JPH075488A - 光導電型液晶ライトバルブ - Google Patents

光導電型液晶ライトバルブ

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JPH075488A
JPH075488A JP5144726A JP14472693A JPH075488A JP H075488 A JPH075488 A JP H075488A JP 5144726 A JP5144726 A JP 5144726A JP 14472693 A JP14472693 A JP 14472693A JP H075488 A JPH075488 A JP H075488A
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JP
Japan
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light
film
liquid crystal
shielding film
lclv
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JP5144726A
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English (en)
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Kenji Yoshida
賢司 吉田
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Pioneer Corp
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Pioneer Electronic Corp
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Publication date
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    • GPHYSICS
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    • 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
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 高い解像度を実現する、高インピーダンス高
遮光性の遮光膜を有する導電型液晶ライトバルブを提供
する。 【構成】 対向する一対の書き込み側及び読み出し側透
明基板と、透明基板の各々の内側面に積層された対向す
る一対の書き込み側及び読み出し側透明電極と、透明電
極間において書き込み側透明電極から光導電膜、遮光
膜、反射膜及び液晶層が順に配置された導電型液晶ライ
トバルブであって、遮光膜は、酸化マンガンと二酸化ケ
イ素とが互いに分散した混合物からなる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、光線束に投影画像を付
与しつつこれを反射する光導電型液晶ライトバルブ(L
CLVという)を有し、該反射光を投影レンズ系により
投射する投射型表示装置に関する。
【0002】
【従来の技術】図1は、このLCLV1の構成を示す。
液晶層11は、その周りのスペーサ12及び配向膜1
3、14によって画定されている。像が描かれる光導電
膜15は、誘電体からなる反射膜16(誘電体ミラー)
及び遮光膜17を介して配向膜14側に積層されてい
る。配向膜13の読み出し側面には透明電極18が配さ
れ、光導電膜15の書き込み側面には電極19が配され
ている。これら液晶層11、光導電膜15等は一対のガ
ラス基板20、21によって挾持されている。
【0003】透明電極18、19間に交流電圧が印加さ
れるLCLV1において、CRTにより図の右側(書き
込み側)から入射した画像書き込み光によって光導電膜
15上に像を描いたとき、光導電膜15の内部抵抗が像
の明暗(受光量の変化)に従って局部的に低く又は高く
なる変化をするために、光導電膜の変化部分に対応する
隣接する液晶層11の内部は透明電極18、19間の交
流電圧が印加され、像の明暗に従って、液晶分子が空間
変調され複屈折率が生じる。
【0004】図2に示すように、かかる投射型液晶表示
装置のLCLV1の光導電膜側基板は、CRT2のフロ
ントフェイスに結合されている。CRTは、そのフロン
トフェイスに表示された像をファイバーオプティカルプ
レートを介してLCLV1の光導電膜に書き込む。光導
電膜の電位に応じて液晶層の投影画像の濃淡が形成され
る。一方、メタルハライドランプ等の光源3からリフレ
クタによって略平行光線となって発せられた光束は、偏
光板等の光学素子を経て、偏光ビームスプリッタ6に入
射する。この入射光のうちP偏光成分は、偏光ビームス
プリッタ6を通過する。S偏光成分は、偏光ビームスプ
リッタ6で進行方向が曲げられてLCLV1に入射す
る。
【0005】ここで、LCLV1の液晶層にCRTの画
像に対応した複屈折率が生じていると、LCLVにおい
て反射された反射光中では液晶層の複屈折率に応じてS
偏光成分がP偏光成分に変換される。そして、このP偏
光成分が偏光ビームスプリッタ6をそのまま通過するこ
とにより、このP偏光成分すなわち投影光が投影レンズ
8を介してスクリーン9上に投影される。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】黒色薄膜である遮光膜
には、光源からの強い投射光を光導電膜に入れないだけ
の遮光性と、電圧分布が広がらず分解能を落とさないだ
けの高いインピーダンス絶対値とが要求されるが、これ
ら両特性を満たす単層の遮光膜を得ることは難しい。
【0007】本発明の目的は、高インピーダンスを有し
遮光性の高い遮光膜を有するLCLVを提供することに
ある。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明のLCLVは、対
向する一対の書き込み側及び読み出し側透明基板と、前
記透明基板の各々の内側面に積層された対向する一対の
書き込み側及び読み出し側透明電極と、前記透明電極間
において前記書き込み側透明電極から光導電膜、遮光
膜、反射膜及び液晶層が順に配置された導電型液晶ライ
トバルブであって、前記遮光膜は、酸化マンガンと二酸
化ケイ素とが互いに分散した混合物からなることを特徴
とする。
【0009】
【作用】本発明によれば、遮光性に優れた高インピーダ
ンスの遮光膜を備えるので、高い分解能のLCLVが得
られる。
【0010】
【実施例】以下に本発明による実施例を図面を参照しつ
つ説明する。図3に本実施例を示す。LCLV1は、遮
光膜を酸化マンガン及び二酸化ケイ素からなる黒色絶縁
膜17aとし、その書き込み側ガラス基板をファイバー
オプティカルプレートからなる基板21aとした以外
は、図1に示すLCLVと同一の構造を有する。また、
CRT2は、そのフロントフェイスをファイバーオプテ
ィカルプレートからなる基板2aとした以外は図2に示
すCRTと同一の構造を有する。LCLV及びCRTの
ファイバーオプティカルプレート間は、シリコンゲル、
グリセリン等からなる接合層30にて接合されている。
【0011】遮光膜17aは、酸化マンガンと二酸化ケ
イ素の混合物からなり、おのおのが分散した状態の黒色
薄膜である。この遮光膜は、以下の(1)〜(4)の特
性及び条件、(1) 書き込み側基板21上に先に成膜
されているアモルファスシリコン(a−Si:H)から
なる光導電膜15の特性を変化させないために、できる
だけ基板温度を低くした条件(常温程度)で成膜できる
こと、(2) 遮光膜上に成膜されるのが反射膜である
ため、鏡面性がよいこと、(3) 例えば、膜厚2μm
で波長500nmの光の強度を1/5000以下にできる光吸収係
数αをもつこと(すなわち、500nmでα=4.5×104
cm-1程度)、及び(4) 高い分解能を得るためにイン
ピーダンス絶対値|Z|の値が高いこと、を満たす膜であ
る。
【0012】ここで、画面1〜2インチサイズの液晶層
を有するLCLVを用いて、100インチの投射スクリー
ン上にハイビジョン画像を実現させるためには、解像限
界50ラインペア/mm以上が必要である。この解像度を
得るため、遮光膜17aは、各膜のインピーダンス絶対
値|Z|が液晶層11で|Z|=5×107Ωcm、誘電体ミ
ラー16で|Z|=1.6×107Ωcm(f=10KHz)を
それぞれ有するので、そのインピーダンス絶対値が|Z|
=1×107Ωcm以上必要である。
【0013】上記(1)の条件、特性を満たすための遮
光膜として、MnOx(xは1,7/2,4/3,3/2,2をと
り得る)とSiO2とを分散させた膜を用いる。すなわ
ち、MnOxで光吸収係数を向上させ、SiO2でインピ
ーダンス絶対値を向上させるために両材料を採用したの
である。MnOxとSiO2の特性を以下の表1に示す。
【0014】
【表1】 遮光膜17aの製法としては、RFスパッタリング法、
直流スパッタリング法、EB蒸着法が用いられ得、分散
膜はMnOx及びSiO2の材料を時間分割によって交互
に成膜することによって達成できる。両膜の膜厚デュー
ティー比は適宜設定される。これらの方法は、基板温度
を上げずに成膜でき、膜の鏡面性もよい。ここでは実施
例としてRFマグネトロンスパッタリング法での成膜を
行った。
【0015】図4に示すように、上部に回転する基板ホ
ルダ110を備えた真空チャンバー111内の底におい
て、MnOx及びSiO2のそれぞれのターゲット112
及び113を、基板ホルダの回転軌跡の直径の両端位置
下方にそれぞれ配置し、基板ホルダ110をそれらの上
で回転させ、基板114のa−Si:H光導電膜上にM
nOxとSiO2とを交互に成膜する。1サイクル当りの
MnOx及びSiO2の成膜量は、ターゲットに印加する
RFパワー、基板ホルダの回転速度により決まる。ま
た、このとき基板は常温に保つために水冷している。
【0016】これら2つの材料を交互に成膜していく
が、1サイクル当りの成膜量が10Å以上であると多層
膜になり特性に異方性をもつが、10Å以下にすると分
散膜になり、特性に異方性が現われない。このようにし
て、MnOx−SiO2分散膜17a(遮光膜)が得ら
れ、この上に従来と同様に誘電体ミラー16並びにLC
Dに必要な配向膜を順に形成して、図3に示すLCLV
が形成される。
【0017】得られたMnOx−SiO2分散膜の特性を
測定し、最適値を求めた。まず、MnOx:SiO2の変
化特性を調べた。雰囲気ガス圧力P=0.5pa、基板
水冷、及び(O2)/(Ar+O2)=0.5%の条件
で、MnOxとSiO2との成膜比を変化させることによ
る特性の変化を図5に示す。(MnOx)/(MnOx
SiO2)が増加すると、光吸収係数αが増加し、イン
ピーダンス絶対値|Z|が減少することがわかる。図5の
グラフより、(MnOx)/(MnOx+SiO2)=5
0〜55%では必要な光吸収係数α、インピーダンス絶
対値|Z|の値を満たすことがわかる。すなわち、遮光膜
において酸化マンガンと二酸化ケイ素との重量比が4.
5:5.5〜5.5:4.5で分散混合されていること
が好ましい。
【0018】次に、成膜中のAr及びO2ガスの影響を
調べたるために、(O2)/(Ar+O2)の変化特性を
測定した。P=0.5pa、基板水冷、及び(Mn
x)/(MnOx+SiO2)=50%の条件で、雰囲
気ガス中の酸素比を変化させることによる特性の変化を
図6に示す。酸素比を上げるとMnOxの構成において
(MnO2)/(Mn23)が増加となり(O2が0%な
らMn23は100%である)、光吸収係数αが増加し、
インピーダンス絶対値|Z|が減少することがグラフから
もわかる。このグラフより、(O2)/(Ar+O2)=
0.5〜0.7%では、必要な光吸収係数α、インピー
ダンス絶対値|Z|の値を満たすことがわかる。
【0019】以上のことより、(MnOx)/(MnOx
+SiO2)=50%,(O2)/(Ar+O2)=0.
5%の条件で成膜した遮光膜を用いたLCLVを作成し
た。波長500nmの光を用いたときで光吸収係数α=4.
5×104cm-1、10KHz印加時でインピーダンス絶対値
|Z|=1.4×107Ωcmが得られ、その結果、解像限
界は50ラインペア/mm以上となり、波長500nmの光の強
度を1/8000に減衰させることができた。
【0020】ここで、実施例のMnOx−SiO2からな
る分散膜の光波長に対する光吸収係数の変化及び駆動印
加周波数に対するインピーダンス絶対値の変化の比較結
果をそれぞれ図7及び8に示す。
【0021】
【発明の効果】以上の如く、本発明によればLCLVの
遮光膜に、光吸収係数が波長500nmの光で4〜5×104
cm-1、波長600nmの光で2.5〜3×104cm-1と十分な
黒色性をもつと同時に、インピーダンス絶対値が10KH
z印加時で1×107Ωcm以上と充分な絶縁性を有する、
Mn23とSiO2を混合分散させて成膜した黒色絶縁
層を用いたので、高い解像度を有したLCLVが得られ
る。また、かかる黒色絶縁層は10KHzで損失角が8
0degときわめて誘電体に近い値を示すことから温度特
性をもたないので、耐久性に優れた遮光膜を有するLC
LVが得られる。さらに、LCLVの製造において、M
23及びSiO2とも廉価で入手しやすいので経済性
に優れる。
【図面の簡単な説明】
【図1】LCLVの概略を示す構造図である。
【図2】LCLVを用いた投射型表示装置の概略を示す
構造図である。
【図3】実施例のLCLVの概略を示す構造図である。
【図4】本発明にかかる遮光膜を成膜する方法を示す概
略図である。
【図5】分散膜成膜中のMnOx−SiO2におけるMn
x濃度と光吸収係数との関係を示すグラフである。
【図6】分散膜の成膜中の処理ガス中のO2濃度と光吸
収係数及びインピーダンス絶対値との関係を示すグラフ
である。
【図7】本実施例の光波長に対する光吸収係数の特性を
示すグラフである。
【図8】本実施例の周波数に対するインピーダンス絶対
値の特性を示すグラフである。
【符号の説明】
11 液晶層 12 スペーサ 13、14 配向膜 15 光導電膜 16 反射膜(誘電体ミラー) 17a 分散膜(遮光膜) 18,19 透明電極 20、21 ガラス基板 112,113 ターゲット 114 基板

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 対向する一対の書き込み側及び読み出し
    側透明基板と、前記透明基板の各々の内側面に積層され
    た対向する一対の書き込み側及び読み出し側透明電極
    と、前記透明電極間において前記書き込み側透明電極か
    ら光導電膜、遮光膜、反射膜及び液晶層が順に配置され
    た導電型液晶ライトバルブであって、前記遮光膜は、酸
    化マンガンと二酸化ケイ素とが互いに分散した混合物か
    らなることを特徴とする光導電型液晶ライトバルブ。
  2. 【請求項2】 前記混合物は、前記酸化マンガンと二酸
    化ケイ素との重量比が4.5:5.5〜5.5:4.5
    で分散混合されていることを特徴とする請求項1記載の
    光導電型液晶ライトバルブ。
JP5144726A 1993-06-16 1993-06-16 光導電型液晶ライトバルブ Pending JPH075488A (ja)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
JP5144726A JPH075488A (ja) 1993-06-16 1993-06-16 光導電型液晶ライトバルブ
US08/258,104 US5521730A (en) 1993-06-16 1994-06-10 Photoconductive-type liquid crystal light valve with a shielding layer made of manganese oxide and silicon dioxide

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JP5144726A JPH075488A (ja) 1993-06-16 1993-06-16 光導電型液晶ライトバルブ

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JPH075488A true JPH075488A (ja) 1995-01-10

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KR101106558B1 (ko) * 2004-12-28 2012-01-19 엘지디스플레이 주식회사 블랙매트릭스와 이를 포함하는 액정표시장치

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US4799773A (en) * 1987-08-27 1989-01-24 Hughes Aircraft Company Liquid crystal light valve and associated bonding structure

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US5521730A (en) 1996-05-28

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