JP2816576B2 - Optical writing type liquid crystal light valve - Google Patents

Optical writing type liquid crystal light valve

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JP2816576B2
JP2816576B2 JP1246134A JP24613489A JP2816576B2 JP 2816576 B2 JP2816576 B2 JP 2816576B2 JP 1246134 A JP1246134 A JP 1246134A JP 24613489 A JP24613489 A JP 24613489A JP 2816576 B2 JP2816576 B2 JP 2816576B2
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順子 山中
靖幸 光岡
岩城  忠雄
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セイコーインスツルメンツ株式会社
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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、光プリンターの中間記録媒体,画像表示装
置,光シャッタ,画像処理装置,光情報処理システム等
に使用される光書込み型液晶ライトバルブに関するもの
である。
The present invention relates to an optical recording type liquid crystal light used for an intermediate recording medium of an optical printer, an image display device, an optical shutter, an image processing device, an optical information processing system, and the like. It relates to a valve.

〔発明の概要〕[Summary of the Invention]

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、適度な導電率と高い反射率
を有する誘電体ミラーとを組み合わせた光書込み型液ラ
イトバルブに関するものである。
The present invention relates to an optical writable liquid light valve combining a highly sensitive photoconductive layer exhibiting high resistivity in darkness and high conductivity during light irradiation, and a dielectric mirror having appropriate conductivity and high reflectivity. It is.

光導電層としては、特にライトバルブ作成時の温度
(〜200℃)に対し安定で、暗時の抵抗率が高く、光照
射時に光導電率の大きな水素化アモルファスシリコン
(α−Si:H)等が良好な特性を与える。液晶ライトバル
ブに用いる光反射層はSi−GeとSiO2を所定の波長λ、材
料の屈折率n、膜厚dとした時、d=nλ/4となるよう
に交互に積層し、可視光を反射する誘電体ミラーであ
り、そのSi−Geの分子式はSi1-xGexとしたとき、0.03≦
x≦0.18の組成である。
As the photoconductive layer, hydrogenated amorphous silicon (α-Si: H), which is particularly stable at the temperature at which the light valve was made (up to 200 ° C), has a high resistivity in the dark, and has a high photoconductivity when irradiated with light Etc. give good properties. The light reflection layer used for the liquid crystal light valve is formed by alternately laminating Si-Ge and SiO 2 so that d = nλ / 4 when a predetermined wavelength λ, a refractive index n of the material and a film thickness d are satisfied. Is a dielectric mirror that reflects the Si—Ge molecular formula of Si 1-x Ge x , where 0.03 ≦
The composition satisfies x ≦ 0.18.

本発明によるライトバルブを用いる事により、高精細
な画像表示が可能であり、書込み速度も速く動画表示可
能な光書込み型画像投射装置を提供する事ができる。
By using the light valve according to the present invention, it is possible to provide a light writing type image projection device which can display a high-definition image and can display a moving image at a high writing speed.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来より光情報処理、光パターン認識の研究において
はインコヒーレント光情報をコヒーレント光情報に変換
するためや、光情報を空間光変調するため光書込み型液
晶ライトバルブが数多く研究されてきた。
2. Description of the Related Art Conventionally, in research on optical information processing and optical pattern recognition, a number of optical writing type liquid crystal light valves have been studied for converting incoherent optical information into coherent optical information and for spatially modulating optical information.

上記光書込み型液晶ライトバルブは、解像度やコント
ラストや応答速度を改善するために、使用する液晶層に
強誘電性液晶やTN液晶やSmA液晶などを用いたり、光導
電層として水素化アモルファスシリコン(後述ではα−
Si:Hと記号で表す)やCdSeのようなカルコゲナイド化合
物あるいは有機光導電性材料に用いたり多くの試みがな
されてきた。
In order to improve the resolution, contrast and response speed, the above-mentioned light-writing type liquid crystal light valve uses a ferroelectric liquid crystal, TN liquid crystal, SmA liquid crystal, or the like as a liquid crystal layer to be used. In the following, α-
Many attempts have been made or applied to chalcogenide compounds such as Si: H) or CdSe or organic photoconductive materials.

特に、反射型で光情報を読み出すような型の光書込み
型液晶ライトバルブにおいては反射率が高く、液晶駆動
回路パラメータに適合した電気特性を持つ誘電体ミラー
としてSi/SiO2多層膜ミラーが応用されてきた。
In particular, in the case of a reflective type optical writing liquid crystal light valve that reads out optical information, the Si / SiO 2 multilayer mirror is used as a dielectric mirror with high reflectance and electrical characteristics suitable for the liquid crystal drive circuit parameters. It has been.

その他にもSiO2/TiO2,ZnS/MgF2などの組合わせによる
誘電体ミラーを形成する研究が試みられてきた。
In addition, research on forming a dielectric mirror by a combination of SiO 2 / TiO 2 , ZnS / MgF 2 and the like has been attempted.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problems to be solved by the invention]

しかしながら、上記のような従来のSi/SiO2で誘電体
ミラーを作製した場合では、面内方向での比抵抗が低す
ぎ、光を照射すると全面に電圧が印加され、そしてその
度合によって画像がぼけたり、むらができたり、画像を
書き込む事ができなかったりして、解像度を上げること
ができないという問題があった。
However, when a dielectric mirror is made of the conventional Si / SiO 2 as described above, the resistivity in the in-plane direction is too low, and when light is applied, a voltage is applied to the entire surface, and depending on the degree, an image is formed depending on the degree. There has been a problem that the resolution cannot be increased due to blurring, unevenness, or inability to write an image.

また、光導電膜である水素化アモルファスシリコン
(後述ではα−Si:Hと記号で表す)と誘電体ミラーの半
導体接合によっても上記と同様な特性を示すという問題
点を有していた。
In addition, there is a problem that the same characteristics as described above are exhibited even when a semiconductor junction between hydrogenated amorphous silicon (hereinafter referred to as α-Si: H) which is a photoconductive film and a dielectric mirror is used.

〔課題を解決するための手段〕[Means for solving the problem]

上記問題点を解決する為に本発明は、Si/SiO2で誘電
体ミラーを作製した場合、比抵抗が低すぎるので、Si−
Ge/SiO2を交互に積層し、Si−Ge分子式をSi1-xGexとし
たとき、0.03≦x≦0.13の組成とすることにより、比抵
抗を高くし上記問題点を解決した。
The present invention to solve the above problems, in the case of manufacturing a dielectric mirror with Si / SiO 2, specific since the resistance is too low, Si-
The Ge / SiO 2 are alternately stacked, when the Si-Ge molecular formula was Si 1-x Ge x, by a composition of 0.03 ≦ x ≦ 0.13, to increase the specific resistance was to solve the above problems.

また、光導電膜であるa−Si:Hと誘電体ミラーの半導
体接合をなくす為、a−Si:Hの上には絶縁膜であるSiO2
を形成し、その上に誘電体ミラーを形成することによ
り、a−Si:HとSi−Geの半導体接合を回避することによ
り、上記問題点を解決した。
Further, a photoconductive layer a-Si: for eliminating semiconductor junction of H and dielectric mirror, a-Si: SiO 2 on the H is an insulating film
Was formed, and a dielectric mirror was formed thereon to avoid the semiconductor junction between a-Si: H and Si-Ge, thereby solving the above problem.

〔実施例〕 第1図は、本発明による暗時には高抵抗率、光照射時
には高い導電率を示す高感度な光導電層と、適度な導電
率と高い反射率を有する誘電体ミラーを組み合わせた光
書込み型液晶ライトバルブの構造を示す断面図である。
Embodiment FIG. 1 shows a combination of a high-sensitivity photoconductive layer showing high resistivity in darkness and high conductivity in light irradiation according to the present invention, and a dielectric mirror having moderate conductivity and high reflectivity. It is sectional drawing which shows the structure of a light writing type liquid crystal light valve.

本実施例においては、先ず透明基板11a,11bとして透
明ガラス基板を用意し、透明電極層12a,12bとして表面
にITO透明電極層を形成した。
In this example, first, a transparent glass substrate was prepared as the transparent substrates 11a and 11b, and an ITO transparent electrode layer was formed on the surface as the transparent electrode layers 12a and 12b.

また、光書込み側透明電極層12a上には、SiF4を主体
とするガスを放電分解して熱さ3μmのイントリンシッ
クな水素化アモルファスシリコン(α−Si:H)を形成
し、光導電層15とした。
On the optical writing side transparent electrode layer 12a, a gas mainly composed of SiF 4 is subjected to discharge decomposition to form intrinsic hydrogenated amorphous silicon (α-Si: H) having a heat of 3 μm. And

光導電層上に遮光層16を設け、更にSiとSiO2を15層積
層して誘電体ミラー17を形成した。誘電体ミラーの可視
光反射率が十分大きく、光導電層15に対して読み出し光
の影響が極めて小さい場合は遮光層を省略できる。誘電
体ミラー17及び投影側の投影電極上に一酸化珪素(Si
O)を基板の法線方向に対して82度の角度で且つ蒸着の
法線方向にセットした膜厚計で2000Åの厚さに斜方蒸着
して液晶配向層13a,13bを形成した。透明基板11a,11bは
その配向膜層13a,13b側を対向させ、直径1.5μmのグラ
スファイバーを加えた接着剤よりスペーサ19を介して間
隙を制御、形成し、強誘電性液晶層14を挾持するように
した。封入した強誘電性液晶組成物は、エステル系SmC
液晶混合物として、4((4′−オタチル)フェニル)
安息香酸(3″−フルオロ,4″−オクチルオキシ)フェ
ニルエステルと、4−((4′−オクチルオキシ)安息
香酸(3″−フルオロ,4″オクチルオキシ)フェニルエ
ステルを1:1に混合したものを用い、これに光学活性物
質として5−オクチルオキシナフタレンカルボン酸、
1′−シアノエチルエステルを、25重量%を加えて強誘
電性液晶組成物としたものを用いた。
A light-shielding layer 16 was provided on the photoconductive layer, and 15 layers of Si and SiO 2 were further laminated to form a dielectric mirror 17. When the visible light reflectance of the dielectric mirror is sufficiently large and the influence of the reading light on the photoconductive layer 15 is extremely small, the light shielding layer can be omitted. Silicon monoxide (Si) is placed on the dielectric mirror 17 and the projection electrode on the projection side.
O) was obliquely vapor-deposited to a thickness of 2000 ° with a film thickness meter set at an angle of 82 ° with respect to the normal direction of the substrate and in the normal direction of vapor deposition to form liquid crystal alignment layers 13a and 13b. The transparent substrates 11a and 11b face the alignment film layers 13a and 13b, and the gap is controlled and formed by a spacer 19 using an adhesive containing glass fiber with a diameter of 1.5 μm, and the ferroelectric liquid crystal layer 14 is sandwiched. I did it. The encapsulated ferroelectric liquid crystal composition is an ester-based SmC
4 ((4′-otatyl) phenyl) as a liquid crystal mixture
Benzoic acid (3 "-fluoro, 4" -octyloxy) phenyl ester and 4-((4'-octyloxy) benzoic acid (3 "-fluoro, 4" octyloxy) phenyl ester were mixed 1: 1. Using, as an optically active substance 5-octyloxynaphthalene carboxylic acid,
A ferroelectric liquid crystal composition was prepared by adding 25% by weight of 1'-cyanoethyl ester.

第2図は、本発明に係わる誘電体ミラー17の構成図で
ある。光導電層であるα−Si:H15上に真空蒸着法でSiO2
24を約942ÅとSi1-xGex23を600Åのペアーを7回繰り返
しその上にとSi1-xGexを形成した15層構造である。
FIG. 2 is a configuration diagram of the dielectric mirror 17 according to the present invention. SiO 2 was deposited on the photoconductive layer α-Si: H15 by vacuum evaporation.
This is a 15-layer structure in which a pair of 24 is about 942 ° and Si 1-x Ge x 23 is repeated 7 times seven times, and Si 1-x Ge x is formed thereon.

また、光導電層であるα−Si:H15とSi1-xGex23との間
には絶縁層22であるSiO2を挾持した。これにより、α−
Si:H15と誘電体ミラー17の半導体接合によって面内方向
での比抵抗比が低すぎ、光を照射すると全面に電圧が印
加されるのを防ぐことができた。今回は絶縁層にSiO2
用いたが、他にGeO2、TiO2などの絶縁層でも可能であ
る。
Further, SiO 2 as an insulating layer 22 was sandwiched between α-Si: H15 as a photoconductive layer and Si 1-x Ge x 23. Thus, α−
Due to the semiconductor junction between the Si: H15 and the dielectric mirror 17, the specific resistance ratio in the in-plane direction was too low, and it was possible to prevent voltage from being applied to the entire surface when irradiated with light. This time, SiO 2 was used for the insulating layer, but other insulating layers such as GeO 2 and TiO 2 are also possible.

又、光導電層15と誘電体ミラー17の間の遮光層16は誘
電体ミラーの可視光反射率が十分大きく読み出し光の影
響が極めて小さかったので省略することにした。
The light-shielding layer 16 between the photoconductive layer 15 and the dielectric mirror 17 was omitted because the visible light reflectance of the dielectric mirror was sufficiently large and the influence of the readout light was extremely small.

第3図は、組成比に対する比抵抗の特性を示したもの
である。本発明の液晶ライトバルブの強誘電性液晶の比
抵抗1011〜1012Ω・cmでα−SiHの比抵抗は明時では105
Ω・cm、暗時では1010〜1011Ω・cmであり、液晶ライト
バルブを駆動するには誘電体ミラーの比抵抗は109〜10
10Ω・cmでなければならない。横軸にSi1-xGexの組成比
Xを取り、縦軸にその組成時の比抵抗を取った。図より
誘電体ミラーの比抵抗が109〜1010Ω・cmになる時は組
成比Xが0.055〜0.13の間であることがわかった。そこ
で今回の実施例ではX=0.08の組成比の原料を用いて作
製した。今回はXの値は上記のようになったが作製条件
により作製したSi1-xGexの比抵抗が変動するので組成比
の範囲は0.03≦X≦0.18とした。
FIG. 3 shows the characteristic of the specific resistance with respect to the composition ratio. The specific resistance of the ferroelectric liquid crystal of the liquid crystal light valve of the present invention is 10 11 to 10 12 Ωcm, and the specific resistance of α-SiH is 10 5 at the time of light.
Ωcm, 10 10 -10 11 Ωcm in the dark, and the specific resistance of the dielectric mirror is 10 9 -10 to drive the liquid crystal light valve.
It must be 10 Ω · cm. The horizontal axis shows the composition ratio X of Si 1-x Ge x , and the vertical axis shows the specific resistance at the time of the composition. From the figure, it was found that when the specific resistance of the dielectric mirror was 10 9 to 10 10 Ω · cm, the composition ratio X was between 0.055 and 0.13. Therefore, in the present example, it was manufactured using a raw material having a composition ratio of X = 0.08. This time, the value of X was as described above, but the specific ratio of Si 1-x Ge x manufactured under the manufacturing conditions fluctuated, so the range of the composition ratio was 0.03 ≦ X ≦ 0.18.

第4図は、本発明による誘電体ミラーの光学特性を示
したものである。図より可視光反射率が90%であり、可
視光透過率は0%であった。反射率が90%であるのに透
過率が0%であるのはGeの光吸収があるためである。こ
のように可視光反射率が高く、書込み光のみ透過し、読
み出し光を反射する特性を有することがわかる。
FIG. 4 shows the optical characteristics of the dielectric mirror according to the present invention. From the figure, the visible light reflectance was 90%, and the visible light transmittance was 0%. The reason why the transmittance is 0% while the reflectance is 90% is because there is light absorption of Ge. Thus, it can be seen that the visible light has a high reflectivity, has characteristics of transmitting only writing light and reflecting reading light.

本発明による光書込み型液晶ライトバルブに画像情報
等をLDやLED等を用いて書き込む場合は、先ず第一に液
晶ライトバルブの全面に光照射を行いしきい値電圧より
も十分に大きな直流電圧を印加する、若しくは光照射を
行わない場合には暗時としきい値電圧よりも十分に大き
い直流バイアス電圧を印加して強誘電性液晶を一方向の
安定状態に揃え、その状態でメモリさせる行程を行う。
When writing image information or the like to an optical writing type liquid crystal light valve according to the present invention using an LD or an LED, first, light is applied to the entire surface of the liquid crystal light valve and a DC voltage sufficiently higher than the threshold voltage is applied. Or applying a DC bias voltage that is sufficiently higher than the threshold voltage in darkness and when not irradiating light, aligns the ferroelectric liquid crystal in one-way stable state, and stores the memory in that state. I do.

次に、光照射を行わないで、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
の直流電圧を与えておき、レーザビームやLED等の光書
込み手段を用いて投射表示したい画像情報を光で書き込
む。ここで用いている光導電層は700〜850nmの波長の光
に対して十分高い感度を有しているため、例えば780nm
の中心波長を持つ半導体レーザを照射すると光照射を受
けた光導電膜15はキャリアを発生して低抵抗状態とな
り、印加されていたバイアス電圧は抵抗分割された形で
液晶層に印加され液晶分子を励起する。光照射を受けな
い領域は高抵抗を保持したままであり、従って液晶分子
には殆ど電圧が印加されない為液晶分子は励起されず、
この結果光照射部と非光照射部の液晶分子の配列方向に
異にしたままメモリされる事になる。
Next, without performing light irradiation, a DC voltage having a reverse polarity that is equal to or lower than the threshold voltage in darkness and equal to or higher than the threshold voltage during light irradiation is applied in advance, and an optical writing unit such as a laser beam or an LED is used. The image information to be projected and displayed is written using light. Since the photoconductive layer used here has a sufficiently high sensitivity to light having a wavelength of 700 to 850 nm, for example, 780 nm
When irradiated with a semiconductor laser having a center wavelength of, the photoconductive film 15 that has been irradiated with light generates carriers and enters a low resistance state, and the applied bias voltage is applied to the liquid crystal layer in a resistance-divided form and applied to the liquid crystal molecules. To excite. The region that is not irradiated with light remains at a high resistance, so that almost no voltage is applied to the liquid crystal molecules, so that the liquid crystal molecules are not excited,
As a result, the data is stored in the light irradiating portion and the non-light irradiating portion while being different in the arrangement direction of the liquid crystal molecules.

この様にして書き込まれた画像情報は、偏光子を通っ
た直線偏光の投射光を照射すると反射層で反射され、検
光子を通ってスクリーン上に投射表示される。偏光子、
検光子に偏光度99.9%、単体透過率38%の偏光板を用い
て、双安定状態間でのコトラスト比を測定したところ、
400:1以上の極めて高い値を示した。双安定性及びメモ
リ性を持たないTN型、DSM型等の液晶表示モードでは、
液晶分子は直接液晶分子に印加された電圧によって反射
光量を変調される事になるが、その画像保持時間は極め
て短い。
When the image information written in this way is irradiated with linearly polarized projection light that has passed through a polarizer, the image information is reflected by a reflective layer, and is projected and displayed on a screen through an analyzer. Polarizer,
Using a polarizer with a degree of polarization of 99.9% and a single transmittance of 38% for the analyzer, the Cotrast ratio between the bistable states was measured.
It showed extremely high values of 400: 1 or more. In liquid crystal display modes such as TN type and DSM type which do not have bistability and memory,
Although the amount of reflected light of the liquid crystal molecules is modulated by the voltage directly applied to the liquid crystal molecules, the image holding time is extremely short.

一方、本発明によれば光反射率は、そのしきい値特
性、双安定メモリ性から中間調をとり得ず1か0となる
が、書き込まれた画像は、外部からのしきい値電圧以上
の電圧印加或いは強い圧力等を受けぬ限り、半永久的に
保持される事になる。画像を形成後電圧をオープン状態
にして3日後再度測定したところ殆どコントラスト比が
変化しておらず極めて優れたメモリ性を有している事も
確認されている。
On the other hand, according to the present invention, the light reflectance becomes 1 or 0 because of the threshold characteristic and the bistable memory property, so that a halftone cannot be obtained. As long as no voltage is applied or strong pressure is applied, it is held semi-permanently. When the voltage was kept open after the image was formed and the measurement was performed again three days later, it was confirmed that the contrast ratio hardly changed and that the device had extremely excellent memory properties.

本発明に用いる液晶配向膜としては、SiO斜方蒸着膜
の他に、垂直配向処理剤である塩基性クロム錯体と水平
配向処理剤であるポリイミドの混合溶液を塗布焼成した
後、ラビング処理を施して、10゜〜30゜の高プレティル
ト角を与える配向膜であっても何ら差し障りはない。
又、封入する液晶として、ピリミジン系のカイラルスメ
クチック混合液晶組成物や、エステル系カイラルスメク
チック液晶組成物とピリミジン系カイラルスメクチック
液晶組成物より液晶混合物を用いても、全く同様の効果
が得られている。
As the liquid crystal alignment film used in the present invention, in addition to the SiO oblique deposition film, a mixed solution of a basic chromium complex as a vertical alignment agent and a polyimide as a horizontal alignment agent is applied and baked, and then subjected to a rubbing treatment. Therefore, there is no problem even if the alignment film provides a high pretilt angle of 10 ° to 30 °.
Further, as the liquid crystal to be filled, even if a pyrimidine-based chiral smectic mixed liquid crystal composition or a liquid crystal mixture of an ester-based chiral smectic liquid crystal composition and a pyrimidine-based chiral smectic liquid crystal composition is used, the same effect is obtained. .

次に、本発明の光書込み型液晶ライトバルブの応用例
を説明する。第5図は本発明の液晶光学素子による光書
込み液晶ライトバルブを応用した、デジタルカラーレー
ザープリンターの概念図である。図中31a,31b,31cが本
発明に係わる液晶光学素子であり、それぞれレーザース
キャナ32によりR・G・Bに対応する像が書き込まれた
のち、投影光学系33によりそれぞれの色に対応するフィ
ルターを用いて波長を限定した光でメディア34上にそれ
ぞれの色の像を形成する。前記メディア31は、第6図に
示すようなそれぞれ異なった波長の光に反応して硬化す
るマイクロカプセル50a,50b,50cに、各々イエローY,シ
アンC,マゼンタMのロイコ染料を封入したものをベース
51上に分散塗布したもので、発色剤を塗布したレシーバ
ーシート35に圧接ローラ36で圧接することにより、レシ
ーバーシート35上にカラー画像を形成するものである。
Next, an application example of the optical writing type liquid crystal light valve of the present invention will be described. FIG. 5 is a conceptual view of a digital color laser printer to which a light writing liquid crystal light valve using a liquid crystal optical element of the present invention is applied. In the figure, reference numerals 31a, 31b, and 31c denote liquid crystal optical elements according to the present invention. After an image corresponding to R, G, and B is written by a laser scanner 32, a filter corresponding to each color is written by a projection optical system 33. An image of each color is formed on the medium 34 with light whose wavelength is limited by using. The medium 31 is a microcapsule 50a, 50b, 50c which cures in response to light of different wavelengths as shown in FIG. 6 and encloses a leuco dye of yellow Y, cyan C, magenta M, respectively. base
A color image is formed on the receiver sheet 35 by being pressed by a pressure roller 36 onto the receiver sheet 35 to which the color former has been applied.

前記のようなシステムに、本発明による光書込み液晶
ライトバルブを応用することにより、画像の品位が高
く、出力時間の短いデジタルカラーレーザープリンター
を実現することができた。
By applying the light-writing liquid crystal light valve according to the present invention to the above system, a digital color laser printer with high image quality and short output time can be realized.

また、前記デジタルカラーレーザープリンターのメデ
ィア34の位置にスクリーンをおき、3色を同時に投影す
ることにより、高品位のカラープロジェクターを実現す
ることもできる。
In addition, by setting a screen at the position of the medium 34 of the digital color laser printer and simultaneously projecting three colors, a high quality color projector can be realized.

次に、本発明の液晶光学素子をインコヒーレント・コ
ヒーレント変換器とする場合について説明する。この場
合、第1図の光導電層15としてCdSを真空蒸着したも
の、もしくはSe,SeTe等あるいは有機物、また、機能分
離型の多層構成ものを使用する。その他の構成は前述の
ものと同じものである。
Next, a case where the liquid crystal optical element of the present invention is an incoherent / coherent converter will be described. In this case, the photoconductive layer 15 shown in FIG. 1 is formed by vacuum-depositing CdS, Se, SeTe or the like, or an organic substance, or a multi-layer of a function separation type. Other configurations are the same as those described above.

上記のようなインコヒーレント・コヒーレント変換器
によれば、セル外面からのインコヒーレントな書込み光
20によって強誘電性液晶層14に像形成が行われ、書込み
により形成された像は、あらかじめ書込み時の印加方向
と逆の電解印加により揃えられた液晶分子の配向方向
(またはそれに直角方向)に偏光軸を合わせた偏光子を
通したコヒーレントな投影光21の照射、及び、全消去時
かの反射光の偏光方向に直角(または平行)な方向の検
光子を通した投影により読み出すことができる。
According to the incoherent / coherent converter as described above, the incoherent writing light from the outer surface of the cell
An image is formed on the ferroelectric liquid crystal layer 14 by 20, and the image formed by writing is oriented in the alignment direction of liquid crystal molecules (or a direction perpendicular thereto) that has been previously aligned by the application of electrolysis opposite to the application direction during writing. It can be read out by irradiating the coherent projection light 21 through a polarizer whose polarization axis is aligned and by projecting through an analyzer in a direction perpendicular (or parallel) to the polarization direction of the reflected light at the time of total erasure. .

以下、本発明の液晶光学素子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。
Hereinafter, an example in which the liquid crystal optical element of the present invention is applied as an incoherent / coherent converter will be described.

第7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41からの
反射光は、レンズ42により本発明に係わる液晶光学素子
43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、また、TN,D
SM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
晶光学素子43に生じた像には、偏光ビームスプリッター
44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タ方向に合ったコヒー
レント光45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、複屈折による偏
光状態の変換を受けて反射される。前記反射光は複屈折
による偏光状態の変換を受けた部分のみ偏光ビームスプ
リッタ44を透過し、レンズ46、マッチドフィルタ47、レ
ンズ48を通って相関座標面49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。本応用例に於いて、
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。
FIG. 7 is a conceptual diagram of a coherent light correlation system using a liquid crystal optical element according to the present invention. The reflected light from the measuring object 41 is transmitted through a lens 42 to the liquid crystal optical element according to the present invention.
Here, the liquid crystal optical element according to the present invention has a larger area than that using a non-linear optical crystal, so that it can cope with a large measurement object, and D
Since the response speed is faster than that using a liquid crystal in a mode such as SM, high-speed processing near real time is possible. The image generated on the liquid crystal optical element 43 has a polarizing beam splitter.
The light is divided into linearly polarized light by 44, and the coherent light 45 whose polarization axis direction matches the director direction of the ferroelectric liquid crystal molecules at the time of all erasure is applied. Irradiation light is reflected only after conversion of the polarization state due to birefringence in a portion where the inversion of the director has occurred by writing. The reflected light passes through the polarization beam splitter 44 only in a portion that has undergone a change in the polarization state due to birefringence, passes through a lens 46, a matched filter 47, and a lens 48 to form an image on a correlation coordinate plane 49. The processing is performed. In this application example,
By using the incoherent / coherent converter using the liquid crystal optical element of the present invention, a coherent light correlation system that can be used for a large object and that can perform high-speed processing in near real time is realized.

次に、本発明の液晶光学素子を光双安定性メモリとす
る場合について説明する。この場合、第1図の光導電層
15は、SiF4を主体とするガスを放電分解して3〜10μm
の厚さのa−Si:H層とした。ここで該光導電層15は、放
電分解時にp,n等を添加した膜組成もしくはa−Si:H層
とITO透明電極との間にn型、あるいはp型の他の組成
の半導体膜を積層した構成、または印刷法などにより形
成された有機光導電膜や、Se,SeTeなどの蒸着による光
導電膜を用いてもよい。尚、その他の構成は第1図に示
すとおりであり、既に説明済みのためここでの説明は省
略する。
Next, a case where the liquid crystal optical element of the present invention is an optical bistable memory will be described. In this case, the photoconductive layer of FIG.
15 is 3 to 10 μm by subjecting a gas mainly composed of SiF 4 to discharge decomposition.
A-Si: H layer having a thickness of Here, the photoconductive layer 15 is a film composition to which p, n, etc. are added at the time of discharge decomposition, or an n-type or p-type semiconductor film between the a-Si: H layer and the ITO transparent electrode. An organic photoconductive film formed by a laminated structure, a printing method, or the like, or a photoconductive film formed by vapor deposition of Se, SeTe, or the like may be used. The other configuration is as shown in FIG. 1 and has already been described, so that the description is omitted here.

ここで書き込まれたデータは、あらかじめ書き込み時
の印加方向と逆と電界印加により揃えられた液晶分子の
方向(またはそれに直角方向)に偏光軸を合わせた偏光
子を通した読み出し光(投射光)21の照射、及び、前記
の全消去時の反射光の偏光方向に直角(または平行)な
方向の検光子を通した反射光の強度測定により読み出す
ことができる。
The data written here is read light (projection light) passing through a polarizer whose polarization axis is aligned in the direction of the liquid crystal molecules (or a direction perpendicular to the direction) of the liquid crystal molecules that has been previously adjusted by applying an electric field in the opposite direction to the application direction at the time of writing. 21 and the intensity of the reflected light passing through the analyzer in a direction perpendicular (or parallel) to the polarization direction of the reflected light at the time of the total erasure can be read out.

このような液晶光学素子を用いたメモリは、データ密
度がレーザビームのスポット径に依存するので、CD−RO
Mと同等の高密度記録ができ、かつ、アクセス速度が速
く、また、何度でも消去,書替えができ、バックアップ
電源が不要な光双安定メモリであることが確認された。
In a memory using such a liquid crystal optical element, since the data density depends on the spot diameter of the laser beam, the CD-RO
It was confirmed that it was an optical bistable memory that could perform high-density recording equivalent to M, had a high access speed, could be erased and rewritten many times, and did not require a backup power supply.

以下、本発明の液晶光学素子を光双安定メモリに応用
した例を説明する。
Hereinafter, an example in which the liquid crystal optical element of the present invention is applied to an optical bistable memory will be described.

第8図は、本発明の液晶光学素子を用いた光ディスク
メモリの概念図であり、第9図は、前記光ディスクメモ
リの中央部のみを拡大した図である。第8図中のメモリ
部71a,71bの構造は、第1図と同じであり、CDピックア
ップと同様な構成に偏光子及び検光子を付加した読み出
し光学系73をメモリ部71a,71bの光導電層がない側に半
導体レーザーを用いた書込み光学系72をメモリ部71a,72
bの光導電膜側に配置した。また、該光ディスクメモリ7
0の中央部は、第9図に示すように透明電極基板の透明
電極が、それぞれ露出した部分81a,81bを設けてあり、
この部分に回転軸兼電極パット82a,82bを接触せしめて
露光ディスクメモリに電界を印加しながら回転させる。
走査は、この回転と書込み光学系72及び読み出し光学系
73のディスクの径方向の移動により行われる。
FIG. 8 is a conceptual diagram of an optical disk memory using the liquid crystal optical element of the present invention, and FIG. 9 is an enlarged view of only the central portion of the optical disk memory. The structure of the memory units 71a and 71b in FIG. 8 is the same as that of FIG. 1, and a readout optical system 73 in which a polarizer and an analyzer are added to a configuration similar to that of a CD pickup is used. The writing optical system 72 using a semiconductor laser is provided on the side where no layer is provided with the memory units 71a, 72
It was arranged on the photoconductive film side of b. Also, the optical disk memory 7
In the center of 0, as shown in FIG. 9, the transparent electrodes of the transparent electrode substrate are provided with exposed portions 81a and 81b, respectively.
The rotating shaft / electrode pads 82a and 82b are brought into contact with this portion and rotated while applying an electric field to the exposure disk memory.
The scanning is performed by the rotation and writing optical system 72 and the reading optical system.
This is performed by moving the disk 73 in the radial direction.

本応用例の光ディスクメモリは、データ密度がレーザ
ビームのスポット径に依存するので、CD−ROMと同等の
高密度記録ができ、かつ、アクセス速度が速く、また、
何度でも消去,書替えができ、バックアップ電源が不要
な光双安定メモリであることが確認された。
In the optical disc memory of this application example, since the data density depends on the spot diameter of the laser beam, high-density recording equivalent to a CD-ROM can be performed, and the access speed is high.
It was confirmed that it was an optical bistable memory that could be erased and rewritten any number of times and did not require a backup power supply.

また、該光メモリは上記と異なり、カード型の形状に
作製し、書込みをポリゴンミラーまたはガルバノミラー
を用いた光学系、あるいはLEDアレイ等により行ったと
ころ、高密度記録ができ、かつ、アクセス速度が速く、
また、何度でも消去,書替えができ、バックアップ電源
が不要な光双安定メモリであることが確認された。
Further, unlike the above, the optical memory is manufactured in a card type shape, and writing is performed by an optical system using a polygon mirror or a galvano mirror, or an LED array. quickly,
In addition, it was confirmed that the optical bistable memory can be erased and rewritten many times and does not require a backup power supply.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

以上のように、本発明の液晶光学素子によればコント
ラスト比が大きい上、応答速度が速くレーザー光などに
よる高速書込みが可能で、解像度の高い液晶ライトバル
ブや簡便な行程で製造でき解像度が高く、大面積で高速
なインコヒーレント・コヒーレント変換器及びコントラ
スト比が大きく、短い時間でレーザーなどの光でアドレ
ッシングが可能で高密度で高速アクセスが出来、消去書
替えが可能で、かつバックアップ電源が不要な光双安定
メモリが光導電層の変更のみで実現でき、もって光プリ
ンターの中間記録媒体,画像表示装置,光シャッター,
可干渉相関システムその他の画像処理装置,光情報シス
テム等の性能・応用範囲を飛躍的に増大せしめるもので
ある。
As described above, according to the liquid crystal optical element of the present invention, the contrast ratio is large, the response speed is high, high-speed writing with a laser beam or the like is possible, and the liquid crystal light valve with high resolution can be manufactured by a simple process and the resolution is high. , Large-area, high-speed incoherent-coherent converter and large contrast ratio, addressing with light such as laser in a short time, high-density high-speed access, erasing / rewriting possible, and no backup power supply required An optical bistable memory can be realized only by changing the photoconductive layer, so that an intermediate recording medium of an optical printer, an image display device, an optical shutter,
It significantly increases the performance and application range of coherent correlation systems, other image processing devices, optical information systems, and the like.

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

第1図は本発明の光書込み型液晶ライトバルブの断面
図、第2図は本発明に係わる誘電体ミラーの構成図、第
3図はSiとGeの組成比に対する比抵抗の特性を示す図、
第4図は本発明による誘電体ミラーの光学特性を示した
図、第5図は本発明の光書込み型液晶ライトバルブを応
用したデジタルカラーレーザープリンターの概略図、第
6図はデジタルカラーレーザープリンターに用いたメデ
ィアの概念図、第7図は本発明の光書込み型液晶ライト
バルブを用いた可干渉相関システムの概念図、第8図は
本発明の光書込み型液晶ライトバルブを用いた光ディス
クメモリの概略図、第9図は本発明の光書込み型液晶ラ
イトバルブを用いた光ディスクの動作説明図である。 11a,11b……透明基板 12a,12b……透明電極層 13a,13b……配向膜層 14……強誘電性液晶層 15……光導電層 16……遮光層 17……誘電体ミラー 18……無反射コーティング層 19……スペーサ、接着剤 20……書込み光 21……読み出し光 22……絶縁層 23……Si1-xGex 24……SiO2 31a,32b,31c……液晶ライトバルブ 32……レーザースキャナ 33……投影光学系 34……書込みメディア 35……レシーバーシート
FIG. 1 is a cross-sectional view of a light-writing type liquid crystal light valve of the present invention, FIG. 2 is a configuration diagram of a dielectric mirror according to the present invention, and FIG. 3 is a diagram showing characteristics of specific resistance with respect to a composition ratio of Si and Ge. ,
FIG. 4 is a view showing the optical characteristics of the dielectric mirror according to the present invention, FIG. 5 is a schematic view of a digital color laser printer to which the optical writing type liquid crystal light valve of the present invention is applied, and FIG. 6 is a digital color laser printer. FIG. 7 is a conceptual diagram of a coherent correlation system using an optical writing type liquid crystal light valve of the present invention, and FIG. 8 is an optical disc memory using an optical writing type liquid crystal light valve of the present invention. FIG. 9 is a diagram for explaining the operation of an optical disk using the optical writing type liquid crystal light valve of the present invention. 11a, 11b: Transparent substrate 12a, 12b: Transparent electrode layer 13a, 13b: Alignment layer 14: Ferroelectric liquid crystal layer 15: Photoconductive layer 16: Light shielding layer 17: Dielectric mirror 18 … Non-reflective coating layer 19… Spacer, adhesive 20… Write light 21… Read light 22… Insulating layer 23… Si 1-x Ge x 24… SiO 2 31a, 32b, 31c… Liquid crystal light Bulb 32 Laser scanner 33 Projection optical system 34 Write media 35 Receiver sheet

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G02F 1/135 G02F 1/1335──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 6 , DB name) G02F 1/135 G02F 1/1335

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】レーザビーム,LEDなどの光による書込み手
段と、光導電層,光反射層,液晶配向層,液晶層,電圧
印加手段が形成された光書込み型液晶ライトバルブにお
いて、上記光反射層がSiとGeの混晶であるSi−GeとSiO2
を交互に積層した誘電体ミラーであることを特徴とする
光書込み型液晶ライトバルブ。
1. A light writing type liquid crystal light valve having a writing means using light such as a laser beam or an LED, and a photoconductive layer, a light reflecting layer, a liquid crystal alignment layer, a liquid crystal layer, and a voltage applying means. Si-Ge and SiO 2 whose layers are mixed crystals of Si and Ge
A light-writing type liquid crystal light valve, which is a dielectric mirror in which are alternately stacked.
【請求項2】該液晶ライトバルブに用いる光反射層の誘
電体ミラーのSi−Geはその分子式をSi1-xGexとしたと
き、0.03≦x≦0.18の組成であることを特徴とする請求
項1記載の光書込み型液晶ライトバルブ。
Wherein when the Si-Ge of the dielectric mirror of the light reflecting layer used in the liquid crystal light valve is its molecular formula as Si 1-x Ge x, characterized in that it is a composition of 0.03 ≦ x ≦ 0.18 The light-writing type liquid crystal light valve according to claim 1.
【請求項3】該液晶ライトバルブに用いる誘電体ミラー
は光導電層上に、所定の波長λ、材料の屈折率n、膜厚
dとした時、d=nλ/4のSi−GeとSiO2膜を交互に積層
し、可視光を反射する事を特徴とする請求項1記載の光
書込み型液晶ライトバルブ。
3. A dielectric mirror for use in the liquid crystal light valve has a predetermined wavelength λ, a refractive index n of a material, and a film thickness d on a photoconductive layer. 2. The light-writing type liquid crystal light valve according to claim 1, wherein two films are alternately laminated to reflect visible light.
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