JPH03209434A - 光書込型液晶ライトバルブの駆動方法 - 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、光プリンタの中間画像形成媒体、画像投影装
置、光シャフタ、画像処理装置、光情報処理システム等
に用いられる光書込型液晶ライトバルブに関する。

〔発明の概要〕

本発明は、水素化アモルファスシリコン光導伝体と強誘
電性液晶とを組み合わせた光書込型液晶ライトバルブの
駆動法に関するものであり、常に書込み光と読み出し光
を連続的に照射しながらライトバルブの透明電極間に水
素化アモルファスシリコン光導伝体側の電圧極性が、正
、負、零の順に繰り返されるような電圧を、連続的に印
加し、水素化アモルファスシリコン光導伝体側の印加電
圧極性が正の時に消去、負の時に書込み、読み出しを行
い、更に、零電圧時にもメモリされた情報の読み出しを
行う事により、高速で且つ高解像、高コントラストの情
報の書込み、読み出しを行える様にしたものである。

本発明に用いる光書込型液晶ライトバルブは、第１図に
示す様に透明ガラス基板１．２、透明電極３，４、水素
化アモルファスシリコン光導伝体層５、液晶配向層６、
強誘電性液晶組成物７から構成されており、従来の光書
込型液晶ライトパルプが有する誘電体ミラーを備えてお
らず、水素化アモルファスシリコン光導伝体層をそのま
まミラーとして用いている。

〔従来の技術〕

光導転体と強誘電性液晶とを組み合わせた従来の光書込
型液晶ライトバルブは、第１図に示す本発明に用いた光
書込型液晶ライトバルブと殆ど同し構成であるが、光書
込み側の光導転体と液晶配向層の間に、誘電体ミラーが
構成されている。

強誘電性液晶を用いた光書込型液晶ライトバルブは、誘
電体ミラーの有無に係わらず、印加電圧と光応答特性の
間には、第２図に示す様に明瞭な双安定性を有する為、
書込まれた情報を消去する時には、書込み時と逆極性の
電圧を印加して強誘電性液晶分子を全面均一に反転、配
列保持させる必要がある。光が照射されていない場合は
光導転体のインピーダンスが高く、強誘電性液晶に分圧
される電圧が小さい為に、１０で示す様に、広い双安定
性を示し、光照射があると被光照射部の先導転層は低イ
ンピーダンス状態となり、光照射が無い場合と比較して
、１１の様に双安定幅が狭くなる。この様な光書込型液
晶ライトバルブを動作する場合は、光による書込みを行
う前に、暗時の双安定の閾値電圧よりも十分高い直流電
圧を印加するか、書込み側からライトパルプ全面に対し
光照射を行い光導転体全面を低インピーダンス状態にし
て、この時のライトパルプの双安定の閾値電圧よりも十
分高い直流電圧を印加して、強誘電性液晶分子を予め一
方向の安定状態に配列保持する操作が必要である。光照
射を行わない場合は５０Ｖ〜１００■程度の電圧を印加
する必要があり、光導転体層の絶縁破壊の恐れがある為
、全面消去操作時には、書込み側からのライトパルプ全
面に対する光照射を行う方が望ましい、必要な情報の書
込みを行う時は、全面消去時とは逆極性で、且つ光照射
を行わない時は、双安定性の闇値電圧以下であり、光照
射時には闇値電圧以上となる直流電圧を印加しながら、
明暗のパターンによる書込み情報を有する書込み光を照
射する事により、必要な情報の書込みを行い、この情報
を読み出し光により読み出していた。

駆動波形としては、通常矩形波が用いられており、誘電
体ミラーを有する場合は、書込み光とは別の消去用光源
を書込み側に備える必要があり、それらの光照射は、駆
動用矩形波と同期をとって照射されなければならず、複
雑な回路構成が要求されていた。

誘電体ミラーを有さない構成による光書込型液晶ライト
バルブの場合には、書込み光、及び読み出し光が常時照
射されている為、水素化アモルファスシリコン光導伝体
薄膜の書込み側、読み出し側両面で電子、正孔対が発生
している事になる。

水素化アモルファスシリコンの場合、電子の移動度は正
孔の移動度よりも数倍から数１０倍太きく、光導伝現象
は電子が支配的となっている。この液晶ライトパルプの
透明電極間に、第３図（ａ）に示す様な矩形波電圧１２
を印加しておくと、ライトパルプの両端に印加されてい
る矩形波の書込み側の透明電極の極性が正１３の時は、
読み出し光１５によって発生した電子がキャリアとなっ
て書込み側の透明電極側に移動し、強誘電性液晶分子を
全面反転させる事になり、極性が負１４の時は、書込み
側の光の照射１６を受けた領域で発生した電子は液晶側
に向って移動し、結果的にその領域の強誘電性液晶分子
のみが逆極性に対応した安定状態に反転しメモリする事
になり、第３図（ｄ）の１７に示す様に、必要な情報を
書込める。

この情報は常時照射されている読み出し光によって読み
出される。この様な方法を用いれば、特別な消去用光源
を必要とせず、又、消去光、書込み光と、ライトパルプ
駆動用矩形波と同期をとる必要がなく、極めて簡単な操
作により、情報の書込み、読み出しを連続的に行える事
になる。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、上記のような駆動方法では、ライトバル
ブの液晶層を消去している時間の長さと、情報を書込み
、読み出している時間の長さが１＝１となっている為に
、ライトバルブの消去されている時間と、情報が読み出
されている時間が交互に繰り返されながら情報が読み出
されており、従って読み出された情報のコントラストは
低下してしまう事になる。

強誘電性液晶の応答速度は、通常５０μｓ〜５００μｓ
程度とかなり高速である為に、低周波領域での駆動では
この様な現象は比較的目立ちにくいが、ｌＫＨ２程度に
なると、書込み、読み出し時間中に占める書込み時間（
液晶の応答時間）の比率が高くなり、読み出し情報のコ
ントラストが著しく低下してしまうという欠点を有して
いた。

〔課題を解決する為の手段〕

上記問題を解決する為に、本発明は通常の光書込型液晶
ライトバルブの構成要素の１つである誘電体ミラーを削
除したものを用い、第４図に示す様に、書込み光２３と
読み出し光２２を常に照射しながらライトバルブの透明
電極間に水素化アモルファスシリコン先導伝体側の電圧
極性が正１９、負２０、零２１電圧の順に繰り返される
様なパルス電圧波形１８を連続して印加する事によって
、第４図（ｄ）の様に、正電圧時に消去２４、負電圧時
に書込み、読み出し２５を行い、更に、零電圧時に、メ
モリされた情報を読み出せる様にして、読み出された情
報のコントラストを高めることを可能とした。

〔作用〕

クロスニコル偏光光学系を用いて書込まれた画像を読み
出す場合、消去電圧によって反転した液晶分子の光軸の
向きを、偏光軸と一致させておくと、消去時にはライト
バルブ全面が暗状態となり、書込み時及び書込まれた画
像のメモリー時は、書込み画像の明部に対応する部分の
みが明状態となる。よって、本発明の駆動方法を用いれ
ば、書込まれた画像を消去している時間は、入力画像を
書込み、書込まれた画像をそのままの状態でメモリーし
ている時間に比較して小さくすることが出来るので、人
間の目など、積分型のディテクターで観察しても画像の
輝度の低下を、損なうことはない。同様に、消去電圧に
よって反転した液晶分子の光軸の向きを偏光軸に対して
４５度交差させた場合も、本発明の駆動方法は有効であ
る。

〔実施例〕

以下に本発明の内容を図面を用いて詳細に説明する。

先ず本発明に用いた光書込型液晶ライトバルブについて
説明を加える。

表面をλ／４の精度に研摩した厚さ４＋ｕ＋の透明ガラ
ス基板を２枚用意し、書込み側のガラス基板上に、シー
ト抵抗２００ΩのＩＴＯ透明基板を施し、その上に、グ
ロー放電分解法により３μｍの厚さで、イントリンシッ
クな水素化アモルファスシリコン光導伝体膜を形成した
。この光導転成及び、対向側の透明ガラス基板の退引電
極上に、酸化珪素（Ｓ　ｉ　Ｏ）を、基板の法線方向に
対し８５°の角度で、且つ、蒸着の法線方向にセットし
た膜厚計で２００ＯＡの厚さに蒸着して液晶配向層を形
成した。これら一対の透明ガラス基板を、その液晶配向
層を内向きに対向させ、直径１．０μｍのシリカ球を加
えたシール剤を用いて接着し、その間隙にＴｙＪ誘電性
液晶組成物を封入した。使用した強誘電性液晶は、エス
テル系ＳｍＣ液晶混合物に光学活性物質を添加して強誘
電性液晶組成物としたものであり、エステル系ＳｍＣ液
晶混合物として、４−　（（４’−オクチル）フェニル
）安息香＃１（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）
フェニル）安息＃ＩＣ３”−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。

次に液晶ライトバルブの駆動方法について説明する。

第５図は、本発明による液晶ライトバルブを駆動する為
の装置の構成図である。

液晶ライトバルブ２６は、パルスジェネレーター２７か
ら矩形波の電圧が印加されている。読み出し光２８は、
中心波長６３３　ｎｍ、半値幅５０ｎｍのバンドパスフ
ィルター２９を介し、偏光子３０を通して読み出し面側
に照射され、読み込まれた情報は、この読み出し光によ
り水素化アモルファスシリコン表面で反射されハーフミ
ラ−３１、検光子３２を通してスクリーン３３上に投影
表示される。書込み光３４は、中心波長５３０ｎｍ、半
値幅１０ｎｍのバンドパスフィルター３５を通り、明暗
パターンの記録されたテストチャート３６を介して、書
込み情報を書込み側から照射している。

ライトバルブの駆動波形は、±２０　ｖｏ−ｐで、正電
圧時２５０μｓｅｃ、負電圧時２５０．ｃｒｓｅＣ１零
電圧時５００μｓｅｃとしたｌＫＨ２のパルス電圧波形
とした。読み出し光は、５０μＷ／ｄ、書込み光は１５
０μｗ／ｄとした。

この様な条件で、ＵＳＡＦテストターゲットを用いて画
像の書込み、読み出しを行ったところ、極めて鮮明で、
高解像、高コントラストの読み出し像を得る事が出来た
。この時の空間分解能は、１２０１ｐ／−囲板上、コン
トラストは１５０：１で、書込み、読み出し、消去をｌ
）’ｒａｍｅとすると、１０１００ＯＦｒａ／秒という
極めて高速な処理が可能であった。

又、ＵＳＡＦテストターゲットの代わりに、シーメンス
チャートというテストターゲットを用いて書込みを行っ
たところ、最高で２８０１ｐ　７ｍ−という極めて高分
解能な書込み、読み出しが行えた。

〔発明の効果〕

以上述べてきた様に、本発明による光書込型液晶ライト
バルブの駆動を用いれば、書込み側からの消去光の照射
を必要とせず、又、消去光、書込み光と、ライトバルブ
駆動用の矩形波電圧と同期をとる必要がなく、極めて簡
単な構成及び操作により、高分解能、高コントラスト、
高速動作可能な光書込型液晶ライトバルブを実現するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に用いた光書込型液晶ライトバルブの断
面図、第２図は本発明に用いた光書込型液晶ライトバル
ブの電圧−光応答を示す特性図、第３図は従来の駆動波
形を用いた場合の光書込型液晶ライトバルブの光学応答
特性図、第４図は本発明の駆動による光書込型液晶ライ
トバルブの光学応答特性図、第５図は本発明に用いた光
書速読み出し光学系を示す構成図である。 １、２　・　・　・　・ ３、４　・　・　・　・ ５　・　・　・　・　・　・ 透明ガラス基板アメシリコン光 透明電極 水素化アモルファスシリコン光 導伝膜 液晶配向層 強誘電性液晶組成物 書込み光 読み出し光 矩形波電圧 正極 １４・ １５・ １６・ １７・ １８・ １９・ ２０・ ２１・ ２２・ ２３・ ２４・ ２５・ ２６・ ２７・ ２８・ ２９・ ３０・ ３１・ ３２・ ３３・ ・負極 ・読み出し光 ・書込み光 ・光応答特性 ・駆動波形 ・正電圧 ・負電圧 ・零電圧 ・読み出し光 ・書込み光 ・暗状態 ・明状態 ・液晶ライトバルブ ・パルスジェネレーター ・読み出し光 ・バンドパスフィルター ・偏光子 ・ハーフミラ− ・検光子 ・スクリーン ３４・・・・・・書込み光 ３５・・・・・・バンドパスフィルター３６・・・・・
・テストチャート 以上

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 透明電極上に水素化アモルファスシリコン光導伝体薄膜
   が形成されたガラス基板と、透明電極の形成されたガラ
   ス基板のそれぞれの内側表面に液晶配向膜が形成された
   一組のガラス基板が対向配置され、その間隙に強誘電性
   液晶組成物が封入され、水素化アモルファスシリコン光
   導伝体側から光による書込みが行われ、対向側から光に
   よる読み出しが行われる光書込型液晶ライトバルブにお
   いて、書込み光と読み出し光を常に照射しながら前記透
   明電極間に水素化アモルファスシリコン光導伝体側の電
   圧極性が正、負、零電圧の順に繰り返される様なパルス
   電圧を連続して印加し、正電圧時に消去、負電圧時に書
   込み、読み出し、零電圧時に読み出しが行われる事を特
   徴とした光書込型液晶ライトバルブの駆動方法。