JPH07318971A - 光導電型液晶ライトバルブ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 必要な解像度は確保できかつ不必要な解像度
を制限しつつ、光導電膜、遮光膜及び反射膜における微
粒子による欠陥の表示ムラを低減せしめ、製造歩留りが
向上する導電型液晶ライトバルブを提供する。 【構成】 対向する一対の書き込み側及び読み出し側透
明基板と、透明基板の各々の内側面に積層された対向す
る一対の書き込み側及び読み出し側透明電極と、透明電
極間において書き込み側透明電極から光導電膜、遮光
膜、反射膜及び液晶層が順に配置された導電型液晶ライ
トバルブにおいて、光導電膜及び遮光膜の間、遮光膜及
び反射膜の間又は、反射膜及び液晶層の間の界面にマト
リクス状に配置された複数の島状金属膜を有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光線束に投影画像を付
与しつつこれを反射する光導電型液晶ライトバルブ（以
下、ＬＣＬＶという）を有し、該反射光を投影レンズ系
により投射する投射型表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図１は、このＬＣＬＶ１の構成を示す。
液晶層１１は、その周りのスペーサ１２及び配向膜１
３、１４によって画定されている。像が描かれる光導電
膜１５は、誘電体からなる反射膜１６（誘電体ミラー）
及び遮光膜１７を介して配向膜１４側に積層されてい
る。配向膜１３の読み出し側面には透明電極１８が配さ
れ、光導電膜１５の書き込み側面には電極１９が配され
ている。これら液晶層１１、光導電膜１５等は一対のガ
ラス基板２０、２１によって挾持されている。

【０００３】透明電極１８、１９間に交流電圧が印加さ
れるＬＣＬＶ１において、ＣＲＴにより図の右側（書き
込み側）から入射した画像書き込み光によってａ−Ｓ
ｉ：Ｈなどからなる光導電膜１５上に像を描いたとき、
光導電膜１５の内部抵抗が像の明暗（受光量の変化）に
従って局部的に低く又は高くなる変化をするために、光
導電膜の変化部分に対応する隣接する液晶層１１の内部
は透明電極１８、１９間の交流電圧が印加され、像の明
暗に従って、液晶分子が空間変調され複屈折率が生じ
る。

【０００４】図２に示すように、かかる投射型液晶表示
装置のＬＣＬＶ１の光導電膜側基板は、ＣＲＴ２のフロ
ントフェイスに結合されている。ＣＲＴは、そのフロン
トフェイスに表示された像をファイバーオプティカルプ
レートを介してＬＣＬＶ１の光導電膜に書き込む。光導
電膜の電位に応じて液晶層の投影画像の濃淡が形成され
る。一方、メタルハライドランプ等の光源３からリフレ
クタによって略平行光線となって発せられた光束は、偏
光板等の光学素子を経て、偏光ビームスプリッタ６に入
射する。この入射光のうちＰ偏光成分は、偏光ビームス
プリッタ６を通過する。Ｓ偏光成分は、偏光ビームスプ
リッタ６で進行方向が曲げられてＬＣＬＶ１に入射す
る。

【０００５】ここで、ＬＣＬＶ１の液晶層にＣＲＴの画
像に対応した複屈折率が生じていると、ＬＣＬＶにおい
て反射された反射光中では液晶層の複屈折率に応じてＳ
偏光成分がＰ偏光成分に変換される。そして、このＰ偏
光成分が偏光ビームスプリッタ６をそのまま通過するこ
とにより、このＰ偏光成分すなわち投影光が投影レンズ
８を介してスクリーン９上に投影される。

【０００６】このように、光導電膜に書き込まれた光学
的画像は、その強度に対応して光導電膜のインピーダン
スを低下させ、一様に形成された光導電膜中の主面方向
に空間的なインピーダンス分布を生ぜしめ、液晶層に印
加される電圧を空間的に変調して、その結果、書き込ま
れた画像に対応した画像が出力される。ＬＣＬＶは画素
に相当する空間的な区切りがないのが特徴であり、画素
による解像度の制限を受けない。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】書き込み光に対するＬ
ＣＬＶの輝度応答特性は、図３に示すように、まず、輝
度分布を有する書き込み光（図３ａ）を光導電層に入射
すると、光導電層のインピーダンスは輝度分布に応じて
下る（図３ｂ）。液晶層の印加電圧（図３ｃ）もそれに
応じて上り、ＬＣＬＶの出力輝度は、図３ｄの曲線に示
すようになる。

【０００８】ところが、ＬＣＬＶを構成する光導電膜、
遮光膜、反射膜及び液晶層の機能膜中に細かい欠陥が存
在すると、例えば図３に示すように光導電膜の欠陥Ａ
は、そのインピーダンスを十分低下させない。よって、
ＣＲＴの走査線において画素がないため、光学系が解像
する範囲では、細かい欠陥は液晶を十分に駆動できず、
すべて表示ムラ（画像欠陥）として表示され、投写画像
の品質を劣化させていた。この欠陥は成膜中に発生する
微粒子が主な要因であると考えられ、光導電膜、遮光膜
及び反射膜の成膜工程並びに液晶層の配向膜の成膜工程
に生じ易く、特にａ−Ｓｉ：Ｈの光導電膜の成膜工程に
生じる微粒子が最大の原因である。

【０００９】従来は、画像欠陥を少なくすべく、ＬＣＬ
Ｖ製造工程の成膜プロセス上の低欠陥化で対処してき
た。しかし、従来方法では欠陥を根絶するのは困難で、
また、ＬＣＬＶの製造歩留りも低下する。よって、本発
明の目的は、画像欠陥を目立たなくし、さらに製造歩留
りの高いＬＣＬＶを提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明のＬＣＬＶは、対
向する一対の書き込み側及び読み出し側透明基板と、前
記透明基板の各々の内側面に積層された対向する一対の
書き込み側及び読み出し側透明電極と、前記透明電極間
において前記書き込み側透明電極から光導電膜、遮光
膜、反射膜及び液晶層が順に配置された導電型液晶ライ
トバルブであって、前記光導電膜及び前記遮光膜の間、
前記遮光膜及び前記反射膜の間又は、前記反射膜及び液
晶層の間の界面にマトリクス状に配置された複数の島状
金属膜を有することを特徴とする。

【００１１】

【作用】本発明によれば、画像欠陥を目立たなくし、さ
らに製造歩留りの高いＬＣＬＶが得られる。すなわち、
ＬＣＬＶの光導電膜、遮光膜、反射膜及び液晶層の界面
において、複数の金属膜を島状にパターニングした画素
を形成することにより、ＬＣＬＶに必要な程度まで解像
度を制限しつつ、光導電膜中のインピーダンス分布にお
ける島状金属膜のある領域を同一電位とし、島状金属膜
及び書き込み側電極の間に欠陥があっても液晶層に印加
される電圧が一定となるため、欠陥が目立たなくなる。

【００１２】

【実施例】以下に、本発明による実施例を図面を参照し
つつ説明する。図４、５及び６に本実施例のＬＣＬＶを
示す。このＬＣＬＶ１は、光導電膜１５及び遮光膜１７
の間（図４）、遮光膜１７及び反射膜１６の間（図５）
又は、反射膜１６及び液晶層の配向膜１４間（図６）の
界面にマトリクス状に配置された複数の島状金属膜５０
を有する以外は、図１に示すＬＣＬＶと同一の構造を有
する。なお、図４においては、その書き込み側ガラス基
板をファイバーオプティカルプレートからなる基板２１
ａとし、ＣＲＴ２をそのフロントフェイスをファイバー
オプティカルプレートからなる基板２ａとした以外は図
２に示すＣＲＴと同一の構造を有する。ＬＣＬＶ及びＣ
ＲＴのファイバーオプティカルプレート間は、シリコン
ゲル、グリセリン等からなる接合層３０にて接合されて
いる。

【００１３】光導電膜１５はａ−Ｓｉ：Ｈから、遮光膜
１７はマンガン（Ｍｎ）及び二酸化ケイ素(ＳｉＯ₂)の
混合物から、反射膜１６はチタン酸化物（ＴｉＯ）など
の薄膜からなる多層誘電体ミラーからなる。各層はプラ
ズマＣＶＤ等により形成できる。各層の界面に形成する
複数の島状金属膜５０は、一方の機能層の形成後その上
に、例えばアルミニウム（Ａ１）の薄膜を、厚さ200〜5
00オングストローム程度で真空蒸着法でつけ、フォトリ
ソグラフィー法により、パターニングを行い形成する。
図７に示すように、マトリクス状に配置された複数の島
状金属膜５０の各々は、有効ディスプレイ面５１が１．
４インチ対角のＬＣＬＶで、ＮＴＳＣ対応表示を行う場
合の例を示すと、４：３画面の走査線間隔が約４３μｍ
となるため、１つの島状金属膜の大きさは２０μｍ×２
０μｍ〜４０μｍ×４０μｍ程度の矩形が望ましい。な
お、パターニングの形状は、図７のような、矩形のパタ
ーンに制限されるものではない。またパターニングの方
法に関しても、フォトレジプロセスに制限されるもので
もない。島状金属膜５０の位置は、島状金属膜の反射率
や、液晶の配向ムラを考慮すると、光導電膜１５及び遮
光膜１７の間（図４）及び遮光膜１７及び反射膜１６の
間が特に好ましい。また、上記では、光導電膜は各機能
層の界面に配置しているが、各機能層の内部に形成する
こともできる。

【００１４】島状金属膜の材質に関して、Ａｌの他に銀
(Ag)，金(Au)，ニッケル(Ni)，クロム(Cr)等ほとんどの
金属材料が使用可能である。具体的に、ａ−Ｓｉ：Ｈ光
導電膜とＭｎ−ＳｉＯ₂遮光膜との間に島状金属膜を設
けた場合の実施例のＬＣＬＶの輝度応答特性は、図８に
示すように、まず、輝度分布を有する書き込み光（図８
ａ）を光導電層に入射すると、光導電層のインピーダン
スは輝度分布に応じて下る（図８ｂ）。対応する島状金
属膜の各々に電荷が一様に蓄積し（図８ｃ）、光導電膜
に欠陥Ａがありインピーダンス分布が入射輝度分布に適
正に応答していない場合でも、島状金属膜によって、島
状金属膜の領域を同一電位とし、液晶層に同一電界が印
加される（図８ｄ）。よって、ＬＣＬＶの出力輝度は、
図８ｅの曲線に示すようになり、必要な程度まで解像度
が制限するが、島状金属膜の面積が欠陥の面積よりも大
きい場合、欠陥が目立たなくなる。

【００１５】このように光導電膜の欠陥Ａは、ＣＲＴの
走査線において画素がないが液晶層及び光導電層に島状
金属膜の画素のため、この画素の解像範囲では、細かい
欠陥による輝度低下はある程度制限でき、投写画像の品
質を劣化させることが少なくなる。図９に従来のＬＣＬ
ＶのＭＴＦ特性（曲線Ｂの破線）と実施例のＬＣＬＶの
ＭＴＦ特性（曲線Ｃの実線）の相違を示す。実施例によ
れば、図９から分かるように、必要な空間周波数の範囲
の解像度は確保でき、細かな表示ムラに対応する、高い
周波数領域のＭＴＦを制限することができる。

【００１６】

【発明の効果】以上の如く、本発明によれば、対向する
一対の書き込み側及び読み出し側透明基板と、透明基板
の各々の内側面に積層された対向する一対の書き込み側
及び読み出し側透明電極と、透明電極間において書き込
み側透明電極から光導電膜、遮光膜、反射膜及び液晶層
が順に配置された導電型液晶ライトバルブにおいて、光
導電膜及び遮光膜の間、遮光膜及び反射膜の間又は、反
射膜及び液晶層の間の界面にマトリクス状に配置された
複数の島状金属膜を有するので、必要な解像度は確保で
きかつ、不必要な解像度を制限するため、微粒子、欠陥
による表示ムラが低減すると同時に、製造歩留りが向上
するＬＣＬＶを得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】ＬＣＬＶの概略を示す構造図である。

【図２】ＬＣＬＶを用いた投射型表示装置の概略を示す
構造図である。

【図３】ＬＣＬＶの１つの走査線について着目した時の
書き込み光の入射レベル及びそれに対する液晶の応答特
性を示すグラフである。

【図４】実施例のＬＣＬＶの概略を示す構造図である。

【図５】他の実施例のＬＣＬＶの概略を示す構造図であ
る。

【図６】他の実施例のＬＣＬＶの概略を示す構造図であ
る。

【図７】実施例のＬＣＬＶのディスプレイ面の正面図で
ある。

【図８】実施例のＬＣＬＶの１つの走査線について着目
した時の書き込み光の入射レベル及びそれに対する液晶
の応答特性を示すグラフである。

【図９】実施例のＬＣＬＶのＭＴＦを示すグラフであ
る。

【主要部分の符号の説明】

１１ 液晶層 １２ スペーサ １３、１４ 配向膜 １５ 光導電膜 １６ 反射膜（誘電体ミラー） １７ 遮光膜 １８、１９ 透明電極 ２０、２１ ガラス基板

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 対向する一対の書き込み側及び読み出し
   側透明基板と、前記透明基板の各々の内側面に積層され
   た対向する一対の書き込み側及び読み出し側透明電極
   と、前記透明電極間において前記書き込み側透明電極か
   ら光導電膜、遮光膜、反射膜及び液晶層が順に配置され
   た導電型液晶ライトバルブであって、前記光導電膜及び
   前記遮光膜の間、前記遮光膜及び前記反射膜の間又は、
   前記反射膜及び液晶層の間の界面にマトリクス状に配置
   された複数の島状金属膜を有することを特徴とする光導
   電型液晶ライトバルブ。