JPH0822021A - Spatial light modulator and liquid crystal display device - Google Patents

Spatial light modulator and liquid crystal display device

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Publication number
JPH0822021A
JPH0822021A JP7107219A JP10721995A JPH0822021A JP H0822021 A JPH0822021 A JP H0822021A JP 7107219 A JP7107219 A JP 7107219A JP 10721995 A JP10721995 A JP 10721995A JP H0822021 A JPH0822021 A JP H0822021A
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JP
Japan
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liquid crystal
phase
voltage
spatial light
photoconductor
Prior art date
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Pending
Application number
JP7107219A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Akio Takimoto
昭雄 滝本
Junichi Hibino
純一 日比野
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
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 電流整流性を有する光導電体(105) と、液晶
の相状態として反強誘電相を有する液晶層(118) 層から
選ばれる少なくとも一つの液晶層が、一対の透明電極(1
02,114) に挟まれて存在する構造を備えたことにより、
広い視野角と高速応答性を保ち、動画像の光入力に対し
て中間調表示を含めて再現することができ、また安定で
信頼性の高い空間光変調素子及び液晶表示装置を提供す
る。 【構成】 電流整流性を有する光導電体(115) と相状態
として反強誘電相を有する液晶層(118) を一対の透明電
極(102,114) に挟み空間光変調素子(117) として、透明
電極間に液晶が反強誘電相から強誘電相に相転移に要す
る電圧以上を光導電体の整流特性に対して逆方向になる
極性に印加する電圧期間と、液晶層が強誘電相から反強
誘電相に相転移に要する電圧以上を光導電体の整流特性
に対して順方向になる極性に印加する電圧期間から単位
周期を構成して駆動する。
(57) [Summary] [Objective] A photoconductor (105) having a current rectifying property and at least one liquid crystal layer selected from a liquid crystal layer (118) having an antiferroelectric phase as a phase state of liquid crystal are paired. Transparent electrode (1
(02,114) has a structure that is sandwiched between
(EN) Provided are a spatial light modulator and a liquid crystal display device, which have a wide viewing angle and high-speed responsiveness, can reproduce a moving image including an intermediate tone display, and are stable and highly reliable. [Structure] A liquid crystal layer (118) having an antiferroelectric phase as a phase state with a photoconductor (115) having a current rectifying property is sandwiched between a pair of transparent electrodes (102, 114) to serve as a spatial light modulator (117). In the meantime, the voltage period in which the liquid crystal layer applies a voltage higher than the voltage required for the phase transition from the antiferroelectric phase to the ferroelectric phase in the opposite direction to the rectifying characteristics of the photoconductor, and A unit period is constituted and driven from a voltage period in which a voltage equal to or higher than the voltage required for the phase transition to the dielectric phase is applied in a polarity in the forward direction with respect to the rectifying characteristics of the photoconductor.

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、大画面、高輝度の動画
像を写すプロジェクションテレビ等に応用される動画及
び静止画の表示等に用いる空間光変調素子及び液晶表示
装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a spatial light modulator and a liquid crystal display device used for displaying moving images and still images, which are applied to projection televisions for displaying moving images of large screen and high brightness.

【0002】[0002]

【従来の技術】液晶材料を用いた液晶表示素子はネマチ
ック液晶を用いたものが実用化され、様々な商品を生み
出している。しかしネマチック液晶は応答速度が遅く、
表示品質の向上のための高速化が課題として取り上げら
れてきた。この開発目標に対して強誘電性液晶(以下F
LCと称する)は、自発分極を持つため、電圧印加によ
って数十μ秒以下の大きな応答速度を実現することが可
能となった。更に表示方法として、強誘電性液晶を数十
μmの捻れ配向のピッチ長より十分狭い厚みに封じるこ
とで、双安定状態を実現することが見いだされた(クラ
ーク等(Clark etal.):Appl.Phys.Let.,36,899(1980)
、特開昭56-107216 号公報、米国特許4367924 号明細
書)。この方法は表面安定化モードと呼ばれ、これを用
いた液晶表示素子は高速応答特性に加えて、新たにメモ
リ機能を実現することが見い出された。このメモリ機能
によって単純な電極構成の素子と、単純な駆動方法によ
って2次元画像の表示が実現されるようになった。しか
し、その各画素の表示値は強誘電性液晶の持つ二つの安
定な配向状態に対応して黒と白の2値の表示であるた
め、テレビ画像のような中間調表示素子に応用すること
が困難であった。従って画素を細かく分割して駆動する
面積諧調、或いは時分割駆動のような方法によって疑似
的に多諧調表示する方法が提案されてきたが、満足ゆく
表示品質を実現するには至っていない。
2. Description of the Related Art As a liquid crystal display element using a liquid crystal material, a nematic liquid crystal display element has been put into practical use and has produced various products. However, the response speed of nematic liquid crystals is slow,
Speeding up for improving display quality has been taken up as an issue. Ferroelectric liquid crystal (hereinafter F
(Referred to as LC) has a spontaneous polarization, so that it is possible to realize a large response speed of several tens of microseconds or less by applying a voltage. Further, as a display method, it has been found that a bistable state is realized by enclosing a ferroelectric liquid crystal in a thickness sufficiently narrower than a pitch length of twist alignment of several tens of μm (Clark et al .: Appl. Phys.Let., 36,899 (1980)
, JP-A-56-107216, U.S. Pat. No. 4,367,924). This method is called a surface stabilization mode, and it has been found that a liquid crystal display device using the surface stabilization mode newly realizes a memory function in addition to a high-speed response characteristic. With this memory function, display of a two-dimensional image has come to be realized by an element having a simple electrode structure and a simple driving method. However, since the display value of each pixel is a binary display of black and white corresponding to the two stable alignment states of the ferroelectric liquid crystal, it should be applied to a halftone display element such as a television image. Was difficult. Therefore, there have been proposed methods for pseudo multi-gradation display by methods such as area gradation in which pixels are finely divided and driven, or a method such as time division driving, but satisfactory display quality has not been realized yet.

【0003】一方、FLCに代わって反強誘電性液晶
(以下ALCと称する)を用いた表示素子が開発された
(チャンダニ等 (Chandani et al.):Jpn.J.Appl.Phy
s.,27,L729(1988))。この素子は、安定な反強誘電相と
電界誘起されて発現する二つの強誘電相の以上三状態間
のスイッチングを利用した表示素子である。その反強誘
電相ー強誘電相の相転移は印加される電圧の大きさに対
して急峻なしきい値を持つ。また印加電圧に対して素子
の光学特性はヒステリシス特性を持ち、3状態の各々を
保持するメモリ機能を持っている。このALCは今後、
高速応答性と多値表示を実現する液晶表示材料として期
待されている。
On the other hand, a display device using an antiferroelectric liquid crystal (hereinafter referred to as ALC) has been developed in place of FLC (Chandani et al .: Jpn.J.Appl.Phy).
s., 27, L729 (1988)). This element is a display element that utilizes switching between the above three states of a stable antiferroelectric phase and two ferroelectric phases that are induced by an electric field. The antiferroelectric phase-ferroelectric phase transition has a steep threshold with respect to the magnitude of the applied voltage. Further, the optical characteristics of the element with respect to the applied voltage have a hysteresis characteristic and have a memory function of holding each of the three states. This ALC will be
It is expected as a liquid crystal display material that realizes high-speed response and multi-valued display.

【0004】ところで近年、大画面、高密度、高解像
度、高輝度を実現する動画表示装置の実現に対する要求
が高まっている。その実現に向けては、従来の陰極線管
を用いた方法と、液晶表示素子を用いた方法のいづれか
が有力である。前者は陰極線管の投射管を使った投影方
法であるが、高密度、高解像度と高輝度は両立し難いと
いう課題を持つ。即ち、高解像度の画像を得るためには
電子ビームを絞って輝度を抑える必要がある。一方後者
の液晶表示装置は薄膜トランジスタと液晶を組み合わせ
た素子を用いて投射する方式が主流である。この方式に
おいては高密度、高解像度を実現しようとすると開口率
が低下し、輝度が下がるという前者と同じ技術課題を持
つ。両者の利点を組み合わせた方法がヒューズ社より提
案されている(特開昭53-137165 号公報)。これは低輝
度ではあるが、陰極線管の持つ高解像度の動画像を光の
入力情報として空間光変調素子に与え、高輝度の読みだ
し光を液晶層に照射し、変調されることで光増幅された
出力像を得る方法である。更に高速応答を実現するため
に我々は、液晶層にFLCを用いた空間光変調素子とそ
れを用いた液晶表示装置の提案を行った。またFLCを
使って光書き込みによって、従来困難であるとされた中
間調表示する方法も見い出した。そのプロジェクション
システムはFLCの持つ広い視野角特性を利用して、光
利用効率の高い画像を作れるという利点を持つ。更にF
LCの高速応答特性と新たな中間調表示方法を組み合わ
せることで、光入力を陰極線管で与えた動画像を中間調
を含めて忠実に再現することも可能となった。
By the way, in recent years, there has been an increasing demand for realization of a moving image display device which realizes a large screen, high density, high resolution and high brightness. In order to realize it, either of the conventional method using a cathode ray tube and the method using a liquid crystal display element is effective. The former is a projection method using a projection tube of a cathode ray tube, but it has a problem that it is difficult to achieve both high density, high resolution and high brightness. That is, in order to obtain a high-resolution image, it is necessary to narrow down the electron beam to suppress the brightness. On the other hand, in the latter liquid crystal display device, a projection method is mainly used by using an element in which a thin film transistor and a liquid crystal are combined. This system has the same technical problem as in the former case that the aperture ratio is lowered and the brightness is lowered when trying to realize high density and high resolution. A method combining the advantages of both has been proposed by Hughes (Japanese Patent Laid-Open No. 53-137165). Although this has low brightness, a high-resolution moving image of a cathode ray tube is given to the spatial light modulator as light input information, and high-brightness read light is applied to the liquid crystal layer to be modulated, thereby optical amplification. It is a method of obtaining a converted output image. In order to realize further high-speed response, we have proposed a spatial light modulator using FLC in the liquid crystal layer and a liquid crystal display device using the same. Also, a method of displaying halftones, which has been considered to be difficult in the past, has been found by optical writing using FLC. The projection system has an advantage that an image with high light utilization efficiency can be produced by utilizing the wide viewing angle characteristic of FLC. Further F
By combining the high-speed response characteristics of LC with a new halftone display method, it has become possible to faithfully reproduce a moving image in which the light input is given by a cathode ray tube including the halftone.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】ところで原理的には、
FLCは自発分極を持ちその液晶層を挟む電極に保持さ
れる電荷量によって中間調の変調を制御している。その
ため保持される電荷の変動に対してFLCは敏感に応答
するという問題がある。このため、特に余分な電荷蓄積
を極力抑制することが必要である。またFLCは外部か
らの機械的衝撃に対して、配向が乱れ易いという欠点を
持つ。
By the way, in principle,
The FLC has a spontaneous polarization and controls halftone modulation according to the amount of charges held by electrodes sandwiching the liquid crystal layer. Therefore, there is a problem in that the FLC responds sensitively to changes in the retained charges. For this reason, it is necessary to suppress the accumulation of extra charges as much as possible. FLC also has the drawback that the orientation is easily disturbed by a mechanical shock from the outside.

【0006】本発明は、前記従来の問題を解決するた
め、光導電体と液晶層からなる空間光変調素子におい
て、広い視野角と高速応答性を保ち、動画像の光入力に
対して中間調表示を含めて再現することができ、また安
定で信頼性の高い空間光変調素子とこれを用いた小型化
が可能な液晶表示装置を提供することを目的とする。
In order to solve the above-mentioned conventional problems, the present invention maintains a wide viewing angle and high-speed response in a spatial light modulator comprising a photoconductor and a liquid crystal layer, and provides a halftone to an optical input of a moving image. An object of the present invention is to provide a spatial light modulation element that can be reproduced including a display and is stable and highly reliable, and a liquid crystal display device using the spatial light modulation element that can be miniaturized.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明の空間光変調素子は、電流整流性を有する光
導電体と、液晶の相状態として反強誘電相を有する液晶
層から選ばれる少なくとも一つの液晶層が、一対の透明
電極に挟まれて存在する構造を備えたことを特徴とす
る。前記において、反強誘電相を有する液晶層とは、反
強誘電相を主成分とする液晶でも良いし、反強誘電相と
強誘電相との混合相を有する液晶層でも良い。
To achieve the above object, the spatial light modulator of the present invention is selected from a photoconductor having a current rectifying property and a liquid crystal layer having an antiferroelectric phase as a liquid crystal phase state. At least one liquid crystal layer is provided so as to be sandwiched between a pair of transparent electrodes. In the above description, the liquid crystal layer having an antiferroelectric phase may be a liquid crystal containing an antiferroelectric phase as a main component or a liquid crystal layer having a mixed phase of an antiferroelectric phase and a ferroelectric phase.

【0008】前記構成においては、反強誘電相を有する
液晶層が、印加電圧がある一定の電圧までの低電圧の場
合は反強誘電相の状態にあり、印加電圧が高い方の電圧
値のしきい値(Vth(H))以上の高電圧領域では液晶
相が強誘電相に相転移し、強誘電相の状態から電圧を減
少させ、低い方の電圧値のしきい値(Vth(L))で、
強誘電相から反強誘電相に相転移して戻り、かつ前記変
化が印加電圧の極性を反転した場合も同じく起こる液晶
層であることが好ましい。
In the above structure, the liquid crystal layer having the antiferroelectric phase is in the antiferroelectric phase state when the applied voltage is a low voltage up to a certain voltage, and the voltage value of the higher applied voltage is In a high voltage region equal to or higher than the threshold value (V th (H)), the liquid crystal phase undergoes a phase transition to the ferroelectric phase, the voltage is reduced from the state of the ferroelectric phase, and the lower threshold voltage value (V th (L))
It is preferable that the liquid crystal layer undergoes a phase transition from the ferroelectric phase to the antiferroelectric phase and returns, and the same phenomenon occurs when the change reverses the polarity of the applied voltage.

【0009】また前記構成においては、光導電体と液晶
層の間に互いに電気的に独立した微小形状の金属薄膜を
複数個有することが好ましい。また前記構成において
は、微小形状の金属薄膜間の光導電体の一部に溝部と、
その底部に金属薄膜を有することが好ましい。
Further, in the above structure, it is preferable that a plurality of minute metal thin films electrically independent of each other be provided between the photoconductor and the liquid crystal layer. Further, in the above structure, a groove is formed in a part of the photoconductor between the minute metal thin films,
It is preferable to have a metal thin film on the bottom thereof.

【0010】また前記構成においては、微小形状の金属
薄膜間の光導電体の一部に溝部と、その底部が絶縁膜で
覆われた金属薄膜を有することが好ましい。また前記構
成においては、微小形状の金属薄膜間の光導電体の一部
の溝部が、前記金属薄膜が画素間に張り出した庇部を有
することが好ましい。
Further, in the above structure, it is preferable that a groove portion is provided in a part of the photoconductor between the minute metal thin films, and a metal thin film whose bottom is covered with an insulating film. Further, in the above structure, it is preferable that a part of the groove portion of the photoconductor between the minute metal thin films has an eave portion in which the metal thin film projects between the pixels.

【0011】また前記構成においては、光導電体と液晶
層の間に誘電率の異なる薄膜の多層膜からなる誘電体反
射層を有することが好ましい。また前記構成において
は、偏光子と検光子を直交して配置したことが好まし
い。
Further, in the above structure, it is preferable that the photoconductor and the liquid crystal layer have a dielectric reflection layer formed of a multi-layered film of thin films having different dielectric constants. Moreover, in the said structure, it is preferable to arrange | position the polarizer and the analyzer orthogonally.

【0012】また前記構成においては、反強誘電相から
強誘電相に相転移させるためのしきい値Vth(H)以上
の電圧を印加する第一の期間と、強誘電相から反強誘電
相にもどすのに必要なしきい値Vth(L)以下の電圧を
印加する第二の期間から構成し、前記第一の期間では白
表示を行い、第二の期間では黒表示を行うことが好まし
い。
Further, in the above structure, a first period in which a voltage higher than a threshold value V th (H) for applying a phase transition from the antiferroelectric phase to the ferroelectric phase is applied, and the ferroelectric phase to the antiferroelectric phase are applied. A second period in which a voltage equal to or lower than a threshold value V th (L) necessary for returning to a phase is applied, and white display is performed in the first period and black display is performed in the second period. preferable.

【0013】また前記構成においては、電圧の印加を光
照射で行うことが好ましい。また前記構成においては、
空間光変調素子の光導電体に光照射する際、光導電体の
整流特性に対して逆方向になる極性に印加する電圧期間
に液晶層に印加される電圧が、反強誘電相から強誘電相
の相転移に要する所定の電圧以上になる光強度を与えて
光入力する手段を備えたことが好ましい。
In the above structure, it is preferable that the voltage is applied by light irradiation. Further, in the above configuration,
When the photoconductor of the spatial light modulator is irradiated with light, the voltage applied to the liquid crystal layer during the voltage period applied in the polarity opposite to the rectifying characteristics of the photoconductor changes from the antiferroelectric phase to the ferroelectric. It is preferable to provide a means for giving light intensity and a light input which is equal to or higher than a predetermined voltage required for phase transition.

【0014】また前記構成においては、透明電極間に印
加する電圧の単位周期が、液晶層が反強誘電相から強誘
電相に相転移に要する所定の電圧以上の電圧を光導電体
の整流特性に対して逆方向になる極性に印加する書き込
み電圧期間と、液晶層が強誘電相から反強誘電相に相転
移に要する所定の電圧以上の電圧を光導電体の整流特性
に対して順方向になる極性に印加する消去電圧期間から
なることが好ましい。
In the above structure, the unit cycle of the voltage applied between the transparent electrodes is a predetermined voltage or more required for the liquid crystal layer to undergo a phase transition from the antiferroelectric phase to the ferroelectric phase. The write voltage period applied in the opposite polarity with respect to the polarity of the photoconductor and the voltage higher than the predetermined voltage required for the liquid crystal layer to undergo the phase transition from the ferroelectric phase to the antiferroelectric phase It is preferable that the erasing voltage period is applied with the following polarity.

【0015】また前記構成においては、電流整流性を有
する光導電体が、非晶質シリコン(a−Si:H)層で
あることが好ましい。また前記構成においては、非晶質
シリコン(a−Si:H)が、ボロンを添加したi型a
−Si:H層であることが好ましい。
In the above structure, it is preferable that the photoconductor having a current rectifying property is an amorphous silicon (a-Si: H) layer. In the above structure, the amorphous silicon (a-Si: H) is the i-type a with boron added.
It is preferably a —Si: H layer.

【0016】次に本発明の液晶表示装置は、電流整流性
を有する光導電体と、液晶の相状態として反強誘電相を
有する液晶層が、一対の透明電極に挟まれて存在する構
造を備えた空間光変調素子と、その光導電体に光入力す
るための表示素子及び駆動電圧を前記空間光変調素子に
印加するための電源とを少なくとも備えたことを特徴と
する。
Next, the liquid crystal display device of the present invention has a structure in which a photoconductor having a current rectifying property and a liquid crystal layer having an antiferroelectric phase as a liquid crystal phase state are sandwiched between a pair of transparent electrodes. At least a spatial light modulation element provided, a display element for optically inputting into the photoconductor, and a power supply for applying a driving voltage to the spatial light modulation element are provided.

【0017】前記構成においては、空間光変調素子の駆
動電圧の周波数が、表示素子の表示周波数以上である光
入力手段を備えたことが好ましい。また前記構成におい
ては、光入力を行う表示素子が薄膜トランジスタ駆動に
よる液晶表示素子及び陰極線管表示素子から選ばれる少
なくとも一つの表示素子であることが好ましい。
In the above structure, it is preferable that the spatial light modulator includes a light input means in which the frequency of the drive voltage is equal to or higher than the display frequency of the display element. Further, in the above structure, it is preferable that the display element for inputting light is at least one display element selected from a liquid crystal display element driven by a thin film transistor and a cathode ray tube display element.

【0018】また前記構成においては、さらに、一定方
向に偏向した偏光板を介して直線偏向した入射光を空間
光変調素子の液晶層に照射し、前記空間光変調素子から
の反射光を前記偏光板と直交する方向に偏向方向を配置
した偏光板を介して読み出す際、最小の反射光強度を与
える液晶配向状態が反強誘電相となるように偏光板を配
置することが好ましい。
Further, in the above-mentioned structure, the liquid crystal layer of the spatial light modulator is irradiated with the incident light linearly deflected through the polarizing plate deflected in a fixed direction, and the reflected light from the spatial light modulator is polarized. It is preferable to arrange the polarizing plate so that the liquid crystal alignment state that gives the minimum reflected light intensity is the antiferroelectric phase when reading is performed through the polarizing plate whose deflection direction is orthogonal to the plate.

【0019】また前記構成においては、さらに、光導電
体に照射する光強度の増加に伴って、反強誘電相と強誘
電相との混合相の強誘電相の比率が増加することにより
階調表示する手段を備えたことが好ましい。
Further, in the above structure, the ratio of the ferroelectric phase of the mixed phase of the antiferroelectric phase and the ferroelectric phase increases with the increase of the intensity of the light irradiating the photoconductor, so that the gradation It is preferable that a means for displaying is provided.

【0020】また前記構成においては、陰極線管からの
テレビ動画像を光情報としてレンズを介して縮小して空
間光変調素子の有効面積内に照らし、一方、読みだし光
源からの光をコンデンサレンズを介して偏向ビームスプ
リッタに照射し、前記偏向ビームスプリッタによって直
線偏向した読みだし光を空間光変調素子に照射して、変
調を受けた反射光を投射レンズで拡大してスクリーン上
に結像させる手段を備えたことが好ましい。
Further, in the above construction, the television moving image from the cathode ray tube is reduced as light information through the lens to illuminate it within the effective area of the spatial light modulator, while the light from the reading light source is condensed by the condenser lens. Means for irradiating the deflected beam splitter via the deflected beam splitter, linearly deflected by the deflected beam splitter to the spatial light modulator, and irradiating the modulated reflected light with a projection lens to form an image on a screen. Is preferably provided.

【0021】[0021]

【作用】前記した本発明の液晶表示装置の構成によれ
ば、電流整流性を有する光導電体と、液晶の相状態とし
て反強誘電相を有する液晶層が、一対の透明電極に挟ま
れて存在する構造を備えたことにより、広い視野角と高
速応答性を保ち、動画像の光入力に対して中間調表示を
含めて再現することができ、また安定で信頼性の高い空
間光変調素子を実現できる。前記において、反強誘電相
を有する液晶層とは、反強誘電相を主成分とする液晶で
も良いし、反強誘電相と強誘電相との混合相を有する液
晶層でも良い。
According to the structure of the liquid crystal display device of the present invention described above, the photoconductor having the current rectifying property and the liquid crystal layer having the antiferroelectric phase as the phase state of the liquid crystal are sandwiched between the pair of transparent electrodes. Due to the existing structure, a wide viewing angle and high-speed response can be maintained, and it is possible to reproduce the moving image including the halftone display, and a stable and highly reliable spatial light modulator. Can be realized. In the above description, the liquid crystal layer having an antiferroelectric phase may be a liquid crystal containing an antiferroelectric phase as a main component or a liquid crystal layer having a mixed phase of an antiferroelectric phase and a ferroelectric phase.

【0022】また、前記空間光変調素子の透明電極間
に、液晶が反強誘電相から強誘電相に相転移に要する電
圧以上を光導電体の整流特性に対して逆方向になる極性
に印加する書き込み電圧期間と、液晶層が強誘電相から
反強誘電相に相転移に要する電圧以上を光導電体の整流
特性に対して順方向になる極性に印加する消去電圧期間
から単位周期を構成して駆動する。
Further, between the transparent electrodes of the spatial light modulator, a voltage equal to or higher than the voltage required for the liquid crystal to make a phase transition from the antiferroelectric phase to the ferroelectric phase is applied in a polarity opposite to the rectifying characteristics of the photoconductor. A unit cycle is composed of the write voltage period for which the liquid crystal layer is applied and the erase voltage period in which a voltage equal to or higher than the voltage required for the phase transition from the ferroelectric phase to the antiferroelectric phase is applied in the forward direction with respect to the rectifying characteristics of the photoconductor. And drive.

【0023】また、空間光変調素子の光導電体に光照射
し、光導電体の整流特性に対して逆方向になる極性に電
圧を印加する期間に、液晶層に印加される電圧が反強誘
電相から強誘電相に相転移するのに必要な電圧以上にす
る光強度を与える。
The voltage applied to the liquid crystal layer is inversely strong during the period in which the photoconductor of the spatial light modulator is irradiated with light and the voltage is applied in a polarity opposite to the rectifying characteristics of the photoconductor. It gives a light intensity higher than the voltage required for the phase transition from the dielectric phase to the ferroelectric phase.

【0024】また、一定方向に偏向した偏光板を介して
直線偏向した入射光を空間光変調素子に照射し、前記空
間光変調素子からの反射光を前記偏光板と直交する方向
に偏向方向を配置した偏光板を介して読み出す際、最小
の反射光強度を与える液晶の配向状態が反強誘電相とな
るように偏光板を配置する。
Further, incident light linearly deflected through a polarizing plate deflected in a fixed direction is applied to a spatial light modulating element, and reflected light from the spatial light modulating element is deflected in a direction orthogonal to the polarizing plate. When reading through the arranged polarizing plate, the polarizing plate is arranged so that the alignment state of the liquid crystal that gives the minimum reflected light intensity is the antiferroelectric phase.

【0025】さらに電流整流性を有する光導電体と、相
状態として反強誘電相を有する液晶層を一対の透明電極
に挟み込んで空間光変調素子とした場合、光書き込み方
法によって中間調表示された動画像を得る作用を以下の
3項目(光変調原理、中間調表示原理、動画表示原理)
に分けて説明する。 (1)光変調原理 反強誘電性液晶層に印加される電圧に対して、この液晶
層を通過する直線偏向した光が液晶によって変調を受け
出力された光強度の変化の代表例を図3に示した。印加
電圧に対して出力光は履歴を有する。図3において、印
加電圧が0Vから17Vまでの低電圧の場合は反強誘電
相の状態にあるが、印加電圧があるしきい値(V
th(H)、図3の例では17V)以上の高電圧領域にな
ると、液晶相は強誘電相に相転移する。次に電圧を減少
させると、より低い電圧値のしきい値(Vth(L)、図
3では6V以下)で、逆に強誘電相から反強誘電相に相
転移してもどる。この変化は印加電圧の極性を反転した
場合も同じく起こる。
Further, when a photoconductor having a current rectifying property and a liquid crystal layer having an antiferroelectric phase as a phase state are sandwiched between a pair of transparent electrodes to form a spatial light modulator, halftone display is performed by an optical writing method. The following three items are used to obtain a moving image (light modulation principle, halftone display principle, moving image display principle).
I will explain separately. (1) Light Modulation Principle A typical example of a change in the light intensity of linearly polarized light passing through the liquid crystal layer, which is modulated by the liquid crystal and output, with respect to the voltage applied to the antiferroelectric liquid crystal layer is shown in FIG. It was shown to. The output light has a history with respect to the applied voltage. In FIG. 3, when the applied voltage is a low voltage from 0 V to 17 V, it is in an antiferroelectric phase state, but the applied voltage has a certain threshold value (V
In the high voltage region of th (H), 17 V in the example of FIG. 3) or more, the liquid crystal phase undergoes a phase transition to a ferroelectric phase. Next, when the voltage is reduced, the phase transitions from the ferroelectric phase to the antiferroelectric phase at the lower threshold voltage value (V th (L), 6 V or less in FIG. 3). This change also occurs when the polarity of the applied voltage is reversed.

【0026】ここでは反強誘電相の状態が最も低い出力
光を与えるように、偏光子と検光子を直交するように配
置している。すなわち、低い印加電圧での反強誘電相状
態で黒表示、高い印加電圧での強誘電相状態で白表示と
する。反強誘電相状態は、層内で各分子の持つ自発分極
を打ち消す様に配置されるため、電極近傍における電荷
変動に対して安定な配位となる。従って反強誘電相を黒
表示に用いるとコントラストの高い表示が得られる。と
ころで印加電圧の極性に対して出力光の変化は対称とな
り、3安定な表示(図3におけるb´-a-bとc-dとc´-d
´の3つの領域部分)が可能である。
Here, the polarizer and the analyzer are arranged so as to be orthogonal to each other so as to provide output light having the lowest antiferroelectric phase state. That is, black display is performed in the antiferroelectric phase state at a low applied voltage, and white display is performed in the ferroelectric phase state at a high applied voltage. Since the antiferroelectric phase state is arranged so as to cancel the spontaneous polarization of each molecule in the layer, it becomes a stable coordination with respect to charge fluctuations near the electrodes. Therefore, when the antiferroelectric phase is used for black display, high contrast display can be obtained. By the way, the change of the output light becomes symmetric with respect to the polarity of the applied voltage, and the three stable displays (b′-ab, cd and c′-d in FIG. 3) are displayed.
3 ').

【0027】この反強誘電性液晶に対して図4に示す電
圧を印加して駆動を行う。1周期は反強誘電相から強誘
電相に相転移させるためのしきい値Vth(H)以上の電
圧を印加する第一の期間と、強誘電相から反強誘電相に
もどすのに必要なしきい値V th(L)以下の電圧を印加
する第二の期間から構成する。履歴特性が示すように第
一の期間では白表示となり、第二の期間では黒表示とな
る。従って図5のように電圧値の変化に応じて、白表示
と黒表示が交互に現れる。
The antiferroelectric liquid crystal shown in FIG.
Driving is performed by applying pressure. One cycle is strongly induced from the antiferroelectric phase
Threshold V for phase transition to electric phaseth(H) or higher
The first period of applying pressure and from the ferroelectric phase to the antiferroelectric phase
Threshold value V required for returning th(L) Apply voltage below
It consists of the second period. As the history characteristic shows
White display during the first period and black display during the second period.
It Therefore, as shown in FIG. 5, white display is performed according to the change in voltage value.
And black display appear alternately.

【0028】次に図1または図2に示す整流特性を有す
る光導電体105と、上記した反強誘電性液晶層118
を積層した構造の素子に、図4の駆動電圧を印加しなが
ら光を光導電体に照射する場合の出力を説明する。第一
の印加電圧期間は、整流特性に対して逆方向に電圧が印
加されるようにする。このとき図1の空間光変調素子の
等価回路は図6となる。Vth(H)以上である印加電圧
は光導電体に印加される電圧Va と反強誘電性液晶層に
印加される電圧Vf に分割される。光照射すると電荷が
発生し光電流Iphが流れ、その結果Va が低下しVf
増加する。第二の印加電圧期間では、図7の例に示した
光導電体の整流特性からわかるように、光照射に依らず
大きな電流が流れ、その結果Vf は増加する。図8に定
常な光照射という条件で光強度を変えた場合のVf と出
力光の時間変化を示した。光照射のない場合(図8(a)
)、第一の印加電圧期間ではVf がVth(H)以下と
なり、反強誘電相を維持して常に黒を表示する。光照射
する場合、光強度が増加すると(図8(b)、(c) 、(d)
)第一の印加電圧期間においては、光吸収によって光
導電体で発生する電荷が増加しそれに伴ってVf が増加
する。そしてVf がVth(H)以上となると液晶に相転
移が起こり、強誘電相の白表示の状態となる。第二の印
加電圧期間ではVf は光照射強度に依らずVth(L)以
上となって、液晶は反強誘電相に戻り黒表示の状態とな
る。 (2)中間調表示原理 光照射する光強度によって第一の印加電圧期間におい
て、相転移を起こすタイミングが異なる。即ち光照射す
る強度が強くなると、第一の期間でより速くVfがVth
(H)に到達してこのしきい値以上となって、液晶は相
転移し始める。光照射の強度変化に対してより短時間に
駆動の単位周期を設定すると、表示は第一の期間の白表
示の時間と、第二の期間の黒表示の時間の時間平均とな
る。従って照射光強度の増加に対して、この時間平均し
た結果として出力光強度は増加する。この作用によって
中間調表示が可能となる。次に液晶の相状態として反強
誘電相と強誘電相との混合相を有する液晶層の場合を考
える。しきい値はこの混合相の混合比率によって変化す
る。即ち反強誘電相の比率の増加は、Vth(H)の増加
をもたらす。従って、光照射光に対して滑らかに立ち上
がる特性を作り出すことが可能である。 (3)動画表示原理 空間光変調素子に入力する光情報が、一画面16.7m
secのテレビ信号によって表示された動画像で、この
映像を素子に書き込むとする。図9(a)に示すように
印加電圧の一周期を1msecで構成する場合、一画面
を約17回の第一の期間の光書き込みと第二の消去を繰
り返すこととなる。例えば陰極線管で映像を書き込む場
合、映像の各点の時間変化は蛍光体の発光特性によって
図9(b)であるのに対して、空間光変調素子の出力光
はこの蛍光体の発光を受けて図9(c)のように再現さ
れる。
Next, the photoconductor 105 having the rectifying characteristics shown in FIG. 1 or 2 and the antiferroelectric liquid crystal layer 118 described above.
The output in the case of irradiating the photoconductor with light while applying the drive voltage of FIG. 4 to the element having a laminated structure will be described. During the first applied voltage period, the voltage is applied in the direction opposite to the rectification characteristic. At this time, an equivalent circuit of the spatial light modulator of FIG. 1 is shown in FIG. The applied voltage equal to or higher than V th (H) is divided into the voltage V a applied to the photoconductor and the voltage V f applied to the antiferroelectric liquid crystal layer. Upon irradiation with light, charges are generated and a photocurrent I ph flows, resulting in a decrease in V a and an increase in V f . In the second applied voltage period, as can be seen from the rectification characteristics of the photoconductor shown in the example of FIG. 7, a large current flows regardless of light irradiation, and as a result, V f increases. FIG. 8 shows the time variation of V f and output light when the light intensity is changed under the condition of constant light irradiation. Without light irradiation (Fig. 8 (a)
), V f becomes V th (H) or less in the first applied voltage period, and the antiferroelectric phase is maintained to always display black. When light is irradiated, the light intensity increases (Fig. 8 (b), (c), (d)
) In the first applied voltage period, light absorption increases the charges generated in the photoconductor, and V f increases accordingly. Then, when V f becomes V th (H) or more, a phase transition occurs in the liquid crystal, and the ferroelectric phase is displayed in white. During the second applied voltage period, V f becomes V th (L) or more regardless of the light irradiation intensity, and the liquid crystal returns to the antiferroelectric phase to display black. (2) Halftone Display Principle The timing at which a phase transition occurs in the first applied voltage period differs depending on the intensity of light emitted. That is, when the intensity of light irradiation increases, V f becomes faster than V th in the first period.
When (H) is reached and the threshold value is exceeded, the liquid crystal starts to undergo phase transition. When the driving unit cycle is set to a shorter time with respect to the change in the intensity of light irradiation, the display is the time average of the white display time of the first period and the black display time of the second period. Therefore, as the irradiation light intensity increases, the output light intensity increases as a result of the time averaging. This action enables halftone display. Next, consider the case of a liquid crystal layer having a mixed phase of an antiferroelectric phase and a ferroelectric phase as the phase state of the liquid crystal. The threshold value changes depending on the mixing ratio of this mixed phase. That is, an increase in the ratio of antiferroelectric phase results in an increase in V th (H). Therefore, it is possible to create a characteristic that smoothly rises with respect to the light irradiation light. (3) Video display principle The optical information input to the spatial light modulator is 16.7 m per screen.
It is assumed that this image is written in the element by a moving image displayed by a television signal of sec. When one cycle of the applied voltage is configured to be 1 msec as shown in FIG. 9A, one screen repeats about 17 times of optical writing and second erasing in the first period. For example, when an image is written by a cathode ray tube, the time change of each point of the image is as shown in FIG. 9B due to the emission characteristics of the phosphor, whereas the output light of the spatial light modulator receives the emission of this phosphor. Is reproduced as shown in FIG. 9 (c).

【0029】[0029]

【実施例】以下実施例を用いて本発明をさらに具体的に
説明する。電流整流性を有する光導電体と、相状態とし
て反強誘電相を有する液晶層を一対の透明電極に挟み空
間光変調素子とする実施例を図1及び図2に示す。
The present invention will be described more specifically with reference to the following examples. 1 and 2 show an embodiment in which a photoconductor having a current rectifying property and a liquid crystal layer having an antiferroelectric phase as a phase state are sandwiched between a pair of transparent electrodes to form a spatial light modulator.

【0030】図1は、光導電体105と液晶層118の
間に互いに電気的に独立した微小形状の画素反射膜(金
属薄膜)108を複数個有する構造例である。整流性を
有する光導電体105の代表例としては、水素を含む非
晶質シリコン(以下a−Si:Hと称する)がある。光
導電体105の好ましい厚さは0.2〜10μm程度で
ある。またp型a−Si:H層104と液晶層118の
間には、i型a−Si:H層(光導電体)105及びn
型a−Si:H層106を形成し、p型a−Si:H層
104とi型a−Si:H層(光導電体)105及びn
型a−Si:H層106のの3層を連続して積層し、ダ
イオード構造の光導電体を形成する。
FIG. 1 shows an example of a structure in which a plurality of minute pixel reflection films (metal thin films) 108 electrically independent from each other are provided between the photoconductor 105 and the liquid crystal layer 118. A typical example of the photoconductor 105 having a rectifying property is amorphous silicon containing hydrogen (hereinafter referred to as a-Si: H). The preferable thickness of the photoconductor 105 is about 0.2 to 10 μm. Further, between the p-type a-Si: H layer 104 and the liquid crystal layer 118, the i-type a-Si: H layer (photoconductor) 105 and n are formed.
A type a-Si: H layer 106 is formed, and a p-type a-Si: H layer 104, an i-type a-Si: H layer (photoconductor) 105 and n are formed.
Three layers of the type a-Si: H layer 106 are continuously laminated to form a photoconductor having a diode structure.

【0031】光導電体105は画素毎に分割されてお
り、各金属薄膜の画素反射膜108は画素電極107と
同時に読みだし光を反射する反射膜の働きをする。画素
間には、底部に金属薄膜からなる出力遮光膜(金属薄
膜)109を持ち、更にカーボンブラックを30重量%
分散した高分子(ポリメチルメタクリレート)膜110
で埋められた溝構造を持つ。この溝構造は電荷が画素間
で拡散するのを防ぐとともに、画素間に照射された読み
だし光が光導電体へ漏れて誤動作するのを防ぐ。光導電
体105の下部には光入力情報を各画素に分離するため
の入力遮光膜103がある。反強誘電性液晶を配向する
ために、ラビング法によって同一方向に配向処理を施し
た高分子配向膜111、113で液晶層を挟んでいる。
液晶層の最適膜厚は反射モードであることを考慮して、
液晶の屈折率から最大の変調率が得られる条件より求め
られる光路長の半分と決まる。この最適膜厚と同一の粒
径を有するスペーサ112を分散することで液晶膜厚を
確保する。スペーサ112としてはたとえば酸化珪素を
用いることができる。スペーサ112の平均直径(すな
わち液晶膜厚)は0.5〜8μm程度が好ましい。
The photoconductor 105 is divided for each pixel, and the pixel reflection film 108 of each metal thin film functions simultaneously with the pixel electrode 107 as a reflection film for reflecting the read light. An output light-shielding film (metal thin film) 109 made of a metal thin film is provided on the bottom between the pixels, and further 30% by weight of carbon black is used.
Dispersed polymer (polymethylmethacrylate) film 110
It has a groove structure filled with. This groove structure prevents the charges from diffusing between the pixels and also prevents the read light irradiated between the pixels from leaking to the photoconductor and malfunctioning. Below the photoconductor 105 is an input light-shielding film 103 for separating light input information into each pixel. In order to align the antiferroelectric liquid crystal, the liquid crystal layer is sandwiched by the polymer alignment films 111 and 113 which are aligned in the same direction by the rubbing method.
Considering that the optimum thickness of the liquid crystal layer is the reflection mode,
From the refractive index of the liquid crystal, it is determined to be half the optical path length required under the condition that the maximum modulation rate is obtained. By dispersing the spacers 112 having the same particle diameter as the optimum film thickness, the liquid crystal film thickness is secured. As the spacer 112, for example, silicon oxide can be used. The average diameter of the spacers 112 (that is, the liquid crystal film thickness) is preferably about 0.5 to 8 μm.

【0032】一対の透明絶縁性基板101と115のそ
れぞれの表面、すなわち液晶層118に接する面に形成
された透明導電膜(透明電極)102、114に図4の
例に示すような電圧116を印加し素子117を駆動す
る。
A voltage 116 as shown in the example of FIG. 4 is applied to the transparent conductive films (transparent electrodes) 102 and 114 formed on the respective surfaces of the pair of transparent insulating substrates 101 and 115, that is, the surfaces in contact with the liquid crystal layer 118. The element 117 is driven to drive the element 117.

【0033】尚、光導電層に使用する他の材料には例え
ば、CdS,CdTe,CdSe,ZnS,ZnSe,
GaAs,GaN,GaP,GaAlAs,InP等の
化合物半導体、Se,SeTe,AsSe等の非晶質半
導体、Si,Ge,Si1-xx ,Si1-x Gex ,G
1-x x (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)、例えば無金属Pc,XPc(X=Cu,Ni,
Co,TiO,Mg,Si(OH)2 等)、AlClP
cCl,TiOClPcCl,InClPcCl,In
ClPc,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、等がある。
Other materials used for the photoconductive layer include, for example, CdS, CdTe, CdSe, ZnS, ZnSe,
Compound semiconductors such as GaAs, GaN, GaP, GaAlAs, InP, amorphous semiconductors such as Se, SeTe, AsSe, Si, Ge, Si 1-x C x , Si 1-x Ge x , G
e 1-x C x (0 <x <1) polycrystalline or amorphous semiconductor, and (1) phthalocyanine pigment (hereinafter abbreviated as “Pc”), for example, metal-free Pc, XPc (X = Cu, Ni) ,
Co, TiO, Mg, Si (OH) 2, etc.), AlClP
cCl, TiOClPcCl, InClPcCl, In
ClPc, InBrPcBr, etc. (2) Azo dyes such as monoazo dyes, disazo dyes, etc. (3) Penylene pigments such as penylene acid anhydride and penenylene imide,
(4) indigoid dye, (5) quinacridone pigment,
(6) Polycyclic quinones such as anthraquinones and pyrenequinones, (7) cyanine dyes, (8) xanthene dyes,
(9) A charge transfer complex such as PVK / TNF, (10) a eutectic complex formed from a pyrylium salt dye and a polycarbonate resin, and (11) an organic semiconductor such as an azurenium salt compound.

【0034】また、非晶質のSi(以下、a−Si),
非晶質のGe(以下、a−Ge),非晶質のSi1-x
x (以下、a−Si1-x x ),非晶質のSi1-x Ge
x (以下、a−Si1-x Gex ),非晶質のGe1-x
x (以下、a−Ge1-x x)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。
Amorphous Si (hereinafter a-Si),
Amorphous Ge (hereinafter a-Ge), amorphous Si 1-x C
x (hereinafter a-Si 1-x C x ), amorphous Si 1-x Ge
x (hereinafter a-Si 1-x Ge x ), amorphous Ge 1-x C
When x (hereinafter a-Ge 1-x C x ) is used in the photoconductive layer, it is also preferable to include hydrogen or a halogen element, and oxygen or halogen is included for the purpose of decreasing the dielectric constant and increasing the resistivity. It is also preferable to include nitrogen. In order to control the resistivity, elements such as B, Al, and Ga, which are p-type impurities, or P, As, which are n-type impurities, are added.
It is also preferable to add an element such as Sb. In this way, the amorphous materials doped with impurities are stacked to form p / n type, p / n type
By forming a junction of i-type, i / n-type, p / i / n-type, etc. and forming a depletion layer in the photoconductive layer, it is possible to control the dielectric constant and dark resistance or operating voltage polarity. is there. 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.

【0035】図2は光導電体と液晶層の間に誘電率の異
なる薄膜の多層膜202を有する構造例である。誘電体
多層膜202は可視光の読みだし光を反射するように設
計される。読みだし光のうち誘電体多層膜202を通過
するわずかの漏れ光は、遮光膜201によって吸収し光
導電体105に入射しないようにしている。
FIG. 2 shows an example of a structure having a thin multi-layer film 202 having different dielectric constants between a photoconductor and a liquid crystal layer. The dielectric multilayer film 202 is designed to reflect the visible light reading light. A small amount of leaked light that passes through the dielectric multilayer film 202 of the read light is absorbed by the light shielding film 201 so as not to enter the photoconductor 105.

【0036】以下具体的実施例を説明する。 (実施例1)図1に示す構造の空間光変調素子を図10
に示す工程によって作製した。 (1)光学研磨を施したガラス基板101(55mm×
65mm×1.1mm)の表面に透明導電膜102とし
てインジウム−錫酸化物合金(以下ITOと称する)を
スパッタ法によって100nmの厚さで成膜した。 (2)ITO透明導電膜102表面にクロム(以下Cr
と称する)を200nm電子ビーム蒸着法によって成膜
した後、一般的なフォトリソグラフィの手法を用いて幅
3.0μmの入力遮光膜103を形成した。 (3)次にプラズマCVD(chemical vapor deposite)
法によってボロンを100ppm添加したp型a−S
i:H層104(膜厚50nm)、無添加のi型a−S
i:H層105(光導電体)(膜厚1.7μm)及びリ
ンを1000ppm添加したn型a−Si:H層106
(膜厚300nm)の3層を連続して積層し、ダイオー
ド構造の光導電体を形成した。 (4)再びCrを全面に200nm蒸着し、23.5μ
m角の正方形を25μmのピッチで2000×2000
個(全4百万個)リソグラフィによって作製した。各C
r薄膜107は画素に相当し、有効領域は50mm×5
0mmである。入力遮光膜103は丁度Cr画素電極1
07間に位置するように設計した。ここでCr膜厚は2
0〜500nmの範囲とした。 (5)次にCF4 と酸素の混合ガスを用いたリアクティ
ブ・イオン・エッチング法によって、Cr画素をエッチ
ングマスクに用いて画素間のa−Si:H層を垂直方向
に0.5μm除去した後、等方的にエッチングできるC
4 酸素の混合ガスを用いたケミカル・ドライ・エッチ
ング法によって、水平方向に1.0μm除去することに
より、Cr画素間に庇(鍔)を持った溝を形成した。溝
部分は少なくとも画素間のn型a−Si:H層を除去す
ることになり、隣接する画素間での電荷のリークを防ぐ
ことができる。なお、エッチング条件によってはエッチ
ングのみでこの溝構造を作製するが可能である。 (6)アルミニウム(以下Alと称する)を電子ビーム
蒸着法によって20〜300nmの範囲で全面に成膜し
た。Cr画素上のAl膜は高反射率の画素反射膜108
となった。一方、溝部の底に成膜されたAl膜は画素間
から光導電体に読みだし光が入射するのを防ぐ出力遮光
膜109となった。
Specific examples will be described below. Example 1 FIG. 10 shows a spatial light modulator having the structure shown in FIG.
It was manufactured by the process shown in. (1) Optically polished glass substrate 101 (55 mm x
An indium-tin oxide alloy (hereinafter referred to as ITO) having a thickness of 100 nm was formed as a transparent conductive film 102 on a surface of 65 mm × 1.1 mm by a sputtering method. (2) Chromium (hereinafter Cr
Was formed by a 200 nm electron beam evaporation method, and then an input light shielding film 103 having a width of 3.0 μm was formed by using a general photolithography technique. (3) Next, plasma CVD (chemical vapor deposite)
P-type a-S containing 100 ppm of boron added by the method
i: H layer 104 (film thickness 50 nm), i-type a-S without addition
i: H layer 105 (photoconductor) (film thickness 1.7 μm) and n-type a-Si: H layer 106 containing 1000 ppm of phosphorus.
Three layers (thickness 300 nm) were successively laminated to form a photoconductor having a diode structure. (4) Cr is vapor-deposited again on the entire surface to a thickness of 200 nm and deposited to 23.5 μ.
2000 x 2000 squares of m square with a pitch of 25 μm
(4 million pieces in total) were produced by lithography. Each C
The r thin film 107 corresponds to a pixel, and the effective area is 50 mm × 5
It is 0 mm. The input light-shielding film 103 is just the Cr pixel electrode 1
It was designed to be located between 07. Here, the Cr film thickness is 2
The range was 0 to 500 nm. (5) Next, by a reactive ion etching method using a mixed gas of CF 4 and oxygen, the a-Si: H layer between pixels was removed by 0.5 μm in the vertical direction by using the Cr pixel as an etching mask. Later, it can be isotropically etched C
A chemical dry etching method using a mixed gas of F 4 oxygen was performed to remove 1.0 μm in the horizontal direction to form a groove having an eaves (collar) between Cr pixels. At least the n-type a-Si: H layer between the pixels is removed by the groove portion, and it is possible to prevent the leakage of charges between the adjacent pixels. Depending on the etching conditions, this groove structure can be produced only by etching. (6) Aluminum (hereinafter referred to as Al) was deposited on the entire surface in the range of 20 to 300 nm by the electron beam evaporation method. The Al film on the Cr pixel is the pixel reflection film 108 having a high reflectance.
Became. On the other hand, the Al film formed on the bottom of the groove portion became the output light-shielding film 109 for preventing the light from being read out from between the pixels and being incident on the photoconductor.

【0037】なお、Cr:150nmとAl:150n
mを連続して成膜することで、出力遮光膜109のAl
がその下部に位置するa−Si:H層に拡散することを
防ぐことも可能である。 (7)次にカーボン粒を分散した高分子膜を2μm膜厚
塗布した。この工程で溝部分は高分子膜で埋められ、且
つ画素表面も覆われる。酸素を用いたリアクティブ・イ
オン・エッチング法によって全面均一に高分子膜を除去
し、画素のAlが再び表面に現れたときエッチングを終
了した。この結果、画素間の溝部分にだけ高分子膜11
0が埋められる。この部分は画素間に入射した光を吸収
することによって遮光膜で覆われていないa−Si:H
層に読みだし光が入射するのを防ぐ。また画素間の高分
子膜は表示の際にはブラックマトリックスとなり、画素
間からの反射光を低く抑え、常に黒表示とする役割も兼
ねる。 (8)配向膜111としてポリイミド膜を50nm成膜
した。同様に対向基板となるITO114付きガラス基
板115にポリイミド膜113を50nm成膜した。次
いで、両基板共にナイロン布を専用のローラに巻き付け
て、基板に布を押しつけながらローラを回転させラビン
グ処理を施した。両基板のラビング方向は同一方向にし
た。次に、一方の基板上に液晶膜厚を制御するための粒
径1.5μmの酸化珪素からなるスペーサ112を分散
した。他方の基板の周辺に封止樹脂をスクリーン印刷し
両基板を張り合わせ、液晶セルを作った。 (9)液晶セルを真空装置に設置して減圧した後120
℃に加熱し、反強誘電性液晶(チッソ製CS−400
0)を毛細管現象によってセル内に注入した。
Cr: 150 nm and Al: 150 n
By continuously forming m, Al of the output light-shielding film 109 is formed.
Can also be prevented from diffusing into the a-Si: H layer located thereunder. (7) Next, a polymer film having carbon particles dispersed therein was applied in a thickness of 2 μm. In this step, the groove is filled with the polymer film and the pixel surface is also covered. The polymer film was uniformly removed over the entire surface by a reactive ion etching method using oxygen, and the etching was terminated when Al of the pixel appeared on the surface again. As a result, the polymer film 11 is formed only in the groove portion between the pixels.
Zeros are filled. This part is not covered with the light-shielding film by absorbing the light incident between the pixels a-Si: H
Prevents reading light from entering the layer. Further, the polymer film between pixels serves as a black matrix at the time of display, suppresses the reflected light from between pixels to be low, and also has a role of always displaying black. (8) A polyimide film having a thickness of 50 nm was formed as the alignment film 111. Similarly, a polyimide film 113 having a thickness of 50 nm was formed on the glass substrate 115 with the ITO 114, which was the opposite substrate. Then, a nylon cloth was wound around a dedicated roller for both substrates, and the rollers were rotated while pressing the cloth against the substrates for rubbing treatment. The rubbing directions of both substrates were the same. Next, spacers 112 made of silicon oxide having a particle diameter of 1.5 μm were dispersed on one of the substrates to control the liquid crystal film thickness. A liquid crystal cell was made by screen-printing a sealing resin around the other substrate and bonding the two substrates together. (9) After installing the liquid crystal cell in a vacuum device and reducing the pressure, 120
Antiferroelectric liquid crystal (CS-400 manufactured by Chisso)
0) was injected into the cell by capillarity.

【0038】この空間光変調素子117の光導電体に照
射する光書き込み光強度を変化させた時の反射光の時間
応答特性を図11に示す。駆動は消去のための順方向電
圧+10V、第二の印加時間0.1msecと光書き込
みのための逆方向電圧−20V、第一の印加時間1.1
msecとした。従って駆動周波数は833Hzであっ
た。
FIG. 11 shows the time response characteristic of the reflected light when the intensity of the optical writing light applied to the photoconductor of the spatial light modulator 117 is changed. Driving is performed with a forward voltage of +10 V for erasing, a second application time of 0.1 msec and a reverse voltage of -20 V for optical writing, and a first application time of 1.1.
It was set to msec. Therefore, the driving frequency was 833 Hz.

【0039】偏光子の偏向方向をラビング方向に一致す
るように設置すると、反強誘電相の状態で黒表示とな
る。光書き込み光強度を0から0.8mW/cm2 まで
変化させたとき、その強度の増加に依って反射光強度が
増加した。
When the polarizing direction of the polarizer is set so as to coincide with the rubbing direction, black display is obtained in the antiferroelectric phase state. When the optical writing light intensity was changed from 0 to 0.8 mW / cm 2 , the reflected light intensity increased due to the increase in the intensity.

【0040】反射光強度の時間平均で出力光を定義する
と、光書き込み光強度に対する出力光の変化は図12と
なる。光書き込み光強度を0から0.8mW/cm2
での変化で反射率は0%から80%まで制御される中間
調表示である。
When the output light is defined by the time average of the reflected light intensity, the change of the output light with respect to the optical writing light intensity is as shown in FIG. This is a halftone display in which the reflectance is controlled from 0% to 80% by changing the optical writing light intensity from 0 to 0.8 mW / cm 2 .

【0041】なお最大の反射率が80%となるのは、光
書き込み時の印加電圧が最大20Vであり、この電界強
度での相転移に要する時間が0.3msecであるため
である。1.1msecの期間中で、この転移時間は白
表示をすることにとっては損失となる。コントラスト比
は最大200以上を確保した。
The maximum reflectance is 80% because the maximum voltage applied during optical writing is 20 V and the time required for the phase transition at this electric field strength is 0.3 msec. During the period of 1.1 msec, this transition time is a loss for displaying white. The maximum contrast ratio was 200 or more.

【0042】この空間光変調素子117を用いてプロジ
ェクションテレビシステムを構築した。システムの概念
図を図13に示す。フレーム周波数60Hzのテレビ動
画像を光情報として入射するため、例えば対角7インチ
の陰極線管301(以下CRTと称する)を用いてレン
ズ302を介して縮小して5cm×5cmの空間光変調
素子117の有効面積内に照らした。CRTの蛍光体
は、約10msecの残光時間を持ち、しかもa−S
i:H層の高感度波長域によく一致する緑色蛍光体P1
を選んだ。読みだし光源はメタルハライドランプ303
(250W、発光効率70lm/W)を用い、コンデン
サレンズ304によって空間光変調素子117に均一且
つ高輝度になるように設定した。偏向ビームスプリッタ
305によって直線偏向した読みだし光を空間光変調素
子117に照射して、変調を受けた反射光を投射レンズ
306で拡大し、スクリーン307上に結像させた。ス
クリーン上には対角70インチの拡大画像を表示した。
尚、緑色のダイクロイックフィルタを光源303の直後
に赤外および紫外カットフィルタと共に設置し、偏向ビ
ームスプリッタ305もその特性が緑色に対応するもの
を用いた。スクリーン307上には250lmの光束が
到達しており、光利用効率は1lm/Wを得た。スクリ
ーン上でのコントラスト比は100:1を越えていた。
表示された動画像は残像もなく、良好な中間調表示を得
た。
A projection television system was constructed using the spatial light modulator 117. A conceptual diagram of the system is shown in FIG. Since a television moving image with a frame frequency of 60 Hz is incident as optical information, for example, a cathode ray tube 301 (hereinafter referred to as a CRT) having a diagonal size of 7 inches is used to reduce the size through a lens 302 and a spatial light modulator 117 having a size of 5 cm × 5 cm. Illuminated within the effective area of. The CRT phosphor has an afterglow time of about 10 msec, and aS
i: Green phosphor P1 that matches well with the high-sensitivity wavelength region of the H layer
I chose. Metal halide lamp 303 for reading light source
(250 W, luminous efficiency 70 lm / W) was used, and the condenser lens 304 was used to set the spatial light modulator 117 so as to have uniform and high brightness. The spatial light modulator 117 was irradiated with the read light linearly deflected by the deflecting beam splitter 305, and the modulated reflected light was enlarged by the projection lens 306 and focused on the screen 307. A 70-inch diagonal enlarged image was displayed on the screen.
A green dichroic filter was installed immediately after the light source 303 together with infrared and ultraviolet cut filters, and a deflecting beam splitter 305 whose characteristics correspond to green was used. A light flux of 250 lm reached the screen 307, and the light utilization efficiency was 1 lm / W. The contrast ratio on the screen was over 100: 1.
The displayed moving image had no afterimage, and a good halftone display was obtained.

【0043】光書き込み手段として、薄膜トランジスタ
駆動による液晶素子をCRT301の替わりに用いたプ
ロジェクションシステムを作製した。この液晶素子の開
口率が30%であるため、CRT書き込みに比べてスク
リーン上での輝度は低下するものの、システムは小型化
された。
A projection system using a liquid crystal element driven by a thin film transistor as an optical writing means instead of the CRT 301 was manufactured. Since the aperture ratio of this liquid crystal element is 30%, the brightness on the screen is lower than that in CRT writing, but the system is downsized.

【0044】(実施例2)図2に示した構造の空間光変
調素子203を以下の方法で作製した。実施例1と同様
に光学研磨を施したガラス基板101(55mm×65
mm×1.1mm)の表面に、透明導電膜としてITO
透明導電膜102をスパッタ法によって厚さ100nm
に成膜した。次にプラズマCVD法によってボロンを1
00ppm添加したp型a−Si:H層104(膜厚5
0nm)、無添加のi型a−Si:H層105(膜厚
1.7ミクロンメートル)及びリンを1000ppm添
加したn型a−Si:H層106(膜厚300nm)の
3層を連続して積層し、ダイオード構造の光導電体を形
成した。
Example 2 A spatial light modulator 203 having the structure shown in FIG. 2 was manufactured by the following method. A glass substrate 101 (55 mm × 65) that has been optically polished in the same manner as in Example 1
(mm × 1.1 mm) surface with ITO as a transparent conductive film
The transparent conductive film 102 is formed to a thickness of 100 nm by the sputtering method.
It was formed into a film. Next, boron 1 is added by the plasma CVD method.
P-type a-Si: H layer 104 added with 00 ppm (film thickness 5
0 nm), an i-type a-Si: H layer 105 (thickness 1.7 μm) without addition, and an n-type a-Si: H layer 106 (thickness 300 nm) containing 1000 ppm of phosphorus are continuously formed. And laminated to form a photoconductor having a diode structure.

【0045】この膜上に蒸着法によって遮光層201の
CdSe層を500nm成膜した。CdSe層は可視光
を吸収する。続いてスパッタ法によって酸化チタン層と
酸化珪素層の積層からなら誘電体多層膜202を作製し
た。反射スペクトルは緑色を含む波長に対して99.9
%以上の反射率を有していた。この誘電体膜の上に実施
例1同様に配向膜111としてポリイミド膜を50nm
成膜した。
On this film, a CdSe layer of the light shielding layer 201 was formed to a thickness of 500 nm by vapor deposition. The CdSe layer absorbs visible light. Subsequently, a dielectric multilayer film 202 was formed by stacking a titanium oxide layer and a silicon oxide layer by a sputtering method. The reflection spectrum is 99.9 for wavelengths including green.
It had a reflectance of at least%. A polyimide film having a thickness of 50 nm is formed as an alignment film 111 on the dielectric film as in the first embodiment.
A film was formed.

【0046】以下実施例1と同様に液晶セルを組み上
げ、反強誘電性液晶を持つ空間光変調素子203を作製
した。この空間光変調素子を実施例1で用いたプロジェ
クションテレビシステムに設置して動画像を出力した。
Then, a liquid crystal cell was assembled in the same manner as in Example 1 to fabricate a spatial light modulator 203 having an antiferroelectric liquid crystal. This spatial light modulator was installed in the projection television system used in Example 1 to output a moving image.

【0047】スクリーン上には250lmの光束が到達
しており、光利用効率は1lm/Wを得た。スクリーン
上でのコントラスト比は100:1を越えていた。
A light flux of 250 lm reached the screen, and the light utilization efficiency was 1 lm / W. The contrast ratio on the screen was over 100: 1.

【0048】[0048]

【発明の効果】以上説明した通り、本発明によれば、光
導電体と液晶層からなる空間光変調素子において、広い
視野角と高速応答性を保ち、動画像の光入力に対して中
間調表示を含めて再現できた。また安定で信頼性の高い
素子を提供できた。この素子を用いた光書き込み型のプ
ロジェクションテレビは、大画面、光輝度、高解像度、
高コントラストの画像表示を得ることができた。
As described above, according to the present invention, in a spatial light modulator comprising a photoconductor and a liquid crystal layer, a wide viewing angle and a high speed response are maintained, and a halftone is applied to an optical input of a moving image. I was able to reproduce it including the display. In addition, a stable and highly reliable element could be provided. The optical writing projection TV using this element has a large screen, light brightness, high resolution,
A high contrast image display could be obtained.

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

【図1】 本発明の一実施例の空間光変調素子を模式的
に示す断面図
FIG. 1 is a sectional view schematically showing a spatial light modulator according to an embodiment of the present invention.

【図2】 本発明の一実施例の空間光変調素子を模式的
に示す断面図
FIG. 2 is a sectional view schematically showing a spatial light modulator according to an embodiment of the present invention.

【図3】 同反強誘電性液晶の印加電圧に対する反射率
のヒステリシス特性図
FIG. 3 is a hysteresis characteristic diagram of reflectance with respect to an applied voltage of the same antiferroelectric liquid crystal.

【図4】 同非対称印加パルス電圧に対する反強誘電性
液晶の反射特性図
FIG. 4 is a reflection characteristic diagram of the antiferroelectric liquid crystal with respect to the same asymmetric applied pulse voltage.

【図5】 同非対称印加パルス電圧と反強誘電性液晶の
反射率の時間変化を示す図
FIG. 5 is a diagram showing changes with time in the asymmetric applied pulse voltage and the reflectance of the antiferroelectric liquid crystal.

【図6】 本発明の一実施例の空間光変調素子の等価回
路図
FIG. 6 is an equivalent circuit diagram of the spatial light modulator of one embodiment of the present invention.

【図7】 本発明の一実施例のa-Si:H光導電体の整流特
性図
FIG. 7 is a rectification characteristic diagram of an a-Si: H photoconductor according to an embodiment of the present invention.

【図8】 本実施例の液晶層に印加される電圧と反射率
の時間変化を示す図
FIG. 8 is a diagram showing changes with time in voltage applied to the liquid crystal layer and reflectance in this example.

【図9】 本発明の一実施例の動画像表示のための光書
き込み方法を示す図
FIG. 9 is a diagram showing an optical writing method for displaying a moving image according to an embodiment of the present invention.

【図10】 本発明の一実施例の空間光変調素子の製造
工程図
FIG. 10 is a manufacturing process diagram of a spatial light modulator according to an embodiment of the present invention.

【図11】 本発明の一実施例の空間光変調素子の光書
き込み光強度を変化させたときの反射光の時間応答特性
FIG. 11 is a time response characteristic diagram of reflected light when the optical writing light intensity of the spatial light modulator according to the embodiment of the present invention is changed.

【図12】 本発明の一実施例の光書き込み光強度に対
する反射光強度の時間平均での出力光の変化を示す図
FIG. 12 is a diagram showing a change in output light in time average of reflected light intensity with respect to optical writing light intensity in one embodiment of the present invention.

【図13】 本発明の一実施例の空間光変調素子を用い
たプロジェクションテレビシステムを示す図
FIG. 13 is a diagram showing a projection television system using a spatial light modulator according to an embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

101 透明絶縁性基板 102 透明導電膜(透明電極) 103 入力遮光膜 104 p型a-Si:H膜 105 i型a-Si:H膜(光導電体) 106 n型a-Si:H膜 107 画素電極 108 画素反射膜(金属薄膜) 109 出力遮光膜(金属薄膜) 110 高分子膜 111 配向膜 112 スペーサ 113 配向膜 114 透明導電膜(透明電極) 115 透明絶縁性基板 116 駆動電圧 117 空間光変調素子 118 液晶層 201 遮光層 202 誘電体多層膜 203 空間光変調素子 301 陰極線管(CRT) 302 レンズ 303 光源メタルハライドランプ 304 コンデンサレンズ 305 偏向ビームスプリッタ 306 投射レンズ 307 スクリーン 101 transparent insulating substrate 102 transparent conductive film (transparent electrode) 103 input light-shielding film 104 p-type a-Si: H film 105 i-type a-Si: H film (photoconductor) 106 n-type a-Si: H film 107 Pixel electrode 108 Pixel reflective film (metal thin film) 109 Output light-shielding film (metal thin film) 110 Polymer film 111 Alignment film 112 Spacer 113 Alignment film 114 Transparent conductive film (transparent electrode) 115 Transparent insulating substrate 116 Drive voltage 117 Spatial light modulation Element 118 Liquid crystal layer 201 Light shielding layer 202 Dielectric multilayer film 203 Spatial light modulation element 301 Cathode ray tube (CRT) 302 Lens 303 Light source metal halide lamp 304 Condenser lens 305 Deflection beam splitter 306 Projection lens 307 Screen

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 G09G 3/18 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Internal reference number FI technical display location G09G 3/18

Claims (20)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 電流整流性を有する光導電体と、液晶の
相状態として反強誘電相を有する液晶層から選ばれる少
なくとも一つの液晶層が、一対の透明電極に挟まれて存
在する構造を備えた空間光変調素子。
1. A structure in which a photoconductor having a current rectifying property and at least one liquid crystal layer selected from a liquid crystal layer having an antiferroelectric phase as a liquid crystal phase state are sandwiched between a pair of transparent electrodes. Spatial light modulator equipped.
【請求項2】 反強誘電相を有する液晶層が、印加電圧
がある一定の電圧までの低電圧の場合は反強誘電相の状
態にあり、印加電圧が高い方の電圧値のしきい値(Vth
(H))以上の高電圧領域では液晶相が強誘電相に相転
移し、強誘電相の状態から電圧を減少させ、低い方の電
圧値のしきい値(Vth(L))で、強誘電相から反強誘
電相に相転移して戻り、かつ前記変化が印加電圧の極性
を反転した場合も同じく起こる液晶層である請求項1に
記載の空間光変調素子。
2. A threshold value of a voltage value of a liquid crystal layer having an antiferroelectric phase, which is in an antiferroelectric phase when the applied voltage is a low voltage up to a certain voltage and the applied voltage is higher. (V th
In the high voltage region above (H), the liquid crystal phase undergoes a phase transition to the ferroelectric phase, the voltage is reduced from the state of the ferroelectric phase, and at the lower threshold voltage value (V th (L)), The spatial light modulator according to claim 1, wherein the spatial light modulator is a liquid crystal layer that undergoes a phase transition from a ferroelectric phase to an antiferroelectric phase and returns, and the change also occurs when the polarity of an applied voltage is reversed.
【請求項3】 光導電体と液晶層の間に互いに電気的に
独立した微小形状の金属薄膜を複数個有する請求項1に
記載の空間光変調素子。
3. A spatial light modulator according to claim 1, wherein a plurality of minute metal thin films electrically independent of each other are provided between the photoconductor and the liquid crystal layer.
【請求項4】 微小形状の金属薄膜間の光導電体の一部
に溝部と、その底部に金属薄膜を有する請求項3に記載
の空間光変調素子。
4. The spatial light modulator according to claim 3, wherein a groove is provided in a part of the photoconductor between the minute metal thin films, and the metal thin film is provided at the bottom thereof.
【請求項5】 微小形状の金属薄膜間の光導電体の一部
に溝部と、その底部が絶縁膜で覆われた金属薄膜を有す
る請求項4に記載の空間光変調素子。
5. The spatial light modulator according to claim 4, wherein a groove is provided in a part of the photoconductor between the minute metal thin films, and the metal thin film has a bottom covered with an insulating film.
【請求項6】 微小形状の金属薄膜間の光導電体の一部
の溝部が、前記金属薄膜が画素間に張り出した庇部を有
する請求項3に記載の空間光変調素子。
6. The spatial light modulator according to claim 3, wherein a part of the groove portion of the photoconductor between the minute metal thin films has an eave portion in which the metal thin film is projected between the pixels.
【請求項7】 光導電体と液晶層の間に誘電率の異なる
薄膜の多層膜からなる誘電体反射層を有する請求項1に
記載の空間光変調素子。
7. The spatial light modulator according to claim 1, further comprising a dielectric reflection layer formed of a multi-layered thin film having different dielectric constants between the photoconductor and the liquid crystal layer.
【請求項8】 偏光子と検光子を直交して配置した請求
項1に記載の空間光変調素子。
8. The spatial light modulator according to claim 1, wherein the polarizer and the analyzer are arranged orthogonally to each other.
【請求項9】 反強誘電相から強誘電相に相転移させる
ためのしきい値Vth(H)以上の電圧を印加する第一の
期間と、強誘電相から反強誘電相にもどすのに必要なし
きい値Vth(L)以下の電圧を印加する第二の期間から
構成し、前記第一の期間では白表示を行い、第二の期間
では黒表示を行う請求項2に記載の空間光変調素子。
9. A first period of applying a voltage equal to or higher than a threshold value V th (H) for causing a phase transition from an antiferroelectric phase to a ferroelectric phase, and returning from the ferroelectric phase to the antiferroelectric phase. 3. A second period in which a voltage equal to or lower than a threshold value V th (L) necessary for the application is applied, white display is performed in the first period, and black display is performed in the second period. Spatial light modulator.
【請求項10】 電圧の印加を光照射で行う請求項2に
記載の空間光変調素子。
10. The spatial light modulator according to claim 2, wherein the voltage is applied by light irradiation.
【請求項11】 空間光変調素子の光導電体に光照射す
る際、光導電体の整流特性に対して逆方向になる極性に
印加する電圧期間に液晶層に印加される電圧が、反強誘
電相から強誘電相の相転移に要する所定の電圧以上にな
る光強度を与えて光入力する手段を備えた請求項10に
記載の空間光変調素子。
11. When the photoconductor of the spatial light modulator is irradiated with light, the voltage applied to the liquid crystal layer during the voltage period applied in a polarity opposite to the rectifying characteristic of the photoconductor is anti-strong. 11. The spatial light modulator according to claim 10, further comprising means for giving a light intensity that gives a light intensity equal to or higher than a predetermined voltage required for the phase transition from the dielectric phase to the ferroelectric phase and inputting the light.
【請求項12】 透明電極間に印加する電圧の単位周期
が、液晶層が反強誘電相から強誘電相に相転移に要する
所定の電圧以上の電圧を光導電体の整流特性に対して逆
方向になる極性に印加する書き込み電圧期間と、液晶層
が強誘電相から反強誘電相に相転移に要する所定の電圧
以上の電圧を光導電体の整流特性に対して順方向になる
極性に印加する消去電圧期間からなる請求項2に記載の
空間光変調素子。
12. A unit cycle of a voltage applied between the transparent electrodes is a voltage higher than a predetermined voltage required for the liquid crystal layer to undergo a phase transition from an antiferroelectric phase to a ferroelectric phase with respect to the rectifying characteristic of the photoconductor. Direction applied to the photoconductor, and a voltage equal to or higher than the predetermined voltage required for the liquid crystal layer to make a phase transition from the ferroelectric phase to the antiferroelectric phase is set to the polarity that is in the forward direction with respect to the rectifying characteristics of the photoconductor. The spatial light modulator according to claim 2, wherein the spatial light modulator comprises an applied erase voltage period.
【請求項13】 電流整流性を有する光導電体が、非晶
質シリコン(a−Si:H)層である請求項1に記載の
空間光変調素子。
13. The spatial light modulator according to claim 1, wherein the photoconductor having a current rectifying property is an amorphous silicon (a-Si: H) layer.
【請求項14】 非晶質シリコン(a−Si:H)が、
ボロンを添加したi型a−Si:H層である請求項13
に記載の空間光変調素子。
14. Amorphous silicon (a-Si: H)
14. The i-type a-Si: H layer added with boron.
The spatial light modulator according to.
【請求項15】 電流整流性を有する光導電体と、液晶
の相状態として反強誘電相を有する液晶層が、一対の透
明電極に挟まれて存在する構造を備えた空間光変調素子
と、その光導電体に光入力するための表示素子及び駆動
電圧を前記空間光変調素子に印加するための電源とを少
なくとも備えた液晶表示装置。
15. A spatial light modulator having a structure in which a photoconductor having a current rectifying property and a liquid crystal layer having an antiferroelectric phase as a liquid crystal phase state are sandwiched between a pair of transparent electrodes. A liquid crystal display device comprising at least a display element for optically inputting to the photoconductor and a power supply for applying a driving voltage to the spatial light modulation element.
【請求項16】 空間光変調素子の駆動電圧の周波数
が、表示素子の表示周波数以上である光入力手段を備え
た請求項15に記載の液晶表示装置。
16. The liquid crystal display device according to claim 15, further comprising an optical input unit in which the frequency of the drive voltage of the spatial light modulator is equal to or higher than the display frequency of the display element.
【請求項17】 光入力を行う表示素子が薄膜トランジ
スタ駆動による液晶表示素子及び陰極線管表示素子から
選ばれる少なくとも一つの表示素子である請求項15に
記載の液晶表示装置。
17. The liquid crystal display device according to claim 15, wherein the display element for inputting light is at least one display element selected from a liquid crystal display element driven by a thin film transistor and a cathode ray tube display element.
【請求項18】 請求項15に記載の液晶表示装置であ
って、さらに、一定方向に偏向した偏光板を介して直線
偏向した入射光を空間光変調素子の液晶層に照射し、前
記空間光変調素子からの反射光を前記偏光板と直交する
方向に偏向方向を配置した偏光板を介して読み出す際、
最小の反射光強度を与える液晶配向状態が反強誘電相と
なるように偏光板を配置する液晶表示装置。
18. The liquid crystal display device according to claim 15, further comprising irradiating the liquid crystal layer of the spatial light modulator with incident light linearly polarized through a polarizing plate polarized in a fixed direction, When the reflected light from the modulation element is read out through a polarizing plate whose deflection direction is arranged in a direction orthogonal to the polarizing plate,
A liquid crystal display device in which a polarizing plate is arranged so that the liquid crystal alignment state that gives the minimum reflected light intensity is in the antiferroelectric phase.
【請求項19】 請求項15に記載の液晶表示装置であ
って、さらに、光導電体に照射する光強度の増加に伴っ
て、反強誘電相と強誘電相との混合相の強誘電相の比率
が増加することにより階調表示する手段を備えた液晶表
示装置。
19. The liquid crystal display device according to claim 15, further comprising a ferroelectric phase of a mixed phase of an antiferroelectric phase and a ferroelectric phase as the intensity of light applied to the photoconductor increases. A liquid crystal display device provided with means for displaying gradation by increasing the ratio.
【請求項20】 請求項15に記載の液晶表示装置であ
って、陰極線管からのテレビ動画像を光情報としてレン
ズを介して空間光変調素子の有効面積内に照らし、一
方、読みだし光源からの光をコンデンサレンズを介して
偏向ビームスプリッタに照射し、前記偏向ビームスプリ
ッタによって直線偏向した読みだし光を空間光変調素子
に照射して、変調を受けた反射光を投射レンズで拡大し
てスクリーン上に結像させる手段を備えた液晶表示装
置。
20. The liquid crystal display device according to claim 15, wherein the television moving image from the cathode ray tube is illuminated as optical information through the lens into the effective area of the spatial light modulation element, while the light source is read out. Irradiating the polarized light to the deflecting beam splitter through the condenser lens, irradiating the reading light linearly deflected by the deflecting beam splitter to the spatial light modulation element, and enlarging the modulated reflected light with the projection lens to screen. A liquid crystal display device having means for forming an image on the top.
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