Espejo dieléctrico y método de fabricación de los mismos
Descripción general
 Un espejo dieléctrico que mejora la resolución y la relación de contraste de la imagen leída en el elemento de modulación espacial de la luz y tiene una excelente productividad y un método de fabricación de la misma. ] Se formó un elemento de modulación de luz espacial que tenía un espejo dieléctrico en el que se laminaron alternativamente una película de SiO2 y una película de Si y se midieron el contenido de oxígeno, la relación de contraste y la resolución en la película de Si. Cuando el contenido de oxígeno cae por debajo de un cierto nivel, la resolución disminuye, y por el contrario, cuando excede un cierto nivel, la relación de contraste disminuye. Sin embargo, dado que la resolución no disminuye, la relación de contraste se puede mejorar aumentando el número de capas hasta cierto punto. A partir de este resultado, el contenido de oxígeno en la película de Si es preferiblemente de 10 a 40%, más preferiblemente de 15 a 35%.
Campo técnico
(2) Dado que se introduce vapor de agua durante la formación de la película de Si, la productividad puede mejorarse.
Antecedentes de la técnica
Campo técnico La presente invención se refiere a un espejo dieléctrico de un modulador de luz espacial reflectante utilizado en pantallas planas, elementos de cómputo óptico, videoproyectores y similares, y más específicamente se refiere a la mejora de la calidad de visualización y la productividad.
Los elementos de modulación de luz espacial son capaces de conversión de luz coherente incoherente o viceversa, y se consideran las aplicaciones para el procesamiento paralelo de datos, el procesamiento de cálculo directo de imágenes y similares. Además, si se amplifica la intensidad de la luz, se puede aplicar a un sistema de visualización tal como un proyector de video.
Tal modulador espacial de luz, por ejemplo, JP 58 215,626 describe y Appl., Vol 22, se describe en No3,1 febrero de 1973 como se muestra en la Fig. 5 (A) Tiene una estructura. En la figura, el lado de incidencia de luz de escritura del modulador óptico 10 en el que un cristal líquido se utiliza como un material de modulación, un espejo dieléctrico 12, la película de blindaje de luz 14 de la no conductor está formado por apilados, respectivamente, en este orden. Además, un fotoconductor 16 está laminado sobre la película de protección contra la luz 14 más allá en el lado de la incidencia de la luz de escritura, y un electrodo transparente 18 y un sustrato de vidrio 20 están laminados en el lado exterior del fotoconductor 16. Por otro lado, un electrodo transparente 22 y un sustrato de vidrio 24 están laminados en el lado incidente de la luz de lectura del modulador de luz 10. Un suministro de potencia de accionamiento apropiado 26 está conectado entre los electrodos transparentes 18 y 22.
Para explicar el funcionamiento del contorno del modulador de luz espacial como se describió anteriormente, la luz de escritura que incluye la información deseada incide sobre el fotoconductor 16 del dispositivo como se indica mediante la flecha F1. En el fotoconductor 16, su conductividad cambia de acuerdo con la intensidad de la luz de escritura, y se obtiene la distribución de conductividad correspondiente a la distribución de intensidad de la luz de escritura. Por esta razón, el voltaje de la fuente de alimentación de accionamiento 26 se aplica al modulador óptico 10 correspondiente a la distribución de la conductividad, es decir, la distribución de intensidad de la luz de escritura.
Por otro lado, la luz de lectura entra en el modulador de luz 10 como se indica mediante una flecha F2. Sin embargo, la modulación eléctrica correspondiente a la distribución de intensidad de la luz de escritura se ve afectada por el modulador de luz 10, y la modulación de luz de la luz de lectura se lleva a cabo de acuerdo con la distribución del campo eléctrico. La luz de lectura modulada es reflejada por el espejo dieléctrico 12 y sale como se indica mediante una flecha F3. Cuando se usa un cristal líquido (una película de cristal líquido o similar) que tiene cristales o un cuerpo de soporte como modulador de luz 10, se omite parte o la totalidad del sustrato de vidrio. La película protectora de la luz 14 sirve para evitar que la luz de lectura que penetra en el espejo dieléctrico 12 llegue al fotoconductor 16 para alterar la imagen de carga eléctrica y para evitar una reducción en el contraste de la imagen de lectura, .
Como se describió anteriormente, en el elemento de modulación de la luz espacial del tipo de reflexión, un medio de reflexión para leer la luz es indispensable. Además, como un medio reflectante, dado que un material conductor tal como una película metálica no puede usarse en principio, se usa el espejo dieléctrico 12. El espejo dieléctrico 12 tiene generalmente una estructura en la que una película de índice de refracción bajo y una película de alto índice de refracción se laminan alternativamente con un espesor óptico de \\ lambda / 4 con respecto a la longitud de onda \\ lambda de la luz de lectura. Este estado se muestra en la figura 7 (B), en la que muchas capas de índice de refracción bajas 30 de SiO _ {2} y capas de índice de refracción altas 32 de TiO _ {2} se laminan alternativamente. Finalmente, la capa 34 de índice de refracción bajo se forma con un espesor de λ / 2.
Tarea de solución
En dicho espejo dieléctrico 12, la reflectancia de la luz de lectura mejora a medida que aumenta el número de películas laminadas. En otras palabras, la transmitancia de la luz de lectura disminuye. Sin embargo, si se desvía de la longitud de onda λ establecida en sus características espectrales, la reflectancia disminuye y la transmitancia aumenta. Por lo tanto, en el caso en que la luz de lectura no sea luz monocromática, la película de protección de luz 14 se requiere incluso con luz débil. Incidentalmente, si el número de capas apiladas aumenta mucho, es posible aumentar la reflectancia de la luz de lectura, pero la productividad es muy baja y el espesor es de varias μm o más. Además, cuando se utiliza una luz de lectura muy fuerte, como un proyector de video, es indispensable una película de protección de luz de hasta 110 μm.
Como se describió anteriormente, los espesores del espejo dieléctrico 12 y la película protectora de luz 14 son extremadamente grandes en el dispositivo de modulación de luz espacial convencional, particularmente para el videoproyector. Por lo tanto, la pérdida de la tensión aplicada al modulador óptico 10 aumenta debido al cambio en la conductividad del fotoconductor 16. Por lo tanto, la tensión de accionamiento de la fuente de alimentación 26 aumenta y el contraste de la imagen leída disminuye. Además, la extensión del campo eléctrico en la dirección lateral en el fotoconductor 16 se hace grande, lo que provoca la desventaja de que se reduce la resolución de la imagen de lectura.
Como método para resolver este problema, hay un espejo dieléctrico descrito en la Publicación de Patente Japonesa Examinada Nº 217825 (Solicitud de Patente Japonesa Nº 2-14662). En este ejemplo convencional, configurando el espejo dieléctrico con la primera porción laminada que tiene propiedad de absorción de luz y la segunda porción laminada que tiene propiedad de reflexión de luz, es posible combinar las propiedades como la película de protección de luz, Mejorando así la relación de contraste. Además, 51a Preprint Sociedad Applied Physics Lecture (1990), 26a H 3, No. 5.084.777 memoria descriptiva de patente P742 y EE.UU. Pat., Luz absorber grandes aleaciones Si Ge con un alto índice de refracción Se revela como un espejo dieléctrico.
Solución
Sin embargo, en el primer caso, dado que se usa la película de Si, existe la desventaja de que es difícil aumentar la resistencia o no se puede formar de manera estable. Además, en este último caso, existe la desventaja de que los materiales que se utilizarán y las instalaciones de fabricación son caros y la productividad es baja. Sumario de la invención Es un objeto de la presente invención proporcionar un espejo dieléctrico que tiene una resolución y una relación de contraste mejoradas de una imagen leída y una productividad excelente y un método de fabricación de la misma. .
Para lograr el objeto anterior, un aspecto de la presente invención, el espejo dieléctrico del modulador espacial de luz configurado para reflejar la luz de lectura para leer la información escrita sobre el fotoconductor se emite desde el lado modulador óptico, el espejo dieléctrico Se forma laminando una pluralidad de tipos de películas que tienen diferentes índices de refracción y al menos una de la pluralidad de películas está formada por una película de Si que tiene un contenido de oxígeno de 1040 en%. En otra invención, la película de Si del espejo dieléctrico se forma en una atmósfera en la que se introduce vapor de agua correspondiente a un contenido de oxígeno deseado.
De acuerdo con la presente invención, se usa una película de Si que contiene 1040% de oxígeno como el material de alta refracción que constituye el espejo dieléctrico. La película de Si que satisface esta condición es excelente en propiedades de protección contra la luz y alta en resistividad en dirección en el plano. Por lo tanto, el espejo dieléctrico también actúa como un medio de protección de luz, y una película de protección de luz es innecesaria. Por lo tanto, la reducción de la pérdida del campo eléctrico debido al espesor de la película de blindaje de luz, el efecto de una disminución de la propagación del campo eléctrico obtenido por la alta resistencia de la película, o similar se puede lograr la resolución del modulador espacial de luz.
Descripción detallada de las formas de realización preferidas En lo sucesivo, las realizaciones de un espejo dieléctrico y un método de fabricación de las mismas según la presente invención se describirán en detalle con referencia a los dibujos adjuntos.
Primera realización En primer lugar, se describirá una primera realización de la presente invención con referencia a las figuras 2 a 4. La FIG. Esta realización se refiere a un método de fabricación de un espejo dieléctrico. La película de Si utilizada en el espejo dieléctrico de la segunda realización, que se describirá más adelante, se fabrica introduciendo oxígeno y vapor de agua sobre un sustrato de vidrio adecuado mediante un método de evaporación a vacío mediante calentamiento por haz de electrones. Substrato temperatura ambiente la temperatura, la velocidad de evaporación de Si por haz de electrones calefacción 3A / seg, el espesor de la película es lambda / 4 con respecto a la longitud de onda de la λ de luz de medición (λ = 540 nm).
A continuación, se describirá la relación entre la presión de gas de oxígeno y la presión de vapor de agua y la transmitancia de luz en el momento de la fabricación de dicha película de Si. La figura 2 muestra la relación entre la presión de oxígeno y la presión de vapor de agua introducida en el momento de formar la película de Si y la transmitancia de la luz de medición. Como es evidente a partir de la figura 2, la presión de vapor de agua y la transmitancia de la película de Si son sustancialmente proporcionales entre sí, y la inclinación del gráfico cambia dependiendo de la cantidad de introducción de oxígeno. Por lo tanto, para formar una película de Si que tenga una transmitancia constante, es necesario controlar no solo la presión del gas oxígeno sino también la presión del vapor de agua.
Generalmente, en un aparato de vacío, la contrapresión está presente incluso cuando el escape se realiza de manera suficiente, y la mayor parte es vapor de agua. En el método de deposición al vacío, la contrapresión generalmente cambia durante la formación de la película. Por lo tanto, incluso si se controla la presión de gas oxígeno, la transmitancia de la película de Si no se vuelve constante. Por otra parte, de acuerdo con el resultado de la figura 2, si se aumenta la presión de vapor de agua durante la formación de la película, la transmitancia de la película de Si puede aumentarse con menos cantidad de introducción de oxígeno.
A continuación, con referencia a la figura 3, se describirá la relación entre la transmitancia y el contenido de oxígeno (en%; porcentaje atómico) en el espesor de película λ / 4 (λ = 540 nm) de la película de Si. El contenido de oxígeno en la película de Si se midió mediante XPS (ESCA; espectroscopía de fotoelectrones de rayos X). De acuerdo con el resultado de medición mostrado en la figura 3, se encuentra que la transmitancia y el contenido de oxígeno están en una relación sustancialmente proporcional. A continuación, con referencia a la figura 4, se describirá la relación entre la transmitancia y la resistividad (resistividad; Ωcm) en el espesor de la película λ / 4 (λ = 540 nm) de la película de Si. La resistividad en el eje vertical es una escala logarítmica. De acuerdo con el resultado de la medición de la figura 4, se entiende que la relación entre la transmitancia y la resistividad también está en una relación sustancialmente proporcional. En otras palabras, cuanto mayor es la propiedad del escudo de luz, cuanto menor es la resistividad, más se obtiene la relación inversamente proporcional.
A continuación, se describirá un ejemplo de un espejo dieléctrico que usa una película de Si fabricada por el método anterior. En primer lugar, se fabricó una película fotoconductora de un Si: H (silicio amorfo hidrogenado) sobre un sustrato de vidrio con una película de ITO para que sea un electrodo transparente mediante un método de CVD. Además de esto, 16 capas de película de SiO2 de λ / 4 de espesor y película de Si de espesor similar se laminaron alternativamente en ocho capas en total. Además, se añadió una capa de película de SiO _ {2} con un espesor de \\ lambda / 2 para fabricar un espejo dieléctrico que también sirve como una película de protección contra la luz.
En este caso, la película de SiO2 que constituye el espejo dieléctrico se formó mediante el método de evaporación asistida por haz de iones de oxígeno, y la película de Si se formó por el método del primer ejemplo. La muestra 1 que tiene diferentes proporciones de contenido de oxígeno como se muestra en la Tabla 1 se obtuvo cambiando las condiciones para preparar la película de Si en este momento.
A continuación, se prepara un sustrato de vidrio con ITO para ser un electrodo transparente para cada muestra. Entonces, haciendo que el proceso de alineación con la aplicación de los respectivos sustratos, se inyectó un cristal líquido nemático para formar una célula junto tensión del sustrato en cada muestra a través de un espaciador, el modulador espacial de luz se muestra en la Fig. 5 para cada muestra Lo hice En esta realización, dado que el espejo dieléctrico 12 también sirve como la película protectora de luz 14, la película protectora de luz 14 no existe independientemente como se muestra en el dibujo.
Con respecto a los elementos de modulación espacial de la luz de cada muestra obtenida de esta manera, la resolución y la relación de contraste se midieron escribiendo y leyendo imágenes. Se utiliza un LED como fuente de luz de la luz de escritura, y la longitud de onda es de 680 nm. Como fuente de luz de la luz de lectura, se usó una lámpara de xenón y se filtró la salida. La luz que tenía una longitud de onda central de 540 nm y un valor medio de 60 nm se usó como luz de lectura. La relación entre la intensidad de la luz de lectura y la intensidad de la luz de escritura es de aproximadamente 100000: 1. La frecuencia de accionamiento de la fuente de alimentación fue de 5 KHz. Los resultados de medición en cada muestra son como se muestra en la siguiente Tabla 2.
A partir de estas tablas 1 y 2, la relación entre el contenido de oxígeno, la relación de contraste y la resolución de la película de Si que constituye el espejo dieléctrico se obtiene y se muestra gráficamente en la figura 1. A partir de estos resultados de medición, tanto la relación de contraste como la resolución son muy buenas cuando el contenido de oxígeno está en el rango de 15 35%. Sin embargo, cuando el contenido de oxígeno es aproximadamente 9 en%, comienza a deteriorarse la resolución. Se considera que esto se debe a una disminución en la resistencia de la película de Si. A partir de los resultados de las Figuras 3 y 4, se considera que la resistencia de esta película de Si disminuye a medida que disminuye el contenido de oxígeno. Por lo tanto, se considera que el contenido de oxígeno en la película de Si es preferiblemente 10% o más.
Por otro lado, cuando el contenido de oxígeno excede el 36%, la relación de contraste disminuye. Esto se debe a que, como se muestra en la figura 3, a medida que aumenta el contenido de oxígeno, también aumenta la transmitancia, dando como resultado propiedades de protección de luz defectuosas. Sin embargo, dado que la resolución no ha disminuido, la cantidad de espejos laminados se puede aumentar para cubrir un cierto grado de falla del apantallamiento de la luz. Sin embargo, si el contenido de oxígeno aumenta demasiado para, por ejemplo, aproximadamente 50% (estado de SiO2), el número de capas debe aumentarse considerablemente y la resolución disminuir. Por esta razón, el contenido de oxígeno en la película de Si es preferiblemente de 40% o menos.
En resumen de los resultados anteriores, es posible obtener un espejo dieléctrico que tiene una excelente propiedad de protección frente a la luz que no causa un deterioro en la resolución al usar una película de Si que tiene un contenido de oxígeno de 1040%, preferiblemente 1535%. Además, al introducir vapor de agua durante la formación de película de la película de Si, el contenido de oxígeno de la película de Si puede controlarse favorablemente. Además, es posible adoptar un método casi similar a la formación de la película de SiO2 que es la otra película, y es posible mejorar la productividad.
La presente invención no está limitada a ninguna de las realizaciones anteriores, sino que incluye, por ejemplo, lo siguiente.
(1) En la realización anterior, el espejo dieléctrico tiene 17 capas en conjunto, pero el espejo dieléctrico puede cambiarse apropiadamente según sea necesario.
(2) En la realización anterior, se usa un Si: H como el fotoconductor del modulador de luz espacial y se usa un cristal líquido nemático como modulador de luz, pero se puede usar cualquier otro material.
Efecto de la invención
Breve descripción de los dibujos
Como se describió anteriormente, de acuerdo con el espejo dieléctrico y el método de fabricación del mismo de acuerdo con la presente invención, se obtienen los siguientes efectos.
(1) Como se utiliza una película de Si que tiene un contenido de oxígeno de 10 40% como la película que constituye el espejo dieléctrico, se pueden obtener buenas características de reflexión y protección de la luz sin utilizar un material especial, Es posible mejorar la relación de contraste y la resolución.
Breve descripción de los dibujos La figura 1 es un gráfico que muestra las características de una realización de un espejo dieléctrico de la presente invención.
La figura 2 es un gráfico que muestra la relación entre la presión de vapor de agua y la transmitancia en la película de Si que constituye el espejo dieléctrico de la realización.
La figura 3 es un gráfico que muestra la relación entre la transmitancia y el contenido de oxígeno en la película de Si que constituye el espejo dieléctrico de la realización.
La figura 4 es un gráfico que muestra la relación entre la transmitancia y la resistividad en la película de Si que constituye el espejo dieléctrico de la realización.
La figura 5 es un diagrama de configuración que muestra un ejemplo de un elemento de modulación de luz espacial.
10: modulador de luz, 12: espejo dieléctrico, 14: película de protección contra la luz, 16: fotoconductor, 18, 22 electrodo transparente, 20, 24: sustrato de vidrio, 26: fuente de alimentación para conducir, 30, Capa, 32 capa de alto índice de refracción, F 1 dirección incidente de la luz de escritura, F 2 dirección incidente luz de lectura F 3 dirección de salida de la luz de lectura.
Reclamo
1. Espejo dieléctrico de un elemento de modulación de luz espacial que refleja la luz de lectura para leer información escrita en un fotoconductor y lo emite desde el lado del modulador de luz, el espejo dieléctrico comprende una pluralidad de tipos de películas con diferentes índices de refracción Donde al menos una de la pluralidad de películas está formada por una película de Si que tiene un contenido de oxígeno de 10 a 40%.
2. El método para fabricar un espejo dieléctrico de acuerdo con la reivindicación 1, en el que la película de Si se forma en una atmósfera en la que se introduce vapor de agua correspondiente a un contenido de oxígeno deseado.
Dibujo :
Application number :1994-003693
Inventors :日本ビクター株式会社
Original Assignee :茂田正信、清水滋雄