JPH07114041A - 光書き込み型ライトバルブ装置及びこの装置を用いた画像表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 再生画像の隣接画素へのにじみの広がり及び
にじみの重複等による画像劣化を最小限に抑え、光書き
込み型ライトバルブの特徴である高輝度、高精細画像表
示を確保する。 【構成】 光書き込み型ライトバルブは、一対の対向す
る透光性基板１、１′、透光性基板１の内側の面上に順
次形成された書き込み制限マスク３、平坦化層４、透明
電極２、光導電体層５、遮光層６、誘電体ミラー７、液
晶配向膜１０、透光性基板１′の内側の面上に順次形成
された透明電極２′、液晶配向膜１０′、前記液晶配向
膜１０、１０′間に封入された光変調層８、光変調層８
の厚さを規定するためのスペーサ９、及び透光性基板
１′の外側の面に形成された反射防止膜１１からなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は光書き込み型ライトバル
ブ装置及びこの装置を用いた画像表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、衛星放送、レーザーディスク又は
高品位テレビ（ＨＤＴＶ）などの高画質な映像が提供さ
れている。これらの映像をより一層楽しむために、大画
面で且つ高精細であるディスプレイの開発が望まれてい
る。大画面を呈するディスプレイとして、ＴＦＴ（薄膜
トランジスタ）などのアクティブマトリクス液晶パネル
に投写用光源を用いて、映像を拡大投写する方式の画像
表示装置がよく知られている。

【０００３】しかし、この方式では、アクティブマトリ
クス液晶パネルは、各絵素毎にＴＦＴ等のアクティブ素
子によって形成されており、開口率が低いため、得られ
る画像は輝度に劣ったものであった。

【０００４】このアクティブマトリクス液晶パネルを拡
大投写型ディスプレイには適用するには、表示画像の高
精細化及び高輝度化が必須であり、特に高品位テレビ等
に適用するには、高精細化及び高輝度化に加えて、表示
の大容量化を同時に達成しなければならない。

【０００５】そこで高精細、高輝度表示を実現する方式
として光書き込み型ライトバルブの開発が盛んである。
この光書き込み型ライトバルブにおいては、画像を書き
込む光源と画像を読み出す光源が異なっている。

【０００６】従来用いられている光書き込み型ライトバ
ルブには、以下に示すものがある。

【０００７】（１）文献１（R.D.Sterling, R.D.Te Kol
ste, J.M.Haggerty, T.C.Borah, W.P.Bleha : SID Dige
st (1990) p327）では、光導電体層（非晶質水素化ケイ
素）と遮光層（ＣｄＴｅ）と誘電体ミラーを積層し、光
変調層にネマティック液晶の垂直配向したものを使って
光書き込み型ライトバルブを作成し、投射型ディスプレ
イに応用している。

【０００８】（２）文献２（T.Kurokawa:Proceedings o
f Japan Display '92 p355）では、光導導電体層（非晶
質水素化シリコン）と誘電体ミラーと強誘電体液晶を用
いた光書き込み型ライトバルブを使い、並列光演算への
応用を示している。

【０００９】（３）文献３（H.Kikuchi, K. Takizawa e
t al.:Proceedings of Japan Display'92 p847）では、
光導電体層（Bi₁₂SiO₂₀）と遮光層と誘電体ミラーを積
層し、光変調層にポリマー分散型液晶を使って光書き込
み型ライトバルブを作成し、大画面投射型ディスプレイ
に応用している。

【００１０】図１４に光書き込み型ライトバルブの基本
構成の一例を示す。光書き込み型ライトバルブは、液晶
層８と光導電体層５とを挟んで一対の電極２、２′によ
りこれらの間に電圧が印加される構成になっており、更
に光導電体層５を読み出し光１３から隔離する遮光層
６、及び読み出し光を反射する誘電体ミラー７から構成
されている。図において、１、１′は透光性基板、９は
スペーサ、１０、１０′は液晶配向層、１１は反射防止
層、１２は書き込み光、１４は電源である。

【００１１】上記のような構成を有する光書き込み型ラ
イトバルブの基本的な動作原理を説明すると、外部から
電圧を印加した状態で、暗状態においては光導電体層５
のインピーダンスが液晶層に対し十分に大きいため電極
によって外部から印加された電圧は液晶層にはほとんど
印加されず、液晶はオフ状態となる。しかし、光書き込
み手段により光照射を受けた部分は光導電体層５のイン
ピーダンスが低下して液晶層に電圧がかかり、その部分
の液晶はオン状態となる。直線偏光の読み出し光をオフ
状態の液晶部分に照射すると、その部分からは、入射光
と同一の偏光方向の反射光が返ってくるが、オン状態の
液晶部分に照射すると、その部分からは、入射光の偏光
方向に対して直交した方向に偏光した反射光を得ること
が出来る。このことから、無偏光の読み出し光から偏光
ビームスプリッターを介してＳ波のみを光書き込み型ラ
イトバルブに入射させ、光書き込み型ライトバルブから
の反射光のうちＰ波だけをこの偏光ビームスプリッター
でとり出すことにより、書き込まれた（書き込み光が照
射された）画像が再生される。

【００１２】光書き込み型ライトバルブ１５０の一般的
な構成断面図の他の一例を図１５に示す。

【００１３】液晶ライドバルブ１５０は、ガラス基板１
５１ａ，１５ｌｂ上にＩＴＯ透明導電膜からなる透明電
極１５２ａ，１５２ｂを形成し、次に透明電極１５２ｂ
上に光導電体層１５４として非晶質水素化シリコン（ａ
−Ｓｉ：Ｈ）を形成する。その上に反射層１５５として
誘電体ミラーを形成する。

【００１４】つぎに配向膜１５６ａ，１５６ｂを形成し
た後、ガラス基板１５１ａ，１５１ｂをスペーサ１５７
を介して貼合わせる。光変調層１５８として液晶を注入
しかつ封止することによって光書き込み型ライトバルブ
１５０が構成される。なお、光書き込み型ライトバルブ
１５０に用いられる表示モードとしては、ハイブリッド
電界効果（ＨＦＥ）モード、相転移モード、垂直配向を
使った電界制御型複屈折（ＥＣＢ）モードなどが用いら
れる。

【００１５】このような構造の光書き込み型ライトバル
１５０の透明電極１５２ａ，１５２ｂ間には、交流電源
１５９によって電圧が印加される。ガラス基板１５１ｂ
側から書き込み光１５１が入射すると、光導電体層１５
４の光の当たった領域（明状態）で電荷が発生し光導電
効果が生じるためインピーダンスが減少し、交流電源１
５９によって印加された電圧は光変調層に加わり、光変
調層はオン状態となる。一方光の当たらない領域（暗状
態）では、光導電体層のインピーダンスは変化せず、光
変調層にはほとんど電圧が加わらないため、光変調層は
オフ状態となる。この明状態と暗状態の違いにより光変
調層に書き込み光に対応した画素情報が形成される。そ
して、この画素情報は読み出し手段を使うことで取り出
される。透光性基板１５１ａ側から入射した読み出し光
１５２は光変調層で画素情報に対応して変調されるの
で、この変調された光を取り出すことで、投射型ディス
プレイや光情報処理装置等に応用されている。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、光書き
込み型ライトバルブの光導電体層は連続した薄膜層であ
り、光書き込み手段から高密度の光情報を書き込んだ場
合、光導電体層部分において発生した電荷が光照射部分
の周囲に拡散するため、電荷の拡散部分においても光導
電体層のインピーダンスが低下し、光変調層の電気光学
効果を誘起する。その結果、光書き込み型ライトバルブ
から読み出される画素情報に、にじみが生じ不正確な情
報出力になる。これは特に書き込む光の光量が過剰の場
合、光導電体層の移動度が大きい場合に生じやすい。

【００１７】この画素情報のにじみを防止する方法とし
ては、特開昭６２−２４２９１９号明細書に示されてい
るように、光導電体層及びその上に設けられた遮光層を
書き込む光の径よりも小さい島状に分割する方法があ
る。しかし、この方法では小さく分割した島と島の間を
遮光する必要があり、遮光層形成の後、再びアルミ等の
遮光材料を蒸着したり、または遮光用の色素を電着する
等の余分な工程が必要となる。また書き込む光が高密度
化するほどフォトエッチング等の工程に高精度が要求さ
れ、遮光層及び光導電体層の２層分の厚さを高精度にエ
ッチングする必要があるためプロセスが複雑化し、生産
性が低下するという課題がある。

【００１８】これとは別のにじみを防止する方法として
は、特開昭６２−１６９１２０号明細書に示されるよう
に反射層としてモザイク状の金属反射膜を形成し、対向
する基板上に前記モザイク状パターンの隙間を遮光する
ように遮光膜を形成する方法がある。しかし、この方法
では金属反射膜と遮光膜を正確に位置合わせして構成す
る必要があるため、デバイスの作成プロセスが複雑にな
る。

【００１９】また、前記の遮光膜で十分な遮光性を得る
には、金属反射膜との位置合わせ精度を考慮して、遮光
膜はモザイク状パターンの隙間部分よりも広くする必要
があるため、光読み出し側で十分な開口率を得ることが
難しいという課題がある。

【００２０】本発明はこのような課題を解決するもので
あり、その目的とするところは、上記課題であった画素
情報のにじみによる劣化を最小限に抑え、高輝度、高精
細な画素情報が得られる光書き込み型ライトバルブ装置
と、この装置を用いた画像表示装置を提供することであ
る。

【００２１】

【課題を解決するための手段】本発明は、一対の透光性
電極と、前記一対の透光性電極の間に収納された光変調
層と、前記光変調層及び前記透光性電極の一方の間に配
列された光導電体層とからなる光書込み型ライトバルブ
の内側又は外側に、画素のサイズを制限する制限手段を
有し、光を前記透光性電極の一方に照射する光書き込み
手段とを有することを特徴とする光書き込み型ライトバ
ルブ装置である。

【００２２】

【作用】本発明によれば、光書き込み手段と光読み出し
手段の間に設けられた光書き込み型液晶ライトバルブ内
外の任意の位置に画素のサイズを制限する制限手段を設
ける構成とすることで、外部より書き込まれた画素情報
の隣接画素へのにじみを、画素サイズを制限する制限手
段により補正するため画素輪郭のにじみが最小限に押さ
えられ輪郭が明瞭な画素が得られるので、光読み出し手
段により高品質な画像表示が得られる。

【００２３】また、光読み出し手段と画素サイズを制限
する制限手段の間にマイクロレンズプレートを設けるこ
とにより、画素サイズを制限する制限手段を使用しても
光出力の低下が防げるため、高輝度な画像表示が得られ
る。

【００２４】

【実施例】以下、本発明を図に示す好適な実施例を参照
しながら詳述する。

【００２５】図１は本発明による光書き込み型ライトバ
ルブ装置の第１の実施例の断面図である。本実施例の光
書き込み型ライトバルブ装置は、光書き込み型ライトバ
ルブと、該光書き込み型ライトバルブに書き込むべき像
を形成するための光書き込み手段３１と、該光書き込み
手段３１上に形成された像を光書き込み型ライトバルブ
上に結像するための結像レンズ３２とからなる。

【００２６】光書き込み型ライトバルブは、一対の対向
する透光性基板１、１′、透光性基板１の内側の面上に
順次形成された書き込み画素サイズを制限するマスク
３、平坦化層４、透明電極２、光導電体層５、遮光層
６、誘電体ミラー７、液晶配向膜１０、透光性基板１′
の内側の面上に順次形成された透明電極２′、液晶配向
膜１０′、前記液晶配向膜１０、１０′間に封入された
光変調層８、光変調層８の厚さを規定するためのスペー
サ９、及び透光性基板１′の外側の面に形成された反射
防止膜１１からなる。

【００２７】以下、上記の光書き込み型ライトバルブの
詳細をその製造工程を参照しつつ説明するまず、１画素
に対する書き込み光のサイズを光導電体層５上での１画
素のサイズより縮小するため、透光性基板１上にＣｄＴ
ｅから成る層を真空蒸着法により形成し、これを無数の
正方形格子パターンにフォトエッチングを行うことによ
り書き込み画素サイズを制限するマスク３を形成した。
書き込み画素サイズを制限するマスク３の材料としては
ＣｄＴｅ以外にもＭｏ，Ｔｉ，Ａｌ等の金属材料やａ−
ＳｉＧｅ：Ｈ，ａ−ＳｉＳｎ：Ｈ，或いはカラーフィル
タ材料である可染性のゼラチン、カゼイン、グリュー、
ＰＶＡに重クロム酸塩を添加したもの等も使用できる。

【００２８】また書き込み画素サイズを制限するマスク
３のパターンとしては正方形以外にも丸形、多角形など
矩形以外の任意の形状を採用することができ、更に、パ
ターンサイズとしては１画素に１つのパターンに限らな
くとも良い。これらの例を図２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）
に示す。図中、１５で表される正方形は１つの画素に対
応し、１６は該画素に対応して形成された開口パターン
である。図２（ａ）は正方形パターン、図２（ｂ）は丸
形パターン、図２（ｃ）は１画素に対し４つの正方形パ
ターンの組み合わせとなっている。いずれのパターンに
おいても、１画素に対する書き込み光のサイズを１画素
のサイズより縮小する点において共通する。

【００２９】次に書き込み画素サイズを制限するマスク
３の表面にＳｉＯ₂ から成る平坦化層４をスパッタ法に
て形成した。更にその表面にＩＴＯから成る透明電極２
を形成し、その上に光導電体層５としてａ−Ｓｉ：Ｈを
プラズマを使用したＣＶＤ（化学的気相成長法；Ｃｈｅ
ｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）によ
り形成した。膜厚はおよそ４μｍである。尚、ａ−Ｓ
ｉ：Ｈは高抵抗化を図るために少量のボロンをドーピン
グしている。また本実施例では光導電体層５にボロンを
少量添加したイントリンシックなａ−Ｓｉ：Ｈを用いた
が、その他の材料としてＣｄＳ，Ｓｅ，ＯＰＣ等も使用
できる。

【００３０】光導電体層５の表面に遮光層６としてＣｄ
Ｔｅを真空蒸着法にて形成した。膜厚はおよそ１μｍで
ある。この後、遮光層の表面に読み出し光を反射するた
めにＳｉＯ₂ ／ＴｉＯ₂ から成る誘電体ミラー７を膜厚
およそ１μｍに形成した。

【００３１】次に以上の積層基板に対向して、ＩＴＯか
ら成る透明電極２′を形成した透光性基板１′を用い、
それぞれの基板にポリイミドから成る液晶配向層１０、
１０′を形成し、４μｍのスペーサ９を挟んで固定し
た。この基板間に光変調層８を封入した。本実施例では
光変調層８としてネマティック液晶を用いた。また読み
出し側の透光性基板の表面にＭｇＦ₂ から成る反射防止
膜１１を真空蒸着した。

【００３２】光書き込み手段３１としては本実施例では
ＥＬパネルを用い、結像レンズ３２を組み合わせること
により光書き込み型ライトバルブに光書き込みを行っ
た。光書き込み手段３１としてはＥＬパネルの他にＣＲ
Ｔや液晶パネルを使用することもできる。

【００３３】本実施例において特徴的なのは、光書き込
み型ライトバルブに書き込み画素サイズを制限するマス
ク３を形成した点である。このマスク３により画素のサ
イズが制限され、光導電体層５での電荷の拡散が隣接す
る画素にまで広がらないので、光書き込み型ライトバル
ブの再生画像に生じるにじみが隣接する画素にまで広が
らない。この結果、光書き込み型ライトバルブの再生画
像においては、にじみを抑えたクリアな画像を得ること
ができる。

【００３４】図３に光書き込み型ライトバルブの再生画
像におけるにじみの概念図を示す。図３に示すように、
光書き込み手段３１から書き込む画像が図２（ａ）、
（ｂ）、（ｃ）に示すマスク３により、その画素サイズ
を制限されて光書き込み型ライトバルブ中の光導電体層
５に書き込まれるため、光導電体層５の光照射された部
分１７に生成した電荷が周囲に拡散し、液晶の電気光学
効果を誘起しても、白色部分１８で示したようににじみ
の広がりが隣接画素にまで及んでいない。これにより光
書き込み型ライトバルブの特徴である高精細画像表示を
確保することができる。一方書き込み画素サイズを制限
するマスク３を用いない場合においては光導電体層５の
光照射された部分に生成した電荷が周囲の隣接する画素
にまで拡散するため、にじみの広がりが斜線部分１９で
示したように隣接する画素にまで及び或いは重複してし
まっていることが解る。

【００３５】図４に示す本発明による光書き込み型ライ
トバルブ装置の第２の実施例における光書き込み型ライ
トバルブ４００は、一対の対向する透光性基板４１１
ａ、４１１ｂを含んでいる。透光性基板４１１ａの内側
の面上には透明電極４１２ａ、格子状マスク４１３、液
晶配向膜４１６ａが順次形成されており、一方、透光性
基板４１１ｂの内側の面上には、透明電極４１２ｂ、光
導電体層４１４、誘電体ミラー４１５、液晶配向膜４１
６ｂが順次形成されている。また、前記液晶配向膜４１
６ａ、４１６ｂは、スペーサ４１７を用いて貼り合わさ
れており、その間に光変調層４１８が封入されている。
さらに透光性基板４１１ａの外側の面には反射防止膜４
１０が形成されている。

【００３６】本実施例におけるマスク４１３の一例を図
５に示す。

【００３７】図５（ａ），図５（ｂ），図５（ｃ）の夫
々は、四つの画素に対応する液晶表示装置のマスク４１
３の一部分５１を示す。部分５１は、複数の開口パター
ンを有する。この部分５１は、画素サイズを制限する制
限手段を構成する。

【００３８】図５（ａ）の部分５１における開口パター
ンは、格子状に配列された４個の正方形パターン５２を
有する。

【００３９】図５（ｂ）の部分５２における開口パター
ンは、格子状に配列された１６個の正方形パターン５３
を有する。

【００４０】図５（ｃ）部分５１における開口パターン
は、碁盤目状に配列された四つの円形パターン５４を有
する。

【００４１】いずれのパターンにおいても、１画素に対
する書き込み光のサイズを１画素のサイズより縮小する
点において共通する。

【００４２】以下、上記の光書き込み型ライトバルブの
製造工程を説明する。

【００４３】まず、１画素に対する書き込み光のサイズ
を光導電体層４１４上での１画素のサイズより縮小する
ため、マスク４１３は、まず金属膜として例えばＡｌを
スパッタ法を用いて形成した後、図５（ａ）に示す格子
状パターンをフォトリソグラフィプロセスとメタルエッ
チングプロセスを通すことで形成する。

【００４４】ここで用いたマスクの材料としては、Ａ１
以外の遮光性を有する材料として、Ｍｏ，Ｔｉ，Ｃｒ，
Ｔａ，Ａｇ等の金属材料やＣｄＴｅ，ａ−ＳｉＧｅ：
Ｈ，ａ−ＳｉＧｅＣ：Ｈ等の半導体材料、またはカラー
フィルタ材料である可染性のゼラチン、カゼイン、グリ
ュー、ＰＶＡに重クロム酸塩を添加したもの等も使用で
きる。

【００４５】次に、表面反射を防ぐため、透光性基板４
１１ａの読み出し光側に反射防止膜４１０としてＭｇＦ
₂ が真空蒸着法により形成される。

【００４６】ガラスからなる透光性基板４ｌｌｂ上に
は、ＩＴＯ透明導電膜からなる透明電極４１２ｂがスパ
ッタ法により形成され、次に光導電体層４１４として非
晶質水素化シリコンカーバイト（ａ−ＳｉＣ：Ｈ）がプ
ラズマＣＶＤ法により形成される。光導電体層４１４の
上には読み出し光を反射するためＳｉＯ₂ ／ＴｉＯ₂ 積
層膜から成る誘電体ミラー４１５が形成される。

【００４７】次に前記の構成を有する各透光性基板４１
１ａ，４１１ｂにポリイミドから成る液晶配向層４１６
ａ，４１６ｂが形成され、スペーサ４１７を挟んで固定
される。この基板間に光変調層４１８としてネマティッ
ク液晶が導入される。液晶表示モードとしては、ハイブ
リッド電界効果（ＨＦＥ）モードが用いられている。

【００４８】この光書き込み型ライトバルブ４００の透
明電極４１２ａ，４１２ｂ間には、交流電源４０３から
交流電圧が印加される。透光性基板４１１ｂ側から書き
込み光４０１が入射すると、光の当たった領域（明状
態）では、光導電体層４１４のインピーダンスが減少
し、交流電源４０３によって印加された電圧は光変調層
に加わる。一方光の当たらない領域（暗状態）では、光
導電体層のインピーダンスは変化せず光変調層にはほと
んど電圧が加わらない。この明状態と暗状態の違いによ
り光変調層に画素情報が形成される。このライトバルブ
の透光性基板４１１ａ側から入射した読み出し光４０２
は、光変調層で画素情報に対応して変調されるので、こ
の変調された光を取り出すことにより、画素情報を得る
ことができる。

【００４９】図６（ａ）は、光書き込み型ライトバルブ
に書き込まれた画素情報をマスクを使用しないで光読み
出し手段を使って読み出した場合の画素輪郭のにじみの
概念図を示す。図６（ａ）に示すように光書き込み手段
を用いて光書き込み型ライトバルブに書き込まれた画素
情報６１は、光導電体層の光照射された部分に生成した
電荷が層内を拡散することにより光変調層が有する電気
光学効果を誘起するため、画素輪郭のにじみ６２が生じ
る。図６（ｂ）は、光読み出し手段と光変調層の間にマ
スクを設置した状態で、光書き込み型ライトバルブに書
き込まれた画素情報を光読み出し手段を使って読み出し
た場合の画素輪郭の概念図を示す。この場合、画素輪郭
のにじみはマスクを用いて補正されることにより、輪郭
が明瞭でボケの無い画素が得られ、高精細な画像表示を
得ることが出来る。そして、画素サイズを制限する手段
を形成する方法としては、金属膜等をパターン化してマ
スクを形成するプロセスだけが必要なため、特開昭６２
−２４２９１９号明細書，特開昭６２−１６９１２０号
明細書で示されるにじみを防止するためのマスクの作成
プロセスに比べて、作成プロセスが容易である。

【００５０】本実施例では、光書き込み型ライトバルブ
に画素サイズを制限する制限手段としてマスクを形成し
た事で画素の輪郭が補正されるために、光導電体層での
電荷の拡散による光変調層での画素のにじみを防止する
ことができる。この結果、光書き込み型ライトバルブの
光出力においては、にじみを抑えた高精細な画素情報を
得ることができる。

【００５１】本実施例では、画素サイズを制限する制限
手段としてのマスクは透光性基板４１１ａ上に透明電極
４１２ａ、マスク４１３の順に形成されたが、透光性基
板４１１ａ上にマスク４１３、透明電極４１２ａの順に
形成してもよく、また光変調層と光読み出し手段の間な
ら、どの部分に形成されてもよい。

【００５２】また本実施例では、透光性基板４１１ａと
してガラスを用いたが、読み出し光を集光する効果があ
るマイクロレンズプレートを使うことにより、画素サイ
ズを制限する手段を使用しても光出力の低下が防げるた
め、高光出力が得られることになり、高輝度な画素情報
が得られる。

【００５３】図７に本発明の光書き込み型ライトバルブ
装置の第３の実施例の断面図を示す。図１に基づき説明
した第１の実施例と異なる点は、透光性基板１上に順
次、書き込み画素サイズを制限するマスク３、平坦化層
４、透明電極２、光導電体層５を積層するかわりに、光
書き込み手段３１側の透光性基板としてファイバープレ
ート３３を用い、その表面に順次、透明電極２、書き込
み画素サイズを制限するマスク３、光導電体層５を形成
した点、及び光書き込み手段３１を光書き込み型ライト
バルブと一体化した点である。

【００５４】以下、本実施例における光書き込み型ライ
トバルブの詳細をその製造工程を参照しつつ説明する。

【００５５】図７に示すように、光書き込み手段３１側
の透光性基板としてファイバープレート３３を用い、そ
の表面にＩＴＯからなる透明電極２を形成し、その上に
Ｍｏからなる層を真空蒸着法により８００オングストロ
ーム程度形成し、無数の格子パターンにフォトエッチン
グすることにより書き込み画素サイズを制限するマスク
３を形成した。書き込み画素サイズを制限するマスク３
に金属材料を用いることで薄膜で遮光性が得られるため
平坦化層を形成する必要がなくなる。

【００５６】次に光導電体層５としてａ−Ｓｉ：ＨをＣ
ＶＤ法によりＰＩＮ構造に形成した。膜厚はおよそ５μ
ｍである。光導電体層５の表面には遮光層６としてカー
ボン分散型有機材料をスピンナー塗布し焼成することに
より形成する。膜厚はおよそ１μｍである。

【００５７】この後、遮光層の表面にＳｉＯ₂ ／ＴｉＯ
₂ から成る誘電体ミラー７を膜厚およそ１μｍに形成し
た。

【００５８】次に以上の積層基板に対向して、ＩＴＯか
ら成る透明電極２′を形成した透光性基板１′を用い、
それぞれの基板にポリイミドから成る液晶配向層１０、
１０′を形成し、４μｍのスペーサ９を挟んで固定し
た。この基板間に光変調層８を封入した。本実施例では
光変調層８としてネマティック液晶層を用いた。また読
み出し側の透光性基板にＭｇＦ₂ から成る反射防止膜１
１を真空蒸着した。

【００５９】光書き込み手段３１としては本実施例では
液晶パネルを用い、マイクロレンズ３４を介して光書き
込み型ライトバルブに貼り合わせて光書き込みを行っ
た。本実施例において特徴的なのは光書き込み手段３１
側の透光性基板としてファイバープレートを用い、光学
的マッチングオイルを塗布しマイクロレンズを介して光
書き込み手段３１を光書き込み型ライトバルブに隙間な
く貼り合わせて光書き込みを行ったことである。本実施
例の構成であれば書き込み画素サイズを制限するマスク
３に書き込まれる光の利用率が上がり、マスクを用いる
ことの効果が向上する。また光書き込み型ライトバルブ
装置を小型化することができる。尚、上記実施例ではマ
イクロレンズ３４を介して、光書き込み型ライトバルブ
に貼り合わせたが、マイクロレンズを除き、書き込み手
段である液晶パネルの光書き込み型ライトバルブ側のガ
ラス基板をファイバープレートにし貼り合わせても良
い。また、光書き込み型ライトバルブの光書き込み手段
３１側の透光性基板としてファイバープレートにかえて
マイクロレンズプレートとしてもよい。

【００６０】図８に示す本発明による光書き込み型ライ
トバルブの第４の実施例においては、まずファイバープ
レートからなる透光性基板８１ａ上にＩＴＯ透明導電膜
からなる透明電極８２ａがスパッタ法により形成され
る。次に、透光性基板８１ａの読み出し光側に画素サイ
ズを制限する制限手段としてマスク８３が形成される。

【００６１】マスク８３は、まず金属膜としてＭｏをス
パッタ法を用いて形成した後、図５（ｂ）に示す格子状
パターンをフォトリソグラフィプロセスとメタルエッチ
ングプロセスを通すことで形成する。次に、その上に読
み出し光側の表面反射を防ぐため、反射防止膜９０とし
てＭｇＦ₂ が真空蒸着法により形成される。

【００６２】ガラスからなる透光性基板８１ｂ上には、
ＩＴＯ透明導電膜からなる透明電極８２ｂがスパッタ法
により形成され、次に光導電体層８４として非晶質水素
化シリコン（ａ−Ｓｉ：Ｈ）のｐｉｎ構造がプラズマＣ
ＶＤ法を用いて形成される。光導電体層の表面には、遮
光層８９がカーボン分散型有機材料をスピンナー塗布し
焼成することにより形成される。この上に、ＳｉＯ₂ ／
ＴｉＯ₂ の積層膜から成る誘電体ミラー８５が形成され
る。

【００６３】次に、前記の構成を有する各透光性基板８
１ａ，８１ｂをスペーサ８７を介して挟んで固定し、こ
の基板間にポリマーと液晶の混合物を注入した後、ＵＶ
照射を行って混合物を重合することによりポリマー中か
ら液晶滴を相分離により析出させ、光変調層８８として
のポリマー分散型液晶が形成される。

【００６４】本実施例では、光書き込み型ライトバルブ
に画素サイズを制限する手段としてマスクを形成したこ
とにより画素の輪郭が補正されるために、光導電体層で
の電荷の拡散による光変調層での画素のにじみを防止す
ることができる。この結果、光書き込み型ライトバルブ
の光出力においては、にじみを抑えた高精細な画素情報
を得ることができる。

【００６５】図９に本発明にてなる光書き込み型ライト
バルブ装置の第５の実施例の断面図を示す。

【００６６】本実施例においては、光書き込み手段３１
側にある透光性基板としてファイバープレート３３を用
いた光書き込み型ライトバルブと、画素サイズを制限す
るマスク３がその上に形成された他のファイバープレー
ト３５と、光書き込み手段３１とを一体化している。光
書き込み型ライトバルブ自体としては、光書き込み手段
３１側にある透光性基板としてファイバープレート３３
を用いたこと以外は、図７に関連して説明した光書き込
み型ライトバルブと実質的に同一の構成となっている。

【００６７】以下、本実施例における光書き込み型ライ
トバルブの詳細をその製造工程を参照しつつ説明する。

【００６８】図９に示すように、光書き込み手段３１側
にある透光性基板としてファイバープレート３３を用
い、ＩＴＯからなる透明電極２を形成し、その表面に光
導電体層５としてａ−Ｓｉ：ＨをＣＶＤ法により形成し
た。膜厚はおよそ３μｍである。尚、ａ−Ｓｉ：Ｈは高
抵抗化を図るために少量のボロンをドーピングしてい
る。光導電体層５の表面には遮光層６をカーボン分散有
機材料をスピンナー塗布し焼成することにより形成す
る。膜厚はおよそ１μｍである。この後遮光層の表面に
ＳｉＯ₂ ／ＴｉＯ₂ から成る誘電体ミラー７を膜厚およ
そ１μｍに形成した。

【００６９】次に以上の積層基板に対向して、ＩＴＯか
ら成る透明電極２′を真空蒸着した透光性基板１′を用
い、それぞれの基板にポリイミドから成る液晶配向層１
０、１０′を形成し、１．５μｍのスペーサ９を挟んで
固定した。この基板間に光変調層８を封入した。本実施
例では光変調層８として強誘電性液晶を用いた。また読
み出し側の透光性基板にＭｇＦ₂ から成る反射防止膜１
１を真空蒸着した。

【００７０】以上が光書き込み型ライトバルブの作成プ
ロセスであり、これとは別にファイバープレート３５上
にＡｌから成る層を真空蒸着法により形成し、無数の正
方形格子パターンにフォトエッチングを行うことにより
書き込み画素サイズを制限するマスク３を作成した。

【００７１】次に光書き込み手段３１、書き込み画素サ
イズを制限するマスク３が形成されたファイバープレー
ト３５、光書き込み型ライトバルブの順に光学的マッチ
ングオイルを塗布し、隙間なく貼り合わせた。本実施例
の光書き込み手段３１としては液晶パネルを採用した。

【００７２】本実施例において特徴的なのは書き込み画
素サイズを制限するマスク３を光書き込み型ライトバル
ブとは別に形成した点である。本実施例の構成であれば
光書き込み型ライトバルブの作成プロセスが容易とな
る。また書き込み画素サイズを制限するマスク３をファ
イバープレート上に形成し、光書き込み手段３１と光書
き込み型ライトバルブの間に隙間なく貼り合わせること
により、光書き込み型ライトバルブ装置を小型化するこ
とができる。

【００７３】図１０に示す本発明による光書き込み型ラ
イトバルブ装置の第６の実施例においては、まずガラス
からなる透光性基板１０５１ａ，１０５１ｂの上にＺｎ
Ｏからなる透明電極１０５２ａ，１０５２ｂが形成され
る。

【００７４】次に、透明電極１０５２ｂの上に光導電体
層１０５４としてプラズマＣＶＤ法を用い、少量のボロ
ンをドーピングしたａ−Ｓｉ：Ｈが形成される。その上
に遮光層１０５９がカーボン分散有機材料をスピンナー
塗布し焼成することにより形成される。この後、遮光層
の上にＳｉＯ₂ ／ＴｉＯ₂ の積層膜から成る誘電体ミラ
ー１０５５が形成される。次にその上に前記構成の各透
光性基板１０５１ａ，１０５１ｂにポリイミドからなる
液晶配向層１０５６ａ，１０５６ｂが形成され、これら
基板がスペーサ１０５７を挟んで固定される。これら基
板間に光変調層１０５８として強誘電性液晶が注入され
る。ここで、液晶表示モードとしてＳＳＦＬＣ（Surfac
e Stabilized Ferroelectoric Liquid Crystal）モード
が用いられる。

【００７５】これとは別に、ガラスからなる透光性基板
１０１０の一方の面に画素サイズを制限するマスク１０
５３として、Ａ１が真空蒸着法により成膜された後、格
子状パターンにエッチングしてマスクが形成される。ま
た、透光性基板１０１０の他方の面にはＭｇＦ₂ から成
る反射防止膜１０５０が真空蒸着により形成される。

【００７６】最後に、透光性基板１０５１ａと画素サイ
ズを制限するマスク１０５３の間に光学的マッチングオ
イル１０１１が塗布され、隙間なく貼り合わせることに
より光書き込み型ライトバルブが作成される。

【００７７】本実施例では画素サイズを制限するマスク
が別のプロセスで作成され最後に貼り合わせるため、光
書き込み型ライトバルブの作成プロセスが容易となり、
生産性が向上する。

【００７８】また本実施例では、透光性基板としてガラ
スを用いたが、ファイバープレートを用いることもでき
る。

【００７９】図１１に示す光書き込み型ライトバルブ装
置の第７の実施例においては、まずガラスからなる透光
性基板１１６１ａ，１１６１ｂの上にＺｎＯからなる透
明電極１１６２ａ，１１６２ｂが形成される。

【００８０】次に、透明電極１１６２ｂの上に光導電体
層１１６４としてプラズマＣＶＤ法を用い、非晶質水素
化シリコンゲルマニウム（ａ−ＳｉＧｅ：Ｈ）が形成さ
れる。その上に遮光層１１６９として非晶質水素化シリ
コン錫（ａ−ＳｉＳｎ：Ｈ）が形成される。この後、遮
光層の上にＳｉＯ₂ ／ＴｉＯ₂ の積層膜から成る誘電体
ミラー１１６５が形成される。次に前記構成の各透光性
基板１１６１ａ，１１６１ｂにポリイミドから成る液晶
配向層１１６６ａ，１１６６ｂが形成され、両透光性基
板１１６１ａ，１１６１ｂがスペーサ１１６７を挟んで
固定される。これら基板間に光変調層１１６８としてネ
マティック液晶が注入される。ここで表示モードとして
垂直配向を使った電界制御型複屈折（ＥＣＢ）モードが
使用される。

【００８１】これとは別に、マイクロレンズプレートか
らなる透光性基板１１１０の一方の面に画素サイズを制
限するマスク１１６３としてＴｉがスパッタ法により成
膜された後、格子状パターンにエッチングしてマスクが
形成される。また、透光性基板１１１０の他方の面には
ＭｇＦ₂ から成る反射防止膜１１６０が真空蒸着により
形成される。

【００８２】最後に、透光性基板１１６１ａと画素サイ
ズを制限するマスク１１６３の間に光学的マッチングオ
イル１１１１が塗布され、隙間なく貼り合わせることに
より光書き込み型ライトバルブが作成される。

【００８３】本実施例では画素サイズを制限するマスク
を別のプロセスで作成し、最後に貼り合わせるため光書
き込み型ライトバルブの作成プロセスが容易となり、生
産性が向上できる。

【００８４】また透光性基板１１１０として、読み出し
光を集光する効果があるマイクロレンズプレートを使う
ことにより、画素サイズを制限する手段を用いても光出
力が低下せず、高光出力が得られるため、高輝度な画素
情報が得られる。

【００８５】上記実施例においては、光導電体層とし
て、ａ−Ｓｉ：Ｈ，ａ−ＳｉＣ：Ｈ，ａ−ＳｉＧｅ：Ｈ
を用いたがその他の材料としてＢｉ₁₂ＳｉＯ₂₀，Ｂｉ₁₂
ＧｅＯ₂₀，ＣｄＳ，Ｓｅ，ＯＰＣ等を使用することもで
きる。

【００８６】図１２に本発明にてなる画像表示装置の一
実施例の概略構成図を示す。本実施例の画像表示装置
は、図１に基づき説明した、光書き込み型ライトバルブ
装置を用いている。以下、図面に基づき詳述する。

【００８７】画像表示装置は、光書き込み型ライトバル
ブ２２、該光書き込み型ライトバルブ２２に書き込むべ
き画像を形成する光書き込み手段２０、該光書き込み手
段２０上に形成された画像を光書き込み型ライトバルブ
２２上に結像するための結像レンズ２１、光書き込み型
ライトバルブ２２に電圧を印加するための外部電源２
３、読み出し光と反射読み出し光を分離するための偏光
ビームスプリッター２４、読み出し光源２５、レンズ２
６、偏光ビームスプリッター２４を通過してきた反射読
み出し光を拡大するための投影レンズ２７、及び投影レ
ンズ２７からの投影像が形成されるスクリーン２８から
なる。

【００８８】図１２に示すように光書き込み手段２０か
らの画像を結像レンズ２１により光書き込み型ライトバ
ルブ２２に結像させ光書き込みを行う。光書き込み型ラ
イトバルブ中に形成されたマスク３により画素サイズを
制限された画像が光導電体層５に照射されるために、光
書き込み型ライトバルブの再生画像においてはにじみを
抑えたクリアな画像を得ることができる。また光書き込
み型ライトバルブの再生画像を読み出すために読み出し
光源２５からの読み出し光は偏光ビームスプリッター２
４によりＳ波のみが光書き込み型ライトバルブに入射さ
れ、光書き込み型ライトバルブからの再生画像を読み出
した反射光はＰ波のみが偏光ビームスプリッターを通過
し投影レンズ２７によりスクリーン２８上に投影され
る。図１２において光書き込み手段２０としてはＣＲ
Ｔ、液晶パネル、ＥＬパネルが挙げられる。また本書き
込み方法で使用する書き込み画素サイズを制限するマス
ク３はその目的より本実施例にのみならず光書き込み手
段から光書き込み型ライトバルブ中の光導電体層５の間
であればいずれに形成しても良い。また本実施例では示
していないが実施例３、５に示したように光書き込み手
段と光書き込み型ライトバルブとを一体化することによ
り画像表示装置を小型化することも考えられる。書き込
み画素サイズを制限するマスク３を用いることにより光
書き込み型ライトバルブからにじみを抑えたクリアな再
生画像を得ることが可能となり、光書き込み型ライトバ
ルブの特徴である高輝度、高精細な画像表示を確保する
ことができる。

【００８９】図１３に本発明による投射型画像表示装置
の実施例の他の一例を示す。

【００９０】本実施例の画像表示装置は、図４に基づき
説明した光書き込み型ライトバルブ装置を用いていてお
り、以下、図面に基づき詳述していく。

【００９１】本実施例による画像表示装置は、光書き込
み型ライトバルブ１３００、光書き込み型ライトバルブ
１３００に書き込むべき画像を形成する光書き込み手段
１３０１、光書き込み手段１３０１上に形成された画像
を光書き込み型ライトバルブ１３００上に結像するため
の結像レンズ１３７２、光書き込み型ライトバルブ１３
００に電圧を印加するための外部電源１３０３、読み出
し光と反射読み出し光を分離するための偏光ビームスプ
リッター１３７７、読み出し光源１３７５、レンズ１３
７６、偏光ビームスプリッター１３７７を通過してきた
反射読み出し光を拡大するための投影レンズ１３７８、
及び投影レンズ１３７８からの投影像が形成されるスク
リーン１３７９からなる。

【００９２】図１３に示す様に、光書き込み手段１３０
１を構成する書き込み用光源１３７１からの光をレンズ
１３７２と画像書き込み用液晶パネル１３７３を通して
光書き込み型ライトバルブ１３００に結像させ光書き込
みが行われる。光書き込み型ライトバルブ１３００には
交流電源１３０３から駆動電圧が供給される。

【００９３】読み出し手段１３１０としては、読み出し
光源１３７５からの光をレンズ１３７６を介して偏光ビ
ームスプリッタ１３７７によりＳ波、Ｐ波に分離され、
Ｓ波のみが光書き込み型ライトバルブ１３００に入射さ
れる。光書き込み型ライトバルブの光変調層に形成され
た画像に対応して変調された反射光が偏光ビームスプリ
ッタを通過し投射レンズ１３７８によりスクリーン１３
７９上に投射される。この時、光書き込み型ライトバル
ブ中に形成された画素サイズを制限する制限手段である
マスクにより、読み出し画像として、にじみを抑えたク
リアな画像を得ることができる。

【００９４】光書き込み手段としては、液晶パネルの他
に、ＣＲＴやＥＬパネルを用いることもできる。また本
実施例で使用する画素サイズを制限する手段は、光書き
込み手段から光書き込み型ライトバルブの読み出し手段
の間のいずれに形成しても良い。

【００９５】上記したように、本実施例による光書き込
み型ライトバルブを投射型画像表示装置に用いることに
より、にじみを抑えたクリアな読み出し画像を得ること
が可能となり、高輝度、高精細な画像表示を確保するこ
とができる。

【００９６】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、光書き
込み型ライトバルブに画素サイズを制限する制限手段を
設けることにより、光書き込み型ライトバルブの高精細
画像表示において問題となる隣接する画素へのにじみが
抑えられ、クリアな画像表示を得ることができた。ま
た、本発明の画素サイズを制限する制限手段の形成は、
金属膜等をパターン化してマスクを形成するプロセスだ
けで可能なため、作成プロセスが従来に比べ容易にな
る。

【００９７】光読み出し画素サイズを制限する制限手段
の間にマイクロレンズプレートを設置することで、画素
サイズを制限する制限手段を使用しても光出力の低下が
防げるため、高輝度な画像表示が得られるため、本発明
の光書き込み型ライトバルブを画像表示装置に用いるこ
とで、高輝度、高精細な画像を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による光書き込み型ライトバルブ装置の
第１の実施例の断面図である。

【図２】第１の実施例における書き込まれる画素のサイ
ズを制限する書き込み光制限マスクを示す。

【図３】第１の実施例における光書き込み型ライトバル
ブの再生画像におけるにじみを示す概念図である。

【図４】本発明による光書き込み型ライトバルブの第２
の実施例の断面図を示す。

【図５】図５（ａ），図５（ｂ），図５（ｃ）は、第２
の実施例における画素サイズを制限する制限手段の例を
示す図である。

【図６】図６（ａ）は、第２の実施例における画素サイ
ズを制限するマスクを用いない場合の画素輪郭のにじみ
の概念図を、図６（ｂ）は、第２の実施例における画素
サイズを制限するマスクを用いた場合の画素輪郭の概念
図をそれぞれ示す。

【図７】本発明による光書き込み型ライトバルブの第３
の実施例の断面図を示す。

【図８】本発明による光書き込み型ライトバルブの第４
の実施例の断面図を示す。

【図９】本発明による光書き込み型ライトバルブ装置の
第５の実施例の断面図である。

【図１０】本発明による光書き込み型ライトバルブの第
６の実施例の断面図を示す。

【図１１】本発明による光書き込み型ライトバルブの第
７の実施例の断面図を示す。

【図１２】図１に示した光書き込み型ライトバルブ装置
を用いた画像表示装置の概略構成図を示す。

【図１３】図４に示した光書き込み型ライトバルブを用
いた画像表示装置の概略構成図を示す。

【図１４】従来の光書き込み型ライトバルブの断面図の
一例を示す。

【図１５】従来の光書き込み型ライトバルブの断面図の
他の一例を示す。

【符号の説明】

１、１′ 透光性基板 ２、２′ 透明電極 ３ 書き込み光制限マスク ４ 平坦化層 ５ 光導電体層 ６ 遮光層 ７ 誘電体ミラー ８ 光変調層 ９ スペーサ １０、１０′ 液晶配向層 １１ 反射防止膜 １２ 書き込み光 １３ 読み出し光 １４ 外部電源 ２０、３１ 光書き込み手段 ２１、３２ 結像レンズ ２２ 光書き込み型ライトバルブ ２３ 外部電源 ２４ 偏光ビームスプリッター ２５ 読み出し光源 ２６ レンズ ２７ 投影レンズ ２８ スクリーン ３３、３５ ファイバープレート ３４ マイクロレンズ ４０１ 書き込み光 ４０２ 読み出し光 ４０３ 交流電源 ４１０ 反射防止膜 ４１１ａ，４１１ｂ 透光性基板 ４１２ａ，４１２ｂ 透明電極 ４１３ 格子状マスク ４１４ 光導電体層 ４１５ 誘電体ミラー ４１６ 液晶配向層 ４１７ スペーサ ４１８ 光変調層 ８１ａ ファイバープレート ８９ 遮光層 １３７１ 書き込み用光源 １３７２ レンズ １３７３ 画像書き込み用液晶パネル １３０３ 交流電源 １３７５ 読み出し光源 １３７６ レンズ １３７７ 偏光ビームスプリッター １３７８ 投射レンズ １３７９ スクリーン １３００ 光書き込み型ライトバルブ １１１０ マイクロレンズプレート １３０１ 光書き込み手段 １３１０ 読み出し手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松浦 昌孝 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ャープ株式会社内

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一対の透光性電極と、前記一対の透光性
   電極の間に収納された光変調層と、前記光変調層及び前
   記透光性電極の一方の間に配列された光導電体層からな
   る光書き込み型ライトバルブの内外に、画素のサイズを
   制限する制限手段を有し、光を前記透光性電極の一方に
   照射する光書き込み手段とを有することを特徴とする光
   書き込み型ライトバルブ装置。
2. 【請求項２】 前記制限手段が格子状マスクからなるこ
   とを特徴とする請求項１に記載の光書き込み型ライトバ
   ルブ装置。
3. 【請求項３】 光書き込み手段が、ＣＲＴ（陰極線
   管）、液晶パネル、またはＥＬ素子である請求項１又は
   ２に記載の光書き込み型ライトバルブ装置。
4. 【請求項４】 前記光変調層が、ネマティック液晶、強
   誘電性液晶、高分子分散液晶のいずれか一つからなるこ
   とを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の
   光書き込み型ライトバルブ装置。
5. 【請求項５】 前記光導電体層が、非晶質水素化シリコ
   ン、非晶質水素化シリコンカーバイト、非晶質水素化シ
   リコンゲルマニウムのいずれか一つからなることを特徴
   とする請求項１から４のいずれか一項に記載の光書き込
   み型ライトバルブ装置。
6. 【請求項６】 前記の光書き込み型ライトバルブにおい
   て、光導電体層と光変調層の間に、遮光層と誘電体ミラ
   ー層の少なくとも一方が形成されていることを特徴とす
   る請求項１から５のいずれか一項に記載の光書き込み型
   ライトバルブ装置。
7. 【請求項７】 前記透光性電極の他方の外側に透光性基
   板を有することを特徴とする請求項１から６のいずれか
   一項に記載の光書き込み型ライトバルブ装置。
8. 【請求項８】 光書き込み型ライトバルブの透光性基板
   が、ファイバープレートからなることを特徴とする請求
   項７に記載の光書き込み型ライトバルブ装置。
9. 【請求項９】 光書き込み型ライトバルブの透光性基板
   と光書き込み手段の間に、マイクロレンズプレートを有
   することを特徴とする請求項７又は８に記載の光書き込
   み型ライトバルブ装置。
10. 【請求項１０】 請求項１から９のいずれか一項に記載
    の光書き込み型ライトバルブ装置を用いることを特徴と
    する画像表示装置。