JP2020531901A - 液晶空間光変調器 - Google Patents

Abstract

本発明は、液晶層（７）；及び前記液晶層（７）の少なくとも一方の側における光起電力電池（４５６）を含み、各光起電力電池（４５６）が、電子供与（Ｄ）分子と電子受容（Ａ）分子とを含む感光層（５）を含み、各光起電力電池（４５６）が、光照射下での自発型の光起電力のために配置されている、液晶空間光変調器（１０１）に関する。電子供与分子及び電子受容分子は、好ましくは混ざり合っており、そして好ましくは有機バルクヘテロ接合層を形成する。各光起電力電池（４５６）の感光層（５）が、好ましくは、以下の間に含まれる：‐それに接触する感光層（５）からの正孔の移動よりもそれに接触する感光層（５）からの電子の移動の方が容易となるように配置されている電子伝導層（４）；及び‐それに接触する感光層（５）からの電子の移動よりもそれに接触する感光層（５）からの正孔の移動の方が容易となるように正孔伝導層（６）。

Description

本発明は、液晶空間光変調器に関する。

論文“Liquid crystal cells based on photovoltaic substrates” L. Lucchetti, K. Kushnir, A. Zaltron and F. Simoni著 (Eur. Opt. Soc.-rapid 11, 16007 (2016))において、ＬｉＮｂＯ_３：Ｆｅ結晶を基板とする液晶セルが記載されている。外部電場を適用しないで、光起電性ＬｉＮｂＯ_３：Ｆｅの結晶を基板は液晶ディレクターの配向を変えることができ、それによって、セルを伝播する光に位相シフトが生じることができる。従来技術によるこの装置の問題は、以下の通りである：
‐デバイスが、ＬｉＮｂＯ_３：Ｆｅ結晶基板の厚さのせいで厚いこと；
‐ＬｉＮｂＯ３：Ｆｅ結晶基板の製造工程とＬｉＮｂＯ３：Ｆｅ結晶基板の脆性とのせいで、デバイスを大きな表面に実装することが困難であること；
‐デバイスが、ＬｉＮｂＯ_３：Ｆｅ結晶基板の脆弱性により破損しやすいこと；
‐入射光に対するデバイスの感度が低いこと（１０Ｗ／ｃｍ^２の光強度において複屈折Δｎｍａｘ＝０．１）。

本発明の目的は、上記の課題の少なくとも１つを解決する液晶空間光変調器を提供することである。

本発明の或る観点は、
‐液晶層；
‐その液晶層の少なくとも一方の側における、少なくとも１つの光起電力電池
を含む、液晶空間光変調器に関するものであって、
各光起電力電池は、電子供与分子及び電子受容分子を含む感光層を含み、各光起電力電池は、光照射下での自発型光起電力のために配置される。

電子供与分子と電子受容分子とを混ざり合わせて、バルクヘテロ接合層を形成することができる。「混ぜり合わせる」とは、電子供与分子と電子受容分子とが混ざり合った状態であることを意味する。

電子供与分子は、好ましくは有機電子供与分子である。

電子受容分子は、好ましくは有機電子受容分子である。

少なくとも１つの光起電力電池は、液晶層の少なくとも一方の側において、複数の光起電力電池の重ね合わせを含むことができる。

本発明による空間光変調器は、液晶層の各側において、少なくとも１つの光起電力電池を含むことができる。

前記の又は各々の又は少なくとも１つの光起電力電池が内側界面層を更に含むことができ、この内側界面層は：
-この光起電力電池の感光層と接触しており、この内側界面層は、液晶層とこの感光層の間に配置されており、又は
-液晶層である。

内側界面層は、それに接触する感光層からの電子の移動よりも、それに接触する感光層からの正孔の移動のために配置された正孔伝導層とすることができる。

前記光起電力電池又は複数の前記光起電力電池の１つにおける内側界面層は、
‐液晶層と接触することができ、内側界面層は、この内側界面層と液晶層との界面において液晶層の液晶を配向させるために配置されるか、又は
‐液晶層とすることができ、この光起電力電池の感光層は、この感光層と液晶層との界面において液晶層の液晶を配向させるために配置される。

内側界面層は、
‐液晶層と接触させることができ、更に疎水性とすることができるか；又は
‐液晶層とすることができ、更にこの光起電力電池の感光層は疎水性とすることができる。

層は、この層に付着した水滴の接触角が９０°（２０°Ｃの温度と水滴を囲む空気圧が１ｂａｒの場合）より大きい場合には、「疎水性」と見なされる。

前記の又は少なくとも１つの光起電力電池は、この光起電力電池の感光層と接触する外側界面層を更に含むことができ、この感光層は液晶層とこの外側界面層との間に位置する。

外側界面層は、それに接触する感光層からの正孔の移動よりも、それに接触する感光層からの電子の移動の方が容易となるように配置された電子伝導層とすることができる。

前記の又は各々の又は少なくとも１つの光起電力電池は、
‐前記の内側界面層；及び
‐前記の外側界面層；
の両方を含むことができる。
所定の感光層と接触する内側界面層と同じ所定の感光層と接触する外側界面層とは、好ましくは異なる材料でできている。

好ましくは：
‐内側界面層及び外側界面層のうちの１つは、それと接触する感光層からの電子の移動よりも、それと接触する感光層からの正孔の移動の方が容易となるように配置された正孔伝導層とすることができ、そして
‐内側界面層と外側界面層のうちのもう一方は、それと接触する感光層からの電子の移動よりも、それと接触する感光層からの電子の移動の方が容易となるように配置された電子伝導層とすることができる。

電子伝導層の仕事関数と、この外側界面層に接触する感光層の各電子受容分子の電子親和力とのエネルギー差の絶対値は、好ましくは０．２ｅＶ以下である。

正孔伝導層の仕事関数と、この内部界面層に接触する感光層の各電子供与分子のイオン化ポテンシャルとのエネルギー差の絶対値は、好ましくは０．２ｅＶ以下である。

液晶層は、光起電力電池の各部分よりも高い電気抵抗を有することが好ましい。

各電子供与分子の電子親和力とイオン化ポテンシャルとのエネルギー差は、３ｅＶ以上であることが好ましい。

各電子受容分子の電子親和力とイオン化ポテンシャルとのエネルギー差は、３ｅＶ以上であることが好ましい。

電子供与分子の電子親和力と電子受容分子の電子親和力とのエネルギー差は、電子供与分子と電子受容分子とのペア毎に、好ましくは０．１ｅＶ以上、好ましくは０．３ｅＶ以上である。

電子供与分子のイオン化ポテンシャルと電子受容分子のイオン化ポテンシャルとのエネルギー差は、電子供与分子と電子受容分子のペア毎に、０．１ｅＶ以上、好ましくは０．３ｅＶ以上、であることが好ましい。

電子受容分子の電子親和力と電子供与分子のイオン化ポテンシャルとのエネルギー差は、電子供与分子と電子受容分子のペア毎に、下記の方程式となる：

（式中、
ＥＡ（Ａ）は、ｅＶで表される各電子受容分子の電子親和力である；
ＩＥ（Ｄ）は、ｅＶで表される各電子供与分子のイオン化ポテンシャルである；
Ｖ（フレデリックス）は、液晶液層の液晶液のＶで表されるフレデリックス閾値電圧である；
ｅは、Ｃで表される電子の基本電荷である。）

各電子供与分子のイオン化ポテンシャルは、５ｅＶ以上であることが好ましい。

各電子受容分子の電子親和力は、３．５ｅＶ以上であることが好ましい。

液晶層及び少なくとも１つの光起電力電池は、２つの偏光子の間に含むことができる。

各光電池の厚さは、好ましくは１μｍ未満である。

電子供与分子及び電子受容分子は、化学構造が異なることが好ましい。

本発明の他の利点及び特徴は、決して限定的ではない実施形態の詳細な説明、及び以下の添付の図面の詳細な説明を検討すると明らかになるであろう：
‐図１は、本発明による空間光変調器の第１の実施形態１０１の一部の側面図である；
‐図２は、本発明による空間光変調器の第１の実施形態の一部の斜視図である；
‐図３は、本発明による空間光変調器の第１の実施形態の感光層５の一部の側面図である；
‐図４は、有機感光層５を有する２種類のＯＡＳＬＭ（Optically-Addressed Spatial Light Modulator：光学的にアドレスされた空間光変調器）の複屈折変化を示している。曲線は、複屈折の変化（電極３と電極９と間の印加電圧の関数として、波長５３２ｎｍにおける、光強度８９ｍＷ／ｃｍ^２で測定した複屈折と光強度０．０１７ｍＷ／ｃｍ^２で測定した複屈折との差）を表している。ここで：
‐曲線１６は、図１の第１の実施形態に相当しており、そして
‐曲線１７は、図１の第１の実施形態の（層６、１２が存在しない）変形例に相当する；
‐図５は、異なる層４、６又は分子１４、１５についての電子親和力及び／又はイオン化ポテンシャル及び／又は仕事関数の概略図である；
‐図６は、本発明による空間光変調器の第２の実施形態１０２の一部の側面図である；及び、
‐図７は、本発明による空間光変調器の第３の実施形態１０３の一部の側面図である。

これらの実施形態は、決して限定的ではなく、これ以降に記述又は図示された特徴の選択のみを他の記述又は図示された特徴から分離して含む（この選択が、これらの他の特徴を含む文章から取り出された場合も含む）ような本発明の変形例を考慮することができる（但し、特徴についてのこの選択が、技術的利点を与えるか、最新技術に対して発明を区別するのに十分である場合に限る）。この選択には、少なくとも１つの特徴、好ましくは構造の詳細がない機能性特徴、又は構造の詳細の一部のみを含む機能性特徴が含まれる（但し、その部分が技術的利点を与えるのに十分であるか、又は最新技術に対して本発明を区別するのに十分な場合に限る）。

次に、図１〜図５を参照して、本発明による空間光変調器の第１の実施形態１０１について説明する。

この第１の実施形態１０１は、光学的にアドレスされた空間光変調器、より具体的には、光学的にアドレスされた液晶空間光変調器１０１である。

変調器１０１は、新しい世代の液晶光学空間アドレス変調器（ＯＡＳＬＭ）であり、このＯＡＳＬＭは、外部電源なしで作動させるためのエネルギー源として入射光を収集する。

変調器１０１は、以下を含む：
‐液晶（ＬＣとも呼ばれる）層７、
‐その液晶層７の少なくとも一方の側における、少なくとも１つの光起電力電池４５６。

層７の液晶は、ネマチック液晶である。

層７の液晶は、「Ｅ７」として知られている、長い脂肪族の尾を有するいくつかのシアノビフェニルからなる液晶混合物である。ここで使用されているＥ７液晶は、以下の分子を下記の割合で含む通常のＥ７である：

層７の厚さは、１μｍより大きく、通常は２μｍより大きいか及び／又は１００μｍより小さく、好ましくは３〜２５μｍ、通常は約８μｍである。

図１及び図２は、１つの電池４５６のみを含む特定の場合を示している。

各光起電力電池４５６は、光起電力ダイオードである。

各光起電力電池４５６は、電子供与分子(electron-donating molecules)Ｄと電子受容分子(electron accepting molecules)Ａとを含む感光層５を含む。

層５の厚さは、５００ｎｍ未満、通常約１００ｎｍである。

電子供与分子Ｄ（図の参照番号１５）と電子受容分子Ａ（図の参照番号１４）は共役している。

電子供与分子Ｄと電子受容分子Ａは、化学構造が異なる。

層５では、質量比は、０．８〜１．２ｍｇの電子受容分子Ａ,１４に対して１ｍｇの電子供与分子Ｄ,１５であり、好ましくは、０．９〜１．１ｍｇの電子受容分子Ａ,１４に対して１ｍｇの電子供与分子Ｄ,１５であり、より好ましくは、０．９９〜１．０１ｍｇの電子受容分子Ａに対して１ｍｇの電子供与分子Ｄ,１５である。

感光層５は、分子Ａ及びＤ用の溶媒を含まない。

感光層５は、電子供与分子Ｄと電子受容分子Ａのみから構成されている。

感光層５は、電子供与分子Ｄ及び電子受容分子Ａのみからなり、他のものは何も含まない。

電子供与分子Ｄは有機半導体分子である。

電子供与分子Ｄは、１種類の電子供与分子（ここでは、Ｐ３ＨＴ）のみであるいくつかのコピーを含む。

電子供与分子Ｄ，１５は、Ｐ３ＨＴ（＞９３％ regioregular, Solaris Chem）とも呼ばれるポリ（３−ヘキシルチオフェン−２，５−ジイル）電子供与ポリマーの分子である。

電子受容分子Ａは有機半導体分子である。

電子受容分子Ａは、１種類の電子受容分子（ここでは、ＰＣＢＭ）のみであるいくつかのコピーを含む。

電子受容分子Ａ,１４は、ＰＣＢＭ（Solenne BV）とも呼ばれるフラーレン誘導体［６，６］−フェニル−Ｃ_６１−酪酸メチルエステルの分子である。

各光起電力電池４５６は、光照射下での自発的な光起電力のために配置されている。本明細書で使用される「光照射」という用語は、電磁放射を意味する。いくつかの実施形態では、光照射は、赤外線、可視、及び／又は紫外線スペクトルの範囲内であってもよい。いくつかの実施形態では、赤外線（ＩＲ）又は近赤外線（ＮＩＲ）の範囲の光照射を使用することが有利な場合がある。いくつかの実施形態では、紫外線（ＵＶ）の範囲の光照射を使用することが有利な場合がある。いくつかの実施形態では、可視スペクトルの範囲の光照射を使用することが有利な場合がある。本開示の目的のために、可視範囲の波長は、３５０ｎｍ〜８００ｎｍであるものと考えられ、近赤外及び赤外線波長は、８００ｎｍよりも長い（好ましくは、１．４μｍまで）ものと考えられ、紫外線波長は、３５０ｎｍよりも短い（好ましくは、１０ｎｍ〜）ものと考えられる。各光起電力電池４５６は、好ましくは、３５０ｎｍ〜６００ｎｍ（又は、より一般的には１０ｎｍ〜１．４μｍ）で構成される少なくとも１つの波長用の１００ｍＷ／ｃｍ^２の光照射下で少なくとも０．６ボルト（又は、少なくとも０．７ボルト）の電位の自発的な光起電力のために配置される。

自発的に、それは、本明細書において、各光起電力電池４５６が、電極３,９間のバイアス電圧がゼロでも、及び／又は、電極３及び／又は９が存在しない場合でも、及び／又は、この光起電力電池４５６を通る初期バイアス電圧がゼロであっても、この光起電力電池４５６の光照射下で光起電力用に配置されていることを意味している。

通常、各光起電力電池は、電極３,９間のバイアス電圧がゼロでも、及び／又は、電極３及び／又は電極９が存在しない場合でも、及び／又は、この光起電力電池４５６を通る初期バイアス電圧がゼロでも、３５０ｎｍ〜６００ｎｍ（より一般的には１０ｎｍ〜１．４μｍ）で構成される少なくとも１つの波長用の１００ｍＷ／ｃｍ^２のこの光起電力電池４５６の光照射下における少なくとも０．６ボルト（又は、少なくとも０．７ボルト）の電位の光起電力のために配置される。

図３に示すように、電子供与分子Ｄ,１５及び電子受容分子Ａ,１４は混合され（すなわち、混合状態で）、バルクＤ／Ａヘテロ接合層を形成する。

電子供与分子Ｄは、有機電子供与分子である。

電子受容分子Ａは、有機電子受容分子である。

本明細書において、有機物、有機材料、又は有機分子は、好ましくは化学合成により得られる炭素系ベースの化合物を意味する。特に、有機分子とは、環及び／又は鎖で互いに結合した炭素原子を含む炭素ベースの分子を意味する。これらの炭素原子は、水素、酸素、窒素などの元素の他の原子に結合していることが好ましい。

有機半導体１４,１５の利用によって、装置１０１の設計の自由度（柔軟性、色調整、広い面積）が可能となり、溶液処理技術を使用して本発明による装置を製造することが可能となる。

無機半導体とは異なり、有機半導体による光子の吸収は自発的に自由電荷を生成しないが、励起子の形成を引き起こす。これらの励起子の寿命は数ナノ秒と非常に短く、最終的に再結合して光子を放出する。材料は、蛍光性である。Ｄ／Ａインターフェースにより、励起子を再結合する前に、反対の符号を有する一対のフリー電荷に解離することができる。

光起電力電池４５６は、この光起電力電池４５６の感光層５と接触する内側界面層１２を更に含み、この内側界面層１２は、液晶層７とこの感光層５との間に位置する。

光起電力電池４５６の内側界面層１２は、液晶層７と接触しており、この内側界面層１２と液晶層７との間の界面で液晶層７の液晶を配向させるために配置されている。層１２は、層７の液晶の配向層となるように、機械的に（層７に接触している表面において）ブラッシングされている。

光起電力電池４５６は、更に、この光起電力電池４５６の感光層５と接触する外側界面層１３を含む。この感光層５は、液晶層７とこの外側界面層１３との間に配置されている。

同じ光起電力電池４５６の所定の感光層５と接触する内側界面層１２と、同じ光起電力電池４５６の同じ所定の感光層５と接触する外側界面層１３とは、異なる材料で作られている。

変調器１０１は、２つの偏光子１，１１を含む。

各偏光子１、１１は、Thorlabs社製のWP25M-UB Ultra Broadband Wire Grid Polarizers （２５０ｎｍ〜４μｍ）である。

偏光子１,１１は、交差偏光子である。
変調器１０１は、２つの基板２,１０を含む。
各基板２,１０は、ガラス基板である。
各基板２,１０の厚さは、５００μｍを超え、通常は約１ｍｍである。
変調器１０１は、２つの導電層又は電極３,９を含む。
各電極３,９は、透明導電膜である。
各電極３,９は、酸化インジウムスズ（ＩＴＯとも呼ばれる）で作られている。
電極３,９の間に他の電極はない。
各電極３,９の厚さは、２００ｎｍ未満であり、通常は約１４０ｎｍである。
変調器１０１は、配向層８を含む。

層８は、層７の液晶の配向層となるために、機械的に（層７に接触している表面において）ブラッシングされている。

配向層８は、ポリ（３,４−エチレンジオキシチオフェン）−ポリ（スチレンスルホネート）（ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳとも呼ばれる）の層である。

配向層８の厚さは、１００ｎｍ未満、通常は約３０ｎｍである。

液晶層７及び少なくとも１つの光起電力電池４５６は、２つの偏光子１、１１の間に含まれる。

液晶層７及び少なくとも１つの光起電力電池４５６は、２つの基板２,１０との間に含まれる。

液晶層７及び少なくとも１つの光起電力電池４５６は、２つの導電層又は電極３,９との間に含まれる。

液晶層７は、２つの配向層１２,８との間に含まれる。

２つの導電層又は電極３,９は、２つの基板２,１０との間に含まれる。

２つの導電層又は電極３,９は、２つの偏光子１,１１との間に含まれる。

２つの基板２,１０は、２つの偏光子１,１１との間に含まれる。

少なくとも１つの光起電力電池４５６は、２つの導電層又は電極３,９のうちの１つと接触している。

２つの基板２,１０（層１,３,４,５,６,８,９,１１）を一定の距離に維持するために、較正された微小球（図示せず）と混合されたＵＶ硬化型接着剤が使用される。２つの基板２,１０が接着され、マイクロメートルのギャップが形成され、その後、隙間は毛細管現象によって液晶７で満たされる。その後、ＵＶ硬化性接着剤で隙間が閉じられて、デバイス１０１が密閉される。

内側界面層１２及び外側界面層１３のうちの１つは、それに接触している感光層５からの電子の移動よりも、それに接触している感光層５からの正孔の移動の方が容易になるように配置されている正孔伝導層（electron hole conducting layer）６である。内側界面層１２及び外側界面層１３のうちの１つは、それに接触している感光層５からの正孔の移動よりも、それに接触している感光層５からの電子の移動の方が容易になるように配置されている電子伝導層（electron conducting layer）４である。

図１の特定の場合では、内側界面層１２は、それに接触している感光層５からの電子の移動よりも、それに接触している感光層５からの正孔の移動の方が容易になるように配置されている正孔伝導層６である。

正孔伝導層６は、ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）−ポリ（スチレンスルホネート）（ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳとも呼ばれる）の層である。

正孔伝導層６の厚さは、１００ｎｍ未満、通常は約３０ｎｍである。

図１の特定の場合では、外側界面層１３は、それに接触している感光層５からの正孔の移動よりも、それに接触している感光層５からの電子の移動の方が容易になるように配置されている電子伝導層４である。

電子伝導層４は、ポリエチレンイミン（ＰＥＩ−Ｅとも呼ばれる）の層である。

電子伝導層４の厚さは、１００ｎｍ未満、更には１０ｎｍ未満、通常は約７ｎｍである。

電子伝導層４は、電気絶縁材料（ＰＥＩＥ）の非常に薄い層（１０ｎｍ未満の厚さ、通常７ｎｍの厚さ）であるが、固有の電気双極子を備えている。これらの双極子は、良好な選択性のために、正孔の層３へのアクセスを困難にする。

感光層５とそれに隣接する材料４、６との間の界面は、光生成電荷の進化に大きな影響を与える。層５は、電子の仕事関数が異なる２つの材料４、６の間に含まれる。したがって、層５で生成された負電荷と正電荷は、分離される（負電荷は、仕事関数の低い材料４との界面において優先的に蓄積する。正電荷の場合は逆になる）。これにより、２つの隣接する材料４と５との間に（又は、５及び６のそれぞれに）電位差ΔＶが生じ、これらの振幅は、光の強度とともに（推測的に対数的に）増加する。「光起電力」ΔＶは、光起電力電池の「開回路電圧」に相当する。

一般的な方法では、（好ましくは、層４及び／又は層６と組み合わされる）感光層５は、（電極３,９と間のバイアス電圧がゼロでも、又は、層３及び／又は９が存在しない場合（すなわち、自発的）でも、又は層７及び／又は層５を介した初期バイアス電圧がゼロでも））、この感光層５の光照射下において液晶層７の電圧降下の起点とするために、配置される。なお、この液晶層７の電圧降下によって、液晶分子の配向が変化する（そして、層７の複屈折が修正される）。

通常、（好ましくは、層４及び／又は層６と組み合わされる）感光層５は、（電極３,９と間のバイアス電圧がゼロであっても、又は層３及び／又は９が存在しない場合（すなわち、自発的）でも、又は層７及び／又は層５を通る初期バイアス電圧がゼロであっても、）３５０ｎｍ〜６００ｎｍとの間（又は、より一般的には１０ｎｍ〜１．４μｍの間）で構成される少なくとも１つの波長用の（この感光層５への）１００ｍＷ／ｃｍ^２の光照射下において、液晶層７における液晶層７の液晶液の少なくともフレデリックス閾値電圧（０．６Ｖ程度の低さ）の電圧降下（すなわち、通常、液晶層７で少なくとも０．６Ｖ（又は、少なくとも０．７Ｖ））の起点とするために、配置される。なお、この電圧降下によって、液晶分子の配向が変化される（及び、層７の複屈折を変更される）。

光照射下（但し、層３及び９が電気的に接続されている場合に限る）において、有機層５は、液晶層７の電圧降下の起点となり、これによって、液晶分子の配向を変化させ、更に層７の複屈折を修正する。この結果、デバイス１０１が２つの交差した偏光子１,１１の間に配置される場合には、複屈折の変化が、デバイス１の透過率の変化に変換される。露光に対する液晶層７の応答は、配向層１２,８の相対的な向きに依存する。液晶層７は、ねじれネマチック又は平面セルのいずれかであり得る。それは光強度によって変化するため、入射光強度の空間分布に従う。
層７の液晶は、次のとおりある：
‐ねじれ型ネマチック液晶（配向層１２,８が直交している場合）：
この構成は、各領域が受信する光の強度及び波長に応じて、変調器１０１の各領域を「オン」又は「オフ」にするために使用される。
‐平面型ネマチック液晶（配向膜１２,８が平行している場合）：
この構成は、各領域が受信する光の強度及び波長に応じて、変調器１０１の各領域を横切る光の偏光を修正するために使用される。

本明細書におけるすべての絶対数値又は相対数値は、初期設定（default）である温度２０℃、圧力１バールで示されている。

本明細書では：
‐分子のＨＯＭＯは、この分子の最も高い占有分子軌道のエネルギーレベルを意味する；
‐分子のＬＵＭＯは、最も低い非占有分子軌道のエネルギーレベルを意味する；
‐イオン化ポテンシャル（又は、イオン化エネルギー（ＩＥ））は、孤立分子の（ＨＯＭＯ軌道から）最も緩く結合した電子を除去してカチオンを形成するのに必要なエネルギー量である；
‐電子親和力（ＥＡ）は、電子が中性分子に付加されてマイナスイオンを形成する場合に放出又は消費されるエネルギーの量である；
‐仕事関数（Ｗｆ）は、固体からその固体表面のすぐ外側の真空中のポイントまで電子を除去するために必要な最小の熱力学的仕事である。

図５に示すように、電子伝導層４の仕事関数と、この外側界面層１３に接触する感光層５の各電子受容分子の電子親和力との間のエネルギー差の絶対値は、０．２ｅＶ以下である。これにより、層４が、層５から電子を引き付けて、（層５から正孔を引き付けて正孔を伝導するための能力と比較して）電子を伝導する能力を向上させる。

図５に示すように、正孔伝導層６の仕事関数と、この内部界面層１２に接触する感光層５の各電子供与分子のイオン化ポテンシャルとの間のエネルギー差の絶対値は、０．２ｅＶ以下である。これによって、層６が、層５から正孔を引き付けて、（層５から電子を引き付けて電子を伝導するための能力と比較して）正孔を伝導する能力を向上させる。

液晶層７は、光起電力電池４５６の各部分又は層よりも高い電気抵抗を有し、電極３,９との間に含まれる各部分又は層よりも更に高い電気抵抗を有する。液晶層７は、光起電力電池４５６の各部分又は層４、５、６よりも少なくとも２倍高く、更に電極間に含まれる各部分又は層よりも少なくとも２倍高い電気抵抗を有する。各層７,４,５,６,８の電気抵抗は、この層７,４,５,６,８（この層は、各層７,４,５,６,８それぞれの厚さに平行である）に対して垂直に測定される。厚さは、各層それぞれ７,４,５,６,８の小さい空間寸法である。

ＥＡ（Ａ）は、ｅＶで表される各電子受容分子の電子親和力である。
ＥＡ（Ｄ）は、ｅＶで表される各電子供与分子の電子親和力である。
ＩＥ（Ａ）は、ｅＶで表される各電子受容分子のイオン化ポテンシャルである。
ＩＥ（Ｄ）は、ｅＶで表される各電子供与分子のイオン化ポテンシャルである。

（１つの分子Ｄのみである）各電子供与分子の電子親和力とイオン化ポテンシャルとのエネルギー差は、３ｅＶ以上（ＥＡ（Ｄ）−ＩＥ（Ｄ）＞〜３ｅＶ）であることが好ましい。これによって、変調器１０１は、例えばスマートｗｉｎｄｏｗｓアプリケーション用として、（「オフ状態」における）可視範囲で透明になる。これは、図５の実施形態の特定の場合には当てはまらない。

（１つの分子Ａのみである）各電子受容分子の電子親和力とイオン化ポテンシャルのエネルギー差は、３ｅＶ以上（ＥＡ（Ａ）−ＩＥ（Ａ）＞〜３ｅＶ）であることが好ましい。これによって、変調器１０１は、スマートｗｉｎｄｏｗｓアプリケーション用として、（「オフ状態」における）可視範囲で透明になる。これは、図５の実施形態の特定の場合には当てはまらない。

それでも、Ｃ６０誘導体（例えば、ＰＣＢＭ）などの一部の分子は、これらの分子の球対称のために）バンドギャップ値が３ｅＶ未満であっても、可視光をほとんど吸収しない。材料Ｄ（ポリマー又は小分子）のみは、たとえば受容分子ＡがＣ６０の誘導体であるＤ／Ａ混合物の場合には、３ｅＶの限度を考慮することができる。

図５に示すように、電子供与性分子の電子親和力と電子受容性分子の電子親和力とのエネルギー差は、電子供与分子と電子受容分子とのペア毎に、０．１ｅＶ以上（ＥＡ（Ｄ）−ＥＡ（Ａ）＞〜０．１ｅＶ）、好ましくは０．３ｅＶ以上（ＥＡ（Ｄ）−ＥＡ（Ａ）＞〜０．３ｅＶ）である。そのような分子１４,１５の組み合わせにより、層５でのＵＶ光子の吸収に続いて、層５での自由電荷の生成が可能となる。

図５に示すように、電子供与性分子のイオン化ポテンシャルと電子受容性分子のイオン化ポテンシャルとのエネルギー差は、電子供与分子と電子受容分子とのペア毎に、０．１ｅＶ以上（ＩＥ（Ｄ）−ＩＥ（Ａ）＞〜０．１ｅＶ）、好ましくは０．３ｅＶ以上（ＩＥ（Ｄ）−ＩＥ（Ａ）＞〜０．３ｅＶ）である。そのような分子１４,１５の組み合わせにより、層５でのＵＶ光子の吸収に続いて、層５での自由電荷の生成が可能となる。

図５に示すように、電子供与性分子と電子受容性分子とのペア毎に、電子受容性分子の電子親和力と電子供与性分子のイオン化ポテンシャルとのエネルギー差は、次の式を考慮する：

式中、ＥＡ（Ａ）は、ｅＶで表される各電子受容分子の電子親和力である；
ＩＥ（Ｄ）は、ｅＶで表される各電子供与分子のイオン化ポテンシャルである；
Ｖ（フレデリックス）は、液晶液層７の液晶液についてのＶで表されるフレデリックス閾値電圧（つまり、液晶が配向を変える閾値電圧）である；
ｅは、Ｃで表される電子の電荷である。

次に、層５での電荷の生成により、液晶のフレデリックス電圧と同じ大きさの光張力（phototension）が生じる。

図５に示すように、各電子供与分子のイオン化ポテンシャルは、５ｅＶ以上である。これにより、酸素又は水蒸気の存在下で変調器１０１の安定性を高めることが可能となる。

図５に示すように、各電子受容分子の電子親和力は、３．５ｅＶ以上である。これにより、酸素又は水蒸気の存在下で変調器１０１の安定性を高めることが可能となる。

液晶層７及び少なくとも１つの光起電力電池４５６は、２つの偏光子１,１１の間に含まれる。

各光起電力電池４５６の厚さは、１μｍ未満である。

したがって、変調器１０１は、ガラス／ＩＴＯ／ＰＥＩＥ／Ｐ３ＨＴ：ＰＣＢＭ／ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ／Ｅ７／ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ／ＩＴＯ／ガラス構造を有する。その製造プロセスは次のとおりである。インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）でコーティングされたスライドガラスを透明導電電極として使用した。ＩＴＯコーティングされたスライドガラスを、アセトン、イソプロパノール、脱イオン水中においてそれぞれ１５分間連続して超音波処理することにより洗浄した。次に、有機層を堆積する前に、ＩＴＯスライドをＵＶオゾン処理した。ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ（Ｃｌｅｖｉｏｓ ＰＨ、Heraeus）、導電性ポリマー、を０．２２μｍフィルターでろ過して凝集物を除去し、周囲条件下で、ＩＴＯコーティングされたスライドガラスにスピンコーティングし、不活性窒素雰囲気（＜１ｐｐｍＯ_２及びＨ_２Ｏ）、１４０°Ｃで３０分間乾燥した。光活性層については、Ｐ３ＨＴ（＞９３％regioregular、Ｓｏｌａｒｉｓ Ｃｈｅｍ）及びＰＣＢＭ（Ｓｏｌｅｎｎｅ ＢＶ）の（１：１）重量比のクロロベンゼン溶液を調製し、６０°Ｃで一晩攪拌した。Ｐ３ＨＴ：ＰＣＢＭ層の堆積の前に、ＩＴＯは、Sigma-Aldrichから購入したＰＥＩＥ溶液（ポリエチレンイミン、８０％エトキシル化溶液、Ｈ_２Ｏで３５−４０重量％、平均Ｍｗ＝７００００）をスピンコーティングすることで修飾した。なお、このＰＥＩＥ溶液は、Ｓｉｇｍａ−Ａｌｄｒｉｃｈから購入した２−メトキシエタノールで（０．６％の重量比に）更に希釈されている。ＰＥＩＥ溶液は、周囲条件で、ＩＴＯコーティングされたガラススライド上にスピンコーティングされ、不活性窒素雰囲気（＜１ｐｐｍＯ_２及びＨ_２Ｏ）を有するグローブボックスに移して、１００℃で１０分間乾燥された。次に、光活性層をＩＴＯ修飾基板上にスピンコートし、１４０℃で１０分間乾燥させた。最後に、ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ（Ｃｌｅｖｉｏｓ ＣＰＰ １０５ Ｄ又はＨＴＬ Ｓｏｌａｒ、Ｈｅｒａｅｕｓ）の薄層を周囲雰囲気の光活性層の上にスピンコートし、不活性窒素雰囲気（＜１ｐｐｍ０_２及びＨ_２０）を有するグローブボックスに移して、１２０℃で５分間乾燥させた。

次いで、最終デバイスの擦る方向に沿って液晶分子の配向を誘導するために、回転ドラムに取り付けられたベルベット布を使用してコーティングされた層を擦った。接着剤（ＵＶ硬化接着剤、ロックタイトＡＡ３５０）とスペーサー（７．７５μｍＳｉ０_２マイクロスフェア）との混合物を使用して、ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳコーティングされたスライドとＰ３ＨＴ：ＰＣＢＭ／ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳコーティングされたスライドとの間にセルギャップを作成した。基板を５分間ＵＶ光にさらすことにより、接着剤を硬化させた。次に、６５℃のホットプレート上で毛管現象によりＥ７として知られる液晶混合物を空のセルに充填した。最後に、汚染を防ぐために、セルの端をエポキシ樹脂（Araldite）で密封した。最終セルの概要図を以下に示す。

変調器１０１は、図４の曲線１６によって示されるように、１．３Ｖ_ＲＭＳ（周波数ｆ＝１００Ｈｚ）において〜０．０４の複屈折Δｎの変化（８９ｍＷ／ｃｍ^２の光パワーを有する光照射下における屈折率の変動）を有する光起電力ＯＡＳＬＭのように振る舞う。変調器１０１の場合、外部偏光がない場合には複屈折の変化はない。これは、光起電力が小さすぎて、電極３,９間の外部分極の寄与なしに層７の液晶の向きを変えることができないためである。変調器１０１によって、従来技術によるＰＶＫ：Ｃ６０混合物よりもはるかに高い周波数（ＡＣ）で光学応答を得ることを可能にし、この結果、技術によるフリッカーの問題を回避する。

変調器１０１の第２の変形例（図示せず）では、内側界面層１２は、液晶層７に直接のものである。

層５は、層７の液晶の配向層となるために、機械的に（層７と接触するその表面において）ブラッシングされる。すなわち、感光層５は、この感光層５と液晶層７との界面で液晶層７の液晶を配向させるために配置されている。

感光層５は疎水性である。これによって層７の液晶のより大きな「プレチルト（pretilt）」角を引き起こし、この結果、バイアス電圧がゼロにおいて複屈折Δｎの変化を可能にする。

したがって、変調器１０１のこの第２の変形例は、ガラス／ＩＴＯ／ＰＥＩＥ／Ｐ３ＨＴ：ＰＣＢＭ／Ｅ７／ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ／ＩＴＯ／ガラス構造を有する。

層５の上部（ブラシングされた）領域は、正孔伝導層６の役割を果たす（しかし、別の変形例では、層１３は正孔伝導層６であり、層５は電子伝導層４の役割を果たす）。

変調器１０１のこの第２の変形例は、図４の曲線１７によって示されるように、０ＶにおいてΔｎ〜０．０１４及び０．７ＶＶ_ＲＭＳにおいてΔｎ〜０．０１９（周波数ｆ＝１ｋＨｚ）の複屈折Δｎの変化（光照射下での屈折率の変化）を有する光起電力ＯＡＳＬＭのように振る舞う。０Ｖに対するゼロ以外の応答は、光起電力モードの明白な特徴である。

変調器１０１の第３の変形例（図示せず）では、液晶層７と接触する内側界面層１２は、疎水性である。これにより、０Ｖに対するゼロ以外の応答も可能になる。

図４の曲線１６及び１７は、先行技術と比較して、入射光に対する感度が本発明により大幅に改善されることを明確に示している。この効果は、光起電力電池４５６の重ね合わせや又は増加によって上がる。

次に、図６を参照して、本発明による空間光変調器の第２の実施形態１０２を説明するが、図１〜図５の第１の実施形態１０１と比較して違いのみについて説明する。

少なくとも１つの光起電力電池４５６は、液晶層７の少なくとも１つの側に、複数の接触した光起電力電池４５６の重ね合わせを含む。

すべての電池４５６は、類似しており、図１〜図５を参照して前述したように、層４,１３と層５と層６,１２を含む。

２つの光起電力電池４５６では、得られた光張力は、１．２Ｖ以上であり、そして、外部分極の寄与なしで１Ｖの閾値電圧を有する層７の液晶Ｅ７を再配向するのに十分であり、そして、外部偏光がない場合には、複屈折に変動がある。

次に、図７を参照して、本発明による空間光変調器の第３の実施形態１０３を説明するが、図１〜図５の第１の実施形態１０１と比較して、違いのみについて説明する。

空間光変調器１０３は、液晶層７の両側に、少なくとも１つの光起電力電池４５６を含む。

すべての電池４５６は類似していない：
‐液晶７の片側において、各電池４５６は、図１〜５を参照して前述したように、層４,１３と層５と層６,１２とを含む：この側において、各外側界面層１３は電子伝導性層４であり、そして各内部界面層１２は正孔伝導層６である。（層７に接触する）内側界面層１２の１つは、この内側界面層１２と液晶層７との間の界面において液晶層７の液晶を配向するために配置される；
‐液晶７の反対側において、各電池４５６は、層４,１２と層５と層６,１３とを含む：この反対側において、各内側界面層１２は電子伝導層４であり、そして、各外側界面層１３は正孔伝導層６である。（層７に接触する）内側界面層１２の１つは、この内側界面層１２と液晶層７との間の界面において液晶層７の液晶を配向するために配置される。

十分な数の光起電力電池４５６では、得られた光張力は、外部偏光の寄与なしに層７の液晶を再配向するのに十分であり、そして、外部偏光がない場合には複屈折に変動がある。

本発明によれば、有機Ｄ／Ａブレンド（層５）の利用によって、適切な界面４,６に関連付けられる場合には、光照射下で自発的な光起電力を生じる。これは、光に曝されると電気伝導度が変化するだけである一般的に使用される無機半導体薄膜（例えば、アモルファスＳｉ）又は以前に調査された従来技術による有機感光層（ＰＶＫ：Ｃ６０）の応答とは異なる。液晶に電界強度を誘導し、液晶分子を再配向するために先行技術によるデバイスに電圧を印加する必要がある先行技術による後者の場合とは異なり、本発明による新しいデバイスは、電圧バイアスがゼロでも作動する。更に、有機感光層は室温で溶液から堆積されるので、原則として面積が広い柔軟なデバイスを低コストで開発できる。本発明によれば、高温処理を回避することにより、処理コストが削減され、ＯＡＳＬＭを応用する新たな機会が生まれるはずである。ゼロバイアスで作動する本発明による可能性によって、デバイスの電力消費が削減され、新しい応用機会を生み出す。

潜在用途は、例えば、次の通りである：
‐自己適応型透明性を備えた窓（ガラス）；
‐ビーム偏向デバイス（屈折率格子を使用）；
‐機密デバイスの保護（高強度の入射光の場合において透明度の低下させる）；
‐保護ゴーグル（フォトクロミックガラスに似ているが、準瞬間的に完全に可逆的に応答する）；
‐機密機器の光強度制御保護；
‐適応型光学部品（レンズ、波長板-屈折率格子を使用）；
‐波長選択光スイッチ。

もちろん、本発明は、説明が行われたの実施例に限定されるものではなく、本発明の範囲を超えることなくこれらの実施例に対して多数の修正を行うことができる。

前述のすべての実施形態の変形例では：
‐本発明による空間光変調器は、液晶層７の各側において、複数の光起電力電池４５６の重ね合わせを含む。それは、例えば、実施形態１０２と１０３の組み合わせの場合である；及び／又は
‐各電子供与分子の電子親和力とイオン化ポテンシャルとのエネルギー差が３ｅＶよりも小さいか高いか、及び／又は、各電子受容分子の電子親和力とイオン化ポテンシャルのエネルギーとの差が３ｅＶ以上又は以下である。これにより、本発明による変調器は、赤外線範囲で作動すること、又は可視範囲で半透明になることが可能になる；及び／又は
‐感光層５は、バルクヘテロ接合ではなく二重層である。一般に、Ｐ３ＨＴ（又はＰＣＢＭ）の第１層が堆積され、次にＰＣＢＭ（又はそれぞれＰ３ＨＴ）の第２層が堆積される；及び／又は
‐層１２と液晶層７との間に補助配向層を追加することができる；及び／又は
‐電子伝導層４は、伝導帯が電子受容分子ＡのＬＵＭＯに近い高ギャップ半導体（＞３ｅＶ）にすることもできる。たとえば、化学前駆体から得られたＺｎＯ又はＴｉＯ２の薄層；及び／又は
‐分子１４及び／又は１５は、特に光起電力を強化するために（及び、これによって、ゼロバイアスにおいてデバイス１０１,１０２,１０３の応答変更；この方法では、１つの電池４５６のみで、外部偏光の寄与なしに層７の液晶を再配向するのに十分な光張力を得て、外部偏光がない場合の複屈折の変化を得ることができる）、及び／又はそのスペクトル応答（通常、近赤外から紫外光、つまり１０ｎｍから１．４μｍの波長）を修正するために、変更することができる；電子供与分子Ｄは、例えば、ポリ［Ｎ−９’−ヘプタデカニル−２，７−カルバゾール−ａｌｔ−５，５−（４，７−ジ−２−チエニル−２’、１’、３’−ベンゾチアジアゾール］（ＰＣＤＴＢＴとも呼ばれる）とすることができ、及び／又は電子受容分子Ａは、例えば、１’、１’’、４’、４’’−テトラヒドロ−ジ［１，４］メタノナフタレノ［１，２：２’、３’、５６，６０：２’’、３’’］［５，６］フラーレン−Ｃ６０（ＩＣＢＡとも呼ばれる）とすることができる；及び／又は
‐特に、層７がゲスト二色性色素がそこで分散された液晶のような「インテリジェント（intelligent）」液晶を含む場合（特許文献：ＷＯ１９９９０６７６８１Ａ１）には、偏光子１、１１は任意である；及び／又は
‐基板２及び／又は１０は、別の材料で、例えばポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴとも呼ばれる）のフィルムから作成することができる；及び／又は
‐導電層３及び／又は９は、別の材料、たとえばＰＥＤＯＴ：ＰＳＳフィルムで作成できる；及び／又は
‐特に、デバイス１０１,１０２,１０３が０バイアス電圧で作動するように設計されている場合、及び／又は層２,８,１０の１つ以上の層が電気的接地に接続されているか及び／又は電極の役割を果たす場合には、導電層３９は任意である；本発明による変調器は、（好ましくは他の電極なしの）電極３、又は（好ましくは他の電極なしの）電極９、又は（好ましくは他の電極なしの）電極３及び９を含むことができる；及び／又は；
‐層４は、別の材料、例えば、ＺｎＯ又は他の高分子電解質で作成することができる；及び／又は
‐層６は、別の材料、例えば、ＭｏＯ３で作成することができる；及び／又は
‐層７の液晶は、別の材料、特に複屈折を示す任意のタイプのネマチック液晶、好ましくは制御電圧の低い液晶で作成することができる。層７の液晶は、例えば、ＴＬ２０５液晶（シクロヘキサンフッ素化ビフェニルとフッ素化テルフェニルとの混合物）で作成できる；及び／又は
‐層８は、別の材料、例えば、ポリイミドで作成できる；及び／又は
‐電子供与（Ｄ）分子と電子受容（Ａ）分子とを含む感光層（５）は、３成分混合物とすることができる；及び／又は
‐層１３は、別の層３,２,１又はその他の層と融合することができる；及び／又は
‐層５では、電子供与分子Ｄ,１５と電子受容分子Ａの質量比は、１：３〜３：１又は他の値まで変化する。

もちろん、本発明の異なる特性、形態、変形例、及び実施形態は、それらに互換が無いか又は相互に排他的でない限り、様々な組み合わせで相互に組み合わせることができる。特に、上記のすべての変形例及び実施形態は、相互に組み合わせることができる。

Claims (27)

1. ‐液晶分子を含む液晶層（７）；
   ‐前記液晶層（７）の少なくとも一方の側における、少なくとも１つの光起電力電池（４５６）であって、各光起電力電池（４５６）が、電子供与（Ｄ）分子と電子受容（Ａ）分子とを含む感光層（５）を含み、各光起電力電池（４５６）が、光照射下での自発型の光起電力のために配置されており、前記感光層（５）が、この感光層（５）への光照射下において、前記液晶層（７）での電圧降下の起点となるために配置されており、この電圧降下によって、前記液晶分子の方向が変更され、更に液晶層（７）の複屈折が変更される、前記の少なくとも１つの光起電力電池；
   を含む、液晶空間光変調器。
2. 電子供与分子及び電子受容分子が、混ざり合った状態にあると共に、バルクヘテロ接合層を形成することを特徴とする、請求項１に記載の空間光変調器。
3. 前記電子供与分子が有機電子供与分子であることを特徴とする、請求項１又は２に記載の空間光変調器。
4. 前記電子受容分子が有機電子受容分子であることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の空間光変調器。
5. 前記の少なくとも１つの光起電力電池（４５６）が、前記液晶層（７）の少なくとも一方の側において、複数の光起電力電池の重ね合わせを含むことを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載の空間光変調器。
6. 前記液晶層（７）の各側において、少なくとも１つの光起電力電池（４５６）を含むことを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載の空間光変調器。
7. 前記の又は各々の又は少なくとも１つの光起電力電池（４５６）が、内側界面層（１２）を更に含み、
   この内側界面層（１２）が、
   ‐この光起電力電池（４５６）の前記感光層（５）と接触しており、この内側界面層（１２）が前記液晶層（７）とこの感光層（５）との間に位置していること；又は
   ‐液晶層（７）であること；
   を特徴とする、請求項１〜６のいずれか一項に記載の空間光変調器。
8. 前記内側界面層（１２）が、それに接触している感光層（５）からの電子の移動よりも、それに接触している感光層（５）からの正孔の移動の方が容易となるように配置されている正孔伝導層（６）であることを特徴とする、請求項７に記載の空間光変調器。
9. 前記の又は少なくとも１つの光起電力電池（４５６）における前記内側界面層（１２）が、
   ‐前記液晶層（７）と接触しており、前記内側界面層（１２）が、この内側界面層（１２）と前記液晶層（７）との界面において前記液晶層（７）の前記液晶を配向させるために配置されていること；又は
   ‐前記液晶層（７）であり、この光起電力電池（４５６）の前記感光層（５）が、この感光層（５）と前記液晶層（７）との界面において前記液晶層（７）の前記液晶を配向させるために配置されていること；
   を特徴とする、請求項７又は８に記載の空間光変調器。
10. 内側界面層（１２）が、
    ‐前記液晶層（７）と接触しており、更に疎水性であること；又は
    ‐前記液晶層（７）であり、この光起電力電池（４５６）の前記感光層（５）が疎水性であること；
    を特徴とする、請求項９に記載の空間光変調器。
11. 前記の又は各々の又は少なくとも１つの光起電力電池（４５６）が、この光起電力電池（４５６）の前記感光層（５）と接触している外側界面層（１３）を更に含み、この感光層（５）が、前記液晶層（７）とこの外側界面層（１３）との間に配置されていることを特徴とする、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の空間光変調器。
12. 前記外側界面層（１３）が、それに接触している感光層（５）からの正孔の移動よりも、それに接触している感光層（５）からの電子の移動の方が容易となるように配置されている電子伝導層（４）であることを特徴とする、請求項１１に記載の空間光変調器。
13. 前記の又は各々の又は少なくとも１つの光起電力電池（４５６）が、
    ‐請求項７〜１０のいずれか一項に記載の前記内側界面層（１２）；及び
    ‐請求項１１〜１２のいずれか一項に記載の前記外側界面層（１３）；
    の両方を含むこと、
    所定の感光層（５）に接触している前記内側界面層（１２）とそれと同じ所定の感光層（５）に接触している前記外側界面層（１３）とが、異なる材料で作られていることを特徴とする、請求項１〜１２のいずれか一項に記載の空間光変調器。
14. ‐前記内側界面層（１２）及び前記外側界面層（１３）のうちの１つが、それに接触している感光層（５）からの電子の移動よりも、それに接触している感光層（５）からの正孔の移動の方が容易となるように配置されている正孔伝導層（６）であること；
    ‐前記内側界面層（１２）及び前記外側界面層（１３）のうちのもう一方が、それに接触している感光層（５）からの正孔の移動よりも、それに接触している感光層（５）からの電子の移動の方が容易となるように配置されている電子伝導層（４）であること；
    を特徴とする、請求項１３に記載の空間光変調器。
15. 前記電子伝導層（４）の仕事関数と、前記外側界面層（１３）に接触している前記感光層（５）の各電子受容分子の電子親和力とのエネルギー差の絶対値が、０．２ｅＶ以下であることを特徴とする、請求項１４に記載の空間光変調器。
16. 前記正孔伝導層（６）の仕事関数と、前記内側界面層（１２）に接触している前記感光層（５）の各電子供与分子のイオン化ポテンシャルとのエネルギー差の絶対値が、０．２ｅＶ以下であることを特徴とする、請求項１４又は１５に記載の空間光変調器。
17. 前記液晶層（７）が、前記光起電力電池（４５６）の各部分よりも高い電気抵抗を有することを特徴とする、請求項１〜１６のいずれか一項に記載の空間光変調器。
18. 各電子供与性分子についての電子親和力とイオン化ポテンシャルとのエネルギー差が、３ｅＶ以上であることを特徴とする、請求項１〜１７のいずれか一項に記載の空間光変調器。
19. 各電子受容分子についての電子親和力とイオン化ポテンシャルとのエネルギー差が、３ｅＶ以上であることを特徴とする、請求項１〜１８のいずれか一項に記載の空間光変調器。
20. 前記電子供与分子の電子親和力と前記電子受容分子の電子親和力とのエネルギー差が、電子供与分子及び電子受容分子のペア毎に、０．１ｅＶ以上、好ましくは０．３ｅＶ以上であることを特徴とする、請求項１〜１９のいずれか一項に記載の空間光変調器。
21. 前記電子供与分子のイオン化ポテンシャルと前記電子受容分子のイオン化ポテンシャルとのエネルギー差が、電子供与分子及び電子受容分子のペア毎に、０．１ｅＶ以上、好ましくは０．３ｅＶ以上であることを特徴とする、請求項１〜２０のいずれか一項に記載の空間光変調器。
22. 電子供与分子及び電子受容分子のペア毎の、前記電子受容分子の電子親和力と前記電子供与分子のイオン化ポテンシャルとの間のエネルギー差が、下記の方程式：
    

    

    （式中、ＥＡ（Ａ）が、ｅＶで表される各電子受容分子の電子親和力であり、
    ＩＥ（Ｄ）が、ｅＶで表される各電子供与分子のイオン化ポテンシャルであり、
    Ｖ（フレデリックス）が、前記液晶液層（７）の液晶液についてのＶで表されるフレデリックス閾値電圧であり、
    ｅが、Ｃで表される電子の基本電荷である。）
    であることを特徴とする、請求項１〜２１のいずれか一項に記載の空間光変調器。
23. 各電子供与分子のイオン化ポテンシャルが、５ｅＶ以上であることを特徴とする、請求項１〜２２のいずれか一項に記載の空間光変調器。
24. 各電子受容分子の電子親和力が、３．５ｅＶ以上であることを特徴とする、請求項１〜２３のいずれか一項に記載の空間光変調器。
25. 前記液晶層（７）及び前記の少なくとも１つの光起電力電池（４５６）が、２つの偏光子（１,１１）の間に含まれることを特徴とする、請求項１〜２４のいずれか一項に記載の空間光変調器。
26. 各光起電力電池（４５６）の厚さが、１μｍ未満であることを特徴とする、請求項１〜２５のいずれか一項に記載の空間光変調器。
27. 前記電子供与分子の化学構造と前記電子受容分子の化学構造とが異なることを特徴とする、請求項１〜２６のいずれか一項に記載の空間光変調器。

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