JPH01179018A - ライトバルブ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、光演算回路などに利用され、電気光学効果を
有する誘電体層と半導体層とに所定の駆動電圧を分圧し
て加え、書込光による半導体層の電圧変化によって誘電
体層の状態を変化させ、読出光を変調して出力する形式
のライトバルブ装置に関する。

〔従来の技術〕

従来、ライトバルブ装置として特開昭５４−１７８６７
号に開示されているような構造のものが知られている。

第６図は、この種の従来のライトバルブ装［５０の構成
図である。第６図においてライトバルブ装置５０は、透
明基板５１．透明導電層５２．高抵抗率の半導体層５３
．遮光層５４、誘電体ミラー５５．誘電体層５６．透明
導電層５７．透明基板５８が順次に積層されて形成され
ている。半導体層５３には、例えばアモルファスシリコ
ンが用いられている。また誘電体層５６には電圧の印加
で電気光学効果を生ずる液晶が用いられている。

このようなライトバルブ装置５０では、交流電源６０に
より透明導電層５２．５７間に駆動電圧を印加しておく
、書込光ＷＬが入射していない状態では、駆動電圧は半
導体層５３．遮光層５４゜誘電体ミラー５５．誘電体層
５６のそれぞれにこれらのインピーダンスに応じて分圧
される。このときに誘電体層５６に加わる電圧は所定間
値以下であり、誘電体層５６すなわち液晶はオフ状態と
なっている。半導体層５３に書込光ＷＬが入射すると、
書込光ＷＬの照射部分にキャリア（電子。

正孔）が発生しキャリアはこの照射部分に加わっている
電圧を減少させるように分布するので、半導体層５３の
照射部分に対応した誘電体層５６の部分の電圧が増え所
定間値以上となって誘電体層５６すなわち液晶はオン状
態となる。読出光ＲＬが透明基板５８．透明導電層５７
を介し誘電体層５６に入射すると、読出光、ＲＬは誘電
体層５６の上記状態変化によって変調されて誘電体ミラ
ー５５で反射され出力される。

書込光ＷＬが例えば２次元情報を有している場合には、
半導体層５３の電圧変化および液晶のオン・オフ状態は
書込光ＷＬを反映して２次元的なものとなり、読出光Ｒ
Ｌによりコヒーレントな２次元画像を得ることができる
。このようにしてライトバルブ装置５０は、書込光ＷＬ
の情報を読出光ＲＬの状態変化として出力することがで
きるので、これらを光演算回路に用いることができる。

光演算回路に用いる場合、例えばカスケード接続したり
、あるいは出力された読出光ＲＬを書込光ＷＬとしてフ
ィードバックすることなどの場合、書込光ＷＬはレーザ
光である必要があり、書込光ＷＬの光源としては容易に
入手できるＨ　　−Ｎｅ レーザが良く用いられる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上述のように、従来のライトバルブ装置５０では、半導
体層５３に高抵抗率のものを用いているので、解像度を
高くすることが可能である。すなわち、書込光ＷＬによ
って例えば半導体層５３の照射部分５３ａに発生したキ
ャリアは、半導体層５３が高抵抗率のものであるので横
方向への拡散は少なく、すなわち隣接する部分６例えば
５３ｂに混入す確率は少なくなり、これにより誘電体層
５６側へ良好な解像度特性を維持したまま移送できて変
調された読出光ＲＬを高解像度のものにすることができ
る。

しかしながら、半導体層５３に高抵抗率のアモルファス
シリコンを用いる場合、アモルファスシリコンの相対、
感度は第７図に示すように、波長６３２．８ナノｍのＨ
−Ｎ、レーザからの書込光ＷＬに対して最適なものでは
なく、このため変調された読出光ＲＬ、例えば２次元画
像のコントラストが悪くなるという問題があった。

本発明は、高解像度かつ高感度のライトバルブ装置を提
供することを目的としている。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、半導体層と電気光学効果を有する誘電体層と
に所定の駆動電圧を分圧して加え、書込光による半導体
層の電圧変化によって誘電体層の状態を変化させ読出光
を変調して出力する形式のライトバルブ装置を改良する
ものであり、第１の発明では、半導体層を書込光の波長
に対して高感度の材料で形成するようにしている。

また第２の発明ではさらに、半導体層に所定のパターン
配置の電極が取付けられている。

〔作用〕

第１の発明では、半導体層を書込光の波長に対して高感
度の材料で形成している０例えば光源にＨ−Ｎ、レーザ
のような長波長域の書込光を出ｅ 力する光源を用いたときに、長波長域での相対感度を高
めるような材料で半導体層を形成する。この結果、駆動
電圧を印加した状態で書込光が入射すると半導体層に加
わる電圧は迅速に低下し、これに伴ない誘電体層の電圧
が迅速に増加し、闇値電圧よりもかなり大きな電圧とな
る。誘電体層の状態は、この大きな電圧変化で大きく変
化し、読出光をかなりの大きさで変調し出力させる。こ
のようにして高感度特性を反映したコントラスト比の高
い読出光を出力させることができる。なお半導体層が高
抵抗率のものとなるように材料を選べば、高感度かつ高
解像度特性をもたせることができる。

第２の発明では、上記半導体層に所定のパターン配置の
電極を取付けている。この電極に所定の電圧を印加する
と、半導体層の電極直下の部分からはキャリアが排除さ
れるので、書込光の入射で半導体層の所定部分に発生し
たキャリアの拡散を防止することができる。その結果、
例えば半導体層を高感度化するために抵抗率が低下して
も、これに伴なう解像度の低下を防止することができる
。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図は本発明に係るライトバルブ装置の第１の実施例
の構成図である。

第１図のライトバルブ装置１は、透明基板１１゜透明導
電層１２．半導体層１３．遮光層１４．誘電体ミラー１
５．ポリイミド１１１１６．電気光学効果を有する誘電
体層１７．ポリイミドＩｇＩｉｓ、透明導電層１９．透
明基板２０が順次に積層され形成されている。

半導体層１３には高抵抗率の半導体材料９例えばアモル
ファスシリコンが用いられている０本実施例では高抵抗
率の半導体材料にさらにこれとは異なる種類の材料１例
えばゲルマニウム（Ｇ　　）を混合し、半導体材料のバ
ンドギヤ′ツブを変化させて書込光ＲＬの波長に対する
相対感度が最適なものとなるようにしている。また誘電
体層１７は、液晶からなっている。

このようなライトバルブ装置１は、以下の製造工程で作
成される。先づ、透明基板１１（例えばコーニング７０
５９ガラス基板）上に透明導電層１２（例えばＳ。０□
層）を８００人蒸着し、その上にグロー放電ＣＶＤを用
いて半導体層１３を５μｍ成膜した。成膜条件は、出力
１０Ｗ。

Ｓ、Ｈ／（Ｓ、Ｈ４＋Ｇ、Ｈ４）＝Ｏ５８５゜圧力２５
ｍＴｏｒｒ、基板温度２５０℃にて行なった。この条件
で、Ｇ、／Ｓ、の組成比は約０．２．光学バンドギャッ
プは１．５ｅＶを示し、暗導電率は１０　（Ω・３）　
、明導電率は１００ｍＷ／−の光量のときに１Ｏ−５（
Ω・■）−１であった。次いで遮光層１４を形成し、さ
らにＳ、Ｏ２とＴｉＯ２とを交互に電子ビーム蒸着する
ことにより誘電体ミラー１５を形成した。この際、厚さ
１１００人のｓ、ｏ。と厚さ７００人のＴ　ｒ　０２と
を交互に２０層重ねた。なお、遮光層１４は、読出光Ｒ
Ｌの透過を阻止するためにあるが、読出光ＲＬは上記の
誘電体ミラー１５をほとんど透過しないため遮光層１４
は不要であった。

次いで通電体ミラー１５上にポリイミド膜１６をスピン
コードしラビングを行なった。同様に透明導電層１９と
ポリイミド膜１８とを透明基板２０に付け、しかる後に
この基板と前記基板とでシール材を用い誘電体層１７を
封じた。このとき、誘電体層１７として液晶を用いこの
液晶の厚みをスペーサ２１を用い５μｍとした。なお液
晶としては、ハイブリッド電界効果モード用として例え
ばメルク社製Ｅ４４を用いた。このようにして作成され
たライトバルブ装置では、後述するように書込光として
３０μＷ／−の出力のＨ−Ｎｏレーザを用い、交流電源
６０から周波数５０Ｈ２，電圧３Ｖを印加すると良好な
画像を得ることができた。

なお、グロー放電ＣＶＤを用いて半導体ＮＪ１３を成膜
する際、高抵抗率の半導体材料としてのアモルファスシ
リコン（Ｓ、）とこれとは異なる種類の材料としてのゲ
ルマニウム（Ｇｏ）との組成比は上記比［Ｓ、Ｈ／（Ｓ
、Ｈ４＋Ｇ８Ｈ４）＝０．８５）に限定されず所望のも
のにすることができて、原料ガス流量比Ｇ　　Ｈ／Ｓ、
Ｈ４を例えば０．０２〜０．０６にすると、半導体層１
３の組成比Ｇ。／Ｓ、は０，２〜０．３になる。

このときには半導体層１３のバンドギャップは約１．３
〜１．６ｅＶとなり、書込光ＷＬの波長に対する半導体
層１３の相対感度は、第２図に示すようになる。第２図
を第７図と比較すればわかるように、本実施例の半導体
層１３は、６００ナノｍ以上の長波長域の書込光ＷＬに
対しても感度が大きくなる。これにより、書込光ＷＬの
波長が６３２．８ナノｍのＨ−Ｎ　　レーザを光源とｅ して用いても、半導体層１３の感度は低下しない。さら
にはＨ−Ｎ　　レーザよりも長い波長のｅ 書込光ＷＬをも用いることができる。また半導体層１３
は、上述の組成比Ｇ。／Ｓ、＝０．２〜０．３では高抵
抗率を維持している。

上述のような構成の第１の実施例のライトバルブ装置で
は、交流電源６０から透明導電Ｍ１２゜１９間に駆動電
圧を印加しておく、書込光ＷＬが入射していない状態で
は、駆動電圧は半導体層１３、遮光層１４．誘電体ミラ
ー１５．誘電体層１７のそれぞれにこれらのインピーダ
ンスに応じて分圧される。このときに誘電体層１７には
、第３図に示すように閾値電圧Ｖ　以下の電圧Ｖ１がＨ 加わり誘電体層１７すなわち液晶はオフ状態となってい
る。半導体層１３に所望の波長の書込光ＷＬが入射する
と、書込光ＷＬの入射した半導体層１３の照射部分は、
書込光ＷＬに高感度に応答してキャリアが増加し電圧が
速やかに低下する。これにより半導体層１３の照射部分
に対応した誘電体層１７の電圧は速やかに上昇し、第３
図のように閾値電圧■　よりもかなり大きな電圧ｖ２と
なす、誘電体層１７はオン状態となる。なおこの電圧■
２は、第７図のように半導体層５３が高感度特性を有し
ない場合における書込光ＷＬの入射時の誘電体層の電圧
Ｖ２’に比べて大きなものとなるので、誘電体層１７の
状態変化はより大きなものとなり、これにより読出光Ｒ
Ｌは誘電体層１７でより大きく変調され良好なコントラ
スト比で出力されることになる。

また半導体層１３は高抵抗率に維持されているので、半
導体層１３の照射部分に発生したキャリアが横方向へ拡
散するのを防止し、解像度を良好に維持することができ
る。この高解像度特性は、誘電体層１７に移送され、読
出光ＲＬを高解像度の状態で出力させることができる。

このように第１の実施例では１、半導体層１７に高感度
、高解像度特性をもたせることができるので、読出光Ｒ
Ｌを高コントラスト、高解像度の状態で出力させること
ができる。

ところで、半導体層１３を構成する半導体材料。

例えばアモルファスシリコンにこれとは異なる種類の材
料１例えばゲルマニウムを混在させると、上述のように
高感度特性を得ることができるものの半導体層１３の抵
抗率はいくらか小さくなり解像度が多少低下する。さら
に、組成比Ｇ、／Ｓ。

を増加させると、より長波長側に良好な感度を得ること
ができるものの、これと同時に半導体層１３の抵抗率は
一層低下しキャリアの拡散が増加するので、半導体層１
３の隣接部分間のクロストークにより解像度が一層低下
する。以下に述べる。

本発明の第２の実施例は、高感度な特性を得ることがで
きるとともに上述のような解像度の低下を阻止すること
を意図したものである。

第４図は本発明に係るライトバルブ装置の第２実施例の
構成図である。第４図において第１図と対応する箇所に
は同じ符号を付す。

第２の実施例のライトバルブ装置２５では、半導体層１
３の誘電体層１７側に高バリアを有する電極２６を形成
し、交流電源６０の駆動電圧に応じた適当な周波数、電
圧値の交流電圧を交流電源２７から電極２６に印加する
ようなっている。

電極２６は、Ｐｔ、Ａｕ等の高バリアを有する材料で形
成され、半導体層１３上にリフトオフ法もしくはエツチ
ングを用いて作成される。第４図の例では電極２６は、
所定間隔で格子状に形成されている。電極２６を形成し
た後に遮光層１４が形成されるが、前述のように遮光層
１４を必要としない場合には、電極２６を形成した後、
誘電体ミラー１５を形成しても良い。

このような構成のライトバルブ装置２５では、交流電源
２７から適当な周波数、電圧値の交流電圧を電極２６に
印加することによって半導体層１３と電極２６とのショ
ットキー接合部に逆方向バイアスを加える。これにより
、電極２６に囲まれた部分１３ａ、１３ｂ等に誘電体層
１７側が最も深い井戸となるような電位面を半導体層１
３中に形成し、その結果半導体層１３中の部分２８ａ。

２８ｂ、２８ｃ等の電極２６直下からはキャリアが排除
され、キャリアの横方向への拡散を阻止し、隣接する部
分１３ａ１部分１３ｂのキャリアが互いの部分に混入し
てクロストークを生ずるという事態を防止することがで
きる。従って、所定の高感度特性を得るため半導体層１
３の半導体材料。

例えばアモルファスシリコンに他種の材料１例えばゲル
マニウムを混在させたときに抵抗率が多少低下したとし
ても、あるいは半導体層１３をさらに長波長側に感度を
もったものとするためより多くのゲルマニウムを混在さ
せ、その結果半導体層１３の抵抗率が一層小さくなって
も、電極２６による逆方向バイアスによって半導体層１
３の部分１：３ａ中のキャリアが隣接する部分１３ｂに
混入する確率を小さくし高解像度を維持することができ
る。

第５図は第４図に示すライトバルブ装置２５の変形例を
示す図である。第５図のライトバルブ装置３０では、半
導体層１３に絶縁体層３１を介して電極３２を形成し、
ＭＩＳＩ造となるようにしている。電極３２は、金属で
あり、電極２６と同様、リフトオフ法もしくはエツチン
グを用いて作成され、所定間隔で格子状に形成されてい
る。

このような構成のライトバルブ装置３０でも、第４図の
ライトバルブ装置２５と同様、電極３２に交流電源２７
から適当な周波数、電圧値の交流電圧を印加し上記ＭＩ
Ｓ構造に逆バイアスを加えることによって半導体層１３
中のキャリアが横方向に拡散するのを防止することがで
きる。これにより高解像度を維持することができる。

このように、第２の実施例のライトバルブ装置２５．３
０では、半導体層１３により長波長の感度もたせること
によって生ずる解像度の低下を有効に防止し、第１の実
施例のライトバルブ装置１に比べて、より長波長め書込
光ＷＬを用いるのに適した構造となっている。

さらに第２の実施例のライトバルブ装置Ｆ２５゜３０で
は、電極２６．３２に加える電圧の大きさ。

極性等を適当に制御することにより、交流電源６０の駆
動電圧、書込光ＷＬとは独立してライトバルブ装置２５
．３０の状態を変化させることができる６例えば、ライ
トバルブ装置２５．３０に記憶されている書込光ＷＬの
情報を消去しライトバルブ装置２５．３０をリセットし
たい場合には、駆動電圧、書込光ＷＬを何ら変化させる
ことなく、電極３２に加える電圧の大きさまたは極性を
変え、キャリアの拡散を助長するように加えれば良い。

〔発明の効果〕

以上に説明したように、第１の発明によれば、半導体層
は書込光の波長に対して高感度の材料で形成されるので
、ライトバルブ装置を高感度のものにすることができる
。

さらに第２の発明によれば、上記半導体層に所定のパタ
ーン配置の電極を取付けているので、この電極に所定の
電圧を印加することにより半導体層中に発生したキャリ
アの拡散を防止し、高感度化に伴なう解像度の低下を有
効に防止することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るライトバルブ装置の第１の実施例
の構成図、第２図は第１図に示す半導体層の相対感度特
性を示す図、第３図は第１図に示す誘電体層の電圧によ
る状態変化を示す図、第４図は本発明に係るライトバル
ブ装置の第２の実施例の構成図、第５図は第４図のライ
トバルブ装置の変形例を示す図、第６図は従来のライト
バルブ装置の構成図、第７図は第６図に示す半導体層の
相対感度特性を示す図である。 １．２５．３０・・・ライトバルブ装置、１３・・・半
導体層、１７・・・誘電体層、２６．３２・・・電極、
３１・・・絶縁体層特許出願人　　　浜松ホトニクス株
式会社代理人　　弁理士　　植　　本　雅　治第１　図 ／− 第２図 響 痩 ＶＩ　　　　ＶＴＨＶ２　　　Ｖ２　　　　　　電圧第
４図 第５図 第６図 ゝＲＬ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）半導体層と電気光学効果を有する誘電体層とに所定
   の駆動電圧を分圧して加え、書込光による半導体層の電
   圧変化によって誘電体層の状態を変化させて読出光を変
   調する形式のライトバルブ装置において、前記半導体層
   は、書込光の波長に対して高感度の材料で形成されてい
   ることを特徴とするライトバルブ装置。 ２）半導体層と電気光学効果を有する誘電体層とに所定
   の駆動電圧を分圧して加え、書込光による半導体層の電
   圧変化によって誘電体層の状態を変化させて読出光を変
   調する形式のライトバルブ装置において、前記半導体層
   は、書込光の波長に対して高感度の材料で形成されてお
   り、前記半導体層には所定のパターン配置の電極が取付
   けられていることを特徴とするライトバルブ装置。 ３）前記電極は、前記半導体層に直接取付けられ、前記
   半導体層とショットキー接合を形成していることを特徴
   とする特許請求の範囲第２項に記載のライトバルブ装置
   。 ４）前記電極は、前記半導体層に絶縁体層を介して取付
   けられ、前記半導体層、絶縁体層とによりＭＩＳ構造と
   なっていることを特徴とする特許請求の範囲第２項に記
   載のライトバルブ装置。