JPH0328826A - 空間変調素子 - Google Patents
空間変調素子Info
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- JPH0328826A JPH0328826A JP1186393A JP18639389A JPH0328826A JP H0328826 A JPH0328826 A JP H0328826A JP 1186393 A JP1186393 A JP 1186393A JP 18639389 A JP18639389 A JP 18639389A JP H0328826 A JPH0328826 A JP H0328826A
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- Japan
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- light
- liquid crystal
- photoconductive
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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。
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（上 光演算装置や投射型ディスプレイに用いら
れる空間光変調素子に関するものである。
れる空間光変調素子に関するものである。
従来の技術
従来の液晶を用いた空間光変調素子のなかで、しきい値
処理機能を有するもの１友 第９図に示すような光導電
層９０１のＢｉ＋＊ＳｉＯ＊ｓを液晶層９０２に積層し
これらをＩＴＯ透明電極９０３、９０４ではさんだ空
間光変調素子９０５が提案されている（滝沢國治他第３
５回応用物理学会関係連合講演会講演予講集昭和６３年
春季３０ｐ−ＺＦ−３， ３０９−ＺＦ−４ ＞。
処理機能を有するもの１友 第９図に示すような光導電
層９０１のＢｉ＋＊ＳｉＯ＊ｓを液晶層９０２に積層し
これらをＩＴＯ透明電極９０３、９０４ではさんだ空
間光変調素子９０５が提案されている（滝沢國治他第３
５回応用物理学会関係連合講演会講演予講集昭和６３年
春季３０ｐ−ＺＦ−３， ３０９−ＺＦ−４ ＞。
また 液晶を用いた光論理演算素子として、第１０図の
等価回路に示すように 液晶セル１００１と接続した薄
膜電界効果型トランジスタ１００２ （以下、ＴＰＴと
略記する）のゲート電極に光導電体ｌ００３を接続した
Ｔ Ｆ Ｔ １００４を接続した構造が提案されている
（浜野広他 第１４回液晶討論会千講集昭和６３年９月
２Ｄ３０４． ）。
等価回路に示すように 液晶セル１００１と接続した薄
膜電界効果型トランジスタ１００２ （以下、ＴＰＴと
略記する）のゲート電極に光導電体ｌ００３を接続した
Ｔ Ｆ Ｔ １００４を接続した構造が提案されている
（浜野広他 第１４回液晶討論会千講集昭和６３年９月
２Ｄ３０４． ）。
発明が解決しようとする課題
第９図に示す従来例の空間光変調素子９０５ＬＬ．
液晶層９０２と光導電層９０１を電極９０３， ９０４
でサンドイツチした構造になっていも このような構造
で（よ光遮断時に液晶層９０２に電圧が余りかからない
ようにするたム 光導電層９０１の静電容量を液晶層９
０２のそれ以下にする必要かあも しかし 液晶層９０
２の誘電率が小さいため、光導電層９０１の膜厚を２ａ
＋ｍと非常に厚くしなければならな賎 従って、透過光
強度が小さくなるとともに 大きな入射光強度を必要と
する問題があも また この素子はしきい値機能を持っ
ており、しかもしきい値を電圧および周波数を変化する
ことにより、制御できる特徴を持つ力支 多人力に対す
るしきい値処理ができない問題を持っていも Ｘ 第ｌＯ図に示した従来例で｛上 第９図の例のよ
うな液晶層と光導電層の積層構造を持たないたム 素子
を動作させるのに大きな入射光強度は必要でな鶏 しか
し しきい値素子として動作させる場合、しきい値を制
御することができず、しかも多人力に対するしきい値処
理ができない問題を持っている。
液晶層９０２と光導電層９０１を電極９０３， ９０４
でサンドイツチした構造になっていも このような構造
で（よ光遮断時に液晶層９０２に電圧が余りかからない
ようにするたム 光導電層９０１の静電容量を液晶層９
０２のそれ以下にする必要かあも しかし 液晶層９０
２の誘電率が小さいため、光導電層９０１の膜厚を２ａ
＋ｍと非常に厚くしなければならな賎 従って、透過光
強度が小さくなるとともに 大きな入射光強度を必要と
する問題があも また この素子はしきい値機能を持っ
ており、しかもしきい値を電圧および周波数を変化する
ことにより、制御できる特徴を持つ力支 多人力に対す
るしきい値処理ができない問題を持っていも Ｘ 第ｌＯ図に示した従来例で｛上 第９図の例のよ
うな液晶層と光導電層の積層構造を持たないたム 素子
を動作させるのに大きな入射光強度は必要でな鶏 しか
し しきい値素子として動作させる場合、しきい値を制
御することができず、しかも多人力に対するしきい値処
理ができない問題を持っている。
本発明｛よ このような従来技術の課題を解決すること
を目的とする。
を目的とする。
課題を解決するための手段
本発明の空間光変調素子１表 液晶層と光導電性を有ず
る部分と電界効果型トランジスタとを備Ｌ液晶層を駆動
している電界効果型トランジスタに光導電性を有する部
分が電気的に接続されており、かつ光導電性を有する部
分に光を照射することにより液晶層にかかる電界強度を
変調することを特徴とするものであも 作用 本発明（よ 液晶を駆動しているＴＰＴに光導電性を有
する部分（以下、ＰＣ部分と略記する）を電気的に接続
する構ｔｊ．（例えば ゲート電極にＰＣ部分を接続す
る）を取るものとす，Ｌ ＰＧ部分｛よ光照射しない
場合は静電容量を持板 コンデンサとして働く力文 光
照射した場合はその機能を失し＼充電していた電荷は消
滅する。従って、充電したＰＣ部分をゲート電極に接続
した状態でＴＰＴが導通状態にある場合、ＰＣ部分に光
を照射することによりＴＰＴの導通状態を遮断すること
ができる。このとき、ＰＣ部分の静電容量はＴＰＴのゲ
ートの静電容量と同じ程度で良く、ＰＣ部分の膜厚を薄
くしてもＰＣ部分の面積を小さくすることで構戊できも
そのたべ 透過型の構戒であっても透過光がＰＣ部分
で吸収される割合は非常に小さくなん また ＰＣ部分
の膜厚が薄いたべＰＣ部分中の電界が大きく、入射光が
微弱であってもＰＣ部分全体に光励起キャリャを輸送で
き、光源の選択に自由度が増すとともに 光源の消費電
力も小さくできも さらに 複数のＰＣ部分を直列に接
続し ゲート電圧でこれらＰＣ部分を充電した場合、光
照射を行うＰＣ部分の数によって、ゲート電圧が変化す
るた＆ ＴＰＴの動作状態を変化させることができも
すなわ板 多入力に対するしきい値処理を行うことが
できも また この直列接続の構造をとることにより、
ＰＣ部分の静電容量を全体的に小さくできるとともに
しきい値処理を行う前にあらかじめ所定のＰＣ部分に光
照射を行う、あるいはゲート電圧を変化することにより
、しきい値を任意に設定することができも 実施例 以下に 本発明の実施例について図面を参照しながら説
明する。
る部分と電界効果型トランジスタとを備Ｌ液晶層を駆動
している電界効果型トランジスタに光導電性を有する部
分が電気的に接続されており、かつ光導電性を有する部
分に光を照射することにより液晶層にかかる電界強度を
変調することを特徴とするものであも 作用 本発明（よ 液晶を駆動しているＴＰＴに光導電性を有
する部分（以下、ＰＣ部分と略記する）を電気的に接続
する構ｔｊ．（例えば ゲート電極にＰＣ部分を接続す
る）を取るものとす，Ｌ ＰＧ部分｛よ光照射しない
場合は静電容量を持板 コンデンサとして働く力文 光
照射した場合はその機能を失し＼充電していた電荷は消
滅する。従って、充電したＰＣ部分をゲート電極に接続
した状態でＴＰＴが導通状態にある場合、ＰＣ部分に光
を照射することによりＴＰＴの導通状態を遮断すること
ができる。このとき、ＰＣ部分の静電容量はＴＰＴのゲ
ートの静電容量と同じ程度で良く、ＰＣ部分の膜厚を薄
くしてもＰＣ部分の面積を小さくすることで構戊できも
そのたべ 透過型の構戒であっても透過光がＰＣ部分
で吸収される割合は非常に小さくなん また ＰＣ部分
の膜厚が薄いたべＰＣ部分中の電界が大きく、入射光が
微弱であってもＰＣ部分全体に光励起キャリャを輸送で
き、光源の選択に自由度が増すとともに 光源の消費電
力も小さくできも さらに 複数のＰＣ部分を直列に接
続し ゲート電圧でこれらＰＣ部分を充電した場合、光
照射を行うＰＣ部分の数によって、ゲート電圧が変化す
るた＆ ＴＰＴの動作状態を変化させることができも
すなわ板 多入力に対するしきい値処理を行うことが
できも また この直列接続の構造をとることにより、
ＰＣ部分の静電容量を全体的に小さくできるとともに
しきい値処理を行う前にあらかじめ所定のＰＣ部分に光
照射を行う、あるいはゲート電圧を変化することにより
、しきい値を任意に設定することができも 実施例 以下に 本発明の実施例について図面を参照しながら説
明する。
本発明の実施例について、図面を参照しながら説明すも
実施例ｌ
第１図に本発明の空間光変調素子の一実施例の等価回路
図を示す。この空間変調素子は基本的に２つのＴＦＴ（
ＴＦＴＩ，ＴＦＴ２）と液晶層（静電容量としてＣＬｃ
と表す）と光導電層からｔ４ 光導電層はＴＦＴ２の
ゲート電極とアース間に接続されており、光を照射しな
い状態では誘電体として働くため静電容量ＣＰＣと表す
。
図を示す。この空間変調素子は基本的に２つのＴＦＴ（
ＴＦＴＩ，ＴＦＴ２）と液晶層（静電容量としてＣＬｃ
と表す）と光導電層からｔ４ 光導電層はＴＦＴ２の
ゲート電極とアース間に接続されており、光を照射しな
い状態では誘電体として働くため静電容量ＣＰＣと表す
。
この回路図を使って空間光変調素子の動作について説明
す４ ＴＦＴＩのゲート電極にＶｏが印加さｈ Ｔ
ＦＴＩが導通し光導電層Ｃｐｃが充電され７）。Ｃ ｐ
ｃの充電が終了すると、Ｖｏを減少してＴＦＴ１の導通
を遮断する。この時、ＴＦＴ２のゲート電圧はほぼＶｐ
に等しく、ＴＰＴ２は導通し液晶層ＣＬＣに交流電圧Ｖ
が印加されも 次に 光導電層ＣＰｃに光を照射し 光
強度が光導電層の抵抗率を十分減少させる程度に大きく
なると、光導電層に充電されていた電荷は中和Ｌ Ｔ
ＦＴ２のゲート電圧は減少すも そのた△ ＴＦＴ２の
導通は遮断され 液晶層ＣＬＣに交流電圧Ｖは印加され
なくなる。
す４ ＴＦＴＩのゲート電極にＶｏが印加さｈ Ｔ
ＦＴＩが導通し光導電層Ｃｐｃが充電され７）。Ｃ ｐ
ｃの充電が終了すると、Ｖｏを減少してＴＦＴ１の導通
を遮断する。この時、ＴＦＴ２のゲート電圧はほぼＶｐ
に等しく、ＴＰＴ２は導通し液晶層ＣＬＣに交流電圧Ｖ
が印加されも 次に 光導電層ＣＰｃに光を照射し 光
強度が光導電層の抵抗率を十分減少させる程度に大きく
なると、光導電層に充電されていた電荷は中和Ｌ Ｔ
ＦＴ２のゲート電圧は減少すも そのた△ ＴＦＴ２の
導通は遮断され 液晶層ＣＬＣに交流電圧Ｖは印加され
なくなる。
このように光照射により、液晶層にかかる電圧を制御で
き、しきい値処理機能を持った空間光変調素子として動
作させることができる。
き、しきい値処理機能を持った空間光変調素子として動
作させることができる。
この等価回路の空間光変調素子の一例について、第２図
に示す概略断面図を用いて説明すも この空間光変調素
子は水素化非品質シリコン（以下、ａ−Ｓｉ：Ｈと略記
する）を半導体層２０１をして用いたＴＰＴを２偲 片
方のガラス基板２０２上に形或しｔもＴＰＴの形戊は先
ず、ガラス基板２０２上にゲート電極２０３を例えばＣ
ｒで形戒し その後ゲート絶縁膜２０４、半導体層２０
１１ 半導体保護層２０５をプラズマＣＶＤ法で形或・
パターニングした モしてオーミック性を改善するため
にｎ型半導体層２０６を介在させた後、ソース電極２０
７・ドレイン電極２０８を例えばＡ１などで一括形戒Ｌ
，，ＴＰＴを作製し九 次に透明電極２０９を例えばＩ
ＴＯで形或し、ゲート絶縁膜２０４にエッチングで開け
た穴よりゲート電極２０３に接続する。その上に光導電
層２１０として例えばａ−Ｓｉ：ｆ｛を形或・パターニ
ングし さらに透明電極２１１を形或して光導電層２１
０の電極としｆ， 次に液晶２＋２に電界を印加する
ための画素電極２１３をＩＴ○などの透明電極で形或し
た その後、配向膜２１４を塗布 ラビング処理をした
もう一方のガラス基板２１５には対向電極２１６と遮
光層２１７を設け、同様に配向膜２１８を塗布 ラビン
グ処理を行うがこのラビング処理は先の基板とは約９０
゜ずれた方向に行っｆ， そして、両基板の間にねじ
れネマティック液晶２１２を封入し 基板の前後に偏光
板２１９を配置した ＴＰＴの半導体層２０１１戴ａ−Ｓｉ：Ｈだけでなく、
多結晶シリコン、単結晶シリコンまたは多結晶ＧａＡａ
，単結晶ＧａＡｓ， ａ−Ｓｉ＋ −翼Ｃｘ ：Ｈ，
ａ−Ｓｉ＋ −ｘＧｅｘ ：｝ｌ（０＜ｘ＜１）などで
形或してもよ（ち また 光導電層２１０にζ友ａ−Ｓ
ｉ：Ｈの代わりにＣｄＳ， ＣｄＴ６ ＣｄＳｅ，
ＺｎＳ，ＺｎＳｅ，ＧａＡｓ， ＧａＮ， ＧａＰ
， ｊａＡＩＡｓ， ＩｎＰなどの化合物半導体Ｓ
ｅ， ＳｅＴｅ， ＡｓＳｅなどの非品質半導体、
Ｓｉ， Ｇｅ，ＳＬ＋−ｘｃｘ， Ｓｘ＋−＊Ｇｅ
ｘ， Ｇｅ＋−ｘｃｗ（０＜Ｘ＜１）などの多結晶ま
たは非品質半導体 また、（ｌ）フタロシアニン顔料（
Ｐｃと略記する）、例えば無金属Ｐｃ， ＸＰｃ（Ｘ
＝Ｃｕ， Ｎｉ， Ｃｏ，ＴｉＯ，Ｍｚ Ｓｉ（
ＯＲ）ｔなど）， ＡＩＣＩＰｃＣｌ，ＴｉＯＣＩＰ
ｃＣｌ， ＩｎＣＩＰｃＣＬＩｎＣＩＰｃ， Ｉｎ
ＢｒＰｃＢｒなど、（２）モノアゾ色歎 ジスアゾ色素
などのアゾ系色魚 （３）ペニレン酸無水化物およびペ
ニレン酸イミドなどのベニレン系顔銖 （４）インジゴ
イド染料、 （５）キナクリドン顔Ｋ （６）アントラ
キノン販 ピレンキノン類などの多環牛ノン短 （７）
シアニン色魚 （８）キサンテン染料、（９）ＰＶＫ／
ＴＮＦなどの電荷移動錯依 （ＩＯ）ビリリウム塩染料
とポリカーボネイト樹脂から形威される共晶錯＆ （
１１）アズレニウム塩化合物などの有機半導体を使用し
ても所望の特性を得ることができも また、光導電層２
１０にａ−Ｓｉ：Ｈ，ａ−Ｓｉ＋ −ｗ Ｇｅｘ ：Ｈ
，ａ−Ｓｉｔ − ＸＣＸ ：Ｈｌ ａ−Ｇｅ ：Ｈ
，ａ−Ｇｅｔ − ＸＣＸ ：Ｈまたは多結晶のＳｌ，
Ｇｅ，Ｓｉｔ−ｘＣｘ，ＳＬ＋−ｘＧｆｌ．＋，Ｇｅｔ
−ｘＣｘを使用する場合、フッ素 塩素 臭素などのハ
ロゲンを含んでいても良く、暗抵抗率の増加のために酸
素または窒素を含んでもよしち また 抵抗率の制御の
ためにｐ型不純物であるＢ， Ａｌ， Ｇａなどの
元素を、あるいはｎ型不純物であるＰ， Ａｓ，
ｓｂなどの元素を添加してもよしも このように不純物
を添加した半導体材料を積層してｐ／ｎ，ｐ／ｌ，ｉ／
ｎ， ｐ／ｉ／ｎなどの接合を形或して、光導電層２
１０内に空乏層を形戒Ｌ 誘電率および抵抗率の制御を
行ってもよ（ｔ また 上記のような光導電材料を単層
で用いても良い力ｔ ２種類以上積層したヘテロ接合を
形或して光導電層２１０の誘電率および抵抗率を制御し
ても良１，％ 第２図に示した空間光変調素子の光導電層２１０にＴＰ
Ｔを形或したガラス基板２０２側から照射した入射光強
度に対する透過光強度の変化を第３図（ａ）に示す。徂
Ｌ，．２枚の偏光板２１９の偏光方向は直交しているも
のとすも 入射光強度がある値を超えると、大きな透過
光が得られるしきい値特性がｒｉ１認できも 第３図（
ｂ）Ｌｔ， 入射光強度として光導電層２１０のａ−
Ｓｉ＋Ｈがよく吸収する６５０ｎｍ以下の光に 透過光
強度として６５０ｎＩＩ１以上の光に着目した場合の入
射光強度に対する透過光強度の変化を示したものであも
但Ｌ この場伍 偏光方向と直角方向においてｉ；Ｌ
６５０ｎｍより短波長の光はほとんど通さないが長
波長の光は十分通すカラー偏光板を偏光板２１９に使用
し１， 入射光強度が大きい所で透過光強度が飽和す
るしきい値特性を得ることができたまた 第３図（ａ）
． （ｂ）何れの場合し しきい値をあたえる入射光強
度は数μＷ／ｃがのオーダーであり、第１０図の従来例
に比べて３桁以上小さくすることができ丸 実施例２ １つのＴＰＴのソース電極に光導電層を接続し液晶層と
光導電層を直列に接続した空間光変調素子の一例の等価
回路を第４図に示す。
に示す概略断面図を用いて説明すも この空間光変調素
子は水素化非品質シリコン（以下、ａ−Ｓｉ：Ｈと略記
する）を半導体層２０１をして用いたＴＰＴを２偲 片
方のガラス基板２０２上に形或しｔもＴＰＴの形戊は先
ず、ガラス基板２０２上にゲート電極２０３を例えばＣ
ｒで形戒し その後ゲート絶縁膜２０４、半導体層２０
１１ 半導体保護層２０５をプラズマＣＶＤ法で形或・
パターニングした モしてオーミック性を改善するため
にｎ型半導体層２０６を介在させた後、ソース電極２０
７・ドレイン電極２０８を例えばＡ１などで一括形戒Ｌ
，，ＴＰＴを作製し九 次に透明電極２０９を例えばＩ
ＴＯで形或し、ゲート絶縁膜２０４にエッチングで開け
た穴よりゲート電極２０３に接続する。その上に光導電
層２１０として例えばａ−Ｓｉ：ｆ｛を形或・パターニ
ングし さらに透明電極２１１を形或して光導電層２１
０の電極としｆ， 次に液晶２＋２に電界を印加する
ための画素電極２１３をＩＴ○などの透明電極で形或し
た その後、配向膜２１４を塗布 ラビング処理をした
もう一方のガラス基板２１５には対向電極２１６と遮
光層２１７を設け、同様に配向膜２１８を塗布 ラビン
グ処理を行うがこのラビング処理は先の基板とは約９０
゜ずれた方向に行っｆ， そして、両基板の間にねじ
れネマティック液晶２１２を封入し 基板の前後に偏光
板２１９を配置した ＴＰＴの半導体層２０１１戴ａ−Ｓｉ：Ｈだけでなく、
多結晶シリコン、単結晶シリコンまたは多結晶ＧａＡａ
，単結晶ＧａＡｓ， ａ−Ｓｉ＋ −翼Ｃｘ ：Ｈ，
ａ−Ｓｉ＋ −ｘＧｅｘ ：｝ｌ（０＜ｘ＜１）などで
形或してもよ（ち また 光導電層２１０にζ友ａ−Ｓ
ｉ：Ｈの代わりにＣｄＳ， ＣｄＴ６ ＣｄＳｅ，
ＺｎＳ，ＺｎＳｅ，ＧａＡｓ， ＧａＮ， ＧａＰ
， ｊａＡＩＡｓ， ＩｎＰなどの化合物半導体Ｓ
ｅ， ＳｅＴｅ， ＡｓＳｅなどの非品質半導体、
Ｓｉ， Ｇｅ，ＳＬ＋−ｘｃｘ， Ｓｘ＋−＊Ｇｅ
ｘ， Ｇｅ＋−ｘｃｗ（０＜Ｘ＜１）などの多結晶ま
たは非品質半導体 また、（ｌ）フタロシアニン顔料（
Ｐｃと略記する）、例えば無金属Ｐｃ， ＸＰｃ（Ｘ
＝Ｃｕ， Ｎｉ， Ｃｏ，ＴｉＯ，Ｍｚ Ｓｉ（
ＯＲ）ｔなど）， ＡＩＣＩＰｃＣｌ，ＴｉＯＣＩＰ
ｃＣｌ， ＩｎＣＩＰｃＣＬＩｎＣＩＰｃ， Ｉｎ
ＢｒＰｃＢｒなど、（２）モノアゾ色歎 ジスアゾ色素
などのアゾ系色魚 （３）ペニレン酸無水化物およびペ
ニレン酸イミドなどのベニレン系顔銖 （４）インジゴ
イド染料、 （５）キナクリドン顔Ｋ （６）アントラ
キノン販 ピレンキノン類などの多環牛ノン短 （７）
シアニン色魚 （８）キサンテン染料、（９）ＰＶＫ／
ＴＮＦなどの電荷移動錯依 （ＩＯ）ビリリウム塩染料
とポリカーボネイト樹脂から形威される共晶錯＆ （
１１）アズレニウム塩化合物などの有機半導体を使用し
ても所望の特性を得ることができも また、光導電層２
１０にａ−Ｓｉ：Ｈ，ａ−Ｓｉ＋ −ｗ Ｇｅｘ ：Ｈ
，ａ−Ｓｉｔ − ＸＣＸ ：Ｈｌ ａ−Ｇｅ ：Ｈ
，ａ−Ｇｅｔ − ＸＣＸ ：Ｈまたは多結晶のＳｌ，
Ｇｅ，Ｓｉｔ−ｘＣｘ，ＳＬ＋−ｘＧｆｌ．＋，Ｇｅｔ
−ｘＣｘを使用する場合、フッ素 塩素 臭素などのハ
ロゲンを含んでいても良く、暗抵抗率の増加のために酸
素または窒素を含んでもよしち また 抵抗率の制御の
ためにｐ型不純物であるＢ， Ａｌ， Ｇａなどの
元素を、あるいはｎ型不純物であるＰ， Ａｓ，
ｓｂなどの元素を添加してもよしも このように不純物
を添加した半導体材料を積層してｐ／ｎ，ｐ／ｌ，ｉ／
ｎ， ｐ／ｉ／ｎなどの接合を形或して、光導電層２
１０内に空乏層を形戒Ｌ 誘電率および抵抗率の制御を
行ってもよ（ｔ また 上記のような光導電材料を単層
で用いても良い力ｔ ２種類以上積層したヘテロ接合を
形或して光導電層２１０の誘電率および抵抗率を制御し
ても良１，％ 第２図に示した空間光変調素子の光導電層２１０にＴＰ
Ｔを形或したガラス基板２０２側から照射した入射光強
度に対する透過光強度の変化を第３図（ａ）に示す。徂
Ｌ，．２枚の偏光板２１９の偏光方向は直交しているも
のとすも 入射光強度がある値を超えると、大きな透過
光が得られるしきい値特性がｒｉ１認できも 第３図（
ｂ）Ｌｔ， 入射光強度として光導電層２１０のａ−
Ｓｉ＋Ｈがよく吸収する６５０ｎｍ以下の光に 透過光
強度として６５０ｎＩＩ１以上の光に着目した場合の入
射光強度に対する透過光強度の変化を示したものであも
但Ｌ この場伍 偏光方向と直角方向においてｉ；Ｌ
６５０ｎｍより短波長の光はほとんど通さないが長
波長の光は十分通すカラー偏光板を偏光板２１９に使用
し１， 入射光強度が大きい所で透過光強度が飽和す
るしきい値特性を得ることができたまた 第３図（ａ）
． （ｂ）何れの場合し しきい値をあたえる入射光強
度は数μＷ／ｃがのオーダーであり、第１０図の従来例
に比べて３桁以上小さくすることができ丸 実施例２ １つのＴＰＴのソース電極に光導電層を接続し液晶層と
光導電層を直列に接続した空間光変調素子の一例の等価
回路を第４図に示す。
この回路の動作特性について説明す，Ｌ ＴＦＴｌの
ゲート電極に電圧ＶＬＩが印加されるとＴＦＴＩが導通
し 光導電層（光照射しない場合の静電容量をＣｐｃと
する）および液晶層（静電容量をＣ＋．ｃとする）に交
流電圧Ｖが印加されも 但し、ＣＰｃはＣＬＣと同程度
あるいはそれ以下くらいに小さいた△ 交流電圧Ｖはお
もに光導電層ＣＰｃにかかり、液晶層ＣＬＣには余りか
からな（１ 次に 光導電層ＣＰＣに光を照射し 光導
電層の抵抗率を十分小さくしてしまうと、交流電圧Ｖは
ＣＬＣにかかる。従って、光照射により、液晶層にかか
る電圧を変化することが可能であも この等価回路の空間光変調素子の一例について、第５図
に示す概略断面図を用いて説明すも この空間光変調素
子を構或するＴＰＴの半導体層５０１、ゲート絶縁膜５
０２．， ゲート電極５０３．半導体保護層５０４，
ｎ型半導体層５０５，ソース電極５０６およびドレ
イン電極５０７（上 第２図の場合と同様の材料を用
いて、同様の方法によりガラス基板５０８上に形威し丸
光導電層５０９の形戊｛よ ソース電極５０６・ドレイ
ン電極５０７を一括形戒Ｌ 透明電極５１０をＩＴＯな
どで形或した後、実施例ｌで述べた光導電材料を積層・
パターニングし１， その抵 透明電極５１１を形成
し 配向膜５１２を塗布 ラビング処理を行っｔラもう
一方のガラス基板５１３には対向電極５１４と遮光層５
１５を設１ナ、同様に配向膜５１６を塗本 ラビング処
理を行うがこのラビング処理は先の基板とは約９０”ず
れた方向に行八 両基板間にねじれネマティック液晶５
１７を封入し 基板の前後に偏光板５１８を配置しｔも この空間光変調素子の入射光強度に対する透過光強度の
変化を第６図（ａ）に示す。このとき、偏光板５１８の
偏光方向は互いに平行である場合であん人射光強度が大
きくなり、光導電層５０９の抵抗率が十分低下すると透
過光強度が大きくなり、しきい値特性を示すことが分か
も また 第６図（ｂ）ＧＡ第３図（ｂ）の場合と同様
に偏光方向と直角方向の透過率が光導電層５０９がよく
吸収する波長（λ１）を境に長波長側でよく透過し 短
波長側でほとんど透過しないカラー偏光板を偏光板５１
８に使用した場合の動作特性であも 第３図（ｂ）と同
様に飽和特性を有するしきい値特性を確認でき九 これらの特性か板 この空間光変調素子はＴＰＴのゲー
ト電圧と入射光に対してＡＮＤ素子として動作すること
が分かも また 偏光板５１８の偏光方向を互いに直交
させると、ＮＡＮＤ素子として働くことが分かも 以上 実施例１および２では透過型空間光変調素子の例
について述べた力丈 次の実施例３に示すように反射層
および吸収層を設けて反射型の構或をとってもよ（ｔ 実施例３ 第７図に示すように 第４図の等価回路において複数の
光導電層を直列に接続した場合の空間光変調素子につい
て説明すも 回路の動作｛よ 基本的には第１図の場合と同様であり
、多数の光導電層（ＣＰＣＩ，ＣＰＣＰ，−，ＣＰｃｎ
）をＴＰＴ２のゲート電極に直列接続した構造であも
これらの光導電層に光を照射することにより、ＴＦＴ２
のゲート電圧を変化させ、液晶層ＣＬＣにかかる電圧を
変化させるものであん この場合、光を照射する光導電
層の数で液晶層にかかる電圧が変化すも 第８図（ａ）および（ｂ）眠 それぞれこの等価回路
で表される空間光変調素子の一例の断面図および一方の
ガラス基板８０】上の素子構戒の平面図を示す。
ゲート電極に電圧ＶＬＩが印加されるとＴＦＴＩが導通
し 光導電層（光照射しない場合の静電容量をＣｐｃと
する）および液晶層（静電容量をＣ＋．ｃとする）に交
流電圧Ｖが印加されも 但し、ＣＰｃはＣＬＣと同程度
あるいはそれ以下くらいに小さいた△ 交流電圧Ｖはお
もに光導電層ＣＰｃにかかり、液晶層ＣＬＣには余りか
からな（１ 次に 光導電層ＣＰＣに光を照射し 光導
電層の抵抗率を十分小さくしてしまうと、交流電圧Ｖは
ＣＬＣにかかる。従って、光照射により、液晶層にかか
る電圧を変化することが可能であも この等価回路の空間光変調素子の一例について、第５図
に示す概略断面図を用いて説明すも この空間光変調素
子を構或するＴＰＴの半導体層５０１、ゲート絶縁膜５
０２．， ゲート電極５０３．半導体保護層５０４，
ｎ型半導体層５０５，ソース電極５０６およびドレ
イン電極５０７（上 第２図の場合と同様の材料を用
いて、同様の方法によりガラス基板５０８上に形威し丸
光導電層５０９の形戊｛よ ソース電極５０６・ドレイ
ン電極５０７を一括形戒Ｌ 透明電極５１０をＩＴＯな
どで形或した後、実施例ｌで述べた光導電材料を積層・
パターニングし１， その抵 透明電極５１１を形成
し 配向膜５１２を塗布 ラビング処理を行っｔラもう
一方のガラス基板５１３には対向電極５１４と遮光層５
１５を設１ナ、同様に配向膜５１６を塗本 ラビング処
理を行うがこのラビング処理は先の基板とは約９０”ず
れた方向に行八 両基板間にねじれネマティック液晶５
１７を封入し 基板の前後に偏光板５１８を配置しｔも この空間光変調素子の入射光強度に対する透過光強度の
変化を第６図（ａ）に示す。このとき、偏光板５１８の
偏光方向は互いに平行である場合であん人射光強度が大
きくなり、光導電層５０９の抵抗率が十分低下すると透
過光強度が大きくなり、しきい値特性を示すことが分か
も また 第６図（ｂ）ＧＡ第３図（ｂ）の場合と同様
に偏光方向と直角方向の透過率が光導電層５０９がよく
吸収する波長（λ１）を境に長波長側でよく透過し 短
波長側でほとんど透過しないカラー偏光板を偏光板５１
８に使用した場合の動作特性であも 第３図（ｂ）と同
様に飽和特性を有するしきい値特性を確認でき九 これらの特性か板 この空間光変調素子はＴＰＴのゲー
ト電圧と入射光に対してＡＮＤ素子として動作すること
が分かも また 偏光板５１８の偏光方向を互いに直交
させると、ＮＡＮＤ素子として働くことが分かも 以上 実施例１および２では透過型空間光変調素子の例
について述べた力丈 次の実施例３に示すように反射層
および吸収層を設けて反射型の構或をとってもよ（ｔ 実施例３ 第７図に示すように 第４図の等価回路において複数の
光導電層を直列に接続した場合の空間光変調素子につい
て説明すも 回路の動作｛よ 基本的には第１図の場合と同様であり
、多数の光導電層（ＣＰＣＩ，ＣＰＣＰ，−，ＣＰｃｎ
）をＴＰＴ２のゲート電極に直列接続した構造であも
これらの光導電層に光を照射することにより、ＴＦＴ２
のゲート電圧を変化させ、液晶層ＣＬＣにかかる電圧を
変化させるものであん この場合、光を照射する光導電
層の数で液晶層にかかる電圧が変化すも 第８図（ａ）および（ｂ）眠 それぞれこの等価回路
で表される空間光変調素子の一例の断面図および一方の
ガラス基板８０】上の素子構戒の平面図を示す。
ただし 光導電層の数ｎは４個とした ガラス基板８０
１上に２つのＴＦＴ（ＴＦＴ １８０２．ＴＦＴ２８０
３）と４つの光導電層８０４例えばａ−Ｓｉｔ−ｘｃｘ
：Ｈを形或してあも また この空間光変調素子は反射
型の構成を取っており、ＴＦＴＩ， ２８０２．８０
３および透明電極８０５上に光吸収層８０６および光反
射層８０７を積層し 読みだし光８０８がＴＦＴＩ，
２８０２．８０３および光導電層８０４に漏れないよ
うに および入射光８０９が液晶層８１０に漏れないよ
うにしていも ただし第８図（ｂ）の平面図でＣヨ
液晶８１０に電界を印加するための画素電極８１１およ
び光導電層８０４を直列接続するための接続電極８１２
を分かりやすくするために 光反射層８０７および光吸
収層８０６を省略しｔもまた 液晶分子は約４５゜ねじ
ってあり、偏光子８１３および検光子８１４の偏光方向
は互いに直交してい瓜 この空間光変調素子に交流電圧Ｖを印加し 波長３５０
〜６００ｎｍの入射光を照射する光導電層８０４の数を
変化させ、読みだし光８０８にＨｅ − Ｎｅレーザを
もちいて、動作特性を調べ１， その結果 第８図（
ｃ）に示すように 出力光８１５は光導電層８０４のあ
る所定の数以上に入射光８０８を照射すると得られ し
きい値特性を確認できた まｔ．Ｖｐを大きくすると、
出力光８１５が得られる光導電層の数は増加することも
ｌｉ＊認できた また 第４図のように光導電層を液晶層と直列に接続し
た場合において、複数の光導電層を直列に接続した空間
光変調素子についても調べてみたその結凰 光を照射す
る光導電層の数がある一定の値を越えると、出力光が得
られ しきい値特性がみられることを確認した さらに
交流電圧Ｖの値を大きくすることにより、出力光を得る
ために光を照射する光導電層の数は減少することを確認
し九 上記の２例について、直列に接続する光導電層を４個以
上にに増加させた場合においてｋ 同様の現象がみられ
た 発明の効果 本発明によれば 微小の信号光に対しても動作可能であ
り、透過型の構造でも透過光の光強度の損失が少なくで
き、しきい値素子として動作せた場合において＆ しき
い値を制御でき、しかも多入力に対するしきい値処理が
可能である長所を有すん
１上に２つのＴＦＴ（ＴＦＴ １８０２．ＴＦＴ２８０
３）と４つの光導電層８０４例えばａ−Ｓｉｔ−ｘｃｘ
：Ｈを形或してあも また この空間光変調素子は反射
型の構成を取っており、ＴＦＴＩ， ２８０２．８０
３および透明電極８０５上に光吸収層８０６および光反
射層８０７を積層し 読みだし光８０８がＴＦＴＩ，
２８０２．８０３および光導電層８０４に漏れないよ
うに および入射光８０９が液晶層８１０に漏れないよ
うにしていも ただし第８図（ｂ）の平面図でＣヨ
液晶８１０に電界を印加するための画素電極８１１およ
び光導電層８０４を直列接続するための接続電極８１２
を分かりやすくするために 光反射層８０７および光吸
収層８０６を省略しｔもまた 液晶分子は約４５゜ねじ
ってあり、偏光子８１３および検光子８１４の偏光方向
は互いに直交してい瓜 この空間光変調素子に交流電圧Ｖを印加し 波長３５０
〜６００ｎｍの入射光を照射する光導電層８０４の数を
変化させ、読みだし光８０８にＨｅ − Ｎｅレーザを
もちいて、動作特性を調べ１， その結果 第８図（
ｃ）に示すように 出力光８１５は光導電層８０４のあ
る所定の数以上に入射光８０８を照射すると得られ し
きい値特性を確認できた まｔ．Ｖｐを大きくすると、
出力光８１５が得られる光導電層の数は増加することも
ｌｉ＊認できた また 第４図のように光導電層を液晶層と直列に接続し
た場合において、複数の光導電層を直列に接続した空間
光変調素子についても調べてみたその結凰 光を照射す
る光導電層の数がある一定の値を越えると、出力光が得
られ しきい値特性がみられることを確認した さらに
交流電圧Ｖの値を大きくすることにより、出力光を得る
ために光を照射する光導電層の数は減少することを確認
し九 上記の２例について、直列に接続する光導電層を４個以
上にに増加させた場合においてｋ 同様の現象がみられ
た 発明の効果 本発明によれば 微小の信号光に対しても動作可能であ
り、透過型の構造でも透過光の光強度の損失が少なくで
き、しきい値素子として動作せた場合において＆ しき
い値を制御でき、しかも多入力に対するしきい値処理が
可能である長所を有すん
第１図は本発明における空間光変調素子の一実施例の等
価回路は 第２図は同実施例の構造の概略断面は 第３
図（ａ）， （ｂ）は同実施例の動作特性は第４図は本
発明における空間光変調素子の他の実施例の等価回路図
第５図は同実施例の構造の概略断面は 第６図（ａ）
， （ｂ）は同実施例の動作特性は第７図は本発明にお
ける空間光変調素子の他の実施例の等価回路は 第８図
（ａ）は同実施例の構造の断面は 第８図（ｂ）はその
平面は 第８図（ｃ）は同実施例の動作特性は 第９図
および第ｌＯ図は従来例を示したものであも ２０１・・・半導体恩 ２０２． ２１４・・・ガラス
基坂２０３・・・ゲート電楓２０４・・・ゲート絶縁Ｊ
ｌｕ ２０５・・・半導体保護服２０６・・・ｎ型半
導体鳳 ２０７・・・ソース電Ｋ ２０８・・・ドレ
イン電ｆｆｉ ２０９，２１１・・・透明電Ｋ ２
１０・・・光導電凰 ２１２・・・液晶 ２１３・・・
画素電鳳 ２１４，２１８・・・配向瓜２１６・・・対
向電楓 ２１７・・・遮光恩 ２１９・・・偏光板 ５
０１・・・半導体凰５０２・・・ゲート絶縁風５０３・
・・ゲート電鳳５０４・・・半導体保護凰５０５・・・
ｎ型半導体＃５ｏ６・・・ソース電搬５０７・・・ドレ
イン電！ ５０８，５１３・・・ガラス基坂５０９・
・・光導電凰 ５１０． ５１１・・・透明電搬５１２
，５２６・・・配向風 ５１４・・・対向’ｉｆｆｉ
５１５・・・遮光恩５１？・・・液晶５１８・・・偏
光Ｋ ８０１・・・ガラス基ｉ ８０２−Ｔ Ｆ
Ｔ １， ８０３−Ｔ Ｆ Ｔ ２、８０４−・・光
導電凰８ｏ５・・・透明電楓８０６・・・光吸収凰 ８
０７・・・光反射凰 ８０８・・・読みだしｉ ８０
９・・・入射−ｉ ８１０・・・液＆８１１・・・画
素電楓 ８１２・・・接続電楓 ８１３・・・偏光子、
８１４・・・検光子、８１５・・・出力允
価回路は 第２図は同実施例の構造の概略断面は 第３
図（ａ）， （ｂ）は同実施例の動作特性は第４図は本
発明における空間光変調素子の他の実施例の等価回路図
第５図は同実施例の構造の概略断面は 第６図（ａ）
， （ｂ）は同実施例の動作特性は第７図は本発明にお
ける空間光変調素子の他の実施例の等価回路は 第８図
（ａ）は同実施例の構造の断面は 第８図（ｂ）はその
平面は 第８図（ｃ）は同実施例の動作特性は 第９図
および第ｌＯ図は従来例を示したものであも ２０１・・・半導体恩 ２０２． ２１４・・・ガラス
基坂２０３・・・ゲート電楓２０４・・・ゲート絶縁Ｊ
ｌｕ ２０５・・・半導体保護服２０６・・・ｎ型半
導体鳳 ２０７・・・ソース電Ｋ ２０８・・・ドレ
イン電ｆｆｉ ２０９，２１１・・・透明電Ｋ ２
１０・・・光導電凰 ２１２・・・液晶 ２１３・・・
画素電鳳 ２１４，２１８・・・配向瓜２１６・・・対
向電楓 ２１７・・・遮光恩 ２１９・・・偏光板 ５
０１・・・半導体凰５０２・・・ゲート絶縁風５０３・
・・ゲート電鳳５０４・・・半導体保護凰５０５・・・
ｎ型半導体＃５ｏ６・・・ソース電搬５０７・・・ドレ
イン電！ ５０８，５１３・・・ガラス基坂５０９・
・・光導電凰 ５１０． ５１１・・・透明電搬５１２
，５２６・・・配向風 ５１４・・・対向’ｉｆｆｉ
５１５・・・遮光恩５１？・・・液晶５１８・・・偏
光Ｋ ８０１・・・ガラス基ｉ ８０２−Ｔ Ｆ
Ｔ １， ８０３−Ｔ Ｆ Ｔ ２、８０４−・・光
導電凰８ｏ５・・・透明電楓８０６・・・光吸収凰 ８
０７・・・光反射凰 ８０８・・・読みだしｉ ８０
９・・・入射−ｉ ８１０・・・液＆８１１・・・画
素電楓 ８１２・・・接続電楓 ８１３・・・偏光子、
８１４・・・検光子、８１５・・・出力允
Claims (4)
- （１）液晶層と光導電性を有する部分と電界効果型トラ
ンジスタとを備え、前記液晶層を駆動している電界効果
型トランジスタに前記光導電性を有する部分が電気的に
接続されており、かつ前記光導電性を有する部分に光を
照射することにより前記液晶層にかかる電界強度を変調
することを特徴とする空間光変調素子。 - （２）光導電性を有する部分が複数個存在し、直列に接
続されている部分が存在すること特徴とする請求項１記
載の空間光変調素子。 - （３）光導電性を有する部分が空乏層を含むことを特徴
とする請求項１記載の空間光変調素子。 - （４）光導電性を有する部分がヘテロ接合を含むことを
特徴とする請求項１記載の空間光変調素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1186393A JPH0328826A (ja) | 1988-11-30 | 1989-07-19 | 空間変調素子 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63-302943 | 1988-11-30 | ||
| JP30294388 | 1988-11-30 | ||
| JP1186393A JPH0328826A (ja) | 1988-11-30 | 1989-07-19 | 空間変調素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0328826A true JPH0328826A (ja) | 1991-02-07 |
Family
ID=26503738
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1186393A Pending JPH0328826A (ja) | 1988-11-30 | 1989-07-19 | 空間変調素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0328826A (ja) |
-
1989
- 1989-07-19 JP JP1186393A patent/JPH0328826A/ja active Pending
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