JPH0323427A - Liquid crystal light valve - Google Patents
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、光情報処理などに使われる、光信号を別の光
信号に変換する光書き込み型の液晶ライ〔従来の技術〕
液晶ライトバルプは、光投射型ディスプレイや光情報処
理に使われる光変調素子である。従来の光書き込み型液
晶ライトバルブのデバイス構成は、例えば特願昭６２−
２５２７８３号明細書「液晶ライトバルブ」に詳しく述
べられている。第５図にこの液晶ライトバルプの等価回
路を示す。[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention relates to an optical writing type liquid crystal light that converts an optical signal into another optical signal, which is used in optical information processing, etc. [Prior art] , a light modulation element used in optical projection displays and optical information processing. The device configuration of a conventional optical writing type liquid crystal light valve is disclosed in, for example, Japanese Patent Application No. 1983-
252,783 entitled "Liquid Crystal Light Valve". FIG. 5 shows an equivalent circuit of this liquid crystal light valve.
図において、５０１は光導電体、１０２は光に感しない
抵抗、１０３， １０４は薄膜トランジスタで、１０４
がスイッチング用、１０３は負荷用である。１０５は低
圧側電極、１０６は高圧側電極、１０７は液晶、１０８
は対向電極である。In the figure, 501 is a photoconductor, 102 is a resistor that is not sensitive to light, 103 and 104 are thin film transistors, and 104 is a photoconductor.
is for switching, and 103 is for load. 105 is a low voltage side electrode, 106 is a high voltage side electrode, 107 is a liquid crystal, 108
is the counter electrode.
このような等価回路で表される従来の液晶ライトバルブ
において、光導電体５０１は入射光により抵抗値が大き
く変化する。例えば、暗状態で光導電体５０１の抵抗値
が抵抗１０２に比べて十分大きければ、Ｘ点の電位は低
電圧側電極１０５の電位ＶＬに近くなる。電位■，はス
イッチングトランジスタ１０４のしきい値以下であるの
で、スイッチング？ランジスタ１０４はＯＦＦＬＹ点の
出力は高圧側電極１０６の電位■■より負荷トランジス
タ１０３のしきい値電圧分だけ低い電位となる。In a conventional liquid crystal light valve represented by such an equivalent circuit, the resistance value of the photoconductor 501 changes greatly depending on incident light. For example, if the resistance value of the photoconductor 501 is sufficiently larger than the resistance value of the resistor 102 in a dark state, the potential at point X will be close to the potential VL of the low voltage side electrode 105. Since the potential ■ is below the threshold of the switching transistor 104, the switching? The output of the transistor 104 at the OFFLY point has a potential lower than the potential of the high voltage side electrode 106 by the threshold voltage of the load transistor 103.
逆に明状態で、光導電体５０１の抵抗が抵抗１０２に比
べて十分小さくなればＸ点の電位は高圧側電極１０６の
電位Ｖｌｌに近くなる。このため、スイッチングトラン
ジスタ１０４のしきい値を越え、スイッチングトランジ
スタはＯＮＬＹ点の出力はほぼ低電圧電極１０５の電位
Ｖ，になる。Conversely, in the bright state, if the resistance of the photoconductor 501 becomes sufficiently smaller than the resistance 102, the potential at point X becomes close to the potential Vll of the high voltage side electrode 106. Therefore, the threshold value of the switching transistor 104 is exceeded, and the output of the ONLY point of the switching transistor becomes approximately the potential V of the low voltage electrode 105.
このように、光導電体５０１に入射される光によって、
液晶１０７に大きな電圧変化を与えることができる。な
お、液晶には強誘電性液晶が用いられている。In this way, the light incident on the photoconductor 501 causes
A large voltage change can be applied to the liquid crystal 107. Note that ferroelectric liquid crystal is used as the liquid crystal.
この従来型の液晶ライトバルブの問題点は高速性にある
。従来型の液晶ライトバルブでは、高速な応答を得るた
め強誘電性液晶が用いられている。The problem with this conventional liquid crystal light valve is its high speed. Conventional liquid crystal light valves use ferroelectric liquid crystals to achieve high-speed response.
しかしながら、液晶駆動部の応答速度が遅く、強誘電性
液晶の高速応答性を生かすことができない。However, the response speed of the liquid crystal driving section is slow, and the high-speed response of ferroelectric liquid crystal cannot be utilized.
つまり液晶駆動部のＲＣ時定数をできるだけ小さくする
ような設計を行ったとしても、光導電体自体の応答速度
が遅いため、これで制限されてしまうからである。実際
に光導電体自体の応答速度が数ミリ秒であるため、液晶
駆動部全体としてもこれが限界である。In other words, even if the RC time constant of the liquid crystal drive section is designed to be as small as possible, the response speed of the photoconductor itself is slow, which limits the speed of response. In fact, since the response speed of the photoconductor itself is several milliseconds, this is the limit for the entire liquid crystal driving section.
本発明の目的は、上記従来型液晶ライトハルブの欠点を
除去せしめ、高速性に優れた液晶ライトバルブを提供す
ることにある。SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to eliminate the drawbacks of the conventional liquid crystal light valve and provide a liquid crystal light valve with excellent high speed performance.
〔課題を解決するための手段］
本発明は、透明絶縁性基板上に、光によりスイッチング
動作を行う１次元あるいは２次元のアレイ状の液晶駆動
回路を形成し、対向する透明電極付きガラス基板との間
に強誘電性液晶を挟み込んだ液晶ライトバルブであって
、
前記液晶駆動回路がフォトダイオードと光感度を持たな
い抵抗からなる分圧回路と、この分圧回路の出力を入力
とするインバータ回路とから構成され、
前記インバータ回路の出力が液晶にかかる１画素の信号
となることを特徴とする．
〔作用〕
本発明の液晶ライトバルブでは、光感度を持たない抵抗
と分圧回路を構成する素子として、非常に高速なデバイ
スであるフォトダイオードを用いる。このため、液晶駆
動回路の応答はフォトダイオード自体の応答速度で制限
されることはない。[Means for Solving the Problems] The present invention forms a one-dimensional or two-dimensional array-like liquid crystal drive circuit that performs a switching operation using light on a transparent insulating substrate, and connects the opposing glass substrate with transparent electrodes. A liquid crystal light valve in which a ferroelectric liquid crystal is sandwiched between the liquid crystal light valve, wherein the liquid crystal drive circuit includes a voltage divider circuit consisting of a photodiode and a resistor without photosensitivity, and an inverter circuit whose input is the output of this voltage divider circuit. It is characterized in that the output of the inverter circuit becomes a signal for one pixel applied to the liquid crystal. [Operation] In the liquid crystal light valve of the present invention, a photodiode, which is a very high-speed device, is used as a resistor that has no photosensitivity and an element that constitutes a voltage dividing circuit. Therefore, the response of the liquid crystal drive circuit is not limited by the response speed of the photodiode itself.
したがって、液晶に強誘電性液晶を使用すれば、従来型
の液晶ライトバルブよりはるかに高速な液晶ライトパル
ブが実現できる。Therefore, if a ferroelectric liquid crystal is used as the liquid crystal, a liquid crystal light valve that is much faster than a conventional liquid crystal light valve can be realized.
次に、本発明の実施例を説明する。 Next, examples of the present invention will be described.
第２図は一実施例の平面図を示している。第３図は第２
図のＡ−Ａ線断面図、第４図は第２図のＢ−Ｂ線断面図
である。FIG. 2 shows a plan view of one embodiment. Figure 3 is the second
FIG. 4 is a sectional view taken along line AA in the figure, and FIG. 4 is a sectional view taken along line BB in FIG.
本実施例の液晶ライトバルブの構造を、その製造プロセ
スと共に説明する。なお、本実施例ではフォトダイオー
ドをショットキーバリア型とし、インバータ部を多結晶
シリコンで形成した。The structure of the liquid crystal light valve of this example will be explained together with its manufacturing process. In this example, the photodiode was of a Schottky barrier type, and the inverter section was formed of polycrystalline silicon.
まず、透明絶縁性基板であるガラス基板３０６に基板温
度６００゜Ｃで減圧気相戊長法（ＬＰＧＶＤ）を行うこ
とにより２０００オングストロームの酸化シリコン膜を
形成し、基板保ｊｌ膜３０１とする。連続して２０００
オングストロームの多結晶シリコン膜を形成し、第２図
のようにパターンニングして、負荷トランジスタ１０３
及びスイッチングトランジスタ１０４の活性層２０１，
２０２とする。First, a silicon oxide film of 2000 angstroms is formed on a glass substrate 306, which is a transparent insulating substrate, by performing low pressure vapor deposition (LPGVD) at a substrate temperature of 600° C. to form a substrate holding film 301. 2000 in a row
A polycrystalline silicon film of angstrom is formed and patterned as shown in FIG.
and the active layer 201 of the switching transistor 104,
202.
次に同じ＜ ＬＰＧＶＤで２０００オングストロームの
酸化シリコン膜を形成し、連続してこの上に２０００オ
ングストロームの多結晶シリコン膜を形成した後、パタ
ーンニングを行い、負荷トランジスタ１０３及びスイッ
チングトランジスタ１０４のゲート電極２０３， ２０
４とする．更に、このゲート電極をマスクとしてＰＨ．
ガスプラズマを用いたエキシマレーザドーピングを行う
ことにより、ｎ“型多結晶シリコン膜の形成を行う。Next, a 2000 angstrom silicon oxide film is formed by the same LPGVD process, and a 2000 angstrom polycrystalline silicon film is successively formed thereon, followed by patterning to form gate electrodes 203 of the load transistor 103 and the switching transistor 104. , 20
Set it to 4. Furthermore, using this gate electrode as a mask, PH.
An n" type polycrystalline silicon film is formed by performing excimer laser doping using gas plasma.
次に、１０００オングストロームのＩＴＯをスパッタに
より形成し、第２図に示すようにパターンニングして、
フォトダイオードの下側電極（フォトダイオード電極）
２０５を形成する。更に１５００オングストロームのク
ロムをスパッタにより形成し、これをパターンニングし
て抵抗の下側電極（抵抗電極）２０６とする。Next, 1000 angstroms of ITO was formed by sputtering and patterned as shown in FIG.
Lower electrode of photodiode (photodiode electrode)
205 is formed. Further, 1500 angstroms of chromium is formed by sputtering and patterned to form the lower electrode (resistance electrode) 206 of the resistor.
次にシランを分解して１００００オングストローム（１
μｍ）の非品質シリコン膜を形成する。これはフォトダ
イオードにおける光吸収層３０７となる。Next, the silane is decomposed into 10,000 angstroms (1
A non-quality silicon film with a thickness of .mu.m) is formed. This becomes the light absorption layer 307 in the photodiode.
更に３０００オングストロームのクロムを成膜しパター
ンニングしてフォトダイオード１０１ と光感度を持た
ない抵抗１０２とする。Furthermore, a chromium film of 3000 angstroms is formed and patterned to form a photodiode 101 and a resistor 102 having no photosensitivity.
次に窒化シリコンを６０００オングストローム成膜し層
間絶縁膜３０２とする。コンタクトホール２０７を形成
後、アル旦をスパッタで６０００オングストローム威膜
し、パターンニングして高圧側電極１０６．低圧側電極
１０５，出力電極２０８を形戊する。Next, a 6000 angstrom film of silicon nitride is formed to form an interlayer insulating film 302. After forming the contact hole 207, a film of 6,000 angstroms of aluminum is sputtered and patterned to form the high voltage side electrode 106. The low voltage side electrode 105 and output electrode 208 are shaped.
次にこの上に６０００オングストロームの窒化シリコン
膜からなる層間絶縁１１Ｗ３０３を形成し、出力電極２
０８と後述する画素電極３０４の間にコンタクトをとる
ための穴をあける。更にこの上に４０００オングストロ
ームのアルξを蒸着しパターンニングして画素電極３０
４とする。Next, an interlayer insulator 11W303 made of a 6000 angstrom silicon nitride film is formed on this, and the output electrode 2
A hole is made for making contact between 08 and a pixel electrode 304, which will be described later. Further, 4000 angstroms of Al ξ is deposited on top of this and patterned to form the pixel electrode 30.
Set it to 4.
次に透明電極である対向電極１０Ｂが形成されたガラス
基板３０５で液晶１０７を挾み、液晶ライトバルブが完
或する。液晶としては高速性を生かすために強誘電性液
晶を用いた。Next, the liquid crystal 107 is sandwiched between glass substrates 305 on which the counter electrode 10B, which is a transparent electrode, is formed, and the liquid crystal light valve is completed. A ferroelectric liquid crystal was used as the liquid crystal to take advantage of its high speed.
層間絶縁膜３０２， ３０３はこの例の他にポリイミド
などの有機性絶縁材料も用いるとかできる。また、ポリ
シリコンの生成には、低温でのＬｆ’ＣＶＤや高真空蒸
着法（ＭＢＤ）により非品質シリコンを形成し、その後
固相成長やレーザアニールなどで多結晶化する方法もあ
る。In addition to this example, organic insulating materials such as polyimide may also be used for the interlayer insulating films 302 and 303. Furthermore, polysilicon can be produced by forming non-quality silicon by low-temperature Lf'CVD or high vacuum deposition (MBD), and then polycrystallizing it by solid phase growth, laser annealing, or the like.
以上のような構成の液晶ライトバルブでは、信号光はガ
ラス基板３０６側から、投射光はガラス基板３０５側か
ら人射する。In the liquid crystal light valve configured as described above, the signal light is emitted from the glass substrate 306 side, and the projection light is emitted from the glass substrate 305 side.
第１図は、本実施例の液晶ライトバルブの２次元アレイ
状の等価回路を示す。フォトダイオード１０１ と光感
度を持たない抵抗１０２とは分圧回路を構威し、負荷ト
ランジスタ１０３とスイッチングトランジスタ１０４と
はインバータ回路を構或し、分圧回路とインバータ回路
とが液晶駆動回路を構威し、インバータ回路の出力が液
晶にかかる１画素の信号となる．
次に、本実施例の動作を、第１図の等価回路を参照しつ
つ説明する。FIG. 1 shows an equivalent circuit in the form of a two-dimensional array of the liquid crystal light valve of this embodiment. The photodiode 101 and the resistor 102 without photosensitivity constitute a voltage dividing circuit, the load transistor 103 and the switching transistor 104 constitute an inverter circuit, and the voltage dividing circuit and the inverter circuit constitute a liquid crystal drive circuit. The output of the inverter circuit becomes the signal for one pixel applied to the liquid crystal. Next, the operation of this embodiment will be explained with reference to the equivalent circuit shown in FIG.
フォトダイオード１０１と抵抗１０２からなる分圧回路
には、低圧側電極１０５，高圧側電極１０６で決まる電
極がフォトダイオード１０１に対して逆バイアスで印加
されている。フォトダイオード１０１に光が照射されて
いないときは、フォトダイオードの暗抵抗が光感度を持
たない抵抗１０２よりも大きく設計されているので、Ｘ
点の電位は低電圧側電極１０５の電位■，に近くなる。In a voltage dividing circuit made up of a photodiode 101 and a resistor 102, an electrode determined by a low voltage side electrode 105 and a high voltage side electrode 106 is applied with a reverse bias to the photodiode 101. When the photodiode 101 is not irradiated with light, the dark resistance of the photodiode is designed to be larger than the resistor 102 which has no light sensitivity, so
The potential at the point becomes close to the potential (2) of the low voltage side electrode 105.
電位ＶＬはスイッチングトランジスタ１０４のしきい値
以下であるので、スイッチングトランジスタ１０４はＯ
Ｆ Ｆで、Ｙ点の出力は高圧側電極１０６の電位■８
より負荷トランジスタ１０３のしきい値電圧分だけ低い
電位となる．
逆に光が照射された状態では、フォトダイオード１０１
の明抵抗が抵抗１０２に比べて十分小さくなれば、Ｘ点
の電位は高圧側電極１０６の電位Ｖ．に近くなる。この
ため、スイッチングトランジスタ１０４のしきい値電圧
を越え、スイソチングトランジスタがＯＮＬＹ点の出力
はほぼ低電圧電極１０５の電位■，になる．
このように基本的な動作は従来型と同しであるが、従来
型の光導電体に比べフォトダイオードは非常に高速なデ
バイスであるため、液晶駆動回路の応答はフォトダイオ
ード自体の応答速度で制限されることはない。よって本
実施例のように液晶に強誘電性液晶を使用すれば、従来
型の液晶ライトバルブよりはるかに高速なものとなる。Since the potential VL is below the threshold value of the switching transistor 104, the switching transistor 104 is
At F F, the output at point Y is the potential of the high voltage side electrode 106 ■8
Therefore, the potential becomes lower by the threshold voltage of the load transistor 103. Conversely, in a state where light is irradiated, the photodiode 101
If the bright resistance of the resistor 102 becomes sufficiently smaller than that of the resistor 102, the potential at point X becomes equal to the potential V. of the high voltage side electrode 106. It becomes close to. Therefore, the threshold voltage of the switching transistor 104 is exceeded, and the output at the ONLY point of the switching transistor becomes approximately the potential of the low voltage electrode 105 (2). The basic operation is the same as the conventional type, but since the photodiode is a much faster device than the conventional photoconductor, the response of the liquid crystal drive circuit is dependent on the response speed of the photodiode itself. There are no restrictions. Therefore, if a ferroelectric liquid crystal is used as the liquid crystal as in this embodiment, the speed will be much higher than that of the conventional liquid crystal light valve.
従来の技術の問題点である高速性に関しては、液晶駆動
部にフォトダイオードを使用することに加え、強誘電性
液晶を用いることで、従来型のものに比べ数十倍以上の
高速応答性が確認できた。Regarding high speed, which is a problem with conventional technology, in addition to using a photodiode in the liquid crystal drive section, we have also used ferroelectric liquid crystal, which has a high-speed response that is several tens of times faster than that of conventional types. It could be confirmed.
このように、本発明によれば高速性に優れた液晶ライト
バルブを得ることができ、産業上非常に有用である。As described above, according to the present invention, a liquid crystal light valve with excellent high-speed performance can be obtained, which is very useful industrially.
第１図は本発明の液晶ライトバルプの等価回路の一例を
示す図、
第２図は本発明の実施例を示す平面図、第３図及び第４
図は実施例の断面図、
第５図は従来の液晶ライトバルブを示す図である。
１０１ ・・・・・フォトダイオード１０２ ・・
・・・抵抗
１０３ ・・・・・負荷トランジスタ１０４ ・・
・・・スイッチングトランジスタ１０５ ・・・・・
低圧側電極
１０６ ・・・・・高圧側電極
１０７ ・・・・・液晶
１０８ ・・・・・対向電極
２０１， ２０２・・・トランジスタ活性層２０３．
２０４・・・トランジスタゲート電極２０５ ・・・
・・フォトダイオード電極２０６ ・・・・・抵抗電
極
２０７ ・・・・・コンタクトホール２０８ ・・
・・・出力電極
３０１ ・・・・・基板保護膜
３０２． ３０３・・・層間絶縁膜
３０４ ・ ・ ・
３０５， ３０６・
３０７ ・ ・ ・
５０１ ・ ・ ・
・画素電極
・ガラス基１反
・フォ１・ダイオード光吸収層
・光導電体FIG. 1 is a diagram showing an example of an equivalent circuit of the liquid crystal light valve of the present invention, FIG. 2 is a plan view showing an embodiment of the present invention, and FIGS.
The figure is a sectional view of the embodiment, and FIG. 5 is a diagram showing a conventional liquid crystal light valve. 101...Photodiode 102...
...Resistor 103 ...Load transistor 104 ...
... Switching transistor 105 ...
Low voltage side electrode 106...High voltage side electrode 107...Liquid crystal 108...Counter electrodes 201, 202...Transistor active layer 203.
204...Transistor gate electrode 205...
...Photodiode electrode 206 ...Resistance electrode 207 ...Contact hole 208 ...
...Output electrode 301 ...Substrate protective film 302. 303... Interlayer insulating film 304 ・ ・ ・ 305, 306 ・ 307 ・ ・ ・ 501 ・ ・ ・ ・Pixel electrode, glass base 1, photo 1, diode light absorption layer, photoconductor
Claims (1)
を行う１次元あるいは２次元のアレイ状の液晶駆動回路
を形成し、対向する透明電極付きガラス基板との間に強
誘電性液晶を挟み込んだ液晶ライトバルブであつて、 前記液晶駆動回路がフォトダイオードと光感度を持たな
い抵抗からなる分圧回路と、この分圧回路の出力を入力
とするインバータ回路とから構成され、 前記インバータ回路の出力が液晶にかかる１画素の信号
となることを特徴とする液晶ライトバルブ。(1) A one-dimensional or two-dimensional array-like liquid crystal drive circuit that performs switching operations using light is formed on a transparent insulating substrate, and a ferroelectric liquid crystal is sandwiched between the opposing glass substrate with transparent electrodes. The liquid crystal light valve is a liquid crystal light valve, wherein the liquid crystal driving circuit is composed of a voltage dividing circuit consisting of a photodiode and a resistor without photosensitivity, and an inverter circuit whose input is the output of the voltage dividing circuit, and the output of the inverter circuit. A liquid crystal light valve characterized in that the signal is a signal for one pixel applied to a liquid crystal.
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15682989A JP2803173B2 (en) | 1989-06-21 | 1989-06-21 | LCD light valve |
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Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15682989A JP2803173B2 (en) | 1989-06-21 | 1989-06-21 | LCD light valve |
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|---|---|
| JPH0323427A true JPH0323427A (en) | 1991-01-31 |
| JP2803173B2 JP2803173B2 (en) | 1998-09-24 |
Family
ID=15636263
Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP15682989A Expired - Fee Related JP2803173B2 (en) | 1989-01-20 | 1989-06-21 | LCD light valve |
Country Status (1)
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|---|---|
| JP (1) | JP2803173B2 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100487726B1 (en) * | 2002-05-16 | 2005-05-11 | 김수상 | insert device of a surgical thread of hole irrigation for a tire |
| JP2006323260A (en) * | 2005-05-20 | 2006-11-30 | Mitsubishi Electric Corp | Display device incorporating optical sensor |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63121026A (en) * | 1986-10-31 | 1988-05-25 | インタ−ナショナル・ビジネス・マシ−ンズ・コ−ポレ−ション | Optically active type light valve |
| JPH0194322A (en) * | 1987-10-06 | 1989-04-13 | Nec Corp | Liquid crystal light valve |
-
1989
- 1989-06-21 JP JP15682989A patent/JP2803173B2/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63121026A (en) * | 1986-10-31 | 1988-05-25 | インタ−ナショナル・ビジネス・マシ−ンズ・コ−ポレ−ション | Optically active type light valve |
| JPH0194322A (en) * | 1987-10-06 | 1989-04-13 | Nec Corp | Liquid crystal light valve |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100487726B1 (en) * | 2002-05-16 | 2005-05-11 | 김수상 | insert device of a surgical thread of hole irrigation for a tire |
| JP2006323260A (en) * | 2005-05-20 | 2006-11-30 | Mitsubishi Electric Corp | Display device incorporating optical sensor |
| JP4613689B2 (en) * | 2005-05-20 | 2011-01-19 | 三菱電機株式会社 | Display device with built-in optical sensor |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2803173B2 (en) | 1998-09-24 |
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