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JPH05173171A - Spatial optical modulating element and its manufacture - Google Patents

Spatial optical modulating element and its manufacture

Info

Publication number
JPH05173171A
JPH05173171A JP34452191A JP34452191A JPH05173171A JP H05173171 A JPH05173171 A JP H05173171A JP 34452191 A JP34452191 A JP 34452191A JP 34452191 A JP34452191 A JP 34452191A JP H05173171 A JPH05173171 A JP H05173171A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
layer
spatial light
light modulator
pixel
liquid crystal
Prior art date
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Granted
Application number
JP34452191A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2857274B2 (en
Inventor
Akio Takimoto
昭雄 滝本
Junko Asayama
純子 朝山
Koji Akiyama
浩二 秋山
Yasunori Kuratomi
靖規 藏富
Kuni Ogawa
久仁 小川
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority to JP34452191A priority Critical patent/JP2857274B2/en
Priority to US07/994,127 priority patent/US5384649A/en
Priority to EP92121953A priority patent/EP0552492B1/en
Priority to DE69224468T priority patent/DE69224468T2/en
Publication of JPH05173171A publication Critical patent/JPH05173171A/en
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Abstract

PURPOSE:To prevent the surface inward diffusion of light carriers and a drift on each border surface and to obtain the spatial optical modulating element which has high resolution by forming photoconductors which have rectifying ability in a photoconductive layer in picture element units. CONSTITUTION:The photoconductive layer 13 constitutes a pin type diode which provides rectification in the picture element units and a metallic reflecting layer 14 is formed thereupon while separated in the picture element units. When this spatial optical modulating element 1 is irradiated with light while applied with a reverse bias voltage, a photocurrent is generated in an (i) layer 13b; and the electron drifts to the side of an (n) layer 13c and the positive hole drifts to the side of a (p) layer 13a. In the area between the picture elements, there is neither the (p) layer nor the (n) layer and only the (i) layer 13b is formed, so the part of the photoconductor layer 13 positioned between the picture elements is invariably a high-resistance area since there is not any channel layer having a low-resistance border surface and a light shield layer 27 is present. Therefore, the migration of electric charges such as the electrons and positive holes generated in the picture element units, to adjacent picture elements is suppressed to eliminate crosstalk between the picture elements.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、投写型ディスプレイ、
ホログラフィーテレビジョン、光演算装置等の画像表示
装置や画像演算装置に用いられる空間光変調素子及びそ
の製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a projection display,
The present invention relates to a spatial light modulator used in an image display device such as a holographic television or an optical arithmetic device, or an image arithmetic device, and a manufacturing method thereof.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来から、大画面且つ高密度画素を備え
た高品位テレビが様々な方式で開発されており、一部実
用化されている。中でも、従来のブラウン管方式の代替
手段として液晶技術を使った投写型ディスプレイの開発
が盛んである。従来のブラウン管方式は、画素の高密度
化を狙うと画面の輝度が低下して画像全体が暗くなる傾
向にあり、またブラウン管自体の大型化が困難であると
いう課題がある。
2. Description of the Related Art Conventionally, high-definition televisions having a large screen and high-density pixels have been developed by various methods and partially put into practical use. Above all, the development of projection-type displays using liquid crystal technology is active as an alternative to the conventional CRT method. The conventional cathode ray tube method has a problem that the luminance of the screen tends to decrease and the entire image tends to be dark when aiming at higher pixel density, and it is difficult to increase the size of the cathode ray tube itself.

【0003】また、薄膜トランジスタ駆動方式の液晶素
子を使った投写型ディスプレイ装置は軽量小形化や低消
費電力等の点で有力な方法ではあるが、開口率が大きく
ないこと、素子自体が複雑で高価であること等が解決す
べき課題として挙げられている。
Further, a projection type display device using a liquid crystal element driven by a thin film transistor is an effective method in terms of downsizing and weight reduction and low power consumption, but the aperture ratio is not large and the element itself is complicated and expensive. Is mentioned as an issue to be solved.

【0004】一方、CRTを入力とした光書込み型液晶
素子との組合せは、従来より装置構造が簡単で且つCR
Tと液晶素子の利点を組み合わせた装置として注目され
ており(特開昭63−109422号公報等)、近年は
高感度な受光層としてアモルファスシリコン薄膜を備え
た液晶素子を使って、100インチ以上の大画面で動画
像を映し出すことが可能となった。また、液晶材料につ
いても、高速応答が可能な強誘電性液晶を用いて、より
高解像度な液晶ライトバルブが実現できるようになっ
た。更に、このような光書込み型液晶素子は、強誘電性
液晶が持つメモリー特性と2値化特性を利用することに
より、次世代の並列演算装置や光コンピューティング装
置の核としても期待されている。
On the other hand, the combination with the CRT-input photo-writing type liquid crystal element has a simpler device structure and CR.
As a device combining the advantages of T and a liquid crystal element (Japanese Patent Laid-Open No. 63-109422, etc.), in recent years, a liquid crystal element having an amorphous silicon thin film as a highly sensitive light receiving layer has been used, and more than 100 inches. It is now possible to project moving images on the large screen. With regard to the liquid crystal material, it has become possible to realize a higher resolution liquid crystal light valve by using a ferroelectric liquid crystal capable of high-speed response. Further, such an optical writing type liquid crystal element is expected to be the core of the next-generation parallel arithmetic device and optical computing device by utilizing the memory characteristic and the binarization characteristic of the ferroelectric liquid crystal. ..

【0005】他方、3次元立体動画映像を眼鏡なしに見
ることのできる装置としてホログラフィーテレビジョン
が注目されており、特に書換え可能なホログラム記録媒
体として液晶素子が期待されている。現在のトランジス
タ駆動方式の液晶素子の解像度は12〜25(lp/m
m)であり、今後200(lp/mm)以上の高解像度
の実現が望まれている。
On the other hand, a holographic television has been attracting attention as a device capable of viewing a three-dimensional stereoscopic moving image without glasses, and a liquid crystal element is particularly expected as a rewritable hologram recording medium. Current transistor drive type liquid crystal device has a resolution of 12 to 25 (lp / m
m), and it is desired to realize a high resolution of 200 (lp / mm) or more in the future.

【0006】このような画像表示装置や画像演算装置に
用いられる空間光変調素子は、液晶層、光導電層、反射
層、液晶を配向させるための配向膜等を備えており、従
来の空間光変調素子では、光導電層の中に整流性を有す
る光導電体が素子全体に渡って均一に成膜されるのが一
般的であり、このような光導電層の存在により高速応答
が可能となると共に、電気信号のみで素子の各画素又は
全面の状態を初期状態に戻すことが可能である(特開昭
64−18130号公報)。
A spatial light modulator used in such an image display device or an image processing device is provided with a liquid crystal layer, a photoconductive layer, a reflective layer, an alignment film for aligning the liquid crystal, etc. In a modulation element, a photoconductor having a rectifying property is generally uniformly formed in the photoconductive layer over the entire element, and the presence of such a photoconductive layer enables high-speed response. In addition, it is possible to return the state of each pixel or the entire surface of the element to the initial state only by the electric signal (Japanese Patent Laid-Open No. 64-18130).

【0007】一方、従来の空間光変調素子において、光
書き込み後の変調された光出力を読み出すために、液晶
層と光導電層との間に金属反射層を分離して設けられた
素子構造(特開昭62−169120号公報)や、金属
反射層の代わりに誘電体反射薄膜層が設けられた素子構
造が提案されている。このような素子構造において、高
密度な画像入力を書き込む限界解像度は、例えば次式に
よって与えられる。
On the other hand, in the conventional spatial light modulator, in order to read out the modulated light output after the optical writing, an element structure in which a metal reflection layer is separately provided between the liquid crystal layer and the photoconductive layer ( JP-A-62-169120) and an element structure in which a dielectric reflection thin film layer is provided instead of the metal reflection layer have been proposed. In such a device structure, the limit resolution for writing a high-density image input is given by, for example, the following equation.

【0008】[0008]

【数1】 [Equation 1]

【0009】式(1) において、fは解像度、ρは受光層
の体積抵抗率、Cは受光層と液晶層の容量和、τは液晶
の応答時間である。代表的な数値例として、ρ=1010
Ω・cm、C=10nF/cm2 、τ=100μsか
ら、f=100(lp/mm)を得る。現在、誘電体反
射膜を設けた場合は、最大125(lp/mm)の解像
度が確認されている(1990年秋季応用物理学会予稿
集26a−H−9)。
In the equation (1), f is the resolution, ρ is the volume resistivity of the light receiving layer, C is the sum of the capacitance of the light receiving layer and the liquid crystal layer, and τ is the response time of the liquid crystal. As a typical numerical example, ρ = 10 10
From Ω · cm, C = 10 nF / cm 2 , τ = 100 μs, f = 100 (lp / mm) is obtained. At present, when a dielectric reflection film is provided, a maximum resolution of 125 (lp / mm) has been confirmed (Autumn Applied Physics Society of Japan 1990 Proceedings 26a-H-9).

【0010】一方、出力画像が鮮明な画素を有する金属
反射膜の場合は100(lp/mm)以上の微細画素形
成が要求される。現在のシリコン半導体技術における微
細加工技術として、パターン線幅がμmオーダー以下の
加工が可能なフォトリソグラフィー技術が開発されてお
り、この技術を用いることにより、1画素が10μm角
で且つ画素間の幅1μm以下のパターン形成が可能であ
る。
On the other hand, when the output image is a metal reflection film having clear pixels, it is required to form fine pixels of 100 (lp / mm) or more. As a fine processing technology in the current silicon semiconductor technology, a photolithography technology capable of processing a pattern line width of the order of μm or less has been developed. By using this technology, one pixel is 10 μm square and the width between pixels is It is possible to form a pattern of 1 μm or less.

【0011】特に、後者の空間光変調素子は各画素形状
が鮮明であり、ハイビジョンテレビ等の大画面且つ高密
度ディスプレイに応用される光書き込み型素子として、
開口率が大きく且つ高輝度画面を表示可能な空間光変調
素子の実現が期待されている。また、強誘電性液晶の持
つ閾値特性による2値化処理能力を利用した光演算素子
は、個々の要素(画素に相当)が明瞭な閾値と画素形状
を有するため、光情報による並列演算装置の主要素子と
して提案されている(特願平3−1145号、特願平3
−1146号)。
In particular, the latter spatial light modulation element has a clear pixel shape and is used as an optical writing element applied to a large-screen and high-density display such as a high-definition television.
It is expected to realize a spatial light modulator having a large aperture ratio and capable of displaying a high brightness screen. Further, an optical arithmetic element utilizing the binarization processing capability of the ferroelectric liquid crystal due to the threshold characteristic has a clear threshold and pixel shape for each element (corresponding to a pixel), and therefore, the optical arithmetic element can be used as a parallel arithmetic device based on optical information. Proposed as a main element (Japanese Patent Application Nos. 3-1145 and 3)
-1146).

【0012】[0012]

【発明が解決しようとする課題】高解像度を有する画像
表示素子、又は高密度情報を有する2次元情報処理を行
う光演算素子として、強誘電性液晶を用いた空間光変調
素子があり、その解像度の限界を与える要因として、
(1) 受光層で発生した光キャリアの面内方向の拡散長、
(2) 整流性を持つことによる受光層内部の各接合界面に
おける電荷のドリフト、(3) 隣接画素間の電界強度漏れ
によるクロストーク、(4) 強誘電性液晶の最小ドメイン
の大きさ、等が考えられる。
There is a spatial light modulation element using a ferroelectric liquid crystal as an image display element having high resolution or an optical operation element for performing two-dimensional information processing having high density information. As a factor that gives the limit of
(1) In-plane diffusion length of photo carriers generated in the absorption layer,
(2) Charge drift at each junction interface inside the absorption layer due to its rectifying property, (3) Crosstalk due to electric field strength leakage between adjacent pixels, (4) Size of the minimum domain of ferroelectric liquid crystal, etc. Can be considered.

【0013】特に、分離された金属反射層が設けられた
素子構造では、要因(1) と要因(2)の影響による解像度
劣化が大きく、これらの要因で決定される解像度限界に
より、分離された反射面を有するタイプの空間光変調素
子の画素密度が決定される。
Particularly, in the element structure provided with the separated metal reflection layer, the resolution is largely deteriorated due to the influence of the factor (1) and the factor (2), and the element is separated due to the resolution limit determined by these factors. The pixel density of a spatial light modulator of the type having a reflective surface is determined.

【0014】図7は、従来の空間光変調素子の一例の断
面図である。従来の空間光変調素子は、pin構造の光
導電層13が素子全面に渡って一様に形成されており、
隣接する画素間で生ずる電位差及び電界によって、n層
では電子がp層では正孔がそれぞれ素子の横方向に移動
し、画素間のクロストークが生ずるため、前述した要因
(1) 及び要因(2) による解像度の劣化が生ずるという課
題があった。
FIG. 7 is a sectional view of an example of a conventional spatial light modulator. In the conventional spatial light modulator, the photoconductive layer 13 having the pin structure is uniformly formed over the entire surface of the device,
Due to the potential difference and electric field generated between adjacent pixels, electrons move in the n-layer and holes move in the p-layer in the lateral direction of the device, respectively, and crosstalk occurs between the pixels.
There is a problem that the resolution is degraded due to (1) and factor (2).

【0015】本発明は、前記課題を解決するため、液晶
層、光導電層、配向膜等を備えた空間光変調素子におい
て、前述したような光導電層内で生ずる解像度劣化を防
止した素子構造を備えることにより、高密度化された情
報を忠実に表示することができる空間光変調素子を提供
することを目的とし、また、本発明に係る空間光変調素
子を容易に得ることが可能な空間光変調素子の製造方法
を提供することを目的とする。
In order to solve the above-mentioned problems, the present invention is a spatial light modulator having a liquid crystal layer, a photoconductive layer, an alignment film and the like, which has an element structure which prevents the above-mentioned deterioration of resolution which occurs in the photoconductive layer. The object of the present invention is to provide a spatial light modulation element capable of faithfully displaying high-density information, and to provide a space in which the spatial light modulation element according to the present invention can be easily obtained. It is an object of the present invention to provide a method for manufacturing a light modulation element.

【0016】[0016]

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明の空間光変調素子は、少なくとも光導電層、
反射層、強誘電性液晶層及び強誘電性液晶を配向させる
配向膜を備えた空間光変調素子であって、光導電層にお
いて、整流性を有する光導電体が画素単位に形成されて
いることを特徴とする。
In order to achieve the above object, the spatial light modulator of the present invention comprises at least a photoconductive layer,
A spatial light modulator including a reflective layer, a ferroelectric liquid crystal layer, and an alignment film for aligning the ferroelectric liquid crystal, wherein a photoconductor having rectifying property is formed in each pixel in the photoconductive layer. Is characterized by.

【0017】前記構成において、整流性を有する光導電
体が、ダイオード構造を有するアモルファスシリコン半
導体であることが好ましい。また、前記構成において、
反射層が、整流性を有する光導電体の上部に、画素単位
に分割されていることが好ましい。
In the above structure, the photoconductor having a rectifying property is preferably an amorphous silicon semiconductor having a diode structure. Further, in the above configuration,
It is preferable that the reflective layer is divided into pixel units on top of the rectifying photoconductor.

【0018】また、本発明の空間光変調素子の製造方法
は、ダイオード構成を有するアモルファスシリコン半導
体からなる薄膜層を形成した後、薄膜層の最上部層の一
部を除去して整流性を有する光導電体を画素単位に形成
し、更にその表面に順次、反射層、配向膜を形成するこ
とを特徴とする。
Further, in the method for manufacturing a spatial light modulator of the present invention, after forming a thin film layer made of an amorphous silicon semiconductor having a diode structure, a part of the uppermost layer of the thin film layer is removed to have a rectifying property. A feature is that a photoconductor is formed on a pixel-by-pixel basis, and a reflective layer and an alignment film are sequentially formed on the surface thereof.

【0019】また、本発明の空間光変調素子の製造方法
は、ダイオード構成を有するアモルファスシリコン半導
体からなる薄膜層を形成した後、反射層を形成し、次に
反射層及び薄膜層の最上部層の一部を除去して、反射層
及び整流性を有する光導電体を画素単位に形成し、更に
その表面に配向膜を形成することを特徴とする。
In the method for manufacturing a spatial light modulator of the present invention, after forming a thin film layer made of an amorphous silicon semiconductor having a diode structure, a reflective layer is formed, and then the uppermost layer of the reflective layer and the thin film layer. Is partially removed, a reflective layer and a photoconductor having a rectifying property are formed on a pixel-by-pixel basis, and an alignment film is further formed on the surface thereof.

【0020】[0020]

【作用】前記構成によれば、少なくとも光導電層、反射
層、強誘電性液晶層及び強誘電性液晶を配向させる配向
膜を備えた空間光変調素子であって、光導電層に整流性
を有する光導電体が形成されていることにより、そのス
イッチング速度を著しく向上させることができる。ま
た、バイアス光が無い状態で、整流性を有する光導電体
に順方向に電圧を印可することにより、強誘電性液晶層
に大きな電界を印可して、画像メモリ状態を強制的に初
期状態に戻すことができる。一方、何らかの画像パター
ンが受光された状態で、整流性を有する光導電体に逆方
向に電圧が印可される場合、光入力のある画素は低抵抗
状態となるため、その部分の強誘電性液晶の配位が反転
すると共に、光入力のない画素部分は高抵抗のままであ
って強誘電性液晶の配位は反転しない。
According to the above structure, the spatial light modulator having at least the photoconductive layer, the reflective layer, the ferroelectric liquid crystal layer and the alignment film for aligning the ferroelectric liquid crystal, wherein the photoconductive layer has a rectifying property. By forming the photoconductor which it has, the switching speed can be remarkably improved. In addition, by applying a voltage in the forward direction to the rectifying photoconductor in the absence of bias light, a large electric field is applied to the ferroelectric liquid crystal layer, forcing the image memory state to the initial state. Can be returned. On the other hand, when a voltage is applied in the opposite direction to the photoconductor having a rectifying property in the state where some image pattern is received, the pixel having a light input is in a low resistance state, so that the ferroelectric liquid crystal in that portion. And the pixel portion with no light input remains high resistance, and the orientation of the ferroelectric liquid crystal is not reversed.

【0021】また、光導電層において、整流性を有する
光導電体が画素単位に形成されていることにより、受光
層で発生した光キャリアの面内方向の拡散、及び整流性
を持つことによる受光層内部の各接合界面における電荷
のドリフトを防ぐことができるため、これらの影響によ
る解像度劣化を抑制することができる。
Further, since the photoconductor having a rectifying property is formed in the pixel unit in the photoconductive layer, the light carriers generated in the light receiving layer are diffused in the in-plane direction, and the photoreceiver has the rectifying property. Since it is possible to prevent charge drift at each junction interface inside the layer, it is possible to suppress resolution degradation due to these influences.

【0022】また、前記構成において、整流性を有する
光導電体が、ダイオード構造を有するアモルファスシリ
コン半導体であることにより、大面積に成膜が容易で且
つ光電流発生の量子効率が良好な受光層を容易に形成す
ることができる。
Further, in the above structure, since the photoconductor having rectifying property is an amorphous silicon semiconductor having a diode structure, it is easy to form a film on a large area and the quantum efficiency of photocurrent generation is good. Can be easily formed.

【0023】また、前記構成において、反射層が、整流
性を有する光導電体の上部に、画素単位に分割されてい
ることにより、画素間の領域における光反射を抑制する
ことができ、画素間のコントラストが向上して、画像の
にじみやぼけを向上させることができる。
Further, in the above structure, since the reflective layer is divided into pixel units above the photoconductor having a rectifying property, it is possible to suppress light reflection in a region between pixels, and The contrast of the image can be improved, and the blurring and blurring of the image can be improved.

【0024】また、本発明の空間光変調素子の製造方法
によれば、ダイオード構成を有するアモルファスシリコ
ン半導体からなる薄膜層を形成した後、薄膜層の最上部
層の一部を除去して整流性を有する光導電体を画素単位
に形成し、更にその表面に順次、反射層、配向膜を形成
することにより、光導電層において整流性を有する光導
電体を画素単位に簡単に形成することができる。
Further, according to the method of manufacturing a spatial light modulator of the present invention, after forming a thin film layer made of an amorphous silicon semiconductor having a diode structure, a part of the uppermost layer of the thin film layer is removed to obtain a rectifying property. A photoconductor having a rectifying property in the photoconductive layer can be easily formed in a pixel unit by forming a photoconductor having a pixel in a pixel unit and further sequentially forming a reflective layer and an alignment film on the surface thereof. it can.

【0025】また、本発明の空間光変調素子の製造方法
は、ダイオード構成を有するアモルファスシリコン半導
体からなる薄膜層を形成した後、反射層を形成し、次に
反射層及び薄膜層の最上部層の一部を除去して、反射層
及び整流性を有する光導電体を画素単位に形成し、更に
その表面に配向膜を形成することにより、反射層及び整
流性を有する光導電体を画素単位に簡単に形成すること
ができる。
Further, in the method for manufacturing a spatial light modulator of the present invention, after forming a thin film layer made of an amorphous silicon semiconductor having a diode structure, a reflective layer is formed, and then the uppermost layer of the reflective layer and the thin film layer. Is removed to form a reflective layer and a rectifying photoconductor on a pixel-by-pixel basis, and an alignment film is further formed on the surface to form a reflective layer and a rectifying photoconductor on a pixel-by-pixel basis. Can be easily formed.

【0026】以下、図面を参照しながら、本発明の作用
について具体的に説明する。図1は本発明の空間光変調
素子の一実施例の断面図であり、図1を用いて上述した
解像度劣化が改善される様子を説明する。光導電層13
は、画素単位ごとに整流性のあるpin型ダイオードを
構成しており、その上に金属反射層14が画素単位に分
離されて形成されている。なお、光導電層13は、大面
積に成膜が容易で、且つ光電流発生の量子効率がほぼ理
想的な1に近い値を有するアモルファスシリコン層とす
ることが好ましい。一方、画素の間に位置する光導電層
13は、アモルファスシリコン層のi層13bのみを形
成する。このような素子構造により、画素に相当する部
分のpin構造が柱状に平面内に二次元的に分布すると
共に、その画素の間の領域がi層13bによって包囲さ
れたパターン形状となる。
The operation of the present invention will be specifically described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a cross-sectional view of an embodiment of the spatial light modulator of the present invention, and the manner in which the above-mentioned deterioration of resolution is improved will be described with reference to FIG. Photoconductive layer 13
Comprises a rectifying pin diode for each pixel unit, on which a metal reflection layer 14 is formed separately for each pixel unit. The photoconductive layer 13 is preferably an amorphous silicon layer which can be easily formed on a large area and has a quantum efficiency of photocurrent generation close to 1 which is almost ideal. On the other hand, the photoconductive layer 13 located between the pixels forms only the i layer 13b of the amorphous silicon layer. With such an element structure, the pin structure of the portion corresponding to the pixel is two-dimensionally distributed in the plane in a columnar shape, and the region between the pixels has a pattern shape surrounded by the i layer 13b.

【0027】このような空間光変調素子1に逆バイアス
電圧を印可しながら光を照射すると、光電流がi層13
bで発生し、そのうち電子はn層13cの側に、正孔は
p層13aの側にドリフトする。画素の間の領域は、p
層及びn層が無くi層13bのみが形成されているた
め、低抵抗な界面のチャンネル層がないこと及び遮光層
27の存在によって、画素の間に位置する光導電層13
の部分はいつも高抵抗領域となり、画素単位で発生した
電子や正孔等の電荷が隣りの画素まで移動することが抑
制され、画素間のクロストークが解消される。
When light is applied to such a spatial light modulator 1 while applying a reverse bias voltage, a photocurrent is generated in the i layer 13.
Electrons drift to the n layer 13c side and holes drift to the p layer 13a side. The area between pixels is p
Since only the i layer 13b is formed without the layers and the n layer, the photoconductive layer 13 located between the pixels is provided due to the absence of the channel layer of the low resistance interface and the presence of the light shielding layer 27.
The area of is always a high-resistance region, and charges such as electrons and holes generated in a pixel unit are suppressed from moving to an adjacent pixel, and crosstalk between pixels is eliminated.

【0028】特に、光導電層13がアモルファスシリコ
ンである場合、走行長の長い主キャリアは電子であるた
め、光吸収で発生する電荷ペアのうち電子を層中で走行
できるように基板側からp層13a、i層13b、n層
13cの順で構成する。このとき、n層13cの側でキ
ャリアである電子の横方向ドリフトを制限することは最
も効果がある。
In particular, when the photoconductive layer 13 is amorphous silicon, the main carrier having a long traveling length is an electron, so that the electrons in the charge pair generated by light absorption can travel from the substrate side so that the electrons can travel in the layer. The layer 13a, the i layer 13b, and the n layer 13c are formed in this order. At this time, it is most effective to limit the lateral drift of electrons, which are carriers, on the n-layer 13c side.

【0029】[0029]

【実施例】以下、本発明の実施例について、図面を参照
しながら説明する。図1は、本発明の空間光変調素子の
一実施例の断面図である。ガラス等の透明絶縁性基板1
1の上に、各画素の間の部分にクロム等からなる遮光膜
27が形成され、画像書き込みの際に光が画素の間に入
射するのを防いでいる。その表面に、ITOやSnOx
等の透明導電性電極12が形成され、更にその上にアモ
ルファスシリコン半導体等からなる光導電層13がダイ
オード構造でp層13a、i層13b及びn層13cの
順で積層されるが、各画素の間に相当する光導電層13
の部分は、i層13bのみが積層される。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a sectional view of an embodiment of the spatial light modulator of the present invention. Transparent insulating substrate 1 such as glass
1, a light-shielding film 27 made of chromium or the like is formed between the pixels to prevent light from entering between the pixels during image writing. ITO or SnO x on the surface
Etc., a transparent conductive electrode 12 is formed, and a photoconductive layer 13 made of an amorphous silicon semiconductor or the like is further stacked thereon in the order of a p-layer 13a, an i-layer 13b, and an n-layer 13c in a diode structure. Corresponding to the photoconductive layer 13
In the part of, only the i layer 13b is laminated.

【0030】光導電層13に使用される材料は、例えば
CdS、CdTe、CdSe、ZnS、ZnSe、Ga
As、GaN、GaP、GaAlAs、InP等の化合
物半導体や、Se、SeTe、AsSe等の非晶質半導
体や、Si、Ge、Si1-x x 、Si1-x Gex 、G
1-x x (0<x<1)の多結晶又は非晶質半導体等
の半導体、又は(1) フタロシアニン顔料(以下、「P
c」と略す)、例えば無金属Pc、XPc(X=Cu、
Ni、Co、TiO、Mg、Si(OH)2 等)、Al
ClPcCl、TiOClPcCl、InClPcC
l、InClPc、InBrPcBr等、(2) モノアゾ
色素、ジスアゾ色素等のアゾ系色素、(3) ペニレン酸無
水化物、ペニレン酸イミド等のペニレン系顔料、(4) イ
ンジゴイド染料、(5) キナクリドン顔料、(6) アントラ
キノン類、ピレンキノン類等の多環キノン類、(7) シア
ニン色素、(8) キサンテン染料、(9)PVK/TNF等
の電荷移動錯体、(10)ビリリウム塩染料とポリカーボネ
イト樹脂から形成される共晶錯体、(11)アズレニウム塩
化合物等の有機半導体がある。
The material used for the photoconductive layer 13 is, for example, CdS, CdTe, CdSe, ZnS, ZnSe, Ga.
Compound semiconductors such as As, GaN, GaP, GaAlAs, InP, amorphous semiconductors such as Se, SeTe, AsSe, Si, Ge, Si 1-x C x , Si 1-x Ge x , G
e 1-x C x (0 <x <1) semiconductor such as polycrystalline or amorphous semiconductor, or (1) phthalocyanine pigment (hereinafter referred to as “P
abbreviated as “c”), for example, metal-free Pc, XPc (X = Cu,
Ni, Co, TiO, Mg, Si (OH) 2, etc.), Al
ClPcCl, TiOClPcCl, InClPcC
1, InClPc, InBrPcBr, etc., (2) Azo dyes such as monoazo dyes and disazo dyes, (3) Penylene anhydrides, Penylene pigments such as penylene acid imides, (4) Indigoid dyes, (5) Quinacridone pigments, (6) Polycyclic quinones such as anthraquinones and pyrenequinones, (7) Cyanine dyes, (8) Xanthene dyes, (9) Charge transfer complexes such as PVK / TNF, (10) Formed from pyrylium salt dyes and polycarbonate resins There are organic semiconductors such as eutectic complexes and (11) azurenium salt compounds.

【0031】また、非晶質のSi、Ge、Si
1-x x 、Si1-x Gex 、Ge1-x x (以下、a−
Si、a−Ge、a−Si1-x x 、a−Si1-x Ge
x 、a−Ge 1-x x のように略す)を光導電層13に
使用する場合、水素又はハロゲン元素を含めても構わ
ず、誘電率の低減や抵抗率の増加のため酸素又は窒素を
含めても構わない。また、抵抗率の制御にはp型不純物
であるB、Al、Ga等の元素を、又はn型不純物であ
るP、As、Sb等の元素を添加しても構わない。
Amorphous Si, Ge, Si
1-xCx, Si1-xGex, Ge1-xCx(Hereinafter, a-
Si, a-Ge, a-Si1-xCx, A-Si1-xGe
x, A-Ge 1-xCxAbbreviated as) to the photoconductive layer 13
When used, hydrogen or halogen elements may be included.
First, use oxygen or nitrogen to reduce the dielectric constant or increase the resistivity.
You can include it. In addition, p-type impurities are used to control the resistivity.
Is an element such as B, Al, or Ga, or is an n-type impurity.
Elements such as P, As, and Sb may be added.

【0032】このように不純物を添加した非晶質材料を
積層してp/n、p/i、i/n、p/i/n等の接合
を形成し、光導電層13内に空乏層を形成するようにし
て誘電率、暗抵抗率又は動作電圧極性を制御しても構わ
ない。このような非晶質材料だけでなく、上記の材料を
2種類以上積層してヘテロ接合を形成して光導電層13
内に空乏層を形成しても構わない。また、光導電層13
の膜厚は0.1μm〜10μmの範囲が好ましい。
In this way, the amorphous materials doped with impurities are stacked to form junctions of p / n, p / i, i / n, p / i / n, etc., and the depletion layer is formed in the photoconductive layer 13. May be formed to control the dielectric constant, dark resistivity or operating voltage polarity. Not only such an amorphous material, but two or more kinds of the above materials are laminated to form a heterojunction, and the photoconductive layer 13 is formed.
A depletion layer may be formed inside. In addition, the photoconductive layer 13
The film thickness of is preferably in the range of 0.1 μm to 10 μm.

【0033】光導電層13のn層13cの表面には、ア
ルミニウム、クロム、チタン等の金属薄膜からなる反射
層14が形成される。従って、p層13a、n層13c
及び反射層14は、画素単位に分離された画素パターン
として形成される。
On the surface of the n layer 13c of the photoconductive layer 13, a reflective layer 14 made of a metal thin film of aluminum, chromium, titanium or the like is formed. Therefore, the p layer 13a and the n layer 13c
The reflective layer 14 is formed as a pixel pattern that is separated for each pixel.

【0034】この表面に、ナイロンやポリイミド等の高
分子薄膜やSiO2 斜方蒸着膜などからなる、液晶を配
向するための配向膜15が素子全面に渡って一様に形成
される。なお、配向膜15は、強誘電性液晶分子の配向
を層方向と平行になるように形成されており、その厚さ
は1000オングストローム以下であり、特に100オ
ングストローム以下が好ましい。
On this surface, an alignment film 15 made of a polymer thin film such as nylon or polyimide or a SiO 2 oblique vapor deposition film for aligning the liquid crystal is uniformly formed over the entire surface of the element. The alignment film 15 is formed so that the alignment of the ferroelectric liquid crystal molecules is parallel to the layer direction, and the thickness thereof is 1000 angstroms or less, and particularly preferably 100 angstroms or less.

【0035】強誘電性液晶層16は樹脂製ビーズ等のス
ペーサ17によってセル厚が決定される。特に、出力光
のコントラストが高くするために、透過型空間光変調素
子の場合は、強誘電性液晶層16の厚さは約2μmに、
反射型空間光変調素子の場合は、約1μmに設定するこ
とが好ましい。また、強誘電性液晶層16の材料は、強
誘電性液晶であるカイラルスメクティックC液晶が好ま
しい。
The cell thickness of the ferroelectric liquid crystal layer 16 is determined by the spacers 17 such as resin beads. In particular, in order to increase the contrast of output light, the thickness of the ferroelectric liquid crystal layer 16 is about 2 μm in the case of a transmissive spatial light modulator.
In the case of a reflective spatial light modulator, it is preferably set to about 1 μm. Further, the material of the ferroelectric liquid crystal layer 16 is preferably a chiral smectic C liquid crystal which is a ferroelectric liquid crystal.

【0036】同様に、ガラス等の透明絶縁性基板20の
上にも、ITOやSnOx 等の透明導電性電極19が形
成され、その上にも、配向膜15と同様な配向層18が
素子全面に渡って一様に形成される。
Similarly, a transparent conductive electrode 19 such as ITO or SnO x is formed on a transparent insulating substrate 20 such as glass, and an alignment layer 18 similar to the alignment film 15 is formed on the transparent conductive electrode 19. It is formed uniformly over the entire surface.

【0037】次に、空間光変調素子1の動作について説
明する。光導電層13が積層された基板側から入射光2
1によってパターン情報が記録される。素子の反対側に
おいて、読み出し光22が偏光子23を介して照射さ
れ、記録されたパターン情報に対応して変調された出力
光24が検光子25を介して出力される。なお、偏光子
23と検光子25の偏光方向は直交している。
Next, the operation of the spatial light modulator 1 will be described. Incident light 2 from the substrate side where the photoconductive layer 13 is laminated
1 records pattern information. On the opposite side of the element, the reading light 22 is emitted through the polarizer 23, and the output light 24 modulated according to the recorded pattern information is output through the analyzer 25. The polarization directions of the polarizer 23 and the analyzer 25 are orthogonal to each other.

【0038】図2は、本発明の空間光変調素子の他の実
施例の断面図である。本実施例の空間光変調素子1は、
図1に示したものとほぼ同様であるが、画素単位に分離
形成された反射層14の代わりに、素子全面に渡って一
様な多層誘電体反射膜26が形成されている点が相違す
る。従って、金属薄膜と比較して多層誘電体反射膜を用
いることにより90%以上の反射率を達成することがで
き、高輝度の読み出し画像を得ることができる。
FIG. 2 is a sectional view of another embodiment of the spatial light modulator of the present invention. The spatial light modulator 1 of the present embodiment is
Although it is almost the same as that shown in FIG. 1, a difference is that a uniform multilayer dielectric reflection film 26 is formed over the entire surface of the element instead of the reflection layer 14 formed separately in pixel units. .. Therefore, by using the multilayer dielectric reflection film as compared with the metal thin film, a reflectance of 90% or more can be achieved, and a read image with high brightness can be obtained.

【0039】図3は、本発明の空間光変調素子の他の実
施例の断面図である。本実施例の空間光変調素子1は、
図1に示したものとほぼ同様であるが、画素の間の相当
する光導電層13の部分が、p層13a及びi層13b
が積層されている点が相違する。従って、n層13cに
おける光キャリア、特に電子の横方向へのドリフトを抑
制することにより、解像度劣化を防止する。
FIG. 3 is a sectional view of another embodiment of the spatial light modulator of the present invention. The spatial light modulator 1 of the present embodiment is
Although substantially the same as that shown in FIG. 1, the corresponding portions of the photoconductive layer 13 between the pixels are the p layer 13a and the i layer 13b.
Are different in that they are laminated. Therefore, the deterioration of resolution is prevented by suppressing the drift of the photo carriers, particularly the electrons, in the n layer 13c in the lateral direction.

【0040】図4は、本発明の空間光変調素子の製造方
法の一実施例の工程を説明するための断面図である。 (a)工程において、ガラス基板11の上に、クロム膜
をスパッタ法により成膜し遮光膜27を形成した後、フ
ォトリソグラフィーを用いて、各画素に相当する部分を
除去し、その上にITO電極12をスパッタ法により形
成した。
FIG. 4 is a cross-sectional view for explaining the steps of one embodiment of the method for manufacturing a spatial light modulator of the present invention. In the step (a), a chrome film is formed on the glass substrate 11 by a sputtering method to form a light-shielding film 27, and then a portion corresponding to each pixel is removed by using photolithography, and ITO is formed thereon. The electrode 12 was formed by the sputtering method.

【0041】(b)工程において、プラズマCVD法に
よってアモルファスシリコン光導電層のp層13aを全
面に渡って形成した後、フォトリソグラフィーを用いて
遮光膜以外の部分、即ち各画素の部分にレジスト膜30
を形成する。
In the step (b), after the p layer 13a of the amorphous silicon photoconductive layer is formed over the entire surface by the plasma CVD method, the resist film is formed by photolithography on the portion other than the light shielding film, that is, the portion of each pixel. Thirty
To form.

【0042】(c)工程において、画素間に相当するp
層13aをエッチング等により除去した後、レジスト膜
30を除去してから、次に画素の部分がpinダイオー
ドの構造となるようにアモルファスシリコン光導電層の
i層13b、n層13cを連続成膜する。更に、その上
に反射層14として、例えば電子ビーム蒸着によってア
ルミニウム薄膜を形成する。次に、フォトリソグラフィ
ーを用いて各画素の部分にレジスト膜31を形成する。
In step (c), p corresponding to the pixels is
After removing the layer 13a by etching or the like, the resist film 30 is removed, and then the i layer 13b and the n layer 13c of the amorphous silicon photoconductive layer are continuously formed so that the pixel portion has a pin diode structure. To do. Further, an aluminum thin film is formed thereon as the reflection layer 14 by, for example, electron beam evaporation. Next, a resist film 31 is formed on each pixel portion by using photolithography.

【0043】(d)工程において、エッチングにより各
画素の間の部分の反射層14及びアモルファスシリコン
光導電層のn層13cを除去した後、レジスト膜31を
除去する。次に、強誘電性液晶を配向させるための配向
膜15として、例えば塗布によりポリイミド膜を形成す
る。なお、配向処理する際には均一配向を得るために、
高分子膜の表面をナイロン等の布で擦るラビング処理を
施すこと好ましい。また、配向膜15として斜方蒸着法
によるSiO2 膜を用いる場合にはラビング処理の必要
はない。
In step (d), the resist layer 31 is removed after the reflective layer 14 and the n layer 13c of the amorphous silicon photoconductive layer in the portions between the pixels are removed by etching. Next, as an alignment film 15 for aligning the ferroelectric liquid crystal, a polyimide film is formed by coating, for example. In addition, in order to obtain uniform alignment when performing the alignment treatment,
It is preferable to rub the surface of the polymer film with a cloth such as nylon. Further, when the SiO 2 film formed by the oblique evaporation method is used as the alignment film 15, the rubbing process is not necessary.

【0044】この(d)工程の後、スペーサ17を分散
させた対向側のガラス基板20と共に張り合わせること
によって、図1に示した空間光変調素子を製造すること
ができる。
After the step (d), the spatial light modulator shown in FIG. 1 can be manufactured by laminating the spacers 17 together with the dispersed glass substrate 20 on the opposite side.

【0045】以下、本発明に係る空間光変調素子及びそ
の製造方法の具体的な実施例について詳説する。 (実施例1)本実施例において、図1に示した空間光変
調素子の製造について、図4を参照しながら説明する。
透明絶縁性基板11として、55mm×45mm×1.
1mmのガラス基板を用いて、その上に1000オング
ストロームの厚さのクロム膜をスパッタ法により成膜し
て遮光膜を全面に形成する。次に、フォトリソグラフィ
ーを用いて、1画素に相当する40μm角の窓を、縦横
方向に45μmピッチの画素パターンで遮光膜27を形
成した。次に、その上に0.05μm〜0.5μmの厚
さのITOをスパッタ法により成膜して、透明導電性電
極12を全面に渡って形成した(a工程)。
Specific examples of the spatial light modulator and the method for manufacturing the same according to the present invention will be described below in detail. (Embodiment 1) In this embodiment, the manufacture of the spatial light modulator shown in FIG. 1 will be described with reference to FIG.
As the transparent insulating substrate 11, 55 mm × 45 mm × 1.
Using a 1 mm glass substrate, a chromium film having a thickness of 1000 angstrom is formed thereon by a sputtering method to form a light shielding film on the entire surface. Next, using photolithography, a 40 μm square window corresponding to one pixel and a light shielding film 27 were formed in a pixel pattern of 45 μm pitch in the vertical and horizontal directions. Next, an ITO film having a thickness of 0.05 μm to 0.5 μm was formed thereon by a sputtering method to form the transparent conductive electrode 12 over the entire surface (step a).

【0046】p層のアモルファスシリコンを形成するた
め、プラズマCVD法によりアモルファスシリコンを成
膜した後、35mm×35mmの有効面積内にボロンを
1000ppm添加することにより、500オングスト
ローム厚さのp層13aを形成した。次に、この基板を
成膜装置より取り出してフォトリソグラフィーを用い
て、各画素の間に相当する部分にレジスト膜30をパタ
ーン形成する(b工程)。
In order to form the amorphous silicon of the p layer, after forming the amorphous silicon by the plasma CVD method, 1000 ppm of boron is added within the effective area of 35 mm × 35 mm to form the p layer 13a of 500 angstrom thickness. Formed. Next, this substrate is taken out from the film forming apparatus and a resist film 30 is patterned on portions corresponding to each pixel by photolithography (step b).

【0047】画素間に相当するp層13aをエッチング
等により除去した後、レジスト膜30が除去されて、p
層13aがパターン形成された基板を、再びプラズマC
VD装置に入れて、2μm膜厚の無添加i層13bと、
2000オングストローム膜厚でリン添加のn層13c
を連続的に成膜する。次に、n層13cの上に、電子ビ
ーム蒸着法により1500オングストローム厚さのアル
ミニウム薄膜を反射層14として全面に形成した。そし
て、フォトリソグラフィーを用いて、各画素の間に相当
する部分にレジスト膜31をパターン形成する(c工
程)。
After the p layer 13a corresponding to the space between the pixels is removed by etching or the like, the resist film 30 is removed and p
The substrate on which the layer 13a is patterned is again treated with plasma C
Put it in a VD device and add a non-doped i layer 13b with a thickness of 2 μm,
2000-angstrom-thick phosphorus-doped n-layer 13c
Are continuously formed. Next, an aluminum thin film having a thickness of 1500 Å was formed as the reflective layer 14 on the entire surface of the n layer 13c by the electron beam evaporation method. Then, by using photolithography, a resist film 31 is pattern-formed in a portion corresponding to each pixel (step c).

【0048】アルミニウム膜の反射層14は、酸性液に
よってウェットエッチングされてレジスト膜31の部分
が残る。また、アモルファスシリコンn層13cは、フ
ッ酸系の溶液によるウェットエッチング、又はCF4
酸素によるリアクティブ・イオン・エッチングにより画
素パターンが形成される。この上に配向膜14として、
ポリイミドの前駆体であるポリアミック酸をスピナーに
より200オングストローム以下の厚さで塗布し、基板
全体を熱処理炉に入れ、230℃1時間の加熱処理を施
すことにより、ポリアミック酸がイミド化してポリイミ
ド膜が形成される(d工程)。
The reflective layer 14 made of an aluminum film is wet-etched with an acid solution, and the resist film 31 remains. A pixel pattern is formed on the amorphous silicon n-layer 13c by wet etching with a hydrofluoric acid-based solution or reactive ion etching with CF 4 and oxygen. On this, as the alignment film 14,
Polyamic acid, which is a precursor of polyimide, is applied by a spinner to a thickness of 200 angstroms or less, and the entire substrate is placed in a heat treatment furnace and subjected to heat treatment at 230 ° C. for 1 hour, whereby the polyamic acid is imidized to form a polyimide film. Formed (step d).

【0049】一方、図1に示す片側の透明絶縁性基板2
0の上にはITOの透明導電性電極19をスパッタ法に
より全面に形成した後、前述の方法と同様にポリイミド
の配向膜18を全面に積層した。そして、配向膜15、
18の表面をナイロン布で一定方向に擦ることにより、
配向膜の配向処理を行なう。
On the other hand, the transparent insulating substrate 2 on one side shown in FIG.
A transparent conductive electrode 19 made of ITO was formed on the entire surface of No. 0 by sputtering, and then an alignment film 18 of polyimide was laminated on the entire surface in the same manner as in the above method. Then, the alignment film 15,
By rubbing the surface of 18 with nylon cloth in a certain direction,
The alignment process of the alignment film is performed.

【0050】次に、強誘電性液晶層16の形成について
説明する。厚さが約1μmの強誘電性液晶層を実現する
ため、片側の基板の配向膜15の表面に、イソプロピー
ルアルコール中に分散させた直径1μmのビーズからな
るスペーサ17をスプレーによって撒いた後、透明絶縁
性基板11、20の周囲にUV硬化樹脂を塗布しお互い
に接着させることにより液晶セルを作製した。この液晶
セルの中に真空中で強誘電液晶(商品名「ZLI−36
54」、メルク社製)を注入した後、均一配向を得るた
めに強誘電液晶の相転移温度(62℃)以上の温度に加
熱し、1℃/分以下の徐冷速度で室温にもどし再配向さ
せた。
Next, the formation of the ferroelectric liquid crystal layer 16 will be described. In order to realize a ferroelectric liquid crystal layer having a thickness of about 1 μm, spacers 17 made of beads with a diameter of 1 μm dispersed in isopropyl alcohol are sprayed on the surface of the alignment film 15 on one side of the substrate, A liquid crystal cell was produced by applying a UV curable resin around the transparent insulating substrates 11 and 20 and adhering them to each other. Ferroelectric liquid crystal (brand name "ZLI-36
54 ", manufactured by Merck & Co., Inc., and then heated to a temperature higher than the phase transition temperature (62 ° C.) of the ferroelectric liquid crystal in order to obtain uniform alignment, and returned to room temperature at a slow cooling rate of 1 ° C./min or less and then re-heated. Oriented.

【0051】このようにして本発明に係る空間光変調素
子1を得ることができた。次に、得られた空間光変調素
子1の特性評価について説明する。図5は、空間光変調
素子の評価に用いた投写型ディスプレイ装置の概略構成
図である。空間光変調素子1に光書き込みを行う手段と
して、縦が480画素、横が650画素の分解能を有す
るCRTディスプレイ43を用いた。読み出し光は、メ
タルハライドランプの光源40から出射して、コンデン
サーレンズ41により集光され、偏光ビームスプリッタ
42を介して空間光変調素子1に照射される。出力像
は、偏光ビームスプリッタ42で反射されて、レンズ4
4で拡大されスクリーン45に結像される。CRTディ
スプレイ43の画面上の各画素が、空間光変調素子1の
分割された画素内に書き込まれると、スクリーン45で
は四角形状の画素に変換される。
Thus, the spatial light modulator 1 according to the present invention could be obtained. Next, the characteristic evaluation of the obtained spatial light modulator 1 will be described. FIG. 5 is a schematic configuration diagram of a projection display device used for evaluation of the spatial light modulator. A CRT display 43 having a resolution of 480 pixels in the vertical direction and 650 pixels in the horizontal direction was used as a means for optically writing in the spatial light modulator 1. The readout light is emitted from the light source 40 of the metal halide lamp, condensed by the condenser lens 41, and applied to the spatial light modulator 1 via the polarization beam splitter 42. The output image is reflected by the polarization beam splitter 42 and the lens 4
The image is magnified at 4 and imaged on the screen 45. When each pixel on the screen of the CRT display 43 is written in the divided pixels of the spatial light modulator 1, the pixels are converted into rectangular pixels on the screen 45.

【0052】その結果、開口率が80%と大きく、且つ
100インチ相当の大きさに拡大した像はスクリーン4
5上で2000ルーメンの照度を持つ明るい画像が得ら
れる。更に、画像のコントラストは250:1、解像度
は縦方向650本TVライン数が確認された。
As a result, the image having a large aperture ratio of 80% and enlarged to a size of 100 inches is displayed on the screen 4.
5 gives a bright image with an illuminance of 2000 lumens. Further, it was confirmed that the image contrast was 250: 1 and the resolution was 650 TV lines in the vertical direction.

【0053】また、動画像を出力したところビデオレー
トの動きに対して残像が無く、鮮明な高輝度画像が得ら
れた。また、RGBの3原色に対応したCRTディスプ
レイ43と空間光変調素子1の組み合わせを3組用意し
て、スクリーン上で合成することにより、カラー画像を
得ることができた。
When a moving image was output, there was no afterimage with respect to the movement at the video rate, and a clear high-luminance image was obtained. Also, a color image could be obtained by preparing three combinations of the CRT display 43 and the spatial light modulator 1 corresponding to the three primary colors of RGB and combining them on the screen.

【0054】一方、特性評価の比較のために、図7に示
した構造を有する空間光変調素子を図5に示した投写型
ディスプレイに組み込んだところ、解像度は縦方向45
0本TVライン数という結果が得られた。
On the other hand, when the spatial light modulator having the structure shown in FIG. 7 was incorporated into the projection display shown in FIG. 5 for comparison of the characteristic evaluation, the resolution was 45 in the vertical direction.
The result is 0 TV lines.

【0055】(実施例2)実施例1に示した同様の製造
方法により、画素の形状が8μm角で、画素ピッチが1
0μmで、縦3200画素×横3200画素の画素パタ
ーンを有する空間光変調素子を作製した。従って、全画
素数は107 個以上となる。得られた空間光変調素子の
特性は、解像度評価用の写真画像を記録した後、記録画
像を読み出したところ、100(lp/mm)の解像度
を確認することができた。
(Embodiment 2) By the same manufacturing method as in Embodiment 1, the pixel shape is 8 μm square and the pixel pitch is 1.
A spatial light modulator having a pixel pattern of 0 μm and vertical 3200 pixels × horizontal 3200 pixels was produced. Therefore, the total number of pixels is 10 7 or more. Regarding the characteristics of the obtained spatial light modulator, a photographic image for resolution evaluation was recorded, and then the recorded image was read, whereby a resolution of 100 (lp / mm) could be confirmed.

【0056】(実施例3)実施例2と同様な製造方法及
び画素パターンにより、図2に示した空間光変調素子と
同様な素子構造であって、反射層14の代わりに、Zn
SとMgF2 の交互積層膜からなる誘電体反射膜26を
電子ビーム蒸着によって形成したものを作製した。得ら
れた空間光変調素子は、誘電体反射膜26により90%
以上の反射率を達成することができるため、画像の輝度
が大きくなると共に、100(lp/mm)の解像度を
達成した。
(Embodiment 3) A device structure similar to that of the spatial light modulator shown in FIG. 2 is obtained by the same manufacturing method and pixel pattern as in Embodiment 2, except that the reflective layer 14 is replaced by Zn.
A dielectric reflection film 26 made of an alternating laminated film of S and MgF 2 was formed by electron beam evaporation. The obtained spatial light modulator has a dielectric reflection film 26 of 90%.
Since the above reflectance can be achieved, the brightness of the image was increased and a resolution of 100 (lp / mm) was achieved.

【0057】(実施例4)図3に示した空間光変調素子
を得るために、実施例1に示した製造方法と同様である
が、図4に示した(b)工程において、アモルファスシ
リコン層のp層13a、i層13b、n層13cを連続
して積層する点が相違する。従って、遮光膜27の部
分、即ち画素の間に相当する部分の光導電層13は、p
/i構造となる。画素の形状を実施例2と同様の8μm
角に形成したところ、得られた空間光変調素子の解像度
は、100(lp/mm)となった。従って、図1に示
す素子構造に比べ、p層13aのパターン形成工程が省
略できるため、より簡単な製造方法で高解像度の空間光
変調素子を得られることが確認された。また、この結果
から、アモルファスシリコン層を受光層とする空間光変
調素子では、n層13cにおける電子の横方向へのドリ
フトが解像度劣化をもたらす最大要因であることが予想
される。
Example 4 To obtain the spatial light modulator shown in FIG. 3, the manufacturing method is the same as that of Example 1, but in the step (b) shown in FIG. 4, the amorphous silicon layer is used. P layer 13a, i layer 13b, and n layer 13c are continuously laminated. Therefore, the photoconductive layer 13 in the portion of the light shielding film 27, that is, the portion corresponding to the portion between the pixels is p
/ I structure. The pixel shape is 8 μm as in the second embodiment.
When formed in a corner, the obtained spatial light modulator had a resolution of 100 (lp / mm). Therefore, as compared with the element structure shown in FIG. 1, the pattern formation step of the p layer 13a can be omitted, and it has been confirmed that a high resolution spatial light modulator can be obtained by a simpler manufacturing method. Further, from these results, it is expected that in the spatial light modulator using the amorphous silicon layer as the light receiving layer, the drift of electrons in the n layer 13c in the lateral direction is the largest factor that causes deterioration in resolution.

【0058】次に、本実施例の空間光変調素子をホログ
ラフィーテレビジョン装置として特性評価した結果を説
明する。図6は、空間光変調素子の評価に用いたホログ
ラフィーテレビジョン装置の概略構成図である。空間光
変調素子に光書き込みを行う手段として、He−Neレ
ーザ51からのコヒーレント光がハーフミラー52で分
割されて、一方の光束がレンズ56を介して被写体50
を通ってCCD58に照射され、他方の光束がレンズ5
4、55からなるビームエキスパンダを通り、ハーフミ
ラー57を介してCCD58に参照光として照射され、
CCD58の撮像面上に干渉縞パターンが形成される。
干渉縞パターンの画像データは電気信号に変換され、C
RT65に転送され再生される。
Next, the result of characteristic evaluation of the spatial light modulator of this embodiment as a holographic television device will be described. FIG. 6 is a schematic configuration diagram of a holographic television device used for evaluation of the spatial light modulator. As a means for performing optical writing in the spatial light modulator, the coherent light from the He-Ne laser 51 is split by the half mirror 52, and one of the light fluxes passes through the lens 56 and the subject 50.
The light is radiated to the CCD 58 through the lens 5 and the other light flux is passed through the lens 5.
After passing through a beam expander composed of 4 and 55, the CCD 58 is irradiated with the reference light through the half mirror 57,
An interference fringe pattern is formed on the image pickup surface of the CCD 58.
The image data of the interference fringe pattern is converted into an electric signal and C
It is transferred to RT65 and reproduced.

【0059】CRT65の画面上で再生された干渉縞パ
ターンの画像データは、レンズ66により空間光変調素
子1に光書き込みされ記録される。なお、空間光変調素
子1の画素パターンは8μm角の画素が10μmピッチ
で3200×3200=約107 画素のものを使用し
た。
The image data of the interference fringe pattern reproduced on the screen of the CRT 65 is optically written and recorded in the spatial light modulator 1 by the lens 66. The spatial light modulator 1 has a pixel pattern of 8 μm square pixels having a pitch of 10 μm and 3200 × 3200 = about 10 7 pixels.

【0060】画像の読み出しは、He−Neレーザ61
からのコヒーレント光がレンズ62、63からなるビー
ムエキスパンダを通り、偏光ビームスプリッタ64を介
して空間光変調素子1に照射され、変調された出力光が
偏光ビームスプリッタ64を通過してレンズ67によ
り、反射モードによる立体像を肉眼68で観察される。
The He-Ne laser 61 is used to read out the image.
The coherent light from the laser beam passes through the beam expander composed of the lenses 62 and 63, is irradiated onto the spatial light modulation element 1 via the polarization beam splitter 64, and the modulated output light passes through the polarization beam splitter 64 and passes through the lens 67. , A stereoscopic image in the reflection mode is observed with the naked eye 68.

【0061】その結果、実時間表示される立体画像を再
生することができ、被写体50の動きを実時間ホログラ
ムで観察することができた。また、開口率は64%で、
画像のコントラストは200:1、解像度は100ライ
ン/mmの各性能が確認された。
As a result, the stereoscopic image displayed in real time can be reproduced, and the movement of the subject 50 can be observed in the real time hologram. The aperture ratio is 64%,
It was confirmed that the image contrast was 200: 1 and the resolution was 100 lines / mm.

【0062】[0062]

【発明の効果】以上詳説したように、本発明の空間光変
調素子は、少なくとも光導電層、反射層、強誘電性液晶
層及び強誘電性液晶を配向させる配向膜を備えた空間光
変調素子であって、整流性を有する光導電体が画素単位
に形成されていることにより、光導電層のスイッチング
速度の向上、メモリ状態初期化の容易化と併せて、光キ
ャリアの面内方向拡散及び各接合界面でのドリフトを防
止しているため、高い解像度を有する空間光変調素子を
得ることができる。特に、光導電体としてアモルファス
シリコン半導体を使用することにより、空間光変調素子
の受光面積を大きくすることが可能となると共に、高い
量子効率を示すため高感度の空間光変調素子を得ること
ができる。また、反射層が光導電体の上部に画素単位に
分割されていることにより、画素間の領域における光反
射が抑えられ、高い解像度の空間光変調素子を得ること
ができる。
As described above in detail, the spatial light modulator of the present invention is provided with at least a photoconductive layer, a reflective layer, a ferroelectric liquid crystal layer and an alignment film for aligning the ferroelectric liquid crystal. The photoconductor having a rectifying property is formed for each pixel, so that the switching speed of the photoconductive layer is improved and the initialization of the memory state is facilitated, and the in-plane diffusion of photocarriers and Since the drift at each junction interface is prevented, a spatial light modulator having high resolution can be obtained. In particular, by using an amorphous silicon semiconductor as the photoconductor, it is possible to increase the light receiving area of the spatial light modulator, and it is possible to obtain a highly sensitive spatial light modulator because it exhibits high quantum efficiency. .. In addition, since the reflective layer is divided on the photoconductor on a pixel-by-pixel basis, light reflection in a region between pixels is suppressed, and a spatial light modulator having a high resolution can be obtained.

【0063】また、本発明の空間光変調素子の製造方法
は、反射層、又は反射層及び整流性を有する光導電体を
画素単位に形成することが容易となり、簡単な製造工程
により製造コストが低く且つ高解像度の空間光変調素子
を得ることができる
Further, according to the method of manufacturing the spatial light modulator of the present invention, it becomes easy to form the reflective layer, or the reflective layer and the photoconductor having the rectifying property on a pixel-by-pixel basis, and the manufacturing cost is reduced by a simple manufacturing process. A low and high resolution spatial light modulator can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の空間光変調素子の一実施例の断面図で
ある。
FIG. 1 is a sectional view of an embodiment of a spatial light modulator of the present invention.

【図2】本発明の空間光変調素子の他の実施例の断面図
である。
FIG. 2 is a sectional view of another embodiment of the spatial light modulator of the present invention.

【図3】本発明の空間光変調素子の他の実施例の断面図
である。
FIG. 3 is a sectional view of another embodiment of the spatial light modulator of the present invention.

【図4】本発明の空間光変調素子の製造方法の一実施例
の工程を説明するための断面図である。
FIG. 4 is a cross-sectional view for explaining a process of an embodiment of the method for manufacturing the spatial light modulator of the present invention.

【図5】空間光変調素子の評価に用いた投写型ディスプ
レイ装置の概略構成図である。
FIG. 5 is a schematic configuration diagram of a projection display device used for evaluation of a spatial light modulator.

【図6】空間光変調素子の評価に用いたホログラフィー
テレビジョン装置の概略構成図である。
FIG. 6 is a schematic configuration diagram of a holographic television device used for evaluation of a spatial light modulator.

【図7】従来の空間光変調素子の一例の断面図である。FIG. 7 is a cross-sectional view of an example of a conventional spatial light modulator.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11 透明絶縁性基板 12 透明導電性電極 13 光導電層 13a p層 13b i層 13c n層 14 反射層 15 配向膜 16 強誘電性液晶層 17 スペーサ 18 配向層 19 透明導電性電極 20 透明絶縁性基板 21 入射光 22 読み出し光 23 偏光子 24 出力光 25 検光子 26 多層誘電体反射膜 27 遮光膜 30、31 レジスト膜 40 光源 41 コンデンサーレンズ 42 偏光ビームスプリッタ 43 CRTディスプレイ 44 レンズ 45 スクリーン 51、61 He−Neレーザ 52、57 ハーフミラー 53 ミラー 54、55、56、62、63、66、67 レンズ 58 CCD 64 偏光ビームスプリッタ 65 CRT 68 肉眼 11 Transparent Insulating Substrate 12 Transparent Conductive Electrode 13 Photoconductive Layer 13a p Layer 13b i Layer 13c n Layer 14 Reflective Layer 15 Alignment Film 16 Ferroelectric Liquid Crystal Layer 17 Spacer 18 Alignment Layer 19 Transparent Conductive Electrode 20 Transparent Insulating Substrate 21 Incident Light 22 Readout Light 23 Polarizer 24 Output Light 25 Analyzer 26 Multilayer Dielectric Reflective Film 27 Light Shielding Film 30, 31 Resist Film 40 Light Source 41 Condenser Lens 42 Polarizing Beam Splitter 43 CRT Display 44 Lens 45 Screen 51, 61 He- Ne laser 52, 57 Half mirror 53 Mirror 54, 55, 56, 62, 63, 66, 67 Lens 58 CCD 64 Polarizing beam splitter 65 CRT 68 Naked eye

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 藏富 靖規 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 小川 久仁 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Yasuki Zutomi, 1006 Kadoma, Kadoma, Osaka Prefecture Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. (72) Kuni Ogawa, 1006 Kadoma, Kadoma City, Osaka Matsushita Electric Industrial

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 少なくとも光導電層、反射層、強誘電性
液晶層及び前記強誘電性液晶を配向させる配向膜を備え
た空間光変調素子であって、前記光導電層において、整
流性を有する光導電体が画素単位に形成されていること
を特徴とする空間光変調素子。
1. A spatial light modulator comprising at least a photoconductive layer, a reflective layer, a ferroelectric liquid crystal layer, and an alignment film for aligning the ferroelectric liquid crystal, wherein the photoconductive layer has a rectifying property. A spatial light modulator comprising a photoconductor formed on a pixel-by-pixel basis.
【請求項2】 整流性を有する光導電体が、ダイオード
構造を有するアモルファスシリコン半導体である請求項
1に記載の空間光変調素子。
2. The spatial light modulator according to claim 1, wherein the rectifying photoconductor is an amorphous silicon semiconductor having a diode structure.
【請求項3】 反射層が、整流性を有する光導電体の上
部に、画素単位に分割されている請求項1又は2に記載
の空間光変調素子。
3. The spatial light modulator according to claim 1, wherein the reflective layer is divided into pixel units on the photoconductor having a rectifying property.
【請求項4】 ダイオード構成を有するアモルファスシ
リコン半導体からなる薄膜層を形成した後、前記薄膜層
の最上部層の一部を除去して整流性を有する光導電体を
画素単位に形成し、更にその表面に順次、反射層、配向
膜を形成する空間光変調素子の製造方法。
4. After forming a thin film layer made of an amorphous silicon semiconductor having a diode structure, a part of the uppermost layer of the thin film layer is removed to form a photoconductor having a rectifying property for each pixel, A method for manufacturing a spatial light modulator, in which a reflective layer and an alignment film are sequentially formed on the surface thereof.
【請求項5】 ダイオード構成を有するアモルファスシ
リコン半導体からなる薄膜層を形成した後、反射層を形
成し、次に前記反射層及び前記薄膜層の最上部層の一部
を除去して、前記反射層及び整流性を有する光導電体を
画素単位に形成し、更にその表面に配向膜を形成する空
間光変調素子の製造方法。
5. A reflective layer is formed after forming a thin film layer made of an amorphous silicon semiconductor having a diode structure, and then the reflective layer and a part of the uppermost layer of the thin film layer are removed to form the reflective layer. A method for manufacturing a spatial light modulator, in which a layer and a photoconductor having a rectifying property are formed in pixel units, and an alignment film is further formed on the surface thereof.
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