JPH06110078A - Photoconduction type liquid crystal light valve - Google Patents

Photoconduction type liquid crystal light valve

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JPH06110078A
JPH06110078A JP34436092A JP34436092A JPH06110078A JP H06110078 A JPH06110078 A JP H06110078A JP 34436092 A JP34436092 A JP 34436092A JP 34436092 A JP34436092 A JP 34436092A JP H06110078 A JPH06110078 A JP H06110078A
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JP
Japan
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liquid crystal
layer
film
photoconductive
light valve
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JP34436092A
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Japanese (ja)
Inventor
Shiro Narukawa
志郎 成川
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Sharp Corp
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Abstract

PURPOSE:To obtain excellent resolution and make an output pattern uniform. CONSTITUTION:The photoconduction type liquid crystal light valve has a photoconductive layer 3, a dielectric mirror 6, and a liquid crystal layer 9 between transparent electrodes 2 formed on a couple of glass substrates 1 and is provided with plural conductive thin films 4 and a buffer layer 5 formed of an insulating material between the photoconductive layer 3 and dielectric mirror 6; and the buffer layer 5 is formed by using a bias electron cyclotron resonance plasma CVD and the photoconductive layer 3 is formed by using electron cyclotron resonance plasma CVD.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、光導電型液晶ライトバ
ルブに関する。さらに詳しくは画像表示装置、光情報処
理システム等に利用される、光導電層の光導電効果と液
晶層の電気光学効果を用いて光による書き込み、読みだ
しを行なう光導電型液晶ライトバルブに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a photoconductive liquid crystal light valve. More specifically, the present invention relates to a photoconductive liquid crystal light valve used for an image display device, an optical information processing system, and the like, which performs writing and reading by light using the photoconductive effect of a photoconductive layer and the electro-optical effect of a liquid crystal layer.

【0002】[0002]

【従来の技術】光導電型液晶ライトバルブ(以下LCL
Vと記す)は、2次元情報を光で書き込み、その情報を
他の光によって読み出す機能を有しており、その性質を
利用して、画像表示、光情報処理システム等への応用が
期待されている。従来のLCLVの構成例を図3に示
す。11はガラス基板であり、ガラス基板上に透明電極
12が形成され、その上に光導電層13、誘電体ミラー
16、液晶配向膜17及びスペーサー18を介して液晶
層19が積層されている。例えば、光導電層としては水
素化アモルファス・シリコン膜(a−Si:H)、液晶
材料としては、ネマティック(Nm)液晶、強誘電性液
晶(FLC)等が用いられている。20はLCLVを駆
動する電源であり、透明電極12に接続されている。以
下に動作原理について説明する。
2. Description of the Related Art A photoconductive liquid crystal light valve (hereinafter LCL)
V) has a function of writing two-dimensional information with light and reading the information with other light. Utilizing the property, it is expected to be applied to image display, optical information processing system, and the like. ing. FIG. 3 shows a configuration example of a conventional LCLV. Reference numeral 11 denotes a glass substrate, on which a transparent electrode 12 is formed, and a liquid crystal layer 19 is laminated on the transparent electrode 12 via a photoconductive layer 13, a dielectric mirror 16, a liquid crystal alignment film 17 and a spacer 18. For example, a hydrogenated amorphous silicon film (a-Si: H) is used as the photoconductive layer, and a nematic (Nm) liquid crystal or a ferroelectric liquid crystal (FLC) is used as the liquid crystal material. Reference numeral 20 denotes a power source for driving the LCLV, which is connected to the transparent electrode 12. The operation principle will be described below.

【0003】まず、駆動電源20よりLCLVに交流電
圧が印加される。LCLVにおいて、書き込み光31が
照射されていない状態では、光導電層13のインピーダ
ンスは液晶層19のインピーダンスよりも充分大きくな
るよう設定されており、この状態では、駆動電圧は主に
光導電層13に印加されている。ここで、書き込み光3
1が照射されると、光照射された部分の光導電層のイン
ピーダンスが低下し、駆動電圧はその部分に対応する液
晶層19に印加されて液晶分子が配向し、情報の書き込
みが行われる。情報の読みだしは、ガラス基板11の方
向より偏光ビームスプリッターを通して読みだし光32
を照射し、液晶分子の配向状態に応じて変調された反射
光を検出することによって行われる。
First, an AC voltage is applied to the LCLV from the driving power source 20. In the LCLV, the impedance of the photoconductive layer 13 is set to be sufficiently higher than the impedance of the liquid crystal layer 19 in the state where the writing light 31 is not irradiated, and in this state, the driving voltage is mainly the photoconductive layer 13. Is being applied to. Here, writing light 3
When 1 is irradiated, the impedance of the photoconductive layer in the light-irradiated portion is lowered, a driving voltage is applied to the liquid crystal layer 19 corresponding to that portion, the liquid crystal molecules are aligned, and information is written. Information is read from the direction of the glass substrate 11 through the polarization beam splitter 32.
And the reflected light modulated according to the alignment state of the liquid crystal molecules is detected.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】このような構成のLC
LVにおいては、情報を書き込んだ際、光導電層内の横
方向にキャリアの拡散が生じ、解像度が低下するという
問題があった。この点を解決する方法として、例えば、
誘電体ミラーと共に、あるいは、誘電体ミラーに代えて
島状の金属薄膜を設けたものがある(特開平3-18829 号
公報)。金属薄膜は可視光に対する反射率が高いため、
書き込み光が金属薄膜で反射されて光導電層内で多重反
射を生じ、解像度に影響を及ぼす。これを防ぐには、光
導電層の膜厚を厚くする、あるいは、光導電層としてバ
ンドギャップの小さな材料を使用する必要がある。LC
LVは前述したように多くの膜を積層した構造を有して
おり、下層の膜に不均一性が存在すると、上層の膜はそ
れを反映して形成され、層構成の不均一性が出力パター
ンの不均一性として現れる。上記の手法にては、確かに
光導電層内のキャリアの横方向への拡散を防ぐことは可
能であるが、金属薄膜を設けたことによる凹凸(層構成
の不均一)が存在しており、出力パターンの不均一性ま
でも解決するには、至ってない。
LC having such a configuration
The LV has a problem in that, when information is written, carriers are diffused in the lateral direction in the photoconductive layer and the resolution is lowered. As a method to solve this point, for example,
There is one in which an island-shaped metal thin film is provided together with or instead of the dielectric mirror (Japanese Patent Laid-Open No. 3-18829). Since the metal thin film has a high reflectance for visible light,
The writing light is reflected by the metal thin film to cause multiple reflection in the photoconductive layer, which affects the resolution. To prevent this, it is necessary to increase the film thickness of the photoconductive layer or use a material having a small bandgap for the photoconductive layer. LC
The LV has a structure in which many films are stacked as described above, and if there is nonuniformity in the lower film, the upper film is formed to reflect it and the nonuniformity of the layer structure is output. Appears as pattern non-uniformity. Although it is possible to prevent lateral diffusion of carriers in the photoconductive layer by the above method, unevenness (uneven layer structure) due to the provision of the metal thin film exists. However, there is no way to solve even the non-uniformity of the output pattern.

【0005】また、光導電層としてa−Si:H膜を用
いた場合、従来はプラズマCVD法、あるいは、反応性
スパッタリング法にて作成されていた。光導電層は、通
常数μm以上の膜厚が必要とされ、従来法で作成する場
合、成膜速度が遅く光導電層の形成に非常に時間を要
し、実用的ではない。また成膜の高速化を図る試みがな
されていたが、その際、反応種の2次反応により粉状の
SiH2 ポリマーが生じ、基板表面に付着して欠陥を発
生するという問題があり、従来法にて良好な特性を有す
る光導電層を高速に作成することは達成されていなかっ
た。
When an a-Si: H film is used as the photoconductive layer, it has been conventionally formed by a plasma CVD method or a reactive sputtering method. The photoconductive layer is usually required to have a film thickness of several μm or more, and when formed by the conventional method, the film formation rate is slow and it takes a very long time to form the photoconductive layer, which is not practical. Attempts have also been made to speed up the film formation, but at that time, there is a problem that powdery SiH 2 polymer is generated by the secondary reaction of the reactive species and adheres to the substrate surface to cause defects. The rapid production of a photoconductive layer having good characteristics by the method has not been achieved.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段及び作用】本発明は、上記
の問題点を解決するために創案されたものであり、解像
度の低下を防ぎ、かつ、均一な出力パターンを得ること
ができ、また、光導電層形成時における成膜上の問題を
解消して作成することのできる光書き込み型液晶ライト
・バルブを提供するものである。
The present invention was devised in order to solve the above-mentioned problems, and can prevent a decrease in resolution and obtain a uniform output pattern. The present invention provides a photo-writing type liquid crystal light valve which can be formed by solving the problem of film formation at the time of forming a photoconductive layer.

【0007】かくして本発明によれば、一対の透明基板
上に設けられた透明電極間に、光導電層、誘電体ミラー
及び液晶層を有する光導電型液晶ライトバルブであっ
て、前記光導電層と前記誘電体ミラー間に複数の導電性
薄膜とバッファー層を設けたことを特徴とする光導電型
液晶ライトバルブが提供される。さらに、本発明によれ
ば導電性薄膜は、金属薄膜又は周期律表第III 族、ある
いは第V族元素を添加した結晶性を有する薄膜であり、
バッファー層がバイアス電子サイクロトロン共鳴プラズ
マCVD法を用いて形成された絶縁体材料であり、光導
電層が電子サイクロトロン共鳴プラズマCVD法を用い
て形成されたアモルファス半導体よりなる光導電型液晶
ライトバルブが提供される。
Thus, according to the present invention, there is provided a photoconductive type liquid crystal light valve having a photoconductive layer, a dielectric mirror and a liquid crystal layer between transparent electrodes provided on a pair of transparent substrates, wherein the photoconductive layer is provided. And a plurality of conductive thin films and a buffer layer are provided between the dielectric mirror and the dielectric mirror. Further, according to the present invention, the conductive thin film is a metal thin film or a thin film having crystallinity to which an element of Group III or V of the periodic table is added,
Provided is a photoconductive liquid crystal light valve in which a buffer layer is an insulator material formed by using a bias electron cyclotron resonance plasma CVD method and a photoconductive layer is formed by an amorphous semiconductor formed by using an electron cyclotron resonance plasma CVD method. To be done.

【0008】本願発明の光導電型液晶ライトバルブは例
えば以下の手順で製造できる。まず透明基板上に蒸着法
により透明電極を形成する。透明基板としてはガラス基
板等が挙げられる、また透明電極としては酸化スズイン
ジウム(ITO)、酸化スズ(SnO2)等及びこれら
を積層したものがあげられる。さらに必要に応じて透明
電極に対向するガラス基板上に反射防止膜を設けること
もできる。この反射防止膜に使われる材質としてはMg
2 等が挙げられる。
The photoconductive liquid crystal light valve of the present invention can be manufactured, for example, by the following procedure. First, a transparent electrode is formed on a transparent substrate by a vapor deposition method. Examples of the transparent substrate include a glass substrate and the like, and examples of the transparent electrode include indium tin oxide (ITO), tin oxide (SnO 2 ) and the like, and those in which these are laminated. Furthermore, if necessary, an antireflection film can be provided on the glass substrate facing the transparent electrode. The material used for this antireflection film is Mg
F 2 and the like can be mentioned.

【0009】次に透明電極上に膜厚0.1〜100μm
で光導電層を形成する。膜厚は使用する液晶材料とのイ
ンピーダンスとの整合性によって上記範囲内に設定する
ことが望ましい。この光導電層に使用できる材料は、a
−Si、a−SiC、a−SiO、a−SiN及びa−
SiGe等のアモルファス半導体が挙げられ、必要に応
じて水素又はハロゲンを含めることも可能である。伝導
度の制御を行うには、第III 族元素であるホウ素等を添
加してp型に、第V族元素であるリン、砒素等を添加し
てn型とすることによって行うことができる。光導電層
としては、i型の他に、これらi型、p型、n型半導体
を組合せて、p/i型、p/i/p型、p/i/n型等
のように積層構造にすることも可能である。さらにアゾ
顔料、フタロシアニン、アリールアミン系等の有機半導
体材料も用いることができる。
Next, a film thickness of 0.1 to 100 μm is formed on the transparent electrode.
To form a photoconductive layer. The film thickness is preferably set within the above range depending on the impedance matching with the liquid crystal material used. The material that can be used for this photoconductive layer is a
-Si, a-SiC, a-SiO, a-SiN and a-
Amorphous semiconductors such as SiGe can be mentioned, and hydrogen or halogen can be contained if necessary. The conductivity can be controlled by adding boron, which is a group III element, to p-type, and adding n-type elements, such as phosphorus and arsenic, which are group V elements. As the photoconductive layer, in addition to i-type, a combination of these i-type, p-type, and n-type semiconductors, such as p / i-type, p / i / p-type, p / i / n-type, etc., has a laminated structure. It is also possible to Further, organic semiconductor materials such as azo pigments, phthalocyanines, and arylamines can be used.

【0010】光導電体層の形成方法としては、プラズマ
CVD法、スパッタリング法あるいは電子サイクロトロ
ン共鳴プラズマCVD法(以下ECR法)等で形成する
ことができる。この中でECR法によることが好まし
い。ECR法は、磁場中の電子とマイクロ波との共鳴現
象を利用してプラズマを生成し成膜を行う方法であり、
以下の特徴を有している。
The photoconductor layer can be formed by a plasma CVD method, a sputtering method, an electron cyclotron resonance plasma CVD method (hereinafter referred to as an ECR method), or the like. Of these, the ECR method is preferred. The ECR method is a method of forming a film by generating plasma by utilizing the resonance phenomenon between electrons in a magnetic field and microwaves,
It has the following features.

【0011】電子のエネルギーが高く、従来の成膜方
法と比較して原料ガスの分解、励起、イオン化が著しく
向上し、1μm/min.以上の高速成膜が可能であ
り、 比較的低い圧力(10-5〜10-2Torr)で安定に
プラズマを生成することができ、反応種の2次反応によ
る粉状のポリマーの発生を抑えることができ、 作成された膜は、例えばa−Si:H膜の場合、暗伝
導度;10-12 〜10 -10 S/cm、光伝導度;10-7
〜10-6cm2/Vと良好な特性を示しており、ECR法
を用いることにより優れた特性を有する光導電層を高速
に作成することが可能である。
Conventional electron beam deposition method with high electron energy
Decomposition, excitation, ionization of raw material gas is remarkable compared with the method
Improved to 1 μm / min. High-speed film formation is possible
Relatively low pressure (10-Five-10-2Stable with Torr)
Plasma can be generated by the secondary reaction of reactive species.
It is possible to suppress the generation of powdery polymer, and the formed film is a dark film in the case of an a-Si: H film, for example.
Conductivity; 10-12-10 -TenS / cm, photoconductivity; 10-7
-10-6cm2/ V shows good characteristics and ECR method
High-speed photoconductive layer with excellent characteristics by using
It is possible to create.

【0012】本発明に使用する成膜装置としては、例え
ば図2のような装置を使用できる。この成膜装置はプラ
ズマを発生させるプラズマ室44と成膜が行われる成膜
室48を有しており、両室はプラズマ引き出し窓46に
よって仕切られている。プラズマ室44の周囲には磁気
コイル47が配置されており、プラズマ室44内にてE
CR法での条件を充たす磁界を発生させると共に、成膜
室48内にプラズマを引き出す発散磁界を形成してい
る。マイクロ波はマイクロ波発信器41より矩形道波管
42、石英製マイクロ波導入窓43を介してプラズマ室
44内に導入される。成膜室48にガス導入管52より
膜形成用ガスとしてSiH4、SiF4、Si26、Si
26、CH4 、GeH4 、PH3 及びB2 6 等のガス
が導入される。またプラズマ室44にはガス導入管51
よりAr、H2 、He、N2 、O2等のガスが導入され
る。さらに成膜室48内には、基板ホルダー50が配置
されており、ガラス等の基板49が設置される。なお基
板ホルダー50には、高周波電源53が接続されてお
り、基板にバイアスを印加することができる。このよう
な装置を使用し、膜形成用のガス、マイクロ波電力、圧
力、基板温度等の条件設定を行うことでアモルファス半
導体よりなる光導電層を作成することができる。
As the film forming apparatus used in the present invention, for example, an apparatus as shown in FIG. 2 can be used. This film forming apparatus has a plasma chamber 44 for generating plasma and a film forming chamber 48 for forming a film, and both chambers are partitioned by a plasma drawing window 46. A magnetic coil 47 is arranged around the plasma chamber 44, and E
A magnetic field that satisfies the conditions of the CR method is generated, and a divergent magnetic field that draws plasma is formed in the film forming chamber 48. Microwaves are introduced into the plasma chamber 44 from the microwave oscillator 41 through the rectangular road wave tube 42 and the quartz microwave introduction window 43. From the gas introduction pipe 52 to the film forming chamber 48, SiH 4 , SiF 4 , Si 2 H 6 , Si as film forming gas.
Gases such as 2 F 6 , CH 4 , GeH 4 , PH 3 and B 2 H 6 are introduced. Further, the plasma chamber 44 has a gas introduction pipe 51
A gas such as Ar, H 2 , He, N 2 , O 2 or the like is introduced. Further, in the film forming chamber 48, a substrate holder 50 is arranged, and a substrate 49 such as glass is installed. A high frequency power source 53 is connected to the substrate holder 50 so that a bias can be applied to the substrate. A photoconductive layer made of an amorphous semiconductor can be formed by setting conditions such as a gas for film formation, microwave power, pressure, and substrate temperature using such an apparatus.

【0013】次に光導電層上に導電性薄膜を形成する。
この導電性薄膜は光導電層内のキャリアの横方向への拡
散を防止し、解像度の低下を防ぐものである。使用でき
る導電性薄膜としては従来使用されているAl,Au,
Mo,Ti等の金属薄膜、あるいは周期律表第III 族の
元素であるB等、又は第V族の元素であるP,As等が
添加されたSi,Ge,SiGe等の結晶性薄膜が挙げ
られる。後者の場合、書き込み光に対する充分な吸収能
力を有しているため、光導電層の膜厚を厚くしなくと
も、書き込み光の光導電層内での多重反射を防ぐことが
可能である。形成方法としては金属薄膜の場合、蒸着法
等で作成することができるが、上記結晶性薄膜を使用す
る場合には、光導電層の形成と同じECR法で作成する
ことができる。このような方法によって膜厚0.01〜
10μmに堆積し、フォトリソグラフィー法、エッチン
グによって個々の大きさが10〜500μm□になるよ
うに形成される。
Next, a conductive thin film is formed on the photoconductive layer.
This conductive thin film prevents carriers in the photoconductive layer from diffusing in the lateral direction and prevents the resolution from deteriorating. As the conductive thin film that can be used, Al, Au, which has been conventionally used,
Examples include metal thin films such as Mo and Ti, or crystalline thin films such as Si, Ge and SiGe to which B or the like which is an element of Group III of the periodic table or P and As which are elements of a Group V are added. To be In the latter case, since it has sufficient absorption capability for writing light, it is possible to prevent multiple reflection of writing light in the photoconductive layer without increasing the film thickness of the photoconductive layer. As a forming method, a metal thin film can be formed by a vapor deposition method or the like. When a crystalline thin film is used, it can be formed by the same ECR method as that for forming the photoconductive layer. With such a method, the film thickness of 0.01 to
It is deposited to a thickness of 10 μm, and is formed by photolithography and etching so that each size is 10 to 500 μm □.

【0014】次に導電性薄膜及び光導電層上にバッファ
ー層を形成する。バッファー層はSiO2等の絶縁体材
料からなり、光導電層とその上に設けた導電性薄膜との
凹凸をなくして平坦化を図り、誘電体ミラー、液晶層を
均一に形成するためのものであり、基板に高周波電力を
印加して成膜を行うバイアス電子サイクロトロン共鳴プ
ラズマCVD法(以下バイアスECR法)により作成さ
れる。バイアスECR法は、例えばJ.Vac.Sci.Technol.
B4(1986) p818 に記載されているように、膜の堆積とス
パッタリング(物理エッチング)を同時に行い、凹凸を
有する表面上に平坦な膜形成を行う技術であり、良好な
バッファー層を作成することが可能である。
Next, a buffer layer is formed on the conductive thin film and the photoconductive layer. The buffer layer is made of an insulating material such as SiO 2 and is used to uniformly form the dielectric mirror and the liquid crystal layer by eliminating unevenness between the photoconductive layer and the conductive thin film provided on the photoconductive layer. And is formed by a bias electron cyclotron resonance plasma CVD method (hereinafter referred to as a bias ECR method) in which high frequency power is applied to a substrate to form a film. The bias ECR method is described in, for example, J. Vac.Sci.Technol.
B4 (1986) As described in p818, it is a technique to form a flat film on an uneven surface by performing film deposition and sputtering (physical etching) at the same time, and creating a good buffer layer. Is possible.

【0015】バイアスECR法による成膜は、まず、図
2に示すような基板に電力を印加する手段を備えたEC
R装置内に、上記導電性薄膜を形成したガラス基板を設
置する。装置内を約10-7Torr台まで真空排気し、成膜
室48にガス流量が0.001〜1SLMのSiH4
2等の混合ガス導入し、0.1〜100GHz、0.
001〜5kWのマイクロ波電力と、基板へ0.001
〜100MHz、0.001〜5kWの高周波電力を印
加し、0.01〜10μmのバッファー層を形成する。
導電性薄膜として金属薄膜を用いる場合は、まず、バッ
ファー層の膜厚が金属薄膜と同等になるまでは上記の条
件でバッファー層を形成し、以降の過程では、ガス流量
が0.001〜1SLMのArガス等の不活性ガス等を
導入してバッファー層の形成を行う。
For film formation by the bias ECR method, first, an EC provided with means for applying electric power to the substrate as shown in FIG.
The glass substrate on which the conductive thin film is formed is placed in the R device. The inside of the apparatus was evacuated to a level of about 10 −7 Torr, and a mixed gas of SiH 4 and O 2 having a gas flow rate of 0.001 to 1 SLM was introduced into the film forming chamber 48, and the gas flow rate was 0.1 to 100 GHz.
Microwave power of 001-5kW and 0.001 to the substrate
˜100 MHz, 0.001 to 5 kW of high frequency power is applied to form a buffer layer of 0.01 to 10 μm.
When a metal thin film is used as the conductive thin film, first, the buffer layer is formed under the above conditions until the thickness of the buffer layer becomes equal to that of the metal thin film, and in the subsequent process, the gas flow rate is 0.001 to 1 SLM. Inert gas such as Ar gas is introduced to form the buffer layer.

【0016】次に、バッファー層上にTiO2−Si
2、MgF−ZnS、Si−SiO2等を電子ビーム蒸
着法等によって交互に10〜15層積層することによっ
て誘電体ミラーを形成する。この誘電体ミラー層の層厚
は、0.01〜10μmである。次に、誘電体ミラー上
にポリイミド膜等をスピンコート法によって形成し、ラ
ビングによって配向を施す。
Next, TiO 2 --Si is formed on the buffer layer.
A dielectric mirror is formed by alternately stacking 10 to 15 layers of O 2 , MgF—ZnS, Si—SiO 2, etc. by an electron beam evaporation method or the like. The layer thickness of this dielectric mirror layer is 0.01 to 10 μm. Next, a polyimide film or the like is formed on the dielectric mirror by a spin coating method, and orientation is performed by rubbing.

【0017】次に上記と同じように透明電極と配向膜を
積層したガラス基板をスペーサーを介して配向膜が対向
するように0.1〜100μmの間隔で張り合わせ、そ
の間に液晶を封入し本発明の光導電型液晶ライトバルブ
を得ることができる。また使用できる液晶材料としては
ネマティック液晶、スメクティックA液晶、コレスティ
ック液晶、強誘電性液晶等が挙げられる。
Next, a glass substrate on which a transparent electrode and an alignment film are laminated in the same manner as described above is laminated at a distance of 0.1 to 100 μm so that the alignment films face each other via a spacer, and liquid crystal is sealed between them to form the present invention. It is possible to obtain a photoconductive liquid crystal light valve. Examples of liquid crystal materials that can be used include nematic liquid crystal, smectic A liquid crystal, collective liquid crystal, and ferroelectric liquid crystal.

【0018】[0018]

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を用いて説明す
る。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0019】実施例1 図1は、本発明に基づく光書き込み型液晶ライトバルブ
の構成図である。1は一方のガラス基板、2はガラス基
板上に設けられた透明電極である。透明電極2上には、
書き込み光21より情報の入力を行う光導電層3、光導
電層3内で生成したキャリアの横方向への拡散を防ぐよ
うに画素分割された導電性薄膜4、光導電層3上に設け
た導電性薄膜4との凹凸の平坦化を行うバッファー層
5、書き込み光21と読みだし光22とを分離する誘電
体ミラー6及び液晶の配向制御を行う配向膜7が積層さ
れている。またもう一方のガラス基板1上に透明電極2
と配向膜7を形成し、配向膜7同志が対向するように2
枚のガラス基板1をスペーサー8を介して張り合わし、
その間に液晶9が封入される。10は光書き込み型液晶
ライト・バルブを駆動する電源であり、透明電極2に接
続されている。
Embodiment 1 FIG. 1 is a structural diagram of an optical writing type liquid crystal light valve according to the present invention. Reference numeral 1 is one glass substrate, and 2 is a transparent electrode provided on the glass substrate. On the transparent electrode 2,
The photoconductive layer 3 for inputting information from the writing light 21, the conductive thin film 4 divided into pixels so as to prevent lateral diffusion of carriers generated in the photoconductive layer 3, and the photoconductive layer 3 are provided on the photoconductive layer 3. A buffer layer 5 for flattening unevenness with the conductive thin film 4, a dielectric mirror 6 for separating the writing light 21 and the reading light 22, and an alignment film 7 for controlling the alignment of the liquid crystal are laminated. On the other glass substrate 1, the transparent electrode 2
And the alignment film 7 are formed so that the alignment films 7 face each other 2
Laminate the glass substrates 1 with a spacer 8 in between,
Liquid crystal 9 is sealed in the meantime. Reference numeral 10 is a power source for driving the optical writing type liquid crystal light valve, which is connected to the transparent electrode 2.

【0020】次に光書き込み型液晶ライトバルブの作成
方法について述べる。まず最初に、スズ−インジウムの
酸化膜(ITO)/酸化スズ(SnO2)よりなる透明電
極2を有するガラス基板1を図2に示すようにECR装
置基板ホルダー50に設置して10-7Torr台まで真
空排気を行った。次に、成膜室48内にSiH4 ガスを
120SCCMで、Arガスを20SCCMで導入し、
圧力1.2×10-2Torr、マイクロ波電力2.5k
W(2.45GHz)で光導電層3であるa−Si:H
膜の作成を行った。このときの膜厚は7μmである。光
導電層3が形成されたガラス基板1を一旦ECR装置よ
り取り出し、アルミニウム薄膜(膜厚;1000Å)を
蒸着し、フォトリソグラフィー法により個々の大きさが
15μm□になるようにパターニングを行って導電性薄
膜である金属薄膜4を形成した。
Next, a method of manufacturing the optically writable liquid crystal light valve will be described. First, a glass substrate 1 having a transparent electrode 2 made of a tin-indium oxide film (ITO) / tin oxide (SnO 2 ) was placed on an ECR device substrate holder 50 as shown in FIG. 2 and placed at 10 −7 Torr. The table was evacuated. Next, SiH 4 gas was introduced into the film forming chamber 48 at 120 SCCM, and Ar gas was introduced at 20 SCCM.
Pressure 1.2 × 10 -2 Torr, microwave power 2.5k
A-Si: H which is the photoconductive layer 3 at W (2.45 GHz)
A film was prepared. The film thickness at this time is 7 μm. The glass substrate 1 on which the photoconductive layer 3 has been formed is once taken out from the ECR device, an aluminum thin film (thickness: 1000Å) is vapor-deposited, and patterned by photolithography so that each size is 15 μm □ The metal thin film 4 which is a conductive thin film was formed.

【0021】その後、前記基板を再びECR装置に設置
し、バイアスECR法によりバッファー層5の成膜を行
う。まず第1段階として装置内を10-7Torr台まで
真空排気し、成膜室48内にSiH4 及びO2 をそれぞ
れ流量5SCCMで導入し、圧力を1.5×10-3To
rrに設定し、マイクロ波発信器41から600Wのマ
イクロ波電力を投入すると共に基板に高周波電源53か
ら13.56MHz、800Wの高周波電力を印加し、
光導電層3及びAl電極4上にバッファー層5であるS
iO2 膜をAl電極と等しくなるまで積層した。次に第
2段階として、プラズマ室44内にガス導入管51から
Arを60SCCMの流量で導入することを除いては第
1段階と同様にして続けてバッファー層5の成膜を行
い、膜厚は0.8μmとした。
After that, the substrate is set in the ECR apparatus again, and the buffer layer 5 is formed by the bias ECR method. First, as the first stage, the inside of the apparatus was evacuated to the 10 -7 Torr level, SiH 4 and O 2 were introduced into the film forming chamber 48 at a flow rate of 5 SCCM, and the pressure was 1.5 × 10 -3 Tor.
set to rr, microwave power of 600 W is input from the microwave oscillator 41, and high frequency power of 13.56 MHz and 800 W is applied to the substrate from the high frequency power supply 53.
The buffer layer 5 S on the photoconductive layer 3 and the Al electrode 4
The iO 2 film was laminated until it became equal to the Al electrode. Next, in the second step, the buffer layer 5 is continuously formed in the same manner as in the first step except that Ar is introduced into the plasma chamber 44 from the gas introduction tube 51 at a flow rate of 60 SCCM. Was 0.8 μm.

【0022】ここで第1段階でArを使用しないのは、
ArによるAl電極のスパッタリングを防止するためで
ある。バッファー層上にはTiO2 −SiO2 の誘電体
薄膜を電子ビーム蒸着により交互に積層し、層厚3μm
の誘電体ミラー6を作成した。さらに、その上には配向
膜7として膜厚2000Åのポリイミド膜をスピンコー
ト法により形成し、ラビングにより配向処理を施した。
次に、上記と同じ工程で透明電極2と配向膜7が積層さ
れた、もう一方のガラス基板1をスペーサー8を介して
配向膜7どうしが対向するよう張り合わせ、その間に液
晶9を封入した。この時、使用した液晶はフェニルシク
ロヘキサン系ネマティック液晶であり、セルギャップは
6μmとした。
The reason why Ar is not used in the first stage is that
This is to prevent the Al electrode from being sputtered by Ar. Dielectric thin films of TiO 2 —SiO 2 are alternately stacked on the buffer layer by electron beam evaporation to have a layer thickness of 3 μm.
The dielectric mirror 6 was prepared. Further, a polyimide film having a film thickness of 2000 Å was formed thereon as the alignment film 7 by a spin coating method, and an alignment treatment was performed by rubbing.
Next, in the same step as above, the other glass substrate 1 on which the transparent electrode 2 and the alignment film 7 were laminated was bonded via the spacer 8 so that the alignment films 7 face each other, and the liquid crystal 9 was sealed between them. At this time, the liquid crystal used was a phenylcyclohexane nematic liquid crystal, and the cell gap was 6 μm.

【0023】このようにして作成した光書き込み型液晶
ライトバルブに電圧印加手段10から電圧を印加し、情
報の書き込み、読みだしを行った。読みだし側には、図
示していないが偏光ビームスプリッターを設けている。
動作モードはハイブリッド電界効果モードとした。得ら
れた出力パターンは、コントラストに優れ、解像度の低
下は見られず、また、パターンの不均一性も低減されて
おり、複数の金属薄膜上にバッファー層を設けることに
より、出力パターンの不均一性を著しく改善できること
が確認された。
Information was written and read by applying a voltage from the voltage applying means 10 to the photo-writing type liquid crystal light valve thus produced. A polarization beam splitter (not shown) is provided on the reading side.
The operation mode was a hybrid field effect mode. The obtained output pattern has excellent contrast, no reduction in resolution was observed, and pattern nonuniformity was also reduced.By providing a buffer layer on multiple metal thin films, the output pattern nonuniformity It was confirmed that the sex could be significantly improved.

【0024】実施例2 次に光導電性薄膜としてn型の微結晶シリコン膜、光導
電層としてp/i構成のa−Si:H膜を用いた時の光
導電型液晶ライトバルブの製造方法について述べる。本
実施例の光導電型液晶ライトバルブの基本構成は図1に
示した上記実施例1と同様である。
Example 2 Next, a method of manufacturing a photoconductive liquid crystal light valve using an n-type microcrystalline silicon film as a photoconductive thin film and an a-Si: H film of p / i structure as a photoconductive layer. I will describe. The basic configuration of the photoconductive type liquid crystal light valve of this embodiment is the same as that of the above-mentioned embodiment 1 shown in FIG.

【0025】まず最初に、スズ−インジウムの酸化膜
(ITO)/酸化スズ(SnO2)よりなる透明電極2を
有するガラス基板1を図2に示すようにECR装置内の
基板ホルダー50に設置して10-7Torr台まで真空
排気を行った。成膜室48内にSiH4 ガスを1SCC
Mで、B26ガス(水素希釈3000ppm)17SC
CMで導入し、プラズマ室44内にArガスを100S
CCMで導入し、圧力1.0×10-3Torr、マイク
ロ波電力0.55kW(周波数2.45GHz)の条件
でp層の作成を行った。膜厚は100Åである。ここで
一旦、マイクロ波電力及びガスの供給を停止し、再び装
置内を10-7Torr台まで真空排気を行った。次に成
膜室48内にSiH4 ガスを100SCCMで、プラズ
マ室44内にArガスを20SCCMで導入し、圧力
1.2×10-2Torr、マイクロ波電力2.5kW
(周波数2.45GHz)の条件でi層の作成を行っ
た。膜厚は4μmである。ここではi層として不純物元
素が添加されていないa−Si:H膜の例を示したが、
他に微量のホウ素が添加されたa−Si:H膜を使用す
ることももちろん可能である。
First, a glass substrate 1 having a transparent electrode 2 made of a tin-indium oxide film (ITO) / tin oxide (SnO 2 ) is placed on a substrate holder 50 in an ECR apparatus as shown in FIG. The vacuum was evacuated to the level of 10 -7 Torr. 1 SCC of SiH 4 gas in the film forming chamber 48
17 SC of B 2 H 6 gas (hydrogen diluted 3000 ppm) at M
Introduced by CM, Ar gas 100S in the plasma chamber 44
It was introduced by CCM, and a p-layer was formed under the conditions of a pressure of 1.0 × 10 −3 Torr and a microwave power of 0.55 kW (frequency 2.45 GHz). The film thickness is 100Å. Here, the supply of microwave power and gas was once stopped, and the inside of the apparatus was evacuated to the 10 −7 Torr level again. Next, SiH 4 gas was introduced into the film forming chamber 48 at 100 SCCM and Ar gas was introduced into the plasma chamber 44 at 20 SCCM, the pressure was 1.2 × 10 -2 Torr, and the microwave power was 2.5 kW.
The i layer was created under the condition of (frequency 2.45 GHz). The film thickness is 4 μm. Here, an example of the a-Si: H film to which the impurity element is not added is shown as the i layer,
Besides, it is of course possible to use an a-Si: H film to which a trace amount of boron is added.

【0026】次に導電性薄膜の形成を行う。本実施例に
使用する導電性薄膜にはリンが添加されたn型の微結晶
シリコン膜を用いた。形成方法としては上記光導電層の
形成方法と同じECR法とした。その形成方法を次に記
す。上記光導電層のi層形成後一旦、マイクロ波電力及
びガスの供給を停止し、装置内を10-7Torr台まで
真空排気を行った。次に成膜室48内にSiH4 ガスを
5SCCMで、PH3ガス(水素希釈3000ppm)
を85SCCMで、プラズマ室44内にH2 ガスを30
0SCCMで導入し、圧力5.0×10-3Torr、マ
イクロ波電力1kWの条件でリン添加微結晶シリコン膜
の作成を行った。膜厚は1000Åである。次にこのガ
ラス基板をECR装置から取り出し、フォトリソグラフ
ィー法によって導電性薄膜を15μm□にパターニング
した。
Next, a conductive thin film is formed. An n-type microcrystalline silicon film added with phosphorus was used as the conductive thin film used in this example. The formation method was the same ECR method as the method for forming the photoconductive layer. The formation method will be described below. After forming the i-layer of the photoconductive layer, the supply of microwave power and gas was stopped once, and the inside of the apparatus was evacuated to the level of 10 −7 Torr. Next, in the film forming chamber 48, SiH 4 gas was added at 5 SCCM and PH 3 gas (hydrogen diluted 3000 ppm).
At 85 SCCM and 30 H 2 gas in the plasma chamber 44.
It was introduced at 0 SCCM, and a phosphorus-doped microcrystalline silicon film was formed under the conditions of a pressure of 5.0 × 10 −3 Torr and a microwave power of 1 kW. The film thickness is 1000Å. Next, this glass substrate was taken out from the ECR apparatus, and a conductive thin film was patterned into a size of 15 μm by a photolithography method.

【0027】その後、前記基板を再びECR装置に設置
し、バイアスECR法によりバッファー層5の成膜を行
った。まず装置内を10-7Torr台まで真空排気し、
成膜室48内にSiH4 を流量5SCCMで導入し、プ
ラズマ室44内にO2 を流量5SCCM、Arを60S
CCMの流量で導入し、圧力を1.5×10-3Torr
に設定し、マイクロ波発信器41から600Wのマイク
ロ波電力を投入すると共に基板に高周波電源53から1
3.56MHz、800Wの高周波電力を印加し、光導
電層3及び導電性薄膜4上にバッファー層5であるSi
2 膜の成膜を行い、膜厚は0.8μmとした。
After that, the substrate was set in the ECR apparatus again, and the buffer layer 5 was formed by the bias ECR method. First, evacuate the inside of the equipment to the level of 10 -7 Torr,
SiH 4 is introduced into the film forming chamber 48 at a flow rate of 5 SCCM, O 2 is introduced into the plasma chamber 44 at a flow rate of 5 SCCM, and Ar is 60 S.
Introduced at the flow rate of CCM, the pressure is 1.5 × 10 -3 Torr
The microwave generator 41 supplies 600 W of microwave power to the substrate and the high-frequency power source 53 supplies 1 to the substrate.
High-frequency power of 3.56 MHz and 800 W is applied, and Si serving as the buffer layer 5 on the photoconductive layer 3 and the conductive thin film 4.
An O 2 film was formed to a thickness of 0.8 μm.

【0028】バッファー層上にはTiO2 −SiO2
誘電体薄膜を電子ビーム蒸着により交互に積層し、層厚
3μmの誘電体ミラー6を作成した。さらに、その上に
は配向膜7として膜厚2000Åのポリイミド膜をスピ
ンコート法により形成し、ラビングにより配向処理を施
した。次に、上記と同じ工程で透明電極2と配向膜7が
積層された、もう一方のガラス基板1をスペーサー8を
介して配向膜どうしが対向するよう張り合わせ、その間
に液晶9を封入した。この時、使用した液晶はフェニル
シクロヘキサン系ネマティック液晶であり、セルギャッ
プは6μmとした。
Dielectric thin films of TiO 2 —SiO 2 were alternately laminated on the buffer layer by electron beam evaporation to form a dielectric mirror 6 having a layer thickness of 3 μm. Further, a polyimide film having a film thickness of 2000 Å was formed thereon as the alignment film 7 by a spin coating method, and an alignment treatment was performed by rubbing. Next, in the same step as above, the other glass substrate 1 on which the transparent electrode 2 and the alignment film 7 were laminated was adhered via the spacer 8 so that the alignment films face each other, and the liquid crystal 9 was sealed between them. At this time, the liquid crystal used was a phenylcyclohexane nematic liquid crystal, and the cell gap was 6 μm.

【0029】このようにして作成した光書き込み型液晶
ライトバルブに電圧印加手段10から電圧を印加し、情
報の書き込み、読みだしを行った。読みだし側には、図
示していないが偏光ビームスプリッターを設けている。
動作モードはハイブリッド電界効果モードである。得ら
れた出力パターンは、コントラストに優れ、解像度の低
下は見られず、また、パターンの不均一性も低減されて
おり、光導電層と誘電体ミラーとの間に複数の導電性薄
膜と絶縁体材料よりなるバッファー層を設けることによ
り、出力パターンの不均一性を著しく改善できることが
確認された。
Information was written in and read out by applying a voltage from the voltage applying means 10 to the photo-writing type liquid crystal light valve thus produced. A polarization beam splitter (not shown) is provided on the reading side.
The operating mode is the hybrid field effect mode. The obtained output pattern has excellent contrast, no reduction in resolution is observed, and nonuniformity of the pattern is also reduced. Insulation with a plurality of conductive thin films is provided between the photoconductive layer and the dielectric mirror. It was confirmed that the nonuniformity of the output pattern can be remarkably improved by providing the buffer layer made of the body material.

【0030】[0030]

【発明の効果】本発明の、光書き込み型液晶ライトバル
ブによれば、光導電層と誘電体ミラーとの間に画素分割
された導電性薄膜を設け、且つ、その上に絶縁体材料よ
り構成されるバッファー層を有しているため、良好な解
像度を得ることができ、また、出力パターンの均一化を
図ることができ、画像表示、光情報システムを構成する
デバイスとして用いることが可能である。
According to the optically writable liquid crystal light valve of the present invention, a pixel-divided conductive thin film is provided between the photoconductive layer and the dielectric mirror, and an insulating material is formed on the conductive thin film. Since it has a buffer layer, it is possible to obtain a good resolution, it is possible to make the output pattern uniform, and it is possible to use it as a device that constitutes an image display and an optical information system. .

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の光導電型液晶ライトバルブを示す概略
断面図である。
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing a photoconductive type liquid crystal light valve of the present invention.

【図2】本発明の光導電層、導電性薄膜及びバッファー
層の作成に用いた電子サイクロトロン共鳴プラズマCV
D装置の概略構成図である。
FIG. 2 is an electron cyclotron resonance plasma CV used for producing a photoconductive layer, a conductive thin film and a buffer layer of the present invention.
It is a schematic block diagram of a D device.

【図3】従来例の光導電型液晶ライトバルブの断面図で
ある。
FIG. 3 is a cross-sectional view of a conventional photoconductive liquid crystal light valve.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 ガラス基板 2 透明電極 3 光導電層 4 導電性薄膜 5 バッファー層 6 誘電体ミラー 7 配向膜 8 スペーサー 9 液晶 10 電圧印加手段 41 マイクロ波発信器 42 矩形導波管 43 マイクロ波導入窓 44 プラズマ室 45 インナーベルジャー 46 プラズマ引出し窓 47 磁気コイル 48 成膜室 49 基板 50 基板ホルダー 51、52 ガス導入管 53 高周波電源 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Glass substrate 2 Transparent electrode 3 Photoconductive layer 4 Conductive thin film 5 Buffer layer 6 Dielectric mirror 7 Alignment film 8 Spacer 9 Liquid crystal 10 Voltage applying means 41 Microwave transmitter 42 Rectangular waveguide 43 Microwave introduction window 44 Plasma chamber 45 Inner bell jar 46 Plasma extraction window 47 Magnetic coil 48 Film forming chamber 49 Substrate 50 Substrate holder 51, 52 Gas introduction tube 53 High frequency power source

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 一対の透明基板上に設けられた透明電極
間に、光導電層、誘電体ミラー及び液晶層を有する光導
電型液晶ライトバルブであって、前記光導電層と前記誘
電体ミラー間に複数の導電性薄膜とバッファー層を設け
たことを特徴とする光導電型液晶ライトバルブ。
1. A photoconductive liquid crystal light valve having a photoconductive layer, a dielectric mirror, and a liquid crystal layer between transparent electrodes provided on a pair of transparent substrates, the photoconductive layer and the dielectric mirror. A photoconductive liquid crystal light valve, characterized in that a plurality of conductive thin films and a buffer layer are provided between them.
【請求項2】 導電性薄膜が周期律表の第III 族あるい
は第V族の元素が添加された結晶性薄膜より構成されて
いる請求項1記載の光導電型液晶ライトバルブ。
2. The photoconductive liquid crystal light valve according to claim 1, wherein the conductive thin film is a crystalline thin film to which an element of group III or group V of the periodic table is added.
【請求項3】 バッファー層がバイアス電子サイクロト
ロン共鳴プラズマCVD法を用いて形成された絶縁体材
料よりなる請求項1記載の光導電型液晶ライトバルブ。
3. The photoconductive liquid crystal light valve according to claim 1, wherein the buffer layer is made of an insulating material formed by using a bias electron cyclotron resonance plasma CVD method.
【請求項4】 光導電層が電子サイクロトロン共鳴プラ
ズマCVD法を用いて形成されたアモルファス半導体よ
りなる請求項1記載の光導電型液晶ライトバルブ。
4. The photoconductive liquid crystal light valve according to claim 1, wherein the photoconductive layer is made of an amorphous semiconductor formed by using an electron cyclotron resonance plasma CVD method.
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