JPH08227080A - 空間光変調素子 - Google Patents
空間光変調素子Info
- Publication number
- JPH08227080A JPH08227080A JP9741395A JP9741395A JPH08227080A JP H08227080 A JPH08227080 A JP H08227080A JP 9741395 A JP9741395 A JP 9741395A JP 9741395 A JP9741395 A JP 9741395A JP H08227080 A JPH08227080 A JP H08227080A
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- Pending
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 書き込み光の反射を抑えて書き込み光の利用
効率を向上させた空間光変調素子を提供する。 【構成】 透明基板１上に、単結晶シリコン基板６への
不純物の拡散を防止する拡散防止膜２、熱酸化膜３、透
明電極４、高抵抗Ｎ型の単結晶シリコン基板（光導電体
層）６が順次形成されており、単結晶シリコン基板６の
他方の面には、絶縁膜５によって隔離された複数のショ
ットキー電極７、誘電体ミラー層８、液晶層（光変調
層）１０、透明電極１１、透明基板１２が形成され、空
間光変調素子を構成している。拡散防止膜２としては、
窒化シリコンが書き込み光ＦＡの波長λのｎ／４（ｎは
自然数）の光学厚みで形成され、書き込み光ＦＡの反射
防止膜としての機能も有している。
効率を向上させた空間光変調素子を提供する。 【構成】 透明基板１上に、単結晶シリコン基板６への
不純物の拡散を防止する拡散防止膜２、熱酸化膜３、透
明電極４、高抵抗Ｎ型の単結晶シリコン基板（光導電体
層）６が順次形成されており、単結晶シリコン基板６の
他方の面には、絶縁膜５によって隔離された複数のショ
ットキー電極７、誘電体ミラー層８、液晶層（光変調
層）１０、透明電極１１、透明基板１２が形成され、空
間光変調素子を構成している。拡散防止膜２としては、
窒化シリコンが書き込み光ＦＡの波長λのｎ／４（ｎは
自然数）の光学厚みで形成され、書き込み光ＦＡの反射
防止膜としての機能も有している。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、光コンピューターや光
情報処理のための光演算素子や、投写型ディスプレイの
表示素子として用いられる空間光変調素子に関するもの
である。
情報処理のための光演算素子や、投写型ディスプレイの
表示素子として用いられる空間光変調素子に関するもの
である。
【０００２】
【従来の技術】以下、図１を参照して半導体単結晶を用
いた空間光変調素子について説明する。この空間光変調
素子は、絶縁性の透明基板１上に、光導電体層である高
抵抗Ｎ型の単結晶シリコン基板６がシリコンのＮ型低抵
抗層（透明電極４）等を介して接着されており、この単
結晶シリコン基板６の他方の面には、複数のショットキ
ー電極７が形成されている。これらのショットキー電極
７は、絶縁膜５によって隔離されており、夫々画素電極
を形成するようになっている。更に、ショットキー電極
７上には誘電体ミラー８が形成され、この誘電体ミラー
８と、透明電極１１が形成された絶縁性の透明基板１２
とにより、光変調層としての液晶層１０を挟み込む構成
となっている。１３は透明電極４，１１間に接続された
駆動用電源で、９は誘電体ミラー８と透明電極１１との
間に設けられたスペーサであり、液晶層１０に所定の厚
みを設定するものである。なお、後述するが、２は拡散
防止膜、３は熱酸化膜である。
いた空間光変調素子について説明する。この空間光変調
素子は、絶縁性の透明基板１上に、光導電体層である高
抵抗Ｎ型の単結晶シリコン基板６がシリコンのＮ型低抵
抗層（透明電極４）等を介して接着されており、この単
結晶シリコン基板６の他方の面には、複数のショットキ
ー電極７が形成されている。これらのショットキー電極
７は、絶縁膜５によって隔離されており、夫々画素電極
を形成するようになっている。更に、ショットキー電極
７上には誘電体ミラー８が形成され、この誘電体ミラー
８と、透明電極１１が形成された絶縁性の透明基板１２
とにより、光変調層としての液晶層１０を挟み込む構成
となっている。１３は透明電極４，１１間に接続された
駆動用電源で、９は誘電体ミラー８と透明電極１１との
間に設けられたスペーサであり、液晶層１０に所定の厚
みを設定するものである。なお、後述するが、２は拡散
防止膜、３は熱酸化膜である。
【０００３】次に、この空間光変調素子の動作について
説明する。透明電極４と透明電極１１との間には、駆動
電源１３により、短形波電圧が加えられる。この時、透
明電極１１側に負の電極が加わると、光導電体層６とシ
ョットキー電極７とのショットキー接合部に逆バイアス
がかかっている状態となり、空乏層が広がる、そして、
透明基板１側から入射した書き込み光ＦＡは、この空乏
層中で電子−正孔対を発生する。空乏層中にかかってい
る電界により正孔はショットキー電極７まで移動し電極
内に蓄積される。この結果、液晶層１０に加わる電圧は
増加することになる。次に、透明電極１１側に正の電圧
が加わるとショットキー接合は順バイアス状態となり、
蓄積された正電荷は全て放出され、加えられた駆動電圧
は全て液晶層１０にかかる。
説明する。透明電極４と透明電極１１との間には、駆動
電源１３により、短形波電圧が加えられる。この時、透
明電極１１側に負の電極が加わると、光導電体層６とシ
ョットキー電極７とのショットキー接合部に逆バイアス
がかかっている状態となり、空乏層が広がる、そして、
透明基板１側から入射した書き込み光ＦＡは、この空乏
層中で電子−正孔対を発生する。空乏層中にかかってい
る電界により正孔はショットキー電極７まで移動し電極
内に蓄積される。この結果、液晶層１０に加わる電圧は
増加することになる。次に、透明電極１１側に正の電圧
が加わるとショットキー接合は順バイアス状態となり、
蓄積された正電荷は全て放出され、加えられた駆動電圧
は全て液晶層１０にかかる。
【０００４】従って、透明電極１１に印可する負電圧
は、暗状態において液晶層１０にかかる電圧が駆動閾値
電圧以下になるようにし、透明電極１１に印可する正電
圧は、液晶層１０が駆動しない程度の時間印可するよう
にすれば、書き込み光ＦＡが入射した部分では、液晶の
複屈折により、読み出し光ＦＢの反射光ＦＣの偏光方向
が変調されることになる。即ち、これにより書き込み情
報に対応した読み出し光の変調が可能となる。
は、暗状態において液晶層１０にかかる電圧が駆動閾値
電圧以下になるようにし、透明電極１１に印可する正電
圧は、液晶層１０が駆動しない程度の時間印可するよう
にすれば、書き込み光ＦＡが入射した部分では、液晶の
複屈折により、読み出し光ＦＢの反射光ＦＣの偏光方向
が変調されることになる。即ち、これにより書き込み情
報に対応した読み出し光の変調が可能となる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところで上述したよう
な半導体単結晶を用いた空間光変調素子では、透明基板
１と単結晶シリコン基板６とを陽極接合法で直接接着し
ている。また、Ｓｉ（シリコン）に対するショットキー
電極７材としてＰｔ（白金）を用いる場合４００〜５０
０℃程度のアニールを行って整流特性を改善する必要が
ある。３は単結晶シリコン基板６の活性化アニール及び
表面保護としての熱酸化膜である。透明基板１としては
単結晶シリコン基板６と熱膨張係数が近いガラス基板が
用いられているが、このようなガラス基板にはＮａ（ナ
トリウム）などのアルカリ金属が含まれている。周知の
ようにＮａは半導体の電気特性を劣化させる原因となる
ので、これらの不純物拡散を防止するために、単結晶シ
リコン基板６と透明基板１との間に拡散防止膜２を設け
ていた。
な半導体単結晶を用いた空間光変調素子では、透明基板
１と単結晶シリコン基板６とを陽極接合法で直接接着し
ている。また、Ｓｉ（シリコン）に対するショットキー
電極７材としてＰｔ（白金）を用いる場合４００〜５０
０℃程度のアニールを行って整流特性を改善する必要が
ある。３は単結晶シリコン基板６の活性化アニール及び
表面保護としての熱酸化膜である。透明基板１としては
単結晶シリコン基板６と熱膨張係数が近いガラス基板が
用いられているが、このようなガラス基板にはＮａ（ナ
トリウム）などのアルカリ金属が含まれている。周知の
ようにＮａは半導体の電気特性を劣化させる原因となる
ので、これらの不純物拡散を防止するために、単結晶シ
リコン基板６と透明基板１との間に拡散防止膜２を設け
ていた。
【０００６】ところが、拡散防止膜２と透明基板１や単
結晶シリコン基板６との屈折率の違いから書き込み光が
十数％反射されており、書き込み光の利用効率が低下し
てしまうという問題点があった。本発明は、上記問題点
に鑑み、書き込み光の反射を抑えて書き込み光の利用効
率を向上させた空間光変調素子を提供することを目的と
する。
結晶シリコン基板６との屈折率の違いから書き込み光が
十数％反射されており、書き込み光の利用効率が低下し
てしまうという問題点があった。本発明は、上記問題点
に鑑み、書き込み光の反射を抑えて書き込み光の利用効
率を向上させた空間光変調素子を提供することを目的と
する。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
する手段として、一対の透明基板間に、少なくとも光導
電体層と光変調層とが積層されており、書き込み光を前
記光導電体層に照射して情報の書き込みを行い、読み出
し光を前記光変調層に照射して情報の読み出しを行う空
間光変調素子において、前記光導電体層が単結晶シリコ
ンであり、この単結晶シリコンと書き込み光入射側の前
記透明基板との間に前記単結晶シリコンへの不純物拡散
を防止する拡散防止膜を有し、この拡散防止膜の光学厚
みが書き込み光波長のｎ／４（ｎは自然数）であること
を特徴とする空間光変調素子を提供する。
する手段として、一対の透明基板間に、少なくとも光導
電体層と光変調層とが積層されており、書き込み光を前
記光導電体層に照射して情報の書き込みを行い、読み出
し光を前記光変調層に照射して情報の読み出しを行う空
間光変調素子において、前記光導電体層が単結晶シリコ
ンであり、この単結晶シリコンと書き込み光入射側の前
記透明基板との間に前記単結晶シリコンへの不純物拡散
を防止する拡散防止膜を有し、この拡散防止膜の光学厚
みが書き込み光波長のｎ／４（ｎは自然数）であること
を特徴とする空間光変調素子を提供する。
【０００８】
【実施例】以下、本発明による空間光変調素子の一実施
例について添付図面を参照しながら説明する。図１は上
述したように空間光変調素子の構成の一例を示す図であ
る。ここでは、光導電体層の半導体基板として高抵抗Ｎ
型の単結晶シリコン基板６を用いている。この単結晶シ
リコン基板６の抵抗値としては３００Ω・ｃｍ以上が望
ましい。この単結晶シリコン基板６の書き込み光ＦＡの
入射側面にＰ（燐）やＡｓ（ヒ素）などのＮ型不純物を
イオン注入して高濃度層を形成しＮ型低抵抗層（透明電
極４）とする。次に、このＮ型低抵抗層表面を酸化・ア
ニール処理を行い、活性化アニールと表面保護としての
熱酸化膜３を１００オングストローム形成する。更に、
熱酸化膜３上に拡散防止膜２として窒化シリコンを形成
し、この拡散防止膜２面に、例えば上述したような材質
のガラス基板等の絶縁性の透明基板１を陽極接合で直接
接着する。
例について添付図面を参照しながら説明する。図１は上
述したように空間光変調素子の構成の一例を示す図であ
る。ここでは、光導電体層の半導体基板として高抵抗Ｎ
型の単結晶シリコン基板６を用いている。この単結晶シ
リコン基板６の抵抗値としては３００Ω・ｃｍ以上が望
ましい。この単結晶シリコン基板６の書き込み光ＦＡの
入射側面にＰ（燐）やＡｓ（ヒ素）などのＮ型不純物を
イオン注入して高濃度層を形成しＮ型低抵抗層（透明電
極４）とする。次に、このＮ型低抵抗層表面を酸化・ア
ニール処理を行い、活性化アニールと表面保護としての
熱酸化膜３を１００オングストローム形成する。更に、
熱酸化膜３上に拡散防止膜２として窒化シリコンを形成
し、この拡散防止膜２面に、例えば上述したような材質
のガラス基板等の絶縁性の透明基板１を陽極接合で直接
接着する。
【０００９】この透明基板１から書き込み光ＦＡを入れ
たときの書き込み光ＦＡの反射率のシミュレーションを
行った。まず、従来から行っていたように拡散防止膜２
として窒化シリコンを１５００オングストローム形成し
た場合のシミュレーション結果を図２に示す。同図よ
り、一般的によく用いられる波長７１０ｎｍの書き込み
光に対しては、反射率は約１７％であった。
たときの書き込み光ＦＡの反射率のシミュレーションを
行った。まず、従来から行っていたように拡散防止膜２
として窒化シリコンを１５００オングストローム形成し
た場合のシミュレーション結果を図２に示す。同図よ
り、一般的によく用いられる波長７１０ｎｍの書き込み
光に対しては、反射率は約１７％であった。
【００１０】ところで、拡散防止膜２として用いている
窒化シリコンは上述したような材質のガラス基板等の透
明基板１に比べ屈折率が高いために反射防止膜として使
用することが可能である。この窒化シリコンからなる拡
散防止膜２を反射防止膜として最適化するには、書き込
み光ＦＡの波長をλとすると、拡散防止膜２の光学厚み
をｎλ／４（ｎは自然数）とすればよい。図３は、不純
物の拡散防止膜２としての窒化シリコンを反射防止膜と
して最適化したときの反射率のシミュレーション結果を
示している。同図に示すように、７１０ｎｍの波長で反
射率を３％以下に抑えることができ、書き込み光の利用
効率を向上させることができる。従って、図１に示した
ような空間光変調素子においては、書き込み光に対する
感度の向上により、書き込み光の光量を下げることがで
きる。従って、書き込み光源をコンパクトにでき、ま
た、解像度の高いＣＲＴ等の書き込み光源を用いること
ができる等の効果がある。
窒化シリコンは上述したような材質のガラス基板等の透
明基板１に比べ屈折率が高いために反射防止膜として使
用することが可能である。この窒化シリコンからなる拡
散防止膜２を反射防止膜として最適化するには、書き込
み光ＦＡの波長をλとすると、拡散防止膜２の光学厚み
をｎλ／４（ｎは自然数）とすればよい。図３は、不純
物の拡散防止膜２としての窒化シリコンを反射防止膜と
して最適化したときの反射率のシミュレーション結果を
示している。同図に示すように、７１０ｎｍの波長で反
射率を３％以下に抑えることができ、書き込み光の利用
効率を向上させることができる。従って、図１に示した
ような空間光変調素子においては、書き込み光に対する
感度の向上により、書き込み光の光量を下げることがで
きる。従って、書き込み光源をコンパクトにでき、ま
た、解像度の高いＣＲＴ等の書き込み光源を用いること
ができる等の効果がある。
【００１１】なお、拡散防止膜２及び反射防止膜として
用いる材質は窒化シリコンに限ることなく、不純物の拡
散を防止し、透明基板に比べて屈折率が高い材質、例え
ば、ＳｉＮＯ等でもよい。
用いる材質は窒化シリコンに限ることなく、不純物の拡
散を防止し、透明基板に比べて屈折率が高い材質、例え
ば、ＳｉＮＯ等でもよい。
【００１２】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の空間光変
調素子によれば、光導電体層の単結晶シリコンの書き込
み光入射側で単結晶シリコンと透明基板との間に、前記
単結晶シリコンへの不純物拡散を防止する拡散防止膜を
有し、この拡散防止膜の光学厚みを書き込み光波長λの
ｎ／４（ｎは自然数）とすることにより反射防止膜とし
て最適化したので、膜厚を調節するだけで、書き込み光
の反射を抑えて、非常に簡便に読み出し光の利用効率を
向上させることができる。
調素子によれば、光導電体層の単結晶シリコンの書き込
み光入射側で単結晶シリコンと透明基板との間に、前記
単結晶シリコンへの不純物拡散を防止する拡散防止膜を
有し、この拡散防止膜の光学厚みを書き込み光波長λの
ｎ／４（ｎは自然数）とすることにより反射防止膜とし
て最適化したので、膜厚を調節するだけで、書き込み光
の反射を抑えて、非常に簡便に読み出し光の利用効率を
向上させることができる。
【図１】空間光変調素子の構成の一例を示す断面図であ
る。
る。
【図２】従来の拡散防止膜窒化シリコンを用いたときの
書き込み光の反射率を示す図である。
書き込み光の反射率を示す図である。
【図３】本発明の反射防止膜として最適化した拡散防止
膜窒化シリコンを用いたときの書き込み光の反射率を示
す図である。
膜窒化シリコンを用いたときの書き込み光の反射率を示
す図である。
１、１２ 透明基板 ２ 拡散防止膜（反射防止膜） ３ 熱酸化膜 ４ 透明電極 ５ 絶縁膜 ６ 単結晶シリコン基板 ７ ショットキー電極 ８ 誘電体ミラー層 ９ スペーサ １０ 液晶層（光変調層） １１ 透明電極 １３ 駆動用電源
Claims (2)
- 【請求項１】一対の透明基板間に、少なくとも光導電体
層と光変調層とが積層されており、書き込み光を前記光
導電体層に照射して情報の書き込みを行い、読み出し光
を前記光変調層に照射して情報の読み出しを行う空間光
変調素子において、 前記光導電体層が単結晶シリコンであり、この単結晶シ
リコンと書き込み光入射側の前記透明基板との間に前記
単結晶シリコンへの不純物拡散を防止する拡散防止膜を
有し、この拡散防止膜の光学厚みが書き込み光波長のｎ
／４（ｎは自然数）であることを特徴とする空間光変調
素子。 - 【請求項２】一対の透明基板間に、少なくとも光導電体
層と光変調層とが積層されており、書き込み光を前記光
導電体層に照射して情報の書き込みを行い、読み出し光
を前記光変調層に照射して情報の読み出しを行う空間光
変調素子において、 前記光導電体層が単結晶シリコンであり、この単結晶シ
リコンと書き込み光入射側の前記透明基板との間に窒化
シリコンを有し、この窒化シリコンの光学厚みが書き込
み光波長のｎ／４（ｎは自然数）であることを特徴とす
る空間光変調素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9741395A JPH08227080A (ja) | 1995-02-21 | 1995-02-21 | 空間光変調素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9741395A JPH08227080A (ja) | 1995-02-21 | 1995-02-21 | 空間光変調素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08227080A true JPH08227080A (ja) | 1996-09-03 |
Family
ID=14191798
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9741395A Pending JPH08227080A (ja) | 1995-02-21 | 1995-02-21 | 空間光変調素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08227080A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2010006337A3 (en) * | 2008-07-11 | 2010-04-08 | University Of Florida Research Foundation, Inc. | Method and apparatus for modulating light |
-
1995
- 1995-02-21 JP JP9741395A patent/JPH08227080A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2010006337A3 (en) * | 2008-07-11 | 2010-04-08 | University Of Florida Research Foundation, Inc. | Method and apparatus for modulating light |
| US8279511B2 (en) | 2008-07-11 | 2012-10-02 | University Of Florida Research Foundation, Inc. | Method and apparatus for modulating light |
| US8446657B2 (en) | 2008-07-11 | 2013-05-21 | University Of Florida Research Foundation, Inc. | Method and apparatus for modulating light |
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