JPH10311969A

JPH10311969A - 光透過性媒体ならびに空間光変調方法および空間光変調素子

Info

Publication number: JPH10311969A
Application number: JP12265297A
Authority: JP
Inventors: Yasuyuki Sugiyama; 泰之杉山; Shiro Matsumoto; 史朗松元; Takayoshi Hayashi; 孝好林; Seizo Sakata; 晴三阪田
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 1997-05-13
Filing date: 1997-05-13
Publication date: 1998-11-24

Abstract

(57)【要約】【課題】高速に応答可能な空間光変調方法および、高
速に応答し、かつ、製造方法の簡略化が図れる空間光変
調素子と、これらに好適な光透過性媒体を提供する。【解決手段】最大直径が１５０ｎｍ以下の液晶微粒子
を配向して分散させて、垂直入射光に対して光学的に異
方性を有する光透過性媒体を形成し、この媒体に垂直方
向の電界を印加し、該光透過性媒体の屈折率異方性を変
化させるとともに、光を前記光透過性媒体に垂直に入射
させ、該媒体からの反射光あるいは該媒体を透過する光
の偏光を変調させ、さらに前記光透過性媒体の表裏の少
なくとも一方に少なくとも一枚以上の偏光子を組み合わ
せて光の偏光変化を強度変化に変化させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は光情報処理、光通信
システム、ホログラフィ記憶装置、ディスプレイ等の分
野に好適に用いることのできる光透過性媒体、該媒体を
用いた高速な空間光変調方法および空間光変調素子に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】電場印加による屈折率の変化を利用した
光制御については、従来より、液晶の屈折率異方性を用
いる方法が知られている。一般的に、液晶を用いた場合
は、ＬｉＮｂＯ₃ 等の電気光学液晶におけるポッケルス
効果を用いた場合の応答時間（ｎｓｅｃ以下）に比べて
遅い応答しか示さないが、電圧印加による屈折率の変化
が大きいという利点がある。これらの特徴を利用して作
られた空間光変調器は、すでに、直視型液晶ディスプレ
イ、液晶ライトバルブを利用した投写型ディスプレイ、
光情報処理等に広く用いられている。しかしながら、画
素数が大きなより高精細な映像を表示できるディスプレ
イ等の開発に向け、より高速な（μｓオーダー）液晶デ
バイスの実現が望まれている。このような事情に鑑み
て、従来のネマチック液晶を用いたデバイスの他に、強
誘電体液晶を用いた数１０μｓのデバイスが開発されて
いるが、安定性の点で問題が指摘されている。さらに、
これらの液晶を単独で用いた素子の場合には、液晶を配
向させてセル中に詰める工程が必要であるため作製法が
複雑になるというデメリットも有する。これとは別に、
直径１μｍ以上の液晶ドロップレットを光透過性のポリ
マーに分散させた液晶分散ポリマーが開発されている
（例えば、文献Ｌｉｑ．Ｃｒｙｓｔ．２１（１９９６）
１５７−１７４を参照）。本材料を用いた液晶セル
は、液晶ドロップレットとマトリックスポリマーとの屈
折率差による光散乱により、光をｏｎ−ｏｆｆするもの
で、これを表示デバイスとして使用する場合には、従来
必要であった偏光子を用いる必要がないという点で優れ
ているが、一般的に反射率が小さいという欠点がある。
また、応答速度についても数ｍｓオーダーであり、さら
なる特性の改善が求められている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来の空間光
変調器においては、応答速度がネマチック液晶を用いた
ものについては数１０ｍｓ、強誘電体液晶を用いたもの
でも数１０μｓ程度であり、さらなる改善が求められて
おり、作製方法についてもより簡略化が求められてい
る。

【０００４】本発明はこのような現状に鑑みてなされた
ものであり、従来技術に比べて著しく高速に応答可能な
空間光変調方法および、高速に応答し、かつ、製造方法
の簡略化が図れる空間光変調素子と、これらに好適な光
透過性媒体を提供するものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の光透過性媒体
は、最大直径が１５０ｎｍ以下の液晶微粒子が配向して
分散してなることを特徴とする。

【０００６】本発明による空間光変調方法は、前記光透
過性媒体に該光透過性媒体中の液晶微粒子の配向方向に
垂直に電界を印加し、該光透過性媒体の屈折率異方性を
変化させる工程と、前記印加した電界と同一方向の光を
前記光透過性媒体に入射し、該光透過性媒体からの反射
光あるいは該光透過性媒体を透過する光の偏光を変調す
る工程と、前記光透過性媒体の表裏の少なくとも一方
に、少なくとも一枚以上の偏光子を組み合わせることに
よって、光の偏光変化を強度変化に変換する工程と、を
有することを特徴とする。

【０００７】ここで、光透過性媒体の屈折率異方性を変
化させる工程が、該光透過性媒体上に積層され面内方向
に電気抵抗の分布を生じる光導電層を介して前記液晶微
粒子の配向方向に垂直に電界を印加する工程であること
が好ましく、または、前記光透過性媒体の屈折率異方性
を変化させる工程が、該光透過性媒体をセグメント化
し、各セグメント毎に所定の電界を印加する工程である
ことが好ましい。

【０００８】本発明による空間光変調素子は、透明基板
上に順に形成された、透明電極と、前記光透過性媒体
と、誘電体反射膜と、光導電膜と、透明電極と、該透明
基板のもう一つの面側に配した偏光板と、を具備したこ
とを特徴とする。

【０００９】さらに、本発明による空間光変調素子は、
透明基板上に順に形成された、マトリクス状の電極と、
前記光透過性媒体と、透明電極と、該透明基板の両側に
それぞれ配した偏光板と、を具備したことを特徴とす
る。

【００１０】ここで、好適には、前記光透過性媒体が、
前記マトリクス状の電極によってセグメント化され、各
セグメントに薄膜トランジスタが形成されている。

【００１１】

【発明の実施の形態】本発明の光透過性媒体は、最大直
径が１５０ｎｍ以下の液晶微粒子が配向して分散してな
る媒体であり、本発明に係る空間光変調方法は、該光透
過性媒体を用い、この媒体面に対して光を垂直方向に入
射させる。液晶微粒子が分散した媒体は入射光に対して
媒体面内において光学的に異方性を有している。光を入
射させる方向と平行に電圧を印加することによって媒体
中に生じる電場によって、媒体中の屈折率異方性を変化
させることにより、媒体中に入射した光の偏光を制御す
る。このような工程により、素子への入射前後で変化を
受けた入射光の偏光状態は好適に配置された少なくとも
一枚の偏光板により強度変化に変換することができる。
すなわち、前述の全工程により、入射光の空間的光強度
を、印加電圧によって変調することができる。

【００１２】この空間光変調方法は、透明電極を有する
透明基板上に、前記光透過性媒体を配し、この光透過性
媒体上に誘電体反射膜、光導電膜、透明電極をこの順に
設け、さらに前記透明基板のもう一つの面側に偏光板を
設けた空間光変調素子、もしくは、マトリクス状に配置
された電極が設けられている透明基板上に、前記光透過
性媒体を配し、この光透過性媒体上にマトリクス状の電
極と対向する透明電極を設け、さらに、前記透明基板の
両側にそれぞれ偏光板を設けた空間光変調素子、を用い
ることによって実現することができる。

【００１３】本発明においては、光の強度、より直接的
には偏光を制御する媒体として、大きさが極めて小さな
液晶微粒子を光透過性のよい材料、例えばポリマーやガ
ラス、に配向させた状態で分散させた光透過性媒体（マ
トリクス媒体）を用いる。これによって、電圧印加によ
る液晶の配向ベクトルの変化に伴う屈折率異方性の変化
を利用した光制御方法および光素子の実現が可能とな
る。本発明の光透過性媒体は、液晶微粒子が配向してい
るため、電圧印加のない状態ですでに屈折率異方性を有
しており、光の入射方向を選ぶことで、光の入射方向と
電圧の印加方向を同一にすることが可能で、面型のデバ
イスを容易に実現できる。また、本発明において、用い
る液晶微粒子は極めて小さな微粒子液晶であるので、電
圧印加に対して、従来のネマチック液晶や、ＰＤＬＣ
（高分子分散液晶）に比べて、著しく高速な応答が可能
となる。

【００１４】なお、液晶微粒子がランダムに分散してい
る場合でも、電圧印加で屈折率異方性を生じさせること
が可能であるが、この場合、光の入射方向に垂直に電圧
を印加する必要があり、インプレインスイッチング方式
（O plus E No.206 p96 (1997)）を用いるような特殊な
場合を除いては面型のデバイスの実現は困難である。

【００１５】本発明による空間光変調器の動作原理を図
１および図２を参照して説明する。図１において、光透
過性媒体１１は液晶微粒子１２を光透過性材料１３に分
散させたものである。この微粒子液晶分散媒体１１を挟
む形で電極１４を配置する。電圧が印加されない状態で
は、分散した液晶微粒子１２のディレクターは図１のｚ
方向に配向している。ここで、ｘ方向に進む光のｚ方向
の偏波成分はｎ//、ｙ方向の偏波成分はｎ⊥の屈折率を
感じることになるので、光透過性媒体面内（ｚｙ面内）
では、ｙ方向、ｚ方向の屈折率に異方性が生じる。ここ
で、ｎ//およびｎ⊥は、それぞれ液晶の分子軸に平行お
よび垂直な電界が感じる屈折率を表す。この状態で、偏
光板１をｙ軸に対して４５度の偏波が通過するように設
定しておくと（偏光板１の選択偏光方向３）、偏光板１
を通過した入射光の偏光４は、光透過性媒体１１の屈折
率異方性によって、ｙ方向、ｚ方向それぞれの偏波成分
に位相差が生じ、楕円偏光５となる。この楕円偏光５は
偏光板１と直交状態の選択偏光方向６をもつ偏光板２に
より、楕円偏光の楕円率に従って、一部の光が透過する
ことになる。すなわち、透過光２０が観測される。

【００１６】一方で、図２でｘ軸方向に電圧２３が印加
されると、液晶微粒子１２は液晶自身がもつ誘電率の異
方性あるいは強誘電性のために、ディレクターがｚ方向
から印加電圧に沿った方向（ｘ方向）に配列する。この
配列によってｘ方向に進む光が感じる屈折率は、電圧印
加方向に垂直な面（ｙｚ面）内では異方性はなく、ｎ⊥
となるため、入射光の偏光４はそのまま光透過性媒体１
１を通過し、出射光の偏光１５となる。この出射光は、
偏光板１と直交状態の選択偏光方向６をもつ偏光板２に
より、完全に遮られ消光状態となる。すなわち、透過光
は観測されない。これは、本発明による透過型の空間光
変調器によって光強度を変調できる原理である。

【００１７】図３，図４は、反射型の場合の空間光変調
器の動作原理を示す。図３において、光透過性媒体１１
の片側には反射膜３６が設けられている。印加電圧が印
加されない状態では、分散した液晶微粒子のディレクタ
ーは図３のｚ方向に配向している。ここで、図１の場合
と同様に、ｘ方向に進む光のｚ方向の偏波成分はｎ//、
ｙ方向の偏波成分はｎ⊥の屈折率を感じることになるの
で、光透過性媒体面内（ｚｙ面内）では、ｙ方向、ｚ方
向の屈折率に異方性が生じる。

【００１８】この状態で、偏光板３１をｙ軸に対して４
５度の偏波が通過するように設定しておくと（偏光板３
１の選択偏光方向３３）、偏光板３１を通過した入射光
の偏光３４は、光透過性媒体１１の屈折率異方性によっ
て、ｙ方向、ｚ方向それぞれの偏波成分に位相差が生
じ、反射膜３６で反射した出射光は、楕円偏光３５とな
る。この楕円偏光３５は、偏光板３１の選択偏光方向に
より、楕円偏光の楕円率に従って、一部の光が透過する
ことになる。すなわち、透過光３０が観測される。

【００１９】一方、図４でｘ軸方向に電圧４３が印加さ
れると、液晶微粒子１２は液晶自身がもつ誘電率の異方
性あるいは強誘電性のために、ディレクターがｚ方向か
ら印加電界に沿った方向（ｘ方向）に配列する。この配
列によってｘ方向に進む光が感じる屈折率は、電圧印加
方向に垂直な面（ｙｚ面）内では異方性はなく、ｎ⊥と
なるため、入射光の偏光３４は反射膜３６で反射した
後、９０度偏光方向がずれた偏光４５となる。この出射
光は、偏光板３１と直交状態であるから完全に遮られ消
光状態となる。すなわち、透過光は観測されない。これ
が、本発明による反射型の空間光変調器によって光強度
を変調できる原理である。

【００２０】また、本発明に用いた液晶微粒子のスイッ
チングに必要な電界は３〜１０ｖｏｌｔｓ／μｍ程度で
あって、この時のスイッチング速度は５〜１０μｓと極
めて高速である。なお、液晶微粒子の大きさは可視域の
波長より十分小さくなっているので、光透過率は大き
く、光散乱は非常に小さい。従って、散乱による偏光方
向の乱れは極めて小さく、空間分解能も高い。

【００２１】さらに、本発明による位相空間光変調器に
よれば、液晶を光透過性媒体に分散させた系としている
ため、従来の液晶セルに見られるようなスペーサを介し
たガラス基板のサンドイッチ構造を作製するなどの煩わ
しさを低減できる効果がある。

【００２２】本発明に用いる液晶の種類は、ネマチック
液晶、コレステリック液晶、強誘電体液晶等、電圧印加
により配向が変化するものであれば、どの液晶でもかま
わない。しかし、低電圧駆動の場合には配向により大き
な屈折率変化をもたらすネマチック液晶が特に望まし
く、極めて高速な駆動には強誘電性液晶が特に望まし
い。また、液晶微粒子の大きさは、光情報処理、光通
信、ディスプレイ等で用いられる波長よりもかなり小さ
く、最大直径が１５０ｎｍ以下である必要がある。これ
は、直径が１５０ｎｍより大きい場合には、液晶粒子と
媒体との屈折率差による散乱が大きく、光透過率が十分
ではなく、また、電圧印加に対する応答も芳しくないこ
とになるからである。そこで、最大直径は、微粒子を回
転楕円体として見たときの最大直径である。ただし、直
径が小さくなると駆動に要する電圧が大きくなるので、
直径が小さすぎることは好ましくない。実用的な駆動電
圧を保つための最大直径は５ｎｍ以上である。

【００２３】また、液晶微粒子が分散したマトリクス媒
体は、光透過性の材料であればよく、特に限定されるも
のではないが、該媒体としては、光透過性がよく、光学
的に異方性のないポリマー、例えばＰＭＭＡ系ポリマ
ー、ポリスチレン系ポリマー、ポリカーボネート系ポリ
マー、熱硬化性あるいは光硬化性のアクリル系ポリマ
ー、ポリエン−ポリチオール系ポリマー、エポキシ系ポ
リマー、ポリウレタン系ポリマー、ポリイソシアネート
系またはガラス等が、挙げられる。

【００２４】液晶分散ポリマーの製造方法としては、相
分離による方法が一般的である。例えば、マトリクスポ
リマーと液晶を有機溶媒に溶解し、溶媒を除くことによ
って、液晶の粒子をマトリクスポリマーから分離させる
方法がある。また、熱あるいは光硬化性のプレポリマー
に液晶を溶解させておき、熱あるいは光照射によって、
液晶の粒子を硬化したマトリクスポリマーから分離させ
る方法もある。いずれの方法にしても、本発明で規定し
た大きさの液晶微粒子を得るには、急速な溶媒の除去あ
るいは急速なプレポリマーの硬化によって、相分離を急
速に行わせる必要がある。この場合、プレポリマーの硬
化は等方的に行われるため、できあがった媒体の屈折率
は、媒体に対して垂直方向に入射する光に対しては光学
的に等方的となる。液晶のディレクターが配向した状態
の液晶微粒子分散媒体を得るためには、紫外線を照射し
てポリマーを固化する際に、外部から電界もしくは磁界
を印加する方法、照射する紫外線自体の偏光を所望の配
向方向に揃える方法、固化中に物理的に所望の配向方向
に張力を加える方法、または、紫外線を一様照射するの
ではなく、所望の配向方向に線上に照射する方法等、い
くつかの方法が考えられる。いずれの方法を用いる場合
にも、所望の方向に液晶のディレクターが揃った状態で
本発明で規定した大きさの液晶微粒子をマトリクスポリ
マー中に分散・析出させることが必要になる。

【００２５】また、液晶微粒子が分散した光透過性媒体
以外に本発明による空間光変調器に用いる構成部材とし
ては、次のような部材が使用できる。

【００２６】透明基板はガラス基板が一般的であるが、
光透過性の良いポリカーボネート系、ＰＭＭＡ系のポリ
マーでできた基板であっても良い。透明電極、マトリク
ス電極には、蒸着法やスパッタリング法等で作製され
た、酸化錫をドープした酸化インジウム（ＩＴＯ）や酸
化錫（ＳｎＯ₂ ）膜を用いることができる。

【００２７】誘電体反射膜には、ＳｉＯ，ＳｉＯ₂ ，Ａ
Ｌ₂ Ｏ₃ ，ＣｅＯ₂ ，ＳｎＯ₂ ，ＴｉＯ₂ ，ＴｉＯ，Ｔ
ａ₂ Ｏ₅ ，ＺｒＯ₂ ，ＺｎＳ，ＭｇＦ₂ ，ＳｉＮ等を少
なくとも２種類以上組み合わせて、少なくとも２層以上
積層して、使用波長域で実用に耐えられる反射率を得ら
れるように設計したものを用いることができる。

【００２８】光導電膜には、プラズマＣＶＤ法で作製さ
れたａ−Ｓｉ：Ｈ膜が光導電性と応答速度の点で好適で
あるが、より簡便には蒸着法やスパッタリング法で作製
したＣｄＳ膜を用いることもできる。

【００２９】さらに、マトリクス電極には、各マトリク
スへの信号伝達特性の改善と、マトリクスの大容量化、
等への好適な方法として、その各々に対応してアクティ
ブ素子を設けることも有効である。アクティブ素子とし
ては、Ａ−Ｓｉ，ｐｏｌｙ−Ｓｉ，ＣｄＳ，Ｔｅ等を用
いて作製されたＴＦＴ（薄膜トランジスタ）やＭＩＭ(m
etal-insulator-metal) 構造等のダイオード素子を用い
ることができるが、製造プロセス、応答速度の観点から
ａ−Ｓｉ−ＴＦＴ，ｐｏｌｙ−Ｓｉ−ＴＦＴが好適であ
る。

【００３０】偏光板としては、複屈折形、単結晶二色性
形、高分子二色性形等どのような偏光板を用いることも
できるが、ＬＣＤ用に開発された、多ハロゲン偏光板、
染料偏光板、金属偏光板、ポリエン偏光板等に代表され
る高分子二色性偏光板が好適である。

【００３１】以下に、本発明の実施例を述べるが、本発
明はこれら実施例によって限定されるものではない。

【００３２】

【実施例】

（実施例１）図５に本発明の実施例の一つとして、光ア
ドレス型の空間光変調器の構成例を模式的に示す。液晶
分散ポリマー１０１は、市販の光硬化性ポリマー（米国
ノーランド社製、ＮＯＡ８１）と市販のネマチック液晶
（メルク社、ＢＬ２４）とから調製した。作製手順は、
所定量の液晶を光硬化性のプレポリマーに完全に溶解さ
せ（混合比１００：２５）、これを透明電極（ＩＴＯ）
１０２付のガラス基板１０３（厚さ１ｍｍ）上に約２０
μｍ厚にスピンコートした。この段階で、偏光させた強
力な金属ハライドランプを５分間照射し、ポリマー中に
液晶微粒子を配向させた状態で生成させた。この液晶微
粒子分散ポリマーの断面ＳＥＭ写真を観察したところ、
液晶微粒子の大きさは約８０ｎｍであった。この上に、
厚さ約１．５μｍの誘電体多層反射膜１０５（ＳｉＯ₂
とＴｉＯ₂ を交互に２０層積層）を真空蒸着で作製し
た。さらに、光導電層１０４としてａ−Ｓｉ：ＨをＲＦ
プラズマＣＶＤ法により厚さ５μｍ堆積し、最後にＩＴ
Ｏ製の透明電極１０６を０．５μｍ真空蒸着で作製し
た。このサンプルにポリビニルアルコールのフィルムを
基体とした偏光板１０７を張り合わせて、空間光変調器
を構成した。このサンプルを図７の測定系により評価し
た。この測定系では、白色光源６７からの光をマスク６
８を通すことによってパターン化し、このパターンが空
間光変調器６５に書き込まれる。空間光変調器６５で
は、パターンに従った光強度により、光導電層１０４の
抵抗が変化し、液晶微粒子分散ポリマー１０１に電圧６
４が印加される。この電界により液晶微粒子がスイッチ
し、屈折異方性が変化する。この状態で反対側からＨｅ
−Ｎｅレーザ光６１を空間光変調器６５に反射させ、そ
の反射光をハーフミラー６２を用いて取り出し、ＣＣＤ
カメラ６３で観察する。

【００３３】ここでは、５ｖｏｌｔｓ／μｍのバイアス
印加電圧に対して書き込み光として、２０μＷ／ｃｍ²
の白色光を、図８（ａ）に示したマスクパターンで、照
射した。ＣＣＤカメラからの出力は、図８（ｂ）に示し
たパターンであって、入力画像に従った出力画像を得る
ことができた。すなわち、入力光画像に従った出力画像
が得られる光アドレス形の空間光変調器が構成できるこ
とが確認できた。また、ＣＣＤカメラの代わりに、明部
の出力のみを検出するような適当なマスクを介して配置
したフォトダイオードを用いて、白色光源の照射時にト
リガを合わせて検出したＨｅ−Ｎｅレーザ光の出力波形
を解析したところ、約８μｓの応答速度を持つことを確
認することができた。

【００３４】比較のために、最大直径が１５０ｎｍより
大きな液晶を用いて同様に実施したところ、光の散乱が
大きく、十分な明暗の消光比を観測することはできなか
った。

【００３５】以上より、本発明による液晶微粒子分散ポ
リマーを用いることにより、極めて高速な光アドレス型
空間光変調器が容易に構成できることがわかる。

【００３６】（実施例２）図６に本発明の第２の実施例
として、電気アドレス型の空間光変調器の構成例を模式
的に示す。液晶分散ポリマー１１１は、実施例１と同様
に、市販の光硬化性ポリマー（米国ノーランド社製、Ｎ
ＯＡ８１）と市販のネマチック液晶（メルク社、ＢＬ２
４）とから調製した。プレポリマーと液晶との混合比は
１００：３０とした。これを、マトリクス状の電極１１
２と各セグメントにプラズマＣＶＤプロセスで作製した
ＴＦＴ（薄膜トランジスタ）１１３を有するガラス基板
１１４上に、約２０μｍ厚にスピンコートし、偏光させ
た強力な金属ハライドランプを５分間照射し、ポリマー
中に液晶微粒子を配向させた状態で生成させた。液晶微
粒子分散ポリマー１１１の断面ＳＥＭ写真を観察したと
ころ、液晶微粒子の大きさは約１００ｎｍであった。こ
の上にＩＴＯ製の透明電極１１５を０．５μｍ真空蒸着
で作製した。このサンプルの両側にポリビニルアルコー
ルのフィルムを基体とした偏光板１１６および１１７を
張り合わせて空間光変調器を構成した。

【００３７】この空間光変調器全体に一様にＮｅＮｅレ
ーザ光を照射したところ、図８（ａ）のパターンに対応
する各セグメント電極に１０ｖｏｌｔｓ／μｍの電界を
印加することによって、透過光は図８（ｂ）に相当する
変調パターンを示した。すなわち、印加電圧によって、
所望のパターンどおりに空間的に光を変調できることが
確認できた。また、実施例１と同様な方法で印加電圧に
対する出力光強度の応答を測定したところ、図９に示す
ように５０μｓのパルスにも十分追従していることが確
認できた。ここで、出力光強度の立ち上がり、立ち下が
り時間は約９μｓであった。すなわち、本発明による液
晶微粒子分散ポリマーを用いることにより、極めて高速
な電気アドレス型空間光変調器を容易に実現できる。

【００３８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、最大直
径が１５０ｎｍ以下の液晶微粒子が配向して分散してな
る光透過性媒体であり、本発明の空間光変調方法および
素子では、垂直入射光に対して光学的に異方性を有する
前記光透過性媒体を用いているため、入射光と平行に電
圧を印加することによって、光を散乱させることなく媒
体中の屈折率異方性を変化させる。これにより、媒体中
に入射した光の偏光のみを制御することができ、さらに
好適に配した偏光板により、入射光の強度を変調するこ
とができる。本発明の光透過性媒体には極めて小さい液
晶微粒子を用いているので、従来になり極めて速い応答
速度を実用的な駆動電圧で実現できる。従って、本発明
の空間光変調素子は、高速な応答を要求される光情報処
理システム、ホログラフィ記録システム、および大面積
ディスプレイ等に用いられる空間光変調器として極めて
実用性が高い。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による透過形の空間光変調器の動作原理
を説明する模式斜視図であって、電界を印加していない
状態を示している。

【図２】本発明による透過形の空間光変調器の動作原理
を説明する模式斜視図であって、電界を印加した状態を
示している。

【図３】本発明による反射形の空間光変調器の動作原理
を説明する模式斜視図であって、電界を印加していない
状態を示している。

【図４】本発明による反射形の空間光変調器の動作原理
を説明する模式斜視図であって、電界を印加した状態を
示している。

【図５】本発明による光アドレス型の空間光変調器の一
実施例の構成を示す模式断面図である。

【図６】本発明による電気アドレス型の空間光変調器の
一実施例の構成を示す模式断面図である。

【図７】本発明による光アドレス型の空間光変調器の特
性を評価するための測定系を模式的に示す光学回路図で
ある。

【図８】本発明による光アドレス型の空間光変調器の変
調結果の一例を示すパターン図であり、（ａ）は入力パ
ターンを示し、（ｂ）は出力パターンを示す。

【図９】本発明による電気アドレス型の空間光変調器の
応答速度の測定結果の一例を示すグラフである。

【符号の説明】

１、２、３１偏光板３、３３偏光板の選択偏光方向４、３４入射光の偏光５、３５楕円偏光（出射光）６偏光板と直交状態の選択偏光方向１１光透過性媒体１２液晶微粒子１３光透過性材料１４電極１５出射光の偏光２０、３０透過光２３、４３印加電圧３６反射膜６２ハーフミラー６４印加電圧６５空間光変調器６７白色光源６８マスク１０１、１１１液晶分散ポリマー１０２、１０６、１１５透明電極（ＩＴＯ）１０３、１１４ガラス基板１０４光導電層１０５誘電体多層反射膜１０７、１１６、１１７偏光板１１２マトリクス状の電極１１３ＴＦＴ（薄膜トランジスタ）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者阪田晴三東京都新宿区西新宿三丁目19番２号日本電信電話株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】最大直径が１５０ｎｍ以下の液晶微粒子
が配向して分散してなる光透過性媒体。
【請求項２】請求項１に記載の光透過性媒体に該光透
過性媒体中の液晶微粒子の配向方向に垂直に電界を印加
し、該光透過性媒体の屈折率異方性を変化させる工程
と、前記印加した電界と同一方向の光を前記光透過性媒体に
入射し、該光透過性媒体からの反射光あるいは該光透過
性媒体を透過する光の偏光を変調する工程と、前記光透過性媒体の表裏の少なくとも一方に、少なくと
も一枚以上の偏光子を組み合わせることによって、光の
偏光変化を強度変化に変換する工程と、を有することを
特徴とする空間光変調方法。
【請求項３】請求項２に記載の空間光変調方法におい
て、前記光透過性媒体の屈折率異方性を変化させる工程
が、該光透過性媒体上に積層され面内方向に電気抵抗の
分布を生じる光導電層を介して前記液晶微粒子の配向方
向に垂直に電界を印加する工程であることを特徴とする
空間光変調方法。
【請求項４】請求項２に記載の空間光変調方法におい
て、前記光透過性媒体の屈折率異方性を変化させる工程
が、該光透過性媒体をセグメント化し、各セグメント毎
に所定の電界を印加する工程であることを特徴とする空
間光変調方法。
【請求項５】透明基板上に順に形成された、透明電極
と、請求項１に記載の光透過性媒体と、誘電体反射膜
と、光導電膜と、透明電極と、該透明基板のもう一つの
面側に配した偏光板と、を具備したことを特徴とする空
間光変調素子。
【請求項６】透明基板上に順に形成された、マトリク
ス状の電極と、請求項１に記載の光透過性媒体と、透明
電極と、該透明基板の両側にそれぞれ配した偏光板と、
を具備したことを特徴とする空間光変調素子。
【請求項７】請求項６に記載の空間光変調素子におい
て、前記光透過性媒体が、前記マトリクス状の電極によ
ってセグメント化され、各セグメントに薄膜トランジス
タが形成されていることを特徴とする空間光変調素子。