JPH07113995A - 空間光変調素子及びそれを用いた光変調方法 - Google Patents
空間光変調素子及びそれを用いた光変調方法Info
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- JPH07113995A JPH07113995A JP5261445A JP26144593A JPH07113995A JP H07113995 A JPH07113995 A JP H07113995A JP 5261445 A JP5261445 A JP 5261445A JP 26144593 A JP26144593 A JP 26144593A JP H07113995 A JPH07113995 A JP H07113995A
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【目的】 光導電膜を不必要として、変調後の読み出し
パターンの高分解能化を可能とし、また素子の作製プロ
セスを低減させ、電気的な駆動装置を必要としない空間
光変調素子及びそれを用いた光変調方法を提供すること
を目的とする。 【構成】 ラビング処理したポリイミド膜等の液晶配向
膜が配置されたガラス等の二枚の透明基板と、透明基板
を相対向させた両液晶配向膜の間隙にディスコティック
液晶が充填された液晶層とから空間光変調素子を構成す
る。ディスコティック液晶は、右の分子構造式に示すよ
うに、フォトクロミック基と結合した液晶分子を含む。
空間光変調素子に電圧を印加する必要なく、制御光の照
射を行うと、液晶分子のフォトクロミック基の構造変化
がトリガーとなり、液晶の配列状態の変化を誘起するこ
とができる。 【化１】
パターンの高分解能化を可能とし、また素子の作製プロ
セスを低減させ、電気的な駆動装置を必要としない空間
光変調素子及びそれを用いた光変調方法を提供すること
を目的とする。 【構成】 ラビング処理したポリイミド膜等の液晶配向
膜が配置されたガラス等の二枚の透明基板と、透明基板
を相対向させた両液晶配向膜の間隙にディスコティック
液晶が充填された液晶層とから空間光変調素子を構成す
る。ディスコティック液晶は、右の分子構造式に示すよ
うに、フォトクロミック基と結合した液晶分子を含む。
空間光変調素子に電圧を印加する必要なく、制御光の照
射を行うと、液晶分子のフォトクロミック基の構造変化
がトリガーとなり、液晶の配列状態の変化を誘起するこ
とができる。 【化１】
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、光を空間的に並列に変
調することができ、光演算や画像認識に応用可能な空間
光変調素子及びそれを用いた光変調方法に関するもので
ある。
調することができ、光演算や画像認識に応用可能な空間
光変調素子及びそれを用いた光変調方法に関するもので
ある。
【０００２】
【従来の技術】高速で大容量処理に対応できる情報処理
技術として、光を用いた情報処理があるが、光演算の中
核的役割を果すのが光変調素子である。特に、画像のよ
うな二次元情報を並列に処理するためには、空間光変調
素子が必要となる。現在提案されている空間光変調素子
としては、音響光学変調素子、電気光学変調素子等があ
るが、最も活発に研究されているのは、液晶を用いた空
間光変調素子である。
技術として、光を用いた情報処理があるが、光演算の中
核的役割を果すのが光変調素子である。特に、画像のよ
うな二次元情報を並列に処理するためには、空間光変調
素子が必要となる。現在提案されている空間光変調素子
としては、音響光学変調素子、電気光学変調素子等があ
るが、最も活発に研究されているのは、液晶を用いた空
間光変調素子である。
【０００３】従来の液晶を用いた空間光変調素子の構造
としては、液晶の配向状態をツイストネマティック（Ap
plied Optics,vol.26,p.241,1987）あるいは、スーパー
ツイストネマティック（電子通信情報学会技術研究報
告,Vol.90,No.431,p.23,1990）としたもの、あるいは記
憶機能を有する強誘電性液晶を用いたもの（特開平２−
２８９８２７号）が知られている。
としては、液晶の配向状態をツイストネマティック（Ap
plied Optics,vol.26,p.241,1987）あるいは、スーパー
ツイストネマティック（電子通信情報学会技術研究報
告,Vol.90,No.431,p.23,1990）としたもの、あるいは記
憶機能を有する強誘電性液晶を用いたもの（特開平２−
２８９８２７号）が知られている。
【０００４】従来例として、図３に強誘電性液晶を用い
た空間光変調素子の構造を示す。図３において、１１及
び１１'は透明基板、１２及び１２'は透明電極、１３及
び１３'は液晶配向膜、１４は強誘電性液晶、１９は光
導電膜、２０は誘電体ミラー、１６は制御光、１７は入
力光である。図３の構造においては、光導電膜１９とし
て水素化アモルファスシリコン（ａ-Ｓｉ:Ｈ）が用いら
れ、誘電体ミラー２０を介して強誘電性液晶１４が充填
されている。
た空間光変調素子の構造を示す。図３において、１１及
び１１'は透明基板、１２及び１２'は透明電極、１３及
び１３'は液晶配向膜、１４は強誘電性液晶、１９は光
導電膜、２０は誘電体ミラー、１６は制御光、１７は入
力光である。図３の構造においては、光導電膜１９とし
て水素化アモルファスシリコン（ａ-Ｓｉ:Ｈ）が用いら
れ、誘電体ミラー２０を介して強誘電性液晶１４が充填
されている。
【０００５】制御光１６が照射された部分では、光導電
膜１９の比抵抗が低下し強誘電性液晶１４にかかる電圧
が増加し、液晶のしきい値電圧を越えるため、強誘電性
液晶１４の配列状態が変化する。このため、直線偏光の
入力光１７では偏光面が回転する。一方、制御光１６が
照射されていない部分では、強誘電性液晶１４の配列状
態が変化しないため、入力光１７の偏光面が回転しな
い。このため、図示しない検出器を通して読み出せば、
制御光による書き込みパターンに応じたパターンを読み
出すことができる。
膜１９の比抵抗が低下し強誘電性液晶１４にかかる電圧
が増加し、液晶のしきい値電圧を越えるため、強誘電性
液晶１４の配列状態が変化する。このため、直線偏光の
入力光１７では偏光面が回転する。一方、制御光１６が
照射されていない部分では、強誘電性液晶１４の配列状
態が変化しないため、入力光１７の偏光面が回転しな
い。このため、図示しない検出器を通して読み出せば、
制御光による書き込みパターンに応じたパターンを読み
出すことができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の技術における液晶を用いた空間光変調素子では、制
御光による液晶層への書き込みを行うのに、光導電膜を
介さなければならなかった。すなわち、従来の液晶を用
いた空間光変調素子では、直接制御光により液晶の配列
状態を変化させることはできなかった。従って、変調後
の読み出しパターンの分解能には、光導電膜による限界
があり、液晶が本来もち得る高分解能が十分に発揮され
ていなかった。また、光導電膜が必要であるということ
は、素子の作製プロセスにおいてその成膜工程を必要と
するばかりか、コストを増大させる原因となっていた。
来の技術における液晶を用いた空間光変調素子では、制
御光による液晶層への書き込みを行うのに、光導電膜を
介さなければならなかった。すなわち、従来の液晶を用
いた空間光変調素子では、直接制御光により液晶の配列
状態を変化させることはできなかった。従って、変調後
の読み出しパターンの分解能には、光導電膜による限界
があり、液晶が本来もち得る高分解能が十分に発揮され
ていなかった。また、光導電膜が必要であるということ
は、素子の作製プロセスにおいてその成膜工程を必要と
するばかりか、コストを増大させる原因となっていた。
【０００７】さらに、従来の空間光変調素子を用いて光
変調を行うためには、電気的に駆動しなければならい。
したがって、電気的な駆動装置を別に必要とし、経済的
に不利であり、また、透明電極を必要とし、素子自体の
コストを増大させる原因となっていた。
変調を行うためには、電気的に駆動しなければならい。
したがって、電気的な駆動装置を別に必要とし、経済的
に不利であり、また、透明電極を必要とし、素子自体の
コストを増大させる原因となっていた。
【０００８】本発明は、空間光変調素子において、液晶
層への書き込みに必要だった透明電極及び光導電膜を不
必要として、変調後の読み出しパターンの高分解能化を
可能とし、また素子の作製プロセスを低減させ、電気的
な駆動装置を必要としない空間光変調素子及びそれを用
いた光変調方法を提供することを目的とする。
層への書き込みに必要だった透明電極及び光導電膜を不
必要として、変調後の読み出しパターンの高分解能化を
可能とし、また素子の作製プロセスを低減させ、電気的
な駆動装置を必要としない空間光変調素子及びそれを用
いた光変調方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明では、液晶配向膜が配置された二枚の透明基
板と、該基板を相対向させた両液晶配向膜の間隙にディ
スコティック液晶が充填された液晶層とから成る空間光
変調素子において、前記ディスコティック液晶としてフ
ォトクロミック基と結合した液晶分子を含むものを構成
している。
め、本発明では、液晶配向膜が配置された二枚の透明基
板と、該基板を相対向させた両液晶配向膜の間隙にディ
スコティック液晶が充填された液晶層とから成る空間光
変調素子において、前記ディスコティック液晶としてフ
ォトクロミック基と結合した液晶分子を含むものを構成
している。
【００１０】さらに、好ましくは、上記の空間光変調素
子において、ディスコティック液晶を複数のフォトクロ
ミック基と結合したポリフィン環から構成される液晶分
子から構成し、フォトクロミック基をスピロピラン基と
している。
子において、ディスコティック液晶を複数のフォトクロ
ミック基と結合したポリフィン環から構成される液晶分
子から構成し、フォトクロミック基をスピロピラン基と
している。
【００１１】また、上記の空間光変調素子を用いた変調
方法において、液晶分子に制御光を照射してフォトクロ
ミック反応を生じさせて液晶分子の配向状態を変化さ
せ、その液晶分子の配向状態の変化による複屈折率変化
によって入力光を変調する。
方法において、液晶分子に制御光を照射してフォトクロ
ミック反応を生じさせて液晶分子の配向状態を変化さ
せ、その液晶分子の配向状態の変化による複屈折率変化
によって入力光を変調する。
【００１２】
【作用】本発明によれば、空間変調素子において、フォ
トクロミック基と結合した液晶分子から成るディスコテ
ィック液晶を採用しているので、空間光変調素子に電圧
を印加する必要なく、制御光の照射を行うと、液晶分子
のフォトクロミック基の構造変化がトリガーとなり、液
晶の配列状態の変化を誘起することができる。
トクロミック基と結合した液晶分子から成るディスコテ
ィック液晶を採用しているので、空間光変調素子に電圧
を印加する必要なく、制御光の照射を行うと、液晶分子
のフォトクロミック基の構造変化がトリガーとなり、液
晶の配列状態の変化を誘起することができる。
【００１３】複数のフォトクロミック基であるスピロピ
ラン基と結合したポリフィン環から構成される液晶分子
から成るディスコティック液晶を用いた場合、空間光変
調素子に紫外線の制御光を照射するとスピロピラン基の
構造変化が生じ、これによりディスコティック液晶の配
列状態を変化させることができる。そして、この状態で
空間光変調素子に、スピロピラン基の構造変化に影響し
ない波長の入力光を透過させれば、液晶の複屈折性を利
用して、変調された光を得ることができる。
ラン基と結合したポリフィン環から構成される液晶分子
から成るディスコティック液晶を用いた場合、空間光変
調素子に紫外線の制御光を照射するとスピロピラン基の
構造変化が生じ、これによりディスコティック液晶の配
列状態を変化させることができる。そして、この状態で
空間光変調素子に、スピロピラン基の構造変化に影響し
ない波長の入力光を透過させれば、液晶の複屈折性を利
用して、変調された光を得ることができる。
【００１４】従って、本発明によれば、空間光変調素子
での制御光による液晶層への書き込みにおいて、光導電
膜を介することなく、直接光で書き込みができるので、
変調後の読み出しパターンの高分解能化が可能となる。
また、電圧を印加する必要がないので、電気的な駆動装
置を不要とすることができる。
での制御光による液晶層への書き込みにおいて、光導電
膜を介することなく、直接光で書き込みができるので、
変調後の読み出しパターンの高分解能化が可能となる。
また、電圧を印加する必要がないので、電気的な駆動装
置を不要とすることができる。
【００１５】
【実施例】以下、本発明の一実施例について図面を参照
して説明する。
して説明する。
【００１６】図１は、本発明に基づく一実施例の空間光
変調素子の断面図である。透明基板１及び１’上に液晶
配向膜３及び３’を形成した後、これらを図示しないス
ペーサを介してギャップを形成し、この間隙にフォトク
ロミック基と結合した液晶分子から成るディスコティッ
ク液晶を充填して液晶層４を形成し、空間光変調素子５
を作製した。本実施例では透明基板としてガラス基板
を、液晶配向膜としてラビング処理したポリイミド膜を
用いた。
変調素子の断面図である。透明基板１及び１’上に液晶
配向膜３及び３’を形成した後、これらを図示しないス
ペーサを介してギャップを形成し、この間隙にフォトク
ロミック基と結合した液晶分子から成るディスコティッ
ク液晶を充填して液晶層４を形成し、空間光変調素子５
を作製した。本実施例では透明基板としてガラス基板
を、液晶配向膜としてラビング処理したポリイミド膜を
用いた。
【００１７】そして、ディスコティック液晶として、下
記の分子構造式化１に示す構造の液晶分子を用いた。
記の分子構造式化１に示す構造の液晶分子を用いた。
【００１８】
【化１】
【００１９】上記の分子構造式中において、ＳＰはスピ
ロピラン基であり、
ロピラン基であり、
【００２０】
【化２】
【００２１】を示し、またＬＣは、
【００２２】
【化３】
【００２３】を示す。
【００２４】すなわち、本実施例で用いたディスコティ
ック液晶は、ポリフィリン環から構成され、複数のフォ
トクロミック基であるスピロピラン基と結合した液晶分
子から成る。
ック液晶は、ポリフィリン環から構成され、複数のフォ
トクロミック基であるスピロピラン基と結合した液晶分
子から成る。
【００２５】次に、本実施例の空間光変調素子の動作実
験について図１により説明する。上記のように作製した
空間光変調素子５に、制御光６を照射し書き込み行い、
直線偏光の入力光７を照射し空間光変調素子５を透過し
た後、図示しない検出器によって旋光度を検出する構成
となっている。本実施例では、制御光６には水銀ランプ
からの光をフィルタを通して得られる紫外光の３６６ｎ
ｍの光を、入力光７にはスピロピラン基の構造変化に影
響しない波長である６３３ｎｍのＨｅ−Ｎｅレーザを用
いた。また、変化したディスコティック液晶の配列状態
を元に戻すため、スピロピラン基の構造を初期状態に戻
す波長の５８０ｎｍであるＡｒ励起色素レーザを、消去
光８として用いた。
験について図１により説明する。上記のように作製した
空間光変調素子５に、制御光６を照射し書き込み行い、
直線偏光の入力光７を照射し空間光変調素子５を透過し
た後、図示しない検出器によって旋光度を検出する構成
となっている。本実施例では、制御光６には水銀ランプ
からの光をフィルタを通して得られる紫外光の３６６ｎ
ｍの光を、入力光７にはスピロピラン基の構造変化に影
響しない波長である６３３ｎｍのＨｅ−Ｎｅレーザを用
いた。また、変化したディスコティック液晶の配列状態
を元に戻すため、スピロピラン基の構造を初期状態に戻
す波長の５８０ｎｍであるＡｒ励起色素レーザを、消去
光８として用いた。
【００２６】制御光６と消去光８とを交互に空間光変調
素子５に照射し、入力光７を変調した後の出力光の旋光
度を測定した結果を図２に示す。図２において、横軸は
時間を示し、縦軸は施光度を示している。また、紫外光
とは水銀ランプから得られる３６６ｎｍの光すなわち書
き込み光であり、可視光とは消去光５８０ｎｍのＡｒ励
起色素レーザ光すなわち消去光である。この結果から、
変調後の読み出し光の旋光度の値は、紫外光照射時に高
くなり、可視光照射時に低くなっている。これは、空間
光変調素子５に電圧を印加しながら紫外線照射を行う
と、液晶分子のスピロピラン基の構造変化がトリガーと
なり、ディスコティック液晶の配列状態の変化を誘起で
き、可視光照射により初期の配列状態に戻すことができ
たことを示している。
素子５に照射し、入力光７を変調した後の出力光の旋光
度を測定した結果を図２に示す。図２において、横軸は
時間を示し、縦軸は施光度を示している。また、紫外光
とは水銀ランプから得られる３６６ｎｍの光すなわち書
き込み光であり、可視光とは消去光５８０ｎｍのＡｒ励
起色素レーザ光すなわち消去光である。この結果から、
変調後の読み出し光の旋光度の値は、紫外光照射時に高
くなり、可視光照射時に低くなっている。これは、空間
光変調素子５に電圧を印加しながら紫外線照射を行う
と、液晶分子のスピロピラン基の構造変化がトリガーと
なり、ディスコティック液晶の配列状態の変化を誘起で
き、可視光照射により初期の配列状態に戻すことができ
たことを示している。
【００２７】上述のように、本実施例の空間光変調素子
は、電圧を印加すると共に３６６ｎｍの制御光の照射す
ることにより情報の書き込みができ、６３３ｎｍの光に
よる情報の読み出し、及び５８０ｎｍの光による情報の
消去ができることが明らかである。
は、電圧を印加すると共に３６６ｎｍの制御光の照射す
ることにより情報の書き込みができ、６３３ｎｍの光に
よる情報の読み出し、及び５８０ｎｍの光による情報の
消去ができることが明らかである。
【００２８】なお、本実施例では、フォトクロミック基
として、スピロピラン基を用いたが、これに限定される
ものでなく、アゾベンゼン基、ジアリールエテン基等の
フォトクロミック基を用いても良い。また、本実施例で
は、フォトクロミック基を有する液晶分子として、分子
構造式化１に示す液晶分子を用いたが、これに限定され
るものでなく、スピロピラン基等のフォトクロミック基
を有し、ディコティック液晶の配列をなす液晶分子であ
れば良い。
として、スピロピラン基を用いたが、これに限定される
ものでなく、アゾベンゼン基、ジアリールエテン基等の
フォトクロミック基を用いても良い。また、本実施例で
は、フォトクロミック基を有する液晶分子として、分子
構造式化１に示す液晶分子を用いたが、これに限定され
るものでなく、スピロピラン基等のフォトクロミック基
を有し、ディコティック液晶の配列をなす液晶分子であ
れば良い。
【００２９】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、空間光
変調素子において、フォトクロミック基と結合した液晶
分子から成るディスコティック液晶を用いることによ
り、光導電膜を介することなく光による書き込みができ
るため、変調後の読み出しパターンの高分解能化が可能
となる。
変調素子において、フォトクロミック基と結合した液晶
分子から成るディスコティック液晶を用いることによ
り、光導電膜を介することなく光による書き込みができ
るため、変調後の読み出しパターンの高分解能化が可能
となる。
【００３０】また、本発明の空間光変調素子は、電気的
に駆動する必要がないので、素子自体に透明電極ばかり
か外部の電気的な駆動装置をも不要とすることができ、
経済的にも優れ、動作時の操作が容易な空間光変調素子
を実現することができる。
に駆動する必要がないので、素子自体に透明電極ばかり
か外部の電気的な駆動装置をも不要とすることができ、
経済的にも優れ、動作時の操作が容易な空間光変調素子
を実現することができる。
【００３１】また、光導電膜及び透明電極を必要としな
いので、素子の作製プロセスにおいて、光導電膜の作製
工程を無くすこととなり、作製コストを低減することが
可能となる。
いので、素子の作製プロセスにおいて、光導電膜の作製
工程を無くすこととなり、作製コストを低減することが
可能となる。
【図１】本発明の一実施例の空間光変調素子の構造を示
す断面図。
す断面図。
【図２】本発明によるの空間光変調素子の旋光度を測定
した結果を示すグラフ。
した結果を示すグラフ。
【図３】従来の空間光変調素子の構造を示す断面図。
１，１’ 透明基板 ２，２’ 透明電極 ３，３’ 液晶配向膜 ４ 液晶層 ５ 空間光変調素子 ６ 制御光 ７ 入力光
Claims (3)
- 【請求項１】 液晶配向膜が配置された二枚の透明基板
と、該基板を相対向させた両液晶配向膜の間隙にディス
コティック液晶が充填された液晶層とから成る空間光変
調素子であって、前記ディスコティック液晶がフォトク
ロミック基と結合した液晶分子を含むことを特徴とする
空間光変調素子。 - 【請求項２】 請求項１に記載の空間光変調素子におい
て、前記ディスコティック液晶が複数のフォトクロミッ
ク基と結合したポリフィン環から構成される液晶分子か
ら成り、前記フォトクロミック基がスピロピラン基であ
ることを特徴とする空間光変調素子。 - 【請求項３】 請求項１又は請求項２に記載の空間光変
調素子を用いた変調方法であって、前記液晶分子に制御
光を照射してフォトクロミック反応を生じさせて該液晶
分子の配向状態を変化させ、該液晶分子の配向状態の変
化による複屈折率変化によって入力光を変調することを
特徴とする空間光変調素子を用いた光変調方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5261445A JPH07113995A (ja) | 1993-10-20 | 1993-10-20 | 空間光変調素子及びそれを用いた光変調方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5261445A JPH07113995A (ja) | 1993-10-20 | 1993-10-20 | 空間光変調素子及びそれを用いた光変調方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07113995A true JPH07113995A (ja) | 1995-05-02 |
Family
ID=17361997
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5261445A Pending JPH07113995A (ja) | 1993-10-20 | 1993-10-20 | 空間光変調素子及びそれを用いた光変調方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07113995A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004048499A3 (en) * | 2002-11-23 | 2004-07-22 | Univ Hull | Combined rod-disc crystalline systems with nematic properties |
| WO2005087653A1 (ja) | 2004-03-12 | 2005-09-22 | Sony Corporation | 面積変調素子 |
| WO2005112540A3 (en) * | 2004-05-21 | 2006-12-14 | Merck Patent Gmbh | Liquid crystal compounds, liquid crystal medium and liquid crystal display |
| WO2014190735A1 (zh) * | 2013-05-31 | 2014-12-04 | 京东方科技集团股份有限公司 | 取向和平坦化材料组合物，含有其的显示装置及显示颜色调整方法 |
-
1993
- 1993-10-20 JP JP5261445A patent/JPH07113995A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004048499A3 (en) * | 2002-11-23 | 2004-07-22 | Univ Hull | Combined rod-disc crystalline systems with nematic properties |
| WO2005087653A1 (ja) | 2004-03-12 | 2005-09-22 | Sony Corporation | 面積変調素子 |
| US7518783B2 (en) | 2004-03-12 | 2009-04-14 | Sony Corporation | Element for modulating area |
| WO2005112540A3 (en) * | 2004-05-21 | 2006-12-14 | Merck Patent Gmbh | Liquid crystal compounds, liquid crystal medium and liquid crystal display |
| WO2014190735A1 (zh) * | 2013-05-31 | 2014-12-04 | 京东方科技集团股份有限公司 | 取向和平坦化材料组合物，含有其的显示装置及显示颜色调整方法 |
| CN104212463A (zh) * | 2013-05-31 | 2014-12-17 | 京东方科技集团股份有限公司 | 取向和平坦化材料组合物，显示装置及显示颜色调整方法 |
| CN104212463B (zh) * | 2013-05-31 | 2016-03-16 | 京东方科技集团股份有限公司 | 取向和平坦化材料组合物，显示装置及显示颜色调整方法 |
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