JPH0497135A

JPH0497135A - 液晶ライトバルブ

Info

Publication number: JPH0497135A
Application number: JP21109290A
Authority: JP
Inventors: Susumu Tsujikawa; 晋辻川; Kureeberu Gomesu; ゴメス・クレーベル
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1990-08-09
Filing date: 1990-08-09
Publication date: 1992-03-30

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】（産業上の利用分野）本発明は光情報処理及び光コンピユーテイングなどに使
われる、光信号を別の光信号に変換する光書き込み型の
液晶ライトバルブに関する。

とくに、光導電体またはフォトダイオードを一方の基板
上に有する液晶ライトバルブであって光によって液晶に
掛かる電界を制御する方式の液晶ライトバルブに関する
。

（従来の技術）液晶ライトバルブは光投射型デイスプレィや光情報処理
、光コンピユーテイングなどに使われる光学的スイッチ
ング素子であり、高速応答性を有する強誘電性結晶を用
いた光書き込み型のデバイスとして第３図のようなもの
が知られている。液晶ライトバルブは、第３図（ａ）に
示すようにＩＴＯ電極３０２、光導電性膜３０１、誘電
体ミラー３０３を積層したガラス基板３０８と、ＩＴＯ
電極３０７を設けたがガラス基板３０９との間に強誘電
性液晶３０６を挟持した構造となっている。光導電性膜
３０１には非晶質シリコンが用いられている。

動作原理について説明する。液晶ライトバルブの等価回
路を第３図（ｂ）に示す。第３図（ｂ）では第３図（ａ
）の光導電性膜３０１とＩＴＯ電極３０７を含めて光導
電体としている。ライトバルブにはパルス状の駆動電圧
２０１が印加される。光導電体に書き込み光２０６が照
射されていないときには、光導電体の抵抗２０４は高抵
抗状態にある。従って、液晶に分圧される電圧は、その
反転閾値電圧よりも低くなっているため、液晶分子の配
向状態は変化しない。一方、光導電体に書き込み光２０
６が照射されると光導電体の光が照射された部分の抵抗
２０４は大きく低下する。

そのため、駆動電圧のほとんどが液晶に分圧され、液晶
分子を反転させる。このように、光導電体に光が当たっ
た部分と当たらない部分で液晶の配向が異なるため、偏
光板を用いることで読み出し光を強度変調として得るこ
とができる。

（発明が解決しようとする課題）従来の液晶ライトバルブの課題は、書き込み光と読み出
し光を分離する誘電体ミラーの形成が困難なことである
。通常、誘電体ミラーはＴｉＯＺｎＳ２ゝ等の高屈折率の透明な誘電体とＭｇＦ２等の低屈折率の
誘電体を交互にλ／４の膜厚で積層する。積層膜厚は２
〜４ミクロン程度必要であり、この形成に多大な時間を
要し、かつ全面に均一な膜厚を得るのが難しい。更に金
属膜と異なり、反射波長領域が限定されてしまう。

本発明の目的は上記従来技術の課題を解決し、誘電体ミ
ラーを使わず所定の性能を得ることのできる液晶ライト
バルブを提供することにある。

（課題を解決するための手段）本発明の液晶ライトバルブは、光導電体またはフォトダ
イオードを画素状に形成した透明絶縁性基板と透明電極
付き透明絶縁性基板とを対向させ、前記両基板の間に液
晶を挾み込んだ液晶ライトバルブであって、前記光導電
体またはフォトダイオードは順次積層した透明電極と光
導電性膜と反射膜を兼ねる金属画素電極とからなり、前
記光導電体またはフォトダイオードの容量をＣ１゜、前
記金属画素電極上の液晶の容量をＣ５゜、印加する駆動
パルスの振幅変化をΔＶとしたとき、 △聞。＝（Ｃ１゜／（Ｃ１゜十ＣＬｏ））×ΔＶで表わ
される液晶に印加される過渡的な電圧上昇及び降下△Ｖ
ＬＣが液晶の反転閾値電圧以下であることを特徴として
いる。

（作用）本発明の液晶ライトバルブでは、書き込み光と読み出し
光を分離し、読み出し光を反射させるために、分割され
た金属画素電極を用いている。このため、形成の困難で
ある誘電体ミラーは不用である。更に金属膜であるため
、広い波長域にわたり高反射を得ることができる。

このように、本発明の液晶ライトバルブでは誘電体ミラ
ーの代わりに金属反射膜を用いているわけだが、第３図
（ａ）の誘電体ミラー３０３を画素状の金属反射膜に代
えただけでは基本動作は得られない。その理由について
第２図を用いて説明する。第２図は、誘電体ミラーの代
わりに画素状の金属反射膜を用いた液晶ライトバルブの
１画素の等価回路と駆動電圧を示している。従って、第
３図（ｂ）の誘電体ミラーの容量３０４と抵抗３０５が
含まれていない。駆動電圧２０１はパルス状であるため
、その立ち上がり、立ち下がりに過渡応答が生じる。こ
の過渡応答は液晶に掛かる電圧の上昇及び降下Δｙ、。

である。ここで、パルスの振幅変化をΔＶ、光導電体の
容量２０２をＣ１゜、画素電極上の液晶の容量２０３を
ＣＬ。

とすると、 △Ｖ、。＝（ＣＰｏ／（ＣＰｏ＋ＣＬ６））×△Ｖ、、
、、、、、、、、、　（１）となる。第３図（ａ）の誘
電体ミラー３０３を画素状の金属反射膜に代えた場合、
光導電体と液晶の面積が同一になる。従って、誘電率を
ほぼ同じとすると、通常の光導電体の厚みが１ミクロン
程度、液晶層の厚みが２〜５ミクロン程度であるから、
光導電体の容量が液晶の容量の２〜５倍になってしまう
。（１）式により、ΔＶ、。＝（２／３）Δ■〜（５／
６）ΔＶであり、これは液晶の閾値電圧を越えるので、
書き込み光の有無にかかわらず電気的に反転してしまう
。すなわち、書き込み光がなく本来液晶の反転が行なわ
れてはならない場合でも、駆動パルスの立ち上がりによ
って、過渡的に液晶が反転してしまうことになる。この
ように、誘電体ミラーを画素状の金属反射膜に代えただ
けでは基本動作は得られない。

本発明の液晶ライＩ・バルブでは、（１）式で表わされ
る液晶に印加される過渡的な電圧上昇及び加工△■　が
、液晶の反転閾値電圧以下になっている。

Ｌにのため、液晶を電気的に反転させてしまうことはない。

すなわち書き込み光の有無によって、液晶反転を制御す
る基本動作が得られる。

以上、本発明によると、誘電体ミラーの代わりに作製が
容易で、広い波長域にわたり高反射である金属反射膜を
用いて基本動作を得ることができる。

（実施例）本発明の液晶ライトバルブの実施例を、その製造プロセ
スと共に説明する。（１）式で表わされるΔＶ　を液晶
の反転閾値電圧より小さくするためにＣは、光導電体の容量ＣＰＣが液晶の容量ＣＬＣに対し十
分小さくなればよい。容量は、物質固有の誘電率、膜厚
、電極面積で決まるが、最も簡単なのは電極面積で調整
することである。ここでは電極面積で調整する実施例を
挙げる。なお、△Ｖを小さくすることは、コントラスト
の低減につながるので根本的な解決にならない。

第１図に本発明の実施例の一例の液晶ライトバルブ構造
を示す。（ａ）が断面図、（ｂ）が平面図である。

まず、透明絶縁性基板１０１上に例えばＩＴＯ（Ｉｎｄ
ｉｕｍｕＴｉｎ　０ｘｉｄｅ）等の透明導電性膜を形成
し、例えば、第１図（ｂ）に示すように帯状にパターン
ニングして、透明電極１０３とする。この上に非晶質シ
リコン等の光導電性膜１０４を形成する。次にその上に
画素電極１０５となる例えばクロム等の金属を形成し、
第１図（ｂ）に示すように画素状にパターンニングする
。この時、透明電極１０３０幅を画素電極の幅の例えば
１０分の１程度としておく。このようなパターンニング
により、１画素の光導電体の実効面積が液晶画素部の面
積に比べて小さくなり、光導電体の容量ＣＰｏ２０２が
液晶の容量Ｃ０゜２０３に対して十分小さくなる。従っ
て、（１）式で表わされるΔＶ、。が、液晶の反転閾値
電圧より小さくなり、基本動作が得られる。

ここで透明電極及び画素電極のパターン形状自体は特に
問題ではなく、１画素の光導電体の実効面積が画素電極
の面積に対して十分に小さくなるようにすることが重要
である。なお、透明電極１０３と光導電性膜１０４と金
属画素電極１０５の接合が光導電体となるか、ショット
キ型フォトダイオードとなるかは界面の状態による。

次に、以上説明した基板と、対向基板となる透明電極１
０７の付いた透明絶縁性基板１０２の両方に配向膜とな
るポリイミド膜Ｂ膜の付着を行う。第１図（ａ）は配向
膜は省略しである。更に両基板を貼り合わせ、その間に
液晶１０６を詰め込み、本発明の液晶ライトバルブが完
成する。液晶には高速応答を有する強誘電性液晶が通常
使用される。

なお、本実施例では光導電性膜のパターンニングは行っ
ていないが、隣の画素とのリークを防ぐために画素電極
の形状にパターンニングしてもよい。また、配向膜はＬ
Ｂ膜ではなく、スピンコードで塗布したポリイミド膜に
ラビングを施してもよい。

このように本実施例では、光導電体を構成する透明電極
を帯状のパターンに形成することで光導電体の容量Ｃ１
゜と液晶の容量ＣＬｏを調整し、液晶の過渡的反転が起
こらないようにしたが、これに限らす膜厚、誘電率など
を変化させることでも同様の効果を得ることができる。

（発明の効果）本発明の液晶ライトバルブでは、誘電体ミラーの代わり
に作製が容易で、広い波長域にわたり高反射である金属
反射膜を用いて基本動作を得ることができる。このよう
に本発明による液晶ライトバルブは産業上非常に有用で
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａＸｂ）は本発明の液晶ライトバルブの構造の
一例を示す断面図および平面図、第２図は本発明の液晶
ライトバルブの等価回路を示す図、第３図（ａＸｂ）は
従来の液晶ライトバルブの構造と等価回路を示す図であ
る。１０１、１０２・・・透明絶縁性基板、１０３．１０７
・・・透明電極、１０４．３０１・・・光導電性膜、１
０５・・・金属画素電極、１０６６０．液晶、２０１・
・・駆動電圧、２０２・・・光導電体の容量Ｃ１゜、２
０３・・・液晶の容量Ｃ５゜、２０４・・・光導電体の抵抗悔。、

Claims

【特許請求の範囲】光導電体またはフォトダイオードを画素状に形成した透
明絶縁性基板と透明電極付き透明絶縁性基板とを対向さ
せ、前記両基板の間に液晶を挟み込んだ液晶ライトバル
ブであって、前記光導電体またはフォトダイオードは順
次積層した透明電極と光導電性膜と反射膜を兼ねる金属
画素電極とからなり、前記光導電体またはフォトダイオ
ードの容量をＣ＿Ｐ＿Ｃ、前記金属画素電極上の液晶の
容量をＣ＿Ｌ＿Ｃ、印加する駆動パルスの振幅変化をΔ
Ｖとしたとき、 ΔＶ＿Ｌ＿Ｃ＝（Ｃ＿Ｐ＿Ｃ／（Ｃ＿Ｐ＿Ｃ＋Ｃ＿Ｌ＿
Ｃ））×ΔＶで表わされる液晶に印加される過渡的な電
圧上昇及び降下ΔＶ＿Ｌ＿Ｃが液晶の反転閾値電圧以下
であることを特徴とする液晶ライトバルブ。