JPH0321927A - 光書込型液晶ライトバルブ - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は，光プリンタの中間記憶媒体，画像表示装置．
光シャソタ．画像処理装置，光情報処理システム等に応
用される強誘電性液晶を用いた光書込型液晶ライトバル
ブに関するものである。

［発明の１既要コ 本発明は．暗時には高抵抗率，光照射時には高い導電率
を示す高感度な光導電層と．双安定メモリ性を有する強
透電性液晶を組合せた光書込型液晶ライトバルブの光導
電層の構造に関するもので光書込み側の透明電極上に，
バリア金属薄膜層その上に，水素化アモルファスシリコ
ンのｉ層からなる光導電層を形戒した構造をしており，
金属一半導体接合によるショットキーバリアダイオード
が形成され．暗時に逆方向電圧印加状態で非常に高い抵
抗率を示し．順方向電圧印加状態では逆方向印加状態よ
り低い抵抗率を示す。上記の構造を有する光導電膜を，
双安定メモリ性を有する強誘電性液晶と組合せることに
より，直流駆動による光書込みが可能で，またメモリ状
態の画像の消去も高速に行うことができる光書込型液晶
ライトバルブを実現した。

［従来の技術］ 従来から光書込型液晶ライトバルブは，アドレノシング
法や使用する液晶の表示モード等に．様々な検討が重ね
られている。中でも．ツイストネマティフクモードや．
電圧制御複屈折モードと光導電膜を組み合わせた液晶ラ
イトバルブは．ほぼ実用レベルに近い特性を有しており
，光情報処理用インコヒーレント　コヒーレント変換器
等に用いられてきている。しかしながら，これらのモー
ドでは書込み像のメモリ性は無く，書込み光を取り去る
と像は消滅してしまう。レーザー光等のビームスポット
でデジタル的に書込む場合も，書込み部分の像の保持時
間が短い為，解像度を上げる事が出来ず．高解像度の大
画面ディスプレーを得ようとすると．全く同じ箇所を高
速に何度も重ね書きする必要があり，そのための超高速
，超高精度なレーザースキャナ及び超高感度の光導電膜
の開発が不可欠となり，これを実現するのは極めて困難
な事である。コレステリックーネマティソク相転移モー
ドと光導電膜を組合せたものは，メモリ性は有するが，
書込み速度が遅く，コントラストが低いという欠点を有
していた。近年では，高速応答，メモリ性，高コントラ
スト，広視野再等，優れた特性を発見できる可能性のあ
る強誘電性液晶に着目し，強誘電性液晶と光導電膜とを
組み合わせた光書込型液晶ライトバルブが活発に研究さ
れるようになってきた。

［発明が解決しようこする課題］ 従来の光導電膜と強誘電性液晶を組合せた光書込型液晶
ライトバルプでは，暗時における光導電膜と強誘電性液
晶層の抵抗率がほぼおなし値を示し，印加された直流電
圧は．光導電膜と，強誘電液晶層に同し割合で印加され
る。このため強誘電性液晶の持っている，あるしきい値
での双安定メモリーを利用した光書込みが難しくなって
いる。さらに１従来の光導電膜においては印加される直
流電圧の極性が変わっても，抵抗率の値はほぼおなし値
を示すため，光書込みメモリーされた画像を消去する場
合．逆極性でかなり高い電圧を印加する必要があり，実
用上不利である。

［課題を解決するための手段］ 上記問題を解決するために．本発明は．光書込み側透明
電極と光導電膜の間に．光導電膜との接合面でショソト
キーバリアを形或するような金属材料の薄膜を設けた。

ショソトキーバリアは，暗暗時における逆方向での直流
電圧印加で．強誘電性液晶より大きな抵抗率を示し，双
安定メモリーを利用した光書込みを可能にし，また，順
方向での直流電圧印加で強誘電性液晶層より小さな抵抗
率を示し．光書込みメモリーされた画像を簡単に冫肖去
できる。

［作用］ 本発明の液晶ライトバルブは，■度，ショットキーバリ
アダイオード特性を示す光導電膜に暗時のしきい値電圧
よりも十分に高い順方向直流バイアス電圧を印加して強
誘電性液晶を一方向の安定状態まで揃え，その状態をメ
モリさせる。この第１の工程を経た後．暗時にはしきい
値電圧以下であり．光照射時にはしきい値電圧以上とな
る。逆極性の直流バイアス電圧を印加しながらレーザー
光等によって光書込みを行う第２の工程によって，画像
書込みを行う。光照射を受けた領域の光導電層には光キ
ャリアが発生し，発生したキャリアは直流バイアス電圧
により電界方向にドリフトし，その結果光導電層の抵抗
が下がり．光照射を受けた領域には，しきい値電圧以上
の逆極性の電圧が印加され，自発分極の反転に伴う液晶
分子の反転が起こり，もう一方の安定状態にメモリされ
る事になる。この様にして形成された画像は，第１の工
程によって揃えられた液晶分子の配列方向（又はそれと
直角方向）に偏光軸を合わせた直線偏光の投射光の照射
及び反射層により反射光の偏光方向に対し偏光軸が直交
（又は平行）するように配置された検光子を通した投影
によりスクリーン上に読み出すことができる。

［実施例］ 第１図は．本発明による液晶ライトバルブの構造を示す
断面図である。以下，図を用いて本発明の説明を行う。

レーザー光やＬＥＤ，ＣＲＴ等の光書込み手段（１）に
よる画像書込みが行われる側の透明基板（２ａ）の内側
には，透明電極（３ａ），バリア金属膜（１３）．光導
電層（４），遮光膜（５）．誘電体旦ラー（６），液晶
配向膜（７ａ〉が形戊されており，投射光（８）によっ
て反射投影される側の透明基板（２ｂ）の内側には対向
透明電極（３ｂ）．液晶配向膜（７ｂ）が形戒されてい
る。これら一対の透明基板は，グラスファイバ等のスベ
ーサ剤を含む外周シール（９）によって重ね合わされ．
その間隙には強誘電性液晶（１０）が封入されている。

上記の様な液晶ライトバルプによれば，外面からの書込
み光１によって強誘電性液晶層（１０〉に書込みが行わ
れ，また書込まれた光学情報は投影光により読み出し，
スクリーン（１２）へ映し出される．第２図は，本発明
による光導電層のバイアス電圧に対する抵抗率の値を示
す特性図である。逆バイアス状態では，ショットキーバ
リアによる大きな抵抗率を示し，順方向バイアス状態で
は，より小さな抵抗率を示す．第３図は，このようにし
て形成された光書込型液晶ライトバルブを用い，光書込
み側を暗くし，！極間に電圧を印加した時の電圧一光反
射率特性を示したものである。逆方向バイアス状態では
，光導電層の抵抗率は，強誘電性液晶よりも大きく．印
加電圧は殆ど，光導電層に印化される．順方向バイアス
状態では．光導電層の抵抗率は，強誘電性液晶よりも小
さく，印加電圧は，殆ど液晶層に印加される。第４図は
，光書込み側から全面に光照射を行いながら電極間に電
圧を印加した時の電圧一光反射率特性を示したものであ
る。この場合光導電層は全面にわたり低抵抗状態となっ
ており，印加電圧は殆ど強誘電性液晶に印加される。従
って、本発明の光書込型液晶ライトバルブに於では、第
３図に示す順方向バイアス状態の、低い印加電圧で液晶
分子のダイレクタを全面均一に配列保持させることが、
暗時に可能となり、また　第３図の逆方向バイアス状態
に印加電圧を変化させ大きな印加電圧を与えても液晶分
子のダイレクタの配列は保持された状態を保ち反射率は
高い状態を保つ。この状態で、書き込み光を照射すると
、光の照射された部分は、第４図に示す逆方向バイアス
状態の反射率特性の反射率の低い状態に変化し，光の照
射されなかった部分は反射率の高い状態に保つことによ
って，画像情報の書込みが可能になる。実施例において
は，先ず透明基板２ａ，２ｂとして両面とも１／４ラム
ダ以下に研磨された厚さ２ｍｍのガラス基板を用意し．
透明電極３ａ，３ｂとして５００Ａの厚さのＩＴＯ透明
電極を形成した。光書込み側透明電極層３ａ上には，バ
リア金属膜１３として，Ｐｔが薄膜形成されている。ｐ
ｔ薄膜は．真空蒸着によって形成されるが，ｒ￥すぎる
と光の透過率が低下するので，５０オングストロームの
膜厚を選んでいる。その上に，ＳｉＨ４を主体とするガ
スを放電分解して厚さ４ｕｍのイントリンシソクな水素
化アモルファスシリコン＜ａ−ｓ　ｉ：　Ｈ）　ヲ形成
し，光導電Ｎ４とした。この様にして形成した光導電層
の上にＳｉとＧｅを１５層積層して光反射膜としての誘
電体藁ラー６を形成した。誘電体ミラー６及び投影側の
透明基板３ｂ上に，一酸化珪素（Ｓｉ○〉を基板の法線
方向に対して８２度の角度で且つ蒸着の法線方向にセソ
トした膜厚計で２０００オングストロームの厚さに斜方
蒸着して液晶配向層７ａ，７ｂを形成した。透明基板２
ａ，２ｂは．その配向層７ａ，７ｂを対向させ．直径１
．Ｓｕｎ＋に制御され接着し，強誘電性液晶組底物は、
エステル系スメクチソクＣ液晶混合物に光学活性物質を
添加して強誘電性液晶ＭｌＦ２物としたものである。ま
た，この実用例においては，バリア金属膜１３の材料と
してｐｔが使用されているが，Ｉｒ，Ａｕ，Ｐｄ，Ｒｈ
，Ｎｉ，Ｃｒ等の金属を使用してバリア金属膜ｌ３を形
成した場合でも，ｐｔを使用した時と同じ結果が得られ
ている。次に本発明の液晶ライトバルブをインコヒーレ
ント．コヒーレント変換器として応用する場合の例を説
明する。第５図は．本発明に係わる液晶光学素子を用い
た可干渉光相関システムの概念図である。

測定対象物１９からの反射光は．レンズ２０により本発
明に係わる液晶ライトバルブ２ｌ上に結像される。ここ
で，本発明に係わる液晶光学素子は，非線形光学結晶を
用いたものに較べて大面積であるため，測定対象物が大
きくても対応でき，又，ＴＮ．ＤＳＭ等のモードの液晶
を用いたものに較べて応答速度が速いため，リアルタイ
ムに近い高速処理が可能である。液晶ライトバルブ２１
に生じた像には．偏光ビームスプリンター２２により直
線偏光に分けられ，その偏光軸方向が全消去時の強誘電
性液晶分子のダイレク夕方向に合ったコヒーレント光２
３が照射される。照射光は，書込みによってダイレクタ
の反転が起こった部分でのみ，復屈折による偏光状態の
変換を受けて反射される。前記反射光は，再び偏光ビー
ムスブリソタ−２２を通り，復屈折による偏光状態の変
換を受けた部分の強度が必然的に低くなって，入射光２
３のうち，偏光ビームスプリッター２２により液晶ライ
トバルブ２ｌへ入射しなかった戒分と合威サレ，レンズ
２４，マツチドフィルタ２５，レンズ２６を通って相関
座標面２７上に結像させることにより．光情報処理を行
うものである。本応用例に於て，本発明の液晶光学素子
によるインコヒーレント．コヒーレント変換器を用いた
ことにより，大きな物体にも用いることができ．かつ，
リアルタイムに近い高速処理が可能な可干渉光相関シス
テムが実現される ［発明の効果］ 以上述べてきた様に，本発明のショットキーバリアダイ
オード型の光導電層を用いた光書込型強誘電性液晶ライ
トバルブにおいては．直流バイアスにおいて光書込みが
実現でき，また，書込み画像の消去も低電圧で実現でき
る，大面積で高速なインコヒーレント．コヒーレント変
換器，書替え消去可能な光双安定メモリ等への応用が可
能である。具体的には．光プリンタの中間記憶媒体，画
像表示装置，光シャッター，画像処理装置，光情報処理
システム等への応用範囲を飛躍的に拡大する事ができる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は，本発明による光書込型液晶ライトバルブの構
造示す断面図，第２図は，本発明による光導電層のバイ
アス電圧に対する抵抗率の値を示す特性図，第３図は，
本発明の光書込型液晶ライトバルブの暗時における直流
バイアス電圧駆動による電圧一光反射率特性図，第４図
は．本発明の光書込型液晶ライトバルブの光照射時の直
流バイアス電圧駆動による電圧一光反射率特性図．第５
図は，本発明の液晶ライトバルブを用いた可干渉システ
ムの概念図である。 １・・光書込み手段，’ｌａ，’ｌｂ・・透明基盤，３
ａ，３ｂ・・透明電極，４・・光導電層，５・・遮光膜
．６・・誘電体ミラー，？ａ，７ｂ・・液晶配向膜，８
・・投射光，９・・外周シール，１０・・強誘電性液晶
，１１・・反射防止膜．ｌ２・・スクリーン，１３・・
バリア金属膜。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）レーザービーム、ＬＥＤ、ハロゲン光等の光によ
   る書き込み手段と、光導電層、光反射層、液晶配向層、
   強誘電性液晶が、電圧印加手段の形成された一対の透明
   電極基板間に挟持された構造を有し、前記強誘電性液晶
   は光反射率と印加電圧との間に双安定メモリー性を有す
   る光書込型液晶ライトバルブに於て、光書き込み側の透
   明電極と該光導電層の間に、ショットキー障壁をつくる
   バリア金属薄膜を形成したことを特徴とする光書込型液
   晶ライトバルブ。
2. （２）前記光導電層は、水素化アモルファスシリコンの
   ｉ型であり、前記バリア金属薄膜材料は、Ｐｔ、Ｉｒ、
   Ａｕ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｎｉ、Ｃｒ等の金属薄膜である事を
   特徴とする請求項１記載の光書込型液晶ライトバルブ。