(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部から電圧を供給する供給線に接続され、外部から入射される所定の波長域の光の有無によって抵抗値が変化する可変抵抗素子と、前記供給線に対し前記可変抵抗素子と並列に接続され、所定値以上の電圧が印加されると発光する発光素子と、を備え、
前記外部から供給された電圧は、前記可変抵抗素子と前記発光素子とによって分圧され、前記可変抵抗素子は、外部から前記所定波長域の光が入射されているときには、前記発光素子に分圧される電圧が前記発光素子を発光させる程度となるような抵抗値を示し、外部から前記所定波長域の光が実質的に入射されていないときには、前記発光素子に分圧される電圧が前記発光素子を発光させない程度となるような抵抗値を示すように設定されており、
前記可変抵抗素子は、基板上に形成され、外部から入射された光を導いて出射する第１の導光路と、前記第１の導光路の光出射部を覆うように前記基板上に形成され、光透過性を有する第１の電極と、前記第１の電極を介して前記第１の導光路から入射された光によって抵抗値を変化させる光導電層と、前記光導電層上に形成された第２の電極と、を有し、
前記発光素子は、前記基板上に形成され、入射された光を導いて外部に出射する第２の導光路と、前記第２の導光路の光入射部を覆うように基板上に形成された前記第１の電極と、前記第１の電極上に前記光導電層と離間して形成され、印加された電圧に応じて発光して前記第２の導光路に光を入射させる発光層と、前記発光層上に形成された前記第２の電極と、を有している、
ことを特徴とする論理素子。
【請求項２】
一端が外部からの電圧を供給する供給線に接続され、所定値以上の電圧が印加されると発光する発光素子と、
各々が前記発光素子と並列に接続され、外部から入射される所定波長域の光の有無によって抵抗値が変化する複数の可変抵抗素子と、を備え、
前記外部から供給された電圧は、複数の前記可変抵抗素子と前記発光素子とによって分圧され、
前記複数の可変抵抗素子は、全ての前記可変抵抗素子に外部から前記所定波長域の光が実質的に入射されていないときには、前記発光素子に分圧される電圧が前記発光素子を発光させる程度となるような抵抗値を示し、少なくとも１以上の前記可変抵抗素子に外部から前記所定波長域の光が実質的に入射されているときには前記発光素子に分圧される電圧が前記発光素子を発光させない程度となるような抵抗値を示すように設定されており、
前記複数の可変抵抗素子は、基板上に形成され、外部から入射された光を導いて出射する第１の導光路と、前記第１の導光路の光出射部を覆うように基板上に形成され、光透過性を有する第１の電極と、前記第１の電極を介して前記第１の導光路から入射された光によって抵抗値を変化させる光導電層と、前記光導電層上に形成された第２の電極と、をそれぞれ有し、
前記発光素子は、前記基板上に形成され、入射された光を導いて外部に出射する第２の導光路と、前記第２の導光路の光入射部を覆うように基板上に形成された前記第１の電極と、前記第１の電極上に前記光導電層と離間して形成され、印加された電圧に応じて発光して前記第２の導光路に光を入射させる発光層と、前記発光層上に形成された前記第２の電極と、を有している、
ことを特徴とする論理素子。
【請求項３】
一端が外部からの電圧を供給する供給線に接続され、所定値以上の電圧が印加されると発光する発光素子と、
前記供給線に対し前記発光素子と並列に接続され、外部から入射される所定波長域の光の有無によって抵抗値が変化する複数の可変抵抗素子が互いに直列に接続された可変抵抗素子の直列回路と、
を備え、
前記外部から供給された電圧は、前記可変抵抗素子の直列回路と前記発光素子とによって分圧され、
複数の前記可変抵抗素子は、全ての前記可変抵抗素子に外部から前記所定の波長域の光が実質的に入射されているときには、前記発光素子に印加される電圧が前記発光素子を発光させない程度となるような抵抗値を示し、少なくとも１以上の前記可変抵抗素子に外部から前記所定の波長域の光が実質的に入射されていないときには前記発光素子に印加される電圧が前記発光素子を発光させる程度となるような抵抗値を示すように設定されており、
前記複数の可変抵抗素子は、基板上に形成され、外部から入射された光を導いて出射する第１の導光路と、前記第１の導光路の光出射部を覆うように基板上に形成され、光透過性を有する第１の電極と、前記第１の電極を介して前記第１の導光路から入射された光によって抵抗値を変化させる光導電層と、前記光導電層上に形成された第２の電極と、をそれぞれ有し、
前記発光素子は、前記基板上に形成され、入射された光を導いて外部に出射する第２の導光路と、前記第２の導光路の光入射部を覆うように基板上に形成された前記第１の電極と、前記第１の電極上に前記光導電層と離間して形成され、印加された電圧に応じて発光して前記第２の導光路に光を入射させる発光層と、前記発光層上に形成された前記第２の電極と、を有している、
ことを特徴とする論理素子。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、論理素子に関し、特に、光信号により情報を伝達する論理素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、論理素子には、単結晶シリコン基板上に形成されたＭＯＳトランジスタ、バイポーラトランジスタ等を複数組み合わせることにより構成されるもの、ガラス基板上に形成されたＴＦＴ等を複数組み合わせることにより構成されるもの等がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、これらの論理素子は、信号の入出力を電気的に行うことにより動作するため、信号を伝達する速度が遅い場合があるという欠点があった。また、出力信号が電気的な信号のため、その信号の伝達路が長距離になった場合、信号が減衰してＳ／Ｎ比が小さくなってしまう場合があるという欠点があった。
【０００４】
この発明は、上記実状に鑑みてなされたもので、光信号により動作する論理素子を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の第１の観点にかかる論理素子は、
外部から電圧を供給する供給線に接続され、外部から入射される所定の波長域の光の有無によって抵抗値が変化する可変抵抗素子と、前記供給線に対し前記可変抵抗素子と並列に接続され、所定値以上の電圧が印加されると発光する発光素子と、を備え、
前記外部から供給された電圧は、前記可変抵抗素子と前記発光素子とによって分圧され、
前記可変抵抗素子は、外部から前記所定波長域の光が入射されているときには、前記発光素子に分圧される電圧が前記発光素子を発光させる程度となるような抵抗値を示し、外部から前記所定波長域の光が実質的に入射されていないときには、前記発光素子に分圧される電圧が前記発光素子を発光させない程度となるような抵抗値を示すように設定されており、
前記可変抵抗素子は、基板上に形成され、外部から入射された光を導いて出射する第１の導光路と、前記第１の導光路の光出射部を覆うように前記基板上に形成され、光透過性を有する第１の電極と、前記第１の電極を介して前記第１の導光路から入射された光によって抵抗値を変化させる光導電層と、前記光導電層上に形成された第２の電極と、を有し、
前記発光素子は、前記基板上に形成され、入射された光を導いて外部に出射する第２の導光路と、前記第２の導光路の光入射部を覆うように基板上に形成された前記第１の電極と、前記第１の電極上に前記光導電層と離間して形成され、印加された電圧に応じて発光して前記第２の導光路に光を入射させる発光層と、前記発光層上に形成された前記第２の電極と、を有している、
ことを特徴とする。
【０００６】
この構成によれば、外部から可変抵抗素子に光が入射された場合、可変抵抗素子は発光素子に印加される電圧が所定値未満となる抵抗値を示すため、発光素子は発光しない。一方、外部から可変抵抗素子に実質的に光が入射されない場合、可変抵抗素子は発光素子に印加される電圧が所定値以上となる抵抗値を示すため、発光素子は発光する。このため、例えば、外部から可変抵抗素子に光が入射された場合及び発光素子が発光する場合を「１」、外部から可変抵抗素子に光が入射されない場合及び発光素子が発光しない場合を「０」に対応させることにより、従来の電気的に駆動されていたインバータ素子と同様な論理素子としての機能を得ることができる。また、この論理素子は、信号として光を使用するため、信号として電圧を使用する従来のインバータ素子と比較して高速に情報を伝達することができる。
【０００８】
この構成によれば、第１の導光路に入力された光信号に応じて光導電層の抵抗値が変化し、この抵抗値に応じて発光層の上下に形成されている第１の電極と第２の電極間に印加される電圧が変化し、この電極間に印加される電圧に応じて発光層が発光又は非発光することにより第２の導光路から光信号を出力する。
例えば、外部から第１の導光路を介して光導電層に光が入射された場合及び発光層が発光する場合を「１」、外部から第１の導光路を介して光導電層に光が入射されない場合及び発光層が発光しない場合を「０」に対応させることにより、従来の電気的に駆動されていたインバータ素子と同様な論理素子としての機能を得ることができる。また、この論理素子は、信号として光を使用するため、信号として電圧を使用する従来のインバータ素子と比較して高速に情報を伝達することができる。
【０００９】
本発明の第２の観点にかかる論理素子は、
一端が外部からの電圧を供給する供給線に接続され、所定値以上の電圧が印加されると発光する発光素子と、
各々が前記発光素子と並列に接続され、外部から入射される所定波長域の光の有無によって抵抗値が変化する複数の可変抵抗素子と、を備え、
前記外部から供給された電圧は、複数の前記可変抵抗素子と前記発光素子とによって分圧され、
前記複数の可変抵抗素子は、全ての前記可変抵抗素子に外部から前記所定波長域の光が実質的に入射されていないときには、前記発光素子に分圧される電圧が前記発光素子を発光させる程度となるような抵抗値を示し、少なくとも１以上の前記可変抵抗素子に外部から前記所定波長域の光が実質的に入射されているときには前記発光素子に分圧される電圧が前記発光素子を発光させない程度となるような抵抗値を示すように設定されており、
前記複数の可変抵抗素子は、基板上に形成され、外部から入射された光を導いて出射する第１の導光路と、前記第１の導光路の光出射部を覆うように基板上に形成され、光透過性を有する第１の電極と、前記第１の電極を介して前記第１の導光路から入射された光によって抵抗値を変化させる光導電層と、前記光導電層上に形成された第２の電極と、をそれぞれ有し、
前記発光素子は、前記基板上に形成され、入射された光を導いて外部に出射する第２の導光路と、前記第２の導光路の光入射部を覆うように基板上に形成された前記第１の電極と、前記第１の電極上に前記光導電層と離間して形成され、印加された電圧に応じて発光して前記第２の導光路に光を入射させる発光層と、前記発光層上に形成された前記第２の電極と、を有している、
ことを特徴とする。
【００１０】
この構成によれば、外部から全ての可変抵抗素子に実質的に光が入射されない場合、各可変抵抗素子は発光素子に印加される電圧が所定値以上となる抵抗値を示すため、発光素子は発光する。一方、少なくとも１以上の可変抵抗素子に外部から光が入射された場合、各可変抵抗素子は発光素子に印加される電圧が所定値未満となる抵抗値を示すため、発光素子は発光しない。このため、例えば、外部から可変抵抗素子に光が入射された場合及び発光素子が発光する場合を「０」、外部から可変抵抗素子に光が入射されない場合及び発光素子が発光しない場合を「１」に対応させることにより、従来の電気的に駆動されていたＮＡＮＤ素子と同様な論理素子としての機能を得ることができる。また、この論理素子は、信号として光を使用するため、信号として電圧を使用する従来のＮＡＮＤ素子と比較して高速に情報を伝達することができる。
【００１１】
本発明の第３の観点にかかる論理素子は、
一端が外部からの電圧を供給する供給線に接続され、所定値以上の電圧が印加されると発光する発光素子と、
前記供給線に対し前記発光素子と並列に接続され、外部から入射される所定波長域の光の有無によって抵抗値が変化する複数の可変抵抗素子が互いに直列に接続された可変抵抗素子の直列回路と、
を備え、
前記外部から供給された電圧は、前記可変抵抗素子の直列回路と前記発光素子とによって分圧され、
複数の前記可変抵抗素子は、全ての前記可変抵抗素子に外部から前記所定の波長域の光が実質的に入射されているときには、前記発光素子に印加される電圧が前記発光素子を発光させない程度となるような抵抗値を示し、少なくとも１以上の前記可変抵抗素子に外部から前記所定の波長域の光が実質的に入射されていないときには前記発光素子に印加される電圧が前記発光素子を発光させる程度となるような抵抗値を示すように設定されており、
前記複数の可変抵抗素子は、基板上に形成され、外部から入射された光を導いて出射する第１の導光路と、前記第１の導光路の光出射部を覆うように基板上に形成され、光透過性を有する第１の電極と、前記第１の電極を介して前記第１の導光路から入射された光によって抵抗値を変化させる光導電層と、前記光導電層上に形成された第２の電極と、をそれぞれ有し、
前記発光素子は、前記基板上に形成され、入射された光を導いて外部に出射する第２の導光路と、前記第２の導光路の光入射部を覆うように基板上に形成された前記第１の電極と、前記第１の電極上に前記光導電層と離間して形成され、印加された電圧に応じて発光して前記第２の導光路に光を入射させる発光層と、前記発光層上に形成された前記第２の電極と、を有している、
ことを特徴とする。
【００１２】
この構成によれば、外部から全ての可変抵抗素子に実質的に光が入射される場合、各可変抵抗素子は発光素子に印加される電圧が所定値未満となる抵抗値を示すため、発光素子は発光しない。一方、少なくとも１以上の可変抵抗素子に外部から光が入射されていない場合、各可変抵抗素子は発光素子に印加される電圧が所定値以上となる抵抗値を示すため、発光素子は発光する。このため、例えば、外部から可変抵抗素子に光が入射された場合及び発光素子が発光する場合を「０」、外部から可変抵抗素子に光が入射されない場合及び発光素子が発光しない場合を「１」に対応させることにより、従来の電気的に駆動されていたＮＯＲ素子と同様な論理素子としての機能を得ることができる。また、この論理素子は、信号として光を使用するため、信号として電圧を使用する従来のＮＯＲ素子と比較して高速に情報を伝達することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
（第１の実施の形態）
以下、この発明の論理素子の第１の実施の形態に係るインバータ素子について図面を参照しつつ説明する。
まず、インバータ素子の構造について図１（ａ）、（ｂ）、（ｃ）を用いて説明する。図１はインバータ素子の平面図であり、図１（ｂ）は図１のＡ−Ａ線での断面図、図１（ｃ）は図１のＢ−Ｂ線での断面図である。
【００１４】
インバータ素子は、図１（ａ）〜（ｃ）に示すように、ガラス等から構成される基板１１上に形成される。
図１（ａ）と（ｂ）に示すように、基板１１上にＩＴＯ（Indium Tin Oxide）等の、後述する有機ＥＬ層１６が発光する波長域のうち、後述する光導電層１５を導電させる波長域の光に対し透過性を示す透明導電材料から構成される電極１２ｃが形成され、電極１２ｃ上に所定の抵抗値の抵抗層１３が形成され、抵抗層１３上に電極１２ａが形成されている。電極１２ａには外部から正値の電源電圧ＶDDが印加される。
【００１５】
また、図１（ａ）と（ｃ）に示すように、基板１１上には外部から供給される光の通路となる入力用導光路１４ａと、後述する有機ＥＬ層が発する光の通路となる出力用導光路１４ｂが形成される。入力用導光路１４ａと出力用導光路１４ｂ上には電極１２ｃが形成される。なお、入力用導光路１４ａ及び出力用導光路１４ｂ上に形成されている電極１２ｃは、図１（ａ）に示すように、基板１１と抵抗層１３の間に延在している。入力用導光路１４ａに対応する電極１２ｃ上に光導電層１５が形成され、出力用導光路１４ｂに対応する電極１２ｃ上に有機ＥＬ層１６が形成される。光導電層１５及び有機ＥＬ層１６上には電極１２ｂが形成される。電極１２ｂは、ＭｇＡｇ、ＭｇＩｇ、Ａｌ−Ｌｉ等のシート抵抗が低く、光導電層１５を導電させる波長域の光に対する反射性を有する金属又は合金から構成され、接地電位ＶGDが印加される。なお、入力用導光路１４ａと出力用導光路１４ｂと光導電層１５と有機ＥＬ層１６については後述する。
【００１６】
入力用導光路１４ａは、外部からの光を導いて、光導電層１５に入射させる。一方、出力用導光路１４ｂは、有機ＥＬ層１６が発した光を導いて、外部に出射させる。
【００１７】
光導電層１５は、酸化亜鉛、硫化亜鉛、硫化カドミウム等の（Photo  Conductor）材料から構成され、可視光線（波長：約４００ｎｍ〜８００ｎｍ）に分光特性を有する光導電物質によって構成される。光導電層１５は、可視光線（以下、単に「光」という）を吸収することによって、光が照射された箇所の内部にキャリア、即ち正孔と電子が生成され、光導電性を生じてその層厚方向で低抵抗化する。光導電層１５の光を吸収していない箇所は、抵抗値が高く、その層厚方向で絶縁状態になっている。
【００１８】
有機ＥＬ層１６は、基板１１側に形成された正孔輸送層１６ａと基板１１の反対側に形成された電子輸送性発光層１６ｂとから構成される。
正孔輸送層１６ａは、化１に示すα−ＮＰＤからなる。
【００１９】
【化１】
0003890762.tif 000002
【００２０】
電子輸送性発光層１６ｂは、化２に示すＢｅｂｑ２からなる。
【００２１】
【化２】
0003890762.tif 000003
【００２２】
有機ＥＬ層１６は、電極１２ｃと電極１２ｂの間にしきい値以上の電圧（例えば、５Ｖ）が印加された場合、電極間を電流が流れて正孔と電子とが再結合することによって励起されたエネルギーを電子輸送性発光層１６ｂが吸収することによって発光する。なお、この有機ＥＬ層１６は、電子輸送性発光層１６ｂとしてＢｅｂｑ２を用いていることにより、緑色の光を発する。
【００２３】
なお、基板１１の屈折率をｎａ、導光路１４ａ、１４ｂの屈折率をｎｂ、光導電層１５の屈折率をｎｃ、有機ＥＬ層１６の屈折率をｎｄ、電極１２ｃの屈折率をｎｅとするとき、入力用導光路１４ａから光導電層１５への光の入射の点では、それぞれの屈折率には数１の関係が成り立つことが望ましい。
【００２４】
【数１】
ｎａ＜ｎｂ≦ｎｅ≦ｎｃ
【００２５】
有機ＥＬ層１６から出力用導光路１４ｂへの光の出射の点では、それぞれの屈折率には数２の関係が成り立つことが望ましい。
【００２６】
【数２】
ｎａ＜ｎｄ≦ｎｅ≦ｎｂ
【００２７】
入射、出射の両方の観点からそれぞれの屈折率には数３の関係が成り立つことが望ましい。
【００２８】
【数３】
ｎａ＜ｎｂ≒ｎｃ≒ｎｄ≒ｎｅ
【００２９】
これにより、図１（ｃ）中の矢印で示すように、入力用導光路１４ａに入射した光のうち大部分の光は、入力用導光路１４ａと基板１１との界面での反射率が高くなり、入射光の多くが光導電層１５に入射する。
また、有機ＥＬ層１６が発した光のうち大部分の光は、出射用導光路１４ｂに入射し、出力用導光路１４ｂ界面で反射を繰り返し、外部に出射される。
【００３０】
上記構成のインバータ素子は、図２に示すような等価回路を形成する。
図２に示すように、このインバータ素子は、供給される電源電圧ＶDDを分圧する抵抗１３１と、抵抗１３１と接地電位の間に接続された有機ＥＬ素子１６１と、抵抗１３１と有機ＥＬ素子１６１との接続点と接地電位の間に接続された可変抵抗１５１と、から構成される。
【００３１】
なお、図２の等価回路における抵抗１３１は、図１に示す抵抗層１３と、その上下の電極１２ａ、１２ｃによって構成されている。可変抵抗１５１は、図１に示す光導電層１５と、その上下の電極１２ｂ、１２ｃによって構成されている。また、有機ＥＬ素子１６１は、図１に示す有機ＥＬ層１６と、その上下の電極１２ｂ、１２ｃによって構成されている。
【００３２】
また、抵抗１３１は、その抵抗値が常温で約１００Ωとなるように設計されている。また、可変抵抗１５１は、可変抵抗１５１に光が入射された場合、抵抗値が常温で約１０Ωとなり、外部からの入射光が無い場合、抵抗値が常温で約１００ｋΩとなるように設計されている。さらに、有機ＥＬ素子１６１は、その抵抗値が約１ｋΩ、そのしきい値電圧（発光するために必要な電極間の電位差）が約５Ｖとなるように設計されている。即ち、図１の抵抗層１３、光導電層１５、有機ＥＬ層１６の面積、層厚等は、このような条件を満たすように設定されている。
【００３３】
以下、上記構成のインバータ素子の動作について説明する。
まず、インバータ素子の光導電層１５に光が入射された場合の動作について説明する。
【００３４】
インバータ素子の光導電層１５は、外部から「明」の信号、即ち、入力用導光路１４ａを介して光導電層１５に光が入射された場合、この光を吸収することにより内部にキャリアを発生し、光導電性を生じてその層厚方向で低抵抗化する。これにより、光導電層１５を含む可変抵抗１５１の抵抗値は約１０Ωとなり、可変抵抗１５１と有機ＥＬ素子１６１との並列回路の合成抵抗の抵抗値は約１０Ωとなる。
【００３５】
従って、有機ＥＬ素子１６１の電極間の電位差は、電源電圧ＶDDの電圧値を１０Ｖとすると、約０．９Ｖになる。この電位差は有機ＥＬ素子１６１の有機ＥＬ層１６が発光するためのしきい値電圧（５Ｖ）より十分低いため、有機ＥＬ層１６は発光しない。このため、出力用導光路１４ｂを介して「暗」の信号が出力される。
【００３６】
次に、インバータ素子の光導電層１５に光が入射されない場合の動作について説明する。
インバータ素子の光導電層１５は、外部から「暗」の信号が入力されない場合、即ち、入力用導光路１４ａを介して光導電層１５に光が入射されない場合、その層厚方向で高抵抗化する。これにより、光導電層１５を含む可変抵抗１５１の抵抗値は約１００ｋΩとなり、可変抵抗１５１と有機ＥＬ素子１６１との並列回路の合成抵抗の抵抗値は約１ｋΩとなる。
【００３７】
従って、有機ＥＬ素子１６１の電極間の電位差は、電源電圧ＶDDの電圧値を１０Ｖとすると、約９．１Ｖになる。この電位差は有機ＥＬ層１６が発光するためのしきい値電圧（５Ｖ）より十分高いため、有機ＥＬ層１６は発光する。このため、出力用導光路１４ｂを介して「明」の信号が出力される。
【００３８】
即ち、上記構成のインバータ素子は、「明」が入力されると「暗」を出力し、「暗」が入力されると「明」を出力するもので、表１に示す真理値表が得られる。
【００３９】
【表１】
0003890762.tif 000004
【００４０】
ここで、上記のインバータ素子は、例えば、「明」を「１」、「暗」を「０」に対応させることにより、従来の電気的に駆動されていたインバータ素子と同様な論理素子としての機能を得ることができる。そして最終的に得られる光信号は、外部回路で光電変換素子により電気信号に変換して用いることができる。
【００４１】
以上説明したように、この実施の形態のインバータ素子は、信号として光を使用し、また有機ＥＬ素子１６１が、それ自体の容量が小さいので発光に関し印加電圧応答又は電流応答がはやく、かつ可変抵抗１５１が高速光電変換できるため、信号として電圧を使用する従来のインバータ素子と同様の論理素子としての機能を得ると共に、従来のインバータ素子よりも高速に情報を伝達することができる。さらに、出力信号が光のため、その信号の伝達路の内部での透過率及び界面での反射率が良好であれば、長距離になってもあまり信号の減衰が生じない。
【００４２】
また、この実施の形態のインバータ素子では、基板１１上にＭＯＳトランジスタやＴＦＴなどを形成する必要が無い。しかも、光導電層１５にも、酸化亜鉛等の材料から構成される光導電物質を用いている。このため、高温プロセスを経ることなく製造することが可能であり、基板１１として安価で薄型のプラスチック基板やフィルム基板を使用することが可能となる。
【００４３】
（第２の実施の形態）
以下、この発明の第２の実施の形態にかかるインバータ素子について図面を参照しつつ説明する。第２の実施の形態にかかるインバータ素子は、光信号により動作する点で第１の実施の形態にかかるインバータ素子と同じである。但し、第２の実施の形態にかかるインバータ素子は第１の実施の形態にかかるインバータ素子と構造が異なる。
【００４４】
第２の実施の形態にかかるインバータ素子の構造について図３（ａ）、（ｂ）、（ｃ）を用いて説明する。図３（ａ）はこの実施の形態にかかるインバータ素子の平面図であり、図３（ｂ）は図３（ａ）のＢ−Ｂ線（後述するファイバープレート基板の上部方向）とＣ−Ｃ線（後述するファイバープレート基板の下部方向）での断面図であり、図３（ｃ）は、図３（ａ）のインバータ素子の面に対し反対側からみた平面図である。
【００４５】
インバータ素子は、図３（ａ）、（ｂ）に示すように、ファイバープレート基板１７の上部（以降、基板上部）及び下部（以下、基板下部）に形成される。なお、インバータ素子の図３（ａ）のＡ−Ａ線での断面構成は、第１の実施の形態にかかるインバータ素子の断面構成と同一である。
【００４６】
ファイバープレート基板１７は、複数のファイバーを該基板面に対して垂直方向に向けて束ねた構造で、一方の基板面から入射された光を面方向での拡散を抑えながら該基板に対して垂直方向に導き、他の面に出射させる機能を有している。
【００４７】
図３（ａ）と（ｂ）に示すように、基板上部には、コの字形状の電極１２ｃｐ、１２ｃｑが形成される。電極１２ｃｐ上には光導電層１５ｐ及び有機ＥＬ層１６ｐが互いに離間して形成され、電極１２ｃｑ上に光導電層１５ｑ及び有機ＥＬ層１６ｑが互いに離間して形成される。光導電層１５ｐ、１５ｑ及び有機ＥＬ層１６ｐ、１６ｑ上には電極１２ｂが形成される。
【００４８】
一方、基板下部には、図３（ｃ）に示すように、基板上部と同様に、コの字形状の電極１２ｃｒが形成され、電極１２ｃｒの一の端部表面に光導電層１５ｒが形成され、電極１２ｃｒの他の端部表面に有機ＥＬ層１６ｒが形成され、光導電層１５ｒ及び有機ＥＬ層１６ｒを覆うように電極１２ｅが形成されている。電極１２ｅは、接地電位ＶGDが印加されている。
【００４９】
また、電極１２ｃｒは、両端部の間で抵抗１３を介して電極１２ｆと接続され、電極１２ｆは電源電圧ＶDDが印加されている。
有機ＥＬ層１６ｐ、１６ｑ、１６ｒは、所定の電圧または電流値に応じていずれも同じ波長域の光を発光し、光導電層１５ｐ、１５ｑ、１５ｒは、有機ＥＬ層１６ｐ、１６ｑ、１６ｒからの光が入射されると膜厚方向が低抵抗化するように設定されている。基板下部の光導電層１５ｒは基板上部の有機ＥＬ層１６ｐに対応して形成され、基板下部の有機ＥＬ層１６ｒは基板上部の光導電層１５ｑに対応して形成される。
【００５０】
基板１７の屈折率、導電層１５の屈折率、有機ＥＬ層１６の屈折率、及び電極１２の屈折率は、いずれも近似していることが望ましい。
なお、その他の点で電極１２ｂと電極１２ｃと光導電層１５と有機ＥＬ層１６は、それぞれ、第１の実施の形態で説明したものと同様の構成及び機能を有する。
【００５１】
上記構成のインバータ素子は、図４に示すような等価回路を形成する。
図４に示すように、このインバータ素子は、第１の回路と、第２の回路と、第３の回路と、から構成される。第１〜第３の回路は、図２において説明した第１の実施の形態にかかるインバータ素子の等価回路と同一に構成される。
【００５２】
なお、第１の回路において、可変抵抗１５１は図３に示す光導電層１５ｐと、その上下の電極１２ｂ、１２ｃｐによって作られており、有機ＥＬ素子１６１は図３に示す有機ＥＬ層１６ｐとその上下の電極１２ｂ、１２ｃｐによって作られている。また、第２の回路において、可変抵抗１５１は図３に示す光導電層１５ｒとその上下の電極１２ｅ、１２ｃｒによって作られており、有機ＥＬ素子１６１は図３に示す有機ＥＬ層１６ｒと、その上下の電極１２ｅ、１２ｃｒによって作られている。さらに、第３の回路において、可変抵抗１５１は図３に示す光導電層１５ｑと、その上下の電極１２ｂ、１２ｃｑによって作られており、有機ＥＬ素子１６１は、図３に示す有機ＥＬ層１６ｑと、その上下の電極１２ｂ、１２ｃｑによって作られている。
【００５３】
次に、上記構成のインバータ素子の動作について説明する。
なお、上記構成のインバータ素子の第１〜第３の回路は、第１の実施の形態で説明したインバータ素子と同様に動作する。つまり、第１〜第３の回路は、可変抵抗１５１の光導電層１５に「明」が入力されると同一の回路内の有機ＥＬ素子１６１の有機ＥＬ層１６から「暗」を出力し、光導電層１５に「暗」が入力されると有機ＥＬ層１６から「明」を出力するものである。
【００５４】
まず、ファイバープレート基板１７を介して第１の回路の可変抵抗素子１５１の光導電層１５に「明」の信号が入力された場合のインバータ素子の動作について説明する。
【００５５】
この場合、基板上部に形成された第１の回路は、可変抵抗１５１を介して入力された「明」の信号に応答し、有機ＥＬ素子１６１からファイバープレート基板１７を介して、基板下部に形成された第２の回路の可変抵抗素子１５１に「暗」の信号を出力する。
第２の回路は、第１の回路から出力された信号「暗」に応答し、ファイバープレート基板１７を介して、基板上部に形成された第３の回路の可変抵抗素子１５１に「明」の信号を出力する。
第３の回路は、第２の回路から出力された信号「明」に応答し、ファイバープレート基板１７を介して「暗」の信号を外部に出力する。
【００５６】
次に、ファイバープレート基板１７を介して第１の回路の可変抵抗素子１５１の光導電層１５に「暗」の信号が入力された場合のインバータ素子の動作について説明する。
【００５７】
この場合、基板上部に形成された第１の回路は、可変抵抗素子１５１に入力された「暗」の信号に応答し、有機ＥＬ素子１６１からファイバープレート基板１７を介して、基板下部に形成された第２の回路の可変抵抗素子１５１に「明」の信号を出力する。このときファイバープレート基板１７に入射された光信号「明」は、基板１７の面方向に拡散せず実質的に垂直方向にのみ進む。
第２の回路は、第１の回路から出力された信号「明」に応答し、ファイバープレート基板１７を介して、基板上部に形成された第３の回路の可変抵抗素子１５１に「暗」の信号を出力する。
第３の回路は、第２の回路から出力された信号「暗」に応答し、ファイバープレート基板１７を介して「明」の信号を外部に出力する。
【００５８】
即ち、上記構成のインバータ素子は、「明」が入力されると「暗」を出力し、「暗」入力されると「明」を出力するもので、第１の実施の形態におけるインバータ素子と同様にして表１に示した真理値表が得られる。
【００５９】
ここで、上記のインバータ素子は、例えば、「明」を「１」、「暗」を「０」に対応させることにより、従来の電気的に駆動されていたインバータ素子と同様な論理素子としての機能を得ることができる。そして最終的に得られる光信号は、外部回路で光電変換素子により電気信号に変換して用いることができる。
【００６０】
なお、上記説明では、第１〜第３の回路の３つの回路によりインバータ素子を構成したが、それ以上の複数個の回路を配列させ、さらに多段のインバータ素子を形成してもよい。
【００６１】
（第３の実施の形態）
以下、この発明の第３の実施の形態にかかるインバータ素子について図面を参照しつつ説明する。第３の実施の形態にかかるインバータ素子は、光信号により動作する点で第１及び第２の実施の形態にかかるインバータ素子と同じである。但し、第３の実施の形態にかかるインバータ素子は第１及び第２の実施の形態にかかるインバータ素子と構造が異なる。
【００６２】
第３の実施の形態にかかるインバータ素子の構造について図５（ａ）、（ｂ）を用いて説明する。図５（ａ）はこの実施の形態にかかるインバータ素子の平面図であり、図５（ｂ）は図５（ａ）のＢ−Ｂ線（後述するファイバープレート基板の上部方向）とＣ−Ｃ線（後述するファイバープレート基板の下部方向）での断面図である。
【００６３】
インバータ素子は、図５（ａ）、（ｂ）に示すように、ファイバープレート基板１７の上部（以降、基板上部）及び下部（以下、基板下部）に形成される。なお、インバータ素子の図５（ａ）のＡ−Ａ線での断面構成は、図１（ａ）のＡ−Ａ線で示した第１の実施の形態にかかるインバータ素子の断面構成と同一である。
【００６４】
図５（ａ）と（ｂ）に示すように、基板上部には、コの字状の電極１２ｃｐ、１２ｃｑ、１２ｃｒが形成される。電極１２ｃｐの一端部または他端部上に光導電層１５ｐ及び有機ＥＬ層１６ｐが形成され、電極１２ｃｑの一端部または他端部上に光導電層１５ｑ及び有機ＥＬ層１６ｑが形成され、電極１２ｃｒの一端部または他端部上に光導電層１５ｒ及び有機ＥＬ層１６ｒが形成される。光導電層１５ｐ、１５ｑ、１５ｒ及び有機ＥＬ層１６ｐ、１６ｑ、１６ｒ上には電極１２ｂが形成される。電極１２ｃｐ、１２ｃｑ、１２ｃｒは、少なくとも光導電層１５ｐ、１５ｑを励起させて低抵抗化させる波長域に対して高い透過率の材料からなる。
【００６５】
一方、基板下部には、導光路１４ｐｑが形成され、導光路１４ｐｑを覆うように反射板１８ｐｑが形成されている。また、基板下部には、導光路１４ｑｒが形成され、導光路１４ｑｒを覆うように反射板１８ｑｒが形成されている。導光路１４ａは電極１２ｃｐの一端部に設けられ、光導電層１５ｐに光信号を出力するようになっており、導光路１４ｂは電極１２ｃｒの他端部に設けられ、有機ＥＬ層１６ｒの発光信号を入力できるようになっている。導光路１４ｐｑ、１４ｑｒは、有機ＥＬ層１６ｐ、１６ｑの発光波長域のうち少なくとも光導電層１５ｐ、１５ｑを励起させて低抵抗化させる波長域に対して高い透過率の材料からなる。反射板１８ｐｑ、１８ｑｒは、光反射性の金属等から構成され、光を反射する機能を有する。
【００６６】
導光路１４と反射板１８は、ファイバプレート基板１７を介して有機ＥＬ層１６から入力された光信号を次段の光導電層１５に入力するための信号の伝達路として機能し、前段の有機ＥＬ層１６と次段の光導電層１５の間に配置されている。
なお、電極１２ｂと電極１２ｃと導光路１４と光導電層１５と有機ＥＬ層１６とファイバープレート基板１７は、それぞれ、第１及び第２の実施の形態で説明したものと同様の構成及び機能を有する。
【００６７】
上記構成のインバータ素子は、図４に示す等価回路と同様の等価回路を形成する。
【００６８】
次に、上記構成のインバータ素子の動作について説明する。
なお、上記構成のインバータ素子の第１〜第３の回路は、第１の実施の形態で説明したインバータ素子と同様に動作する。つまり、第１〜第３の回路は、可変抵抗１５１の光導電層１５に「明」が入力されると同一の回路内の有機ＥＬ素子１６１の有機ＥＬ層１６から「暗」を出力し、「暗」が入力されると「明」を出力するものである。
【００６９】
なお、第１の回路において、可変抵抗１５１は図５に示す光導電層１５ｐと、その上下の電極１２ｂ、１２ｃｐによって作られており、有機ＥＬ素子１６１は図５に示す有機ＥＬ層１６ｐとその上下の電極１２ｂ、１２ｃｐによって作られている。また、第２の回路において、可変抵抗１５１は図５に示す光導電層１５ｑと、その上下の電極１２ｂ、１２ｃｑによって作られており、有機ＥＬ素子１６１は、図３に示す有機ＥＬ層１６ｑと、その上下の電極１２ｂ、１２ｃｑによって作られている。さらに、第３の回路において、可変抵抗１５１は図５に示す光導電層１５ｒとその上下の電極１２ｂ、１２ｃｒによって作られており、有機ＥＬ素子１６１は図５に示す有機ＥＬ層１６ｒと、その上下の電極１２ｂ、１２ｃｒによって作られている。
【００７０】
次に、上記構成のインバータ素子の動作について説明する。
なお、上記構成のインバータ素子の第１〜第３の回路は、第１の実施の形態で説明したインバータ素子と同様に動作する。つまり、第１〜第３の回路は、可変抵抗１５１の光導電層１５に「明」が入力されると同一の回路内の有機ＥＬ素子１６１の有機ＥＬ層１６から「暗」を出力し、光導電層１５に「暗」が入力されると有機ＥＬ層１６から「明」を出力するものである。
【００７１】
まず、ファイバープレート基板１７を介して第１の回路の可変抵抗素子１５１に「明」の信号が入力された場合のインバータ素子の動作について説明する。
この場合、第１の回路は、可変抵抗１５１を介して入力された「明」の信号に応答し、有機ＥＬ素子１６１からファイバープレート基板１７及び基板下部に形成された導光路１４ｐｑを介して第２の回路に「暗」の信号を出力する。
第２の回路は、ファイバープレート基板１７及び導光路１４ｐｑを介して第１の回路から出力された信号「暗」に応答し、有機ＥＬ素子１６１からファイバープレート基板１７及び導光路１４ｑｒを介して第３の回路に「明」の信号を出力する。
第３の回路は、第２の回路から出力された信号「明」に応答し、ファイバープレート基板１７を介して「暗」の信号を外部に出力する。
【００７２】
次に、ファイバープレート基板１７を介して第１の回路の可変抵抗素子１５１に「暗」の信号が入力された場合のインバータ素子の動作について説明する。
この場合、第１の回路は、可変抵抗１５１を介して入力された「暗」の信号に応答し、有機ＥＬ素子１６１からファイバープレート基板１７及び基板下部に形成された導光路１４ｐｑを介して第２の回路に「明」の信号を出力する。
第２の回路は、導光路１４ｐｑを介して第１の回路から出力された信号「明」に応答し、有機ＥＬ素子１６１からファイバープレート基板１７及び導光路１４ｑｒを介して第３の回路に「暗」の信号を出力する。
第３の回路は、第２の回路から出力された信号「暗」に応答し、ファイバープレート基板１７を介して「明」の信号を外部に出力する。
【００７３】
即ち、上記構成のインバータ素子は、「明」が入力されると「暗」を出力し、「暗」入力されると「明」を出力するもので、第１及び第２の実施の形態におけるインバータ素子と同様にして表１に示した真理値表が得られる。
【００７４】
ここで、上記のインバータ素子は、例えば、「明」を「１」、「暗」を「０」に対応させることにより、従来の電気的に駆動されていたインバータ素子と同様な論理素子としての機能を得ることができる。そして最終的に得られる光信号は、外部回路で光電変換素子により電気信号に変換して用いることができる。
【００７５】
なお、上記説明では、第１〜第３の回路の３つの回路によりインバータ素子を構成したが、それより多い数の回路を配列することにより、さらに多段のインバータ素子を形成してもよい。
【００７６】
（第４の実施の形態）
以下、この発明の第４の実施の形態にかかるＮＡＮＤ素子について図面を参照しつつ説明する。
【００７７】
まず、第４の実施の形態にかかるＮＡＮＤ素子の構造について図６（ａ）、（ｂ）を用いて説明する。図６（ａ）はこの実施の形態にかかるＮＡＮＤ素子の平面図であり、図６（ｂ）は図６（ａ）のＢ−Ｂ線での断面図である。
【００７８】
ＮＡＮＤ素子は、図６（ａ）、（ｂ）に示すように、ガラス等から構成される基板１１上に形成される。
図１（ａ）と（ｂ）に示すように、基板１１上には、外部から供給される第１の光信号の通路となる第１の導光路１４ａと、第２の光信号の通路となる第２の導光路１４ｂと、光信号を外部に出力するための第３の導光路１４ｃが形成される。第１〜第３の導光路１４ａ〜１４ｃ上には透明電極１２ｃが共通に形成されている。第１の導光路１４ａ上の電極１２ｃ上には第１の光導電層１５ａが形成され、第２の導光路１４ｂ上の電極１２ｃ上には第２の光導電層１５ｂが形成され、第３の導光路１４ｃ上の電極１２ｃ上には有機ＥＬ層１６が形成される。第１の導光路１４ａと第２の導光路１４ｂと有機ＥＬ層１６上には電極１２ｂが形成される。
【００７９】
また、このＮＡＮＤ素子の図６（ａ）のＡ−Ａ線での断面構成は、図１（ａ）に示すＡ−Ａ線でのインバータ素子の断面構成と同一である。
なお、電極１２ａと電極１２ｂと電極１２ｃと抵抗層１３と有機ＥＬ層１６は第１の実施の形態で説明したものと同様の構成及び機能を有する。また、第１〜第３の導光路１４ａ〜１４ｃは第１の実施の形態で説明した導光路１４と同様の構成及び機能を有し、第１及び第２の光導電層１５ａ、１５ｂは第１の実施の形態で説明した光導電層１５と同様の構成及び機能を有する。
【００８０】
上記構成のＮＡＮＤ素子は、図７に示すような等価回路を形成する。
図７に示すように、このＮＡＮＤ素子は、供給される電源電圧ＶDDを分圧する抵抗１３１と、抵抗１３１と接地電位との間にそれぞれ並列に接続された有機ＥＬ素子１６１、第１の可変抵抗１５１ａ、並びに第２の可変抵抗１５１ｂと、から構成される。
【００８１】
なお、図７の等価回路における抵抗１３１は、図６に示す抵抗層１３と、その上下の電極１２ａ、１２ｃによって構成されている。第１の可変抵抗１５１ａは、図６に示す光導電層１５ａと、その上下の電極１２ｂ、１２ｃによって作られている。第２の可変抵抗１５１ｂは、図６に示す光導電層１５ｂと、その上下の電極１２ｂ、１２ｃによって構成さられている。また、有機ＥＬ素子１６１は、図６に示す有機ＥＬ層１６と、その上下の電極１２ｂ、１２ｃによって構成されている。
【００８２】
抵抗１３１と、第１の可変抵抗１５１ａと、第２の可変抵抗１５１ｂと、有機ＥＬ素子１６１は、第１の実施の形態において説明した条件を満たすように設計されている。
【００８３】
次に、上記構成のＮＡＮＤ素子の動作について説明する。
まず、ＮＡＮＤ素子の第１の導光路１４ａに「明」の光信号が入力され、第２の導光路１４ｂに「明」の光信号が入力された場合の動作について説明する。
ＮＡＮＤ素子の第１の可変抵抗１５１ａは、「明」の光信号に応答し、低抵抗化する。また、第２の可変抵抗１５１ｂは、「明」の光信号に応答し、低抵抗化する。これにより、第１と第２の可変抵抗１５１ａ、１５１ｂの抵抗値は共に１０Ωとなり、第１の可変抵抗１５１ａと第２の可変抵抗１５１ｂと有機ＥＬ素子１６１との並列回路の合成抵抗の抵抗値は約５Ωとなる。
【００８４】
従って、有機ＥＬ素子１６１の電極間の電位差は、電源電圧ＶDDの電圧値を１０Ｖとすると、約０．５Ｖになる。この電位差は有機ＥＬ素子１６１が発光するためのしきい値電圧（５Ｖ）より十分低いため、有機ＥＬ素子１６１は発光しない。このため、第３の光導電層１４ｃを介して「暗」の信号が外部に出力される。
【００８５】
次に、ＮＡＮＤ素子の第１の導光路１４ａに「明」の光信号が入力され、第２の導光路１４ｂに「暗」の光信号が入力された場合の動作について説明する。
ＮＡＮＤ素子の第１の可変抵抗１５１ａは、「明」の光信号に応答し、低抵抗化する。また、第２の可変抵抗１５１ｂは、「暗」の光信号に応答し、高抵抗化する。これにより、第１と第２の可変抵抗１５１ａ、１５１ｂの抵抗値はそれぞれ１０Ω、１００ｋΩとなり、第１の可変抵抗１５１ａと第２の可変抵抗１５１ｂと有機ＥＬ素子１６１との並列回路の合成抵抗の抵抗値は約１０Ωとなる。
【００８６】
従って、有機ＥＬ素子１６１の電極間の電位差は、電源電圧ＶDDの電圧値を１０Ｖとすると、約０．９Ｖになる。この電位差は有機ＥＬ素子１６１が発光するためのしきい値電圧（５Ｖ）より十分低いため、有機ＥＬ素子１６１は発光しない。このため、第３の光導電層１４ｃを介して「暗」の信号が外部に出力される。
【００８７】
なお、第１の導光路１４ａに「暗」の光信号が入力され、且つ、第２の導光路１４ｂに「明」の光信号が入力された場合、第１の導光路１４ａに「明」の光信号が入力され、且つ、第２の導光路１４ｂに「暗」の光信号が入力された場合と同様に有機ＥＬ素子１６１は「暗」の信号を出力する。
【００８８】
次に、ＮＡＮＤ素子の第１の導光路１４ａに「暗」の光信号が入力され、第２の導光路１４ｂに「暗」の光信号が入力された場合の動作について説明する。
ＮＡＮＤ素子の第１の可変抵抗１５１ａは、「暗」の光信号に応答し、高抵抗化する。また、ＮＡＮＤ素子の第２の可変抵抗１５１ｂは、「暗」の光信号に応答し、高抵抗化する。これにより、第１と第２の可変抵抗１５１ａ、１５１ｂの抵抗値は共に１００ｋΩとなり、第１の可変抵抗１５１ａと第２の可変抵抗１５１ｂと有機ＥＬ層１６との並列回路の合成抵抗の抵抗値は約１ｋΩとなる。
【００８９】
従って、有機ＥＬ素子１６１の電極間の電位差は、電源電圧ＶDDの電圧値を１０Ｖとすると、約９．１Ｖになる。この電位差は有機ＥＬ素子１６１が発光するためのしきい値電圧（５Ｖ）より十分高いため、有機ＥＬ素子１６１は発光する。このため、第３の光導電層１４ｃを介して「明」の信号が外部に出力される。
【００９０】
即ち、上記構成のＮＡＮＤ素子は、第１の光信号として「明」が入力され、且つ、第２の光信号として「明」が入力されると「暗」を出力し、第１の光信号として「明」が入力され、且つ、第２の光信号として「暗」が入力されると「暗」を出力する。さらに、第１の光信号として「暗」が入力され、且つ、第２の光信号として「明」が入力されると「暗」を出力し、第１の光信号として「暗」が入力され、且つ、第２の光信号として「暗」が入力されると「明」を出力する。
従って、表２に示す真理値表が得られる。
【００９１】
【表２】
0003890762.tif 000005
【００９２】
ここで、上記のＮＡＮＤ素子は、例えば、「明」を「０」、「暗」を「１」に対応させることにより、従来の電気的に駆動されていたＮＡＮＤ素子と同様な論理素子としての機能を得ることができる。そして最終的に得られる光信号は、外部回路で光電変換素子により電気信号に変換して用いることができる。
なお、上記説明では、入力信号として第１の光信号と第２の光信号の２つを用いたが、光信号を３つ以上用い、入力信号が３つ以上のＮＡＮＤ素子としてもよい。
また、光により信号を伝達するＮＡＮＤ素子が得られるならば、素子構造は任意に変更することができる。
【００９３】
（第５の実施の形態）
以下、この発明の第５の実施の形態にかかるＮＯＲ素子について図面を参照しつつ説明する。
【００９４】
まず、第５の実施の形態にかかるＮＯＲ素子の構造について図８（ａ）〜（ｃ）を用いて説明する。図８（ａ）はこの実施の形態にかかるＮＯＲ素子の平面図であり、図８（ｂ）は図８（ａ）のＢ−Ｂ線での断面図であり、図８（ｃ）は図８（ａ）のＣ−Ｃ線での断面図である。
【００９５】
ＮＯＲ素子は、図８（ａ）〜（ｃ）に示すように、ガラス等から構成される基板１１上に形成される。
図８（ａ）〜（ｃ）に示すように、基板１１上には、外部から供給される第１の光信号の通路となる第１の導光路１４ａと、外部から供給される第２の光信号の通路となる第２の導光路１４ｂと、光信号を外部に出力するための第３の導光路１４ｃが形成される。
【００９６】
図８（ａ）〜（ｃ）に示すように、第１の導光路１４ａ及び第３の導光路１４ｃ上には電極１２ｃが共通に形成され、第１の導光路１４ａの電極１２ｃ上には光導電層１５ａが形成され、第３の導光路１４ｃ上の電極１２ｃ上には有機ＥＬ層１６が形成される。光導電層１５ａ上にはＩＴＯ等の透明導電材料から構成される電極１２ｄが形成されており、この電極１２ｄは第２の導光路１４ｂを覆うように延在して形成されている。第２の導光路１４ｂ上の電極１２ｄ上には光導電層１５ｂが形成され、光導電層１５ｂ及び有機ＥＬ層１６上には接地電位ＶGDが印加される電極１２ｂが共通に形成される。
また、電極１２ｃ上において光導電層１５ａと有機ＥＬ層１６との間には抵抗層１３が形成され、抵抗層１３上には電源電圧ＶDDが印加される電極１２ａが形成される。
【００９７】
また、このＮＡＮＤ素子の図８（ａ）のＡ−Ａ線での断面構成は、図１（ｂ）に示すＡ−Ａ線でのインバータ素子の断面構成と同一である。
なお、電極１２ａと電極１２ｂと電極１２ｃと抵抗層１３と有機ＥＬ層１６は第１の実施の形態で説明したものと同様の構成及び機能を有する。また、第１〜第３の導光路１４ａ〜１４ｃは第１の実施の形態で説明した導光路１４と同様の構成及び機能を有し、第１及び第２の光導電層１５ａ、１５ｂは第１の実施の形態で説明した光導電層１５と同様の構成及び機能を有する。
【００９８】
上記構成のＮＯＲ素子は、図９に示すような等価回路を形成する。
図９に示すように、このＮＯＲ素子は、一端が電源電圧ＶDDが供給される抵抗１３１と、抵抗１３１の他端に一端が接続され他端が接地されている有機ＥＬ素子１６１と、抵抗１３１と有機ＥＬ素子１６１との間に一端が接続された第１の可変抵抗１５１ａと、一端が第１の可変抵抗１５１ａの他端に接続され他端が接地された第２の可変抵抗１５１ｂと、から構成される。
【００９９】
なお、図９の等価回路における抵抗１３１は、図８に示す抵抗層１３と、その上下の電極１２ａ、１２ｃによって構成されている。第１の可変抵抗１５１ａは、図８に示す光導電層１５ａと、その上下の電極１２ｃ、１２ｄによって構成されている。第２の可変抵抗１５１ｂは、図８に示す光導電層１５ｂと、その上下の電極１２ｂ、１２ｄによって構成されている。また、有機ＥＬ素子１６１は、図８に示す有機ＥＬ層１６と、その上下の電極１２ｂ、１２ｃによって構成されている。なお図８（ａ）は平面的な配置理解が考慮されているため、図８（ｃ）と比べて構成がずれているところがある。
【０１００】
抵抗１３１と、第１の可変抵抗１５１ａと、第２の可変抵抗１５１ｂと、有機ＥＬ素子１６１は、第１の実施の形態において説明した条件を満たすように設計されている。
【０１０１】
次に、上記構成のＮＯＲ素子の動作について説明する。
まず、ＮＯＲ素子の第１の導光路１４ａに「明」の光信号が入力され、第２の導光路１４ｂに「明」の光信号が入力された場合の動作について説明する。
【０１０２】
第１の可変抵抗１５１ａは、外部から供給された「明」の光信号に応答し、低抵抗化する。一方、第２の可変抵抗１５１ｂは、外部から供給された「明」の光信号に応答し、低抵抗化する。これにより、第１と第２の可変抵抗１５１ａ、１５１ｂの抵抗値は共に１０Ωとなり、第１の可変抵抗１５１ａと第２の可変抵抗１５１ｂから構成される可変抵抗の直列回路と、この直列回路に並列に接続された有機ＥＬ素子１６１と、から構成される回路（以降、ＮＯＲ型合成回路）の合成抵抗の抵抗値は約２０Ωとなる。
【０１０３】
従って、有機ＥＬ素子１６１の電極間の電位差は、電源電圧ＶDDの電圧値を１０Ｖとすると、約１．７Ｖになる。この電位差は有機ＥＬ素子１６１が発光するためのしきい値電圧（５Ｖ）より十分低いため、有機ＥＬ素子１６１は発光しない。このため、第３の導光路１４ｃを介して、外部に「暗」の光信号が出力される。
【０１０４】
次に、ＮＯＲ素子の第１の導光路１４ａに「明」の光信号が入力され、第２の導光路１４ｂに「暗」の光信号が入力された場合の動作について説明する。
【０１０５】
第１の可変抵抗素子１５１ａは、外部から供給された「明」の光信号に応答して、低抵抗化する。一方、第２の可変抵抗素子１５１ｂは、外部から供給された「暗」の光信号に応答して、高抵抗化する。これにより、第１と第２の可変抵抗１５１ａ、１５１ｂの抵抗値はそれぞれ１０Ω、１００ｋΩとなり、ＮＯＲ型合成回路の抵抗値は約１ｋΩとなる。
【０１０６】
従って、有機ＥＬ素子１６１の電極間の電位差は約９．１Ｖになり、有機ＥＬ素子１６１は発光する。このため、第３の導光路１４ｃを介して「明」の光信号が外部に出力される。
【０１０７】
なお、第１の導光路１４ａに「暗」の光信号が入力され、且つ、第２の導光路１４ｂに「明」の光信号が入力された場合、第１の導光路１４ａに「明」の光信号が入力され、且つ、第２の導光路１４ｂに「暗」の光信号が入力された場合と同様に有機ＥＬ素子１６１が「明」の信号を出力する。
【０１０８】
次に、ＮＯＲ素子の第１の導光路１４ａに「暗」の光信号が入力され、第２の導光路１４ｂに「暗」の光信号が入力された場合の動作について説明する。
ＮＯＲ素子の第１の可変抵抗１５１ａは、「暗」の光信号に応答し、高抵抗化する。また、ＮＯＲ素子の第２の可変抵抗１５１ｂは、「暗」の光信号に応答し、高抵抗化する。これにより、第１と第２の可変抵抗１５１ａ、１５１ｂの抵抗値は共に１００ｋΩとなり、ＮＯＲ型合成回路の合成抵抗の抵抗値は約１ｋΩとなる。
【０１０９】
従って、有機ＥＬ素子１６１の電極間の電位差は約９．１Ｖとなり、有機ＥＬ素子１６１は発光し、第３の導光路１４ｃを介して「明」の光信号が外部に出力される。
【０１１０】
即ち、上記構成のＮＯＲ素子は、入力された第１の光信号と第２の光信号がそれぞれ「明」・「明」であると「暗」を出力し、「明」・「暗」であると「明」を出力し、「暗」・「明」であると「明」を出力し、「暗」・「暗」であると「明」を出力する。
従って、表３に示す真理値表が得られる。
【０１１１】
【表３】
0003890762.tif 000006
【０１１２】
ここで、上記構成のＮＯＲ素子は、例えば、「明」を「０」、「暗」を「１」に対応させることにより、従来の電気的に駆動されていたＮＯＲ素子と同様な論理素子としての機能を得ることができる。
【０１１３】
なお、上記説明では、入力信号として第１の光信号と第２の光信号の２つを用いたが、光信号を３つ以上用い、入力信号が３つ以上のＮＯＲ素子としてもよい。
また、光により信号を伝達するＮＯＲ素子が得られるならば、素子構造は任意に変更することができる。
【０１１４】
（実施の形態の変形例）
第１〜第５の実施の形態において説明した各論理素子は、上記実施の形態に限定されず、任意に変更可能である。例えば、上記説明では、光信号を出力するための素子として有機ＥＬ素子１６１を使用したが、光信号を出力するための素子としては自発光型の素子であればよく、任意に変更可能である。
【０１１５】
また、上記説明では、可変抵抗には可視光線を吸収して抵抗値が変化するものを使用したが、可視光線以外の紫外線、赤外線等を吸収して抵抗値が変化するものを使用してもよい。また、その材料は、酸化亜鉛、硫化亜鉛、硫化カドミウム等に限らない。
【０１１６】
また、上記説明ではガラス基板１１上に形成する抵抗層１３として基板への形成温度の低い材料を使用することにより、ガラス基板より安価で薄型のプラスチック基板、フィルム基板等を用いることができる。
そして上記実施形態では、抵抗素子は抵抗層１３とそれを挟む電極１２ａ、１２ｃから構成されるが、電極１２ａ、１２ｃが十分容量があれば、抵抗素子を電極１２ａとそれに接続される電極１２ｃのみで構成してもよい。
【０１１７】
また、上記説明では、図７の素子は、「明」を０、「暗」を１に対応させることにより従来の電気的に駆動されていたＮＡＮＤ素子と同様な論理素子としての機能を得ることができるとした。しかし、図７の素子は、「明」を１、「暗」を０に対応させることにより、ＮＯＲ素子としての機能を得ることができる。同様にして、図９の素子は、「明」を１、「暗」を０に対応させることにより、ＮＡＮＤ素子としての機能を得ることができる。
【０１１８】
なお、第１〜第５の実施の形態において説明した各論理素子（インバータ素子、ＮＡＮＤ素子、ＮＯＲ素子）を任意に組み合わせることにより、光信号により高速に動作する論理回路を作ることができる。
【０１１９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の論理素子によれば、信号として光を使用する。このため、信号として電気的な信号を使用する従来の論理素子と同様の論理素子としての機能を得ると共に、従来の論理素子と比較して高速に情報を伝達することができる。さらに、出力信号が光のため、その信号の伝達路が長距離になってもあまり信号の減衰が生じない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の論理素子におけるインバータ素子の構成を説明するための図である。
【図２】図１に示すインバータ素子の等価回路図である。
【図３】本発明の論理素子におけるインバータ素子を多段に接続した場合のインバータ素子の構成を示す図である。
【図４】図３に示すインバータ素子の等価回路図である。
【図５】本発明の論理素子におけるインバータ素子を多段に接続した場合のインバータ素子の構成を示す図である。
【図６】本発明の論理素子におけるＮＡＮＤ素子の構成を示す構成図である。
【図７】図６に示すＮＡＮＤ素子の等価回路図である。
【図８】本発明の論理素子におけるＮＯＲ素子の構成を示す図である。
【図９】図８に示すＮＯＲ素子の等価回路図である。
【符号の説明】
１１・・・基板、１２ａ〜１２ｆ・・・電極、１３・・・抵抗層、１４ａ〜１４ｃ・・・導光路、１５・・・光導電層、１６・・・有機ＥＬ層、１６ａ・・・正孔輸送層、１６ｂ・・・電子輸送性発光層、１７・・・ファイバープレート基板、１８・・・反射板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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