JP5782334B2 - Spatial light modulator and pixel driving method thereof - Google Patents

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Description

本発明は、入射した光を磁気光学効果により光の位相や振幅等を空間的に変調して出射する空間光変調器に関する。   The present invention relates to a spatial light modulator that emits incident light by spatially modulating the phase and amplitude of the light by a magneto-optic effect.

空間光変調器は、画素として光学素子(光変調素子)を用い、これをマトリクス状に2次元配列して光の位相や振幅等を空間的に変調するものであって、ディスプレイ技術や記録技術等の分野で広く利用されている。空間光変調器として、従来より液晶が用いられているが、近年では、高速処理かつ画素の1μm以下の微細化の可能性が期待される磁気光学材料を用いた磁気光学式空間光変調器の開発が進められている。   A spatial light modulator uses an optical element (light modulation element) as a pixel and arranges it two-dimensionally in a matrix to spatially modulate the phase and amplitude of light. Display technology and recording technology Widely used in such fields. Liquid crystal is conventionally used as a spatial light modulator, but in recent years, a magneto-optical spatial light modulator using a magneto-optical material, which is expected to be capable of high-speed processing and pixel miniaturization of 1 μm or less. Development is underway.

磁気光学式空間光変調器(以下、空間光変調器)においては、磁性体に入射した光が透過または反射する際にその偏光の向きを変化(旋光)させて出射するファラデー効果(反射の場合はカー効果)を利用し、磁性体の中でも特に効果の大きい磁気光学材料を使用している。例えば明るく表示しようとする画素(選択画素)における光変調素子の磁化方向とそれ以外の画素(非選択画素)における光変調素子の磁化方向を異なるものにして、選択画素から出射した光と非選択画素から出射した光で、その偏光の回転角(旋光角)に差を生じさせることで、選択画素のみを明るく表示する。このような光変調素子の磁化方向を変化させる方法として、光変調素子に磁界を印加する磁界印加方式の他に、近年では光変調素子に電流を供給することでスピンを注入するスピン注入方式(例えば、特許文献1)がある。   In a magneto-optic spatial light modulator (hereinafter referred to as a spatial light modulator), when light incident on a magnetic material is transmitted or reflected, the direction of polarization is changed (rotation) and emitted (in the case of reflection) Uses the Kerr effect) and uses a magneto-optic material that is particularly effective among magnetic materials. For example, the magnetization direction of the light modulation element in the pixel to be displayed brightly (selected pixel) is different from the magnetization direction of the light modulation element in the other pixel (non-selected pixel), so that the light emitted from the selected pixel is not selected. Only the selected pixel is displayed brightly by causing a difference in the rotation angle (optical rotation angle) of the polarization of the light emitted from the pixel. As a method of changing the magnetization direction of such a light modulation element, in addition to a magnetic field application method in which a magnetic field is applied to the light modulation element, in recent years, a spin injection method in which spin is injected by supplying a current to the light modulation element ( For example, there is Patent Document 1).

スピン注入方式の光変調素子は、具体的には、TMR(Tunnel MagnetoResistance:トンネル磁気抵抗効果)素子やCPP−GMR(Current Perpendicular to the Plane Giant MagnetoResistance:垂直通電型巨大磁気抵抗効果)素子等の、磁気ランダムアクセスメモリ(MRAM)にも適用されるスピン注入磁化反転素子を適用することができる。スピン注入磁化反転素子は、間に非磁性または絶縁性の中間層を挟んだ少なくとも2層の磁性膜からなる積層体で、その上下に一対の電極を接続して膜面に垂直に電流を供給することにより、スピンが注入されて磁性膜の一部の層(磁化自由層)の磁化方向が変化(反転)する。スピン注入磁化反転素子は素子サイズ(面積)が小さいほど小さい電流で容易に磁化反転し、このようなスピン注入磁化反転素子を適用した光変調素子は、磁界を発生させるために各光変調素子の外周に沿って電極(配線)を備える磁界印加方式よりもいっそうの微細化を可能とする。   Specifically, the spin injection type light modulation element is a TMR (Tunnel MagnetoResistance) element or a CPP-GMR (Current Perpendicular to the Plane Giant MagnetoResistance) element. A spin-injection magnetization reversal element that is also applied to a magnetic random access memory (MRAM) can be applied. A spin-injection magnetization reversal element is a laminate consisting of at least two magnetic films with a nonmagnetic or insulating intermediate layer sandwiched between them, and a pair of electrodes are connected to the top and bottom to supply current perpendicular to the film surface. As a result, spin is injected and the magnetization direction of a part of the magnetic film (magnetization free layer) changes (inverts). As the element size (area) of the spin-injection magnetization reversal element is smaller, the magnetization is easily reversed with a smaller current, and the light modulation element to which such a spin-injection magnetization reversal element is applied is used to generate a magnetic field. Further miniaturization is possible as compared with a magnetic field application method including electrodes (wirings) along the outer periphery.

また、光変調素子の別の態様として、本発明者らは、細線加工された磁性体(磁性細線)を光変調素子とする空間光変調器を開発している(特許文献2)。これは、磁性細線においては、2以上の磁区が細線方向に区切られて形成され易く、これらの磁区を区切る磁壁が当該磁性細線に電流を細線方向に供給することにより移動するという磁壁移動を利用している(非特許文献1,2参照)。詳しくは、図17に示すように、画素104毎に1本の磁性細線101を備え、その両端に接続した一対の電極131,132にて細線方向に電流を供給すると、電流の向きとは反対方向へ磁壁が移動して、磁壁の移動前後の位置に挟まれた領域における磁化方向が反転するので、この領域を光の入射領域(開口領域)として反射光を取り出すことができる。なお、図17においては、磁性細線101の磁化方向を示すため、電極132の一部を切り欠いて表す。   Further, as another aspect of the light modulation element, the present inventors have developed a spatial light modulator that uses a magnetic material (magnetic wire) processed with fine wires as a light modulation element (Patent Document 2). This is because in magnetic thin wires, two or more magnetic domains are easily formed in the thin line direction, and the domain walls that delimit these magnetic domains move by supplying current to the magnetic thin line in the thin line direction. (See Non-Patent Documents 1 and 2). Specifically, as shown in FIG. 17, when one magnetic thin wire 101 is provided for each pixel 104 and current is supplied in the direction of the thin wire by a pair of electrodes 131 and 132 connected to both ends thereof, the direction of the current is opposite. The domain wall moves in the direction, and the magnetization direction in the region sandwiched between the positions before and after the domain wall movement is reversed. Therefore, the reflected light can be extracted with this region as the light incident region (opening region). In FIG. 17, in order to indicate the magnetization direction of the magnetic wire 101, a part of the electrode 132 is notched.

特開2008−83686号公報JP 2008-83686 A 特開2010−20114号公報JP 2010-20114 A

T. Koyama et al., “Control of Domain Wall Position by Electrical Current in Structured Co/Ni Wire with Perpendicular Magnetic Anisotropy”, Appl. Phys. Express 1, 101303 (2008)T. Koyama et al., “Control of Domain Wall Position by Electrical Current in Structured Co / Ni Wire with Perpendicular Magnetic Anisotropy”, Appl. Phys. Express 1, 101303 (2008) Xin Jiang et al., “Enhanced stochasticity of domain wall motion in magnetic racetracks due to dynamic pinning”, Nature Communications, 1, pp.1-5 (2010)Xin Jiang et al., “Enhanced stochasticity of domain wall motion in magnetic racetracks due to dynamic pinning”, Nature Communications, 1, pp.1-5 (2010)

特許文献1に記載したスピン注入磁化反転素子は、所望の磁気特性を得るためには、磁性膜や中間層の膜厚を1nmまたはそれ以下の精度で制御する必要があり、またさらに磁性膜を多層膜とする等の複雑な構造を要し、生産上の課題が多い。また、スピン注入磁化反転素子には上下に電極材料を設けるので、光変調素子として光を入出射するためには、光の入出射側に、光を透過する透明電極材料を適用しなくてはならない。透明電極材料は、金属電極材料と比べて導電性に大きく劣るため、特により多数の光変調素子をマトリクス状に配列した高精細の空間光変調器になるほど中央部で動作が遅れる虞がある。このような空間光変調器を動作させるために大電流を供給する必要があり、省電力化の点で改良の余地がある。あるいは、電極(配線)を厚膜化することで断面積を大きくすれば配線抵抗を低減できるが、金属電極材料も含めて配線幅に比して膜厚を大きくすることは製造上の限界があり、微細化された画素では困難となる。   The spin-injection magnetization reversal element described in Patent Document 1 needs to control the film thickness of the magnetic film and the intermediate layer with an accuracy of 1 nm or less in order to obtain desired magnetic characteristics. A complicated structure such as a multilayer film is required, and there are many problems in production. In addition, since the spin injection magnetization reversal element is provided with electrode materials above and below, a transparent electrode material that transmits light must be applied to the light incident / exit side in order to enter and exit the light as the light modulation element. Don't be. Since the transparent electrode material is greatly inferior in conductivity as compared with the metal electrode material, there is a possibility that the operation is delayed in the central portion as the high-definition spatial light modulator has a larger number of light modulation elements arranged in a matrix. In order to operate such a spatial light modulator, it is necessary to supply a large current, and there is room for improvement in terms of power saving. Alternatively, if the cross-sectional area is increased by increasing the thickness of the electrode (wiring), the wiring resistance can be reduced. However, increasing the film thickness relative to the wiring width including the metal electrode material has manufacturing limitations. This is difficult with a finer pixel.

一方、特許文献2に記載した光変調素子は、図17に示すように、1本の磁性細線101からなる簡易な構造であるが、この磁性細線101には磁壁を挟んで開口領域における磁化方向と異なる磁化方向の磁区が形成されている。したがって、磁性細線101において画素情報として取り出せる光は、中央部の磁壁の移動前後の位置に挟まれた領域からの反射光に限定され、画素104の開口率には限界があり、改良する余地がある。   On the other hand, the light modulation element described in Patent Document 2 has a simple structure composed of one magnetic wire 101 as shown in FIG. 17, but the magnetic wire 101 has a magnetization direction in the opening region with a domain wall interposed therebetween. Magnetic domains having different magnetization directions are formed. Therefore, the light that can be extracted as pixel information in the magnetic thin wire 101 is limited to the reflected light from the region sandwiched between the positions before and after the movement of the magnetic domain wall at the center, and the aperture ratio of the pixel 104 is limited, and there is room for improvement. is there.

本発明は前記課題に鑑み創案されたもので、磁性細線を適用して生産が容易となる簡易な構造で、十分な開口率の画素を備えた空間光変調器を提供することを目的とする。   The present invention was devised in view of the above problems, and an object thereof is to provide a spatial light modulator including a pixel having a sufficient aperture ratio with a simple structure that facilitates production by applying a magnetic thin wire. .

前記課題を解決するために、本発明者らは、磁性細線における磁壁の移動速度が数十m/sから250m/s程度と極めて高速であることから、空間光変調器の1行における光変調素子を連続した1本の磁性細線で構成し、当該1行におけるすべての画素のデータを1画素ずつ順番に書き換えることに想到した。   In order to solve the above-mentioned problems, the inventors of the present invention have proposed that the light modulation in one row of the spatial light modulator is performed because the moving speed of the domain wall in the magnetic wire is as high as about several tens m / s to 250 m / s. It was conceived that the element is composed of a single continuous magnetic wire, and the data of all the pixels in the row is rewritten one by one in order.

本発明に係る空間光変調器は、画素をマトリクス状に配列してなる画素アレイと、前記画素アレイの画素のそれぞれを当該画素の入力された2値のデータに基づき異なる2つの磁化方向のいずれかにする画素駆動手段と、を備えるものである。そして、前記画素アレイは、複数の画素を一列に配列して備えて前記配列方向に沿って細線状に形成された磁性体からなる磁性細線を複数並設して形成され、前記磁性細線は、前記複数の画素を備える画素領域と書込領域とを細線方向に区切るように、予め指定された位置に設けられることを特徴とする。一方、前記画素駆動手段は、前記磁性細線を前記書込領域において所定の磁化方向にする書込手段と、前記磁性細線の両端に接続して、当該磁性細線に形成された磁区をこの磁区を区切る磁壁と共に断続的に移動させるパルス電流を供給する電流供給手段と、前記磁性細線に供給されるパルス電流における電流停止時に、前記磁性細線を前記書込領域において所定の画素のデータに基づく磁化方向にするように前記書込手段を制御し、前記書込領域に形成された磁区を前記所定の画素に到達させるように前記電流供給手段を制御する制御手段と、を備えることを特徴とする。   The spatial light modulator according to the present invention includes a pixel array in which pixels are arranged in a matrix, and each of the pixels in the pixel array in any of two different magnetization directions based on binary data input to the pixel. And a pixel driving means. The pixel array includes a plurality of pixels arranged in a line, and is formed by arranging a plurality of magnetic thin wires made of a magnetic material formed in a thin line shape along the arrangement direction. The pixel area including the plurality of pixels and the writing area are provided at predetermined positions so as to be separated in a thin line direction. On the other hand, the pixel driving means connects the magnetic thin line to a predetermined magnetization direction in the writing region, and connects the magnetic thin line to both ends of the magnetic thin line so that the magnetic domain formed on the magnetic thin line Current supply means for supplying a pulse current that moves intermittently together with the partitioning domain wall, and a magnetization direction based on data of a predetermined pixel in the writing region when the current in the pulse current supplied to the magnetic wire is stopped Control means for controlling the writing means to control the current supply means so that the magnetic domain formed in the writing area reaches the predetermined pixel.

かかる構成により、空間光変調器は、マトリクス状に配列した画素アレイを行毎に1本の磁性細線で構成して、その両端にて電流を供給すればよく、さらに磁性細線のそれぞれについて、設定された書込領域をデータに基づく磁化方向にすればよいので、簡易な構造とすることができる。また、画素毎に電極を直接に接続する必要がなく、したがって外部から画素アレイの領域へ接続する配線がないので、1つの画素において、磁性細線の当該領域全体が光の入射領域となり、開口率が高くなる。   With such a configuration, the spatial light modulator may be configured by configuring a pixel array arranged in a matrix with one magnetic thin line for each row and supplying a current at both ends thereof, and setting each magnetic thin line. Since it is sufficient that the written area has a magnetization direction based on the data, a simple structure can be obtained. In addition, since it is not necessary to directly connect the electrode for each pixel, and therefore there is no wiring for connecting from the outside to the region of the pixel array, the entire region of the magnetic thin wire becomes a light incident region in one pixel, and the aperture ratio Becomes higher.

また、本発明に係る空間光変調器において、前記書込手段は前記磁性細線に磁界を印加するものとすればよい。かかる構成により、空間光変調器は、書込領域も含めて簡易な構造とすることができ、磁気ディスク等の磁気ヘッドと同様の公知の書込方法を適用して、磁性細線の書込領域を所望の磁化方向にすることができる。   In the spatial light modulator according to the present invention, the writing means may apply a magnetic field to the magnetic wire. With such a configuration, the spatial light modulator can have a simple structure including the writing area, and a well-known writing method similar to that of a magnetic head such as a magnetic disk can be applied to write the magnetic thin line writing area. Can be in the desired magnetization direction.

あるいは、本発明に係る空間光変調器において、前記磁性細線が書込領域にスピン注入磁化反転素子構造を備え、前記書込手段は前記磁性細線のスピン注入磁化反転素子構造に膜面に垂直な方向に電流を供給するものとすればよい。かかる構成により、空間光変調器は微細な画素としても、複数の磁性細線について並行して、高速なスピン注入磁化反転により書込領域を所望の磁化方向にすることができる。   Alternatively, in the spatial light modulator according to the present invention, the magnetic thin wire has a spin-injection magnetization reversal element structure in a writing region, and the writing means is perpendicular to the film surface to the spin-injection magnetization reversal element structure of the magnetic thin wire. A current may be supplied in the direction. With such a configuration, even if the spatial light modulator is a fine pixel, the writing region can be set to a desired magnetization direction by high-speed spin injection magnetization reversal in parallel with respect to the plurality of magnetic thin wires.

また、本発明に係る空間光変調器は、前記画素駆動手段が、磁性細線の少なくとも書込領域から画素領域が設けられた側の反対側の端までを2つの磁化方向の一方にする初期化手段を備えて、前記書込手段が、磁性細線を書込領域において前記2つの磁化方向の他方のみにする構成にしてもよい。かかる構成により、書込手段は磁化を一方向にすることができればよいので、駆動回路を簡易な構造にすることができる。   In the spatial light modulator according to the present invention, the pixel driving unit initializes at least one of the two magnetization directions from the at least the writing region of the magnetic wire to the end opposite to the side where the pixel region is provided. The writing means may be configured so that the magnetic wire is only the other of the two magnetization directions in the writing region. With this configuration, the writing unit only needs to be able to make the magnetization in one direction, so that the driving circuit can have a simple structure.

さらに、本発明に係る空間光変調器は、前記磁性細線が、画素を細線方向に区切る境界の1箇所以上で括れた形状に形成されていることが好ましい。あるいは、前記磁性細線が、画素を細線方向に区切る境界の1箇所以上で屈曲した細線形状に形成されていることが好ましい。   Furthermore, in the spatial light modulator according to the present invention, it is preferable that the magnetic thin line is formed in a shape that is bound at one or more points on a boundary dividing the pixel in the thin line direction. Alternatively, it is preferable that the magnetic thin line is formed in a thin line shape bent at one or more points on the boundary dividing the pixel in the thin line direction.

かかる構成により、パルス電流における電流停止時に磁性細線の括れた箇所または屈曲した箇所に磁壁が到達して停止するので、磁性細線において、書込領域で形成された磁区が設定された画素に到達するように移動させることが容易となり、正確に表示することができる。   With this configuration, when the current in the pulse current is stopped, the magnetic wall reaches the constricted or bent portion of the magnetic thin wire and stops, so that the magnetic domain formed in the writing region reaches the set pixel in the magnetic thin wire. Thus, it is easy to move, and accurate display is possible.

さらに、本発明に係る空間光変調器は、前記画素アレイが磁気転写膜を磁性細線に接触させて備え、前記磁気転写膜を透過して前記磁性細線に光を入射させることが好ましい。   Furthermore, in the spatial light modulator according to the present invention, it is preferable that the pixel array includes a magnetic transfer film in contact with the magnetic thin line, and the light is incident on the magnetic thin line through the magnetic transfer film.

かかる構成により、空間光変調器は、ファラデー効果の大きい磁気転写膜を、磁性細線の光の入射側に接触させて備えるため、画素に入射した光が磁気転写膜を透過することにより、入射した光を大きく旋光させて出射する。   With this configuration, the spatial light modulator includes a magnetic transfer film having a large Faraday effect in contact with the light incident side of the magnetic thin wire, so that the light incident on the pixel is incident upon passing through the magnetic transfer film. Light is emitted with a large rotation.

また、本発明に係る空間光変調器の画素駆動方法は、複数の画素を一列に配列して備えて前記配列方向に沿って細線状に形成された磁性体からなる磁性細線を複数並設して画素をマトリクス状に配列されてなる画素アレイとする空間光変調器において、前記画素アレイのそれぞれの画素を、当該画素の入力された2値のデータに基づき異なる2つの磁化方向のいずれかにする方法である。その方法は、前記磁性細線に備えられた複数の画素における配列された順に、1つの画素を選択する画素選択工程と、前記磁性細線を、前記複数の画素を備える領域とは細線方向に区切られて予め設けられた書込領域において、前記選択した1つの画素のデータに基づく磁化方向にする書込工程と、前記磁性細線に形成されている磁区を、前記書込領域から前記複数の画素を備える領域へ向けて細線方向に、前記画素の1つ分の長さの距離を移動させる磁区移動工程と、を順番に繰り返して、前記磁性細線に備えられたすべての画素をデータに基づく磁化方向にするものである。そのために、前記並設された複数の磁性細線のそれぞれについて、前記磁性細線に形成された磁区が当該磁区を区切る磁壁と共に断続的に移動するパルス電流を、当該磁性細線へその細線方向に供給することにより、前記パルス電流における電流停止時に前記画素選択工程と前記書込工程とを行い、前記パルス電流における電流供給時に前記磁区移動工程を行うことを特徴とする。   Further, the pixel driving method of the spatial light modulator according to the present invention includes a plurality of pixels arranged in a line, and a plurality of magnetic thin wires made of a magnetic material formed in a thin line shape along the arrangement direction. In the spatial light modulator having a pixel array in which pixels are arranged in a matrix, each pixel of the pixel array is placed in one of two different magnetization directions based on binary data input to the pixel. It is a method to do. The method includes: a pixel selection step of selecting one pixel in the order in which the plurality of pixels provided in the magnetic thin line are arranged; and the magnetic thin line is partitioned from the region including the plurality of pixels in a thin line direction. In the writing area provided in advance, the writing process for setting the magnetization direction based on the data of the selected one pixel, and the magnetic domains formed in the magnetic thin line are connected to the plurality of pixels from the writing area. A magnetic domain moving step of moving a distance of one pixel length in the direction of the thin line toward the area to be provided, and sequentially magnetizing all the pixels provided in the magnetic thin line based on the data It is to make. Therefore, for each of the plurality of magnetic wires arranged in parallel, a pulse current in which the magnetic domains formed on the magnetic wires move intermittently together with the domain walls that delimit the magnetic domains is supplied to the magnetic wires in the direction of the thin wires. Thus, the pixel selection step and the writing step are performed when the current in the pulse current is stopped, and the magnetic domain movement step is performed when the current in the pulse current is supplied.

かかる手順により、マトリクス状に配列した画素アレイを行毎に1本の磁性細線で構成した空間光変調器について、磁性細線にパルス電流を供給し、設定された書込領域に画素を1つずつ順番にそのデータに基づく磁化方向にすることで、画素毎に配線を接続することなく、すべての画素を所望の磁化方向にすることができる。   With such a procedure, for a spatial light modulator in which a pixel array arranged in a matrix is composed of one magnetic thin line for each row, a pulse current is supplied to the magnetic thin line, and pixels are set one by one in the set writing area. By sequentially setting the magnetization direction based on the data, it is possible to make all the pixels have a desired magnetization direction without connecting wiring for each pixel.

さらに、本発明に係る空間光変調器の画素駆動方法は、前記書込工程を配列された画素の1番目について行う前に、磁性細線の少なくとも書込領域から画素領域が設けられた側の反対側の端までを2つの磁化方向の一方にする初期化工程を行って、前記書込工程のそれぞれにおいて、選択した1つの画素のデータに基づく磁化方向が前記一方の磁化方向と同じである場合は磁性細線の磁化方向を変化させないようにしてもよい。   Further, in the pixel driving method of the spatial light modulator according to the present invention, before performing the writing step on the first of the arranged pixels, at least the side of the magnetic thin line opposite to the side where the pixel area is provided is provided. When an initialization process is performed to make one of the two magnetization directions up to the end of the side, and in each of the writing processes, the magnetization direction based on the data of one selected pixel is the same as the one magnetization direction May not change the magnetization direction of the magnetic wire.

かかる手順により、最初に1回の初期化工程を行うことで、書込工程においては、磁性細線の書込領域を2つの磁化方向の他方にのみすればよく、簡易な構造とした空間光変調器について、多くの時間を要しないで、磁性細線の画素をデータに基づく磁化方向にすることができる。   With this procedure, the initialization process is performed once, so that the write area of the magnetic thin wire only needs to be the other of the two magnetization directions in the writing process. The magnetic thin line pixel can be set to the magnetization direction based on the data without requiring much time.

さらに、本発明に係る空間光変調器の画素駆動方法は、2以上の磁性細線について、共通のパルス電流を供給し、前記工程のそれぞれを並行して行うことが好ましい。   Furthermore, in the pixel driving method of the spatial light modulator according to the present invention, it is preferable that a common pulse current is supplied to two or more magnetic thin wires and each of the steps is performed in parallel.

かかる手順により、画素アレイのすべての画素を所望の磁化方向にすることに要する時間を短縮することができる。   With this procedure, it is possible to reduce the time required for making all the pixels of the pixel array have a desired magnetization direction.

本発明に係る空間光変調器によれば、画素の開口率が高く、容易に製造可能な空間光変調器とすることができる。また、本発明に係る空間光変調器の画素駆動方法によれば、前記空間光変調器について、所望の画像を表示することができる。   The spatial light modulator according to the present invention can be a spatial light modulator that has a high aperture ratio of pixels and can be easily manufactured. Further, according to the pixel driving method of the spatial light modulator according to the present invention, a desired image can be displayed on the spatial light modulator.

本発明に係る空間光変調器の構成を説明する磁性細線の斜視図である。It is a perspective view of the magnetic fine wire explaining the composition of the spatial light modulator concerning the present invention. 第1実施形態に係る空間光変調器の光変調部の平面図である。It is a top view of the light modulation part of the spatial light modulator which concerns on 1st Embodiment. 本発明に係る空間光変調器を用いた表示装置の構成を説明する模式図で、図2の水平方向に沿った断面図に対応する図である。It is a schematic diagram explaining the structure of the display apparatus using the spatial light modulator which concerns on this invention, and is a figure corresponding to sectional drawing along the horizontal direction of FIG. 第1実施形態に係る空間光変調器の光変調部の構成を説明するための磁性細線の細線方向における断面図であり、(a)は上向きの磁化方向への書込時の模式図、(b)は磁区の移動時の模式図、(c)は下向きの磁化方向への書込時の模式図を示す。It is sectional drawing in the thin wire | line direction of the magnetic fine wire for demonstrating the structure of the light modulation part of the spatial light modulator which concerns on 1st Embodiment, (a) is a schematic diagram at the time of the writing to an upward magnetization direction, ( b) is a schematic diagram during movement of a magnetic domain, and (c) is a schematic diagram during writing in a downward magnetization direction. 第1実施形態に係る空間光変調器の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the spatial light modulator which concerns on 1st Embodiment. 本発明に係る空間光変調器において、画像データに基づいて画像を表示する動作を説明する図であり、(a)は画像、(b)は画像データ、(c)は画素列データ、(d)は画素アレイである。In the spatial light modulator which concerns on this invention, it is a figure explaining the operation | movement which displays an image based on image data, (a) is an image, (b) is image data, (c) is pixel row data, (d ) Is a pixel array. 第1実施形態に係る空間光変調器における画素駆動方法を説明するフローチャートである。4 is a flowchart for explaining a pixel driving method in the spatial light modulator according to the first embodiment. 第1実施形態に係る空間光変調器における画素駆動方法を説明するタイミングチャートである。6 is a timing chart illustrating a pixel driving method in the spatial light modulator according to the first embodiment. 第1実施形態の変形例に係る空間光変調器の光変調部の平面図である。It is a top view of the light modulation part of the spatial light modulator which concerns on the modification of 1st Embodiment. 第2実施形態に係る空間光変調器の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the spatial light modulator which concerns on 2nd Embodiment. 第2実施形態に係る空間光変調器における画素駆動方法を説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining the pixel drive method in the spatial light modulator which concerns on 2nd Embodiment. 第2実施形態の変形例に係る空間光変調器の光変調部の別の構成を説明するための磁性細線の細線方向における断面図であり、(a)は上向きの磁化方向への書込時の模式図、(b)は下向きの磁化方向への書込時の模式図を示す。It is sectional drawing in the thin wire | line direction of the magnetic fine wire for demonstrating another structure of the light modulation part of the spatial light modulator which concerns on the modification of 2nd Embodiment, (a) is at the time of the writing to an upward magnetization direction FIG. 4B is a schematic diagram at the time of writing in the downward magnetization direction. 第3実施形態に係る空間光変調器の光変調部の構成を説明するための磁性細線の細線方向における断面図である。It is sectional drawing in the fine wire direction of the magnetic fine wire for demonstrating the structure of the light modulation part of the spatial light modulator which concerns on 3rd Embodiment. 第4実施形態に係る空間光変調器の光変調部の構成を説明するための磁性細線の細線方向における断面図であり、(a)は初期化時の模式図、(b)は上向きの磁化方向への書込時の模式図、(c)は磁区の移動時の模式図を示す。It is sectional drawing in the fine wire direction of the magnetic fine wire for demonstrating the structure of the light modulation part of the spatial light modulator which concerns on 4th Embodiment, (a) is a schematic diagram at the time of initialization, (b) is upward magnetization. Schematic diagram at the time of writing in the direction, (c) shows a schematic diagram at the time of movement of the magnetic domain. 第4実施形態に係る空間光変調器における画素駆動方法を説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining the pixel drive method in the spatial light modulator which concerns on 4th Embodiment. 実施例の光変調部のサンプルの磁気力顕微鏡像写真であり、磁性細線の幅が、(a)は150nm、(b)は250nm、(c)は500nmである。It is a magnetic force microscope image photograph of the sample of the light modulation part of an Example, The width | variety of a magnetic fine wire is 150 nm, (b) is 250 nm, (c) is 500 nm. 従来の磁性細線を画素に適用した空間光変調器の構成を示す平面模式図である。It is a plane schematic diagram which shows the structure of the spatial light modulator which applied the conventional magnetic thin wire | line to the pixel.

以下、本発明に係る空間光変調器を実現するための形態について、図を参照して説明する。本明細書の図を参照した説明において、横(水平)および縦(垂直)とは平面図における方向を指す。   Hereinafter, embodiments for realizing a spatial light modulator according to the present invention will be described with reference to the drawings. In the description with reference to the drawings in this specification, horizontal (horizontal) and vertical (vertical) refer to directions in a plan view.

[第1実施形態]
第1実施形態に係る空間光変調器10は、図1に示すように、横方向に延設されたストライプ状の磁性細線1と、それぞれの磁性細線1の両端に接続して当該磁性細線1へ走査電流源8にてパルス電流を供給する走査電流供給部(電流供給手段)80(図5参照)と、それぞれの磁性細線1について当該磁性細線1の限定された領域(書込領域1w)における磁化方向を上向きおよび下向き(所定の一方向およびその反対方向の異なる2方向)のいずれかにするデータ書込部(書込手段)50と、を備える。空間光変調器10は、図5に示すように、走査電流供給部80およびデータ書込部50の動作を制御する制御部90をさらに備える。
[First Embodiment]
As shown in FIG. 1, the spatial light modulator 10 according to the first embodiment includes a stripe-shaped magnetic wire 1 extending in the horizontal direction and both ends of each magnetic wire 1 connected to the magnetic wire 1. A scanning current supply unit (current supply means) 80 (see FIG. 5) for supplying a pulse current to the scanning current source 8 and a limited region (writing region 1w) of the magnetic thin wire 1 for each magnetic thin wire 1 And a data writing unit (writing means) 50 that changes the magnetization direction of the magnetic field to upward or downward (two directions different from a predetermined one direction and the opposite direction). As shown in FIG. 5, the spatial light modulator 10 further includes a control unit 90 that controls operations of the scanning current supply unit 80 and the data writing unit 50.

本実施形態に係る空間光変調器10は、図2に示すように、基板2上に並設された8本の磁性細線1を光変調部20として備える。磁性細線1は、細線方向に所定の単位長さLbで区切られた領域を1つの画素4として、一列(一行)に配列された8個の画素4を細線方向に連続して備え、この画素4毎に前記いずれかの磁化方向を示す。すなわち磁性細線1は、磁区が細線方向に分割されて形成されている。また、磁性細線1において、すべての(本実施形態では8個の)画素4が設けられた領域を画素領域1pxと称する。そして、光変調部20は、磁性細線1を8本備えるので、8列×8行の64個のマトリクス状に配列された画素4(画素アレイ40)を備えていることになる。本明細書において、光変調部20(画素アレイ40)は行方向(横方向)を磁性細線1の細線方向としているが、行と列とを入れ替えた構成にしてもよい。なお、一般的な空間光変調器の画素アレイは、例えばフルハイビジョンでは水平(横)方向1920×垂直(縦)方向1080の約207万画素であるが、本明細書では簡略化して説明するために8列×8行で構成する。   As shown in FIG. 2, the spatial light modulator 10 according to the present embodiment includes eight magnetic thin wires 1 arranged in parallel on the substrate 2 as the light modulator 20. The magnetic thin line 1 includes eight pixels 4 arranged in a row (one row) continuously in the thin line direction, with a region divided by a predetermined unit length Lb in the thin line direction as one pixel 4. Every 4 indicates one of the magnetization directions. That is, the magnetic wire 1 is formed by dividing the magnetic domain in the direction of the wire. In the magnetic wire 1, a region where all (eight in this embodiment) pixels 4 are provided is referred to as a pixel region 1 px. Since the optical modulation unit 20 includes the eight magnetic thin wires 1, the light modulation unit 20 includes the pixels 4 (pixel array 40) arranged in a matrix of 64 columns of 8 columns × 8 rows. In this specification, the light modulation unit 20 (pixel array 40) uses the row direction (lateral direction) as the thin line direction of the magnetic thin line 1. However, the row and column may be interchanged. Note that a pixel array of a general spatial light modulator has, for example, about 2.70 million pixels in a horizontal (horizontal) direction 1920 × vertical (vertical) direction 1080 in full high-definition, for the sake of simplification and description in this specification. Is composed of 8 columns × 8 rows.

ここで、画素4は、図2において破線枠で示すように、磁性細線1,1間の空隙(絶縁層6)を含めた領域であるが、適宜、磁性細線1の単位長さLbで区切られた領域を指す。また、一般的に画素とは1個で色調および階調を表示可能な最小単位であり、例えばフルカラー(RGB3色×256階調)表示をするために1画素で24ビットの多数の情報を有するが、本明細書における画素とは、空間光変調器による表示の最小単位での情報として明/暗の2値(1ビット)を提示する手段を指す。   Here, the pixel 4 is a region including a gap (insulating layer 6) between the magnetic thin wires 1 and 1, as indicated by a broken line frame in FIG. 2, but is appropriately divided by the unit length Lb of the magnetic thin wire 1. Points to the designated area. In general, a pixel is the smallest unit that can display color tone and gradation. For example, in order to display full color (RGB 3 colors × 256 gradations), each pixel has a lot of information of 24 bits. However, the pixel in this specification refers to a means for presenting light / dark binary (1 bit) as information in the minimum unit of display by the spatial light modulator.

(空間光変調器の光変調動作)
本発明に係る空間光変調器の光変調動作を、図3を参照して、この空間光変調器を用いた表示装置にて説明する。表示装置は、図17に示す従来の空間光変調器100を用いたものや、スピン注入磁化反転素子を光変調素子としたものと同様の構成とすればよい。本実施形態に係る空間光変調器10は反射型であり、また、その光変調部となる磁性細線1が垂直磁気異方性材料からなり磁化方向が上向きまたは下向きを示すため、表示装置は以下の構成とすることが好ましい。空間光変調器10の画素アレイ40の直上には、画素アレイ40に向けて光(レーザー光)を照射する光源等を備える光学系OPSと、光学系OPSから照射された光を画素アレイ40に入射する前に1つの偏光成分の光(1つの向きの偏光、以下、適宜偏光という)にする偏光子PFiと、この上方から画素アレイ40に入射する偏光(入射偏光)を透過させ、かつ画素アレイ40で反射して出射した光を側方へ反射するハーフミラーHMと、が配置される。そして、画素アレイ40の上方の前記ハーフミラーHMの側方には、ハーフミラーHMで反射して到達した光から特定の偏光成分の光を遮光する偏光子PFoと、偏光子PFoを透過した光を検出する検出器PDとが配置される。
(Light modulation operation of spatial light modulator)
The light modulation operation of the spatial light modulator according to the present invention will be described with reference to FIG. 3 using a display device using this spatial light modulator. The display device may have the same configuration as that using the conventional spatial light modulator 100 shown in FIG. 17 or using a spin-injection magnetization switching element as the light modulation element. Since the spatial light modulator 10 according to the present embodiment is a reflection type, and the magnetic wire 1 serving as the light modulation unit is made of a perpendicular magnetic anisotropic material and the magnetization direction is upward or downward, the display device is as follows. It is preferable to adopt the configuration. Immediately above the pixel array 40 of the spatial light modulator 10, an optical system OPS having a light source or the like that irradiates light (laser light) toward the pixel array 40, and the light emitted from the optical system OPS is applied to the pixel array 40. A polarizer PFi that converts light of one polarization component (polarized light in one direction, hereinafter referred to as “polarized light” as appropriate) and incident polarized light (incident polarized light) incident on the pixel array 40 from above is transmitted and the pixel is incident. A half mirror HM that reflects the light reflected and emitted from the array 40 to the side is disposed. Further, on the side of the half mirror HM above the pixel array 40, a polarizer PFo that shields light of a specific polarization component from light that is reflected by the half mirror HM and light that has passed through the polarizer PFo. And a detector PD for detecting.

光学系OPSは、例えばレーザー光源、およびこれに光学的に接続されてレーザー光を画素アレイ40の全面に照射する大きさに拡大するビーム拡大器、さらに拡大されたレーザー光を平行光にするレンズで構成される(図示省略)。光学系OPSから照射された光(レーザー光)は様々な偏光成分を含んでいるため、この光を画素アレイ40の手前の偏光子PFiを透過させて、1つの偏光成分の光(偏光)にする。偏光子PFi,PFoはそれぞれ偏光板等であり、検出器PDはスクリーン等の画像表示手段である。   The optical system OPS includes, for example, a laser light source, a beam expander that is optically connected to the laser light source and expands the entire surface of the pixel array 40 with laser light, and a lens that converts the expanded laser light into parallel light. (Not shown). Since the light (laser light) emitted from the optical system OPS includes various polarization components, this light is transmitted through the polarizer PFi in front of the pixel array 40 to be one polarization component light (polarized light). To do. The polarizers PFi and Pfo are polarizing plates, respectively, and the detector PD is an image display means such as a screen.

光学系OPSは、平行光としたレーザー光を、画素アレイ40へ膜面に垂直に(入射角0°で)入射するように照射する。レーザー光は偏光子PFiを透過して偏光(入射偏光)となり、ハーフミラーHMを透過して画素アレイ40の上方からすべての画素4すなわち磁性細線1に向けて入射する。入射偏光は、磁性細線1で反射して、画素アレイ40から出射偏光として出射する。入射角0°であることから、出射偏光は入射偏光と同一の光路となる。そこで、偏光子PFiと画素アレイ40との間に画素アレイ40に対して45°傾斜させたハーフミラーHMを配置して、出射偏光を側方へ反射させることで、出射偏光だけを偏光子PFoに到達させる。偏光子PFoはすべての出射偏光のうちの特定の偏光を遮光し、偏光子PFoを透過した光が検出器PDに入射する。なお、入射偏光を傾斜させて画素アレイ40に入射し(入射角>0°)、出射偏光と光路が重複しないようにして、ハーフミラーHMを配置しない構成としてもよい。ただし、入射方向が磁化方向に平行に近いほど磁気光学効果が高いので、入射角は30°程度以内とすることが好ましい。   The optical system OPS irradiates the parallel laser light so as to enter the pixel array 40 perpendicularly to the film surface (at an incident angle of 0 °). The laser light passes through the polarizer PFi to become polarized light (incident polarized light), passes through the half mirror HM, and enters from the upper side of the pixel array 40 toward all the pixels 4, that is, the magnetic thin wires 1. Incident polarized light is reflected by the magnetic wire 1 and is emitted from the pixel array 40 as outgoing polarized light. Since the incident angle is 0 °, the outgoing polarized light has the same optical path as the incident polarized light. Therefore, a half mirror HM inclined by 45 ° with respect to the pixel array 40 is disposed between the polarizer PFi and the pixel array 40, and the outgoing polarization is reflected to the side, so that only the outgoing polarization is converted to the polarizer Pfo. To reach. The polarizer PFo shields specific polarized light out of all outgoing polarized light, and light transmitted through the polarizer PFo enters the detector PD. In addition, it is good also as a structure which does not arrange | position the half mirror HM so that incident polarized light may be inclined and may enter into the pixel array 40 (incident angle> 0 °), and the emitted polarized light may not overlap with the optical path. However, since the magneto-optical effect is higher as the incident direction is closer to the magnetization direction, the incident angle is preferably within about 30 °.

光は、磁性細線1で反射したときまたは透過したときに、その偏光の向きが、磁気光学効果により、当該磁性細線1の光が入射した領域における磁化方向に対応して一方向およびその反対方向に同じ角度で回転する(旋光する)。図3においては、光は磁性細線1で反射したときのカー効果により角度θkで旋光し、上向きの磁化方向を示す領域で反射した光は+θk、下向きの磁化方向を示す領域で反射した光は−θk旋光する。偏光子PFoは、入射偏光に対して−θk旋光した光を遮光するものとする。そのため、下向きの磁化方向の領域(磁区)で反射した出射偏光は、偏光子PFoで遮光され、一方、上向きの磁化方向の磁区で反射した出射偏光は、偏光子PFoを透過して検出部PDに照射される。したがって、1本の磁性細線1から出射した光は、当該磁性細線1に形成された磁区毎に明暗(白黒)に切り分けられたパターンとなって検出部PDへ表示される。したがって、1本の磁性細線1において、その細線方向に区切られた画素4毎に上向きまたは下向きのいずれか所望の磁化方向として、磁区を形成することで、画素毎に明/暗(白/黒)を切り分けられた画像を表示することができる。   When the light is reflected or transmitted by the magnetic wire 1, the direction of polarization is one direction and the opposite direction corresponding to the magnetization direction in the region where the light of the magnetic wire 1 is incident due to the magneto-optic effect. Rotate at the same angle. In FIG. 3, the light is rotated at an angle θk by the Kerr effect when reflected by the magnetic wire 1, the light reflected in the region showing the upward magnetization direction is + θk, and the light reflected in the region showing the downward magnetization direction is -Θk rotation. The polarizer PFo shields light that has been rotated by -θk with respect to incident polarized light. Therefore, the outgoing polarized light reflected by the region (magnetic domain) in the downward magnetization direction is shielded by the polarizer PFo, whereas the outgoing polarized light reflected by the magnetic domain in the upward magnetization direction passes through the polarizer PFo and is detected by the detector PD. Is irradiated. Therefore, the light emitted from one magnetic wire 1 is displayed on the detection unit PD in a pattern that is divided into bright and dark (black and white) for each magnetic domain formed in the magnetic wire 1. Therefore, in one magnetic thin wire 1, a magnetic domain is formed as a desired magnetization direction, either upward or downward, for each pixel 4 partitioned in the thin line direction, so that each pixel is bright / dark (white / black). ) Can be displayed.

従来の空間光変調器100(図17参照)等においては、光変調動作を行う磁性体(光変調素子)は画素毎に分離されて備えられる。したがって、すべての光変調素子(磁性細線101)が異なる組合せの一対の電極に接続されるように、電極131,132を画素アレイ140の横、縦の格子状の配線として設けることで、画素104毎に所望の磁化方向にすることを可能としている。これに対して、本発明に係る空間光変調器10においては、図2に示すように、磁性体(磁性細線1)は、横(行方向)に連続した細線状であって複数の画素4に共有され、縦(列方向)にのみ1画素ずつ分離されている。したがって、同じ行の画素4同士では1本の磁性細線1の両端にて共通の電流を供給される。以下、行方向に連続して一体の磁性体で構成された画素であって、画素間に配線がなくても、画素毎に所望の磁化方向にすることが可能な空間光変調器10について、詳細に説明する。   In the conventional spatial light modulator 100 (see FIG. 17) or the like, a magnetic body (light modulation element) that performs a light modulation operation is provided separately for each pixel. Therefore, by providing the electrodes 131 and 132 as horizontal and vertical grid-like wirings of the pixel array 140 so that all the light modulation elements (magnetic thin wires 101) are connected to a pair of electrodes of different combinations, the pixel 104 The desired magnetization direction can be set every time. On the other hand, in the spatial light modulator 10 according to the present invention, as shown in FIG. 2, the magnetic material (magnetic thin wire 1) is in the form of a thin wire continuous in the horizontal direction (row direction) and includes a plurality of pixels 4. And separated one pixel at a time in the vertical direction (column direction). Accordingly, a common current is supplied to both ends of one magnetic wire 1 between the pixels 4 in the same row. Hereinafter, the spatial light modulator 10 which is a pixel composed of a magnetic body that is continuous in the row direction and can have a desired magnetization direction for each pixel without wiring between the pixels. This will be described in detail.

(磁性細線)
磁性細線1は、磁性体を厚さおよび幅に対して十分に長い細線状に形成してなる。図2に示すように、光変調部20において、磁性細線1,1,…は、平面視で絶縁層6を挟んで互いに平行に、基板2上に形成されている。前記した通り、磁性細線1は画素4となる領域を含み、所定数(8個)の画素4が細線方向に連続して設けられた画素領域1pxが光変調を行う部分である。画素領域1pxは磁性細線1における光の入射領域であり、画素領域1pxに入射した光が磁性細線1を透過または反射して出射すると、画素4毎に当該画素4における磁化方向に対応して異なる2つの角度のいずれかで旋光した光に変調される。また、磁性細線1は、画素領域1pxの外(図2では画素領域1pxの左側)の細線方向に区切られた領域に、書込領域1wが設けられている。書込領域1wは、データ書込部50により、磁性細線1に設けられた画素4の1つと同じ磁化方向に変化させる領域である。磁性細線1は、ある画素4の上向きまたは下向きの磁化方向と同じ磁化方向の磁区を書込領域1wに形成され、この磁区が細線方向に移動されて画素領域1pxの前記画素4に到達することで当該画素4が所望の磁化方向となる。本実施形態において、このような動作(画素の駆動)は、図1に示すようにそれぞれの磁性細線1について並行して実行される。
(Magnetic wire)
The magnetic wire 1 is formed by forming a magnetic body into a thin wire shape that is sufficiently long with respect to the thickness and width. As shown in FIG. 2, in the light modulation unit 20, the magnetic fine wires 1, 1,... Are formed on the substrate 2 in parallel with each other with the insulating layer 6 interposed therebetween in plan view. As described above, the magnetic thin line 1 includes a region to be the pixel 4, and the pixel region 1px in which a predetermined number (eight) pixels 4 are continuously provided in the thin line direction is a portion that performs light modulation. The pixel region 1px is an incident region of light in the magnetic thin wire 1, and when light incident on the pixel region 1px is transmitted through or reflected from the magnetic thin wire 1 and is emitted, the pixel region 1px differs depending on the magnetization direction in the pixel 4. It is modulated into light rotated at one of two angles. Further, the magnetic thin line 1 is provided with a writing region 1w in a region partitioned in the thin line direction outside the pixel region 1px (left side of the pixel region 1px in FIG. 2). The write region 1w is a region that is changed by the data writing unit 50 in the same magnetization direction as one of the pixels 4 provided on the magnetic thin wire 1. The magnetic thin line 1 has a magnetic domain having the same magnetization direction as the upward or downward magnetization direction of a certain pixel 4 formed in the writing region 1w, and this magnetic domain is moved in the thin line direction to reach the pixel 4 in the pixel region 1px. Thus, the pixel 4 has a desired magnetization direction. In the present embodiment, such an operation (pixel driving) is executed in parallel for each magnetic wire 1 as shown in FIG.

磁性細線1は、垂直磁気異方性の磁気光学材料で形成される。このような材料として、公知の強磁性材料を適用でき、具体的には、Co等の遷移金属とPd,Pt,Cuとを繰り返し積層したCo/Pd多層膜のような多層膜、またTb−Fe−Co,Gd−Fe等の希土類金属と遷移金属との合金(RE−TM合金)が挙げられる。これらの材料はスパッタリング法等の公知の方法により成膜され、フォトリソグラフィおよびエッチングまたはリフトオフにより、以下の細線形状に成形されて磁性細線1となる。本実施形態においては、磁性細線1は垂直磁気異方性材料であるので、異なる2つの磁化方向とは、図1および図3に示すように上向きまたは下向きのいずれかを指す。   The magnetic wire 1 is made of a magneto-optical material having perpendicular magnetic anisotropy. As such a material, a known ferromagnetic material can be applied. Specifically, a multilayer film such as a Co / Pd multilayer film in which transition metals such as Co and Pd, Pt, and Cu are repeatedly laminated, and Tb- An alloy (RE-TM alloy) of a rare earth metal such as Fe—Co, Gd—Fe and a transition metal can be used. These materials are formed into a film by a known method such as a sputtering method, and are formed into the following fine wire shape by photolithography and etching or lift-off to form the magnetic wire 1. In the present embodiment, since the magnetic wire 1 is a perpendicular magnetic anisotropic material, the two different magnetization directions indicate either upward or downward as shown in FIGS. 1 and 3.

磁性細線1は、厚さ(膜厚)70nm以下、幅300nm以下であれば、形成時(製造時)に、細線方向に磁区が分割され易いので、好ましい。また、前記した磁区の移動は磁性細線1に電流を細線方向に供給することでなされ、その移動速度は断面積あたりの電流密度に比例して速くなるため、磁性細線1の厚さおよび幅(断面積)が小さいほど、小さい電流で磁区を高速で移動させることができる(後記参照)。なお、磁性細線は、厚さや幅が前記範囲よりも大きい場合、幅方向等にも磁区が分割されて複数形成される場合があるが、予め外部磁界を印加しておくことで、細線方向のみに磁区が分割された状態にすることができる。ただし、磁性細線1が薄いと入射した光が透過し易いため、反射型の空間光変調器10においては、磁性細線1は材料にもよるが厚さ30nm程度以上とすることが好ましい。あるいは、基板2上にAl,Ta,Ag等の非磁性金属からなる反射層を設けて、光を透過するように厚さ300nm程度以下のSiO2等の絶縁層を介して、磁性細線1を形成してもよい(図示せず)。この場合は、磁性細線1を透過した光がさらに絶縁層を透過して反射層で反射して、再び絶縁層および磁性細線1を透過して出射する。したがって、旋光角を大きくするために磁性細線1は光を透過させる範囲で厚いことが好ましい。一方、後記するように、磁性細線1を書込領域1wにおいてスピン注入磁化反転させるためには、厚さ5〜30nmとすることが好ましい。また、入射光(図3に示すレーザー光)の波長にもよるが、磁性細線1,1ピッチ(画素ピッチ)は200nm程度以上とすることが好ましく、磁性細線1の幅は100nm程度以上とすることが好ましい。 If the magnetic thin wire 1 has a thickness (film thickness) of 70 nm or less and a width of 300 nm or less, it is preferable because the magnetic domains are easily divided in the thin wire direction during formation (manufacturing). Further, the movement of the magnetic domains described above is performed by supplying a current to the magnetic wire 1 in the direction of the wire, and the moving speed is increased in proportion to the current density per cross-sectional area, so that the thickness and width ( The smaller the cross-sectional area, the faster the magnetic domain can be moved with a smaller current (see below). In addition, when the thickness and width are larger than the above range, the magnetic fine wire may be formed by dividing the magnetic domain in the width direction or the like, but by applying an external magnetic field in advance, only the fine wire direction can be obtained. The magnetic domain can be divided into two. However, since the incident light is easily transmitted when the magnetic wire 1 is thin, in the reflective spatial light modulator 10, it is preferable that the magnetic wire 1 has a thickness of about 30 nm or more although it depends on the material. Alternatively, a reflective layer made of a non-magnetic metal such as Al, Ta, or Ag is provided on the substrate 2, and the magnetic thin wire 1 is passed through an insulating layer such as SiO 2 having a thickness of about 300 nm or less so as to transmit light. It may be formed (not shown). In this case, the light transmitted through the magnetic wire 1 is further transmitted through the insulating layer, reflected by the reflecting layer, and then transmitted through the insulating layer and the magnetic wire 1 again to be emitted. Therefore, in order to increase the optical rotation angle, it is preferable that the magnetic wire 1 is as thick as possible so that light can be transmitted. On the other hand, as will be described later, in order to reverse the spin injection magnetization of the magnetic wire 1 in the writing region 1w, the thickness is preferably 5 to 30 nm. Further, although depending on the wavelength of incident light (laser light shown in FIG. 3), the magnetic thin wires 1 and 1 (pixel pitch) are preferably about 200 nm or more, and the width of the magnetic thin wires 1 is about 100 nm or more. It is preferable.

磁性細線1における画素4の細線方向長さ(単位長さLb)は、磁性細線1,1ピッチと同様に入射光の波長によって設定され、200nm程度以上とすることが好ましい。一方、単位長さLbが長くなると磁区を移動させる距離が長くなって画素アレイ40の画像の表示に要する時間(応答時間)が長くなる。また、画素4に到達する磁区は書込領域1wにて形成されることから、単位長さLbは後記の書込領域1wの細線方向長さ以下となる。以上より、磁性細線1の細線方向長さは、画素4の個数(本実施形態では8個)分すなわち画素領域1pxと、書込領域1wと、さらに両端の電極31,32の接続のための領域と、を少なくとも要する。   The length in the fine line direction (unit length Lb) of the pixel 4 in the magnetic fine line 1 is set according to the wavelength of the incident light similarly to the magnetic fine lines 1 and 1, and is preferably about 200 nm or more. On the other hand, when the unit length Lb becomes longer, the distance for moving the magnetic domain becomes longer and the time (response time) required for displaying the image of the pixel array 40 becomes longer. Since the magnetic domain reaching the pixel 4 is formed in the writing area 1w, the unit length Lb is equal to or less than the length of the writing area 1w described later in the thin line direction. From the above, the length of the magnetic wire 1 in the direction of the wire is equal to the number of pixels 4 (8 in this embodiment), that is, the pixel region 1px, the write region 1w, and the electrodes 31 and 32 at both ends. Region, at least.

書込領域1wは、磁性細線1をこの領域に限定して当該磁性細線1に設けた各画素4と同じ磁化方向に変化させるために設定された細線方向に区切られた領域である。したがって、少なくともこの領域においては、磁性細線1を、上向きまたは下向きの所望の磁化方向に変化させる(適宜、書込をする、という)ことを可能にするため、書込方式に対応した構造とする。書込領域1wの細線方向長さは、単位長さLb以上であればよく、書込方式や加工精度等に対応したものとすればよい。また、磁性細線1における書込領域1wの位置は、画素領域1pxの外であって後記の磁区(および磁壁)の移動方向に対して後側であればよく、さらにデータ書込部50等が画素領域1pxへの光の入出射を妨げることがないようにすればよい。   The writing area 1w is an area partitioned in the thin line direction set to limit the magnetic thin line 1 to this area and change it in the same magnetization direction as each pixel 4 provided in the magnetic thin line 1. Therefore, at least in this region, the magnetic wire 1 has a structure corresponding to the writing method in order to be able to change the direction of magnetization upward or downward (to be written appropriately). . The length in the thin line direction of the writing area 1w may be equal to or longer than the unit length Lb, and may correspond to the writing method, processing accuracy, and the like. Further, the position of the writing area 1w in the magnetic thin wire 1 may be outside the pixel area 1px and behind the moving direction of the magnetic domain (and domain wall) described later. What is necessary is just not to prevent the light entering and exiting the pixel region 1px.

本実施形態においては、書込方式としてスピン注入磁化反転が適用される。書込領域1wにスピン注入磁化反転素子構造を形成することで、磁性細線1をスピン注入磁化反転にて所望の磁化方向にすることができる。詳しくは、図4(a)に示すように、磁性細線1を、書込領域1wにおいて磁化固定層51に中間層52を介して積層してスピン注入磁化反転素子の磁化自由層とし、このスピン注入磁化反転素子構造へ電流を膜面垂直方向に流すための一対の電極34,33を上下に接続する。本実施形態では磁化固定層51、中間層52、磁性細線1(磁化自由層)の積層順としているが、上下逆順に積層した構造でもよい。スピン注入磁化反転素子構造は、CPP−GMR素子やTMR素子等の公知の素子である。磁化固定層51は、磁性細線1と同様に強磁性の垂直磁気異方性材料とし、磁性細線1の書込領域1wにおける保磁力よりも大きくなるような材料または厚さ等とし、その磁化方向を上向きまたは下向きの一方に固定する(図4では下向きの磁化方向)。中間層52は、Cu等の非磁性導体またはMgO等の絶縁体からなる。また、下部電極33および上部電極34は、後記の正電極31および負電極32と同様の金属電極材料を適用できる。また、前記した通り、書込領域1wの細線方向長さは単位長さLb以上とするため、200nm程度以上とすることが好ましい。一方、スピン注入磁化反転素子構造は、好適にスピン注入磁化反転可能とするために、平面視で一辺が300nm程度以下の正方形またはこれに相当する面積であることが好ましい。したがって、書込領域1wの細線方向長さは、磁性細線1の幅にもよるが、300nm以下とすることが好ましい。   In this embodiment, spin injection magnetization reversal is applied as a writing method. By forming the spin injection magnetization reversal element structure in the write region 1w, the magnetic wire 1 can be changed to a desired magnetization direction by spin injection magnetization reversal. Specifically, as shown in FIG. 4A, the magnetic thin wire 1 is laminated on the magnetization fixed layer 51 via the intermediate layer 52 in the write region 1w to form a magnetization free layer of the spin injection magnetization reversal element. A pair of electrodes 34 and 33 for flowing a current in the direction perpendicular to the film surface to the injection magnetization reversal element structure are connected vertically. In the present embodiment, the magnetization fixed layer 51, the intermediate layer 52, and the magnetic wire 1 (magnetization free layer) are stacked in this order. The spin transfer magnetization reversal element structure is a known element such as a CPP-GMR element or a TMR element. The magnetization fixed layer 51 is made of a ferromagnetic perpendicular magnetic anisotropy material like the magnetic wire 1 and is made of a material or a thickness that is larger than the coercive force in the writing region 1 w of the magnetic wire 1, and its magnetization direction Is fixed to one of upward or downward (downward magnetization direction in FIG. 4). The intermediate layer 52 is made of a nonmagnetic conductor such as Cu or an insulator such as MgO. The lower electrode 33 and the upper electrode 34 can be made of the same metal electrode material as the positive electrode 31 and the negative electrode 32 described later. Further, as described above, the length in the thin line direction of the writing region 1w is preferably not less than about 200 nm in order to be not less than the unit length Lb. On the other hand, the spin-injection magnetization reversal element structure preferably has a square whose side is about 300 nm or less in a plan view or an area corresponding to this in order to enable the spin-injection magnetization reversal. Therefore, the length of the write region 1w in the fine line direction is preferably 300 nm or less, although it depends on the width of the magnetic fine line 1.

書込領域1wをこのような構成とすることで、上向きまたは下向きに電流を供給されることにより、磁性細線1を書込領域1wにおいて磁化固定層51の磁化方向と同じ方向または反対方向の磁化方向にすることができる。例えば図4(a)では、電流を下部電極33から上部電極34へ、上向きに供給された結果、電流の供給前には(以下、初期状態と称する)磁化方向が下向きを示していた磁性細線1を、書込領域1wにおいて上向きに反転させている。   By configuring the write region 1w with such a configuration, when the current is supplied upward or downward, the magnetic wire 1 is magnetized in the same direction as or opposite to the magnetization direction of the magnetization fixed layer 51 in the write region 1w. Can be in the direction. For example, in FIG. 4A, as a result of supplying an electric current upward from the lower electrode 33 to the upper electrode 34, the magnetic fine wire in which the magnetization direction indicates a downward direction (hereinafter referred to as an initial state) before the electric current is supplied. 1 is inverted upward in the writing area 1w.

図1および図4に示すように、本実施形態において磁性細線1は、画素領域1pxにおいて、上面に局所的に薄くなるように凹部1c0,1c1,…(適宜まとめて凹部1cと表す)が形成されている。このような断面積(細線方向に垂直な断面)が局所的に小さい箇所には磁壁が生成され易いため、磁性細線1は凹部1cを形成した箇所で区切るように磁区が形成された状態になり易い。また、磁性細線1への電流の供給を停止した時に磁壁が凹部1cに係止(トラップ)され易いため、パルス電流における停止時(ベース期間)に近傍に到達していた磁壁が凹部1cまで移動してから静止する。したがって、磁性細線1の画素4を区切る境界に凹部1cが形成されていることにより、後記するように、書込領域1wに形成した磁区を各画素4に正確に到達させ易くなる。磁性細線1において磁壁を係止させるためには、断面積が局所的に小さく、すなわち括れた形状に形成されていればよいので、凹部1cに限られず、例えば平面視で幅狭となるように側面を凹ませた括れが形成されてもよい(図示せず)。そして、磁性細線1において、凹部1c等の括れた箇所は、磁壁を好適に係止させるためには、その幅または厚さが他の部分に対して断面積で98%以下になるように狭くまたは薄くすることが好ましい。ただし、括れた箇所での断面積が小さくなると、磁性細線1にパルス電流を供給する際の抵抗が増大するため、60%以上にすることが好ましい。   As shown in FIGS. 1 and 4, in this embodiment, the magnetic thin wire 1 is formed with recesses 1c0, 1c1,... (Appropriately collectively referred to as the recess 1c) so as to be locally thin on the upper surface in the pixel region 1px. Has been. Since a domain wall is likely to be generated at a location where such a cross-sectional area (cross-section perpendicular to the fine wire direction) is locally small, the magnetic fine wire 1 is in a state in which a magnetic domain is formed so as to be separated at the location where the recess 1c is formed. easy. Further, since the domain wall is easily locked (trapped) when the supply of current to the magnetic wire 1 is stopped, the domain wall that has reached the vicinity when the pulse current is stopped (base period) moves to the recess 1c. Then stop. Therefore, since the concave portion 1c is formed at the boundary that separates the pixels 4 of the magnetic thin wire 1, the magnetic domains formed in the writing region 1w can easily reach each pixel 4 accurately as described later. In order to lock the magnetic domain wall in the magnetic thin wire 1, the cross-sectional area only needs to be locally small, that is, it is formed in a constricted shape. A constriction with a recessed side surface may be formed (not shown). In the magnetic thin wire 1, the constricted portion such as the concave portion 1c is narrow so that the width or thickness thereof is 98% or less in cross-sectional area with respect to other portions in order to suitably lock the domain wall. Or it is preferable to make it thin. However, if the cross-sectional area at the constricted portion is reduced, the resistance when supplying the pulse current to the magnetic thin wire 1 is increased.

また、凹部1cは、例えば画素領域1pxの端部(図4(c)の凹部1c0,1c8)等の1箇所または2箇所に形成されてもよいが、隣り合う画素4,4同士で同じデータが連続すると間に磁壁が生成しないため、画素4の所定数毎に形成されることが好ましく、すべての画素4の境界に形成されることが最も好ましい。また、括れ(凹部1c)の形状は、磁壁を係止する効果を揃えるために同じとすることが好ましい。また、画素領域1pxの外の、書込領域1wとの間にも凹部を形成して、例えば書込領域1wでの磁区の形成に伴って生成した磁壁が、単位長さLbの距離をシフト移動して到達する位置(図4(b)における磁壁DW1の静止位置)に係止させるようにしてもよい。なお、前記した通り、磁壁の移動速度は細線方向に垂直な断面における電流密度に比例するが、凹部1cによる断面の狭い領域は磁性細線1全体に比して僅かであり、一定の電流を供給されているときの磁性細線1における磁壁の移動速度は一定であるとみなすことができる。   In addition, the recess 1c may be formed at one or two locations such as the end of the pixel region 1px (the recesses 1c0 and 1c8 in FIG. 4C), but the same data is used between the adjacent pixels 4 and 4. Since the domain wall is not generated in the meantime, it is preferably formed at every predetermined number of pixels 4, and most preferably at the boundary of all the pixels 4. Moreover, it is preferable that the shape of the constriction (recess 1c) is the same in order to align the effect of locking the domain wall. In addition, a concave portion is formed between the pixel region 1px and the writing region 1w. For example, the domain wall generated when the magnetic domain is formed in the writing region 1w shifts the distance of the unit length Lb. You may make it latch on the position which moves and arrives (the stationary position of the domain wall DW1 in FIG.4 (b)). As described above, the moving speed of the domain wall is proportional to the current density in the cross section perpendicular to the thin wire direction, but the narrow cross-sectional area due to the recess 1c is slightly smaller than the entire magnetic thin wire 1 and supplies a constant current. It can be considered that the moving speed of the domain wall in the magnetic wire 1 is constant.

(電極)
正電極31および負電極32は、一対の電極として磁性細線1にその細線方向の一方向に電流を供給するための端子であり、図2および図4に示すように磁性細線1の両端に接続される。本実施形態では図4に示すように、電極31,32は共に磁性細線1の上面に接続されているが、磁性細線1における接続面はこれに限られず、例えば下面に接続されてもよい。また、図2に示すように、本実施形態では、磁性細線1のそれぞれに電極31,32が一対ずつ接続されているが、例えば8本すべての磁性細線1を並列に接続するように、図2における縦方向に延設した電極31,32としてもよい(図示せず)。電極31,32は、Cu,Al,Ta,Cr,W,Ag,Au,Pt等の金属やその合金のような一般的な金属電極材料からなり、スパッタリング法等により成膜、フォトリソグラフィ等によりストライプ状に成形される。また、電極31,32の厚さ、幅および細線方向長さは、磁性細線1,1ピッチ(画素ピッチ)、材料や供給する電圧・電流等によって設定される。
(electrode)
The positive electrode 31 and the negative electrode 32 are terminals for supplying a current to the magnetic wire 1 in one direction as a pair of electrodes, and are connected to both ends of the magnetic wire 1 as shown in FIGS. Is done. In the present embodiment, as shown in FIG. 4, the electrodes 31 and 32 are both connected to the upper surface of the magnetic wire 1, but the connection surface of the magnetic wire 1 is not limited to this, and may be connected to the lower surface, for example. Further, as shown in FIG. 2, in this embodiment, a pair of electrodes 31 and 32 are connected to each of the magnetic thin wires 1, but for example, all eight magnetic thin wires 1 are connected in parallel. It is good also as the electrodes 31 and 32 extended in the vertical direction in 2 (not shown). The electrodes 31 and 32 are made of a general metal electrode material such as a metal such as Cu, Al, Ta, Cr, W, Ag, Au, or Pt, or an alloy thereof, and is formed by sputtering or the like, or formed by photolithography or the like. Molded into stripes. In addition, the thickness, width, and length in the thin line direction of the electrodes 31 and 32 are set according to the magnetic thin line 1, 1 pitch (pixel pitch), the material, the supplied voltage / current, and the like.

(基板)
基板2は、磁性細線1等を所望の形状や位置に形成するための光変調部20の土台であり、例えば表面を熱酸化したSi基板等の公知の基板が適用できる。あるいは光変調部20の下方から光を入射させる場合は、基板2は透明な材料からなり、例えば、SiO2、酸化マグネシウム(MgO)、ガラス等の公知の透明基板材料が挙げられる。
(substrate)
The substrate 2 is a base of the light modulation unit 20 for forming the magnetic wire 1 and the like in a desired shape and position, and a known substrate such as a Si substrate whose surface is thermally oxidized can be applied. Alternatively, when light is incident from below the light modulation unit 20, the substrate 2 is made of a transparent material, and examples thereof include known transparent substrate materials such as SiO 2 , magnesium oxide (MgO), and glass.

(絶縁層)
絶縁層6は、光変調部20における磁性細線1,1間、正電極31,31間および負電極32,32間、ならびに基板2と磁性細線1との間や磁性細線1の上に配される。絶縁層6は、例えばSiO2,Si34,Al23等の公知の絶縁材料からなり、また光変調部20の全体で同じ材料を適用しなくてもよい。
(Insulating layer)
The insulating layer 6 is disposed between the magnetic fine wires 1 and 1, between the positive electrodes 31 and 31 and between the negative electrodes 32 and 32, between the substrate 2 and the magnetic fine wire 1, and on the magnetic fine wire 1. The The insulating layer 6 is made of a known insulating material such as SiO 2 , Si 3 N 4 , or Al 2 O 3 , and the same material may not be applied to the entire light modulation unit 20.

(走査電流供給部)
走査電流供給部80は、図4(b)に示すように、光変調部20の各磁性細線1の両端に電極31,32を介して接続した走査電流源8をパルス電流源として備え、直流電流(走査電流Iscと称する)をパルス電流として、磁性細線1に正電極31から負電極32へ、すなわち細線方向の一方向に供給する。磁性細線1に走査電流Iscを正電極31側から負電極32側へ供給されると、その反対方向に磁性細線1中を流れる電子e-により、磁壁が磁性細線1中を当該磁性細線1の負電極32側から正電極31側へ細線方向に沿って移動し、磁壁に区切られた磁区も共に移動する(図4(b)参照)。したがって、磁性細線1の書込領域1wで形成された磁区は、細線方向に沿って画素領域1pxへ移動する。さらに、走査電流Iscをパルス電流として供給することにより、磁区が磁性細線1中を断続的に移動するため、後記するように画素4の1個単位で移動して、画素領域1pxにおける所定の画素4に到達させることができる。
(Scanning current supply unit)
As shown in FIG. 4B, the scanning current supply unit 80 includes a scanning current source 8 connected to both ends of each magnetic wire 1 of the optical modulation unit 20 via electrodes 31 and 32 as a pulse current source, and is connected to a direct current. A current (referred to as scanning current Isc) is supplied as a pulse current to the magnetic thin wire 1 from the positive electrode 31 to the negative electrode 32, that is, in one direction in the thin wire direction. When the scanning current Isc is supplied to the magnetic wire 1 from the positive electrode 31 side to the negative electrode 32 side, the domain wall passes through the magnetic wire 1 due to electrons e flowing in the magnetic wire 1 in the opposite direction. It moves along the thin line direction from the negative electrode 32 side to the positive electrode 31 side, and the magnetic domains partitioned by the domain wall also move together (see FIG. 4B). Therefore, the magnetic domain formed in the writing region 1w of the magnetic fine wire 1 moves to the pixel region 1px along the fine wire direction. Furthermore, since the magnetic domain moves intermittently in the magnetic wire 1 by supplying the scanning current Isc as a pulse current, it moves in units of one pixel 4 as will be described later, and a predetermined pixel in the pixel region 1px 4 can be reached.

走査電流供給部80は、図1および図5に示すように、走査電流源8に光変調部20の8本すべての磁性細線1をそれぞれの両端で並列に接続して、共通のパルス電流を同時に供給する。本実施形態に係る空間光変調器10においては、すべての磁性細線1に共通のパルス電流を供給できればよく、走査電流供給部80は、磁性細線1毎に走査電流源8を備えてもよい(図示省略)。直流パルス電流における走査電流Isc(ピーク電流)は、電流密度:108〜1013A/m2の範囲で、後記するように所望の速度で磁区が移動するように調整することが好ましい。また、直流パルス電流は、パルス幅(ピーク期間)tH:1ps〜10μs、停止時間(ベース期間)tL:10ps〜10μsの範囲で調整することが好ましく、パルス幅tHは磁区が移動速度に応じて所定の距離を移動する時間に設定し、停止時間tLは後記するデータ書込部50による書込時間tW以上とする。 As shown in FIGS. 1 and 5, the scanning current supply unit 80 connects all eight magnetic wires 1 of the optical modulation unit 20 to the scanning current source 8 in parallel at both ends, and generates a common pulse current. Supply at the same time. In the spatial light modulator 10 according to the present embodiment, it is only necessary to supply a common pulse current to all the magnetic wires 1, and the scanning current supply unit 80 may include a scanning current source 8 for each magnetic wire 1 ( (Not shown). The scanning current Isc (peak current) in the DC pulse current is preferably adjusted so that the magnetic domain moves at a desired speed as described later in the range of current density: 10 8 to 10 13 A / m 2 . Also, the DC pulse current, pulse width (peak time) t H: 1ps~10μs, stop time (base time) t L: is preferably adjusted in a range of 10Ps~10myuesu, the pulse width t H is magnetic domain movement speed Therefore, the stop time t L is set to be longer than the write time t W by the data writing unit 50 described later.

(データ書込部)
データ書込部50は、図1および図5に示すように、光変調部20の磁性細線1毎に設けられ、当該磁性細線1を書込領域1wにおいて所望の磁化方向にする。図4に示すように、データ書込部50は、磁性細線1の書込領域1wに設けた電極33,34に接続する書込電流源5を備える。書込電流源5は、書込領域1wのスピン注入磁化反転素子構造に、直流の電流Iwを正負反転させて書込電流+Iw,−Iwとして供給可能であり、データ書込部50が制御部90に制御されることで電流Iwをいずれか所望の向きで供給する。すなわち、書込電流源5は、供給停止(OFF)状態を含めると+Iw,0,−Iwの3出力を示す。このようなデータ書込部50の動作は、現行の磁気ディスクへの記録に用いられる磁気ヘッドのコイルに供給される電流と同様に、複数のトランジスタで構成されたスイッチング回路を備える駆動回路(例えば、特開2007−234136号公報の図2参照)により実現することができる。本実施形態においては、書込電流+Iw,−Iwの大きさ(絶対値)は、磁性細線1を書込領域1wにおいてスピン注入磁化反転させる電流(スピン注入磁化反転電流)以上とする。
(Data writing part)
As shown in FIGS. 1 and 5, the data writing unit 50 is provided for each magnetic wire 1 of the light modulation unit 20, and makes the magnetic wire 1 have a desired magnetization direction in the writing region 1w. As shown in FIG. 4, the data writing unit 50 includes a write current source 5 connected to the electrodes 33 and 34 provided in the write region 1 w of the magnetic wire 1. The write current source 5 can supply a direct current Iw to the spin injection magnetization reversal element structure in the write region 1w as a write current + Iw, -Iw by reversing the positive and negative currents Iw. By being controlled by 90, the current Iw is supplied in any desired direction. That is, the write current source 5 shows three outputs of + Iw, 0, and −Iw when the supply stop (OFF) state is included. Such an operation of the data writing unit 50 is similar to a current supplied to a coil of a magnetic head used for recording on a current magnetic disk, and a driving circuit (for example, a switching circuit configured by a plurality of transistors). , See FIG. 2 of Japanese Patent Laid-Open No. 2007-234136). In the present embodiment, the magnitudes (absolute values) of the write currents + Iw and −Iw are set to be equal to or greater than the current (spin injection magnetization reversal current) for reversing the spin injection magnetization in the write region 1w.

データ書込部50は、電極33,34に接続する端子を光変調部20に配置された磁性細線1のピッチに合わせて形成して、配線で電気的に接続するように書込電流源5を設ければよく、磁性細線1を狭ピッチとしても、すべての磁性細線1の書込領域1wに同時に書込を実行することができる。また、スピン注入磁化反転は極めて高速であるので、書込時間tW(書込電流源5の電流供給時間)は数十ps程度以上であればよい。また、書込電流は書込時間tWをパルス幅とするパルス電流として供給してもよい。 In the data writing unit 50, terminals connected to the electrodes 33 and 34 are formed in accordance with the pitch of the magnetic thin wires 1 arranged in the light modulation unit 20, and the write current source 5 is electrically connected by wiring. Even if the fine magnetic wires 1 have a narrow pitch, writing can be performed simultaneously on the write regions 1w of all the fine magnetic wires 1. Further, since the spin transfer magnetization reversal is extremely fast, the write time t W (the current supply time of the write current source 5) may be about several tens ps or more. The write current may be supplied as a pulse current having a write time t W as a pulse width.

(制御部)
図5に示すように、制御部90は、外部から入力された画像データ(図6(b)参照)を1行分のデータに分割して画素列データ(図6(c)参照)を生成する画素列データ生成部99と、データ書込部50に磁性細線1への画素列データの書込をさせる画素列制御部9,9,…と、を備える。したがって、画素列制御部9は、画素アレイ40の行数すなわち磁性細線1の本数と同数の8つが備えられ、それぞれが特定の磁性細線1に書込をするデータ書込部50を制御する。また、制御部90はカウンタTCNTをさらに備えることで、画素列制御部9は、磁性細線1に走査電流供給部80が供給するパルス電流に同期するように、データ書込部50を制御する(詳細は後記する)。
(Control part)
As shown in FIG. 5, the control unit 90 divides image data (see FIG. 6B) input from the outside into data for one row, and generates pixel column data (see FIG. 6C). .., And a pixel column control unit 9 that causes the data writing unit 50 to write pixel column data to the magnetic thin wire 1. Accordingly, the pixel column control unit 9 is provided with eight as many as the number of rows of the pixel array 40, that is, the number of the magnetic thin wires 1, and each controls the data writing unit 50 that writes to the specific magnetic thin wire 1. Further, the control unit 90 further includes a counter TCNT, so that the pixel column control unit 9 controls the data writing unit 50 so as to be synchronized with the pulse current supplied from the scanning current supply unit 80 to the magnetic thin wire 1 ( Details will be described later).

(光変調部の製造方法)
空間光変調器10の光変調部20は、磁性細線1をリフトオフ法やダマシン法にて形成して製造できる。図4(a)に示す光変調部20の製造方法の一例を以下に説明する。まず、基板2上に、書込領域1wを設ける位置に下部電極33を金属電極材料で形成し、その上に磁化固定層51および中間層52のそれぞれの材料を連続的に成膜して、所望の形状に成形する。次に、基板2上に、SiO2やAl23等の絶縁膜をスパッタリング法等の公知の方法により成膜して、中間層52の上面の高さまで埋め込む。次に、前記絶縁膜(絶縁層6)上および中間層52上にレジストマスクパターンを形成し、磁性材料をスパッタリング法等にて成膜し、レジストを除去して、ストライプ状の磁性細線1,1,…を形成する。そして、それぞれの磁性細線1の表面に、凹部1cを形成する。あるいは、レジストマスクパターンにより幅狭の括れ部を備えた平面視形状の磁性細線1とする。次に、磁性細線1上の当該磁性細線1の両端近傍および書込領域1wに、金属電極材料で電極31,32および上部電極34を形成する。最後に、電極31,32,34上を除いて絶縁膜(絶縁層6)で表面を被覆し、書込領域1wにおいて基板2を裏面から除去して下部電極33を露出させる。
(Manufacturing method of light modulator)
The light modulation unit 20 of the spatial light modulator 10 can be manufactured by forming the magnetic wire 1 by a lift-off method or a damascene method. An example of a manufacturing method of the light modulation unit 20 shown in FIG. First, the lower electrode 33 is formed of a metal electrode material on the substrate 2 at a position where the writing region 1w is provided, and the respective materials of the magnetization fixed layer 51 and the intermediate layer 52 are continuously formed thereon, Mold into a desired shape. Next, an insulating film such as SiO 2 or Al 2 O 3 is formed on the substrate 2 by a known method such as sputtering, and is buried up to the height of the upper surface of the intermediate layer 52. Next, a resist mask pattern is formed on the insulating film (insulating layer 6) and the intermediate layer 52, a magnetic material is formed by sputtering or the like, the resist is removed, and the striped magnetic thin wires 1, 1, ... are formed. And the recessed part 1c is formed in the surface of each magnetic fine wire 1. FIG. Or it is set as the magnetic fine wire 1 of the planar view shape provided with the narrow constriction part by the resist mask pattern. Next, the electrodes 31, 32 and the upper electrode 34 are formed of metal electrode material in the vicinity of both ends of the magnetic wire 1 on the magnetic wire 1 and in the writing region 1w. Finally, except for the electrodes 31, 32 and 34, the surface is covered with an insulating film (insulating layer 6), and the substrate 2 is removed from the back surface in the writing region 1w to expose the lower electrode 33.

磁性細線1をダマシン法にて形成する場合は、基板2上に絶縁膜を成膜するとき、磁性細線1の上面の高さまで成膜し、この絶縁膜に電子線リソグラフィおよびイオンミリングや反応性イオンエッチング(RIE)等のエッチングで磁性細線1,1,…の形状の溝を形成して絶縁層6とする。この絶縁層6の上に磁性材料をスパッタリング法等の成膜方法にて溝に堆積させた後、表面をCMP(Chemical Mechanical Polishing:化学機械研磨)等で溝内以外の磁性材料を除去して磁性細線1,1,…とする。   When forming the magnetic wire 1 by the damascene method, when forming an insulating film on the substrate 2, the film is formed up to the height of the upper surface of the magnetic wire 1, and electron beam lithography, ion milling and reactivity are formed on the insulating film. Grooves in the shape of magnetic fine wires 1, 1,... Are formed by etching such as ion etching (RIE) to form the insulating layer 6. A magnetic material is deposited on the insulating layer 6 in a groove by a film forming method such as a sputtering method, and then the magnetic material other than the groove is removed by CMP (Chemical Mechanical Polishing) or the like on the surface. Magnetic wires 1, 1,...

[画素駆動方法]
次に、本発明に係る空間光変調器を動作(光変調)させる前に、画像データに基づいて画素アレイ40のそれぞれの画素4を所望の磁化方向にする方法(画素駆動方法)を、図5〜図8および適宜図4を参照して説明する。第1実施形態に係る空間光変調器10における画素の駆動方法は、図1に示すように、走査電流源8に並列に接続された磁性細線1,1,…にパルス電流を供給して磁区を断続的にシフト移動させながら、それぞれの磁性細線1の書込領域1wへデータ書込部50にて書込をするものである。
[Pixel driving method]
Next, a method (pixel driving method) for setting each pixel 4 of the pixel array 40 to a desired magnetization direction based on image data before operating (light modulating) the spatial light modulator according to the present invention is shown in FIG. Explanation will be made with reference to FIGS. As shown in FIG. 1, the pixel driving method in the spatial light modulator 10 according to the first embodiment supplies a pulse current to the magnetic wires 1, 1,. Are written in the writing area 1w of each magnetic wire 1 by the data writing section 50 while being shifted and shifted intermittently.

(画像データ)
第1実施形態に係る空間光変調器10における画素の駆動方法は、例えば外部のデータベースDBに記憶されている動画データについて、1画面(フレーム)ずつの画像データが、図5に示すように制御部90に入力されて、画素アレイ40により画像を表示するまでの手順である。図6(b)に示すように、画像データF1は、黒く表示する画素を“1”に、白く表示する画素を“0”に表したデータ(画素データ)を横(列方向)に8個並べて、4桁のデータからなる行アドレスを付した12桁のデータを8行並べてなる。このような画像データF1は、一例として、オリジナルの画像(図示省略)を、空間光変調器10の画素アレイ40の構成に合わせて、水平方向Nh列×垂直方向Nv行(8列×8行)のビットマップデータの画像(図6(a)参照)に変換して、黒を“1”に、白を“0”に変換して並べて生成することができる。また、このような画像データ生成機能を空間光変調器10に内蔵してもよい。
(image data)
The pixel driving method in the spatial light modulator 10 according to the first embodiment is such that, for example, image data for each screen (frame) is controlled as shown in FIG. 5 for moving image data stored in an external database DB. This is a procedure from input to the unit 90 until an image is displayed by the pixel array 40. As shown in FIG. 6B, the image data F1 includes eight pieces of data (pixel data) in which the pixels to be displayed in black are represented by “1” and the pixels to be displayed in white are represented by “0” in the horizontal direction (column direction). 8 lines of 12-digit data with a row address consisting of 4-digit data are arranged. For example, such image data F1 is obtained by converting an original image (not shown) into horizontal Nh columns × vertical Nv rows (8 columns × 8 rows) in accordance with the configuration of the pixel array 40 of the spatial light modulator 10. ) Of the bitmap data (see FIG. 6A), black is converted to “1”, and white is converted to “0”. Such an image data generation function may be built in the spatial light modulator 10.

(画像データの入力、画素列のデータ生成)
図5に示すように、制御部90は、外部のデータベースDBに画像データの出力命令を送信し、この命令を受信したデータベースDBが画像データF1の信号を出力することにより、画像データF1が制御部90に入力される(図7における工程(以下省略)S10,S20)。そして、制御部90において、画素列データ生成部99が画像データF1を1行ずつに分割し、Nh(=8)個のデータからなるNv(=8)本の画素列データを生成する(S31)。画素列データは1本ずつ、行アドレスに基づく画素列制御部9へ分配、出力される(S32)。次に、制御部90は、走査電流供給部80へ、磁性細線1へのパルス電流の供給を開始するように命令を送信して、走査電流供給部80が走査電流源8をONにしてパルス電流の供給を開始する(S50)。走査電流供給部80は、さらにパルス電流と同じタイミングのパルス信号を制御部90に出力する。そして、制御部90は、画素4(磁性細線1)への画素列データ書込工程S60を開始する。
(Image data input, pixel column data generation)
As shown in FIG. 5, the control unit 90 transmits an image data output command to an external database DB, and the database DB that receives this command outputs a signal of the image data F1, whereby the image data F1 is controlled. (Steps in FIG. 7 (hereinafter omitted) S10, S20). Then, in the control unit 90, the pixel column data generation unit 99 divides the image data F1 into one row at a time, and generates Nv (= 8) pixel column data composed of Nh (= 8) data (S31). ). The pixel column data is distributed and output one by one to the pixel column control unit 9 based on the row address (S32). Next, the control unit 90 sends a command to the scanning current supply unit 80 to start supplying the pulse current to the magnetic wire 1, and the scanning current supply unit 80 turns on the scanning current source 8 to perform the pulse. Supply of current is started (S50). The scanning current supply unit 80 further outputs a pulse signal having the same timing as the pulse current to the control unit 90. Then, the control unit 90 starts the pixel column data writing step S60 to the pixel 4 (magnetic thin line 1).

(画素列データ書込)
画素列制御部9は個別の画素列データを入力され(S61)、一方、走査電流供給部80へのパルス電流の供給開始命令の送信に伴い、カウンタTCNTはカウントを1から開始する(S62)。そして、画素列制御部9は、画素列データにおけるカウント値iと同じ1番目のデータをデータ書込部50へ出力する。データ書込部50は、2値のデータ“0”または“1”を入力されると、磁性細線1の書込領域1wへの書込をする(S63)。次に、パルス電流における1回目のパルス幅tHの電流供給にて、磁性細線1において、形成されている磁区を単位長さLbの距離だけシフト移動させる(S64)。本実施形態では、単位長さLbの距離だけシフト移動させるために必要な電流供給時間(移動時間)tSCをパルス幅tHとする。次にカウント値iを判定し(S65)、Nh(=8)に到達するまでカウントを1ずつ増やしながら(S66)、データ書込(S63)と磁区のシフト移動(S64)とを繰り返す。
(Pixel column data writing)
The pixel column control unit 9 is input with individual pixel column data (S61), while the counter TCNT starts counting from 1 with the transmission of a pulse current supply start command to the scanning current supply unit 80 (S62). . Then, the pixel column control unit 9 outputs the first data that is the same as the count value i in the pixel column data to the data writing unit 50. When the binary data “0” or “1” is input, the data writing unit 50 writes the magnetic thin wire 1 in the writing area 1w (S63). Next, the magnetic domain formed in the magnetic wire 1 is shifted by the distance of the unit length Lb by the first current supply of the pulse width t H in the pulse current (S64). In the present embodiment, the current supply time (movement time) t SC required for shifting by the distance of the unit length Lb is defined as the pulse width t H. Next, the count value i is determined (S65), and the data writing (S63) and the magnetic domain shift movement (S64) are repeated while incrementing the count by 1 until reaching Nh (= 8) (S66).

ここで、磁性細線1へのデータ書込(S63)、および磁区のシフト移動(S64)について、図4および図7を参照して詳細に説明する。なお、図4においては、図4(a)にのみ基板2および絶縁層6を示し、図4(b)、図4(c)では省略するが、すべて同一の構造の光変調部20を示している。ここでは、行アドレス(0)の画素列データ(図6(c)参照)に基づき磁性細線1(11)に書込をする方法を説明する。   Here, data writing to the magnetic wire 1 (S63) and magnetic domain shift movement (S64) will be described in detail with reference to FIG. 4 and FIG. In FIG. 4, only the substrate 2 and the insulating layer 6 are shown in FIG. 4 (a), and although not shown in FIGS. 4 (b) and 4 (c), all show the light modulator 20 having the same structure. ing. Here, a method for writing to the magnetic thin wire 1 (11) based on the pixel column data (see FIG. 6C) at the row address (0) will be described.

画素列制御部9(91)は前記画素列データを入力されてこれを図示しないメモリに一時的に格納し(S61)、カウント開始(S62:i=1)を受けて、格納している画素列データの1番目のデータ“0”をデータ書込部50へ出力する。データ書込部50は、データ“0”を入力されると、内蔵する書込電流源5から書込電流+Iwを所定の書込時間tW供給する。図4(a)に示すように、書込電流源5は、磁性細線1の書込領域1wに設けられたスピン注入磁化反転素子構造に電極33,34で接続されているので、磁性細線1の書込領域1wに上向きの、すなわち磁化固定層51の側から膜面垂直方向に電流Iwが流れる。この電流Iwにより、磁性細線1は、書込領域1wにおいて、磁化固定層51の磁化方向に対して反平行になるべくスピン注入磁化反転する。したがって、書込領域1wに磁化方向が上向きの磁区(磁区D0と称する。図4(b)参照)が形成され、この磁区D0の両側を区切るように磁壁DW1,DW2が生成する(S63)。なお、一般的に、磁壁の長さ(厚さ)は磁性細線の形状や大きさ(幅、厚さ、細線長)等にもよるが、5〜100nm程度で、磁区の長さ(単位長さLb)に対して極めて短い(狭い)が、図4においては磁壁を模式的に拡大して示す。 The pixel column controller 9 (91) receives the pixel column data and temporarily stores it in a memory (not shown) (S61), receives the start of counting (S62: i = 1), and stores the pixel The first data “0” of the column data is output to the data writing unit 50. When data “0” is input, the data writing unit 50 supplies a write current + Iw from the built-in write current source 5 for a predetermined write time t W. As shown in FIG. 4A, the write current source 5 is connected to the spin-injection magnetization reversal element structure provided in the write region 1w of the magnetic thin wire 1 by the electrodes 33, 34. Current Iw flows upward in the write region 1w, that is, in the direction perpendicular to the film surface from the magnetization fixed layer 51 side. Due to this current Iw, the magnetic thin wire 1 undergoes spin injection magnetization reversal in the write region 1w so as to be antiparallel to the magnetization direction of the magnetization fixed layer 51. Therefore, a magnetic domain having an upward magnetization direction (referred to as a magnetic domain D0; see FIG. 4B) is formed in the write area 1w, and domain walls DW1 and DW2 are generated so as to separate both sides of the magnetic domain D0 (S63). In general, the length (thickness) of the domain wall depends on the shape and size (width, thickness, thin wire length) of the magnetic wire, but is about 5 to 100 nm and the length of the magnetic domain (unit length). Although it is extremely short (narrow) with respect to the length Lb), the domain wall is schematically enlarged in FIG.

書込電流源5からの書込電流+Iwの供給が停止した(OFF)後、磁性細線1に、走査電流供給部80からパルス電流における1回目の電流供給(1パルス)として走査電流Iscがパルス幅tHの時間だけ供給される。本実施形態においては、このようにパルス電流における1回目の電流供給が1番目のデータの書込の後に実行されるようにするために、図8に示すように待ち時間thldを設けている。なお、パルス電流における1回目の電流供給の次に書込がされてもよい。図4(b)に示すように、走査電流Iscを、磁壁DW1,DW2が単位長さLbの距離だけ移動する時間tSC(=パルス幅tH)磁性細線1に供給し、これに伴い磁壁DW1,DW2に挟まれた磁区D0も等距離移動、すなわちシフト移動する。したがって、磁区D0の少なくとも一部(単位長さLbの長さ)が書込領域1wから退出する(S64)。 After the supply of the write current + Iw from the write current source 5 is stopped (OFF), the scanning current Isc is pulsed to the magnetic thin wire 1 as the first current supply (one pulse) in the pulse current from the scanning current supply unit 80. It is supplied for a time of width t H. In the present embodiment, a waiting time t hld is provided as shown in FIG. 8 so that the first current supply in the pulse current is executed after the writing of the first data. . Note that writing may be performed after the first current supply in the pulse current. As shown in FIG. 4B, the scanning current Isc is supplied to the magnetic wire 1 for the time t SC (= pulse width t H ) during which the domain walls DW1 and DW2 move by the distance of the unit length Lb. The magnetic domain D0 sandwiched between DW1 and DW2 also moves equidistantly, that is, shifts. Therefore, at least a part (the length of the unit length Lb) of the magnetic domain D0 leaves the write area 1w (S64).

パルス電流における電流停止(パルス信号の立下がり)に同期して、カウント値iを判定して1増やし(S65:No,S66:i=2)、2番目のデータ“1”の書込をする(S63)。詳しくは、データ書込部50が画素列制御部9からデータ“1”を入力されて、書込電流−Iwを書込電流源5から供給することにより、図4(c)に示すように磁性細線1の書込領域1wに下向きの、すなわち磁化固定層51の側へ膜面垂直方向に電流Iwが流れる。この電流Iwにより、磁性細線1は、書込領域1wにおいて、磁化固定層51の磁化方向と平行になるべく、反平行の磁化方向を示す磁区D0が当該書込領域1wに限定してスピン注入磁化反転する。その結果、書込領域1wに存在していた磁壁DW2が消滅し、磁壁DW3が生成するので、1番目のデータ“0”の書込で形成された磁区D0は、細線方向長さがパルス電流の1パルス(走査電流Iscのパルス幅tH供給)による移動距離Lbとなる。そして、書込電流−Iwの供給が停止した後は、再び走査電流源8からパルス電流における次の1パルスとして走査電流Iscが磁性細線1に供給されて、磁壁DW1,DW3が単位長さLbの距離だけ移動する(S64)。 In synchronization with the current stop in the pulse current (falling of the pulse signal), the count value i is determined and incremented by 1 (S65: No, S66: i = 2), and the second data “1” is written. (S63). Specifically, the data write unit 50 receives data “1” from the pixel column control unit 9 and supplies the write current −Iw from the write current source 5 as shown in FIG. A current Iw flows downward in the write region 1w of the magnetic wire 1, that is, in the direction perpendicular to the film surface toward the magnetization fixed layer 51. Due to this current Iw, the magnetic wire 1 has a magnetic domain D0 indicating an antiparallel magnetization direction limited to the write region 1w so as to be parallel to the magnetization direction of the magnetization fixed layer 51 in the write region 1w. Invert. As a result, the domain wall DW2 existing in the write area 1w disappears and a domain wall DW3 is generated. Therefore, the magnetic domain D0 formed by writing the first data “0” Is the moving distance Lb by one pulse (supply of the pulse width t H of the scanning current Isc). After the supply of the write current -Iw is stopped, the scanning current Isc is again supplied from the scanning current source 8 to the magnetic wire 1 as the next pulse in the pulse current, and the domain walls DW1 and DW3 have the unit length Lb. (S64).

このように、走査電流供給部80(走査電流源8)が供給するパルス電流(走査電流)と同期して、その停止時(ベース期間)に画素列制御部9は画素列データから順番に1個ずつデータをデータ書込部50に出力し、データ書込部50は2値のデータ“0”、“1”に基づいて書込電流+Iw,−Iwを書込電流源5から供給する。したがって、磁性細線1に1個のデータに基づく書込を実行する度、その後に、形成された磁区D0等がすべて単位長さLbの距離だけシフト移動する。そのため、隣り合う画素4,4同士で同じデータであって間に磁壁が生成していない場合でも、書込をされた領域はすべて書込領域1wから画素領域1pxに向かって移動することになる。また、データ書込部50が書込電流を供給する時期は、必ず走査電流源8からのパルス電流における停止時間(ベース期間)中にして、磁性細線1が走査電流源8、書込電流源5の両方から同時に電流を供給されることがないように、制御部90がデータ書込部50を制御する。したがって、前記した通り、パルス電流における電流の停止時間tLは、書込電流源5による磁性細線1の書込(スピン注入磁化反転)に要する時間(電流供給時間)tW以上とする。 In this manner, in synchronization with the pulse current (scanning current) supplied by the scanning current supply unit 80 (scanning current source 8), the pixel column control unit 9 starts from the pixel column data in the order of 1 at the stop (base period). The data is output to the data writing unit 50 one by one, and the data writing unit 50 supplies the write currents + Iw and −Iw from the write current source 5 based on the binary data “0” and “1”. Therefore, every time writing based on one piece of data is executed on the magnetic thin wire 1, all the formed magnetic domains D0 and the like are shifted by a distance of the unit length Lb. Therefore, even if the adjacent pixels 4 and 4 have the same data and no domain wall is generated between them, all the written regions move from the writing region 1w toward the pixel region 1px. . The data writing unit 50 supplies the write current only during the stop time (base period) of the pulse current from the scan current source 8 so that the magnetic thin wire 1 is connected to the scan current source 8 and the write current source. 5, the control unit 90 controls the data writing unit 50 so that no current is supplied from both of them simultaneously. Therefore, as described above, the current stop time t L in the pulse current is set to be longer than the time (current supply time) t W required for writing (spin injection magnetization reversal) of the magnetic wire 1 by the write current source 5.

そして、磁性細線1に画素列データの最後のすなわちNh(=8)番目のデータ“0”に基づく書込がされた(S63)後の磁区のシフト移動(S64)の次のカウント値iの判定で、画素列データ書込工程S60におけるS63〜S66の繰り返しから抜ける(S65:Yes)。この時点で、磁性細線1において、最後のデータに基づく書込がされた領域は、書込領域1wを退出しているが、画素領域1pxには到達していない。そこで、この領域が画素領域1pxに到達するまで、さらにパルス電流の供給による磁区のシフト移動を行う(S70)。本実施形態では、書込領域1wと画素領域1pxとの間が単位長さLbの2倍であるため、図8に示すように2回のパルス電流の供給を行う。最後に、走査電流供給部80へパルス電流の供給を停止するように命令を送信して、走査電流供給部80が走査電流源8をOFFにしてパルス電流の供給を停止する(S80)。これにより、図3に示すように、磁性細線1は、画素列データのすべてのデータが単位長さLbずつの領域で連続して書込をされて、さらにこの書込をされた領域がすべて画素領域1pxに到達しているので、画素4毎に黒または白のパターンが表示される(図6(d)参照)。   Then, after the writing based on the last, that is, the Nh (= 8) th data “0” of the pixel column data (S63) in the magnetic thin wire 1, the next count value i of the shift shift (S64) of the magnetic domain In the determination, the process skips S63 to S66 in the pixel column data writing step S60 (S65: Yes). At this time, in the magnetic wire 1, the area written based on the last data has left the writing area 1 w but has not reached the pixel area 1 px. Therefore, the magnetic domain shift is further performed by supplying a pulse current until this region reaches the pixel region 1px (S70). In the present embodiment, since the space between the writing area 1w and the pixel area 1px is twice the unit length Lb, the pulse current is supplied twice as shown in FIG. Finally, a command is sent to the scanning current supply unit 80 to stop the supply of the pulse current, and the scanning current supply unit 80 turns off the scanning current source 8 and stops the supply of the pulse current (S80). As a result, as shown in FIG. 3, in the magnetic thin wire 1, all the data of the pixel column data is continuously written in the area of the unit length Lb, and all the areas where the writing is further performed are performed. Since the pixel area 1px is reached, a black or white pattern is displayed for each pixel 4 (see FIG. 6D).

磁性細線1は、供給される電流の大きさが一定であれば磁壁の移動速度も一定であるので、ピーク電流Iscおよびパルス幅tHが一定のパルス電流により、単位長さLbの距離ずつ断続的に磁区を移動させることができる。しかし、電流の大きさやパルス幅等の誤差により1回の移動距離が僅かにずれて、この微小ずれが累積されると、画素列データのすべてのデータの書込が完了し(S65:Yes)、さらに磁区のシフト移動(S70)を完了した段階で、書込で形成された磁区が、データに対応する画素4の位置から大きくずれて、正確に表示されなくなる虞がある。このような磁区の位置ずれを防止するために、前記した通り、磁性細線1は、画素4を区切る境界に凹部1cのような括れが形成されている。パルス電流における電流停止時の度に、いずれかの凹部1cの近傍に到達していた磁壁が当該凹部1cで係止され、それに伴いこの磁壁で区切られた磁区もシフト移動するため、磁区の位置の誤差が補正される。パルス電流の調整等により磁性細線1での磁区の位置を十分に制御可能である、あるいは要求される磁区の画素に対する位置精度が粗い等の場合は、磁性細線1は凹部1cのような括れを形成されなくてもよい。 Magnetic wire 1, since the moving speed of the domain wall if the magnitude of the current supplied constant is constant, the peak current Isc and the pulse width t H is a constant pulse current, intermittent each distance unit length Lb The magnetic domain can be moved. However, when the movement distance of one time is slightly shifted due to errors such as the magnitude of the current and the pulse width, and this minute shift is accumulated, writing of all data of the pixel column data is completed (S65: Yes). Further, when the magnetic domain shift movement (S70) is completed, there is a possibility that the magnetic domain formed by writing is largely deviated from the position of the pixel 4 corresponding to the data and cannot be displayed accurately. In order to prevent such positional deviation of the magnetic domains, the magnetic thin wire 1 is formed with a constriction like a concave portion 1c at the boundary separating the pixels 4 as described above. Each time the current in the pulse current is stopped, the domain wall that has reached the vicinity of one of the recesses 1c is locked by the recess 1c, and the magnetic domain delimited by the domain wall is shifted accordingly. The error is corrected. When the position of the magnetic domain in the magnetic wire 1 can be sufficiently controlled by adjusting the pulse current or the positional accuracy of the required magnetic domain with respect to the pixel is rough, the magnetic wire 1 is constricted like the recess 1c. It does not have to be formed.

なお、磁性細線1において、これらの動作による磁壁の位置の固定後は、それぞれの磁壁を挟んだ2つの磁区のそれぞれで磁性細線1の保磁力により磁化が保持される。したがって、磁性細線1に新たに電流の供給や外部磁界の印加を行うまでは磁区の移動や大きさ(細線方向長さ)の変化、消失は起こらず、書込で形成された磁区は所定の画素4の位置で静止した状態を維持する。また、図4では、全体が下向きの磁化方向を示す初期状態の磁性細線1に書込をしたが、既に画像データ(画素列データ)の書込がされた磁性細線1に新たな画像データの書込をする場合も同様である。この書込において、前の画像データに基づく磁区は、磁区のシフト移動により磁性細線1の終端(正電極31側の端)まで到達すると消失する。   In the magnetic wire 1, after fixing the position of the domain wall by these operations, the magnetization is held by the coercive force of the magnetic wire 1 in each of the two magnetic domains sandwiching each domain wall. Therefore, the magnetic domain does not move or change in size (length in the direction of the thin line) or disappear until a new current is supplied to the magnetic thin line 1 or an external magnetic field is applied. The stationary state is maintained at the position of the pixel 4. In FIG. 4, writing is performed on the magnetic thin wire 1 in the initial state, which shows the downward magnetization direction as a whole, but new image data is written on the magnetic thin wire 1 on which image data (pixel column data) has already been written. The same applies to writing. In this writing, the magnetic domain based on the previous image data disappears when it reaches the end of the magnetic wire 1 (end on the positive electrode 31 side) by the shift of the magnetic domain.

本実施形態においては、データ書込(S63)は、カウンタTCNTによりすべての画素列制御部9において同時に実行される。したがって、走査電流供給部80の1つの直流パルス電流源(図示省略)から、すべての磁性細線1に並列にパルス電流を供給して、同時に磁区のシフト移動を行うことができる。さらに、それぞれの磁性細線1に凹部1cが形成されていることで、共通のパルス電流を供給されても磁区の移動における位置ずれが防止できる。そのため、タイミングチャートは図8に示す通りとなる。このように、すべての磁性細線1について並行して同時にデータの書込および磁区の移動を行うことで、画素アレイ40に1つの画像データを表示可能とする作業に要する時間は、前記の1本の磁性細線1の画素領域1pxに画素列データの書込をする作業に要する時間と同じとなり、短時間での表示切替が可能となる。特に、画素アレイ40に新たな1つの画像データを表示可能とするために表示が変化する時間または表示されない時間、すなわち応答時間(図8参照)は、長くなると、動画の表示に残像が視認されるようになって好ましくないため、空間光変調器においては応答時間をより短縮することが要求される。   In the present embodiment, data writing (S63) is simultaneously executed in all the pixel column controllers 9 by the counter TCNT. Therefore, a pulse current can be supplied in parallel to all the magnetic wires 1 from one DC pulse current source (not shown) of the scanning current supply unit 80, and the magnetic domains can be shifted simultaneously. Further, since the concave portion 1c is formed in each magnetic thin wire 1, it is possible to prevent a positional shift in the movement of the magnetic domain even if a common pulse current is supplied. Therefore, the timing chart is as shown in FIG. As described above, the time required to display one image data on the pixel array 40 by simultaneously writing data and moving the magnetic domains in parallel for all the magnetic thin wires 1 is the above-described one. This is the same as the time required for writing the pixel column data in the pixel region 1px of the magnetic wire 1 and the display can be switched in a short time. In particular, when the display change time or non-display time, that is, the response time (see FIG. 8) becomes longer in order to make it possible to display one new image data on the pixel array 40, an afterimage is visually recognized in the moving image display. Therefore, the spatial light modulator is required to further reduce the response time.

画素アレイ40に画像データF1による画像を表示可能となった後は、次のフレームの画像データの出力をデータベースDBに要求し(S10)、再び画素アレイ40による表示を可能とする。この画像データ出力命令送信(S10)は、外部信号や制御部90に内蔵する発振器等により、例えば1/60秒間毎に行うように設定することができる。また、画像データが入力されなかった場合(S20:No)は、作業を終了するように設定すればよい。このような構成とすることで、空間光変調器10は、光変調部20が簡易な構造であっても高精細な画像を高速で表示することができる。   After the image by the image data F1 can be displayed on the pixel array 40, the database DB is requested to output the image data of the next frame (S10), and the display by the pixel array 40 is enabled again. This image data output command transmission (S10) can be set to be performed, for example, every 1/60 seconds by an external signal, an oscillator built in the control unit 90, or the like. If no image data is input (S20: No), the work may be set to end. With such a configuration, the spatial light modulator 10 can display a high-definition image at high speed even if the light modulation unit 20 has a simple structure.

本実施形態では、走査電流供給部80が供給するパルス電流を基準として、制御部90がこのパルス電流と同じタイミングのパルス信号と同期するように制御する構成としたが、反対に、例えば制御部90が発振器を内蔵してパルス信号を出力し、走査電流供給部80がこのパルス信号に同期するパルス電流を供給する構成としてもよい。   In the present embodiment, the control unit 90 is controlled to synchronize with the pulse signal having the same timing as the pulse current with reference to the pulse current supplied by the scanning current supply unit 80. 90 may incorporate an oscillator to output a pulse signal, and the scanning current supply unit 80 may supply a pulse current synchronized with the pulse signal.

図8では、パルス電流について、パルス幅tHと停止時間tLを同じ時間すなわちデューティ比50%として示しているが、これに限らず、前記の範囲(パルス幅tH:1ps〜10μs、停止時間tL:10ps〜10μs)でそれぞれ調整可能である。例えば周期(tH+tL)あたりのパルス幅tHを長くする(デューティ比50%超)ことで、磁区を単位長さLb移動させるためのパルス電流の周期が短くなって、その結果、応答時間を短くすることができる。また、本実施形態では、移動時間tSCをパルス幅tHとして、磁区を、パルス電流における1回の電流供給すなわち1周期で単位長さLbの距離を移動させるとしたが、これに限らず2回以上の所定回数の電流供給で断続的に移動させてもよい。この場合は、パルス電流の前記所定回数の周期につき1回の停止時間に、書込電流源5が電流を供給するように制御する。 In FIG. 8, for the pulse current, the pulse width t H and the stop time t L are shown as the same time, that is, the duty ratio is 50%. However, the present invention is not limited to this, and the range (pulse width t H : 1 ps to 10 μs, stop) The time t L can be adjusted at 10 ps to 10 μs). For example, by increasing the pulse width t H per cycle (t H + t L ) (duty ratio over 50%), the cycle of the pulse current for moving the magnetic domain by the unit length Lb is shortened. As a result, the response Time can be shortened. In this embodiment, the movement time t SC is set to the pulse width t H , and the magnetic domain is moved once by the current supply of the pulse current, that is, the distance of the unit length Lb in one cycle. It may be moved intermittently by supplying the current twice or more times. In this case, control is performed so that the write current source 5 supplies a current during one stop time per the predetermined number of cycles of the pulse current.

本実施形態に係る空間光変調器10は、上方から入射した光を磁性細線1の表面で反射させて出射する反射型の空間光変調器であるが、透過型の空間光変調器としてもよい。この場合は、基板2に透明基板材料を適用し、また磁性細線1を薄く形成して光を透過し易くするか、磁性ガーネットのような透過率の高い材料で形成する。表示装置においては、画素アレイ40の直上に光学系OPSおよび偏光子PFiが、直下に偏光子PFoおよび検出器PDが配置され、またハーフミラーHMは不要である(図示省略)。   The spatial light modulator 10 according to this embodiment is a reflective spatial light modulator that reflects and emits light incident from above on the surface of the magnetic wire 1, but may be a transmissive spatial light modulator. . In this case, a transparent substrate material is applied to the substrate 2 and the thin magnetic wire 1 is formed thin to facilitate light transmission, or is formed of a material having high transmittance such as magnetic garnet. In the display device, the optical system OPS and the polarizer PFi are disposed immediately above the pixel array 40, the polarizer PFo and the detector PD are disposed immediately below, and the half mirror HM is not necessary (not shown).

また、磁性細線1は面内磁気異方性材料を適用してもよい。面内磁気異方性材料には、Ni,Fe,Coから選択される遷移金属やNi−Fe,Ni−Fe−Mo,Co−Cr等の遷移金属合金、あるいはCo−Pt等のPd,Pt,Cuとの合金が挙げられ、垂直磁気異方性材料の多層膜よりも成膜が容易である。磁性細線1が面内磁気異方性材料からなる場合は、磁性細線1の磁化方向は細線方向に沿った向きとなる(図17参照)ので、磁性細線1の細線方向により平行に近い方向に沿って光を入射することが好ましい。ただし、入射方向は磁性細線1の細線方向と平行に近付き過ぎるとそれぞれの画素4に光が入射することが困難となるので、入射角が80°程度以内となるように、磁性細線1の細線方向に対して10°〜60°程度の角度の方向とすることが好ましい。したがって、磁性細線1が面内磁気異方性材料からなる空間光変調器においては、入射角30°〜80°程度の範囲となるように入射偏光の入射方向を傾斜させるため、入射偏光および出射偏光のそれぞれの光路に合わせて、光学系OPSや偏光子PFi,PFo等が配置される(図示省略)。   Further, an in-plane magnetic anisotropic material may be applied to the magnetic wire 1. In-plane magnetic anisotropy materials include transition metals selected from Ni, Fe, and Co, transition metal alloys such as Ni—Fe, Ni—Fe—Mo, and Co—Cr, or Pd and Pt such as Co—Pt. , Cu alloy, and easier to form than a multilayer film of perpendicular magnetic anisotropic material. When the magnetic wire 1 is made of an in-plane magnetic anisotropic material, the magnetization direction of the magnetic wire 1 is oriented along the direction of the thin wire (see FIG. 17). It is preferable that light is incident along. However, if the incident direction is too close to being parallel to the thin wire direction of the magnetic thin wire 1, it becomes difficult for light to enter each pixel 4. Therefore, the thin wire of the magnetic thin wire 1 is set so that the incident angle is within about 80 °. It is preferable that the direction is an angle of about 10 ° to 60 ° with respect to the direction. Therefore, in the spatial light modulator in which the magnetic wire 1 is made of an in-plane magnetic anisotropic material, the incident polarization direction and the emission direction are inclined so that the incident polarization direction is inclined so that the incident angle is in the range of about 30 ° to 80 °. An optical system OPS, polarizers PFi, PFo, and the like are arranged in accordance with the respective optical paths of polarized light (not shown).

(変形例)
第1実施形態の変形例に係る空間光変調器について、図9を参照して説明する。第1実施形態の変形例に係る空間光変調器は、光変調部20A以外の要素は空間光変調器10(図1、図5参照)と同一であるので、図示および説明を省略する。さらに光変調部20Aは、磁性細線1A以外の要素は光変調部20(図2参照)における要素と同一であるのでこれらの要素については同じ符号を付し、説明を省略する。光変調部20Aの断面構造は、磁性細線1Aが凹部1cを形成されず一定の厚さであること以外は、図4に示す光変調部20と同一の構造である。したがって、本変形例に係る空間光変調器は、図3に示す第1実施形態に係る空間光変調器10と同様の構成で表示装置に適用することができる。
(Modification)
A spatial light modulator according to a modification of the first embodiment will be described with reference to FIG. In the spatial light modulator according to the modification of the first embodiment, elements other than the light modulation unit 20A are the same as those of the spatial light modulator 10 (see FIGS. 1 and 5), and thus illustration and description thereof are omitted. Furthermore, in the light modulation unit 20A, since elements other than the magnetic wire 1A are the same as those in the light modulation unit 20 (see FIG. 2), these elements are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted. The cross-sectional structure of the light modulation unit 20A is the same as that of the light modulation unit 20 shown in FIG. 4 except that the magnetic wire 1A is not formed with the recess 1c and has a constant thickness. Therefore, the spatial light modulator according to this modification can be applied to a display device with the same configuration as the spatial light modulator 10 according to the first embodiment shown in FIG.

図9に示すように、光変調部20Aにおいて、磁性細線1Aはその細線形状が平面視でジクザグ状に形成されている。詳しくは、磁性細線1Aは画素4,4間の境界で一定の角度で屈曲するように形成されている。磁性細線1Aの材料および大きさ(厚さ、幅、細線方向長さ)等は第1実施形態の磁性細線1と同様である。磁性細線1Aにおいて、屈曲した箇所は、括れ(凹部1c、図4参照)と同様にパルス電流における電流停止時(ベース期間)に磁壁を係止し易いため、磁区のシフト移動において位置ずれを防止することができる。また、磁性細線1Aは、括れを形成された磁性細線1と異なり、厚さおよび幅が一定であるので抵抗が高くならない。磁性細線1Aの屈曲の角度は、好適に磁壁を係止するためには15°〜135°の範囲であることが好ましく、また磁壁を係止する効果を揃えるために同じ角度とすることが好ましい。また、屈曲した箇所は、括れと同様に、例えば画素領域1pxの端部等の1箇所または2箇所でもよい。なお、図9に示すように画素4を区切るすべての境界で屈曲している磁性細線1Aは、隣り合う画素4,4同士で細線方向が非平行であるため、垂直磁気異方性材料で形成されることが好ましい。また、本変形例に係る空間光変調器における画素の駆動方法は第1実施形態と同様であるが、図9に示す光変調部20Aにおいては単位長さLbを画素4における細線方向長さとする。   As shown in FIG. 9, in the light modulation section 20A, the magnetic thin wire 1A is formed in a zigzag shape in plan view. Specifically, the magnetic wire 1A is formed to bend at a certain angle at the boundary between the pixels 4 and 4. The material and size (thickness, width, length in the direction of the thin wire) of the magnetic wire 1A are the same as those of the magnetic wire 1 of the first embodiment. In the magnetic thin wire 1A, the bent portion is easy to lock the domain wall when the current is stopped in the pulse current (base period) as in the case of the constriction (recess 1c, see FIG. 4). can do. Further, unlike the magnetic wire 1 in which the magnetic wire 1A is formed with a constriction, the magnetic wire 1A has a constant thickness and width, so that the resistance does not increase. The angle of bending of the magnetic wire 1A is preferably in the range of 15 ° to 135 ° in order to suitably lock the domain wall, and is preferably set to the same angle in order to achieve the same effect of locking the domain wall. . Further, the bent portion may be one or two places such as an end portion of the pixel region 1px as in the case of the narrowing. Note that, as shown in FIG. 9, the magnetic thin wire 1A bent at all the boundaries delimiting the pixels 4 is formed of a perpendicular magnetic anisotropic material because the thin wire directions are not parallel between the adjacent pixels 4 and 4. It is preferred that Further, the pixel driving method in the spatial light modulator according to the present modification is the same as that in the first embodiment. However, in the light modulation unit 20A shown in FIG. .

以上のように、第1実施形態およびその変形例に係る空間光変調器によれば、光の入射する部品を簡易な構造として、画素の微細化を容易にし、また開口率の高い空間光変調器となる。   As described above, according to the spatial light modulator according to the first embodiment and the modification thereof, the light incident component has a simple structure, facilitates pixel miniaturization, and has a high aperture ratio. It becomes a vessel.

[第2実施形態]
第1実施形態に係る空間光変調器10は、画素駆動において、すべての磁性細線1について同時に書込等を行ったが、これに限らず、例えば磁性細線1を2本以上の所定本数(nv本)を一組として、各組から1本ずつ順番に選択して、組数(Nv/nv)の本数の磁性細線1に限定して並列に書込をすることもできる。第2実施形態に係る空間光変調器10Aは、空間光変調器10と同様に8本の磁性細線1を備える光変調部20を備え、隣り合う4本の磁性細線1を一組として画素の駆動を行う。この一組4本の磁性細線1を磁性細線群と称する。このような空間光変調器の制御部およびその周辺の構成、および画素の駆動方法を、図10および図11を参照して説明する。図10、図11において、図5、図7と同じ要素および工程については同じ符号を付し、説明を省略する。
[Second Embodiment]
In the spatial light modulator 10 according to the first embodiment, writing or the like is performed simultaneously on all the magnetic thin wires 1 in pixel driving. However, the present invention is not limited to this. For example, two or more predetermined numbers (nv) of the magnetic thin wires 1 are provided. It is also possible to select one from each set in order and write in parallel by limiting to the number (Nv / nv) of the magnetic thin wires 1 as a set. Similar to the spatial light modulator 10, the spatial light modulator 10A according to the second embodiment includes a light modulation unit 20 including eight magnetic thin wires 1, and a set of four adjacent magnetic thin wires 1 as a set. Drive. This set of four magnetic wires 1 is referred to as a magnetic wire group. Such a spatial light modulator control unit and its peripheral configuration, and a pixel driving method will be described with reference to FIGS. 10 and 11. FIG. 10 and 11, the same elements and steps as those in FIGS. 5 and 7 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.

図10に示すように、本実施形態において、制御部90Aは第1実施形態の制御部90と同様に、磁性細線1の本数と同数の8つの画素列制御部91,92,…,98(以下、適宜まとめて画素列制御部9)を備える。そして、それぞれの画素列制御部9は、図5に示す第1実施形態と同様に、磁性細線1毎に設けられたデータ書込部50にデータを出力する。ただし、並列して指定された2つの画素列制御部9がデータを出力する。また、制御部90Aが備えるカウンタTCNTAは、第1実施形態におけるカウンタTCNTが行ったカウント動作(図7のS62,S66)に加え、後記する別のカウント動作を行う。また、走査電流供給部80Aは、選択された磁性細線1に限定してパルス電流を供給するように、例えば走査電流源8および磁性細線1の電極31,32のそれぞれに接続する端子に加えて、端子毎のスイッチをさらに備える(図示省略)。   As shown in FIG. 10, in the present embodiment, the control unit 90A, like the control unit 90 of the first embodiment, has eight pixel column control units 91, 92,. Hereinafter, the pixel column control unit 9) is provided as appropriate. Each pixel column control unit 9 outputs data to the data writing unit 50 provided for each magnetic wire 1 as in the first embodiment shown in FIG. However, the two pixel column controllers 9 designated in parallel output data. Further, the counter TCNTA provided in the control unit 90A performs another count operation described later in addition to the count operation (S62 and S66 in FIG. 7) performed by the counter TCNT in the first embodiment. In addition to the terminals connected to the scanning current source 8 and the electrodes 31 and 32 of the magnetic wire 1, for example, the scanning current supply unit 80 </ b> A supplies the pulse current only to the selected magnetic wire 1. And a switch for each terminal (not shown).

(画素駆動方法)
画素の駆動方法を、図11に示すフローチャートを参照して説明する。制御部90Aが画像データF1(図6(b)参照)を入力されて、画素列データ(図6(c)参照)を生成、分配するまでは、図7を参照して説明した通りである(S10,S20,S31,S32A)。
(Pixel driving method)
A pixel driving method will be described with reference to a flowchart shown in FIG. The control unit 90A receives the image data F1 (see FIG. 6B) and generates and distributes the pixel column data (see FIG. 6C) as described with reference to FIG. (S10, S20, S31, S32A).

画素列データの分配(S32A)に伴い、カウンタTCNTAはカウントを1から開始し(S41)、制御部90Aは、各組の磁性細線群からカウント値jと同じ1番目の磁性細線1を選択する(S42)。そして、走査電流供給部80Aが選択された2組計2本の磁性細線1(11,15)に限定してパルス電流の供給を開始する(S50A)。一方、制御部90Aは、選択された2本の磁性細線1に対応する画素列データを格納した画素列制御部9(91,95)を動作させて、2本の磁性細線1への画素列データの書込をする(S60)。そして、書込により形成した磁区を画素領域1pxに到達させて(S70)、パルス電流の供給を停止する(S80A)。S50A,S60,S70,S80Aの工程は、選択された磁性細線11,15に限定して行われていること以外は、第1実施形態のS50,S60,S70,S80(図7参照)と同様である。   Along with the distribution of pixel column data (S32A), the counter TCNTA starts counting from 1 (S41), and the control unit 90A selects the first magnetic wire 1 that is the same as the count value j from each group of magnetic wires. (S42). Then, the scanning current supply unit 80A starts the supply of the pulse current limited to the selected two magnetic thin wires 1 (11, 15) (S50A). On the other hand, the control unit 90A operates the pixel column control unit 9 (91, 95) that stores the pixel column data corresponding to the two selected magnetic thin lines 1, and thereby the pixel column to the two magnetic thin lines 1 is operated. Data is written (S60). Then, the magnetic domain formed by writing is made to reach the pixel region 1px (S70), and the supply of the pulse current is stopped (S80A). The steps S50A, S60, S70, and S80A are the same as S50, S60, S70, and S80 (see FIG. 7) of the first embodiment except that the steps are limited to the selected magnetic thin wires 11 and 15. It is.

次にカウント値jを判定し(S43)、nv(=4)に到達するまでカウントを1ずつ増やし(S44)、次の磁性細線1に切り替えて(S42)、画素列データの書込および磁区のシフト移動を行う一連の工程(S50A,S60,S70,S80A)を繰り返す。そして、磁性細線群のすべての磁性細線1に画素列データの書込が行われた後のカウント値jの判定(S43:Yes)で、画像データのすべての書込が完了する。   Next, the count value j is determined (S43), the count is incremented by 1 until it reaches nv (= 4) (S44), and the next magnetic thin wire 1 is switched (S42) to write the pixel column data and the magnetic domain A series of steps (S50A, S60, S70, S80A) for performing the shift movement are repeated. Then, the determination of the count value j after the writing of the pixel column data to all the magnetic wires 1 of the magnetic wire group (S43: Yes) completes the writing of all the image data.

本実施形態に係る画素の駆動方法によれば、一組の磁性細線群の磁性細線1の本数(4本)分、画素列データの書込等を繰り返すため、第1実施形態に係る画素の駆動方法の4倍の応答時間を要することになる。しかし、パルス電流(走査電流)および書込電流をそれぞれ同時に供給する磁性細線1の本数が少ないため、省電力化が可能となる。したがって、本実施形態に係る画素の駆動方法は、画素アレイ40の画素数が少ない場合や高速応答の必要がない場合に、好適である。また、一組の磁性細線群を隣り合う磁性細線1,1,1,1として、同時に書込をする2本の磁性細線1,1は3本おき(磁性細線11,15他)としたが、例えば、隣り合う2本の磁性細線1,1に同時に書込をする組合せとしてもよい。また、nv=Nv(=8)として、磁性細線1に1本ずつ順番に画素列データの書込をすることもできる。   According to the pixel driving method according to the present embodiment, writing of pixel column data and the like is repeated for the number (four) of the magnetic thin wires 1 in the set of magnetic thin wire groups. A response time four times that of the driving method is required. However, since the number of magnetic thin wires 1 that simultaneously supply the pulse current (scanning current) and the write current is small, it is possible to save power. Therefore, the pixel driving method according to the present embodiment is suitable when the number of pixels in the pixel array 40 is small or when high-speed response is not necessary. In addition, although a set of magnetic thin wire groups is set as adjacent magnetic thin wires 1, 1, 1, 1, and two magnetic thin wires 1, 1 to be simultaneously written are arranged every three (magnetic thin wires 11, 15, etc.). For example, a combination in which writing is performed simultaneously on two adjacent magnetic thin wires 1 and 1 may be employed. Further, it is possible to write pixel column data in order one by one to the magnetic thin wire 1 by setting nv = Nv (= 8).

(変形例)
前記第2実施形態においては、第1実施形態と同様に、磁性細線1毎に備えられたデータ書込部50で書込をする仕様としたが、同時に動作するデータ書込部50は、4本の磁性細線1(磁性細線群)につき1つである。したがって、このような画素の駆動を行う空間光変調器10Aは、一組の磁性細線群に1つのデータ書込部50Aを備えてもよい。具体的には、1つのデータ書込部50Aは、書込電流源5、4本の磁性細線1の電極33,34のそれぞれに接続する端子および端子毎のスイッチを備えて、制御部90Aが選択した磁性細線1に限定して書込電流+Iw,−Iwを供給する(図示省略)。また、所定本数の磁性細線群毎にデータ書込部50Aを備えればよいので、磁性細線1,1のピッチよりも大きい書込手段による書込方式を適用することができる。
(Modification)
In the second embodiment, as in the first embodiment, the specification is such that writing is performed by the data writing unit 50 provided for each magnetic wire 1. However, the data writing unit 50 that operates simultaneously has four specifications. One for each magnetic wire 1 (magnetic wire group). Therefore, the spatial light modulator 10A that drives such pixels may include one data writing unit 50A in a set of magnetic thin wire groups. Specifically, one data writing unit 50A includes a terminal connected to each of the write current source 5, the electrodes 33 and 34 of the four magnetic thin wires 1, and a switch for each terminal. Write currents + Iw and -Iw are supplied only to the selected magnetic wire 1 (not shown). In addition, since it is only necessary to provide the data writing section 50A for each predetermined number of magnetic wire groups, a writing method using writing means larger than the pitch of the magnetic wires 1 and 1 can be applied.

このような書込方式として、現行の磁気ディスクへの書込(記録)と同様に、データ書込部50Aが磁気ヘッド55を備えて外部磁界を印加してもよい。この場合は図12(a)に示すように、データ書込部50Aは、書込領域1wにおいて光変調部20Bに対向する磁気ヘッド55をさらに備え、書込電流源5は磁気ヘッド55のコイルに接続される。書込電流源5が供給する書込電流+Iw,−Iwは、磁性細線1を書込領域1wにおいて所定の方向に磁化するための磁界を磁気ヘッド55から発生させるための直流電流であり、コイルに供給される電流Iwの向きにより磁界の向きが反転する。図4(a)、(c)に示すスピン注入磁化反転と同様に、データ書込部50Aが2値のデータ“0”、“1”に基づいて書込電流+Iw,−Iwを書込電流源5から供給することで、磁気ヘッド55から異なる向きの磁界が発生して磁性細線1に印加される。このように磁界を印加する書込方式においては、書込時間tWは数百ps程度以上であればよい。 As such a writing method, the data writing unit 50A may include the magnetic head 55 and apply an external magnetic field, as in the current writing (recording) to the magnetic disk. In this case, as shown in FIG. 12A, the data writing unit 50A further includes a magnetic head 55 facing the optical modulation unit 20B in the writing region 1w, and the write current source 5 is a coil of the magnetic head 55. Connected to. Write currents + Iw and -Iw supplied by the write current source 5 are direct currents for generating a magnetic field from the magnetic head 55 for magnetizing the magnetic wire 1 in a predetermined direction in the write region 1w. The direction of the magnetic field is reversed depending on the direction of the current Iw supplied to. Similar to the spin injection magnetization reversal shown in FIGS. 4A and 4C, the data writing unit 50A converts the write currents + Iw and −Iw into the write currents based on the binary data “0” and “1”. By supplying from the source 5, magnetic fields of different directions are generated from the magnetic head 55 and applied to the magnetic wire 1. In such a writing method in which a magnetic field is applied, the writing time t W may be about several hundred ps or more.

一方、光変調部20Bは、磁気ディスクと同様に磁性細線1の下(磁気ヘッド55の主磁極に対向する側の反対側)に非磁性層54を介して軟磁性層53を積層して備える。軟磁性層53により、磁気ヘッド55からの外部磁界が磁性細線1で垂直な書き込み磁束を形成するための磁路を形成する。このような構成とすることで、例えば図12(a)では、初期状態の磁化方向が下向きの磁性細線1を、書込領域1wにおいて、磁気ヘッド55(主磁極のみ図示)が上向きの磁界を印加して磁化を上向きに反転させている。同様に、図12(b)(基板2および絶縁層6は図示省略)では、磁気ヘッド55が下向きの磁界を印加して磁化を下向きに反転させている。なお、面内磁気異方性材料からなる磁性細線1については、細線方向に沿った向きの磁界を印加されればよいので、軟磁性層53および非磁性層54を備える必要がなく、光変調部20Bはさらに簡易な構造とすることができる。   On the other hand, the optical modulation unit 20B includes a soft magnetic layer 53 stacked under a magnetic thin wire 1 (opposite the side facing the main magnetic pole of the magnetic head 55) via a nonmagnetic layer 54, like a magnetic disk. . The soft magnetic layer 53 forms a magnetic path for the external magnetic field from the magnetic head 55 to form a perpendicular write magnetic flux with the magnetic wire 1. With such a configuration, for example, in FIG. 12A, the magnetic thin wire 1 whose initial magnetization direction is downward is shown, and the magnetic head 55 (only the main magnetic pole is shown) has an upward magnetic field in the writing region 1w. This is applied to reverse the magnetization upward. Similarly, in FIG. 12B (the substrate 2 and the insulating layer 6 are not shown), the magnetic head 55 applies a downward magnetic field to reverse the magnetization downward. The magnetic fine wire 1 made of an in-plane magnetic anisotropic material only needs to be applied with a magnetic field oriented in the direction of the fine wire, so that it is not necessary to provide the soft magnetic layer 53 and the nonmagnetic layer 54, and light modulation is performed. The part 20B can have a simpler structure.

また、磁気ヘッド55は、磁性細線群のすべての磁性細線1の書込領域1wに一括に書込をするような構造とする。本発明に係る空間光変調器10Aにおいては、磁気ディスクを回転駆動させる記録装置と異なり、磁気ヘッド55を光変調部20Bに対して高速で移動させることが困難であるからである。これらの磁性細線1が書込領域1wにおいて同じ磁化方向とされても、選択されていない磁性細線1は磁区のシフト移動が行われていないので、当該磁性細線1の画素4に前記磁化方向の磁区が到達することはない。   In addition, the magnetic head 55 has a structure in which writing is performed collectively in the writing area 1w of all the magnetic wires 1 in the magnetic wire group. This is because, in the spatial light modulator 10A according to the present invention, it is difficult to move the magnetic head 55 with respect to the light modulation unit 20B at a high speed, unlike the recording device that rotationally drives the magnetic disk. Even if these magnetic wires 1 have the same magnetization direction in the write region 1w, the magnetic wires 1 that have not been selected are not shifted in the magnetic domain, and therefore the pixel 4 of the magnetic wire 1 has the magnetization direction. Magnetic domains never reach.

以上のように、第2実施形態に係る空間光変調器によれば、すべての磁性細線に並列してデータの書込を実行しなくても画像の表示が可能であり、省電力で駆動できる空間光変調器とすることができる。さらに、第2実施形態の変形例に係る空間光変調器によれば、いっそう簡易な構造の空間光変調器とすることができる。   As described above, according to the spatial light modulator according to the second embodiment, it is possible to display an image without writing data in parallel with all the magnetic thin wires, and it can be driven with power saving. It can be a spatial light modulator. Furthermore, according to the spatial light modulator according to the modification of the second embodiment, a spatial light modulator having a simpler structure can be obtained.

[第3実施形態]
第3実施形態に係る空間光変調器について、図13を参照して説明する。第3実施形態およびその変形例に係る空間光変調器は、光変調部20C,20D以外は、第1実施形態に係る空間光変調器10(図1〜図5参照)や第2実施形態に係る空間光変調器(図10、図12参照)と同様の構成であり、同一の要素については同じ符号を付し、説明を省略する。図13(a)に示すように、光変調部20Cは、図4に示す光変調部20に、磁気転写膜3を画素領域1pxにおける磁性細線1の上面に接触するように備えた構造である。このような空間光変調器においては、光は、上方から磁気転写膜3を透過して磁性細線1の上面で反射、再び磁気転写膜3を透過して出射する。したがって、本実施形態に係る空間光変調器を適用した表示装置は、図3に示す第1実施形態に係る空間光変調器10と同様の構成とすることができる。また、本実施形態に係る空間光変調器は、第1実施形態と同様に磁性細線1を透過性の高いものとし、基板2を透明基板とすることで、透過型の空間光変調器としてもよい。
[Third Embodiment]
A spatial light modulator according to the third embodiment will be described with reference to FIG. The spatial light modulator according to the third embodiment and its modification is the same as the spatial light modulator 10 (see FIGS. 1 to 5) according to the first embodiment or the second embodiment except for the light modulation units 20C and 20D. The configuration is the same as that of the spatial light modulator (see FIGS. 10 and 12), and the same elements are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted. As shown in FIG. 13A, the light modulating unit 20C has a structure in which the magnetic transfer film 3 is provided in contact with the upper surface of the magnetic wire 1 in the pixel region 1px in the light modulating unit 20 shown in FIG. . In such a spatial light modulator, light passes through the magnetic transfer film 3 from above, is reflected on the upper surface of the magnetic wire 1, and passes through the magnetic transfer film 3 again to be emitted. Therefore, the display device to which the spatial light modulator according to this embodiment is applied can have the same configuration as that of the spatial light modulator 10 according to the first embodiment shown in FIG. In addition, the spatial light modulator according to the present embodiment can be used as a transmissive spatial light modulator by making the magnetic wire 1 highly transmissive and the substrate 2 a transparent substrate, as in the first embodiment. Good.

(磁気転写膜)
磁気転写膜3は、外部の磁気を帯びて容易に磁化され、特に接触する磁性体の磁気に強く影響される。したがって、図13(a)に示すように、磁気転写膜3は、下面に磁性細線1が接触して配置された領域では、当該磁性細線1に形成された磁区の直上の領域でそれぞれ同じ磁化方向を示す磁区が形成され、磁区を区切る磁壁が生成する。したがって、磁性細線1において磁界の印加等による書込や磁区のシフト移動により、磁性細線1のある領域における磁化方向が変化すれば、それに対応して前記領域の直上における磁気転写膜3の磁化方向が速やかに変化する。したがって、磁性細線1にパルス電流を供給したとき、見かけ上、磁性細線1と共に磁気転写膜3においても磁区がシフト移動する。なお、本実施形態では磁性細線1は垂直磁気異方性材料からなるが、面内磁気異方性材料であっても同様に磁気転写膜3に磁性細線1の磁化方向が転写される。ファラデー効果の大きい磁気転写膜3に磁性細線1を積層することにより、磁性細線1で反射する光が磁気転写膜3を透過して出射するため、旋光角を大きくして、磁化方向の違いによる出射光の偏光の向きの差を拡大して磁気の検出精度を向上させることができる。
(Magnetic transfer film)
The magnetic transfer film 3 is easily magnetized with an external magnetism, and is particularly strongly influenced by the magnetism of the magnetic material in contact therewith. Therefore, as shown in FIG. 13A, the magnetic transfer film 3 has the same magnetization in the region immediately above the magnetic domain formed in the magnetic wire 1 in the region where the magnetic wire 1 is in contact with the lower surface. A magnetic domain indicating a direction is formed, and a domain wall that divides the magnetic domain is generated. Therefore, if the magnetization direction in a certain region of the magnetic wire 1 changes due to writing or magnetic domain shift movement by applying a magnetic field or the like in the magnetic wire 1, the magnetization direction of the magnetic transfer film 3 immediately above the region correspondingly changes. Changes quickly. Therefore, when a pulse current is supplied to the magnetic wire 1, the magnetic domain apparently shifts in the magnetic transfer film 3 together with the magnetic wire 1. In this embodiment, the magnetic wire 1 is made of a perpendicular magnetic anisotropic material, but the magnetization direction of the magnetic wire 1 is similarly transferred to the magnetic transfer film 3 even if it is an in-plane magnetic anisotropic material. By laminating the magnetic wire 1 on the magnetic transfer film 3 having a large Faraday effect, the light reflected by the magnetic wire 1 is transmitted through the magnetic transfer film 3 and emitted, so that the optical rotation angle is increased and the difference in magnetization direction is caused. The difference in the direction of polarization of the outgoing light can be enlarged to improve the magnetic detection accuracy.

磁気転写膜3は、低保磁力で、磁気光学効果の大きい(ファラデー回転角の大きい)絶縁性の磁性材料からなり、透過率の高い材料が好ましい。このような材料として、具体的にはイットリウム鉄ガーネット(Y3Fe512:YIG)のような磁性ガーネット膜が挙げられ、特にビスマス置換磁性ガーネット(Y3-XBiXFe512:Bi−YIG)はファラデー回転角が約5°/μm(波長532nm)と大きいことから好ましい。磁性ガーネット膜は、例えばGd3Ga512(ガドリニウム・ガリウム・ガーネット:GGG)単結晶基板上に液相エピタキシャル成長(Liquid Phase Epitaxy:LPE)法にて成膜させることで製造できる。あるいは、スピンコート焼結法の一種である有機金属分解(Metal Organic Decomposition:MOD)法や、有機金属気相成長(Metal Organic Chemical Vapor Deposition:MOCVD)法にて、ガラス基板等に磁気転写膜3を成膜することもできる。磁気転写膜3の膜厚は特に限定されず、厚くするほど比例してファラデー回転角を大きくすることができるが、一方で光が吸収されて出射光が減衰するため、具体的には0.1〜2μm程度が好ましい。磁気転写膜3を成膜するための基板2Aは透明基板材料であるので、成膜した磁気転写膜3は、基板2Aごと画素アレイ40の平面視形状に合わせて切り出して、基板2Aを上に向けて、光変調部20Cの磁性細線1上に貼り付ければよい。詳しくは、光変調部20Cの製造において、磁性細線1,1間を絶縁層6で埋めた後、その上に磁気転写膜3を貼り付けるように重ねる。 The magnetic transfer film 3 is made of an insulating magnetic material having a low coercive force and a large magneto-optical effect (a large Faraday rotation angle), and a material having a high transmittance is preferable. Specific examples of such a material include a magnetic garnet film such as yttrium iron garnet (Y 3 Fe 5 O 12 : YIG), and in particular, a bismuth-substituted magnetic garnet (Y 3 -X Bi x Fe 5 O 12 : Bi-YIG) is preferable because the Faraday rotation angle is as large as about 5 ° / μm (wavelength: 532 nm). The magnetic garnet film can be manufactured by, for example, forming a film on a Gd 3 Ga 5 O 12 (gadolinium gallium garnet: GGG) single crystal substrate by a liquid phase epitaxy (LPE) method. Alternatively, the magnetic transfer film 3 is applied to a glass substrate or the like by a metal organic decomposition (MOD) method or a metal organic chemical vapor deposition (MODV) method, which is a kind of spin coating sintering method. Can also be formed. The film thickness of the magnetic transfer film 3 is not particularly limited, and the Faraday rotation angle can be proportionally increased as the thickness is increased. On the other hand, the light is absorbed and the emitted light is attenuated. About 1 to 2 μm is preferable. Since the substrate 2A for forming the magnetic transfer film 3 is a transparent substrate material, the formed magnetic transfer film 3 is cut out in accordance with the planar view shape of the pixel array 40 together with the substrate 2A, and the substrate 2A is turned up. Then, it may be attached on the magnetic thin wire 1 of the light modulator 20C. Specifically, in the manufacture of the light modulation unit 20C, the space between the magnetic thin wires 1 and 1 is filled with the insulating layer 6, and then the magnetic transfer film 3 is laminated thereon so as to be stuck thereon.

磁気転写膜3は、少なくとも画素領域1px(画素アレイ40)の領域に形成すればよく、図13(b)に示す変形例のように光変調部20Dの全面に形成してもよい。一例として、基板2に代えて基板2Aを光変調部20Dの形状とし、その全面に磁気転写膜3を成膜し、磁気転写膜3の上に磁性細線1,1,…を形成する。あるいは磁気転写膜3は、磁性細線1の形成時に同じ平面視形状に加工されてもよい。このような空間光変調器においては、光を光変調部20Dの下方から基板2Aを透過させて入射させる。光はさらに磁気転写膜3を透過して磁性細線1の下面で反射、再び磁気転写膜3を透過して出射する。また、磁性細線1はその上面に凹部1cが形成されている場合、光が磁性細線1の平滑な下面で反射するので、乱反射が抑えられて好ましい。なお、書込領域1wにおける軟磁性層53等は磁性細線1の上に形成したが、例えば成膜した磁気転写膜3を書込領域1wにおいて除去し、磁性細線1の形成前に軟磁性層53および非磁性層54、あるいは下部電極33、磁化固定層51および中間層52(図13(a)参照)を積層してもよい。また、磁気転写膜3を、第1実施形態の変形例に係る空間光変調器の光変調部20A(図9参照)に備えてもよい。   The magnetic transfer film 3 may be formed at least in the region of the pixel region 1px (pixel array 40), or may be formed on the entire surface of the light modulation unit 20D as in the modification shown in FIG. As an example, the substrate 2A is replaced with the substrate 2A in the shape of the light modulation unit 20D, the magnetic transfer film 3 is formed on the entire surface, and the magnetic thin wires 1, 1,... Are formed on the magnetic transfer film 3. Alternatively, the magnetic transfer film 3 may be processed into the same planar view shape when the magnetic wire 1 is formed. In such a spatial light modulator, light is transmitted through the substrate 2A from below the light modulator 20D and is incident thereon. The light further passes through the magnetic transfer film 3, is reflected by the lower surface of the magnetic wire 1, passes through the magnetic transfer film 3 again, and is emitted. In addition, when the concave portion 1c is formed on the upper surface of the magnetic fine wire 1, light is reflected on the smooth lower surface of the magnetic fine wire 1, and therefore, irregular reflection is suppressed, which is preferable. Although the soft magnetic layer 53 and the like in the writing region 1w are formed on the magnetic thin wire 1, for example, the formed magnetic transfer film 3 is removed in the writing region 1w and the soft magnetic layer 1 is formed before the magnetic thin wire 1 is formed. 53 and the nonmagnetic layer 54, or the lower electrode 33, the magnetization fixed layer 51, and the intermediate layer 52 (see FIG. 13A) may be laminated. Further, the magnetic transfer film 3 may be provided in the light modulation unit 20A (see FIG. 9) of the spatial light modulator according to the modification of the first embodiment.

以上のように、第3実施形態およびその変形例に係る空間光変調器によれば、画素における磁化方向の違いによる旋光角の差が大きくなるため、画素の明/暗の切り分けおよび切り換えのための選択性に優れた空間光変調器となる。   As described above, according to the spatial light modulator according to the third embodiment and the modification thereof, the difference in the optical rotation angle due to the difference in the magnetization direction in the pixel becomes large. The spatial light modulator has excellent selectivity.

[第4実施形態]
第1、第2実施形態およびその変形例に係る空間光変調器10,10A等についての画素駆動における磁性細線1への書込は、2値のデータのそれぞれに基づく2つの磁化方向にするものであるが、これに限らず、磁性細線1を予め一方の磁化方向にしておくことで、書込においては他方の磁化方向にするのみとしてもよい。このような空間光変調器の構成および画素の駆動方法を、図14および図15を参照して説明する。
[Fourth Embodiment]
Writing to the magnetic fine wire 1 in pixel driving for the spatial light modulators 10, 10A and the like according to the first and second embodiments and the modifications thereof is performed in two magnetization directions based on each of binary data. However, the present invention is not limited to this, and the magnetic fine wire 1 may be set in one magnetization direction in advance so that only the other magnetization direction is used in writing. The configuration of such a spatial light modulator and the pixel driving method will be described with reference to FIGS.

第4実施形態に係る空間光変調器は、光変調部20E、データ書込部50B(図示省略)以外の要素は空間光変調器10(図1、図5参照)と同一であるので、図示および説明を省略し、光変調部20Eにおいても、図4に示す光変調部20と同じ要素には同じ符号を付して説明を省略する。さらに本実施形態に係る空間光変調器は、図14(a)に示すように、光変調部20Eに対向させた電磁石71等で構成される初期化部(初期化手段)70を備える。   The spatial light modulator according to the fourth embodiment is the same as that of the spatial light modulator 10 (see FIGS. 1 and 5) except for the light modulation unit 20E and the data writing unit 50B (not shown). In the light modulation unit 20E, the same components as those in the light modulation unit 20 shown in FIG. Furthermore, as shown in FIG. 14A, the spatial light modulator according to this embodiment includes an initialization unit (initialization unit) 70 including an electromagnet 71 and the like opposed to the light modulation unit 20E.

本実施形態に係る空間光変調器の光変調部20Eは、図13(b)に示す第3実施形態の変形例に係る空間光変調器の光変調部20Dと同様に、透明な基板2A上に磁性細線1が形成され、下方から光を入射される。さらに、光変調部20Eは、第1実施形態に係る空間光変調器10の光変調部20と同様の、書込領域1wにスピン注入磁化反転素子構造を形成された磁性細線1を備えるが、書込領域1wの細線方向長さは単位長さLbと略一致するように形成される。また、光変調部20Eは、第1実施形態とは書込領域1wのスピン注入磁化反転素子構造の積層順を逆とし、さらに電極31,32も磁性細線1の下面に接続されるが、それぞれ第1実施形態と同じ積層順であってもよい。さらに光変調部20Eは、第1実施形態の変形例に係る空間光変調器の光変調部20A(図9参照)と同様に平面視で屈曲させた形状の磁性細線1Aとしたり、第3実施形態に係る空間光変調器の光変調部20C,20D(図13参照)と同様に磁気転写膜3を備えてもよい。   The light modulation unit 20E of the spatial light modulator according to this embodiment is formed on a transparent substrate 2A in the same manner as the light modulation unit 20D of the spatial light modulator according to the modification of the third embodiment shown in FIG. The magnetic fine wire 1 is formed on the surface, and light is incident from below. Further, the optical modulation unit 20E includes the magnetic thin wire 1 having a spin injection magnetization switching element structure formed in the writing region 1w, similar to the optical modulation unit 20 of the spatial light modulator 10 according to the first embodiment. The length of the writing area 1w in the thin line direction is formed so as to substantially coincide with the unit length Lb. Further, the light modulation unit 20E has the stacking order of the spin-injection magnetization reversal element structure in the writing region 1w opposite to that in the first embodiment, and the electrodes 31 and 32 are also connected to the lower surface of the magnetic wire 1, The same stacking order as in the first embodiment may be used. Furthermore, the light modulation unit 20E is a magnetic thin wire 1A having a bent shape in plan view, like the light modulation unit 20A (see FIG. 9) of the spatial light modulator according to the modification of the first embodiment, or the third embodiment. The magnetic transfer film 3 may be provided in the same manner as the light modulators 20C and 20D (see FIG. 13) of the spatial light modulator according to the embodiment.

(初期化部)
初期化部70は、制御部90(図5参照)により制御され、光変調部20Eのすべての磁性細線1を2つの磁化方向のうちの共通の一方にするものである。これを磁性細線1の初期化と称し、本実施形態においては磁性細線1を下向きの磁化方向にする。初期化される磁性細線1の領域は、本実施形態においては後記するように磁性細線1の全体であることが好ましい。さらに磁性細線1の初期化は、1本あるいは所定の本数の磁性細線1毎にされてもよいが、特に、第1実施形態と同様にすべての磁性細線1に同時に書込をする等の場合は、これらすべての磁性細線1に対して一括してされることが好ましい。このように、光変調部20Eのすべての磁性細線1のさらに全体という広範囲を同時に同じ磁化方向にするためには磁界印加によることが好ましく、本実施形態において、初期化部70は、磁界印加手段として光変調部20Eに対向させて設けられた電磁石71、および電磁石71のコイルに接続された初期化電流源7を備える。
(Initialization part)
The initialization unit 70 is controlled by the control unit 90 (see FIG. 5), and makes all the magnetic wires 1 of the light modulation unit 20E one of the two magnetization directions. This is called initialization of the magnetic wire 1, and in this embodiment, the magnetic wire 1 is set to a downward magnetization direction. The region of the magnetic wire 1 to be initialized is preferably the entire magnetic wire 1 as will be described later in the present embodiment. Further, the initialization of the magnetic wires 1 may be performed for one or a predetermined number of magnetic wires 1, but in particular, in the case where writing is performed simultaneously on all the magnetic wires 1 as in the first embodiment. Is preferably collectively applied to all of these magnetic wires 1. As described above, it is preferable to apply a magnetic field in order to simultaneously set the entire magnetic thin line 1 of the light modulation unit 20E to the same magnetization direction at the same time. In the present embodiment, the initialization unit 70 includes a magnetic field applying unit. As an electromagnet 71 provided to face the light modulator 20E, and an initialization current source 7 connected to the coil of the electromagnet 71.

電磁石71は、初期化電流源7から初期化電流Iinitを供給されて、光変調部20Eに向けて磁界を発生させ、この磁界を印加されて光変調部20Eのすべての磁性細線1が下向きの磁化方向になる。電磁石71は公知の電磁石を適用することができ、光変調部20Eにおける所定の磁性細線1のそれぞれ(本実施形態においてはすべての磁性細線1)に、所定の向きおよび強さの磁界を一様に印加するように構成される。電磁石71は、図14(a)では、1本の磁性細線1のみを示してこの磁性細線1に対向させて表されているが、本実施形態に係る空間光変調器においては、光変調部20Eの全体(上面全体)に対向させた1つが備えられるものとする。なお、これに限らず、電磁石71は、その仕様や光変調部20Eの大きさ(磁性細線1の幅やピッチ)等によっては、1本あるいは所定の本数の磁性細線1毎に設けられてもよい。電磁石71が印加する磁界は、磁性細線1の保磁力を超えて下向きの磁化方向にすることができる強さであればよく、また、本実施形態のように書込領域1wにスピン注入磁化反転素子構造の磁化固定層51を備えてスピン注入磁化反転にて書込をする場合は、磁化固定層51と同じ(平行の)下向きの磁化方向にすることが好ましい。磁性細線1を磁化固定層51と反対の(反平行の)磁化方向にする場合は、電磁石71が印加する磁界を磁化固定層51の保磁力よりも弱くする。   The electromagnet 71 is supplied with the initialization current Iinit from the initialization current source 7 and generates a magnetic field toward the light modulation unit 20E. When this magnetic field is applied, all the magnetic wires 1 of the light modulation unit 20E are directed downward. It becomes the magnetization direction. A known electromagnet can be applied to the electromagnet 71, and a magnetic field having a predetermined direction and strength is uniformly applied to each of the predetermined magnetic wires 1 (all magnetic wires 1 in the present embodiment) in the light modulation unit 20E. It is comprised so that it may apply to. In FIG. 14A, the electromagnet 71 is shown by showing only one magnetic wire 1 and is opposed to the magnetic wire 1. However, in the spatial light modulator according to the present embodiment, the light modulation unit One that is opposed to the entire 20E (the entire upper surface) is provided. However, the present invention is not limited to this, and the electromagnet 71 may be provided for each one or a predetermined number of the magnetic wires 1 depending on the specification, the size of the light modulation unit 20E (width and pitch of the magnetic wires 1), and the like. Good. The magnetic field applied by the electromagnet 71 only needs to be strong enough to exceed the coercive force of the magnetic wire 1 and to have a downward magnetization direction, and spin-injection magnetization reversal in the writing region 1w as in this embodiment. When the magnetization fixed layer 51 having an element structure is provided and writing is performed by spin injection magnetization reversal, it is preferable that the magnetization direction is the same (parallel) downward as the magnetization fixed layer 51. When the magnetic wire 1 is set to have a magnetization direction opposite (antiparallel) to the magnetization fixed layer 51, the magnetic field applied by the electromagnet 71 is made weaker than the coercivity of the magnetization fixed layer 51.

磁性細線1の初期化は、負電極32の接続された側の一端から少なくとも書込領域1wまでの領域においてされればよいが、前記した通り、特に、本実施形態のように凹部1c(1c0)等が形成された磁性細線1においては、磁性細線1の全体にされることが好ましい。初期化されないことで画素領域1px等に残存するランダムな長さで分割された磁区同士の間の磁壁や、初期化された領域とされなかった領域との間に生成した磁壁が、画素の駆動における磁区のシフト移動の際に、凹部1cに係止されて移動距離がずれる虞があるため、初期化にて磁性細線1の全体を一様な磁化方向にして磁壁が生成しないようにする。したがって、電磁石71は、光変調部20Eの全体に対向して設けられ、特にこのような場合には、画素領域1pxへの光の入出射を妨げることがないように、光の入出射側と反対側に、本実施形態においては光変調部20Eの上方に設けられる。なお、本実施形態においては、図14(a)に、電磁石71が、光変調部20Eの磁性細線1の負電極32の接続された側の一端(左端)から書込領域1w近傍までの領域に対向する位置に設けられ、この領域に限定して磁界を印加するように示しているが、磁性細線1の全体を初期化する。   The initialization of the magnetic wire 1 may be performed at least in the region from the one end on the connected side of the negative electrode 32 to at least the writing region 1w. However, as described above, in particular, the recess 1c (1c0) as in the present embodiment. In the magnetic thin wire 1 in which the magnetic thin wire 1 is formed, it is preferable that the entire magnetic thin wire 1 is used. The domain walls between the magnetic domains divided by random lengths remaining in the pixel area 1px and the like by being not initialized, or the domain walls generated between the areas that were not initialized and the areas that were not initialized are driving pixels. When the magnetic domain is shifted, there is a possibility that the moving distance may be shifted due to being locked by the recess 1c. Therefore, the entire magnetic thin wire 1 is made uniform in the magnetization direction so as not to generate a domain wall. Therefore, the electromagnet 71 is provided so as to face the entire light modulation unit 20E. In such a case, particularly in such a case, the light incident / exit side is not interfered with the light incident / exiting on the pixel region 1px. On the opposite side, it is provided above the light modulator 20E in this embodiment. In this embodiment, in FIG. 14A, the electromagnet 71 is an area from one end (left end) of the optical modulation unit 20E on the side where the negative electrode 32 is connected to the vicinity of the writing area 1w. Although the magnetic field is applied only in this region, the entire magnetic wire 1 is initialized.

(データ書込部)
データ書込部50Bは、第1実施形態のデータ書込部50に対して、書込電流源5に代えて書込電流源5Bを備えること以外は同様の構成であり、制御部90により制御される(図5参照)。書込電流源5Bは、書込電流源5と同様に書込領域1wに電極33,34を介して接続されるが、1値の書込電流+Iwのみを供給し、すなわちOFF状態を含めて+Iw,0の2出力を示す。したがって、データ書込部50Bは、第1実施形態に係る空間光変調器10のデータ書込部50等と異なり、ON/OFFの切替えのみの簡易な回路で駆動することができる。本実施形態において、書込電流+Iwは、初期化部70(電磁石71)によって下向きにされた磁性細線1の磁化方向を、書込領域1wにおいてスピン注入磁化反転させて上向きにする(反平行にする)ものである。
(Data writing part)
The data writing unit 50B has the same configuration as the data writing unit 50 of the first embodiment except that it includes a write current source 5B instead of the write current source 5, and is controlled by the control unit 90. (See FIG. 5). The write current source 5B is connected to the write region 1w via the electrodes 33 and 34 in the same manner as the write current source 5, but supplies only one-value write current + Iw, that is, including the OFF state. Two outputs of + Iw, 0 are shown. Therefore, unlike the data writing unit 50 of the spatial light modulator 10 according to the first embodiment, the data writing unit 50B can be driven by a simple circuit that is only switched ON / OFF. In the present embodiment, the write current + Iw causes the magnetization direction of the magnetic wire 1 turned downward by the initialization unit 70 (electromagnet 71) to be turned upward by reversing the spin injection magnetization in the writing region 1w (antiparallel). To do).

(画素駆動方法)
本実施形態に係る空間光変調器における画素の駆動方法を、図15に示すフローチャートを参照して説明する。図15において、図7に示す第1実施形態と同じ工程については同じ符号を付し、説明を省略する。
(Pixel driving method)
A pixel driving method in the spatial light modulator according to the present embodiment will be described with reference to a flowchart shown in FIG. In FIG. 15, the same steps as those in the first embodiment shown in FIG.

制御部90は、画像データF1(図6(b)参照)を入力されて、画素列データ(図6(c)参照)を生成、分配する工程(S20,S31,S32)と並行して、初期化部70によりすべての磁性細線1の磁化方向を下向きにする、すなわちデータ“1”の書込をする初期化工程S90を行う。このとき、初期化部70の初期化電流源7は、磁性細線1の磁化方向が下向きに揃えられるために要する時間だけ初期化電流Iinitを供給し、その後は供給を停止して初期化工程S90を完了する。磁性細線1の保磁力や本数等、電磁石71が印加する磁界の強さや領域の広さにもよるが、初期化電流Iinitを供給して磁界を印加する時間、すなわち初期化時間は数百ps程度以上であればよい。初期化工程S90は、パルス電流の供給を開始する(S50)前に、あるいは画素列データ書込工程S60Bにおける1番目のデータの判定(S67:i=1)までに行えばよく、例えば画像データ出力命令送信(S10)と同時であってもよい。   The controller 90 receives image data F1 (see FIG. 6B), generates and distributes pixel column data (see FIG. 6C), and in parallel with the steps (S20, S31, S32), The initialization unit 70 performs an initialization step S90 in which the magnetization direction of all the magnetic wires 1 is directed downward, that is, data “1” is written. At this time, the initialization current source 7 of the initialization unit 70 supplies the initialization current Iinit only for the time required for the magnetization direction of the magnetic wire 1 to be aligned downward, and thereafter stops the supply and initializes step S90. To complete. Although depending on the strength of the magnetic field applied by the electromagnet 71 and the size of the region, such as the coercive force and the number of the magnetic thin wires 1, the time for applying the magnetic field by supplying the initialization current Iinit, that is, the initialization time is several hundreds ps. It may be more than about. The initialization step S90 may be performed before the supply of the pulse current is started (S50) or until the first data determination (S67: i = 1) in the pixel column data writing step S60B. It may be simultaneous with the output command transmission (S10).

画素列データ書込工程S60Bは、図7を参照して説明した第1実施形態の画素列データ書込工程S60とほぼ同様であるが、磁性細線1へのデータ書込(S63)に代えて、データ書込部50Bに入力されたデータが“0”である(S67:Yes)場合にのみ、磁性細線1に当該データ“0”の書込をして(S63B)、磁区をシフト移動させる(S64)。一方、データ書込部50Bに入力されたデータが“1”である(S67:No)場合は、磁性細線1に何らの書込をせずに磁区のシフト移動(S64)のみを行う。なお、画素列データ書込工程S60Bにおいては、第1実施形態と比較すると工程S67が追加されているが、第1実施形態におけるデータ書込(S63)は、データ書込部50が2値のデータ“0”、“1”のどちらを入力されたかに応じて当該データに基づいて異なる書込をするため、工程や処理時間が実質的に増加するものではない。   The pixel column data writing step S60B is substantially the same as the pixel column data writing step S60 of the first embodiment described with reference to FIG. 7, but instead of data writing to the magnetic thin wire 1 (S63). Only when the data input to the data writing unit 50B is “0” (S67: Yes), the data “0” is written to the magnetic wire 1 (S63B), and the magnetic domain is shifted. (S64). On the other hand, when the data input to the data writing unit 50B is “1” (S67: No), only the magnetic domain shift movement (S64) is performed without performing any writing on the magnetic wire 1. In the pixel column data writing step S60B, a step S67 is added as compared with the first embodiment. However, in the data writing in the first embodiment (S63), the data writing unit 50 has a binary value. Depending on whether data “0” or “1” is input, different writing is performed based on the data, so that the process and processing time do not substantially increase.

ここで、磁性細線1へのデータ書込(S63B)および磁区のシフト移動(S64)について、図14を参照して詳細に説明する。なお、図14においては、図14(a)にのみ基板2Aおよび絶縁層6を示し、図14(b)、図14(c)では省略するが、すべて同一の構造の光変調部20Eを示し、また当該光変調部20Eには電磁石71が対向している。ここでは、第1実施形態における説明と同様に、行アドレス(0)の画素列データ(図6(c)参照)に基づき磁性細線1(11)に書込をする方法を説明する。   Here, data writing to the magnetic wire 1 (S63B) and magnetic domain shift movement (S64) will be described in detail with reference to FIG. In FIG. 14, only the substrate 2A and the insulating layer 6 are shown in FIG. 14 (a), and are omitted in FIGS. 14 (b) and 14 (c), but all show the light modulation section 20E having the same structure. The electromagnet 71 is opposed to the light modulation unit 20E. Here, as in the description of the first embodiment, a method of writing to the magnetic thin wire 1 (11) based on the pixel column data (see FIG. 6C) at the row address (0) will be described.

データ書込部50Bは、第1実施形態と同様に、画素列制御部9(91)から画素列データの1番目のデータ“0”を入力されると、内蔵する書込電流源5Bから書込電流+Iwを供給する。したがって、図14(b)に示すように、磁性細線1の書込領域1wに下向きの、すなわち磁化固定層51の側から膜面垂直方向に電流Iwが流れて、磁性細線1は、書込領域1wにおいて、磁化固定層51の磁化方向に対して反平行になるべくスピン注入磁化反転する。これにより、書込領域1wに磁化方向が上向きの磁区(磁区D0と称する。図14(c)参照)が形成され、磁区D0の両側を区切るように磁壁DW1,DW2が生成する(S63B)。同時に、磁性細線1における書込領域1wの画素領域1pxと反対側に、磁壁DW2で磁区D0と区切られて、磁化方向が初期化時の下向きのままの磁区D1が形成される。   As in the first embodiment, when the first data “0” of the pixel column data is input from the pixel column control unit 9 (91), the data writing unit 50B writes data from the built-in write current source 5B. Supply current + Iw. Therefore, as shown in FIG. 14B, a current Iw flows downward in the write region 1w of the magnetic wire 1, that is, in the direction perpendicular to the film surface from the magnetization fixed layer 51 side. In the region 1w, the spin injection magnetization is reversed to be antiparallel to the magnetization direction of the magnetization fixed layer 51. As a result, a magnetic domain having an upward magnetization direction (referred to as a magnetic domain D0; see FIG. 14C) is formed in the write area 1w, and domain walls DW1 and DW2 are generated so as to separate both sides of the magnetic domain D0 (S63B). At the same time, on the opposite side of the writing region 1w of the magnetic thin wire 1 from the pixel region 1px, a magnetic domain D1 is formed which is separated from the magnetic domain D0 by the domain wall DW2 and the magnetization direction remains downward at the time of initialization.

書込電流源5Bからの書込電流+Iwの供給が停止した(OFF)後、磁性細線1に、走査電流供給部80からパルス電流における1回目の電流供給(1パルス)として走査電流Iscがパルス幅tHの時間だけ供給されて、図14(c)に示すように、磁区D0がこれを挟む磁壁DW1,DW2と共に単位長さLbの距離だけシフト移動する。前記した通り、書込領域1wの細線方向長さが単位長さLbと略一致するので、磁区D0の全体が書込領域1wから退出した時点で静止する(S64)。すなわち、書込領域1wには磁区D1が到達する。 After the supply of the write current + Iw from the write current source 5B is stopped (OFF), the magnetic current 1 is pulsed with the scanning current Isc as the first current supply (one pulse) in the pulse current from the scanning current supply unit 80. is supplied by a time width t H, as shown in FIG. 14 (c), the unit only shifts the moving distance of the length Lb with domain walls DW1, DW2 magnetic domain D0 sandwich it. As described above, since the length of the write area 1w in the thin line direction substantially coincides with the unit length Lb, the entire magnetic domain D0 comes to rest when it has left the write area 1w (S64). That is, the magnetic domain D1 reaches the write area 1w.

ここで、磁性細線1においては、電子e-が注入される負電極32側の最端の磁区D1により当該磁区D1と逆方向の上向きのスピンを持つ電子が弁別されて、負電極32からは下向きのスピンを持つ電子のみが注入される。この下向きのスピンを持つ電子の注入により、磁区D1は下向きの磁化方向を維持したままで磁壁DW2のシフト移動に伴って細線方向に伸長する。したがって、磁性細線1において、走査電流Iscの供給により磁区のシフト移動(S64)が繰り返されても、磁性細線1の負電極32側の端から書込領域1wまでは、常に1つの下向きの磁化の磁区が存在し、すなわちデータの判定(S67)時において書込領域1wは常に下向きの磁化を示す。 Here, in the magnetic wire 1, electrons having an upward spin opposite to the magnetic domain D 1 are discriminated by the outermost magnetic domain D 1 on the negative electrode 32 side into which electrons e are injected. Only electrons with downward spin are injected. By injecting electrons having this downward spin, the magnetic domain D1 extends in the direction of the thin line as the domain wall DW2 shifts while maintaining the downward magnetization direction. Therefore, even if the magnetic domain shift movement (S64) is repeated by supplying the scanning current Isc in the magnetic thin wire 1, one downward magnetization is always provided from the end on the negative electrode 32 side of the magnetic thin wire 1 to the writing region 1w. That is, when the data is determined (S67), the write area 1w always exhibits downward magnetization.

そして、2番目のデータ“1”については、書込領域1wは既に下向きの磁化を示しているので書込をする必要がなく、データ書込部50Bはデータ“1”を入力されると、パルス電流における電流停止の間も書込電流源5BをOFF状態のままとする。そして、再び走査電流源8からパルス電流における次の1パルスとして走査電流Iscが磁性細線1に供給されると、磁壁DW1,DW2およびこれらに挟まれた磁区D0が単位長さLbの距離を移動し(S64)、それに伴い磁区D1が同距離だけ伸長する。磁区D1のこの伸長した部分が、磁区のシフト移動(S70)を完了した段階で対応する画素4となる。   For the second data “1”, the write area 1w already shows downward magnetization, so there is no need to write, and when the data write unit 50B receives the data “1”, The write current source 5B is kept in the OFF state even during the current stop in the pulse current. When the scanning current Isc is again supplied from the scanning current source 8 as the next pulse in the pulse current to the magnetic wire 1, the domain walls DW1 and DW2 and the magnetic domain D0 sandwiched between them move the distance of the unit length Lb. (S64), and accordingly, the magnetic domain D1 extends by the same distance. This extended portion of the magnetic domain D1 becomes the corresponding pixel 4 at the stage where the shift movement (S70) of the magnetic domain is completed.

このように、最初に、磁性細線1の磁化方向を下向きとしてデータ“1”の書込をすることで、データ1個ずつの書込において、データ“0”の場合にのみ実際の書込をすればよい。ただし、データ“1”については書込がされないため、第1実施形態(図4(b)、(c)参照)と異なり、書込領域1wへのデータ“0”の書込で形成された磁区は、単位長さLb(パルス幅tH)とは関係なく、書込領域1wの細線方向長さを維持して、画素領域1px(画素4)に到達する。したがって、書込領域1wは、前記した通り細線方向長さが単位長さLbと一致することが最も好ましく、要求される磁区の画素に対する位置精度等に応じた範囲に設計される。 In this way, first, by writing the data “1” with the magnetization direction of the magnetic wire 1 downward, the actual writing is performed only when the data is “0” in the writing of each data. do it. However, since data “1” is not written, unlike the first embodiment (see FIGS. 4B and 4C), the data “1” is formed by writing data “0” to the write area 1w. The magnetic domain reaches the pixel region 1px (pixel 4) while maintaining the length of the writing region 1w in the fine line direction regardless of the unit length Lb (pulse width t H ). Accordingly, it is most preferable that the writing area 1w has the length in the thin line direction coincident with the unit length Lb as described above, and is designed in a range corresponding to the required position accuracy with respect to the pixel of the magnetic domain.

本実施形態に係る空間光変調器の画素駆動方法は、第1実施形態と比較すると、画素アレイ40に1フレームの画像を表示する度に1回の初期化工程S90を行う分の処理時間がパルス電流の供給開始(S50)前に加算される以外は、図8に示すタイミングチャートと同様となり、応答時間の増加は微小である。なお、図8に示すタイミングチャートにおける書込電流源5の出力が「−Iw」であるとき、本実施形態においては書込電流源5Bの出力が「0」となる。さらに、本実施形態では1フレーム毎に初期化するとしたが、これに限らず、例えば動画の表示において所定フレーム数毎に、さらには空間光変調器の起動時に1回のみ、初期化する設定としてもよい。   Compared with the first embodiment, the pixel driving method of the spatial light modulator according to the present embodiment has a processing time corresponding to one initialization step S90 each time an image of one frame is displayed on the pixel array 40. Except for addition before the start of supply of the pulse current (S50), it is the same as the timing chart shown in FIG. 8, and the increase in response time is very small. When the output of the write current source 5 in the timing chart shown in FIG. 8 is “−Iw”, the output of the write current source 5B is “0” in the present embodiment. Further, in the present embodiment, the initialization is performed for each frame. However, the present invention is not limited to this. For example, the setting for initialization is performed every predetermined number of frames in displaying a moving image, or only once when the spatial light modulator is activated. Also good.

(変形例)
初期化部70は、画素駆動において所定本数の磁性細線1に限定して書込をする第2実施形態に係る空間光変調器10A(図10参照)に備えられてもよい。このような空間光変調器の画素駆動(図11参照)においては、制御部90Aが磁性細線群における1番目の磁性細線1を選択する(S42:j=1)前に、すべての磁性細線1を初期化する。あるいは電磁石71が磁界を印加する磁性細線1の領域が限定されて、画素領域1pxにおける磁化方向を変化させない場合は、磁性細線1を選択した(工程S42)毎に当該磁性細線1に限定して初期化してもよい。
(Modification)
The initialization unit 70 may be provided in the spatial light modulator 10A (see FIG. 10) according to the second embodiment in which writing is limited to a predetermined number of magnetic thin wires 1 in pixel driving. In pixel driving of such a spatial light modulator (see FIG. 11), the controller 90A selects all the magnetic wires 1 before selecting the first magnetic wire 1 in the magnetic wire group (S42: j = 1). Is initialized. Alternatively, when the region of the magnetic wire 1 to which the electromagnet 71 applies a magnetic field is limited and the magnetization direction in the pixel region 1px is not changed, the magnetic wire 1 is limited to the magnetic wire 1 every time the process is selected (step S42). It may be initialized.

さらに、初期化部70は、書込方式として磁界印加を適用した第2実施形態の変形例に係る空間光変調器(図12参照)に備えられてもよい。この場合は、書込電流源5Bが磁気ヘッド55のコイルに接続され、磁気ヘッド55が磁性細線1に印加する磁界は図12(a)に示すような上向きのみとする。ここで、磁気ヘッド55は、前記した通り磁性細線群毎に設けられてそのすべての磁性細線1の書込領域1wに一括に磁界を印加して書込をしてもよいが、単位長さLbと細線方向長さが略一致する書込領域1wに限定して磁界を印加する。また、データ書込部50Aが前記磁気ヘッド55により磁性細線群毎のすべての磁性細線1の書込領域1wに一括に書込をするので、磁性細線群におけるそれぞれの磁性細線1について、画素列データ書込工程S60B(図15参照)における1番目のデータの判定(S67:i=1)前に、磁区を少なくとも単位長さLbの距離シフト移動させて、書込領域1wに磁区D1を到達させるようにする(図14(c)参照)。   Furthermore, the initialization unit 70 may be provided in a spatial light modulator (see FIG. 12) according to a modification of the second embodiment to which magnetic field application is applied as a writing method. In this case, the write current source 5B is connected to the coil of the magnetic head 55, and the magnetic field applied to the magnetic wire 1 by the magnetic head 55 is only upward as shown in FIG. Here, as described above, the magnetic head 55 may be provided for each group of magnetic thin wires, and writing may be performed by applying a magnetic field to all the write regions 1w of all the magnetic thin wires 1 at a unit length. The magnetic field is applied only to the writing region 1w whose length in the fine line direction substantially matches Lb. In addition, since the data writing unit 50A writes to the writing area 1w of all the magnetic thin wires 1 for each magnetic thin wire group by the magnetic head 55, the pixel line is written for each magnetic thin wire 1 in the magnetic thin wire group. Prior to the determination of the first data in the data writing step S60B (see FIG. 15) (S67: i = 1), the magnetic domain is shifted by at least the unit length Lb, and the magnetic domain D1 reaches the writing area 1w. (See FIG. 14C).

以上のように、第4実施形態に係る空間光変調器によれば、書込手段に正負反転可能な電流を出力するための複雑な駆動回路を適用する必要がないため、画素をいっそう微細化しても、狭ピッチ化された磁性細線のそれぞれに容易に書込手段を設けることができる。特に、書込方式としてスピン注入磁化反転を適用した場合には、書込領域のスピン注入磁化反転構造について平行、反平行になるそれぞれのスピン注入磁化反転電流の大きさ(絶対値)が異なっても書込手段にさらに複雑な駆動回路を適用する必要がなく、スピン注入磁化反転電流の大きさを揃えたスピン注入磁化反転構造とする必要もない。   As described above, according to the spatial light modulator according to the fourth embodiment, it is not necessary to apply a complicated drive circuit for outputting a current that can be positively and negatively inverted to the writing unit, and thus the pixels are further miniaturized. However, it is possible to easily provide the writing means for each of the fine magnetic wires having a narrow pitch. In particular, when spin-injection magnetization reversal is applied as a writing method, the magnitude (absolute value) of each spin-injection magnetization reversal current that is parallel and anti-parallel differs for the spin-injection magnetization reversal structure in the writing region. However, it is not necessary to apply a more complicated driving circuit to the writing means, and it is not necessary to provide a spin injection magnetization reversal structure in which the magnitudes of the spin injection magnetization reversal currents are uniform.

本発明の効果を確認するために、第1実施形態に係る空間光変調器の光変調部(図2、図3参照)を模擬するサンプルを作製し、形成される磁区を観察した。表面を熱酸化したSi基板を基板2および絶縁層6(熱酸化膜:SiO2)とし、ダマシン法にて磁性細線1を形成した。すなわち、RIE法にて熱酸化膜に長さ10μmの直線状の溝を一定間隔で形成し、その上に垂直磁気異方性材料である[Co(0.3nm)/Pd(1.2nm)]×30の多層膜(合計厚さ45nm)を成膜し、CMPにて溝内以外の前記Co/Pd多層膜を除去することにより、磁性細線1を形成してサンプルとした。溝の幅を変化させることにより、幅150nm(1μmピッチ)、幅250nm(1.5μmピッチ)、幅500nm(1.5μmピッチ)の3種類の磁性細線を形成した。 In order to confirm the effect of the present invention, a sample simulating the light modulation unit (see FIGS. 2 and 3) of the spatial light modulator according to the first embodiment was produced, and the formed magnetic domains were observed. A Si substrate whose surface was thermally oxidized was used as a substrate 2 and an insulating layer 6 (thermal oxide film: SiO 2 ), and a magnetic wire 1 was formed by a damascene method. That is, a linear groove having a length of 10 μm is formed in the thermal oxide film at a constant interval by the RIE method, and a perpendicular magnetic anisotropic material [Co (0.3 nm) / Pd (1.2 nm) is formed thereon. ] × 30 multilayer film (total thickness 45 nm) was formed, and the Co / Pd multilayer film other than in the groove was removed by CMP to form the magnetic thin wire 1 as a sample. By changing the width of the groove, three types of magnetic wires having a width of 150 nm (1 μm pitch), a width of 250 nm (1.5 μm pitch), and a width of 500 nm (1.5 μm pitch) were formed.

作製したサンプルに、初期化として10kGの磁界を上向きに(基板2側から磁性細線1へ向けて)印加して、すべての磁性細線の全体の磁化を飽和させた(一様な磁化方向とした)後、磁性細線(Co/Pd多層膜)の保磁力より少し小さい0.6kGの下向きの磁界を印加して、それぞれの磁性細線に複数の磁区を形成した。このサンプルの表面を磁気力顕微鏡(MFM)にて画像化して観察した。図16に示すMFM像写真において、磁性細線は、磁化方向が上向きか下向きかによって磁区毎に白/黒のコントラストを示す。図16(a)、(b)に示すように、幅が150nm、250nmの磁性細線は、それぞれ細線方向にのみ磁区が分割されて、複数の磁区が細線方向に沿って形成されることが確認された。特に幅が150nmの磁性細線は、磁区を区切る境界線(磁壁)が細線方向にほぼ垂直に生成して、磁区の平面視形状が矩形となり、また最小で長さ約30nmの微小な磁区が形成された。このことから、十分に幅の狭い磁性細線1は、1個の画素4において一様な磁化方向を安定して示すことが容易であるといえる。これに対して、図16(c)に示すように、幅が500nmの磁性細線は、外部から磁界を印加されるだけでは幅方向にも磁区が分割される場合がある。   As an initialization, a magnetic field of 10 kG was applied upward (from the substrate 2 side toward the magnetic wire 1) to saturate the entire magnetization of all the magnetic wires (with a uniform magnetization direction). After that, a downward magnetic field of 0.6 kG, which is slightly smaller than the coercive force of the magnetic wire (Co / Pd multilayer film), was applied to form a plurality of magnetic domains in each magnetic wire. The surface of this sample was imaged and observed with a magnetic force microscope (MFM). In the MFM image photograph shown in FIG. 16, the magnetic thin line shows white / black contrast for each magnetic domain depending on whether the magnetization direction is upward or downward. As shown in FIGS. 16 (a) and 16 (b), it is confirmed that the magnetic domains of 150 nm and 250 nm in width are divided only in the direction of the thin line, and a plurality of magnetic domains are formed along the direction of the thin line. It was done. In particular, in the case of a magnetic thin wire having a width of 150 nm, a boundary line (domain wall) separating magnetic domains is generated almost perpendicularly to the thin wire direction, the magnetic domain has a rectangular shape in plan view, and a minute magnetic domain having a minimum length of about 30 nm is formed. It was done. From this, it can be said that the magnetic thin wire 1 having a sufficiently narrow width can easily show a uniform magnetization direction stably in one pixel 4. On the other hand, as shown in FIG. 16C, in the magnetic thin wire having a width of 500 nm, the magnetic domain may be divided in the width direction only by applying a magnetic field from the outside.

本発明の効果を確認するために、第1実施形態に係る空間光変調器(図2、図3、図7、図8参照)をフルハイビジョンの画素数としたものにおいて、計算機を用いたシミュレーションにより応答時間を求めた。すなわち、本実施例における空間光変調器の画素数は、水平方向1920×垂直方向1080とし、また磁性細線1の細線方向を水平方向とする。また、画素サイズは一辺250nmとした。したがって、空間光変調器に設ける磁性細線1の本数は1080本、ピッチは250nmとなる。そして、1本の磁性細線1において、画素4の数は1920個、単位長さLbは250nmであるので、画素領域1pxの長さは250nm×1920=480μmとなる。また、書込領域1wと画素領域1pxとの間隔を2μm、すなわち画素4の80個分の長さとする。また、磁性細線1の幅および厚さは実施例1のサンプルの1つと同じとして、幅150nm、厚さ45nmとする。すなわち、画素4は開口率0.6となる。   In order to confirm the effect of the present invention, the spatial light modulator according to the first embodiment (see FIG. 2, FIG. 3, FIG. 7, FIG. 8) has a full high-definition pixel count, and a simulation using a computer is performed. The response time was obtained. That is, the number of pixels of the spatial light modulator in the present embodiment is horizontal 1920 × vertical 1080, and the fine wire direction of the magnetic fine wire 1 is the horizontal direction. The pixel size was 250 nm on a side. Therefore, the number of magnetic thin wires 1 provided in the spatial light modulator is 1080 and the pitch is 250 nm. In one magnetic thin wire 1, the number of pixels 4 is 1920 and the unit length Lb is 250 nm. Therefore, the length of the pixel region 1px is 250 nm × 1920 = 480 μm. The interval between the writing area 1w and the pixel area 1px is 2 μm, that is, the length corresponding to 80 pixels 4 is set. The width and thickness of the magnetic wire 1 are the same as one of the samples of Example 1, and are 150 nm wide and 45 nm thick. That is, the pixel 4 has an aperture ratio of 0.6.

このような磁性細線1に9.45mAの直流電流のパルス電流を供給するものとする。電流密度は1.4×1012A/m2であり、このパルス電流による磁性細線1の磁壁の移動速度は40m/sとする(非特許文献1参照)。 It is assumed that a pulse current of 9.45 mA DC current is supplied to such a magnetic wire 1. The current density is 1.4 × 10 12 A / m 2 , and the moving speed of the magnetic wall of the magnetic wire 1 by this pulse current is 40 m / s (see Non-Patent Document 1).

磁性細線1の前記パルス電流の電流供給による磁壁の単位長さLbの移動時間tSC:6.25nsであり、パルス電流における1回の電流供給で磁壁および磁区を単位長さLbの距離を移動させるため、パルス幅tH:6.25nsとする。また、停止時間tL:6.25ns(デューティ比:50%)として、パルス周期は12.5nsとなる。したがって、本実施例に係る空間光変調器の応答時間は、12.5ns×(1920+80)=25μsとなる。現行の液晶による空間光変調器の応答時間が20〜30msであるので、大幅な高速化が可能になる。そして、本実施例に係る空間光変調器は、フルハイビジョンにおける1フレームの1/60秒間(≒16.7ms)に対して十分に短い応答時間であるので、このような動画の表示において十分な性能を有するといえる。 The moving time t SC of the domain length Lb by the current supply of the pulse current of the magnetic wire 1 is 6.25 ns, and the domain wall and the magnetic domain are moved by the distance of the unit length Lb by one current supply in the pulse current. Therefore, the pulse width t H is set to 6.25 ns. Further, assuming that the stop time t L is 6.25 ns (duty ratio: 50%), the pulse period is 12.5 ns. Accordingly, the response time of the spatial light modulator according to the present embodiment is 12.5 ns × (1920 + 80) = 25 μs. Since the response time of the spatial light modulator using the current liquid crystal is 20 to 30 ms, the speed can be greatly increased. Since the spatial light modulator according to the present embodiment has a sufficiently short response time for 1/60 second (≈16.7 ms) of one frame in full high vision, it is sufficient for displaying such a moving image. It can be said that it has performance.

以上、本発明を実施するための形態について述べてきたが、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能である。   As mentioned above, although the form for implementing this invention was described, this invention is not limited to these embodiment, A various change is possible in the range shown to the claim.

10,10A 空間光変調器
1,1A,11〜18 磁性細線
1c,1c0〜1c8 凹部
1px 画素領域
1w 書込領域
20,20A,20B,20C,20D,20E 光変調部
2,2A 基板
3 磁気転写膜
31 正電極
32 負電極
40 画素アレイ
4 画素
50,50A データ書込部(書込手段)
5,5B 書込電流源
55 磁気ヘッド
70 初期化部(初期化手段)
71 電磁石
7 初期化電流源
8 走査電流源
90,90A 制御部
D0,D1 磁区
DW1,DW2,DW3 磁壁
Lb 単位長さ
10, 10A Spatial light modulator 1, 1A, 11-18 Magnetic thin wire 1c, 1c0-1c8 Recessed part 1px Pixel area 1w Write area 20, 20A, 20B, 20C, 20D, 20E Light modulator 2, 2A Substrate 3 Magnetic transfer Membrane 31 Positive electrode 32 Negative electrode 40 Pixel array 4 Pixel 50, 50A Data writing unit (writing means)
5,5B Write current source 55 Magnetic head 70 Initialization unit (initialization means)
71 Electromagnet 7 Initialization Current Source 8 Scanning Current Source 90, 90A Control Unit D0, D1 Magnetic Domain DW1, DW2, DW3 Domain Wall Lb Unit Length

Claims (10)

画素をマトリクス状に配列してなる画素アレイと、前記画素アレイの画素のそれぞれを当該画素の入力された2値のデータに基づき異なる2つの磁化方向のいずれかにする画素駆動手段と、を備える空間光変調器であって、
前記画素アレイは、複数の画素を一列に配列して備えて前記配列方向に沿って細線状に形成された磁性体からなる磁性細線を、複数並設して形成され、
前記磁性細線は、前記複数の画素を備える画素領域と書込領域とを細線方向に区切るように、予め指定された位置に設けられ、
前記画素駆動手段は、前記磁性細線を前記書込領域において所定の磁化方向にする書込手段と、
前記磁性細線の両端に接続して、当該磁性細線に形成された磁区を、この磁区を区切る磁壁と共に断続的に移動させるパルス電流を供給する電流供給手段と、
前記磁性細線に供給されるパルス電流における電流停止時に、前記磁性細線を前記書込領域において所定の画素のデータに基づく磁化方向にするように前記書込手段を制御し、前記書込領域に形成された磁区を前記所定の画素に到達させるように前記電流供給手段を制御する制御手段と、を備えることを特徴とする空間光変調器。
A pixel array in which pixels are arranged in a matrix, and pixel driving means for causing each of the pixels in the pixel array to have one of two different magnetization directions based on binary data input to the pixel. A spatial light modulator,
The pixel array is formed by arranging a plurality of magnetic fine wires made of a magnetic material formed in a thin line shape along the arrangement direction with a plurality of pixels arranged in a line,
The magnetic thin line is provided at a position designated in advance so as to divide a pixel region including the plurality of pixels and a writing region in a thin line direction,
The pixel driving means includes a writing means for causing the magnetic thin wire to have a predetermined magnetization direction in the writing region;
A current supply means for supplying a pulse current that is connected to both ends of the magnetic wire and intermittently moves a magnetic domain formed in the magnetic wire together with a domain wall that delimits the magnetic domain;
When the current in the pulse current supplied to the magnetic wire is stopped, the writing means is controlled to form the magnetic wire in a magnetization direction based on data of a predetermined pixel in the writing region. A spatial light modulator comprising: control means for controlling the current supply means so as to cause the magnetic domain to reach the predetermined pixel.
前記書込手段は、前記磁性細線の前記書込領域に磁界を印加することにより、所定の磁化方向にすることを特徴とする請求項1に記載の空間光変調器。   2. The spatial light modulator according to claim 1, wherein the writing unit applies a magnetic field to the writing region of the magnetic wire to make a predetermined magnetization direction. 3. 前記磁性細線は、前記書込領域にスピン注入磁化反転素子構造を備え、
前記書込手段は、前記スピン注入磁化反転素子構造に膜面に垂直な方向に電流を供給することにより、前記磁性細線を所定の磁化方向にすることを特徴とする請求項1に記載の空間光変調器。
The magnetic thin wire has a spin-injection magnetization reversal element structure in the writing region,
2. The space according to claim 1, wherein the writing means supplies the current in a direction perpendicular to the film surface to the spin-injection magnetization switching element structure so that the magnetic thin wire has a predetermined magnetization direction. Light modulator.
前記画素駆動手段は、前記磁性細線の少なくとも前記書込領域から前記画素領域が設けられた側の反対側の端までを、前記2つの磁化方向の一方にする初期化手段を備え、
前記書込手段は、前記磁性細線を前記書込領域において、前記2つの磁化方向の他方のみにすることを特徴とする請求項1ないし請求項3のいずれか一項に記載の空間光変調器。
The pixel driving unit includes an initialization unit that makes at least one of the two magnetization directions from the writing region of the magnetic thin wire to an end opposite to the side where the pixel region is provided,
4. The spatial light modulator according to claim 1, wherein the writing unit sets the magnetic thin wire only to the other of the two magnetization directions in the writing region. 5. .
前記磁性細線は、前記画素を細線方向に区切る境界の1箇所以上で括れた形状に形成されていることを特徴とする請求項1ないし請求項4のいずれか一項に記載の空間光変調器。   5. The spatial light modulator according to claim 1, wherein the magnetic thin line is formed in a shape confined at one or more points on a boundary dividing the pixel in the thin line direction. 6. . 前記磁性細線は、前記画素を細線方向に区切る境界の1箇所以上で屈曲した細線形状に形成されていることを特徴とする請求項1ないし請求項4のいずれか一項に記載の空間光変調器。   5. The spatial light modulation according to claim 1, wherein the magnetic thin line is formed in a thin line shape that is bent at one or more positions on a boundary that divides the pixel in the thin line direction. vessel. 前記画素アレイは、磁気転写膜を前記磁性細線に接触させて備え、
前記磁気転写膜を透過して前記磁性細線に光を入射させることを特徴とする請求項1ないし請求項6のいずれか一項に記載の空間光変調器。
The pixel array includes a magnetic transfer film in contact with the magnetic thin wire,
The spatial light modulator according to claim 1, wherein light is incident on the magnetic wire through the magnetic transfer film.
複数の画素を一列に配列して備えて前記配列方向に沿って細線状に形成された磁性体からなる磁性細線を複数並設して画素をマトリクス状に配列されてなる画素アレイとする空間光変調器において、前記画素アレイのそれぞれの画素を、当該画素の入力された2値のデータに基づき異なる2つの磁化方向のいずれかにする空間光変調器の画素駆動方法であって、
前記磁性細線に備えられた複数の画素における配列された順に、1つの画素を選択する画素選択工程と、
前記磁性細線を、前記複数の画素を備える領域とは細線方向に区切られて予め設けられた書込領域において、前記選択した1つの画素のデータに基づく磁化方向にする書込工程と、
前記磁性細線に形成されている磁区を、前記書込領域から前記複数の画素を備える領域へ向けて細線方向に、前記画素の1つ分の長さの距離を移動させる磁区移動工程と、を順番に繰り返して、前記磁性細線に備えられたすべての画素をデータに基づく磁化方向にし、
前記並設された複数の磁性細線のそれぞれについて、前記磁性細線に形成された磁区が当該磁区を区切る磁壁と共に断続的に移動するパルス電流を、当該磁性細線へその細線方向に供給することにより、前記パルス電流における電流停止時に前記画素選択工程と前記書込工程とを行い、前記パルス電流における電流供給時に前記磁区移動工程を行うことを特徴とする空間光変調器の画素駆動方法。
Spatial light comprising a plurality of pixels arranged in a line and a pixel array in which a plurality of magnetic thin wires made of a magnetic material formed in a thin line shape along the arrangement direction are arranged in parallel to form pixels. In the modulator, the pixel driving method of the spatial light modulator, wherein each pixel of the pixel array is set to one of two different magnetization directions based on binary data input to the pixel,
A pixel selection step of selecting one pixel in the order in which the plurality of pixels provided in the magnetic thin line are arranged;
A writing step in which the magnetic thin line is made a magnetization direction based on data of the selected one pixel in a writing area provided in advance by dividing the magnetic thin line from the region including the plurality of pixels;
A magnetic domain moving step of moving a magnetic domain formed in the magnetic thin line from the writing region to a region including the plurality of pixels in a thin line direction by a distance corresponding to the length of one of the pixels. Repeat in order to make all the pixels provided in the magnetic wire a magnetization direction based on data,
For each of the plurality of magnetic thin wires arranged side by side, by supplying a pulse current in which the magnetic domains formed in the magnetic thin wires move intermittently with the domain walls that delimit the magnetic domains in the direction of the thin wires, A pixel driving method of a spatial light modulator, wherein the pixel selecting step and the writing step are performed when the current in the pulse current is stopped, and the magnetic domain moving step is performed when a current is supplied in the pulse current.
前記書込工程を前記配列された画素の1番目について行う前に、前記磁性細線の少なくとも前記書込領域から前記画素領域が設けられた側の反対側の端までを前記2つの磁化方向の一方にする初期化工程を行い、
前記書込工程のそれぞれにおいて、前記選択した1つの画素のデータに基づく磁化方向が前記一方の磁化方向と同じである場合は、前記磁性細線の磁化方向を変化させないことを特徴とする請求項8に記載の空間光変調器の画素駆動方法。
Before performing the writing step on the first of the arranged pixels, at least one of the two magnetization directions extends from the writing region to the end opposite to the side where the pixel region is provided. Perform the initialization process to
9. In each of the writing steps, when the magnetization direction based on the data of the selected one pixel is the same as the one magnetization direction, the magnetization direction of the magnetic wire is not changed. A pixel driving method of the spatial light modulator described in 1.
2以上の前記磁性細線について、共通のパルス電流を供給することにより、前記工程のそれぞれを並行して行うことを特徴とする請求項8または請求項9に記載の空間光変調器の画素駆動方法。   The spatial light modulator pixel driving method according to claim 8, wherein each of the steps is performed in parallel by supplying a common pulse current to the two or more magnetic thin wires. .
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