JPH07104520B2 - 光書込型液晶ライトバルブの駆動方法 - Google Patents

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、光シャッタ、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電体と強誘
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、水素化アモルファスシリコ
ン光導電体側から光による書き込みが行われ、対向側か
ら光による読み出しが行われ、読み出し光は連続的に照
射しながらライトバルブの透明電極間に短形波電圧を印
加し、水素化アモルファスシリコン光導電体側の印加電
圧極性が正の時に消去、負の時に書込み、読み出しを行
う事により、高速で且つ高解像な情報の書込み、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電体層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
型液晶ライトバルブ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光導電体層をそのままミラーと
して用いている。

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、明瞭な双安定性を示す為、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界を印加して強誘
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。光照射を伴わない場合は、強誘電性液晶分子の全
面均一な反転は起りにくい。誘電体ミラーを有する場合
は、ライトバルブの透明電極間に＋，−の矩形波電圧を
印加しながら書込み側から矩形波のクロックと同期した
消去の為の光パルスの照射を行って全面消去し、必要な
情報を書込む時は、消去時とは逆極性の電圧が印加され
ている時に、それと同期のとれた書込み光による情報の
書込みを行い、その書込み情報を読み出し光側から光照
射して読み出す事になる。従って、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。

本発明によれば、読み出し光９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電体薄膜の書込み
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倍大きく、光電導現象は
電子が支配的となっている。従ってライトバルブの両端
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
正の時は、読み出し光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、極性が負の時は、書込
み側の光の照射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、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。本発明によれ
ば、特別な消去用光源を必要とせず、又、消去光、書込
み光と、ライトバルブ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。

〔従来の技術〕

光導電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じ構成であるが、光書
込み側の光導電体と液晶配向層の間に、誘電体ミラーが
構成されている。この様な構成のライトバルブは、第２
図に示す様に、双安定な電圧−光応答特性を示す。光が
照射されていない場合は光導電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
射部の光電導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、暗時の双安定の闘値電圧よ
りも十分高い直流電圧を印加するか、書込み側からライ
トバルブ全面に対し光照射を行い光導電体全面を低イン
ピーダンス状態にして、この時のライトバルブの双安定
の闘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〜100V程度
の電圧を印加する必要があり、光導電体層の絶縁破壊の
恐れがある為、全面消去操作時には、書込み側からのラ
イトバルブ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、双安定性の闘値電圧以
下であり、光照射時には闘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。

〔発明が解決しようとする課題〕

前述のように、従来の強誘電性液晶を用いた光書込型液
晶ライトバルブを駆動する場合は、透明電極間に印加さ
れている矩形波の極性と同期をとりながら、書込み側か
らライトバルブ全面に消去光の光照射を行い、書込み時
には、消去時と逆極性の電圧が印加されている時期に、
情報の書込みを行う必要があり、特別な消去用光源を必
要とし、回路構成上も複雑なものとなってしまうという
欠点を有していた。

又、Ｐ−ｉ−ｎ構造を有する水素化アモルファスシリコ
ン光導電体を用いた場合は、順バイアス電圧印加時に消
去を行う事により、書込み側からの消去用光照射を行う
必要がなく、高速な書込み、読み出しも可能であるが、
ｎ層の抵抗率は、イントリンシック、或はアンドープの
水素化アモルファスシリコン光導電体の抵抗率よりも１
〜４桁程小さくなってしまう為、書込まれた情報の分解
能が、イントリンシック、或はアンドープの水素化アモ
ルファスシリコン単層の光導電体薄膜を用いた時よりも
劣化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、ライトバルブの透明電極間に矩形波
電圧を印加しながら、読み出し光を常時照射する事によ
り、必要な情報を、連続的に書込み、読み出し、消去す
る事ができる。

〔作用〕 本発明に用いられた光書込型液晶ライトバルブに、矩形
波電圧12を印加しながら読み出し光を連続的に照射した
時の光学応答波形を第３図に示す。

水素化アモルファスシリコン光導電体に読み出し光15が
照射されると、照射光は約１μｍの厚さで吸収され、電
子正孔対が発生し、電子は正極側に、正孔は負極側に移
動していく。通常イントリンシック、或はアンドープの
水素化アモルファスシリコンの電子の移動度は、正孔の
移動度の数倍から数10倍大きい為、電導現象は電子が支
配的となている。従って読み出し光が照射されている時
は、水素化アモルファスシリコン光導電体側の透明電極
が正極13となっている時に、発生した電子が正極側に引
きよせられる為に光導電体のインピーダンスが急激に低
下して強誘電性液晶を反転させる事が出来るが、負極14
となっている時は、正孔がキャリアとなっている為に十
分に光導電体のインピーダンスを低下させる事が出来
ず、強誘電性液晶を逆極性の安定状態迄反転させる事が
出来ない為、16に示す様な非対称な光学応答性を示す。

この時に書込み光を照射すれば、書込み側の水素化アモ
ルファスシリコン光導電体の表面近傍でも電子正孔対を
発生し、強誘電性液晶側の極性が正、即ち光導電体側が
負極の時に電子キャリアの移動が起って光が照射された
部分の光導電体のインピーダンスが低下し、強誘電性液
晶分子に十分な電圧が加えられ、読み出し光照射時とは
逆極性の安定状態に反転し、必要な情報を書込む事が出
来る事になる。即ち、光導電体側の透明電極の極性が正
の時に消去、負の時に書込み、読み出しが行われる事に
なる。

〔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4mm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電体膜を形成した。この光導伝
膜及び、対向側の透明ガラス基板の透明電極上に、一酸
化珪素（SiO）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2000A
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、その間隙に強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）安息香酸（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４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17は、パルスジェネレーター18から矩
形波の電圧が印加されている。読み出し光19は、中心波
長633nm、半値幅50nmのバンドパスフィルター20を介
し、偏光子21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、ハーフミラー22、検光子23
を通してスクリーン24上に投影表示される。書込み光25
は、中心波長530nm、半値幅10nmのバンドパスフィルタ
ー26を通り、明暗パターンの記録されたテストチャート
27を介して、書込み情報を書込み側から照射している。
矩形波は、±20V_O-Pであり、クロックパルスは200μｓ
である。読み出し光は、50μw/cm²，書込み光は150μw/
cm²であった。

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、120lp/mm以上、コントラストは15
0:1で、書込み、読み出し、消去を1Frameとすると、100
0Frame/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、ジーメンススタ
ー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280lp/mmの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図は本発明に用い
た光書込型液晶ライトバルブの光学応答特性図、第４図
は本発明に用いた光書込読み出し光学系を示す構成図で
ある。 1,2……透明ガラス基板 3,4……透明電極 ５……水素化アモルファスシリコン光導電体 ６……液晶配向層 ７……強誘電性液晶組成物 ８……書込み光 ９……読み出し光 12……矩形波電圧 13……正極 14……負極 15……読み出し光 17……液晶ライトバルブ 18……パルスジェネレーター 19……読み出し光 20……バンドパスフィルター 21……偏光子 22……ハーフミラー 23……検光子 24……スクリーン 25……書込み光 26……バンドパスフィルター 27……テストチャート

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 瀬倉 利江子 東京都江東区亀戸６丁目31番１号 セイコ ー電子工業株式会社内 (56)参考文献 特開 昭64−18130（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−211719（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−96637（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】透明電極上に水素化アモルファスシリコン
   光導電体薄膜が形成されたガラス基板と、透明電極が形
   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
   スシリコン光導電体側から光による書き込みが行われ、
   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
   イトバルブの駆動方法において、読み出し光は連続して
   照射し、水素化アモルファスシリコン光導電体側の前記
   透明電極に印加される電圧極性が、正時には、読み出し
   光を消去光として機能させ、消去を行い、負時には、書
   き込み光による書き込みを行うことを特徴とする光書込
   型液晶ライトバルブの駆動方法。