DE112008003898T5

DE112008003898T5 - Optische Modulationseinrichtung vom Reflexions-Typ

Info

Publication number: DE112008003898T5
Application number: DE112008003898T
Authority: DE
Inventors: Yasushi Hamamatsu Ohbayashi
Original assignee: Hamamatsu Photonics KK
Current assignee: Hamamatsu Photonics KK
Priority date: 2008-06-19
Filing date: 2008-06-19
Publication date: 2011-05-12
Also published as: WO2009153876A1; US20110080545A1; CN102067019A

Abstract

Lichtmodulationseinrichtung vom Reflexions-Typ, die von der Vorderseite einfallendes Licht in jedem aus einer Vielzahl von zweidimensional angeordneten Bildpunkten moduliert und ein optisches Bild nach vorne ausgibt, wobei sie das Licht reflektiert, umfassend:
eine leitfähige lichtdurchlässige Schicht, die ein leitfähiges Material enthält, welches das Licht durchlässt;
eine Vielzahl metallischer Bildpunkt-Elektroden, die zweidimensional entlang der leitfähigen lichtdurchlässigen Schicht angeordnet sind;
eine Lichtmodulationsschicht, die zwischen der Vielzahl von Bildpunkt-Elektroden und der leitfähigen lichtdurchlässigen Schicht angeordnet ist und das Licht entsprechend einem elektrischen Feld moduliert, das durch jede Bildpunkt-Elektrode und die leitfähige lichtdurchlässige Schicht ausgebildet wird; und
einen dielektrischen Mehrschichtfilm, der auf der Vielzahl von Bildpunkt-Elektroden ausgebildet ist, wobei
der dielektrische Mehrschichtfilm umfasst:
eine erste Schicht in Kontakt zu den Bildpunkt-Elektroden; und
eine zweite Schicht, die einen Brechungsindex aufweist, der größer ist als der der ersten Schicht, und die in Kontakt zur ersten Schicht ist.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Lichtmodulationseinrichtung vom Reflexions-Typ.
Technischer Hintergrund
Als eine Lichtmodulationseinrichtung vom Reflexions-Typ ist eine Flüssigkristalleinrichtung vom Reflexions-Typ bekannt (LCoS (eingetragenes Warenzeichen): Liquid crystal an Silicon, Flüssigkristall auf Silizium). Die Flüssigkristalleinrichtung vom Reflexions-Typ umfasst eine Vielzahl von zweidimensional angeordneten Bildpunkt-Elektroden, eine leitfähige lichtdurchlässige Schicht und eine Flüssigkristallschicht (Lichtmodulationsschicht), die zwischen der Vielzahl von Bildpunkt-Elektroden und der leitfähigen lichtdurchlässigen Schicht angeordnet ist und die während sie das durch die leitfähige lichtdurchlässige Schicht einfallende Licht reflektiert ein elektrisches Feld zwischen einer beliebige Bildpunkt-Elektrode und der leitfähigen lichtdurchlässigen Schicht ausbildet und eine Modulation der Flüssigkristallschicht durchführt, um ein gewünschtes optisches Bild zu erhalten. Außerdem wird, um den Licht-Reflexionsgrad zu erhöhen und ein optisches Bild mit größerer Helligkeit zu erhalten, ein dielektrischer Mehrschichtfilm zwischen der Flüssigkristallschicht und der Vielzahl von Bildpunkt-Elektroden vorgesehen.
Zum Beispiel offenbaren die Nicht-Patent-Dokumente 1 und 2 Flüssigkristall-Lichtventile (LCLV), die einen Flüssigkristallaufbau vom Reflexions-Typ aufweisen. Der im Nicht-Patent-Dokument 1 beschriebene dielektrische Mehrschichtfilm ist durch abwechselndes Laminieren von Vielzahlen von Si-Schichten und SiO₂-Schichten ausgebildet, die jeweils eine optische Schichtdicke von λ/4 (λ: Wellenlänge des einfallenden Lichtes) aufweisen. Und der im Nicht-Patent-Dokument 2 beschriebene dielektrische Mehrschichtfilm ist durch abwechselndes Laminieren von Vielzahlen von TiO₂-Schichten und SiO₂-Schichten ausgebildet, die jeweils eine optische Schichtdicke von λ/4 aufweisen. Nicht-Patent-Dokument 1: U. Efron et al., "Silicon liquid crystal light valves: Status and issues", Optical Engineering, November, Dezember 1983, Band 22, Nr. 6, Seite 682–686 (1983)
Nicht-Patent-Dokument 2: A. Jacobson et al., "A real-time optical data processing device", Information Display, Band 12, September 1975, Seite 17–22 (1975)
Offenbarung der Erfindung
Durch die Erfindung zu lösendes Problem
Nach dem Wissen des Erfinders wird in der herkömmlichen Flüssigkristalleinrichtung vom Reflexions-Typ ein dielektrischer Mehrschichtfilm benutzt, der auf eine Fläche eines Glas-Substrats, usw. laminiert ist. Dann wird durch Erhöhen der Anzahl von Laminierungsschichten ein hoher Reflexionsgrad vom über 99% erzielt. Zum Beispiel sind, um einen Reflexionsgrad von nicht weniger als 99% auf dem dielektrischen Mehrschichtfilm auf einem Glas-Substrat zu erhalten, 13 Schichten TiO₂/SiO₂, 19 Schichten HfO₂/SiO₂ erforderlich, und um einen Reflexionsgrad von nicht weniger als 99,8% zu erhalten, sind 17 Schichten TiO₂/SiO₂, 25 Schichten HfO₂/SiO₂ erforderlich.
Der dielektrische Mehrschichtfilm ist jedoch zwischen einer Flüssigkristallschicht und Bildpunkt-Elektroden angeordnet, so dass ein elektrisches Feld, das zwischen den Bildpunkt-Elektroden und der leitfähigen lichtdurchlässigen Schicht ausgebildet wird, nicht nur an die Flüssigkristallschicht angelegt wird, sondern auch an den dielektrischen Mehrschichtfilm. Wenn die Anzahl von Laminierungsschichten des dielektrischen Mehrschichtfilms steigt, erhöht sich die Dicke (physikalische Schichtdicke) des dielektrischen Mehrschichtfilms, und der Anteil des an den dielektrischen Mehrschichtfilm anzulegenden elektrischen Feldes steigt, so dass die Effizienz des Anlegens des elektrischen Feldes an die Flüssigkristallschicht verringert wird.
Die vorliegende Erfindung wurde angesichts des oben beschriebenen Problems gemacht, und eine ihrer Aufgaben ist es, eine Lichtmodulationseinrichtung vom Reflexions-Typ zu schaffen, die einen dielektrischen Mehrschichtfilm enthält, der einen hohen Reflexionsgrad realisieren kann und dabei die Verringerung der Effizienz des Anlegens des elektrischen Feldes an eine Lichtmodulationsschicht unterbindet.
Mittel zum Lösen des Problems
Um das oben beschriebene Problem zu beseitigen, moduliert eine Lichtmodulationseinrichtung vom Reflexions-Typ der vorliegenden Erfindung von der Vorderseite einfallendes Licht in jedem aus einer Vielzahl von zweidimensional angeordneten Bildpunkten und gibt ein optisches Bild nach vorne aus, wobei sie das Licht reflektiert, und umfasst: eine leitfähige lichtdurchlässige Schicht, die ein leitfähiges Material enthält, das Licht durchlässt; eine Vielzahl von zweidimensional entlang der leitfähigen lichtdurchlässigen Schicht angeordneten metallischen Bildpunkt-Elektroden; eine Lichtmodulationsschicht, die zwischen der Vielzahl von Bildpunkt-Elektroden und der leitfähigen lichtdurchlässigen Schicht angeordnet ist und das Licht entsprechend einem elektrischen Feld moduliert, das durch jede Bildpunkt-Elektrode und die leitfähige lichtdurchlässige Schicht ausgebildet wird; und einen auf der Vielzahl der Bildpunkt-Elektroden ausgebildeten dielektrischen Mehrschichtfilm, wobei der dielektrische Mehrschichtfilm eine erste Schicht umfasst, die in Kontakt zu den Bildpunkt-Elektroden ist, und eine zweite Schicht, die einen Brechungsindex aufweist, der größer als der der ersten Schicht ist, und die in Kontakt zur ersten Schicht ist.
Wie oben beschrieben, wird in einer herkömmlichen allgemeinen Lichtmodulationseinrichtung vom Reflexions-Typ ein auf einem Glas-Substrat ausgebildeter dielektrischer Mehrschichtfilm benutzt. Andererseits wird in der Lichtmodulationseinrichtung nach der vorliegenden Erfindung ein dielektrischer Mehrschichtfilm auf einer Vielzahl von metallischen Bildpunkt-Elektroden ausgebildet. Folglich kann ein hoher Reflexionsgrad der Metalloberfläche genutzt werden.
Außerdem hat der Erfinder festgestellt, dass wenn der dielektrische Mehrschichtfilm auf einer Metallfläche ausgebildet wird, zuerst eine Schicht mit kleinem Brechungsindex (erste Schicht) auf der Metallfläche ausgebildet wird, und dann eine Schicht mit hohem Brechungsindex (zweite Schicht) auf die Schicht mit kleinem Brechungsindex laminiert wird, und folglich ein ausreichender Reflexionsgrad mit einer Anzahl von Laminierungsschichten erzielt werden kann, die viel kleiner ist als in dem Fall, in dem die Schicht mit dem hohen Brechungsindex zuerst laminiert wird. Daher kann in der oben beschriebenen Lichtmodulationseinrichtung vom Reflexions-Typ die Verringerung der Effizienz des Anlegens des elektrischen Feldes an die Lichtmodulationsschicht unterbunden werden, indem die physikalische Schichtdicke des dielektrischen Mehrschichtfilms dünner als herkömmlich gemacht wird, und es wird ein ausreichend hoher Reflexionsgrad erreicht, und die Effizienz der Lichtabgabe kann erhöht werden.
Alternativ moduliert eine Lichtmodulationseinrichtung vom Reflexions-Typ der vorliegenden Erfindung von der Vorderseite einfallendes Licht in jedem aus einer Vielzahl von zweidimensional angeordneten Bildpunkten und gibt ein optisches. Bild nach vorne aus, wobei sie das Licht reflektiert, und umfasst: eine leitfähige lichtdurchlässige Schicht, die ein leitfähiges Material umfasst, das Licht durchlässt; eine Vielzahl von zweidimensional entlang der leitfähigen lichtdurchlässigen Schicht angeordneten metallischen Bildpunkt-Elektroden; eine Lichtmodulationsschicht, die zwischen der Vielzahl von Bildpunkt-Elektroden und der leitfähigen lichtdurchlässigen Schicht angeordnet ist und das Licht entsprechend einem elektrischen Feld moduliert, das durch jede Bildpunkt-Elektrode und die leitfähige lichtdurchlässige Schicht ausgebildet wird; und einen auf der Vielzahl von Bildpunkt-Elektroden ausgebildeten dielektrischen Mehrschichtfilm, wobei der dielektrische Mehrschichtfilm eine dritte Schicht umfasst, die in Kontakt zu den Bildpunkt-Elektroden ist, eine erste Schicht, die einen Brechungsindex aufweist, der kleiner ist als der der dritten Schicht, und die in Kontakt zur dritten Schicht ist, und eine zweite Schicht, die einen Brechungsindex aufweist, der größer als der der ersten Schicht ist, und die in Kontakt zur ersten Schicht ist, und wobei die optische Schichtdicke der dritten Schicht im Wesentlichen gleich (λ/2) × n (n ist eine ungerade Zahl) ist, vorausgesetzt λ ist eine Wellenlänge des Lichtes.
Sogar wenn die Schicht mit hohem Brechungsindex (dritte Schicht) so auf der Metallfläche ausgebildet wird, dass die optische Schichtdicke der dritten Schicht im Wesentlichen gleich (λ/2) × n (n ist eine ungerade Zahl) gemacht wird, kann der Einfluss auf den Reflexionsgrad sehr klein gemacht werden. Daher können durch Ausbilden eines dielektrischen Mehrschichtfilms, der eine Schicht mit kleinem Brechungsindex (erste Schicht) umfasst, die zuerst auf die dritte Schicht laminiert wird, im Wesentlichen dieselben Reflexions-Charakteristiken wie die der oben erwähnten Lichtmodulationseinrichtung vom Reflexions-Typ realisiert werden.
Auswirkungen der Erfindung
Mit einer Lichtmodulationseinrichtung vom Reflexions-Typ der vorliegenden Erfindung kann die Effizienz der Lichtabgabe erhöht werden, während die Verringerung der Effizienz des Anlegens des elektrischen Feldes an die Lichtmodulationsschicht unterbunden wird.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
1 ist eine Draufsicht, die eine Konfiguration einer Flüssigkristalleinrichtung vom Reflexions-Typ als eine Ausführungsform einer Lichtmodulationseinrichtung vom Reflexions-Typ der vorliegenden Erfindung zeigt.
2 ist eine Seiten-Schnittdarstellung entlang der Linie II-II der in 1 gezeigten Flüssigkristalleinrichtung vom Reflexions-Typ.
3 ist eine Seiten-Schnittdarstellung, die eine Konfiguration eines dielektrischen Mehrschichtfilms in einer vergrößerten Darstellung zeigt.
4 ist eine Seiten-Schnittdarstellung, die eine Konfiguration eines modifizierten Beispiels des dielektrischen Mehrschichtfilms zeigt.
5 umfasst Ansichten, die (a) eine Konfiguration zeigen, in der eine erste Schicht in Kontakt zu einem Aluminium-Substrat eine Schicht mit kleinem Brechungsindex ist (SiO₂), und (b) eine Konfiguration zeigen, in der eine erste Schicht in Kontakt zu dem Aluminium-Substrat eine Schicht mit hohem Brechungsindex ist (TiO₂).
6 ist ein Diagramm, das einen spektralen Reflexionsgrad in dem Fall zeigt, in dem. der dielektrische Mehrschichtfilm auf der Oberfläche des Aluminium-Substrats nicht vorgesehen ist.
7 ist ein Diagramm, das spektrale Reflexionsgrade zeigt, wenn die Anzahl von Laminierungsschichten des dielektrischen Mehrschichtfilms in der in (a) in 5 gezeigten Konfiguration 2, 4, 6, bzw. 10 ist.
8 ist ein Diagramm, das spektrale Reflexionsgrade zeigt, wenn die Anzahl von Laminierungsschichten in der in (a) in 5 gezeigten Konfiguration 4, 6, 10, bzw. 14 ist.
9 ist ein Diagramm, das spektrale Reflexionsgrade zeigt, wenn die Anzahl von Laminierungsschichten des dielektrischen Mehrschichtfilms in der in (b) in 5 gezeigten Konfiguration 3, 5, 7, bzw. 9 ist.
10 ist ein Diagramm, das spektrale Reflexionsgrade zeigt, wenn die Anzahl von Laminierungsschichten in der in (b) in 5 gezeigten Konfiguration 5, 9, 15, bzw. 21 ist.
11 ist ein Diagramm, das spektrale Reflexionsgrad-Charakteristiken zeigt, wenn eine SiO₂-Schicht mit verschiedenen optischen Schichtdicken nd (50 [nm], 150 [nm] und 250 [nm]) auf der Oberfläche des Aluminium-Substrats vorgesehen ist.
12 umfasst Ansichten, die (a) eine Konfiguration zeigen, in der eine Schicht in Kontakt zu einer Schutzschicht eine Schicht mit kleinem Brechungsindex ist (SiO₂), und (b) eine Konfiguration zeigen, in der die Schicht in Kontakt zur Schutzschicht eine Schicht mit hohem Brechungsindex ist (TiO₂).
13 ist ein Diagramm, das einen spektralen Reflexionsgrad zeigt, wenn die optische Schichtdicke der Schutzschicht auf 150 [nm] eingestellt ist und ein dielektrischer Mehrschichtfilm aus 6 Schichten in der in (a) in 12 gezeigten Konfiguration vorgesehen ist.
14 ist ein Diagramm, das einen spektralen Reflexionsgrad zeigt, wenn die optische Schichtdicke der Schutzschicht auf 150 [nm] eingestellt ist und ein dielektrischer Mehrschichtfilm aus 5 Schichten in der in (b) in 12 gezeigten Konfiguration vorgesehen ist.
15 ist ein Diagramm, das einen spektralen Reflexionsgrad zeigt, wenn in der in (a) in 12 gezeigten Konfiguration die optische Schichtdicke der Schutzschicht auf 50 [nm] eingestellt ist und eine optische Schichtdicke einer oberen Schicht davon auf 150 [nm] eingestellt ist (das heißt, die optische Schichtdicke der Schicht mit kleinem Brechungsindex als erste Schicht ist 200 [nm]).
16 ist ein Diagramm, das einen spektralen Reflexionsgrad zeigt, wenn in der in (b) in 12 gezeigten Konfiguration die optische Schichtdicke der Schutzschicht auf 50 [nm] eingestellt ist (das heißt, die optische Schichtdicke der Schicht mit kleinem Brechungsindex als erste Schicht ist 50 [nm]).
17 ist ein Diagramm, das einen spektralen Reflexionsgrad zeigt, wenn in der in (a) in 12 gezeigten Konfiguration die optische Schichtdicke der Schutzschicht auf 250 [nm] eingestellt ist und eine optische Schichtdicke einer oberen Schicht davon auf 150 [nm] eingestellt ist (das heißt, die optische Schichtdicke der Schicht mit kleinem Brechungsindex als erste Schicht ist 400 [nm]).
18 ist ein Diagramm, das einen spektralen Reflexionsgrad zeigt, wenn in der in (b) in 12 gezeigten Konfiguration die optische Schichtdicke der Schutzschicht auf 250 [nm] eingestellt ist (das heißt, die optische Schichtdicke der Schicht mit kleinem Brechungsindex als erste Schicht ist 250 [nm]).
19 umfasst Ansichten, die (a) eine Konfiguration zeigen, in der eine Schicht in Kontakt zu einer Schutzschicht (MgF₂) eine Schicht mit kleinem Brechungsindex ist (SiO₂), und (b) eine Konfiguration zeigen, in der die Schicht in Kontakt zur Schutzschicht eine Schicht mit hohem Brechungsindex ist (TiO₂).
20 ist eine Ansicht, die das Einfallen von Licht L aus einer bezüglich eines dielektrischen Mehrschichtfilms schrägen Richtung zeigt.
21 ist ein Diagramm, das Beispiele für den Reflexionsgrad des dielektrischen Mehrschichtfilms bezüglich einer P-Polarisations-Komponente und einer S-Polarisations-Komponente in dem Fall zeigt, in dem eine Schicht mit kleinem Brechungsindex (SiO₂) als eine erste Schicht auf einem Aluminium-Substrat angeordnet ist.
22 ist ein Diagramm, das Beispiele für den Reflexionsgrad des dielektrischen Mehrschichtfilms bezüglich einer P-Polarisations-Komponente und einer S-Polarisations-Komponente in dem Fall zeigt, in dem eine Schicht mit hohem Brechungsindex (TiO₂) als eine erste Schicht auf einem Aluminium-Substrat angeordnet ist.
23 ist ein Diagramm, das spektrale Reflexions-Charakteristiken eines dielektrischen Nb₂O₅/SiO₂-Mehrschichtfilms in dem Fall zeigt, in dem eine Schicht mit kleinem Brechungsindex (SiO₂, optische Schichtdicke: 150 [nm]) als eine erste Schicht auf einem Aluminium-Substrat angeordnet ist.
24 ist ein Diagramm, das spektrale Reflexions-Charakteristiken eines dielektrischen Nb₂O₅/SiO₂-Mehrschichtfilms in dem Fall zeigt, in dem eine Schicht mit hohem Brechungsindex (Nb₂O₅, optische Schichtdicke: 150 [nm]) als eine erste Schicht auf einem Aluminium-Substrat angeordnet ist.
25 ist ein Diagramm, das Messergebnisse eines spektralen Reflexionsgrades eines Aluminiumspiegels zeigt.
26 ist ein Diagramm, das Messergebnisse (durchgezogene Linie) des Reflexionsgrades des auf einem Aluminiumspiegel ausgebildeten dielektrischen Mehrschichtfilms und Berechnungsergebnisse (gestrichelte Linie) des Reflexionsgrades dieses dielektrischen Mehrschichtfilms zeigt, wenn eine Schicht mit kleinem Brechungsindex (SiO₂) als eine erste Schicht in Kontakt zu dem Aluminiumspiegel angeordnet ist.
27 ist ein Diagramm, das Messergebnisse (durchgezogene Linie) des Reflexionsgrades des auf einem Aluminiumspiegel ausgebildeten dielektrischen Mehrschichtfilms und Berechnungsergebnisse (gestrichelte Linie) des Reflexionsgrades dieses dielektrischen Mehrschichtfilms zeigt, wenn eine Schicht mit hohem Brechungsindex (TiO₂) als eine erste Schicht in Kontakt zu dem Aluminiumspiegel angeordnet ist.
Beschreibung der Symbole
1 – Flüssigkristalleinrichtung vom Reflexions-Typ, 4 – Bildpunkt, 12 – Silizium-Substrat, 14 – Ansteuerschaltkreis-Schicht, 16 – Bildpunkt-Elektrode, 18, 28, 52 – dielektrischer Mehrschichtfilm, 18a bis 18d, 28a bis 28d – Schicht mit kleinem Brechungsindex, 18e bis 18h, 28e bis 28h – Schicht mit hohem Brechungsindex, 20 – Flüssigkristallschicht, 22 – transparente leitfähige Schicht, 24 – transparentes Substrat, 30 – Aluminium-Substrat, 36, 46 – Schutzschicht, 281 – untere Schicht, 282 – obere Schicht.
Beste Ausführungsweisen der Erfindung
Nachstehend werden Ausführungsformen einer Lichtmodulationseinrichtung vom Reflexions-Typ gemäß der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen im Detail beschrieben. In der Beschreibung der Zeichnungen werden identische Elemente mit denselben Bezugszeichen bezeichnet, um eine sich überlappende Beschreibung zu vermeiden.
(Ausführungsform)
1 ist eine Draufsicht, die eine Konfiguration einer Flüssigkristalleinrichtung vom Reflexions-Typ als eine Ausführungsform einer Lichtmodulationseinrichtung vom Reflexions-Typ gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt. 2 ist eine Seiten-Schnittdarstellung entlang der Linie II-II der in 1 gezeigten Flüssigkristalleinrichtung vom Reflexions-Typ. Ferner ist in 1 und 2 für eine leichte Erklärung ein orthogonales XYZ-Koordinatensystem dargestellt. Die Flüssigkristalleinrichtung vom Reflexions-Typ 1 der vorliegenden Ausführungsform umfasst, wie in 1 gezeigt, eine Vielzahl von Bildpunkten 4, die zweidimensional entlang zwei Achsen (X-Achse und Y-Achse) rechtwinklig zueinander angeordnet sind. Die Flüssigkristalleinrichtung vom Reflexions-Typ 1 moduliert von der Vorderseite (positive Seite der Z-Achse) einfallendes Licht in jedem der Bildpunkte 4 und gibt ein beliebiges optisches Bild nach vorne aus, während sie das Licht reflektiert.
Mit Bezug auf 2 umfasst die Flüssigkristalleinrichtung vom Reflexions-Typ 1 ein Silizium-Substrat 12, eine Ansteuerschaltkreis-Schicht 14, eine Vielzahl von Bildpunkt-Elektroden 16, einen dielektrischen Mehrschichtfilm 18, eine Flüssigkristallschicht 20, eine transparente leitfähige Schicht 22 und ein transparentes Substrat 24.
Das transparente Substrat 24 weist eine vordere Fläche 24a entlang der XY-Ebene auf, und die Fläche 24a bildet die Vorderfläche 10a der Flüssigkristalleinrichtung vom Reflexions-Typ 1. Das transparente Substrat 24 enthält hauptsächlich ein lichtdurchlässiges Material, wie etwa Glas, und leitet das Licht L einer vorgegebenen Wellenlänge, das von der Fläche 10a der Flüssigkristalleinrichtung vom Reflexions-Typ 1 einfällt, in das Innere der Flüssigkristalleinrichtung vom Reflexions-Typ 1. Ferner ist die transparente leitfähige Schicht 22 in der vorliegenden Ausführungsform eine leitfähige lichtdurchlässige Schicht. Die transparente leitfähige Schicht 22 ist auf der hinteren Fläche 24b des transparenten Substrats 24 ausgebildet und enthält hauptsächlich und besteht aus einem leitfähigen Material (zum Beispiel ITO), welches das Licht L weiterleitet.
Die Vielzahl von Bildpunkt-Elektroden 16 ist zweidimensional entsprechend der in 1 gezeigten Anordnung der Vielzahl von Bildpunkten angeordnet und ist auf dem Silizium-Substrat 12 entlang der transparenten leitfähigen Schicht 22 angeordnet. Die entsprechenden Bildpunkt-Elektroden 16 sind aus einem Metallmaterial hergestellt, wie etwa Aluminium, und ihre Oberflächen 16a sind so bearbeitet, dass sie eben und glatt sind. Die Vielzahl von Bildpunkt-Elektroden 16 wird durch einen aktiven Matrix-Schaltkreis angesteuert, der in der Ansteuerschaltkreis-Schicht 14 vorgesehen ist. Der aktive Matrix-Schaltkreis ist zwischen der Vielzahl von Bildpunkt-Elektroden 16 und dem Silizium-Substrat 12 vorgesehen und steuert Spannungen, die entsprechend einem optischen Bild, das von der Flüssigkristalleinrichtung vom Reflexions-Typ 1 auszugeben ist, an die jeweiligen Bildpunkt-Elektroden 16 anzulegen sind. Dieser aktive Matrix-Schaltkreis umfasst zum Beispiel einen ersten Ansteuer-Schaltkreis, der Spannungen steuert, die an die jeweiligen Bildpunkt-Zeilen anzulegen sind, die in X-Achsen-Richtung angeordnet sind, und einen zweiten Ansteuer-Schaltkreis, der Spannungen steuert, die an die jeweiligen Bildpunkt-Zeilen anzulegen sind, die in Y-Achsen-Richtung angeordnet sind, und so ausgelegt sind, dass die vorgegebene Spannung an die Bildpunkt-Elektrode 16 des gewünschten Bildpunktes 4 durch beide Ansteuer-Schaltkrise angelegt wird.
Die Flüssigkristallschicht 20 ist in der vorliegenden Ausführungsform eine Lichtmodulationsschicht. Die Flüssigkristallschicht 20 ist zwischen der Vielzahl von Bildpunkt-Elektroden 16 und der transparenten leitfähigen Schicht 22 angeordnet und moduliert das Licht L entsprechend einem elektrischen Feld, das durch jede Bildpunkt-Elektrode 16 und die transparente leitfähige Schicht 22 ausgebildet wird. Speziell wird, wenn von dem aktiven Matrix-Schaltkreis eine Spannung an eine bestimmte Bildpunkt-Elektrode 16 angelegt wird, ein elektrisches Feld zwischen der transparenten leitfähigen Schicht 22 und dieser Bildpunkt-Elektrode 16 ausgebildet. Dieses elektrische Feld wird an den dielektrischen Mehrschichtfilm 18 und die Flüssigkristallschicht 20 mit einem Anteil angelegt; welcher der jeweiligen Dicke entspricht. Entsprechend der Größe des an die Flüssigkristallschicht 20 angelegten elektrischen Feldes ändert sich dann die Ausrichtungsrichtung der Flüssigkristall-Moleküle 20a. Wenn Licht L durch das transparente Substrat 24 und die transparente leitfähige Schicht 22 weitergeleitet wird und auf die Flüssigkristallschicht 20 trifft, wird dieses Licht L beim Durchlaufen der Flüssigkristallschicht 20 durch die Flüssigkristallmoleküle 20a moduliert und durch den dielektrischen Mehrschichtfilm 18 reflektiert und dann erneut durch die Flüssigkristallschicht 20 moduliert und dann abgegeben.
Der dielektrische Mehrschichtfilm 18 ist zwischen der Vielzahl von Bildpunkt-Elektroden 16 und der Flüssigkristallschicht 20 angeordnet. Insbesondere ist der dielektrische Mehrschichtfilm 18 der vorliegenden Ausführungsform direkt auf den Oberflächen 16a der Vielzahl von Bildpunkt-Elektroden 16 ausgebildet. Der dielektrische Mehrschichtfilm 18 reflektiert das Licht L mit einem hohen Reflexionsgrad, zum Beispiel größer als 99%, im Zusammenspiel mit der Wirkung der Lichtreflexion der Flächen 16a der Bildpunkt-Elektroden 16.
Hier ist 3 eine Seiten-Schnittdarstellung, die eine Konfiguration eines dielektrischen Mehrschichtfilms 18 in einer vergrößerten Darstellung zeigt. Wie in 3 gezeigt, umfasst der dielektrische Mehrschichtfilm 18 eine Vielzahl von Schichten mit kleinem Brechungsindex 18a bis 18d, einschließlich einer Schicht 18a (erste Schicht) in Kontakt mit den Bildpunkt-Elektroden 16, und eine Vielzahl von Schichten mit hohem Brechungsindex 18e bis 18h, einschließlich einer Schicht 18e (zweite Schicht), die einen Brechungsindex aufweist, der größer ist als der der Schicht mit kleinem Brechungsindex 18a, und die in Kontakt mit der Schicht mit kleinem Brechungsindex 18a ist. Die Schichten mit kleinem Brechungsindex 18a bis 18d und die Schichten mit hohem Brechungsindex 18e bis 18h sind abwechselnd auf die Bildpunkt-Elektroden 16 laminiert. Ein Material der Schichten mit kleinem Brechungsindex 18a bis 18d ist zum Beispiel SiO₂, MgO₂ und umfasst vorzugsweise hauptsächlich SiO₂. Außerdem ist ein Material der Schichten mit hohem Brechungsindex 18e bis 18h zum Beispiel TiO₂, Nb₂O₅, Ta₂O₅, HfO₂, ZrO₂ oder dergleichen und umfasst vorzugsweise mindestens eines von diesen.
Ferner ist in der vorliegenden Erfindung ein Fall gezeigt, in dem die Anzahl von Laminierungsschichten des dielektrischen Mehrschichtfilms 18 8 beträgt (jeweils vier Schichten mit kleinem Brechungsindex 18a bis 18d und mit hohem Brechungsindex 18e bis 18h), die Anzahl von Laminierungsschichten des dielektrischen Mehrschichtfilms 18 ist jedoch vorzugsweise nicht kleiner als 2 (das heißt jeweils eine oder mehrere der Schichten mit kleinem Brechungsindex und der Schichten mit hohem Brechungsindex) und nicht größer als 10 (das heißt jeweils fünf oder weniger der Schichten mit kleinem Brechungsindex und der Schichten mit hohem Brechungsindex). Die Anzahl der Laminierungsschichten des dielektrischen Mehrschichtfilms ist auch nicht auf eine gerade Anzahl begrenzt und kann eine ungerade Anzahl sein. In diesem Fall ist die dielektrische Schicht, die im dielektrischen Mehrschichtfilm 18 am nächsten an der Seite der Flüssigkristallschicht 20 positioniert ist, ist eine Schicht mit einem kleinen Brechungsindex. In den unten gezeigten Ausführungsformen kann die Anzahl der Laminierungsschichten des dielektrischen Mehrschichtfilms 18 eine gerade Anzahl oder eine ungerade Anzahl sein, die dielektrische Schicht, die am nächsten an der Seite der Flüssigkristallschicht 20 positioniert ist, ist jedoch vorzugsweise eine Schicht mit einem hohen Brechungsindex.
Auch wird die optische Schichtdicke der Schicht mit kleinem Brechungsindex 18a (= n × d, n ist ein Brechungsindex der Schicht mit kleinem Brechungsindex 18a, und d ist eine physikalische Schichtdicke der Schicht mit kleinem Brechungsindex 18a) vorzugsweise im Bereich von (λ/4) ± 30% festgesetzt, vorausgesetzt dass λ eine Wellenlänge der Lichts L ist. Alternativ kann die optische Schichtdicke der Schicht mit kleinem Brechungsindex 18a im Wesentlichen gleich (λ/4) × n (n ist eine ungerade Zahl) festgesetzt werden. Ferner wird, wenn das Licht L aus einer bezogen auf den dielektrischen Mehrschichtfilm 18 schrägen Richtung einfällt, die optische Schichtdicke der Schicht mit kleinem Brechungsindex 18a vorzugsweise im Bereich von (λ/4cosθ) ± 30% eingestellt, vorausgesetzt dass θ ein Einfallswinkel des Lichts L in der Schicht mit kleinem Brechungsindex 18a ist (das heißt ein relativer Winkel zwischen der Richtung, in der sich das Licht L in der Schicht mit kleinem Brechungsindex 18a ausbreitet und der Richtung der Dicke der Schicht). Alternativ kann die optische Schichtdicke der Schicht mit kleinem Brechungsindex 18a im Wesentlichen gleich (λ/4cosθ) × n (n ist eine ungerade Zahl) festgesetzt werden. Ferner wird ein vorzuziehender Wert der optischen Schichtdicke der Schicht mit kleinem Brechungsindex 18a detailliert in später beschriebenen Beispielen beschrieben.
Die Flüssigkristalleinrichtung vom Reflexions-Typ 1 der oben beschriebenen vorliegenden Ausführungsform hat den folgenden Effekt. In der Flüssigkristalleinrichtung vom Reflexions-Typ 1 ist der dielektrische Mehrschichtfilm 18 auf der Vielzahl metallischer Bildpunkt-Elektroden 16 ausgebildet, so dass der Reflexionsgrad für das Licht L erhöht werden kann, indem der hohe Reflexionsgrad der Metalloberfläche genutzt wird. Auch wird, wie in den später beschriebenen Beispielen gezeigt, wenn der dielektrische Mehrschichtfilm 18 auf einer Metallfläche ausgebildet wird, zuerst die Schicht mit kleinem Brechungsindex (erste Schicht) 18a auf der Metalloberfläche ausgebildet, und dann wird die Schicht mit hohem Brechungsindex (zweite Schicht) 18e darauf laminiert, und folglich kann ein ausreichender Reflexionsgrad mit einer Anzahl von Laminierungsschichten erzielt werden, die viel kleiner ist als in dem Fall, in dem die Schicht mit dem hohen Brechungsindex zuerst laminiert wird. Daher kann gemäß der Flüssigkristalleinrichtung vom Reflexions-Typ 1 die Verringerung der Effizienz des Anlegens des elektrischen Feldes an die Flüssigkristallschicht 20 unterbunden werden, indem die physikalische Schichtdicke des dielektrischen Mehrschichtfilms 18 dünner als herkömmlich gemacht wird, und es wird ein ausreichend hoher Reflexionsgrad erreicht, und die Effizienz der Lichtabgabe kann erhöht werden.
(Modifikations-Beispiel)
4 ist eine Seiten-Schnittdarstellung, die eine Konfiguration eines dielektrischen Mehrschichtfilms 18 als ein Modifikations-Beispiel der oben beschriebenen Ausführungsform zeigt. Die Flüssigkristalleinrichtung vom Reflexions-Typ 1 gemäß der oben beschriebenen Ausführungsform kann den in 4 gezeigten dielektrischen Mehrschichtfilm 18 anstelle des in 3 gezeigten dielektrischen Mehrschichtfilms 18 enthalten.
Mit Bezug auf 4 ist der dielektrische Mehrschichtfilm 28 ausgebildet, indem eine Vielzahl von Schichten mit kleinem Brechungsindex 28a bis 28d, einschließlich einer Schicht 28a (erste Schicht) in Kontakt mit den Bildpunkt-Elektroden 16, und eine Vielzahl von Schichten mit hohem Brechungsindex 28e bis 28h, einschließlich einer Schicht 28e (zweite Schicht), die einen Brechungsindex aufweist, der größer ist als der der Schicht mit kleinem Brechungsindex 28a, und die in Kontakt mit der Schicht mit kleinem Brechungsindex 28a ist, abwechselnd laminiert werden. Ferner sind die Materialien der Schichten mit kleinem Brechungsindex 28b bis 28d mit Ausnahme der Schicht mit kleinem Brechungsindex 28a und die der Schichten mit hohem Brechungsindex 28e bis 28h dieselben wie die der in 3 gezeigten Schichten mit kleinem Brechungsindex 18a bis 18d und der Schicht mit hohem Brechungsindex 18e bis 18h.
Die Schicht mit kleinem Brechungsindex 28a des vorliegenden Modifikations-Beispiels umfasst eine untere Schicht 281 in Kontakt zu den Bildpunkt-Elektroden 16 und eine obere Schicht 282, die zwischen der unteren Schicht 281 und der Schicht mit hohem Brechungsindex 28e eingelegt ist. Die untere Schicht 281 und die obere Schicht 282 können aus demselben Material oder aus unterschiedlichen Materialien hergestellt sein. Ein Material der unteren Schicht ist zum Beispiel SiO₂ und MgF₂ und umfasst mindestens eines von diesen. Ein Material der oberen Schicht 282 ist dasselbe wie das der in 3 gezeigten Schichten mit kleinem Brechungsindex 18a bis 18d und enthält vorzugsweise hauptsächlich SiO₂.
Die Konfiguration des dielektrischen Mehrschichtfilms 28 des vorliegenden Modifikations-Beispiels wird zum Beispiel vorzugsweise angewendet, wenn eine isolierende Schutzschicht auf den Oberflächen 16a der Bildpunkt-Elektroden 16 ausgebildet wird. Speziell können die Oberflächen von aus einem Metall wie etwa Aluminium hergestellten Komponenten (im vorliegenden Beispiel die Bildpunkt-Elektroden 16) mit einer Schutzschicht beschichtet werden. Diese Schutzschicht besteht in den meisten Fällen aus SiO₂ oder MgF₂, was eine Substanz mit kleinem Brechungsindex ist. Wenn der dielektrische Mehrschichtfilm 28 hergestellt wird, bleibt diese Schutzschicht daher als untere Schicht 281 auf den Oberflächen 16a der Bildpunkt-Elektroden 16, und eine Substanz mit kleinem Brechungsindex, wie etwa SiO₂, wird als obere Schicht 282 darauf abgeschieden, und folglich kann die Schicht mit kleinem Brechungsindex 28a des Modifikations-Beispiels vorzugsweise erhalten werden. Somit kann die auf den Oberflächen 16a der Bildpunkt-Elektrode 16 ausgebildete Schutzschicht als Teil (untere Schicht 281) der Schicht mit kleinem Brechungsindex 28a genutzt werden. Auch mit dieser Konfiguration kann wünschenswerterweise ein Effekt erhalten werden, der äquivalent zu dem der Flüssigkristalleinrichtung vom Reflexions-Typ 1 der oben beschriebenen Ausführungsform ist.
In dem vorliegenden Modifikations-Beispiel ist es auch vorzuziehen, dass die Anzahl von Laminierungsschichten des dielektrischen Mehrschichtfilms 28 nicht kleiner ist als 2 und nicht größer ist als 10, vorausgesetzt, die Schicht mit kleinem Brechungsindex 28a wird als eine Schicht gezählt. Außerdem wird die optische Schichtdicke der Schicht mit kleinem Brechungsindex 28a (das heißt die Summe der optischen Schichtdicke der unteren Schicht 281 und der optischen Schichtdicke der oberen Schicht 282) vorzugsweise im Bereich von (λ/4) ± 30% festgesetzt, vorausgesetzt, dass λ eine Wellenlänge des Lichts L ist, und kann so festgesetzt werden, dass sie im Wesentlichen gleich (λ/4) × n (n ist eine ungerade Zahl) ist. Wenn das Licht L aus einer bezogen auf den dielektrischen Mehrschichtfilm 28 schrägen Richtung einfällt, wird die optische Schichtdicke der Schicht mit kleinem Brechungsindex 28a vorzugsweise im Bereich von (λ/4cosθ) ± 30% eingestellt, vorausgesetzt, dass θ ein Einfallswinkel des Lichts L in der Schicht mit kleinem Brechungsindex 28a ist und kann so festgesetzt werden, dass sie im Wesentlichen gleich (λ/4cosθ) × n (n ist eine ungerade Zahl) ist.
(Beispiel 1)
<Reflexionsgrad des dielektrischen Mehrschichtfilms auf Aluminium>
Ein spektraler Reflexionsgrad, wenn der dielektrische Mehrschichtfilm auf einem Aluminium-Substrat ausgebildet wurde, wurde untersucht. Als Materialien des dielektrischen Mehrschichtfilms wurden die Schichten mit kleinem Brechungsindex aus SiO₂ hergestellt, und die Schichten mit hohem Brechungsindex wurden aus TiO₂ hergestellt. Und es wurde angenommen, dass die Wellenlänge des einfallenden Lichtes λ = 600 [nm] ist, und die optische Schichtdicke jeder der Schichten wurde auf 150 [nm] (das heißt λ/4) festgelegt. Als eine Laminierungskonfiguration des dielektrischen Mehrschichtfilms sind Konfiguration A, bei der die erste Schicht 32 in Kontakt mit dem Aluminium-Substrat 30 eine Schicht mit kleinem Brechungsindex (SiO₂) ist, wie in (a) in 5 gezeigt, und Konfiguration B, bei der die erste Schicht 42 in Kontakt mit dem Aluminium-Substrat 30 eine Schicht mit hohem Brechungsindex (TiO₂) ist, wie in (b) in 5 gezeigt, möglich.
6 ist ein Diagramm, das einen spektralen Reflexionsgrad zeigt, wenn der dielektrische Mehrschichtfilm auf der Oberfläche des Aluminium-Substrats nicht vorgesehen ist. 7 ist ein Diagramm, das spektrale Reflexionsgrade zeigt, wenn die Anzahl von Laminierungsschichten des dielektrischen Mehrschichtfilms in der in 5(a) gezeigten Konfiguration A 2, 4, 6, bzw. 10 ist. 8 ist ein Diagramm, das spektrale Reflexionsgrade zeigt, wenn die Anzahl von Laminierungsschichten in der Konfiguration A 4, 6, 10, bzw. 14 ist. 9 ist ein Diagramm, das spektrale Reflexionsgrade zeigt, wenn die Anzahl von Laminierungsschichten des dielektrischen Mehrschichtfilms in der in 5(b) gezeigten Konfiguration B 3, 5, 7, bzw. 9 ist. 10 ist ein Diagramm, das spektrale Reflexionsgrade zeigt, wenn die Anzahl von Laminierungsschichten in der Konfiguration B 5, 9, 15, bzw. 21 ist.
In der in 5(a) gezeigten Konfiguration A liegt, wie in 7 gezeigt, der Reflexionsgrad bei einer Wellenlänge von 600 [nm], wenn die Anzahl von Laminierungsschichten auf 2 festgesetzt wird, (das heißt eine SiO₂-Schicht mit kleinem Brechungsindex und eine TiO₂-Schicht mit hohem Brechungsindex) über 95% und ist größer als der Reflexionsgrad des Aluminium-Substrats (siehe 6). Außerdem beträgt, wie in 7 und 8 gezeigt, wenn die Anzahl von Laminierungsschichten auf 6 festgesetzt wird, (jeweils drei SiO₂-Schichten mit kleinem Brechungsindex und TiO₂-Schichten mit hohem Brechungsindex), der Reflexionsgrad bei einer Wellenlänge von 600 [nm] über 99%, und wenn die Anzahl von Laminierungsschichten auf 10 festgesetzt wird, (jeweils fünf SiO₂-Schichten mit kleinem Brechungsindex und TiO₂-Schichten mit hohem Brechungsindex) beträgt der Reflexionsgrad 99,8%.
Andererseits wird in der in 5(b) gezeigten Konfiguration B, wie in 9 und 10 gezeigt, ein Phänomen beobachtet, bei dem sich der Reflexionsgrad bei einer Wellenlänge des einfallenden Lichtes in der Nähe von 600 [nm] verringert. Der Grad dieser Verringerung des Reflexionsgrades ist reduziert, wenn die Anzahl von Laminierungsschichten nicht kleiner als 21 ist, wenn die Anzahl von Laminierungsschichten kleiner als 10 ist, kann jedoch kein ausreichender Reflexionsgrad bei einer gewünschten Wellenlänge erhalten werden.

Ferner sind in der unten gezeigten Tabelle 1 die Anzahl von Laminierungsschichten, die Reflexionsgrade und die Dicken (physikalische Schichtdicken) des dielektrischen Mehrschichtfilms in den Konfigurationen A bzw. B zusammengefasst. Außerdem zeigen die fettgedruckten Texte in Tabelle 1 die in der Flüssigkristalleinrichtung vom Reflexions-Typ zu bevorzugenden Werte. Wie in Tabelle 1 gezeigt, wird in Konfiguration B, wenn die Anzahl von Laminierungsschichten auf 11 oder mehr festgesetzt wird, der Reflexionsgrad nicht weniger als 99%, und wenn die Anzahl von Laminierungsschichten auf 15 oder mehr festgesetzt wird, wird der Reflexionsgrad nicht weniger als 99,8%. Somit ist davon auszugehen, dass sogar in der Konfiguration B ein in der Flüssigkristalleinrichtung vom Reflexions-Typ ausreichender Reflexionsgrad erhalten werden kann, indem die Anzahl von Laminierungsschichten erhöht wird. Wenn die Anzahl von Laminierungsschichten nicht kleiner als 11 ist, wird die Dicke jedoch mehr als 0,9 [μm], und wenn die Anzahl von Laminierungsschichten nicht kleiner als 15 ist, wird die Dicke mehr als 1,2 [μm]. Wenn der dielektrische Mehrschichtfilm somit dicker wird, wie oben beschrieben, verringert sich die Effizienz des Anlegens des elektrischen Feldes an die Flüssigkristallschicht (Lichtmodulationsschicht), und dies ist nicht wünschenswert. Andererseits wird in der Konfiguration A, sogar wenn die Anzahl von Laminierungsschichten nur 6 ist, der Reflexionsgrad nicht kleiner als 99%, und an dem Punkt, an dem die Anzahl von Laminierungsschichten auf 10 festgesetzt wird, wird der Reflexionsgrad nicht kleiner als 99,8%. In diesen Fällen, wenn die Anzahl von Laminierungsschichten 6 ist, ist die Dicke ungefähr 0,5 [μm], und wenn die Anzahl von Laminierungsschichten 10 ist, ist die Dicke ungefähr 0,8 [μm], so dass der dielektrische Mehrschichtfilm so ausgebildet werden kann, dass er wesentlich dünner ist als im Fall der Konfiguration B. [Tabelle 1]

Konfiguration A			Konfiguration B
Anzahl von Schichten	Reflexionsgrad (Wellenlänge 600 nm)	Dicke des dielektrischen Mehrschichtfilms (physikalische Schichtdicke [nm])	Anzahl von Schichten	Reflexionsgrad (Wellenlänge 600 nm)	Dicke des dielektrischen Mehrschichtfilms (physikalische Schichtdicke [nm])
4	98.515	337.64	5	87.798	403.72
6	99.388	506.46	7	94.634	572.54
8	99.748	675.28	9	97.754	741.36
10	99.897	844.10	11	99.072	910.17
12	99.958	1012.91	13	99.618	1078.99
14	99.983	1181.73	15	99.843	1247.81
16	99.993	1350.55	17	99.936	1416.63
18	99.997	1519.37	19	99.974	1585.45
20	99.999	1688.19	21	99.989	1754.27

Aus diesen Ergebnissen zeigt sich, dass durch Ausbilden des dielektrischen Mehrschichtfilms auf dem Aluminium-Substrat ein hoher Reflexionsgrad mit einer kleinen Anzahl von Laminierungsschichten von nicht mehr als 10 realisiert werden kann. Um den Reflexionsgrad bezüglich Licht einer vorgegebenen Wellenlänge durch vorzuziehende Reflexionscharakteristiken zu erhöhen, wie im Fall von Konfiguration A, wird jedoch zuerst eine Schicht mit kleinem Brechungsindex als eine erste Schicht 32 auf der Oberfläche des Aluminium-Substrats 30 ausgebildet, und dann wird eine Schicht mit hohem Brechungsindex darauf als zweite Schicht 34 laminiert. Folglich kann ein ausreichender Reflexionsgrad mit der Anzahl von Laminierungsschichten erhalten werden, die viel kleiner ist als in dem Fall, in dem die Schicht mit hohem Brechungsindex zuerst laminiert wird, wie in Konfiguration B, und daher kann die Verringerung der Effizienz des Anlegens des elektrischen Feldes an die Lichtmodulationsschicht effektiv unterbunden werden.
(Beispiel 2)
<Wenn die Oberfläche von Aluminium mit einer Schutzschicht beschichtet ist>
Es wird ein Fall beschrieben, in dem die Oberfläche von Aluminium mit einer Schutzschicht beschichtet ist. Die meisten der Materialien der Schutzschicht sind Substanzen mit kleinem Brechungsindex wie SiO₂ und MgF₂. 11 ist ein Diagramm, das spektrale Reflexionsgrad-Charakteristiken zeigt, wenn eine SiO₂-Schicht mit verschiedenen optischen Schichtdicken nd (50 [nm], 150 [nm] und 250 [nm]) auf der Oberfläche des Aluminium-Substrats vorgesehen ist. Mit Bezug auf 11 wird bei einer Wellenlänge, die viermal so lang wie die optische Schichtdicke nd ist, der Reflexionsgrad wenn die SiO₂-Schicht auf dem Aluminium-Substrat vorgesehen ist, durch den die Reflexion verringernden Effekt der SiO₂-Schicht im Vergleich zum Reflexionsgrad der Aluminium-Oberfläche verringert. Andererseits wird bei einer Wellenlänge, die doppelt so lang wie die optische Schichtdicke nd ist, der Reflexionsgrad durch die SiO₂-Schicht kaum beeinflusst, und der Reflexionsgrad, wenn die SiO₂-Schicht auf dem Aluminium-Substrat vorgesehen ist, wird gleich dem Reflexionsgrad der Aluminium-Oberfläche. Zum Beispiel wird in 11 der Reflexionsgrad bei einer Wellenlänge von 500 [nm], wenn die optische Schichtdicke nd 250 [nm] ist, gleich dem Reflexionsgrad der Aluminium-Oberfläche. Daher wird die optische Schichtdicke der Schutzschicht generell auf ½ der Wellenlänge eingestellt, um die Verringerung des Reflexionsgrades zu verhindern.
Hier wird ein Fall betrachtet, in dem der dielektrische Mehrschichtfilm auf. der Schutzschicht des Aluminium-Substrats ausgebildet wird. In diesem Fall kann die Schutzschicht als Teil der Konfiguration des dielektrischen Mehrschichtfilms betrachtet werden. Als eine Laminierungskonfiguration des dielektrischen Mehrschichtfilms sind in diesem Fall eine Konfiguration C, bei der die Schicht 38 in Kontakt mit der Schutzschicht 36 eine Schicht mit kleinem Brechungsindex (SiO₂) ist, wie in (a) in 12 gezeigt, und eine Konfiguration D, bei der die Schicht 44 in Kontakt mit der Schutzschicht 36 eine Schicht mit hohem Brechungsindex (TiO₂) ist, wie in (b) in 12 gezeigt, möglich. In der Konfiguration C besteht die Schicht mit kleinem Brechungsindex (erste Schicht) in Kontakt mit dem Aluminium-Substrat aus der Schutzschicht 36 und der Schicht 38, und in der Konfiguration D besteht die Schicht mit kleinem Brechungsindex (erste Schicht) in Kontakt mit dem Aluminium-Substrat nur aus der Schutzschicht 36.
13 ist ein Diagramm, das einen spektralen Reflexionsgrad zeigt, wenn die optische Schichtdicke der Schutzschicht 36 auf 150 [nm] eingestellt ist und ein dielektrischer Mehrschichtfilm aus 6 Schichten in der Konfiguration C vorgesehen ist. Außerdem ist 14 ein Diagramm, das einen spektralen Reflexionsgrad zeigt, wenn die optische Schichtdicke der Schutzschicht 36 auf 150 [nm] eingestellt ist und ein dielektrischer Mehrschichtfilm aus 5 Schichten in der Konfiguration D vorgesehen ist. In 13 und 14 wird angenommen, dass die Wellenlänge des einfallenden Lichtes 600 [nm] ist und die optische Schichtdicke jeder Schicht, die den dielektrischen Mehrschichtfilm bildet, auf 150 [nm] eingestellt ist.
Wenn die Schutzschicht 36 mit der optischen Schichtdicke von λ/4 auf dem Aluminium-Substrat 30 vorgesehen ist, wie in dem vorliegenden Beispiel, wie in 13 und 14 gezeigt, wird die spektrale Reflexions-Charakteristik besser und der Reflexionsgrad bei einer Wellenlänge des einfallenden Lichtes λ = 600 [nm] wird in der Konfiguration D, in der die Schicht mit hohem Brechungsindex (TiO₂) zuerst laminiert wird (siehe 12(b)), größer als in der Konfiguration C, in der die Schicht mit kleinem Brechungsindex (SiO₂) zuerst laminiert wird (siehe 12(a)).
In der Konfiguration C besteht die Schicht mit kleinem Brechungsindex (erste Schicht) aus der Schutzschicht 36 und der Schicht 38, die optische Schichtdicke der Schutzschicht 36 und der Schicht 38 sind jedoch jeweils λ/4, so dass die optische Schichtdicke der ersten Schicht λ/2 (300 [nm]) wird, und die Schutzschicht 36 und die Schicht 38 haben kaum Einfluss auf den Reflexionsgrad. Daher wird angenommen, dass die spektralen Reflexions-Charakteristiken der Konfiguration C im Wesentlichen dieselben sind wie in der Konfiguration B (siehe 5(b)), in der die erste Schicht in Kontakt mit dem Aluminium-Substrat eine Schicht mit hohem Brechungsindex ist, und zu der in 13 gezeigten Charakteristik wird.
15 ist ein Diagramm, das einen spektralen Reflexionsgrad zeigt, wenn in der Konfiguration C des vorliegenden Beispiels die optische Schichtdicke der Schutzschicht 36 auf 50 [nm] eingestellt ist und die optische Schichtdicke der Schicht 38 auf 150 [nm] eingestellt ist (das heißt, die optische Schichtdicke der Schicht mit kleinem Brechungsindex als erste Schicht ist 200 [nm]). Außerdem ist 16 ein Diagramm, das einen spektralen Reflexionsgrad zeigt, wenn in der Konfiguration D des vorliegenden Beispiels die optische Schichtdicke der Schutzschicht 36 auf 50 [nm] eingestellt ist (das heißt, die optische Schichtdicke der Schicht mit kleinem Brechungsindex als erste Schicht ist 50 [nm]). Ferner ist 17 ein Diagramm, das einen spektralen Reflexionsgrad zeigt, wenn in der Konfiguration C die optische Schichtdicke der Schutzschicht 36 auf 250 [nm] eingestellt ist und die optische Schichtdicke der Schicht 38 auf 150 [nm] eingestellt ist (das heißt, die optische Schichtdicke der Schicht mit kleinem Brechungsindex als erste Schicht ist 400 [nm]). Ferner ist 18 ein Diagramm, das einen spektralen Reflexionsgrad zeigt, wenn in der Konfiguration D die optische Schichtdicke der Schutzschicht 36 auf 250 [nm] eingestellt ist (das heißt, die optische Schichtdicke der Schicht mit kleinem Brechungsindex als erste Schicht ist 250 [nm]).

Die folgende Tabelle 2 zeigt die optische Schichtdicke der Schicht mit kleinem Brechungsindex als die erste Schicht, Abweichungen der optischen Schichtdicke von λ/4 oder 3λ/4 (λ = 600 [nm]), Reflexionsgrade bei der Wellenlänge λ und ob die Reflexionsgrade geeignet sind oder nicht, wenn sie in der Lichtmodulationseinrichtung vom Reflexions-Typ eingesetzt werden. Außerdem werden in Tabelle 2 die Reflexionsgrade als geeignet bewertet, die nicht kleiner als 99% sind (durch Kreise dargestellt). [Tabelle 2]

Optische Schichtdicke der Schicht mit kleinem Brechungsindex [nm]	Spektrale Reflexions-Charakteristiken	Abweichung von λ/4 oder 3λ/4	Reflexionsgrad bei der Wellenlänge λ [%]	Geeignet/ungeeignet für Reflexion
150 + 150 = 300	Fig. 13	λ/4 × 2 (= λ/2)	86.9
150 + 0 = 150	Fig. 14	λ/4 × 1	99.4	0
50 + 150 = 200	Fig. 15	x/4 × 1,33	99.0	0
50 + 0 = 50	Fig. 16	λ/4 × 0,33	98.7
250 + 150 =4 00	Fig. 17	3λ/4 × 0,88	99.3	0
250 + 0 = 250	Fig. 18	x/4 × 1,66	94.5

Wie in 13 bis 18 und Table 2 gezeigt, kann wenn die optische Schichtdicke der Schicht mit kleinem Brechungsindex als die erste Schicht λ/4 (im vorliegenden Beispiel 150 [nm]) oder 3λ/4 (im vorliegenden Beispiel 450 [nm]) ist, der größte Reflexionsgrad erhalten werden. Es wird auch gezeigt, dass ein ausreichender Reflexionsgrad in der Lichtmodulationseinrichtung vom Reflexions-Typ erhalten werden kann, sogar wenn die optische Schichtdicke der Schicht mit kleinem Brechungsindex leicht von λ/4 abweicht.

Hier zeigen die Tabellen 3 bis 5 die optischen Schichtdicken der Schicht mit kleinem Brechungsindex als erste Schicht, Abweichungen der optischen Schichtdicke von λ/4 und Reflexionsgrade bei der Wellenlänge λ, wenn die Wellenlänge λ des einfallenden Lichtes 1550 [nm], 1200 [nm], 1000 [nm], 800 [nm], 600 [nm] bzw. 400 [nm] ist. Außerdem zeigen die fettgedruckten Texte in den Tabellen 3 bis 5 die in der Flüssigkristalleinrichtung vom Reflexions-Typ zu bevorzugenden Werte. [Tabelle 3]

λ = 1550 [nm]			λ = 1200 [nm]
Optische Schichtdicke	Abweichung von λ/4	Reflexionsgrad	Optische Schichtdicke	Abweichung von λ/4	Reflexionsgrad
[nm]	[%]	[%]	[nm]	[%]	[%]
193.8	–50	98.0	150.0	–50	97.4
232.5	–40	98.7	180.0	–40	98.3
271.3	–30	99.0	210.0	–30	98.7
387,5 (λ/4)	0	99.4	300 (λ/4)	0	99.2
503.8	30	99.5	390.0	30	99.2
542.5	40	99.4	420.0	40	99.1
581.3	50	99.3	450.0	50	99.0

[Tabelle 4]

λ = 1000 [nm]			λ = 800 [nm]
Optische Schichtdicke	Abweichung von λ/4	Reflexionsgrad	Optische Schichtdicke	Abweichung von λ/4	Reflexionsgrad
[nm]	[%]	[%]	[nm]	[%]	[%]
125.0	–50	97.9	100.0	–50	95.2
150.0	–40	98.4	120.0	–40	96.4
175.0	–30	98.8	140.0	–30	97.1
250 (λ/4)	0	99.1	200 (λ/4)	0	97.8
325.0	30	99.0	260.0	30	97.5
350.0	40	98.8	280.0	40	97.1
375.0	50	98.5	300.0	50	96.4

[Tabelle 5]

λ = 600 [nm]			λ = 400 [nm]
Optische Schichtdicke	Abweichung von λ/4	Reflexionsgrad	Optische Schichtdicke	Abweichung von λ/4	Reflexionsgrad
[nm]	[%]	[%]	[nm]	[%]	[%]
75	–50	99.2	50	–50	99.6
90	–40	99.3	60	–40	99.6
105	–30	99.4	70	–30	99.7
150 (λ/4)	0	99.4	100 (λ/4)	0	99.6
195	30	99.1	130	30	99
210	40	98.7	140	40	98.3
225	50	98.1	150	50	96.3

Die Brechungsindizes der Schicht mit kleinem Brechungsindex und der Oberfläche des Aluminium-Substrats enthalten die Wellenlängendispersion, so dass, wie in den Tabellen 3 bis 5 gezeigt, der Reflexionsgrad entsprechend jeder Wellenlänge unterschiedlich ist. Es wird jedoch gezeigt, dass in der Flüssigkristalleinrichtung vom Reflexions-Typ bei jeder Wellenlänge ein ausreichender Reflexionsgrad erhalten werden kann, solange die optische Schichtdicke der Schicht mit kleinem Brechungsindex (erste Schicht) innerhalb des Bereichs von ±30% von λ/4 liegt.
Als Nächstes werden Ergebnisse der Untersuchung gezeigt, wenn die Schutzschicht aus MgF₂ hergestellt ist. In diesem Fall sind eine Konfiguration E, bei der die Schicht 48 in Kontakt mit der Schutzschicht 46 (MgF₂) eine Schicht mit kleinem Brechungsindex (SiO₂) ist, wie in (a) in 19 gezeigt, und eine Konfiguration F, bei der die Schicht 50 in Kontakt mit der Schutzschicht 46 eine Schicht mit hohem Brechungsindex (TiO₂) ist, wie in (b) in 19 gezeigt, möglich. In der Konfiguration E besteht die Schicht mit kleinem Brechungsindex (erste Schicht) in Kontakt mit dem Aluminium-Substrat aus der Schutzschicht 46 und der Schicht 48, und in der Konfiguration F besteht die Schicht mit kleinem Brechungsindex (erste Schicht) in Kontakt mit dem Aluminium-Substrat nur aus der Schutzschicht 46. Tabelle 6 zeigt die optische Schichtdicke der Schicht mit kleinem Brechungsindex als die erste Schicht, Abweichungen der optischen Schichtdicke von λ/4 oder 3λ/4 (λ = 600 [nm]), Reflexionsgrade bei der Wellenlänge λ und ob die Reflexionsgrade geeignet sind oder nicht, wenn sie in der Lichtmodulationseinrichtung vom Reflexions-Typ eingesetzt werden, für den Fall, in dem die optischen Schichtdicken der Schutzschicht 46 und der Schicht 48 verschieden eingestellt sind.

Außerdem werden in Tabelle 6 auch die Reflexionsgrade als geeignet bewertet, die nicht kleiner als 99% sind (durch Kreise dargestellt). [Tabelle 6]

Optische Schichtdicke der Schicht mit kleinem Brechungsindex [nm]	Abweichung von λ/4 oder 3λ/4	Reflexionsgrad bei der Wellenlänge λ [%]	Geeignet/ungeeignet für Reflexion
150(MgF₂) + 150(SiO₂) = 300	λ/4/4 × 2 (= λ/4/2)	85.8
150(MgF₂) + 0 (SiO₂) = 15	λ/4 × 1	99.5	0
0
50(MgF₂) + 150(SiO₂) = 200	λ/4 × 1, 33	99.0	0
50(MgF₂) + 0(SiO₂) = 50	λ/4 × 0,33	87.8
250(MgF₂) + 150(SiO₂) = 400	3λ/4 × 0,88	99.3	0
250(MgF₂) + 0(SiO₂) = 250	λ/4 × 1,66	95.3

Wie in Tabelle 6 gezeigt, werden bei Untersuchung der Schutzschicht 46 (MgF₂) und der Schicht 48 (SiO₂) als eine Schicht mit kleinem Brechungsindex (erste Schicht) im Wesentlichen dieselben Ergebnisse erhalten wie oben in Tabelle 2 beschrieben. Auch wird, sogar wenn das Design durchgeführt wurde, indem eine andere Wellenlänge als 600 [nm] als λ festgesetzt wurde, ein für die Flüssigkristalleinrichtung vom Reflexions-Typ ausreichender Reflexionsgrad erhalten, solange die Summe der optischen Schichtdicken der Schutzschicht 46 (MgF₂) und der Schicht 48 (SiO₂) innerhalb des Bereichs von ±30% von λ/4 liegen.
Speziell wird entsprechend der Ergebnisse des vorliegenden Beispiels gezeigt, dass ein für die Lichtmodulationseinrichtung vom Reflexions-Typ ausreichender Reflexionsgrad erhalten wird, solange die optische Schichtdicke der ersten Schicht als Schicht mit kleinem Brechungsindex (erste Schicht), die die Schutzschicht enthält und in Kontakt zum Aluminium-Substrat ist, im Wesentlichen gleich λ/4 × n (n ist eine ungerade Zahl) ist. Es wird auch gezeigt, dass ein für die Lichtmodulationseinrichtung vom Reflexions-Typ ausreichender Reflexionsgrad erhalten wird, sogar wenn die optische Schichtdicke der erste Schicht im Bereich von ±30% von λ/4 liegt.
Si₃N₄ ist auch als Material der Schutzschicht einsetzbar. Si₃N₄ weist einen Brechungsindex von 2,0 bis 2,1 auf und wird im dielektrischen Mehrschichtfilm als Substanz mit einem hohen Brechungsindex klassifiziert. Wie oben beschrieben, wird eine Schicht mit kleinem Brechungsindex vorzugsweise direkt auf dem Aluminium-Substrat angeordnet, wenn jedoch bereits eine Schutzschicht mit hohem Brechungsindex, wie etwa Si₃N₄ vorgesehen wurde, wird zuerst eine Schicht mit hohem Brechungsindex auf der Schutzschicht ausgebildet, und die optische Schichtdicke der aus dieser Schicht mit hohem Brechungsindex und der Schutzschicht bestehenden Schicht (dritte Schicht) wird so eingestellt, dass sie im Wesentlichen gleich λ/2 × n (n ist eine ungerade Zahl) ist, und folglich kann der Einfluss auf den Reflexionsgrad sehr klein gemacht werden. Daher können durch Ausbilden eines dielektrischen Mehrschichtfilms, in dem zuerst eine Schicht mit kleinem Brechungsindex (erste Schicht) auf der dritten Schicht mit einem hohen Brechungsindex ausgebildet ist, im Wesentlichen dieselben Reflexions-Charakteristiken wie die in der Konfiguration A (siehe 5(a)) realisiert werden.
(Beispiel 3)
<Wenn Licht aus einer bezogen auf den dielektrischen Mehrschichtfilm schrägen Richtung einfällt>
Als Nächstes wird der Einfluss des Einfallswinkels des Lichtes zum dielektrischen Mehrschichtfilm auf den Reflexionsgrad beschrieben. Die optische Wegstrecke von Licht in einer bestimmten Schicht, das in einem Einfallswinkel θ auf die Schicht fällt, erhält man, indem man die optische Schichtdicke dieser Schicht in der Dickenrichtung mit cosθ multipliziert. Außerdem wurde die folgende Gleichung (1) (Snell-Gesetz) zwischen den Brechungsindizes n₁ und n₂ jedes Mediums an der Schnittstelle zwischen den Medien mit unterschiedlichen Brechungsindizes und dem Einfallswinkel θ₁ und dem Brechungswinkel θ₂ des Lichts festgestellt. [Gleichung 1] n₁sinθ₁ = n₂sinθ₂ (1)
Wie in 20 gezeigt, kann wenn n₀ der Brechungsindex des Mediums in Kontakt mit der Oberfläche des dielektrischen Mehrschichtfilms 52 ist, θ₀ ein Einfallswinkel des Lichts L auf die Oberfläche 52a des dielektrischen Mehrschichtfilms 52 ist, n_sub der Brechungsindex des Substrats ist und θ_sub ein Einfallswinkel des Lichts L auf das Substrat ist, die Beziehung zwischen dem Brechungsindex n_i der i-ten Schicht von der Oberfläche im dielektrischen Mehrschichtfilm 52 und seinem Einfallswinkel (Brechungswinkel) θ_i durch die folgende Gleichung (2) ausgedrückt werden: n₀ sinθ₀ = n_i sinθ₁ = n_sub sinθ_sub (2) wobei das oben beschriebene Snell-Gesetz angewendet wird. Daher kann gemäß Gleichung (2) die Neigung der Lichtausbreitungsrichtung in jeder Schicht innerhalb des dielektrischen Mehrschichtfilms 52 erhalten werden.
Aus der oben gegebenen Beschreibung kann, wenn der dielektrische Mehrschichtfilm für schrägen Lichteinfall entworfen wird, ein Wert, den man erhält, indem man die optische Schichtdicke bei einem Einfallswinkel von Null durch cosθ₁ dividiert, als neue optische Schichtdicke festgesetzt werden. Daher ist, wenn dies auf die Ergebnisse des oben beschriebenen Beispiels 2 angewendet wird, die optische Schichtdicke der Schicht mit kleinem Brechungsindex (erste Schicht) in Kontakt zum Aluminium-Substrat vorzugsweise im Wesentlichen gleich (λ/4cosθ_i) × n (n ist eine ungerade Zahl) oder liegt im Bereich von ±30% von (λ/4cosθ_i). Diesen θ_i erhält man entsprechend der folgenden Gleichung (3).
Es werden spezielle Beispiele mit numerischen Werten gezeigt. Wenn zum Beispiel Licht mit einem Einfallswinkel von 45° auf den dielektrischen Mehrschichtfilmfällt, der ausgebildet ist, indem abwechselnd TiO₂-Schichten mit hohem Brechungsindex und SiO₂-Schichten mit kleinem Brechungsindex laminiert werden, wird der Einfallswinkel (Brechungswinkel) θ_TiO2 innerhalb der TiO₂-Schicht mit hohem Brechungsindex der Wert, der durch die folgende Gleichung (4) ausgedrückt wird. Hier in der Gleichung (4) ist der Brechungsindex n_TiO2 von TiO₂ 2,27. Das Medium in Kontakt zur Oberfläche des dielektrischen Mehrschichtfilms ist Luft (n₀ = 1).
Ebenso wird der Einfallswinkel (Brechungswinkel) θ_SiO2 innerhalb der SiO₂-Schicht mit kleinem Brechungsindex der Wert, der durch die folgende Gleichung (5) ausgedrückt wird. Hier in der Gleichung (5) ist der Brechungsindex n_SiO2 von SiO₂ 1,46. [Gleichung 5]
Daher kann durch Anordnen der Konfiguration, so dass die Ergebnisse der entsprechenden Multiplikation der optischen Schichtdicken der TiO₂-Schicht mit hohem Brechungsindex und der SiO₂-Schicht mit kleinem Brechungsindex mit cos(18,1°) bzw. cos (29,0°) 150 [nm] werden, der dielektrische Mehrschichtfilm für ein Einfallen mit 45° bei einer Wellenlänge von λ = 600 [nm] wie gewünscht realisiert werden. Speziell wird die optische Schichtdicke nd der TiO₂-Schichten mit hohem Brechungsindex vorzugsweise eingestellt auf: nd = 150/cos18.1 = 157.8 [nm] (6) und die optische Schichtdicke nd der SiO₂-Schichten mit kleinem Brechungsindex wird vorzugsweise eingestellt auf: nd = 150/cos 29.0 = 171.5 [nm] (7)
Somit kann, sogar in dem Fall, in dem der dielektrische Mehrschichtfilm auf das Einfallen aus einer schrägen Richtung angepasst ist, indem die optischen Schichtdicken der entsprechenden Schichten entsprechend dem Einfallswinkel korrigiert werden, wobei die optische Schichtdicke nd = λ/4 als Standard genommen wird, ein dielektrischer Mehrschichtfilm für schrägen Lichteinfall nach Wunsch realisiert werden.
Außerdem sind im Fall des schrägen Lichteinfalls die Brechungsindizes n_s und n_P bezüglich einer S-Polarisations-Komponente und einer P-Polarisations-Komponente des Lichts: n_S = ncosθ n_P = n/cosθ (8) vorausgesetzt, dass n ein Brechungsindex innerhalb der Schicht ist, und dass θ ein Einfallswinkel (Brechungswinkel) innerhalb der Schicht ist. Somit ist der Brechungsindex innerhalb der Schicht zwischen jeder der Polarisations-Komponenten unterschiedlich, so dass der Reflexionsgrad auf dem dielektrischen Mehrschichtfilm ebenfalls unterschiedlich ist. 21 und 22 sind Diagramme, die Beispiele für den Reflexionsgrad des dielektrischen Mehrschichtfilms bezüglich der P-Polarisations-Komponente und der S-Polarisations-Komponente zeigen. Ferner zeigt 21 einen Fall, in dem eine Schicht mit kleinem Brechungsindex (SiO₂) als eine erste Schicht auf dem Aluminium-Substrat angeordnet ist (siehe 5(a)), und 22 zeigt einen Fall, in dem eine Schicht mit hohem Brechungsindex (TiO₂) als eine erste Schicht auf dem Aluminium-Substrat angeordnet ist (siehe 5(b)).
(Beispiel 4)
<Wenn verschiedene Materialien für die Schicht mit hohem Brechungsindex verwendet werden>
Zusätzlich zu TiO₂ ist ein für die Schicht mit hohem Brechungsindex vorzuziehendes Material Nb₂O₅, Ta₂O₅, HfO₂ oder ZrO₂ usw. Die Brechungsindex-Werte dieser Materialien sind entsprechend unterschiedlich, so dass die Reflexionsgrad-Werte des dielektrischen Mehrschichtfilms ebenfalls unterschiedlich sind, es wird jedoch mit jedem Material dieselbe Tendenz erhalten wie mit TiO₂. 23 und 24 sind Diagramme, die spektrale Reflexions-Charakteristiken des dielektrischen Nb₂O₅/SiO₂-Mehrschichtfilms zeigen. 23 zeigt einen Fall, in dem eine Schicht mit kleinem Brechungsindex (SiO₂, optische Schichtdicke 150 [nm]) als eine erste Schicht auf dem Aluminium-Substrat angeordnet ist, und 24 zeigt einen Fall, in dem eine Schicht mit hohem Brechungsindex (Nb₂O₅, optische Schichtdicke 150 [nm]) als eine erste Schicht auf dem Aluminium-Substrat angeordnet ist. Wie in diesen Figuren gezeigt, kann sogar wenn das Material der Schicht mit hohem Brechungsindex Nb₂O₅ ist, indem auf der Metalloberfläche zuerst eine Schicht mit kleinem Brechungsindex (erste Schicht) ausgebildet wird und dann eine Schicht mit hohem Brechungsindex (zweite Schicht) darauf laminiert wird, ein ausreichender Reflexionsgrad mit einer Anzahl von Laminierungsschichten erhalten werden, die viel kleiner ist als in dem Fall, in dem die Schicht mit hohem Brechungsindex zuerst laminiert wird.
(Beispiel 5)
<Experimenteller Nachweis>
Ein abwechselnder TiO₂/SiO₂-Mehrschichtfilm wurde durch Aufdampfen auf einem kommerziell erhältlichen Metall-Aluminium-Spiegel abgeschieden. Auf dem kommerziell erhältlichen Aluminium-Spiegel ist eine MgF₂-Schicht mit einer optischen Schichtdicke von 280 [nm] als Schutzschicht ausgebildet. 25 ist ein Diagramm, das Messergebnisse des spektralen Reflexionsgrades dieses Aluminiumspiegels zeigt. Außerdem ist in 25 zum Vergleich durch eine gestrichelte Linie ein berechneter Wert des Reflexionsgrades der Aluminium-Oberfläche, auf der der Schutzfilm nicht ausgebildet ist, gezeigt.
Dann wurde ein dielektrischer Mehrschichtfilm auf der Oberfläche dieses Aluminium-Spiegels ausgebildet. Als Laminierungskonfiguration ist eine Schicht mit kleinem Brechungsindex (SiO₂, optische Schichtdicke 150 [nm]) als erste Schicht in Kontakt zum Aluminium-Spiegel ausgebildet, und eine Schicht mit hohem Brechungsindex (TiO₂, optische Schichtdicke 150 [nm]) und eine Schicht mit kleinem Brechungsindex (SiO₂, optische Schichtdicke 150 [nm]) wurden abwechselnd darauf laminiert, so dass die Anzahl von Laminierungsschichten 4 wurde. Die in 26 gezeigte durchgezogene Linie ist eine Kurve, die Ergebnisse der Messung des Reflexionsgrades dieses dielektrischen Mehrschichtfilms zeigt. Außerdem ist die in 26 gezeigte gestrichelte Linie eine Kurve, die Ergebnisse der Berechnung des Reflexionsgrades dieses dielektrischen Mehrschichtfilms zeigt. Wie in 26 gezeigt, sind als Ergebnis die gemessenen Werte und die berechneten Werte des Reflexionsgrades im Wesentlichen gleich.
Außerdem ist als Vergleichsbeispiel eine Schicht mit hohem Brechungsindex (TiO₂, optische Schichtdicke 150 [nm]) als erste Schicht in Kontakt zum Aluminium-Spiegel ausgebildet, und eine Schicht mit kleinem Brechungsindex (SiO₂, optische Schichtdicke 150 [nm]) und eine Schicht mit hohem Brechungsindex (TiO₂, optische Schichtdicke 150 [nm]) wurden abwechselnd darauf laminiert, so dass die Anzahl von Laminierungsschichten 5 wurde. Die in 27 gezeigte durchgezogene Linie ist eine Kurve, die Ergebnisse der Messung des Reflexionsgrades dieses dielektrischen Mehrschichtfilms zeigt. Außerdem ist die in 27 gezeigte gestrichelte Linie eine Kurve, die Ergebnisse der Berechnung des Reflexionsgrades dieses dielektrischen Mehrschichtfilms zeigt. Wie in 27 gezeigt, sind auch in dieser Konfiguration als Ergebnis die gemessenen Werte und die berechneten Werte des Reflexionsgrades im Wesentlichen gleich.
Die Lichtmodulationseinrichtung der vorliegenden Erfindung ist nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen begrenzt und kann vielfältig abgewandelt werden. Zum Beispiel sind in den oben beschriebenen Ausführungsformen SiO₂ und MgF₂ als Beispiele für Materialien der Schicht mit kleinem Brechungsindex des dielektrischen Mehrschichtfilms gezeigt, als Material der Schichten mit kleinem Brechungsindex können jedoch auch andere Materialien verwendet werden, solange die Materialien dielektrisch sind und einen Brechungsindex von 1,35 bis 1,75, vorzugsweise 1,35 bis 1,50 aufweisen. Ferner sind TiO₂, Nb₂O₅, Ta₂O₅ und HfO₂ in den oben beschriebenen Ausführungsformen als Beispiele für Materialien der Schicht mit hohem Brechungsindex des dielektrischen Mehrschichtfilms gezeigt, als Material der Schichten mit hohem Brechungsindex können jedoch auch andere Materialien verwendet werden, solange die Materialien dielektrisch sind und einen Brechungsindex von 1,75 bis 2,50, vorzugsweise 1,90 bis 2,50 aufweisen.
Hier moduliert die Lichtmodulationseinrichtung vom Reflexions-Typ gemäß der oben beschriebenen Ausführungsform von der Vorderseite einfallendes Licht in jedem aus einer Vielzahl von zweidimensional angeordneten Bildpunkten und gibt ein optisches Bild nach vorne aus, wobei sie das Licht reflektiert, und benutzt eine Konfiguration, die umfasst: eine leitfähige lichtdurchlässige Schicht, die ein leitfähiges Material umfasst, das Licht durchlässt; eine Vielzahl von zweidimensional entlang der leitfähigen lichtdurchlässigen Schicht angeordneten metallischen Bildpunkt-Elektroden; eine Lichtmodulationsschicht, die zwischen der Vielzahl von Bildpunkt-Elektroden und der leitfähigen lichtdurchlässigen Schicht angeordnet ist und das Licht entsprechend einem elektrischen Feld moduliert, das durch jede Bildpunkt-Elektrode und die leitfähige lichtdurchlässige Schicht ausgebildet wird; und einen auf der Vielzahl der Bildpunkt-Elektroden ausgebildeten dielektrischen Mehrschichtfilm, wobei der dielektrische Mehrschichtfilm eine erste Schicht umfasst, die in Kontakt zu den Bildpunkt-Elektroden ist, und eine zweite Schicht, die einen Brechungsindex aufweist, der größer als der der ersten Schicht ist, und die in Kontakt zur ersten Schicht ist.
Die Lichtmodulationseinrichtung vom Reflexions-Typ kann auch so gestaltet sein, dass die optische Schichtdicke der ersten Schicht im Bereich von ±30% von (λ/4) liegt, vorausgesetzt, dass λ eine Wellenlänge des Lichts ist. Alternativ kann die Lichtmodulationseinrichtung vom Reflexions-Typ so gestaltet sein, dass die optische Schichtdicke der ersten Schicht im Wesentlichen gleich (λ/4) × n (n ist eine ungerade Zahl) ist, vorausgesetzt, dass λ eine Wellenlänge des Lichts ist. Durch Verwendung einer dieser Konfigurationen kann ein hoher Reflexionsgrad bezüglich Licht der vorgegebenen Wellenlänge vorzugsweise realisiert werden.
Außerdem kann die Lichtmodulationseinrichtung vom Reflexions-Typ so gestaltet sein, dass die optische Schichtdicke der ersten Schicht im Bereich von ±30% von (λ/4cosθ) liegt, vorausgesetzt, dass θ ein Einfallswinkel des Lichts innerhalb der ersten Schicht ist und λ eine Wellenlänge des Lichts ist. Alternativ kann die Lichtmodulationseinrichtung vom Reflexions-Typ so gestaltet sein, dass die optische Schichtdicke der ersten Schicht im Wesentlichen gleich (λ/4cosθ) × n (n ist eine ungerade Zahl) ist, vorausgesetzt, dass θ ein Einfallswinkel des Lichts innerhalb der ersten Schicht ist und λ eine Wellenlänge des Lichts ist. Durch Verwendung einer dieser Konfigurationen kann ein hoher Reflexionsgrad bezüglich Licht, das aus einer schrägen Richtung auf den dielektrischen Mehrschichtfilm einfällt, vorzugsweise realisiert werden.
Ferner kann die Lichtmodulationseinrichtung vom Reflexions-Typ so gestaltet sein, dass der dielektrische Mehrschichtfilm ausgebildet wird, indem eine Vielzahl von Schichten mit kleinem Brechungsindex einschließlich der ersten Schicht und eine Vielzahl von Schichten mit hohem Brechungsindex einschließlich der zweiten Schicht und die einen Brechungsindex aufweist, der größer ist als der der Vielzahl von Schichten mit kleinem Brechungsindex, abwechselnd laminiert werden, und die Summe der Anzahl von Schichten der Vielzahl von Schichten mit kleinem Brechungsindex und der Anzahl von Schichten der Vielzahl von Schichten mit hohem Brechungsindex nicht höher als 10 ist. Wie oben beschrieben, ist eine erforderliche Anzahl von Laminierungsschichten im dielektrischen Mehrschichtfilm in einer allgemeinen Lichtmodulationseinrichtung vom Reflexions-Typ nicht weniger als 13. Andererseits kann gemäß der oben beschriebenen Lichtmodulationseinrichtung vom Reflexions-Typ ein ausreichend hoher Reflexionsgrad mit einer kleinen Anzahl von Laminierungsschichten von nicht mehr als 10 realisiert werden, so dass die Verringerung der Effizienz des Anlegens des elektrischen Feldes an die Lichtmodulationsschicht effizient unterbunden werden kann.
Die Lichtmodulationseinrichtung vom Reflexions-Typ kann auch so konfiguriert werden, dass die erste Schicht SiO₂ enthält und die zweite Schicht mindestens eine Art von Material aus TiO₂, Nb₂O₅, Ta₂O₅ und HfO₂ enthält. Folglich kann ein dielektrischer Mehrschichtfilm, der eine erste Schicht und eine zweite Schicht mit einem Brechungsindex enthält, der größer ist als der der ersten Schicht, vorzugsweise konfiguriert werden.
Ferner kann die Lichtmodulationseinrichtung vom Reflexions-Typ so gestaltet sein, dass die erste Schicht eine untere Schicht in Kontakt zu den Bildpunkt-Elektroden und eine obere Schicht umfasst, die zwischen der unteren Schicht und der zweiten Schicht eingelegt ist, wobei die obere Schicht SiO₂ enthält und die untere Schicht mindestens eine Art von Material aus SiO₂ und MgF₂ enthält. Auf den Oberflächen der Bildpunkt-Elektroden ist in manchen Fällen eine SiO₂-Schicht oder eine MgF₂-Schicht als Schutzschicht ausgebildet, und diese Schutzschicht kann als Teil (untere Schicht) der ersten Schicht benutzt werden. Sogar mit dieser Konfiguration kann der Effekt der oben beschriebenen Lichtmodulationseinrichtung vom Reflexions-Typ vorzugsweise erhalten werden.
Alternativ moduliert die Lichtmodulationseinrichtung vom Reflexions-Typ von der Vorderseite einfallendes Licht in jedem aus der Vielzahl von zweidimensional angeordneten Bildpunkten und gibt ein optisches Bild nach vorne aus, wobei sie das Licht reflektiert, und kann eine Konfiguration benutzen, die umfasst: eine leitfähige lichtdurchlässige Schicht, die ein leitfähiges Material umfasst, das Licht durchlässt; eine Vielzahl von zweidimensional entlang der leitfähigen lichtdurchlässigen Schicht angeordneten metallischen Bildpunkt-Elektroden; eine Lichtmodulationsschicht, die zwischen der Vielzahl von Bildpunkt-Elektroden und der leitfähigen lichtdurchlässigen Schicht angeordnet ist und das Licht entsprechend einem elektrischen Feld moduliert, das durch jede Bildpunkt-Elektrode und die leitfähige lichtdurchlässige Schicht ausgebildet wird; und einen auf der Vielzahl von Bildpunkt-Elektroden ausgebildeten dielektrischen Mehrschichtfilm, wobei der dielektrische Mehrschichtfilm eine dritte Schicht umfasst, die in Kontakt zu den Bildpunkt-Elektroden ist, eine erste Schicht, die einen Brechungsindex aufweist, der kleiner ist als der der dritten Schicht, und die in Kontakt zur dritten Schicht ist, und eine zweite Schicht, die einen Brechungsindex aufweist, der größer als der der ersten Schicht ist, und die in Kontakt zur ersten Schicht ist, und wobei die optische Schichtdicke der dritten Schicht im Wesentlichen gleich (λ/2) × n ist (n ist eine ungerade Zahl), vorausgesetzt, λ ist eine Wellenlänge des Lichtes.
Industrielle Anwendbarkeit
Die vorliegende Erfindung ist anwendbar als Lichtmodulationseinrichtung vom Reflexions-Typ, die in der Lage ist, die Lichtabgabe-Effizienz zu erhöhen, wobei sie die Verringerung der Effizienz des Anlegens des elektrischen Feldes an eine Lichtmodulationsschicht unterbindet.
Zusammenfassung
Eine Flüssigkristalleinrichtung vom Reflexions-Typ (Lichtmodulationseinrichtung vom Reflexions-Typ) 1 umfasst eine transparente leitfähige Schicht 22, die ein leitfähiges Material enthält, das Licht L durchlässt; eine Vielzahl metallischer Bildpunkt-Elektroden 16, die zweidimensional entlang der transparenten leitfähigen Schicht 22 angeordnet sind; eine Flüssigkristallschicht 20, die zwischen der Vielzahl von Bildpunkt-Elektroden 16 und der transparenten leitfähigen Schicht 22 angeordnet ist und das Licht L gemäß einem elektrischen Feld moduliert, das durch jede Bildpunkt-Elektrode 16 und die leitfähige lichtdurchlässige Schicht 22 ausgebildet wird; und einen auf der Vielzahl der Bildpunkt-Elektroden 16 ausgebildeten dielektrischen Mehrschichtfilm 18. Der dielektrische Mehrschichtfilm 18 umfasst eine erste Schicht in Kontakt zu den Bildpunkt-Elektroden 16 und eine zweite Schicht, die einen Brechungsindex aufweist, der größer ist als der der ersten Schicht, und die in Kontakt zur ersten Schicht ist. Folglich wird eine Lichtmodulationseinrichtung vom Reflexions-Typ realisiert, die einen dielektrischen Mehrschichtfilm enthält, der einen hohen Reflexionsgrad realisieren kann und dabei die Verringerung der Effizienz des Anlegens des elektrischen Feldes an die Lichtmodulationsschicht unterbindet.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur

U. Efron et al., ”Silicon liquid crystal light valves: Status and issues”, Optical Engineering, November, Dezember 1983, Band 22, Nr. 6, Seite 682–686 (1983) [0003]
A. Jacobson et al., ”A real-time optical data processing device”, Information Display, Band 12, September 1975, Seite 17–22 (1975) [0004]

Claims

Lichtmodulationseinrichtung vom Reflexions-Typ, die von der Vorderseite einfallendes Licht in jedem aus einer Vielzahl von zweidimensional angeordneten Bildpunkten moduliert und ein optisches Bild nach vorne ausgibt, wobei sie das Licht reflektiert, umfassend: eine leitfähige lichtdurchlässige Schicht, die ein leitfähiges Material enthält, welches das Licht durchlässt; eine Vielzahl metallischer Bildpunkt-Elektroden, die zweidimensional entlang der leitfähigen lichtdurchlässigen Schicht angeordnet sind; eine Lichtmodulationsschicht, die zwischen der Vielzahl von Bildpunkt-Elektroden und der leitfähigen lichtdurchlässigen Schicht angeordnet ist und das Licht entsprechend einem elektrischen Feld moduliert, das durch jede Bildpunkt-Elektrode und die leitfähige lichtdurchlässige Schicht ausgebildet wird; und einen dielektrischen Mehrschichtfilm, der auf der Vielzahl von Bildpunkt-Elektroden ausgebildet ist, wobei der dielektrische Mehrschichtfilm umfasst: eine erste Schicht in Kontakt zu den Bildpunkt-Elektroden; und eine zweite Schicht, die einen Brechungsindex aufweist, der größer ist als der der ersten Schicht, und die in Kontakt zur ersten Schicht ist.
Lichtmodulationseinrichtung vom Reflexions-Typ gemäß Anspruch 1, wobei die optische Schichtdicke der ersten Schicht in einem Bereich von (λ/4) ± 30% liegt, vorausgesetzt, dass λ eine Wellenlänge des Lichtes ist.
Lichtmodulationseinrichtung vom Reflexions-Typ gemäß Anspruch 1, wobei die optische Schichtdicke der ersten Schicht im Wesentlichen gleich (λ/4) × n (n ist eine ungerade Zahl) ist, vorausgesetzt, dass λ eine Wellenlänge des Lichts ist.
Lichtmodulationseinrichtung vom Reflexions-Typ gemäß Anspruch 1, wobei die optische Schichtdicke der ersten Schicht im Bereich von (λ/4cosθ) ± 30% liegt, vorausgesetzt, dass θ ein Einfallswinkel des Lichts innerhalb der ersten Schicht ist und λ eine Wellenlänge des Lichts ist.
Lichtmodulationseinrichtung vom Reflexions-Typ gemäß Anspruch 1, wobei die optische Schichtdicke der ersten Schicht im Wesentlichen gleich (λ/4cosθ) × n (n ist eine ungerade Zahl) ist, vorausgesetzt, dass θ ein Einfallswinkel des Lichts innerhalb der ersten Schicht ist und λ eine Wellenlänge des Lichts ist.
Lichtmodulationseinrichtung vom Reflexions-Typ gemäß einem beliebigen der Ansprüche 1 bis 5, wobei der dielektrische Mehrschichtfilm ausgebildet wird, indem eine Vielzahl von Schichten mit kleinem Brechungsindex einschließlich der ersten Schicht und eine Vielzahl von Schichten mit hohem Brechungsindex einschließlich der zweiten Schicht und die einen Brechungsindex aufweist, der größer ist als der der Vielzahl von Schichten mit kleinem Brechungsindex, abwechselnd laminiert werden, und eine Summe der Anzahl von Schichten der Vielzahl von Schichten mit kleinem Brechungsindex und der Anzahl von Schichten der Vielzahl von Schichten mit hohem Brechungsindex nicht höher als 10 ist.
Lichtmodulationseinrichtung vom Reflexions-Typ gemäß einem beliebigen der Ansprüche 1 bis 6, wobei die erste Schicht SiO₂ enthält und die zweite Schicht mindestens eine Art von Material aus TiO₂, Nb₂O₅, Ta₂O₅ und HfO₂ enthält.
Lichtmodulationseinrichtung vom Reflexions-Typ gemäß einem beliebigen der Ansprüche 1 bis 7, wobei die erste Schicht umfasst: eine untere Schicht in Kontakt zu den Bildpunkt-Elektroden; und eine obere Schicht, die zwischen der unteren Schicht und der zweiten Schicht eingelegt ist, die obere Schicht SiO₂ enthält, und die untere Schicht mindestens eine Art von Material aus SiO₂ und MgF₂ enthält.
Lichtmodulationseinrichtung vom Reflexions-Typ, die von der Vorderseite einfallendes Licht in jedem aus einer Vielzahl von zweidimensional angeordneten Bildpunkten moduliert und ein optisches Bild nach vorne ausgibt, wobei sie das Licht reflektiert, umfassend: eine leitfähige lichtdurchlässige Schicht, die ein leitfähiges Material enthält, welches das Licht durchlässt; eine Vielzahl metallischer Bildpunkt-Elektroden, die zweidimensional entlang der leitfähigen lichtdurchlässigen Schicht angeordnet sind; eine Lichtmodulationsschicht, die zwischen der Vielzahl von Bildpunkt-Elektroden und der leitfähigen lichtdurchlässigen Schicht angeordnet ist und das Licht entsprechend einem elektrischen Feld moduliert, das durch jede Bildpunkt-Elektrode und die leitfähige lichtdurchlässige Schicht ausgebildet wird; und ein dielektrischer Mehrschicht-Film, der auf der Vielzahl von Bildpunkt-Elektroden ausgebildet ist, wobei der dielektrische Mehrschichtfilm umfasst: eine dritte Schicht in Kontakt zu den Bildpunkt-Elektroden; eine erste Schicht, die einen Brechungsindex aufweist, der kleiner ist als der der dritten Schicht, und die in Kontakt zur dritten Schicht ist; und eine zweite Schicht, die einen Brechungsindex aufweist, der größer ist als der der ersten Schicht, und die in Kontakt zur ersten Schicht ist; und die optische Schichtdicke der dritten Schicht im Wesentlichen gleich (λ/2) × n (n ist eine ungerade Zahl) ist, vorausgesetzt, dass λ eine Wellenlänge des Lichts ist.