JP3062012B2 - 液晶ライトバルブ - Google Patents

液晶ライトバルブ

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JP3062012B2 JP6200595A JP20059594A JP3062012B2 JP 3062012 B2 JP3062012 B2 JP 3062012B2 JP 6200595 A JP6200595 A JP 6200595A JP 20059594 A JP20059594 A JP 20059594A JP 3062012 B2 JP3062012 B2 JP 3062012B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、投射型液晶表示装置、
光演算器、波長変換器等に用いられる光書込型の液晶ラ
イトバルブに関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、家庭用ビデオ鑑賞や、プレゼンテ
ーションを目的とした、大画面投射型ディスプレイの開
発が盛んに行われている。従来の大画面ディスプレイと
しては、TFT液晶パネルを使用した投射型プロジェク
ター、ブラウン管を使用した投射型プロジェクター、ま
た、プレゼンテーション用としてスライドプロジェクタ
ーやオーバーヘッドプロジェクターが使用されている。
しかし、これらは画面輝度が非常に暗いため、上記の各
プロジェクターを使用する際には、部屋を暗くする必要
があり、明るい部屋でのビデオ鑑賞や、メモを取りなが
らのプレゼンテーションには不向きであった。
【0003】そこで、上記の各プロジェクターにおい
て、画面輝度を向上させるために、液晶ライトバルブが
使用されている。例えば、1977年に、U.S.Pa
t.4,019,807 Boswell et a
l.により、光導電体層に硫化カドミウム(CdS)、
遮光層にテルル化カドミウム(CdTe)、光反射層に
誘電体の多層膜であるMgF/ZnSを用いた光書き込
み型の液晶ライトバルブが提案されている。しかしなが
ら、光導電体層にCdSを使用しているため、素子の応
答速度が遅く、また再現性に乏しいという問題から19
89年に、U.S.Pat.4,799,773 St
erlingにより、素子の応答速度が速く、また再現
性に富む非晶質水素化ケイ素(a−Si:H)を光導電
体層に用い、遮光層にCdTe、光反射層に誘電体の多
層膜であるSiO2 /TiO2 を用いた光書込み型の液
晶ライトバルブが提案された。しかしながら、この液晶
ライトバルブでは、光導電体層である非晶質水素化ケイ
素と遮光層であるCdTeとの密着性が悪いこと、また
CdTeの遮光性能が十分でないという問題を有してい
る。
【0004】そこで、例えば文献1(U.S.Pat.
5,084,777 DavidE.Slobodin
Greyhawk Systems,Inc.)に
は、高輝度ディスプレイを目的とし、非晶質水素化ケイ
素(a−Si:H)が光導電体層に使用され、光導電体
層との密着性が良く、また、遮光性が良い非晶質水素化
ケイ素ゲルマニウム(a−SiGe:H)が遮光層に使
用された光書込み型の液晶ライトバルブが開示されてい
る。
【0005】上記の文献1の液晶ライトバルブは、例え
ば図10に示すように、読み出し光110の強度変化を
電圧変化によって変調する液晶層107、読み出し光1
10を反射させる誘電体多層膜で構成された光反射層1
04、光反射層104からの透過光を遮断する非晶質水
素化ケイ素ゲルマニウムからなる遮光層103、書き込
み光109の強度によりインピーダンスを変化させ、液
晶層107にかかる電圧を制御する非晶質水素化ケイ素
からなる光導電体層102から成り、これらの各層を透
明導電膜101a・101bの形成されたガラス等の透
光性基板100a・100bで挟んだサンドイッチ構造
をしている。
【0006】上記液晶層107は、光反射層104上に
形成された、液晶分子を配向させる配向膜105aと、
透明導電膜101b上に形成された、液晶分子を配向さ
せる配向膜105bとの間に、スペーサ106・106
を介して液晶が封入されて、形成されている。また、上
記透明導電膜101a・101bには、交流電圧を発生
する駆動電源111が接続されている。
【0007】上記の液晶ライトバルブは、光導電体層1
02に書き込み光109による画像信号の入力が無い状
態(暗状態)では光導電体層102は高インピーダンス
となるが、光導電体層102に書き込み光109による
画像信号が入力された状態(明状態)では光導電効果に
より光導電体層102は低インピーダンスとなるため、
液晶層107に印加される電圧が閾値電圧を越え、液晶
層107の配向状態が変化する。この配向状態の変化を
読み出し光110の強度変化として、偏光ビームスプリ
ッタ等を通してスクリーンに投影することで画像信号と
して取り出すようになっている。
【0008】また、液晶ライトバルブを使用した投射型
液晶表示装置は、図11に示すように、CRT(Cathod
e Ray Tube) 122によって形成された画像がファイバ
ープレート等により液晶ライトバルブ123に書き込ま
れる一方、読み出し光源121から出射された読み出し
光が光学レンズ125a、偏光ビームスプリッタ124
を介して液晶ライトバルブ123に入射され、液晶ライ
トバルブ123内で画像に応じて変調された後、再び偏
光ビームスプリッタ124、光学レンズ125bを介し
てスクリーン126上に画像が投影される。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】ところで、ハイビジョ
ンに代表される次世代メディア媒体は、近年、高輝度
化、高解像度化が進んでおり、投射型液晶表示装置もそ
れに順じ、高輝度化、高解像度化が進んでいる。
【0010】このため、投射型液晶表示装置を高輝度化
するためには、読み出し光源121の高輝度化が必要と
なり、ランプ出力を大きくする必要がある。この場合、
投射型液晶表示装置のシステム全体の温度が上昇し、液
晶ライトバルブ自身の温度も40度から60度までに上
昇する。
【0011】ところで、文献1では、遮光層の導電率、
遮光性能、温度の関係を(1)式で示しており、 σ=σ0 exp(-Eopt/2kT )・・・・・(1) σ :導電率(S/cm) Eopt:光学ギャップ(eV) k :ボルツマン定数 8.62(eV/K) T :温度(K) Eoptを1.0<Eopt<1.5の範囲で使用する
ことで、導電率の最適化を行っている。しかし、一般に
非晶質半導体薄膜は、図14および(1)式からも分か
るように、Eoptを最適化しても、温度が上昇するこ
とにより導電率も上昇するため、温度の上昇と共に抵抗
率が低下する。このため、文献1で示された1.0<E
opt<1.5の条件を有する遮光層で光書き込み型液
晶ライトバルブを作成した場合、時間の経過と共に温度
が上昇し、図12に示すように、解像度が低下するとい
う問題が生じる。
【0012】また、文献2(1993年 平成5年春季
第40回応用物理学関係連合講演会講演予稿集 29
p−ZD−1 液晶空間光変調素子用光吸収層アモルフ
ァスSiGeC:H膜の作製・評価 日本ガイシ(株)
NHK放送技術研究所)により、光導電体層にBS
O、遮光層に非晶質水素化ケイ素ゲルマニウム炭素(a
−SiGeC:H)を用いた光書き込み型液晶ライトバ
ルブが提案されているが、遮光層の導電率と温度との関
係から、温度特性の改善を行ったという記述は無い。
【0013】従って、非晶質半導体が示す抵抗率の温度
特性を緩和し、高温下においても液晶ライトバルブの解
像度の低下をできるだけ小さくして、十分な遮光性能を
有する遮光層が必要とされている。
【0014】また、遮光層の活性化エネルギーEaを用
いて遮光層の温度特性を(2)式によって説明する。
尚、(2)式は、一般的な導電率と活性化エネルギーの
関係式を示す。
【0015】 σ=σ0 exp(-Ea/kT)・・・・・(2) σ :導電率(S/cm) Ea :活性化エネルギー(eV) k :ボルツマン定数 8.62(eV/K) T :温度(K) 前述のように、液晶ライトバルブの解像度の低下は、図
13に示すように、温度上昇に伴う遮光層の導電率の上
昇が原因となっている。
【0016】また、(2)式から分かるように、温度の
上昇に伴う導電率の上昇は、活性化エネルギーEaによ
り表される。理想的にはEa=0eVのとき、導電率は
温度特性を示さなくなるが、これは現実的ではない。
【0017】また、文献1では、光学ギャップEopt
と活性化エネルギーEaの関係をEa≒Eopt/2と
規定しており、これによると0.5eV<Ea<0.7
5eVとなる。しかし、この条件下では活性化エネルギ
ーが大きすぎるため、温度上昇に伴って導電率が大きく
低下し、それによって、解像度が著しく低下する。
【0018】
【課題を解決するための手段】請求項1の液晶ライトバ
ルブは、上記課題を解決するために、電極を有する一対
の透明基板の一方の電極上に光導電体層、遮光層が形成
され、両基板間に液晶を狭持してなる液晶ライトバルブ
において、上記遮光層が、シリコンを主成分とする4B
族の合金からなり、遮光層の活性化エネルギーEaと光
学ギャップEoptとが0<Ea<Eopt/2、もし
くは0<Ea≦0.50eVとなるように形成されてい
ることを特徴としている。
【0019】また、請求項2の液晶ライトバルブは、請
求項1記載の液晶ライトバルブにおいて、遮光層が非晶
質水素化ケイ素ゲルマニウムからなることを特徴として
いる。
【0020】さらに、請求項3の液晶ライトバルブは、
請求項1記載の液晶ライトバルブにおいて、遮光層が非
晶質水素化ケイ素錫からなることを特徴としている。
【0021】
【作用】請求項1の構成によれば、遮光層として、シリ
コンを主成分とする4B族の合金、例えば請求項2記載
の非晶質水素化ケイ素ゲルマニウム、あるいは請求項3
記載の非晶質水素化ケイ素錫を、活性化エネルギーEa
と光学ギャップEoptとが0<Ea<Eopt/2、
もしくは0<Ea≦0.50eVとなるように形成する
ことによって、温度特性の小さい、高抵抗な遮光層を得
ることができる。
【0022】したがって、温度に対する導電率の変化が
小さい遮光層を提供することができ、これに伴って、遮
光層の抵抗率に対する温度特性を緩和することができる
ので、遮光性能を低下させることなく、高輝度、高解像
度の液晶ライトバルブを提供する事ができる。
【0023】
【実施例】
〔実施例1〕本発明の一実施例について図1ないし図3
に基づいて説明すれば、以下の通りである。
【0024】本実施例の液晶ライトバルブは、図1に示
すように、読み出し光20の強度変化を電圧変化によっ
て変調する液晶層17、読み出し光20を反射させる誘
電体多層膜で構成された誘電体ミラー(光反射層)1
4、誘電体ミラー14からの透過光を遮断する非晶質水
素化ケイ素ゲルマニウムからなる遮光層13、書き込み
光19の強度によりインピーダンスを変化させ、液晶層
17にかかる電圧を制御する非晶質水素化ケイ素からな
る光導電体層12から成り、これらの各層を透明電極1
1aおよび対向電極11bの形成されたガラスからなる
透光性基板10a・10bで挟んだサンドイッチ構造を
している。
【0025】尚、上記透光性基板10bの読み出し光2
0側表面には、読み出し光20の反射を防止する反射防
止膜18が形成されている。
【0026】上記誘電体ミラー14上には、液晶分子を
配向させる配向膜15aが形成される一方、上記対向電
極11b上には、液晶分子を配向させる配向膜15bが
形成され、この配向膜15a・15b間にスペーサ16
・16を介して液晶を封入することで上記の液晶層17
が形成されている。また、上記透明導電膜11a・11
bには、交流電圧を発生する駆動電源(図示せず)が接
続されている。
【0027】上記の液晶ライトバルブは、光導電体層1
2に書き込み光19による画像信号の入力が無い状態
(暗状態)では光導電体層12は高インピーダンスとな
るが、光導電体層12に書き込み光19による画像信号
が入力された状態(明状態)では光導電効果により光導
電体層12は低インピーダンスとなるため、液晶層17
に印加される電圧が閾値電圧を越え、液晶層17の配向
状態が変化する。この配向状態の変化を読み出し光20
の強度変化として、偏光ビームスプリッタ等を通してス
クリーンに投影することで画像信号として取り出すよう
になっている。
【0028】次に、この液晶ライトバルブの製造方法に
ついて説明する。先ず、透光性基板10a上に、全面に
錫をドープした酸化インジウム(ITO)からなる透明
導電膜をスパッタ法により形成し、透明電極11aとす
る。
【0029】次に、透明電極11a上に、光導電体層1
2として非晶質水素化ケイ素(a−Si:H)膜を、シ
ラン(SiH4 )ガスを原料としてプラズマCVD法
(化学気相成長法)を用い、膜厚がおよそ7μmとなる
ように形成する。
【0030】次いで、光導電体層12上に、液晶層17
側から光導電体層12へ入射する光を遮断するための遮
光層13として、非晶質水素化ケイ素ゲルマニウム(a
−SiGe:H)をプラズマCVD法により、およそ1
μmの厚さとなるように形成する。
【0031】上記の非晶質水素化ケイ素ゲルマニウム
(a−SiGe:H)は、シラン(SiH4 )ガス、ゲ
ルマン(GeH4 )ガス、アルゴン(Ar)ガスを原料
として生成される。このときの生成条件は、ガス比率を
SiH4 :GeH4 :Ar=2:1:15、圧力を0.
8Torr、基板温度を250℃、Rfパワーを60W
とする。このように生成された遮光層13の光学ギャッ
プEoptは1.3eV、活性化エネルギーEaは0.
6eVとなる。
【0032】その後、遮光層13上に、液晶層17側か
ら光導電体層12へ入射する光を反射させるための誘電
体ミラー14として酸化チタン(TiO2 )と酸化シリ
コン(SiO2 )とからなる多層膜を電子ビーム蒸着法
によって形成する。
【0033】次に、透光性基板10aに対向する透光性
基板10b上の液晶層17側に、ITOからなる透明導
電膜をスパッタ法を用いて蒸着することによって対向電
極11bを形成すると共に、読み出し光20の入射側に
ガラスの表面反射を防止するための反射防止膜18を形
成する。
【0034】次いで、対向電極11b及び誘電体ミラー
14上に、配向膜をスピンコートにより薄膜化して18
0℃で焼成することにより、膜厚がおよそ500Åの配
向膜15a・15bを形成する。
【0035】その後、上記配向膜15a・15bにラビ
ングによる配向処理を施す。ラビング方向は、45°ね
じれになるようにした。そして、一方の基板に樹脂から
なるシール剤を印刷してスペーサ16・16を形成し、
このスペーサ16・16を介して透光性基板10aと透
光性基板10bとを貼り合わせる事により、本実施例の
液晶ライトバルブを構成する。
【0036】ここで、上記構成の液晶ライトバルブの解
像度と温度との関係を図2に示す。図2から分かるよう
に、本実施例での液晶ライトバルブの場合、従来の遮光
層103を備えた液晶ライトバルブの場合、即ち図12
に示す解像度と温度との関係と比較して、温度上昇によ
る解像度の低下率が小さくなっている。例えば、図2に
示すように、本実施例の液晶ライトバルブでは、温度2
6℃の解像度がほぼ43(lp/mm)となる一方、図
12に示すように、従来の液晶ライトバルブでは、温度
26℃の解像度がほぼ30(lp/mm)となる。ま
た、図2に示すように、本実施例の液晶ライトバルブで
は、温度50℃の解像度がほぼ30(lp/mm)とな
る一方、図12に示すように、従来の液晶ライトバルブ
では、温度50℃の解像度がほぼ15(lp/mm)と
なる。したがって、本実施例における液晶ライトバルブ
は、従来の液晶ライトバルブよりも温度が上昇しても高
解像度が維持される。
【0037】この結果、温度上昇による解像度の低下が
目立たなくなり、高輝度、高解像度の液晶ライトバルブ
となっていることが分かる。また、上記の遮光層13の
遮光性能は、温度上昇による低下もなく、良好に維持さ
れている。
【0038】また、上記構成の液晶ライトバルブにより
なる投射型液晶表示装置としてのプロジェクションシス
テムは、図3に示すように、液晶ライトバルブLVが、
画像生成手段としてのTFT液晶パネル22r・22g
・22bを介して赤、緑及び、青の各映像を表示するた
めの書き込み光源としての書き込みランプ21r・21
g・21bに接続された構成となっている。
【0039】上記のTFT液晶パネル22r・22g・
22bは、それぞれの色信号(R・G・B)に対応した
画像を形成するものであり、これにより、書き込みラン
プ21r・21g・21bから出射された光によって、
上記のTFT液晶パネルで形成された画像が液晶ライト
バルブLVに書き込まれるようになっている。
【0040】一方、上記のプロジェクションシステムに
は、読み出し光源としての読み出しランプ26が備えら
れ、この読み出しランプ26から出射された光は、レン
ズ系27を介して、フィルター28・29およびミラー
30を経て、上記の各色信号毎に設けられた偏光ビーム
スプリッタ23に入射される。この偏光ビームスプリッ
タ23に入射された光は、上記書き込み光源の明暗レベ
ルに応じて個別に変調され、これによって得られる各読
み出し画像を偏光ビームスプリッタ23、レンズ系24
などの投射手段としての光学系31によりスクリーン2
5へ合成拡大投射される。
【0041】上記構成のプロジェクションシステムによ
り投射された画像は高解像度で高コントラストで良好で
あった。したがって、上記のような構成の液晶ライトバ
ルブを使用すれば、高輝度、高解像度、且つ高コントラ
ストな投射表示を容易に実現することができるプロジェ
クションシステムを提供することができる。
【0042】〔実施例2〕本発明の他の実施例について
図4および図5に基づいて説明すれば、以下の通りであ
る。
【0043】本実施例の液晶ライトバルブは、図4に示
すように、基本的な構成は上記の実施例1に示した液晶
ライトバルブと同じであり、読み出し光50の強度変化
を電圧変化によって変調する液晶層47、読み出し光5
0を反射させる誘電体多層膜で構成された誘電体ミラー
44、誘電体ミラー44からの透過光を遮断する非晶質
水素化ケイ素ゲルマニウムからなる遮光層43、書き込
み光49の強度によりインピーダンスを変化させ、液晶
層47にかかる電圧を制御する非晶質水素化ケイ素から
なる光導電体層42から成り、これらの各層を透明電極
41aおよび対向電極41bの形成されたファイバープ
レートからなる透光性基板40aおよびガラスからなる
透光性基板40bで挟んだサンドイッチ構造をしてい
る。
【0044】尚、上記透光性基板40bの読み出し光5
0側表面には、読み出し光50の反射を防止する反射防
止膜48が形成されている。
【0045】上記誘電体ミラー44上には、液晶分子を
配向させる配向膜45aが形成される一方、上記対向電
極41b上には、液晶分子を配向させる配向膜45bが
形成され、この配向膜45a・45b間にスペーサ46
・46を介して液晶を封入することで上記の液晶層47
が形成されている。また、上記透明導電膜41a・41
bには、交流電圧を発生する駆動電源(図示せず)が接
続されている。
【0046】次に、この液晶ライトバルブの製造方法に
ついて説明する。先ず、ファイバープレートからなる透
光性基板40a上に、全面に錫をドープした酸化錫(S
nO2 )からなる透明導電膜をスパッタ法により形成
し、透明電極41aとする。
【0047】次に、透明電極41a上に、光導電体層4
2として非晶質水素化ケイ素(a−Si:H)膜を、シ
ラン(SiH4 )ガスを原料としてプラズマCVD法を
用い、膜厚がおよそ5μmとなるように形成する。
【0048】次いで、光導電体層42上に、液晶層47
側から光導電体層42へ入射する光を遮断するための遮
光層43として、非晶質水素化ケイ素ゲルマニウム(a
−SiGe:H)をプラズマCVD法により、およそ
0.8μmの厚さとなるように形成する。
【0049】上記の非晶質水素化ケイ素ゲルマニウム
(a−SiGe:H)は、シラン(SiH4 )ガス、ゲ
ルマン(GeH4 )ガス、100ppmの濃度のジボラ
ン(B2 6 )ガスを含む水素(H2 )ガスとクリプト
ン(Kr)ガスを原料として生成される。このときの生
成条件は、ガス比率をSiH4 :GeH4 :H2 :Kr
=3:1:5:5、圧力を0.7Torr、基板温度を
280℃、Rfパワーを200Wとする。このように生
成された遮光層43の光学ギャップEoptは1.6e
V、活性化エネルギーEaは0.3eVとなる。
【0050】その後、遮光層43上に、液晶層47側か
ら光導電体層42へ入射する光を反射させるための誘電
体ミラー44として酸化チタン(TiO2 )と酸化シリ
コン(SiO2 )とからなる多層膜を電子ビーム蒸着法
によって形成する。
【0051】次に、透光性基板40aに対向する透光性
基板40b上に、液晶層47側にITOからなる透明導
電膜をスパッタ法を用いて蒸着することによって、対向
電極11bを形成すると共に、読み出し光50の入射側
にガラスの表面反射を防止するための反射防止膜48を
形成する。
【0052】次いで、対向電極41b及び誘電体ミラー
44上に、配向膜をスピンコートにより薄膜化して18
0℃で焼成することにより、膜厚がおよそ500Åの配
向膜45a・45bを形成する。
【0053】その後、上記配向膜45a・45bにラビ
ングによる配向処理を施す。ラビング方向は、45°ね
じれになるようにした。そして、一方の基板にシール剤
を印刷してスペーサ46・46を形成し、このスペーサ
46・46を介して透光性基板10aと透光性基板10
bとを貼り合わせる事により、本実施例の液晶ライトバ
ルブを構成する。
【0054】ここで、上記構成の液晶ライトバルブの解
像度と温度との関係を図5に示す。図5から、本実施例
での液晶ライトバルブにおいても、実施例1の場合と同
様に、温度上昇による解像度の低下が目立たなくなり、
高輝度、高解像度の液晶ライトバルブとなっていること
が分かる。また、上記の遮光層43の遮光性能は、温度
上昇による低下もなく、良好に維持されている。
【0055】また、上記遮光層43は、活性化エルギー
が0.3eVと小さいので、温度上昇に伴う導電率の上
昇率が小さくなる。このため、温度変化による解像度の
低下率を小さくすることができる。
【0056】したがって、上記構成の液晶ライトバルブ
を、例えば図3に示すようなプロジェクションシステム
等に使用すれば、高輝度、高解像度、且つ高コントラス
トな投射表示を容易に実現することができるプロジェク
ションシステムを提供することができる。
【0057】〔実施例3〕本発明のさらに他の実施例に
ついて図6および図7に基づいて説明すれば、以下の通
りである。
【0058】本実施例の液晶ライトバルブは、基本的な
構成は上記の実施例2に示した液晶ライトバルブと同じ
であり、図6に示すように、ファイバープレートからな
る透光性基板60aおよびガラスからなる透光性基板6
0b、透明電極61aおよび対向電極61b、光導電体
層62、遮光層63、誘電体ミラー64、配向膜65a
・65b、スペーサ66、液晶層67、反射防止膜68
で構成されている。
【0059】次に、この液晶ライトバルブの製造方法に
ついて説明する。先ず、ファイバープレートからなる透
光性基板60a上に、全面に錫をドープした酸化インジ
ウム(ITO)と酸化錫(SnO2 )からなる透明導電
膜をスパッタ法により形成し、透明電極61aとする。
【0060】次に、透明電極61a上に、書き込み光6
9の強度によりインピーダンスを変化させる光導電体層
62として非晶質水素化ケイ素ゲルマニウム(a−Si
Ge:H)膜を、シラン(SiH4 )ガス、ゲルマン
(GeH4 )ガス、水素(H2)ガスを原料としてプラ
ズマCVD法を用い、膜厚がおよそ8μmとなるように
形成する。このときの形成条件は、ガス比率をSi
4 :GeH4 :H2 =5:1:10、圧力を0.75
Torr、基板温度を270℃、Rfパワーを50Wと
する。
【0061】次いで、光導電体層62上に、液晶層67
側から光導電体層62へ入射する光を遮断するための遮
光層63として、非晶質水素化ケイ素錫(a−SiS
n:H)をスパッタ法により、およそ0.7μmの厚さ
で形成する。
【0062】上記の非晶質水素化ケイ素錫(a−SiS
n:H)は、SiSn(重量比Si:Sn=1:1)タ
ーゲットを使用し、水素(H2 )ガスとキセノン(X
e)ガス雰囲気中で生成した。このときの生成条件は、
ガス比率をH2 :Xe=1:1、圧力を3mTorr、
基板温度を250℃、Rfパワーを1000Wとする。
このように生成された遮光層63の光学ギャップEop
tは0.9eV、活性化エネルギーEaは0.5eVと
なる。
【0063】その後、遮光層63上に、液晶層67側か
ら光導電体層62へ入射する光を反射させるための誘電
体ミラー64として、酸化チタン(TiO2 )と酸化シ
リコン(SiO2 )とからなる多層膜を電子ビーム蒸着
法によって形成する。
【0064】次に、透光性基板60aに対向する透光性
基板60b上の液晶層67側に、ITOからなる透明導
電膜をスパッタ法を用いて蒸着することによって対向電
極11bを形成すると共に、読み出し光70の入射側に
ガラスの表面反射を防止するための反射防止膜68を形
成する。
【0065】次いで、対向電極61b及び誘電体ミラー
64上に、配向膜をスピンコートにより薄膜化して18
0℃で焼成することにより、膜厚がおよそ500Åの配
向膜65a・65bを形成する。
【0066】その後、上記配向膜65a・65bにラビ
ングによる配向処理を施す。ラビング方向は、45°ね
じれになるようにした。そして、一方の基板にシール剤
を印刷してスペーサ66・66を形成し、このスペーサ
66・66を介して透光性基板60aと透光性基板60
bとを貼り合わせる事により、本実施例の液晶ライトバ
ルブを構成する。
【0067】ここで、上記構成の液晶ライトバルブの解
像度と温度との関係を図7に示す。図7から、本実施例
での液晶ライトバルブにおいても、上記実施例1および
実施例2の場合と同様に、温度上昇による解像度の低下
が目立たなくなり、高輝度、高解像度の液晶ライトバル
ブとなっていることが分かる。また、上記の遮光層63
の遮光性能は、温度上昇による低下もなく、良好に維持
されている。
【0068】したがって、上記構成の液晶ライトバルブ
を、例えば図3に示すようなプロジェクションシステム
等に使用すれば、高輝度、高解像度、且つ高コントラス
トな投射表示を容易に実現することができるプロジェク
ションシステムを提供することができる。
【0069】〔実施例4〕本発明のさらに他の実施例に
ついて図8および図9に基づいて説明すれば、以下の通
りである。
【0070】本実施例の液晶ライトバルブは、基本的な
構成は上記の実施例1に示した液晶ライトバルブと同じ
であり、図8に示すように、ガラスからなる透光性基板
80a・80b、透明電極81aおよび対向電極81
b、光導電体層82、遮光層83、配向膜85a・85
b、スペーサ86、液晶層87、反射防止膜88で構成
されている。
【0071】次に、この液晶ライトバルブの製造方法に
ついて説明する。先ず、透光性基板80a上に、全面に
錫をドープした酸化錫(SnO2 )からなる透明導電膜
をスパッタ法により形成し、透明電極81aとする。
【0072】次に、透明電極81a上に、書き込み光8
9の強度によりインピーダンスを変化させる光導電体層
82として非晶質水素化ケイ素(a−Si:H)膜を、
シラン(SiH4 )ガスを原料としてプラズマCVD法
を用い、膜厚がおよそ8μmとなるように形成する。
【0073】次いで、光導電体層82上に、液晶層87
側から光導電体層82へ入射する光を遮断するための遮
光層83として、非晶質水素化ケイ素錫(a−SiS
n:H)をプラズマCVD法により、およそ0.7μm
の厚さとなるように形成する。尚、上記遮光層83は、
読み出し光90を反射する反射層も兼ねている。
【0074】上記の非晶質水素化ケイ素錫(a−SiS
n:H)は、シラン(SiH4 )ガス、Sn(CH3
4 ガスおよび200ppmの濃度のジボラン(B
2 6 )ガスを含むアルゴン(Ar)ガスを原料として
生成される。このときの生成条件は、ガス比率をSiH
4 :Sn(CH3 4 :Ar=3:1:5、圧力を0.
65Torr、基板温度を280℃、Rfパワーを25
0Wとする。このように生成された遮光層83の光学ギ
ャップEoptは1.1eV、活性化エネルギーEaは
0.2eVとなる。
【0075】次に、透光性基板80aに対向する透光性
基板80b上の液晶層87側に、SnO2 からなる透明
導電膜をスパッタ法を用いて蒸着することによって、対
向電極81bを形成すると共に、読み出し光90の入射
側にガラスの表面反射を防止するための反射防止膜88
を形成する。
【0076】次いで、遮光層83および対向電極81b
上に、配向膜をスピンコートにより薄膜化して180℃
で焼成することにより、膜厚がおよそ500Åの配向膜
85a・85bを形成する。
【0077】その後、上記配向膜85a・85bにラビ
ングによる配向処理を施す。ラビング方向は、45°ね
じれになるようにした。そして、一方の基板にシール剤
を印刷してスペーサ86・86を形成し、このスペーサ
86・86を介して透光性基板80aと透光性基板80
bとを貼り合わせる事により、本実施例の液晶ライトバ
ルブを構成する。
【0078】ここで、上記構成の液晶ライトバルブの解
像度と温度との関係を図9に示す。図9から、本実施例
での液晶ライトバルブにおいても、上記実施例1、2お
よび3の場合と同様に、温度上昇による解像度の低下が
目立たなくなり、高輝度、高解像度の液晶ライトバルブ
となっていることが分かる。また、上記の遮光層83の
遮光性能は、温度上昇による低下もなく、良好に維持さ
れている。
【0079】また、上記遮光層83は、活性化エルギー
が0.2eVと小さいので、温度上昇に伴う導電率の上
昇率が小さくなる。このため、温度変化による解像度の
低下率を小さくすることができる。
【0080】したがって、上記構成の液晶ライトバルブ
を、例えば図3に示すようなプロジェクションシステム
等に使用すれば、高輝度、高解像度、且つ高コントラス
トな投射表示を容易に実現することができるプロジェク
ションシステムを提供することができる。
【0081】以上の各実施例および本願発明者による各
種実験から、本発明の液晶ライトバルブは、遮光層とし
て、シリコンを主成分とする4B族の合金を用い、活性
化エネルギーEaと光学ギャップEoptとが0<Ea
<Eopt/2、もしくは0<Ea≦0.50eVとな
るように形成することで、遮光層を温度特性が小さく高
抵抗なものとすることができることが分かった。
【0082】これによって、温度変化に対する導電率の
変化が小さい遮光層を提供することができ、これに伴っ
て、遮光層の抵抗率に対する温度特性を緩和することが
できるので、遮光性能を低下させることなく、高輝度、
高解像度の液晶ライトバルブを提供する事ができる。
【0083】なお、本発明はプロジェクションシステム
のほか本発明の効果を損じない範囲内で様々な応用が可
能である。
【0084】
【発明の効果】請求項1の発明の液晶ライトバルブは、
電極を有する一対の透明基板の一方の電極上に光導電体
層、遮光層が形成され、両基板間に液晶を狭持してなる
液晶ライトバルブにおいて、上記遮光層は、シリコンを
主成分とする4B族の合金からなり、遮光層の活性化エ
ネルギーEaと光学ギャップEoptとが0<Ea<E
opt/2、もしくは0<Ea≦0.50eVとなるよ
うに形成されている構成である。
【0085】これにより、遮光層として、シリコンを主
成分とする4B族の合金、例えば請求項2記載の非晶質
水素化ケイ素ゲルマニウム、あるいは請求項3記載の非
晶質水素化ケイ素錫を、活性化エネルギーEaと光学ギ
ャップEoptとが0<Ea<Eopt/2、もしくは
0<Ea≦0.50eVとなるようにして形成すること
によって、温度特性の小さい高抵抗な遮光層を得ること
ができるので、温度変化に対する導電率の変化が小さい
遮光層を提供することができる。
【0086】したがって、遮光層の抵抗率に対する温度
特性を緩和することができるので、遮光性能を低下させ
ることなく、高輝度、高解像度の液晶ライトバルブを提
供する事ができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の液晶ライトバルブの概略構
成断面図である。
【図2】図1に示す液晶ライトバルブの温度変化と解像
度との関係を示すグラフである。
【図3】図1に示す液晶ライトバルブを使用したプロジ
ェクションシステムの概略構成図である。
【図4】本発明の他の実施例の液晶ライトバルブの概略
構成断面図である。
【図5】図4に示す液晶ライトバルブの温度変化と解像
度との関係を示すグラフである。
【図6】本発明のさらに他の実施例の液晶ライトバルブ
の概略構成断面図である。
【図7】図6に示す液晶ライトバルブの温度変化と解像
度との関係を示すグラフである。
【図8】本発明のさらに他の実施例の液晶ライトバルブ
の概略構成断面図である。
【図9】図8に示す液晶ライトバルブの温度変化と解像
度との関係を示すグラフである。
【図10】従来の液晶ライトバルブの概略構成図であ
る。
【図11】図10に示す液晶ライトバルブを使用したプ
ロジェクションシステムの概略構成図である。
【図12】図10に示す液晶ライトバルブの温度変化と
解像度との関係を示すグラフである。
【図13】一般的な遮光層の導電率変化と液晶ライトバ
ルブの解像度との関係を示すグラフである。
【図14】図10に示す液晶ライトバルブの導電率と温
度との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
10a 透光性基板(透明基板) 10b 透光性基板(透明基板) 11a 透明電極(電極) 11b 対向電極(電極) 12 光導電体層 13 遮光層 17 液晶層 40a 透光性基板(透明基板) 40b 透光性基板(透明基板) 41a 透明電極(電極) 41b 対向電極(電極) 42 光導電体層 43 遮光層 47 液晶層 60a 透光性基板(透明基板) 60b 透光性基板(透明基板) 61a 透明電極(電極) 61b 対向電極(電極) 62 光導電体層 63 遮光層 67 液晶層 80a 透光性基板(透明基板) 80b 透光性基板(透明基板) 81a 透明電極(電極) 81b 対向電極(電極) 82 光導電体層 83 遮光層 87 液晶層

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】電極を有する一対の透明基板の一方の電極
    上に光導電体層、遮光層が形成され、両基板間に液晶を
    狭持してなる液晶ライトバルブにおいて、 上記遮光層は、シリコンを主成分とする4B族の合金か
    らなり、遮光層の活性化エネルギーEaと光学ギャップ
    Eoptとが、 0<Ea<Eopt/2、もしくは0<Ea≦0.50
    eV、となるように形成されていることを特徴とする液
    晶ライトバルブ。
  2. 【請求項2】上記遮光層が非晶質水素化ケイ素ゲルマニ
    ウムからなることを特徴とする請求項1記載の液晶ライ
    トバルブ。
  3. 【請求項3】上記遮光層が非晶質水素化ケイ素錫からな
    ることを特徴とする請求項1記載の液晶ライトバルブ。
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