[go: up one dir, main page]

JPH0643481A - Spatial light modulator - Google Patents

Spatial light modulator

Info

Publication number
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
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
light
spatial light
substrate
liquid crystal
layer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP4198594A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yasunori Kuratomi
靖規 藏富
Koji Akiyama
浩二 秋山
Akio Takimoto
昭雄 滝本
Yukio Tanaka
幸生 田中
Junko Asayama
純子 朝山
Kuni Ogawa
久仁 小川
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority to JP4198594A priority Critical patent/JPH0643481A/en
Publication of JPH0643481A publication Critical patent/JPH0643481A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • 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。
(57) [Summary] [Objective] To provide a high contrast spatial light modulator with a simple device. [Configuration] The spatial light modulation element 1 has a structure in which a transparent electrode 3, a light modulation layer 4, a conductive electrode 5, a photoconductive layer 6, and a transparent electrode 3 ′ are sandwiched between opposed substrates 2 and 7. An optical fiber plate having a small numerical aperture that forms a plurality of light propagation paths is used as the substrate 2 on the fourth side. As a result, the angle at which the read light 11 is incident on the light modulation layer 4 can be reduced, so that a high-contrast image can be read.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[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。
BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a projection display,
The present invention relates to a spatial light modulator used in a holography television, an optical arithmetic unit, or the like, and a manufacturing method thereof.

【0002】[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。
2. Description of the Related Art High-definition televisions having large screens and high-density pixels have been developed and put into practical use in various systems. In particular, the development of projection-type displays using liquid crystal technology has been active in place of the conventional CRT method. In the cathode ray tube method, when the density of pixels is high, the brightness of the screen is lowered and the screen becomes dark. Moreover, it is difficult to increase the size of the cathode ray tube itself. Although a projection display device using a transmissive liquid crystal element of a transistor drive system is an effective method, the aperture ratio does not increase,
The disadvantage is that the device is expensive.

【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。
On the other hand, a liquid crystal light valve in which a light modulation layer made of liquid crystal is combined with a photoconductive layer is one in which an image is written from the photoconductive layer side and read light is modulated and reflected according to the spatial intensity distribution of the write light. Therefore, compared to the conventional projection type display, the degree of light amplification is large and a bright image can be obtained, and therefore, it is attracting attention.

【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。
The idea of a liquid crystal light valve was given by Hughes in the paper Applied Physics Letter 17 (1970) 51 (Appl. Phys. Lett. 17 (1970) 5
1) ZnS (photoconductive layer) + twisted nematic (T
N) The first is a liquid crystal structure. Liquid crystal light valve of CdS (photoconductive layer) + TN liquid crystal applied paper
Physics Letter 22 (1973) 90 (Appl.Phy
s. Lett. 22 (1973) 90). After that, single crystal silicon + TN liquid crystal was used in USP-4913531, JP-A-3-192332, and Journal of Applied Physics 5 (1985) 1356 (J.Appl.Phys.5 (1985) 1356).
Was announced in.

【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。
In recent years, it has become possible to display a moving image on a large screen of 100 inches or more by a liquid crystal light valve using a highly sensitive amorphous silicon as a photoconductive layer. For the first time, the use of a liquid crystal light valve made of amorphous silicon (a-Si) and TN liquid crystal for improving resolution was shown by US Pat.
Applied Optics 26 (1987) 241
(Appl. Opt. 26 (1987) 241) and USP-4538884.
In addition, a liquid crystal light valve using a photoconductive layer composed of a double layer of a-Si and CdTe is disclosed in USP-4799773 and SID International Symposium 199.
0 Digest of Technical Papers 1
7A. It is published in 2p327 (SID'90 17A.2 p327).

【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。
On the other hand, a liquid crystal light valve having a higher speed and a higher resolution has become possible by using a ferroelectric liquid crystal (FLC) which can respond at a high speed as a liquid crystal material. This liquid crystal light valve is also expected as the core of the next-generation parallel computing device and optical computing device as a spatial light modulator using the memory property and the binarization characteristic of FLC. A liquid crystal light valve with a diode structure a-Si + FLC is described in Applied Physics Letter 51 (1987) 123.
2 (Appl.Phys.Lett.51 (1987) 1232) is the first, but the idea is in the announcement of SPIE 754 (1987) 207. Other papers Applied Physics Letter 55 (198
9) 537 (Appl.Phys.Lett.55 (1989) 537) and USP-49.
There is a 41735 publication. The TV image writing and projection system was announced at the SID International Symposium 1991 Digest of Technical Papers 13.3 p254 (SID'91 13.3, p254).

【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。
On the other hand, a holographic television is attracting attention as a device that allows a user to view a three-dimensional stereoscopic moving image without glasses. In particular, a liquid crystal display element is expected as a rewritable hologram recording medium. For example, Hashimoto et al. Have constructed an electronic holography system using a high-density LCD as a phase-modulating spatial light modulator (SP.
Eye Proceeding Volume 1461
Practical holography V 1991 pp.
291-302 (SPIE Proc. Vol.1461, Practical
Holography V (1991) pp.291-302)). The resolution of current transistor drive type liquid crystal device is 12-25 lp /
mm, and it is desired to realize an element having 200 lp / mm in the future.

【0008】[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。
The quality of the projected image is evaluated in terms of brightness, resolution, contrast and the like. An image on a projection display using a conventional liquid crystal light valve has a low contrast of about 50: 1. In order to improve the contrast, it is necessary to reduce the incident angle (angle from the normal line direction of the modulation layer) of the reading light to the liquid crystal which is the light modulation layer and make the light incident vertically. However, it is difficult to create a sufficiently bright and uniform parallel light source.
As shown in FIG. 1 of the publication, there is a problem that the configuration of the device is complicated because parallel reading light must be produced by an optical system using a lens.

【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。
The present invention has been made in view of the above problems of the conventional spatial light modulator, and an object of the present invention is to provide a spatial modulator having a good contrast and a simple apparatus structure.

【0010】[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。
The spatial light modulator of the present invention is a spatial light modulator having a structure in which at least a photoconductive layer and a light modulating layer are sandwiched between first and second substrates facing each other. , The first substrate on which the light modulation layer is formed on one surface thereof is
It is provided with a plurality of light propagation paths for propagating the light irradiated to one surface opposite to the surface forming the light modulation layer to the light modulation layer.

【0011】[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。
In the spatial light modulator of the present invention, the read light is incident on the light modulation layer through the first substrate having the light propagation path. The light that has entered the light propagation path enters the light modulation layer without cross-talking with the light that has entered the other light propagation paths. That is, only the light that has entered the light propagation path enters the corresponding light modulation layer. At this time, with respect to the thickness of the substrate in the light propagation direction,
When the aperture diameter of the light propagation path is sufficiently small, the angle of incidence of the readout light on the light modulation layer becomes extremely small, which is close to vertical incidence. This is because the read light having a large incident angle to the light propagation path is absorbed by the light absorption layer provided in the gap of the light propagation path and cannot reach the light modulation layer. Therefore,
In the spatial light modulation element of the present invention, the incident angle of the reading light that enters the light modulation layer can be made small, so that the contrast of the output image can be improved.

【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。
The same effect can be expected by using an optical fiber plate in which optical fibers having a small numerical aperture are bundled as an example of the first substrate. This is because when a fiber with a small numerical aperture is used, only the read light with a small incident angle to the optical fiber plate is propagated to the optical modulation layer, and as a result, the incident angle of the read light that enters the optical modulation layer becomes small, so the output image The contrast of can be improved.

【0013】[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。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【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。
(Embodiment 1) FIG. 1 is a sectional view showing an embodiment of a spatial light modulator according to the present invention. This spatial light modulation element 1 includes an optical fiber plate 2 as a first substrate.
A transparent electrode 3, a light modulation layer 4, a conductive electrode 5, a photoconductive layer 6, and a transparent electrode 3'are sequentially laminated on top of this, and sandwiched by a substrate 7 as a second substrate. The optical fiber plate 2 has a structure in which a plurality of optical fibers 8 are bundled, and a light absorbing portion 9 is present in a gap between the optical fibers. The diameter of the core of the optical fiber 8 is, for example, about 2 to 50 μm, and may be determined according to the size of the conductive electrode 5.

【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。
As the transparent electrodes 3 and 3 ', for example, 0.0
A transparent electrode material such as ITO having a thickness of 5 to 0.5 μm was formed and formed by a sputtering method.

【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。
As the photoconductive layer 6, for example, hydrogenated amorphous silicon having a p / i / n diode structure (hereinafter a-S)
i: H) film is 1000 Å of p-type a-Si: H film added with 400 ppm of boron, i
A type a-Si: H film was 1.7 μm, and an n-type a-Si: H film containing 50 ppm of phosphorus was formed by plasma CVD so as to have a total thickness of 2000 μm and a thickness of about 2 μm.

【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-xx,Si1-xGex,Ge1-xx(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-xx,Si1-xGex
Ge1-xx(以下、a−Si,a−Ge,a−Si1-x
x,a−Si1-xGex,a−Ge1-xx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。
It should be noted that the photoconductive layer 6 may be made of any material that has a large electric conductivity upon incidence of light, such as Cd.
S, CdTe, CdSe, ZnS, ZnSe, GaA
Compound semiconductors such as s, GaN, GaP, GaAlAs and InP, amorphous semiconductors such as Se and SeTeAsSe, S
i, Ge, Si 1-x C x , Si 1-x Ge x , Ge 1-x C x (0 <x
<1) Polycrystalline or amorphous semiconductor, (1) Phthalocyanine pigment (hereinafter abbreviated as “Pc”), metal-free Pc, X
Pc (X = Cu, Ni, Co, TiO, Mg, Si (O
H) 2 etc.), AlClPcCl, TiOClPcCl,
InClPcCl, InClPc, InBrPcBr, etc. (2) Azo dyes such as monoazo dyes and disazo dyes, (3) Penylene pigments such as penenylene anhydride and penenylene imide, (4) Indigoid dyes,
(5) Quinacridone pigment, (6) Polycyclic quinones such as anthraquinones and pyrenequinones, (7) Cyanine dyes, (8) Xanthene dyes, (9) Charge transfer complexes such as PVK / TNF, (10) Pyrylium salts A eutectic complex formed of a dye and a polycarbonate resin, an organic semiconductor such as (11) azurenium salt compound, or the like may be used. In addition, amorphous Si, Ge, Si 1-x C x , Si 1-x Ge x ,
Ge 1-x C x (hereinafter a-Si, a-Ge, a-Si 1-x
C x , a-Si 1-x Ge x , a-Ge 1-x C x ) is used for the photoconductive layer, it is also preferable to include hydrogen or a halogen element to reduce the dielectric constant. It is also preferred to include oxygen or nitrogen for the purpose and to increase the resistivity. In order to control the resistivity, an element such as B, Al, Ga, which is a p-type impurity, is added, or n is added.
It is also preferable to add elements such as P, As and Sb which are type impurities. In this way, the amorphous materials to which impurities are added are stacked to form p / n type, p / i type, i / n type, p / i / n
By forming a junction, such as a mold, and forming a depletion layer within the photoconductive layer, it is possible to control the dielectric constant and dark resistance or operating voltage polarity. Further, not only an amorphous material but also a depletion layer may be formed in the photoconductive layer by stacking two or more kinds of the above materials to form a heterojunction.

【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。
The conductive electrode 5 has a reflecting function, and aluminum is formed by, for example, electron beam evaporation.
23 μm square, 25 μm pitch, 1000 × 100 pixels
The thickness was 0 and the thickness was 500 to 1000Å. As the light modulation layer 4, a ferroelectric liquid crystal in which molecules were oriented by an orientation film so as to be parallel to the thickness direction of the device was formed. As the substrate 7, for example, a glass substrate was used.

【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。
Next, a method of driving the spatial light modulator 1 of this embodiment will be described. The spatial light modulator 1 is driven by applying an AC pulse voltage between the transparent electrodes 3 and 3 '.
When a negative pulse voltage is applied (reverse bias with respect to a-Si: H having a pin structure), a voltage drop occurs in the photoconductive layer 4. At this time, when the writing light 10 passes through the substrate 7 and is incident on the photoconductive layer 6, a photocurrent corresponding to the amount of incident light is generated and collected at the conductive electrode 5. As a result, the electric field strength applied to the light modulation layer 4 made of the ferroelectric liquid crystal in the portion where the conductive electrode 5 is formed increases. Ferroelectric liquid crystals have the property of reversing from the OFF state to the ON state when the applied electric field strength is above a certain threshold. Therefore, the ferroelectric liquid crystal changes to the ON state only when the sum of the incident light amounts satisfies the threshold value, and the OFF state is maintained when the incident light amount is less than the threshold value. Even after the negative pulse voltage is removed, the ferroelectric liquid crystal retains its state due to its memory function, and reads the light output during this period.

【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。
The output image is obtained by inputting the linearly polarized readout light 11 from the ferroelectric liquid crystal 4 side. In the spatial light modulator 1 of the present embodiment, the read light 11 is incident on the ferroelectric liquid crystal 4 after passing through the optical fiber plate 2. The incident light is transmitted to the ferroelectric liquid crystal 4 by the ferroelectric liquid crystal 4.
Then, it is modulated by the state of and is reflected by the conductive electrode 5. An output image is obtained by passing this reflected light through the crossed Nicols analyzer for the writing light 11. Initialization of the ferroelectric liquid crystal 4 is performed by applying a positive pulse voltage. As described above, the driving of the device consists of initialization when a positive pulse is applied and writing-reading when a negative pulse is applied, and high-speed operation of about 300 μsec per cycle is possible.

【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。
The optical fiber 8 forming the optical fiber plate 2 used in the spatial light modulator 1 of this embodiment has a small numerical aperture NA, for example, 0.1. It is guided to the ferroelectric liquid crystal 4. Therefore, the image can be read out with a simple configuration without deteriorating the contrast of the output image.

【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。
In the spatial light modulator 1 of this embodiment, for example, C
Optical writing was performed using RT, and the read image was projected on the screen. The contrast was about 400: 1.
It was confirmed that a clear image can be obtained.

【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。
(Embodiment 2) FIG. 2 is a sectional view of another embodiment of the spatial light modulator according to the present invention. The basic operation and configuration of the spatial light modulator 12 of this embodiment are the same as those of the spatial light modulator 1 of the first embodiment.

【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。
Optical propagation path 14 of substrate 13 used in this embodiment
Will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a plan view of the substrate 13, and FIG. 4 is a sectional view of the substrate 13. The substrate 13 has a thickness of, for example, about 1 mm and a size of, for example, 50 × 50 mm 2.
Is. As shown in FIG. 3, the substrate 13 has two-dimensionally arranged light propagation paths 14 each having a circular opening shape and covered with the light absorption portion 9.

【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。
The light propagation path 14 is, for example, a cylindrical glass having a diameter of 23 μm and a length of about 1 mm, and a side surface of the light absorption portion 9 is made of, for example, a pyropolymer obtained by sintering polyacrylonitrile (PAN) to a thickness of 2 μm. Formed. After the light propagation paths 14 were two-dimensionally bundled with a black silicon resin, the end face was optically polished to prepare the substrate 13.

【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。
As shown in FIG. 4, since the thickness of the substrate 13 is about 1000 μm with respect to the opening 23 μm of the optical propagation path 14, the incident angle of about 1.
Only light within 3 degrees. The read light having an incident angle larger than this angle is absorbed by the light absorbing portion 9 and cannot be emitted.

【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。
Therefore, in the spatial light modulation element 12 of the present invention in which the light modulation layer 4 is formed on the substrate 13, all the light incident on the light modulation layer 4 is close to parallel light within an incident angle of 1.3 degrees. Only light. Therefore, unlike the conventional case, it is not necessary to convert scattered light from a light source into parallel light by a lens optical system and enter the parallel light, and a high-contrast read image can be obtained with a simple configuration.

【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。
FIG. 5 is a block diagram of a projection type display constructed by using the spatial light modulator 12 of this embodiment. Optical writing was realized by focusing the image light from the high resolution CRT 15 on the photoconductive layer 6 of the spatial light modulator 12 using the gradient index rod lens array 16. The gradient index rod lens array 16 is a two-dimensional array of rod lenses having an aperture angle of 6 (deg), a diameter of 1 mm, and a length of 30 mm created by, for example, an ion exchange method. For example, it has black silicone resin. The rod lens has a parabolic refractive index distribution from the center to the periphery, and the light travels while meandering through it in a certain cycle. The lens length was set so that an erecting equal-magnification image could be formed with respect to the meandering period. To read the image, the light from the high-intensity metal halide lamp 17 was made to pass through the polarization beam splitter 18 and was incident on the spatial light modulator 12, and the reflected light was enlarged and focused on the screen 20 by the projection lens 19.

【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。
It was confirmed that this projection type display device had the following features. (1) An image enlarged to a size of 100 inches has an illuminance of 2500 lumens on the screen. (2) A high-resolution clear image of 1000 × 1000. (3) The contrast is 400: 1. (4) When a moving image was output, a clear high-luminance image was obtained with no afterimage due to the movement of the video rate.

【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。
The optical propagation path of the present invention is not limited to a circular cross section, and may be made of a material such as an optical fiber having another shape such as a quadrangle or glass.

【0031】[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。
As is apparent from the above description,
INDUSTRIAL APPLICABILITY According to the present invention, it is possible to configure a spatial light modulator that has a simple structure and can obtain a high-contrast output image, and realize a projection display device or the like that displays a clear large-screen image with high brightness and high contrast. It has advantages.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【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。
FIG. 1 is a sectional view of an embodiment of a spatial light modulator according to the present invention.

【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。
FIG. 2 is a cross-sectional view of another embodiment of the spatial light modulator according to the present invention.

【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。
FIG. 3 is a plan view of a substrate in the spatial light modulator of one embodiment according to the present invention.

【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。
FIG. 4 is a cross-sectional view of a substrate in a spatial light modulator according to an embodiment of the present invention.

【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。
FIG. 5 is a schematic view of a projection display device manufactured using the spatial light modulator of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

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 1 Spatial Light Modulator 2 Optical Fiber Plate 3, 3'Transparent Electrode 4 Light Modulation Layer 5 Conductive Electrode 6 Photoconductive Layer 7 Substrate 8 Optical Fiber 9 Light Absorber 10 Writing Light 11 Readout Light 12 Spatial Light Modulator 13 Substrate 14 Light Propagation Path 15 CRT 16 gradient index rod lens array 17 light source 18 polarization beam splitter 19 projection lens 20 screen

───────────────────────────────────────────────────── 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 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (72) Inventor Yukio Tanaka 1006 Kadoma, Kadoma City, Osaka Prefecture Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. (72) Inko Junko Asayama, 1006 Kadoma, Kadoma City, Osaka Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. 72) Inventor, Kuni Ogawa, 1006, Kadoma, Kadoma, Osaka Prefecture, Matsushita Electric Industrial Co., Ltd.

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【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。
1. A photoconductive layer having photoconductivity, a light modulation layer for light modulation, and first and second opposed substrates sandwiching at least both layers, the light modulation layer being one of the two. The space characterized in that the first substrate formed on the surface has a plurality of light propagation paths for propagating light irradiated to one surface opposite to the surface on which the light modulation layer is formed to the light modulation layer. Light modulator.
【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。
2. The spatial light modulator according to claim 1, wherein a light absorption layer is arranged around each light propagation path of the first substrate.
【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。
3. The spatial light modulator according to claim 1, wherein the first substrate is an optical fiber plate.
JP4198594A 1992-07-24 1992-07-24 Spatial light modulator Pending JPH0643481A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP4198594A JPH0643481A (en) 1992-07-24 1992-07-24 Spatial light modulator

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP4198594A JPH0643481A (en) 1992-07-24 1992-07-24 Spatial light modulator

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH0643481A true JPH0643481A (en) 1994-02-18

Family

ID=16393789

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP4198594A Pending JPH0643481A (en) 1992-07-24 1992-07-24 Spatial light modulator

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH0643481A (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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 (en) * 2001-07-31 2003-02-14 Nissei Electric Co Ltd Terminal for inputting personal identification number

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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 (en) * 2001-07-31 2003-02-14 Nissei Electric Co Ltd Terminal for inputting personal identification number

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5384649A (en) Liquid crystal spatial light modulator with electrically isolated reflecting films connected to electrically isolated pixel portions of photo conductor
JP2808380B2 (en) Driving method of spatial light modulator
JPH09511588A (en) Display screen
JP3165575B2 (en) Optical information device manufacturing method
US5731797A (en) Driving method for spatial light modulator and projection display system
US5781267A (en) Anti-ferroelectric liquid crystal with black display in one frame, white in other and ratio giving grey scale
JPH0643481A (en) Spatial light modulator
JPH05196959A (en) Liquid crystal display
JPH0651339A (en) Spatial optical modulation conversion element and its production
JP3070252B2 (en) Spatial light modulation element and display device
JPH08122811A (en) Spatial light modulator and method of manufacturing the same
JPH06258657A (en) Spatial optical modulation element and its production
JPH06273793A (en) Space optical modulation element and its production as well as projection type display device
JP2857274B2 (en) Spatial light modulator and method of manufacturing the same
JPH05173174A (en) Spatial optical modulating element
JP3070248B2 (en) Spatial light modulator and method of manufacturing the same
JPH0822021A (en) Spatial light modulator and liquid crystal display device
JP2698756B2 (en) Manufacturing method of liquid crystal display element
JPH05333366A (en) Space optical modulating element
JPS61166525A (en) Image forming device
JPH05173172A (en) Spatial light modulator and manufacturing method thereof
EP0425321A2 (en) Liquid crystal cells and their use for recording information or for projecting an image
JPH05173170A (en) Spatial light modulator and manufacturing method thereof
JPH05323358A (en) Spatial light modulator and method of manufacturing the same
JPH07128651A (en) Image display device

Legal Events

Date Code Title Description
S533 Written request for registration of change of name

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090108

Year of fee payment: 10

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100108

Year of fee payment: 11

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100108

Year of fee payment: 11

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110108

Year of fee payment: 12

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Year of fee payment: 13

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120108

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130108

Year of fee payment: 14

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130108

Year of fee payment: 14

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Year of fee payment: 15

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140108

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees