JP2002023070A

JP2002023070A - 光学多層構造体および光スイッチング素子、並びに画像表示装置

Info

Publication number: JP2002023070A
Application number: JP2000202831A
Authority: JP
Inventors: Hirokazu Ishikawa; 博一石川
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2000-07-04
Filing date: 2000-07-04
Publication date: 2002-01-23

Abstract

(57)【要約】【課題】可視光領域においても、高速応答が可能であ
り、画像表示装置に好適に用いることができる光学多層
構造体を提供する。【構成】光学多層構造体１は、例えばクロム（Ｃｒ）
などの金属からなる基板１０の上に、例えばＴｉＯ
₂（ｎ＝２．４０）などの高屈折率材料からなる第１の
透明層１１、例えばＭｇＦ₂（ｎ＝１．３８）などの低
屈折率材料からなる第２の透明層１２、光の干渉現象を
起こし得る大きさを有すると共にその大きさを変化させ
ることのできる間隙部１３、およびＴｉＯ₂などの高屈
折率材料からなる第３の透明層１４を積層して構成され
ている。間隙部１３の大きさを変化させることにより、
基板１１の反対側より入射した光の反射の量が変化す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、入射光の反射の量
を変化させる機能を有する光学多層構造体、およびこれ
を用いた光スイッチング素子並びに画像表示装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】近年、映像情報の表示デバイスとしての
ディスプレイの重要性が高まっており、このディスプレ
イ用の素子として、更には、光通信，光記憶装置，光プ
リンタなどの素子として、高速で動作する光スイッチン
グ素子（ライトバルブ）の開発が要望されている。従
来、この種の素子としては、液晶を用いたもの、マイク
ロミラーを用いたもの（ＤＭＤ；Digtal Micro Miror D
evice 、ディジタルマイクロミラーデバイス、テキサス
インスツルメント社の登録商標）、回折格子を用いたも
の（ＧＬＶ：Grating Light Valve,グレーティングライ
トバルブ、ＳＬＭ（シリコンライトマシン）社）等があ
る。

【０００３】ＧＬＶは回折格子をＭＥＭＳ（Micro Elec
tro Mechanical Systems) 構造で作製し、静電力で１０
ｎｓの高速ライトスイッチング素子を実現している。Ｄ
ＭＤは同じくＭＥＭＳ構造でミラーを動かすことにより
スイッチングを行うものである。これらのデバイスを用
いてプロジェクタ等のディスプレイを実現できるもの
の、液晶とＤＭＤは動作速度が遅いために、ライトバル
ブとしてディスプレイを実現するためには２次元配列と
しなければならず、構造が複雑となる。一方、ＧＬＶは
高速駆動型であるので、１次元アレイを走査することで
プロジェクションディスプレイを実現することができ
る。

【０００４】しかしながら、ＧＬＶは回折格子構造であ
るため、１ピクセルに対して６つの素子を作り込んだ
り、２方向に出た回折光を何らかの光学系で１つにまと
める必要があるなどの複雑さがある。

【０００５】簡単な構成で実現できるものとしては、米
国特許公報５５８９９７４号や米国特許公報５５００７
６１号に開示されたものがある。このライトバルブは、
ガラスからなる透明基板（屈折率ｎ_S）の上に間隙部
（ギャップ層）を挟んで、屈折率が√ｎ_Sの透光性の薄
膜を設けた構造を有している。この素子は、静電力を利
用して薄膜を駆動し、基板と薄膜との間の距離、すなわ
ち、間隙部の大きさを変化させることにより、光信号を
透過あるいは反射させるものである。ここで、薄膜の屈
折率は基板の屈折率ｎ_Sに対して、√ｎ_Sとなってお
り、このような関係を満たすことにより、高コントラス
トの光変調を行うことができるとされている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
ような構成の素子では、基板の屈折率ｎ_Sが「４」など
の大きな値でなければ、可視光領域においては実現する
ことはできないという問題がある。すなわち、透光性薄
膜としては、構造体であることを考えると、窒化珪素
（ＳｉＮ）（屈折率ｎ＝２．０）などの材料が望ましい
ので、その場合には基板の屈折率ｎ_S＝４となる。可視
光領域では、このような透明基板は入手が困難であり、
材料の選択肢は狭い。赤外線等の通信用波長では、ゲル
マニウム（Ｇｅ）（ｎ＝４）などを用いることにより実
現可能であるが、ディスプレイなどの用途には現実的に
は適用することは難しいと思われる。

【０００７】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
ので、その第１の目的は、簡単な構成で、小型軽量であ
ると共に、構成材料の選択にも自由度があり、可視光領
域においても、高速応答が可能であり、画像表示装置に
好適に用いることができる光学多層構造体を提供するこ
とにある。

【０００８】また、本発明の第２の目的は、上記光学多
層構造体を用いた高速応答が可能な光スイッチング素子
および画像表示装置を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明による第１の光学
多層構造体は、入射光の透過が０となる吸収のある層、
部分若しくは基板または透明基板上に、低屈折率材料よ
りなる第１の透明層、および高屈折率材料よりなる第２
の透明層をこの順で配し、かつ、光の干渉現象を起こし
得る大きさを有すると共にその大きさが可変な間隙部
を、入射光の透過が０となる吸収のある層、部分若しく
は基板と第１の透明層との間、または、第１の透明層と
第２の透明層との間に設けた構成を有するものである。
なお、この第１の光学多層構造体では、入射光の透過が
０となる吸収のある層、部分若しくは基板または透明基
板の屈折率ｎ_mと消衰係数ｋ_m（透明基板の場合は０）
とが次式（１），（２）の関係を満たすことが望まし
い。

【００１０】なお、本明細書においては、「高屈折率材
料」とは、ＴｉＯ₂（ｎ＝２．４），Ｎｂ₂Ｏ₅（ｎ＝
２．１），Ｔａ₂Ｏ₅（ｎ＝２．１）などの屈折率ｎが
２．０以上のものをいい、「低屈折率材料」とは、例え
ばＭｇＦ₂（ｎ＝１．３８），ＳｉＯ₂（ｎ＝１．４
６），Ａｌ₂Ｏ₃（ｎ＝１．６７）などの屈折率ｎが
２．０未満のものをいうものとする。

【００１１】本発明による第２の光学多層構造体は、入
射光の透過が０となる吸収のある層、部分若しくは基板
上に、高屈折率材料よりなる第１の透明層、低屈折率材
料よりなる第２の透明層、および高屈折率材料よりなる
第３の透明層をこの順で配し、光の干渉現象を起こし得
る大きさを有すると共にその大きさが可変な間隙部を、
入射光の透過が０となる吸収のある層、部分若しくは基
板と第１の透明層との間、第１の透明層と第２の透明層
との間、または、第２の透明層と第３の透明層との間に
設けた構成を有するものである。なお、この第２の光学
多層構造体では、入射光の透過が０となる吸収のある
層、部分若しくは基板の屈折率ｎ_mと消衰係数ｋ_mとが
次式（３），（４）の関係を満たし、かつ、上記（１），（２）式の関係を満たさないことが
望ましい。

【００１２】本発明による第１の光スイッチング素子
は、本発明の第１の光学多層構造体と、この光学多層構
造体における間隙部の光学的な大きさを変化させる駆動
手段とを備えたものであり、また、本発明による第２の
光スイッチング素子は、本発明の第２の光学多層構造体
と、この光学多層構造体における間隙部の光学的な大き
さを変化させる駆動手段とを備えたものである。

【００１３】本発明による第１の画像表示装置は、本発
明による第１の光スイッチング素子を複数個、１次元あ
るいは２次元に配列したものであり、３原色の光を照射
することで２次元画像を表示するものである。

【００１４】本発明による第２の画像表示装置は、本発
明による第２の光スイッチング素子を複数個、１次元あ
るいは２次元に配列したものであり、同じく、３原色の
光を照射することで２次元画像を表示するものである。

【００１５】本発明による第１の光学多層構造体では、
第１の透明層と第２の透明層との間の間隙部の大きさ
を、λ／４の奇数倍とλ／４の偶数倍（０を含む）との
間で、２値的あるいは連続的に変化させることにより、
入射光の透過が０となる吸収のある層、部分若しくは基
板または透明基板の反対側から入射した入射光の反射の
量が２値的あるいは連続的に変化する。

【００１６】また、本発明による第２の光学多層構造体
では、第１の透明層と第２の透明層との間の間隙部の大
きさを、同じく、λ／４の奇数倍とλ／４の偶数倍（０
を含む）との間で、２値的あるいは連続的に変化させる
ことにより、入射光の透過が０となる吸収のある層、部
分若しくは基板の反対側から入射した入射光の反射の量
が２値的あるいは連続的に変化する。

【００１７】本発明による第１および第２の光スイッチ
ング素子では、駆動手段によって、光学多層構造体の間
隙部の光学的な大きさが変化することにより、入射光に
対してスイッチング動作がなされる。

【００１８】本発明による第１および第２の画像表示装
置では、１次元あるいは２次元に配列された本発明の複
数の光スイッチング素子に対して光が照射されることに
よって２次元画像が表示される。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して詳細に説明する。

【００２０】〔第１の実施の形態〕図１および図２は、
本発明の第１の実施の形態に係る光学多層構造体１の基
本的な構成を表すものである。このうち図１は光学多層
構造体１における後述の間隙部１３が存在している状
態、図２は光学多層構造体１の間隙部がないときの状態
をそれぞれ示している。なお、この光学多層構造体１は
具体的には例えば光スイッチング素子として用いられ，
この光スイッチング素子を複数個、１次元のアレイ状ま
たは２次元に配列することにより、画像表示装置を構成
することができる。

【００２１】本実施の形態の光学多層構造体１は、例え
ば金属からなる基板１０の上に、高屈折率材料からなる
第１の透明層１１、低屈折率材料からなる第２の透明層
１２、光の干渉現象を起こし得る大きさを有すると共に
その大きさを変化させることのできる間隙部１３、およ
び高屈折率材料からなる第３の透明層１４を積層して構
成したものである。

【００２２】なお、間隙部１３の位置は、図１に示した
例（第２の透明層１２と第３の透明層１４との間）に限
るものではなく、基板１０と第１の透明層１１との間、
あるいは第１の透明層１１と第２の透明層１２との間に
設けるようにしてもよい。但し、高反射側での反射特性
は、その間隙部の位置によって異なる。

【００２３】また、本実施の形態では、基板１０の屈折
率をｎ_m、消衰係数ｋ_mとが次式（５），（６）の関係
を満たし、かつ、次式（７），（８）の関係を満たさないように構
成されている。その意義については後述する。

【００２４】基板１０の具体的な材質としては、例えば
クロム（Ｃｒ）やチタン（Ｔｉ）などの金属が挙げられ
るが、その他、窒化チタン（ＴｉＮ_X）などの窒化金
属、ゲルマニウム（Ｇｅ）などの半導体、または酸化ク
ロム（ＣｒＯ）などの不透明な酸化物よりなるものでも
よい。

【００２５】第１の透明層１１および第３の透明層１４
を構成する「高屈折率材料」とは、屈折率ｎが２．０以
上のものをいい、例えばＴｉＯ₂（ｎ＝２．４）、Ｎｂ
₂Ｏ ₅（ｎ＝２．１），Ｔａ₂Ｏ₅（ｎ＝２．１）など
が挙げられる。一方、第２の透明層１２を構成する「低
屈折率材料」とは、屈折率ｎが２．０未満のものをい
い、例えばＭｇＦ₂（ｎ＝１．３８），ＳｉＯ₂（ｎ＝
１．４６），Ａｌ₂Ｏ₃（ｎ＝１．６７）などが挙げら
れる。なお、低屈折率の第２の透明層１２は、後述の間
隙部１３と同じような空気層（ｎ＝１．０）などにより
構成するようにしてもよい。但し、この場合にはこの第
２の透明層（空気層）の大きさｄ₂は一定とする。

【００２６】なお、ここでは、最下層の部分を基板１０
としているが、入射光を吸収し、例えば１００ｎｍ以上
のＣｒ膜などの透過光が実質的に０となる層や部分に置
き換えてもよい。

【００２７】第１の透明層１１および第２の透明層１２
の光学的な膜厚ｄ₁，ｄ₂は、「λ／２」以下（λは入
射光の設計波長）である。また、第３の透明層１４の光
学的な膜厚ｄ₃は、「λ／４」である。なお、これら膜
厚ｄ₁，ｄ₂は厳密に「λ／２」や「λ／４」でなくと
も、その近傍の値でもよい。これは、例えば第１の透明
層１１の膜厚ｄ₁がλ／２より厚くなった分、第２の透
明層１２を薄くするなどすることにより補完できるから
であり、また、式（５）〜（８）での屈折率の理想値か
らの多少のずれは膜厚で補完できる場合があるからであ
る。よって、本明細書においては、「λ／２」や「λ／
４」の表現には、「ほぼλ／２」や「ほぼλ／４」の場
合も含まれるものとする。

【００２８】なお、第２の透明層１２および第３の透明
層１４は、いずれも互いに光学的特性の異なる２以上の
層で構成された複合層としてもよいが、この場合には複
合層における合成した光学的特性（光学アドミッタン
ス）が単層の場合と同等な特性を有するものとする必要
がある。

【００２９】間隙部１３は、後述の駆動手段によって、
その大きさ（第２の透明層１２と第３の透明層１４との
間隔）が可変である。間隙部１３を埋める媒体は、透明
であれば気体でも液体でもよい。気体としては、例え
ば、空気（ナトリウムＤ線（５８９．３ｎｍ）に対する
屈折率ｎ_D＝１．０）、窒素（Ｎ₂）（ｎ_D＝１．０）
など、液体としては、水（ｎ_D＝１．３３３）、シリコ
ーンオイル（ｎ_D＝１．4〜１．７）、エチルアルコー
ル（ｎ_D＝１．３６１８）、グリセリン（ｎ_D＝１．４
７３０）、ジョードメタン（ｎ_D＝１．７３７）などが
挙げられる。なお、間隙部１３を真空状態とすることも
できる。

【００３０】間隙部１３の光学的な大きさｄ₄は、「λ
／４の奇数倍」と「λ／４の偶数倍（０を含む）」との
間で、２値的あるいは連続的に変化するものである。こ
れにより入射光の反射の量が２値的あるいは連続的に変
化する。なお、上記第３の透明層１４の膜厚の場合と同
様に、「λ／４」の表現には、「ほぼλ／４」の場合も
含まれるものとする。

【００３１】上記間隙部１３を有する光学多層構造体１
は、例えば図３および図４に示した製造プロセスにより
作製することができる。まず、図３（Ａ）に示したよう
に例えばＣｒからなる基板１０の上に、例えばスパッタ
リング法によりＴｉＯ₂からなる第１の透明層１１を形
成し、次いで，図３（Ｂ）に示したように、第１の透明
層１１上に例えばスパッタリング法によりＳｉＯ₂から
なる第２の透明層１２を形成し、次いで例えばＣＶＤ
（Chemical Vapor Deposition:化学的気相成長 )法によ
り犠牲層としての非晶質シリコン（ａ−Ｓｉ）膜１３ａ
を形成する。続いて、図３（Ｃ）に示したように、間隙
部１３のパターン形状を有するフォトレジスト膜２０を
形成し、図３（Ｄ）に示したようにこのフォトレジスト
膜２０をマスクとして、例えばＲＩＥ（Reactive Ion E
tching) により非晶質シリコン（ａ−Ｓｉ）膜１３ａを
選択的に除去する。

【００３２】次に、図４（Ａ）に示したようにフォトレ
ジスト膜２０を除去した後、図４（Ｂ）に示したように
例えばスパッタリング法によりＴｉＯ₂からなる第３の
透明層１４を形成する。次いで、図４（Ｃ）に示したよ
うに、ドライエッチングにより非晶質シリコン（ａ−Ｓ
ｉ）膜１３ａを除去する。これにより、間隙部１３を備
えた光学多層構造体１を作製することができる。

【００３３】本実施の形態の光学多層構造体１では、間
隙部１３の光学的な大きさを変化させることにより、基
板１０の反対側より入射した光の反射の量を変化させる
ものである。具体的には、間隙部１３の光学的な大きさ
を、λ／４の奇数倍とλ／４の偶数倍（０を含む）との
間（例えば、「λ／４」と「０」との間）で、２値的あ
るいは連続的に変化させることによって、入射光の反射
の量を２値的あるいは連続的に変化させることができ
る。

【００３４】次に、図５〜図９を参照して、上記の式
（５）〜（８）の意義について説明する。

【００３５】光学多層構造体１のフィルタ特性は、光学
アドミッタンスによって説明することができる。光学ア
ドミッタンスｙは、複素屈折率Ｎ（＝ｎ−ｉ・ｋ、ｎは
屈折率，ｋは消衰係数）と値が同じである。例えば、空
気のアドミッタンスはｙ(air) ＝1 、ｎ(air) ＝1 、ガ
ラスのアドミッタンスはｙ(glass) ＝1.５２、ｎ(glas
s) ＝1.５２である。

【００３６】基板上に光学膜を形成すると、図５（Ｂ）
に示したような光学アドミッタンスダイヤグラム上で、
膜厚に伴い円弧を描いて軌跡が移動する。ここに、横軸
はアドミッタンスの実軸（Ｒ_e），縦軸はアドミッタン
スの虚軸（Ｉ_m）をそれぞれ示している。例えば、ｎ＝
ｙ＝１．５２のガラス基板上にｎ＝ｙ＝２．４０のＴｉ
Ｏ₂などを成膜すると、その合成アドミッタンスの軌跡
は、膜厚の増加に伴ってｙ＝１．５２の点から円弧を描
きながら移動する。もし、ＴｉＯ₂の光学的な膜厚がλ
／４のときには、合成アドミッタンスの軌跡は、実軸上
の３．７９の点に帰着する（λ／４法則）。これはガラ
ス基板（透明基板）上にλ／４の膜厚のＴｉＯ₂膜を成
膜したときの合成アドミッタンスである。つまり、この
構造体を上から見ると、ｎ＝３．７９の一体の基板を見
ているのと同じようになる。このときの反射率は、空気
との界面では次式（９）で求まるので、反射率Ｒ＝３
３．９％となる。

【００３７】Ｒ＝（ｎ−１／ｎ＋１）²・・・・・（９）

【００３８】次に、この光学多層構造体の上に、更に、
ｎ＝ｙ＝１．９４７の膜を光学膜厚＝λ／４だけ成膜す
ると、光学アドミッタンスダイヤグラム上では、３．７
９の点から右回りに軌跡が移動する。その合成アドミッ
タンスは、Ｙ＝１．０となり、実軸上の１．０の点とな
る。すなわち、これは合成アドミッタンス＝合成屈折率
が１．０と同等、つまり空気と同等となるので、その界
面では反射がなくなり、所謂Ｖコートの反射膜とみなす
ことができる。

【００３９】一方、上記ＴｉＯ₂膜（ｎ＝２．４）の膜
の上に、ｎ＝１（空気）の間隙部を光学膜厚＝λ／４だ
け設けた場合には、その合成アドミッタンスは、図６
（Ａ），（Ｂ）に示したように、Ｙ₂＝０．２６３８と
なる。更に、その間隙部上にｎ＝ｙ＝１．９４７の膜を
光学膜厚＝λ／４だけ成膜すると、その合成アドミッタ
ンスは、Ｙ₃＝１４．３７となり、実軸上の１４．３７
の点となる。そのときの反射率は上記（９）式のｎをＹ
₃＝１４．３７として求まり、このとき反射率Ｒ＝７６
％となる。以上のことから、間隙部１３の空気層を
「０」から「λ／４」の光学膜厚まで変化させると、反
射率は「０％」から「７６％」へと変化することがわか
る。

【００４０】以上は基板がガラスなどの透明な非金属材
料、すなわち、前述の複素屈折率Ｎ＝ｎ−ｉ・ｋにおい
て、ｋ＝０の場合である。これに対して、基板が不透明
な金属材料の場合には、ｋ＝０ではないので、アドミッ
タンスダイヤグラムの軌跡の出発点は、ダイヤグラム上
で（ｎ，−ｋ）となる。基板が例えばクロム（Ｃｒ）の
場合には、図７に示したように、入射波長λ＝５５０ｎ
ｍに対してはｎ＝３．１１、ｋ＝４．４２である。先の
例と同じように、反射防止特性を得るために、Ｃｒの点
（３．１１，−４．４２）上にＴｉＯ₂（ｎ＝２．４
０）などの高屈折率層（第１の透明層１１）を形成し、
この第１の透明層１１上にＳｉＯ₂（ｎ＝１．４６）な
どの低屈折率層（第２の透明層１２）を形成すると、合
成アドミッタンスは実軸Ｒ_e上で（０，５．７６）の点
となる。よって、この第２の透明層１２の上に、膜厚λ
／４でＴｉＯ₂（ｎ＝２．４）などの高屈折率層（第３
の透明層１４）を形成すると、合成アドミッタンスの軌
跡は実軸（０，１）の点に帰着し、反射がなくなる。す
なわち、図２に示したように、光学多層構造体１の間隙
部１３が「０」の状態では、入射光は吸収され、反射光
は生じない。

【００４１】〔第２の実施の形態〕上記の説明では、基
板１０の上に、高屈折率材料よりなる第１の透明層１
１、低屈折率材料よりなる第２の透明層１２、および高
屈折率材料よりなる第３の透明層１４を、この順で配し
た構成としているが、基板１０が不透明の金属材料から
なる場合には、その複素屈折率つまりアドミッタンスの
出発点によって、図８あるいは図９に示したように、基
板１０の上に、低屈折率材料よりなる第１の透明層２
１、および高屈折率材料よりなる第２の透明層２２を、
この順で配した構成とする必要がある場合がある。

【００４２】ここで、図８に示した光学多層構造体２
は、低屈折率材料よりなる第１の透明層２１と高屈折率
材料よりなる第２の透明層２２との間に、例えば空気層
からなる間隙部２３を設け、一方、図９に示した光学多
層構造体３は、基板１０と低屈折率材料よりなる第１の
透明層２１との間に、例えば空気層からなる間隙部２３
を設けたものである。なお、低屈折率の第１の透明層２
１は、間隙部２３と同じ空気層（ｎ＝１．０）により構
成するようにしてもよい。但し、このときの空気層は間
隙部２３とは異なり、その大きさは変わらないものとす
る。

【００４３】図１０は、第１の実施の形態（図１）と、
第２の実施の形態（図８および図９）の光学多層構造体
の設計上の相違点を説明するためのアドミッタンスダイ
ヤグラムである。この図は、可視光域において現実的に
使用可能なものの中で、第１の透明層１１として屈折率
が最も高いＴｉＯ₂（ｎ＝２．４）、第２の透明層１２
として屈折率が最も低いＭｇＦ₂（ｎ＝１．３８）を用
いた構成の場合と、逆に、第１の透明層２１としてＭｇ
Ｆ₂（ｎ＝１．３８）、第２の透明層２２としてＴｉＯ
₂（ｎ＝２．４）を用いた構成の場合の、適用可能な基
板の出発材料の範囲を示したものである。

【００４４】図１０において、左下がりのハッチングで
示した第１の領域Ａが、基板１０の上に低屈折率の第１
の透明層２１および高屈折率の第２の透明層２２を形成
した構成の場合（すなわち、図８または図９の光学多層
構造体２，３）に対応している。この第１の領域Ａに対
応する基板材料としては、カーボン（Ｃ），シリコン
（Ｓｉ），ゲルマニウム（Ｇｅ），タンタル（Ｔａ）な
どがある。一方、右下がりのハッチングで示した第２の
領域Ｂが、基板１０の上に高屈折率の第１の透明層１
１、低屈折率の第２の透明層１２、間隙部１３および高
屈折率の第３の透明層１４を形成した構成の場合（すな
わち、図１の光学多層構造体１）に対応する。なお、こ
の第２の領域Ｂには、前述のように間隙部１３の位置
が、基板１０と第１の透明層１１との間、あるいは第２
の透明層１２と第３の透明層１４との間にある構成の場
合も含まれている。この第２の領域Ｂに対応する基板材
料としては、上述のＣｒの他、Ｔｉ，Ｎｂがある。

【００４５】ここで、図８または図９の光学多層構造体
２，３に適用される第１の領域Ａは、入射光の波長λに
対して、基板１０の材料の屈折率をｎ_m、消衰係数をｋ
_m（透明基板の場合は０）とすると、前述の式（７），
（８）の関係を満たす領域である。

【００４６】一方、図１の光学多層構造体１に適用され
る第２の領域Ｂは、前式（５），（６）の関係を満た
し、かつ、式（７），（８）の関係を満す領域（第１の
領域Ａ）の部分を除いた領域である。なお、基板／低屈
折率層／間隙部／高屈折率層の構成を有する光学多層構
造体２（図８）、あるいは基板／間隙部／低屈折率層／
高屈折率層の構成を有する光学多層構造体３（図９）の
場合には、屈折率ｎ＝１．９０以上、５．７６以下で、
消衰係数ｋ＝０の透明基板も式（７），（８）の関係を
満足するので、金属以外の、ガラス，プラスチック等か
らなる透明基板も適用可能である。

【００４７】なお、ｎの値のより低い高屈折率材料やｎ
の値のより高い低屈折率材料を用いると、上記の範囲は
狭くなり、また、上記範囲外の部分であっても解はある
が、層数は増す。

【００４８】〔具体例〕図１１は図１の光学多層構造体
１において、基板１０としてＣｒ（ｎ_m＝３．１２，ｋ
＝４．４２）、第１の透明層１１としてＴｉＯ₂膜（ｎ
₁＝２．３２）、第２の透明層１２としてＳｉＯ₂膜
（ｎ＝１．４６）、間隙部１３として空気層（ｎ＝１．
００）、第３の透明層１４としてＴｉＯ₂膜を用いた場
合の入射光の波長（設計波長５５０ｎｍ）と反射率との
関係を表すものである。ここでは、間隙部（空気層）の
光学膜厚が「０」と「λ／４」の場合の特性を表してい
る。

【００４９】図１２（Ａ），（Ｂ）はこのときのアドミ
ッタンスダイヤグラムを表すものであり、図１２（Ａ）
は間隙部（空気層）の光学膜厚が「０」の場合の特性
（すなわち、低反射時の特性）、図１２（Ｂ）は間隙部
（空気層）の光学膜厚が「λ／４」の場合の特性（すな
わち、高反射時の特性）をそれぞれ示している。

【００５０】図１１に示した特性図からも明らかなよう
に、図１に示した光学多層構造体１では、間隙部（空気
層）１３の光学膜厚が「λ／４」の場合には入射光（λ
＝５５０ｎｍ）に対して高反射特性、間隙部１３の光学
膜厚が０の場合には低反射特性をそれぞれ示すことが分
かる。

【００５１】更に、図１３および図１４は、図１の光学
多層構造体１における高反射時の反射率特性が、間隙部
１３の位置によって異なる状況を表すものである。図１
３中、（ａ）は基板１０と第１の透明層（高屈折率層）
１１との間、（ｂ）は第１の透明層（高屈折率層）１１
と第２の透明層（低屈折率層）１２との間、（ｃ）は第
２の透明層１２と第３の透明層１４との間（図１，図１
１，図１２の例に対応）に間隙部１３を設けた場合の特
性をそれぞれ示している。高反射時の反射率特性として
は、（ａ）の構成の場合が最も良く、続いて、（ｃ），
（ｂ）の場合の構成となっている。なお、（ｄ）は低反
射時の反射率特性を示している。

【００５２】図１５は、図８に示した構成の光学多層構
造体２において、基板１０としてタンタル（Ｔａ）（ｎ
_m＝２．４６，ｋ＝１．９０）、第１の透明層（低屈折
率層）１１としてＭｇＦ₂膜（ｎ₁＝１．３８）、第２
の透明層（高屈折率層）１２としてＴｉＯ₂膜（ｎ＝
２．３２）、第１の透明層１１と第２の透明層１２との
間に配置される間隙部１３として空気層（ｎ＝１．０
０）を用いた場合の入射光（設計波長５５０ｎｍ）に対
する反射特性を表すものである。ここでは、間隙部（空
気層）の光学膜厚が「０」と「λ／４」の場合の特性を
表している。

【００５３】図１６（Ａ），（Ｂ）はこのときのアドミ
ッタンスダイヤグラムを表すものであり、図１６（Ａ）
は間隙部（空気層）の光学膜厚が「０」の場合の特性
（低反射時の特性）、図１６（Ｂ）は間隙部（空気層）
の光学膜厚が「λ／４」の場合の特性（高反射時の特
性）をそれぞれ示している。

【００５４】図１７は、図９に示した構成の光学多層構
造体３において、基板１０としてタンタル（Ｔａ）（ｎ
_m＝２．４６，ｋ＝１．９０）、第１の透明層（低屈折
率層）１１としてＭｇＦ₂膜（ｎ₁＝１．３８）、第２
の透明層（高屈折率層）１２としてＴｉＯ₂膜（ｎ＝
２．３２）、基板１０と第１の透明層１１との間に配置
される間隙部１３として空気層（ｎ＝１．００）を用い
た場合の入射光（設計波長５５０ｎｍ）に対する反射特
性を表すものである。ここでも、間隙部（空気層）の光
学膜厚が「０」と「λ／４」の場合の特性を表してい
る。図１８は光学膜厚が「λ／４」のときのアドミッタ
ンスダイヤグラムを表すものである。

【００５５】図１５および図１６のいずれの構成の場合
も、間隙部（空気層）１３の光学膜厚が「λ／４」の場
合には入射光（λ＝５５０ｎｍ）に対して高反射特性、
間隙部１３の光学膜厚が「０」の場合には低反射特性を
それぞれ示し、また、両者はほぼ同等の特性を有するこ
とが分かる。

【００５６】このように第１および第２の実施の形態の
光学多層構造体１〜３では、例えば５５０ｎｍなどの可
視光領域においても、高コントラストな変調を行うこと
ができる。しかも、簡単な構成であり、可動部分の移動
範囲も高々「λ／２」あるいは「λ／４」であるため、
高速応答が可能になる。従って、この光学多層構造体を
用いることにより、高速な光スイッチング素子および画
像表示装置を実現することができる。

【００５７】以上の実施の形態では、光学多層構造体の
間隙部を一層としたが、複数層、例えば図１９に示した
ように２層設けるようにしてもよい。すなわち、基板１
０上に、第１の透明層１１、第２の透明層１２、第１の
間隙部１３、第３の透明層１４、第２の間隙部３０、第
３の透明層３１をこの順に形成し、第２の透明層１３お
よび第３の透明層３１それぞれを例えば窒化シリコンか
らなる支持体３２により支持したものである。

【００５８】この光学多層構造体では、中間の第２の透
明層１２が上下に変位し、第１の間隙部１３と第２の間
隙部３０の一方の間隙が狭くなった分、他方の間隙部が
広まることにより、反射特性が変化する。

【００５９】〔駆動方法〕次に、上記光学多層構造体１
における間隙部１３の大きさを変化させるための具体的
な手段について説明する。なお、光学多層構造体２，３
の場合についても同様である。

【００６０】図２０は、静電気により光学多層構造体１
を駆動する例を示している。この光学多層構造体は、基
板１０の上の第１の透明層１１の両側にそれぞれ例えば
アルミニウム（Ａｌ）からなる電極１６ａ，１６ａを設
けると共に、第３の透明層１４を例えば窒化シリコン
（Ｓｉ₃Ｎ₄）からなる支持体１５により支持し、この
支持体１５の電極１６ａ，１６ａに対向する位置に電極
１６ｂ，１６ｂを形成したものである。

【００６１】この光学多層構造体１では、電極１６ａ，
１６ａおよび電極１６ｂ，１６ｂへの電圧印加による電
位差で生じた静電引力によって、間隙部１３の光学膜厚
を、例えば「λ／４」と「０」との間との間で２値的に
切り替えるものである。勿論、電極１６ａ，１６ａ、電
極１６ｂ，１６ｂへの電圧印加を連続的に変化させるこ
とにより、間隙部１３の大きさをある値の範囲で連続的
に変化させ、入射した光の反射の量を連続的（アナログ
的）に変化させるようにすることも可能である。

【００６２】光学多層構造体を静電気で駆動するものと
しては、その他、例えば図２１に示した方法によっても
よい。この光学多層構造体は、第２の透明層１２上に例
えばＩＴＯ（Indium-Tin Oxide) からなる透明導電膜１
７ａを設けると共に、例えばＳｉ₃Ｎ₄などからなる第
３の透明層１４を架橋構造に形成し、この第３の透明層
１４の内面に同じくＩＴＯからなる透明導電膜１７ｂを
設けたものである。透明導電膜としては、ＩＴＯの他、
酸化スズ（ＳｎＯ₂）および酸化亜鉛（ＺｎＯ）なども
用いることができる。

【００６３】この光学多層構造体では、透明導電膜１７
ａ，１７ｂ間への電圧印加による電位差で生じた静電引
力によって、間隙部１３の光学膜厚を切り替えることが
できる。なお、静電気で駆動する方法としては、２つの
透明導電膜間に電圧を印加する方法だけでなく、基板１
０を導電性材料により構成し、この基板１０と透明導電
膜との間に電圧を印加する方法もある。

【００６４】光学多層構造体の駆動は、このような静電
気の他、トグル機構や圧電素子などのマイクロマシンを
用いる方法、磁力を用いる方法や、形状記憶合金を用い
る方法など、種々考えられる。図２２（Ａ），（Ｂ）は
磁力を用いて駆動する態様を示したものである。この光
学多層構造体では、第３の透明層１４の上に開孔部を有
するコバルト（Ｃｏ）などの磁性材料からなる磁性層４
０を設けると共に基板１０の下部に電磁コイル４１を設
けたものであり、この電磁コイル４１のオン・オフの切
り替えにより、間隙部１３の間隔を例えば「λ／４」
（図２２（Ａ））と「０」（図２２（Ｂ））との間で切
り替え、これにより反射率を変化させることができる。

【００６５】〔光スイッチング装置〕図２３は、上記光
学多層構造体１を用いた光スイッチング装置１００の構
成を表すものである。光スイッチング装置１００は、金
属例えばＣｒからなる基板１０１上に複数（図では４
個）の光スイッチング素子１００Ａ〜１００Ｄを一次元
アレイ状に配設したものである。なお、１次元に限ら
ず、２次元に配列した構成としてもよい。この光スイッ
チング装置１００では、基板１０１の表面の一方向（素
子配列方向）に沿って例えば高屈折率のＴｉＯ₂膜１０
２ａおよび低屈折率のＳｉＯ₂膜１０２ｂがこの順で形
成されている。ＳｉＯ₂膜１０２ｂ上には、例えばＩＴ
Ｏ（Indium-Tin Oxide: インジウムと錫の酸化物混合
膜）膜１０３が形成されている。ここで、ＴｉＯ₂膜１
０２ａが第１の透明層、ＳｉＯ₂膜１０２ｂが第２の透
明層にそれぞれ対応している。

【００６６】基板１０１上には、ＴｉＯ₂膜１０２ａ、
ＳｉＯ₂膜１０２ｂおよびＩＴＯ膜１０３に対して直交
する方向に、４本の高屈折率のＴｉＯ₂膜１０５が配設
されている。ＴｉＯ₂膜１０５の外側には透明導電膜と
してのＩＴＯ膜１０６が形成されている。ＴｉＯ₂膜１
０５が第１の実施の形態の第３の透明層に対応するもの
で、ＩＴＯ膜１０３を跨ぐ位置において架橋構造となっ
ている。第１の透明層および第２の透明層の光学的な膜
厚は、例えば「λ／４」（λは入射光の波長（５５０ｎ
ｍ））程度である。ＩＴＯ膜１０３とＩＴＯ膜１０６と
の間には、スイッチング動作（オン・オフ）に応じてそ
の大きさが変化する間隙部１０４が設けられている。間
隙部１０４の光学膜厚は、例えば「λ／４」（１３７．
５ｎｍ）と「０」との間で変化するようになっている。
なお、ここでは、図１に示した光学多層構造体１を適用
した例について説明しているが、図８あるいは図９に示
した光学多層構造体２，３を適用するようしてもよい。

【００６７】光スイッチング素子１００Ａ〜１００Ｄ
は、透明導電膜（ＩＴＯ膜１０３，１０６）への電圧印
加による電位差で生じた静電引力によって、間隙部１０
４の光学膜厚を、例えば「λ／４」と「０」との間で切
り替える。図２３では、光スイッチング素子１００Ａ，
１００Ｃが間隙部１０４が「０」の状態（すなわち、低
反射状態）、光スイッチング素子１００Ｂ，１００Ｄが
間隙部１０４が「λ／４」の状態（すなわち、高反射状
態）を示している。なお、透明導電膜（ＩＴＯ膜１０
３，１０６）と電圧印加装置（図示せず）とにより、本
発明の「駆動手段」を構成している。

【００６８】この光スイッチング装置１００では、第１
の透明層側のＩＴＯ膜１０３を接地して電位を０Ｖと
し、第２の透明層側に形成されたＩＴＯ膜１０６に例え
ば＋１２Ｖの電圧を印加すると、その電位差によりＩＴ
Ｏ膜１０３，１０６間に静電引力が発生し、図２３では
光スイッチング素子１００Ａ，１００ＣのようにＩＴＯ
膜１０３，１０６が密着し、間隙部１３が「０」の状態
となる。この状態では、入射光Ｐ₁は上記多層構造体に
吸収される。

【００６９】次に、第２の透明層側の透明導電膜１０６
を接地させ電位を０Ｖにすると、ＩＴＯ膜１０３，１０
６間の静電引力がなくなり、図２３では光スイッチング
素子１００Ｂ，１００ＤのようにＩＴＯ膜１０３，１０
６間が離間して、間隙部１０４が「λ／４」の状態とな
る。この状態では、入射光Ｐ₁は素子により反射され、
反射光Ｐ₃となる。

【００７０】このようにして、本実施の形態では、光ス
イッチング素子１００Ａ〜１００Ｄ各々において、入射
光Ｐ₁を静電力により間隙部を２値に切り替えることに
よって、反射光Ｐ₃の取り出しの有無を選択することが
できる。

【００７１】これら光スイッチング素子１００Ａ〜１０
０Ｄでは、可動部分の動かなくてはならない距離が、大
きくても入射光の「λ／２（あるいはλ／４）」程度で
あるため、応答速度が１０ｎｓ程度に十分高速である。
よって、一次元アレイ構造で表示用のライトバルブを実
現することが可能となる。

【００７２】加えて、本実施の形態では、１ピクセルに
複数の光スイッチング素子を割り当てれば、それぞれ独
立に駆動可能であるため、これら光スイッチング素子１
００Ａ〜１００Ｄによって１画素を構成すれば、画像表
示装置として、画像表示の階調表示を行う場合に、時分
割による方法だけではなく、面積による階調表示も可能
である。

【００７３】〔画像表示装置〕図２４は、上記光スイッ
チング装置１００を用いた画像表示装置の一例として、
プロジェクションディスプレイの構成を表すものであ
る。ここでは、光スイッチング素子１００Ａ〜１００Ｄ
からの反射光Ｐ₃を画像表示に使用する例について説明
する。

【００７４】このプロジェクションディスプレイは、赤
（Ｒ），緑（Ｇ），青（Ｂ）各色のレーザからなる光源
２００ａ，２００ｂ，２００ｃと、各光源に対応して設
けられた光スイッチング素子アレイ２０１ａ，２０１
ｂ，２０１ｃ、ダイクロイックミラー２０２ａ，２０２
ｂ，２０２ｃ、プロジェクションレンズ２０３、１軸ス
キャナとしてのガルバノミラー２０４および投射スクリ
ーン２０５を備えている。なお、３原色は、赤緑青の
他、シアン，マゼンダ，イエローとしてもよい。スイッ
チング素子アレイ２０１ａ，２０１ｂ，２０１ｃはそれ
ぞれ、上記スイッチング素子を紙面に対して垂直な方向
に複数、必要画素数分、例えば１０００個を１次元に配
列したものであり、これによりライトバルブを構成して
いる。

【００７５】このプロジェクションディスプレイでは、
ＲＧＢ各色の光源２００ａ，２００ｂ，２００ｃから出
た光は、それぞれ光スイッチング素子アレイ２０１ａ，
２０１ｂ，２０１ｃに入射される。なお、この入射角は
偏光の影響がでないように、なるべく０に近くし、垂直
に入射させるようにすることが好ましい。各光スイッチ
ング素子からの反射光Ｐ₃は、ダイクロイックミラー２
０２ａ，２０２ｂ，２０２ｃによりプロジェクションレ
ンズ２０３に集光される。プロジェクションレンズ２０
３で集光された光は、ガルバノミラー２０４によりスキ
ャンされ、投射スクリーン２０５上に２次元の画像とし
て投影される。

【００７６】このように、このプロジェクションディス
プレイでは、複数個の光スイッチング素子を１次元に配
列し、ＲＧＢの光をそれぞれ照射し、スイッチング後の
光を１軸スキャナにより走査することによって、２次元
画像を表示することができる。

【００７７】また、本実施の形態では、低反射時の反射
率を０．１％以下、高反射時の反射率を７０％以上とす
ることができるので、１，０００対１程度の高コントラ
ストの表示を行うことができると共に、素子に対して光
が垂直に入射する位置で特性を出すことができるので、
光学系を組み立てる際に、偏光等を考慮にする必要がな
く、構成が簡単である。

【００７８】以上実施の形態および変形例を挙げて本発
明を説明したが、本発明は上記実施の形態および変形例
に限定されるものではなく、種々変形可能である。例え
ば、上記実施の形態では、光源としてレーザを用いて一
次元アレイ状のライトバルブを走査する構成のディスプ
レイについて説明したが、図２５に示したように、二次
元状に配列された光スイッチング装置２０６に白色光源
２０７からの光を照射して投射スクリーン２０８に画像
の表示を行う構成とすることもできる。

【００７９】また、基板としては、図２６に示したよう
な例えば厚さ２ｍｍ以内の柔軟性を有する（フレキシブ
ルな）基板２０９を用いるようにしてもよい。これによ
り、直視により画像を見ることができるペーパ−状のデ
ィスプレイを実現することが可能になる。

【００８０】更に、上記実施の形態では、本発明の光学
多層構造体をディスプレイに用いた例について説明した
が、例えば光プリンタに用いて感光性ドラムへの画像の
描きこみをする等、ディスプレイ以外の光プリンタなど
の各種デバイスにも適用することも可能である。

【００８１】

【発明の効果】以上説明したように本発明の光学多層構
造体および光スイッチング素子によれば、入射光の透過
が０となる吸収のある層、部分若しくは基板または透明
基板上に、低屈折率材料よりなる第１の透明層、および
高屈折率材料よりなる第２の透明層をこの順で配し、か
つ、光の干渉現象を起こし得る大きさを有すると共にそ
の大きさが可変な間隙部を、入射光の透過が０となる吸
収のある層、部分若しくは基板と第１の透明層との間、
または、第１の透明層と前記第２の透明層との間に設け
る構成、あるいは、入射光の透過が０となる吸収のある
層、部分若しくは基板上に、高屈折率材料よりなる第１
の透明層、低屈折率材料よりなる第２の透明層、および
高屈折率材料よりなる第３の透明層をこの順で配し、光
の干渉現象を起こし得る大きさを有すると共にその大き
さが可変な間隙部を、入射光の透過が０となる吸収のあ
る層、部分若しくは基板と第１の透明層との間、第１の
透明層と第２の透明層との間、または、第２の透明層と
第３の透明層との間に設ける構成とするようにしたの
で、間隙部の大きさを変化させることにより、基板の反
対側より入射した光の反射の量を変化させることがで
き、簡単な構成で、特に可視光領域においても、高速応
答が可能になる。

【００８２】また、本発明の画像表示装置によれば、本
発明の光スイッチング素子を１次元に配列し、この１次
元アレイ構造の光スイッチング装置を用いて画像表示を
行うようにしたので、高コントラストの表示を行うこと
ができると共に、素子に対して光が垂直に入射する位置
で特性を出すことができるので、光学系を組み立てる場
合に、偏光等を考慮にする必要がなく、構成が簡単とな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態に係る光学多層構造
体の間隙部が「λ／４」のときの構成を表す断面図であ
る。

【図２】図１に示した光学多層構造体の間隙部が「０」
のときの構成を表す断面図である。

【図３】図１に示した光学多層構造体の製造工程を説明
するための断面図である。

【図４】図３の工程に続く工程を説明するための平面図
である。

【図５】反射防止特性をアドミッタンスダイヤグラムで
説明するための図である。

【図６】図５に示した光学多層構造体に間隙部「λ／
４」を挿入した場合の特性を説明するための図である。

【図７】基板が金属のときのアドミッタンスダイヤグラ
ムである。

【図８】本発明の第２の実施の形態に係る光学多層構造
体の構成を表す断面図である。

【図９】第２の実施の形態の変形例を説明するための断
面図である。

【図１０】第１の実施の形態および第２の実施の形態の
適用範囲の相違を説明するためのアドミッタンスダイヤ
グラムである。

【図１１】図１に示した光学多層構造体の反射特性を表
す図である。

【図１２】図１に示した光学多層構造体の光学アドミッ
タンスを説明するための図である。

【図１３】第１の実施の形態での間隙部の位置による反
射特性の相違を説明するための図である。

【図１４】図１３に対応して間隙部の位置を説明するた
めの図である。

【図１５】図８に示した光学多層構造体の反射特性を表
す図である。

【図１６】図８に示した光学多層構造体の光学アドミッ
タンスを説明するための図である。

【図１７】図９に示した光学多層構造体の反射特性を表
す図である。

【図１８】図９に示した光学多層構造体の光学アドミッ
タンスを説明するための図である。

【図１９】第１の実施の形態の変形例を説明するための
図である。

【図２０】光学多層構造体の静電気による駆動方法を説
明するための断面図である。

【図２１】光学多層構造体の静電気による他の駆動方法
を説明するための断面図である。

【図２２】光学多層構造体の磁気による駆動方法を説明
するための断面図である。

【図２３】光スイッチング装置の一例の構成を表す図で
ある。

【図２４】ディスプレイの一例の構成を表す図である。

【図２５】ディスプレイの他の例を表す図である。

【図２６】ペーパー状ディスプレイの構成図である。

【符号の説明】

１…光学多層構造体、１０…基板、１１…第１の透明
層、１２…第２の透明層、１３…間隙部、１４…第３の
透明層、１００─光スイッチング装置

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】入射光の透過が０となる吸収のある層、
部分若しくは基板または透明基板上に、低屈折率材料よ
りなる第１の透明層、および高屈折率材料よりなる第２
の透明層をこの順で配し、かつ、光の干渉現象を起こし
得る大きさを有すると共にその大きさが可変な間隙部
を、前記入射光の透過が０となる吸収のある層、部分若
しくは基板と前記第１の透明層との間、または、前記第
１の透明層と前記第２の透明層との間に設けたことを特
徴とする光学多層構造体。
【請求項２】前記入射光の透過が０となる吸収のある
層、部分若しくは基板または透明基板の屈折率ｎ_mと消
衰係数ｋ_m（透明基板の場合は０）とが次式の関係を満
たすことを特徴とする請求項１記載の光学多層構造体。
【請求項３】更に、前記間隙部の光学的な大きさを変
化させる駆動手段を有し、前記駆動手段によって前記間
隙部の大きさを変化させることにより、前記入射光の透
過が０となる吸収のある層、部分若しくは基板または透
明基板の反対側より入射した光の反射の量を変化させる
ことを特徴とする請求項１記載の光学多層構造体。
【請求項４】前記第１の透明層および第２の透明層の
光学的な膜厚は、λ／４（λは入射光の設計波長）以下
であることを特徴とする請求項１記載の光学多層構造
体。
【請求項５】前記低屈折率の第１の透明層は間隙部で
あることを特徴とする請求項１記載の光学多層構造体。
【請求項６】前記駆動手段によって、前記間隙部の光
学的な大きさを、λ／４の奇数倍とλ／４の偶数倍（０
を含む）との間で、２値的あるいは連続的に変化させる
ことで、入射光の反射の量を２値的あるいは連続的に変
化させることを特徴とする請求項３記載の光学多層構造
体。
【請求項７】入射光の吸収のある層、部分若しくは基
板が、金属、窒化金属、半導体または不透明な酸化物よ
りなることを特徴とする請求項１記載の光学多層構造
体。
【請求項８】前記第１の透明層および前記第２の透明
層のうちの少なくとも一方が、互いに光学的特性の異な
る２以上の層により構成された複合層であることを特徴
とする請求項１記載の光学多層構造体。
【請求項９】前記第１の透明層および第２の透明層の
うちの少なくとも一方において、一部が透明導電膜より
なり、前記駆動手段は、前記２つの透明導電膜間、また
は前記透明導電膜と導電性のある層，部分若しくは基板
との間への電圧の印加によって発生した静電力により、
前記間隙部の光学的な大きさを変化させるものであるこ
とを特徴とする請求項１記載の光学多層構造体。
【請求項１０】前記透明導電膜は、ＩＴＯ，ＳｎＯ₂
およびＺｎＯのうちのいずれかにより形成されているこ
とを特徴とする請求項９記載の光学多層構造体。
【請求項１１】前記間隙部は、空気、または透明な気
体若しくは液体で満たされていることを特徴とする請求
項１記載の光学多層構造体。
【請求項１２】前記間隙部は、真空状態であることを
特徴とする請求項１記載の光学多層構造体。
【請求項１３】前記駆動手段は、磁力を用いて前記間
隙部の光学的な大きさを変化させるものであることを特
徴とする請求項２記載の光学多層構造体。
【請求項１４】入射光の透過が０となる吸収のある
層、部分若しくは基板上に、高屈折率材料よりなる第１
の透明層、低屈折率材料よりなる第２の透明層、および
高屈折率材料よりなる第３の透明層をこの順で配し、光
の干渉現象を起こし得る大きさを有すると共にその大き
さが可変な間隙部を、前記入射光の透過が０となる吸収
のある層、部分若しくは基板と前記第１の透明層との
間、前記第１の透明層と前記第２の透明層との間、また
は、前記第２の透明層と前記第３の透明層との間に設け
たことを特徴とする光学多層構造体。
【請求項１５】前記入射光の透過が０となる吸収のあ
る層、部分若しくは基板の屈折率ｎ_mと消衰係数ｋ_mと
が次式の関係を満たし、かつ、次式の関係を満たさないことを特徴とする請求項１４記載の光学多層構造体。
【請求項１６】更に、前記間隙部の光学的な大きさを
変化させる駆動手段を有し、前記駆動手段によって前記
間隙部の大きさを変化させることにより、前記入射光の
透過が０となる吸収のある層、部分若しくは基板の反対
側より入射した光の反射の量を変化させることを特徴と
する請求項１４記載の光学多層構造体。
【請求項１７】前記第１の透明層および第２の透明層
の光学的な膜厚は、λ／２（λは入射光の設計波長）以
下であることを特徴とする請求項１４記載の光学多層構
造体。
【請求項１８】前記第３の透明層の光学的な膜厚は、
λ／４（λは入射光の設計波長）であることを特徴とす
る請求項１７記載の光学多層構造体。
【請求項１９】前記駆動手段によって、前記間隙部の
光学的な大きさを、λ／４の奇数倍とλ／４の偶数倍
（０を含む）との間で、２値的あるいは連続的に変化さ
せることで、入射光の反射の量を２値的あるいは連続的
に変化させることを特徴とする請求項１４記載の光学多
層構造体。
【請求項２０】入射光の吸収のある層、部分若しくは
基板が、金属、窒化金属、半導体または不透明な酸化物
よりなることを特徴とする請求項１４記載の光学多層構
造体。
【請求項２１】前記第２の透明層および前記第３の透
明層のうちの少なくとも一方が、互いに光学的特性の異
なる２以上の層により構成された複合層であることを特
徴とする請求項１４記載の光学多層構造体。
【請求項２２】前記第２の透明層および第３の透明層
のうちの少なくとも一方において、一部が透明導電膜よ
りなり、前記駆動手段は、前記２つの透明導電膜間、ま
たは前記透明導電膜と導電性のある層、部分若しくは基
板との間への電圧の印加によって発生した静電力によ
り、前記間隙部の光学的な大きさを変化させるものであ
ることを特徴とする請求項１４記載の光学多層構造体。
【請求項２３】前記透明導電膜は、ＩＴＯ，ＳｎＯ₂
およびＺｎＯのうちのいずれかにより形成されているこ
とを特徴とする請求項２２記載の光学多層構造体。
【請求項２４】前記間隙部は、空気、または透明な気
体若しくは液体で満たされていることを特徴とする請求
項１４記載の光学多層構造体。
【請求項２５】前記間隙部は、真空状態であることを
特徴とする請求項１４記載の光学多層構造体。
【請求項２６】前記駆動手段は、磁力を用いて前記間
隙部の光学的な大きさを変化させるものであることを特
徴とする請求項１６記載の光学多層構造体。
【請求項２７】入射光の透過が０となる吸収のある
層、部分若しくは基板または透明基板上に、低屈折率材
料よりなる第１の透明層、および高屈折率材料よりなる
第２の透明層をこの順で配し、かつ、光の干渉現象を起
こし得る大きさを有すると共にその大きさが可変な間隙
部を、前記入射光の透過が０となる吸収のある層、部分
若しくは基板と前記第１の透明層との間、または、前記
第１の透明層と前記第２の透明層との間に設けた構成を
有する光学多層構造体と、前記間隙部の光学的な大きさを変化させる駆動手段とを
備えたことを特徴とする光スイッチング素子。
【請求項２８】前記入射光の透過が０となる吸収のあ
る層、部分若しくは基板または透明基板の屈折率ｎ_mと
消衰係数ｋ_m（透明基板の場合は０）とが次式の関係を
満たすことを特徴とする請求項２７記載の光スイッチング素
子。
【請求項２９】入射光の透過が０となる吸収のある
層、部分若しくは基板上に、高屈折率材料よりなる第１
の透明層、低屈折率材料よりなる第２の透明層、および
高屈折率材料よりなる第３の透明層をこの順で配し、光
の干渉現象を起こし得る大きさを有すると共にその大き
さが可変な間隙部を、前記入射光の透過が０となる吸収
のある層、部分若しくは基板と前記第１の透明層との
間、前記第１の透明層と前記第２の透明層との間、また
は、前記第２の透明層と前記第３の透明層との間に設け
た構成を有する光学多層構造体と、前記間隙部の光学的な大きさを変化させる駆動手段とを
備えたことを特徴とする光スイッチング素子。
【請求項３０】前記入射光の透過が０となる吸収のあ
る層、部分若しくは基板の屈折率ｎ_mと消衰係数ｋ_mと
が次式の関係を満たし、かつ、次式の関係を満たさないことを特徴とする請求項２９記載の光スイッチング素
子。
【請求項３１】１次元または２次元に配列された複数
の光スイッチング素子に光を照射することで２次元画像
を表示する画像表示装置であって、前記光スイッチング素子が、入射光の透過が０となる吸
収のある層、部分若しくは基板または透明基板上に、低
屈折率材料よりなる第１の透明層、および高屈折率材料
よりなる第２の透明層をこの順で配し、かつ、光の干渉
現象を起こし得る大きさを有すると共にその大きさが可
変な間隙部を、前記入射光の透過が０となる吸収のある
層、部分若しくは基板と前記第１の透明層との間、また
は、前記第１の透明層と前記第２の透明層との間に設け
た構成を有する光学多層構造体と、前記間隙部の光学的な大きさを変化させる駆動手段とを
備えたことを特徴とする画像表示装置。
【請求項３２】１次元または２次元に配列された複数
の光スイッチング素子に光を照射することで２次元画像
を表示する画像表示装置であって、前記光スイッチング素子が、入射光の透過が０となる吸
収のある層、部分若しくは基板上に、高屈折率材料より
なる第１の透明層、低屈折率材料よりなる第２の透明
層、および高屈折率材料よりなる第３の透明層をこの順
で配し、光の干渉現象を起こし得る大きさを有すると共
にその大きさが可変な間隙部を、前記入射光の透過が０
となる吸収のある層、部分若しくは基板と前記第１の透
明層との間、前記第１の透明層と前記第２の透明層との
間、または、前記第２の透明層と前記第３の透明層との
間に設けた構成を有する光学多層構造体と、前記間隙部の光学的な大きさを変化させる駆動手段とを
備えたことを特徴とする画像表示装置。