JPH0854630A - Liquid crystal light valve and projection type liquid crystal display device using the same - Google Patents
Liquid crystal light valve and projection type liquid crystal display device using the sameInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、投射型液晶表示装置、
光演算器、波長変換器等に用いられる光書込型の液晶ラ
イトバルブおよびそれを用いた投射型液晶表示装置に関
するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a projection type liquid crystal display device,
The present invention relates to an optical writing type liquid crystal light valve used for an optical arithmetic unit, a wavelength converter and the like, and a projection type liquid crystal display device using the same.
【0002】[0002]
【従来の技術】近年、大画面ディスプレイを使用した会
議等が盛んに行われている。従来、大画面ディスプレイ
としてスライドプロジェクターやオーバーヘッドプロジ
ェクターが使用されているが、一般に、プロジェクター
は、画面輝度が非常に暗いため画面を見るためには、プ
ロジェクターの使用中は部屋全体を暗くする必要があ
る。このため、通常の明るさ、即ち部屋の中で物を書い
たり、読んだりできる程度の明るさの中でプロジェクタ
ーの画面を見るためには、画面の高輝度化が要求され
る。2. Description of the Related Art In recent years, conferences and the like using large screen displays have been actively held. Conventionally, a slide projector or an overhead projector has been used as a large-screen display, but in general, since the screen brightness of a projector is extremely dark, it is necessary to darken the entire room while using the projector. . For this reason, in order to see the screen of the projector in normal brightness, that is, in such a brightness that an object can be written and read in a room, high brightness of the screen is required.
【0003】このような問題を解決する1つの方法とし
て、文献1(米国特許:特許番号4,019,807
出願人 Donald D.Boswell,Jan
Grinberg,Alexander D.Jaco
bson,Gary D.Myer Hughes
Aircraft Company)には、光書込型液
晶ライトバルブを用いた投射型液晶表示装置が開示され
ている。As one method for solving such a problem, there is a method disclosed in Document 1 (US Patent: Patent No. 4,019,807).
Applicant Donald D.M. Boswell, Jan
Grinberg, Alexander D .; Jaco
bson, Gary D .; Myer Hughes
The Aircraft Company discloses a projection type liquid crystal display device using an optical writing type liquid crystal light valve.
【0004】上記の光書込型液晶ライトバルブ(以下、
液晶ライトバルブと称する)の一般的な構成例を図7に
示す。図7に示すように、液晶ライトバルブ110は、
読み出し光を電圧変化によって変調する液晶層106、
読み出し光を反射させる誘電体で構成された光反射層1
05、光反射層からの透過光を遮断するCdTe(テル
ル化カドミウム)からなる遮光層104、入射光の強度
によりインピーダンスを変化させ液晶層106にかかる
電圧を制御するCdS(硫化カドミウム)からなる光導
電体層103から成り、これらを透明導電膜102の形
成されたガラス等の透光性基板101で挟んだサンドイ
ッチ構造をしている。尚、図示しないが液晶層106に
近接した透明導電膜102および光反射層105には、
液晶を配向する配向層が設けられている。The above-mentioned optical writing type liquid crystal light valve (hereinafter,
A general configuration example of a liquid crystal light valve) is shown in FIG. As shown in FIG. 7, the liquid crystal light valve 110 is
A liquid crystal layer 106 that modulates the readout light by a voltage change,
Light-reflecting layer 1 made of a dielectric material that reflects readout light
05, a light shielding layer 104 made of CdTe (cadmium telluride) that blocks the transmitted light from the light reflection layer, and light made of CdS (cadmium sulfide) that controls the voltage applied to the liquid crystal layer 106 by changing the impedance according to the intensity of the incident light. It is composed of a conductor layer 103, and has a sandwich structure in which these are sandwiched by a transparent substrate 101 such as glass on which a transparent conductive film 102 is formed. Although not shown, the transparent conductive film 102 and the light reflection layer 105 which are close to the liquid crystal layer 106 are
An alignment layer for aligning the liquid crystal is provided.
【0005】上記構成の光書込型液晶ライトバルブを用
いた投射型液晶表示装置の一例を図8に示す。この投射
型液晶表示装置では、光源120からの光はレンズ系1
22bを介して偏光ビームスプリッタ121を通過し、
液晶ライトバルブ110に入射する。また、液晶ライト
バルブは、書き込み光源126としてCRT125にオ
プティックファイバープレート124を介して接続され
ている。したがって、投射したい画像は、前記書き込み
光源126により液晶ライトバルブ110に書き込ま
れ、液晶ライトバルブ110内で画像情報に応じて変調
された光となり出射され、再び偏光ビームスプリッタ1
21を介し、レンズ系122aを通りスクリーン123
上に投射される。FIG. 8 shows an example of a projection type liquid crystal display device using the optical writing type liquid crystal light valve having the above structure. In this projection type liquid crystal display device, the light from the light source 120 is transmitted through the lens system 1.
Passing through the polarization beam splitter 121 via 22b,
It is incident on the liquid crystal light valve 110. The liquid crystal light valve is connected as a writing light source 126 to a CRT 125 via an optic fiber plate 124. Therefore, the image to be projected is written in the liquid crystal light valve 110 by the writing light source 126, is emitted as light modulated according to image information in the liquid crystal light valve 110, and is emitted, and the polarization beam splitter 1 is again emitted.
21 through the lens system 122a and the screen 123
Projected on.
【0006】また、液晶ライトバルブに用いられる表示
モードのひとつとして、文献2(William.P.
Bleha,Jan Grinberg,Alexan
der D.Jacobson and Gary
D.Meyr HughesAircraft Lab
oratories,Malibu,CA:SID’7
7 Digest P.104)等に記載されているハ
イブリッドフィールドエフェクトモード(以下、HFE
モードと略記)が知られている。Further, as one of display modes used in a liquid crystal light valve, reference 2 (William.
Bleha, Jan Grinberg, Alexan
der D.D. Jacobson and Gary
D. Meyr Hughes Aircraft Lab
oratories, Malibu, CA: SID'7
7 Digest P.P. 104) and other hybrid field effect modes (hereinafter referred to as HFE
Mode and abbreviation) are known.
【0007】このHFEモードでは、正の誘電異方性を
もつネマティック液晶が45°にねじられた配向状態と
なっており、液晶層に電圧が印加されている場合、液晶
分子は電界応答し基板法線方向にティルトして行き、入
射した光は液晶分子のティルトとツイストからくる複屈
折効果と反射により偏光方向が回転する。この回転を受
けた光が偏光ビームスプリッタを透過しスクリーンは明
状態になる。一方、電圧が印加されない場合、液晶の旋
光性によって、液晶層に入射された光は、反射されても
入射時の偏光方向が保持されるため偏光ビームスプリッ
タを透過できないので、画像が投射されずにスクリーン
上は暗状態となる。In this HFE mode, the nematic liquid crystal having a positive dielectric anisotropy is in an oriented state twisted at 45 °, and when a voltage is applied to the liquid crystal layer, the liquid crystal molecules respond to the electric field to cause the substrate to respond. The incident light is tilted in the normal direction, and the incident light has its polarization direction rotated by the birefringence effect and reflection from the tilt and twist of the liquid crystal molecules. The light that has received this rotation passes through the polarization beam splitter, and the screen becomes bright. On the other hand, when no voltage is applied, due to the optical rotatory power of the liquid crystal, the light incident on the liquid crystal layer cannot be transmitted through the polarization beam splitter because the polarization direction at the time of incidence is retained even if reflected, so that an image is not projected. And the screen is dark.
【0008】また、文献3(Rodney D.Ste
rling,Robert D.Te Kolste,
Joseph M.Maggerty,Thomas
C.Borah,William P.Bleha H
ughes Aircraft Company,Ca
rlsbad,CA:SID ’90 Digest
P.327)に開示されている投射型液晶表示装置で
は、液晶ライトバルブへの画像書き込みデバイスとして
CRTが用いられている。このため、この投射型液晶表
示装置では、書き込み光源がCRTであるため微弱な書
き込み光で画像を書き込み、強力な読み出し光で投射画
像の読み出しを行うようになっている。Reference 3 (Rodney D. Ste)
rling, Robert D. Te Kolste,
Joseph M. Maggerty, Thomas
C. Borah, William P. Bleha H
ughes Aircraft Company, Ca
rlsbad, CA: SID '90 Digest
P. In the projection type liquid crystal display device disclosed in 327), a CRT is used as an image writing device for a liquid crystal light valve. Therefore, in this projection type liquid crystal display device, since the writing light source is a CRT, an image is written with a weak writing light and a projection image is read with a strong reading light.
【0009】[0009]
【発明が解決しようとする課題】ところで、近年、ハイ
ビジョンに代表される次世代メディア媒体によって画像
の高解像度化が進んでおり、投射型液晶表示装置におい
ても高解像度化が進んでいる。液晶ライトバルブを高解
像度化するには、液晶ライトバルブを構成する各層を高
抵抗化する必要がある。しかし、例えば誘電体ミラー
層、遮光層のような透明性基板間にある中間の層(以
下、単に中間層と称する)のインピーダンスZM を高抵
抗化すると、書き込み光が入射するフォト状態では、中
間層での分圧電圧が増え、液晶層への分圧電圧が減るこ
とになる。したがって、中間層のインピーダンスを高抵
抗化した液晶ライトバルブは、微弱な書き込み光で、効
率よく液晶を駆動することができなくなる状態、いわゆ
る光感度が悪い状態になる。故に、中間層を高抵抗化す
ると液晶ライトバルブの感度が低下するという致命的な
問題が生じる。By the way, in recent years, the resolution of images has been improved by the next-generation media medium represented by high-definition, and the resolution of projection type liquid crystal display devices has also been improved. In order to increase the resolution of the liquid crystal light valve, it is necessary to increase the resistance of each layer forming the liquid crystal light valve. However, if the impedance ZM of an intermediate layer (hereinafter, simply referred to as an intermediate layer) between transparent substrates such as a dielectric mirror layer and a light shielding layer is increased, the intermediate state in the photo state where the writing light is incident becomes The divided voltage in the layer increases and the divided voltage to the liquid crystal layer decreases. Therefore, the liquid crystal light valve in which the impedance of the intermediate layer has a high resistance is in a state in which the liquid crystal cannot be efficiently driven by the weak writing light, that is, the so-called light sensitivity is poor. Therefore, increasing the resistance of the intermediate layer causes a fatal problem that the sensitivity of the liquid crystal light valve is lowered.
【0010】このため、液晶ライトバルブの光感度を向
上させるために、書き込み光源であるCRTの光量を上
げることが考えられるが、CRTの光量を上げれば絵素
のにじみが発生することになり、画像の解像度を低下さ
せるという問題が生じる。Therefore, in order to improve the photosensitivity of the liquid crystal light valve, it is conceivable to increase the light amount of the CRT which is a writing light source. However, if the light amount of the CRT is increased, blurring of picture elements will occur. There is a problem that the resolution of the image is reduced.
【0011】また、文献1において光導電体層として用
いられているCdSは、光導電性は優れているものの有
害物質であるカドミウムを含んでいるため環境問題の点
であまり好ましくない。このため、光導電性の物質とし
て、水素化非晶質シリコン(以下、a−Si:Hとす
る)が使用されている。a−Si:Hは、CdSと比較
して高誘電率であるため、CdS使用時と同等の書き込
み光が入射しないダーク状態のインピーダンスを得るた
めには光導電体層であるa−Si:Hの膜厚を厚くする
必要がある。ところが、光導電体層の膜厚を厚くする
と、フォト時に書き込み光が吸収されない部分が増える
ので電圧ロス部を増やすことになり、液晶ライトバルブ
の光感度悪化という問題を招く虞がある。CdS used as the photoconductor layer in Document 1 is excellent in photoconductivity but contains cadmium, which is a harmful substance, and is not preferable in view of environmental problems. Therefore, hydrogenated amorphous silicon (hereinafter referred to as a-Si: H) is used as the photoconductive substance. Since a-Si: H has a higher dielectric constant than CdS, a-Si: H, which is a photoconductor layer, is required to obtain the impedance in a dark state in which writing light is not incident, which is equivalent to that when using CdS. It is necessary to increase the film thickness of. However, when the film thickness of the photoconductor layer is increased, the portion where the writing light is not absorbed during the photo is increased and the voltage loss portion is increased, which may cause a problem that the photosensitivity of the liquid crystal light valve is deteriorated.
【0012】さらに、中間層等を高抵抗化するとダーク
状態とフォト状態での液晶層へ印加される分圧電圧比が
小さくなる。この分圧電圧比が小さい場合、液晶表示モ
ードとして急峻性のよいものを用いて液晶ライトバルブ
を駆動させる必要がある。このような急峻性の良い液晶
表示モードとして、例えば上記の文献3に記載されてい
る、DAP(傾斜垂直配向:Deformation
for Aligned Phase)型ECB(電界
制御複屈折:Electrically Contro
lled Birefringence)(以下、DA
P型ECBと称する)モードがある。Further, if the resistance of the intermediate layer or the like is increased, the ratio of the divided voltage applied to the liquid crystal layer in the dark state and the photo state becomes smaller. When this divided voltage ratio is small, it is necessary to drive the liquid crystal light valve using a liquid crystal display mode having a good steepness. As such a liquid crystal display mode having good steepness, for example, DAP (tilted vertical alignment: Deformation) described in the above-mentioned Document 3 is described.
for Aligned Phase) ECB (electrically controlled birefringence: Electrically Contro)
Led Birefringence (hereinafter, DA
There is a mode called P-type ECB).
【0013】また、上記のDAP型ECBモードでの液
晶の配向方法としては、文献4(米国特許:特許番号
5,011,267 出願人 Hughes Airc
raft Company)に開示されているSiOx
の2段階斜方蒸着後長鎖アルコールによる表面処理を行
う斜方蒸着法が用いられている。Further, as a method of aligning liquid crystals in the above DAP type ECB mode, reference 4 (US Patent: Patent No.
5,011,267 Applicant Hughes Airc
SiOx disclosed in the Raft Company)
The two-step oblique vapor deposition method is followed by a surface treatment with a long-chain alcohol.
【0014】しかしながら、この方法は以下のような欠
点を有している。斜方蒸着法は、蒸着角、蒸着速度、真
空度、基板温度、膜厚などの蒸着条件や液晶物質、蒸着
物質が異なると液晶のプレティルト角も大きく変化す
る。また、基板が大きい場合、上記の蒸着角等の各諸条
件を面内で等しくすることができず、大面積で均一な傾
斜垂直配向を再現性よく得ることが困難となっている。However, this method has the following drawbacks. In the oblique vapor deposition method, if the vapor deposition conditions such as vapor deposition angle, vapor deposition rate, vacuum degree, substrate temperature, and film thickness, liquid crystal substance, and vapor deposition substance are different, the pretilt angle of liquid crystal is also changed significantly. Further, when the substrate is large, various conditions such as the above vapor deposition angle cannot be equalized in the plane, and it is difficult to obtain a uniform tilted vertical alignment in a large area with good reproducibility.
【0015】したがって、DAP型ECBモードでは、
パネルサイズの大きな液晶ライトバルブを作成すること
ができない。また、小さい面積での基板でしか生産でき
ないので、生産性を上げることは著しく困難となってい
る。Therefore, in the DAP type ECB mode,
It is not possible to make a liquid crystal light valve with a large panel size. In addition, it is extremely difficult to improve productivity because the substrate can be produced only in a small area.
【0016】[0016]
【課題を解決するための手段】請求項1の液晶ライトバ
ルブは、電極を有し、この電極上に少なくとも光導電体
層と光反射層とを備えた透明基板と、電極を有し、上記
透明基板と対を成す透明基板と、両透明基板に形成さ
れ、液晶分子を配向させる配向膜と、この配向膜間に液
晶を封入して形成される液晶層とからなる光書込み型の
液晶ライトバルブにおいて、上記配向膜と液晶層との接
触部位近傍の液晶分子のプレティルト角θpが、3°<
θp<10°の範囲にあることを特徴としている。A liquid crystal light valve according to claim 1 has an electrode, a transparent substrate having at least a photoconductor layer and a light reflecting layer on the electrode, and an electrode. A photo-writing type liquid crystal light including a transparent substrate paired with a transparent substrate, an alignment film formed on both transparent substrates for aligning liquid crystal molecules, and a liquid crystal layer formed by enclosing liquid crystal between the alignment films. In the bulb, the pretilt angle θp of the liquid crystal molecules near the contact portion between the alignment film and the liquid crystal layer is 3 ° <
It is characterized by being in the range of θp <10 °.
【0017】請求項2の液晶ライトバルブは、請求項1
記載の液晶ライトバルブにおいて、光導電体層が、シリ
コンを主成分とする非晶質半導体で形成されていること
を特徴としている。A liquid crystal light valve according to a second aspect is the first aspect.
The liquid crystal light valve described above is characterized in that the photoconductor layer is formed of an amorphous semiconductor containing silicon as a main component.
【0018】請求項3の液晶ライトバルブは、請求項2
または3記載の液晶ライトバルブにおいて、液晶層の液
晶表示モードが、混成電界効果モードであることを特徴
としている。The liquid crystal light valve of claim 3 is the same as that of claim 2.
Alternatively, in the liquid crystal light valve described in 3, the liquid crystal display mode of the liquid crystal layer is a mixed field effect mode.
【0019】請求項4の投射型液晶表示装置は、赤、青
及び緑に対応する書き込み画像を生成する3つの書き込
み画像生成手段と、上記書き込み画像の入射に応答して
3原色画像を出射する3つの光書込型の液晶ライトバル
ブと、上記液晶ライトバルブに赤、青及び緑の3原色読
み出し光をそれぞれ入射しこれら反射光を合成投射する
投射手段とを備えた投射型液晶表示装置において、上記
液晶ライトバルブに、請求項1、2または3記載の液晶
ライトバルブを用いたことを特徴としている。According to another aspect of the projection type liquid crystal display device of the present invention, three writing image generating means for generating writing images corresponding to red, blue and green, and three primary color images are emitted in response to incidence of the writing image. A projection type liquid crystal display device comprising three optically writing type liquid crystal light valves, and projection means for respectively injecting red, blue and green primary color reading lights into the liquid crystal light valve and synthetically projecting these reflected lights The liquid crystal light valve according to claim 1, 2 or 3 is used as the liquid crystal light valve.
【0020】[0020]
【作用】請求項1の構成によれば、配向膜と液晶層との
接触部位近傍の液晶分子のプレティルト角θpが3°<
θp<10°の範囲にあるので、書込み光源からの光が入
射されないダーク状態での比誘電率を大きくすることが
でき、この結果、ダーク状態での液晶層のインピーダン
スを小さくすることができる。According to the structure of claim 1, the pretilt angle θp of the liquid crystal molecules near the contact portion between the alignment film and the liquid crystal layer is 3 ° <.
Since it is in the range of θp <10 °, the relative permittivity in the dark state where the light from the writing light source is not incident can be increased, and as a result, the impedance of the liquid crystal layer in the dark state can be reduced.
【0021】これにより、本来トレードオフの関係にあ
った解像度と光感度を両立させることができるので、高
解像度を保ったまま微弱な書き込み光で液晶を駆動する
ことができる。この結果、高解像度でかつ高光感度な光
書込型の液晶ライトバルブを実現することができる。As a result, the resolution and the photosensitivity which are originally in a trade-off relationship can be compatible with each other, so that the liquid crystal can be driven by the weak writing light while maintaining the high resolution. As a result, an optical writing type liquid crystal light valve having high resolution and high photosensitivity can be realized.
【0022】また、上記のように高光感度な液晶ライト
バルブを実現できるため、書き込み光源をコンパクトに
でき、それゆえ液晶ライトバルブを用いたあらゆる応用
システムをコンパクトにできる。Further, since the liquid crystal light valve having high photosensitivity can be realized as described above, the writing light source can be made compact, and therefore, any application system using the liquid crystal light valve can be made compact.
【0023】請求項2の構成によれば、光導電体層とし
て、シリコンを主成分とする非晶質半導体を用いること
により、光導電体層の誘電率を液晶層と同程度とするこ
とができるので、より効果的に高解像度でかつ高光感度
な光書込型の液晶ライトバルブを実現することができ
る。According to the structure of claim 2, by using an amorphous semiconductor containing silicon as a main component for the photoconductor layer, the dielectric constant of the photoconductor layer can be made approximately the same as that of the liquid crystal layer. Therefore, it is possible to more effectively realize an optical writing type liquid crystal light valve having high resolution and high photosensitivity.
【0024】請求項3の構成によれば、液晶表示モード
として平行配向を45°にねじった混成電界効果モード
を採用しているため、液晶層作成時に特別なプロセスを
増やす事なく従来のTNモードの液晶デバイスを作成す
るプロセスをそのまま用いることができる。これによ
り、液晶ライトバルブの製造に係る時間および費用を低
減することができる。According to the third aspect of the invention, since the mixed field effect mode in which the parallel alignment is twisted at 45 ° is adopted as the liquid crystal display mode, the conventional TN mode can be achieved without increasing the number of special processes when forming the liquid crystal layer. The process for producing the liquid crystal device can be used as it is. As a result, the time and cost for manufacturing the liquid crystal light valve can be reduced.
【0025】請求項4の構成によれば、請求項1、2ま
たは3記載の液晶ライトバルブを用いることにより、高
解像度で高コントラストな投射型液晶表示装置を提供す
ることができる。According to the structure of claim 4, by using the liquid crystal light valve according to claim 1, 2 or 3, it is possible to provide a projection type liquid crystal display device having high resolution and high contrast.
【0026】[0026]
【実施例】本発明の一実施例について図1ないし図6に
基づいて説明すれば、以下の通りである。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The following will describe one embodiment of the present invention with reference to FIGS.
【0027】図1に示すように、本実施例に係る液晶ラ
イトバルブLVAは、表面に透明電極4が形成されたガ
ラス基板(透明基板)1と透明電極(電極)4と対向す
る面に対向電極(電極)5が形成されると共に、他方の
面に反射防止膜3が形成されたガラス基板(透明基板)
2との間に、ガラス基板1側から光導電体層6、遮光層
7、誘電体ミラー(光反射層)12、配向膜9、液晶層
11、配向膜8と順に形成されたサンドイッチ構造をし
ており、上記の透明電極4と対向電極5との間には、透
明電極4と対向電極5との距離を一定に保つスペーサ1
0・10が備えられている。As shown in FIG. 1, a liquid crystal light valve LVA according to the present embodiment faces a glass substrate (transparent substrate) 1 having a transparent electrode 4 formed on the surface and a surface facing the transparent electrode (electrode) 4. A glass substrate (transparent substrate) on which an electrode (electrode) 5 is formed and an antireflection film 3 is formed on the other surface
A sandwich structure in which a photoconductor layer 6, a light-shielding layer 7, a dielectric mirror (light reflecting layer) 12, an alignment film 9, a liquid crystal layer 11, and an alignment film 8 are sequentially formed between the glass substrate 1 and the glass substrate 1, The spacer 1 is provided between the transparent electrode 4 and the counter electrode 5 to keep the distance between the transparent electrode 4 and the counter electrode 5 constant.
It is equipped with 0.10.
【0028】即ち、上記構成の液晶ライトバルブLVA
では、書込み光14がガラス基板1を介して光導電体層
6に入射され、この入射光の強度により光導電体層6の
インピーダンスを変化させ、液晶層11に係る電圧を制
御し、液晶の配向状態を変化させて入射光を変調させる
一方、読み出し光13がガラス基板2を介して液晶層1
1に入射され、入射光が誘電体ミラー12で反射し、液
晶層11で変調されガラス基板2から出射される。That is, the liquid crystal light valve LVA having the above structure
Then, the writing light 14 is incident on the photoconductor layer 6 through the glass substrate 1, the impedance of the photoconductor layer 6 is changed by the intensity of the incident light, the voltage applied to the liquid crystal layer 11 is controlled, and While changing the alignment state to modulate the incident light, the read light 13 is transmitted through the glass substrate 2 to the liquid crystal layer 1
The incident light is incident on No. 1 and is reflected by the dielectric mirror 12, modulated by the liquid crystal layer 11, and emitted from the glass substrate 2.
【0029】この液晶ライトバルブLVAは、以下のよ
うにして製造される。先ず、ガラス基板1上全面に錫を
ドープした酸化インジウム(ITO)からなる透明導電
膜をスパッタ法により形成し、ガラス基板1上に透明電
極4を形成する。The liquid crystal light valve LVA is manufactured as follows. First, a transparent conductive film made of indium oxide (ITO) doped with tin is formed on the entire surface of the glass substrate 1 by the sputtering method, and the transparent electrode 4 is formed on the glass substrate 1.
【0030】次に、透明電極4上に、光導電体層6とし
て非晶質半導体である非晶質水素化ケイ素(a−Si:
H)膜を形成する。このa−Si:H膜は、シラン(S
iH4 )ガス及び水素(H2 )ガスを原料とし、プラズ
マCVD(化学気相成長法)を用いて形成する。このと
きのガス圧は0.3Torr、基板温度は280℃であ
る。このa−Si:H膜の膜厚は、およそ8μmであ
る。Next, on the transparent electrode 4, as the photoconductor layer 6, amorphous silicon hydride (a-Si: amorphous semiconductor) is used.
H) Form a film. This a-Si: H film is a silane (S
iH 4 ) gas and hydrogen (H 2 ) gas are used as raw materials and are formed by plasma CVD (chemical vapor deposition). At this time, the gas pressure is 0.3 Torr and the substrate temperature is 280 ° C. The film thickness of this a-Si: H film is about 8 μm.
【0031】尚、上記の光導電体層106には、a−S
i:Hの他に、非晶質水素化炭化ケイ素(a−SiC:
H)や非晶質水素化シリコンゲルマニウム(a−SiG
e:H)を用いることも可能である。The photoconductor layer 106 has an aS
In addition to i: H, amorphous hydrogenated silicon carbide (a-SiC:
H) or amorphous hydrogenated silicon germanium (a-SiG
It is also possible to use e: H).
【0032】また、光導電体層としてa−SiC:H膜
を用いる場合、原料としてSiH4ガス、H2 ガス及び
CH4 ガスを、10対1対20の割合で混合し、プラズ
マCVDを用いて形成する。このときのガス圧は0.2
Torr、基板温度は300℃である。このa−Si
C:H膜の膜厚はおよそ7.5μmである。When an a-SiC: H film is used as the photoconductor layer, SiH 4 gas, H 2 gas and CH 4 gas are mixed as a raw material at a ratio of 10: 1/20, and plasma CVD is used. To form. The gas pressure at this time is 0.2
Torr and the substrate temperature are 300 ° C. This a-Si
The thickness of the C: H film is about 7.5 μm.
【0033】また、光導電体層としてa−SiGe:H
膜を用いる場合、原料としてSiH4 ガス、H2 ガス及
びゲルマンガス(GeH4 )を10対1対50の割合で
混合し、プラズマCVDを用いて形成する。このときの
ガス圧は0.3Torr、基板温度は250℃である。
このa−SiGe:H膜の膜厚はおよそ9μmである。As the photoconductor layer, a-SiGe: H is used.
When a film is used, SiH 4 gas, H 2 gas, and germane gas (GeH 4 ) are mixed as a raw material at a ratio of 10: 1: 50 and formed by plasma CVD. At this time, the gas pressure is 0.3 Torr and the substrate temperature is 250 ° C.
The film thickness of the a-SiGe: H film is about 9 μm.
【0034】次いで、光導電体層6上に、後述する液晶
層11側から光導電体層6へ入射する光を遮るための遮
光層7を形成する。この遮光層7は、カーボン分散型ア
クリル樹脂をスピンコートにより薄膜化して250℃で
焼成することによって、膜厚がおよそ1μmとなるよう
に形成される。Then, on the photoconductor layer 6, a light-shielding layer 7 for blocking light incident on the photoconductor layer 6 from the liquid crystal layer 11 side described later is formed. The light-shielding layer 7 is formed by spin-coating a carbon-dispersed acrylic resin into a thin film and baking the film at 250 ° C. to have a film thickness of about 1 μm.
【0035】その後、遮光層7上に、液晶層11側から
光導電体層6へ入射する光を反射するための誘電体ミラ
ー12を形成する。この誘電体ミラー12は、酸化チタ
ン(TiO2 )と酸化シリコン(SiO2 )とからなる
多層膜を電子ビーム蒸着法によって形成する。Then, a dielectric mirror 12 for reflecting the light incident on the photoconductor layer 6 from the liquid crystal layer 11 side is formed on the light shielding layer 7. In this dielectric mirror 12, a multilayer film made of titanium oxide (TiO 2 ) and silicon oxide (SiO 2 ) is formed by an electron beam evaporation method.
【0036】尚、ガラス基板1にファイバープレートを
用いることも可能である。A fiber plate may be used for the glass substrate 1.
【0037】一方、ガラス基板1に対向するガラス基板
2上に、ITOからなる透明導電膜をスパッタ法を用い
て蒸着することによって、対向電極5を形成する。ま
た、ガラス基板2の読み出し光13が入射する側に、ガ
ラスの表面反射を防止するための反射防止膜3を形成す
る。On the other hand, the counter electrode 5 is formed on the glass substrate 2 facing the glass substrate 1 by depositing a transparent conductive film made of ITO by a sputtering method. Further, an antireflection film 3 for preventing surface reflection of glass is formed on the side of the glass substrate 2 on which the reading light 13 is incident.
【0038】次いで、対向電極5及び誘電体ミラー12
上に配向膜(後述の表1に記す)(日本合成ゴム社製)
をそれぞれスピンコートにより薄膜化し180℃で焼成
することによって、およそ500Åの膜厚を有する配向
膜8・9を形成する。その後、上記配向膜8・9にラビ
ングによる配向処理を施す。このときのラビング方向
は、液晶分子の配向状態が45°ねじれになる方向とし
た。即ち、液晶層11は、混成電界効果(Hybrid
Field Effect)モード(以下、HFEモ
ードと称する)によって駆動される。Next, the counter electrode 5 and the dielectric mirror 12
Alignment film on top (described in Table 1 below) (manufactured by Japan Synthetic Rubber Co., Ltd.)
Are thinned by spin coating and baked at 180 ° C. to form alignment films 8 and 9 having a film thickness of approximately 500 Å. Then, the alignment films 8 and 9 are subjected to an alignment treatment by rubbing. The rubbing direction at this time was a direction in which the alignment state of liquid crystal molecules was twisted by 45 °. That is, the liquid crystal layer 11 has a hybrid electric field effect (Hybrid).
It is driven in the Field Effect mode (hereinafter referred to as the HFE mode).
【0039】尚、上記HFEモードでは、液晶層11に
電圧が印加されている場合、液晶分子は電界応答し基板
法線方向にティルトして行き、入射した光は液晶分子の
ティルトとツイストからくる複屈折効果と反射により偏
光方向が回転する。一方、電圧が印加されない場合、液
晶の旋光性によって、液晶層11に入射された光は、反
射されても入射時の偏光方向が保持される。In the HFE mode, when a voltage is applied to the liquid crystal layer 11, the liquid crystal molecules respond to the electric field and tilt in the normal direction of the substrate, and the incident light comes from the tilt and twist of the liquid crystal molecules. The polarization direction rotates due to the birefringence effect and reflection. On the other hand, when no voltage is applied, due to the optical rotatory power of the liquid crystal, the light incident on the liquid crystal layer 11 retains the polarization direction when the light is reflected.
【0040】さらに、上記のガラス基板1・2を、シー
ルとしての役割も兼用するスペーサー10・10を介し
貼り合わせ、各基板間に液晶A(後述の表2に記す)を
真空注入して、続いて封止することにより液晶層11を
形成し、本実施例の液晶ライトバルブLVAを構成す
る。Further, the above glass substrates 1 and 2 are bonded together via the spacers 10 and 10 which also serve as seals, and liquid crystal A (described in Table 2 below) is vacuum-injected between the substrates, Subsequently, the liquid crystal layer 11 is formed by sealing, and the liquid crystal light valve LVA of this embodiment is configured.
【0041】また、上記構成の液晶ライトバルブLVA
において、配向膜8・9として、プレティルト角の異な
る4種類の配向膜を用いて4種類の液晶ライトバルブL
VAa〜液晶ライトバルブLVAdを作成した。Further, the liquid crystal light valve LVA having the above structure
In the above, as the alignment films 8 and 9, four types of alignment films having different pretilt angles are used and four types of liquid crystal light valves L are used.
VAa to liquid crystal light valve LVAd were prepared.
【0042】上記の配向膜8・9に使用した配向膜とプ
レティルト角との関係を表1に示す。尚、表1におい
て、プレティルト角θp(°)は、配向膜8・9近傍に
ある液晶分子のプレティルト角である。Table 1 shows the relationship between the alignment film used for the alignment films 8 and 9 and the pretilt angle. In Table 1, the pretilt angle θp (°) is the pretilt angle of liquid crystal molecules near the alignment films 8 and 9.
【0043】[0043]
【表1】 [Table 1]
【0044】また、上記の液晶ライトバルブLVAa〜
液晶ライトバルブLVAdにおいて、液晶層11に使用
される液晶として、以下の表2に示すような誘電率εを
持つ3種類の液晶を用いて液晶ライトバルブLVBa〜
液晶ライトバルブLVBd、液晶ライトバルブLVCa
〜液晶ライトバルブLVCdを作成した。Further, the above liquid crystal light valves LVAa ...
In the liquid crystal light valve LVAd, three kinds of liquid crystal having a dielectric constant ε as shown in Table 2 below are used as the liquid crystal used in the liquid crystal layer 11 and the liquid crystal light valve LVBa is used.
Liquid crystal light valve LVBd, liquid crystal light valve LVCa
-A liquid crystal light valve LVCd was prepared.
【0045】[0045]
【表2】 [Table 2]
【0046】但し、上記の液晶は全てメルク社製ネマテ
ィック液晶を用いた。However, all of the above liquid crystals were nematic liquid crystals manufactured by Merck.
【0047】ここで、表1および表2に示す配向膜と液
晶とにおいて、配向膜8・9と液晶層11との接触部位
近傍の液晶分子のプレティルト角θpと反射率が最小と
なるときの液晶の比誘電率εLCRminとの関係を測定し、
以下の表3に示す。また、プレティルト角θpと比誘電
率εLCRminの関係を図2に示す。Here, in the alignment films and liquid crystals shown in Tables 1 and 2, when the pretilt angle θp and the reflectance of the liquid crystal molecules near the contact portion between the alignment films 8 and 9 and the liquid crystal layer 11 are minimum. Measure the relationship with the relative permittivity ε LCRmin of the liquid crystal,
The results are shown in Table 3 below. FIG. 2 shows the relationship between the pretilt angle θp and the relative permittivity ε LCRmin .
【0048】[0048]
【表3】 [Table 3]
【0049】以上の結果、表3および図2に示すよう
に、プレティルト角θpが大きくなると、全ての液晶に
おいて比誘電率εLCRminが大きくなっている。特に、プ
レティルト角θpが3°の所から比誘電率εLCRminが急
激に大きくなっていることが分かる。As a result of the above, as shown in Table 3 and FIG. 2, when the pretilt angle θp becomes large, the relative permittivity ε LCRmin becomes large in all the liquid crystals. In particular, it can be seen that the relative permittivity ε LCRmin sharply increases when the pretilt angle θp is 3 °.
【0050】ところで、液晶ライトバルブLVAの駆動
は、まず液晶ライトバルブLVAに交流電圧を印加して
おき、光導電体層6のインピーダンススイッチングによ
って液晶層11に印加される電圧をコントロールして行
なわれる。The liquid crystal light valve LVA is driven by first applying an AC voltage to the liquid crystal light valve LVA and controlling the voltage applied to the liquid crystal layer 11 by impedance switching of the photoconductor layer 6. .
【0051】また、一般に、液晶ライトバルブを高解像
度化するには、液晶ライトバルブを構成する各層を高抵
抗化する必要がある。しかし、例えば誘電体ミラー1
2、遮光層7のようなガラス基板1・2間にある中間の
層(以下、単に中間層と称する)のインピーダンスZM
を高抵抗化すると、書き込み光が入射するフォト状態で
は、中間層での分圧電圧が増え、液晶層11への分圧電
圧が減ることになる。したがって、中間層のインピーダ
ンスを高抵抗化した液晶ライトバルブは、微弱な書き込
み光で、効率よく液晶を駆動することができなくなる状
態、いわゆる光感度が悪い状態になる。故に、中間層を
高抵抗化すると液晶ライトバルブの感度が低下するとい
う致命的な問題が生じる。In general, in order to increase the resolution of the liquid crystal light valve, it is necessary to increase the resistance of each layer forming the liquid crystal light valve. However, for example, the dielectric mirror 1
2. Impedance ZM of an intermediate layer (hereinafter simply referred to as an intermediate layer) between the glass substrates 1 and 2 such as the light shielding layer 7.
When the resistance is increased, the divided voltage in the intermediate layer increases and the divided voltage to the liquid crystal layer 11 decreases in the photo state where the writing light is incident. Therefore, the liquid crystal light valve in which the impedance of the intermediate layer has a high resistance is in a state in which the liquid crystal cannot be efficiently driven by the weak writing light, that is, the so-called light sensitivity is poor. Therefore, increasing the resistance of the intermediate layer causes a fatal problem that the sensitivity of the liquid crystal light valve is lowered.
【0052】さらに、液晶ライトバルブの光感度を向上
させるために、書き込み光源の光量を上げることが考え
られるが、光量を上げれば、一般に画像の絵素のにじみ
が発生することになり、画像の解像度を低下させるとい
う問題が生じる。Further, in order to improve the photosensitivity of the liquid crystal light valve, it is conceivable to increase the light amount of the writing light source. However, if the light amount is increased, bleeding of the picture element of the image generally occurs, and The problem of lowering resolution occurs.
【0053】したがって、一般に、液晶ライトバルブに
おいては、高解像度化と高光感度化とはトレードオフの
関係にある。Therefore, in a liquid crystal light valve, generally, there is a trade-off relationship between high resolution and high photosensitivity.
【0054】つまり、液晶ライトバルブLVAを高輝
度、高解像度にするには、液晶層11に書き込み光が入
射しないダーク状態では、光導電体層6に、書き込み光
が入射するフォト状態では、例えば200μw/cm2
程度の微弱な書き込み光で液晶層11に電圧が印加され
るようにしなければならない。尚、印加電圧においてダ
ーク状態では液晶層11は反射率が最小に、フォト状態
では反射率が最大になるものとする。That is, in order to make the liquid crystal light valve LVA have high brightness and high resolution, for example, in the dark state where the writing light is not incident on the liquid crystal layer 11, in the photo state where the writing light is incident on the photoconductor layer 6, for example, 200 μw / cm 2
It is necessary to apply a voltage to the liquid crystal layer 11 with a weak writing light. It is assumed that the liquid crystal layer 11 has the minimum reflectance in the dark state and the maximum reflectance in the photo state in the applied voltage.
【0055】したがって、液晶ライトバルブLVAを高
輝度、高解像度にするには、ダーク状態での光導電体層
6のインピーダンスをZPCdark、フォト状態での光導電
体層6のインピーダンスをZPCphoto 、ダーク状態での
液晶層11のインピーダンスをZLCRmin、フォト状態で
の液晶層11のインピーダンスをZLCRmaxすると、Therefore, in order to make the liquid crystal light valve LVA have high brightness and high resolution, the impedance of the photoconductor layer 6 in the dark state is Z PCdark , and the impedance of the photoconductor layer 6 in the photo state is Z PCphoto . If the impedance of the liquid crystal layer 11 in the dark state is Z LCRmin and the impedance of the liquid crystal layer 11 in the photo state is Z LCRmax ,
【0056】[0056]
【数1】 [Equation 1]
【0057】[0057]
【数2】 [Equation 2]
【0058】とならなければならない。Must be
【0059】また、液晶層11などの液晶ライトバルブ
LVAを構成する各層はそれぞれ抵抗成分Rと容量成分
Cの並列回路に置き換えることができる。該並列回路の
合成インピーダンスZは、Further, each layer constituting the liquid crystal light valve LVA such as the liquid crystal layer 11 can be replaced with a parallel circuit of a resistance component R and a capacitance component C, respectively. The combined impedance Z of the parallel circuit is
【0060】[0060]
【数3】 (Equation 3)
【0061】と、表される。また、電極面積をS、膜厚
をd、真空誘電率をε0 、比誘電率をεr 、抵抗率をρ
とすると抵抗成分Rと容量成分CはそれぞれIt is expressed as follows. Further, the electrode area is S, the film thickness is d, the vacuum permittivity is ε 0 , the relative permittivity is ε r , and the resistivity is ρ.
Then, the resistance component R and the capacitance component C are respectively
【0062】[0062]
【数4】 [Equation 4]
【0063】と表されるので(3)式に代入するとSince it is expressed as
【0064】[0064]
【数5】 (Equation 5)
【0065】と表される。It is expressed as
【0066】また、液晶ライトバルブにおいて、高解像
度化と高光感度化とを両立させるためには、上記の
(1)、(2)式により、液晶層11および光導電体層
6のインピーダンスを所定のバランスにすることが必要
であると考えられる。とくに、高解像度化に伴う光感度
の低下の原因として、ガラス基板1およびガラス基板2
間に存在する液晶層11以外の光導電体層6、遮光層7
等の中間層の高抵抗化による液晶層11への分圧電圧低
下が考えられる。In the liquid crystal light valve, in order to achieve both high resolution and high photosensitivity, the impedances of the liquid crystal layer 11 and the photoconductor layer 6 are predetermined according to the above equations (1) and (2). It is considered necessary to make a balance of In particular, the glass substrate 1 and the glass substrate 2 are the causes of the decrease in photosensitivity associated with higher resolution.
Photoconductor layer 6 other than liquid crystal layer 11 and light-shielding layer 7 existing between
It is conceivable that the partial voltage of the liquid crystal layer 11 is lowered due to the higher resistance of the intermediate layer.
【0067】この液晶層11への分圧電圧を増加させる
方法として、以下の3種類の方法が考えられる。The following three types of methods can be considered as methods for increasing the divided voltage applied to the liquid crystal layer 11.
【0068】ダーク時の光導電体層6のインピーダン
スを上げるために光導電体層6の膜厚を厚くする。In order to increase the impedance of the photoconductor layer 6 in the dark, the film thickness of the photoconductor layer 6 is increased.
【0069】フォト時の光導電体層6のインピーダン
スを下げるために光導電体層6の光導電性を上げる。The photoconductivity of the photoconductor layer 6 is increased in order to lower the impedance of the photoconductor layer 6 during photo.
【0070】比誘電率ε⊥(電圧印加前の液晶の比誘
電率)が大きくΔεが小さい液晶を使用する。A liquid crystal having a large relative permittivity ε⊥ (relative permittivity of liquid crystal before voltage application) and a small Δε is used.
【0071】ところが、では、プロセスおよびコスト
面で問題がある。また、では、a−Si:Hを使用し
ているので光導電性に上限がある。However, there are problems in terms of process and cost. Also, in, since a-Si: H is used, there is an upper limit to the photoconductivity.
【0072】以上のことから、の方法を採用すること
が望ましいことが分かる。From the above, it is understood that it is desirable to adopt the method of.
【0073】したがって、上記のの比誘電率ε⊥が大
きくΔεが小さい液晶としては、上記の(1)、(2)
および(3)式より求まる液晶、例えば上記表2に示す
ものが現在の段階では最適であると考えられている。Therefore, as the liquid crystal having a large relative permittivity ε⊥ and a small Δε, the above (1), (2)
It is considered that the liquid crystal obtained by the equation (3), for example, the liquid crystal shown in Table 2 above is optimal at the present stage.
【0074】また、(1)、(2)および(3)式より
求まる最適な液晶の条件として、ダーク状態での液晶層
11のインピーダンスZLCRminが小さく、フォト状態で
の液晶層11のインピーダンスZLCRmaxが大きいことが
必要とされる。さらに、シュミレーション等により、現
段階では、上記の光導電体層6等の中間層に対して、液
晶の反射率が最小時の誘電率εLCmin が7〜8、液晶の
反射率が最大時の誘電率εLCmax が10〜11必要であ
ることが分かっている。As the optimum liquid crystal conditions obtained from the equations (1), (2) and (3), the impedance Z LCRmin of the liquid crystal layer 11 in the dark state is small, and the impedance Z L of the liquid crystal layer 11 in the photo state is small. Large LCRmax is required. Further, due to simulation or the like, at this stage, with respect to the intermediate layer such as the photoconductor layer 6 or the like, the dielectric constant ε LCmin when the reflectance of the liquid crystal is minimum is 7 to 8 and the reflectance of the liquid crystal is maximum when the reflectance is maximum. It has been found that a dielectric constant ε LCmax of 10-11 is required.
【0075】また、上記の方法で作成した液晶ライトバ
ルブLVAの光感度のプレティルト角依存性を調べるた
め、書き込み光量−反射率(P−R)特性を測定した。
その結果を以下に述べる。尚、本測定では、液晶ライト
バルブLVAaと液晶ライトバルブLVAc、即ち、液
晶層11には、表2に示す液晶Aを使用し、配向膜8・
9には、表1に示す配向膜aと配向膜cとを使用した2
種類の液晶ライトバルブでの書き込み光量−反射率(P
−R)特性を測定した。Further, in order to investigate the pretilt angle dependence of the photosensitivity of the liquid crystal light valve LVA produced by the above method, the writing light quantity-reflectance (PR) characteristic was measured.
The results will be described below. In this measurement, the liquid crystal light valve LVAa and the liquid crystal light valve LVAc, that is, the liquid crystal A shown in Table 2 was used for the liquid crystal layer 11, and the alignment film 8
9 used the alignment film a and the alignment film c shown in Table 1 2
Writing light amount-reflectance (P
-R) The characteristics were measured.
【0076】上記の測定結果を図3および図4に示す。
ここで、P−R特性はV−R特性で得られた反射率が最
小となる電圧もしくはしきい値電圧を印加し、書き込み
光量を変化させ反射率がどう変化するかをあらわしたも
のである。また、書き込み光量を増やしていき、反射率
が飽和の95%に達するのに必要な書き込み光量をスイッ
チング光量と定義する。The above measurement results are shown in FIGS. 3 and 4.
Here, the P-R characteristic represents how the reflectance is changed by applying a voltage or threshold voltage that minimizes the reflectance obtained by the VR characteristic and changing the writing light amount. . Further, the writing light quantity required to reach 95% of the saturation is defined as the switching light quantity by increasing the writing light quantity.
【0077】図3に示すように、プレティルト角θpが
1°である液晶ライトバルブLVAaでは、書き込み光
量を増加させていくとなだらかに反射率が増加している
ことが分かる。この時のスイッチング光量は、およそ1
000μW/cm2 であった。一方、図4に示すよう
に、プレティルト角θpが5°である液晶ライトバルブ
LVAcでは、書き込み光量を増加させていくと、少な
い書き込み光量で反射率が急激に増加していることが分
かる。この時のスイッチング光量はおよそ300μW/
cm2 であった。As shown in FIG. 3, in the liquid crystal light valve LVAa having the pretilt angle θp of 1 °, it can be seen that the reflectivity gradually increases as the writing light amount is increased. The switching light quantity at this time is about 1
It was 000 μW / cm 2 . On the other hand, as shown in FIG. 4, in the liquid crystal light valve LVAc having the pretilt angle θp of 5 °, it can be seen that as the writing light amount is increased, the reflectance sharply increases with a small writing light amount. The switching light quantity at this time is about 300 μW /
cm 2 .
【0078】したがって、微弱な書き込み光で駆動でき
るいわゆる高感度な液晶ライトバルブを得るには、プレ
ティルト角θpが1°より5°の方が好ましいことが分
かる。Therefore, it is understood that the pretilt angle θp is preferably 5 ° rather than 1 ° in order to obtain a so-called high-sensitivity liquid crystal light valve which can be driven by weak writing light.
【0079】また、液晶ライトバルブLVAaおよび液
晶ライトバルブLVAcの解像度の測定を行った。尚、
書き込み光量はスイッチング光量とする。Further, the resolution of the liquid crystal light valve LVAa and the liquid crystal light valve LVAc was measured. still,
The writing light quantity is the switching light quantity.
【0080】この結果、液晶ライトバルブLVAaの解
像度は、35linepair/mm 、液晶ライトバルブLVAc
の解像度は、40linepair/mm であった。従って、プレ
ティルト角θpが1°より5°の方が高光感度を保った
まま高解像度であることが分かった。As a result, the liquid crystal light valve LVAa has a resolution of 35 linepair / mm and the liquid crystal light valve LVAc.
Resolution was 40 linepair / mm. Therefore, it was found that the pretilt angle θp of 5 ° was higher than 1 ° and the resolution was high while maintaining high photosensitivity.
【0081】以上の各結果から、液晶Aを使用した液晶
ライトバルブLVAa〜液晶ライトバルブLVAd、液
晶Bを用いた液晶ライトバルブLVBa〜dおよび液晶
Cを用いた液晶ライトバルブLVCa〜dのスイッチン
グ光量のプレティルト角依存性を図5に示す。From the above results, the switching light amounts of the liquid crystal light valves LVAa to LVAd using the liquid crystal A, the liquid crystal light valves LVBa to LVBa using the liquid crystal B and the liquid crystal light valves LVCa to LVca using the liquid crystal C are obtained. FIG. 5 shows the pretilt angle dependence of the.
【0082】図5よりプレティルト角θpが大きくなる
につれスイッチング光量が小さくなっていることが分か
る。また、プレティルト角θpが3°から5°にかけて
スイッチング光量が急激に小さくなっている。これによ
って、高感度な液晶ライトバルブを実現するためには、
プレティルト角θpは3°以上であることが望ましいこ
とが分かる。尚、配向膜としてポリイミド膜を用いた場
合、プレティルト角の安定性からプレティルト角θpの
上限は約10°となる。It can be seen from FIG. 5 that the switching light amount decreases as the pretilt angle θp increases. Further, the switching light amount sharply decreases from the pretilt angle θp of 3 ° to 5 °. With this, in order to realize a highly sensitive liquid crystal light valve,
It can be seen that the pretilt angle θp is preferably 3 ° or more. When a polyimide film is used as the alignment film, the upper limit of the pretilt angle θp is about 10 ° because of the stability of the pretilt angle.
【0083】従って、高感度な液晶ライトバルブを実現
するためには、プレティルト角θpは、3°<θp<1
0°、好ましくは5°<θp<10°の関係を満たすこ
とが望ましい。Therefore, in order to realize a highly sensitive liquid crystal light valve, the pretilt angle θp is 3 ° <θp <1.
It is desirable to satisfy the relationship of 0 °, preferably 5 ° <θp <10 °.
【0084】本発明では、液晶ライトバルブLVAの液
晶層11と配向膜8・9との接触部位近傍の液晶分子の
プレティルト角が5°〜10°と高プレティルト角とな
るような配向膜8・9を用いることにより、本来トレー
ドオフの関係にあった解像度と光感度を両立させること
ができる。この結果、高解像度でかつ高光感度な光書込
型の液晶ライトバルブを実現することができる。According to the present invention, the alignment film 8 such that the pretilt angle of the liquid crystal molecules near the contact portion between the liquid crystal layer 11 of the liquid crystal light valve LVA and the alignment films 8 and 9 is a high pretilt angle of 5 ° to 10 °. By using 9, it is possible to achieve both resolution and light sensitivity, which are originally in a trade-off relationship. As a result, an optical writing type liquid crystal light valve having high resolution and high photosensitivity can be realized.
【0085】また、本発明では、高光感度な液晶ライト
バルブを実現できるため、書き込み光源をコンパクトに
でき、それゆえ本発明の液晶ライトバルブを用いたあら
ゆる応用システムをコンパクトにできる。Further, in the present invention, since a liquid crystal light valve having high photosensitivity can be realized, the writing light source can be made compact, and therefore, any application system using the liquid crystal light valve of the present invention can be made compact.
【0086】また、液晶表示モードとして平行配向を4
5°にねじったHFEモードを採用しているため、液晶
層11の作成時におけるプロセスを増やす事なく従来の
TNモードの液晶デバイスを作成するプロセスをそのま
ま用いることができ、生産が容易であり、また、新規な
設備投資を必要としない。したがって、液晶ライトバル
ブの製造に係る費用を低減させることができる。Further, as the liquid crystal display mode, the parallel alignment is set to 4
Since the HFE mode twisted at 5 ° is adopted, the conventional process for producing a TN mode liquid crystal device can be used as it is without increasing the process at the time of producing the liquid crystal layer 11, and the production is easy. Also, no new capital investment is required. Therefore, the manufacturing cost of the liquid crystal light valve can be reduced.
【0087】また、本実施例により作成した液晶ライト
バルブLVAcにより構成された投射型液晶表示装置と
してのプロジェクションシステムの一例を図6に示す。FIG. 6 shows an example of a projection system as a projection type liquid crystal display device composed of the liquid crystal light valve LVAc produced in this embodiment.
【0088】上記のプロジェクションシステムは、図6
に示すように、液晶ライトバルブLVAcが、画像生成
手段としてのTFT液晶パネル22r・22g・22b
を介して赤、緑及び、青の各映像を表示するための書き
込み光源として書き込みランプ21r・21g・21b
に接続された構成となっている。上記のTFT液晶パネ
ル22r・22g・22bは、それぞれの色信号(R・
G・B)に対応した画像を形成するものであり、これに
より、書き込みランプ21r・21g・21bから出射
された光によって、上記のTFT液晶パネルで形成され
た画像が液晶ライトバルブLVAcに書き込まれるよう
になっている。The above projection system is shown in FIG.
As shown in FIG. 5, the liquid crystal light valve LVAc is used as a TFT liquid crystal panel 22r, 22g, 22b as an image generating means.
Writing lamps 21r, 21g, 21b as writing light sources for displaying red, green, and blue images via the
It is configured to be connected to. The above-mentioned TFT liquid crystal panels 22r, 22g and 22b have their respective color signals (R.
The image formed by the TFT liquid crystal panel is written in the liquid crystal light valve LVAc by the light emitted from the writing lamps 21r, 21g, 21b. It is like this.
【0089】一方、上記のプロジェクションシステムに
は、読み出し光源としての読み出しランプ26が備えら
れ、この読み出しランプ26から出射された光は、レン
ズ系27を介して、フィルター28・29およびミラー
30を経て、上記の各色信号毎に設けられた偏光ビーム
スプリッタ23に入射される。この偏光ビームスプリッ
タ23に入射された光は、上記書き込み光の明暗レベル
に応じ個別に変調され、これによって得られる各読み出
し画像を偏光ビームスプリッタ23、レンズ系24など
の投射手段とてしての光学系31によりスクリーン25
へ合成拡大投射される。On the other hand, the above-mentioned projection system is provided with a read-out lamp 26 as a read-out light source, and the light emitted from this read-out lamp 26 passes through the lens system 27 and the filters 28 and 29 and the mirror 30. , And enters the polarization beam splitter 23 provided for each color signal. The light incident on the polarization beam splitter 23 is individually modulated according to the brightness level of the writing light, and each read image obtained by this is used as projection means such as the polarization beam splitter 23 and the lens system 24. Screen 25 by optical system 31
Is projected in a composite manner.
【0090】上記構成のプロジェクションシステムによ
り投射された画像は高解像度で高コントラストで良好で
あった。したがって、上記のような構成の液晶ライトバ
ルブを使用すれば、高輝度、高解像度、且つ高コントラ
ストな投射表示を容易に実現することができる投射型液
晶表示装置を提供することができる。The image projected by the projection system having the above-described structure was good in high resolution and high contrast. Therefore, by using the liquid crystal light valve having the above configuration, it is possible to provide a projection type liquid crystal display device that can easily realize high-luminance, high-resolution and high-contrast projection display.
【0091】尚、本発明は投射型液晶表示装置のほか本
発明の効果を損じない範囲内で様々な応用が可能であ
る。In addition to the projection type liquid crystal display device, the present invention can be applied to various applications within a range that does not impair the effects of the present invention.
【0092】[0092]
【発明の効果】請求項1の発明の液晶ライトバルブは、
以上のように、電極を有し、この電極上に少なくとも光
導電体層と光反射層とを備えた透明基板と、電極を有
し、上記透明基板と対を成す透明基板と、両透明基板に
形成され、液晶分子を配向させる配向膜と、この配向膜
間に液晶を封入して形成される液晶層とからなる光書込
み型の液晶ライトバルブにおいて、上記配向膜と液晶層
との接触部位近傍の液晶分子のプレティルト角θpが、
3°<θp<10°の範囲にある構成である。According to the liquid crystal light valve of the first aspect of the present invention,
As described above, a transparent substrate having an electrode and at least a photoconductor layer and a light reflecting layer on the electrode, a transparent substrate having an electrode and paired with the transparent substrate, and both transparent substrates A liquid crystal light valve of the optical writing type, which comprises an alignment film which is formed on a substrate and which aligns liquid crystal molecules, and a liquid crystal layer which is formed by enclosing liquid crystal between the alignment films, in a contact portion between the alignment film and the liquid crystal layer. The pretilt angle θp of liquid crystal molecules in the vicinity is
The configuration is in the range of 3 ° <θp <10 °.
【0093】これにより、本来トレードオフの関係にあ
った解像度と光感度を両立させることができるので、高
解像度を保ったまま微弱な書き込み光で駆動することが
できる。この結果、高解像度でかつ高光感度な光書込型
の液晶ライトバルブを実現することができる。As a result, the resolution and the photosensitivity, which are originally in a trade-off relationship, can be compatible with each other, so that it is possible to drive with a weak writing light while keeping the high resolution. As a result, an optical writing type liquid crystal light valve having high resolution and high photosensitivity can be realized.
【0094】また、高光感度な液晶ライトバルブを実現
できるため、書き込み光源をコンパクトにでき、それゆ
え本発明の液晶ライトバルブを用いたあらゆる応用シス
テムをコンパクトにできるという効果を奏する。Further, since a liquid crystal light valve with high photosensitivity can be realized, the writing light source can be made compact, and therefore, any application system using the liquid crystal light valve of the present invention can be made compact.
【0095】請求項2の発明の液晶ライトバルブは、光
導電体層が、シリコンを主成分とする非晶質半導体で形
成されている構成である。In the liquid crystal light valve of the second aspect of the present invention, the photoconductor layer is formed of an amorphous semiconductor containing silicon as a main component.
【0096】これにより、光導電体層の誘電率を液晶層
と同程度とすることができるので、より効果的に高解像
度でかつ高光感度な光書込型の液晶ライトバルブを実現
することができるという効果を奏する。As a result, the dielectric constant of the photoconductor layer can be made approximately the same as that of the liquid crystal layer, so that it is possible to more effectively realize an optical writing type liquid crystal light valve with high resolution and high photosensitivity. It has the effect of being able to.
【0097】請求項3の発明の液晶ライトバルブは、以
上のように、液晶層の液晶表示モードが、混成電界効果
モードを採用している構成である。As described above, the liquid crystal light valve according to the third aspect of the present invention has a structure in which the liquid crystal display mode of the liquid crystal layer adopts the mixed field effect mode.
【0098】これにより、液晶層作成時にプロセスを増
やす事なく従来のTNモードの液晶デバイスを作成する
プロセスをそのまま用いることができる。As a result, the conventional process for producing a TN mode liquid crystal device can be used as it is without increasing the number of processes when producing the liquid crystal layer.
【0099】したがって、液晶ライトバルブの製造に係
る費用を低減することができるという効果を奏する。Therefore, it is possible to reduce the cost for manufacturing the liquid crystal light valve.
【0100】請求項4の発明の投射型液晶表示装置は、
以上のように、赤、青及び緑に対応する書き込み画像を
生成する3つの書き込み画像生成手段と、上記書き込み
画像の入射に応答して3原色画像を出射する3つの光書
込型の液晶ライトバルブと、上記液晶ライトバルブに
赤、青及び緑の3原色読み出し光をそれぞれ入射しこれ
ら反射光を合成投射する投射手段とを備えた投射型液晶
表示装置において、上記液晶ライトバルブに、請求項
1、2または3記載の液晶ライトバルブを用いた構成で
ある。The projection type liquid crystal display device according to the invention of claim 4 is
As described above, three writing image generating means for generating writing images corresponding to red, blue and green, and three optical writing type liquid crystal lights for emitting three primary color images in response to incidence of the writing image. A projection type liquid crystal display device comprising a valve and projection means for respectively injecting read lights of three primary colors of red, blue and green into the liquid crystal light valve and combining and projecting the reflected lights thereof. The liquid crystal light valve described in 1, 2, or 3 is used.
【0101】これにより、高解像度で高コントラストな
投射型液晶表示装置を提供することができるという効果
を奏する。As a result, it is possible to provide a projection type liquid crystal display device having high resolution and high contrast.
【図1】本発明の実施例の液晶ライトバルブの断面図で
ある。FIG. 1 is a cross-sectional view of a liquid crystal light valve according to an embodiment of the present invention.
【図2】液晶の比誘電率と配向膜のプレティルト角との
関係を示すグラフである。FIG. 2 is a graph showing a relationship between a relative dielectric constant of liquid crystal and a pretilt angle of an alignment film.
【図3】本発明に係る液晶ライトバルブにおける書込光
量と反射率との関係を示すグラフである。FIG. 3 is a graph showing the relationship between the writing light amount and the reflectance in the liquid crystal light valve according to the present invention.
【図4】本発明に係る液晶ライトバルブにおける書込光
量と反射率との関係を示すグラフである。FIG. 4 is a graph showing the relationship between the writing light amount and the reflectance in the liquid crystal light valve according to the present invention.
【図5】液晶ライトバルブのスイッチング光量のプレテ
ィルト角依存性を示すグラフである。FIG. 5 is a graph showing the pretilt angle dependence of the switching light amount of a liquid crystal light valve.
【図6】本発明の液晶ライトバルブを使用した投射型液
晶表示装置の概略構成図である。FIG. 6 is a schematic configuration diagram of a projection type liquid crystal display device using the liquid crystal light valve of the present invention.
【図7】従来の液晶ライトバルブの断面図である。FIG. 7 is a cross-sectional view of a conventional liquid crystal light valve.
【図8】図7に示す液晶ライトバルブを使用した投射型
液晶表示装置の概略構成図である。8 is a schematic configuration diagram of a projection type liquid crystal display device using the liquid crystal light valve shown in FIG.
1 ガラス基板(透明基板) 2 ガラス基板(透明基板) 4 透明電極(電極) 5 対向電極(電極) 6 光導電体層 8 配向膜 9 配向膜 11 液晶層 12 誘電体ミラー(光反射層) 1 glass substrate (transparent substrate) 2 glass substrate (transparent substrate) 4 transparent electrode (electrode) 5 counter electrode (electrode) 6 photoconductor layer 8 alignment film 9 alignment film 11 liquid crystal layer 12 dielectric mirror (light reflection layer)
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 波多野 晃継 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 (72)発明者 森本 弘 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 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Akihisa Hatano 22-22 Nagaike-cho, Abeno-ku, Osaka-shi, Osaka Within Sharp Co., Ltd. Within the corporation
Claims (4)
電体層と光反射層とを備えた透明基板と、電極を有し、
上記透明基板と対を成す透明基板と、両透明基板に形成
され、液晶分子を配向させる配向膜と、この配向膜間に
液晶を封入して形成される液晶層とからなる光書込み型
の液晶ライトバルブにおいて、 上記配向膜と液晶層との接触部位近傍の液晶分子のプレ
ティルト角θpが、 3°<θp<10° の範囲にあることを特徴とする液晶ライトバルブ。1. A transparent substrate having an electrode and having at least a photoconductor layer and a light reflecting layer on the electrode, and an electrode.
A photo-writing type liquid crystal comprising a transparent substrate paired with the above transparent substrate, an alignment film formed on both transparent substrates for aligning liquid crystal molecules, and a liquid crystal layer formed by enclosing liquid crystal between the alignment films. In the light valve, the pretilt angle θp of liquid crystal molecules in the vicinity of the contact portion between the alignment film and the liquid crystal layer is in the range of 3 ° <θp <10 °.
る非晶質半導体で形成されていることを特徴とする請求
項1記載の液晶ライトバルブ。2. The liquid crystal light valve according to claim 1, wherein the photoconductor layer is formed of an amorphous semiconductor containing silicon as a main component.
効果モードであることを特徴とする請求項1または2記
載の液晶ライトバルブ。3. The liquid crystal light valve according to claim 1, wherein the liquid crystal display mode of the liquid crystal layer is a mixed field effect mode.
成する3つの書き込み画像生成手段と、上記書き込み画
像の入射に応答して3原色画像を出射する3つの光書込
型の液晶ライトバルブと、上記液晶ライトバルブに赤、
青及び緑の3原色読み出し光をそれぞれ入射しこれら反
射光を合成投射する投射手段とを備えた投射型液晶表示
装置において、 上記液晶ライトバルブに、請求項1、2または3記載の
液晶ライトバルブを用いたことを特徴とする投射型液晶
表示装置。4. Three writing image generating means for generating writing images corresponding to red, blue and green, and three optical writing type liquid crystal lights for emitting three primary color images in response to incidence of the writing image. Red on the bulb and the liquid crystal light bulb above,
A liquid crystal light valve according to claim 1, 2 or 3, wherein the liquid crystal light valve comprises a projection means for projecting read lights of three primary colors of blue and green and combining and projecting the reflected lights. A projection type liquid crystal display device characterized by using.
Priority Applications (1)
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