JPH0651341A - Spatial optical modulation element - Google Patents

Spatial optical modulation element

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Publication number
JPH0651341A
JPH0651341A JP20528992A JP20528992A JPH0651341A JP H0651341 A JPH0651341 A JP H0651341A JP 20528992 A JP20528992 A JP 20528992A JP 20528992 A JP20528992 A JP 20528992A JP H0651341 A JPH0651341 A JP H0651341A
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JP
Japan
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layer
light
photoconductive
photoconductive layer
diamond
Prior art date
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Pending
Application number
JP20528992A
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Japanese (ja)
Inventor
Yasuo Namikawa
靖生 並川
Kuniharu Takizawa
國治 滝沢
Hiroshi Kikuchi
宏 菊池
Koji Tada
紘二 多田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sumitomo Electric Industries Ltd
Japan Broadcasting Corp
Original Assignee
Nippon Hoso Kyokai NHK
Sumitomo Electric Industries Ltd
Japan Broadcasting Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Hoso Kyokai NHK, Sumitomo Electric Industries Ltd, Japan Broadcasting Corp filed Critical Nippon Hoso Kyokai NHK
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Publication of JPH0651341A publication Critical patent/JPH0651341A/en
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Abstract

PURPOSE:To provide the spatial optical modulation element having high image quality by providing a light absorption layer consisting of diamond-like carbon between a dielectric mirror and a photoconductive layer. CONSTITUTION:The light absorption layer 31, the dielectric mirror 32, a high- polymer liquid crystal composite film 33, a transparent electrode 34 consisting of ITO and a glass plate 35 are successively superposed on one surface of a BSO wafer 30. A transparent electrode 36 consisting of ITO is brought into tight contact with the other surface of the BSO wafer 30. The diamond-like carbon film constituting the light absorption layer 31 is capable of sharpening the electric field distribution impressed to the optical modulation layer 33 by its high specific resistance and is capable of enhancing the quality of the read- out image by enhancing the optical isolation between the photoconductive layer 30 and the optical modulation layer 33 and sufficiently preventing the incidence of reading-out light on the photoconductive layer 30. Further, the above- mentioned film facilitates and assures the adhesion to the optical modulation layer 33 for its high heat resistance and surface smoothness. The bright image is, therefore, displayed and this element is utilizable for the high-resolution image display, etc.

Description

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

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、光書込み型の空間光変
調素子に関し、特に、書込み光を用いて画像等の2次元
情報を入力し、読出し光を用いて、この2次元情報を出
力する光書込み型空間光変調素子に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical writing type spatial light modulator, and more particularly, it uses writing light to input two-dimensional information such as an image, and uses reading light to output the two-dimensional information. The present invention relates to an optical writing type spatial light modulator.

【0002】[0002]

【従来の技術】2次元情報処理、或いはディスプレイを
目的として、従来より各種の空間光変調素子の開発が進
められている。
2. Description of the Related Art Various spatial light modulators have been developed for the purpose of two-dimensional information processing or display.

【0003】図5は、応答速度が速く、読出し光の利用
効率が高いタイプの空間光変調素子の構造を示す(滝沢
ほか、1989年秋季電子情報学会、C−338、或い
は特開平2−93519等)。図示のように、この素子
では、ITO透明電極1、光導電層2、反射層3、光変
調層4及びITO透明電極5の積層構造となっており、
ITO透明電極5はガラス6で被覆されている。このよ
うな構造において、光変調層4には高分子分散型液晶
が、光反射層3には誘電体ミラーが、光変調層4にはB
12SiO20(以下、BSOと略す)単結晶ウェハが用
いられている。
FIG. 5 shows a structure of a spatial light modulator of a type having a high response speed and a high utilization efficiency of read light (Takizawa et al., Autumn Electronic Information Society of 1989, C-338, or JP-A-2-93519). etc). As shown in the figure, this element has a laminated structure of an ITO transparent electrode 1, a photoconductive layer 2, a reflective layer 3, a light modulation layer 4 and an ITO transparent electrode 5,
The ITO transparent electrode 5 is covered with glass 6. In such a structure, the light modulating layer 4 is made of polymer dispersed liquid crystal, the light reflecting layer 3 is made of a dielectric mirror, and the light modulating layer 4 is made of B.
An i 12 SiO 20 (hereinafter abbreviated as BSO) single crystal wafer is used.

【0004】まず、書込み光7が光導電層2に照射され
ていないときは、光導電層2のインピーダンスが十分に
高く、光変調層4の液晶にはほとんど電界が印加されな
い。したがって、液晶分子はランダムに配向しており、
光変調層4中のポリマー及び液晶の屈折率差に起因して
読出し光8が散乱される。一方、光導電層2に書込み光
7を照射すると、BSOの光伝導効果によりそのインピ
ーダンスが低下し、光変調層4に電界が印加される。こ
れにより、液晶分子が電界方向に配向するが、液晶の常
光屈折率とポリマーの屈折率とが一致するように構成さ
れており、読出し光8は散乱を受けずに反射層3で反射
される。したがって、書込み光7として画像を入力する
と、この画像の面内強度分布に対応して読出し光8が反
射され、出力画像を得ることができる。この素子では、
光導電層2としてBSOを、光変調層4として高分子分
散型液晶を用いているため、応答速度が速く、TVレー
トでの動画表示が可能である。また、読出し出力の部分
に偏光板を用いていないので、光の利用率が高く明るい
像を得ることができる。
First, when the writing light 7 is not applied to the photoconductive layer 2, the impedance of the photoconductive layer 2 is sufficiently high and almost no electric field is applied to the liquid crystal of the light modulation layer 4. Therefore, the liquid crystal molecules are randomly aligned,
The read light 8 is scattered due to the difference in refractive index between the polymer and the liquid crystal in the light modulation layer 4. On the other hand, when the photoconductive layer 2 is irradiated with the writing light 7, the impedance thereof is lowered by the photoconductive effect of BSO, and the electric field is applied to the light modulation layer 4. As a result, the liquid crystal molecules are oriented in the direction of the electric field, but the ordinary light refractive index of the liquid crystal and the refractive index of the polymer match each other, and the read light 8 is reflected by the reflective layer 3 without being scattered. . Therefore, when an image is input as the writing light 7, the reading light 8 is reflected corresponding to the in-plane intensity distribution of this image, and an output image can be obtained. In this element,
Since BSO is used as the photoconductive layer 2 and polymer dispersed liquid crystal is used as the light modulation layer 4, the response speed is high and moving images can be displayed at the TV rate. Further, since no polarizing plate is used in the read output portion, a high light utilization rate and a bright image can be obtained.

【0005】図6は、別の空間光変調素子である液晶ラ
イトバルブ(Liquid Crystal LightValve, LCLV)の構
造を示した図である(J. Grinberg, Opt. Eng., Vol. 1
4,217(1975) )。図示のように、この素子では、CdS
からなる光導電層12の一方の面にITO透明電極13
が設けられ、またITO透明電極13の表面は、透明な
プレート14で被覆されている。一方、光導電層12の
他方の側面には、CdTeからなる光吸収層15、誘電
体ミラーで構成される反射層16、光変調層17、及び
ITO透明電極18が順次重ねられてい設けられ、さら
にITO透明電極18はガラス19で覆われている。な
お、光変調層17は、ハイブリッド電界モードで動作す
る結晶17aとこれを挟んで対向する液晶配向層17
b、17cとによって形成されている。
FIG. 6 is a view showing the structure of a liquid crystal light valve (LCLV) which is another spatial light modulator (J. Grinberg, Opt. Eng., Vol. 1).
4,217 (1975)). As shown, in this device, CdS
The ITO transparent electrode 13 is formed on one surface of the photoconductive layer 12 made of
And the surface of the ITO transparent electrode 13 is covered with a transparent plate 14. On the other hand, on the other side surface of the photoconductive layer 12, a light absorption layer 15 made of CdTe, a reflection layer 16 made of a dielectric mirror, a light modulation layer 17, and an ITO transparent electrode 18 are sequentially stacked. Further, the ITO transparent electrode 18 is covered with glass 19. The light modulation layer 17 is a liquid crystal alignment layer 17 facing the crystal 17a operating in the hybrid electric field mode with the crystal 17a interposed therebetween.
b, 17c.

【0006】この素子の動作を以下に説明する。まず、
2次元画像情報を持った書込み光20を光導電層12側
に入射させる。この結果、光強度分布に対応して光導電
層12のインピーダンスが低下し、これに応じて液晶1
7aに印加される実効電界が変化する。読出し光21を
ITO透明電極18側から液晶17aに入射させると、
液晶17aへの印加電界分布に応じて読出し光21が変
調される。この変調された読出し光21は、反射層16
で反射されて読出し光21が入力側から再度出力画像と
して出射する。
The operation of this element will be described below. First,
Writing light 20 having two-dimensional image information is made incident on the photoconductive layer 12 side. As a result, the impedance of the photoconductive layer 12 decreases corresponding to the light intensity distribution, and accordingly the liquid crystal 1
The effective electric field applied to 7a changes. When the read light 21 is incident on the liquid crystal 17a from the ITO transparent electrode 18 side,
The read light 21 is modulated according to the distribution of the electric field applied to the liquid crystal 17a. The modulated read light 21 is reflected by the reflective layer 16
Then, the reading light 21 is reflected by and is emitted again as an output image from the input side.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】図5の反射層3には、
通常誘電体多層膜ミラーが用いられる。その理由は、書
込み光の強度に対応して光導電層2の面内に形成された
電界分布をシャープに光変調層4に印加する必要がある
ため、反射層3としてできるだけ比抵抗の高い材質を選
択しなければならず、金属ミラー等の低抵抗材料は使用
できないからである。
The reflective layer 3 shown in FIG.
Usually, a dielectric multilayer film mirror is used. The reason is that it is necessary to sharply apply the electric field distribution formed in the surface of the photoconductive layer 2 to the light modulation layer 4 in accordance with the intensity of the writing light. This is because a low resistance material such as a metal mirror cannot be used.

【0008】誘電体多層膜ミラーは、屈折率の異なる2
種類の誘電体を交互に多数回積層し、膜内での光の多重
干渉を利用して、ある特定波長域の入射光に対して反射
率を高めるものである。屈折率n1 、n2 (n1
2 )の各誘電体層を交互に重ねた2層膜を繰り返しp
組み重ねた多層膜の最大反射率Rは次式で与えられる。
Dielectric multilayer mirrors have two different refractive indexes.
A plurality of types of dielectrics are alternately laminated, and the multiple interference of light in the film is used to increase the reflectance with respect to incident light in a specific wavelength range. Refractive index n 1 , n 2 (n 1 >
n 2 ), a two-layer film in which each dielectric layer is alternately stacked is repeated p
The maximum reflectance R of the laminated multilayer film is given by the following equation.

【0009】[0009]

【数1】 [Equation 1]

【0010】ただし、n0 は外部物質の屈折率で、ns
は基板の屈折率である。
Where n 0 is the refractive index of the external material, and n s
Is the refractive index of the substrate.

【0011】例えば、石英ガラス板上にTiO2 とSi
2 とを交互に8回積層した場合(n1 =2.35、n
2 =1.46)、R=0.997となる。式(1)よ
り、R=1とすることは不可能であることが分かる。ま
た、図5の素子では光変調層4として高分子分散型液晶
を用いているが、この液晶では読出し光の変調に光散乱
を利用しているため、OFF状態の領域に入射した読出
し光は光変調層4で散乱され誘電体多層膜ミラーに斜め
に入射する。この場合、ミラーの反射条件が垂直入射光
に対して設計されているので、このような斜め入射光の
ミラー透過率は高くなってしまう。
For example, TiO 2 and Si are placed on a quartz glass plate.
When O 2 and 8 are alternately laminated (n 1 = 2.35, n
2 = 1.46) and R = 0.997. From equation (1), it can be seen that it is impossible to set R = 1. Further, in the element of FIG. 5, polymer dispersed liquid crystal is used as the light modulation layer 4, but since this liquid crystal uses light scattering for modulation of the read light, the read light incident on the OFF-state region is The light is scattered by the light modulation layer 4 and obliquely enters the dielectric multilayer mirror. In this case, since the reflection condition of the mirror is designed for vertically incident light, the mirror transmittance of such obliquely incident light becomes high.

【0012】このように、この素子構造では、読出し光
の一部が光伝導層に達するため、光伝導層の抵抗率が低
下し、書込み光により光伝導層2に形成された電界分布
が消去または減衰され、光変調層4に印加される電界分
布が鈍り、その結果として読出し画像の画質が低下する
ことになる。この問題を解決するために光吸収層の付加
が検討されている。これは、光吸収係数の高い光吸収層
を誘電体ミラー層と光伝導層との間に光吸収層を挿入す
ることにより、誘電体ミラー層を通過した読出し光の光
伝導層への入射を遮光しようというものである。光吸収
層に要求される性能は、高光吸収係数、高比抵抗、高耐
熱性、表面平滑性、光伝導層に対する密着性である。こ
のうち耐熱性は、光吸収層上への誘電体多層膜ミラーの
コートプロセス時の加熱に対するものであり、通常20
0℃〜300℃に対する耐熱性が要求される。
As described above, in this device structure, since a part of the read light reaches the photoconductive layer, the resistivity of the photoconductive layer is lowered and the electric field distribution formed on the photoconductive layer 2 by the write light is erased. Alternatively, it is attenuated and the electric field distribution applied to the light modulation layer 4 becomes dull, and as a result, the quality of the read image deteriorates. In order to solve this problem, the addition of a light absorption layer is being studied. This is because a light absorption layer having a high light absorption coefficient is inserted between the dielectric mirror layer and the photoconductive layer so that the read light passing through the dielectric mirror layer is incident on the photoconductive layer. The idea is to block light. The properties required for the light absorption layer are high light absorption coefficient, high specific resistance, high heat resistance, surface smoothness, and adhesion to the photoconductive layer. Among them, the heat resistance is due to heating during the coating process of the dielectric multilayer mirror on the light absorption layer, and is usually 20
Heat resistance to 0 ° C to 300 ° C is required.

【0013】図6に示す従来例では、このような光吸収
層としてCdTeを使用しているが、CdTeは純度・
組成の制御が困難であるので高比抵抗の薄膜を得ること
が困難であり、また、光伝導効果を有するため、読出し
光の強度が大きい場合にはさらに低抵抗化するという問
題がある。
In the conventional example shown in FIG. 6, CdTe is used as such a light absorbing layer.
Since it is difficult to control the composition, it is difficult to obtain a thin film having a high specific resistance. Also, since it has a photoconductive effect, there is a problem that the resistance is further lowered when the intensity of read light is large.

【0014】高抵抗比、光耐熱性の材料としては、ポリ
イミド等の耐熱性高分子膜を挙げることができる。ポリ
イミドに顔料や染料を分散することにより透過率の低い
膜を得ることができるが、空間光変調素子の仕様を完全
に満足するものを得ることは難しい。
As a material having a high resistance ratio and heat resistance, a heat resistant polymer film such as polyimide can be used. A film having a low transmittance can be obtained by dispersing a pigment or a dye in polyimide, but it is difficult to obtain a film that completely satisfies the specifications of the spatial light modulator.

【0015】耐熱性のある顔料(カーボンや無機顔料)
を2次凝集を抑制しつつ分散し、表面がサブミクロンオ
ーダで平滑な膜を得るためには、かなり樹脂成分の比率
を上げる必要があり、膜の吸収係数を十分に高くするこ
とが難しい。そのため、透過率を抑えるためには光吸収
層の膜厚を3〜4μmと厚くしなければならない。この
結果、光伝導層内に形成された電界分布が変調層に印加
されるとき、面内方向のダレが大きくなり、読出し画質
の解像度が低下するという問題が生じる。
Heat resistant pigments (carbon and inorganic pigments)
In order to disperse while suppressing secondary aggregation and obtain a film having a smooth surface on the order of submicron, it is necessary to considerably increase the ratio of resin components, and it is difficult to sufficiently increase the absorption coefficient of the film. Therefore, in order to suppress the transmittance, the thickness of the light absorption layer must be increased to 3 to 4 μm. As a result, when the electric field distribution formed in the photoconductive layer is applied to the modulation layer, the sag in the in-plane direction becomes large, and the resolution of the read image quality deteriorates.

【0016】一方、染料では150℃以上の耐熱性を有
する材料が少なく、また光吸収係数も比較的低いため、
満足できる性能の光吸収層を得ることができない。
On the other hand, in the case of dyes, there are few materials having heat resistance of 150 ° C. or higher, and the light absorption coefficient is relatively low.
It is not possible to obtain a light absorption layer with satisfactory performance.

【0017】そこで、本発明は、以上の問題を解決し、
高性能の光吸収層を形成することによって高画質の空間
光変調素子を得ることを目的とする。
Therefore, the present invention solves the above problems,
An object of the present invention is to obtain a high-quality spatial light modulator by forming a high-performance light absorbing layer.

【0018】[0018]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明に係る空間光変調素子は、(a)光伝導材料
から形成された光伝導層と、(b)印加電圧に応じて入
射した光の状態を変化させる光変調層と、(c)光伝導
層と光変調層との間に設けられた誘電体ミラーと、
(d)誘電体ミラーと光伝導層との間に設けられたダイ
ヤモンドライクカーボンからなる光吸収層とを備えるこ
ととしている。
In order to solve the above-mentioned problems, the spatial light modulator according to the present invention has (a) a photoconductive layer formed of a photoconductive material, and (b) an incident light depending on an applied voltage. A light modulation layer for changing the state of the light, and (c) a dielectric mirror provided between the photoconductive layer and the light modulation layer,
(D) A light absorption layer made of diamond-like carbon provided between the dielectric mirror and the photoconductive layer is provided.

【0019】[0019]

【作用】上記の空間光変調素子によれば、ダイヤモンド
ライクカーボンから形成した光吸収層を、誘電体ミラー
と光伝導層との間に設けている。ダイヤモンドライクカ
ーボンは、空間光変調素子の光吸収層に要求される高比
抵抗を有する。また、光吸収係数についても所定の波長
範囲に亘って極めて高いものとなっている。さらに、ダ
イヤモンドライクカーボンの層は高い耐熱性を有し、か
つ、表面平滑性を高いものとすることができる。したが
って、ダイヤモンドライクカーボンから形成した光吸収
層は、その高比抵抗のゆえに光変調層に印加される電界
分布をシャープなものとすることができる。また、光伝
導層と光変調層との光アイソレーションを高め、読出し
光が光伝導層に入射することを十分に防止して、読出し
た画像の質を高めることができる。さらに、その高耐熱
性及び表面平滑性のゆえに光変調層との接着が容易なも
のとなる。
According to the above spatial light modulator, the light absorption layer made of diamond-like carbon is provided between the dielectric mirror and the photoconductive layer. Diamond-like carbon has a high specific resistance required for the light absorption layer of the spatial light modulator. Also, the light absorption coefficient is extremely high over a predetermined wavelength range. Further, the diamond-like carbon layer can have high heat resistance and high surface smoothness. Therefore, the light absorption layer formed of diamond-like carbon can have a sharp electric field distribution applied to the light modulation layer because of its high specific resistance. Further, it is possible to enhance the optical isolation between the photoconductive layer and the light modulation layer, sufficiently prevent the read light from entering the photoconductive layer, and enhance the quality of the read image. Furthermore, because of its high heat resistance and surface smoothness, it becomes easy to adhere to the light modulation layer.

【0020】この場合、光伝9導層を光伝導材料である
Bi12SiO20単結晶またはBi12GeO20単結晶から
形成し、この光伝導層と光吸収層とをSiO2 等から形
成したバッファ層を介して付着させるならば、これら光
伝導層及び光吸収層の密着性を高めることができる。
In this case, the photoconductive layer 9 is formed of Bi 12 SiO 20 single crystal or Bi 12 GeO 20 single crystal which is a photoconductive material, and the photoconductive layer and the light absorbing layer are formed of SiO 2 or the like. Adhesion between the photoconductive layer and the light absorbing layer can be enhanced if they are attached via the buffer layer.

【0021】[0021]

【実施例】図1は、第1実施例に係る空間光変調素子の
構成を示した図である。BSOウェハ30の一方の面上
には、光吸収層31、誘電体ミラー32、高分子液晶複
合膜33、ITO透明電極34及びガラス板35が順次
重なっている。また、BSOウェハ30の他方の面上に
は、ITO透明電極36が密着されている。
EXAMPLE FIG. 1 is a diagram showing the configuration of a spatial light modulator according to the first example. A light absorption layer 31, a dielectric mirror 32, a polymer liquid crystal composite film 33, an ITO transparent electrode 34, and a glass plate 35 are sequentially stacked on one surface of the BSO wafer 30. Further, an ITO transparent electrode 36 is in close contact with the other surface of the BSO wafer 30.

【0022】図1の空間光変調素子は以下のようにして
作製した。まず、両面を光学研磨した35×35×0.
5mm3 のBSO(100)ウェハ30の一方の面に、
In2 3 に5%のSnを添加した組成のITO透明電
極36をコーティングし、他方の面に、ダイヤモンドラ
イクカーボンからなる厚さ1.1μmの薄膜の光吸収層
31と、TiO2 及びSiO2 の多層膜からなる誘電体
ミラー32とを順次形成した。光吸収層31となるべき
ダイヤモンドライクカーボンはメタンガスを原料として
プラズマCVD法によりコーティングした。得られた光
吸収層31は450nmの光に対し透過率0.02%で
あった。誘電体ミラー32を構成するTiO2 等の多層
膜は電子ビーム蒸着法によりコーティングした。得られ
た誘電体ミラー32は410〜490nmの光に対し透
過率97%以上の反射率を有していた。
The spatial light modulator of FIG. 1 was manufactured as follows. First, 35 × 35 × 0.
On one side of the 5 mm 3 BSO (100) wafer 30,
An ITO transparent electrode 36 having a composition in which 5% Sn is added to In 2 O 3 is coated, and on the other surface, a thin film light absorption layer 31 made of diamond-like carbon and having a thickness of 1.1 μm, and TiO 2 and SiO 2. The dielectric mirror 32 composed of two multilayer films was sequentially formed. Diamond-like carbon to be the light absorption layer 31 was coated by a plasma CVD method using methane gas as a raw material. The obtained light absorption layer 31 had a transmittance of 0.02% for light of 450 nm. The multilayer film such as TiO 2 that constitutes the dielectric mirror 32 was coated by the electron beam evaporation method. The obtained dielectric mirror 32 had a reflectance of 97% or more with respect to light of 410 to 490 nm.

【0023】次に、両面を光学研磨した40×40mm
2 のガラス板(BK7)35の片面にITO透明電極3
4を形成した。このガラス板35上のITO透明電極3
4上に膜厚20μmの高分子液晶複合膜33をコーティ
ングした。この高分子液晶複合膜33は、液晶とポリマ
ーマトリックスとを混合して形成している。具体的に
は、液晶としてネマティック液晶を使用するとともにポ
リマーマトリックスとしてアクリル系高分子を使用し、
これらを配合比1:1で混合した。コーティングした複
合膜中では、それぞれによりドメインが形成された。こ
の場合、ネマティック液晶の常光屈折率とアクリル系高
分子の屈折率とが一致するように調整されていた。
Next, 40 × 40 mm with both sides optically polished
ITO transparent electrode 3 on one surface of glass plate (BK7) 35 of 2
4 was formed. ITO transparent electrode 3 on this glass plate 35
4 was coated with a polymer liquid crystal composite film 33 having a film thickness of 20 μm. The polymer liquid crystal composite film 33 is formed by mixing liquid crystal and polymer matrix. Specifically, using a nematic liquid crystal as the liquid crystal and an acrylic polymer as the polymer matrix,
These were mixed at a compounding ratio of 1: 1. Domains were formed by each in the coated composite membrane. In this case, the ordinary refractive index of the nematic liquid crystal and the refractive index of the acrylic polymer were adjusted to match.

【0024】最後に、誘電体ミラー32と高分子液晶複
合膜33とを圧着して貼合わせ、BSOウェハ30とガ
ラス板35とを一体化した。この結果、図1のような空
間光変調素子が得られた。
Finally, the dielectric mirror 32 and the polymer liquid crystal composite film 33 were pressure-bonded to each other, and the BSO wafer 30 and the glass plate 35 were integrated. As a result, a spatial light modulator as shown in FIG. 1 was obtained.

【0025】図2は、図1の空間光変調素子で光吸収層
31として用いるダイヤモンドライクカーボン膜の透過
率の波長依存性を参考のために示した図である。測定に
用いたのは、プラズマCVD法でコーティングした膜厚
1.3μmのダイヤモンドライクカーボン膜であった。
図示のように、このダイヤモンドライクカーボン膜は波
長領域400〜550nmで透過率が低く、この波長領
域で光伝導効果を有する光伝導材料を空間光変調素子の
光伝導層に用いた場合にその光吸収層の材料として適し
ていることが分かる。また、比抵抗が2.2×108 Ω
cmと高く、表面平滑性も極めて良好である。すなわ
ち、ダイヤモンドライクカーボン膜から形成した光吸収
層は、高光吸収係数、高比抵抗、高耐熱性及び表面平滑
性を備えている。
FIG. 2 is a diagram showing for reference the wavelength dependence of the transmittance of the diamond-like carbon film used as the light absorption layer 31 in the spatial light modulator of FIG. A diamond-like carbon film having a film thickness of 1.3 μm coated by the plasma CVD method was used for the measurement.
As shown in the figure, this diamond-like carbon film has a low transmittance in the wavelength region of 400 to 550 nm, and when a photoconductive material having a photoconductive effect in this wavelength region is used for the photoconductive layer of the spatial light modulation element, the It can be seen that it is suitable as a material for the absorption layer. Also, the specific resistance is 2.2 × 10 8 Ω
cm, and the surface smoothness is very good. That is, the light absorption layer formed of the diamond-like carbon film has a high light absorption coefficient, high specific resistance, high heat resistance, and surface smoothness.

【0026】以上のようにして形成された空間光変調素
子を、図3に示すような光学系にセットしてその動作特
性を評価した。この光学系では、書込み用光源50より
出射される書込み光は、凸レンズ51で平行光化された
後に液晶パネル52に照射され、液晶パネル52に表示
されている入力画像が凸レンズ53を介して測定用の空
間光変調素子54上に結像される。一方、表示用光源6
0から出射される読出し光は、凸レンズ61を通って反
射鏡62で光路偏向され、レンズ63を通って空間光変
調素子54に照射される。空間光変調素子54の出力光
は、再びレンズ63を通過した後、レンズ64を通過し
てスクリーン65に青色画像として拡大投影される。
The spatial light modulation element formed as described above was set in an optical system as shown in FIG. 3 and its operation characteristics were evaluated. In this optical system, the writing light emitted from the writing light source 50 is collimated by the convex lens 51 and then irradiated on the liquid crystal panel 52, and the input image displayed on the liquid crystal panel 52 is measured via the convex lens 53. An image is formed on the spatial light modulation element 54 for use. On the other hand, the display light source 6
The readout light emitted from 0 passes through the convex lens 61, the optical path is deflected by the reflecting mirror 62, and the spatial light modulator 54 is irradiated with the light through the lens 63. The output light of the spatial light modulator 54 passes through the lens 63 again, then passes through the lens 64, and is enlarged and projected as a blue image on the screen 65.

【0027】書込み用光源50としては、キセノンラン
プを使用し、またその書込み光は、BSOが高い感度を
有する波長400〜550nmの短波長光とした。読出
し光としては、透過帯域400〜500nmの青色ダイ
クロイックフィルタを通したキセノンランプ光を使用し
た。その出力光は、スクリーン65上に対角長2mで拡
大投影された。このとき、空間光変調素子54には20
rms 、100Hzの電圧を印加した。また、液晶パネ
ル52は、対角長76mmで画素数9万のものを用い
た。
A xenon lamp was used as the writing light source 50, and the writing light was short-wavelength light having a wavelength of 400 to 550 nm, which BSO has high sensitivity. Xenon lamp light that passed through a blue dichroic filter having a transmission band of 400 to 500 nm was used as the reading light. The output light was magnified and projected on the screen 65 with a diagonal length of 2 m. At this time, the spatial light modulator 54 has 20
A voltage of V rms , 100 Hz was applied. The liquid crystal panel 52 has a diagonal length of 76 mm and has 90,000 pixels.

【0028】液晶パネル52にビデオ画像を入力し、ス
クリーン65に投射して空間光変調素子54の特性を測
定した。BSOが光伝導感度を持たず空間光変調素子5
4中に光吸収層が不要な赤色光を発生する表示用光源を
用いた赤色表示の画像と比較すると、投射された青色画
像は分解能・コントラストともにやや劣るものであった
が、従来のポリイミドフィルム等の光吸収層を用いた素
子の投射画像に比べるとかなり鮮明な画像を得ることが
できた。
A video image was input to the liquid crystal panel 52 and projected on a screen 65 to measure the characteristics of the spatial light modulator 54. BSO does not have photoconductive sensitivity and spatial light modulator 5
Compared to the image displayed in red using a display light source that emits red light that does not require a light absorption layer in 4, the projected blue image was slightly inferior in both resolution and contrast. It was possible to obtain a considerably clearer image than the projected image of the element using the light absorbing layer such as.

【0029】図4は、第2実施例に係る空間光変調素子
の構成を示した図である。この空間光変調素子は、BS
Oウェハ30と光吸収層31との間にバッファ層131
を設けている。その他、図1の第1実施例と同一部分に
ついては同一の符号を付してその説明を省略する。
FIG. 4 is a diagram showing the structure of the spatial light modulator according to the second embodiment. This spatial light modulator is a BS
The buffer layer 131 is provided between the O wafer 30 and the light absorption layer 31.
Is provided. In addition, the same parts as those in the first embodiment of FIG. 1 are designated by the same reference numerals and the description thereof will be omitted.

【0030】図4の空間光変調素子は以下のようにして
作製した。まず、BSOウェハ30の一方の面にITO
透明電極36をコーティングした。次に、BSOウェハ
30の他方の面に、SiO2 からなる厚さ0.3μmの
バッファ層131と、ダイヤモンドライクカーボンから
なる厚さ1.1μmの薄膜の光吸収層31を順次形成し
た。その次に、多層膜からなる誘電体ミラー32を形成
した。光吸収層31及び誘電体ミラー32の形成は、第
1実施例と同様であった。バッファ層131の形成は、
誘電体ミラー32と同様に電子ビーム法によるコーティ
ングとした。次に、ガラス板35の片面にITO透明電
極34を形成し、さらにその上に厚さ20μmの高分子
液晶複合膜33をコーティングした。この高分子液晶複
合膜33は、第1実施例と同様に、ネマティック液晶と
これと同等の屈折率を有する樹脂マトリックスとを混合
して形成している。最後に、誘電体ミラー32と高分子
液晶複合膜33とを圧着して貼合わせ、BSOウェハ3
0、ガラス板35等を一体化した。この結果、図4のよ
うな空間光変調素子が得られた。
The spatial light modulator of FIG. 4 was manufactured as follows. First, ITO is formed on one surface of the BSO wafer 30.
The transparent electrode 36 was coated. Next, on the other surface of the BSO wafer 30, a buffer layer 131 made of SiO 2 and having a thickness of 0.3 μm and a thin light absorption layer 31 made of diamond-like carbon and having a thickness of 1.1 μm were sequentially formed. Then, the dielectric mirror 32 made of a multilayer film was formed. The formation of the light absorption layer 31 and the dielectric mirror 32 was the same as in the first embodiment. The formation of the buffer layer 131 is
Similar to the dielectric mirror 32, the coating was performed by the electron beam method. Next, an ITO transparent electrode 34 was formed on one surface of the glass plate 35, and a polymer liquid crystal composite film 33 having a thickness of 20 μm was further coated thereon. Similar to the first embodiment, the polymer liquid crystal composite film 33 is formed by mixing nematic liquid crystal and a resin matrix having the same refractive index as that of nematic liquid crystal. Finally, the dielectric mirror 32 and the polymer liquid crystal composite film 33 are pressure-bonded to each other and bonded to each other.
0, the glass plate 35, etc. were integrated. As a result, a spatial light modulator as shown in FIG. 4 was obtained.

【0031】以下、バッファ層131をBSOウェハ3
0と光吸収層31との間に介在させた理由について簡単
に説明する。
Hereinafter, the buffer layer 131 is formed on the BSO wafer 3
The reason for interposing between 0 and the light absorption layer 31 will be briefly described.

【0032】光吸収層31として用いるダイヤモンドラ
イクカーボン膜は、450nmでの透過率が0.02%
で、吸収係数が65,500cm-1であり、膜厚1.0
5μmで透過率0.1%以下の性能が得られることが分
かる。また既に述べたように、ダイヤモンドライクカー
ボン膜は、高比抵抗、高耐熱性及び表面平滑性を備てい
る。しかし、ダイヤモンドライクカーボンは、その線膨
脹係数が1〜3×10-6-1で、例えばBSOの線膨脹
係数16×10-6-1と大きく異なる。このため、BS
O、BGO等のウェハ上に直接ダイヤモンドライクカー
ボンをコーティングしても剥離しやすく密着性に乏しい
といった問題がある。そこで、第2実施例では、両者の
間にこれらの中間の線膨脹係数(5〜10×10
-6-1)を有するSiO2 のバッファ層131を挿入し
てダイヤモンドライクカーボンの光吸収層31が剥離す
ることを防止する。
The diamond-like carbon film used as the light absorption layer 31 has a transmittance of 0.02% at 450 nm.
And the absorption coefficient is 65,500 cm -1 , and the film thickness is 1.0
It can be seen that the performance with a transmittance of 0.1% or less is obtained at 5 μm. Further, as described above, the diamond-like carbon film has high specific resistance, high heat resistance and surface smoothness. However, the coefficient of linear expansion of diamond-like carbon is 1 to 3 × 10 -6 ° C -1, which is greatly different from the linear expansion coefficient of BSO of 16 × 10 -6 ° C -1 , for example. Therefore, BS
Even if a wafer such as O or BGO is directly coated with diamond-like carbon, there is a problem that it is easily peeled off and has poor adhesion. Therefore, in the second embodiment, an intermediate linear expansion coefficient (5 to 10 × 10 5) between them is provided.
The SiO 2 buffer layer 131 having a temperature of −6 ° C. −1 ) is inserted to prevent the diamond-like carbon light absorption layer 31 from peeling off.

【0033】以上のようにして形成された空間光変調素
子を、図3に示すような光学系にセットしてその動作特
性を評価した。
The spatial light modulation element formed as described above was set in an optical system as shown in FIG. 3 and its operation characteristics were evaluated.

【0034】液晶パネル52にビデオ画像を入力し、ス
クリーン65に投射して空間光変調素子の特性を測定し
た。第1実施例の空間光変調素子と同様に、赤色表示の
画像と比較すると投射された青色画像は分解能・コント
ラストともにやや劣るものであったが、従来のポリイミ
ドフィルム等の光吸収層を用いた素子の投射画像に比べ
るとかなり鮮明な画像を得ることができた。
A video image was input to the liquid crystal panel 52 and projected on a screen 65 to measure the characteristics of the spatial light modulator. Similar to the spatial light modulator of the first embodiment, the projected blue image was slightly inferior in resolution and contrast as compared with the image displayed in red, but a conventional light absorbing layer such as a polyimide film was used. Compared to the projected image of the device, a clear image could be obtained.

【0035】本発明は上記実施例に限定されるものでは
ない。例えば、ダイヤモンドライクカーボンが500n
m以下の短波長光に対して高い遮光性を有するので、光
伝導材料としてこの波長領域に高い感度をもつ各種の材
料を使用できる。このような光伝導材料としては、BS
Oの他、Bi12GeO20(BGO)、a−SiC等を用
いることができる。また、バッファ層として、SiO2
の他に、光伝導層及び光吸収層の中間の線膨脹係数を有
し、これらと密着性の良い各種の材料を使用することが
できる。
The present invention is not limited to the above embodiment. For example, diamond-like carbon is 500n
Since it has a high light-shielding property for short-wavelength light of m or less, various materials having high sensitivity in this wavelength region can be used as the photoconductive material. As such a photoconductive material, BS
In addition to O, Bi 12 GeO 20 (BGO), a-SiC, or the like can be used. Further, as a buffer layer, SiO 2
In addition to the above, various materials having a linear expansion coefficient intermediate between those of the photoconductive layer and the light absorbing layer and having good adhesiveness to these can be used.

【0036】[0036]

【発明の効果】以上説明したように、本発明の空間光変
調素子は、ダイヤモンドライクカーボンから形成した光
吸収層を、誘電体ミラーと光伝導層との間に設けてい
る。したがって、ダイヤモンドライクカーボンの高比抵
抗によって光変調層に印加される電界分布をシャープな
ものとすることができる。また、光伝導層と光変調層と
の光アイソレーションを高め、読出し光が光伝導層に入
射することを十分に防止して、読出した画像の質を高め
ることができる。さらに、ダイヤモンドライクカーボン
の高耐熱性及び表面平滑性のゆえに光変調層との接着が
容易かつ確実なものとなる。よって、本発明の空間光変
調素子は、鮮明な画像を表示することができ、高解像度
の画像ディスプレイ等の用途に効果的に利用することが
できる。
As described above, in the spatial light modulator of the present invention, the light absorption layer made of diamond-like carbon is provided between the dielectric mirror and the photoconductive layer. Therefore, the electric field distribution applied to the light modulation layer can be made sharp by the high specific resistance of diamond-like carbon. Further, it is possible to enhance the optical isolation between the photoconductive layer and the light modulation layer, sufficiently prevent the read light from entering the photoconductive layer, and enhance the quality of the read image. Further, because of the high heat resistance and surface smoothness of diamond-like carbon, adhesion with the light modulation layer becomes easy and reliable. Therefore, the spatial light modulation element of the present invention can display a clear image, and can be effectively used for applications such as a high-resolution image display.

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

【図1】第1実施例の空間光変調素子の構成を示す断面
図。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing the configuration of a spatial light modulation element according to a first example.

【図2】図1の空間光変調素子の形成に用いるダイヤモ
ンドライクカーボン膜の透過率波長依存性の一例を示し
た図。
FIG. 2 is a diagram showing an example of transmittance wavelength dependence of a diamond-like carbon film used for forming the spatial light modulator of FIG.

【図3】空間光変調素子の特性を評価するための光学系
を示した模式図。
FIG. 3 is a schematic diagram showing an optical system for evaluating the characteristics of a spatial light modulator.

【図4】第2実施例の空間光変調素子の構成を示す断面
図。
FIG. 4 is a cross-sectional view showing the configuration of the spatial light modulator of the second embodiment.

【図5】従来の空間光変調素子の一例の構成図。FIG. 5 is a configuration diagram of an example of a conventional spatial light modulator.

【図6】従来の空間光変調素子の他の例の構成図。FIG. 6 is a configuration diagram of another example of a conventional spatial light modulator.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

30…光伝導層、31…光吸収層、32…誘電体ミラ
ー、33…光変調層、131…バッファ層。 代理人弁理士 長谷川 芳樹
30 ... Photoconductive layer, 31 ... Light absorbing layer, 32 ... Dielectric mirror, 33 ... Light modulating layer, 131 ... Buffer layer. Attorney Attorney Yoshiki Hasegawa

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 菊池 宏 東京都世田谷区砧一丁目10番11号 日本放 送協会 放送技術研究所内 (72)発明者 多田 紘二 大阪府大阪市此花区島屋一丁目1番3号 住友電気工業株式会社大阪製作所内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Hiroshi Kikuchi 1-10-11 Kinuta, Setagaya-ku, Tokyo Inside the broadcasting technology research institute of Japan Broadcasting Corporation (72) Kouji Tada 1-chome, Shimaya 1-chome, Osaka, Osaka No. 3 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Osaka Works

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 光伝導材料から形成された光伝導層と、 印加電圧に応じて入射した光の状態を変化させる光変調
層と、 前記光伝導層と前記光変調層との間に設けられた誘電体
ミラーと、 前記誘電体ミラーと前記光伝導層との間に設けられたダ
イヤモンドライクカーボンからなる光吸収層と、 を備える空間光変調素子。
1. A photoconductive layer formed of a photoconductive material, a light modulation layer that changes a state of incident light according to an applied voltage, and a photoconductive layer provided between the photoconductive layer and the light modulation layer. A spatial light modulator comprising: a dielectric mirror; and a light absorbing layer made of diamond-like carbon provided between the dielectric mirror and the photoconductive layer.
【請求項2】 前記光伝導層を光伝導材料であるBi12
SiO20単結晶から形成し、この光伝導層と前記光吸収
層とをSiO2 から形成したバッファ層を介して付着さ
せていることを特徴とする請求項1記載の空間光変調素
子。
2. The photoconductive layer is made of Bi 12 which is a photoconductive material.
2. The spatial light modulator according to claim 1, wherein the spatial light modulator is made of SiO 20 single crystal, and the photoconductive layer and the light absorbing layer are attached via a buffer layer made of SiO 2 .
【請求項3】 前記光伝導層を光伝導材料であるBi12
GeO20単結晶から形成し、この光伝導層と前記光吸収
層とをSiO2 から形成したバッファ層を介して付着さ
せていることを特徴とする請求項1記載の空間光変調素
子。
3. The photoconductive layer comprises a photoconductive material of Bi 12
2. The spatial light modulator according to claim 1, wherein the spatial light modulator is made of GeO 20 single crystal, and the photoconductive layer and the light absorbing layer are attached via a buffer layer made of SiO 2 .
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5798806A (en) * 1996-04-11 1998-08-25 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Spatial light modulator and projector
KR100317397B1 (en) * 1999-10-13 2001-12-22 안병엽 Architecture of a free-space optical interconnection module
KR20030016577A (en) * 2001-08-21 2003-03-03 백홍구 A OELD(Organic Electro-Luminescence Display) device included DLCs(Diamond Like Carbon)
CN103217850A (en) * 2013-04-03 2013-07-24 东南大学 Liquid crystal lens and array based on photoconductive material
CN103792754A (en) * 2013-04-03 2014-05-14 东南大学 Liquid crystal lens array based on ultraviolet lighting scanning photoconduction materials to form lens pixels

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