JPH0933942A - Spatial optical modulation element and its production - Google Patents

Spatial optical modulation element and its production

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JPH0933942A
JPH0933942A JP7206832A JP20683295A JPH0933942A JP H0933942 A JPH0933942 A JP H0933942A JP 7206832 A JP7206832 A JP 7206832A JP 20683295 A JP20683295 A JP 20683295A JP H0933942 A JPH0933942 A JP H0933942A
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JP
Japan
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layer
spatial light
photoconductive
auxiliary layer
light modulator
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JP7206832A
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Japanese (ja)
Inventor
Shigeru Yagi
茂 八木
Masayuki Torigoe
誠之 鳥越
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Fujifilm Business Innovation Corp
Original Assignee
Fuji Xerox Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a spatial optical modulation element capable of controlling the impedance of a photoconductor, well maintaining the performance of members including transparent electrodes and well operating an optical modulation member. SOLUTION: This spatial optical modulation element consists of two translucent electrodes 2 facing each other, an optical modulation member 12 and a photoconductive member 11, and writes information on the optical modulation member 12 by light signals. The photoconductive member 11 has at least a photoconductive layer 4 consisting of amorphous silicon hydride and an auxiliary layer 3 mainly composed of amorphous silicon hydride which contains nitrogen and in which the atomic ratio of the nitrogen and silicon is a non-stoichiometric ratio. This auxiliary layer 3 is formed by a plasma CVD method by using gaseous silicon hydride and/or gaseous silicon halide and >=1 kinds of gases contg. nitrogen. The writing of the light information is executed by impressing AC voltage between the translucent electrodes of this spatial optical modulation element.

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、電圧の印加の下に光信
号によって光変調部材に情報を書き込む空間光変調素
子、その製造方法および光情報書き込み方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a spatial light modulator for writing information on an optical modulator by an optical signal under application of a voltage, a method for manufacturing the same, and a method for writing optical information.

【0002】[0002]

【従来の技術】画像処理や表示に使用される光入力空間
光変調素子としては、特開昭49−21166号、特開
昭58−199327号、特開昭59−216126号
公報、に示されるように、液晶層よりなる光変調体と、
平面的に均質に形成された光導電体とよりなるセル構造
を有するものが知られている。このような空間光変調素
子において、光導電体としては特開昭58−19932
7号公報に開示されているように水素化アモルファスシ
リコン(a−Si:H)が、可視高感度、高速応答性、
両極性、均質膜の作製容易性などの理由により有利に用
いられている。このような空間光変調素子は、光導電体
に書き込み光によって情報を入力し、この光導電体のイ
ンピーダンス変化に応じた光変調体への印加電圧の変化
を光変調体の変化として読み出すものである。
2. Description of the Related Art Light input spatial light modulators used for image processing and display are shown in JP-A-49-21166, JP-A-58-199327 and JP-A-59-216126. As described above, the light modulator including the liquid crystal layer,
It is known to have a cell structure composed of a photoconductor formed uniformly in a plane. In such a spatial light modulator, a photoconductor is disclosed in JP-A-58-199332.
Hydrogenated amorphous silicon (a-Si: H) as disclosed in Japanese Patent Publication No. 7 has a high visible sensitivity, a high speed response,
It is advantageously used for reasons such as ambipolarity and ease of producing a homogeneous film. Such a spatial light modulator inputs information to the photoconductor by writing light and reads a change in voltage applied to the light modulator according to a change in impedance of the photoconductor as a change in the light modulator. is there.

【0003】上記の空間光変調素子の実用化のために
は、変調度を可能なかぎり大きくするような素子構成に
することが重要である。そのため光導電体のインピーダ
ンスは暗時には光変調体のインピーダンスよりも高く、
印加電圧の殆どが光導電体に分配され、明時には光変調
体のインピーダンスよりも低くなって印加電圧の殆どが
光変調体に分配されるようにすることが必要であり、光
導電体と光変調体の間のインピーダンスの差が大きいほ
ど好ましい。光変調体として液晶を用いる場合には、イ
ンピーダンスは通常1010〜1011Ωcmである。さら
に光導電体として使用するa−Si:Hの暗抵抗は、ホ
ウ素の微量ドープによって極小値として1011〜1012
Ωcmにすることができることが知られている{W.
E.Spear and P.G.Le Combe
r:Phil.Mag.33,935(1976)}。
このため特開昭58−199327号公報では10−4
00ppmのホウ素をドープしたa−Si:Hを、また
特開平6−67196号公報には、ホウ素を0.1−1
0ppmをドープしたa−Si:Hを用いることが提案
されている。しかしながら、このような構成のもので
は、光入力素子として使用する105 V/cm-1程度の
電場では、電極からの電荷注入によって暗抵抗が低下し
たり、光導電層内部での空間電荷の発生により実質的な
内部電場が減少して感度が低下する結果、明抵抗が増大
するため、暗時にも液晶層に電圧が分配されたり、液晶
層における明/暗状態でのオン/オフ電圧の差が小さく
なるため、高コントラストの画像を得ることができない
と言う問題があった。
In order to put the above spatial light modulator into practical use, it is important to have an element structure in which the degree of modulation is as large as possible. Therefore, the impedance of the photoconductor is higher than that of the light modulator when it is dark,
It is necessary that most of the applied voltage be distributed to the photoconductor, and that it be lower than the impedance of the light modulator during light so that most of the applied voltage is distributed to the photoconductor. The larger the impedance difference between the modulators, the better. When liquid crystal is used as the light modulator, the impedance is usually 10 10 to 10 11 Ωcm. Further, the dark resistance of a-Si: H used as a photoconductor has a minimum value of 10 11 to 10 12 due to a slight doping of boron.
It is known that it can be set to {Ω.cm.
E. FIG. Spear and P.M. G. FIG. Le Combe
r: Phil. Mag. 33, 935 (1976)}.
Therefore, in JP-A-58-199327, 10-4
A-Si: H doped with 00 ppm of boron, and in Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-67196, boron is added in an amount of 0.1-1.
It has been proposed to use 0 ppm doped a-Si: H. However, in such a structure, in an electric field of about 10 5 V / cm −1 used as a light input element, dark resistance is lowered due to charge injection from the electrode, and space charge inside the photoconductive layer is reduced. As a result, the internal electric field is substantially reduced and the sensitivity is lowered. As a result, the bright resistance is increased, so that the voltage is distributed to the liquid crystal layer even in the dark, and the on / off voltage in the light / dark state in the liquid crystal layer is increased. Since the difference is small, there is a problem that a high contrast image cannot be obtained.

【0004】上記の問題を解決するために、光導電層を
ダイオード構造にして、暗状態の逆バイアス時に高イン
ピーダンスになることを利用して、暗状態で液晶層に電
圧が殆ど印加されないようにし、明/暗状態で液晶層の
オン/オフ電圧の差を大きくする方法が提案されている
(特開平5−19289号公報)。しかしながら、この
ようなダイオード構造のものに交流電圧を印加した場
合、ダイオード構造の順方向と逆方向では特性が異なる
ために、液晶層に印加される電圧には極性が生じて液晶
が良好に動作しないという問題があつた。
In order to solve the above problems, the photoconductive layer has a diode structure, and the fact that it has a high impedance at the time of reverse bias in the dark state is used so that almost no voltage is applied to the liquid crystal layer in the dark state. , A method of increasing the difference between the on / off voltages of the liquid crystal layer in the bright / dark state has been proposed (JP-A-5-19289). However, when an AC voltage is applied to such a diode structure, the characteristics are different in the forward direction and the reverse direction of the diode structure, so that the voltage applied to the liquid crystal layer has a polarity and the liquid crystal operates well. There was a problem not to do it.

【0005】また無機絶縁膜として酸化ケイ素をアモル
ファスシリコン光導電層と電極の間に挟持することによ
って、暗抵抗を改善する方法が提案されている(特開平
4−261520号公報)。酸化ケイ素のような無機絶
縁膜の抵抗率とアモルファスシリコンの抵抗率とは、4
〜6桁の違いがある。このため無機絶縁膜とアモルファ
スシリコン光導電層を積層した構成のものでは、暗時に
は高抵抗となるものの明時にも印加電圧の大部分が無機
絶縁膜に分配されるため、オン/オフ電圧の差が小さく
なる。その結果、明時の抵抗低下を大きくするために
は、無機絶縁膜とアモルファスシリコン光導電層の膜厚
を逆に4〜6桁以上の違いを持たせることが必要とな
り、この場合には暗抵抗の改善とオン/オフ電圧比の改
善とを両立させることが困難であった。さらに無機絶縁
膜の間での電荷の蓄積による解像度の低下や繰り返し特
性が不十分になるという問題もあった。
Also proposed is a method of improving the dark resistance by sandwiching silicon oxide as an inorganic insulating film between an amorphous silicon photoconductive layer and an electrode (JP-A-4-261520). The resistivity of an inorganic insulating film such as silicon oxide and the resistivity of amorphous silicon are 4
There is a 6 digit difference. For this reason, in the structure in which the inorganic insulating film and the amorphous silicon photoconductive layer are laminated, the resistance is high in the dark, but most of the applied voltage is distributed to the inorganic insulating film even in the bright, resulting in a difference in on / off voltage. Becomes smaller. As a result, in order to increase the decrease in resistance during light, it is necessary to make the thicknesses of the inorganic insulating film and the amorphous silicon photoconductive layer different by 4 to 6 digits or more. It has been difficult to achieve both improvement of resistance and improvement of on / off voltage ratio. Further, there is a problem that the resolution is lowered due to accumulation of electric charges between the inorganic insulating films and the repetition characteristics become insufficient.

【0006】また無機絶縁膜が電気的に選択された条件
では、基板と光導電層との界面の光学反射による低感度
化を防止することができなかった。また従来のアモルフ
ァスシリコン光導電層を用いた空間光変調素子では、酸
化スズあるいはインジウムをドープした酸化スズ等の金
属酸化物よりなる透明電極上に光導電層をプラズマCV
D法で形成するが、その場合に、透明電極が原料のSi
4 やキャリアガスのH2 のプラズマ状態にさらされる
ことにより金属酸化物が還元される結果、金属が析出す
ることにより透明性や電気伝導度の低下が起こり、透明
電極としての機能が低下したり、さらに金属元素がアモ
ルファスシリコン光導電層中に拡散してインピーダンス
が低下する等の現象が生じて、空間光変調素子が良好か
つ均一に動作しないという問題があった。
Further, under the condition that the inorganic insulating film is electrically selected, it is impossible to prevent lowering of sensitivity due to optical reflection at the interface between the substrate and the photoconductive layer. In the conventional spatial light modulator using the amorphous silicon photoconductive layer, the photoconductive layer is formed by plasma CV on a transparent electrode made of a metal oxide such as tin oxide or tin oxide doped with indium.
It is formed by the D method, but in that case, the transparent electrode is made of Si,
As a result of the metal oxide being reduced as a result of being exposed to the plasma state of H 4 and H 2 of the carrier gas, the deposition of metal causes a decrease in transparency and electrical conductivity, and the function as a transparent electrode also decreases. In addition, there is a problem that the spatial light modulator does not operate satisfactorily and uniformly due to the phenomenon that the metal element diffuses into the amorphous silicon photoconductive layer and the impedance lowers.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、従来の技術
における上記のような問題を解決することを目的として
なされたものである。すなわち、本発明の目的は、空間
光変調素子の光導電体のインピーダンスを制御するとと
もに、透明電極を含めた部材の性能を良好に保ち、光変
調部材を良好に動作させることができる空間光変調素子
を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems in the prior art. That is, an object of the present invention is to control the impedance of the photoconductor of the spatial light modulation element, keep the performance of the member including the transparent electrode good, and perform the spatial light modulation capable of operating the light modulation member well. It is to provide an element.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明者は次の構成を採
用することにより、上記の課題を解決することに成功し
た。即ち、本発明にかかる、光信号によって光変調部材
に情報を書き込む空間光変調素子は、対向する2つの透
光性電極と光変調部材と光導電部材とを主構成要素とす
るものであって、前記光導電部材が、少なくとも水素化
アモルファスシリコンからなる光導電層と、窒素を含有
し、窒素とケイ素の原子比が非化学量論比である水素化
アモルファスシリコンを主体とする補助層とを有するこ
とを特徴とする。
The present inventor has succeeded in solving the above-mentioned problems by adopting the following constitution. That is, the spatial light modulation element according to the present invention for writing information in the light modulation member by an optical signal has two main translucent electrodes, a light modulation member and a photoconductive member facing each other as main constituent elements. The photoconductive member includes a photoconductive layer made of at least hydrogenated amorphous silicon, and an auxiliary layer containing nitrogen and having hydrogen atomized amorphous silicon as a main component in which the atomic ratio of nitrogen to silicon is non-stoichiometric. It is characterized by having.

【0009】本発明の上記空間光変調素子において、書
き込み光の波長における書き込み光入射側の光反射率
が、反射スペクトルの極大値の1/2以下であるような
補助層を有するのが好ましい。本発明の上記空間光変調
素子の製造方法は、透光性電極上に補助層を形成するこ
とによって行われるが、その際、原料ガスとして水素化
ケイ素ガスおよび/またはハロゲン化ケイ素ガスと、窒
素を含む一種以上のガスを用い、プラズマCVD法によ
り補助層を形成することを特徴とする。さらに本発明の
光情報書き込み方法は、上記の空間光変調素子の2つの
透光性電極間に交流電圧を印加させて、情報の書き込み
を行うことを特徴とする。
In the above spatial light modulator of the present invention, it is preferable to have an auxiliary layer such that the light reflectance at the writing light incident side at the wavelength of the writing light is 1/2 or less of the maximum value of the reflection spectrum. The method for manufacturing the spatial light modulator of the present invention is performed by forming an auxiliary layer on the translucent electrode, in which case silicon hydride gas and / or silicon halide gas and nitrogen are used as source gases. It is characterized in that the auxiliary layer is formed by a plasma CVD method using one or more gases containing Further, the optical information writing method of the present invention is characterized in that an AC voltage is applied between the two translucent electrodes of the above spatial light modulator to write information.

【0010】[0010]

【発明の実施の形態】以下、本発明の空間光変調素子に
ついて添付図面を参照にして詳細に説明する。図1〜3
は、本発明の一具体例である空間光変調素子の模式的断
面図である。図1は、透光性支持体1上に設けた透光性
電極2と、その上に形成された補助層3と水素化アモル
ファスシリコンを主体とする光導電層4よりなる光導電
部材と、光吸収層5、誘電体ミラー等の光反射層6およ
び光変調素子7が積層した光変調部材と、透光性支持体
10上に設けられた透光性電極8との積層構造よりなる
空間光変調素子を示している。図中、透光性支持体1か
ら光導電層4までが光入力素子部になっている。図2
は、光導電層4の上に補助層9を設けた構造を有してお
り、また、図3は、図2の補助層3がそれぞれ窒素濃度
の異なる層3aおよび3bに、また、補助層9が9aお
よびと9bに分かれて、窒素濃度の異なる層領域を形成
した構造を有している場合を示している。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The spatial light modulator of the present invention will be described in detail below with reference to the accompanying drawings. Figures 1-3
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of a spatial light modulation element that is one specific example of the present invention. FIG. 1 is a photoconductive member including a translucent electrode 2 provided on a translucent support 1, an auxiliary layer 3 formed thereon, and a photoconductive layer 4 mainly containing hydrogenated amorphous silicon, A space having a laminated structure of a light modulating member in which a light absorbing layer 5, a light reflecting layer 6 such as a dielectric mirror, and a light modulating element 7 are laminated, and a translucent electrode 8 provided on a translucent support 10. The light modulation element is shown. In the figure, the light-transmitting support 1 to the photoconductive layer 4 serve as a light input element portion. FIG.
3 has a structure in which an auxiliary layer 9 is provided on the photoconductive layer 4, and FIG. 3 shows that the auxiliary layer 3 of FIG. 9 shows a case where 9 is divided into 9a and 9b to form a layer region having different nitrogen concentrations.

【0011】透光性支持体としては、ガラス、石英、サ
ファイア等の透明な無機材料、また、弗素樹脂、ポリエ
ステル、ポリカーボネート、ポリエチレン、ポリエチレ
ンテレフタレート、ビニロン、エポキシ樹脂、マイラー
等の透明な有機樹脂のフィルムまたは板状体、さらにま
た、オプチカルファイバー、セルフォック光学プレート
等が使用される。
Examples of the transparent support include transparent inorganic materials such as glass, quartz and sapphire, and transparent organic resins such as fluororesin, polyester, polycarbonate, polyethylene, polyethylene terephthalate, vinylon, epoxy resin and mylar. Films or plates, as well as optical fibers, SELFOC optical plates, etc. are used.

【0012】上記透光性支持体上に設ける透光性電極と
しては、ITO、酸化亜鉛、酸化錫、酸化鉛、酸化イン
ジウム、ヨウ化銅等の透明導電性材料を用い、蒸着、イ
オンプレーティング、スパッタリング等の方法により形
成したもの、或いはAl、Ni、Au等の金属を蒸着や
スパッタリングにより半透明になる程度に薄く形成した
ものが用いられる。これらの中でも、酸化錫、酸化イン
ジウム、インジウムをドープした酸化錫は、透明性と導
電性に優れており好ましい。膜厚は、一般に10〜50
0nmの範囲に設定される。
As the transparent electrode provided on the transparent support, a transparent conductive material such as ITO, zinc oxide, tin oxide, lead oxide, indium oxide or copper iodide is used, and vapor deposition or ion plating is performed. Those formed by a method such as sputtering, or those formed by forming a metal such as Al, Ni, Au, etc. thin by vapor deposition or sputtering so as to be semitransparent are used. Among these, tin oxide, indium oxide, and tin oxide doped with indium are preferable because they are excellent in transparency and conductivity. The film thickness is generally 10 to 50
It is set in the range of 0 nm.

【0013】本発明において、透光性電極上に設ける補
助層は、窒素を含有し、窒素とケイ素の原子比が非化学
量論比である水素化アモルファスシリコンを主体とする
ものであって、反応性スパッタリング、電子ビーム蒸着
法、グロー放電法、ECR法などにより形成することが
できる。なかでもガスを原料とするグロー放電法やEC
R法を好ましく用いることができる。この場合、補助層
の作製には、けい素の原料として、SiH4 、Si2
6 等の水素化ケイ素ガスおよび/またはSiH3 Cl、
SiH2 Cl2 、SiHCl3 等ハロゲン化ケイ素ガス
を用い、窒素の材料として、NH3 や窒素ガスを用い、
グロー放電法で分解して水素化アモルファスシリコンを
形成させる。なかでも、窒素ガスが好ましく用いられ
る。基板温度は100〜350℃、好ましくは150〜
300℃の範囲が適している。基板温度が上記の範囲よ
り低いと、膜中の水素量が多くなり透光性電極が劣化し
やすくなる。上記範囲より高いと、光導電部材の特性が
空間光変調子としては不適になる。周波数は0〜5GH
z、反応器の内圧は0.1〜1333Paが適してい
る。
In the present invention, the auxiliary layer provided on the translucent electrode is mainly composed of hydrogenated amorphous silicon containing nitrogen and having an atomic ratio of nitrogen to silicon of non-stoichiometry. It can be formed by reactive sputtering, electron beam evaporation, glow discharge, ECR, or the like. Among them, glow discharge method and EC using gas as raw material
The R method can be preferably used. In this case, in order to form the auxiliary layer, SiH 4 and Si 2 H are used as raw materials for silicon.
Silicon hydride gas such as 6 and / or SiH 3 Cl,
Using silicon halide gas such as SiH 2 Cl 2 and SiHCl 3 and using NH 3 or nitrogen gas as the nitrogen material,
Decomposes by glow discharge method to form hydrogenated amorphous silicon. Of these, nitrogen gas is preferably used. The substrate temperature is 100 to 350 ° C., preferably 150 to
A range of 300 ° C is suitable. When the substrate temperature is lower than the above range, the amount of hydrogen in the film increases and the translucent electrode is likely to deteriorate. When it is higher than the above range, the characteristics of the photoconductive member become unsuitable as a spatial light modulator. Frequency is 0-5GH
z and the internal pressure of the reactor are preferably 0.1 to 1333 Pa.

【0014】本発明において、補助層におけるSiとN
の原子比は、1:0.3〜1:1.3であるのが好まし
く、特に1:0.4〜1:1.3の範囲が適している。
SiとNの原子比が1:0.3を下回ると、可視域の吸
収が増加してしまい、光導電部材の感度が低下すると同
時に、暗抵抗の改善効果が得られなくなる。界面反射の
干渉による解像度の低下や画像むらを防止し、直流動作
時の動作電圧の変動やコントラストの減少を防止するた
めに、補助層を窒素濃度の異なる2つ以上の層としても
よく、或いは窒素濃度に濃度勾配をつけてもよい。この
場合、電極側の窒素濃度を高く設定し、光導電層側の窒
素濃度を低くすればよい。
In the present invention, Si and N in the auxiliary layer are
The atomic ratio of is preferably in the range of 1: 0.3 to 1: 1.3, and particularly in the range of 1: 0.4 to 1: 1.3.
If the atomic ratio of Si and N is less than 1: 0.3, absorption in the visible region increases, and the sensitivity of the photoconductive member decreases, and at the same time, the effect of improving dark resistance cannot be obtained. The auxiliary layer may be composed of two or more layers having different nitrogen concentrations in order to prevent the deterioration of the resolution and the image unevenness due to the interference of the interfacial reflection, and to prevent the fluctuation of the operating voltage and the decrease of the contrast during the DC operation, or A concentration gradient may be added to the nitrogen concentration. In this case, the nitrogen concentration on the electrode side may be set high and the nitrogen concentration on the photoconductive layer side may be lowered.

【0015】補助層における水素化アモルファスシリコ
ンは、水素量が1〜40原子%、好ましくは2〜30原
子%、より好ましくは2〜20原子%の範囲が適してい
る。水素量が1原子%を下回ると、ダングリングボンド
が増加するために光伝導層への電荷注入が増加し、暗時
のインピーダンスが低下して明暗コントラストが低下す
る。補助層中の水素量が40原子%を上回る場合には、
成膜時に金属酸化物透明電極がプラズマ中で還元劣化
し、導電基板として機能しなくなるために空間光変調子
として正常かつ均一な動作ができなくなる。
The hydrogenated amorphous silicon in the auxiliary layer preferably has a hydrogen content in the range of 1 to 40 atomic%, preferably 2 to 30 atomic%, more preferably 2 to 20 atomic%. When the amount of hydrogen is less than 1 atomic%, the number of dangling bonds increases, so that the charge injection into the photoconductive layer increases, the impedance in the dark decreases, and the light-dark contrast decreases. When the amount of hydrogen in the auxiliary layer exceeds 40 atom%,
At the time of film formation, the metal oxide transparent electrode is reduced and deteriorated in plasma and does not function as a conductive substrate, so that normal and uniform operation as a spatial light modulator cannot be performed.

【0016】本発明において、補助層には、電荷注入阻
止能を向上させ、明暗抵抗コントラストを改善するた
め、また、電気抵抗を制御し、光露光後のゴーストやメ
モリーの防止のために、第III 族や第V族の元素を含ま
せてもよい。その場合には、第III 族元素および/また
は第V族元素を含むガスを原料に混合して作製すればよ
い。第III 族元素を含む原料ガスとしては、典型的には
ジボラン(B2 6 )があげられるが、その他、B4
10、B5 9 、B5 11等、およびAlH3 等も使用で
きる。また、第V族元素ガスを含む原料ガスとしては、
典型的には、PH3 、AsH3 、SbH3 、BiH3
を用いることができる。本発明において、補助層は光導
電層の両面に設けられていてもよい。
In the present invention, the auxiliary layer is provided with a first layer for improving charge injection blocking ability, for improving light-dark resistance contrast, for controlling electric resistance, and for preventing ghost and memory after light exposure. A group III or group V element may be included. In that case, a gas containing a Group III element and / or a Group V element may be mixed with the raw material. Diborane (B 2 H 6 ) is typically used as the source gas containing a Group III element, but other than that, B 4 H
10 , B 5 H 9 , B 5 H 11, etc., and AlH 3 etc. can also be used. Further, as the source gas containing the group V element gas,
Typically, PH 3 , AsH 3 , SbH 3 , BiH 3 or the like can be used. In the present invention, the auxiliary layer may be provided on both sides of the photoconductive layer.

【0017】光導電層は、少なくとも水素化アモルファ
スシリコンから構成されるものであって、グロー放電
法、ECR法、などにより製膜して形成することができ
る。その形成に際して、ダングリングボンド終端用の元
素、例えば水素或いは水素の他にハロゲンを含有させる
のが好ましく、特にアモルファス水素化シリコン(a−
Si:H)層であることが好ましい。水素およびハロゲ
ンの含有量は3〜40原子%の範囲であるのが好まし
い。光導電層には、導電性を制御する不純物元素とし
て、第III 族元素または第V族元素を含有させることが
好ましい。その添加量は、空間光変調子の印加電圧の極
性、或いは必要な分光感度によって決定され、0.00
1〜100ppmの範囲で用いられる。水素化アモルフ
ァスシリコンを主体とする光導電層には、暗抵抗の向
上、明抵抗の低減、感度の向上等の目的で、さらに、窒
素、炭素、酸素等の元素を添加することが可能である。
この場合には1〜1000ppmの範囲で用いられる。
また、この光導電層には、ゲルマニウムおよび/または
錫を含有させることもできる。光導電層の膜厚は1〜1
00μmの範囲が好ましく、特に2〜60μmの範囲が
適している。なお、光導電層は電荷発生層と電荷輸送層
との二層で構成されていてもよい。
The photoconductive layer is composed of at least hydrogenated amorphous silicon and can be formed by a glow discharge method, an ECR method or the like. At the time of the formation, it is preferable to contain an element for terminating dangling bonds, for example, hydrogen or halogen in addition to hydrogen. In particular, amorphous hydrogenated silicon (a-
(Si: H) layer. The content of hydrogen and halogen is preferably in the range of 3 to 40 atomic%. The photoconductive layer preferably contains a Group III element or a Group V element as an impurity element for controlling conductivity. The addition amount is determined by the polarity of the applied voltage of the spatial light modulator or the required spectral sensitivity, and is 0.00
Used in the range of 1 to 100 ppm. It is possible to further add elements such as nitrogen, carbon and oxygen to the photoconductive layer mainly composed of hydrogenated amorphous silicon for the purpose of improving dark resistance, reducing light resistance, improving sensitivity and the like. .
In this case, it is used in the range of 1 to 1000 ppm.
The photoconductive layer can also contain germanium and / or tin. The thickness of the photoconductive layer is 1 to 1
The range of 00 μm is preferable, and the range of 2 to 60 μm is particularly suitable. The photoconductive layer may be composed of two layers, a charge generation layer and a charge transport layer.

【0018】光導電層と補助層の間には、補助層との界
面における電荷の横流れによる画像ぼけを防止するため
に、電荷トラップ層を設けてもよい。電荷トラップ層
は、第III 族および第V族元素から選ばれた少なくとも
1種の元素を含有するアモルファスシリコンで構成する
ことができる。第III 族または第V族元素は、印加電圧
の極性に応じて選択され、補助層に正の電圧が印加され
る場合には第III 族元素を、また、負の電圧が印加され
る場合には第V族元素を含有させればよい。第V族元素
の含有量は0.01〜1000ppmの範囲であり、ま
た、第III 族元素の含有量は5〜10000ppmの範
囲であって、膜厚に応じて適宜設定される。電荷トラッ
プ層の膜厚は、0.01〜10μmの範囲が好ましく、
特に0.1〜5μmの範囲が適している。
A charge trap layer may be provided between the photoconductive layer and the auxiliary layer in order to prevent image blur due to lateral flow of charges at the interface with the auxiliary layer. The charge trap layer can be made of amorphous silicon containing at least one element selected from Group III and Group V elements. The group III or group V element is selected according to the polarity of the applied voltage. When the positive voltage is applied to the auxiliary layer, the group III element is selected, or when the negative voltage is applied. May contain a Group V element. The content of the Group V element is in the range of 0.01 to 1000 ppm, and the content of the Group III element is in the range of 5 to 10000 ppm, which is appropriately set according to the film thickness. The thickness of the charge trap layer is preferably 0.01 to 10 μm,
Particularly, the range of 0.1 to 5 μm is suitable.

【0019】一方、光変調部材は、液晶膜を使用するこ
とができる。液晶膜は、液晶、高分子膜に液晶を分散さ
せた高分子−液晶複合膜、または高分子膜に液晶を重合
させた高分子液晶膜が使用される。液晶としては、ネマ
ティックタイプ、コレステリックタイプ、スメクティッ
クタイプ、強誘電タイプ等の一般的な表示材料として使
用されている種々のものが使用可能である。具体的に
は、ビフェニル系、フェニルベンゾエート系、シクロヘ
キシルベンゼン系、アゾキシベンゼン系、アゾベンゼン
系、アゾメチン系、ターフェニル系、ビフェニルベンゾ
エート系、シクロヘキシルビフェニル系、フェニルピリ
ミジン系、シクロヘキシルピリミジン系、コレステロー
ル系等の各種液晶化合物があげられる。これらの液晶
は、単一構成である必要はなく、複数の成分から構成さ
れていてもよい。高分子−液晶複合膜の場合、液晶を分
散する高分子膜としては、ポリエステル樹脂、ポリカー
ボネート樹脂、ポリアミド樹脂、アクリル樹脂等の高分
子材料が使用され、これらの高分子材料中にスメクティ
ックタイプ或いはネマティックタイプ等の液晶を分散さ
せることによって高分子−液晶複合膜が得られる。これ
ら液晶層の膜厚は、1〜100μmの範囲が好ましい。
On the other hand, the light modulating member may use a liquid crystal film. As the liquid crystal film, a liquid crystal, a polymer-liquid crystal composite film in which liquid crystal is dispersed in a polymer film, or a polymer liquid crystal film in which liquid crystal is polymerized in a polymer film is used. As the liquid crystal, various ones used as a general display material such as a nematic type, a cholesteric type, a smectic type and a ferroelectric type can be used. Specifically, biphenyl, phenylbenzoate, cyclohexylbenzene, azoxybenzene, azobenzene, azomethine, terphenyl, biphenylbenzoate, cyclohexylbiphenyl, phenylpyrimidine, cyclohexylpyrimidine, cholesterol, etc. Of various liquid crystal compounds. These liquid crystals do not have to have a single structure and may be composed of a plurality of components. In the case of a polymer-liquid crystal composite film, a polymer material such as a polyester resin, a polycarbonate resin, a polyamide resin, or an acrylic resin is used as the polymer film that disperses liquid crystals, and a smectic type or nematic is used in these polymer materials. A polymer-liquid crystal composite film is obtained by dispersing a liquid crystal of a type or the like. The thickness of these liquid crystal layers is preferably in the range of 1 to 100 μm.

【0020】液晶層と光入力素子の間には光反射層を設
けてもよい。光反射層としては誘電体の多層膜を用いる
ことができる。誘電体としては、Si、Geの高屈折率
材料やSiO2 、TiO2 、ZnO2 などを繰り返し交
互に積層したものが用いられる。プラズマCVD法によ
るa−Si:Hやa−SiGe:H、a−SiCx:
H、a−SiNx:H、a−SiOx:Hなどを用いる
こともできる。本発明の空間光変調子において、上記液
晶層とアモルファスシリコン系光導電層との間には、光
吸収層を設けてもよい。光吸収層は、カーボンブラック
等の光吸収性顔料を、アクリル系樹脂、ポリイミド系ま
たはポリアミド系等の光重合性樹脂、或いはエポキシ樹
脂またはメラミン樹脂等の熱硬化性樹脂に分散させた塗
料を塗布した後、光の照射および/または加熱によって
形成することができる 光吸収層は、光吸収性顔料の含有量に応じて光透過率お
よび比抵抗がそれぞれ変化するが、本発明の場合、光透
過率が使用する入力光波長において0.5%以下、比抵
抗106 Ωcm以上であることが望ましい。またグロー
放電を用いて形成されたアモルファスカーボン膜を使用
することもできる。これらの吸収層の膜厚は、使用する
波長によって調整するが、一般に0.1〜100μmの
範囲が好ましい。また、透光性支持体の表面には、支持
体表面での反射を防ぐ目的で、反射防止層を設けてもよ
い。反射防止層としては、MgF2 などを蒸着すること
によって形成することができる。
A light reflection layer may be provided between the liquid crystal layer and the light input element. As the light reflection layer, a dielectric multilayer film can be used. As the dielectric, a material having a high refractive index material of Si or Ge, SiO 2 , TiO 2 , ZnO 2 or the like repeatedly and alternately laminated is used. A-Si: H, a-SiGe: H, a-SiCx: by plasma CVD method
H, a-SiNx: H, a-SiOx: H, etc. can also be used. In the spatial light modulator of the present invention, a light absorption layer may be provided between the liquid crystal layer and the amorphous silicon photoconductive layer. The light absorbing layer is coated with a paint in which a light absorbing pigment such as carbon black is dispersed in a photopolymerizable resin such as an acrylic resin, a polyimide resin or a polyamide resin, or a thermosetting resin such as an epoxy resin or a melamine resin. After that, the light absorption layer that can be formed by irradiation with light and / or heating changes the light transmittance and the specific resistance depending on the content of the light-absorbing pigment. The ratio is preferably 0.5% or less and the specific resistance is 10 6 Ωcm or more at the input light wavelength used. Also, an amorphous carbon film formed by using glow discharge can be used. The thickness of these absorbing layers is adjusted depending on the wavelength used, but is generally preferably in the range of 0.1 to 100 μm. Further, an antireflection layer may be provided on the surface of the translucent support for the purpose of preventing reflection on the surface of the support. The anti-reflection layer can be formed by evaporating MgF 2 or the like.

【0021】次に、本発明の空間光変調子を用いて光情
報を書き込み、画像再生を行う場合について説明する。
図4は、書き込みおよび画像再生を説明するためのもの
であって、本発明の空間光変調素子は、補助層3および
光導電層4よりなる光導電部材11、光反射層6、光変
調部材12が対向配置された透光性電極2および8の間
に設けられた構造を有している。光書き込みは、透光性
電極2および8の間に、交流電源13より所定の交流電
圧を印加し、図4の左側から任意の空間パターンを有す
る光信号を書き込み光14として入射することによって
行われる。また、書き込まれた空間光変調素子について
再生を行う場合には、両方の透光性電極間に所定の交流
電圧を印加した状態で、図3の右側より読み出し光15
を入射させ、光反射層6で反射された光16をスクリー
ン上に投影するなどして読み出すことができる。
Next, the case where optical information is written and an image is reproduced by using the spatial light modulator of the present invention will be described.
FIG. 4 is for explaining writing and image reproduction, and the spatial light modulation element of the present invention comprises a photoconductive member 11, a light reflection layer 6, and a light modulation member, each of which includes an auxiliary layer 3 and a photoconductive layer 4. 12 has a structure provided between the translucent electrodes 2 and 8 arranged to face each other. Optical writing is performed by applying a predetermined AC voltage from an AC power supply 13 between the transparent electrodes 2 and 8 and causing an optical signal having an arbitrary spatial pattern to enter as writing light 14 from the left side of FIG. Be seen. When reproducing the written spatial light modulator, the read light 15 is read from the right side of FIG. 3 in a state where a predetermined AC voltage is applied between both transparent electrodes.
Can be read out by projecting the light 16 reflected by the light reflection layer 6 on the screen.

【0022】[0022]

【作用】本発明の空間光変調素子を作動する場合、対向
する2つの透光性電極間に、交流電圧を印加する。その
状態で光導電部材側からレーザー光を入射すると、露光
された領域では、光導電部材におけるアモルファスシリ
コン系光導電層のインピーダンスが低下し、供給されて
いる交流電圧が光変調部材の液晶層に印加され、それに
よって液晶分子の配向を変化させる。一方、光の当たら
ない領域ではアモルファスシリコン系光導電層のインピ
ーダンスが変化せず、液晶層の液晶分子は初期配向の状
態を維持する。その結果、入射光に応じた画像が、液晶
層に形成されることになる。
When operating the spatial light modulator of the present invention, an AC voltage is applied between two opposing transparent electrodes. When laser light is incident from the photoconductive member side in that state, the impedance of the amorphous silicon-based photoconductive layer in the photoconductive member is lowered in the exposed region, and the supplied AC voltage is applied to the liquid crystal layer of the light modulation member. Applied, thereby changing the orientation of the liquid crystal molecules. On the other hand, the impedance of the amorphous silicon-based photoconductive layer does not change in a region where light is not exposed, and the liquid crystal molecules of the liquid crystal layer maintain the initial alignment state. As a result, an image corresponding to the incident light is formed on the liquid crystal layer.

【0023】本発明の空間光変調素子においては、光導
電部材は、水素化アモルファスシリコンからなる光導電
層と、窒素を含有し、かつ窒素とケイ素の原子比が非化
学両論比である水素化アモルファスシリコンを主体とす
る補助層からなっているので、スズおよび/またはイン
ジウムを含む金属酸化物よりなる透明電極の性能を光学
的かつ電気的に良好に保持したままで光入力素子部を作
製することができ、また透光性電極からの微量の金属の
アモルファスシリコン系光導電層中への拡散による電気
的特性の劣化を防止し、さらに透明電極から光導電層へ
の電荷注入を補助層により防止するため光導電層の明時
と暗時のインピーダンス変化を大きくすることができ、
光変調部材をコントラストが高く良好に動作させること
ができる。本発明においては、補助層は窒素を含有し該
元素とケイ素の原子比が非化学量論比である水素化アモ
ルファスシリコンを用いるので補助層の屈折率を透明基
板から光導電層の屈折率まで自由に変化させることがで
き、入力波長に対して透光性電極と光導電層界面での反
射を極小とし、光入力効率を増加することによって感度
を向上することができる。すなわち、光書き込み光に対
する光反射率を、全入射光に対する光反射率の極大値の
1/2以下にすることにより、感度を向上させることが
できる。さらに本発明における補助層は、透光性電極へ
のアモルファスシリコン系光導電層の接着性を向上させ
る作用を示し、空間光変調素子の経時安定性を向上させ
ることができる。
In the spatial light modulator of the present invention, the photoconductive member comprises a photoconductive layer made of hydrogenated amorphous silicon, hydrogen containing hydrogen, and an atomic ratio of nitrogen to silicon being a non-stoichiometric ratio. Since the auxiliary layer is composed mainly of amorphous silicon, the optical input element part is manufactured while maintaining the performance of the transparent electrode made of a metal oxide containing tin and / or indium in an optically and electrically good condition. It is also possible to prevent deterioration of electrical characteristics due to diffusion of a trace amount of metal from the transparent electrode into the amorphous silicon-based photoconductive layer, and further to inject charge from the transparent electrode into the photoconductive layer by an auxiliary layer. To prevent this, the change in impedance of the photoconductive layer during bright and dark can be increased,
The light modulating member has a high contrast and can be operated favorably. In the present invention, since the auxiliary layer contains hydrogenated amorphous silicon containing nitrogen and the atomic ratio of the element and silicon is a non-stoichiometric ratio, the refractive index of the auxiliary layer is changed from the transparent substrate to the refractive index of the photoconductive layer. The sensitivity can be improved by freely changing it, and minimizing the reflection at the interface between the transparent electrode and the photoconductive layer with respect to the input wavelength, and increasing the light input efficiency. That is, the sensitivity can be improved by setting the light reflectance for the optical writing light to 1/2 or less of the maximum value of the light reflectance for all the incident light. Further, the auxiliary layer in the present invention has a function of improving the adhesiveness of the amorphous silicon photoconductive layer to the translucent electrode, and can improve the temporal stability of the spatial light modulator.

【0024】[0024]

【実施例】次に、本発明の空間光変調素子の作製方法に
ついて図1の場合を例にとって説明する。 実施例1 透光性支持体1として透明なガラス基板を用い、その表
面にITO膜を蒸着法により、200nmの厚みで形成
して透光性電極2とした。次に、その上に容量型プラズ
マCVD装置を用いて、装置内を十分に排気した後、シ
ランガス及び窒素ガスの混合ガスを導入し、グロー放電
分解することにより、膜厚0.2μmの補助層3を形成
した。得られた補助層は、SiとNの原子比は1:0.
6であり、水素量は15原子%であった。光学Gapは
2.0であった。なお、その際の成膜条件は次の通りで
あった。なお、原子比は、X線光電子分光法(XPS)
を用いて測定し、水素量、赤外分光光度計(FT−I
R)を用いて、N−H及びSi−Hの伸縮振動を測定
し、その吸光度から水素量を求めた。光学Gapは吸光
度から求めた。 100%シランガス流量: 20cm3 /min 100%窒素ガス流量: 400cm3 /min 反応器内圧: 66.6Pa 放電電力密度: 0.1W/cm3 放電時間: 30min 補助層の作製後、反応器内を排気し、シランガス、水素
ガスおよびジボランガスの混合ガスを導入した。その混
合ガスをグロー放電分解することにより、補助層の上
に、膜厚10μmの光導電層4を形成した。その際の成
膜条件は次の通りであった。 100%シランガス流量: 180cm3 /min 100%水素ガス流量: 162cm3 /min 20ppm水素希釈ジボランガス流量: 18cm3
min 反応器内圧: 133.3Pa 放電電力密度: 0.05W/cm3 放電時間: 120min 同時に作成した別の光導電層にAl電極を蒸着して抵抗
を測定したところ、暗時で5×1011Ωcm、明時で5
×105 Ωcmであった。
Next, a method for manufacturing a spatial light modulator according to the present invention will be described with reference to FIG. Example 1 A transparent glass substrate was used as the transparent support 1, and an ITO film was formed on the surface of the transparent glass substrate to a thickness of 200 nm to form a transparent electrode 2. Then, after the interior of the apparatus was sufficiently evacuated using a capacitive plasma CVD apparatus, a mixed gas of silane gas and nitrogen gas was introduced and glow discharge decomposition was performed to form an auxiliary layer having a film thickness of 0.2 μm. Formed 3. In the obtained auxiliary layer, the atomic ratio of Si to N was 1: 0.
6, and the amount of hydrogen was 15 atomic%. The optical Gap was 2.0. The film forming conditions at that time were as follows. The atomic ratio is X-ray photoelectron spectroscopy (XPS).
Is used to measure the amount of hydrogen, infrared spectrophotometer (FT-I
R) was used to measure the stretching vibrations of NH and Si-H, and the amount of hydrogen was determined from the absorbance. Optical Gap was calculated from the absorbance. 100% silane gas flow rate: 20 cm 3 / min 100% nitrogen gas flow rate: 400 cm 3 / min Reactor internal pressure: 66.6 Pa Discharge power density: 0.1 W / cm 3 Discharge time: 30 min After forming the auxiliary layer, It was evacuated and a mixed gas of silane gas, hydrogen gas and diborane gas was introduced. The mixed gas was decomposed by glow discharge to form a photoconductive layer 4 having a film thickness of 10 μm on the auxiliary layer. The film forming conditions at that time were as follows. 100% silane gas: 180cm 3 / min 100% hydrogen gas flow rate: 162cm 3 / min 20ppm hydrogen dilution diborane flow rate: 18cm 3 /
min Reactor internal pressure: 133.3 Pa Discharge power density: 0.05 W / cm 3 Discharge time: 120 min When an Al electrode was vapor-deposited on another photoconductive layer formed at the same time and the resistance was measured, it was 5 × 10 11 in the dark. Ωcm, 5 at light
It was × 10 5 Ωcm.

【0025】上記のようにして得られた水素化アモルフ
ァスシリコン系光導電体の上に、有機膜の一種であるカ
ーボン分散系の塗料により光吸収層5を形成した。すな
わち、アクリル系の樹脂にカーボンブラックを分散させ
たカーボン系の塗料をスピナーを用いて塗布し、露光に
より光重合させた後、220℃で1時間焼結することに
よって、膜厚約1μm、比抵抗1010Ωcmで、可視域
の透過率が約0.1%の光吸収層を形成した。さらに、
形成された光吸収層上に、光反射層6として結晶Siと
SiO2 膜を交互に10nmづつ15層積層した多層膜
を電子ビーム蒸着法によって形成した。さらに、光変調
素子7として、散乱型の液晶複合膜よりなる液晶層を形
成した。すなわち、n−ブチルアクリレートと1,6−
ヘキシレンジアクリレートを3:1の割合で混合したモ
ノマーと、ネマティック液晶(Merck社製、商品
名:E7)を15:85に混合し、紫外線重合開始剤
(ダロキュア1173:チバガイギー社製)2重量%を
添加して得た塗布液を用い、上記光吸収層上に塗布した
後、紫外線照射を行って、膜厚10μmの散乱型の液晶
複合膜を形成した。形成された液晶複合膜の上に、透光
性電極8と透光性支持体10との積層体を積層した。こ
の積層体は、第2のガラス基板上に、蒸着法により膜厚
100nmのITO膜を形成して得られたものであっ
た。
On the hydrogenated amorphous silicon photoconductor obtained as described above, a light absorption layer 5 was formed by a carbon dispersion type paint which is a kind of organic film. That is, a carbon-based paint in which carbon black is dispersed in an acrylic resin is applied using a spinner, photopolymerized by exposure, and then sintered at 220 ° C. for 1 hour to give a film thickness of about 1 μm and a ratio of A light absorption layer having a resistance of 10 10 Ωcm and a transmittance in the visible region of about 0.1% was formed. further,
On the formed light absorption layer, a multi-layer film in which crystalline Si and SiO 2 films were alternately laminated in 15 layers of 10 nm was formed as the light reflection layer 6 by an electron beam evaporation method. Further, as the light modulation element 7, a liquid crystal layer made of a scattering type liquid crystal composite film was formed. That is, n-butyl acrylate and 1,6-
Monomer of hexylene diacrylate mixed in a ratio of 3: 1 and nematic liquid crystal (Merck, trade name: E7) were mixed at 15:85, and 2 weight% of an ultraviolet polymerization initiator (Darocur 1173: Ciba Geigy) %, The coating liquid obtained was added onto the light absorbing layer and then irradiated with ultraviolet rays to form a scattering type liquid crystal composite film having a thickness of 10 μm. On the formed liquid crystal composite film, a laminated body of the translucent electrode 8 and the translucent support 10 was laminated. This laminate was obtained by forming an ITO film having a thickness of 100 nm on a second glass substrate by an evaporation method.

【0026】上記の構造を有する光書き込み型空間光変
調素子の対向するITO膜よりなる透光性電極2および
8の間に、30Vの1KHzの交流電圧を印加し、波長
660nm、露光量0.4μJ/cm2 の条件で画像書
き込みを行った。ハロゲンランプの白色光により画像の
読みだしを行ったところ、解像度が50lp/mmであ
り、かつ良好なコントラストの画像を得ることができ
た。
An alternating voltage of 1 KHz of 30 V is applied between the translucent electrodes 2 and 8 made of an ITO film facing each other of the photo-writing type spatial light modulator having the above structure, a wavelength of 660 nm and an exposure amount of 0. Image writing was performed under the condition of 4 μJ / cm 2 . When the image was read out with the white light of the halogen lamp, the resolution was 50 lp / mm and an image with good contrast could be obtained.

【0027】実施例2 実施例1と同様な透明なガラス電極を用い、実施例1と
同様な方法にて膜厚0.1μmの第1の補助層を形成し
た。その際の成膜条件は次のとおりであった。 100%シランガス流量: 5cm3 /min 100%窒素ガス流量: 100cm3 /min 反応器内圧: 66.6Pa 放電電力密度: 0.2W/cm2 放電時間: 20min 得られた補助層は、SiとNの原子比が1:0.8であ
り、水素量は10原子%であった。光学Gapは2.5
であった。この上に実施例1と同じ水素化アモルファス
シリコン光導電層を形成した。ついで第1の補助層と同
じ第2の補助層を設けた。同時に作成した別の光導電層
にAl電極を蒸着して抵抗を測定したところ、暗時で1
×1012Ωcm、明時で5×106 Ωcmであった。上
記のように作製された水素化アモルファスシリコン系光
導電層の上に、実施例1と同様にして、光吸収層、液晶
層、ITO膜およびガラス基板を積層した。
Example 2 Using the same transparent glass electrode as in Example 1, a first auxiliary layer having a film thickness of 0.1 μm was formed in the same manner as in Example 1. The film forming conditions at that time were as follows. 100% Silane gas flow rate: 5 cm 3 / min 100% Nitrogen gas flow rate: 100 cm 3 / min Reactor internal pressure: 66.6 Pa Discharge power density: 0.2 W / cm 2 Discharge time: 20 min The auxiliary layers obtained were Si and N. Had an atomic ratio of 1: 0.8 and a hydrogen content of 10 atomic%. Optical Gap is 2.5
Met. The same hydrogenated amorphous silicon photoconductive layer as in Example 1 was formed on this. Then, a second auxiliary layer which is the same as the first auxiliary layer was provided. When an Al electrode was vapor-deposited on another photoconductive layer formed at the same time and the resistance was measured, it was 1
It was × 10 12 Ωcm and 5 × 10 6 Ωcm at bright time. A light absorption layer, a liquid crystal layer, an ITO film, and a glass substrate were laminated on the hydrogenated amorphous silicon-based photoconductive layer produced as described above in the same manner as in Example 1.

【0028】得られた光書き込み型空間光変調素子の対
向するITO膜の間に、30Vの1KHzの交流電圧を
印加し、波長660nm、露光量0.4μJ/cm2
条件で画像書き込みを行った。ハロゲンランプの白色光
により画像の読み出しを行ったところ、解像度が50l
p/mmであり、かつ良好なコントラストの画像を得る
ことができた。
An alternating voltage of 30 V and 1 KHz is applied between the opposing ITO films of the obtained optical writing type spatial light modulator, and image writing is carried out under the conditions of a wavelength of 660 nm and an exposure amount of 0.4 μJ / cm 2. It was When the image was read by the white light of the halogen lamp, the resolution was 50l.
An image of p / mm and good contrast could be obtained.

【0029】実施例3 実施例1と同様な透明なガラス電極を用い実施例1と同
じ方法にて膜厚0.1μmの第1の補助層を形成した。
その際の成膜条件は次の通りであった。 100%シランガス流量: 20cm3 /min 100%窒素ガス流量: 400cm3 /min 200ppm水素希釈ジボランガス流量: 50cm3
/min 反応器内圧: 66.6Pa 放電電力密度: 0.2W/cm2 放電時間: 10min 上記の第1の補助層の上に実施例1と同じ水素化アモル
ファスシリコン光導電層を作製した。ついで第1の補助
層と同じ第2の補助層を設けた。同時に作成した別の光
導電層にAl電極を蒸着して抵抗を測定したところ、暗
時で4×1012Ωcm、明時で2×106 Ωcmであっ
た。
Example 3 Using the same transparent glass electrode as in Example 1, a first auxiliary layer having a film thickness of 0.1 μm was formed by the same method as in Example 1.
The film forming conditions at that time were as follows. 100% silane gas flow rate: 20 cm 3 / min 100% nitrogen gas flow rate: 400 cm 3 / min 200 ppm hydrogen diluted diborane gas flow rate: 50 cm 3
/ Min Reactor internal pressure: 66.6 Pa Discharge power density: 0.2 W / cm 2 Discharge time: 10 min The same hydrogenated amorphous silicon photoconductive layer as in Example 1 was formed on the first auxiliary layer. Then, a second auxiliary layer which is the same as the first auxiliary layer was provided. When an Al electrode was vapor-deposited on another photoconductive layer formed at the same time and the resistance was measured, it was 4 × 10 12 Ωcm in the dark and 2 × 10 6 Ωcm in the bright.

【0030】上記のように作製された水素化アモルファ
スシリコン光導電層の上に、実施例1と同様にして、光
吸収層、液晶層、ITO膜およびガラス基板を積層し
た。得られた光書き込み型空間光変調素子の対向するI
TO膜の間に、30Vの1KHzの交流電圧を印加し、
波長660nm、露光量0.4μJ/cm2 の条件で画
像書き込みを行った。ハロゲンランプの白色光により画
像の読み出しを行ったところ、解像度が50lp/mm
であり、かつ良好なコントラストの画像を得ることがで
きた。
A light absorption layer, a liquid crystal layer, an ITO film and a glass substrate were laminated on the hydrogenated amorphous silicon photoconductive layer produced as described above in the same manner as in Example 1. Opposing I of the obtained optical writing type spatial light modulator
Apply an alternating voltage of 30 V and 1 KHz between the TO films,
Image writing was performed under the conditions of a wavelength of 660 nm and an exposure amount of 0.4 μJ / cm 2 . When the image was read using the white light of the halogen lamp, the resolution was 50 lp / mm.
It was possible to obtain an image with good contrast.

【0031】比較例1 実施例1において、補助層を設けなかった以外は、全く
同じ条件で水素化アモルファスシリコン光導電層および
その他の構成層を形成した。同時に作成した別の光導電
体にAl電極を蒸着して抵抗を測定したところ、暗時で
2×109 Ωcm、明時で1×106 Ωcmであった。
また反対極性の場合には光導電性がなかった。この空間
光変調素子について、書き込みを行ったところ、暗抵抗
が低く、明暗抵抗比が小さいために、暗時に液晶層にも
電圧が印加されてしまい動作しなかった。
Comparative Example 1 A hydrogenated amorphous silicon photoconductive layer and other constituent layers were formed under exactly the same conditions as in Example 1 except that the auxiliary layer was not provided. When an Al electrode was vapor-deposited on another photoconductor prepared at the same time and the resistance was measured, it was 2 × 10 9 Ωcm in the dark and 1 × 10 6 Ωcm in the light.
In the case of opposite polarities, there was no photoconductivity. When writing was performed on this spatial light modulator, the dark resistance was low and the light-dark resistance ratio was small, so that a voltage was also applied to the liquid crystal layer in the dark, and the device did not operate.

【0032】比較例2〜4 実施例2における補助層の形成に際して、窒素、炭素ま
たは酸素を含有させるための原料を使用した以外は同様
にして、窒素を含む水素化アモルファスシリコン、炭素
を含む水素化アモルファスシリコンまたは酸素を含む水
素化アモルファスシリコンからなる補助層を形成し、空
間光変調素子を作製した。これらの空間光変調素子につ
いて書き込みを行ったところ、コントラストが小さく動
作しなかった。
Comparative Examples 2 to 4 In forming the auxiliary layer in Example 2, hydrogenated amorphous silicon containing nitrogen and hydrogen containing carbon were similarly prepared except that a raw material for containing nitrogen, carbon or oxygen was used. A spatial light modulator was manufactured by forming an auxiliary layer made of hydrogenated amorphous silicon or hydrogenated amorphous silicon containing oxygen. When writing was performed on these spatial light modulators, the contrast was low and they did not operate.

【0033】実施例1〜3および比較例1〜4の空間光
変調素子について、補助層の作製条件および性状、光導
電部材の暗抵抗および明暗抵抗比を表1にまとめて示
す。
With respect to the spatial light modulators of Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 4, Table 1 shows the preparation conditions and properties of the auxiliary layer, and the dark resistance and light-dark resistance ratio of the photoconductive member.

【表1】 [Table 1]

【0034】[0034]

【発明の効果】本発明においては、光導電部材が水素化
アモルファスシリコン系光導電層と少なくとも窒素を含
有し、かつ水素量が40%以下の水素化アモルファスシ
リコンを主体とする補助層からなっているので、透光性
電極、例えば、スズおよび/またはインジウムを含む金
属酸化物よりなる透明電極の性能を光学的かつ電気的に
良好に保持したままで光入力素子部を作製することがで
きる。また透光性電極からの微量の金属の水素化アモル
ファスシリコン系光導電層中への拡散による電気的特性
の劣化を防止し、さらに透光性電極から光導電層への電
荷注入を補助層により防止するため、光導電層の明時と
暗時のインピーダンス変化を大きくすることができ、光
変調部材をコントラストが高く良好に動作させることが
できる。さらに補助層の屈折率を変化させることによっ
て入力波長に対して透光性電極と光導電部材界面での反
射を極小とし光入力効率を増加することによって感度を
向上することができる。さらに本発明における補助層
は、透光性電極への水素化アモルファスシリコン系光導
電層の接着性を向上させる作用を示し、空間光変調素子
の経時安定性を向上させるという効果を奏する。
According to the present invention, the photoconductive member comprises a hydrogenated amorphous silicon photoconductive layer and an auxiliary layer containing at least nitrogen and containing hydrogenated amorphous silicon containing 40% or less of hydrogen. Therefore, the light input element section can be manufactured while maintaining the performance of the transparent electrode, for example, the transparent electrode made of a metal oxide containing tin and / or indium, in a good optical and electrical condition. It also prevents deterioration of electrical characteristics due to diffusion of a trace amount of metal from the transparent electrode into the hydrogenated amorphous silicon-based photoconductive layer, and further, by using an auxiliary layer to inject charge from the transparent electrode into the photoconductive layer. In order to prevent it, the impedance change between the bright and dark states of the photoconductive layer can be increased, and the light modulation member can have a high contrast and can operate favorably. Further, the sensitivity can be improved by changing the refractive index of the auxiliary layer to minimize the reflection at the interface between the transparent electrode and the photoconductive member with respect to the input wavelength and increasing the light input efficiency. Further, the auxiliary layer in the present invention has the effect of improving the adhesiveness of the hydrogenated amorphous silicon photoconductive layer to the translucent electrode, and has the effect of improving the temporal stability of the spatial light modulator.

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

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

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

【図3】 本発明のさらに他の実施例の空間光変調素子
の模式的断面図である。
FIG. 3 is a schematic sectional view of a spatial light modulator according to still another embodiment of the present invention.

【図4】 本発明の空間光変調素子の光書き込みおよび
読み出し方法を説明するための説明図である。
FIG. 4 is an explanatory diagram for explaining an optical writing and reading method of the spatial light modulator of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…透光性支持体、2…透光性電極、3…補助層、4…
光導電層、5…光吸収層、6…光反射層、7…光変調素
子、8…透光性電極、9…補助層、10…透光性支持
体、11…光導電部材、12…光変調部材、13…交流
電源、14…書き込み光、15…読み出し光、16…反
射された光。
1 ... Translucent support, 2 ... Translucent electrode, 3 ... Auxiliary layer, 4 ...
Photoconductive layer, 5 ... Light absorption layer, 6 ... Light reflection layer, 7 ... Light modulation element, 8 ... Translucent electrode, 9 ... Auxiliary layer, 10 ... Translucent support, 11 ... Photoconductive member, 12 ... Light modulation member, 13 ... AC power supply, 14 ... Writing light, 15 ... Read light, 16 ... Reflected light.

Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 対向する2つの透光性電極と光変調部材
と光導電部材とを主構成要素とし、光信号によって光変
調部材に情報を書き込む空間光変調素子において、前記
光導電部材が、少なくとも水素化アモルファスシリコン
からなる光導電層と、窒素を含有し、窒素とケイ素の原
子比が非化学量論比である水素化アモルファスシリコン
を主体とする補助層とを有することを特徴とする空間光
変調素子。
1. A spatial light modulation element, which comprises two light-transmitting electrodes, a light modulation member, and a photoconductive member facing each other as main constituent elements and writes information to the light modulation member by an optical signal, wherein the photoconductive member is: A space characterized by having at least a photoconductive layer made of hydrogenated amorphous silicon and an auxiliary layer containing nitrogen and having hydrogen atomized amorphous silicon as a main component in which the atomic ratio of nitrogen and silicon is a non-stoichiometric ratio. Light modulator.
【請求項2】 書き込み光の波長における書き込み光入
射側の光反射率が、反射スペクトルの極大値の1/2以
下であるような補助層を有することを特徴とする請求項
1記載の空間光変調素子。
2. The spatial light according to claim 1, further comprising an auxiliary layer having a light reflectance on the writing light incident side at the wavelength of the writing light which is ½ or less of the maximum value of the reflection spectrum. Modulation element.
【請求項3】 補助層が光導電層の両面に設けられてい
ることを特徴とする請求項1または請求項2記載の空間
光変調素子。
3. The spatial light modulator according to claim 1, wherein the auxiliary layer is provided on both surfaces of the photoconductive layer.
【請求項4】 補助層が窒素濃度の異なる領域を有する
ことを特徴とする請求項1ないし請求項3のいずれかに
記載の空間光変調素子。
4. The spatial light modulator according to claim 1, wherein the auxiliary layer has regions having different nitrogen concentrations.
【請求項5】 補助層が第III 族または第V族の元素を
含有することを特徴とする請求項1ないし請求項4のい
ずれかに記載の空間光変調素子。
5. The spatial light modulator according to claim 1, wherein the auxiliary layer contains a Group III or Group V element.
【請求項6】 光導電部材と隣接する透光性電極がスズ
および/またはインジウムを含む金属酸化物よりなるこ
とを特徴する請求項1ないし請求項5のいずれかに記載
の空間光変調素子。
6. The spatial light modulator according to claim 1, wherein the translucent electrode adjacent to the photoconductive member is made of a metal oxide containing tin and / or indium.
【請求項7】 補助層が、窒素を含有し、かつ水素量が
1ないし40原子%である水素化アモルファスシリコン
を主体とすることを特徴とする請求項1ないし請求項6
のいずれかに記載の空間光変調素子。
7. The auxiliary layer is mainly composed of hydrogenated amorphous silicon containing nitrogen and having an amount of hydrogen of 1 to 40 atomic%.
The spatial light modulator according to any one of 1.
【請求項8】 光導電層が、第III 族元素を0.001
ないし100ppm含有することを特徴とする請求項1
ないし請求項7のいずれかに記載の空間光変調素子。
8. The photoconductive layer contains 0.001 of a Group III element.
1 to 100 ppm is contained.
9. The spatial light modulator according to claim 7.
【請求項9】 透光性電極上に光変調部材と、補助層お
よび光導電層よりなる光導電部材を形成して請求項1記
載の空間光変調素子を製造する方法において、原料ガス
として水素化ケイ素ガスおよび/またはハロゲン化ケイ
素ガスと、窒素を含む一種以上のガスを用い、プラズマ
CVD法により補助層を形成することを特徴とする空間
光変調素子の製造方法。
9. The method for producing a spatial light modulator according to claim 1, wherein a light modulating member and a photoconductive member including an auxiliary layer and a photoconductive layer are formed on the transparent electrode, and hydrogen is used as a source gas. A method of manufacturing a spatial light modulator, comprising forming an auxiliary layer by a plasma CVD method using a silicon dioxide gas and / or a silicon halide gas and one or more gases containing nitrogen.
【請求項10】 対向する2つの透光性電極と光変調部
材と光導電部材を主構成要素とし、光信号によって光変
調部材に情報を書き込む空間光変調素子であって、前記
光導電部材が少なくとも水素化アモルファスシリコンか
らなる光導電層と、窒素を含有し、該窒素とケイ素の原
子比が非化学量論比である水素化アモルファスシリコン
を主体とする補助層を有する該空間光変調素子の2つの
透光性電極間に交流電圧を印加させて、情報の書き込み
を行うことを特徴とする光情報書き込み方法。
10. A spatial light modulator in which two light-transmitting electrodes, a light modulating member, and a photoconductive member which face each other are used as main constituent elements, and information is written in the light modulating member by an optical signal. Of the spatial light modulator having at least a photoconductive layer made of hydrogenated amorphous silicon and an auxiliary layer containing nitrogen and having an atomic ratio of the nitrogen and silicon of non-stoichiometric ratio mainly consisting of hydrogenated amorphous silicon An optical information writing method, characterized in that an alternating voltage is applied between two transparent electrodes to write information.
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