JPH0643481A - 空間光変調素子 - Google Patents
空間光変調素子Info
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- JPH0643481A JPH0643481A JP4198594A JP19859492A JPH0643481A JP H0643481 A JPH0643481 A JP H0643481A JP 4198594 A JP4198594 A JP 4198594A JP 19859492 A JP19859492 A JP 19859492A JP H0643481 A JPH0643481 A JP H0643481A
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- JP
- Japan
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- light
- spatial light
- substrate
- liquid crystal
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- Liquid Crystal (AREA)
- Optical Fibers, Optical Fiber Cores, And Optical Fiber Bundles (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 簡単な装置で、高コントラストの空間光変調
素子の提供。 【構成】 空間光変調素子１は、透明電極３、光変調層
４、導電性電極５、光導電層６、透明電極３’を対向す
る基板２、７で挟んだ構造であり、光変調層４側の基板
２として、複数個の光伝搬路を形成する、開口数の小さ
な光ファイバープレートを用いる。これによって、読み
出し光１１が光変調層４に入射する角度を小さくするこ
とができるため高コントラストな画像を読み出すことが
できる。
素子の提供。 【構成】 空間光変調素子１は、透明電極３、光変調層
４、導電性電極５、光導電層６、透明電極３’を対向す
る基板２、７で挟んだ構造であり、光変調層４側の基板
２として、複数個の光伝搬路を形成する、開口数の小さ
な光ファイバープレートを用いる。これによって、読み
出し光１１が光変調層４に入射する角度を小さくするこ
とができるため高コントラストな画像を読み出すことが
できる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、投写型ディスプレイ、
ホログラフィ−テレビジョンあるいは光演算装置等に用
いられる空間光変調素子及びその製造方法に関するもの
である。
ホログラフィ−テレビジョンあるいは光演算装置等に用
いられる空間光変調素子及びその製造方法に関するもの
である。
【０００２】
【従来の技術】大画面、高密度画素からなる高品位テレ
ビが様々な方式で開発され実用化されている。中でも従
来のブラウン管方式に変わって液晶技術を使った投写型
ディスプレイの開発が盛んである。ブラウン管方式は高
密度画素の場合、画面の輝度が低下し暗くなる。またブ
ラウン管自身、大型化が困難である。トランジスタ駆動
方式の透過型液晶素子による投写型ディスプレイ装置は
有力な方法ではあるが、開口率が大きくならないこと、
素子が高価であることが欠点として上げられている。
ビが様々な方式で開発され実用化されている。中でも従
来のブラウン管方式に変わって液晶技術を使った投写型
ディスプレイの開発が盛んである。ブラウン管方式は高
密度画素の場合、画面の輝度が低下し暗くなる。またブ
ラウン管自身、大型化が困難である。トランジスタ駆動
方式の透過型液晶素子による投写型ディスプレイ装置は
有力な方法ではあるが、開口率が大きくならないこと、
素子が高価であることが欠点として上げられている。
【０００３】一方、液晶からなる光変調層を光導電層と
組み合わせた液晶ライトバルブは、光導電層側から画像
を書き込み、その書き込み光の空間強度分布に応じて読
み出し光を変調、反射するもので、従来の投射型ディス
プレイに比べて、光増幅度が大きく、明るい画像が得ら
れるため注目されている。
組み合わせた液晶ライトバルブは、光導電層側から画像
を書き込み、その書き込み光の空間強度分布に応じて読
み出し光を変調、反射するもので、従来の投射型ディス
プレイに比べて、光増幅度が大きく、明るい画像が得ら
れるため注目されている。
【０００４】液晶ライトバルブのアイデアはヒューズに
よって与えられ、論文アプライド・フィジックス・レタ
ー１７（１９７０）５１（Appl.Phys.Lett.17(1970)5
1）のＺｎＳ（光導電層）＋ツイストネマチック（Ｔ
Ｎ）液晶の構成のものが最初である。ＣｄＳ（光導電
層）＋ＴＮ液晶の液晶ライトバルブは論文アプライド・
フィジックス・レター２２（１９７３）９０（Appl.Phy
s.Lett.22(1973)90）で発表された。その後単結晶シリ
コン＋ＴＮ液晶がUSP-4913531公報、特開平3-192332公
報、論文ジャーナル・オブ・アプライド・フィジックス
５（１９８５）１３５６（J.Appl.Phys.5(1985)1356）
において発表された。
よって与えられ、論文アプライド・フィジックス・レタ
ー１７（１９７０）５１（Appl.Phys.Lett.17(1970)5
1）のＺｎＳ（光導電層）＋ツイストネマチック（Ｔ
Ｎ）液晶の構成のものが最初である。ＣｄＳ（光導電
層）＋ＴＮ液晶の液晶ライトバルブは論文アプライド・
フィジックス・レター２２（１９７３）９０（Appl.Phy
s.Lett.22(1973)90）で発表された。その後単結晶シリ
コン＋ＴＮ液晶がUSP-4913531公報、特開平3-192332公
報、論文ジャーナル・オブ・アプライド・フィジックス
５（１９８５）１３５６（J.Appl.Phys.5(1985)1356）
において発表された。
【０００５】近年は高感度なアモルファスシリコンを光
導電層とした液晶ライトバルブにより、１００インチ以
上の大画面で動画像を映し出すことが可能となった。解
像度の改善のためアモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）と
ＴＮ液晶からなる液晶ライトバルブを使うことを初めて
示したのが、アシェイ（Ashey）等のUSP-4693561公報、
アプライド・オプティックス２６（１９８７）２４１
（Appl.Opt.26(1987)241）とUSP-4538884公報である。
またａ−ＳｉとＣｄＴｅの二重層からなる光導電層を使
った液晶ライトバルブが、USP-4799773公報とエス・ア
イ・ディ・インターナショナル・シンポジウム・１９９
０・ダイジェスト・オブ・テクニカル・ペイパーズ １
７Ａ．２ ｐ３２７（SID'90 17Ａ.2 p327）で公表され
ている。
導電層とした液晶ライトバルブにより、１００インチ以
上の大画面で動画像を映し出すことが可能となった。解
像度の改善のためアモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）と
ＴＮ液晶からなる液晶ライトバルブを使うことを初めて
示したのが、アシェイ（Ashey）等のUSP-4693561公報、
アプライド・オプティックス２６（１９８７）２４１
（Appl.Opt.26(1987)241）とUSP-4538884公報である。
またａ−ＳｉとＣｄＴｅの二重層からなる光導電層を使
った液晶ライトバルブが、USP-4799773公報とエス・ア
イ・ディ・インターナショナル・シンポジウム・１９９
０・ダイジェスト・オブ・テクニカル・ペイパーズ １
７Ａ．２ ｐ３２７（SID'90 17Ａ.2 p327）で公表され
ている。
【０００６】他方、液晶材料も高速応答可能な強誘電性
液晶（ＦＬＣ）を用いて、より高速、高解像度な液晶ラ
イトバルブができるようになった。この液晶ライトバル
ブは、ＦＬＣの持つメモリー性と２値化特性を使った空
間光変調素子として次世代の並列演算装置、光コンピュ
ーティング装置の核としても期待されている。ダイオー
ド構造ａ−Ｓｉ＋ＦＬＣの液晶ライトバルブは論文アプ
ライド・フィジックス・レター５１（１９８７）１２３
２（Appl.Phys.Lett.51(1987)1232）が初めてである
が、アイデアはSPIE 754(1987)207の発表にある。他に
論文アプライド・フィジックス・レター５５（１９８
９）５３７（Appl.Phys.Lett.55(1989)537）と、USP-49
41735公報がある。テレビ画像の書き込み投射システム
はエス・アイ・ディ・インターナショナル・シンポジウ
ム・１９９１・ダイジェスト・オブ・テクニカル・ペイ
パーズ １３．３ ｐ２５４（SID'91 13.3、p254）で
の発表がある。
液晶（ＦＬＣ）を用いて、より高速、高解像度な液晶ラ
イトバルブができるようになった。この液晶ライトバル
ブは、ＦＬＣの持つメモリー性と２値化特性を使った空
間光変調素子として次世代の並列演算装置、光コンピュ
ーティング装置の核としても期待されている。ダイオー
ド構造ａ−Ｓｉ＋ＦＬＣの液晶ライトバルブは論文アプ
ライド・フィジックス・レター５１（１９８７）１２３
２（Appl.Phys.Lett.51(1987)1232）が初めてである
が、アイデアはSPIE 754(1987)207の発表にある。他に
論文アプライド・フィジックス・レター５５（１９８
９）５３７（Appl.Phys.Lett.55(1989)537）と、USP-49
41735公報がある。テレビ画像の書き込み投射システム
はエス・アイ・ディ・インターナショナル・シンポジウ
ム・１９９１・ダイジェスト・オブ・テクニカル・ペイ
パーズ １３．３ ｐ２５４（SID'91 13.3、p254）で
の発表がある。
【０００７】他方、３次元立体動画映像を眼鏡なしに見
ることのできる装置としてホログラフィーテレビジョン
が注目されている。特に書換え可能なホログラム記録媒
体として液晶表示素子が期待されている。例えば橋本ら
による高密度ＬＣＤを位相変調型空間光変調素子として
電子ホログラフィシステムの構築がある（エス・ピー・
アイ・イー・プロシーディング・ボリューム１４６１・
プラクティカル・ホログラフィ・Ｖ・１９９１・ｐｐ．
２９１−３０２（SPIE Proc. Vol.1461、Practical
Holography Ｖ（1991）pp.291-302））。現在のトラン
ジスタ駆動方式の液晶素子の解像度は１２〜２５ｌｐ／
ｍｍであり、今後２００ｌｐ／ｍｍを有する素子の実現
が望まれている。
ることのできる装置としてホログラフィーテレビジョン
が注目されている。特に書換え可能なホログラム記録媒
体として液晶表示素子が期待されている。例えば橋本ら
による高密度ＬＣＤを位相変調型空間光変調素子として
電子ホログラフィシステムの構築がある（エス・ピー・
アイ・イー・プロシーディング・ボリューム１４６１・
プラクティカル・ホログラフィ・Ｖ・１９９１・ｐｐ．
２９１−３０２（SPIE Proc. Vol.1461、Practical
Holography Ｖ（1991）pp.291-302））。現在のトラン
ジスタ駆動方式の液晶素子の解像度は１２〜２５ｌｐ／
ｍｍであり、今後２００ｌｐ／ｍｍを有する素子の実現
が望まれている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】投射された画像は明る
さ、解像度、コントラストなどの点でその品質が評価さ
れる。従来の液晶ライトバルブを用いた投射型ディスプ
レイによる画像は、コントラストが低く５０：１程度で
あった。コントラストを向上させるためには、光変調層
である液晶への読み出し光の入射角（変調層の法線方向
からの角度）を小さくして、垂直入射させることが必要
である。しかしながら、十分明るく、かつ均一な平行光
源を作成することが困難なため、特開平３−２１９２５
公報の図１に示されているように、レンズを用いた光学
系により平行な読み出し光を作り出さねばならず、装置
の構成が複雑であるという課題がある。
さ、解像度、コントラストなどの点でその品質が評価さ
れる。従来の液晶ライトバルブを用いた投射型ディスプ
レイによる画像は、コントラストが低く５０：１程度で
あった。コントラストを向上させるためには、光変調層
である液晶への読み出し光の入射角（変調層の法線方向
からの角度）を小さくして、垂直入射させることが必要
である。しかしながら、十分明るく、かつ均一な平行光
源を作成することが困難なため、特開平３−２１９２５
公報の図１に示されているように、レンズを用いた光学
系により平行な読み出し光を作り出さねばならず、装置
の構成が複雑であるという課題がある。
【０００９】本発明は、このような従来の空間光変調素
子の課題を考慮し、コントラストが良く、簡単な装置構
成の空間変調素子を提供することを目的とするものであ
る。
子の課題を考慮し、コントラストが良く、簡単な装置構
成の空間変調素子を提供することを目的とするものであ
る。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明の空間光変調素子
は、少なくとも、光導電層と光変調層を対向する第１及
び第２の基板で挟んだ構造をなす空間光変調素子であっ
て、光変調層をその一方の面に形成する第１の基板が、
光変調層を形成する面に対向する片面に照射された光を
光変調層へ伝搬する複数の光伝搬路を具備するものであ
る。
は、少なくとも、光導電層と光変調層を対向する第１及
び第２の基板で挟んだ構造をなす空間光変調素子であっ
て、光変調層をその一方の面に形成する第１の基板が、
光変調層を形成する面に対向する片面に照射された光を
光変調層へ伝搬する複数の光伝搬路を具備するものであ
る。
【００１１】
【作用】本発明の空間光変調素子では、光伝搬路を形成
した第１の基板を通して光変調層に読み出し光を入射す
る。光伝搬路に入射した光は、他の光伝搬路に入射した
光とクロストークすることなく光変調層に入力する。つ
まり光伝搬路に入射した光だけが対応する光変調層に入
射する。このとき、基板の光伝搬方向の厚さに対して、
光伝搬路の開口径が十分小さい場合には、読み出し光の
光変調層への入射角は極めて小さくなり、垂直入射に近
くなる。なぜなら、光伝搬路への入射角が大きな読み出
し光は、光伝搬路の間隙に設けられた光吸収層により吸
収され、光変調層へ到達できないからである。従って、
本発明の空間光変調素子では、光変調層へ入射する読み
出し光の入射角を小さくできるので、出力画像のコント
ラストを向上することができる。
した第１の基板を通して光変調層に読み出し光を入射す
る。光伝搬路に入射した光は、他の光伝搬路に入射した
光とクロストークすることなく光変調層に入力する。つ
まり光伝搬路に入射した光だけが対応する光変調層に入
射する。このとき、基板の光伝搬方向の厚さに対して、
光伝搬路の開口径が十分小さい場合には、読み出し光の
光変調層への入射角は極めて小さくなり、垂直入射に近
くなる。なぜなら、光伝搬路への入射角が大きな読み出
し光は、光伝搬路の間隙に設けられた光吸収層により吸
収され、光変調層へ到達できないからである。従って、
本発明の空間光変調素子では、光変調層へ入射する読み
出し光の入射角を小さくできるので、出力画像のコント
ラストを向上することができる。
【００１２】第１の基板の一例として、開口数の小さな
光ファイバーを束ねた光ファイバープレートを用いて
も、同様の効果が期待できる。なぜなら開口数が小さな
ファイバーを用いると、光ファイバープレートに対して
入射角の小さな読み出し光だけしか光変調層へ伝搬され
ず、その結果光変調層へ入射する読み出し光の入射角が
小さくなるので出力画像のコントラストを向上できる。
光ファイバーを束ねた光ファイバープレートを用いて
も、同様の効果が期待できる。なぜなら開口数が小さな
ファイバーを用いると、光ファイバープレートに対して
入射角の小さな読み出し光だけしか光変調層へ伝搬され
ず、その結果光変調層へ入射する読み出し光の入射角が
小さくなるので出力画像のコントラストを向上できる。
【００１３】
【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。
て説明する。
【００１４】（実施例１）図１は本発明に係る空間光変
調素子の一実施例を示す断面図である。この空間光変調
素子１は、第１の基板としての光ファイバープレート２
上に、透明電極３、光変調層４、導電性電極５、光導電
層６、透明電極３’を順次積層し、第２の基板としての
基板７で挟んだ構造をしている。光ファイバープレート
２は、複数の光ファイバー８を束ねた構造で、各光ファ
イバーの間隙に光吸収部９を存在させている。光ファイ
バー８のコアの径は例えば２〜５０μｍ程度であり、導
電性電極５の大きさに応じて決定すればよい。
調素子の一実施例を示す断面図である。この空間光変調
素子１は、第１の基板としての光ファイバープレート２
上に、透明電極３、光変調層４、導電性電極５、光導電
層６、透明電極３’を順次積層し、第２の基板としての
基板７で挟んだ構造をしている。光ファイバープレート
２は、複数の光ファイバー８を束ねた構造で、各光ファ
イバーの間隙に光吸収部９を存在させている。光ファイ
バー８のコアの径は例えば２〜５０μｍ程度であり、導
電性電極５の大きさに応じて決定すればよい。
【００１５】透明電極３及び３’としては例えば０．０
５〜０．５μｍ厚のＩＴＯ等の透明電極材料をスパッタ
法を用いて成膜し形成した。
５〜０．５μｍ厚のＩＴＯ等の透明電極材料をスパッタ
法を用いて成膜し形成した。
【００１６】光導電層６として、例えばｐ／ｉ／ｎダイ
オード構造の水素化アモルファスシリコン（以下ａ−Ｓ
ｉ：Ｈと称する）膜を、それぞれボロン４００ｐｐｍを
添加したｐ型ａ−Ｓｉ：Ｈ膜を１０００Å、無添加のｉ
型ａ−Ｓｉ：Ｈ膜を１．７μｍ、リンを５０ｐｐｍ添加
したｎ型ａ−Ｓｉ：Ｈ膜を２０００Åと全膜厚２μｍ程
度になるように、プラズマＣＶＤ法を用いて積層して形
成した。
オード構造の水素化アモルファスシリコン（以下ａ−Ｓ
ｉ：Ｈと称する）膜を、それぞれボロン４００ｐｐｍを
添加したｐ型ａ−Ｓｉ：Ｈ膜を１０００Å、無添加のｉ
型ａ−Ｓｉ：Ｈ膜を１．７μｍ、リンを５０ｐｐｍ添加
したｎ型ａ−Ｓｉ：Ｈ膜を２０００Åと全膜厚２μｍ程
度になるように、プラズマＣＶＤ法を用いて積層して形
成した。
【００１７】なお、光導電層６は、光の入射により電気
伝導度が大きくなる物質であればよく、例えば、Ｃｄ
Ｓ，ＣｄＴｅ，ＣｄＳｅ，ＺｎＳ，ＺｎＳｅ，ＧａＡ
ｓ，ＧａＮ，ＧａＰ，ＧａＡｌＡｓ，ＩｎＰ等の化合物
半導体、Ｓｅ，ＳｅＴｅＡｓＳｅ等の非晶質半導体、Ｓ
ｉ，Ｇｅ，Ｓｉ1-xＣx，Ｓｉ1-xＧｅx，Ｇｅ1-xＣx(0<x
<1)の多結晶または非晶質半導体、また、（１）フタロ
シアニン顔料（以下「Ｐｃ」と略す）、無金属Ｐｃ，Ｘ
Ｐｃ（Ｘ＝Ｃｕ，Ｎｉ，Ｃｏ，ＴｉＯ，Ｍｇ，Ｓｉ（Ｏ
Ｈ）2等）、ＡｌＣｌＰｃＣｌ，ＴｉＯＣｌＰｃＣｌ，
ＩｎＣｌＰｃＣｌ，ＩｎＣｌＰｃ，ＩｎＢｒＰｃＢｒな
ど、（２）モノアゾ色素，ジスアゾ色素等のアゾ系色
素、（３）ペニレン酸無水化物およびペニレン酸イミド
などのペニレン系顔料、（４）インジゴイド染料、
（５）キナクリドン顔料、（６）アントラキノン類、ピ
レンキノン類などの多環キノン類、（７）シアニン色
素、（８）キサンテン染料、（９）ＰＶＫ／ＴＮＦなど
の電荷移動錯体、（１０）ビリリウム塩染料とポリカー
ボネイト樹脂から形成される共晶錯体、（１１）アズレ
ニウム塩化合物など有機半導体、等を用いてもよい。ま
た、非晶質のＳｉ，Ｇｅ，Ｓｉ1-xＣx，Ｓｉ1-xＧｅx，
Ｇｅ1-xＣx（以下、ａ−Ｓｉ，ａ−Ｇｅ，ａ−Ｓｉ1-x
Ｃx，ａ−Ｓｉ1-xＧｅx，ａ−Ｇｅ1-xＣxのように略
す）を光導電層に使用する場合は、水素またはハロゲン
元素を含めることも好ましく、誘電率を小さくする目的
および抵抗率を増加する目的で、酸素または窒素を含め
ても好ましい。抵抗率を制御するために、ｐ型不純物で
あるＢ，Ａｌ，Ｇａなどの元素を添加するか、またはｎ
型不純物であるＰ，Ａｓ，Ｓｂなどの元素を添加するこ
とも好ましい。このように不純物を添加した非晶質材料
を積層してｐ／ｎ型，ｐ／ｉ型，ｉ／ｎ型，ｐ／ｉ／ｎ
型などの接合を形成し、光導電層内に空乏層を形成する
ことにより、誘電率および暗抵抗または動作電圧極性を
制御することが可能である。また、非晶質材料だけでな
く、上記の材料を２種類以上積層してヘテロ接合を形成
することによって、光導電層内に空乏層を形成してもよ
い。
伝導度が大きくなる物質であればよく、例えば、Ｃｄ
Ｓ，ＣｄＴｅ，ＣｄＳｅ，ＺｎＳ，ＺｎＳｅ，ＧａＡ
ｓ，ＧａＮ，ＧａＰ，ＧａＡｌＡｓ，ＩｎＰ等の化合物
半導体、Ｓｅ，ＳｅＴｅＡｓＳｅ等の非晶質半導体、Ｓ
ｉ，Ｇｅ，Ｓｉ1-xＣx，Ｓｉ1-xＧｅx，Ｇｅ1-xＣx(0<x
<1)の多結晶または非晶質半導体、また、（１）フタロ
シアニン顔料（以下「Ｐｃ」と略す）、無金属Ｐｃ，Ｘ
Ｐｃ（Ｘ＝Ｃｕ，Ｎｉ，Ｃｏ，ＴｉＯ，Ｍｇ，Ｓｉ（Ｏ
Ｈ）2等）、ＡｌＣｌＰｃＣｌ，ＴｉＯＣｌＰｃＣｌ，
ＩｎＣｌＰｃＣｌ，ＩｎＣｌＰｃ，ＩｎＢｒＰｃＢｒな
ど、（２）モノアゾ色素，ジスアゾ色素等のアゾ系色
素、（３）ペニレン酸無水化物およびペニレン酸イミド
などのペニレン系顔料、（４）インジゴイド染料、
（５）キナクリドン顔料、（６）アントラキノン類、ピ
レンキノン類などの多環キノン類、（７）シアニン色
素、（８）キサンテン染料、（９）ＰＶＫ／ＴＮＦなど
の電荷移動錯体、（１０）ビリリウム塩染料とポリカー
ボネイト樹脂から形成される共晶錯体、（１１）アズレ
ニウム塩化合物など有機半導体、等を用いてもよい。ま
た、非晶質のＳｉ，Ｇｅ，Ｓｉ1-xＣx，Ｓｉ1-xＧｅx，
Ｇｅ1-xＣx（以下、ａ−Ｓｉ，ａ−Ｇｅ，ａ−Ｓｉ1-x
Ｃx，ａ−Ｓｉ1-xＧｅx，ａ−Ｇｅ1-xＣxのように略
す）を光導電層に使用する場合は、水素またはハロゲン
元素を含めることも好ましく、誘電率を小さくする目的
および抵抗率を増加する目的で、酸素または窒素を含め
ても好ましい。抵抗率を制御するために、ｐ型不純物で
あるＢ，Ａｌ，Ｇａなどの元素を添加するか、またはｎ
型不純物であるＰ，Ａｓ，Ｓｂなどの元素を添加するこ
とも好ましい。このように不純物を添加した非晶質材料
を積層してｐ／ｎ型，ｐ／ｉ型，ｉ／ｎ型，ｐ／ｉ／ｎ
型などの接合を形成し、光導電層内に空乏層を形成する
ことにより、誘電率および暗抵抗または動作電圧極性を
制御することが可能である。また、非晶質材料だけでな
く、上記の材料を２種類以上積層してヘテロ接合を形成
することによって、光導電層内に空乏層を形成してもよ
い。
【００１８】導電性電極５は、反射機能を有するもの
で、例えばアルミニウムを電子ビーム蒸着法等により、
２３μｍ角、２５μｍピッチ、画素数１０００×１００
０、厚さ５００〜１０００Åに形成した。光変調層４と
して、配向膜により分子が素子の厚さ方向と平行になる
ように配向された強誘電性液晶を形成した。基板７とし
ては例えばガラス基板を用いた。
で、例えばアルミニウムを電子ビーム蒸着法等により、
２３μｍ角、２５μｍピッチ、画素数１０００×１００
０、厚さ５００〜１０００Åに形成した。光変調層４と
して、配向膜により分子が素子の厚さ方向と平行になる
ように配向された強誘電性液晶を形成した。基板７とし
ては例えばガラス基板を用いた。
【００１９】次に本実施例の空間光変調素子１の駆動方
法について説明する。空間光変調素子１は透明電極３及
び３’間に交流パルス電圧を印加することで駆動する。
負のパルス電圧印加時（pin構造のa-Si:Hに対して逆バ
イアス）には、電圧降下は光導電層４で起こる。このと
き、書き込み光１０が基板７を通過し、光導電層６へ入
射すると、入射光量に応じた光電流が発生し、導電性電
極５に集められる。その結果、導電性電極５の形成され
た部分の強誘電性液晶からなる光変調層４に印加される
電界強度が増加する。強誘電性液晶は印加電界強度があ
る一定の閾値以上でOFF状態からON状態へ反転する性質
を持つ。従って、入射光量の総和が閾値を充足する場合
に限り、強誘電性液晶はON状態へと変化し、閾値以下の
入射光量ではOFF状態を保持する。負のパルス電圧が除
去された後も、強誘電性液晶はそのメモリー機能により
状態を保持し、この期間に光出力の読みだしを実行す
る。
法について説明する。空間光変調素子１は透明電極３及
び３’間に交流パルス電圧を印加することで駆動する。
負のパルス電圧印加時（pin構造のa-Si:Hに対して逆バ
イアス）には、電圧降下は光導電層４で起こる。このと
き、書き込み光１０が基板７を通過し、光導電層６へ入
射すると、入射光量に応じた光電流が発生し、導電性電
極５に集められる。その結果、導電性電極５の形成され
た部分の強誘電性液晶からなる光変調層４に印加される
電界強度が増加する。強誘電性液晶は印加電界強度があ
る一定の閾値以上でOFF状態からON状態へ反転する性質
を持つ。従って、入射光量の総和が閾値を充足する場合
に限り、強誘電性液晶はON状態へと変化し、閾値以下の
入射光量ではOFF状態を保持する。負のパルス電圧が除
去された後も、強誘電性液晶はそのメモリー機能により
状態を保持し、この期間に光出力の読みだしを実行す
る。
【００２０】出力画像は、直線偏光の読み出し光１１を
強誘電性液晶４側から入力することで得られる。本実施
例の空間光変調素子１では、読み出し光１１は、光ファ
イバープレート２を通過後に強誘電性液晶４へ入射す
る。入射した光は強誘電性液晶４により強誘電性液晶４
の状態に対応した変調を受け、導電性電極５により反射
される。この反射光を書き込み光１１に対しクロスニコ
ルの検光子を通過させることにより出力画像が得られ
る。強誘電性液晶４の初期化は正のパルス電圧を印加す
ることにより実行される。このように素子の駆動は、正
のパルス印加時の初期化及び負のパルス印加時の書き込
み−読み出しからなり、１サイクルが約300μsecの高速
動作が可能である。
強誘電性液晶４側から入力することで得られる。本実施
例の空間光変調素子１では、読み出し光１１は、光ファ
イバープレート２を通過後に強誘電性液晶４へ入射す
る。入射した光は強誘電性液晶４により強誘電性液晶４
の状態に対応した変調を受け、導電性電極５により反射
される。この反射光を書き込み光１１に対しクロスニコ
ルの検光子を通過させることにより出力画像が得られ
る。強誘電性液晶４の初期化は正のパルス電圧を印加す
ることにより実行される。このように素子の駆動は、正
のパルス印加時の初期化及び負のパルス印加時の書き込
み−読み出しからなり、１サイクルが約300μsecの高速
動作が可能である。
【００２１】本実施例の空間光変調素子１で用いる光フ
ァイバープレート２を構成する光ファイバー８は、開口
数ＮＡが例えば０．１と小さいため、光ファイバープレ
ート２に対し垂直入射に近い読み出し光１１だけが強誘
電性液晶４に導かれる。従って、出力画像のコントラス
トを劣化することなく、簡単な構成で画像の読み出しが
可能となった。
ァイバープレート２を構成する光ファイバー８は、開口
数ＮＡが例えば０．１と小さいため、光ファイバープレ
ート２に対し垂直入射に近い読み出し光１１だけが強誘
電性液晶４に導かれる。従って、出力画像のコントラス
トを劣化することなく、簡単な構成で画像の読み出しが
可能となった。
【００２２】本実施例の空間光変調素子１に、例えばＣ
ＲＴを用いて光書き込みを実行し、読み出し画像をスク
リーン上に投射したところ、コントラスト約４００：１
を実現でき、鮮明な画像が得られることを確認した。
ＲＴを用いて光書き込みを実行し、読み出し画像をスク
リーン上に投射したところ、コントラスト約４００：１
を実現でき、鮮明な画像が得られることを確認した。
【００２３】（実施例２）図２は、本発明に係る空間光
変調素子の他の実施例の断面図である。本実施例の空間
光変調素子１２の基本的な動作及び構成は実施例１の空
間光変調素子１と同様である。
変調素子の他の実施例の断面図である。本実施例の空間
光変調素子１２の基本的な動作及び構成は実施例１の空
間光変調素子１と同様である。
【００２４】本実施例で用いた基板１３の光伝搬路１４
の配置を図３を用いて説明する。図３は、基板１３の平
面図、図４は、基板１３の断面図である。基板１３の厚
さは例えば約１ｍｍ、大きさは例えば５０×５０ｍｍ2
である。図３に示したように基板１３は、光吸収部９で
被覆された開口形状が円である光伝搬路１４を２次元周
期的に配置したものである。
の配置を図３を用いて説明する。図３は、基板１３の平
面図、図４は、基板１３の断面図である。基板１３の厚
さは例えば約１ｍｍ、大きさは例えば５０×５０ｍｍ2
である。図３に示したように基板１３は、光吸収部９で
被覆された開口形状が円である光伝搬路１４を２次元周
期的に配置したものである。
【００２５】光伝搬路１４は、例えば直径２３μｍ、長
さ約１ｍｍの円柱状のガラスであり、その側面に光吸収
部９として例えばポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）を焼
結したパイロポリマーを例えば２μｍの厚さに形成し
た。この光伝搬路１４を黒色シリコン樹脂により２次元
周期的に束ねた後、端面を光学研磨することにより基板
１３を作製した。
さ約１ｍｍの円柱状のガラスであり、その側面に光吸収
部９として例えばポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）を焼
結したパイロポリマーを例えば２μｍの厚さに形成し
た。この光伝搬路１４を黒色シリコン樹脂により２次元
周期的に束ねた後、端面を光学研磨することにより基板
１３を作製した。
【００２６】図４に示したように光伝搬路１４の開口部
２３μｍに対して、基板１３の厚さは約１０００μｍで
あるため、この基板１３を通過できるのは入射角約１．
３度以内の光だけである。この角度より入射角の大きい
読みだし光は、光吸収部９により吸収され出射できな
い。
２３μｍに対して、基板１３の厚さは約１０００μｍで
あるため、この基板１３を通過できるのは入射角約１．
３度以内の光だけである。この角度より入射角の大きい
読みだし光は、光吸収部９により吸収され出射できな
い。
【００２７】従って、この基板１３上に光変調層４を形
成した本発明の空間光変調素子１２では、光変調層４へ
入射する光は、すべて入射角１．３度以内の平行光に近
い光だけとなる。そのため、従来のように光源からの散
乱光をレンズ光学系により平行光に変換して空間光変調
素子に入射する必要がなく、簡略な構成で高コントラス
トな読み出し画像を得ることができた。
成した本発明の空間光変調素子１２では、光変調層４へ
入射する光は、すべて入射角１．３度以内の平行光に近
い光だけとなる。そのため、従来のように光源からの散
乱光をレンズ光学系により平行光に変換して空間光変調
素子に入射する必要がなく、簡略な構成で高コントラス
トな読み出し画像を得ることができた。
【００２８】図５に本実施例の空間光変調素子１２を用
いて構成した投射型ディスプレイの構成図を示す。高解
像度ＣＲＴ１５からの画像光を、屈折率分布型ロッドレ
ンズアレイ１６を用いて空間光変調素子１２の光導電層
６に結像させることで光書き込みを実現した。この屈折
率分布型ロッドレンズアレイ１６は、例えばイオン交換
法により作成した開口角６（ｄｅｇ）、直径１ｍｍ、長
さ３０ｍｍのロッドレンズを２次元にアレイ化したもの
で、レンズ間に遮光部として例えば黒色シリコン樹脂を
有している。ロッドレンズは、中心から周辺にかけて放
物線状の屈折率分布を有し、光はその中を一定の周期を
持って蛇行しながら進む。その蛇行周期に対して、正立
等倍像を形成できるようにレンズの長さを設定した。画
像の読み出しは、高輝度メタルハライドランプ１７から
の光を偏光ビームスプリッタ１８を通過させ空間光変調
素子１２に入射し、反射光を投射用レンズ１９によりス
クリーン２０上に拡大結像させた。
いて構成した投射型ディスプレイの構成図を示す。高解
像度ＣＲＴ１５からの画像光を、屈折率分布型ロッドレ
ンズアレイ１６を用いて空間光変調素子１２の光導電層
６に結像させることで光書き込みを実現した。この屈折
率分布型ロッドレンズアレイ１６は、例えばイオン交換
法により作成した開口角６（ｄｅｇ）、直径１ｍｍ、長
さ３０ｍｍのロッドレンズを２次元にアレイ化したもの
で、レンズ間に遮光部として例えば黒色シリコン樹脂を
有している。ロッドレンズは、中心から周辺にかけて放
物線状の屈折率分布を有し、光はその中を一定の周期を
持って蛇行しながら進む。その蛇行周期に対して、正立
等倍像を形成できるようにレンズの長さを設定した。画
像の読み出しは、高輝度メタルハライドランプ１７から
の光を偏光ビームスプリッタ１８を通過させ空間光変調
素子１２に入射し、反射光を投射用レンズ１９によりス
クリーン２０上に拡大結像させた。
【００２９】この投射型ディスプレイ装置は、以下の特
徴を持つことを確認できた。（１）１００インチ相当の
大きさに拡大した像はスクリ−ン上で２５００ル−メン
の照度を持つ。（２）１０００×１０００の高解像度の
鮮明な画像である。（３）コントラストは４００：１で
ある。（４）動画像を出力したところビデオレ−トの動
きに対して残像はなく鮮明な高輝度画像が得られた。
徴を持つことを確認できた。（１）１００インチ相当の
大きさに拡大した像はスクリ−ン上で２５００ル−メン
の照度を持つ。（２）１０００×１０００の高解像度の
鮮明な画像である。（３）コントラストは４００：１で
ある。（４）動画像を出力したところビデオレ−トの動
きに対して残像はなく鮮明な高輝度画像が得られた。
【００３０】なお、本発明の光伝搬路は、断面が円形に
限らず、四角形等他の形の光ファイバー、ガラス等の材
料で出来ていてもよい。
限らず、四角形等他の形の光ファイバー、ガラス等の材
料で出来ていてもよい。
【００３１】
【発明の効果】以上述べたところから明らかなように、
本発明は、構成が簡略で高コントラストな出力画像を得
られる空間光変調素子を構成でき、高輝度、高コントラ
ストで鮮明な大画面の映像を映し出す投写型ディスプレ
イ装置等を実現することが出来るという長所を有する。
本発明は、構成が簡略で高コントラストな出力画像を得
られる空間光変調素子を構成でき、高輝度、高コントラ
ストで鮮明な大画面の映像を映し出す投写型ディスプレ
イ装置等を実現することが出来るという長所を有する。
【図１】本発明に係る空間光変調素子の一実施例の断面
図である。
図である。
【図２】本発明に係る空間光変調素子の他の実施例の断
面図である。
面図である。
【図３】本発明に係る一実施例の空間光変調素子におけ
る基板の平面図である。
る基板の平面図である。
【図４】本発明に係る一実施例の空間光変調素子におけ
る基板の断面図である。
る基板の断面図である。
【図５】本発明の空間光変調素子を用いて作製した投写
型ディスプレイ装置の模式図である。
型ディスプレイ装置の模式図である。
１ 空間光変調素子 ２ 光ファイバープレート ３、３’透明電極 ４ 光変調層 ５ 導電性電極 ６ 光導電層 ７ 基板 ８ 光ファイバー ９ 光吸収部 １０ 書き込み光 １１ 読み出し光 １２ 空間光変調素子 １３ 基板 １４ 光伝搬路 １５ ＣＲＴ １６ 屈折率分布型ロッドレンズアレイ １７ 光源 １８ 偏光ビームスプリッタ １９ 投射用レンズ ２０ スクリーン
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田中 幸生 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 朝山 純子 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 小川 久仁 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内
Claims (3)
- 【請求項１】 光導電性を有する光導電層と、光変調す
る光変調層と、少なくともそれら両層を挟む、対向した
第１及び第２の基板とを備え、前記光変調層をその一方
の面に形成する前記第１の基板が、前記光変調層を形成
した面に対向する片面に照射された光を前記光変調層へ
伝搬する複数の光伝搬路を有することを特徴とする空間
光変調素子。 - 【請求項２】 第１の基板の各光伝搬路の周囲には光吸
収層が配置されていることを特徴とする請求項１記載の
空間光変調素子。 - 【請求項３】 第１の基板が光ファイバープレートであ
ることを特徴とする請求項１又は２記載の空間光変調素
子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4198594A JPH0643481A (ja) | 1992-07-24 | 1992-07-24 | 空間光変調素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4198594A JPH0643481A (ja) | 1992-07-24 | 1992-07-24 | 空間光変調素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0643481A true JPH0643481A (ja) | 1994-02-18 |
Family
ID=16393789
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4198594A Pending JPH0643481A (ja) | 1992-07-24 | 1992-07-24 | 空間光変調素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0643481A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5652672A (en) * | 1991-10-30 | 1997-07-29 | Thomson-Csf | Optical modulation device with deformable cells |
| JP2003044198A (ja) * | 2001-07-31 | 2003-02-14 | Nissei Electric Co Ltd | 暗証番号入力端末装置 |
-
1992
- 1992-07-24 JP JP4198594A patent/JPH0643481A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5652672A (en) * | 1991-10-30 | 1997-07-29 | Thomson-Csf | Optical modulation device with deformable cells |
| JP2003044198A (ja) * | 2001-07-31 | 2003-02-14 | Nissei Electric Co Ltd | 暗証番号入力端末装置 |
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