JPH0460616A - 光―光変換素子及び表示装置 - 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−光変換素子及びこれを用いた表示装置に係
り、特に光コンピュータや撮像装置等に応用して好適な
、光−光変換素子及び表示装置に関する。

〔従来の技術〕

光学像を入力し、出力としても光学的に出方できるよう
に構成されている光−光変換素子としては、例えば液晶
型光変調器や光導電性ボッゲルス効果索子、マイクロチ
ャンネル型光変調器などのような空間変調素子或いはフ
ォトクロミック材を用いて構成され素子等のように、各
種の形態のものが開発され、例えば光書込み投影装置や
光コンピュータの光並列処理のための素子１画像の記録
用の素子等として最近注目されつつある。また、本出願
人会社においても、光−光変換素子を用いた高解像度の
表示装置や撮像装置について、例えば特願平１−１８４
４８０号や特願平１−３１００３３号等にて提案を行な
っている。

〔発明が解決しようとする課題〕

かかる光−光変換素子の場合、高分子一液晶メモリ膜中
の液晶の配向状態により情報の記憶を行なうが、この記
憶された情報を消去するには、光変調層部材として使用
されている高分子一液晶メモリ膜中の液晶を、その融点
の温度と高分子材料の融点との間の温度にまで昇温して
、液晶を溶融させて等方性相とすることにより消去する
必要があり、上記のようにしてＭ融状態になされて等方
性相になっていた液晶は、時間の経過により冷却してネ
マティック相になり、その部分が不透明な状態に変化す
る。従って、消去に時間がかかるために、動画を扱うに
は、応答速度が速くできないという欠点があった。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、書込み用電磁放射線束の強度に応じて内部の
インピーダンズが変化する第１の光導電層と、この光導
電層に対向配置される発光層と、この光導電層及び発光
層を挟装する第１．第２の電極層と、この両″を極層に
電圧を印加して両電極層間に電界を発生させることによ
り発光層に第１の光導電層のインピーダンズ変化に応じ
た明るさの発光を行なわせる第１の電圧源とよりなる第
１ブロックと、上記発光層各部の明るさに応じて内部の
インピーダンズが変化する第２の光導電層と、第２の光
導電層に対向配置される光変調材層と、第２の光導電層
及びと光変調材層とを挟装する第３、第４の電極層と、
これら第３．第４の電極層に電圧を印加して第２の光導
電層のインピーダンズ変化に応じた強度分布の電界を生
じさせる第２の電圧源とよりなる第２ブロックとを備え
、これら両ブロックを積層又は光学的に結合して構成し
た光−光変換素子、及びこれを用いた表示装置を提供す
ることにより、前記課題を解消した。

〔実施例〕

本発明の光−光変換素子について、図面を参照し乍ら説
明する。第１図は本発明の光−光変換素子の第１実施例
を原理的に示す断面図である０図中、１５ａ　、　１５
ｂは透明な基板（支持部材）、Ｅ１〜Ｅ４は透明電極（
以下単に「電極ｊとも記す）、１２ａ、１２ｂは光導電
層（ＰＣ）　、１６ａ、１６ｂは絶縁膜、１３は光変調
層、１４は誘電体ミラー（層）１９はＥＬ（エレクトロ
ルミネッセンス）等を用いた発光層である。かかる構成
のうち、絶縁膜１６ｂで隔てられる各ブロックは、夫々
従来の光−光変換素子（情報記録媒体）に相当するので
、以下便宜上、基板１５ａ乃至電極Ｅ２．ｔでの積層構
成を第１ブロックと呼び、電極Ｅ３乃至基板１５ｂまで
の積層構成を第２ブロックと呼ぶことにする。

なお、ｖ　、、　ｖ　２は夫々電極Ｅ　Ｉ＋　Ｅ　２　
；および電極Ｅ　３　ｒ　Ｅ　Ａに電圧を印加する電源
１交流、直流いずれでも良い）である。

かかる構成の光−光変換素子１は、書込み用電磁放射ｗ
Ａ（光）の強度（結像された光学像の明暗）に応じて、
光導電層１２ａの内部ではインピーダンズの変化（明部
では低インピーダンズ、暗部では高インピーダンズ）が
生じ、発光層１９において発光する。更にこの発光が第
２の光導電層１２ｂに書込まれることにより光導電層１
２ｂ内部でもインピーダンズの変化が生じ、これによっ
て光変調層１３の各部分に於ける電界が変化し、読出し
光を変調する。なお、誘電体ミラー（層）１４は必要に
応じて設けられる。

ここで、光導電層１２ａ（第１ブロック）においては、
発光層１９で発光した光が、第２ブロックの光導電層１
２ｂのみならず光導電層１２ａにも入射するので、第５
図に示すように双安定状態を示し、書込み用電磁放射線
束を除いた後も発光を保持する。従って、光変調層１３
は読出し光を変調する動作を維持する。

次に消去動作は、第１ブロック用の電源ＶＩを０とし、
又は図示しないスイッチをＯＦＦすることにより、電極
Ｅ　、、　Ｅ　２間の電界を無く（充分小さり）シ、第
５図中の０点に戻すことによって、容易且つ迅速（高速
）に消去することが可能となる。

また、書込み用光束は、第１ブロックの発光層１９で光
増幅された後、第２ブロック（光導電層１２ｂ、光変調
層１３）に書込まれるために、光導電層１２ｂに十分な
光を与えることになり、その結果、光変調層１３におけ
る読出し光の十分な変調を行なうことができる。

次に、本発明の光−光変換素子の第２実施例について、
第２図の原理的断面図を参照し乍ら説明する。この図に
おいて、第１図に示した第１実施例素子１と同一構成要
素には同一符号を付して、その詳細な説明を省略する。

この第２実施例素子２の主な特徴は、第１ブロックにお
いて、光導電層１２ａの代りに電荷発生層１７と電荷輸
送層１８を用いたところにある。電荷発生層１７では書
込み光の光学像各部の明るさに応じた（比例しな）量の
電荷が発生し、この電荷が電荷輸送層１８により発光層
（ＥＬ）１９に運ばれて、これを発光させるものである
。

なお、第１図中の光導電層１２ａと絶縁膜１６ａとの間
、または第２図中の電荷輸送層１８と絶縁膜１６ａとの
間に、シリコン等により遮光層もしくは誘電体ミラー層
を設けて、双安定性のない構成として用いても良い。

また、第３図は光−光変換素子の第３実施例であり、こ
れは上記第１実施例素子１（又は第２実施例素子２）の
第１ブロックと第２ブロックとを機能分離してバラバラ
の構成とし、両者の間にレンズＬ６を配置して、第１ブ
ロックに生じた光学像を、第２ブロックの光導電層１２
ｂに結像している。なお、両ブロックを別体にしたこと
により、電極Ｅ２及びＥ３の外側に透明な支持部材１５
ｃ。

１５ｄを夫々備えている。

なお、第１ブロックに生じた光学像を第２ブロックに供
給する手段としては、レンズの代りに、第４図示の第４
実施例素子４の如く、両ブロックを光フアイバー束２１
で接続して構成しても良い。

次に、上記光−光変換素子１（２〜４）を使用した表示
装！の具体的実施例について、第６図以降を参照して説
明する。

第６図は表示装置の第１実施例を示す原理的構成図であ
り、この図において、Ｋ　Ｉ、　Ｋ　２は参照光光源（
夫々書込み用及び読出し用）、２７は偏向器、Ｌ１〜Ｌ
３はレンズ、２８は偏光ビームスグリツタ（以下単に「
ビームスプリッタ」とも記す）２９はスクリーンである
。この実施例装置７においては、光−光変換素子１を構
成する光変調層の素材としては、複屈折性を示すＴＮ液
晶１強誘電性液晶や、ニオブ酸リチウム等の電気光学結
晶等が使用される。なお、この実施例装置７では、光源
に２からの参照光を、レンズＬ２及びビームスプリッタ
２８を介して光−光変換素子１に照射し、その反射光を
ビームスプリッタ２８及びレンズＬ３を介してスクリー
ン２９に投影しているが、かかる構成から推察できるよ
うに、第２ブロックの光導電層１２ｂと光変調層１３と
の間に、誘電体ミラー１４を備えたものを光−光変換素
子として使用している（誘電体ミラーとして波長選択性
ミラーを使用しても良い）。

次に、本発明の表示装置の第２実施例について、第７図
の構成図を参照し乍ら説明する。この図において、第６
図に示した第１実施例装置７と同一構成要素には同一符
号を付して、その詳細な説明を省略する。この第２実施
例装置８の主な特徴は、ビームスプリッタの代りに、ア
パーチャ２６（透孔でも良い）が設けられたミラー２５
を使用し、これをレンズＬ３とスクリーン２９との間の
、光束が収束している位置に配置して構成している。

なお、この実施例装置８においては、光−光変換素子１
を構成する光変調層には、散乱モード液晶やＰＬＺＴ等
が用いられる。散乱モード液晶としては、例えば高分子
中に高抵抗液晶を分散させた高分子一液晶複合膜を用い
ても良い。

第８図は本発明の表示装置をカラーで表示できるように
した構成例である。この図において２３は３色分解合成
プリズムであり、これはグイクロイックプリズムＤＰと
プリズムＰ　Ｉ　ｒ　Ｐ　２　とから成っている。この
３色分解合成プリズム２３（の各プリズムＰ　Ｉｔ　Ｄ
　Ｐ、Ｐ　２）に対面して、例えばＲＧ、Ｂの３色（領
域）に分解された光学像を夫々記録した光−光変換素子
１ａ〜ＩＣが同一平面上に配！されている。

かかる構成において、光源に２からの参照光を偏光ビー
ムスプリッタ２８を介して３色分解合成プリズム２３に
照射すると、ダイクロイックプリズムＤＰにてＲ，Ｇ、
Ｂの３色に分解され、そのうちＧ（緑）は直進して光−
光変換素子１ｂに入光し、Ｒ（赤）とＢ（青）は夫々互
いに反対方向に分れ、夫々プリズムＰ　Ｉ＃　Ｐ　２を
介して光−光変換素子１ａ及びＩＣに入光する。そして
各光−光変換素子内の誘電体ミラー（１４）で反射する
と共に光変調層（１３）にて被写体Ｏの各色の光学像に
対応して変調された後、再びダイクロイックプリズムＤ
Ｐに入光し、ここで合成された後、ビームスプリッタ２
８及びレンズＬ３を介してスクリーン２９にカラー映像
として投射される。

なお、光−光変換素子１ａ〜ｌｃはＲ，Ｇ、Ｂ等の３色
に分解された素子であってし、各発光層（１９）の発光
波長は、光導電層（１２ｂ）か感度のある波長域を持っ
ていれば良い。また、書込む情報としては、第９図に示
すような任意の情報記録媒体６を光源に３からの光で読
出して得られる電磁放射線束でも良く、かかる時系列情
報の走査による書込みを、選択切換えできるよう構成し
てＩＪ良い。

第９図に示した本発明の表示装置第４実施例１０におけ
る情報記録媒体６は映画フィルムの如きフィルム状であ
るが、これに限定されるものではなく、例えばテープ状
、カード状等、各種の形状形態のものが使用できる。

以上の説明においては、本発明の表示装置７〜１０にて
使用する、被写体の光学像形成用の手段としては、光−
光変換素子を用いるものとしたが、これに限らず、例え
ば第１０図（＾）、　（Ｂ）に示すような、光変調層の
代りに電荷保持層２２を有する電荷保持型の記録媒体２
０ａ又は２０ｂを使用しても良い。スイッチ（図示せず
）をＯＮして電源■りからの電圧を両電１［ＩＥＩＩＥ
２に印加すると、光導電層１２ａのインピーダンズの変
化に応じた電界の強弱（疎密）が生じるので、電荷保持
層２２には、第１１図（Ａ）、　ＣＢ）に示すように、
電界の強弱に応じた電荷の疎密が生じる。なお、第１０
図（＾）の電荷保持層２２は内部埋込み型であるので、
電荷は電荷保持層２２内に生じ、同図（Ｂ）の記録媒体
２０ｂは光導電層１２ａと電荷保持層２２の間に設けら
れたギャップｇに面した所に、第１１図＋８）に示すよ
うに電荷が生じる。

第１２図は、かかる電荷保持型の情報記録媒体５に記録
された情報を読出す読出し手段の１例を示す原理的斜視
図である。Ｈｌは再生ヘッドであり、これは電荷像によ
って生じる電界を光変調層（１３）に与えて、光学像に
変換するものである。

また、第１３図（＾）〜（Ｃ）は光変調層１３を含んだ
記録媒体２０ｃ〜２０ｅを示す原理的構成図である。こ
のうち、同図（Ｂ）及び同図（Ｃ）の記録媒体２０ｄ、
２０ｅ形状的構成は、夫々前記第１０図（Ｂ）及び（Ａ
）に示した記録媒体２０ｂ及び２０ａと同じであり、第
１１図＋８）の記録ａ体２０ｃは、同図ｆＢ）の記録媒
体２０ｄの光導電層１２ａ及び電極Ｅ、を光変調層１３
と同じ広さに形成して両者を密着して形成したものであ
る。光変調材としては、例えば高分子一液晶複合膜やＰ
ＬＺＴ等を用いることができる。また、電荷保持層を光
変調層（材）に更に積層した構成とすることにより、メ
モリー機能を持たない光変調材を使用することもできる
。

〔効　果〕

本発明の光−光変換素子は以上のように構成したので、
光導電層と発光層とを有する第１ブロックは物理的な双
安定性を有し、情報の書込みに応じて発光保持するので
、光導電層と光変調層を有する第２ブロックに情報が書
込まれた際にメモリー機能を発揮し、光変調層はメモリ
ー機能が不要なので、ＴＮ液晶等を用いた場合でも素子
としてはメモリー性を有することができ、情報の消去は
所定の電界を除去（電圧印加を解除）するだけで良いの
で容易であり、且つ消去動作にかかる時間を短縮できる
。また、かかる光−光変換素子を備えた表示装置は、従
来例に比べて輝度や解像度。

及びコントラスト比の向上が図れ、しかもフルカラーの
表示も可能であるという、実用上清れた特長を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第４図は本発明の光−光変換素子の第１乃至
第４実施例を原理的に示す断面図、第５図は本発明の光
−光変換素子の動作原理を示す特性図、第６図乃至第９
図は本発明の表示装置の第１乃至第４実施例を示す原理
的構成図、第１０図及び第１３図は記録媒体の具体的な
構造を原理的に示す断面図、第１１図は記録媒体の電荷
保持層における像形成方法説明用原理図、第１２図は電
荷保持型の情報記録媒体に記録された情報の読出し手段
の１例を示す原理的斜視図である。 １〜４．１ａ〜ＩＣ・・・光−光変換素子、５．６・・
・情報記録媒体、７〜１０・・・表示装置、１２ａ　、
　１２ｂ・・・光導電層、１３・・・光変調層、１４・
・・誘電体ミラー（層）　、１５ａ、　１５ｂ・・・透
明基板、１６ａ、１６ｂ・・・絶縁膜、１７・・・電荷
発生層、１８・・・電荷輸送層、１９・・・発光層（Ｅ
Ｌ）、２０ａ〜２０ｅ・・・記録媒体、２１・・・光フ
アイバー束、２２・・・電荷保持層、２３・・・３色分
解合成グリズム、２５・・・ミラー、２６・・・アパー
チャ、２８・・・偏光ビームスプリッタ、２９・・・ス
クリーン、ＤＰ・・・ダイクロイックプリズム、Ｅ１〜
Ｅ４・・・透明電極、Ｈ，・・・再生ヘッド、Ｋ１〜に
３・・・光源、Ｌ１〜Ｌ６・・・レンズ、Ｐ、、Ｐ２・
・・プリズム、Ｖ１〜ｖ３・・・電源。 特許出願人　日本ビクター株式会社 代表者　　坊上　卓部 （，４） （δ） Ｍ２Ｓ図 （Ｃ）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）書込み用電磁放射線束の強度に応じて内部のイン
   ピーダンズが変化する第１の光導電層と、この光導電層
   に対向配置される発光層と、この光導電層及び発光層を
   挟装する第１、第２の電極層と、これら両電極層に電圧
   を印加して両電極層間に電界を発生させることにより上
   記発光層に上記第１の光導電層のインピーダンズ変化に
   応じた明るさの発光を行なわせる第１の電圧源とよりな
   る第１ブロックと、 上記発光層各部の明るさに応じて内部のインピーダンズ
   が変化する第２の光導電層と、該第２の光導電層に対向
   配置される光変調材層と、該第２の光導電層及びと光変
   調材層とを挟装する第３、第４の電極層と、これら第３
   、第４の電極層に電圧を印加して上記第２の光導電層の
   インピーダンズ変化に応じた強度分布の電界を生じさせ
   る第２の電圧源とよりなる第２ブロックとを備え、これ
   ら両ブロックを積層又は光学的に結合して構成したこと
   を特徴とする光−光変換素子。
2. （２）請求項１記載の光−光変換素子を使用し、情報を
   含んだ電磁放射線束を上記第１の光導電層に与える手段
   と、上記発光層において情報に応じて発光した光を上記
   第２の光導電層に与える手段と、上記光変調材層におい
   て該第２の光導電層に書込まれた情報に応じて読出し光
   を変調して表示する表示手段とを備えたことを特徴とす
   る表示装置。