JPH04301818A - 空間光変調素子 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、入射光像に対応する電
界を、光導電層の導電性変化によって光変調層に印加し
て光変調を行う空間光変調素子にかかり、特に光変調層
として高分子中に液晶が分散保持された高分子液晶複合
体を用いた空間光変調素子における光導電層の改良に関
する。

【０００２】

【従来の技術】高分子中に液晶が分散保持された光変調
層を用いた空間光変調素子としては、たとえば図６に示
すものがある。同図において、情報記録層としての光変
調層１０の書込み光入射側には、誘電体ミラ−１２，不
導体の遮光膜１４が各々順に積層して形成されている。 そして、この遮光膜１４の更に書込み光入射側には、光
導電層１６が積層されており、更にその外側には、透明
電極１８，ガラス基板２０が各々積層されている。他方
、光変調層１０の読出し光入射側には、透明電極２２，
ガラス基板２４が各々積層されている。そして、透明電
極１８，２２間には、適宜の駆動用電源２６が接続され
ている。

【０００３】このような空間光変調素子の作用を説明す
ると、所望される情報を含んだ書込み光は、矢印Ｆ１で
示すように素子の光導電層１６に入射する。光導電層１
６では、書込み光の強度に対応した電荷像が形成される
。他方、光変調層１０には、矢印Ｆ２で示すように読出
し光が入射する。ところが、この光変調層１０には、光
導電層１６に形成された電荷像による電界が影響してお
り、この電界の程度，別言すれば書込み光の強度に対応
した光変調が行なわれることとなる。光変調層１０によ
って変調を受けた読出し光は、誘電体ミラ−１２によっ
て反射され、矢印Ｆ３で示すように出力される。

【０００４】なお、遮光膜１４は、誘電体ミラ−１２を
突き抜けた読出し光が光導電層１６に達して電荷像を乱
し、読出し画像のコントラストの低下が起こらないよう
にするためのものである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、以上の
ような従来技術では、次のような不都合がある。 ■誘電体ミラー１２及び遮光膜１４を形成する必要があ
り、その形成工程に時間がかかる。また、それらの膜厚
管理や完全な読出し光の反射，遮光が困難である。 ■誘電体ミラー１２及び遮光膜１４が有限の抵抗値を有
するため、得られる画像に影響がでる。 ■画像の書込み，読出しを行う光学系が複雑となる。本
発明は、この点に着目したもので、簡便な構成で良好に
画像の書込み，読出しを行うことができる空間光変調素
子を提供することを、その目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、高分子液晶複
合体によって構成された光変調層に書込み光の強度分布
に対応する電界を印加する光導電層が、電荷生成層と電
荷移送層とによって構成されている空間光変調素子にお
いて、第１の可視領域以外の波長の光を吸収して電荷を
生成するとともに、第２の可視領域の波長の光を透過す
る電荷生成層を備えたことを特徴とする。

【０００７】

【作用】本発明によれば、書込み光と読出し光とを、同
一方向から光導電層に入射して透過型の構成とすること
ができるので、誘電体ミラーや遮光膜は省略される。書
込み光は、光導電層の電荷生成層で吸収されて電荷を生
成する。この電荷が電荷移送層によって移送されると、
光変調層に書込み光の強度分布に対応する電界が印加さ
れるようになる。読出し光は、光電導層を透過して光変
調層に入射し、ここで印加電界に応じて変調を受ける。

【０００８】

【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。なお、上
述した従来例と同様又は相当する構成部分については、
同一の符号を用いることとする。

【０００９】＜実施例１＞最初に、図１乃至図３を参照
しながら、本発明の実施例１について説明する。図１に
は、実施例１の構成が示されている。同図において、光
導電層３０は、電荷生成層３２と電荷移送層３４とによ
って構成されている。そして、電荷生成層３２と透明電
極１８との間にはブロッキング層３６が形成されており
、電荷移送層３４と光変調層１０との間には、ブロッキ
ング層３８が形成されている。

【００１０】以上の各部のうち、まず、ブロッキング層
３６が、ＩＴＯによる透明電極１８が形成されたガラス
基板２０上に形成される。このブロッキング層３６とし
ては、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）が用いられ、０
．２μｍの厚さにディップコート法によって成膜される
。このブロッキング層３６は、透明電極１８から電荷生
成層３２への電荷の注入を防止するためのものである。

【００１１】次に、このブロッキング層３６の上に、電
荷生成層３２としてチタニルフタロシアニン（ＴｉＯＰ
ｃ）が８００Åの厚さに真空蒸着法によって成膜される
。更に、その上に、電荷移送層３８として、ポリカーボ
ネート中にヒドラゾン化合物を重量比１：１で分散させ
た膜を、１μｍの厚さにディップコート法によって成膜
する。

【００１２】次に、光変調層１０としては、ポリマ分散
型液晶が用いられている。ポリマ分散型液晶としては、
たとえばＢＤＨ社の液晶Ｅ−９（ＢＤＨ社）が用いられ
る。この液晶を、ポリエステルオリゴマとアクリル酸系
モノマの重量比６：４の混合溶液に７０重量％溶かして
均一溶液を得る。そして、この溶液に、重合開始剤とし
てメルク社製のＤａｒｏｃｕｒｅ１１７３を５重量％混
入する。そして更に、その混合溶液を厚さ１０μｍのセ
ルに溶液を注入するとともに、紫外線を照射して硬化，
相分離させる。これによって、高分子中に液晶が分散保
持された高分子液晶複合体が形成される。

【００１３】なお、ＴｉＯＰｃによる電荷生成層３２の
吸光度特性は、図２に示すようになる。このグラフから
、波長６５０〜７００ｎｍに顕著な吸収があることがわ
かる。そこで、本実施例では、書込み光として、波長６
７０ｎｍの半導体レーザ光が用いられ、読出し光として
波長４３６ｎｍの青色光が用いられる。

【００１４】次に、このような光変調層１０と光導電層
３０との間には、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）によ
るブロッキング層３８が０．８μｍの厚さにディップコ
ート法によって設けられている。このブロッキング層３
８は、電荷移送層３４中の電荷移送剤が光変調層１０に
溶け出すのを防止するためのものである。

【００１５】次に、図３を参照しながら、以上のように
構成された実施例１の空間光変調素子に対する情報の書
込み，読出し装置について説明する。同図において、レ
ーザ発振器４０から出力された情報を含む書込み光は、
光学系４２を介してハーフミラー４４に入射するように
なっている。他方、このハーフミラー４４には、光源４
６から出力された読出し光が、光学系４８を介して入射
するようになっている。これらの光は、ハーフミラー４
４を介して上述した構成の空間光変調素子５０に入射す
るようになっている。空間光変調素子５０における透明
電極１８，２２には、駆動用の直流電源５２が接続され
ており、その光出力側には、光学系５４が設けられてい
る。この光学系５４の出力側には、シュリーレン光学系
を構成するためのピンホール５６を介してスクリーン５
８が配置されている。

【００１６】次に、以上のような実施例１の作用につい
て説明する。まず、空間光変調素子５０に対する情報書
込みの動作から説明する。レーザ発振器４０から出力さ
れた情報を含む書込み光は、光学系４２，ハーフミラー
４４を各々介して空間光変調素子５０の光導電層３０の
電荷生成層３２に入射する。この電荷生成層３２では、
入射光が図２に示す特性によって吸収され、その吸収部
分で電荷が生成される。生成された電荷のうち正電荷は
、電荷移送層３４の作用によって移送される。

【００１７】この結果、光導電層３０における書込み光
の照射部分の抵抗が低下し、直流電源５２による電界が
光変調層１０にかかるようになる。全体としてみると、
光変調層１０には、入射光強度分布に対応する電界が印
加されるようになる。このため、光変調層１０が駆動さ
れて電界印加部分が透明状態となる。

【００１８】次に、以上のようにして空間光変調素子５
０に書き込まれた情報の読出しの動作について説明する
。光源４６から出力された読出し光は、光学系４８を介
してハーフミラー４４に入射し、更に空間光変調素子５
０に入射する（図１矢印Ｆ４参照）。読出し光は、最初
に、光導電層３０に入射するが、図２に示したように吸
収の程度が低い波長が選択されているので、吸収されず
そのまま透過して光変調層１０に達する。

【００１９】光変調層１０では、その透明度の分布に応
じて読出し光が透過し、これによって情報の読出しが行
われる（図１矢印Ｆ５参照）。なお、光変調層１０にお
いて書込み光が照射されていない部分では、読出し光は
散乱される。読出し光は、光学系５４，ピンホール５６
を各々介してスクリーン５８上に照射され、読み出され
た像がスクリーン５８上に形成されることになる。

【００２０】本実施例に関して試作した空間光変調素子
によれば、直流電源５２による印加電圧１５０Ｖで良好
な白黒画像の書込み，読出しを行って、スクリーン５８
上への投影を行うことができた。

【００２１】＜実施例２＞次に、図４を参照しながら、
本発明の実施例２について説明する。なお、上述した実
施例１と同様又は相当する構成部分については、同一の
符号を用いる。本実施例では、光導電層６０が電荷生成
層６２と電荷移送層６４とによって構成されており、電
荷生成層６２はＴｉＯＰｃによって３〜１０μｍのピッ
チのストライプ状に形成されている。なお、電荷生成層
６２のストライプの間は、電荷移送層６４によって埋め
られている。その他の構成部分や各部の膜厚などは、実
施例１と同様である。

【００２２】このような空間光変調素子に対する書込み
，読出しは、図３に示した装置によって行われる。図５
には、書込み時の様子が示されており、書込み光はたと
えば矢印Ｆ６で示す範囲で光導電層６０に入射する。 光が入射した光導電層６０では、上述した実施例と同様
に電荷が生成されて抵抗値が低下する。しかし、電荷生
成層６２におけるストライプのピッチが十分小さいため
、ＴｉＯＰｃが存在しない領域に対応する光変調層１０
側にも直流電源５２による電界がかかるようになる。 図示の例では、１０Ａで示す領域に電界がかかるように
なる。このため、電荷生成層６２がストライプ状である
にもかかわらず、電界は書込み光の強度分布に良好に対
応して光変調層１０に印加されるようになり、良好な白
黒画像が得られる。また、書込み光，読出し光の利用効
率も向上する。

【００２３】＜他の実施例＞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、たとえば、ブロッキ
ング層３６，３８としてシリコン樹脂を用いるようにし
てもよい。その他の部分の材料，形状なども同様である
。また、情報の書込み，読出しの光波長についても、何
ら上記実施例に限定されるものではない。

【００２４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明による空間
光変調素子によれば、光導電層の電荷生成層を、第１の
可視領域以外の波長の光を吸収して電荷を生成するとと
もに、第２の可視領域の波長の光を透過するように構成
したので、次のような効果がある。 （１）書込み光と読出し光を同一方向から光導電層に入
射して遮光膜や誘電体ミラーを省略することができるの
で、それらの製造工程が省略できる。 （２）また、情報の書込み，読出しを行う光学装置の構
成が簡略化できる。更に、光路が一方向なので光損失が
少ない。光導電層をストライプ状に構成するようにすれ
ば、更に光損失の低減を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による空間光変調素子の実施例１を示す
構成図である。

【図２】実施例１における電荷生成層の吸光度特性を示
すグラフである。

【図３】実施例１における情報の書込み，読出し装置の
一例を示す構成図である。

【図４】本発明の実施例２を示す構成図である。

【図５】実施例２における情報書込み時の様子を示す説
明図である。

【図６】従来例を示す説明図である。

【符号の説明】

１０…光変調層、１２…誘電体ミラー、１４…遮光膜、
１８，２２…透明電極、２０，２４…基板、３０，６０
…光導電層、３２，６２…電荷生成層、３４，６４…電
荷移送層、３６，３８…ブロッキング層、４０…レーザ
発振器、４２，４８，５４…光学系、４４…ハーフミラ
ー、４６…光源、５０…空間光変調素子、５２…直流電
源、５６…ピンホール、５８…スクリーン、Ｆ１，Ｆ４
，Ｆ６…書込み光入射方向、Ｆ２，Ｆ４…読出し光入射
方向、Ｆ３，Ｆ５…読出し光出力方向。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　高分子液晶複合体によって構成された
   光変調層に書込み光の強度分布に対応する電界を印加す
   る光導電層が、電荷生成層と電荷移送層とによって構成
   されている空間光変調素子において、第１の可視領域以
   外の波長の光を吸収して電荷を生成するとともに、第２
   の可視領域の波長の光を透過する電荷生成層を備えたこ
   とを特徴とする空間光変調素子。