provide a reflecting mirror in which the incident angle distribution and the wavelength distribution of the reflectance with respect to S-polarized light are made uniform in the visible light wavelength region.

また、基体とAg膜またはAgを主成分とする合金膜との間に接着層を設けることが好ましい。接着層としては、Cr、Pt、Ti、NiCr合金、ステンレス合金など、あるいはZnOを主成分とする複合酸化物、In23を主成分とする複合酸化物を用いることができる。
接着層を設けることにより、基体とAg膜またはAgを主成分とする合金膜との付着力を向上することができる。
Further, it is preferable to provide an adhesive layer between the base and the Ag film or an alloy film containing Ag as a main component. As the adhesive layer, Cr, Pt, Ti, NiCr alloy, stainless alloy, or the like, a composite oxide mainly containing ZnO, or a composite oxide mainly containing In 2 O 3 can be used.
By providing the adhesive layer, the adhesion between the substrate and the Ag film or an alloy film containing Ag as a main component can be improved.

さらに、Ag膜またはAgを主成分とする合金膜と屈折率が1.2〜1.5である透明誘電体膜の界面に追加の層が設けることが望ましい。この追加の層としては、Ti、Cr、Si、NiCr、Zn、ステンレス合金、Ta、W、Al、Au、Pd、Ptまたはこれら金属の酸化物の層、あるいはAl添加ZnO、Ga添加ZnO、Sn添加In23、Nb添加TiO2、NbOx(0<x<2.5)、TiOx(0<x<2)などの酸化物層を利用することが好ましい。 Furthermore, it is desirable to provide an additional layer at the interface between the Ag film or an alloy film containing Ag as a main component and the transparent dielectric film having a refractive index of 1.2 to 1.5. As this additional layer, Ti, Cr, Si, NiCr, Zn, stainless alloy, Ta, W, Al, Au, Pd, Pt or a layer of an oxide of these metals, or Al-added ZnO, Ga-added ZnO, Sn It is preferable to use an oxide layer such as added In 2 O 3 , Nb-added TiO 2 , NbOx (0 <x <2.5), TiOx (0 <x <2).

これらの材料からなる追加の層を設けることにより、Ag膜またはAgを主成分とする合金膜と透明誘電体膜との付着力を向上させることができる。また、これらの金属膜はAg膜またはAgを主成分とする合金膜の腐食に対する保護膜として機能する。   By providing an additional layer made of these materials, the adhesion between the Ag film or an alloy film containing Ag as a main component and the transparent dielectric film can be improved. Further, these metal films function as a protective film against corrosion of an Ag film or an alloy film containing Ag as a main component.

Agを主成分とする合金に添加されている成分として、Au,Pd,Pt、Zn、Sn、Alの少なくともいずれか1種類が含まれていることが好ましい。なお、これらの添加成分の含有量はおよそ5%以下とし、主成分はあくまでAgであるとする。   It is preferable that at least one of Au, Pd, Pt, Zn, Sn, and Al is contained as a component added to the alloy containing Ag as a main component. Note that the content of these additive components is approximately 5% or less, and the main component is Ag.

上述の添加される成分は、環境中でAg膜が腐食されることを抑制する効果があるので、耐食性の面で添加物は多い方が好ましい。しかしながら、これらの添加物量が増すと、Ag層本来の高い反射率が損なわれることになる。このため、添加量としては5%以下が好ましい。   Since the above-described component has an effect of suppressing corrosion of the Ag film in the environment, it is preferable that the amount of the additive is large in terms of corrosion resistance. However, when the amount of these additives increases, the inherent high reflectance of the Ag layer is impaired. For this reason, the addition amount is preferably 5% or less.

また本発明の画像投影装置は、所定のスペクトル分布を有する光を出射する光源と、この光源が出射する光を照射することにより画像光を生成し投射する画像生成素子と、この画像生成素子によって生成され投射される画像光を反射する上記の反射鏡と、この反射鏡によって反射された画像光を投影するスクリーンとを備える。またこの画像生成素子が液晶表示素子を具備する。
このような構成をとることにより、投影画像の明るさの均一性が高い画像投影装置を提供することができる。
An image projection apparatus according to the present invention includes a light source that emits light having a predetermined spectral distribution, an image generation element that generates and projects image light by irradiating light emitted from the light source, and the image generation element. The above-described reflecting mirror that reflects the image light that is generated and projected, and a screen that projects the image light reflected by the reflecting mirror. The image generating element includes a liquid crystal display element.
By adopting such a configuration, it is possible to provide an image projection apparatus with high uniformity of brightness of the projected image.

本発明によれば、可視光波長域においてS偏光に対する反射率の入射角度分布、波長分布を均一化した反射鏡を提供することができる。またこの反射鏡を用いることにより、投影画像の均一性が高い画像投影装置を提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the reflection mirror which made uniform the incident angle distribution and wavelength distribution of the reflectance with respect to S polarization | polarized-light in a visible light wavelength range can be provided. Further, by using this reflecting mirror, it is possible to provide an image projection apparatus with high uniformity of the projected image.

以下に、本発明について図面を参照しながら詳細に説明する。ただし、この実施形態により本発明が限定されるものではない。   Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings. However, the present invention is not limited by this embodiment.

本発明においては、材質と厚みが均一な膜の組合せで反射率の入射角度分布、波長分布が小さい反射鏡を提供することを考える。このため、いわゆる増反射膜の構成である金属/低屈折率誘電体層/高屈折率誘電体層の構成を基礎とし、S偏光に対する反射率の入射角度および波長による変化が少ない膜構成を探索した。   In the present invention, it is considered to provide a reflecting mirror having a small incidence angle distribution and wavelength distribution of reflectance by a combination of a film having a uniform material and thickness. For this reason, based on the metal / low-refractive index dielectric layer / high-refractive index dielectric layer structure, which is a so-called increased reflection film structure, search for a film structure in which the reflectance with respect to S-polarized light varies little with the incident angle and wavelength did.

その結果、反射率の入射角度依存性を低下させるためには、金属層の屈折率の実数部が小さいほうが好ましいことを見出した。この観点で金属を選定するとAg層またはAgを主成分とする合金が最も好ましいことが分かった。   As a result, it has been found that the real part of the refractive index of the metal layer is preferably smaller in order to reduce the dependency of the reflectance on the incident angle. From this viewpoint, it was found that an Ag layer or an alloy containing Ag as a main component is most preferable when a metal is selected.

ところが、Ag層またはAgを主成分とする層の上に低屈折率誘電体層/高屈折率誘電体層を計生成する際の主波長を可視光領域の中心波長(550nm)にすると、青色の反射が低くなることが分かった。そこで、中心波長を短波長側(450nm)に設定することで、S偏光反射率の波長分散、入射角度分散の両方が極めて小さい特異なミラーを作成することに成功した。   However, if the main wavelength when the low refractive index dielectric layer / high refractive index dielectric layer is generated on the Ag layer or the layer containing Ag as a main component is set to the center wavelength (550 nm) in the visible light region, blue It turned out that the reflection of becomes low. Thus, by setting the center wavelength to the short wavelength side (450 nm), the inventors succeeded in producing a unique mirror with extremely small both S-polarized reflectance wavelength dispersion and incident angle dispersion.

さらに具体的な検討の結果、金属としてAgまたはAgを主成分とする合金を採用し、この上に波長450nmにおいて屈折率が1.2〜1.5、光学膜厚が0.8〜1.0の透明誘電体膜と、同波長における屈折率が2.2〜2.7で光学膜厚が0.8〜1.0の透明誘電体膜を積層した構成がもっとも優れていることを見出した。   Further, as a result of specific examination, Ag or an alloy containing Ag as a main component is adopted as a metal, and a refractive index is 1.2 to 1.5 and an optical film thickness is 0.8 to 1. It has been found that a structure in which a transparent dielectric film of 0 and a transparent dielectric film having a refractive index of 2.2 to 2.7 at the same wavelength and an optical film thickness of 0.8 to 1.0 are laminated is most excellent. It was.

以下に上記の好ましい範囲における膜構成の反射鏡の実施例をその製造方法に沿って説明する。   Examples of the reflecting mirror having the film structure in the above preferable range will be described below along the manufacturing method thereof.

[実施例1]
インライン型のスパッタ装置にAg、Si、Tiの3種類のターゲットを取り付け、また透明で表面が平滑なソーダライムガラスを反射鏡の基体としてスパッタ装置内に挿入し、装置を真空に排気した。その後、Arガスをスパッタ装置内に導入し、装置内の圧力が0.3Paになるようにガス流量および排気速度を調整した。
[Example 1]
Three types of targets of Ag, Si, and Ti were attached to an in-line type sputtering apparatus, and soda lime glass having a transparent and smooth surface was inserted into the sputtering apparatus as a reflector substrate, and the apparatus was evacuated to a vacuum. Thereafter, Ar gas was introduced into the sputtering apparatus, and the gas flow rate and the exhaust speed were adjusted so that the pressure in the apparatus was 0.3 Pa.

AgターゲットにDCパワーを投入して放電を開始させ、パワーを0.4kWに調整した。その後、基体(ソーダライムガラス)を搬送し、ターゲット前面を通過させ、厚みが200nmのAg膜を形成した。   DC power was supplied to the Ag target to start discharging, and the power was adjusted to 0.4 kW. Thereafter, the substrate (soda lime glass) was transported and passed through the front surface of the target to form an Ag film having a thickness of 200 nm.

次に、Arガス雰囲気中でTiターゲットを放電させ、基体を搬送し、Tiターゲットの前面を通過させ、厚みが2nmのTi膜を形成した。この膜は後に形成されるSiO2の成膜プロセスで酸化され、TiOx(0<x<2)に変化する。このTiOx膜は光学的な機能のない追加の層であるが、Ag膜とSiO2膜の付着力を高めるために挿入するのが望ましい。 Next, the Ti target was discharged in an Ar gas atmosphere, the substrate was transported, passed through the front surface of the Ti target, and a Ti film having a thickness of 2 nm was formed. This film is oxidized by a SiO 2 film forming process to be formed later, and changes to TiO x (0 <x <2). This TiOx film is an additional layer no optical function, it is desirable to insert in order to increase the adhesion of the Ag film and the SiO 2 film.

また、Ag膜またはAgを主成分とする合金膜の上に透明誘電体膜を形成するために酸素含有プラズマを用いる場合、Ag膜またはAgを主成分とする膜が酸素プラズマにより腐食しやすい。この腐食現象に対してこれらの金属膜は保護膜として機能する。   In addition, when oxygen-containing plasma is used to form a transparent dielectric film on an Ag film or an alloy film containing Ag as a main component, the Ag film or a film containing Ag as a main component is easily corroded by oxygen plasma. These metal films function as a protective film against this corrosion phenomenon.

その後、スパッタガスをArからArを30%混合したO2に変更し、ガス圧力を0.3Paに調整した。次いでSiターゲットにDCパルス電力を供給し、放電を開始し、放電パワーを2kWに調整した。基体を搬送し、Siターゲットの前面を通過させ、厚みが76.5nmの透明なSiO2膜を形成した。このSiO2膜は主波長450nmにおける屈折率が1.47であり、光学膜厚は1.00に相当する。 Thereafter, the sputtering gas was changed from Ar to O 2 mixed with 30% Ar, and the gas pressure was adjusted to 0.3 Pa. Next, DC pulse power was supplied to the Si target, discharge was started, and the discharge power was adjusted to 2 kW. The substrate was transported and passed through the front surface of the Si target to form a transparent SiO 2 film having a thickness of 76.5 nm. This SiO 2 film has a refractive index of 1.47 at a main wavelength of 450 nm and an optical film thickness of 1.00.

さらに、Arを30%混合したO2ガス雰囲気下で、TiターゲットにDCパルス電力を供給し、放電を開始した。その後、放電パワーを2kWに調整した。基体を搬送し、Tiターゲットの前面を通過させ、厚みが42.8nmの透明なTiO2膜を形成した。このTiO2膜は主波長450nmにおける屈折率が2.63で、光学膜厚は1.00に相当する。膜構成(各層の材料と積層順序、および各層の膜厚)について表1に示す(以下の実施例、比較例についても同様)。 Furthermore, DC pulse power was supplied to the Ti target in an O 2 gas atmosphere in which 30% of Ar was mixed, and discharge was started. Thereafter, the discharge power was adjusted to 2 kW. The substrate was transported and passed through the front surface of the Ti target to form a transparent TiO 2 film having a thickness of 42.8 nm. This TiO 2 film has a refractive index of 2.63 at a main wavelength of 450 nm and an optical film thickness of 1.00. The film configuration (material and stacking order of each layer, and film thickness of each layer) is shown in Table 1 (the same applies to the following examples and comparative examples).

得られた試料の膜面側反射特性について、波長が450nm、550nm、650nmの3波長において、反射率の入射角度依存性を、分光光度計を用いて測定した。   Regarding the film surface side reflection characteristics of the obtained sample, the incident angle dependence of the reflectance was measured using a spectrophotometer at three wavelengths of 450 nm, 550 nm, and 650 nm.

波長450nm、入射角度0°(垂直入射)のときのS偏光反射率は95.7%であり、同波長で入射角度=75°のときのS偏光反射率は99.5%であった。その間の入射角度でのS偏光反射率は、95.7%以上99.5%以下であり、反射率の入射角度依存性は非常に小さかった。   The S-polarized light reflectance at a wavelength of 450 nm and an incident angle of 0 ° (perpendicular incidence) was 95.7%, and the S-polarized light reflectance at the same wavelength at an incident angle = 75 ° was 99.5%. The S-polarized reflectance at the incident angle during the period was 95.7% or more and 99.5% or less, and the dependency of the reflectance on the incident angle was very small.

波長550nm、入射角度=0°(垂直入射)のときのS偏光反射率は97.7%であり、同波長で入射角度=75°のときのS偏光反射率は99.4%であった。その間の入射角度でのS偏光反射率は、97.7%以上99.4%以下であり、反射率の入射角度依存性は非常に小さかった。   The S-polarized light reflectance at a wavelength of 550 nm and an incident angle = 0 ° (perpendicular incidence) was 97.7%, and the S-polarized light reflectance at the same wavelength at an incident angle = 75 ° was 99.4%. . The S-polarized reflectance at the incident angle during the period was 97.7% or more and 99.4% or less, and the dependency of the reflectance on the incident angle was very small.

波長650nm、入射角度=0°(垂直入射)のときのS偏光反射率は97.5%であり、同波長で入射角度=75°のときのS偏光反射率は99.1%であった。その間の入射角度でのS偏光反射率は、97.5%以上99.1%以下であり、反射率の入射角度依存性は非常に小さかった。   The S-polarized light reflectance at a wavelength of 650 nm and an incident angle = 0 ° (perpendicular incidence) was 97.5%, and the S-polarized light reflectance at the same wavelength at an incident angle = 75 ° was 99.1%. . The S-polarized reflectance at the incident angle during the period was 97.5% or more and 99.1% or less, and the dependency of the reflectance on the incident angle was very small.

各波長におけるS偏光反射率の入射角度分散の均一性を示す指標として反射率比を次式、
反射率比 =(最大反射率/最小反射率)
で定義すると、
450nmでは、反射率比=1.04
550nmでは、反射率比=1.02
650nmでは、反射率比=1.02
であり、450nm〜650nmの全波長範囲では、表2に示すように反射率比は1.04となる。
As an index indicating the uniformity of the incident angle dispersion of the S-polarized reflectance at each wavelength, the reflectance ratio is expressed by the following equation:
Reflectance ratio = (maximum reflectance / minimum reflectance)
Defined by
At 450 nm, the reflectance ratio = 1.04
At 550 nm, the reflectance ratio = 1.02
At 650 nm, the reflectance ratio = 1.02
In the entire wavelength range of 450 nm to 650 nm, as shown in Table 2, the reflectance ratio is 1.04.

このことから波長が450〜650nmの範囲内で、かつ入射角度が0〜75°の範囲内で、反射率の均一性が極めて高い反射鏡であることが分かる。   From this, it can be seen that the reflection mirror has extremely high uniformity of reflectance when the wavelength is in the range of 450 to 650 nm and the incident angle is in the range of 0 to 75 °.

[実施例2]
本実施例ではソーダライムガラスの基体表面にCr膜を膜厚5nmだけ真空蒸着により形成し、以後は実施例1と同様な膜厚のAg/TiOx/SiO2/TiO2の構成による反射鏡を作製した。挿入したCr膜は基体のソーダライムガラスとAg膜の付着性を向上させる接着層として機能する。接着層の存在は光学特性には影響を与えないので、実施例1と同様に測定した反射率は表2に示す通り実施例1と同様な結果であった。
[Example 2]
In this embodiment, a Cr film having a film thickness of 5 nm is formed on the surface of a soda-lime glass substrate by vacuum deposition, and thereafter, a reflector having the same film thickness as that of the first embodiment is composed of Ag / TiOx / SiO 2 / TiO 2. Produced. The inserted Cr film functions as an adhesive layer that improves the adhesion between the soda-lime glass and the Ag film. Since the presence of the adhesive layer does not affect the optical characteristics, the reflectance measured in the same manner as in Example 1 was the same as that in Example 1, as shown in Table 2.

[実施例3]
本実施例の膜構成は実施例1と同様のAg/TiOx/SiO2/TiO2であるが、SiO2の膜厚を61.2nm(光学膜厚:0.80に相当)とし、TiO2の膜厚を34.2nm(光学膜厚:0.80に相当)とした。
表2に示す通り、波長が450〜650nmの範囲内で、かつ入射角度が0〜75°の範囲内で、反射率比が1.04と均一性が極めて高い反射鏡が得られた。
[Example 3]
The film configuration of this example is Ag / TiOx / SiO 2 / TiO 2 similar to that of Example 1, but the film thickness of SiO 2 is 61.2 nm (equivalent to optical film thickness: 0.80), and TiO 2 The film thickness was 34.2 nm (optical film thickness: equivalent to 0.80).
As shown in Table 2, a highly reflective mirror having a reflectance ratio of 1.04 was obtained within a wavelength range of 450 to 650 nm and an incident angle of 0 to 75 °.

[実施例4]
本実施例の膜構成は低屈折率層にMgF2を使用し、高屈折率層にNbTiOxを採用したAg/MgF2/NbTiOxの構成であるが、MgF2の膜厚を73.0nm(光学膜厚:0.90に相当)とし、NbTiOxの膜厚を38.5nm(光学膜厚:0.90に相当)とした。このMgF2膜の主波長450nmにおける屈折率は1.39で、光学膜厚は0.90に相当する。またNbTiOx膜の主波長450nmにおける屈折率は2.63で、光学膜厚は0.90に相当する。本膜試料はMgF2、NbTi合金、Agをターゲットして用いて、スパッタリング法で作成した。
[Example 4]
The film structure of this example is a structure of Ag / MgF 2 / NbTiO x in which MgF 2 is used for the low refractive index layer and NbTiO x is used for the high refractive index layer. The film thickness of MgF 2 is 73.0 nm (optical The film thickness of NbTiOx was 38.5 nm (corresponding to an optical film thickness: 0.90). The MgF 2 film has a refractive index of 1.39 at a main wavelength of 450 nm and an optical film thickness of 0.90. The NbTiOx film has a refractive index of 2.63 at a main wavelength of 450 nm and an optical film thickness of 0.90. This film sample was prepared by sputtering using MgF 2 , NbTi alloy, and Ag as targets.

表2に示す通り、波長が450〜650nmの範囲内で、かつ入射角度が0〜75°の範囲内で、反射率比が1.02〜1.03と均一性が極めて高い反射鏡が得られた。   As shown in Table 2, a reflection mirror having a very high uniformity with a reflectance ratio of 1.02 to 1.03 is obtained within a wavelength range of 450 to 650 nm and an incident angle of 0 to 75 °. It was.

[実施例5]
本実施例の膜構成は金属膜としてPdを3%含有するAgPd合金を使用した。低屈折率層にはMgF2を使用し、高屈折率層にTiO2を採用した。膜構成はAgPd/TiOx/MgF2/TiO2である。MgF2の膜厚を73.0nm(光学膜厚:0.90に相当)とし、TiO2の膜厚を38.5nm(光学膜厚:0.90に相当)とした。
[Example 5]
In the film configuration of this example, an AgPd alloy containing 3% Pd was used as a metal film. MgF 2 was used for the low refractive index layer, and TiO 2 was used for the high refractive index layer. The film configuration is AgPd / TiOx / MgF 2 / TiO 2 . The film thickness of MgF 2 was 73.0 nm (optical film thickness: corresponding to 0.90), and the film thickness of TiO 2 was 38.5 nm (optical film thickness: corresponding to 0.90).

表2に示す通り、波長が450〜650nmの範囲内で、かつ入射角度が0〜75°の範囲内で、反射率比が1.03〜1.04と均一性が極めて高い反射鏡が得られた。   As shown in Table 2, a reflector having a very high uniformity with a reflectance ratio of 1.03 to 1.04 is obtained within a wavelength range of 450 to 650 nm and an incident angle of 0 to 75 °. It was.

[比較例1]
実施例1の膜構成に対して、金属膜のみAlに代えた。表1に示す通り、全波長域での反射率比が1.07となり、反射率の分散が大きい結果が得られた。
[Comparative Example 1]
In contrast to the film configuration of Example 1, only the metal film was replaced with Al. As shown in Table 1, the reflectance ratio in the entire wavelength range was 1.07, and the result that the dispersion of the reflectance was large was obtained.

[比較例2]
実施例1の膜構成に対して、SiO2の膜厚を57.4nm(光学膜厚:0.75に相当)とした。TiO2の膜厚を32.1nm(光学膜厚:0.75に相当)とした。表2に示す通り、全波長域での反射率比が1.05となり、反射率の分散が大きい結果が得られた。
[Comparative Example 2]
With respect to the film configuration of Example 1, the film thickness of SiO 2 was 57.4 nm (corresponding to optical film thickness: 0.75). The film thickness of TiO 2 was 32.1 nm (equivalent to optical film thickness: 0.75). As shown in Table 2, the reflectance ratio in the entire wavelength region was 1.05, and the result that the dispersion of the reflectance was large was obtained.

[比較例3]
実施例1の膜構成に対して、SiO2の膜厚を95.6nm(光学膜厚:1.25に相当)とし、TiO2の膜厚を53.5nm(光学膜厚:1.25に相当)とした。表2に示す通り、短波長450nmでの反射率比が1.17、全波長範囲でも1.18となり、反射率の分散が大きい結果が得られた。
[Comparative Example 3]
With respect to the film configuration of Example 1, the film thickness of SiO 2 is 95.6 nm (equivalent to optical film thickness: 1.25), and the film thickness of TiO 2 is 53.5 nm (optical film thickness: 1.25). Equivalent). As shown in Table 2, the reflectance ratio at a short wavelength of 450 nm was 1.17, and the total wavelength range was 1.18. Thus, a large dispersion of reflectance was obtained.

[比較例4]
実施例1の膜構成に対して、低屈折率層のSiO2の代わりにAl23を用いた。Al23膜の主波長450nmにおける屈折率は1.65で、膜厚は光学膜厚が1.00に相当する68.3nmとした。表2に示す通り、全波長範囲での反射率比が1.05となり、反射率の分散が大きい結果が得られた。
[Comparative Example 4]
For the film configuration of Example 1, Al 2 O 3 was used instead of SiO 2 of the low refractive index layer. The refractive index of the Al 2 O 3 film at a main wavelength of 450 nm was 1.65, and the film thickness was 68.3 nm corresponding to an optical film thickness of 1.00. As shown in Table 2, the reflectance ratio in the entire wavelength range was 1.05, and the result that the dispersion of the reflectance was large was obtained.

[比較例5]
実施例1の膜構成に対して、高屈折率層のTiO2の代わりにSnO2を用いた。SnO2膜の主波長450nmにおける屈折率は2.03で、膜厚は光学膜厚が1.00に相当する55.3nmとした。表2に示す通り、全波長範囲での反射率比が1.07となり、反射率の分散が大きい結果が得られた。
[Comparative Example 5]
For the film configuration of Example 1, SnO 2 was used instead of TiO 2 of the high refractive index layer. The refractive index of the SnO 2 film at a main wavelength of 450 nm was 2.03, and the film thickness was 55.3 nm corresponding to an optical film thickness of 1.00. As shown in Table 2, the reflectance ratio in the entire wavelength range was 1.07, and the result that the dispersion of the reflectance was large was obtained.

比較例1〜5の各種膜構成では、波長が450〜650nmの範囲内で、かつ入射角度が0〜75°の範囲内での反射率比は、1.05〜1.18であり、S偏光反射率の波長依存性または入射角度依存性が高い反射鏡であることが分かった。   In the various film configurations of Comparative Examples 1 to 5, the reflectance ratio in the wavelength range of 450 to 650 nm and the incident angle in the range of 0 to 75 ° is 1.05 to 1.18, and S It was found that the reflecting mirror has a high wavelength dependency or incident angle dependency of the polarization reflectance.

これらの反射鏡を、透過型液晶表示素子を用いたリアプロジェクタの反射鏡として利用した場合、スクリーンの面内で明確な明るさ分布が認められた。   When these reflecting mirrors were used as reflecting mirrors for rear projectors using transmissive liquid crystal display elements, a clear brightness distribution was observed in the plane of the screen.

以上の結果を総合すると、S偏光のみを反射光として利用する反射鏡は、基体上に少なくともAg膜またはAgを主成分とする合金膜と、主波長450nmにおける屈折率が1.2〜1.5、光学膜厚が0.8〜1.0の透明誘電体膜と、同主波長における屈折率が2.2〜2.7で、光学膜厚が0.8〜1.0の透明誘電体膜とを、順に積層して構成するのが好ましいことがわかる。   In summary of the above results, a reflecting mirror that uses only S-polarized light as reflected light has an Ag film or an alloy film containing Ag as a main component on the substrate, and a refractive index at a main wavelength of 450 nm of 1.2 to 1. 5. Transparent dielectric film having an optical film thickness of 0.8 to 1.0 and transparent dielectric film having a refractive index of 2.2 to 2.7 at the same main wavelength and an optical film thickness of 0.8 to 1.0 It turns out that it is preferable to laminate | stack a body film in order.

また実施例1〜5の反射鏡を図1に示す構成のリアプロジェクタに搭載したところ、スクリーン面内の明るさ分が解消され、均質な画質を得ることができた。したがって、上記の条件範囲内に入る反射鏡を用いれば、スクリーン内の明るさの均一性が高い画像投影装置であるリアプロジェクタを提供することができる。   Further, when the reflectors of Examples 1 to 5 were mounted on the rear projector having the configuration shown in FIG. 1, the brightness in the screen surface was eliminated, and a uniform image quality could be obtained. Therefore, if a reflecting mirror that falls within the above condition range is used, it is possible to provide a rear projector that is an image projection device with high uniformity of brightness within the screen.

なお、屈折率が1.2〜1.5の低屈折率透明誘電体層としては、上記のようにSiO2、MgF2などを利用できるが、特にこれに限定されるものではない。また屈折率が、2.2〜2.5の高屈折率透明誘電体層としては、上記のTiO2の他、Nb25、Ta25など、あるいはTiO2を主成分とする上記のNbTiOxのような複合酸化物を利用できるが、特にこれらに限定されるものではない。 As the low refractive index transparent dielectric layer having a refractive index of 1.2 to 1.5, SiO 2 , MgF 2 or the like can be used as described above, but is not particularly limited thereto. Moreover, as a high refractive index transparent dielectric layer having a refractive index of 2.2 to 2.5, in addition to the above TiO 2 , Nb 2 O 5 , Ta 2 O 5, etc., or TiO 2 as a main component is used. A composite oxide such as NbTiOx can be used, but is not particularly limited thereto.

また追加の層としては上記のTiの他、Cr、Si、Zn、Ta、W、Al、Au、Pd、Pt、NiCr合金、またはステンレス合金のいずれかの層またはこれら金属の酸化物の層であってもよい。金属膜は膜欠点が生じにくいので好ましいが、上記実施例のように成膜工程で膜を酸化させて使用するためには膜厚2nm程度以下が得られるように制御しなければならない。   As an additional layer, in addition to the above Ti, any layer of Cr, Si, Zn, Ta, W, Al, Au, Pd, Pt, NiCr alloy, or stainless alloy, or a layer of oxide of these metals. There may be. A metal film is preferable because it does not easily cause film defects, but it must be controlled so that a film thickness of about 2 nm or less is obtained in order to oxidize and use the film in the film forming process as in the above embodiment.

追加の層は酸化物焼結体のターゲットを用い、低酸素濃度雰囲気で酸化物膜を成膜してもよい。この場合、Al添加ZnO、Ga添加ZnO、Sn添加In23、Nb添加TiO2、NbOx(0<x<2.5)、TiOx(0<x<2)などが好ましい材料である。膜厚は5〜10nm程度でよい。 The additional layer may be an oxide sintered body target and an oxide film may be formed in a low oxygen concentration atmosphere. In this case, Al-added ZnO, Ga-added ZnO, Sn-added In 2 O 3 , Nb-added TiO 2 , NbOx (0 <x <2.5), TiOx (0 <x <2) and the like are preferable materials. The film thickness may be about 5 to 10 nm.

Agを主体とする金属層とガラス基体との間に挿入する接着層としては、上記のCrの他、Pt、Ti、NiCr合金、ステンレス合金などを用いても同様の効果が得られる。また、ZnOを主成分とする複合酸化物またはIn23を主成分とする複合酸化物の層などを用いることもできる。 The same effect can be obtained by using Pt, Ti, NiCr alloy, stainless alloy or the like in addition to the above Cr as the adhesive layer inserted between the metal layer mainly composed of Ag and the glass substrate. Alternatively, a composite oxide mainly containing ZnO or a composite oxide mainly containing In 2 O 3 can be used.

また金属層としてAgの合金を使用する場合、添加する成分は上記のPdの他、Au、Pd、Pt、Zn、Sn、Alのうちの1種類または複数種類であってもよい。   When an Ag alloy is used as the metal layer, the component to be added may be one or more of Au, Pd, Pt, Zn, Sn, and Al in addition to the above Pd.

Figure 2005258050
Figure 2005258050

Figure 2005258050
Figure 2005258050

画像投影装置(リアプロジェクタ)の基本構成を示す図である。It is a figure which shows the basic composition of an image projector (rear projector).

符号の説明Explanation of symbols

10 画像投射装置
20 反射鏡
30 スクリーン
40 筐体
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Image projector 20 Reflector 30 Screen 40 Case

Claims (10)

S偏光のみを反射光として利用する反射鏡において、基体上に、少なくともAg膜またはAgを主成分とする合金膜と、主波長450nmにおける屈折率が1.2〜1.5、光学膜厚が0.8〜1.0の透明誘電体膜と、同主波長における屈折率が2.2〜2.7で光学膜厚が0.8〜1.0の透明誘電体膜とを、順に積層したことを特徴とする反射鏡。 In a reflecting mirror using only S-polarized light as reflected light, at least an Ag film or an alloy film containing Ag as a main component, a refractive index at a main wavelength of 450 nm of 1.2 to 1.5, and an optical film thickness on a substrate. A transparent dielectric film of 0.8 to 1.0 and a transparent dielectric film having a refractive index of 2.2 to 2.7 and an optical film thickness of 0.8 to 1.0 at the same main wavelength are sequentially laminated. Reflector that is characterized by that. 前記基体と前記Ag膜またはAgを主成分とする合金膜との間に接着層を設けたことを特徴とする請求項1に記載の反射鏡。 The reflecting mirror according to claim 1, wherein an adhesive layer is provided between the base and the Ag film or an alloy film containing Ag as a main component. 前記接着層が、Cr、Pt、Ti、NiCr合金、ステンレス合金のいずれかの層であることを特徴とする請求項2に記載の反射鏡。 3. The reflecting mirror according to claim 2, wherein the adhesive layer is a layer of any one of Cr, Pt, Ti, NiCr alloy, and stainless alloy. 前記接着層が、ZnOを主成分とする複合酸化物またはIn23を主成分とする複合酸化物の層であることを特徴とする請求項2に記載の反射鏡。 3. The reflecting mirror according to claim 2, wherein the adhesive layer is a composite oxide layer containing ZnO as a main component or a composite oxide containing In 2 O 3 as a main component. 前記Ag膜またはAgを主成分とする合金膜と前記透明誘電体膜の界面に追加の層が設けられていることを特徴とする請求項1または2に記載の反射鏡。 The reflecting mirror according to claim 1, wherein an additional layer is provided at an interface between the Ag film or an alloy film containing Ag as a main component and the transparent dielectric film. 前記追加の層が、Ti、Cr、Si、Zn、Ta、W、Al、Au、Pd、Pt、NiCr合金、またはステンレス合金のいずれかの層またはこれら金属の酸化物の層であることを特徴とする請求項5に記載の反射鏡。 The additional layer is any one of Ti, Cr, Si, Zn, Ta, W, Al, Au, Pd, Pt, NiCr alloy, or a stainless alloy, or a layer of an oxide of these metals. The reflecting mirror according to claim 5. 前記追加の層が、Al添加ZnO、Ga添加ZnO、Sn添加In23、Nb添加TiO2、NbOx(0<x<2.5)、TiOx(0<x<2)のいずれかの層であることを特徴とする請求項5に記載の反射鏡。 The additional layer is any one of Al-doped ZnO, Ga-doped ZnO, Sn-doped In 2 O 3 , Nb-doped TiO 2 , NbOx (0 <x <2.5), and TiOx (0 <x <2). The reflecting mirror according to claim 5, wherein 前記Agを主成分とする合金膜にAgに加えて添加されている成分が、Au、Pd、Pt、Zn、Sn、Alから選ばれる少なくともいずれか一種類であることを特徴とする請求項1〜7のいずれか一項に記載の反射鏡。 The component added to the alloy film containing Ag as a main component in addition to Ag is at least one selected from Au, Pd, Pt, Zn, Sn, and Al. The reflecting mirror as described in any one of -7. 所定のスペクトル分布を有する光を出射する光源と、該光源が出射する前記光を照射することにより画像光を生成し投射する画像生成素子と、該画像生成素子によって生成され投射される画像光を反射する請求項1〜8のいずれか一項に記載の反射鏡と、該反射鏡によって反射された画像光を投影するスクリーンとを備えた画像投影装置。 A light source that emits light having a predetermined spectral distribution, an image generation element that generates and projects image light by irradiating the light emitted from the light source, and image light that is generated and projected by the image generation element An image projection apparatus comprising: the reflecting mirror according to any one of claims 1 to 8; and a screen that projects image light reflected by the reflecting mirror. 前記画像生成素子が液晶表示素子を具備することを特徴とする請求項9に記載の画像投影装置。
The image projection apparatus according to claim 9, wherein the image generation element includes a liquid crystal display element.
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