JPH05158064A - 液晶ライトバルブ及び液晶ライトバルブを備えた情報処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 アドレス光に対応して液晶層に形成された情
報を光信号として読み出すと共に、電気信号として直接
読み出すことのできる液晶ライトバルブ及び液晶ライト
バルブを備えた情報処理装置を提供する。 【構成】 液晶ライトバルブは、ガラス基板、反射防止
膜、透明電極、対向電極、光導波路、光導電体層、遮光
層、配向膜、スペーサ及び液晶層を備えている。下部ク
ラッド層、コア層27及びクラッド層28から成る光導波路
には、その両端に光源30及びフォトディテクタ29が接続
されている。光源30は例えば、レーザ及び発光ダイオー
ド（ＬＥＤ）等から構成されており、光導波路に偏光波
を導入することができるように光導波路に接続されてい
る。フォトディテクタは光源30の波長に応じて例えば、
ａ−Ｓｉ：Ｈダイオード及びａ−ＳｉＧｅ：Ｈダイオー
ド等から構成されており、光導波路からの光を受け取る
ことができるように光導波路に接続されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、液晶ライトバルブに関
し、更に詳しくはイメージセンサ、投射型ディスプレイ
及び画像処理等に用いることができる光アドレス型の液
晶ライトバルブ及びこの液晶ライトバルブを備えた情報
処理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の液晶ライトバルブには、以下に示
すものがある。

【０００３】（１）文献１（アール．ディー．スターリ
ング（R.D.Sterling），アール．ディー．テ コルステ
（R.D.Te Kolste ），ジェー．エム．ハガーティ（J.M.
Haggerty），ティー．シー．ボラー（T.C.Borah ），ダ
ヴリュ．ピー．ブレハ（W.P.Bleha ）：エスアイディー
ダイジェスト（SID Digest） (1990) p.327 ）では、
光導電体層（非晶質水素化ケイ素）と遮光層（テルル化
カドミウム（ＣｄＴｅ））と誘電体ミラーとを用いると
共に、液晶層に垂直配向モードを使って素子を作成し、
素子を投射型ディスプレイに応用している。

【０００４】（２）文献２（ジー．モデル（G.Modde
l），ケー．エム．ジョンソン（K.M.Johnson ），ダヴ
リュ．リー（W.Li），アール．エー．ライス（R.A.Ric
e），エル．エー．パガノ−スタウファ（L.A.Pagano-St
auffer ），エム．エー．ハンジ（M.A.Handschy）: ア
プライド フィジックスレター（Appl. Phys. Lett. ）
ヴォリューム（Vol.）55，ナンバー（No. ）6 (1989)
p.537）では、光導電体層（p-i-n 非晶質水素化ケイ
素）と強誘電性液晶とを用いて素子を作成している。

【０００５】（３）文献３（エス．ティー．ウー（S.T.
Wu），ユー．エフロン（U.Eflon ），ティー．ワイ．ス
ー（T.Y.Hsu ）: オプティカル レター（Opt. Lett.）
ヴォリューム（ Vol. ）13，ナンバー（No. ）1 (1988)
p.13 ）では、光導電体層に単結晶シリコンの金属酸化
膜半導体（ＭＯＳ）構造を用いると共に、液晶層にネマ
ティック液晶を使って素子を作成し、素子を近赤外−可
視画像変換素子に応用している。

【０００６】（４）文献４（福島、黒川：第37回応用物
理学関係連合講演会予稿集 (1990)p.745 ）では、光導
電体層（非晶質水素化シリコン）と誘電体ミラーと強誘
電性液晶とを用いて素子を作成し、素子を並列光演算へ
応用している。

【０００７】図１８は従来の一般的な光アドレス型の液
晶ライトバルブの構成を示す断面図である。

【０００８】同図に示すように、液晶ライトバルブ200
は、ガラス基板201a及び201b上に、二酸化ケイ素（Ｓｎ
Ｏ₂ ）の透明導電膜から成る透明電極202a及び202bを形
成し、次いで、透明電極202b上に、光導電体層203 とし
て非晶質水素化シリコン（ａ−Ｓｉ：Ｈ）を形成する。
光導電体層203 を成すａ−Ｓｉ：Ｈ膜は、シランガスと
水素ガスとを原料とし、プラズマＣＶＤ（化学蒸着）法
を用いて形成する。

【０００９】次いで、光導電体層203 上に、誘電体ミラ
ー204 としてシリコンと酸化シリコンとから成る多層膜
をスパッタ法によって形成する。

【００１０】次いで、透明電極202a及び誘電体ミラー20
4 上に、配向膜205a及び205bとしてポリイミド膜をスピ
ンコートによってそれぞれ形成した後、配向膜205a及び
205bの表面にラビングによる分子配向処理を施す。

【００１１】上述のようにして各層及び膜がそれぞれ形
成されたガラス基板201a及び201bをスペーサ206 を介し
て貼り合わせ、基板間に液晶層207 としてカイラル材料
を添加した混合ネマティック液晶を注入し封止すること
によって、液晶ライトバルブ200 が構成される。

【００１２】尚、液晶ライトバルブ200 に用いられる表
示モードとしては、ツイステッドネマティック（ＴＮ）
モード、ハイブリッド電界効果（ＨＦＥ）モード、ゲス
トホスト（ＧＨ）モード及び相転移モード等が用いられ
る。

【００１３】このような構成の液晶ライトバルブ200 の
透明電極202a及び202b間には、交流電源208 によって電
圧が印加される。

【００１４】ガラス基板201b側からアドレス光209 が入
射すると、光の当たった領域（明状態）では、光導電体
層203 のインピーダンスが減少し、交流電源208 によっ
て印加された電圧が液晶層207 に加わる。一方、光の当
たらない領域（暗状態）では、光導電体層203 のインピ
ーダンスは変化せず、液晶層207 には電圧が加わらな
い。

【００１５】この明状態と暗状態との違いにより、液晶
層207 にアドレス光209 に対応した情報が形成され、投
射型ディスプレイや並列光演算等に応用される。

【００１６】又、光導波路と液晶とを組合わせたデバイ
スとしては、文献５（エム．オザキ（M.Ozaki ），ワ
イ．サドハラ（Y.Sadohara），ティー．ハタイ（T.Hata
i ），ケー．ヨシノ（K.Yoshino ）: ジャパニーズ ジ
ャーナル アプライド フィジックス（Jap. J. Appl.
Phys. ）ヴォリューム（Vol.）29，ナンバー（No. ）5
(1990) L843 ）に示されるように、光導波路を伝搬する
光を液晶でスイッチングする素子が提案されている。

【００１７】

【発明が解決しようとする課題】このような従来の光ア
ドレス型の液晶ライトバルブでは、アドレス光に対応し
て液晶層に形成された情報を読み出すために光を用いる
が、そのための読み出し光学系が必要となる。

【００１８】各種デバイスへのこの液晶ライトバルブの
応用を考えた場合、読み出し信号を光信号のまま利用す
るデバイス（例えば、投射型ディスプレイ）に比べ、読
み出し信号を電気信号にして利用するデバイス（例え
ば、イメージセンサ）に応用する場合には、光信号を電
気信号に変換する機構が必要になるため、装置が複雑且
つ大型化するという問題点がある。

【００１９】従って、本発明は、アドレス光に対応して
液晶層に形成された情報を光信号として読み出すと共
に、電気信号として直接読み出すことのできる光アドレ
ス型の液晶ライトバルブ及びこの液晶ライトバルブを備
えた情報処理装置を提供するものである。

【００２０】

【課題を解決するための手段】本発明に係る液晶ライト
バルブは、それぞれが電極を有する２つの基板間に設け
られている液晶層と、液晶層と２つの基板の一方との間
に設けられており入射された情報を含む光によりインピ
ーダンスが変化する光導電体層と、２つの基板の一方の
側に設けられている光導波路と、光導波路に光を導入す
る光源と、光導波路を伝搬する光源からの光を受け取る
と共にこの光を電気信号に変換する受光手段とを備えて
いる。

【００２１】本発明に係る液晶ライトバルブを備えた情
報処理装置は、それぞれが電極を有する２つの基板間に
設けられている液晶層と、液晶層と２つの基板の一方と
の間に設けられており入射された情報を含む光によりイ
ンピーダンスが変化する光導電体層と、２つの基板の一
方の側に設けられている光導波路と、光導波路に光を導
入する光源と、光導波路を伝搬する光源からの光を受け
取ると共にこの光を電気信号に変換する受光手段とを含
んでいる液晶ライトバルブと、液晶ライトバルブに接続
されており情報を含む光を電気信号に変換するための機
構とを備えている。

【００２２】

【作用】アドレス光が無い状態（暗状態）で液晶ライト
バルブの２つの基板に設けられている電極間に電圧を印
加した場合、光導電体層のインピーダンスは液晶層のイ
ンピーダンスに比べて大きいので、液晶層の液晶には電
圧が殆ど印加されず、液晶の配向状態は変化しない。こ
の状態では、光導波路を伝搬する光の偏光方向から見
て、光導波路の屈折率よりも液晶の屈折率が小さく設定
されているため、光源からの光は光導波路を伝搬するこ
とができ、受光手段によって光信号を受け取ることがで
きる。次に、アドレス光が液晶ライトバルブに入射した
状態（明状態）で２つの基板に設けられている電極間に
電圧を順次印加した場合、明状態では光導電体層のイン
ピーダンスは低くなり、液晶層の液晶に電圧が印加され
るため、液晶の配向状態が変化し、暗状態では光導電体
層のインピーダンスは変化しないので、液晶の配向状態
は変化しない。このとき、光導波路に近接する液晶が配
向変化した部分では、光導波路を伝搬する光の偏光方向
から見て、光導波路の屈折率よりも液晶の屈折率が大き
くなるため、光源からの光は光導波路を伝搬する途中、
液晶が配向変化した部分で液晶方向に漏れ、受光手段に
よって受け取られる光信号の強度が変化する。従って、
電極の走査と、受光手段から出力される電気信号とを同
期させて取り込むことにより、アドレス光に対応した情
報を電気的に得ることができる。このように、アドレス
光に対応して液晶層に形成された情報を光信号として読
み出すと共に、電気信号として直接読み出すことができ
る。

【００２３】液晶に電圧が印加されないとき、光導波路
を伝搬する光の偏光方向から見て、光導波路の屈折率よ
りも液晶の屈折率を大きく設定し、液晶に電圧が印加さ
れたとき、光導波路を伝搬する光の偏光方向から見て、
光導波路の屈折率よりも液晶の屈折率が小さくなるよう
に設定して動作することもできる。更に、光導波路を伝
搬する光の偏光方向から見て、印加電圧の増加により液
晶の屈折率が大きく又は小さくなるため、階調データを
電気信号として取り出すことができる。

【００２４】又、アドレス光が液晶ライトバルブに入射
した状態ですべての走査電極に同時に電圧を印加する
と、明状態と暗状態とに応じて液晶の配向状態が変化す
る。このときに読み出し光を照射すると、液晶の電気光
学効果により明暗状態に応じて光が変調されるため、光
信号として情報を取り出すことができる。

【００２５】

【実施例】以下に、図面を参照して本発明の実施例を説
明する。

【００２６】図２は本発明に係る液晶ライトバルブの第
１の実施例の構成を示す断面図である。

【００２７】同図に示すように、この実施例の液晶ライ
トバルブ10は、ガラス基板11及び12、反射防止膜13、透
明電極14、対向電極15、光導波路16、光導電体層17、遮
光層18、配向膜19及び20、スペーサ21並びに液晶層22を
備えている。

【００２８】この液晶ライトバルブ10は、以下のように
して製造される。

【００２９】先ず、透光性基板であるガラス基板11上
に、二酸化ケイ素（ＳｎＯ₂ ）の透明導電膜をスパッタ
法を用いて蒸着し、フォトリソプロセスを介してストラ
イプ状にパターン化することにより、走査用の透明電極
14を形成する。

【００３０】次いで、透明電極14上に、光導電体層17と
して非晶質水素化ケイ素（ａ−Ｓｉ：Ｈ）膜を形成す
る。光導電体層17を成すａ−Ｓｉ：Ｈ膜は、シラン（Ｓ
ｉＨ₄ ）ガス及び水素（Ｈ₂ ）ガスを原料とし、プラズ
マＣＶＤ（化学蒸着）法を用いて形成する。このａ−Ｓ
ｉ：Ｈ膜の膜厚は約6 μｍである。

【００３１】次いで、光導電体層17上に、後述する液晶
層の側から光導電体層17へ入射する光を遮るための遮光
層18として、カーボン分散型アクリル樹脂をスピンコー
トして形成する。

【００３２】ガラス基板11の書き込み光23が入射する側
には、ガラスの表面反射を防ぐための反射防止膜13を形
成する。

【００３３】尚、上述の透光性基板としてはガラス基板
の他に、ファイバプレートを用いることも可能である。

【００３４】ガラス基板11に対向するガラス基板12上に
は、錫をドープした酸化インジウム（ＩＴＯ）から成る
透明導電膜をスパッタ法を用いて蒸着することにより、
対向電極15を形成する。

【００３５】次いで、対向電極15上に、高分子薄膜を用
い選択光重合することにより、ストライプ状に光導波路
16を形成する。

【００３６】次いで、遮光層18及び光導波路16上に、配
向膜19及び20としてポリイミド膜をスピンコートによっ
てそれぞれ形成した後、配向膜19及び20の表面にラビン
グによる分子配向処理を施す。

【００３７】上述のようにして各層及び膜がそれぞれ形
成されたガラス基板11及び12をスペーサ21を介して貼り
合わせ、基板間に液晶層22として比誘電率が正のネマテ
ィック液晶を真空注入し、封止することにより液晶ライ
トバルブ10が構成される。

【００３８】液晶分子の配向方向は、光導波路16を伝搬
する光の偏光方向から見て、液晶の屈折率が光導波路の
屈折率に対して、液晶に電圧を印加したときに大きくな
り、液晶に電圧を印加しないときに小さくなるように設
定する。

【００３９】液晶のねじれ角は0 °〜60°であり、好ま
しくは45°である。又、チルト角は0.05°〜30°の範囲
がよい。

【００４０】液晶層22に含まれる液晶の材料としては、
例えば、メルク社製ＺＬＩ−4389（ｎ_e （液晶分子軸方
向の屈折率）＝1.66、ｎ_o （液晶分子軸に直交する方向
の屈折率）＝1.50）を使用した。液晶層22の厚さは約4
μｍである。又、この液晶には必要に応じてコレステリ
ック液晶を微量添加した。

【００４１】尚、ラビング処理により光導波路16上でも
液晶分子が配向するので、必要に応じて配向膜20を設け
ない構成としてもよい。

【００４２】又、図２では簡略化のため、後述するフォ
トディテクタ29及び光源30は省略されている。

【００４３】次に、図２のガラス基板12、対向電極15、
光導波路16及び配向膜20から成る対向基板25の構成を説
明する。

【００４４】図１は本発明に係る液晶ライトバルブに含
まれている対向基板25の構成を示す平面図である。図３
は図１の断面図であり、図３(A) は図１のＡＡ線断面
図、及び図３(B) は図１のＢＢ線断面図である。尚、こ
れらの図において、配向膜20は省略されている。

【００４５】これらの図に示すように、対向基板25はガ
ラス基板12と、対向電極15と、下部クラッド層26、コア
層27及びクラッド層28から成る光導波路16と、フォトデ
ィテクタ29と、光源30とを備えている。

【００４６】対向基板25は、次のようにして製造され
る。

【００４７】先ず、ガラス基板12の上に、ＩＴＯから成
る透明導電膜を全面に形成し、対向電極15とする。

【００４８】次いで、光導波路16の下部クラッド層26と
して、エポキシ樹脂をスピンコートにより形成する。下
部クラッド層26の上に、光重合性モノマ（アクリレー
ト、例えばアクリル酸メチル）を含有するビスフェノー
ル−Ｚ−ポリカーボネート（ＰＣＺ）フィルムをスピン
コートする。ここで、ストライプ状のフォトマスクを通
して紫外線照射し選択的に重合させることにより、コア
層27としてＰＣＺ層、クラッド層28としてＰＣＺとＰＣ
Ｚより屈折率の小さいポリアクリレートとの混合物を互
いにストライプ状を成すように形成する。この実施例で
は、コア層27の屈折率ｎは1.59、クラッド層28の屈折率
ｎは1.56である。

【００４９】このようにして形成された下部クラッド層
26、コア層27及びクラッド層28から成る光導波路16の両
端に、光源30及びフォトディテクタ29をそれぞれ接続す
る。

【００５０】光源30は例えば、レーザ及び発光ダイオー
ド（ＬＥＤ）等から構成されており、光導波路16に偏光
波（ＴＥモード又はＴＭモード）を導入することができ
るように光導波路16に接続されている。

【００５１】フォトディテクタ29は光源30の波長に応じ
て例えば、ａ−Ｓｉ：Ｈダイオード及びａ−ＳｉＧｅ：
Ｈダイオード等から構成されており、光導波路16からの
光を受け取ることができるように光導波路16に接続され
ている。

【００５２】図４は対向基板25の他の構成を説明するた
めの図１のＢＢ線断面図である。

【００５３】上述の図３に示す実施例では、対向電極15
をガラス基板12上の全面に形成したが、図４に示すよう
に、対向電極15をガラス基板12上にストライプ状に形成
し、対向電極15上に下部クラッド層26、コア層27及びク
ラッド層28から成る光導波路をストライプ状に形成して
もよい。この場合には、対向電極と走査電極とは互いに
直交するように配置する。

【００５４】尚、対向基板は透明基板だけでなく、単結
晶シリコン（Ｓｉ）や単結晶ガリウムヒ素（ＧａＡｓ）
基板を用いることも可能で、これらを用いる場合は、光
源及びフォトディテクタを基板上に形成することもでき
る。

【００５５】ガラス基板11及び12は本発明に係る液晶ラ
イトバルブの２つの基板の一実施例である。光導波路16
は本発明に係る液晶ライトバルブの光導波路の一実施例
である。光導電体層17は本発明に係る液晶ライトバルブ
の光導電体層の一実施例である。フォトディテクタ29は
本発明に係る液晶ライトバルブの受光手段の一実施例で
ある。光源30は本発明に係る液晶ライトバルブの光源の
一実施例である。

【００５６】次に、上述の構成を有する液晶ライトバル
ブ10の動作を説明する。

【００５７】図５は液晶分子の屈折率を説明するための
液晶分子の概念図である。

【００５８】同図に示すように、液晶分子31の屈折率
は、液晶分子軸方向Ｘの屈折率ｎ_e と、液晶分子軸方向
Ｘに直交する方向Ｙの屈折率ｎ_o とに異方性があり、ｎ
_e ＞ｎ_o の関係が成り立つ。ここで、光導波路のコア層
の屈折率ｎ_w と、液晶分子の屈折率ｎ_e 及びｎ_o とは、
これらの間の関係がｎ_e ＞ｎ_w ＞ｎ_o となるように設定
する。

【００５９】このように設定することにより、光導波路
中の伝搬光は、液晶分子の配向状態に応じて光強度変化
を生じる。即ち、ｎ_w ＞ｎ_o のときは、光導波路を伝搬
する光は液晶層に漏れないため、減衰せず伝搬すること
ができる。一方、ｎ_e ＞ｎ_w のときは、光導波路を伝搬
する光は液晶層に漏れ出すため、減衰していく。

【００６０】図６は光導波路16にＴＭモードの光が伝搬
しているときの液晶分子の配向状態を示す概略図であ
る。図６(A) は液晶ライトバルブ10の要部断面を示す概
略図であり、図６(B) は図６(A) の液晶ライトバルブ10
を上方（矢印Ｃの方向）から見たときの概略図である。

【００６１】尚、これらの図には、ガラス基板12及び光
導波路16が概略的に示されており、対向電極15等は省略
されている。

【００６２】これらの図に示すように、図１及び図３に
示す光源30からのＴＭモードの光36に対して電圧が印加
されていない状態の液晶分子31a の屈折率は、ほぼｎ_o
となる。一方、電圧が印加された状態の液晶分子31b の
屈折率は、ほぼｎ_e と見なすことができる。

【００６３】図７は駆動電圧が印加されていない状態に
おける液晶ライトバルブ10の動作状態を示す概略図であ
る。図７(A) はアドレス光が液晶ライトバルブ10に入射
されていない場合（暗状態）、及び図７(B) はアドレス
光が液晶ライトバルブ10に入射されている場合（明状
態）における液晶ライトバルブ10の動作状態をそれぞれ
示している。

【００６４】尚、これらの図において、図２に示す液晶
ライトバルブ10の構成要素と同じ構成要素には、図２と
同一の参照符号を付している。但し、ここでの説明に影
響のない点については、例えば図２の反射防止膜13等の
省略や透明電極14の形状の簡略化を行っている。

【００６５】これらの図に示すように、液晶ライトバル
ブ10の透明電極14と対向電極15との間に交流電源35によ
る駆動電圧が印加されていない状態において、光導波路
16に図１及び図３に示す光源30からのＴＭモードの光36
が伝搬しているとき、アドレス光37の入射の有無、即ち
明暗状態に関係なく、ＴＭモードの光36に対して液晶層
22の屈折率は、ほぼｎ_o となるため、伝搬光は減衰せ
ず、光導波路16を伝搬する。

【００６６】図８は駆動電圧が印加されている状態にお
ける液晶ライトバルブ10の動作状態を示す概略図であ
る。図８(A) はアドレス光が液晶ライトバルブ10に入射
されていない場合（暗状態）、及び図８(B) はアドレス
光が液晶ライトバルブ10に入射されている場合（明状
態）における液晶ライトバルブ10の動作状態をそれぞれ
示している。

【００６７】尚、これらの図において、図２に示す液晶
ライトバルブ10の構成要素と同じ構成要素には、図２と
同一の参照符号を付している。但し、ここでの説明に影
響のない点については、例えば図２の反射防止膜13等の
省略や透明電極14の形状の簡略化を行っている。

【００６８】これらの図に示すように、液晶ライトバル
ブ10の透明電極14と対向電極15との間に交流電源35によ
る駆動電圧が印加されている状態において、光導波路16
にＴＭモードの光36が伝搬しているとき、アドレス光37
が液晶ライトバルブ10に入射されていない場合（暗状
態）では、光導電体層17のインピーダンスが高いので液
晶層22に殆ど電圧が印加されず、液晶分子32a の配向状
態に変化が生じない。この場合、光導波路16にＴＭモー
ドの光36が伝搬すると、ＴＭモードの光36に対して液晶
層22の屈折率は、ほぼｎ_o となるため、伝搬光は減衰せ
ず、光導波路16中を伝搬する。

【００６９】一方、アドレス光37が液晶ライトバルブ10
に入射されている場合（明状態）では、光導電体層17の
インピーダンスが低くなるため液晶層22に電圧が印加さ
れ、液晶分子32b の配向状態が変化する。この場合、図
１及び図３に示す光源30からのＴＭモードの光36が光導
波路16を伝搬すると、ＴＭモードの光36に対して液晶層
22の屈折率は、ほぼｎ_e となるため、伝搬光は電圧が印
加されている領域（透明電極14が伸びている領域）で減
衰し、光導波路16中を伝搬する光が弱くなる。

【００７０】この結果、光導波路16の末端において、光
強度を図１及び図３に示すフォトディテクタ29によって
検出すると、液晶の配向状態に対応した電気信号が得ら
れる。又、光導波路16を伝搬する光の偏光方向から見
て、印加電圧の増加により液晶の屈折率が大きくなるた
め、階調データを電気信号として取り出すことができ
る。

【００７１】これとは逆に、液晶に電圧が印加されない
ときに光導波路16を伝搬する光の偏光方向から見て光導
波路16の屈折率よりも液晶の屈折率が大きくなるように
設定し、又、液晶に電圧が印加されたときに光導波路16
を伝搬する光の偏光方向から見て光導波路16の屈折率よ
りも液晶の屈折率が小さくなるように設定して使うこと
もできる。この場合は、液晶の比誘電率が負であるネマ
ティック液晶を用い、チルト角を60°〜90°に設定する
とよい。

【００７２】上述の液晶分子の配向状態では、光導波路
16にＴＥモードの光36が伝搬しているときは、駆動電圧
の印加の有無に関係なく液晶層22の屈折率はｎ_o となる
ため、光は光導波路16中を伝搬する。この場合には配向
状態を変更する。

【００７３】図９は光導波路16にＴＥモードの光が伝搬
しているときの液晶分子の配向状態を示す概略図であ
る。図９(A) は液晶ライトバルブ10の要部を示す概略図
であり、図９(B) は図９(A) の液晶ライトバルブ10を上
方（矢印Ｄの方向）から見たときの概略図である。

【００７４】尚、これらの図には、ガラス基板12及び光
導波路16が概略的に示されており、対向電極15等は省略
されている。

【００７５】これらの図に示すように、図１及び図３に
示す光源30からのＴＥモードの光38に対して電圧が印加
されていない状態の液晶分子33a の屈折率は、ほぼｎ_e
となる。一方、電圧が印加された状態の液晶分子33b の
屈折率は、ほぼｎ_o と見なすことができる。

【００７６】このように光導波路16中の光の伝搬モード
に応じて、液晶分子の配向状態を設定する必要がある。

【００７７】従って、上述の実施例の液晶ライトバルブ
によれば、アドレス光に対応して液晶層に形成された情
報を光信号として読み出すと共に、電気信号として直接
読み出すことができる。

【００７８】次に、光情報を電気信号に変換する機構を
含んだ情報処理装置を説明する。

【００７９】図１０は光情報を電気信号に変換する機構
を含んだ情報処理装置の一実施例の構成図である。

【００８０】同図に示すように、この実施例の情報処理
装置は、走査電極41、対向電極42、光導波路43、光源44
及びフォトディテクタ45を含んだ液晶ライトバルブ40
と、読み出し回路46、信号処理回路47、駆動回路48及び
制御回路49を含んだ光情報を電気信号に変換するための
機構とを備えている。

【００８１】液晶ライトバルブ40は図２に示す液晶ライ
トバルブ10に対応するもので、走査電極41、対向電極42
及び光導波路43は、透明電極14、対向電極15及び光導波
路16にそれぞれ対応している。又、光源44及びフォトデ
ィテクタ45は、図１及び図３の示す光源30及びフォトデ
ィテクタ29にそれぞれ対応している。

【００８２】制御回路49は光源44と、読み出し回路46
と、駆動回路48とにそれぞれ接続されている。駆動回路
48は走査電極41と、対向電極42とにそれぞれ接続されて
いる。読み出し回路46はフォトディテクタ45と、信号処
理回路47とにそれぞれ接続されている。

【００８３】読み出し回路46、信号処理回路47、駆動回
路48及び制御回路49を含んだ光情報を電気信号に変換す
るための機構は、本発明に係る液晶ライトバルブを備え
た情報処理装置の情報を含む光を電気信号に変換するた
めの機構の一実施例である。

【００８４】この情報処理装置の動作を説明する。

【００８５】光導波路43には光源44からの偏光した光を
常時導入し、光導波路43を伝搬した光は、フォトディテ
クタ45を用いて電気信号に変換できる状態にしておく。
ここで、情報を含む光51が液晶ライトバルブ40に入射し
たとき、対向電極42と走査電極41との間に駆動回路48を
介して電圧を印加する。

【００８６】この電圧印加による駆動は、次のようにし
て行う。

【００８７】走査電極41の１ラインのみに電圧を印加す
ると、光の明暗状態に応じて走査電極41の位置に対応し
た液晶分子の配向状態が変化し、光導波路43の各々を伝
搬する光強度が変調される。これに同期してフォトディ
テクタ45の出力を読み出し回路46によって読み取ると、
走査電極41に対応した光情報の電気信号が得られる。こ
のような走査電極41の駆動を全画面にわたって順次行う
と、２次元の光情報に対応した電気信号が得られる。

【００８８】又、光情報の光信号への変換は、次のよう
にして行う。

【００８９】光源44の光を遮断しておき、対向電極42と
走査電極41との間に駆動回路48を介して電圧を印加して
おく。この状態で情報を含む光51が入射すると、光の明
暗状態に応じて光導電体層のインピーダンスが変化する
ため、液晶の配向状態が変化する。ここで読み出し光52
を入射させ、液晶層で変調された反射光をモニタするこ
とにより、光情報に対応した光信号を得ることができ
る。

【００９０】従って、この実施例によれば、液晶ライト
バルブ40から光信号と共に電気信号を取り出すことがで
きるため、コンパクトで且つ高機能な情報の読み出しが
可能な情報処理装置を実現することができる。

【００９１】図１１は図２に示す液晶ライトバルブ10を
画像読み取り素子として用いたイメージスキャナのシス
テム構成図である。

【００９２】同図に示すように、この実施例のイメージ
スキャナは、光源62、レンズ63、液晶ライトバルブ64、
制御系65、画像メモリ66、インターフェイス回路67及び
コンピュータ68を備えている。

【００９３】液晶ライトバルブ64は図２に示す液晶ライ
トバルブ10に対応する。

【００９４】光源62からの光を原稿61に照射し、原稿61
からの反射光をレンズ63を介して液晶ライトバルブ64に
入射させ、液晶ライトバルブ64に画像を結像させる。

【００９５】このとき、制御系65によって液晶ライトバ
ルブ64の走査電極（図２の透明電極14に対応する電極）
を順次駆動すると、画像に対応した電気信号が得られ、
この電気信号に対応する画像情報データが画像メモリ66
に保存される。

【００９６】画像メモリ66に保存された画像情報データ
は、必要に応じてコンピュータ68からインターフェイス
回路67を介して読み取ることができる。

【００９７】このように、液晶ライトバルブ64によって
画像の読み取りができるため、パネルサイズを大きくし
て光導波路を微細化することにより、大型で高解像度の
画像読み取り素子を形成することができる。

【００９８】次に、本発明に係る液晶ライトバルブの第
２の実施例を説明する。

【００９９】図１２は本発明に係る液晶ライトバルブの
第２の実施例の構成を示す断面図である。

【０１００】同図に示すように、この実施例の液晶ライ
トバルブ80は、ガラス基板81及び82、反射防止膜83及び
94、透明電極84、対向電極85、光導波路86、光導電体層
87、遮光層88、配向膜89及び90、スペーサ91、液晶層92
並びに誘電体ミラー93を備えている。

【０１０１】この液晶ライトバルブ80は、以下のように
して製造される。

【０１０２】先ず、透光性基板であるガラス基板81上に
ＩＴＯとＳｎＯ₂ とを積層して成る透明導電膜をスパッ
タ法を用いて蒸着し、反応性イオンエッチングによりス
トライプ状にパターン化することにより、走査用の透明
電極84を形成する。

【０１０３】次いで、透明電極84上に、光導電体層87と
して非晶質水素化ケイ素（ａ−Ｓｉ：Ｈ）膜を形成す
る。光導電体層87を成すａ−Ｓｉ：Ｈ膜は、シラン（Ｓ
ｉＨ₄ ）ガスとアルゴン（Ａｒ）ガスとを用い、ＥＣＲ
プラズマＣＶＤ法を用いて形成する。このａ−Ｓｉ：Ｈ
膜の膜厚は約7 μｍである。

【０１０４】次いで、光導電体層87上に、後述する液晶
層の側から光導電体層87へ入射する光を遮るための遮光
層88として、カーボン分散型アクリル樹脂をスピンコー
トして形成する。その後、遮光層88上に、液晶層の側か
ら光導電体層87へ入射する光を反射するための誘電体ミ
ラー93として、酸化チタンと酸化シリコンとから成る多
層膜を電子ビーム（ＥＢ）蒸着法によって形成する。

【０１０５】ガラス基板81の書き込み光95が入射する側
には、ガラスの表面反射を防ぐための反射防止膜83を形
成する。

【０１０６】尚、上述の透光性基板としてはガラス基板
の他に、ファイバプレートを用いることも可能である。

【０１０７】ガラス基板81に対向するガラス基板82上に
は、ＩＴＯから成る透明導電膜をスパッタ法を用いて蒸
着することにより、対向電極85を形成する。

【０１０８】次いで、対向電極85上に、高分子薄膜を用
い選択光重合することにより、ストライプ状に光導波路
86を形成する。

【０１０９】尚、ガラス基板82の読み出し光96が入射す
る側には、ガラスの表面反射を防ぐための反射防止膜94
を形成する。

【０１１０】次いで、誘電体ミラー93及び光導波路86上
に、配向膜89及び90としてポリイミド膜をスピンコート
によってそれぞれ形成した後、配向膜89及び90の表面に
ラビングによる分子配向処理を施す。

【０１１１】上述のようにして各層及び膜がそれぞれ形
成されたガラス基板81及び82をスペーサ91を介して貼り
合わせ、基板間に液晶層92として比誘電率が正のネマテ
ィック液晶を真空注入し、封止することにより液晶ライ
トバルブ80が構成される。

【０１１２】光導波路86に接する液晶分子の配向方向
は、光導波路86を伝搬する光の偏光方向から見て、液晶
の屈折率が光導波路の屈折率に対して、液晶に電圧を印
加したときに大きくなり、液晶に電圧を印加しないとき
に小さくなるように設定する。

【０１１３】液晶表示モードはハイブリッド電界効果
（ＨＦＥ）モードを用い、液晶のねじれ角を30°〜60°
に設定する。チルト角は0.05°〜10°に設定するとよ
い。又、液晶層92の厚さは約5 μｍである。

【０１１４】尚、ラビング処理により光導波路86上でも
液晶分子が配向するので、必要に応じて配向膜90を設け
ない構成としてもよい。

【０１１５】この第２の実施例の液晶ライトバルブ80の
ガラス基板82、対向電極85、光導波路86、配向膜90及び
反射防止膜94から成る対向基板97は、図１及び図３のフ
ォトディテクタ29及び光源30に相当する図示していない
フォトディテクタ及び光源を備えており、液晶ライトバ
ルブ80の動作は図６〜図９を参照して説明した動作と同
様である。

【０１１６】ガラス基板81及び82は本発明に係る液晶ラ
イトバルブの２つの基板の一実施例である。光導波路86
は本発明に係る液晶ライトバルブの光導波路の一実施例
である。光導電体層87は本発明に係る液晶ライトバルブ
の光導電体層の一実施例である。図１及び図３のフォト
ディテクタ29は本発明に係る液晶ライトバルブの受光手
段の一実施例である。図１及び図３の光源30は本発明に
係る液晶ライトバルブの光源の一実施例である。

【０１１７】従って、上述の実施例の液晶ライトバルブ
によれば、アドレス光に対応して液晶層に形成された情
報を光信号として読み出すと共に、電気信号として直接
読み出すことができる。

【０１１８】次に、液晶ライトバルブ80を光変調素子と
して用いた投影型表示装置を説明する。

【０１１９】図１３は図１２に示す液晶ライトバルブ80
を光変調素子として用いた投影型表示装置のシステム構
成図である。

【０１２０】同図に示すように、この実施例の投影型表
示装置は、ランプ101 及び106 、レンズ102 、104 、10
7 及び109 、透過型液晶パネル103 、液晶ライトバルブ
105、偏光ビームスプリッタ108 、スクリーン110 並び
に駆動回路111 及び112 を備えている。

【０１２１】液晶ライトバルブ105 は図１２に示す液晶
ライトバルブ80に対応する。

【０１２２】駆動回路111 及び112 は、透過型液晶パネ
ル103 及び液晶ライトバルブ105 にそれぞれ接続されて
いる。

【０１２３】ランプ101 からの光をレンズ102 を介して
透過型液晶パネル103 に入射させ、透過型液晶パネル10
3 に表示した画像をレンズ104 を介し、液晶ライトバル
ブ105 に結像させる。

【０１２４】画像が形成された液晶ライトバルブ105 に
ランプ106からの光がレンズ107 及び偏光ビームスプリ
ッタ108 を介して入射すると、この入射光は液晶ライト
バルブ105 に含まれている誘電体ミラー（図１２の誘電
体ミラー93）によって反射され、このうち液晶層の配向
状態が変化している部分を透過した反射光は、電気光学
効果によって偏光方向が変化するので偏光ビームスプリ
ッタ108 を透過することができる。この反射光はレンズ
109 によって拡大され、これによって液晶ライトバルブ
105 に形成された画像がスクリーン110 に投影される。

【０１２５】次に、図１２に示す第２の実施例の液晶ラ
イトバルブ80を用いた複写機及びプリンタ複合装置の実
施例を説明する。

【０１２６】図１４は図１２の液晶ライトバルブ80を用
いたコピー及びプリンタ複合装置のシステム構成図であ
る。

【０１２７】同図に示すように、この実施例のコピー及
びプリンタ複合装置は、光源122 、レンズ123 、液晶ラ
イトバルブ124 、レーザ発光デバイス125 、ポリゴンミ
ラー126 、ミラー127 、ガルバノミラー128 及び131 、
偏光板129 、感光体ドラム130 、制御系132 、画像メモ
リ133 、画像処理回路134 、インターフェイス回路135
並びにプリンタ制御系136 を備えている。

【０１２８】液晶ライトバルブ124 は図１２に示す液晶
ライトバルブ80に対応し、制御系132 に接続されてい
る。

【０１２９】レーザ発光デバイス125 、ポリゴンミラー
126 、ガルバノミラー131 及び感光体ドラム130 は、プ
リンタ制御系136 にそれぞれ接続されている。

【０１３０】制御系132 、画像メモリ133 、画像処理回
路134 、インターフェイス回路135及びプリンタ制御系1
36 は、本発明に係る液晶ライトバルブを備えた情報処
理装置の情報を含む光を電気信号に変換するための機構
の一実施例である。

【０１３１】この装置において、画像の読み取りは次の
ようにして行われる。

【０１３２】光源122 からの光を原稿121 に照射し、原
稿121 からの反射光をレンズ123 を介して、液晶ライト
バルブ124 に画像を結像させる。

【０１３３】このとき、制御系132 によって液晶ライト
バルブ124の走査電極（図１２の透明電極84に対応する
電極）を順次駆動すると、画像に対応した電気信号が得
られ、この電気信号に対応する画像情報データが画像メ
モリ133 に保存され、画像情報データをデジタル信号と
して取扱うことができる。

【０１３４】原稿121 のコピーはレーザ走査系を用いて
行われる。即ち、液晶ライトバルブ124 の対向電極（図
１２の対向電極85に対応する電極）と走査電極（図１２
の透明電極84に対応する電極）との間に電圧を印加する
ことにより、液晶ライトバルブ124 を駆動し、画像を書
き込んでおく。このとき、液晶ライトバルブ124 の液晶
は、画像に対応して配向状態が変化している。

【０１３５】レーザ発光デバイス125 からの偏光したレ
ーザ光は、プリンタ制御系136 によって制御されるポリ
ゴンミラー126 とガルバノミラー128 とを介して、液晶
ライトバルブ124 の全面にわたって走査される。

【０１３６】液晶ライトバルブ124 に入射したレーザ光
は誘電体ミラー（図１２の誘電体ミラー93に対応する誘
電体ミラー）によって反射され、このうち液晶層の配向
状態が変化している部分を透過した反射光は、液晶の電
気光学効果によって偏光方向が変調されるので、偏光板
129 を透過することができる。

【０１３７】偏光板129 を透過した反射光は、感光体ド
ラム130 に書き込まれる。感光体ドラム130 に記録され
た画像データをプリント工程を通すことにより、画像の
コピーが行われる。

【０１３８】原稿121 の画像をデジタル画像処理してプ
リントするのは、画像処理回路１３４とレーザ走査系と
を用いて行う。即ち、上述の如く画像メモリ１３３ に
保存した画像データを読み出して、画像処理回路134 に
よって加工し、インターフェイス回路135 を介してプリ
ンタ制御系136 に転送する。

【０１３９】ここで、画像データに従ってレーザ走査系
を駆動する。即ち、レーザ発光デバイス125 はレーザ光
を画像データに従ってオン／オフしながら、ポリゴンミ
ラー126 とミラー127 とガルバノミラー131 とを走査
し、画像データを感光体ドラム130 に書き込む。感光体
ドラム130 に記録された画像データは、プリント工程を
通すことによりプリントされる。

【０１４０】レーザ走査系のミラー127 は、プリントす
る場合に光路上に挿入され、コピーする場合に光路上か
ら外されることにより、目的に応じて光路の切り替えを
行うように構成されている。

【０１４１】従って、本発明に係る液晶ライトバルブを
用いることにより、多機能な情報処理装置を作製するこ
とができる。

【０１４２】図１５は本発明に係る液晶ライトバルブの
第３の実施例の構成を示す断面図である。

【０１４３】同図に示すように、この実施例の液晶ライ
トバルブ140 は、ガラス基板141 及び142 、反射防止膜
143 及び154 、透明電極144 、対向電極145 、光導波路
146、光導電体層147 、遮光層148 、配向膜149 及び150
、スペーサ151 、液晶層152 並びに誘電体ミラー153
を備えている。

【０１４４】この液晶ライトバルブ140 は、以下のよう
にして製造される。

【０１４５】先ず、透光性基板であるガラス基板141 上
に、ＩＴＯとＳｎＯ₂ とを積層して成る透明導電膜をス
パッタ法を用いて蒸着し、反応性イオンエッチングによ
りストライプ状にパターン化することにより、走査用の
透明電極144 を形成する。

【０１４６】次いで、透明電極144 上に、光導電体層14
7 として非晶質水素化炭化ケイ素（ａ−ＳｉＣ：Ｈ）膜
を形成する。光導電体層147 を成すａ−ＳｉＣ：Ｈ膜
は、シラン（ＳｉＨ₄ ）ガス、エチレン（Ｃ₂ Ｈ₄ ）ガ
ス及び水素（Ｈ₂ ）ガスを用い、プラズマＣＶＤ法を用
いて形成する。このａ−ＳｉＣ：Ｈ膜の膜厚は約6μｍ
である。

【０１４７】次いで、光導電体層147 上に、後述する液
晶層の側から光導電体層147 へ入射する光を遮るための
遮光層148 として、カーボン分散型アクリル樹脂をスピ
ンコートして形成する。その後、遮光層148 上に、液晶
層の側から光導電体層147 へ入射する光を反射するため
の誘電体ミラー153 として、酸化タンタルと酸化シリコ
ンとから成る多層膜を電子ビーム蒸着法によって形成す
る。

【０１４８】ガラス基板141 の書き込み光155 が入射す
る側には、ガラスの表面反射を防ぐための反射防止膜14
3 を形成する。

【０１４９】尚、上述の透光性基板としてはガラス基板
の他に、ファイバプレートを用いることも可能である。

【０１５０】ガラス基板141 に対向するガラス基板142
上には、ＩＴＯから成る透明導電膜をスパッタ法を用い
て蒸着することにより、対向電極145 を形成する。

【０１５１】次いで、対向電極145 上に、高分子薄膜を
用い選択光重合することにより、光導波路146 を同一パ
ターンでストライプ状に形成する。

【０１５２】尚、ガラス基板142 の読み出し光156 が入
射する側には、ガラスの表面反射を防ぐための反射防止
膜154 を形成する。

【０１５３】次いで、誘電体ミラー153 及び光導波路14
6 上に、配向膜149 及び150 としてポリイミド膜をスピ
ンコートによってそれぞれ形成した後、配向膜149 及び
150の表面にラビングによる分子配向処理を施す。

【０１５４】尚、配向膜149 及び150 は、酸化シリコン
等の無機膜を斜方蒸着により形成することもできる。

【０１５５】上述のようにして各層及び膜がそれぞれ形
成されたガラス基板141 及び142 をスペーサ151 を介し
て貼り合わせ、基板間に液晶層152 として強誘電性液晶
を真空注入し、封止することにより液晶ライトバルブ14
0 が構成される。

【０１５６】光導波路146 に接する液晶分子の配向方向
は、光導波路146 を伝搬する光の偏光方向から見て、液
晶の屈折率が光導波路の屈折率に対して、液晶に電圧を
印加したときに大きくなり、液晶に電圧を印加していな
いときに小さくなるように設定する。

【０１５７】液晶表示モードはＳＳＦＬＣ（サーフェス
スタビライズド フェロエレクトリック リキッド
クリスタル）モードを用い、液晶材料として、例えばＢ
ＤＨ社製ＳＣＥ１２（ｎ_e （液晶分子軸方向の屈折率）
＝1.65、ｎ_o （液晶分子軸に直交する方向の屈折率）＝
1.49）を使用する。又、液晶層152 の厚さは約2 μｍで
ある。

【０１５８】尚、ラビング処理により光導波路146 上で
も液晶分子が配向するので、必要に応じて配向膜150 を
設けない構成としてもよい。

【０１５９】この第３の実施例の液晶ライトバルブ140
のガラス基板142 、対向電極145 、光導波路146 、配向
膜150 及び反射防止膜154 から成る対向基板157 は、図
１及び図３のフォトディテクタ29及び光源30に相当する
図示していないフォトディテクタ及び光源を備えてお
り、液晶ライトバルブ140 の動作は図６〜図９を参照し
て説明した動作と同様である。

【０１６０】ガラス基板141 及び142 は本発明に係る液
晶ライトバルブの２つの基板の一実施例である。光導波
路146 は本発明に係る液晶ライトバルブの光導波路の一
実施例である。光導電体層147 は本発明に係る液晶ライ
トバルブの光導電体層の一実施例である。図１及び図３
のフォトディテクタ29は本発明に係る液晶ライトバルブ
の受光手段の一実施例である。図１及び図３の光源30は
本発明に係る液晶ライトバルブの光源の一実施例であ
る。

【０１６１】従って、上述の実施例の液晶ライトバルブ
によれば、アドレス光に対応して液晶層に形成された情
報を光信号として読み出すと共に、電気信号として直接
読み出すことができる。

【０１６２】図１６は光導波路146 にＴＥモードの光が
伝搬しているときの強誘電性液晶の液晶分子の配向状態
を示す概略図である。図１６(A) は液晶ライトバルブ14
0 の要部を示す概略図であり、図１６(B)は図１６(A)
の液晶ライトバルブ140 を上方（矢印Ｅの方向）から見
たときの概略図である。尚、これらの図には、ガラス基
板142 及び光導波路146 が概略的に示されており、対向
電極145 等は省略されている。

【０１６３】これらの図に示すように、図１及び図３の
光源30に対応する図示していない光源からのＴＥモード
の光170 に対して液晶層に電圧が印加されていない状態
の液晶分子171a は、図に示すＦの方向に配向してい
る。この状態では、液晶の屈折率が光導波路の屈折率に
比べて小さいので、ＴＥモードの光170 は減衰せずに光
導波路146 を伝搬する。

【０１６４】一方、液晶層に電圧が印加された状態の液
晶分子171b は、図に示すＧの方向に配向する。このと
き、液晶の屈折率が光導波路の屈折率よりも大きくなる
ため、光源からのＴＥモードの光170 は液晶層に漏れる
ので減衰する。このように、強誘電性液晶も本発明に係
る液晶ライトバルブに利用することができる。

【０１６５】図１７は図１５に示す液晶ライトバルブ14
0 を撮像素子及びビューファインダとして用いた画像撮
影装置のシステム構成図である。

【０１６６】同図に示すように、この実施例の画像撮影
装置は、ランプ181及び188 、レンズ182 、185 及び186
、ミラー183 、偏光ビームスプリッタ184 、ハーフミ
ラー187 、液晶ライトバルブ189 、制御系190 並びに画
像信号記録系191 を備えている。

【０１６７】液晶ライトバルブ189 は図１５に示す液晶
ライトバルブ140 に対応し、制御系190 に接続されてい
る。

【０１６８】制御系190 及び画像信号記録系191 は、本
発明に係る液晶ライトバルブを備えた情報処理装置の情
報を含む光を電気信号に変換するための機構の一実施例
である。

【０１６９】ビューファインダとして用いる場合には、
液晶ライトバルブ189 の走査電極（図１５の走査電極14
4 ）と対向電極（図１５の対向電極145 ）との間に電圧
を印加しておく。ここで、対象物192 の画像をレンズ18
6 を介して液晶ライトバルブ189 に結像すると、画像の
明暗状態により液晶ライトバルブ189 の光導電体層（図
１５の光導電体層147 ）のインピーダンスが変化するた
め、液晶の配向状態が変化し、液晶層に画像が形成され
る。

【０１７０】この液晶ライトバルブ189 にランプ181 か
らの光がレンズ182 、ミラー183 及び偏光ビームスプリ
ッタ184を介して入射すると、この入射光は液晶ライト
バルブ189 の誘電体ミラー（図１５の誘電体ミラー153
）によって反射される。

【０１７１】このうち、液晶層の配向状態が変化してい
る部分を透過した反射光は、電気光学効果によって偏光
方向が変化するので偏光ビームスプリッタ184 を透過す
る。この透過した光はレンズ185 により目193 の位置に
結像し、撮影画像を見ることができる。

【０１７２】撮像素子として用いる場合には、対象物19
2 の画像をレンズ186 を介して液晶ライトバルブ189 に
結像させる。このとき、制御系190 によって液晶ライト
バルブ189 の走査電極（図１５の走査電極144 ）を順次
駆動すると、画像に対応した電気信号が得られる。この
信号を画像信号記録系191 により記録する。

【０１７３】電気信号を得るために光導波路に導入する
図示していない光源（図１の光源30に相当する光源）か
らの光は、近赤外領域を用いるとよい。これにより、液
晶ライトバルブ189 を読み出し側から目193 で見たとき
に、この光源は見えなくなる。

【０１７４】尚、撮像素子とビューファインダとの機能
を見掛け上、同時に動作させる場合には、フリッカの発
生しない周波数（約30Ｈｚ）以上の時間内に、両方の機
能をタイムシーケンシャルに働かせればよい。強誘電性
液晶を用いると液晶の応答速度が速いので、このような
動作を十分行うことができる。

【０１７５】画像信号記録系191 に記録した画像信号を
再生するには、ランプ188 を点灯し、ハーフミラー187
を介して液晶ライトバルブ189 に照射する。

【０１７６】液晶ライトバルブ189 の書き込み光側の全
面に光が当たっているときは、通常のＸＹマトリックス
型液晶パネルと同一の駆動ができるので、走査電極と対
向電極（ここではデータ電極となる）とを画像信号に応
じて順次駆動すると、画像再生ができる。

【０１７７】尚、液晶ライトバルブ189 の光導電体層の
材料を変えて、紫外又は赤外に光感度のある材料を用い
れば、波長変換型の画像撮影装置を構成することもでき
る。

【０１７８】上述のように、この実施例の液晶ライトバ
ルブは従来個別の素子で対応していた機能を単一の素子
で担うことができ、画像読み出し機能と画像表示機能と
を複合化した装置をコンパクト、且つ高機能性をもって
実現することができる。

【０１７９】図２、図１２及び図１５に示す第１、第２
及び第３の実施例の液晶ライトバルブの光導電体層とし
てはａ−Ｓｉ：Ｈの他に、非晶質水素化シリコンカーバ
イド（ａ−Ｓｉ_1-X Ｃ_X ：Ｈ）、非晶質水素化窒化シリ
コン（ａ−Ｓｉ_1-X Ｎ_X ：Ｈ）、非晶質水素化酸化シリ
コン（ａ−Ｓｉ_1-X Ｏ_X ：Ｈ）、非晶質水素化シリコン
ゲルマニウム（ａ−Ｓｉ_1-X Ｇｅ_X ：Ｈ）、硫化カドミ
ウム（ＣｄＳ）及びＢｉ₁₂ＳｉＯ₂₀等を用いることもで
きる。又、光導電体層をショットキー構造、ダイオード
構造及びバックツーバックダイオード構造等にしてもよ
い。

【０１８０】遮光層としては、カーボン分散型アクリル
樹脂の他に、顔料分散型有機薄膜、酸化アルミニウム
（Ａｌ₂ Ｏ₃ ）にＡｇ等の金属を無電界メッキした薄
膜、サーメット薄膜及びＣｄＴｅ等を用いることができ
る。

【０１８１】光導波路としては、有機材料を用いた導波
路の他に、ａ−ＳｉＯ_X Ｎ_Y ：Ｈや（ＳｉＯ₂ ）_X −
（Ｔａ₂ Ｏ₅ ）_Y 混成等の無機材料を用いた導波路も利
用できる。

【０１８２】又、液晶動作モードとしては、ネマティッ
ク液晶を用いた場合には、上述の実施例で示したハイブ
リッド電界効果モードの他に、ゲストホストモード等が
利用できる。スメクティック液晶を用いた場合には、ゲ
ストホストモード等が利用できる。

【０１８３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る液晶
ライトバルブは、それぞれが電極を有する２つの基板間
に設けられている液晶層と、液晶層と２つの基板の一方
との間に設けられており入射された情報を含む光により
インピーダンスが変化する光導電体層と、２つの基板の
一方の側に設けられている光導波路と、光導波路に光を
導入する光源と、光導波路を伝搬する光源からの光を受
け取ると共にこの光を電気信号に変換する受光手段とを
備えている。従って、液晶層に形成された情報を光信号
として読み出すと共に、電気信号として直接読み出すこ
とができる。

【０１８４】本発明に係る液晶ライトバルブを備えた情
報処理装置は、それぞれが電極を有する２つの基板間に
設けられている液晶層と、液晶層と２つの基板の一方と
の間に設けられており入射された情報を含む光によりイ
ンピーダンスが変化する光導電体層と、２つの基板の一
方の側に設けられている光導波路と、光導波路に光を導
入する光源と、光導波路を伝搬する光源からの光を受け
取ると共にこの光を電気信号に変換する受光手段とを含
んでいる液晶ライトバルブと、液晶ライトバルブに接続
されており情報を含む光を電気信号に変換するための機
構とを備えている。従って、液晶ライトバルブから光信
号と共に電気信号を取り出すことができるため、コンパ
クトな装置によって高機能な情報処理を行うことができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る液晶ライトバルブに含まれている
対向基板の構成を示す平面図である。

【図２】本発明に係る液晶ライトバルブの第１の実施例
の構成を示す断面図である。

【図３】図１の断面図である。

【図４】対向基板の他の構成を説明するための図１のＢ
Ｂ線断面図である。

【図５】液晶分子の屈折率を説明するための液晶分子の
概念図である。

【図６】光導波路にＴＭモードの光が伝搬しているとき
の液晶分子の配向状態を示す概略図である。

【図７】駆動電圧が印加されていない状態における液晶
ライトバルブの動作状態を示す概略図である。

【図８】駆動電圧が印加されている状態における液晶ラ
イトバルブの動作状態を示す概略図である。

【図９】光導波路にＴＥモードの光が伝搬しているとき
の液晶分子の配向状態を示す概略図である。

【図１０】光情報を電気信号に変換する機構を含んだ情
報処理装置の一実施例の構成図である。

【図１１】図１に示す液晶ライトバルブ10を画像読み取
り素子として用いたイメージスキャナのシステム構成図
である。

【図１２】本発明に係る液晶ライトバルブの第２の実施
例の構成を示す断面図である。

【図１３】図１２に示す液晶ライトバルブを光変調素子
として用いた投影型表示装置のシステム構成図である。

【図１４】図１２の液晶ライトバルブを用いたコピー及
びプリンタ複合装置のシステム構成図である。

【図１５】本発明に係る液晶ライトバルブの第３の実施
例の構成を示す断面図である。

【図１６】光導波路にＴＥモードの光が伝搬していると
きの強誘電性液晶の液晶分子の配向状態を示す概略図で
ある。

【図１７】図１５に示す液晶ライトバルブを撮像素子及
びビューファインダとして用いた画像撮影装置のシステ
ム構成図である。

【図１８】従来の一般的な光アドレス型の液晶ライトバ
ルブの構成を示す断面図である。

【符号の説明】

10、80、140 液晶ライトバルブ 11、12、81、82、141 、142 ガラス基板 13、83、94、143 、154 反射防止膜 14、84、144 透明電極 15、85、145 対向電極 16、86、146 光導波路 17、87、147 光導電体層 18、88、148 遮光層 19、20、89、90、149 、150 配向膜 21、91、151 スペーサ 22、92、152 液晶層 26 下部クラッド層 27 コア層 28 クラッド層 29 フォトディテクタ 30 光源 46 読み出し回路 47 信号処理回路 48 駆動回路 49 制御回路 93、153 誘電体ミラー 132 、190 制御系 133 画像メモリ 134 画像処理回路 135 インターフェイス回路 136 プリンタ制御系 191 画像信号記録系

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 それぞれが電極を有する２つの基板間に
   設けられている液晶層と、該液晶層と前記２つの基板の
   一方との間に設けられており入射された情報を含む光に
   よりインピーダンスが変化する光導電体層と、前記２つ
   の基板の一方の側に設けられている光導波路と、該光導
   波路に光を導入する光源と、前記光導波路を伝搬する前
   記光源からの光を受け取ると共に該光を電気信号に変換
   する受光手段とを備えたことを特徴とする液晶ライトバ
   ルブ。
2. 【請求項２】 前記光導電体層へ前記液晶層の側から入
   射する光を遮るための遮光層と、該光を反射するための
   光反射層とのうち少なくとも１つの層が前記光導電体層
   の上に設けられていることを特徴とする請求項１に記載
   の液晶ライトバルブ。
3. 【請求項３】 前記液晶層はネマティック液晶から形成
   されていることを特徴とする請求項１に記載の液晶ライ
   トバルブ。
4. 【請求項４】 前記液晶層はスメクティック液晶から形
   成されていることを特徴とする請求項１に記載の液晶ラ
   イトバルブ。
5. 【請求項５】 それぞれが電極を有する２つの基板間に
   設けられている液晶層と、該液晶層と前記２つの基板の
   一方との間に設けられており入射された情報を含む光に
   よりインピーダンスが変化する光導電体層と、前記２つ
   の基板の一方の側に設けられている光導波路と、該光導
   波路に光を導入する光源と、前記光導波路を伝搬する前
   記光源からの光を受け取ると共に該光を電気信号に変換
   する受光手段とを含んでいる液晶ライトバルブと、該液
   晶ライトバルブに接続されており前記情報を含む光を電
   気信号に変換するための機構とを備えたことを特徴とす
   る液晶ライトバルブを備えた情報処理装置。