JPH0329926A - 光書込液晶ライトバルブ - 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〕 この発明は、画像表示装置、光ソヤソター、光プリンタ
ーの中間記録媒体、その他の画像処理装置、光情報処理
システｌ、等に使用される、液晶を用いた空間光変調器
に関する。

〔発明の概要〕

この発明は、画像表示装置、光シャソクー、光プリンタ
ーの中間記録媒体、その他の画像処理装置、光情報処理
シスうーム等に使用される、液晶を用いた空問光変調２
｝：に関し、一方の″ｌｉｉ極］二に光導電層及び誘電
体多層膜旦ラーを有し、液晶分子を配向さセる膜として
、社板の法線方間に対して７５゜から｝｛５”の範囲の
角度で一酸化珪素を斜方蒸着したものを用い、これを一
定の間隙に制御して対向さ−υ、間隙に封入ずる液品３
、■威物として、強講電性液品組成物を用いた光書込液
晶ライトハルブにおいて、光導電層及び誘電体多層膜ミ
ラーを形成しない側の透明電極上に透明誘電体薄膜を形
成し、その１二にー・酸化珪素を斜方華着して配向膜と
することにより、配向膜と強誘市性液晶層との界面での
極性工不ルギーが小さい膜でありｎつ界面でのプレティ
ル１−が大きい朕でちる一酸化珪素等の斜方華着膜を全
面に渡って均一に形成することを可能ならしめるもので
ある。前記の方法によれば、大きなプレティルトのため
強調電性液品分子のダイレククを大面積にわたって均一
に配向制御することができ、また、液晶の見掛ＬＪのコ
ーン角を大きくすることができるため、大きなコン１・
ラス１・を得ることができる。且つ、前記の方法によれ
ば、界面での極性工不ルギーが小さい膜を用いるため界
面近傍の液晶分子が電気的桔合により束縛されないため
、対称性の高い双安定性を発現さ−ｌることができる。

よって、本発明の方法は、コン１・ラストが高く、短い
時間でレーザーなどの光でアトレソシングが可能で、解
像度の高い空ｎｔｌ光変調器を提供するものである。

〔従来の技術〕

従来から、光書込液晶ライトハルブはア［゛レ・７シン
グ方法、液晶の七一トとも様々な検酎がｙＲねられてい
る。中でも、ツイス１・ネマディノクモトや、電界制御
複屈折モートと光導電膜を組め合わせた液晶ライトバル
ブは、ほほ実用に近い１ろ性を有しており、光情報処理
用インコヒーレントコヒーレント変換器等に用いられつ
つある。しかしながら、これらのモートでは、書き込め
像のメモリ性はな＜、貫き込の光を取り去ると像は消滅
してしまう。レーザ光等のビームスボソトでデジタル的
に書き込む場合も、書き込み部分の像の保持時間が短い
為、解像度を上げる事ができず、高解像度の空間変調器
や大画面ディスプレイを得ようとすると、全く同し箇所
を高速に何度も重ね書きする必要があり、その為の超高
速、超高精度なレーザースキャナ及び超高感度の光導電
膜が不可欠となり、これを実現するのは極めて困難であ
る。

コレスデリノク・ネマティソク相転移モートと光導電膜
を組合わセた液晶ライトハルブは、メモリ性はあるが、
書ぎ込み速度が遅く、コントラス１・が低いという欠点
を有していた。

近年では、高速応答、メモリ性、高コントラス１・、高
視野角等、優れた特性を発現できる可能性のある弛誘電
性液晶に着目し、強誘電性液晶と光導電膜とを組合わせ
た光害き込み型液晶ライトハ３ ルブが活発に研究されるようになってきた。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、前述の強誘電性液品３，■成物を用いる
光書込液品ライトバルブでは、双安定性と品コン１・ラ
ストを発現させる為、配ｌｉｉＪ膜として強＋ｉＡ電性
液品層との界面での極性工不ルギーが小さ《且つ界面で
のプレティルトが大きい膜が必要である。現在、前記の
ような’ｌ、｝性を脊ずる配向膜で、実用化されている
ものは、−酸化珪素等の斜方萬着により配向膜を形或す
る方法である。

一酸化珪素等の斜方茅着により配向膜を形成ずる場合、
一般に用いられている透明電極であるＩＴｏ（酸化イン
ジウム・錫）上ムこ直接一酸化珪素を斜方蒸着した場合
、ＩＴ○と一酸化珪素の密着性が悪いため、均一な柱状
構造が成長しない。従って、柱状構造によって誘起され
る配向現制力及びプレティルｌ・を安定に発現させるこ
とができない。そのため、双安定性やコントラス１・比
が良好で均一な素子を再現１生よく製造ずることは困難
であるという課題があった。

４ 〔課題を解決するための手段〕 上記課題を解決するために、この発明は、光書込型液晶
ライ｛・ハルブにおいて、一対の電極を有する透明器間
の一方の電極」一に光導電層及び誘電体多層股ミラーを
具備し、両基板に液晶分子を配向させる膜として、基板
の法線方向に対して７５゜から８５゜の範囲の角度で一
酸化珪素を斜方蒸着したものを用い、これを一定の間隙
に制御して対向させ、間隙に封大ずる液晶組或物として
、強誘電性液晶組威物を用いた光書込液晶ライトバルブ
において、光導電層及び誘電体多層膜ミラーを形成しな
い側の透明電極上に透明誘電体薄膜を形成し、その−１
二に一酸化珪素を斜方渾着して配向膜とした。

〔作川〕

本発明の方法により、配向膜と強誘電性液晶層との界面
での極性工不ルギーが小さい膜でありＨつ界面でのプレ
ティルトが大きい配向膜である一酸化珪素″．ｒＦの斜
方蒸着膜を全面に渡って均一に形成することを可能なら
しめるものである。前記の方ｌ去によれば、大きなプレ
ティルトのため強誘電性液晶分子のダイレクタを大面積
にわたって均一に配向制御することができ、また、液晶
の見掛Ｕのコーン角を大きくすることができるため、大
きなコントラストを得ることができる。且つ、前記の方
法によれば、界面での極性エネルギーが小さい膜を用い
るため界面近傍の液晶分子が電気的粘合により束縛され
ないため、対称性の高い双安定性を発現させることがで
きる。よって、本発明の方法は、コントラス１・が高く
、短い時間でレーヂーなどの光でアトレノシングが可能
で、解像度の高い空間光変調器を提供するものであり、
もって画像表示装置、光シャソター、光プリンターの中
間記録媒体、その他の画像処理装置、光情報処理システ
ム等への応用範囲を飛躍的に増大せしめるものである。

〔実施例〕

以下に本発明の内容を図面に用いて詳細に説明する。

第１図は本発明に係る光書込液晶ライトバルブの断面図
である。液晶分子を扶持するためのガラ？基板１１ａ，
ｌｌｂは、表面にＩＴＯ透明電極ｊＷ］２ａ，　１２ｂ
，透明基板の法線方向から８２゜の入射角で一酸化珪素
を斜方蒸着した配向膜層１３ａ，ｌ３ｂを設けた。光導
電層及び誘電体多層膜ミラーを形成しない側の透明電極
１２ｂ上には透明誘電体薄膜１０としてＳｉＯｚを真空
華着法により８００人の厚さに形成した。ここで、ガラ
ス基板１１ａ，Ｉｌｂは、透明なプラスチック等の材質
でも問題なく、ＩＴＯ透明電極ｊｉｌ２ａ，１２ｂは、
酸化錫アンチモン等でも問題なく、一酸化珪素を斜方蒸
着した配向膜１３ａ，１３ｂの華着人則角度は、透明基
板の法線方向から７５゜から８５゜の範囲で特性を考慮
して選択すればよい。また、透明誘電体薄膜ＩＯはＴｉ
Ｏ。，　ＺｒＯ■等のＳｉｎ２以外の月料でも問題なく
、スパソタ法等の他の方法により或膜してもよい。透明
基板１１ａとｌｌｂはその配向膜層１３ａ，１３ｂ側を
、スペーサー１９を介して間隙を制御して対向させ、強
誘電性液晶層１４を扶持した。また、光による書き込み
側の透明電極層１２ａ上にはアー〔ルファスシリコン光
導電層１５を、Ｓｉ７を主体とするガスを放電分解し７ ？、１μｍの厚さのａＳｉ−Ｈ層とすることにより形成
した。ここで該アモルファスシリコン光導電膜ｌ５は、
放電分解時にＰ．Ｎ等を添加した膜ＡＪＩ或でも良く、
またａ−Ｓｉ−Ｈ層上にｎ型、あるいはｐ型の、他の組
威の半導体膜を積層した構戒であっても何ら差し支えな
い。さらに萌記欣上に、投影光が光導電層ｌ５に入射し
ないように遮光層１６を設け、−さらに、ＳｉＯ■とＳ
ｉを交互に計７層積層した誘電体ミラー１７を積層、形
成した。また、投影側の透明基板１ｌｂのセル外面には
、ＭｇＰ２の蒸着により無反射コーティング層１日を形
成した。ここで、アモルファスシリコン光導電層ｌ５は
、Ｓｅ　−　Ｔｅ等の他の祠質の光導電層でも問題なく
、遮光層１６．誘電体旦ラー１７，無反射コーティング
層１８も材質に限定はない。さらに、透明基板１１ａと
ｌｌｂはその配向膜層１３ａ，１３ｂ側を対向さ・Ｕ、
直径１．５μ１ｎのグラスファイハーを加えた接着剤よ
りなるスペーサ１９を介して間隙を制御、形成し、強誘
電性液晶層ｌ４を扶持するようにした。封入した強誘電
１り音夜品組威物は、エステル系Ｓ　ｍ　Ｃ液晶混合物
に光学８ 発生物質を添加して強誘電性液晶組成物としたものを用
いた。。

上記のような液晶ライトハルブによれば、セル外面から
の書き込み光２０によって強誘電性液晶層１４に暑き込
みが行われ、また、書き込みにより形成された像は、直
線偏光の投影光２ｌの照射、偏光子を通した投影により
読み出すことができる。

第２図は、本発明に係る一酸化珪素の斜方蒸着による配
向層１３ａ，１３ｂの表面構造の模式拡大図である。配
向膜Ｎ１３ａ，１３ｂの表面は斜方蒸着の角度に対応し
た傾いた柱状構造２３を有しており、この構造によって
液晶配向がなされている。一般に用いられている透明電
極であるＩＴＯ　（酸化インジウム・錫）上に直接一酸
化珪素を斜方華着した場合、ＩＴＯと一酸化珪素の密着
性が悪いため、均一な柱状構造が戒長しない。柱状構造
によって誘起される配向規制力及びプレティルトを安定
に発現させることができない場合、双安定性やコン１・
ラスト比が良好で均一な素子を再現性よく製造すること
は困難である。そこで、本発明に係る方法で、ＩＴ○」
二にＳｉ０２膜等を戒膜することにより配向膜と強誘電
性液晶層との界面での極性エネルギーが小さい膜であり
且つ界面でのプレティル１一が大きい配向膜である柱状
構造を有する一酸化珪素の斜方蒸着膜を大面積に渡って
均一に形成することができた。前記の方法によれば、大
きなプレティルトのため強誘電性液晶分子のダイレクタ
を大面積にわたって均一に配向制御することができ、ま
た、液晶の見掛けのコーン角を大きくすることができる
ため、大ぎなコントラス１−を得ることができた。かつ
、前記の方法によれば、界面での極性エネルギーが小さ
い膜を用いるため界面近傍の液晶分子が電気的結合によ
り束縛されないため、対称性の高い双安定性を発現させ
ることができた。

第３図は、本発明に係る光書込ｌＰｊ．晶ライ１−ハル
ブの、書き込み側から全回に光を照１１シながら電極間
に三角波電圧を印加した場合の電圧一光透過率特性を示
している。この場合、光導電層は全面にわたり導通状態
（低抵抗状態）になっており、印加電圧は殆どロスされ
ることなく強誘電性液晶層に印加される。印加電圧は、
０．１１１２，　２０ＶＰ−Ｐの三角波である。図から
わかるように、該液晶ライトバルブは大きな双安定性と
、電界に対するスレノショルト特性を存している。また
、偏光子及び検光子Ｃ＝偏光度９９９％、ｊｉｉ体透過
イｚ３８％の偏光板を用いた場合で、双安定状態問のコ
ントラスＩ・比は、，１００：ｌ以上の大きな値を示し
た。

前記の双安定性により、全消去後に消去電界と逆方向の
電界を印加しながら、半導体レーザーを変調しつつポリ
ゴンミラーやガルハノごラーを用いて走査を行うことに
より、強講電性液晶層のレーザー光が照刷された部分で
のみ液晶分子の反転が起こり、また、それが安定に保持
されるため、像の害き込め、形或を行うことができた。

また、前記印加電圧は、交流波形を重畳した直流でもよ
い。

ここで、強誘電性液晶組威物は、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或物と
したものであり、エステル系Ｓｍｃｌ品混合物として、
／Ｉ−（（４’　　−オクチル）１１ ７　．ｒ−　ニル）　安息香Ｍ　（　３１−フルオロ．
４”−，ｔクヂルオキシ）フエニルエステルど、４−（
（４　−オクチルオキシ）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
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−１；シナフタレン力ルボン酸、Ｊ
゛　−シアノエチルエステルを、２５重量％を加えて強
誘電性液晶組威物としたものを用いた。

次に、本発明の液晶ライトバルブをインコヒーレン１・
・コヒーレン１・変換器として応用する場合の例を説明
する。

第４図は、本発明に係る液晶ライトハルブを用いた可干
渉光相関システムの概念図である。測定対象物４１から
の反則光は、レンズ４２により本発明に係る液晶ライト
ハルブ４３」二に粘像される。ここで、本発明に係る液
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　　ＤＳＭ等のモートの液晶を用いたものに較
べて応答速１２ 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。液晶ライトバルブ４３に生した像には、偏光ビーム
スプリノク−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配列方向に合っ
たコヒーレン１・光４５が照射される。照射光は、書き
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Ｃこよる偏光状態の変換を受けて反年１される。

前記反射光は、再び偏光ビームスプリソク−４４を通り
、複屈折による偏光状態の変換を受けた部分の強度が必
然的に低くなって、入射光４５のうら、偏光ビームスプ
リソタ−４４により液晶ライトハルブ４３へ入射しなか
った威分と合戒され、レンズ４６，マンチドフィルター
４７，レンズ４８を通って相関座標面４９上に結像さセ
・ることにより、光情報処理を行うものである。本応用
例において、本発明の液晶光学素子によるインコヒーレ
ン１・・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Ｔ渉光相関システｌ、が実現され
る。

〔発明の効果〕

このように、本発明に係る光書き込み型強誘電性液晶ラ
イトハルブは、高速、高解像度、高コントラストを実現
でき、もって、大面積で高速なインコヒーレント・コヒ
ーレン１・変換器や、高密度高速アクセス可能な光双安
定メモリ等への応用か可能である。具体的には画像表示
装置、光シャソター、光プリンターの中間記録媒体、そ
の他の画像処理装置、光情報処理システム等への応用範
囲を飛躍的に増大せしめるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る液晶ライトバルブの構造を示す断
面図、第２図は本発明に係る一酸化珪素の斜方黄着によ
る配向膜層の表面構造の模式拡大図、第３図は本発明に
係る液晶ライトハルブの直流バイアス電圧駆動による光
照刻時の電圧一光反射率特性図、第４図は本発明に係る
液晶ライトハルブを用いた可干渉光相関システムの概念
図である。 １５

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　一対の、電極を有する透明基板間の一方の電極上に光
   導電層及び誘電体多層膜ミラーを具備し、両基板に液晶
   分子を配向させる膜として、基板の法線方向に対して７
   ５゜から８５゜の範囲の角度で一酸化珪素を斜方蒸着し
   たものを用い、これを一定の間隙に制御して対向させ、
   間隙に封入する液晶組成物として、強誘電性液晶組成物
   を用いた光書込液晶ライトバルブにおいて、光導電層及
   び誘電体多層膜ミラーを形成しない側の透明電極上に透
   明誘電体薄膜を有する事を特徴とする光書込液晶ライト
   バルブ。