JP2761253B2 - 光書込み形液晶表示装置 - Google Patents

光書込み形液晶表示装置

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JP2761253B2 JP1208514A JP20851489A JP2761253B2 JP 2761253 B2 JP2761253 B2 JP 2761253B2 JP 1208514 A JP1208514 A JP 1208514A JP 20851489 A JP20851489 A JP 20851489A JP 2761253 B2 JP2761253 B2 JP 2761253B2
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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、液晶表示装置に関し、さらに詳しくは、光
書込み形液晶表示装置に関する。
従来の技術 典型的な先行技術を第6図および第7図を用いて説明
する。
第6図は、典型的な先行技術の光書込み形液晶表示装
置である液晶ライトバルブ60の構成を示す断面図であ
る。液晶ライトバルブ60は、ガラス基板61a,61b上にそ
れぞれITO(インジウム酸化錫)透明導電膜とSnO2(酸
化錫)透明導電膜の積層から成る透明電極62a,62bを形
成し、次に透明電極62b上に光導電層63として非晶質水
素化シリコン(a−Si:H)を形成する。非晶質水素化シ
リコン(a−Si:H)膜は水素ガスH2とシランガスSiH4
原料として、プラズマ化学気相成長法(プラズマCVD法
と略称される)を用いて形成する。この光導電層63の上
に誘電体ミラー64として、シリコンと酸化シリコンの多
層膜をスパッタ法を用いて形成する。次に、この透明電
極62aと誘電体ミラー64の上に配向膜65a,65bとしてポリ
イミド膜をスピンコートによって形成した後、この配向
膜65a,65bにラビングによる分子配向処理を施し、ガラ
ス基板61a,61bをスペーサを含んだシール部材66を介し
て貼合わせる。ガラス基板61a,61b間には、液晶層67と
してカイラル材料を添加した混合ネマチック液晶を注入
し封入し、液晶ライトバルブ60が構成される。
この液晶ライトバルブ60の透明電極62a,62b間には、
交流電源68によって電圧が印加される。ガラス基板61b
側からレザービームによってレザー光69が走査され、画
像が書込まれる。すなわち、レザー光が入射されると、
光のあたっている領域(明状態)では、光導電層のイン
ピーダンスが減少し、交流電源68によって印加された電
圧は液晶層にかかる。一方、光のあたらない領域(暗状
態)では、光導電層のインピーダンスは減少しないの
で、液晶層には電圧が加わらない。この明状態と暗状態
のインピーダンス変化によって画像が形成される。
第7図は、上記の先行技術の液晶ライトバルブを用い
た液晶表示装置の構成を示す図である。第7図を参照し
て、画像が形成された液晶ライトバルブ71にランプ74か
らの光がレンズ75および偏光ビームスプリッタ77を介し
て入射する。この入射光は、液晶ライトバルブ71に設け
られた誘電体ミラーによって反射される。このうち液晶
層の配向状態が変化している部分を透過した反射光は、
電気光学効果によって偏光方向が変化するので、偏光ビ
ームスプリッタ77を透過することができる。この反射光
は、レンズ78によって拡大され、これによって液晶ライ
トバルブ71に形成された画像はスクリーン76に投影され
る。
なお、液晶ライトバルブ71の動作モードとしては、ツ
イステッドネマチック(TNと略称される)モード、ハイ
ブリッド電界効果(HFEと略称される)モード、ゲスト
ホスト(GHと略称される)モード、相転移モードなどを
用いる。
発明が解決しようとする課題 このような先行技術では、光導電層63として非晶質水
素化シリコン(a−Si:H)が用いられている。この光導
電層53の暗導電率は液晶の導電率10-10〜10-12s/cmと同
程度であり、光導電層63と液晶層67のインピーダンスは
同程度になる。このため、暗状態でも液晶層67にかなり
の電圧が印加される。一方、明状態にしたとき、光導電
層63のインピーダンスは低下し、液晶層67のインピーダ
ンスよりも低くなるため、液晶層にほぼ全電圧が印加さ
れる。この構成では、光があたった領域で液晶層に印加
される電圧と、光があたらない領域で液晶層に印加され
る電圧との比、いわゆるオン/オフ電圧比が暗状態でも
液晶層に電圧がかかるために小さくなり高コントラスト
の画像を得ることができない。
本発明の目的は、高コントラストの画像を形成するこ
とができる光書込み形液晶表示装置を提供することであ
る。
課題を解決するための手段 本発明は、液晶層と、 液晶層の両側に配置される電極と、 液晶層の一方側に配置され、光が照射されることによ
ってインピーダンスが変化するインピーダンス変化層と
を有する光書込み形液晶表示装置において、 前記インピーダンス変化層が非晶質水素化炭化ケイ素
を含むことを特徴とする光書込み形液晶表示装置であ
る。
作 用 本発明に従えば、光導電層に非晶質水素化炭化ケイ素
(a−Si1-xCx:H)を用いるので、暗状態では光導電層
は液晶層と比較してインピーダンスが高くなり、液晶層
に電圧はほとんど印加されない。一方、明状態では、光
導電層は液晶層に比較してインピーダンスが低くなり、
液晶層にほぼ全電圧が印加される。
したがって充分大きな、いわゆるオン/オフ電圧比が
得られ、液晶層の光学的変化を充分起こさせることがで
き、高コントラストな画像を形成することができる。
実施例 第1図は、本発明の一実施例の断面図である。ガラス
基板11a,11b上にITO(インジウム酸化錫)透明導電膜と
SnO2(酸化錫)透明導電膜の積層から成る透明電極12a,
12bをスパッタ法を用いて形成し、次に透明電極12b上に
インピーダンス変化層である光導電層13として非晶質水
素化炭化ケイ素(a−Si1-xCx:H)を形成する。光導電
層13は、シランガスSiH4、水素ガスH2、メタンガスCH4
を原料とし、プラズマ化学気相成長法(プラズマCVD法
と略称される)を用いて形成する。膜厚は約3μmであ
る。この上に誘電体ミラー14として、シリコンと酸化シ
リコンの多層膜をスパッタ法を用いて形成する。
次に透明電極12aと誘電体ミラー14の上に配向膜15a,1
5bとしてポリイミド膜をスピンコートによって形成した
後、ラビングによる分子配向処理を施し、ガラス基板11
a,11bをスペーサを含むシール部材16を介して貼合わせ
る。液晶層17として、カイラル材料(S811:MERCK社製)
をフェニルシクロヘキサン系ネマチック液晶に約10重量
%添加した混合ネマチック液晶を注入し封止することに
よって液晶ライトバルブ10が構成される。セル厚は約6
μmである。なお、液晶ライトバルブ10の動作モードと
しては、相転移モードを用いる。
インピーダンス変化層である光導電層13として形成さ
れる非晶質水素化炭化ケイ素(a−Si1-xCx:H)の導電
率は、組成xによって大きく変化する。
第2図は、非晶質水素化炭化ケイ素(a−Si1-xCx:
H)の組成xと導電率との関係を示すグラフである。第
2図中、曲線l1は光導電率を示し、曲線l2は暗導電率を
示す。第2図から明らかなように組成xが大きくなる
と、光導電率、暗導電率はともに小さくなる。
光導電層が明状態か暗状態かの違いによって液晶層へ
電圧を印加したり印加しなかったりするためには、液晶
層と光導電層の導電率を調整する必要がある。すなわ
ち、暗状態では、光導電層の暗導電率を液晶層の導電率
より小さくし、一方明状態では光導電層の光導電率を液
晶層の導電率より大きくする必要がある。
前述のように液晶層の導電率は、10-10から10-12s/cm
程度であるので、導電率10-10s/cmの液晶を使用した場
合を例にとる。暗状態で液晶層の導電率10-10s/cmより
光導電層の暗導電率が小さくなるためには、第2図l2を
参照して組成xは約0.05以上である。
一方、明状態で液晶層の導電率10-10s/cmより光導電
層の光導電率が大きくなるためには、第2図l1を参照し
て組成xは約0.5以下である。したがってこの場合には
組成xは、約0.05〜約0.5に設定することが望ましい。
この範囲外であると、いわゆるオン/オフ電圧比が小さ
くなり高コントラストの画像が得られない。さらに高コ
ントラストの画像を得るためには、液晶層の導電率より
も暗導電率がより小さく、かつ光導電率がより大きくな
るようにxを設定すればよい。異なる導電率の液晶層を
使用した場合にも同様にして、組成xの範囲を定めるこ
とができる。
この非晶質水素化炭化ケイ素(a−Si1-xCx:H)の組
成xは、原料ガスのシランガスSiH4、水素ガスH2、メタ
ンガスCH4のガス流量比によって調節することができ
る。
第3図は、ガス流量比CH4/(SiH4+CH4)と組成xと
の関係を示すグラフである。第3図からガス流量比によ
って組成xが単調に変化することが判る。したがってガ
ス流量比を調節することによって、所望の組成xの非晶
質水素化炭化ケイ素(a−Si1-xCx:H)を得ることがで
きる。
このような構造の液晶ライトバルブ10の透明電極12a,
12b間には、交流電源18によって電圧が印加される。ガ
ラス基板11b側からレーザ光19が走査されると、光のあ
たった領域(明状態)では、光導電層13のインピーダン
スが減少し、交流電源18によって印加されたほぼ全電圧
が液晶層に加わる。一方、光のあたらない領域(暗状
態)では、光導電層のインピーダンスは変化せず、液晶
層に電圧は加わらない。この明状態と暗状態との違いに
よって画像が形成される。
第4図に第1図に示した液晶ライトバルブを光変調器
として用いた液晶表示装置の構成を示す図を示す。画像
が形成された液晶ライトバルブ41にランプ44からの光が
レンズ45および偏光ビームスプリッタ47を介して入射す
ると、この入射光は液晶ライトバルブ41に設けられた誘
電体ミラーによって反射され、このうち液晶層の配向状
態が変化している部分を透過した反射光は電気光学効果
によって偏光方向が変化するので、偏光ビームスプリッ
タ47を透過することができる。この反射光はレンズ48に
よって拡大され、これによって液晶ライトバルブ41に形
成された画像がスクリーン46に投影される。
第1図に示した液晶ライトバルブの光導電層13である
非晶質水素化炭化ケイ素(a−Si1-xCx:H)の炭素用原
料ガスとしてはメタン以外にたとえばエタン、プロパ
ン、ブタン、アセチレンなどを用いることもできる。非
晶質水素化炭化ケイ素(a−Si1-xCx:H)の作成方法と
してはスパッタ法、熱CVD法、光CVD法あるいはECRプラ
ズマCVD法などを用いることもできる。また光導電層13
に酸素または窒素などの他の物質を含むようにしてもよ
い。
液晶表示モードとしては、ネマチック液晶を用いた場
合には本実施例で示した相転移モードのほかに、ツイス
テッドネマチックモード、電界誘起複屈折モード、動的
散乱モード、ゲストホストモード、ハイブリッド電界効
果モードが利用できる。またスメクチック液晶を用いた
場合には、複屈折モード、ゲストホストモード、光散乱
モードが利用でき、このほかに強誘電性液晶も利用でき
る。
また本発明には、第5図に示すように誘電体ミラー54
を配置した構成の液晶表示装置や誘電体ミラーを省略し
た液晶表示装置が含まれ、透過形の表示や表示以外の目
的に使用してもよい。
発明の効果 以上のように本発明によれば、光導電層には非晶質水
素化炭化ケイ素(a−Si1-xCx:H)を用いるため、暗状
態では光導電層は液晶層に比較してインピーダンスが高
くなり、暗状態では光導電層は液晶層に比較してインピ
ーダンスが低くなる。したがって暗状態では液晶層に電
圧はほとんど印加されないのに対して、明状態では液晶
層にほぼ全電圧が印加される。したがって充分大きなオ
ン/オフ電圧比が得られ、高コントラストな画像を得る
ことができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の液晶ライトバルブの断面図、第2図は
非晶質水素化炭化ケイ素(a−Si1-xCx:H)の組成xと
導電率との関係を示すグラフ、第3図は非晶質水素化炭
化ケイ素の原料ガスのガス流量比と組成xとの関係を示
すグラフ、第4図は投射形液晶表示装置の構成を示す
図、第5図は本発明の他の実施例の断面図、第6図は先
行技術の液晶ライトバルブの断面図、第7図は先行技術
の投射形液晶表示装置の構成を示す図である。 10,41,50……液晶ライトバルブ、11a,11b,51a,51b……
ガラス基板、12a,12b,52a,52b……電極、13,53……光導
電層、14,54……誘電体ミラー、15a,15b,55a,55b……配
向膜、16,56……シール部材、17,57……液晶層、18,58
……交流電源、19,42,59……レーザ光、43,45……レン
ズ、44……光源、46……スクリーン、47……偏光ビーム
スプリッタ、48……照明レンズ

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】液晶層と、 液晶層の両側に配置される電極と、 液晶層の一方側に配置され、光が照射されることによっ
    てインピーダンスが変化するインピーダンス変化層とを
    有する光書込み形液晶表示装置において、 前記インピーダンス変化層が非晶質水素化炭化ケイ素を
    含むことを特徴とする光書込み形液晶表示装置。
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