JPH0453928A - 光書き込み型液晶素子 - Google Patents

光書き込み型液晶素子

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JPH0453928A
JPH0453928A JP2163645A JP16364590A JPH0453928A JP H0453928 A JPH0453928 A JP H0453928A JP 2163645 A JP2163645 A JP 2163645A JP 16364590 A JP16364590 A JP 16364590A JP H0453928 A JPH0453928 A JP H0453928A
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gas
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晃継 波多野
Tadashi Kimura
直史 木村
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    • G02F1/00Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/135Liquid crystal cells structurally associated with a photoconducting or a ferro-electric layer, the properties of which can be optically or electrically varied
    • G02F1/1354Liquid crystal cells structurally associated with a photoconducting or a ferro-electric layer, the properties of which can be optically or electrically varied having a particular photoconducting structure or material

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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、光書き込み型液晶素子に関するものであって
、光反射スクリーン上に、液晶表示手段が表示する画像
を投影し、表示させるようにした投影型液晶表示装置、
イメージスキャナ用センサーや近赤外−可視光の波長変
換素子等に好適に用いることの出来る光書き込み型液晶
素子に関する。
〈従来技術〉 第5図は光書き込み型液晶素子50の一構成を示す断面
図である。光書き込み型液晶素子50は、ガラス基板5
1a、51b上にITOとSn○。
透明導電膜の積層構造からなる透明電極52a。
52bを形成し、次に透明電極52b上に光導電体層5
3として非晶質水素化シリコン(以下a −8i二Hと
称す)を形成する。a−5i:H膜は、シランガスと水
素ガスとを原料とし、プラズマCVD法を用いて作成す
る。そのうえに誘電体ミラー54としてシリコン/酸化
シリコンの多層膜をスパッタ法によって形成する。尚、
ガラス基板としてはグラスファイバーを成型して板状加
工したファイバープレートも場合によって使用される。
つぎに配向膜55a、55bとしてポリイミド膜をスピ
ンコードによ゛って形成した後、ラビングによる分子配
向処理を施し、ガラス基板51a。
51bをスペーサ56を介して貼合わせる。
液晶層57としてカイラル材料を添加した混合ネマチ、
り液晶を注入し封止することによって光書き込み型液晶
素子50が構成される。尚、光書き込み型液晶素子50
の動作モードとしては、ツィステッドネマチック(T 
N)モード、ハイブリ、ド電界効果(HFE)モード、
ゲストホスト(GH)モード、相転移モードなどを用い
る。
このような構造の光書き込み型液晶素子50の透明電極
52a、52b間には、交流電源58によって電圧が印
加される。ガラス基板51b側からCRT61から光か
入射されると、光の当たった領域(明状態)では、光導
電層53のインピーダンスが減少し、交流電源58によ
って印加された電圧は液晶層に加わる。−刀先の当たら
ない領域(暗状態)では、光導電層のインピーダンスは
変化せず液晶が駆動出来るのに十分な電圧が加わらない
。この明状態と暗状態の違いにより画像が形成される。
このような光書き込み型液晶素子50を用いる1例とし
て投影型液晶表示装置の従来例の光学的構成を第6図示
す。投影型液晶表示装置に画像を表示させるときは、上
記のようにしてCRT61の光によって光書き込み型液
晶素子50に画像を書き込む。このようにして画像が形
成された光書き込み型液晶素子50にランプ62からの
光がレンズ63及び偏光ビームスプリッタ64を介して
入射すると、画像に対応した部分の液晶層57の配向変
化により入射光が有する偏光状態が変調される。その結
果、反射光は偏光ビームスプリッタ64により画像に対
応してスクリーン側と光源側に分離され、スクリーン側
に光路を持つ光はレンズ65によって拡大投写される。
これによって光書き込み型液晶素子50に形成された画
像がスクリーン66に投影される。
〈発明が解決しようとする課題〉 光書き込み型液晶素子の光導電層として上記のようにa
−3i:H層を用い、その光電効果を利用した場合、暗
導電率は液晶の導電率と同程度であり、光導電層と液晶
層のインピーダンスが同程度になるため暗状態でも液晶
層に電圧が印加される。この構成で明状態にしたとき、
光導電層のインピーダンスが低下し液晶層に液晶が駆動
出来る電圧が印加される。しがしこの構成では、明/暗
状態で液晶層に印加される電圧比(オン/オフ電圧比)
が小さいため高フントラストの画像を得ることが困難で
ある。
この問題を解決するため、光導電層(a−3iH層)を
ショットキー構造やダイオード構造にし暗状態の逆バイ
アス時、高インピーダンスになることを利用して暗状態
で液晶層に電圧が殆ど印加されないようにして明/暗状
態で液晶層のオン/オフ電圧比を大きくする方法が考え
らえる。しかしこの場合、液晶に印加される電圧には直
流成分が加わることになる。液晶セルに直流電圧が印加
されると、液晶材料自身の分解、液晶内のイオン成分の
基板表面への吸着が起こり、配向乱れや特性劣化につな
がる。
本発明の目的は、液晶層に直流電圧成分が印加されるの
を極力抑制し、且つ高フントラストな画像を形成するこ
とが出来る光書き込み型液晶素子を提供することにある
〈課題を解決するための手段〉 本発明は、ほぼ全面にわたる電極がそれぞれ形成された
1対の透明基板のうち、1方側基板上に入射光量によっ
てインピーダンスが変化する光導電層と、光導電層に対
する書き込み側とは反対側からの光を反射する光反射層
を含み、各基板間に液晶層を介在して構成する液晶素子
にあって、上記光導電層がバックツーバックダイオード
構造を有する構成にすることにより上記目的を達成する
ものである。
尚、本発明は上記光導電層として光書き込み側の光学的
バンドギャップか該光書き込み側とは反対側のバンドギ
ャップよりも広い接合を含むことにより上記目的を達成
することもできる。
〈作用〉 本発明によれば、光源からの光が光書き込み型液晶素子
に入射すると、入射光量によって光導電層のインピーダ
ンスが変化する。従って光書き込み型液晶素子の電極間
に電圧を印加しておくと、基板間に介在されている液晶
層に印加される電圧は光導電層のインピーダンスに応じ
て変化し、液晶の配向状態が変化し画像表示をさせるこ
とが出来る。即ち、光導電層にはバックッーバ 、クダ
イオード構造を用いるので、暗状態では逆バイアスのダ
イオード構造部分のインピーダンスは液晶層のそれに比
較して高いため、液晶層に殆ど電圧が印加されない。明
状態では光導電層はその光電効果により低インピーダン
スになり液晶層に比較して低インピーダンスになるため
、液晶層には電極間に印加されている電圧の殆どが印加
され、これによって液晶の配向状態が変化する。従って
、液晶層への印加電圧は明/暗状態で十分大きなオン/
オフ電圧比が得られるばかりでなく、電極間に交流を印
加する場合印加電圧の極性による差が殆どなくなるため
、液晶層の光学的な変化を十分起こさせることができ、
高コントラストな画像を形成する事が可能となるばかり
でなく液晶層に直流電圧成分が印加されることのないよ
うにすることも可能となる。
尚、光導電層の書き込み先側の光学的ギャップが該書き
込み先側とは反対側の光学的キャップより広い材料を用
いた接合、例えばヘテロ接合を用いれば書き込み光が深
くまで入射するので、明状態でバックツーバックダイオ
ード構造の電流−電圧特性が両極性で対称になるため、
液晶層に対称な交流電圧を印加することが出来る。材料
として例ば、書き込み先側に光学的ギャップの広い非晶
質水素化炭化ケイ素、書き込み側とは反対側に非晶質水
素化ケイ素を用いたバンクツーバックダイオード構造を
作製すると電流−電圧特性が両極性で対称にすることが
できる(第3図ン。従って、電極間に対称な交流を印加
した場合に液晶層には直流電圧成分が印加されることが
なくなる。
〈実施例〉 本発明の光書き込み型液晶素子(以下単に液晶ライトバ
ルブと称す)は、光導電層として原理的にはダイオード
を直列に逆極性に接続している構造を採用している点に
特徴があり、該層は非晶質、結晶質のいずれにも適用で
きるが、まず非晶質シリコンの例から説明する。
実施例1 第1図に本発明の液晶ライトバルブ1の断面図を示す。
反射防止膜1a、1bを形成したガラス基板2a、2b
上にITO透明導電膜とSnQ。
透明導電膜の積層構造からなる透明電極3a、3bをス
パッタ法を用いて形成する。尚、透明電極3a、3bは
上記積層構造に限らずITO透明導電膜又はSnO,の
単層膜でも良く、透明導電膜3bは金属の半透明膜、例
えばMo、AI、Ta等の透過性の金属膜を用いること
もできる。
次に透明電極3b上に光導電層4として非晶質水素化ケ
イ素(a−St:H)を用いたバックツーバックダイオ
ード構造を形成する。
この光導電層4は、第1図の拡大図に示すとおり膜41
乃至45からなる5層構造になっている。
具体的にはp型a−3i:H膜41、i型a−3i:H
膜42、n型a−Si:H膜43、i型a−8i:H膜
44及びp型a−5i:H膜45から光導電層4が構成
されている。この光導電層4の作成法は次のとうりであ
る。
p型a−3i:H膜41は、シランガス(SiH、) 
101005e、水素ガス(Ht) 200secI+
+、  ドーピングガスとしてのジボラン(B tHs
) 0.2sccmを混合し、プラズマCVD法を用い
、基板温度250℃、圧力0.2Torrの条件で作成
する。膜厚は100〜500人の範囲が良く、好ましく
は約200人である。その上にi型a−3i:H膜42
をシランガス(S i H4) foosccm、水素
ガス(Ht) 200secmを混合して形成する。膜
厚は0,4〜2.5μmの範囲が良く、好ましくは約0
8μmである。
次にn型a−Si:H膜43を/ランガス(SiH、)
 100sccIl、水素ガス(Ht) 200sec
@、  ドーピングガスとしてのホスフィン(P Hs
)O,lsccmを混合し形成する。膜厚は100〜5
00人の範囲が良く、好ましくは約350人である。次
に1型a−3i:H膜44をシランガス(S i H,
) 101005c、水素ガス(H,) 200sec
mを混合して形成する。膜厚は0,4〜3.0μmの範
囲が良く、好ましくは約0.9μmである。更にp型a
−3i:H膜45をシランガス(S i H,) LO
Qsccm、水素ガス(H、) 200secm、  
ドーピングガス(B 2Ha)0゜2sccm混合して
形成する。膜厚は100〜700人の範囲が良く、好ま
しくは約250人である。
尚、作成温度は好ましくは200℃〜300°Cである
が室温程度から可能であり、ガラス基板2bは例えば、
コーニング社の7059ガラスが用いられるがこれにか
ぎられないのは勿論のことである。又、上記作成の条件
において、混合比率は、1例を示すものであってこれに
限られるものではなく、希望の特性を得るための値を選
定できるのは言うまでもない。
遮光層5は1.カーボン分散型黒色アクリル樹脂をスピ
ンコードにより約1μm形成する。尚、遮光層5はこれ
に限らず無機材料ではプラセオジウムマンガンオキサイ
ド(PrMn○3)、サーメット等を用いることも出来
る。
その後誘電体ミラー6としてシリコン/酸化シリコンの
多層膜を電子ビーム蒸着法によって形成する。尚、この
ミラー6としてこの他にジルコニアオキサイド(ZrO
,)フッカマグネシウム(MgFz)等を用いることも
出来る。
つぎに配向膜7a、7bとしてポリイミド膜をスピンコ
ードによって形成した後、ラビングによる分子配向処理
を施し、ガラス基板2a、2bをスペーサ8を介して貼
合わせる。液晶層9として混合ネマチック液晶を注入し
封止することによって液晶ライトバルブ1が構成される
。セル厚は約6μmである。尚、ライトバルブ1の動作
モードとしては、ハイブノリド電界効果モードを用いる
このような構造の液晶ライトバルブ1の透明電極3a、
3b間には、交流電源10によって完全な交流電圧が印
加される。ガラス基板2b側から書き込み光11が入射
されると、光の当たった領域(明状態)では、光導電層
4のインビータンスが減少し、交流電源10によって印
加された電圧は液晶層に加わる。−刀先の当たらない領
域(暗状態)では、光導電層4は印加される交流電圧に
対し逆バイアスとなる接合部のインピーダンスはは高い
(液晶のインピーダンスに比べて1桁〜2桁のオーダー
で高い)まま変化しないので液晶にはしきい値以下の電
圧しか加わらない。この明状態と暗状態の違いにより画
像が形成される。この明状態と暗状態のときに液晶に印
加される電圧波形を第2図に示す。この図において電極
3a、3b間の印加電圧、液晶への明状態の印加電圧と
それへの暗状態の印加電圧はそれぞれ(a)、  (b
)と(C)に示される。  このように本発明の液晶ラ
イトバルブ1の場合、暗状態、明状態のどちらにおいて
も液晶には正、負ともほぼ同様の電圧か印加され、はと
んど直流電圧成分が加わらない。
本発明の液晶ライトバルブ1への書き込みは、従来と同
様に例えば第5図に示す通りCRTを利用することか出
来るのは云うまでもない。そして、画像が形成された液
晶ライトバルブ1にランプ62からの光がレンズ63及
び偏光ビームスプリンタ64を介して入射すると、この
入射光は液晶層及び誘電体ミラー6によって反射され、
このうち液晶層の配向状態が変化している部分を透過し
た反射光は電気光学効果によって偏光方向が変化するの
で偏光ビームスプリッタ64を透過することが出来る。
この反射光はレンズ65によって拡大され、これによっ
て液晶ライトバルブ1に形成された画像がスクリーン6
6に投影される。ここで上記入射光が誘電体ミラー6に
よって完全1i:反射されれば遮光層5は必要ではない
が、ランプ6が白色光源であり、完全な反射か困難なた
め、光電層4への影響を考えて遮光層5を設けている。
従って、ランプ6に代えて単色光源例えばレーザ光を用
い、完全に反射できるような場合遮光層5は省略出来る
。尚、CRTに代えて他の画像形成手段例えばプラズマ
デスプレイ、LEDデスプレイ、を用いることや、レー
ザによる書き込みも可能である。
本発明は上記の通り光導電層4に特徴があるので以下で
は主としてこの部分についての実施例を説明する。
実施例2 第1図に示した液晶ライトバルブ1の光導電層4として
、非晶質水素化ケイ素を用いたバックツーバックダイオ
ード構造を形成する。
この光導電層4はp型a−3i:H膜41、i型a−3
i:H膜42、n型a−3i:H膜43、i型a−3i
:H膜44及びp型a−3i:H膜45から構成されて
いる。
その作成方法として、p型a−3i:H膜41は、シラ
ンガス(S + Ha) 、水素ガス(H,)。
ドーピングガス(BIHII)を原料とし、プラズマC
VD法を用いて作成する。膜厚は100〜500人の範
囲が良く、好ましくは約200人である。
その上にi型a−5i:H膜42をシランガス(S+H
a)、水素ガス(H3)を用いて形成する。
膜厚は0.4〜2.5gmの範囲が良く、好ましくは約
0.5μmである。次にn型a−3i:H膜43をシラ
ンガス(SiH,)、水素ガス(Hf)ドーピングガス
(P H3)を用いて形成する。
膜厚は100〜500人の範囲が良く、好ましくは約3
50人である。次にi型a−5i:H膜44をシランガ
ス(SiH,)、水素ガス(Hl)を用いて形成する。
膜厚は0.4〜3.0μmの範囲が良く、好ましくは約
0.6μmである。更にp型a−3i:H膜45を7ラ
ンガス(SiH4)水素ガス(Hl)、ドーピングガス
(B、H8)を用いて形成する。膜厚は100〜700
人の範囲か良く、好ましくは約250人である。
尚、遮光層5は、カーボン分散型黒色アクリル樹脂をス
ピンコードにより約IAtrn形成する。その後、銹電
体ミラー6として酸化ンリコン/酸化チタンの多層膜を
電子ビーム蒸着法により形成する。
次に配向膜7a、7bとして酸化71ノコンを電子ビー
ム蒸着法により斜方蒸着し、ガラス基板2a2bをスペ
ーサ8を介して貼り合わせる。液晶層9としてチッソ社
製の強誘電性液晶C5−1014を注入し封止すること
で液晶ライトバルブが構成される。セル厚は約2μmで
ある。
第4図に書き込み光学系のシステム図を示す。
レーザー31からのレーザー光を、ポリコンミラー32
とガルバノミラ−33を制御回路34により制御するこ
とにより走査し、液晶ライトバルブ1に画像を書き込む
。液晶ライトバルブlは制御回路34と同期した電源3
5により駆動される。
尚、H晶うイトバルブ1には書き込み時と消去時とは逆
極性の電圧が印加される。
尚、実施例2ではl型a−3i:8層42、i型a−5
i:H層44を実施例1に比べて薄くして強誘電液晶に
適用した例を示している。
実施例3 第1図に示した液晶ライトバルブ1の光導電層4として
、非晶質水素化ケイ素を用いたバックツーバックダイオ
ード構造を形成する。
この光導電層4はn型a−3i:H膜41、型a−5i
:H膜42、p型a−8i:H膜43、i型a−3i:
H膜44及びn型a−8i:H膜45から構成されてい
る。
その作成方法として、n型a−3i・H膜41は、シラ
ンガス(S i H、) 80sec+a、水素ガス(
Ht) 240sccm、  ドーピングガス(P H
s) O,lsecmを混合し、プラズマCVD法を用
、基板温度300℃、圧力0.15Torrの条件で作
成する。膜厚は100〜500人の範囲が良く、好まし
くは約250人である。その上にi型a−3i:H膜4
2をシランガス(S i H,) 80secm、水素
ガス(Hり 240sccmを混合して形成する。膜厚
は04〜25μmの範囲が良く、好ましくは約0.8μ
mである。
次にp型a−Si:H膜43をシランガス(SiH,)
 Hsccm、水素ガス(H,) 240sccm、 
 ドーピングガス(B vHs) 0.15secmを
混合して形成する。
膜厚は100〜500人の範囲が良く、好ましくは約2
00人である。次にi型a−3i:H膜44をシランガ
ス(S i H4) 80sccm、水素ガス(H*)
 240secmを混合して形成する。膜厚は04〜3
0μmの範囲が良く、好ましくは約0.9μmである。
更にn型a−5i:H膜45ンランガス(S i H4
) 80secm、水素ガス(l(、) 240sec
mドーピングガス(P H3) 0.1sec+nを混
合して形成する。膜厚は100〜600人の範囲が良く
、好ましくは約250人である。上記作成の条件におい
て、ガスの混合比率は、1例を示すものであ−ってこれ
に限られるものではなく、希望の特性に合わせて適当な
値を選定できるのは言うまでもない。
その他は、同一の構造とした。
上記実施例1乃至3ては、光導電層4がa−3i:Hを
素材としており書き込み側からの入射光は接層の通過に
したがって減衰する傾向のため、交流電圧が印加された
場合極性により電圧−電流特性に僅かに差が生ずる傾向
にある。但し、電極3a、3b間に交流電圧を印加した
場合、液晶に比べて光導電層4のインピーダンスが小さ
い(接層4のインピーダンスは液晶のそれに比べて2桁
〜3桁のオーダーで小さい)ので液晶に印加される直流
電圧成分は殆ど無視出来る。
このような点を改善するには光導電層4について、書き
込み側の光学的バンドキャ、プをそれとは反対の光学的
バンドギャップに比べて大きくすれば良いことに着目し
、光導電層4に適用した実施例を以下に説明する。
実施例4 光導電層4として非晶質水素化炭化ケイ素(aSiC:
H)と非晶質水素化ケイ素(a−3i :H)のへテロ
接合を含むバックツーバックダイオード構造を形成する
この光導電層4はp型a−5iC:H膜41.1型a−
3iC:H膜42、n型a−3iC:H膜43.1型a
−3i:H膜44及びp型a−3i H膜45から構成
されている。
その作成方法として、p型a−8iC:H膜41は、7
ランガス(S i H,) 101005e、水素ガス
(Hz) 250sccm、  メタンガス(CH4)
 60sccm。
ドーピングガスとしてシボラン(ByHs) 0.3s
ccmを混合しし、プラズマCVD法を用いて基板温度
300℃、圧力0.4Torrの条件で作成する。膜厚
は100〜600人の範囲が良く、好ましくは約300
人である。その上にi型a−SiC:H膜42をシラン
ガス(S i H,) 100sec+n、水素ガス(
Hz) 250sccm、  メタンガス(CH4) 
20secI!+を混合して形成する。膜厚は0,4〜
2.0μmの範囲が良く、好ましくは約0.5μmであ
る。次にn型a−3iC:H膜43をシランガス(Si
H,)100sccm、水素ガス(H、) 250sc
cm、 メタンガス(CH4) 20sccm、  ド
ーピングガスとしてホスフィン(P Hs) 0.4s
ccmを混合して形成する。膜厚は100〜600人の
範囲が良く、好ましくは約400人である。次にi型a
−3i:H膜44を7ランガス(S i H4) 10
1005e、水素ガス(H,)200scca+を用い
て形成する。膜厚は0.4〜30μmの範囲が良く、好
ましくは約0.5μmである。
更にp型a−3i:H膜45をシランガス(SiH4)
 101005e、水素ガス(Ht) 200sccm
、  ドーピングガスとしてのシボラン(B *He)
 0.2sccmを混合して形成する。膜厚は100〜
600人の範囲が良く、好ましくは約300人である。
尚、作成温度は好ましくは200℃〜350°Cである
が室温程度から可能であり、ガラス基板2bは例えば、
コーニング社の7059ガラスが用いられるがこれにか
ぎられないのは勿論のことである。上記作成の条件にお
いて、ガスの混合比率は、1例を示すものであってこれ
に限られるものではな(、実施に際しては希望の特性を
得るために適当な値を採用できるのは言うまでもない。
尚、この例ではn型a−3iC:H膜43とi型a−3
i:H膜44でヘテロ接合をなしている。
光導電層4として、非晶質水素化炭化ケイ素(a−3i
C:H)と非晶質水素化ケイ素のへテロ接合を含むバッ
クツーバックダイオード構造を形成する実施例について
更に説明する。
実施例5 この光導電層4はn型a−5iC:H膜41、i型a−
3iC:H膜42、p型a−3iC:H膜43、i型a
−3i:H膜44及びn型a−51:H膜45から構成
されている。尚、p型aSiC:H膜43とi型a−3
i:H膜44とでヘテロ接合か形成されている。
その作成方法として、n型a−3iC・H膜41は、シ
ランガス(S i H4) 50sccm、水素ガス(
Hl) 300sccm、  メタンガス(CH4) 
20sccm。
ドーピングガス(P Hs) 0. lsccmを混合
し、プラズマCVD法を用い、基板温度250℃、圧力
0.3Torrの条件で作成する。膜厚は100〜60
0人の範囲が良く、好ましくは約400人である。その
上にi型a−3iC:H膜42をシランガス(SiH4
) 50SCCI11.水素ガス(Hz) 300sc
cm、 メタンガス(CHa) 10sccn+を混合
して形成する。膜厚は04〜2.0μmの範囲が良く、
好ましくは約0.5μmである。次にp型a−3iC:
H膜43をシランガス(S i H4) 50sccm
、水素ガス(H*) 300scca+、 メタンガス
(CH、) 10sccI++、ドーピングガス(B 
tHs) 0.1secmを混合して形成する。膜厚は
100〜600人の範囲が良く、好ましくは約250人
である。次にi型a−SiH膜44をシランガス(S 
i H,) gosccm、水素ガス(Ht) 240
secmを混合して形成する。膜厚は04〜30μmの
範囲が良く、好ましくは約0.6μmである。更にn型
a−3i:H膜45シランガス(S i H4) 80
secm、水素ガス(H2)240secm、  ドー
ピングガス(P H3) 0.1sec+nを混合して
形成する。膜厚は100〜700人の範囲が良く、好ま
しくは約300人である。上記作成の条件において、ガ
スの混合比率は、1例を示すものであってこれに限られ
るものではなく、実施に際しては希望の特性に合わせた
値を採用できるのは言うまでもない。その他は、同一の
構造とした。
光導電層4の膜41乃至45の作成条件においてカスの
混合比率については、上記実施例の近傍の値を含め希望
の特性を得るべく値を選定すれば良いので、以下の実施
例では例示を原則的に省略する。
実施例に の光導電層4はn型a−3iC:H膜41、i型a−5
iC:H膜42、p型a−3i:H膜43、i型a−3
i:H膜44及びn型a−3iH膜45から構成されて
いる。尚、i型a−3ic:H膜42とp型a−3i:
H膜43でヘテロ接合が形成されている。
その作成方法として、n型a−5iC:H膜41は、シ
ランガス(S + H4) 、水素ガス(H,)。
メタンガス(CH4)、ドーピングガス(PH3)を原
料とし、プラズマCVD法を用いて作成する。
膜厚は100〜600人の範囲が良く、好ましくは約4
00人である。その上にi型a−SiC:H膜42をシ
ランガス(SIH4)、水素ガス(H7)、メタンガス
(CH,)を用いて形成する。
膜厚は0.4〜2.0μmの範囲が良く、好ましくは約
0.5μmである。次にp型a−3i:H膜43をシラ
ンガス(SiH,)、水素ガス(H2)ドーピングガス
(B、H,)を用いて形成する。
膜厚は100〜600人の範囲が良く、好ましくは約2
50人である。次にi型a−3i:H膜44をシランガ
ス(SiH4)、水素ガス(H6)を用いて形成する。
膜厚は0.4〜30μmの範囲が良(、好ましくは約0
.6μmである。更にn型a−Si:H膜45をシラン
ガス(SiH,)、水素ガス(Hl)、ドーピングガス
(PH3)を用いて形成する。膜厚は100〜700人
の範囲が良く、好ましくは約300人である。
実施例7 この光導電層4はn型a−3iC:H膜41、i型a−
3iC:H膜42、p型a−3i:H膜43、i型a−
3i:H膜44及びn型a−5i:H膜45から構成さ
れている。尚、i型a−3ic:H膜42とp型a−3
i:H膜43でヘテロ接合が形成されている。
その作成方法として、n型a−SiC:H膜41は、反
応性スパッタ法を用いシリコンターゲ。
トをアルゴン(Ar)でスパッタしながら反応性ガスと
して水素ガス(Hl)、 メタンガス(CH4)、ホス
フィンガス(PHs)を導入し作成する。
膜厚は100〜600人の範囲が良く、好ましくは約4
00人である。その上にi型a−SiC:H膜42を反
応性スパッタ法を用いシリコンターゲットをアルゴン(
Ar)でスパッタしなから反応性ガスとして水素ガス(
H,)、  メタンガス(CH,)を導入し作成する。
膜厚は014〜20μmの範囲が良く、好ましくは約0
.5μmである。次にp型a−5i:H膜43をシラン
ガス(SiH,)、水素ガス(Hり、  ドーピングガ
スとしてのジボラン(B tH8)を原料としプラズマ
CVD法を用いて形成する。膜厚は100〜600人の
範囲が良(、好ましくは約250人である。
次にi型a−3i:H膜24をシランガス(SiH4)
、水素ガス(H,)を原料としプラズマCvD法を用い
て形成する。膜厚は04〜30μmの範囲が良く、好ま
しくは約0.6μmである。
更にn型a−3i・H膜45をシランガス(SiH4)
、水素ガス(Hl)、  ドーピングガス(PH8)を
原料としプラズマCVD法を用いて形成する。膜厚は1
00〜700人の範囲が良く、好ましくは約300人で
ある。その他は、同一の構造とした。
実施例8 こ(D光導電層4はn型a−3iC:H膜41、i型a
−3i:H膜42、p型a−Si:H膜43、i型a−
Si:H膜44及びn型a−3iH膜45から構成され
ている。向、n型a−3iC:H膜41とi型a−3i
:H膜42でヘテロ接合が形成されている。
その作成方法として、n型a−3iC:H膜41は、ジ
シランガス(S i tHa) I水素ガス(Hl)、
エチレンガス(C,H,)、ドーピングガス(P Hs
)を原料とし、プラズマCVD法を用いて作成する。膜
厚は100〜600人の範囲が良く、好ましくは約40
0人である。その上に1型a−3i:H膜42をジンラ
ンカス(SrtHs)、水素ガス(H2)を用いて形成
する。膜厚は0゜3〜2.54mの範囲か良く、好まし
くは約0゜5μmである。次にp型a−3i:H膜43
をジシランガス(S i 、H,) 、水素ガス(H,
)、  ドーピングガス(B2H2)を用いて形成する
。膜厚は100〜600人の範囲が良く、好ましくは約
250人である。次にi型a−3i:H膜44をジンラ
ンカス(S + 2H@) 、水素ガス(H7)を用い
て形成する。膜厚は0.4〜3.0層mの範囲か良く、
好ましくは約0.6層mである。更にn型a−Si:H
膜45をジンランガス(Si。
H,)、水素ガス(Ht)、ドーピングカス(PH8)
を用いて形成する。膜厚は100〜700人の範囲が良
く、好ましくは約300人である。その他は、同一の構
造とした。
実施例5乃至8にヘテロ接合の位置を異ならせた例につ
いて説明したが、同様に実施例4について膜43、膜4
4でヘテロ接合を形成した例に代えてそれより書き込み
側にヘテロ接合を形成しても良い。
上記光導電層4の光学的バンドギャップについて書き込
み側がそれとは反対側より大きくするには、上記実施例
4乃至8のように非晶質水素化炭化ケイ素が非晶質水素
化ケイ素に比べて光学的バンドギャップが大きいのを利
用するのとは逆に非晶質水素化シリコンゲルマニウムが
非晶質水素化シリコンに比べて光学的バンドギャップが
小さいのを利用することもできる。上記実施例でいえば
膜43.44.45の少なくとも1層に非晶質水素化/
リコンゲルマニウムを用いれば良く例えば、実施例1.
2においてn型a−Si:H膜43、i型a−3i:H
膜44、p型a−3i:H膜45の少なくとも1層を非
晶質シリコンゲルマニウムにすることで実施出来る。そ
のためにはシラン(SiH,)又はジシラン(S14H
6)とゲルマン(GeH,)又はG e 2Haの混合
ガスを利用すれば良い。更には、これらと上記実施例4
乃至8の組み合わせも考えられる。また、光学的バンド
ギャップについては、広いものとして非晶質水素化炭化
ケイ素(a−3iC:H)の他に非晶質水素化チノ化ケ
イ素(a−8iN:H)およびこれに炭素を添加したも
の、非晶質水素化酸化ケイ素(a−3iO:H’)等が
あり、また狭いものとして非晶質ンリコンゲルマニウム
(a−3iGe:H)の他に非晶質水素化シリコンスズ
(a −3iSn:H)等かあり、これらを組み合わせ
て光導電層4の光学的バンドギャップが書き込み側で大
きくなるようにすることも出来る。 上記実施例では光
導電層4の光学的バンドギヤ ツブが書き込み側でそれ
とは反対側より大きくなるようにするに際し、ヘテロ接
合を利用する例について説明したが、これに限られるも
のではなく、例えばホモ接合を利用し材料の調整比、例
えば炭素量を変えることでも実現出来る。この実施例に
ついて以下に説明する。
実施例9 光導電層4は非晶質水素化炭化ケイ素(a−3iC:H
)を用いたバックツーパックダイオード構造としている
この光導電層4はp型a−3iC:H膜4I、i型a−
5iC:H膜42、n型a−SiC:H膜43、i型a
−3i:H膜44及びp型a−8i:H膜45から構成
されている。
その作成法として、p型a−8iC:H膜4Iは、原料
ガスとしてシランガス(S i H4) 101005
C,水素ガス(H、) 200secm、  メタンガ
ス(CH4) 120sccm、ドーピングガス(B 
tHa) 0.5secmを混合し、プラズマCVD法
を用いて基板温度3゜0°C1圧力0.3Torrの条
件て作成する。膜厚は100〜500人の範囲が良く、
好ましくは約200人である。その上にi型a−5iC
・H膜42を7ランガス(S i H,) 10100
5e、  メタンガス(CH4) 101005e、水
素ガス(H2) 200sccn+を混合して形成する
。膜厚は0. 3〜2.5μmの範囲が良く、好ましく
は約06μmである。次にn型a−Si:H膜43をシ
ランガス(S i H,) 100sccra、 メタ
ンガス(CH4) 101005c、水素ガス(Ht)
 200secm、  ドーピングガス(P H、) 
0.5seca+を混合して形成する。膜厚は100〜
600人の範囲が良く、好ましくは約300人である。
次にj型a−3iC:H膜44をシランガス(SiH、
) 101005c、 メタンガス(CHa) 50s
cca+、水素ガス(H,) 200secmを混合し
て形成する。膜厚は0.4〜3.0μmの範囲が良く、
好ましくは約0.7μmである。更にp型a−3iC:
H膜45をシランガス(S i H4) 101005
c、  メタンガス(CH,ン5Qsccm、水素ガス
(Ht) 200sccrA、  ドーピングガス(B
 yHs) 0.5sccmを混合して形成する。膜厚
は100〜700人の範囲か良く、好ましくは約300
人である。尚、上記のように、膜41、膜42の作成時
でメタンガスの量が異なりまた、膜43、膜44の作成
時でメタンガスの量が異なっており、該メタンガスの星
の多い方か膜に含まれる炭素量が多くなり、光学的バン
ドギャップが大きくなる。上記作成の条件において、ガ
スの混合比率は、1例を示すものであってこれに限られ
るものではなく、実施に際しては希望の特性に合わせた
値を採用できるのは言うまでもない。又、上記の例に限
らず膜は少なくとも1層について書き込み側で炭素量が
大きくなるようにすれば良い。そして、上記で例示の光
学的バンドギャップを調整しうる素材についても炭素と
同様量を調整することにより光学的バンドギャップを書
き込みでそれの反対側より大きく出来る。尚、このよう
な接合は膜4I乃至膜44間の少なくとも1つの接合に
適用すれば良いのは言うまでもない。
次に、本発明の他の実施例として結晶質の光導電層4の
例について説明する。
実施例10 光導電層4として、多結晶シリコン(poly−Si)
を用いたバックツーバックダイオード構造を形成する。
この光導電層4は膜41.43及び45の3層構造より
構成されており、具体的にはn型poly−3i膜41
、p型poly−3i膜43、n型poly−3i膜4
5で構成されている。
その作成方法として、n型poly−3i膜41は、シ
ランガス(Sin、)、  ドーピングガス(PH3)
を原料とし、減圧熱CVD法を用いて作成する。作成温
度は、600〜650℃の範囲が良く、好ましくは62
0℃である。このため、ガラス基板2bは耐熱性を考慮
した材料例えば、石英ガラス等を用いるのが良い。膜厚
は0.2〜2.6μmの範囲が良く、好ましくは約0.
5μmである。次にp型poly−Si膜43をシラン
ガス(SiH4)、  ドーピングガス(BtH−)を
用いて形成する。膜厚は0. 3〜3.2μmの範囲が
良く、好ましくは約12μmである。次にn型poly
−3i膜45をシランガス(S+H4)。
ドーピングガス(P H3)を用いて形成する。膜厚は
0.1〜2.0μmの範囲が良く、好ましくは約0.6
μmである。
尚、poly−3iへのドーピングは、膜作製時にドー
ピングガスを導入するかわりに、膜作製後イオンプラン
テーションを行いドーピングすることも出来る。
実施例11 光導電層4として、多結晶シリコン(poly−5i)
を用いたバックツーバックダイオード構造を形成する。
この光導電層4はp型poly−5i膜41、n型po
ly−5i膜43、p型poly−8i膜45で構成さ
れている。
その作成方法として、p型poly−3i膜41は、シ
ランガス(S i H,) 、  ドーピングガス(B
 tHs)を原料とし、減圧熱CVD法を用いて作成す
る。作成温度は、600〜650°Cの範囲が良く、好
ましくは620℃である。膜厚は0゜3〜3.0μmの
範囲が良く、好ましくは約04μmである。次にn型p
oly−5i膜43をシランガス(SiHJ、  ドー
ピングガス(PH3)を用いて形成する。膜厚は0.4
〜3.0μmの範囲が良く、好ましくは約1.0μmで
ある。次にp型poly−Si膜45をシランガス(S
iH,)ドーピングガス(B、H,)を用いて形成する
膜厚は0.2〜2.0μmの範囲が良く、好ましくは約
0.5μmである。尚、poly−8iへのドーピング
は、膜作製時にドーピングガスを導入するかわりに、膜
作製後イオンプランチー/コンを行いドーピングするこ
とも出来る。
実施例12 光導電′層4として、多結晶シリコン(poly−3i
)を用いたバックツーバックダイオード構造を形成する
この光導電層4は膜41.42.43.44及び45の
5層で構成されており、詳細にはp型po1y−5i膜
41、i型poly−Si膜42、n型poly−3i
膜43、i型poly−3i膜44、p型poly−S
i膜45で構成されている。
その作成方法として、p型poly−5i膜41は、シ
ランガス(SiH,)、  ドーピングガス(BtHs
)を原料とし、減圧熱CVD法を用いて作成する。作成
温度は、600〜650℃の範囲が良く、好ましくは6
20℃である。膜厚は0゜05〜1.0μmの範囲が良
く、好ましくは約0゜1μmである。次にi型poly
−5i膜42をシランガス(SiH,)を用いて形成す
る。膜厚は0.3〜2.2μmの範囲が良く、好ましく
は約0.8μmである。次にn型poly−Si膜43
をシランガス(SiH,)、  ドーピングガス(PH
,)を用いて形成する。膜厚は0.04〜0゜8μmの
範囲が良く、好ましくは約0.1μmである。
次にi型poly−8i膜42をシランガス(SiH,
)を用いて形成する。膜厚は0.3〜2゜5μmの範囲
が良く、好ましくは約0.9μmである。
次にp型poly−3i膜45をシランガス(SiH,
)、  ドーピングガス(!3 、H@)を用いて形成
する。膜厚は0.05〜1.0μmの範囲が良く、好ま
しくは約0.1μmである。その他は、同一の構造とし
た。
尚、poly−Siへのドーピングは、膜作製時にドー
ピングガスを導入するかわりに、膜作製後イオンプラン
テーションを行いドーピングすることも出来る。
この実施例では実施例11にき比べてi型pOIy−S
i膜を付加し光電効果を向上させるよう配慮しており、
実施例10についても同様にi型poly−Si膜を付
加しても良い。
又、上記実施例ではケイ素について説明したがケイ素よ
り光学的バンドギャップの小さくて良い場合にはケイ素
に代えてゲルマニウムを素材として光導電層4を構成し
ても良いのは云うまでもない。その場合シラン、ジシラ
ンに代えて例えばゲルマン、ジゲルマンを用いることが
できる。
又、光導電層の作成手法としては、プラズマCVD法の
ほかにスパッタ法、熱CVD法、光CVD法、ECRプ
ラズマ法を用いることも出来る。
使用ガスとしては、S + Haの他にSi、H,等を
用いることもでき、またGeH,、GeHa等を用いる
ことができ、CH,の他にC,H,、C,H。
C,H,、、C,H,、C,H,等を用いることができ
る。
又、本発明をケイ素、ゲルマニウムを主なる素材として
適用した例について述べたが■−■族化合物半導体系材
料例えば、GaAs、AlGaAs、InP等にも適用
が可能である。
尚、 液晶表示モードとしては、ネマチック液晶を用い
た場合には上記実施例で示したノ・イブッリド電界効果
モードのほかに、ツィステッドネマチックモード、電界
誘起複屈折モード、動的散乱モード、ゲストホストモー
ド、相転移効果モードが利用出来る。またスメクチック
液晶を用いた場合、複屈折モード、ゲストホストモード
、光散乱モードが利用でき、このほかに強誘電性液晶や
高分子液晶、高分子・液晶複合膜も利用出来る。
〈発明の効果〉 以上のように本発明によれば、液晶に実質的に直流電圧
成分を印加することなく高コントラストな画像を表示す
ることができる。直流電圧が加わらないために、液晶の
特性劣化が引き起こされず信頼性の高い装置を提供する
ことができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の光書き込み型液晶素子(液晶ライトバ
ルブ)の断面図を示し、第2図は本発明における交流駆
動時の各都電圧波形を示し、第3図は本発明の光書き込
み型液晶素子の導電層の電流−電圧特性を示し、第4図
は本発明の光書き込み型液晶素子への光書き込みシステ
ム図を示し、第5図は従来の光書き込み型液晶素子の断
面図を示し、第6図は従来の光書き込み型液晶素子を用
いた投射型液晶表示装置のシステムを示す。 1・・光書き込み型液晶素子、la、lb・・反射防止
膜、2a、 2b・ガラス基板、3a、 3b・・透明
電極、4・・光導電体層、5・・遮光層、6・・誘電体
ミラー、7a、 7b・・配向膜、8・スペーサー、9
・・液晶層、10・・交流電源、11・・書き込み光、
31・・レーザー、32・・ポリゴンミラー、33・ガ
ルバノミラ−134・・制御1 回路、35・・電源、
41・・膜(p型a−3iC:■膜等”) 、42−・
膜(i型a−8iC:H膜等) 、43−膜(n型a−
SiC:H膜等)、44・・膜(i型a−Si:)I膜
等) 、45・・膜(p型a−Si:H膜等)、50・
・光書き込み型液晶素子、51a、 51b・・ガラス
基板、52a、 52b・・電極、53・・光導電層、
54・誘電体ミラー、55a、 55b・・配向膜、5
6・・スペーサー、57・・液晶層、59・・書き込み
光、代理人  弁理士  梅1)勝(他2名)第2図 第1図 、+(Acrn’1 第3 図 第4 図 (−一)4−−ノ 第 図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1、ほぼ全面にわたる電極がそれぞれ形成された一対の
    透光性基板のうち、一方側基板上に入射光量によってイ
    ンピーダンスが変化する光導電層と、光導電層に対する
    書き込み側とは反対側からの光を反射する光反射層とを
    含み、各基板間に液晶層を介在して構成される液晶素子
    において、上記光導電層はバックツーバックダイオード
    構造を有することを特徴とする光書き込み型液晶素子
JP2163645A 1990-06-21 1990-06-21 光書き込み型液晶素子 Expired - Lifetime JPH0752268B2 (ja)

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