JPH07104521B2 - 光書込型液晶ライトバルブの駆動方法 - Google Patents

光書込型液晶ライトバルブの駆動方法

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JPH07104521B2
JPH07104521B2 JP2005247A JP524790A JPH07104521B2 JP H07104521 B2 JPH07104521 B2 JP H07104521B2 JP 2005247 A JP2005247 A JP 2005247A JP 524790 A JP524790 A JP 524790A JP H07104521 B2 JPH07104521 B2 JP H07104521B2
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直樹 加藤
照夫 海老原
利江子 瀬倉
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セイコー電子工業株式会社
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【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、常に読み出し光を連続的に
照射しながらライトバルブの透明電極間に水素化アモル
ファスシリコン光導伝体側の電圧極性が、正、負、零の
順に繰り返されるような電圧を、連続的に印加し、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、読み出しを行い、更に、
零電圧時にもメモリされた情報の読み出しを行う事によ
り、高速で且つ高解像、高コントラストの情報の書込
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シリコン光導電体層をそのままミラ
ーとして用いている。
〔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。
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、第2図に示す様に明瞭な双安定性を有する為、
書込まれた情報を消去する時には、書込み時と逆極性の
電圧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導電層は低イン
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、暗時の双安定の閾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閾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、双安定性の閾値電圧以下であり、光照射時には閾
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。
駆動波形としては、通常矩形波が用いられており、誘電
体ミラーを有する場合は、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。
誘電体ミラーを有さない構成による光書込型液晶ライト
バルブの場合には、書込み光、及び読み出し光が常時照
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、光導電現象は
電子が支配的となっている。この液晶ライトバルブの透
明電極間に、第3図(a)に示す様な矩形波電圧12を印
加しておくと、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13の時は、読み出
し光15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14の時は、書込み側の光の照
射16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、第3
図(d)の17に示す様に、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。この様な方法を用いれば、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。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかしながら、上記のような駆動方法では、ライトバル
ブの液晶層を消去している時間の長さと、情報を書込
み、読み出している時間の長さが1:1となっている為
に、ライトバルブの消去されている時間と、情報が読み
出されている時間が交互に繰り返されながら情報が読み
出されており、従って読み出された情報のコントラスト
は低下してしまう事になる。
強誘電性液晶の応答速度は、通常50μs〜500μs程度
とかなり高速である為に、低周波領域での駆動ではこの
様な現象は比較的目立ちにくいが、1KHZ程度になると、
書込み、読み出し時間中に占める書込み時間(液晶の応
答時間)の比率が高くなり、読み出し情報のコントラス
トが著しく低下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、第4図に示す様に、読み出し光22を
常に照射しながらライトバルブの透明電極間に水素化ア
モルファスシリコン光導電体側の電圧極性が正19、負2
0、零21電圧の順に繰り返される様なパルス電圧波形18
を連続して印加する事によって、第4図(d)の様に、
正電圧時に消去24、負電圧時に書込み、読み出し25を行
い、更に、零電圧時に、メモリされた情報を読み出せる
様にして、読み出された情報のコントラストを高めるこ
とを可能とした。
〔作用〕
クロスニコル偏光光学系を用いて書込まれた画像を読み
出す場合、消去電圧によって反転した液晶分子の光軸の
向きを、偏光軸と一致させておくと、消去時にはライト
バルブ全面が暗状態となり、書込み時及び書込まれた画
像のメモリー時は、書込み画像の明部に対応する部分の
みが明状態となる。よって、本発明の駆動方法を用いれ
ば、書込まれた画像を消去している時間は、入力画像を
書込み、書込まれた画像をそのままの状態でメモリーし
ている時間に比較して小さくすることが出来るので、人
間の目など、積分型のディテクターで観察しても画像の
輝度の低下を、損なうことはない。同様に、消去電圧に
よって反転した液晶分子の光軸の向きを偏光軸に対して
45度交差させた場合も、本発明の駆動方法は有効であ
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5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26は、パルスジェネレーター27から矩
形波の電圧が印加されている。読み出し光28は、中心波
長633nm、半値幅50nmのバンドパスフィルター29を介
し、偏光子30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31、検光子32を
通してスクリーン33上に投影表示される。書込み光34
は、中心波長530nm、半値幅10nmのバンドパスフィルタ
ー35を通り、明暗パターンの記録されたテストチャート
36を介して、書込み情報を書込み側から照射している。
ライトバルブの駆動波形は、±20VO-pで、正電圧時250
μsec、負電圧時250μsec、零電圧時500μsecとした1KH
Zのパルス電圧波形とした。読み出し光は、50μw/cm2
書込み光は150μw/cm2とした。
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、1201p/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、ジーメンスチャ
ートという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2801p/mmという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図は従来の駆動波
形を用いた場合の光書込型液晶ライトバルブの光学応答
特性図、第4図は本発明の駆動による光書込型液晶ライ
トバルブの光学応答特性図、第5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……透明ガラス基板ァスシリコン光 3,4……透明電極 5……水素化アモルファスシリコン光導電膜 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 16……書込み光 17……光応答特性 18……駆動波形 19……正電圧 20……負電圧 21……零電圧 22……読み出し光 23……書込み光 24……暗状態 25……明状態 26……液晶ライトバルブ 27……パルスジェネレーター 28……読み出し光 29……バンドパスフィルター 30……偏光子 31……ハーフミラー 32……検光子 33……スクリーン 34……書込み光 35……バンドパスフィルター 36……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の電圧が印加され、
    読み出し光を消去光として機能させ、消去を行う第1の
    工程と、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負の電圧が印加され、
    書き込み光による書き込みを行う第2の工程と、概ね零
    電圧が印加され、前記第2の工程で書き込まれた情報を
    保持しつつ、読み出し光で読出しを行う第3の工程から
    なり、前記第1の工程から前記第3の工程までが繰り返
    される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。
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