JP2012150510A - 反射型光変調装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】反射型液晶装置(反射型光変調装置)1は、光Lを透過する導電性材料を含む透明導電膜22と、透明導電膜22に沿って二次元配列された金属製の複数の画素電極16と、複数の画素電極16と透明導電膜22との間に配置され、各画素電極16及び透明導電膜22により形成される電界に応じて光Lを変調する液晶層20と、複数の画素電極16上に形成された誘電体多層膜18とを備える。誘電体多層膜18は、画素電極16に接する第1の層と、第1の層より屈折率が高く第1の層に接する第2の層とを含む。
【選択図】図2
Description
図1は、本発明に係る反射型光変調装置の一実施形態として、反射型液晶装置の構成を示す平面図である。また、図2は、図1に示した反射型液晶装置のII−II線に沿った側面断面図である。なお、図1及び図2には、説明を容易にする為にXYZ直交座標系が示されている。本実施形態の反射型液晶装置1は、図1に示すように互いに直交する2軸(X軸およびY軸)に沿って二次元配列された複数の画素4を備えている。反射型液晶装置1は、前方(Z軸正方向)より入射した光を反射しつつ、各画素4毎に入射光を変調して任意の光像を前方へ出力する装置である。
図4は、上記実施形態の変形例として、誘電体多層膜28の構成を示す側面断面図である。上記実施形態に係る反射型液晶装置1は、図3に示した誘電体多層膜18に代えて、図4に示す誘電体多層膜28を備えても良い。
アルミニウム基板上に誘電体多層膜を形成した場合の分光反射率を調べた。誘電体多層膜の構成材料は、低屈折率層をSiO2とし、高屈折率層をTiO2とした。そして、入射光の波長をλ=600[nm]と想定し、各層の光学膜厚を150[nm](すなわちλ/4)とした。誘電体多層膜の積層形態としては、図5(a)に示すようにアルミニウム基板30に接する第1の層32を低屈折率膜(SiO2)とする形態A、及び図5(b)に示すようにアルミニウム基板30に接する第1の層42を高屈折率膜(TiO2)とする形態Bがある。
アルミニウム表面に保護膜が施されている場合について述べる。保護膜の構成材料の多くは低屈折率物質であるSiO2やMgF2である。図11は、アルミニウム基板の表面にSiO2膜が様々な光学膜厚nd(50[nm]、150[nm]、及び250[nm])で設けられた場合の分光反射率特性を示すグラフである。図11を参照すると、光学膜厚ndの4倍となる波長では、アルミニウム基板上にSiO2膜を設けた場合の反射率は、SiO2膜による反射低減作用により、アルミニウム表面の反射率と比較して減少している。一方、光学膜厚ndの2倍となる波長ではSiO2膜は反射率には殆ど影響しておらず、アルミニウム基板上にSiO2膜を設けた場合の反射率はアルミニウム表面の反射率と等しくなる。例えば、図11において、光学膜厚ndが250[nm]であるときの波長500[nm]における反射率は、アルミニウム表面の反射率と等しくなっている。従って、保護膜の光学膜厚は、反射率の低下を防ぐため使用波長の1/2とされることが一般的である。
次に、誘電体多層膜への光の入射角による反射率への影響について説明する。或る層へ入射角θで入射する光が当該層を進む光学的距離は、当該層の厚さ方向の光学膜厚をcosθで除することにより求められる。また、屈折率が異なる媒質同士の界面における各媒質の屈折率n1及びn2と光の入射角θ1及び屈折角θ2との間には、次の数式(1)(スネルの法則)が成立する。
と表すことができる。従って、式(2)により、誘電体多層膜52内の各層内における光の進行方向の傾きを求めることができる。
SiO2低屈折率層の光学膜厚ndを、
とするとよい。このように、斜め方向からの入射に対応させる場合についても、光学膜厚nd=λ/4を基準として、入射角に応じて各層の光学膜厚を補正すれば、斜入射用の誘電体多層膜を好適に実現できる。
高屈折率層の好適な構成材料としては、TiO2の他に、Nb2O5、Ta2O5、HfO2、ZrO2などがある。屈折率の値がそれぞれ異なるため誘電体多層膜の反射率の値も異なってくるが、いずれの材料を用いてもTiO2を用いた場合と同様の傾向がある。図23及び図24は、Nb2O5/SiO2誘電体多層膜における分光反射特性を示すグラフである。図23はアルミニウム基板上に第1の層として低屈折率層(SiO2、光学膜厚150[nm])を配置した場合を示しており、図24はアルミニウム基板上に第1の層として高屈折率層(Nb2O5、光学膜厚150[nm])を配置した場合を示している。これらの図に示すように、高屈折率層の構成材料をNb2O5とした場合でも、低屈折率層(第1の層)をまず金属表面に形成し、次いで高屈折率層(第2の層)をその上に積層することにより、高屈折率層から積層し始める場合と比較して格段に少ない積層数で十分な反射率が得られることがわかる。
市販の金属アルミニウムミラー上に、TiO2/SiO2交互多層膜を真空蒸着法により成膜した。市販のアルミニウムミラーには、保護膜として光学膜厚280[nm]のMgF2膜が形成されている。図25は、このアルミニウムミラーの分光反射率の測定結果を示すグラフである。なお、図25には、比較のため、保護膜のないアルミニウム表面の反射率の計算値も破線で示されている。
Claims (1)
- 前方より入射した光を反射しつつ、二次元配列された複数の画素毎に前記光を変調して光像を前方へ出力する反射型光変調装置であって、
前記光を透過する導電性材料を含む導電性光透過層と、
前記導電性光透過層に沿って二次元配列された金属製の複数の画素電極と、
前記複数の画素電極と前記導電性光透過層との間に配置され、各画素電極及び導電性光透過層により形成される電界に応じて前記光を変調する光変調層と、
前記複数の画素電極上に形成された誘電体多層膜と
を備え、
前記誘電体多層膜は、
前記画素電極に接する第3の層と、
前記第3の層より屈折率が低く前記第3の層に接する第1の層と、
前記第1の層より屈折率が高く前記第1の層に接する第2の層と
を含み、
前記第3の層の光学膜厚が、前記光の波長をλとして(λ/2)×n(nは奇数)と実質的に等しいことを特徴とする、反射型光変調装置。
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