DE69714807T2

DE69714807T2 - Räumlicher Lichtmodulator und Projektor

Info

Publication number: DE69714807T2
Application number: DE69714807T
Authority: DE
Inventors: Koji Akiyama; Kazunori Komori; Yasunori Kuratomi; Shinichi Mizuguchi; Kazuhiro Nishiyama; Akio Takimoto; Hiroshi Tsutsui
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1996-04-11
Filing date: 1997-04-09
Publication date: 2003-04-24
Anticipated expiration: 2017-04-10
Also published as: KR970071076A; KR100228886B1; EP0801321B1; EP0801321A3; EP0801321A2; US5798806A; DE69714807D1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen räumlichen Lichtmodulator, welcher in Projektoren zum Darstellen von Bildern auf großen Schirmen verwendet wird, welche auf einem CRT oder einer ähnlichen Wiedergabevorrichtung wiedergegeben werden, und einen Projektor, welcher den räumlichen Lichtmodulator verwendet.
Die Bildwiedergabevorrichtungen, welche zur Vergrößerungsprojektion und Präsentation von Bildern, welche auf einem CRT oder einem ähnlichen Monitor abgebildet werden, verwendet werden, waren in den letzten Jahren das Ziel von Entwicklungen. Dies liegt daran, dass es schwierig ist, konventionelle Direkt-Betrachturtgs- CRTs signifikant zu vergrößern, und die Auflösung verschlechtert sich, wenn die Helligkeit vergrößert wird bei Projektionsvorrichtungen, welche CRTs oder Dünnfilmtransistor (TFT)-getriebene Flüssigkristallanzeigen (LCD) verwenden. Um diese Probleme zu lösen, wurden Projektoren entwickelt, welche räumliche Lichtmodulationselemente verwenden, die eine fotoleitende Schicht und eine Lichtmodulationsschicht umfassen. Die Technologie von solchen Vorrichtungen ist in der japanischen Offenlegungsschrift Nr. 7-84282 und der USP 4,913,531 veröffentlicht. Die bekannte Technologie wird im Folgenden mit Bezug zu den Figuren beschrieben.
Fig. 9 ist eine perspektivische Ansicht eines Teils eines bekannten räumlichen Lichtmodulators (SLM). Wie in Fig. 9 gezeigt, ist eine transparente Elektrode 92b auf einem Glassubstrat 91b ausgebildet und eine amorphe Silizium (a-Si) fotoleitende Schicht 93, welche in einem Netzmuster geätzt ist, ist auf der transparenten Elektrode 92b ausgebildet. Die durch das Ätzen ausgebildeten netzförmigen Vertiefungen sind mit einem lichtblockierenden Material gefüllt. Eine reflektierende Elektrode 95, welche mehrere unterteilte Elektroden umfasst, ist in den rechtwinkligen Abschnitten ausgebildet, die durch und zwischen die Vertiefungen dieses Netzes ausgebildet sind. Eine andere transparente Elektrode 92a ist auf einem weiteren Glassubstrat 91a ausgebildet.
Das Glassubstrat 91a, auf dem die transparente Elektrode 92b, die a-Si fotoleitende Schicht 93, die lichtblockierende Schicht 94, die reflektierende Elektrode 95 angeordnet sind, wird dann mit dem Glassubstrat 91b, auf dem die andere transparente Elektrode 92a ausgebildet ist, kombiniert mit einem gleichförmigen, dazwischen ausgebildeten Spalt, indem Kügelchen 97 zwischen der transparenten Elektrode 92a und der reflektierenden Elektrode 95 platziert werden. Der räumliche Lichtmodulator (SLM) 90 wird vervollständigt, indem dieser Spalt mit einem Flüssigkristallmaterial gefüllt wird, um eine Flüssigkristall- (LC) Lichtmodulationsschicht 96 auszubilden.
In dem so ausgebildetem SLM 90 erzeugt die a-Si fotoleitende Schicht 93 Ladungen und ändert die Spannungen, welche an die reflektierenden Elektroden angelegt sind, entsprechend der Helligkeit von jedem Pixel in dem Eingangsbild, welches durch das Glassubstrat 91b mittels der fotoelektrischen Umwandlung projiziert wird. Die reflektierende Elektrode 95 bringt die Spannungen, welche durch die a-Si fotoleitende Schicht 93 erzeugt werden, zu der LC-Schicht 96. Starkes, einfallendes Licht von der Glassubstrat 91a-Seite des SLM 90 wird durch die LC-Schicht 96 entsprechend der Spannung moduliert, welche durch die reflektierende Elektrode 95 aufgebracht wird, und wird dann durch die reflektierende Elektrode 95 reflektiert. Die lichtblockierende Schicht 94 ist ausgebildet, um zu verhindern, dass das starke, einfallende Licht von der Glassubstrat 91a-Seite zu der a-Si fotoleitenden Schicht 93 der Vorrichtung gelangt aufgrund der Spalten zwischen den Elektroden der reflektierenden Elektrode 95.
Es ist zu beachten, dass die Netzvertiefungen, welche in der a-Si fotoleitenden Schicht 93 ausgebildet sind, sowohl tief als auch weit sein müssen und dann mit einer großen Menge eines lichtblockierenden Materials gefüllt werden, um zu verhindern, dass das starke einfallende Licht von dem Glassubstrat 91a die lichtblockierende Schicht 94 passiert und zu der a-Si fotoleitenden Schicht 93 durchdringt. Dieses Verfahren jedoch reduziert das Volumen der a-Si fotoleitenden Schicht 93 und reduziert folglich die fotoelektrische Umwandlungseffektivität.
Die Merkmale des Oberbegriffs von Anspruch 1 sind, in Kombination, aus der US-A- 5,461,501 (SATO HIDEO ET AL) bekannt. Entsprechend den PATENT ABS- TRACTS OF JAPAN vol. 095, no. 003, 28. April 1995, verwendet das räumliche optische Modulationselement der JP 06 347819 A (MATSUSHITA ELECTRIC IND CO LTD), 22 Dezember 1994, Karbonpartikel in einem fotopolymerisierbaren Polymerfilm zum Ausbilden einer lichtabschirmenden Schicht.
Entsprechend dieser Erfindung wird die lichtblockierende Schicht aus einem Harz hergestellt, welches als Hauptkomponente Karbon enthält.
Vorzugsweise umfasst ein Projektor einen Schirm,
- Bildbereitstellungsmittel zum Bereitstellen eines Eingangsbildes,
- einen räumlichen Lichtmodulator gemäß der vorliegenden Erfindung zum Modulieren und Reflektieren von Licht, welches auf die Ausleseseite fällt, entsprechend der Helligkeit von jedem Pixel in dem Eingangsbild,
- eine Lichtquelle zum Aussenden des einfallenden Lichtes,
- einen polarisierten Strahlteiler zum Reflektieren des einfallenden Lichts zu der Ausleseseite des SLM und zum Durchlassen von nur einer bestimmten polarisierten Lichtkomponente des reflektierten Lichtes von dem SLM, und
- eine Projektionslinse zum Fokussieren und Projizieren des Lichtes, welches durch den polarisierten Strahlteiler durchgelassen wurde, zu dem Schirm.
Eine bevorzugte Ausführungsform entsprechend der vorliegenden Erfindung wird nun mit Bezug zu den anhängenden Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:
- Fig. 1 einen Querschnitt eines räumlichen Lichtmodulators entsprechend der ersten Ausführungsform der Erfindung;
- Fig. 2 eine teilweise explodierte, perspektivische Ansicht der Konstruktion eines räumlichen Lichtmodulators entsprechend der ersten Ausführungsform der Erfindung;
- Fig. 3 wird verwendet, um den Herstellungsvorgang zu beschreiben, der für den räumlichen Lichtmodulator entsprechend der ersten Ausführungsform der Erfindung verwendet wird;
- Fig. 4 eine Draufsicht des überlappenden Spaltmusters der reflektierenden Elektrode 5 und der Antriebselektrode 8;
- Fig. 5 einen Graph, der das Verhältnis zwischen der Lichtblockadeeffektivität und dem Bewegungsabstand des Spaltmusters auf der reflektierenden Elektrode 5 zeigt;
- Fig. 6 einen Querschnitt einer Struktur, welche eine dielektrische Multischicht 10 in dem räumlichen Lichtmodulator entsprechend der ersten Ausführungsform der Erfindung umfasst; und
- Fig. 7 einen Querschnitt eines räumlichen Lichtmodulators entsprechend der zweiten Ausführungsform der Erfindung.

Ausführungsform 1

Fig. 1 ist ein Querschnitt eines räumlichen Lichtmodulators (SLM) 100 entsprechend der ersten Ausführungsform der Erfindung. Bezugnehmend zu Fig. 1 ist ersichtlich, dass der SLM 100 transparente Elektroden 2a und 2b auf Glassubstraten 1a und entsprechend 1b umfasst. Eine a-Si fotoleitende Schicht 3 ist auf der transparenten Elektrode 2b ausgebildet und eine Antriebselektrode 8, welche auf der a-Si fotoleitenden Schicht 3 ausgebildet ist, umfasst mehrere Elektroden. Eine lichtblockierende Schicht 4 ist auf der Antriebselektrode 8 ausgebildet. Eine reflektierende Elektrode 5, welche mehrere Elektroden umfasst, ist auf der lichtblockierenden Schicht 4 ausgebildet.
Der SLM 100 wird dann zusammengesetzt, indem ein gleichförmiger Spalt zwischen dem Glassubstrat 1a, welches die transparente Elektrode 2b, die a-Si fotoleitende Schicht 3, die Antriebselektrode 8, die lichtblockierende Schicht 4 und die reflektierende Elektrode 5 umfasst und dem Glassubstrat 1b, welches die transparente Elektrode 2a umfasst, ausgebildet wird und in diesem Spalt eine Flüssigkristall- Lichtmodulationsschicht 6 angeordnet wird. Im Speziellen wird dieser Spalt ausgebildet, indem Kügelchen 7 zwischen der transparente Elektrode 2a des einen Glassubstrates 1a und der reflektierenden Elektrode 5 des anderen Glassubstrats 1b ausgebildet werden.
Fig. 2 ist eine perspektivische Ansicht von einem Teil des SLM 100, welcher insbesondere eine Schicht zeigt, die ein Glassubstrat 1a, eine transparente Elektrode 2a, eine Flüssigkristall- (LC) Schicht 6, Kügelchen 7 und eine Schicht umfasst, die die lichtblockierende Schicht 4, das Glassubstrat 1b, die transparente Elektrode 2b, die a-Si fotoleitende Schicht 3 und die Antriebselektrode 8 umfasst.
Bezugnehmend zu Fig. 2, weist die a-Si fotoleitende Schicht 3 Vertiefungen in einem rechtwinkligen Netzmuster (insbesondere einem quadratischen Gittermuster in der vorliegenden Ausführungsform) auf, die in der zu der lichtblockierenden Schicht 4 weisenden Oberfläche der a-Si fotoleitenden Schicht 3 ausgebildet sind. Jede der Elektroden der Antriebselektrode 8 ist daher eine quadratische Elektrode, die über den Bereich zwischen den Gittervertiefungen in der a-Si fotoleitenden Schicht 3 angeordnet sind.
Die reflektierende Elektrode 5 ist auf der Rückseite der LC-Schicht 6 in Fig. 2 ausgebildet. Die reflektierende Elektrode 5 umfasst auch quadratische Elektroden der gleichen Größe wie die Elektroden der Antriebselektrode 8 und hat auch Elektrodenspalte der gleichen Breite.
Die lichtblockierende Schicht 4 ist zwischen der reflektierenden Elektrode 5 und der Antriebselektrode 8 ausgebildet, bedeckt den gesamten Oberflächenbereich derselben und umfasst eine Matrix von mehreren Kontaktlöchern 9. Eine Elektrode der reflektierenden Elektrode 5 ist elektrisch mit einer Elektrode der Antriebselektrode 8 durch Kontaktlöcher 9 verbunden.
Zum Zwecke der folgenden Beschreibung werden drei senkrecht zueinander stehende Koordinatenachsen x, y und z definiert, wie in Fig. 2 gezeigt. Demnach wird die Struktur auf der x-y-Ebene, welche mit den Elektrodenspalten der reflektierenden Elektrode 5 und der Antriebselektrode 8 zusammenhängt, im Folgenden als das "Spaltmuster" der reflektierenden Elektrode 5 und der Antriebselektrode 8, entsprechend, bezeichnet. Es ist anzumerken, dass das Spaltmuster der reflektierenden Elektrode 5 identisch ist mit dem Spaltmuster der Antriebselektrode 8 in dieser Ausführungsform.
Der Herstellungsvorgang des SLM 100 der Erfindung wird im Folgenden als Nächstes mit Bezug zu Fig. 3A bis zu Fig. 3 G beschrieben. Wie in Fig. 3A gezeigt, ist eine ITO (Dünnfilmindiumzinnoxid; Indiumzinnoxid) transparente Elektrode 2b auf dem Glassubstrat 1b ausgebildet, und eine 2 um dicke a-Si fotoleitende Schicht 3 wird dann durch Plasma CVD über der transparenten Elektrode 2b auf dem Glassubstrat 1b ausgebildet. Diese a-Si fotoleitende Schicht 3 weist eine 3-lagige Innenstruktur in p-i-n Reihenfolge von der transparenten Elektrode 2b auf. In dieser Stiftstruktur hat die n-Schicht einen kleineren Widerstand als die p- und i-Schicht.
Wie in Fig. 3B gezeigt, wird eine 5000 Å (Ångstrom) dicke Chromschicht durch Sputtern auf der a-Si fotoleitenden Schicht 3 ausgebildet und dann durch Fotolithografie aufgeteilt, um die Antriebselektrode 8 auszubilden. Die Antriebselektrode 8 umfasst mehrere quadratische Elektroden, ausgebildet mit einer 40 um Teilung mit einem 5 um Spalt zwischen benachbarten Elektroden.
Der nächste Schritt ist, die Schicht mit dem geringsten Widerstand zu entfernen, d. h. die n-Schicht von der a-Si fotoleitenden Schicht 3, mittels aktivem Ionenätzen unter Verwendung des Spaltmusters der Antriebselektrode 8 (Fig. 3C). Jeweils zwei benachbarte Elektroden in der Antriebselektrode 8 können folglich elektrisch voneinander isoliert werden.
Wie gezeigt in Fig. 3D, wird dann die lichtblockierende Schicht 4 auf der Antriebselektrode 8 ausgebildet. Materialien, welche für die lichtblockierende Schicht 4 verwendet werden können, beinhalten Acrylharze vom UV-aushärtenden Typ, welche eine Kohlenstoffverteilung enthalten. Die lichtblockierende Schicht 4 wird ausgebildet, indem das Material in einem Schleuder-Beschichtungsprozess unter Verwendung einer Schleuder aufgetragen wird und dann die 5 um dicke lichtblockierende Schicht 4 durch ultraviolette Polymerisation ausgebildet wird. Wenn die Breite und Tiefe der Gitter-Vertiefungen in der a-Si fotoleitenden Schicht 3 Abmessungen sind, die im Vergleich mit der Dicke der lichtblockierenden Schicht 4 vernachlässigt werden können, wird die lichtblockierende Schicht 4 glatt werden. Es sollte beachtet werden, dass das Material, welches für die lichtblockierende Schicht 4 verwendet wird, nicht auf UV-aushärtende Materialien beschränkt werden sollte, und wärmeaushärtende Acrylharze oder Epoxydharze alternativ verwendet werden können.
Ein fotolithografisches Verfahren wird wiederum verwendet, um in der Oberfläche der lichtblockierenden Schicht 4 Kontaktlöcher 9 auszubilden, welche sich voh der Oberfläche der lichtblockierenden Schicht 4 zu jeder der Elektroden in der Antriebselektrode 8 erstrecken (Fig. 3E).
Eine 1000 Å dicke Aluminiumsschicht wird dann durch Sputtern auf der gleichen Oberfläche der lichtblockierenden Schicht 4 ausgebildet, in welcher die Kontaktlöcher 9 ausgebildet wurden (Fig. 3F). Diese Aluminiumschicht wird dann mittels eines fotolithografischen Verfahrens segmentiert, um die reflektierende Elektrode 5 auszubilden. Wie die Antriebselektrode 8, umfasst die reflektierende Elektrode 5 mehrere quadratische Elektroden, welche mit einer 40 um Teilung mit einem 5 um Spalt zwischen benachbarten Elektroden ausgebildet sind. Jede der Elektroden in der reflektierenden Elektrode 5 wird auch durch ein Kontaktloch 9 in der lichtblockierenden Schicht 4 erreicht und elektrisch mit der entsprechenden Elektrode auf der Antriebselektrode 8 verbunden. Nachdem eine Ausrichtungsschicht dann über der reflektierenden Elektrode 5 aufgebracht ist, werden Reibroller verwendet für eine Ausrichtungsbehandlung.
Eine transparente Elektrode 2a aus ITO ist auch auf dem anderen Glassubstrat 1a ausgebildet und der gleiche Ausrichtungsbehandlungsvorgang, wie bei der reflektierenden Elektrode 5 verwendet, wird dann bei der transparenten Elektrode 2a angewendet.
Die zwei Platten werden dann kombiniert unter Verwendung von Kügelchen 7, welche zwischen der transparenten Elektrode 2a und der reflektierenden Elektrode 5 angeordnet werden, um einen gleichförmigen Spalt dazwischen sicherzustellen, wie gezeigt in Fig. 3 G, und Flüssigkristall wird in diesen Spalt injiziert, um die LC- Schicht 6 auszubilden. In der vorliegenden Ausführungsform wird ein 1 um Spalt durch die Verwendung der Kügelchen 7 sichergestellt. Ein ferroelektrisches Flüssigkristallmaterial wird verwendet für die Flüssigkristalle, welche die LC-Schicht 6 in dieser Ausführungsform ausbilden.
Der Betrieb des solcherart erhaltenden SLM 100 wird im Folgenden beschrieben.
Ein Eingangsbild, welches auf einem CRT oder einem anderen Monitor wiedergegeben wird, nicht in den Figuren gezeigt, wird durch das Glassubstrat 1b und die transparente Elektrode 2b zu der a-Si fotoleitenden Schicht 3 projiziert, welche Spannungen entsprechend der Helligkeit jedes Pixels in dem Eingangsbild durch fotoelektrische Konversion erzeugt. Jede Elektrode in der Antriebselektrode 8 bringt die von der a-Si fotoleitenden Schicht 3 erzeugte Spannung auf die korrespondierende Elektrode der reflektierenden Elektrode 5 durch die Kontaktlöcher 9 in der lichtblockierenden Schicht 4 auf. Mit anderen Worten, jede Elektrode in der reflektierenden Elektrode 5 bringt eine Spannung auf die LC-Schicht 6 auf, welche der Helligkeit von jedem Pixel in dem Eingangsbild entspricht, welches auf die a-Si fotoleitende Schicht 3 projiziert wird.
Ein starkes, einfallendes Licht, welches von der Glassubstrat 1a-Seite des SLM 100 emittiert wird, passiert auch das Glassubstrat 1a und die transparente Elektrode 2a und fällt auf die LC-Schicht 6. Das einfallende Licht wird dann entsprechend der Ausrichtung der Flüssigkristalle in der LC-Schicht 6 moduliert, und diese Ausrichtung ändert sich entsprechend der angelegten Spannung. Die reflektierende Elektrode 5 reflektiert daher das einfallende Licht, weiches durch die LC-Schicht 6 moduliert wird.
Daher moduliert und reflektiert der SLM 100 das starke, einfallende Licht von der Glassubstrat 1a-Seite des SLM 100 entsprechend der Helligkeit von jedem Pixel in dem Eingangsbild, welches von der Glassubstrat 1b-Seite des SLM 100 auf die a-Si fotoleitende Schicht 3 projiziert wird. Die lichtblockierende Schicht 4 ist vorgesehen, um Fehlbetrieb der a-Si fotoleitenden Schicht 3 aufgrund von Leckage von starkem, einfallenden Licht von der Glassubstrat 1a-Seite zu der a-Si fotoleitenden Schicht 3 zu verhindern.
Die vorliegende Ausführungsform der Erfindung ist auch gestaltet, um die Lichtblockade zu verbessern mittels der Relativpositionen auf der x-y Ebene des Spaltmusters der reflektierenden Elektrode 5 und der Antriebselektrode 8. Indem die Relativpositionen der zwei Spaltmuster geregelt werden, wird einfallendes Licht, welches zu der lichtblockierenden Schicht 4 durch Spalte zwischen den Elektroden der reflektierenden Elektrode 5 hindurchgelangt, blockiert durch die opake Antriebselektrode 8 und kann folglich davor gehindert werden, zu der a-Si fotoleitenden Schicht 3 durchzudringen.
Das Verhältnis zwischen den relativen Spaltmusterpositionen und der Lichtblockade wird im Folgenden mit Bezug zu den anhängenden Figuren beschrieben, wenn die reflektierende Elektrode 5 und die Antriebselektrode 8 eine identische Konfiguration aufweisen.
Fig. 4 ist eine Draufsicht auf die x-y Ebene des überlappenden Spaltmusters der reflektierenden Elektrode 5 und der Antriebselektrode 8 und zeigt das Spaltmuster der reflektierenden Elektrode 5, welches sich parallel relativ zu dem Spaltmuster in der Antriebselektrode 8 von einer Übereinstimmungsposition zwischen den Mustern bewegt. In Fig. 4 sind sowohl die Elektroden der reflektierenden Elektrode 5 als auch diejenigen der Antriebselektrode 8 in einer 40 um Teilung in dem gleichen Muster mit einem 5 um Spalt zwischen jeweils zwei benachbarten Elektroden ausgebildet.
Daher wird, wenn ein Muster wenigstens 5 um in sowohl der x-Achsenrichtung als auch der y-Achsenrichtung relativ zu dem anderen bewegt wird, d. h. wenn ein Muster um 7 um in der Richtung des Pfeiles wie gezeigt in Fig. 4 versetzt wird, der Bereich der Überlappung zwischen überlappenden Spaltmustern der kleinste mögliche Überlappungsbereich sein. Dieser Überlappungsabschnitt der beiden Spaltmuster wird im Folgenden "Spaltüberlappung" bezeichnet.
Fig. 5 ist ein Graph der Beziehungen zwischen der Intensität von Leckage, Licht und dem Spaltmusterversatz, wenn die reflektierende Elektrode 5 parallel zu der Antriebselektrode 8 in der Richtung des in Fig. 4 gezeigten Pfeiles parallel bewegt wird. In Fig. 5 ist die Intensität des Lichts, welches zu der a-Si fotoleitenden Schicht 3 durchdringt, gleich 1, wenn der Spaltüberlappungsbereich am größten ist, d. h. wenn die Spaltmuster übereinstimmend sind.
Wie in Fig. 5 gezeigt, ist die Intensität des durchleckenden Lichtes 13%, wenn die reflektierende Elektrode 5 um 10 um bewegt wird, d. h. etwa 7 um sowohl in x- als auch y-Achsenrichtung, und es gibt eine vernachlässigbare weitere Verringerung, welche relativ erreicht wird, wenn eine größere Distanz bewegt wird.
Im Speziellen, kann eine gute Lichtblockade erreicht werden, wenn die reflektierende Elektrode 5 das 1,5-fache der Breite des Spaltes zwischen den Elektroden von der Position der größten Spaltüberlappung bewegt wird.
Weil die lichtblockierende Schicht 4 über im Wesentlichen die gesamte innere Oberfläche der reflektierenden Elektrode 5 ausgebildet ist, wird keine weitere Verringerung hinsichtlich der fotoelektrischen Konversionseffektivität der a-Si fotoleitenden Schicht 3 durch Erhöhen des Anteils des lichtblockierenden Materials erreicht.
Folglich bewirkt das Regeln der Überlappung der zwei Spaltmuster auch, dass jegliches einfallendes Licht, welches die lichtblockierende Schicht 4 durch Spalte zwischen den Elektroden der reflektierenden Elektrode 5 passiert, blockiert wird durch die Antriebselektrode 8, und kann daher die Wirkung von solchem einfallenden Licht auf die fotoelektrische Konversion mittels der a-Si fotoleitenden Schicht 3 verringern.
Es ist anzumerken, dass die Bereitstellung einer dielektrischen Mehrfachschicht 10 zwischen der reflektierenden Elektrode 5 und der LC-Schicht 6 in der vorliegenden Ausführungsform auch ein wirksames Mittel zum Verbessern der Lichtblockade darstellt.
Fig. 6 ist ein Querschnitt eines Teils eines räumlichen Lichtmodulators (SLM) 101, umfassend eine dielektrische Mehrfachschicht 10 zwischen der reflektierenden Elektrode 5 und der LC-Schicht 6. Die dielektrische Mehrfachschicht 10 hat eine Struktur von mehreren Schichten aus TiO&sub2; und SiO&sub2; mit guten Reflektionseigenschaften zu senkrecht einfallendem Licht, d. h. Licht, welches aus Richtung der z- Achse einfällt. Als Ergebnis wird die Lichtblockade weiter verbessert mittels der die elektrische Mehrfachschicht 10, welche senkrecht einfallendes Licht, welches auf die Spaltüberlappung einfällt, reflektiert.
Es ist weiterhin anzumerken, dass, während die Elektroden der reflektierenden Elektrode 5 und der Antriebselektrode 8 nur in Form eines Beispiels zuvor als quadratisch in ihrer Form beschrieben wurden, die Erfindung nicht in dieser Weise beschränkt sein soll und diese Elektroden in anderer Weise polygonal ausgebildet sein können mit den gleichen erreichten Wirkungen. Z. B. können die gleichen Wirkungen erreicht werden, wenn die Elektroden hexagonal geformt sind.
Sogar wenn die Spaltbreite der reflektierenden Elektrode 5 verschieden ist von der Spaltbreite der Antriebselektrode 8, wenn jedes Elektrodenelement der reflektierenden Elektrode 5 an einer Position angeordnet ist, welche wenigstens eine vergleichbare Distanz in einer gleichen Richtung parallel zu der Antriebselektrode 8 von der Position versetzt ist, bei der die Mittellinien der Spalte zwischen benachbarten Elektroden der reflektierenden Elektrode 5 mit der Mittellinie des Spaltes zwischen benachbarten Elektroden von der Antriebselektrode 8 zusammenfallen, kann die gleiche Wirkung erreicht werden.
In der folgenden Beschreibung wird der Vorgang des Anlegens einer Spannung entsprechend der Helligkeit von jedem Pixel in dem Eingangsbild als "Schreiben" eines Bildes auf den SLM bezeichnet. Der Vorgang des Modulierens des einfallenden Lichtes entsprechend der Helligkeit von jedem Pixel in dem Eingangsbild und des Reflektierens des modulierten Lichtes wird als "Lesen" eines-Bildes von dem SLM bezeichnet. Die Glassubstrat 1a-Seite des SLM wird entsprechend "Ausleseseite" genannt und die Glassubstrat 1b-Seite wird "Schreibseite" genannt.
In der ersten Ausführungsform bilden das Glassubstrat 1b, die transparente Elektrode 2b und die a-Si fotoleitende Schicht 3 ein Spannungsanlegungsmittel, welches an jede Elektrode der Antriebselektrode 8 eine Spannung anlegt, die der Helligkeit von jedem Pixel in dem Eingangsbild entspricht und daher einen optischen Schreibvorgang mittels fotoelektrischer Konversion erreicht.

Ausführungsform 2

Ein räumlicher Lichtmodulator entsprechend der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird im Folgenden mit Bezug zu Fig. 7, einem Querschnitt eines Teils eines räumlichen Lichtmodulators (SLM) 102 entsprechend der zweiten Ausführungsform, beschrieben. Es ist anzumerken, dass Teile gleicher Funktion unter Verwendung der gleichen Bezugszeichen in Fig. 7 wie in Fig. 1 und Fig. 2 bezeichnet sind und auf eine weitere Beschreibung derselben wird folglich im Folgenden verzichtet.
Wie gezeigt in Fig. 7, umfasst ein aktives Element 31 mehrere Dünnfilmtransistoren (TFT), welche in einer Matrix auf einem Glassubstrat 11 in Form eines Gitters angeordnet sind. Die Antriebselektrode 81 umfasst mehrere Elektroden, welche auf dem Glassubstrat 11 angeordnet sind, und diese Elektroden sind elektrisch durch die Kontaktlöcher 91 in der lichtblockierenden Schicht 41 mit den Elektroden der reflektierenden Elektrode 5 und den TFT des aktiven Elementes 31 verbunden.
Ein Spannungsspeicherkreis, umfassend das Siliziumsubstrat 11 und das aktive Element 31, der eine Spannung entsprechend des Eingangsbildes an die Elektroden der Antriebselektrode 8 anlegt, wird als Spannungsanlegungsmittel in dieser Ausführungsform verwendet. Es ist anzumerken, dass dieses Spannungsanlegungsmittel elektrisch schreibt unter Verwendung eines elektrischen Signals und sich folglich von dem optisch schreibenden Verfahren der ersten Ausführungsform unterscheidet.
Der Betrieb des SLM 102 in dieser Ausführungsform wird im Folgenden beschrieben.
Eine Spannung entsprechend der Helligkeit von jedem Pixel in dem Eingangsbild wird von einer externen Quelle an das aktive Element 31 als ein elektrisches Signal angelegt und wird in jedem TFT sammelt. Jede Elektrode der Antriebselektrode 81 legt die von jedem TFT des aktiven Elements 31 gespeicherte Spannung an die entsprechende Elektrode der reflektierenden Elektrode 5 über ein Kontaktloch 91 in der lichtblockierenden Schicht 41 an. Mit anderen Worten, jede Elektrode in der reflektierenden Elektrode 5 legt eine Spannung an die LC-Schicht 6 an, welche der Helligkeit des entsprechenden Pixels in dem Eingangsbild entspricht.
Ein starkes, einfallendes Licht, welches von der Glassubstrat 1a-Seite des SLM 102 emittiert wird, durchläuft auch das Glassubstrat 1a und die transparente Elektrode 2a, und fällt auf die LC-Schicht 6. Das einfallende Licht wird dann entsprechend der Ausrichtung der Flüssigkristalle in der LC-Schicht 6 moduliert, und diese Ausrichtung ändert sich entsprechend der daran angelegten Spannung. Die reflektierende Elektrode 5 reflektiert folglich das einfallende Licht, welches durch die LC-Schicht 6 moduliert wird.
Daher moduliert und reflektiert der SLM 102 das von der Glassubstrat 1a-Seite aus einfallende, starke Licht entsprechend der Helligkeit von jedem Pixel in dem Eingangsbild. Es ist anzumerken, dass in dieser Ausführungsform die lichtblockierende Schicht 41 unterhalb der reflektierenden Elektrode 5 bereitgestellt wird und die TFT auf dem Glassubstrat bedeckt, um Fehlbetrieb des TFT aufgrund von Leckage von starkem, einfallenden Licht von der Glassubstrat 1a-Seite zu verhindern.
Wie bei der Anordnung der ersten Ausführungsform, gezeigt in Fig. 6, kann die Lichtblockade weiter verbessert werden in der vorliegenden Ausführungsform indem die dielektrische Mehrfachschicht 10 zwischen der reflektierenden Elektrode 5 und der LC-Schicht 6 bereitgestellt wird.
Weiterhin kann die gleiche Wirkung erreicht werden, indem ein MOS-Transistor auf einem Siliziumsubstrat anstelle eines TFT als das aktive Element verwendet wird, oder indem ein Direktzugriffsspeicher (random access memory; RAM) auf einem Siliziumsubstrat als der Spannungsspeicherkreislauf verwendet wird.

Ausführungsform 3

Fig. 8 ist ein Blockdiagramm eines Projektors, welcher den SLM 100 der vorliegenden Erfindung verwendet.
Wie aus Fig. 8 ersichtlich, umfasst der Projektor gemäß der Erfindung ein SLM 100, ein CRT 50, eine Schreiblinse 51, eine Lichtquelle 52, einen polarisierten Strahlteiler 53, eine Projektionslinse 54, einen Schirm 55 und einen Vorpolarisierer 56.
Der Betrieb des Projektors entsprechend der vorliegenden Erfindung wird im Folgenden mit Bezug zu Fig. 8 beschrieben.
Das auf dem CRT 50 wiedergegebene Bild wird durch die Schreiblinse 51 gebündelt und durch das Glassubstrat 1b und die transparente Elektrode 2b des SLM 100 auf die a-Si fotoleitende Schicht 3 projiziert.
Die Lichtquelle 52 emittiert einen starken Strahl zu dem Vorpolarisierer 56. Der Vorpolarisierer 56 teilt das Licht aus der Lichtquelle 52 in p- und s-Wellen und lässt nur die p-Wellenkomponente passieren. Der polarisierte Strahlteiler 53 reflektiert nur die p-Wellenkomponente des emittierten Strahls und lässt die s-Wellenkomponente passieren. Im Ergebnis wird nur die p-Wellenkomponente des Lichts der Lichtquelle 52 reflektiert und auf die Glassubstrat 1a-Seite des SLM 100 einfallendes Licht emittiert. Diese Wellenkomponente des einfallenden Lichtes wird dann durch die LC- Schicht 6 entsprechend der durch die reflektierende Elektrode 5 angelegten Spannung zu dem s-Wellenlicht moduliert und wird dann durch die reflektierende Elektrode 5 reflektiert. Im Ergebnis enthält das reflektierte Licht, welches durch den SLM 100 reflektiert wird, eine s-Wellenkomponente, welche der Helligkeit von jedem Pixel in dem Eingangsbild des CRT 50 entspricht.
Die s-Wellenkomponente von diesem durch den SLM 100 produzierten Licht durchläuft den polarisierten Strahlteiler 53, wird durch die Projektionslinse 54 gebündelt und auf den Schirm 55 projiziert. Der Projektor der vorliegenden Erfindung kann folglich ein Bild, welches auf dem CRT 50 wiedergegeben wird, vergrößert auf den Schirm 55 projizieren.
Es ist auch offensichtlich, dass der alternative SLM 101, welcher zuvor beschrieben wurde, mit der identischen Wirkung verwendet werden kann anstelle des SLM 100, welcher in Form eines Beispiels in dem Projektor gemäß der Erfindung zuvor beschrieben wurde.
Es ist auch offensichtlich, dass der SLM 102 der elektrisch schreibenden Art, wie zuvor als die zweite Ausführungsform beschrieben, anstelle des SLM 100 der optisch schreibenden Art, wie zuvor, verwendet werden kann. Es ist auch möglich, eine Bildsignalquelle bereitzustellen, welche ein elektrisches Signal als das Eingangsbild herausgibt anstelle des CRT 50 und der Schreiblinse 51, welche zuvor für das Ausgangssignal dieses Bildsignalquelleneingangs zu den SLM 102 verwendet wurde.

Claims

1. Ein räumlicher Lichtmodulator, im Folgenden SLM bezeichnet, umfassend:

ein ausleseseitiges Glassubstrat (1a), umfassend eine ausleseseitige transparente Elektrode (2a),

eine Lichtmodulationsschicht (6) zum Modulieren einfallenden Lichtes entsprechend einer angelegten Spannung,

eine reflektierende Elektrode (5), umfassend mehrere Elektrodenelemente zum Anlegen einer Spannung an die Lichtmodulationsschicht, und zum Reflektieren des Lichtes, welches von dem ausleseseitigen Glassubstrat, der ausleseseitigen transparenten Elektrode und der Lichtmodulationsschicht durchgelassen wurde,

eine Antriebselektrode (8, 81) umfassend mehrere Elektrodenelemente,

einen Raum zwischen der reflektierenden Elektrode und der Antriebselektrode, welcher vollständig mit einer lichtblockierenden Schicht (4, 41) gefüllt ist, in welcher mehrere Löcher 9 vorhanden sind, die mit elektrischen Verbindungen zwischen den Elektrodenelementen der Antriebselektrode und entsprechenden Elementen der reflektierenden Elektrode gefüllt sind, und Spannungsanlegungsmittel (31) zum Anlegen einer Spannung entsprechend der Heiligkeit von jedem Pixel im Eingabebild an jedes Elektrodenelement der Antriebselektrode,

dadurch gekennzeichnet, dass die lichtblockierende Schicht (4, 41) aus einem Harz hergestellt ist, welcher als Hauptkomponente Kohlenstoff enthält.

2. Ein SLM nach Anspruch 1,

bei dem die Spannungsanlegungsmittel umfassen:

ein ausgabeseitiges Glassubstrat (1b), umfassend eine ausgabeseitige transparente Elektrode (2b) und

eine Photoleiterschicht (3), welche auf der ausgabeseitigen transparenten Elektrode angeordnet ist zum Erzeugen und Anlegen einer Spannung an jedes Element der Antriebselektrode entsprechend der Helligkeit von jedem Pixel in dem Eingabebild, welches durch das ausgabeseitige Glassubstrat und die ausgabeseitige transparente Elektrode projiziert wird.

3. Ein SLM nach Anspruch 1 oder 2, bei dem jedes Elektrodenelement der reflektierenden Elektrode an einer Position angeordnet ist, welche wenigstens eine bestimmte Distanz in einer bestimmten Richtung parallel zu der Antriebselektrode versetzt ist von der Position, wo die Mittellinie des Spaltes zwischen benachbarten Elektroden der reflektierenden Elektrode mit der Mittellinie des Spaltes zwischen benachbarten Elektroden der Antriebselektrode zusammenfällt.

4. Ein SLM nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Spannungsanlegungsmittel ein Spannungsspeicherkreis (11, 31) sind, umfassend mehrere aktive Elemente, die in einem Matrixmuster ausgebildet sind zum Halten einer Spannung, die der Helligkeit von jedem Pixel in dem Eingabebild-Eingang als elektrischem Signal entspricht, und zum Anlegen dieser Spannungen an die Elektrodenelemente der Antriebselektrode.

5. Ein SLM nach Anspruch 4, bei dem die aktiven Elemente Dünnfilmtransistoren oder MOS-Transistoren sind und/oder der Spannungsspeicherkreis ein Direktzugriffspeicher (RAM) ist.

6. Ein SLM nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem eine dielektrische Mehrfachschicht auf der Oberfläche der die Lichtmodulationsschicht kontaktierenden reflektierenden Elektrode und auf der Oberfläche der die Lichtmodulationsschicht kontaktierenden lichtblockierenden Schicht ausgebildet ist.

7. Ein SLM nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Harz als eine Komponente weiterhin Pigment oder inorganisches Material entweder einzeln oder in Mischungen enthält.

8. Ein Projektor umfassend:

einen Schirm (55),

Bildversorgungsmittel (50, 51) zum Bereitstellen eines Eingabebildes, einen räumlichen Lichtmodulator (SLM)~(100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, zum Modulieren und Reflektieren von Licht, welches auf die Ausleseseite trifft, entsprechend der Helligkeit von jedem Pixel in dem Eingabebild,

eine Lichtquelle (52) zum Aussenden dieses auftreffenden Lichtes, ein polarisierter Strahlteiler (53) zum Reflektieren dieses einfallenden Lichtes auf die Ausleseseite des SLM und zum Durchlassen von nur einer bestimmten polarisierten Lichtkomponente des reflektierten Lichtes von dem SLM und

eine Projektionslinse (54) zum Fokussieren und Projizieren des Lichtes auf den Schirm, welches durch den polarisierten Strahlteiler durchgelassen wird.

9. Ein Projektor nach Anspruch 8, bei dem die Bildbereitstellungsmittel ein CRT umfassen zum Darstellen des Eingangsbildes, und eine Linse zum Konzentrieren des Bildes auf ein SLM (100, 101) eines optisch schreibenden Types.

10. Projektor nach Anspruch 8 oder 9, bei dem die Bildbereitstellungsmittel eine Bildsignalquelle umfassen zum Ausgeben des Eingangsbildes als elektrisches Signal, und das Ausgabesignal der Bildsignalquelle auf ein SLM (102) vom elektrischschreibenden Typ eingeben.