JPH02501334A - 液晶光バルブ装置 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 液晶光バルブと接続構造 「発明の背景」 １、発明の分野 この発明は、液晶光バルブ（ＬＣＬＶ）、特に二酸化チタン／二酸化シリコン・ ミラーと、そのようなミラーの使用を可能にさせる接続構造を使用する改良され た光バルブに関する。

２、関連技術の説明 従来の技術において、液晶光バルブ（ＬＣＬＶ）は既に知られている。これらの 装置は、光増幅器、プロジェクタ。

映像プロセッサのような種々の応用がある。従来技術のＬＣＬＶは、ヒユーズ・ エアクラフト・カンパニーによる米国特許第４．０１９．８０７に記載されてい る。この特許の光バルブは、光導電体硫化カドミウム　ＣｄＳと、テルル化カド ミウム　ＣｄＴｅ　光吸収層と、誘電体ミラーと絶縁体二酸化シリコン層と、液 晶層から成立つ連続する層を重ねた装置を使用している。この装置の構造は、光 学的品質のガラスの平坦な基体の上に付着された酸化錫インジウムの透明な電極 の間に挟まれている。誘電体ミラーの特有な役割は、飽和された光導電層から強 い光強度を止める光遮断のいくつかのオーダーの大きさを供給することである。

従来技術の誘電体ミラーの１つの型は、シリコン／二酸化シリコン（Ｓｉ／５ｉ ０２）構成を使用して製作されている。

このミラーの構成は、繰返し使用するのに不都合であったり、比較的低い分解能 であったり、スペクトル出力に限界があることが確められていた。特に、従来技 術のＳｉ／５ｉ０２　ミラーは、スペクトルの青領域での動作が不可能であった 。

Ｓｉ／Ｓ０２の比抵抗もまた有効な分解能の限界になる。実際に、同一の特性を 持つＳｔ／ＳｉＯ□ミラーを使用する２つの装置を製作するのは困難であること がわかっている。

その上に、前記°８０７特許のような従来技術の装置のＣｄＳ光導電体は、ビデ オラスタとの境界面のようないくつかの応用のためには応答時間が遅すぎる。

その他の実際の問題もまた、改良されたＬＣＬＶ構造の装置により改善された。

これらの主要なものは、改良された特性を示すために選ばれた種々の構造の層が 全て互いに良く粘着するような構造を製作するのに必要なものである。

「発明の概要」 従って、この発明の目的はＬＣＬＶ装置を改良することであり、 この発明の別の目的はＬＣＬＶ装置のスペクトル応答を上げることである。

この発明のさらに別の目的はＬＣＬＶ装置の分解能を改良することである。

この発明の別の目的はＬＣＬＶ装置の応答時間を縮めることであり、 この発明のさらに別の目的は製造の反復性が可能であるＬＣＬＶ装置を提供する ことである。

この発明に従って改良されたＬＣＬＶ装置は、アモルファス・シリコン光導電体 層と二酸化チタン（ＴｉＯ２）を使用する誘電体ミラ一層が特徴である。特別な 接続構造は、アモルファス・シリコンにテルル化カドミウム（ＣｄＴｅ）阻止層 を接着するのに使用されている。二酸化チタン／二酸化シリコン層の誘電体ミラ ーは次にテルル化カドミウム阻止層に供給する。

二酸化チタン層が、非常に改良された分解能とスペクトル能力を供給する。アモ ルファス・シリコンは、改良された光導電体応答時間を供給し、ラスター走査デ ィスプレイに必要とする速度に近付かせる。

特別な接続構造は構造を互いに結合し、繰返し性における全体的改良に貢献して いる。接続構造は、第１および第２のＳｉＯ□層と第１および第２のＣｄＴｅ遮 断層から成る連続する層を含む。隣接した５ｉ０２とＣｄＴｅ層は酸素が豊富で あり、そして接続構造を含む装置はＣｄＴｅ層の供給と酸素の再配分のために先 立って焼きなまされる。特別な接続構造はアモルファス・シリコンに適用するこ とは限定されず、ＣｄＴｅを他の各種の他の材料に接着するのに使用されること ができる。

図面の簡単な説明 第１図は、好ましい実施例のＬＣＬＶ構造を説明する断面図である。

第２図は、好ましい実施例を与えるＬＣＬＶ装置の製造方法のフロラチャートを 示している。

第３図は、ＬＣＬＶ装置の製造方法のフロラチャートの続きである。

「好ましい実施例の詳細な説明」 好ましいＬＣＬＶ構造は、第１図の断面図に示されている。

それは、適切なガラス基体１１、酸化錫インジウム（ＩＴＯ）層１２、光導電体 アモルファス・シリコン層１３、Ｓｉ接続構造１５、ＣｄＴｅ阻止層１７．５ｉ ０２層１８、そしてＴｉＯ２／５ｉ０２誘電体ミラー１９を含む。Ｓｉ接続構造 １５は、４つの層２１．２３．２５．２７を含む。４つの層２１．２３．２５． ２７は、それぞれ二酸化シリコン（Ｓｉ０２）の第１の層２１、ＳｉＯ□の酸素 が豊富な第２の層２３、ＣｄＴｅの酸素が豊富な層２５、そしてＣｄＴｅの第２ の層２７から成立つ。

第１の５ｉ０２層２１はアルゴン気体の中で堆積され製造され、一方第２の５ｉ ０２の酸素の豊富な層はアルゴンと酸素から成る気体の中で堆積する。ＣｄＴｅ の酸素が豊富な第１の層２５もまたアルゴンと酸素から成る気体の中で堆積され 、一方第２のＣｄＴｅ層２７層線７のアルゴン気体の中で堆積する。

第２のＣｄＴｅ層２７層線７、ＣｄＴｅ層１７と５ｉ０２層１８が堆積されてい る。５ｉ０２層１８の上には、ＴｉＯ２と５ｉ０２が交互の２４の層を含む５ｉ ０２／ＴｉＯ２誘電体ミラー１９がある。Ｔ　ｉ０２　／Ｓ　ｉ　０２　ミラー の上には絶縁体と液晶が、例えば米国特許第４．０１９，８０７号に示された既 知の従来技術のように設けられている。

Ｔ　ｉ　０２　／　Ｓ　ｉ　０２誘電体ミラーのような構造と製造はそれ自体よ く知られている技術で、この発明の概要のここではさらに記述することは避ける 。以後記述される“柔らかい′ＩＴＯ（酸化錫インジウム）製法は、Ｓｉ接続構 造１５の付着に先立って前記基体１１のようなガラス基体にアモルファス・シリ コン層１３を付着させるために使われている。

もしＳｉ接続構造１５なしにＣｄＴｅ上にＴｉＯ２／５ｉ０２　ミラーを形成す ると、粗面なったり気泡を生じたりすることがある。記載されたＳｉ接続構造１ ５はＣｄＴｅを光導電体アモルファス・シリコンを有するＣｄＴｅ／ＴｉＯ２／ ＳｉＯ□ミラーの使用を許容してアモルファス・シリコン層１３に接続させるの を可能にした。そのミラーは一般に光の減衰機能があり、−力先導電体アモルフ ァス・シリコンは入射光に応じて液晶を横切る電場を変化させる。

アモルファス・シリコン層１３の上にＳｉ接続構造１５を付着するステップ・パ イ・ステップの過程は、第２図および第３図に示されている。その過程は、コネ チカット州ノーウオークのパーキン　エルマ社によって作られたＲａｎｄｅｘ　 ２４００−８Ｊのような市販用の利用できる機械で実行することができる。

第２図の過程に従って、まず始めにガラス基体を２００Ｗで、７．７５±、２５ ミクロンのアルゴン内で３分間スパッタ・エツチングによって清浄する（段階３ １）。次に二酸化シリコンは２００Ｗで、７．７５±、２５ミクロンのアルゴン 内で８分間基体の上にバイアス・スパッタされる（段階３３）。

段階３３の終わりに、第１図の５ｉ０２層２１が形成される。

５ｉ０２プラズマが依然として続けられながら、気体は７．７５±、２５ミクロ ンのアルゴンと２．００±、２５ミクロンの酸素から成るアルゴン−酸素混合に 変わり、９．７５±、２５ミクロンの合計混合圧力を生じる。このアルゴン／酸 素混合内で段階３５に示されているように二酸化シリコンは８分間続ける。

段階３５つまり８分アルゴン／酸素バイアス・スパッタの終わりに、基体をＲＦ 発生器を止めてアルゴン／酸素混合に５分間浸透させる（段階３７）。そのよう にして酸素豊富な５ｉ０２層２３が形成される。

次に段階３９で、ＣｄＴｅは酸素豊富な５ｉ０２層２３の上で２００Ｗで、９． ７５±、２５ミクロンのアルゴンと酸素の混合内で８分間バイアス・スパッタさ れる。段階４１で、構造はＲＦ発生器を止めてさらに５分間アルゴン／酸素混合 内で浸透させる。段階４１の終わりに酸素豊富なＣｄＴｅ層２５層形５される。

段階４１に従って浸透した後に、ＣｄＴｅの第２の８分のバイアス・スパッタが 行われる（段階４３）。段階４３の第２のスパッタの動作は、第２のＣｄＴｅ層 ２７層線７するために７．７５土、２５ミクロンのアルゴン気体内で為遂げられ る。

Ｓｉ接続構造１５を形成する最後の段階は、段階３１から４３で形成された構造 を焼きなまずことである。段階４５焼きなまし動作は１ｏ−ｂｉ空中で実行され る。アモルファス・シリコン層１３、基体１１．接続構造１５を含む構造は、室 温から摂氏２００度（°Ｃ）まで上げ３５分以上加熱し、次に２３５℃で１０分 間以上加熱し、それから２００℃に下げさらに１０分以上そして２００℃から室 温に下げ３５分以上置く。３５分間温度を上げたり下げたりする周期は、装置の 熱による衝撃やクラックが生じることを避けるのに役立つ。発明者の経験では、 ２３５℃の温度で±５℃の差は結果に何等影響を与えず、また２３５℃前後にお ける１０分間のうち±１分間の変化もまた影響を与えない。

焼きなましだ後、ＣｄＴｅ層１７．５ｉ０２層１８、誘電体Ｔ　ｉ　０２　／Ｓ 　ｉ０２　ミラーが施された。段階４７の初めに２ミクロンのＣｄＴｅは、例え ば従来技術で知られているような真空堆積によって形成される。その後４００オ ングストロームのＣｄＴｅが、２ミクロンＣｄＴｅＪｉ４の上に既知のスパッタ 技術によってスパッタされる。段階４９でＳ　ｉ　０２層１８は１８００オング ストロームの厚さにスパッタされる。ＴｉＯ２／ＳｉＯ□ミラーは、その後段階 ５１で技術で知られている堆積手段によって設けられる。ＣｄＴｅに付着可能な 他のミラー構造もまた、既知の技術で使用されていることができる。

焼きなまし動作の段階４５は、この装置全体にわたって酸素分子を再配分する。

この酸素の再配分はＣｄＴｅ層１７がアモルファス・シリコン層１３に付着する ことの鍵となっている。

上記の過程を実行し、後にＣｄＴｅ層１７を堆積させることを試みたならば、装 置を焼きなましてから約三週間を経過したなら層１７は剥がれてしまうことがわ かる。そのような場合は、再び装置を焼きなますことが必要であり、その後Ｃｄ Ｔｅ層１７は確実に付着するであろう。一度ＣｄＴｅ層１７を確実に付着させた ら、完成した構造は十分な寿命を示す。

接続構造１５はまた、構造を結晶シリコンとガラス（ＳｉＯ２）層やアモルファ ス・シリコンに付着させるのにも使うことができることを注意すべきである。従 って、接続構造１５は、単結晶シリコンＬＣＬＶを含む結晶シリコンまたはガラ ス層が好ましい他の応用に有用である。

アモルファス・シリコン層１３を第１図に示したようにガラス基体１１に付着さ せるためにｉ、ｏｏｏオングストローム（人）の厚さの酸化錫インジウム（ＩＴ Ｏ）の層１２は、まず始めにアモルファス・シリコン層１３を設ける前にガラス 基体１１上に堆積する。生じたＩＴＯの表面の比較的粗い構成はアモルファス・ シリコンを付着させることに寄与すると確信されている。ＩＴＯは、電子ビーム か酸素の部分圧力内でＩＴＯを蒸発するところの蒸発過程によって供給される。

そのようなＩＴＯ堆積手段は一般に知られている。しかしながら、温度、堆積速 度および酸素流速度は請求める“柔らかい＝ＩＴＯ層１２と付着性質を与える方 法で堆積動作中制御される。

好ましい柔らかいＩＴＯ堆積手段に従って、基体は始めに酸素圧力４乃至５Ｘ１ ０−６）ルに１時間３６５℃で浸される。

５５分間浸透し、付加酸素は圧力が約６×１０−５トルに達するまで空気制御装 置を通して導入される。酸素は５分間安定させる。次に電子ビームをオンにし、 そしてＩＴＯの最初の５００オングストロームの堆積が始まる。堆積速度は、必 要量の５００オングストロームの厚さに達するまで秒速約１０乃至１５オングス トロームを維持する。次に圧力を、空気制御装置による酸素流速度の操作によっ て約６Ｘ１０−４）ルまで上げる。それから基体１１と堆積ＩＴＯは、１０分間 ３６５℃で焼かれる。焼いた後に、残りの５００オングストロームのＩＴＯを与 えるまで以上の方法を繰返す。ＩＴＯ層１２が形成された後に、アモルファス・ シリコンは既知のプラズマ強化化学蒸着（ＰＥＣＶＤ）手段によって例えば３０ ミクロンの厚さまで堆積される。

１ｑｌＪ　記載ＯＡ　ハ、ＴｉＯ２／５ｉ０２ミラー１９と、光導電体アモルフ ァス・シリコン１３を、ミラー１９とＣｄＴｅ阻止層１７を通して光導電体１３ に接続している独特の接続構造１５を用いる改良されたＬＣＬＶ装置を明らかに している。そのような装置はより良い感応性と高いコントラストそして改良され たスペクトル出力と高い反復性を与える低周波動作を生じる。このようにテレビ ジョンに近い速度の、安い費用のＬＣＬＶは、市販されているカラープロジェク タやフライトシュミレータ、光学的データ近似、適応性のある光学や他の使用に 応用されるであろう。

従って、種々の応用と開示されたＬＣＬＶの変形および関連した接続構造はこの 発明の技術的範囲から逸脱することなしに実行できることは当業者には明白であ ろう。その結果、請求の各項の技術的範囲内で、この発明はここに特別に記載す るようなこと以外に実行されてもよい。

補正書の翻訳文提出書（特許法第１８４条の７第１項）平成元年４月２７日 ＰＣＴ／ＵＳ８８１０２９１２ ２、発明の名称 液晶光バルブと接続構造 ３、特許出願人 住所　アメリカ合衆国　カリフォルニア州　９００４５−００８６０サンゼルス 、ヒユーズ・テラス　７２００名称　ヒユーズ・エアクラフト・カンパニー代表 者　カランベラス・ニー・ダブユ 国籍　アメリカ合衆国 ４、代理人 東京都千代田区霞が関３丁目７番２号 （ほか３名） ５、補正書の提出年月日 １９８９年４月６日 「請求の範囲」 １．液晶光バルブ（ＬＣＬＶ）装置において、基体と、 前記基体上に形成されている光導電アモルファス層と、阻止層と、 前記阻止層に付着しているミラ一層と、前記光導電アモルファス層に前記阻止層 を接着する手段とを含む装置構造。

２、前記阻止層がテルル化カドミウムを含む請求項１記載のＬＣＬＶ装置構造。

３、前記ミラ一層が二酸化チタンを含む請求項１記載のＬＣＬＶ装置構造。

４、前記阻止層がテルル化カドミウムを含む請求項３記載のＬＣＬＶ装置構造。

５、前記光導電アモルファス層が光導電アモルファス・シリコン層を含む請求項 ４記載のＬＣＬＶ装置構造。

６、前記接着手段が酸素豊富な二酸化シリコンを含む請求項５記載のＬＣＬＶ装 置構造。

７、前記接着手段が アルゴン内で堆積された二酸化シリコンと、アルゴンと酸素の混合ガス内でおの おの堆積された二酸化シリコンとテルル化カドミウムと、 アルゴン内で堆積されたテルル化カドミウムとを含む請求項５記載のＬＣＬＶ装 置構造。

８、前記接着手段は層状で焼きなまされた構造を含み、前記光導電アモルファス 層に隣接した二酸化シリコン層と、 前記二酸化シリコン層に隣接した酸素豊富な二酸化シリコン層と、 前記酸素豊富な二酸化シリコン層に隣接した酸素豊富なテルル化カドミウム層と 、 前記酸素豊富なテルル化カドミウム層に隣接しているテルル化カドミウム層とを 含む請求項５記載のＬＣＬＶ装置構造。

９、前記ミラ一層は二酸化シリコンと二酸化チタンの交互の層を含む誘電体ミラ ーを備えている請求項１記載のＬＣＬＶ装置構造。

１０、前記阻止層がテルル化カドミウムを含む請求項９記載のＬＣＬＶ装置構造 。

１１、前記光導電アモルファス層が光導電アモルファス・シリコン層を含む請求 項１０記載のＬＣＬＶ装置構造。

１２、前記接着手段が酸素豊富な二酸化シリコンを含む請求項１１記載のＬＣＬ Ｖ装置。

１３、アルゴン内で堆積された二酸化シリコン層と、アルゴンと酸素の混合内で おのおの堆積された連続する二酸化シリコン層とテルル化カドミウム層と、アル ゴン内で堆積されたテルル化カドミウム層とを含むシリコン含有材料にテルル化 カドミウムを接着させる構造。

１４、シリコン含有材料がアモルファス・シリコンを含む請求項１３記載の構造 。

１５、シリコン含有材料が単結晶シリコンを含む請求項１３記載の構造。

１６、シリコン含有材料が二酸化シリコンを含む請求項１３記載の構造。

１７、前記構造は焼きなまされている請求項１３記載の構造。

１８、アモルファス・シリコン、単結晶シリコンまたは二酸化シリコンを含むベ ース層にテルル化カドミウムを接着させる構造において、 ベース層上に形成された二酸化シリコン層と、前記二酸化シリコン層上に形成さ れた酸素豊富な二酸化シリコン層と、 前記酸素豊富な二酸化シリコン層上に形成された酸素豊富なテルル化カドミウム 層と、 前記酸素豊富なテルル化カドミウム層上に形成されたテルル化カドミウム層とを 含む構造。

１９、構造は焼きなまされている請求項１８記載の構造。

２０、前記接着手段が酸素豊富な二酸化シリコンを含む請求項１記載のＬＣＬＶ 装置構造。

２１、前記接着手段が アルゴン内で堆積された二酸化シリコンと、アルゴンと酸素混合内でおのおの堆 積された二酸化シリコンとテルル化カドミウムと、 アルゴン内で堆積されたテルル化カドミウムとを含む請求項１記載のＬＣＬＶ装 置構造。

２２、前記接着手段が層状で焼きなまされた構造を含み、前記光導電アモルファ ス層に隣接する二酸化シリコン層と、 前記二酸化シリコン層に隣接する酸素豊富な二酸化シリコン層と、 前記酸素豊富な二酸化シリコン層に隣接する酸素豊富なテルル化カドミウム層と 、 前記酸素豊富なテルル化カドミウム層に隣接するテルル化カドミウム層とを含む 請求項１記載のＬＣＬＶ装置構造。

国際調査報告 ｌａｌ＃Ｍ＋ｍ＠ＭＩ　Ａ＃＠ｌ＋ｃ＆ｌ１Ｍ　Ｎ。　ＰＣＴ／’ＵＳ　＋１８ １０２９１２国際調査報告 ＵＳ　８８０２９１２ Ｓ＾　２４８１５

Claims (19)

【特許請求の範囲】
1. １．液晶光バルブ（ＬＣＬＶ）装置において、基体と、 前記基体上に形成されている光導電アモルファス層と、阻止層と、 前記阻止層に付着しているミラー層と、前記光導電アモルファス層に前記阻止層 を接着する手段とを含む装置構造。
2. ２．前記阻止層がテルル化カドミウムを含む請求項１記載のＬＣＬＶ装置構造。
3. ３．前記ミラー層が二酸化チタンを含む請求項１記載のＬＣＬＶ装置構造。
4. ４．前記阻止層がテルル化カドミウムを含む請求項３記載のＬＣＬＶ装置構造。
5. ５．前記光導電アモルファス層が光導電アモルファス。シリコン層を含む請求項 ４記載のＬＣＬＶ装置構造。
6. ６．前記接着手段が酸素豊富な二酸化シリコンを含む請求項５記載のＬＣＬＶ装 置構造。
7. ７．前記接着手段が アルゴン内で堆積された二酸化シリコンと、アルゴンと酸素の混合ガス内でおの おの堆積された二酸化シリコンとテルル化カドミウムと、 アルゴン内で堆積されたテルル化カドミウムとを含む請求項５記載のＬＣＬＶ装 置構造。
8. ８．前記接着手段は層状で焼きなまされた構造を含み、前記光導電アモルファス 層に隣接した二酸化シリコン層と、 前記二酸化シリコン層に隣接した酸素豊富な二酸化シリコン層と、 前記酸素豊富な二酸化シリコン層に隣接した酸素豊富なテルル化カドミウム層と 、 前記酸素豊富なテルル化カドミウム層に隣接しているテルル化カドミウム層とを 含む請求項５記載のＬＣＬＶ装置構造。
9. ９．前記ミラー層は二酸化シリコンと二酸化チタンの交互の層を含む誘電体ミラ ーを備えている請求項１記載のＬＣＬＶ装置構造。
10. １０．前記阻止層がテルル化カドミウムを含む請求項９記載のＬＣＬＶ装置構造 。
11. １１．前記光導電アモルファス層が光導電アモルファス・シリコン層を含む請求 項１０記載のＬＣＬＶ装置構造。
12. １２．前記接着手段が酸素豊富な二酸化シリコンを含む請求項１１記載のＬＣＬ Ｖ装置。
13. １３．アルゴン内で堆積された二酸化シリコン層と、アルゴンと酸素の混合内で おのおの堆積された連続する二酸化シリコン層とテルル化カドミウム層と、アル ゴン内で堆積されたテルル化カドミウム層とを含むシリコン含有材料にテルル化 カドミウムを接着させる構造。
14. １４．シリコン含有材料がアモルファス・シリコンを含む請求項１３記載の構造 。
15. １５．シリコン含有材料が単結晶シリコンを含む請求項１３記載の構造。
16. １６．シリコン含有材料が二酸化シリコンを含む請求項１３記載の構造。
17. １７．前記構造は焼きなまされている請求項１３記載の構造。
18. １８．アモルファス・シリコン、単結晶シリコンまたは二酸化シリコンを含むベ ース層にテルル化カドミウムを接着させる構造において、 ベース層上に形成された二酸化シリコン層と、前記二酸化シリコン層上に形成さ れた酸素豊富な二酸化シリコン層と、 前記酸素豊富な二酸化シリコン層上に形成された酸素豊富なテルル化カドミウム 層と、 前記酸素豊富なテルル化カドミウム層上に形成されたテルル化カドミウム層とを 含む構造。
19. １９．構造は焼きなまされている請求項１８記載の構造。