JP2811629B2 - 空間光変調素子 - Google Patents
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- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour
- G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
- G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
- G02F1/135—Liquid crystal cells structurally associated with a photoconducting or a ferro-electric layer, the properties of which can be optically or electrically varied
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
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- Nonlinear Science (AREA)
- Mathematical Physics (AREA)
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- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
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- Optical Elements Other Than Lenses (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、フラットパネルディス
プレイ、光演算素子、ビデオプロジェクタなどに用いら
れる空間光変調素子の表示品質の改善や、生産性の向上
に関するものである。
プレイ、光演算素子、ビデオプロジェクタなどに用いら
れる空間光変調素子の表示品質の改善や、生産性の向上
に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】空間光変調素子は、インコヒーレント・
コヒーレント光変換またはその逆の変換が可能で、デー
タの並列処理や画像の直接演算処理などに対する応用が
考えられている。また、光の強度増幅を行うようにすれ
ば、ビデオプロジェクタなどの表示システムにも応用す
ることができる。
コヒーレント光変換またはその逆の変換が可能で、デー
タの並列処理や画像の直接演算処理などに対する応用が
考えられている。また、光の強度増幅を行うようにすれ
ば、ビデオプロジェクタなどの表示システムにも応用す
ることができる。
【０００３】図１はこのような空間光変調素子の構成の
一例を示す図である。同図において、変調材料として液
晶が用いられた光変調層（光変調体）１０の書き込み光
入射側には、光反射層（誘電体ミラー）１１、不導体の
遮光層（遮光膜）１２が各々順に積層して形成されてい
る。そして、この遮光層１２の更に書き込み光入射側に
は、光導電層（光導電体）１３が積層されており、さら
にその外側には、透明電極１４、ガラス基板１５が各々
積層されている。他方、光変調層１０の読み出し光入射
側には、透明電極１６、ガラス基板１７が各々積層され
ている。そして、透明電極１４、１６間には、適宜の駆
動用電源１８が接続されている。
一例を示す図である。同図において、変調材料として液
晶が用いられた光変調層（光変調体）１０の書き込み光
入射側には、光反射層（誘電体ミラー）１１、不導体の
遮光層（遮光膜）１２が各々順に積層して形成されてい
る。そして、この遮光層１２の更に書き込み光入射側に
は、光導電層（光導電体）１３が積層されており、さら
にその外側には、透明電極１４、ガラス基板１５が各々
積層されている。他方、光変調層１０の読み出し光入射
側には、透明電極１６、ガラス基板１７が各々積層され
ている。そして、透明電極１４、１６間には、適宜の駆
動用電源１８が接続されている。
【０００４】以上のような空間光変調素子の概略の作用
を説明すると、所望される情報を含んだ書き込み光は、
矢印Ｆ１で示すように素子の光導電層１３に入射する。
光導電層１３では、書き込み光の強度に応じてその導電
性（インピーダンス）が変化し、書き込み光の強度分布
に対応した導電性分布となる。このため、駆動用電源１
８の電圧がその導電分布、すなわち書き込み光の強度分
布に対応して光変調層１０に印加されるようになる。
を説明すると、所望される情報を含んだ書き込み光は、
矢印Ｆ１で示すように素子の光導電層１３に入射する。
光導電層１３では、書き込み光の強度に応じてその導電
性（インピーダンス）が変化し、書き込み光の強度分布
に対応した導電性分布となる。このため、駆動用電源１
８の電圧がその導電分布、すなわち書き込み光の強度分
布に対応して光変調層１０に印加されるようになる。
【０００５】他方、光変調層１０には、矢印Ｆ２で示す
ように読み出し光が入射する。ところが、この光変調層
１０には、書き込み光の強度分布に対応した電界が影響
しており、この電界分布に対応して読み出し光の変調が
行われることとなる。変調を受けた読み出し光は、誘電
体ミラー１１によって反射され、矢印Ｆ３で示すように
出力される。なお、光変調層１０として、結晶や支持体
を有する液晶（液晶フィルムなど）を用いる場合には、
ガラス基板の一部または全部が省略される。遮光層１２
は、誘電体ミラー１１を突き抜けた読み出し光が光導電
層１３に達して電荷像を乱し、読み出し画像のコントラ
ストの低下や解像度の劣化が起こらないようにするため
のものである。
ように読み出し光が入射する。ところが、この光変調層
１０には、書き込み光の強度分布に対応した電界が影響
しており、この電界分布に対応して読み出し光の変調が
行われることとなる。変調を受けた読み出し光は、誘電
体ミラー１１によって反射され、矢印Ｆ３で示すように
出力される。なお、光変調層１０として、結晶や支持体
を有する液晶（液晶フィルムなど）を用いる場合には、
ガラス基板の一部または全部が省略される。遮光層１２
は、誘電体ミラー１１を突き抜けた読み出し光が光導電
層１３に達して電荷像を乱し、読み出し画像のコントラ
ストの低下や解像度の劣化が起こらないようにするため
のものである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】ところで、空間光変調
素子をビデオプロジェクタ等に用いる場合、読み出し光
の漏れ光が画質に悪影響を与える場合がある。特に光導
電層が高い光感度を有する波長の漏れ光はコントラスト
比の低下や解像度の劣化、更に画像欠陥を引き起こす。
この問題を解決するために遮光層を導入するのが一般的
であるが、遮光層１２自体で解像度が低下しないよう
に、高抵抗の材料で遮光層１２を構成しなければならな
い。しかし、抵抗が高くて優れた遮光性を有する材料は
あまりなく、特開平2-501334号公報にあるように、コス
トが高く有害なテルル化カドミウム（ＣｄＴｅ）などを
使用しているのが現状である。また、ＣｄＴｅは付着力
が弱く、光導電層や光反射層との間に密着性を上げるた
めに中間層が必要となり、構成が複雑になってしまう。
また、このためディフェクトが生じ易い欠点もある。本
発明は、かかる点に鑑みてなされたもので、安価な材料
で高抵抗、高遮光性の遮光層を提供し、コントラスト比
や画像欠陥を改善し、生産性を向上するものである。
素子をビデオプロジェクタ等に用いる場合、読み出し光
の漏れ光が画質に悪影響を与える場合がある。特に光導
電層が高い光感度を有する波長の漏れ光はコントラスト
比の低下や解像度の劣化、更に画像欠陥を引き起こす。
この問題を解決するために遮光層を導入するのが一般的
であるが、遮光層１２自体で解像度が低下しないよう
に、高抵抗の材料で遮光層１２を構成しなければならな
い。しかし、抵抗が高くて優れた遮光性を有する材料は
あまりなく、特開平2-501334号公報にあるように、コス
トが高く有害なテルル化カドミウム（ＣｄＴｅ）などを
使用しているのが現状である。また、ＣｄＴｅは付着力
が弱く、光導電層や光反射層との間に密着性を上げるた
めに中間層が必要となり、構成が複雑になってしまう。
また、このためディフェクトが生じ易い欠点もある。本
発明は、かかる点に鑑みてなされたもので、安価な材料
で高抵抗、高遮光性の遮光層を提供し、コントラスト比
や画像欠陥を改善し、生産性を向上するものである。
【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、透明電極間に少なくとも光導電層、遮
光層、光反射層及び光変調層とが積層されてなる空間光
変調素子において、前記遮光層が、酸素の原子割合を25
〜50at%(atomic%)としたゲルマニウム酸化物からなるこ
とを特徴とする空間光変調素子を提供する。また、前記
遮光層が、Ｃｕ，Ａｇ，Ａｕ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉの内1
種類以上の元素を、ゲルマニウムに対して20at% 以内で
添加したゲルマニウム酸化物からなることを特徴とする
空間光変調素子を提供する。また、前記遮光層が、ゲル
マニウム酸化物と二酸化珪素とを積層した構造を有する
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、透明電極間に少なくとも光導電層、遮
光層、光反射層及び光変調層とが積層されてなる空間光
変調素子において、前記遮光層が、酸素の原子割合を25
〜50at%(atomic%)としたゲルマニウム酸化物からなるこ
とを特徴とする空間光変調素子を提供する。また、前記
遮光層が、Ｃｕ，Ａｇ，Ａｕ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉの内1
種類以上の元素を、ゲルマニウムに対して20at% 以内で
添加したゲルマニウム酸化物からなることを特徴とする
空間光変調素子を提供する。また、前記遮光層が、ゲル
マニウム酸化物と二酸化珪素とを積層した構造を有する
ことを特徴とする空間光変調素子を提供する。
【０００８】
【作用】ゲルマニウム酸化物を遮光層に用いることで、
安価な材料で高抵抗、高遮光性の遮光層を提供し空間光
変調素子にとって有害な光導電層への漏れ光を効果的に
遮光し、コントラスト比や解像度の悪化を防止する。さ
らに画像欠陥の発生を押え、素子の部留りを向上させ
る。また、遮光層自体が高抵抗化されているため、電界
の広がりを押さえ、素子全体の高解像度化を可能とす
る。
安価な材料で高抵抗、高遮光性の遮光層を提供し空間光
変調素子にとって有害な光導電層への漏れ光を効果的に
遮光し、コントラスト比や解像度の悪化を防止する。さ
らに画像欠陥の発生を押え、素子の部留りを向上させ
る。また、遮光層自体が高抵抗化されているため、電界
の広がりを押さえ、素子全体の高解像度化を可能とす
る。
【０００９】
【実施例】以下、本発明による空間光変調素子の実施例
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。まず遮光層１２として用いるゲルマニウム酸化物薄
膜の作製方法について説明する。成膜にはイオンビーム
スパッタ装置を用い、5N(99.999%) のゲルマニウム（Ｇ
ｅ）ターゲットはアルゴン（Ａｒ）イオンによってスパ
ッタリングされる。この時、適量の酸素（Ｏ2 ）ガスを
装置内に導入することで、所定の非晶質ゲルマニウム酸
化物薄膜が得られる。成膜条件は、Ａｒガスの流量が10
sccm(standard cc/min),Ａｒイオンの加速電圧は1kV 、
基板温度は120 ℃、成膜速度は3 オングストローム/sec
である。
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。まず遮光層１２として用いるゲルマニウム酸化物薄
膜の作製方法について説明する。成膜にはイオンビーム
スパッタ装置を用い、5N(99.999%) のゲルマニウム（Ｇ
ｅ）ターゲットはアルゴン（Ａｒ）イオンによってスパ
ッタリングされる。この時、適量の酸素（Ｏ2 ）ガスを
装置内に導入することで、所定の非晶質ゲルマニウム酸
化物薄膜が得られる。成膜条件は、Ａｒガスの流量が10
sccm(standard cc/min),Ａｒイオンの加速電圧は1kV 、
基板温度は120 ℃、成膜速度は3 オングストローム/sec
である。
【００１０】図２を参照しながら酸素導入量と非晶質ゲ
ルマニウム酸化物（ＧｅＯx ）薄膜の抵抗率及び光吸収
係数の関係を説明する。一般に、半導体薄膜は短波長側
の吸収が大きく、長波長側で吸収が小さくなる。そこ
で、光吸収係数は可視光域である波長400nm から700nm
の範囲内で最も吸収が小さくなる700nm の値で評価し
た。酸素導入量を増すに従って抵抗率は増加するが、吸
収は減少していく。遮光層としては吸収が大きいほど望
ましいわけだが、この条件では抵抗率が低くなり、解像
度が低下するという問題が発生する。解像度を低下させ
ないためには抵抗率を約 1×106 Ω-cm 以上、望ましく
は 1×107 Ω-cm 以上、最適には 1×108 Ω-cm 以上に
しなければならない。
ルマニウム酸化物（ＧｅＯx ）薄膜の抵抗率及び光吸収
係数の関係を説明する。一般に、半導体薄膜は短波長側
の吸収が大きく、長波長側で吸収が小さくなる。そこ
で、光吸収係数は可視光域である波長400nm から700nm
の範囲内で最も吸収が小さくなる700nm の値で評価し
た。酸素導入量を増すに従って抵抗率は増加するが、吸
収は減少していく。遮光層としては吸収が大きいほど望
ましいわけだが、この条件では抵抗率が低くなり、解像
度が低下するという問題が発生する。解像度を低下させ
ないためには抵抗率を約 1×106 Ω-cm 以上、望ましく
は 1×107 Ω-cm 以上、最適には 1×108 Ω-cm 以上に
しなければならない。
【００１１】また、遮光性を表すO.D.（光学濃度：Opti
cal Density)は、光吸収係数α、膜厚 d、表面反射率 R
から以下のよう表される。 O.D.=-Log((1-R)exp(-α×d)) ここで、遮光層で必要とされるO.D.値は空間光変調素子
への書き込み光、読み出し光強度及び光導電層の光感度
から決まる。プロジェクタ等に用いる場合は、その光増
幅機能を利用するため、読み出し光強度は書き込み光強
度の1000倍から10000 倍となる。また、動画像処理が可
能な高速応答性の光導電層としては、水素化アモルファ
スシリコンがあげられ、この感光波長は700nm 前後であ
るため、これが書き込み光の波長として通常使われる。
すなわち、読み出し光の漏れ光を書き込み光の1/10以下
とするためには、可視光全域でO.D.= 約4 〜5 確保しな
ければならない。このうち、光反射層で90％以上読み出
し光を反射するので、遮光層で必要なO.D.= 約3 〜4 で
ある。
cal Density)は、光吸収係数α、膜厚 d、表面反射率 R
から以下のよう表される。 O.D.=-Log((1-R)exp(-α×d)) ここで、遮光層で必要とされるO.D.値は空間光変調素子
への書き込み光、読み出し光強度及び光導電層の光感度
から決まる。プロジェクタ等に用いる場合は、その光増
幅機能を利用するため、読み出し光強度は書き込み光強
度の1000倍から10000 倍となる。また、動画像処理が可
能な高速応答性の光導電層としては、水素化アモルファ
スシリコンがあげられ、この感光波長は700nm 前後であ
るため、これが書き込み光の波長として通常使われる。
すなわち、読み出し光の漏れ光を書き込み光の1/10以下
とするためには、可視光全域でO.D.= 約4 〜5 確保しな
ければならない。このうち、光反射層で90％以上読み出
し光を反射するので、遮光層で必要なO.D.= 約3 〜4 で
ある。
【００１２】表１は各抵抗率の非晶質ゲルマニウム酸化
物薄膜（膜厚 2μm ）の酸素量（酸素の原子割合）、O.
D.値を示したものである。例えば抵抗率を 1×107 Ω-c
m とした（酸素量は34at% ）時に膜厚 2μm でO.D.=3.4
が得られ、高抵抗率及び高遮光性を実現している。な
お、抵抗率を大きくした時のO.D.値は小さくなるが、膜
厚を厚くすることでO.D.値を高くすることができる。抵
抗率を 1×109 Ω-cm とした時には膜厚を約4μm 程度
とすれば必要なO.D.値（= 約3 ）が得られる。膜厚を厚
くすると解像度の面で望ましくないが、約 4μm 程度で
あれば問題のない膜厚である。また、各抵抗率での膜中
の酸素量はＸＰＳ（Ｘ線光電子分光）分析により測定し
たもので、得られた値は、装置の測定誤差もあって、各
々１割程度の誤差が含まれている。これらの点を考慮す
ると、非晶質ゲルマニウム酸化物の酸素の原子割合が約
25〜約50at% の範囲であれば、遮光層としての高抵抗
率、高遮光性の両方の特性を良好に満たすことがいえ
る。
物薄膜（膜厚 2μm ）の酸素量（酸素の原子割合）、O.
D.値を示したものである。例えば抵抗率を 1×107 Ω-c
m とした（酸素量は34at% ）時に膜厚 2μm でO.D.=3.4
が得られ、高抵抗率及び高遮光性を実現している。な
お、抵抗率を大きくした時のO.D.値は小さくなるが、膜
厚を厚くすることでO.D.値を高くすることができる。抵
抗率を 1×109 Ω-cm とした時には膜厚を約4μm 程度
とすれば必要なO.D.値（= 約3 ）が得られる。膜厚を厚
くすると解像度の面で望ましくないが、約 4μm 程度で
あれば問題のない膜厚である。また、各抵抗率での膜中
の酸素量はＸＰＳ（Ｘ線光電子分光）分析により測定し
たもので、得られた値は、装置の測定誤差もあって、各
々１割程度の誤差が含まれている。これらの点を考慮す
ると、非晶質ゲルマニウム酸化物の酸素の原子割合が約
25〜約50at% の範囲であれば、遮光層としての高抵抗
率、高遮光性の両方の特性を良好に満たすことがいえ
る。
【００１３】他の優れた特性として、非晶質ゲルマニウ
ム酸化物薄膜は密着性が良好であり、下地との間に中間
層を必要としない。膜ストレスも 1×109 dyn/ cm 2 程
度と小さい。また、表面性も良好で平均表面荒さRa=0.2
nmであり、膜の異常成長や突起物もみられなかった。
ム酸化物薄膜は密着性が良好であり、下地との間に中間
層を必要としない。膜ストレスも 1×109 dyn/ cm 2 程
度と小さい。また、表面性も良好で平均表面荒さRa=0.2
nmであり、膜の異常成長や突起物もみられなかった。
【００１４】次に、遮光層として用いるゲルマニウム酸
化物の抵抗率及び光吸収性を向上させる手段について説
明する。半導体は不純物を添加することでその特性を制
御することが可能であり、ディープレベルの不純物は再
結合中心となってその抵抗率を高くしたり、不純物−バ
ンド間の吸収を増加させる。ゲルマニウムに対してディ
ープレベルとなる不純物にはＣｕ，Ａｇ，Ａｕ，Ｆｅ，
Ｃｏ，Ｎｉ等がある。これらの元素を非晶質ゲルマニウ
ム酸化物に添加し特性の向上を図ることができる。添加
方法はゲルマニウムのターゲット上に各元素のチップを
置いたり、あらかじめ所定量の金属元素を添加したター
ゲットを用いた。その他の成膜方法は上述のものと同様
である。
化物の抵抗率及び光吸収性を向上させる手段について説
明する。半導体は不純物を添加することでその特性を制
御することが可能であり、ディープレベルの不純物は再
結合中心となってその抵抗率を高くしたり、不純物−バ
ンド間の吸収を増加させる。ゲルマニウムに対してディ
ープレベルとなる不純物にはＣｕ，Ａｇ，Ａｕ，Ｆｅ，
Ｃｏ，Ｎｉ等がある。これらの元素を非晶質ゲルマニウ
ム酸化物に添加し特性の向上を図ることができる。添加
方法はゲルマニウムのターゲット上に各元素のチップを
置いたり、あらかじめ所定量の金属元素を添加したター
ゲットを用いた。その他の成膜方法は上述のものと同様
である。
【００１５】図３を参照しながら、Ａｇ添加の場合につ
いて抵抗率、光吸収係数との関係を説明する。添加量は
ＸＭＡ（Ｘ線マイクロアナライザ）を用いて定量分析し
た。添加量が約5at%以内では、抵抗率、光吸収係数共に
増加し、遮光層として望ましい特性となっている。添加
量を更に増加させると、抵抗率は低下するが、光吸収係
数は増加し、添加量が約20at% までなら無添加の場合よ
り優れた特性が得られる。
いて抵抗率、光吸収係数との関係を説明する。添加量は
ＸＭＡ（Ｘ線マイクロアナライザ）を用いて定量分析し
た。添加量が約5at%以内では、抵抗率、光吸収係数共に
増加し、遮光層として望ましい特性となっている。添加
量を更に増加させると、抵抗率は低下するが、光吸収係
数は増加し、添加量が約20at% までなら無添加の場合よ
り優れた特性が得られる。
【００１６】表２はＡｇ，Ｃｕ，Ｃｏ各元素を約20at%
以内で適量添加し、抵抗率が 1×107 Ω-cm となるよう
に酸素量を制御した（酸素量は夫々28at%,29at%,32at%
であった）場合の光吸収係数、O.D.値を示したものであ
る。O.D.値は膜厚 1.5μm と表１に示したものより薄い
状態での値であるが、Ａｇ，Ｃｕ，Ｃｏを各添加したサ
ンプルでは光吸収係数が増加しているためO.D.=3以上と
なっており、優れた遮光特性が得られている。なお、添
加する元素は他にＡｕ，Ｆｅ，Ｎｉ等でもよく、同様に
添加量が約20at% 以内で優れた特性が得られる。また、
上述したように酸素量は約25〜50at% とするのが好まし
い。
以内で適量添加し、抵抗率が 1×107 Ω-cm となるよう
に酸素量を制御した（酸素量は夫々28at%,29at%,32at%
であった）場合の光吸収係数、O.D.値を示したものであ
る。O.D.値は膜厚 1.5μm と表１に示したものより薄い
状態での値であるが、Ａｇ，Ｃｕ，Ｃｏを各添加したサ
ンプルでは光吸収係数が増加しているためO.D.=3以上と
なっており、優れた遮光特性が得られている。なお、添
加する元素は他にＡｕ，Ｆｅ，Ｎｉ等でもよく、同様に
添加量が約20at% 以内で優れた特性が得られる。また、
上述したように酸素量は約25〜50at% とするのが好まし
い。
【００１７】ところで、上述したように半導体で遮光層
を形成すると、短波長側に比較して長波長側のO.D.値が
低くなってしまう。O.D.値を高くするためには、単純に
膜厚を厚くすればよいが、解像度の面から望ましくな
い。
を形成すると、短波長側に比較して長波長側のO.D.値が
低くなってしまう。O.D.値を高くするためには、単純に
膜厚を厚くすればよいが、解像度の面から望ましくな
い。
【００１８】そこで、この長波長側のO.D.値を改善する
ため、非晶質ゲルマニウム酸化物薄膜と二酸化珪素（Ｓ
ｉＯ2 ）薄膜の積層構造を遮光層として用いる。成膜は
表１で示したサンプルの成膜と同様イオンビームスパッ
タ装置を用い、ＳｉＯ2 薄膜はＳｉＯ2 ターゲットを酸
素雰囲気中でＡｒイオンでスパッタして作製する。ま
ず、短波長側の遮光性を得るために非晶質ゲルマニウム
酸化物を 1μm 成膜し、その上に、光学膜厚（ n×d ：
n は屈折率）がλ/4（波長λは700nm ）の非晶質ゲルマ
ニウム酸化物とＳｉＯ2 を交互に５層ずつ積層する。
ため、非晶質ゲルマニウム酸化物薄膜と二酸化珪素（Ｓ
ｉＯ2 ）薄膜の積層構造を遮光層として用いる。成膜は
表１で示したサンプルの成膜と同様イオンビームスパッ
タ装置を用い、ＳｉＯ2 薄膜はＳｉＯ2 ターゲットを酸
素雰囲気中でＡｒイオンでスパッタして作製する。ま
ず、短波長側の遮光性を得るために非晶質ゲルマニウム
酸化物を 1μm 成膜し、その上に、光学膜厚（ n×d ：
n は屈折率）がλ/4（波長λは700nm ）の非晶質ゲルマ
ニウム酸化物とＳｉＯ2 を交互に５層ずつ積層する。
【００１９】このようにして、表１で示した抵抗率 1×
108 Ω-cm （酸素量40at% ）、光吸収係数 2.3×104 cm
-1の非晶質ゲルマニウム酸化物のサンプルを用いてＳｉ
Ｏ2との積層構造を形成した遮光層では、トータル膜厚
は 1.9μm と薄いにもかかわらず、可視光全域でO.D=3
以上が得られた。表１より、この非晶質ゲルマニウム酸
化物膜単独でO.D.=3以上（波長700nm)を得るためには膜
厚を3 μm より厚くしなければならないから、長波長に
中心波長を持つ積層構造を形成することで、薄い膜厚で
必要な遮光性を得ることができる。
108 Ω-cm （酸素量40at% ）、光吸収係数 2.3×104 cm
-1の非晶質ゲルマニウム酸化物のサンプルを用いてＳｉ
Ｏ2との積層構造を形成した遮光層では、トータル膜厚
は 1.9μm と薄いにもかかわらず、可視光全域でO.D=3
以上が得られた。表１より、この非晶質ゲルマニウム酸
化物膜単独でO.D.=3以上（波長700nm)を得るためには膜
厚を3 μm より厚くしなければならないから、長波長に
中心波長を持つ積層構造を形成することで、薄い膜厚で
必要な遮光性を得ることができる。
【００２０】なお、読み出し光が短波長だけを含む場合
や光導電層の感度が短波長側にある場合には、当然それ
に応じて遮光層の膜厚等を薄くすることが可能である。
や光導電層の感度が短波長側にある場合には、当然それ
に応じて遮光層の膜厚等を薄くすることが可能である。
【００２１】上述した非晶質ゲルマニウム酸化物薄膜又
は従来例としてＣｄＴｅ膜の内、４つのサンプルを遮光
層として用いて、図１に示したような構成の空間光変調
素子を作製した。まず、透明電極１４を形成した基板１
５上に、プラズマCVD 法により水素化アモルファスシリ
コン光導電層１３を20μm 堆積させる。シランガス（Ｓ
ｉＨ4 ）15sccm、水素ガス( Ｈ2 )60sccm 、基板温度20
0 ℃、投入電力密度60mW/ cm2 の条件で成膜を行った。
は従来例としてＣｄＴｅ膜の内、４つのサンプルを遮光
層として用いて、図１に示したような構成の空間光変調
素子を作製した。まず、透明電極１４を形成した基板１
５上に、プラズマCVD 法により水素化アモルファスシリ
コン光導電層１３を20μm 堆積させる。シランガス（Ｓ
ｉＨ4 ）15sccm、水素ガス( Ｈ2 )60sccm 、基板温度20
0 ℃、投入電力密度60mW/ cm2 の条件で成膜を行った。
【００２２】遮光層１２は各サンプル毎に以下の仕様と
した。 サンプル１：抵抗率 1×107 Ω-cm 、膜厚 2μm の非晶
質ゲルマニウム酸化物（表１に示した酸素量34at% のサ
ンプル）。 サンプル２：抵抗率 1×107 Ω-cm 、膜厚 1.5μm のＡ
ｇ添加非晶質ゲルマニム酸化物（表２に示したＡｇ添加
のサンプル）。 サンプル３：上述した、抵抗率 1×108 Ω-cm 、膜厚 1
μm の非晶質ゲルマニウム酸化物と、その上に、光学膜
厚がλ/4の非晶質ゲルマニウム酸化物（抵抗率1×108
Ω-cm ）とＳｉＯ2 とを交互に５層づづ積層した構造。 サンプル４：従来から用いられている抵抗率 5×106 Ω
-cm 、膜厚 2μm のＣｄＴｅ膜。（ＣｄＴｅ膜はRFスパ
ッタ装置で成膜し、O.D.= 3.2 ）
した。 サンプル１：抵抗率 1×107 Ω-cm 、膜厚 2μm の非晶
質ゲルマニウム酸化物（表１に示した酸素量34at% のサ
ンプル）。 サンプル２：抵抗率 1×107 Ω-cm 、膜厚 1.5μm のＡ
ｇ添加非晶質ゲルマニム酸化物（表２に示したＡｇ添加
のサンプル）。 サンプル３：上述した、抵抗率 1×108 Ω-cm 、膜厚 1
μm の非晶質ゲルマニウム酸化物と、その上に、光学膜
厚がλ/4の非晶質ゲルマニウム酸化物（抵抗率1×108
Ω-cm ）とＳｉＯ2 とを交互に５層づづ積層した構造。 サンプル４：従来から用いられている抵抗率 5×106 Ω
-cm 、膜厚 2μm のＣｄＴｅ膜。（ＣｄＴｅ膜はRFスパ
ッタ装置で成膜し、O.D.= 3.2 ）
【００２３】これらの遮光層１２の上に光学膜厚λ/4
（波長630nm ）のＳｉＯ2 と二酸化チタン（ＴｉＯ2 ）
を6 層ずつ積層して誘電体ミラー１１を形成する。そし
て、もう1 枚の透明電極１６付き基板１７と共に液晶に
対する垂直配向処理を行い、スペーサを介して両基板を
張り合わせてセルを形成し、セルの間に液晶（光変調層
１０）を注入して空間光変調素子を作製した。
（波長630nm ）のＳｉＯ2 と二酸化チタン（ＴｉＯ2 ）
を6 層ずつ積層して誘電体ミラー１１を形成する。そし
て、もう1 枚の透明電極１６付き基板１７と共に液晶に
対する垂直配向処理を行い、スペーサを介して両基板を
張り合わせてセルを形成し、セルの間に液晶（光変調層
１０）を注入して空間光変調素子を作製した。
【００２４】このようにして得られた空間光変調素子
に、駆動周波数2kHzの交流電圧を印加し、波長700nm の
書き込み光で画像を書き込むと共に、キセノンランプ光
を３色分解した赤色光を読み出し光として読み出した結
果、表３のような画像特性を得た。４サンプル共、遮光
性を満足しているため良好なコントラストが得られた。
しかし、サンプル４を用いたものでは、ＣｄＴｅ膜に起
因するディフェクトが多く、これが画像欠陥となって現
れている。解像度 (本/mm)はサンプル２及び３を用いた
ものが優れており、これはそれぞれ膜厚が薄いこと、抵
抗率が高いことが原因となっている。
に、駆動周波数2kHzの交流電圧を印加し、波長700nm の
書き込み光で画像を書き込むと共に、キセノンランプ光
を３色分解した赤色光を読み出し光として読み出した結
果、表３のような画像特性を得た。４サンプル共、遮光
性を満足しているため良好なコントラストが得られた。
しかし、サンプル４を用いたものでは、ＣｄＴｅ膜に起
因するディフェクトが多く、これが画像欠陥となって現
れている。解像度 (本/mm)はサンプル２及び３を用いた
ものが優れており、これはそれぞれ膜厚が薄いこと、抵
抗率が高いことが原因となっている。
【００２５】なお、本発明は何ら上記実施例に限定され
るものではなく、上述した遮光層で必要なO.D.値は読み
出し光の強度等で変化するため、その場合は遮光層の仕
様を適宜変化させればよい。また、遮光層の作製方法は
上記実施例のイオンビームスパッタ法に限らず、DCスパ
ッタ、RFスパッタ、イオンプレーティング法等、他の成
膜方法でもかまわない。また、非晶質ゲルマニウム酸化
物とＳｉＯ2 との積層数及び中心波長は適宜変更可能で
ある。
るものではなく、上述した遮光層で必要なO.D.値は読み
出し光の強度等で変化するため、その場合は遮光層の仕
様を適宜変化させればよい。また、遮光層の作製方法は
上記実施例のイオンビームスパッタ法に限らず、DCスパ
ッタ、RFスパッタ、イオンプレーティング法等、他の成
膜方法でもかまわない。また、非晶質ゲルマニウム酸化
物とＳｉＯ2 との積層数及び中心波長は適宜変更可能で
ある。
【００２６】
【発明の効果】以上説明したように、本発明による空間
光変調素子を用いれば、次のような効果がある。 （１）酸素の原子割合を25〜50at% としたゲルマニウム
酸化物を遮光層に用いるので、高抵抗率と高遮光性とが
両立し、良好なコントラストや解像度を得ることができ
ると共に、遮光層に起因する画像欠陥をなくすことがで
きる。 （２）遮光層として用いるゲルマニウム酸化物にＣｕ，
Ａｇ，Ａｕ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉのうち1 種類以上の元素
を、ゲルマニウムに対して20at% 以内で添加するので、
更に遮光特性が向上する。このため、遮光層の膜厚を低
減でき高解像度化を可能とし、また生産性も向上する。 （３）遮光層が、ゲルマニウム酸化物と二酸化珪素とを
積層した構造を有するので、長波長域での遮光性を向上
させ膜厚を低減できるので、高解像度化を可能とする。
光変調素子を用いれば、次のような効果がある。 （１）酸素の原子割合を25〜50at% としたゲルマニウム
酸化物を遮光層に用いるので、高抵抗率と高遮光性とが
両立し、良好なコントラストや解像度を得ることができ
ると共に、遮光層に起因する画像欠陥をなくすことがで
きる。 （２）遮光層として用いるゲルマニウム酸化物にＣｕ，
Ａｇ，Ａｕ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉのうち1 種類以上の元素
を、ゲルマニウムに対して20at% 以内で添加するので、
更に遮光特性が向上する。このため、遮光層の膜厚を低
減でき高解像度化を可能とし、また生産性も向上する。 （３）遮光層が、ゲルマニウム酸化物と二酸化珪素とを
積層した構造を有するので、長波長域での遮光性を向上
させ膜厚を低減できるので、高解像度化を可能とする。
【図１】空間光変調素子の構成の一例を示す図である。
【図２】本発明の一実施例の非晶質ゲルマニウム酸化物
の酸素導入量と抵抗率及び光吸収係数の関係を示す図で
ある。
の酸素導入量と抵抗率及び光吸収係数の関係を示す図で
ある。
【図３】本発明の一実施例のＡｇ添加非晶質ゲルマニウ
ム酸化物のＡｇ添加量と抵抗率及び光吸収係数との関係
を示す図である。
ム酸化物のＡｇ添加量と抵抗率及び光吸収係数との関係
を示す図である。
１０ 光変調体（光変調層） １１ 誘電体ミラー（光反射層） １２ 遮光膜（遮光層） １３ 光導電体（光導電層） １４ 透明電極 １５，１７ ガラス基板 １６ 透明電極 １８ 駆動用電源
【表１】
【表２】
【表３】
Claims (5)
- 【請求項１】透明電極間に少なくとも光導電層、遮光
層、光反射層及び光変調層とが積層されてなる空間光変
調素子において、 前記遮光層が、酸素の原子割合を25〜50at% としたゲル
マニウム酸化物からなることを特徴とする空間光変調素
子。 - 【請求項２】透明電極間に少なくとも光導電層、遮光
層、光反射層及び光変調層とが積層されてなる空間光変
調素子において、 前記遮光層が、Ｃｕ，Ａｇ，Ａｕ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉの
内１種類以上の元素を、ゲルマニウムに対して20at% 以
内で添加したゲルマニウム酸化物からなることを特徴と
する空間光変調素子。 - 【請求項３】透明電極間に少なくとも光導電層、遮光
層、光反射層、光変調層とが積層されている空間光変調
素子において、 前記遮光層が、ゲルマニウム酸化物と二酸化珪素とを積
層した構造を有することを特徴とする空間光変調素子。 - 【請求項４】前記ゲルマニウム酸化物に、Ｃｕ，Ａｇ，
Ａｕ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉの内1 種類以上の元素が、ゲル
マニウムに対して20at% 以内で添加されていることを特
徴とする請求項３に記載の空間光変調素子。 - 【請求項５】前記ゲルマニウム酸化物の酸素の原子割合
を25〜50at% としたことを特徴とする請求項２〜請求項
４の内いずれか１項に記載の空間光変調素子。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7034400A JP2811629B2 (ja) | 1995-01-31 | 1995-01-31 | 空間光変調素子 |
| US08/595,029 US5648861A (en) | 1995-01-31 | 1996-01-31 | Spatial light modulator having a germanium oxide light shielding layer containing additive material or laminated with SiO2 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7034400A JP2811629B2 (ja) | 1995-01-31 | 1995-01-31 | 空間光変調素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08201842A JPH08201842A (ja) | 1996-08-09 |
| JP2811629B2 true JP2811629B2 (ja) | 1998-10-15 |
Family
ID=12413145
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7034400A Expired - Fee Related JP2811629B2 (ja) | 1995-01-31 | 1995-01-31 | 空間光変調素子 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5648861A (ja) |
| JP (1) | JP2811629B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20170028490A (ko) * | 2015-09-03 | 2017-03-14 | 삼성디스플레이 주식회사 | 표시 장치 |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6452652B1 (en) * | 1998-06-12 | 2002-09-17 | National Semiconductor Corporation | Light absorbing thin film stack in a light valve structure |
| US6194736B1 (en) | 1998-12-17 | 2001-02-27 | International Business Machines Corporation | Quantum conductive recrystallization barrier layers |
| US6236077B1 (en) | 1999-04-20 | 2001-05-22 | International Business Machines Corporation | Trench electrode with intermediate conductive barrier layer |
| US6724088B1 (en) | 1999-04-20 | 2004-04-20 | International Business Machines Corporation | Quantum conductive barrier for contact to shallow diffusion region |
| US6399434B1 (en) | 2000-04-26 | 2002-06-04 | International Business Machines Corporation | Doped structures containing diffusion barriers |
| JP2004037874A (ja) * | 2002-07-03 | 2004-02-05 | Seiko Epson Corp | 実装ケース入り電気光学装置及び投射型表示装置 |
| US6958846B2 (en) * | 2002-11-26 | 2005-10-25 | Reflectivity, Inc | Spatial light modulators with light absorbing areas |
| KR100710166B1 (ko) * | 2003-06-28 | 2007-04-20 | 엘지.필립스 엘시디 주식회사 | 액정표시장치 및 그의 제조방법 |
| JP4544144B2 (ja) * | 2005-11-22 | 2010-09-15 | ソニー株式会社 | 光記録媒体およびその製造方法 |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5233265A (en) * | 1986-07-04 | 1993-08-03 | Hitachi, Ltd. | Photoconductive imaging apparatus |
| US4799773A (en) * | 1987-08-27 | 1989-01-24 | Hughes Aircraft Company | Liquid crystal light valve and associated bonding structure |
| US5196702A (en) * | 1987-10-21 | 1993-03-23 | Hitachi, Ltd. | Photo-sensor and method for operating the same |
| US5268799A (en) * | 1989-02-27 | 1993-12-07 | Tdk Corporation | Magnetic recording and reproducing apparatus |
| JPH0317630A (ja) * | 1989-06-15 | 1991-01-25 | Victor Co Of Japan Ltd | 画像情報変換素子 |
| US5515411A (en) * | 1993-03-31 | 1996-05-07 | Shimadzu Corporation | X-ray image pickup tube |
-
1995
- 1995-01-31 JP JP7034400A patent/JP2811629B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1996
- 1996-01-31 US US08/595,029 patent/US5648861A/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20170028490A (ko) * | 2015-09-03 | 2017-03-14 | 삼성디스플레이 주식회사 | 표시 장치 |
| KR102443361B1 (ko) * | 2015-09-03 | 2022-09-19 | 삼성디스플레이 주식회사 | 표시 장치 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5648861A (en) | 1997-07-15 |
| JPH08201842A (ja) | 1996-08-09 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |