DE69221443T2

DE69221443T2 - Flüssigkristallichtventil und Informationsprozessor unter Verwendung desselben

Info

Publication number: DE69221443T2
Application number: DE69221443T
Authority: DE
Inventors: Akitsugu Hatano; Takashi Nojima; Tsuyoshi Okazaki; Yukihiro Sumida; Hidehiko Yamashita
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1991-12-09
Filing date: 1992-12-08
Publication date: 1998-02-05
Anticipated expiration: 2012-12-09
Also published as: DE69221443D1; EP0546797A1; US5467204A; EP0546797B1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

1. Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Flüssigkristall-Lichtventil. Genauer gesagt, betrifft die Erfindung ein Flüssigkristall-Lichtventil vom durch Licht adressierbaren Typ, wie es für einen Bildsensor, eine Anzeige vom Projektionstyp, für Bildverarbeitung usw. verwendbar ist, und sie betrifft einen Informationsprozessor, z. B. ein Bildkopiergerät, einen Faksimiletelegraph, einen Bildscanner und einen Strichcodeleser, die mit diesem Flüssigkristall-Lichtventil versehen sind.

2. Beschreibung der einschlägigen Technik

Herkömmliche Flüssigkristall-Lichtventile sind wie folgt beschaffen.
(1) Gemäß der Literaturstelle 1 (R. D. Sterling, R. D. Te Kolste, J. M. Haggerty, T. C. Borah, W. P. Bleha: SID Digest (1990) S. 327) wird ein Element unter Verwendung einer photoleitenden Schicht (amorphes Siliziumhydrid), einer Lichtsperrschicht (Cadmiumtellurid (CdTe)) und eines dielektrischen Spiegels und unter Verwendung eines Vertikalausrichtungsmodus in einer Flüssigkristallschicht hergestellt. Dieses Element wird bei einer Anzeige vom Projektionstyp verwendet.
(2) Gemäß der Literaturstelle 2 (G. Moddel, K. M. Johnson, W. Ki, R. A. Rice, L. A. Pagano-Stauffer, M. A. Handschy: Applied Physics Letter Vol. 55, No. 6 (1989), S. 537) wird ein Element unter Verwendung einer photoleitenden Schicht (amorphes Siliziumhydrid mit pin-Aufbau) und eines ferroelektrischen Flüssigkristalls hergestellt.
(3) Gemäß der Literaturstelle 3 (S. T. Wu, U. Eflon, T. Y. Hsu: Optical Letter Vol. 13, No. 1 (1988), S. 13) wird ein Element unter Verwendung einer Metalloxidfilm-Halbleiter(MOS)struktur von einkristallinem Silizium in einer photoleitenden Schicht und unter Verwendung eines nematischen Flüssigkristalls in einer Flüssigkristallschicht hergestellt. Dieses Element wird bei einem Bildwandlerelement zum Umwandeln von Strahlung im nahen Infrarot in sichtbare Strahlung verwendet.
(4) Gemäß der Literaturstelle 4 (Vorabveröffentlichung (1990) S. 745 von Fukushima und Kurokawa in einem Treffen in Zusammenhang mit gemeinsamen Vorträgen bei 37. Applied Physics) wird ein Element unter Verwendung einer photoleitenden Schicht (amorphes Siliziumhydrid), eines dielektrischen Spiegels und eines ferroelektrischen Flüssigkristalls hergestellt. Dieses Element wird bei paralleler optischer Verarbeitung verwendet.
Fig. 32 ist eine Schnittansicht, die den Aufbau eines herkömmlichen, üblichen Flüssigkristall-Lichtventils vom durch Licht adressierbaren Typ zeigt.
Wie es in Fig. 32 dargestellt ist, bestehen in einem Flüssigkristall-Lichtventil 200 transparente Elektroden 202a und 202b aus transparenten, leitenden Filmen von Zinndioxid (SnO&sub2;), und sie sind auf Glassubstraten 201a bzw. 201b ausgebildet. Als nächstes wird ein Film aus amorphem Siliziumhydrid (a-Si:H) als photoleitende Schicht 203 auf der transparenten Elektrode 202b hergestellt. Rohmaterialien für den Film aus amorphem Siliziumhydrid (a- Si:H), der die photoleitende Schicht 203 bildet, sind die Gase Silan und Wasserstoff. Dieser a-Si:H-Film wird unter Verwendung eines Plasma-CVD(chemische Verdampfung)-Verfahrens hergestellt.
Als nächstes wird ein Mehrfachschicht-Film aus Silizium und Siliziumoxid als dielektrischer Spiegel 204 durch ein Sputterverfahren auf der photoleitenden Schicht 203 hergestellt.
Als nächstes werden Polyimidfilme durch Schleuderbeschichtung jeweils als Ausrichtungsfilme 205a und 205b auf der transparenten Elektrode 202a bzw. dem dielektrischen Spiegel 204 hergestellt. Danach wird eine Molekühlausrichtungsverarbeitung durch Reiben der Oberflächen der Ausrichtungsfilme 205a und 205b ausgeführt.
Die Glassubstrate 201a und 201b, die jeweils die oben genannten Schichten und darauf befindlichen Filme tragen, werden mittels eines Abstandshalters 206 miteinander verklebt. Eine nematische Flüssigkristallmischung wird dadurch hergestellt, dass ein chirales Material als Flüssigkristallschicht 207 zu einem nematischen Flüssigkristall hinzugefügt wird und ein Einspritzen zwischen diese Glassubstrate und ein Abdichten zwischen diesen erfolgt, um dadurch das Flüssigkristall-Lichtventil 200 aufzubauen.
Im Flüssigkristall-Lichtventil 200 verwendete Anzeigemodi sind ein verdrillt-nematischer (TN) Modus, ein Modus mit hybridem elektrischem Feldeffekt, ein Gast-Wirt(GH)-Modus, ein Phasenübergangsmodus usw.
Durch eine Wechselspannungsquelle 208 wird eine Spannung an die transparenten Elektroden 202a und 202b des wie oben beschrieben aufgebauten Flüssigkristall-Lichtventils 200 angelegt.
Wenn Adressierungslicht 209 von der Seite des Glassubstrats 201b her auf das Flüssigkristall-Lichtventil 200 fällt, wird die Impedanz der photoleitenden Schicht 203 im Beleuchtungsbereich (im hellen Zustand) verringert, so dass die durch die Wechselspannungsquelle 208 angelegte Spannung an die Flüssigkristallschicht 207 angelegt wird. Im Gegensatz hierzu ändert sich die Impedanz der photoleitenden Schicht 203 in einem unbeleuchteten Bereich (im dunklen Zustand) nicht. In diesem dunklen Zustand wird keine Spannung an die Flüssigkristallschicht 207 angelegt.
Durch dieses Differenz zwischen hellen und dunklen Zuständen wird in der Flüssigkristallschicht 207 dem Adressierungslicht 209 entsprechende Information ausgebildet. Diese Information wird für ein Display vom Projektionstyp, für parallele optische Verarbeitung usw. verwendet.
Als Vorrichtung, die einen optischen Wellenleiter mit einem Flüssigkristall kombiniert, ist ein Element zum Schalten von durch einen optischen Wellenleiter hindurchgestrahltem Licht durch einen Flüssigkristall vorgeschlagen und in der Literaturstelle 5 (M. Ozaki, Y. Sadohara, T. Hatai, K. Yoshino: Japanese Journal Applied Physics Vol 29, No. 5 (1990), L843 angegeben.
Bei einem derartigen herkömmlichen Flüssigkristall-Lichtventil vom Lichtadressierungstyp wird Licht dazu verwendet, in der Flüssigkristallschicht ausgebildete, dem Adressierungslicht entsprechende Information zu lesen. Daher ist es erforderlich, ein optisches Lesesystem anzubringen.
Wenn dieses Flüssigkristall-Lichtventil bei verschiedenen Arten von Vorrichtungen verwendet wird, ist es erforderlich, einen Mechanismus zum Umsetzen eines optischen Signal in ein elektrisches Signal anzubringen, im Vergleich mit einer Vorrichtung (z. B. einer Anzeige vom Projektionstyp; zur Verwendung eines Lesesignals als optisches Signal, wie es der Fall ist, wenn ein Flüssigkristall-Lichtventil bei einer Vorrichtung (z. B. einem Bildsensor) zur Verwendung des Lesesignals als elektrisches Signal verwendet wird. Daher ist der Aufbau einer Vorrichtung unter Verwendung dieses Wandlermechanismus kompliziert und weist große Abmessungen auf.
Ferner haben sich verschiedene Informationsprozessoren wie Bildkopiergeräte, Faksimiletelegraphen, Bildscanner, Strichcodeleser usw. in jüngerer Zeit in Büros, Schulen usw. verbreitet.
Herkömmliche Informationsprozessoren werden wie folgt erzeugt.
Als nächstes wird der Aufbau eines herkömmlichen Bildkopiergeräts erläutert.
Fig. 33 ist eine Ansicht, die schematisch den Aufbau eines Bildleseabschnitts in einem herkömmlichen Bildkopiergerät zeigt.
Wie es in Fig. 33 dargestellt ist, verfügt der Bildleseabschnitt dieses herkömmlichen Bildkopiergeräts über ein optisches Abrastersystem 210. Dieses optische Abrastersystem 210 besteht aus einer Lichtquelle 213 mit einer Fluoreszenzlampe, einer Halogenlampe usw., einem ersten Spiegel 214, einem zweiten Spiegel 215, einem dritten Spiegel 216, einer Linse 214 und einem vierten Spiegel 218.
Die Lichtquelle 213, der erste Spiegel 214, der zweite Spiegel 215 sowie der dritte Spiegel 216 sind so aufgebaut, dass die Lichtquelle 213 und diese Spiegel durch eine nicht dargestellte Antriebsvorrichtung parallel zueinander entlang einer Fläche einer Vorlage 212 verstellt werden können (bidirektional entlang der Richtung von Pfeilen in Fig. 33).
Das optische Abrastersystem 210 ist so aufgebaut, dass an der Vorlage 212 reflektiertes Licht zu einer photoempfindlichen Trommel 211 gelenkt wird, wenn Licht von der Lichtquelle 213 auf die Vorlage 212 gestrahlt wird.
Bei einem derartigen Aufbau wird Licht von der Lichtquelle 213 auf die Vorlage 212 gestrahlt. An der Vorlage 212 reflektiertes Licht 219 wird über den ersten Spiegel 214, den zweiten Spiegel 215, den dritten Spiegel 216, die Linse 217 und den vierten Spiegel 218 entlang der in Fig. 33 dargestellten strichpunktierten Linie zur photoempfindlichen Trommel 211 gelenkt. So wird auf einer Oberfläche der photoempfindlichen Trommel 211 ein elektrostatisches, latentes Bild erzeugt. Dieses elektrostatische, latente Bild wird durch Entwicklung mit einem Toner als Tonerbild sichtbar gemacht. Danach wird dieses entwickelte Bild auf ein Blatt Papier übertragen, damit ein Kopiebild erzeugt wird.
Bei einem anderen Bildkopiergerät wird an der Vorlage reflektiertes Licht in ein elektrisches Signal umgesetzt, und dieses elektrische Signal wird durch eine Bildverarbeitungsschaltung verarbeitet. Danach wird z. B. ein photoempfindlicher Körper durch ein Laserausgangssignal so belichtet, dass auf dem photoempfindlichen Körper ein elektrostatisches, latentes Bild erzeugt wird.
Fig. 34 ist ein Blockdiagramm, das den Aufbau einer Schaltung zum Wandeln von an einer Vorlage reflektiertem Licht in ein elektrisches Signal und zum Übertragen dieses elektrischen Signals an eine Bildverarbeitungsschaltung in einem herkömmlichen Bildkopiergerät zeigt.
Wie es in Fig. 34 dargestellt ist, wird an der Vorlage reflektiertes Licht 220 durch ein optisches Abrastersystem mit einem Aufbau ähnlich dem des in Fig. 33 dargestellten optischen Abrastersystems 210 zu einem photoelektrischen Umsetzabschnitts 221 geführt, der aus einem Festkörper-Bildsensor wie einem CCD(ladungsgekoppeltes Bauteil) besteht, um dadurch ein Bild zu erzeugen. Der photoelektrische Wandlerabschnitt 221 gibt eine analoges elektrisches Signal an einen Analog/Digital(A/D)-Umsetzer 222 aus. Dieser A/D- Umsetzer 222 setzt das analoge elektrische Signal in ein digitales Signal um. Das umgesetzte digitale Signal wird in einen Bildspeicher 223 eingespeichert. Danach wird das digitale Signal durch die Bildverarbeitungsschaltung 224 aus dem Bildspeicher 223 ausgelesen, um Verarbeitungen auszuführen, wie sie zum Kopieren eines Bilds erforderlich sind.
Im in Fig. 33 dargestellten Bildkopiergerät, also in derartigen herkömmlichen Bildkopiergeräten, wird einer Vorlage entsprechendes reflektiertes Licht als Bild auf der photoempfindlichen Trommel ausgebildet, um dadurch ein Kopiebild herzustellen. Demgemäß ist es erforderlich, ein optisches System zum Abrastern der Vorlage anzubringen, so dass das gesamte Kopiergerät kompliziert ist und große Abmessungen aufweist.
Beim in Fig. 34 dargestellten Bildkopiergerät wird an der Vorlage reflektiertes Licht in ein elektrisches Signal umgewandelt, und dieses elektrische Signal wird durch die Bildverarbeitungsschaltung verarbeitet. Danach wird ein photoempfindlicher Körper durch ein Laserausgangssignal belichtet, um auf ihm ein elektrostatisches, latentes Bild herzustellen. Bei einem derartigen Bildkopiergerät ist es erforderlich, wenn das einem Vorlagenbild entsprechende reflektierte Licht in ein digitales Bildsignal umgewandelt wird, das optische Signal einmal in ein elektrisches Signal umzuwandeln und dann dieses elektrische Signal in ein optisches Signal zurückzuwandeln. Demgemäß ist es erforderlich, einen Mechanismus zur Wandlung und Rückwandlung anzubringen, so dass das Bildkopiergerät kompliziert ist und große Abmessungen aufweist.
Als nächstes wird der Aufbau eines herkömmlichen Faksimiletelegraphen erläutert.
Fig. 35 ist eine Ansicht, die den Aufbau eines Bildleseabschnitts in einem herkömmlichen Faksimiletelegraph oder Bildscanner zeigt.
Wie es in Fig. 35 dargestellt ist, verfügt der Bildleseabschnitt im herkömmlichen Faksimiletelegraph oder Bildscanner über ein Array 232 von Lichtemissionsdioden (LED), eine Linse 233 und ein Array 234 photoelektrischer Wandlerelemente (CCD) oder einen aus einem CCD bestehenden Zeilensensor.
Bei einem derartigen Aufbau fällt, wenn Licht vom LED-Array 232 auf eine Vorlage 231 mit zu lesender Bildinformation gestrahlt wird, an der Vorlage 231 reflektiertes Licht durch die Linse 233 auf das CCD-Array oder den Zeilensensor 234, und es wird durch dieses CCD-Array oder den Zeilensensor 234 in ein elektrisches Signal gewandelt.
Fig. 36 ist eine Schnittansicht, die einen Aufbau des CCD-Arrays 234 im in Fig. 35 dargestellten Faksimiletelegraph zeigt.
Wie es in Fig. 36 dargestellt ist, ist auf einem Glassubstrat 241 eine Lichtsperrschicht 242 angeordnet. Auf dieser Lichtsperrschicht 242 ist eine Isolierschicht 243 angeordnet, und auf dieser Isolierschicht 243 ist eine transparente Elektrode 244 angeordnet.
Eine photoleitende Schicht 245 besteht aus amorphem Siliziumhydrid (a- Si:H), und sie ist auf der transparenten Elektrode 244 angeordnet. Auf dem Glassubstrat 241 und der photoleitenden Schicht 245 ist eine Metallelektrode 246 angeordnet. Auf der Metallelektrode 246 und der photoleitenden Schicht 245 ist ein Schutzfilm 247 angeordnet.
Auf dem Glassubstrat 241, der Metallelektrode 246 und dem Schutzfilm 247 ist ein IC-Chip 248 angeordnet. Dieser IC-Chip 248 ist über einen Bonddraht 249 mit der Metallelektrode 246 verbunden, wodurch das CCD-Array 234 gebildet ist.
Wenn ein Vorlagenbild gelesen wird, wird Signallicht 240 von der Seite des Glassubstrats 241 her auf das CCD-Array 234 gestrahlt.
Bei einem derartigen herkömmlichen Faksimiletelegraph ist der Herstellprozess für das im Bildleseabschnitt angeordnete CCD-Array kompliziert, so dass der Faksimiletelegraph teuer ist. Ferner ist der Systemaufbau des Bildleseabschnitts mit einem Ansteuerabschnitt für das CCD-Array kompliziert.
Als nächstes wird der Aufbau herkömmlicher Bildscanner erläutert.
Es existieren zwei Arten herkömmlicher Bildscanner, die unabhängig verwendet werden, und die dadurch verwendet werden, dass ein Bildscanner mit einem elektronischen Dateisystem wie einem Textprozessor verbunden wird.
Mit diesen Scannern können Bilddaten dadurch gelesen werden, dass mit einem Zeilensensor in einer konstanten Richtung abgerastert wird, der aus einem photoelektrischen Wandlerelement wie einem CCD besteht.
Bei einem derartigen herkömmlichen Bildscanner wird der Zeilensensor im Bildleseabschnitt verwendet. Demgemäß kann durch einen Abrastervorgang keine Vorlage mit relativ großer Abmessung wie A4 oder B4 gelesen werden. Ferner ist, da die obige Linse verwendet wird, der Systemaufbau des Bildleseabschnitts kompliziert.
Als nächstes wird der Aufbau eines herkömmlichen Strichcodelesers erläutert.
Es hat sich ein sogenanntes integriertes Verwaltungssteuersystem verbreitet, das als sogenanntes POS-System bezeichnet wird, um in detaillierte Weise verschiedene Güter und Information zu verwalten, wie sie für Ladenketten erforderlich sind und um Arbeit, Zeit und Kosten in Supermärkten, Fast-Food-Läden usw. zu sparen, wenn der Informationsumfang zunimmt. Ein automatischer Informationsleser ist als eine von Informationseingabeeinrichtungen vorhanden. In einem solchen automatischen Informationsleser wird für Preisetiketten von Gütern erforderliche Information codiert und als Strichcode gedruckt. Dieser Strichcode wird durch einen Laserstrahl abgerastert, und die Menge des vom Strichcode reflektierten Lichts wird in ein elektrisches Signal gewandelt, um die angezeigte Information automatisch zu lesen.
Fig. 37 zeigt schematisch den Aufbau eines derartigen optischen Lesers als ein Beispiel. Als nächstes wird das Betriebsprinzip dieses optischen Lesers erläutert. Ein Laserstrahl von einem Laserstrahloszillator 251 wird durch ein Konvergenzlinsensystem 252 konvergiert. Ein Abrastervorgang unter Verwendung dieses Laserstrahls wird mit einem Polygonspiegel 253 hinsichtlich eines Strichcodeabschnitts 255 ausgeführt. Am Strichcodeabschnitt 255 reflektiertes Licht wird durch ein Kondensorlinsensystem 256 so empfangen, dass dieses Licht auf einen Photodetektor 257 fällt, der in der Brennpunktsposition dieses Lichts angeordnet ist. Helligkeit und Dunkelheit des reflektierten Laserstrahls ändern sich abhängig von weißen und schwarzen Strichen des Strichcodeabschnitts. Der Photodetektor 257 wandelt diesen reflektierten Laserstrahl in ein elektrisches Signal um und überträgt dieses Signal an einen Strichcode-Decodierer 258. Der Strichcode-Decodierer 258 decodiert diese elektrische Signal in Zahlenwerte, um die Strichcodeinformation zu lesen.
Ein anderer Strichcodeabschnitt wird unter Verwendung eines Galvanospiegels 254 usw. mehrfach abgerastert, um zu verhindern, dass der Strichcode durch einen teilweise verschmutzten Bereich usw. fehlerhaft gelesen wird, um dadurch genaue Information zu erzielen.
Jedoch müssen beim oben genannten Verfahren der Polygonspiegel 253 und der Galvanospiegel 254 mechanisch bewegt werden, um den Abrastervorgang durch den Laser auszuführen, so dass der Strichcodeleser große Abmessungen aufweist. Ferner besteht die Tendenz, dass der Strichcodeleser in einem Bereich zum mechanischen Verstellen des Polygonspiegels und des Galvanospiegels zerstört wird. Ferner werden, wenn eine Fläche des Polygonspiegels 253 durch einen Herstellfehler desselben oder durch eine Drehbewegung einer Achse des Polygonspiegels geneigt ist, Unregelmäßigkeiten der Abrasterlinien hinsichtlich eines Bilds verursacht, so dass beim Herstellen des Polygonspiegels hohe Genauigkeit erforderlich ist. Ferner muss eine Korrekturlinse angebracht werden, um Unregelmäßigkeiten der Abrasterlinien optische zu korrigieren, so dass der Strichcodeleser große Abmessungen aufweist und kompliziert ist.
Das Dokument US-A-3,980,395 offenbart einen Flüssigkristallschalter für einen optischen Wellenleiter, wobei die Kopplung von Licht in den und aus dem Wellenleiter abhängig vom Zustand einer benachbarten Flüssigkristallschicht gesteuert werden.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Daher ist es eine Aufgabe der Erfindung, eine Flüssigkristallvorrichtung der Art zu schaffen, bei der ein Bild dadurch schreibbar ist, dass durch dieses Bild moduliertes Licht auf die Vorrichtung gestrahlt wird, wobei es die Vorrichtung ermöglicht, die Bildinformation unmittelbar als elektrisches Signal auszugeben.
Die erfindungsgemäße Flüssigkristallvorrichtung kann dazu verwendet werden, folgendes zu schaffen:
- einen Informationsprozessor;
- ein kompaktes Bildkopiergerät, bei dem eine Bildlesefunktion und eine Bildanzeigefunktion kombiniert sind und in einem Bildleseabschnitt ausgeführt werden;
- einen Faksimiletelegraph mit vereinfachtem Aufbau, der kompakt hergestellt und billig gefertigt werden kann;
- einen Bildscanner zum einfachen Ausführen eines Bildlesevorgangs;
- einen Strichcodeleser, in dem sich kein mechanischer Antriebsabschnitt befindet und der kompakt ausgebildet ist und vereinfachten Aufbau und verbesserte Beständigkeit bei hoher Lesegenauigkeit aufweist; und
- eine Anzeigevorrichtung vom Projektionstyp.
Gemäß der Erfindung ist die durch den Anspruch 1 definierte Flüssigkristallvorrichtung geschaffen. Die Unteransprüche 2 bis 16 sind auf Ausführungsformen der Erfindung gerichtet.
Wenn kein Adressierungslicht vorliegt (im dunklen Zustand) und eine Spannung zwischen die Elektroden des ersten und zweiten Substrats der Vorrichtung gelegt wird, ist die Impedanz der photoleitenden Schicht größer als die der Flüssigkristallschicht. Demgemäß liegt praktisch keine Spannung am Flüssigkristall der Flüssigkristallschicht an, so dass sich der Ausrichtungszustand des Flüssigkristalls nicht ändert. In diesem Zustand ist der Brechungsindex des Flüssigkristalls auf einen kleineren Wert als dem des optischen Wellenleiters eingestellt, gesehen aus der Polarisationsrichtung von durch den optischen Wellenleiter übertragenen Licht. Demgemäß kann das Licht von der Lichtquelle durch den optischen Wellenleiter übertragen werden, so dass durch den optoelektrischen Wandler ein optisches Signal empfangen werden kann. Andererseits verringert sich, wenn im hellen Zustand, in dem Adressierungslicht auf die Vorrichtung fällt, eine Spannung an die Elektroden angelegt wird, die Impedanz der photoleitenden Schicht, und die Spannung wird an den Flüssigkristall der Flüssigkristallschicht angelegt, so dass der Ausrichtungszustand des Flüssigkristalls geändert wird. Dabei ist in einem Abschnitt des Flüssigkristalls mit geänderter Ausrichtung, nahe am optischen Wellenleiter, der Brechungsindex des Flüssigkristalls größer als der des optischen Wellenleiters, gesehen aus der Polarisationsrichtung von durch den optischen Wellenleiter gestrahltem Licht. Demgemäß leckt das Licht von der Lichtquelle in der Flüssigkristallrichtung in den genannten Abschnitt des Flüssigkristalls ein, während dieses Licht durch den optischen Wellenleiter übertragen wird. So ändert sich die Intensität eines vom optoelektrischen Wandler empfangenen optischen Signals. Demgemäß kann dem Adressierungslicht entsprechende Bildinformation elektrisch dadurch erhalten werden, dass der Abrastervorgang der Elektroden mit dem vom Wandler ausgegebenen elektrischen Signal synchronisiert wird. So kann die in der Flüssigkristallschicht ausgebildete Information, die dem Adressierungslicht entspricht, als optisches Signal gelesen werden, und es ist direktes Lesen als elektrisches Signal möglich.
Wenn an den Flüssigkristall keine Spannung angelegt wird, kann der Brechungsindex des Flüssigkristalls auf einen größeren Wert als dem des optischen Wellenleiters eingestellt werden, gesehen aus der Polarisationsrichtung von durch den optischen Wellenleiter übertragenem Licht. Demgegenüber kann, wenn eine Spannung an den Flüssigkristall angelegt wird, der Brechungsindex des Flüssigkristalls auf einem kleineren Wert als dem des optischen Wellenleiters eingestellt werden, gesehen aus der Polarisationsrichtung von durch den optischen Wellenleiter übertragenem Licht. Ferner wird der Brechungsindex des Flüssigkristalls, gesehen aus der Polarisationsrichtung des durch den optischen Wellenleiter übertragenen Lichts, bei einer Zunahme der angelegten Spannung groß oder klein. Demgemäß können Graustufendaten als elektrisches Signal ausgegeben werden.
Wenn eine Spannung gleichzeitig an alle Abrasterelektroden in einem Zustand angelegt wird, in dem das Adressierungslicht auf das Flüssigkristall-Lichtventil fällt, ändert sich der Ausrichtungszustand des Flüssigkristalls abhängig vom hellen oder dunklen Zustand. Wenn dabei Leselicht auf den Flüssigkristall gestrahlt wird, wird dieses Licht durch den Flüssigkristall entsprechend dem hellen oder dunklen Zustand elektrooptisch moduliert, so dass Information als optisches Signal entnommen werden kann.
Ferner kann bei einem Informationsprozessor einer Ausführungsform ein elektrisches Signal aus der Flüssigkristallvorrichtung zusammen mit einem optischen Signal entnommen werden, so dass ein kompakter Informationsprozessor realisiert ist, bei dem Information mit hoher Funktionalität verarbeitet werden kann.
Bei einer anderen Ausführungsform verfügt ein Bildkopiergerät über einen Bildleseabschnitt zum Lesen des Bilds einer Vorlage sowie einen Bilderzeugungsabschnitt zum Erzeugen eines Kopiebilds auf Grundlage von Bilddaten der durch den Bildleseabschnitt gelesenen Vorlage. Der Bildleseabschnitt enthält die erfindungsgemäße Flüssigkristallvorrichtung, so dass es nicht erforderlich ist, ein optisches System zum Abrastern einer Vorlage anzubringen. Demgemäß ist es möglich, ein kompaktes Bildkopiergerät mit hoher Funktionalität zu realisieren, bei dem eine Bildlesefunktion und eine Bildanzeigefunktion im Bildleseabschnitt miteinander kombiniert sind.
Bei einer weiteren Ausführungsform umfasst ein Faksimiletelegraph zum Aufzeichnen und Übertragen eines Bilds die erfindungsgemäße Flüssigkristallvorrichtung. Der Faksimiletelegraph umfasst ferner eine mit der Flüssigkristallvorrichtung verbundene Schaltung zum Anlegen einer Spannung an die Elektroden der zwei Substrate, um ein dem einfallenden Licht entsprechendes elektrisches Signal zu erhalten. Eines der zwei Substrate mit der photoleitenden Schicht kann durch eine Faserplatte gebildet sein.
Der Herstellprozess für eine derartige Flüssigkristallvorrichtung ist im Vergleich mit dem für ein CCD-Array usw., wie bei einem herkömmlichen Faksimiletelegraph verwendet, vereinfacht. Ferner ist die Flüssigkristallvorrichtung billig herstellbar. Demgemäß ist es möglich, einen billig herstellbaren Faksimiletelegraph zu schaffen.
Wenn eines der zwei Substrate mit der photoleitenden Schicht durch eine Faserplatte hergestellt wird, fällt das bild-modulierte Licht, das von einer Vorlage reflektiert wird, unmittelbar auf die Flüssigkristallvorrichtung, so dass kein Linsensystem erforderlich ist. Daher ist es moglich, einen Faksimiletelegraph herzustellen, der einfach fertigbar und kompakt ausbildbar ist.
Bei noch einer weiteren Ausführungsform verfügt ein Bildscanner über einen Bildleseabschnitt zum Lesen des Bilds einer Vorlage. Dieser Bildleseabschnitt enthält eine erfindungsgemäße Flüssigkristallvorrichtung. Bei einem derartigen Bildscanner kann der Lesevorgang für Bildinformation leicht ausgeführt werden, da im Bildleseabschnitt eine derartige Flüssigkristallvorrichtung verwendet ist.
Ferner kann eines der zwei Substrate der Flüssigkristallvorrichtung, das auf der Seite der photoleitenden Schicht liegt, durch eine Faserplatte gebildet sein. Demgemäß fällt von der Vorlage reflektiertes bild-moduliertes Licht unmittelbar auf die Flüssigkristallvorrichtung, so dass kein Linsensystem erforderlich ist. Demgemäß ist es möglich, einen Bildscanner mit vereinfachtem Aufbau zu realisieren, der kompakt hergestellt werden kann.
Eine andere Ausführungsform schafft einen Strichcodeleser zum optischen Lesen eines Strichcodes, mit der Flüssigkristallvorrichtung gemäß der Erfindung. Eine Faserplatte kann wirkungsvoll für mindestens eines der Substrate der Flüssigkristallvorrichtung verwendet werden.
Bei der bei dieser Ausführungsform verwendeten Flüssigkristallvorrichtung wird der Ausrichtungszustand der Flüssigkristallschicht benachbart zu einer ausgewählten Abrasterelektrode parallel zu Strichen des Strichcodes abhängig vom vom Strichcode reflektierten Licht geändert. Die Intensität des durch den optischen Wellenleiter rechtwinklig zur Abrasterelektrode gestrahlten Lichts wird abhängig von dieser Änderung des Ausrichtungszustands geändert. Diese Änderung der Lichtintensität wird durch einen Photodetektor erfasst, um Information aus dem Strichcode zu erhalten.
Gemäß einer derartigen Ausführungsform ist es nicht erforderlich, einen mechanischen Antriebsabschnitt wie den Polygonspiegel und den Galvanospiegel beim herkömmlichen Strichcodeleser anzubringen, und zwar unter Verwendung der Lichtquelle zum gleichzeitigen Beleuchten der gesamten Fläche eines Strichcodes sowie durch Verwenden der obigen Flüssigkristallvorrichtung in einem Leseabschnitt des Strichcodelesers. Demgemäß kann der Strichcodeleser kompakt hergestellt werden und die Beständigkeit des Strichcodelesers kann verbessert werden. Ferner ist der Systemaufbau des Strichcodelesers vereinfacht, da es nicht erforderlich ist, eine Korrekturlinse zum optischen Korrigieren von Abrasterunregelmäßigkeiten anzubringen. Ferner ist es nicht erforderlich, ein Kondensorlinsensystem, wie es im herkömmlichen Strichcodeleser verwendet wird, anzubringen, wenn mindestens eines der Substrate der Flüssigkristallvorrichtung durch eine Faserplatte gebildet wird. Demgemäß ist der Systemaufbau des Strichcodelesers weiter vereinfacht.
Weitere Aufgaben und Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung deutlich, wie sie in den beigefügten Zeichnungen veranschaulicht sind.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 ist eine Draufsicht, die den Aufbau eines Gegensubstrats in einem erfindungsgemäßen Flüssigkristall-Lichtventil zeigt.
Fig. 2 ist eine Schnittansicht, die den Aufbau eines Flüssigkristall-Lichtventils gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt.
Fig. 3A und 3B sind Schnittansichten des in Fig. 1 dargestellten Gegensubstrats.
Fig. 4 ist eine Schnittansicht entlang der Linie B-B in Fig. 1 zum Erläutern eines anderen Aufbaus des Gegensubstrats.
Fig. 5 ist eine Ansicht, die das Konzept eines Flüssigkristallmoleküls darstellt, um den Brechungsindex desselben zu erläutern.
Fig. 6A und 6B sind schematische Ansichten, die den Ausrichtungszustand des Flüssigkristallmoleküls zeigen, wenn Licht in einer TM-Mode durch einen optischen Wellenleiter hindurchgestrahlt wird.
Fig. 7A und 7B sind schematische Ansichten, die einen Betriebszustand des Flüssigkristall-Lichtventils in einem Zustand zeigen, in dem keine Ansteuerspannung an das Flüssigkristall-Lichtventil angelegt ist.
Fig. 8A und 8B sind schematische Ansichten, die einen Betriebszustand des Flüssigkristall-Lichtventils in einem Zustand zeigen, in dem eine Ansteuerspannung an dieses Flüssigkristall-Lichtventil angelegt ist.
Fig. 9A und 9B sind schematische Ansichten, die einen Ausrichtungszustand eines Flüssigkristallmoleküls zeigen, wenn Licht in einer TE-Mode durch den optischen Wellenleiter gestrahlt wird.
Fig. 10 ist eine Ansicht, die den Aufbau eines Informationsprozessors mit einem Mechanismus zum Unsetzen optischer Information in ein elektrisches Signal gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt.
Fig. 11 ist eine Ansicht, die den Systemaufbau eines Bildscanner unter Verwendung des in Fig. 1 dargestellten Flüssigkristall-Lichtventils 10 als Bildaufnahmeelement zeigt.
Fig. 12 ist eine Schnittansicht, die den Aufbau eines Flüssigkristall- Lichtventils gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt.
Fig. 13 ist eien Ansicht, die den Systemaufbau einer projizierenden Anzeigevorrictung unter Verwendung des in Fig. 12 dargestellten Flüssigkristall-Lichtventils als optisches Modulationselement zeigt.
Fig. 14 ist eine Ansicht, die den Systemaufbau einer Vorrichtung zeigt, die ein Kopiergerät mit einem Drucker unter Verwendung des in Fig. 12 dargestellten Flüssigkristall-Lichtventils kombiniert.
Fig. 15 ist eine Schnittansicht, die den Aufbau eiens Flüssigkristall- Lichtventils gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt.
Fig. 16A und 16B sind schematische Ansichten, die den Ausrichtungszustand eines Flüssigkristallmoleküls in einem ferroelektrischen Flüssigkristall zeigen, wenn Licht in einer TE-Mode durch einen optischen Wellenleiter hindurchgestrahlt wird.
Fig. 17 ist eine Ansicht, die den Systemaufbau eiener Bildphotographievorrichtung unter Verwendung des in Fig. 15 dargestellten Flüssigkristall- Lichtventils als Bildaufnahmeelement und unter Verwendung eines Bildsuchers zeigt.
Fig. 18 ist eine Ansicht, die den Systemaufbau eiens Bildkopiergeräts gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt.
Fig. 19 ist eine Schnittansicht, die den Aufbau eines Flüssigkristall- Lichtventils als erstes Ausführungsbeispiel zeigt, das einen Bildleseabschnitt des Bildkopiergeräts bei der Erfindung bildet.
Fig. 20 ist eine Schnittansicht, die den Aufbau eines Flüssigkristall- Lichtventils als zweites Ausführungsbeispiel zeigt, das dem Bildleseabschnitt des Bildkopiergeräts bei der Erfindung bildet.
Fig. 21 ist eine Ansicht, die den Systemaufbau eines Bildkopiergeräts gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt.
Fig. 22 ist eine Ansicht, die den Aufbau eines Faksimilegeräts gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt.
Fig. 23A, 23B und 23C sind eine Draufsicht, eine Schnittansicht bzw. eine weitere Schnittansicht, die den Aufbau eines Gegensubstrats des in Fig. 2 dargestellten Flüssigkristall-Lichtventils zeigen, wie im Faksimiletelegraph bei der Erfindung vorhanden.
Fig. 24 ist eine Konstruktionsansicht, die ein Ausführungsbeispiel eines Bildleseabschnitts des Faksimiletelegraphen oder des Bildscanners mit dem Flüssigkristall-Lichtventil zeigt.
Fig. 25 ist eine Schnittansicht, die den Aufbau eines Flüssigkristall- Lichtventils als zweites Ausführungsbeispiel zeigt, das im Faksimiletelegraph oder im Bildscanner bei der Erfindung angeordnet ist.
Fig. 26 ist eine Konstruktionsansicht, die ein anderes Ausführungsbeispiel des Bildleseabschnitts des Faksimiletelegraphen mit dem Flüssigkristall- Lichtventil zeigt.
Fig. 27 ist eine Konstruktionsansicht, die ein Ausführungsbeispiel eines Wandlermechanismus zum Wandeln von Information enthaltendem Licht in ein elektrisches Signal zeigt, wie im erfindungsgemäßen Bildscanner enthalten.
Fig. 28 ist eine Konstruktionsansicht, die ein anderes Ausführungsbeispiel des Bildleseabschnitts im Bildscanner mit dem Flüssigkristall-Lichtventil zeigt.
Fig. 29 ist eine Ansicht, die den Aufbau eines Strichcodelesers gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt.
Fig. 30 ist eine Schnittansicht, die ein Flüssigkristall-Lichtventil zeigt, wie es in einem Strichcodeleser gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung verwendet ist.
Fig. 31 ist eine Ansicht, die den Aufbau eines Strichcodelesers gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt.
Fig. 32 ist eine Schnittansicht, die den Aufbau eines herkömmlichen, üblichen Flüssigkristall-Lichtventils vom Lichtadressierungstyp zeigt.
Fig. 33 ist eine Ansicht, die schematisch den Aufbau eines Bildleseabschnitts bei einem herkömmlichen Bildkopiergerät zeigt.
Fig. 34 ist ein Blockdiagramm, das den Aufbau einer Schaltung im herkömmlichen Bildkopiergerät und die Umsetzung von an einer Vorlage reflektiertem Licht in ein elektrisches Signal und die Übertragung dieses elektrischen Signals an eine Bildverarbeitungsschaltung zeigt.
Fig. 35 ist eine Ansicht, die den Aufbau eines Bildleseabschnitts in einem herkömmlichen Faksimiletelegraph oder einem Bildscanner zeigt.
Fig. 36 ist eine Schnittansicht, die den Aufbau eines CCD-Arrays zeigt, wie es im in Fig. 35 dargestellten Faksimiletelegraph enthalten ist.
Fig. 37 ist eine Ansicht, die den Aufbau eines herkömmlichen Strichcodelesers zeigt.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE

Als nächstes werden unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben.
Fig. 2 ist eine Schnittansicht, die den Aufbau eines Flüssigkristall-Lichtventils gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt.
Wie es in Fig. 2 dargestellt ist, verfügt ein Flüssigkristall-Lichtventil 10 bei diesem Ausführungsbeispiel über Glassubstrate 11, 12, einen Antireflexionsfilm 13, eine transparente Elektrode 14, eine Gegenelektrode 15, einen optischen Wellenleiter 16, eine photoleitende Schicht 17, eine Lichtsperrschicht 18, Ausrichtungsfilme 19, 20, einen Abstandshalter 21 und eine Flüssigkristallschicht 22.
Dieses Flüssigkristall-Lichtventil 10 wird wie folgt hergestellt.
Als erster wird ein transparenter, leitender Film aus Zinndioxid (SnO&sub2;) unter Verwendung eines Sputterverfahrens auf das als lichtdurchlässiges Substrat wirkende Glassubstrat 11 aufgedampft. Dieser transparente, leitende Film wird durch eine Photolithographieprozess in Streifenform strukturiert, damit eine transparente Elektrode 14 für Abrasterung erzeugt wird.
Als nächstes wird auf der transparenten Elektrode 14 ein Film aus amorphem Siliziumhydrid (a-Si:H) als photoleitende Schicht 17 hergestellt. Ausgangsmaterialien für den die photoleitende Schicht 17 bildenden Film aus amorphem Siliziumhydrid (a-Si:H) sind die Gase Silan (SiH&sub4;) und Wasserstoff (H&sub2;). Dieser a-Si:H-Film wird unter Verwendung eines Plasma-CVD(chemische Aufdampfung)-Verfahrens hergestellt. Dieser Film aus amorphem Siliziumhydrid (a-Si:H) hat eine Dicke von ungefähr 6 µm.
Die Dicke des a-Si:H-Films wird wünschenswerterweise im Bereich von 3 µm bis 6 µm eingestellt.
Als nächstes wird durch Schleuderbeschichten auf der photoleitenden Schicht 17 ein Acrylharz vom Typ mit dispergiertem Kohlenstoff hergestellt und vorzugsweise einer Reibebearbeitung unterzogen, um eine Lichtsperrschicht 18 zu erhalten, um Licht zu sperren, das von der Seite einer später beschriebenen Flüssigkristallschicht auf die photoleitende Schicht 17 fällt.
Auf der Eintrittsseite des Schreiblichts 23, das dem Bildsignal entspricht, hinsichtlich des Glassubstrats 11, wird ein Antireflexionsfilm 13 hergestellt, der verhindert, dass dieses Licht an einer Fläche dieses Glassubstrats 11 reflektiert wird.
Als obiges lichtdurchlässiges Substrat kann anstelle eines Glassubstrats eine Faserplatte verwendet werden.
Auf das dem Glassubstrat 11 gegenüberstehende Glassubstrat 12 wird unter Verwendung eines Sputterverfahrens ein transparenter, leitender Film aus Indiumoxid (ITO) mit eindotiertem Zinn aufgedampft, um dadurch eine Gegenelektrode 15 auszubilden.
Als nächstes wird durch selektive Photopolymerisation unter Verwendung eines hochpolymeren Dünnfilms ein optischer Wellenleiter 16 in Form eines Streifens auf der Gegenelektrode 15 hergestellt.
Als nächstes wird durch Schleuderbeschichten ein Polyimidfilm als jeweiliger Ausrichtungsfilm 19 und 20 auf der Lichtsperrschicht 18 bzw. dem optischen Wellenleiter 16 hergestellt. Danach erfolgt durch Reiben der Oberflächen der Ausrichtungsfilme 19 und 20 eine Molekülausrichtungsverarbeitung.
Die Glassubstrate 11 und 12 mit den darauf befindlichen obigen Schichten und Filmen werden über einen Abstandshalter 21 miteinander verklebt. Zwischen die Glassubstrate 11 und 12 wird ein nematischer Flüssigkristall mit positiver dielektrischer Konstante eingespritzt und vakuumdicht als Flüssigkristallschicht 22 eingeschlossen, um dadurch ein Flüssigkristall-Lichtventil 10 aufzubauen.
Die Ausrichtungsrichtung eines Flüssigkristallmoleküls wird so eingestellt, dass der Brechungsindex des Flüssigkristalls größer als der des optischen Wellenleiters ist, gesehen von der Polarisationsrichtung des durch den optischen Wellenleiter 16 hindurchgestrahlten Lichts, wenn eine Spannung an den Flüssigkristall angelegt wird. Diese Ausrichtungsrichtung wird auch so eingestellt, dass der Brechungsindex des Flüssigkristalls kleiner als der des optischen Wellenleiters ist, gesehen aus der Polarisationsrichtung des durch den optischen Wellenleiter 16 hindurchgestrahlten Lichts, wenn am Flüssigkristall keine Spannung anliegt.
Der Torsionswinkel des Flüssigkristalls ist auf oº bis 60º eingestellt, und er ist vorzugsweise auf 45º eingestellt. Der Kippwinkel des Flüssigkristalls ist vorzugsweise auf 0,05º bis 30º eingestellt.
Zum Beispiel wird ein Material für den Flüssigkristall in der Flüssigkristallschicht 22 unter Verwendung von ZLI-4389, hergestellt von Merck Corp., aufgebaut, mit dem Brechungsindex ne = 1,66 in axialer Richtung eines Flüssigkristallmoleküls und dem Brechungsindex no = 1,50 in der Richtung rechtwinklig zur Achse eines Flüssigkristallmoleküls. Die Flüssigkristallschicht 22 hat eine Dicke von ungefähr 4 µm. Zu diesem Flüssigkristall wird abhängig von den Erfordernissen etwas cholesterischer Flüssigkristall zugegeben.
Abhängig von den Erfordernissen kann kein Ausrichtungsfilm 20 angebracht werden, da Flüssigkristallmoleküle durch die Reibebearbeitung auch auf dem optischen Wellenleiter 16 ausgerichtet werden.
Der Einfachheit halber sind ein Photodetektor 29 und eine Lichtquelle 30, wie sie später beschrieben werden, in Fig. 2 weggelassen.
Der Aufbau des Gegensubstrat 25, das aus dem Glassubstrat 12, der Gegenelektrode 15, dem optischen Wellenleiter 16 und dem Ausrichtungsfilm 20, wie in Fig. 2 dargestellt, besteht, wird als nächstes erläutert.
Fig. 1 ist eine Draufsicht, die den Aufbau des Gegensubstrats 25 im erfindungsgemäßen Flüssigkristall-Lichtventil zeigt. Die Fig. 3A und 3B sind Schnittansichten des in Fig. 1 dargestellten Gegensubstrats 25, und sie sind jeweils entlang den Linien A-A bzw. B-B in Fig. 1 aufgenommen. In diesen Fig. 3A und 3B ist der Ausrichtungsfilm 20 weggelassen.
Wie es in diesen Figuren dargestellt ist, verfügt das Gegensubstrat 25 über das Glassubstrat 12, die Gegenelektrode 15, den optischen Wellenleiter 16, einen Photodetektor 29 und eine Lichtquelle 30. Der optische Wellenleiter 16 besteht aus einer unteren Mantelschicht 26, einer Kernschicht 27 und einer Mantelschicht 28.
Das Gegensubstrat 25 wird wie folgt hergestellt.
Als erstes wird auf der gesamten Oberfläche des Glassubstrats 12 ein transparenter, leitender Film aus ITO hergestellt, um dadurch eine Gegenelektrode 15 aufzubauen.
Als nächstes wird durch Schleuderbeschichten die untere Mantelschicht 26 des optischen Wellenleiters 16 aus Epoxidharz hergestellt. Auf der unteren Mantelschicht 26 wird durch Schleuderbeschichten ein Film aus Bisphenol-Z- Polycarbonat (PCZ) mit einem photopolymerisierbaren Monomer (Acrylat wie Methylacrylat) hergestellt. Auf diesen PCZ-Film wird durch eine Photomaske in Form eines Streifens Ultraviolettstrahlung gestrahlt, um dadurch diesen PCZ-Film selektiv zu polymerisieren. So wird eine PCZ-Schicht als Kernschicht 27 in Streifenform ausgebildet. Ferner wird ein Mischmaterial von PCZ und Polyacrylat mit einem Brechungsindex unter dem von PCZ als Mantelschicht 28 in Streifenform ausgebildet. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist der Brechungsindex n der Kernschicht 27 auf 1,59 eingestellt, und der Brchungsindex n der Mantelschicht 28 ist auf 1,56 eingestellt.
Der optische Wellenleiter 16 besteht aus der unteren Mantelschicht 26, der Kernschicht 27 und der Mantelschicht 28, wie oben angegeben. Die Lichtquelle 30 und der Photodetektor 29 sind jeweils mit den beiden Enden dieses optischen Wellenleiters 16 verbunden.
Zum Beispiel besteht die Lichtquelle 30 aus einem Laser, einer Lichtemissionsdiode (LED) usw. Die Lichtquelle 30 ist so mit dem optischen Wellenleiter 16 verbunden, dass eine polarisierte Welle in den optischen Wellenleiter 16 gelenkt werden kann (in einer TE- oder einer TM-Mode).
Zum Beispiel besteht der Photodetektor 29 aus a-Si:H- und a-SiGe:H-Dioden usw., abhängig von der Wellenlänge der Lichtquelle 30. Der Photodetektor 29 ist mit dem optischen Wellenleiter 16 so verbunden, dass er Licht von diesem empfängt.
Fig. 4 ist eine Schnittansicht entlang der Linie B-B in Fig. 1, um einen anderen Aufbau des Gegensubstrats 25 zu erläutern.
Beim obigen, in dem Fig. 3A und 3B dargestellten Ausführungsbeispiel, ist die Gegenelektrode 15 auf der gesamten Oberfläche des Glassubstrats 12 ausgebildet. Jedoch kann, wie es in Fig. 4 dargestellt ist, die Gegenelektrode 15 streifenförmig auf dem Glassubstrat 12 ausgebildet sein, und der aus der unteren Mantelschicht 26, der Kernschicht 27 und der Mantelschicht 28 bestehende optische Wellenleiter kann streifenförmig auf der Gegenelektrode 15 ausgebildet sein. In diesem Fall sind die Gegenelektrode und eine Abrasterelektrode so angeordnet, dass diese Elektroden zueinander rechtwinklig verlaufen.
Das Gegensubstrat besteht aus einem transparenten Substrat, jedoch kann es auch aus einem Substrat aus einkristallinem Silizium oder einem Substrat aus einkristallinem Galliumarsenid (GaAs) bestehen. Wenn ein jeweiliges dieser einkristallinen Substrate verwendet wird, können die Lichtquelle und der Photodetektor auf jedem dieser einkristallinen Substrate ausgebildet werden.
Die Glassubstrate 11 und 12 entsprechen einem Ausführungsbeispiel zweier Substrate beim erfindungsgemäßen Flüssigkristall-Lichtventil.
Der optische Wellenleiter 16 ist ein Ausführungsbeispiel eines optischen Wellenleiters bei einem erfindungsgemäßen Flüssigkristall-Lichtventil. Die photoleitende Schicht 17 ist ein Ausführungsbeispiel einer photoleitenden Schicht bei einem erfindungsgemäßen Flüssigkristall-Lichtventil. Der Photodetektor 29 ist ein Ausführungsbeispiel einer Lichtempfangseinrichtung bei einem erfindungsgemäßen Flüssigkristall-Lichtventil. Die Lichtquelle 30 ist ein Ausführungsbeispiel einer Lichtquelle bei einem erfindungsgemäßen Flüssigkristall-Lichtventil.
Als nächstes wird die Funktion des wie oben aufgebauten Flüssigkristall- Lichtventils 10 erläutert.
Fig. 5 ist eine Ansicht, die das Konzept eines Flüssigkristallmoleküls zum Erläutern des Brechungsindex desselben zeigt.
Wie es in Fig. 5 dargestellt ist, ist ein Flüssigkristallmolekül 31 hinsichtlich des Brechungsindex ne dieses Flüssigkristallmoleküls in seiner axialen Richtung x und hinsichtlich des Brechungsindex n&sub0; in der Richtung Y rechtwinklig zu dieser Molekülachsenrichtung X anisotrop. Es gilt die Beziehung ne > n&sub0;. Der Brechungsindex nw der Kernschicht im optischen Wellenleiter sowie die Brechungsindizes ne und no des Flüssigkristallmoleküls sind so eingestellt, dass die Beziehung ne > nw > no erfüllt ist.
Bei einer derartig eingestellten Beziehung ändert sich die Intensität von durch den optischen Wellenleiter hindurchgestrahltem Licht abhängig vom Ausrichtungszustand des Flüssigkristallmoleküls. Das heißt, dass dann, wenn nw > no gilt, kein durch den optischen Wellenleiter hindurchgestrahltes Licht in die Flüssigkristallschicht ausleckt, so dass dieses Licht ohne Schwächung übertragen werden kann. Im Gegensatz hierzu leckt, wenn ne > nw gilt, das durch den optischen Wellenleiter hindurchgestrahlte Licht in die Flüssigkristallschicht aus, so dass dieses Licht geschwächt wird.
Die Fig. 6A und 6B sind schematische Ansichten, die den Ausrichtungszustand eines Flüssigkristallmoleküls zeigen, wenn Licht in einer TM-Mode durch den optischen Wellenleiter 16 gestrahlt wird. Fig. 6A zeigt den Querschnitt eines Hauptabschnitts des Flüssigkristall-Lichtventils 10. Fig. 6B zeigt das in Fig. 6A dargestellte Flüssigkristall-Lichtventil 10 von oben (in der Richtung eines Pfeils C).
Die Fig. 6A und 6B zeigen schematisch das Glassubstrat 12 des optischen Wellenleiters 16. In diesen Figuren sind die Gegenelektrode 15 usw. weggelassen. Wie es in diesen Figuren dargestellt ist, entspricht der Brechungsindex eines Flüssigkristallmoleküls 31 ungefähr no, wenn an das Flüssigkristallmolekül keine Spannung angelegt ist, was für Licht 36 in einer TM- Mode von der in den Fig. 1 und 3A dargestellten Lichtquelle 30 gilt. Im Gegensatz hierzu kann, wenn Spannung am Flüssigkristallmolekül anliegt, der Brechungsindex eines Flüssigkristallmoleküls 31b als ungefähr ne entsprechend angesehen werden.
Die Fig. 7A und 7B sind schematische Ansichten, die Betriebszustände des Flüssigkristall-Lichtventils 10 zeigen, wenn an dieses keine Ansteuerspannung angelegt ist. Fig. 7A zeigt den Betriebszustand des Flüssigkristall- Lichtventils 10, wenn kein Adressierlicht auf es fällt ( im dunklen Zustand). Fig. 7B zeigt einen Betriebszustand des Flüssigkristall-Lichtventils 10, wenn Adressierlicht auf es fällt (in hellem Zustand).
In den Fig. 7A und 7B sind dieselben Konstruktionselemente wie beim in Fig. 2 dargestellten Flüssigkristall-Lichtventil 10 mit denselben Bezugszahlen wie in Fig. 2 gekennzeichnet. Zum Beispiel sind der Antireflexionsfilm 12 usw., wie in Fig. 2 dargestellt, weggelassen, und die Form der transparenten Elektrode 14 ist vereinfacht, da durch diese Elemente die Erläuterung des Flüssigkristall-Lichtventils nicht beeinflusst wird.
Wie es in den Fig. 7A und 7B dargestellt ist, entspricht, wenn durch eine Wechselspannungsquelle 35 keine Spannung zwischen eine Gegenelektrode 15 und die transparente Elektrode 14 des Flüssigkristall-Lichtventils 10 angelegt wird, der Brechungsindex einer Flüssigkristallschicht 22 ungefähr no, und zwar betreffend Licht 36 in einer TM-Mode, unabhängig davon, ob Adressierlicht 37 auftrifft oder nicht, d.h. unabhängig vom hellen oder dunklen Zustand, wenn Licht 36 in einer TM-Mode von der in den Fig. 1 und 3A dargestellten Lichtquelle 30 zum optischen Wellenleiter 16 gesendet wird. Demgemäß wird das gesendete Licht ohne Abschwächung durch den optischen Wellenleiter 16 hindurchgestrahlt.
Die Fig. 8A und 8B sind schematische Ansichten, die Betriebszustände des Flüssigkristall-Lichtventils 10 zeigen, wenn die Ansteuerspannung an ihm anliegt. Fig. 8A zeigt einen Betriebszustand des Flüssigkristall-Lichtventils 10, wenn kein Adressierlicht auf dieses trifft (dunkler Zustand). Fig. 8B zeigt einen Betriebszustand des Flüssigkristall-Lichtventils 10, wenn Adressierlicht auf es fällt (heller Zustand).
In den Fig. 8A und 8B sind dieselben Konstruktionselemente wie beim in Fig. 2 dargestellten Flüssigkristall-Lichtventil 10 mit denselben Bezuqszahlen wie in Fig. 2 gekennzeichnet. Zum Beispiel sind der Antireflexionsfilm 13 usw., wie in Fig. 2 dargestellt, weggelassen, und die Form der transparenten Elektrode 14 ist vereinfacht, da durch diese Elemente die Erläuterung des Flüssigkristall-Lichtventils nicht beeinflusst wird.
Wie es in den Fig. 8A und 8B dargestellt ist, ist, wenn eine Ansteuerspannung durch eine Wechselspannungsquelle 35 zwischen eine Gegenelektrode 15 und die transparente Elektrode 14 des Flüssigkristall-Lichtventils 10 gelegt wird und Licht 36 in einer TM-Mode an einen optischen Wellenleiter 16 gesendet wird, die Impedanz der photoleitenden Schicht 17 im dunklen Zustand hoch, in dem kein Adressierlicht 37 auf das Flüssigkristall-Lichtventil 10 fällt. Demgemäß wird beinahe keine Spannung an die Flüssigkristallschicht 22 angelegt, so dass sich der Ausrichtungszustand des Flüssigkristallmoleküls 32A nicht ändert. Wenn in diesem Fall Licht 36 in einer TM- Mode durch den optischen Wellenleiter 16 gestrahlt wird, entspricht der Brechungsindex der Flüssigkristallschicht 22 ungefähr no hinsichtlich Licht 36 in der TM-Mode. Daher wird dieses Licht ohne Abschächung durch den optischen Wellenleiter 16 hindurchgestrahlt.
Im Gegensatz hierzu wird, wenn Adressierlicht 37 im hellen Zustand auf das Flüssigkristall-Lichtventil 10 fällt, die Impedanz der photoleitenden Schicht 17 verringert, so dass eine Spannung an die Flüssigkristallschicht 22 angelegt wird und der Ausrichtungszustand des Flüssigkristallmoleküls 328 geändert wird. In diesem Fall entspricht der Brechungsindex der Flüssigkristallschicht 22 ungefähr ne hinsichtlich Licht 36 in einer TM-Mode, wenn solches Licht 36 in einer TM-Mode von der in den Fig. 1 und 3A dargestellten Lichtquelle 30 an den optischen Wellenleiter 16 gesendet wird. Demgemäß wird das hindurchgestrahlte Licht in einem Bereich geschwächt, in dem die Spannung an der Flüssigkristallschicht anliegt (d.h. in einem Bereich, in den sich die transparente Elektrode 14 erstreckt). Daher ist die Intensität des durch den optischen Wellenleiter 16 gestrahlten Lichts verringert.
Im Ergebnis wird ein diesem Ausrichtungszustand eines Flüssigkristalls entsprechendes elektrisches Signal erhalten, wenn diese Lichtintensität vom in den Fig. 1 und 3 dargestellten Photodetektor 29 an einem Anschlussende des optischen Wellenleiters 16 erfasst wird. Ferner können Graustufendaten als elektrisches Signal ausgegeben werden, da der Brechungsindex des Flüssigkristalls, gesehen aus der Polarisationsrichtung von durch den optischen Wellenleiter 16 hindurchgestrahltem Licht, bei zunehmender angelegter Spannung zunimmt. Umgekehrt kann der Brechungsindex des Flüssigkristalls auf einen größeren Wert als dem des optischen Wellenleiters 16 eingestellt werden, gesehen aus der Polarisationsrichtung des durch den optischen Wellenleiter 16 hindurchgestrahlten Lichts, wenn keine Spannung an den Flüssigkristall angelegt wird. Ferner kann der Brechungsindex des Flüssigkristalls auf einen kleineren Wert als dem des optischen Wellenleiters 16 eingestellt werden, gesehen aus der Polarisationsrichtung des durch den optischen Wellenleiter 16 hindurchgestrahlten Lichts, wenn Spannung an den Flüssigkristall angelegt wird. In diesem Fall ist es bevorzugt, einen nematischen Flüssigkristall mit negativer dielektrischer Konstante zu verwenden und den Kippwinkel auf 60º bis 90 einzustellen.
Im Ausrichtungszustand des obigen Flüssigkristallmoleküls entspricht der Brechungsindex der Flüssigkristallschicht 22 dem Wert no, unabhängig davon, ob die Ansteuerspannung anliegt oder nicht, wenn Licht 36 in einer TE-Mode durch den optischen Wellenleiter 16 hindurchgestrahlt wird. Demgemäß wird dieses Licht durch den optischen Wellenleiter 16 hindurchgestrahlt. In diesem Fall ändert sich der Ausrichtungszustand des Flüssigkristallmoleküls.
Die Fig. 9A und 9B sind schematische Ansichten, die den Ausrichtungszustand eines Flüssigkristallmoleküls zeigen, wenn Licht in einer TE-Mode durch einen optischen Wellenleiter 16 hindurchgestrahlt wird. Fig. 9A zeigt einen Hauptabschnitt eines Flüssigkristall-Lichtventils 10. Fig. 9B ist eine schematische Ansicht des Flüssigkristall-Lichtventils 10 von Fig. 9A von oben gesehen (Richtung eines Pfeils D).
Die Fig. 9A und 9B zeigen schematisch ein Glassubstrat 12 und den optischen Wellenleiter 16. In diesen Figuren sind eine Gegenelektrode 15 usw. weggelassen.
Wie es in diesen Figuren dargestellt ist, entspricht der Brechungsindex eines Flüssigkristallmoleküls 33a ungefähr ne, wenn keine Spannung am Flüssigkristallmolekül anliegt, und zwar in bezug auf Licht 38 in einer TE-Mode ausgehend von der Lichtquelle 30, wie sie in den Fig. 1 und 3A dargestellt ist. Im Gegensatz hierzu kann, wenn Spannung an das Flüssigkristallmolekül angelegt wird, der Brechungsindex eines Flüssigkristallmoleküls 33b als ungefähr no entsprechend angesehen werden.
Wie oben angegeben, ist es erforderlich, den Ausrichtungszustand des Flüssigkristallmoleküls entsprechend der Transmissionsmode von durch den optischen Wellenleiter 16 hindurchgestrahltem Licht einzustellen.
Demgemäß kann mit dem Flüssigkristall-Lichtventil gemäß dem oben genannten Ausführungsbeispiel Information, wie sie in der Flüssigkristallschicht ausgebildet wurde und dem Adressierlicht entspricht, als optisches Signal und direkt als elektrisches Signal gelesen werden.
Als nächstes wird ein Informationsprozessor mit einem Mechanismus zum Umwandeln optischer Information in ein elektrisches Signal erläutert.
Fig. 10 ist eine Ansicht, die den Aufbau eines Informationsprozessors mit einem Mechanismus zum Umwandeln optischer Information in ein elektrisches Signal gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt.
Wie es in Fig. 10 dargestellt ist, verfügt der Informationsprozessor bei diesem Ausführungsbeispiel über ein Flüssigkristall-Lichtventil 40 und einen Mechanismus zum Wandeln optischer Information in ein elektrisches Signal. Das Flüssigkristall-Lichtventil 40 umfasst eine Abrasterelektrode 41, eine Gegenelektrode 42, einen optischen Wellenleiter 43, eine Lichtquelle 44 und einen Photodetektor 45. Der Umsetzmechanismus umfasst eine Leseschaltung 46, eine Signalverarbeitungsschaltung 47, eine Ansteuerschaltung 48 und eine Steuerschaltung 49.
Das Flüssigkristall-Lichtventil 40 entspricht dem in Fig. 2 oder Fig. 19 dargestellten Flüssigkristall-Lichtventil 10. Die Abrasterelektrode 41, die Gegenelektrode 42 und der optische Wellenleiter 43 entsprechen der transparenten Elektrode 14, der Gegenelektrode 15 bzw. dem optischen Wellenleiter 16, wie sie in Fig. 2 oder Fig. 19 dargestellt sind. Ferner entsprechen die Lichtquelle 44 und der Photodetektor 45 der Lichtquelle 30 bzw. dem Photodetektor 29, wie sie in den Fig. 1 und 3 dargestellt sind.
Die Steuerschaltung 49 ist mit der Lichtquelle 44, der Leseschaltung 46 und der Ansteuerschaltung 48 verbunden. Die Ansteuerschaltung 48 ist mit der Abrasterelektrode 41 und der Gegenelektrode 42 verbunden. Die Leseschaltung 46 ist mit dem Photodetektor 45 und der Signalverarbeitungsschaltung 47 verbunden.
Der Mechanismus zum Umsetzen optischer Information in ein elektrisches Signal, der die Leseschaltung 46, die Signalverarbeitungsschaltung 47, die Ansteuerschaltung 48 und die Steuerschaltung 49 enthält, ist als ein Ausführungsbeispiel eines Mechanismus zum Wandeln von Information enthaltendem Licht in ein elektrisches Signal in einem Informationsprozessor mit dem erfindungsgemäßen Flüssigkristall-Lichtventil angegeben.
Als nächstes wird der Betrieb dieses Informationsprozessors erläutert.
Von der Lichtquelle 44 wird zu jeder Zeit polarisiertes Licht in den optischen Wellenleiter 43 geführt. Der Informationsprozessor ist in einen Zustand versetzt, in dem durch den optischen Wellenleiter 43 hindurchgestrahltes Licht unter Verwendung des Photodetektors 45 in ein elektrisches Signal gewandelt werden kann. Wenn Information enthaltendes Licht 50 auf das Flüssigkristall-Lichtventil 40 fällt, wird mittels der Ansteuerschaltung 48 eine Spannung zwischen die Gegenelektrode 42 und die Abrasterelektrode 41 gelegt.
Der Informationsprozessor wird durch Anlegen dieser Spannung wie folgt betrieben.
Wenn die Spannung nur entlang einer Zeile an die Abrasterelektrode 41 angelegt wird, ändert sich der Ausrichtungszustand eines Flüssigkristallmoleküls entsprechend der Position der Abrasterelektrode 41 abhängig vom hellen oder dunklen Zustand des Lichts. So wird die Intensität des durch jeden optischen Wellenleiter 43 hindurchgestrahlten Lichts moduliert. Wenn das Ausgangssignal des Photodetektors 45 durch die Leseschaltung 46 synchron mit dieser Modulation gelesen wird, wird ein elektrisches Signal der optischen Information, entsprechend der Abrasterelektrode 41, erhalten. Wenn dieser Betrieb der Abrasterelektrode 41 sequentiell für ein gesamtes Bild ausgeführt wird, wird ein elektrisches Signal erhalten, das der zweidimensionalen optischen Information entspricht.
Die optische Information wird wie folgt in ein optisches Signal gewandelt.
Licht der Lichtquelle 44 wird unterbrochen und mittels der Ansteuerschaltung 48 wird eine Spannung zwischen die Gegenelektrode 42 und die Abrasterelektrode 41 gelegt. Wenn Information enthaltendes Licht in diesem Zustand auf das Flüssigkristall-Lichtventil fällt, ändert sich die Impedanz der photoleitenden Schicht abhängig vom hellen oder dunklen Zustand dieses Lichts, so dass der Ausrichtungszustand eines Flüssigkristalls geändert wird. Ein der optischen Information entsprechendes optisches Signal kann dadurch erhalten werden, dass dafür gesorgt wird, dass Leselicht 51 auf eine Flüssigkristallschicht fällt und dass das reflektierte, durch die Flüssigkristallschicht modulierte Licht überwacht wird.
Demgemäß kann, gemäß diesem Ausführungsbeispiel, ein elektrisches Signal zusammen mit einem optischen Signal diesem Flüssigkristall-Lichtventil 40 entnommen werden. Daher ist es möglich, einen kompakten Informationsprozessor zum Lesen von Information mit hoher Funktionalität zu realisieren.
Fig. 11 ist eine Ansicht, die den Systemaufbau eines Bildscanners unter Verwendung des in Fig. 2 dargestellten Flüssigkristall-Lichtventils 10 als Bildleseelement zeigt.
Wie es in Fig. 11 dargestellt ist, verfügt der Bildscanner bei diesem Ausführungsbeispiel über eine Lichtquelle 62, eine Linse 63, ein Flüssigkristall-Lichtventil 64, ein Steuersystem 165, einen Bildspeicher 166, eine Schnittstellenschaltung 167 und einen Computer 168.
Das Flüssigkristall-Lichtventil 64 entspricht dem in Fig. 2 dargestellten Flüssigkristall-Lichtventil 10.
Licht wird von der Lichtquelle 62 auf eine Vorlage 61 gestrahlt. An der Vorlage 61 reflektiertes Licht fällt durch die Linse 63 auf das Flüssigkristall-Lichtventil 64, so dass ein Bild auf dieses Flüssigkristall-Lichtventil 64 fokussiert und auf diesem ausgebildet wird.
Dabei wird ein dem Bild entsprechendes elektrisches Signal dann erhalten, wenn eine Abrasterelektrode des Flüssigkristall-Lichtventils 64 (als der in Fig. 2 dargestellten transparenten Elektrode 14 entsprechende Elektrode) sequentiell durch das Steuersystem 165 betrieben wird. Diesem elektrischen Signal entsprechende Bildinformationsdaten werden in den Bildspeicher 166 eingespeichert.
Die im Bildspeicher 166 eingespeicherten Bildinformationsdaten können abhängig vom Erfordernis über die Schnittstellenschaltung 167 vom Computer 168 gelesen werden.
Da das Bild durch das Flüssigkristall-Lichtventil 64 gelesen werden kann, ist es möglich, ein groß bemessenes Bildleseelement mit hoher Auflösung dadurch zu schaffen, dass die Plattengröße erhöht wird und der optische Wellenleiter fein unterteilt wird.
Als nächstes wird ein Flüssigkristall-Lichtventil gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung erläutert.
Fig. 12 ist eine Schnittansicht, die den Aufbau eines Flüssigkristall Lichtventils gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt.
Wie es in Fig. 12 dargestellt ist, verfügt das Flüssigkristall-Lichtventil 80 gemäß diesem Ausführungsbeispiel über Glassubstrate 81, 82, Antireflexionsfilme 83, 94, eine transparente Elektrode 84, eine Gegenelektrode 85, einen optischen Wellenleiter 86, eine photoleitende Schicht 87, eine Lichtsperrschicht 88, Ausrichtungsfilme 89, 90, einen Abstandshalter 91, eine Flüssigkristallschicht 92 und einen dielektrischen Spiegel 94.
Dieses Flüssigkristall-Lichtventil 80 wird wie folgt hergestellt.
Als erstes wird ein aus Laminatschichten von ITO und SnO&sub2; bestehender transparenter, leitender Film unter Verwendung eines Sputterverfahrens auf das als lichtdurchlässiges Substrat dienende Glassubstrat 81 aufgedampft. Durch Strukturieren des aufgedampften, transparenten, leitenden Films in Streifenform durch reaktives Ionenätzen wird eine transparente Elektrode 84 für Abrasterzwecke ausgebildet.
Als nächstes wird auf der transparenten Elektrode 84 ein Film aus amorphem Siliziumhydrid (a-Si:H) als photoleitende Schicht 87 hergestellt. Dieser die photoleitende Schicht 87 bildende Film aus amorphem Siliziumhydrid (a- Si:H) wird unter Verwendung der Gase Silan (SiH&sub4;) und Argon (Ar) und unter Verwendung eines ECR-Plasma-CVD-Verfahrens hergestellt. Dieser Film aus amorphem Siliziumhydrid (a-Si:H) hat eine Dicke von ungefähr 7 µm.
Als nächstes wird auf der photoleitenden Schicht 87 durch Schleuderbeschichten ein Acrylharz vom Typ mit dispergiertem Kohlenstoff als Lichtsperrschicht 88 hergestellt, um Licht zu sperren, wie es von der Seite einer später beschriebenen Flüssigkristallschicht her auf die photoleitende Schicht 87 fällt. Danach wird ein Mehrfachschichtfilm aus Titan- und Siliziumoxid durch ein Elektronenstrahl(EB)-Aufdampfverfahren auf der Lichtsperrschicht 88 als dielektrischer Spiegel 94 zum Reflektieren von Licht hergestellt, das von der Seite der Flüssigkristallschicht her auf die photoleitende Schicht 87 fällt.
Auf der Eintrittsseite von Schreiblicht 95 hinsichtlich des Glassubstrats 81 wird ein Antireflexionsfilm 83 hergestellt, der verhindert, dass Licht an einer Oberfläche dieses Glassubstrats reflektiert wird.
Als lichtdurchlässiges Substrat kann anstelle des obigen Glassubstrats eine Faserplatte verwendet werden.
Unter Verwendung eines Sputterverfahrens wird ein aus ITO bestehender transparenter, leitender Film auf das dem Glassubstrat 81 gegenüberstehende Glassubstrat 82 aufgedampft, um dadurch eine Gegenelektrode 85 herzustellen.
Als nächstes wird durch selektive Photopolymerisation unter Verwendung eines hochpolymeren Dünnfilms ein optischer Wellenleiter 86 in Form eines Streifens auf der Gegenelektrode 85 hergestellt.
Auf der Eintrittsseite von Leselicht 96 in bezug auf das Glassubstrat 82 wird ein Antireflexionsfilm 97 hergestellt, der verhindert, dass dieses Licht an einer Oberfläche dieses Glassubstrats reflektiert wird.
Als nächstes wird ein Polyimidfilm durch Schleuderbeschichten als jeweiliger Ausrichtungsfilm 89 und 90 auf dem dielektrischen Spiegel 94 bzw. dem optichen Wellenleiter 86 hergestellt. Danach wird durch Reiben der Oberflächen der Ausrichtungsfilme 89 und 90 eine Molekülausrichtungsverarbeitung ausgeführt.
Die Glassubstrate 81 und 82 mit den obigen Schichten und Filmen darauf werden über einen Abstandshalter 81 aneinander geklebt. Als Flüssigkristallschicht 92 wird ein nematischer Flüssigkristall mit positiver dielektrischer Konstante zwischen die Glassubstrate 81 und 82 eingespritzt und vakuumdicht abgedichtet, um dadurch ein Flüssigkristall-Lichtventil 80 aufzubauen.
Die Ausrichtungsrichtung eines Flüssigkristallmoleküls, das in Kontakt mit dem optischen Wellenleiter 86 tritt, wird dergestalt eingestellt, dass der Brechungsindex eines Flüssigkristalls größer als derjenige des optischen Wellenleiters ist, gesehen aus der Polarisationsrichtung von durch den optischen Wellenleiter 86 hindurchgestrahltem Licht, wenn eine Spannung am Flüssigkristall anliegt. Diese Ausrichtungsrichtung wird auch so eingestellt, dass der Brechungsindex des Flüssigkristalls kleiner als der des optischen Wellenleiters ist, gesehen aus der Polarisationsrichtung von durch den optischen Wellenleiter 86 hindurchgestrahltem Licht, wenn keine Spannung am Flüssigkristall anliegt.
Als Flüssigkristall-Anzeigemodus wird ein Modus mit hybridem elektrischem Feldeffekt (HFE) verwendet. Der Torsionswinkel des Flüssigkristalls wird auf 30º bis 60º eingestellt. Der Neigungswinkel des Flüssigkristalls wird vorzugsweise auf 0,05º bis 10º eingestellt. Die Flüssigkristallschicht 92 hat vorzugsweise eine Dicke von ungefähr 5 µm.
Abhängig vom Erfordernis muss kein Ausrichtungsfilm 90 vorhanden sein, da Flüssigkristallmoleküle durch eine Reibeverarbeitung auch auf dem optischen Wellenleiter 86 ausgerichter werden.
Beim Flüssigkristall-Lichtventil 80 dieses zweiten Ausführungsbeispiels besteht das Gegensubstrat 93 aus dem Glassubstrat 82, der Gegenelektrode 95, dem optischen Wellenleiter 86, dem Ausrichtungsfilm 90 und dem Antireflexionsfilm 97. Dieses Gegensubstrat 89 verfügt über einen nicht dargestellten Photodetektor und eine Lichtquelle, die dem Photodetektor 29 bzw. der Lichtquelle 30, wie in den Fig. 1 und 3A dargestellt, entsprechen. Die Funktion dieses Flüssigkristall-Lichtventils 80 ist ähnlich der oben genannten Funktion, wie sie unter Bezugnahme auf die Fig. 6A bis 9B beschrieben wurde.
Die Glassubstrate 81 und 82 bilden ein Ausführungsbeispiel zweiter Substrate eines erfindungsgemäßen Flüssigkristall-Lichtventils.
Der optische Wellenleiter 86 ist ein Ausführungsbeispiel eines optischen Wellenleiters bei einem erfindungsgemäßen Flüssigkristall-Lichtventil. Die photoleitende Schicht 87 ist ein Ausführungsbeispiel einer photoleitenden Schicht bei einem erfindungsgemäßen Flüssigkristall-Lichtventil. Der in den Fig. 1 und 3A dargestellte Photodetektor 29 ist ein Ausführungsbeispiel einer Lichtempfangseinrichtung eines erfindungsgemäßen Flüssigkristall- Lichtventils. Die in den Fig. 1 und 3A dargestellte Lichtquelle 30 ist ein Ausführungsbeispiel einer Lichtquelle bei einem erfindungsgemäßen Flüssigkristall-Lichtventil.
Demgemäß kann mit dem Flüssigkristall-Lichtventil des oben genannten Ausführungsbeispiels in der Flüssigkristallschicht ausgebildete Information, die Adressierungslicht entspricht, als optisches Signal und direkt als elektrisches Signal gelesen werden.
Als nächstes wird eine projizierende Anzeigevorrichtung unter Verwendung des Flüssigkristall-Lichtventils 80 als optisches Modulationselement erläutert.
Fig. 13 ist eine Ansicht, die den Systemaufbau einer projizierenden Anzeigevorrichtung unter Verwendung des in Fig. 12 dargestellten Flüssigkristall-Lichtventils 80 als optisches Modulationselement zeigt.
Wie es in Fig. 13 dargestellt ist, verfügt die Projektionsanzeigevorrichtung dieses Ausführungsbeispiels über Lampen 101, 106, Linsen 102, 104, 107, 109, eine transmissive Flüssigkristalltafel 103, ein Flüssigkristall- Lichtventil 105, einen polarisierenden Strahlteiler 108, einen Schirm 110 und Ansteuerschaltungen 111, 112.
Das Flüssigkristall-Lichtventil 105 entspricht dem in Fig. 1 dargestellten Flüssigkristall-Lichtventil 80.
Die Ansteuerschaltungen 111 und 112 sind mit der transmissiven Flüssigkristalltafel 103 bzw. dem Flüssigkristall-Lichtventil 105 verbunden.
Licht von der Lampe 101 fällt durch die Linse 102 auf die transmissive Flüssigkristalltafel 103. Dieses Licht wird in der transmissiven Flüssigkristalltafel 103 als Bild ausgebildet. Dieses Bild wird durch die Linse 104 auf das Flüssigkristall-Lichtventil 105 fokussiert und in diesem als Bild ausgebildet.
Licht von der Lampe 106 fällt durch die Linse 107 und den polarisierenden Strahlteiler 108 auf das Flüssigkristall-Lichtventil 105, in dem das Bild ausgebildet ist. Dieses Eintrittslicht wird an einem dielektrischen Spiegel reflektiert (der dem in Fig. 12 dargestellten dielektrischen Spiegel 93 entspricht), der im Flüssigkristall-Lichtventil 105 enthalten ist. Das reflektierte Licht wird teilweise durch einen Abschnitt einer Flüssigkristallschicht hindurchgestrahlt, in dem der Ausrichtungszustand dieser Flüssigkristallschicht geändert ist. Die Polaristationsrichtung dieses teilweise reflektierten Lichts wird durch elektrooptische Effekte so geändert, dass dieses Licht durch den polarisierenden Strahlteiler 108 hindurchgestrahlt werden kann. Dieses reflektierte Licht wird durch die Linse 109 vergrößert, so dass das im Flüssigkristall-Lichtventil 105 ausgebildete Bild auf den Schirm 110 gestrahlt wird.
Als nächstes wird ein Ausführungsbeispiel einer kombinierten Vorrichtung aus einem Kopiergerät und einem Drucker unter Verwendung des in Fig. 12 dargestellten Flüssigkristall-Lichtventils 80 des zwelten Ausführungsbeispiels erläutert.
Fig. 14 ist eine Ansicht, die den Systemaufbau einer kombinierten Vorrichtung aus einem Kopiergerät und einem Drucker unter Verwendung des in Fig. 12 dargestellten Flüssigkristall-Lichtventils 80 zeigt.
Wie es in Fig. 14 dargestellt ist, verfügt die kombinierte Vorrichtung aus einem Kopiergerät und einem Drucker gemäß diesem Ausführungsbeispiel über eine Lichtquelle 122, eine Linse 123, ein Flüssigkristall-Lichtventil 124, ein Laserlicht emittierendes Bauteil 125, einen Polygonspiegel 126, einen Spiegel 127, Galvanospiegel 128, 131, eine Polarisationsplatte 129, eine photoempfindliche Trommel 130, ein Steuersystem 132, eine Bildspeicher 133, eine Bildverarbeitungsschaltung 134, eine Schnittstellenschaltung 135 und ein Druckersteuersystem 136.
Das Flüssigkristall-Lichtventil 124 entspricht dem in Fig. 12 dargestellten Flüssigkristall-Lichtventil 80, und es ist mit dem Steuersystem 132 verbunden.
Das Laserlicht emittierende Bauteil 125, der Polygonspiegel 126, der Galvanospiegel 131 und die photoempfindliche Trommel 130 sind mit dem Druckersteuersystem 136 verbunden.
Beim Steuersystem 132, beim Bildspeicher 133, bei der Bildverarbeitungsschaltung 134, bei der Schnittstellenschaltung 135 und beim Druckersteuersystem 136 handelte es sich um ein Ausführungsbeispiel eines Mechanismus zum Umwandeln von Information enthaltendem Licht in ein elektrisches Signal im Informationsprozessor mit dem erfindungsgemäßen Flüssigkristall-Lichtventil.
In dieser kombinierten Vorrichtung wird ein Bild wie folgt gelesen.
Licht wird von der Lichtquelle 122 auf eine Vorlage 121 gestrahlt. An der Vorlage 121 reflektiertes Licht wird durch die Linse 123 auf das Flüssigkristall-Lichtventil 124 fokussiert und dort als Bild ausgebildet.
Dabei wird ein dem Bild entsprechendes elektrisches Signal erhalten, wenn eine Abrasterelektrode des Flüssigkristall-Lichtventils 124 (als der in Fig. 12 dargestellten transparenten Elektrode 84 entsprechende Elektrode) sequentiell durch das Steuersystem 132 betrieben wird. Diesem elektrischen Signal entsprechende Bildinformationsdaten werden in den Bildspeicher 133 eingespeichert, und sie können als digitales Signal behandelt werden.
Die Vorlage 121 wird durch ein Laserabrastersystem kopiert. Das heißt, dass zwischen eine Gegenelektrode des Flüssigkristall-Lichtventils 124 und die Abrasterelektrode des Flüssigkristall-Lichtventils 124 eine Spannung gelegt wird. Diese Gegenelektrode und diese Abrasterelektrode entsprechen der Gegenelektrode 85 bzw. der transparenten Elektrode 84, wie in Fig. 12 dargestellt. So wird das Flüssigkristall-Lichtventil 124 zum Schreiben des Bilds betrieben. Dabei wird der Ausrichtungszustand des Flüssigkristalls im Flüssigkristall-Lichtventil 124 abhängig vom Bild geändert.
Die gesamte Oberfläche des Flüssigkristall-Lichtventils 124 wird mittels des Galvanospiegels 128 und des Polygonspiegels 126 abgerastert, die durch Betreiben des Druckersteuersystems 136 gesteuert werden, wobei ein polarisierter Laserstrahl vom Laserlicht emittierenden Bauteil 125 verwendet wird.
Der auf das Flüssigkristall-Lichtventil 124 treffende Laserstrahl wird an einem dielektrischen Spiegel (entsprechend dem in Fig. 12 dargestellten dielektrischen Spiegel 93) reflektiert. Das reflektierte Licht wird teilweise durch einen Abschnitt einer Flüssigkristallschicht hindurchgestrahlt, in der der Ausrichtungszustand dieser Flüssigkristallschicht geändert ist. Die Polarisationsrichtung dieses teilweise reflektierten Lichts wird durch elektrooptische Effekte des Flüssigkristalls moduliert, so dass dieses Licht durch die Polarisationsplatte 129 hindurchgestrahlt werden kann.
Das durch die Polarisationsplatte 129 hindurchgestrahlte reflektierte Licht wird auf die photoempfindliche Trommel 130 geschrieben. Ein Bild wird dadurch kopiert, dass auf der photoempfindlichen Trommel 130 aufgezeichnete Bilddaten mittels eines Druckprozesses übertragen werden.
Das Bild der Vorlage 121 wird durch die Bildverarbeitungsschaltung 134 und das Laserabrastersystem digital verarbeitet und gedruckt. Das heißt, dass die obigen, im Bildspeicher 133 abgespeicherten Bilddaten durch die Bildverarbeitungsschaltung 134 aus diesem ausgelesen und verarbeitet werden und sie über die Schnittstellenschaltung 135 an das Druckersteuersystem 136 übertragen werden.
Das Laserabrastersystem wird abhängig von den Bilddaten betrieben. Das heißt, dass das Laserlicht emittierende Bauteil 125 den Polygonspiegel 126, den Spiegel 127 und den Galvanospiegel 131 abrastert, während das Laserlicht emittierende Bauteil 125 einen Laserstrahl abstrahlt oder die Emission des Laserstrahls abhängig von den Bilddaten unterbricht. So werden die Bilddaten auf die photoempfindliche Trommel 130 geschrieben. Die auf der photoempfindlichen Trommel 130 aufgezeichneten Bilddaten werden mittels eines Druckprozesses gedruckt.
Der Spiegel 127 des Laserabrastersystems wird in den optischen Pfad eingeführt, wenn Bilddaten gedruckt werden. Der Spiegel 127 des Laserabrastersystems wird aus diesem optischen Pfad herausbewegt, wenn eine Kopie erstellt wird. So ist das Laserabrastersystem so aufgebaut, dass der optische Pfad abhängig vom Zweck umgeschaltet wird.
Demgemäß ist es möglich, einen Informationsprozessor mit vielen Funktionen unter Verwendung eines erfindungsgemäßen Flüssigkristall-Lichtventils herzustellen.
Fig. 15 ist eine Schnittansicht, die den Aufbau eines Flüssigkristall- Lichtventils gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt.
Wie es in Fig. 15 dargestellt ist, verfügt das Flüssigkristall-Lichtventil 140 gemäß diesem Ausführungsbeispiel über Glassubstrate 141, 142, Antireflexionsfilme 143, 154, eine transparente Elektrode 144, eine Gegenelektrode 145, einen optischen Wellenleiter 146, eine photoleitende Schicht 147, eine Lichtsperrschicht 148, Ausrichtungsfilme 149, 150, einen Abstandshalter 151, eine Flüssigkristallschicht 152 und einen dielektrischen Spiegel 154.
Dieses Flüssigkristall-Lichtventil 140 wird wie folgt hergestellt.
Als erstes wird ein aus Laminatschichten von ITO und SnO&sub2; bestehender transparenter, leitender Film unter Verwendung eines Sputterverfahrens auf das als lichtdurchlässiges Substrat wirkende Glassubstrat 191 aufgedampft. Durch Strukturieren des aufgedampften, transparenten, leitenden Films durch reaktives lonenätzen in Steifenform wird eine transparente Elektrode 144 für Abrasterzwecke ausgebildet.
Als nächstes wird auf der transparenten Elektrode 144 ein Film aus amorphem Siliziumcarbidhydrid (a-SiC:H) als photoleitende Schicht 147 hergestellt. Dieser die photoleitende Schicht 147 bildende Film aus amorphem Siliziumcarbidhydrid (a-SiC:H) wird unter Verwendung der Gase Silan (SiH&sub4;), Ethylen (C&sub2;H&sub4;) und Wasserstoff (H&sub2;) unter Verwendung eines Plasma-CVD-Verfahrens hergestellt. Dieser Film aus amorphem Siliziumcarbidhydrid (a-SiC:H) hat eine Dicke von ungefähr 6 µm.
Als nächstes wird durch Schleuderbeschichten ein Acrylharz vom Typ mit dispergiertem Kohlenstoff als Lichtsperrschicht 148 auf der photoleitenden Schicht 147 hergestellt, um Licht zu sperren, wie es von der Seite einer später beschriebenen Flüssigkristallschicht her auf die photoleitende Schicht 147 fällt. Danach wird ein Mehrfachschichtfilm aus Tantal- und Siliziumoxid durch ein Elektronenstrahl-Aufdampfverfahren als dielektrischer Spiegel 154 auf der Lichtsperrschicht 148 hergestellt, um Licht zu reflektieren, wie es von der Seite der Flüssigkristallschicht her auf die photoleitende Schicht 147 fällt.
Auf der Eintrittsseite von Schreiblicht 155, bezogen auf das Glassubstrat 141, wird ein Antireflexionsfilm 143 hergestellt, der verhindert, dass dieses Licht an einer Oberfläche dieses Glassubstrats reflektiert wird.
Als lichtdurchlässiges Substrat kann anstelle des obigen Glassubstrats eine Faserplatte verwendet werden.
Ein transparenter, leitender Film aus ITO wird unter Verwendung eines Sputterverfahrens auf einem dem Glassubstrat 141 gegenüberstehenden Glassubstrat 142 hergestellt, um dadurch eine Gegenelektrode 145 auszubilden.
Als nächstes wird ein optischer Wellenleiter 146 in Streifenform mit demselben Muster durch selektive Photopolymerisation unter Verwendung eines hochpolymeren Dünnfilms auf der Gegenelektrode 145 hergestellt.
Auf der Eintrittsseite von Leselicht 156 bezogen auf das Glassubstrat 142 wird ein Antireflexionsfilm 157 hergestellt, und dieser verhindert, dass dieses Licht an einer Oberfläche dieses Glassubstrats reflektiert wird.
Als nächstes wird als jeweiliger Ausrichtungsfilm 149 und 150 ein Polyimidfilm durch Schleuderbeschichten auf den dielektrischen Spiegel 153 bzw. dem optischen Wellenleiter 146 hergestellt. Danach wird durch Reiben der Oberflächen der Ausrichtungsfilme 149 und 150 eine Molekülausrichtungsverarbeitung ausgeführt.
Die Ausrichtungsfilme 149 und 150 können durch Schrägaufdampfen eines anorganischen Films von Siliziumoxid usw. hergestellt werden.
Die Glassubstrate 141 und 142 mit den darauf befindlichen obigen Schichten und Filmen werden über einen Abstandshalter 151 miteinander verklebt. Zwischen die Glassubstrate 141 und 142 wird ein ferroelektrischer Flüssigkristall eingespritzt und als Flüssigkristallschicht 152 vakuumabgedichtet, um dadurch ein Flüssigkristall-Lichtventil 140 aufzubauen.
Die Ausrichtungsrichtung eines Flüssigkristallmoleküls, das in Kontakt mit dem optischen Wellenleiter 146 tritt, wird so eingestellt, dass der Brechungsindex eines Flüssigkristalls größer als derjenige des optischen Wellenleiters ist, gesehen aus der Polarisationsrichtung von durch den optischen Wellenleiter 146 hindurchgestrahltem Licht, wenn eine Spannung am Flüssigkristall anliegt. Diese Ausrichtungsrichtung wird auch so eingestellt, dass der Brechungsindex des Flüssigkristalls kleiner als der des optischen Wellenleiters ist, gesehen aus der Polarisationsrichtung des durch den optischen Wellenleiter 146 hindurchgestrahlten Lichts, wenn keins Spannung am Flüssigkristall anliegt.
Als Flüssigkristall-Anzeigemodus wird ein Modus mit einem oberflächen-stabilisierten ferroelektrischen Flüssigkristall (SSFLC) verwendet. Zum Beispiel wird das Flüssigkristallmaterial dadurch hergestellt, dass von BDH Corp. hergestelltes SCE12 mit einem Brechungsindex ne = 1,65 in axialer Richtung des Flüssigkristallmoleküls und einem Brechungsindex no = 1,49 in einer Richtung rechtwinklig zur Achse des Flüssigkristallmoleküls verwendet wird. Die Flüssigkristallschicht 152 verfügt über eine Dicke von ungefähr 2 µm.
Abhängig vom Erfordernis muss kein Ausrichtungsfilm 150 vorhanden sein, da Flüssigkristallmoleküle auch durch eine Reibeverarbeitung auf dem optischen Wellenleiter 146 ausgerichtet werden.
Ein Gegensubstrat 153 im Flüssigkristall-Lichtventil 140 dieses dritten Ausführungsbeispiels besteht aus dem Glassubstrat 142, der Gegenelektrode 145, dem optischen Wellenleiter 146, dem Ausrichtungsfilm 150 und dem Antireflexionsfilm 157. Dieses Gegensubstrat 154 verfügt über einen nicht dargestellten Photodetektor und eine Lichtquelle, wie sie dem Photodetektor 29 bzw. der Lichtquelle 30 entsprechen, wie sie in den Fig. 1 und 3A dargestellt sind. Der Betrieb des Flüssigkristall-Lichtventils 140 ist ähnlich dem oben genannten Betrieb, wie er unter Bezugnahme auf die Fig. 6A bis 9B erläutert wurde.
Die Glassubstrate 141 und 142 bilden ein Ausführungsbeispiel zweier Substrate des erfindungsgemäßen Flüssigkristall-Lichtventils. Der optische Wellenleiter 146 ist ein Ausführungsbeispiel eines optischen Wellenleiters eines erfindungsgemäßen Flüssigkristall-Lichtventils. Die photoleitende Schicht 147 ist ein Ausführungsbeispiel einer photoleitenden Schicht eines erfindungsgemäßen Flüssigkristall-Lichtventils. Der in den Fig. 1 und 3A dargestellte Photodetektor 29 ist ein Ausführungsbeispiel einer Lichtempfangseinrichtung eines erfindungsgemäßen Flüssigkristall-Lichtventils. Die in den Fig. 1 und 3A dargestellte Lichtquelle ist ein Ausführungsbeispiel einer Lichtquelle eines erfindungsgemäßen Flüssigkristall-Lichtventils.
Demgemäß kann mit dem Flüssigkristall-Lichtventil des oben genannten Ausführungsbeispiels in der Flüssigkristallschicht ausgebildete Information, wie sie Adressierungslicht entspricht, als optisches Signal und unmittelbar als elektrisches Signal gelesen werden.
Die Fig. 16A und 16B sind schematische Ansichten, die den Ausrichtungszustand eines ferroelektrischen Flüssigkristallmoleküls zeigen, wenn Licht in einer TE-Mode durch den optischen Wellenleiter 146 hindurchgestrahlt wird. Fig. 16A zeigt einen Hauptabschnitt des Flüssigkristall-Lichtventils 140. Fig. 16B ist eine schematische Ansicht des Flüssigkristall-Lichtventils 140 in Fig. 16A, von oben gesehen (Richtung eines Pfeils E). Die Fig. 16A und 16B zeigen schematisch ein Glassubstrat 142 und den optischen Wellenleiter 146. In diesen Figuren sind eine Gegenelektrode 145 usw. weggelassen.
Wie in diesen Figuren dargestellt ist, ist ein Flüssigkristallmolekül 171a in der Richtung eines in Fig. 16A dargestellten Pfeils F ausgerichtet, wenn ein Zustand vorliegt, in dem keine Spannung an einer Flüssigkristallschicht anliegt, und zwar hinsichtlich Licht 170 in einer TE-Mode von einer nicht dargestellten Lichtquelle, die der in den Fig. 1 und 3A dargestellten Lichtquelle 30 entspricht. In diesem Zustand ist der Brechungsindex eines Flüssigkristalls kleiner als der des optischen Wellenleiters. Demgemäß wird das Licht 170 in der TE-Mode ohne Abschwächung durch den optischen Wellenleiter 146 hindurchgestrahlt.
Im Gegensatz hierzu ist ein Flüssigkristallmolekül 171b in der Richtung eines in Fig. 16 dargestellten Pfeils G ausgerichtet, und zwar in einem Zustand, in dem Spannung an der Flüssigkristallschicht anliegt. Dabei ist der Brechungsindex des Flüssigkristalls größer als der des optischen Wellenleiters. Demgemäß wird das Licht 170 in der TE-Mode von der Lichtquelle geschwächt, da dieses Licht in die Flüssigkristallschicht ausleckt. Demgemäß kann der ferroelektrische Flüssigkristall ebenfalls im erfindungsgemäßen Flüssigkristall-Lichtventil verwendet werden.
Fig. 17 ist eine Ansicht, die den Systemaufbau einer Bildphotographiervorrichtung unter Verwendung des in Fig. 15 dargestellten Flüssigkristall- Lichtventils 140 als Bildaufnahmeelement und als Bildsucher verwendet.
Wie es in Fig. 17 dargestellt ist, verfügt die Bildphotographiervorrichtung gemäß diesem Ausführungsbeispiel über Lampen 181, 188, Linsen 182, 185, 186, einen Spiegel 183, einen polarisierenden Strahlteiler 184, einen Halbspiegel 187, ein Flüssigkristall-Lichtventil 189, ein Steuersystem 190 und ein Bildsignal-Aufzeichnungssystem 191.
Das Flüssigkristall-Lichtventil 189 entspricht dem in Fig. 15 dargestellten Flüssigkristall-Lichtventil 140, und es ist mit dem Steuersystem 190 verbunden.
Das Steuersystem 190 und das Bildsignal-Aufzeichnungssystem 191 bilden ein Ausführungsbeispiel eines Mechanismus zum Umwandeln von Information enthaltendem Licht in ein elektrisches Signal in einem Informationsprozessor mit einem erfindungsgemäßen Flüssigkristall-Lichtventil.
Wenn das Flüssigkristall-Lichtventil als Bildsucher verwendet wird, wird eine Spannung zwischen die Abraster- und Gegenelektrode des Flüssigkristall-Lichtventils 189 gelegt. Die Abraster- und die Gegenelektrode entsprechen jeweils der Abrasterelektrode 144 bzw. der Gegenelektrode 145, wie sie in Fig. 15 dargestellt sind. Wenn das Bild eines Objekts 192 als Bild durch die Linse 186 auf dem Flüssigkristall-Lichtventil 189 ausgebildet wird, wird die Impedanz der photoleitenden Schicht des Flüssigkristall-Lichtventils 189 (entsprechend der in Fig. 15 dargestellten photoleitenden Schicht 147) abhängig vom hellen oder dunklen Zustand des Bilds geändert. Demgemäß wird der Ausrichtungszustand eines Flüssigkristalls so geändert, dass in der Flüssigkristallschicht ein Bild ausgebildet wird.
Wenn Licht von der Lampe 181 durch die Linse 182, den Spiegel 183 und den polarisierenden Strahlteiler 184 auf dieses Flüssigkristall-Lichtventil 189 fällt, wird dieses auftreffende Licht an einem dielektrischen Spiegel des Flüssigkristall-Lichtventils 189 (entsprechend dem in Fig. 15 dargestellten dielektrischen Spiegel 153) reflektiert.
Das reflektierte Licht wird teilweise durch einen Abschnitt der Flüssigkristallschicht hindurchgestrahlt, in dem der Ausrichtungszustand der Flüssigkristallschicht geändert ist. Die Polarisationsrichtung dieses teilweise reflektierten Lichts wird durch elektrooptische Effekte des Flüssigkristalls so geändert, dass dieses Licht durch den polarisierenden Strahlteiler 184 hindurchgestrahlt werden kann. Dieses hindurchgestrahlte Licht wird durch die Linse 185 auf die Position eines Auges 193 fokussiert und dort als Bild ausgebildet, wodurch ein photographiertes Bild gesehen wird.
Wenn das Flüssigkristall-Lichtventil als Bildaufnahmeelement verwendet wird, wird ein Bild des Objekts 192 durch die Linse 126 als Bild auf dem Flüssigkristall-Lichtventil 189 ausgebildet. Dabei kann ein dem Bild entsprechendes elektrisches Signal dann erhalten werden, wenn eine Abrasterelektrode des Flüssigkristall-Lichtventils 189 (entsprechend der in Fig. 15 dargestellten Abrasterelektrode 144) sequentiell durch das Steuersystem 190 betrieben wird. Dieses elektrische Signal wird durch das Bildsignal-Aufzeichnungs system 191 aufgezeichnet.
Als Licht von einer nicht dargestellten Lichtquelle, die im optischen Wellenleiter angeordnet ist, um das elektrische Signal zu erhalten, kann Licht im Bereich des nahen Infrarot verwendet werden. Diese nicht dargestellte Lichtquelle entspricht der in Fig. 1 dargestellten Lichtquelle 30. So kann diese Lichtquelle nicht gesehen werden, wenn das Flüssigkristall-Lichtventil 131 mit dem Auge 193 von der Leseseite desselben her betrachtet wird.
Wenn das Bildaufnahmeelement und der Bildsucher scheinbar gleichzeitig betrieben werden, reicht es aus, beide Funktionen des Bildaufnahmeelements und des Bildsuchers sequentiell innerhalb einer Zeit zu erfüllen, die sich aus einer Frequenz wie einer solchen von ungefähr 30 Hz oder mehr, bei der kein Flackern hervorgerufen wird, ergibt. Wenn ein ferroelektrischer Flüssigkristall verwendet wird, ist die Reaktionsgeschwindigkeit des Flüssigkristalls hoch, so dass ein derartiger Betrieb in ausreichender Weise ausgeführt werden kann.
Wenn ein mit dem Bildsignal-Aufzeichnungssystem 131 aufgezeichnetes Bildsignal wiedergegeben wird, wird die Lampe 188 eingeschaltet, und Licht von dieser Lampe 188 wird durch den Halbspiegel 187 auf das Flüssigkristall- Lichtventil 189 gestrahlt.
Wenn die gesamte Oberfläche des Flüssigkristall-Lichtventils 189 auf der Seite von Schreiblicht durch das obige Licht beleuchtet wird, kann derselbe Vorgang wie bei einer Flüssigkristalltafel vom XY-Matrixtyp in normaler Weise ausgeführt werden. Demgemäß kann ein Bild wiedergegeben werden, wenn die Abrasterelektrode und die Gegenelektrode (als Datenelektrode in diesem Fall) sequentiell entsprechend dem Bildsignal betrieben werden.
Es ist möglich, eine Bildprojektionsvorrichtung vom Wellenlängen-Umsetztyp aufzubauen, wenn das Material der photoleitenden Schicht im Flüssigkristall-Lichtventil 189 geändert wird und unter Verwendung eines photoempfindlichen Materials aufgebaut wird, das für ultraviolette oder infrarote Strahlung empfindlich ist.
Wie oben angegeben, können beim Flüssigkristall-Lichtventil dieses Ausführungsbeispiels die Funktionen herkömmlicher individueller Elemente durch ein einziges Element erfüllt werden. Demgemäß ist es möglich, eine kompakte Vorrichtung mit hoher Funktionalität zu realisieren, bei der eine Bildlesefunktion und eine Bildanzeigefunktion miteinander kombiniert sind.
Die photoleitende Schicht des Flüssigkristall-Lichtventils besteht beim ersten, zweiten und dritten Ausführungsbeispiel, wie in den Fig. 2, 12 und 15 dargestellt, aus a-Si:H, jedoch kann sie auch aus amorphem Siliziumcarbidhydrid (a-Si1-XCX:H), amorphem Siliziumnitridhydrid (a-Si1-XNX:H), amorphem Siliziumoxidhydrid (a-Si1-XOX:H), amorphem Siliziumgermaniumhydrid (a- Si1-XGeX:), Cadmiumsulfid (CdS), Bi&sub1;&sub2;SiO&sub2;&sub0; usw. bestehen. Ferner kann die photoleitende Schicht Schottkystruktur, Diodenstruktur, eine Struktur mit an der Rückseite verbundenen Dioden usw. aufweisen.
Die Lichtsperrschicht besteht aus einem Acrylharz vom Typ mit dispergiertem Kohlenstoff, jedoch kann sie auch aus einem dünnen organischen Film vom Typ mit dispergiertem Pigment, einem Dünnfilm, der durch stromlosen Plattieren von Aluminiumoxid (Al&sub2;O&sub3;) mit einem Metall wie Ag hergestellt wurde, einem dünnen Cermetfilm, CdTe usw. bestehen.
Der optische Wellenleiter besteht aus einem solchen unter Verwendung eines organischen Metalls, jedoch kann er auch durch einen optischen Wellenleiter unter Verwendung eines anorganischen Metalls hergestellt werden, das durch Vermischen von a-SiOXNY:H, (SiO&sub2;)X-(Ta&sub2;O&sub5;)Y usw. gebildet wird.
Wenn ein nematischer Flüssigkristall verwendet wird, kann der Flüssigkristall-Betriebsmodus unter Verwendung eines Gast-Wirt-Modus usw. anstelle des in den obigen Ausführungsbeispielen angegebenen Modus mit hybridem, elektrischem Feldeffekt ausgebildet werden. Wenn ein smektischer Flüssigkristall verwendet wird, können der Gast-Wirt-Modus usw. verwendet werden.
Fig. 19 ist eine Schnittansicht, die den Aufbau eines Flüssigkristall Lichtventils zeigt, das einen Bildleseabschnitt bei einem Bildkopiergerät gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt.
Wie es in Fig. 19 dargestellt ist, verfügt ein Flüssigkristall-Lichtventil 10 bei diesem Ausführungsbeispiel über Glassubstrate 11, 12, einen Antireflexionsfilm 13, eine transparente Elektrode 14, eine Gegenelektrode 15, einen optischen Wellenleiter 16, eine photoleitende Schicht 17, eine Lichtsperrschicht 18, Ausrichtungsfilme 19, 20, einen Abstandshalter 21, eine Flüssigkristallschicht 22 und einen dielektrischen Spiegel 24. Dieses Flüssigkristall-Lichtventil 10 wird wie folgt hergestellt.
Als erstes wird ein transparenter, leitender Film aus Zinndioxid (SnO&sub2;) unter Verwendung einer Sputtertechnik auf das als lichtdurchlässiges Substrat dienende Glassubstrat 11 aufgedampft. Dieser transparente, leitende Film wird mittels eines Photolithographieprozesses mit Streifenform strukturiert, so dass eine transparente Elektrode 14 für Abrasterzwecke ausgebildet ist.
Als nächstes wird als photoleitende Schicht 17 ein Film aus amorphem Siliziumhydrid (a-Si:H) auf der transparenten Elektrode 14 hergestellt. Ausgangsmaterialien für den Film aus amorphem Siliziumhydrid (a-Si:H), der die photoleitende Schicht 17 bildet, sind die Gase Silan (SiH&sub4;) und Wasserstoff (H&sub2;). Dieser a-Si:H-Film wird unter Verwendung eines Plasma-CVD(chemisches Wachstum aus der Gasphase)-Verfahrens hergestellt. Dieser Film aus amorphem Siliziumhydrid (a-Si:H) hat eine Dicke von ungefähr 6 µm.
Als nächstes wird durch Schleuderbeschichten ein Acrylharz vom Typ mit dispergiertem Kohlenstoff als Lichtsperrschicht 18 auf der photoleitenden Schicht 17 hergestellt, um Licht zu sperren, wie es von der Seite einer später beschriebenen Flüssigkristallschicht her auf die photoleitende Schicht 17 trifft. Danach wird ein aus Titanoxid (TiO&sub2;) und Siliziumoxid (SiO&sub2;) bestehender Mehrschichtfilm durch ein Elektronenstrahl(EB)aufdampfungsverfahren als dielektrische Schicht 24 auf der Lichtsperrschicht 18 hergestellt, um Licht zu reflektieren, wie es von der Seite der Flüssigkristallschicht her auf die photoleitende Schicht 17 fällt.
Auf der Eintrittsseite von Schreiblicht 23 in bezug auf das Glassubstrat 11 wird ein Antireflexionsfilm 13 hergestellt, der verhindert, dass dieses Licht an einer Oberfläche dieses Glassubstrats 11 reflektiert wird.
Anstelle des Glassubstrat kann eine Faserplatte als oben genanntes lichtdurchlässiges Substrat verwendet werden.
Auf das dem Glassubstrat 11 gegenüberstehende Glassubstrat 12 wird unter Verwendung eines Sputterverfahrens ein transparenter, leitender Film aus Indiumoxid (ITO) mit eindotiertem Zinn aufgedampft, um dadurch eine Gegenelektrode 15 herzustellen.
Als nächstes wird auf der Gegenelektrode 15 ein optischer Wellenleiter 16 in Streifenform durch selektive Photopolymerisation unter Verwendung eines hochpolymeren Dünnfilms hergestellt.
Als nächstes wird durch Schleuderbeschichten ein Polyimidfilm als jeweiliger Ausrichtungsfilm 19 und 20 auf der Lichtsperrschicht 18 bzw. dem optischen Wellenleiter 16 hergestellt. Danach wird durch Reiben der Oberflächen der Ausrichtungsfilme 19 und 20 eine Molekülausrichtungsverarbeitung ausgeführt.
Die Glassubstrate 11 und 12 mit den obigen Schichten und Filmen darauf werden über einen Abstandshalber 21 miteinander verklebt, der auch als Abdichtungsmittel wirkt. Zwischen die Glassubstrate 11 und 12 wird ein nematischer Flüssigkristall mit positiver Dielektrizitätskonstante eingespritzt und als Flüssigkristallschicht 22 vakuumdicht abgedichtet, um dadurch ein Flüssigkristall-Lichtventil 10 aufzubauen.
Die Ausrichtungsrichtung eines Flüssigkristallmoleküls wird so eingestellt, dass der Brechungsindex eines Flüssigkristalls größer als der des optischen Wellenleiters ist, gesehen aus der Polarisationsrichtung von durch den optischen Wellenleiter 16 hindurchgestrahltem Licht, wenn eine Spannung am Flüssigkristall anliegt. Diese Ausrichtungsrichtung wird auch so eingestellt, dass der Brechungsindex des Flüssigkristalls kleiner als der des optischen Wellenleiters ist, gesehen aus der Polarisationsrichtung des durch den optischen Wellenleiter 16 hindurchgestrahlten Lichts, wenn keine Spannung am Flüssigkristall anliegt.
Der Torsionswinkel des Flüssigkristalls ist auf 0º bis 60º eingestellt, und vorzugsweise auf 45º. Der Kippwinkel des Flüssigkristalls ist vorzugsweise auf 0,05º bis 30º eingestellt.
Zum Beispiel wird das in der Flüssigkristallschicht 22 enthaltene Flüssigkristallmaterial unter Verwendung von von Merck Corp. hergestelltem ZLI- 4389 mit dem Brechungsindex ne = 1,66 in axialer Richtung des Flüssigkristallmoleküls und dem Brechungsindex no = 1,50 in einer Richtung rechtwinklig zu einer Achse des Flüssigkristallmoleküls hergestellt. Die Flüssigkristallschicht 22 verfügt über eine Dicke von ungefähr 4 µm. Zu diesem Flüssigkristall wird abhängig vom Erfordernis ein cholesterischer Flüssigkristall in geringer Menge zugesetzt.
Abhängig vom Erfordernis muss kein Ausrichtungsfilm 20 vorhanden sein, da Flüssigkristallmoleküle durch eine Reibbearbeitung auch auf dem optischen Wellenleiter 16 ausgerichtet werden.
Der Kürze halber sind ein Photodetektor und eine Lichtquelle, wie sie später beschrieben werden, in Fig. 19 weggelassen.
Das Gegensubstrat 25 besteht aus dem Glassubstrat 12, der Gegenelektrode 15, dem optischen Wellenleiter und dem Ausrichtungsfilm 20, wie in Fig. 19 dargestellt.
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel eines Bildkopiergeräts unter Verwendung des in Fig. 19 dargestellten Flüssigkristall-Lichtventils 10 als Bildleseabschnitt erläutert.
Fig. 18 ist eine Ansicht, die den Systemaufbau eines Bildkopiergeräts gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt.
Wie es in Fig. 18 dargestellt ist, verfügt das Bildkopiergerät bei diesem Ausführungsbeispiel über eine Lichtquelle 62, eine Linse 63, ein Flüssigkristall-Lichtventil 64, ein Laserlicht emittierendes Bauteil 65, einen Polygonspiegel 66, einen Spiegel 67, Galvanospiegel 68, 72, eine Polarisationsplatte 69, eine Bilderzeugungslinse 70, eine photoempfindliche Trommel 71, ein Ansteuerungs- und Steuersystem 73, einen Bildspeicher 74, eine Bildverarbeitungsschaltung 75, eine Schnittstellenschaltung 76 und ein Druckersteuersystem 77.
Das Flüssigkristall-Lichtventil 64 entspricht dem in Fig. 19 dargestellten Flüssigkristall-Lichtventil 10 und dem in Fig. 10 dargestellten Flüssigkristall-Lichtventil 40, und es ist mit dem Ansteuerungs- und Steuersystem 73 verbunden.
Das Ansteuerungs- und Steuersystem 73 entspricht einer Schaltung aus der Leseschaltung 46, der Signalverarbeitungsschaltung 47, der Ansteuerschaltung 48 und der Steuerschaltung 49 im Wandlermechanismus zum Wandeln optischer Information in ein elektrisches Signal, wie in Fig. 10 dargestellt.
Das Laserlicht emittierende Bauteil 65, der Polygonspiegel 66, der Galvanespiegel 72 und die photoempfindliche Trommel 71 sind mit dem Druckersteuersystem 77 verbunden.
Die Lichtquelle 62, die Linse 63 und das Flüssigkristall-Lichtventil 64 bilden ein Ausführungsbeispiel eines Bildleseabschnitts bei der Erfindung. Das Laserlicht emittierende Bauteil 65, der Polygonspiegel 66, der Spiegel 67, der Galvanospiegel 72, das Ansteuerungs- und Steuersystem 73, der Bildspeicher 74, die Bildverarbeitungsschaltung 75, die Schnittstellenschaltung 76 und das Druckersteuersystem 77 bilden ein Ausführungsbeispiel eines Bilderzeugungsabschnitts bei der Erfindung.
In diesem Bildkopiergerät wird ein Bild wie folgt gelesen.
Licht wird von der Lichtquelle 62 auf eine Vorlage 61 gestrahlt. An der Vorlage 61 reflektiertes Licht wird durch die Linse 63 auf das Flüssigkristall-Lichtventil 64 fokussiert und auf diesem als Bild ausgebildet.
Dabei wird ein dem Bild entsprechendes elektrisches Signal erhalten, wenn eine Abrasterelektrode des Flüssigkristall-Lichtventils 64 (als der transparenten Elektrode 14 in Fig. 19 und der Abrasterelektrode 41 in Fig. 10 entsprechende Elektrode) sequentiell durch das Ansteuerungs- und Steuersystem 73 betrieben wird. Bildinformationsdaten, die diesem elektrischen Signal entsprechen, werden in den Bildspeicher 74 eingespeichert, und sie können als digitales Signal behandelt werden.
Die Vorlage 61 wird unter Verwendung eines Laserabrastersystems kopiert. Das heißt, dass eine Spannung zwischen eine Gegenelektrode und die Abrasterelektrode des Flüssigkristall-Lichtventils 64 gelegt wird. Diese Gegenelektrode entspricht der Gegenelektrode 15 in Fig. 19 und der Gegenelektrode 42 in Fig. 10. Die Abrasterelektrode entspricht der transparenten Elektrode 14 in Fig. 19 und der Abrasterelektrode 41 in Fig. 10. So wird das Flüssigkristall-Lichtventil 64 zum Schreiben eines Bilds betrieben. Dabei wird der Ausrichtungszustand eines Flüssigkristalls im Flüssigkristall- Lichtventil 64 abhängig vom Bild geändert.
Mittels des Galvanospiegels 68 und des Polygonspiegels 66, die durch Betreiben des Druckersteuersystems 77 kontrolliert werden, wird die gesamte Oberfläche des Flüssigkristall-Lichtventils 64 unter Verwendung eines polarisierten Laserstrahls vom Laserlicht emittierenden Bauteil 65 abgerastert.
Das auf das Flüssigkristall-Lichtventil 64 fallende Laserlicht wird an einen dielektrischen Spiegel (entsprechend dem in Fig. 19 dargestellten dielektrischen Spiegel 24) reflektierte Licht. Das reflektierte Licht wird teilweise durch einen Abschnitt einer Flüssigkristallschicht hindurchgestrahlt, in dem der Ausrichtungszustand der Flüssigkristallschicht geändert ist. Die Polarisationsrichtung dieses teilweise reflektierten Lichts wird durch elektrooptische Effekte des Flüssigkristalls moduliert, so dass dieses Licht durch die Polarisationsplatte 69 hindurchgestrahlt werden kann.
Das durch die Polarisationsplatte 69 hindurchgestrahlte Reflexionslicht wird über die Bilderzeugungslinse 70 auf die photoempfindliche Trommel 71 geschrieben. Durch Übertragen von auf der photoempfindlichen Trommel 71 aufgezeichneten Bilddaten mittels eines Druckprozesses wird ein Bild kopiert.
Das Bild der Vorlage 61 wird durch die Bildverarbeitungsschaltung 75 und das Laserabrastersystem, das aus dem Laserlicht emittierenden Bauteil 65, dem Polygonspiegel 66, dem Spiegel 67 und dem Galvanospiegel 72 besteht, digital verarbeitet. Das heißt, dass die obigen, in dem Bildspeicher 74 eingespeicherten Bilddaten aus diesem ausgelesen werden und durch die Bildverarbeitungsschaltung 75 verarbeitet werden und über die Schnittstellenschaltung 76 an das Druckersteuersystem 77 übertragen werden.
Das Druckersteuersystem 77 betreibt das Laserabrastersystem abhängig von den übertragenen Bilddaten. Das heißt, dass das Laserlicht emittierende Bauteil 65 den Polygonspiegel 66, den Spiegel 67 und den Galvanospiegel 72 abrastert, während dieses Laserlicht emittierende Bauteil 65 den Laserstrahl emittiert oder die Emission des Laserstrahls abhängig von den Bilddaten unterbricht. So werden die Bilddaten auf die photeempfindliche Trommel 71 geschrieben. Die auf die photoempfindliche Trommel 71 geschriebenen Bilddaten werden mittels eines Druckprozesses gedruckt.
Der Spiegel 67 des Laserabrastersystems wird in einen optischen Pfad eingefügt, wenn die Bilddaten zu drucken sind. Dieser Spiegel 67 des Laserabrastersystems wird aus diesem optischen Pfad herausgestellt, wenn eine Kopie erzeugt wird. So ist das Laserabrastersystem so aufgebaut, dass der optische Pfad abhängig vom Zweck umgeschaltet wird.
Beim Bildkopiergerät dieses Ausführungsbeispiels wird das in Fig. 19 dargestellte Flüssigkristall-Lichtventil als Bildleseabschnitt verwendet, so dass es nicht erforderlich ist, ein optisches Abrastersystem zum Lesen eines Vorlagenbilds anzuordnen. Demgemäß ist es möglich, ein kompaktes Bildkopiergerät mit hoher Funktionalität zu schaffen, bei dem eine Bildlesefunktion und eine Bildanzeigefunktion im Bildleseabschnitt miteinander kombiniert sind.
In diesem Flüssigkristall-Lichtventil kann Information, wie sie in der Flüssigkristallschicht ausgebildet ist und Adressierlicht entspricht, als optisches Signal und unmittelbar als elektrisches Signal gelesen werden. Demgemäß wird die photoempfindliche Trommel durch ein optisches Bildsignal belichtet, und das Bildsignal kann gleichzeitig in den Bildspeicher eingespeichert werden, so dass eine Bildsignalverarbeitung wie ein kontinuierlicher Kopiervorgang mit hoher Geschwindigkeit ausgeführt werden kann.
Ein Flüssigkristall-Lichtventil, wie es den Bildleseabschnitt eines Bildkopiergeräts gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung bildet, wird nachfolgend erläutert.
Fig. 20 ist eine Schnittansicht, die den Aufbau eines Flüssigkristall- Lichtventils zeigt, das den Bildleseabschnitt des Bildkopiergeräts beim zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung bildet.
Wie es in Fig. 20 dargestellt ist, verfügt das Flüssigkristall-Lichtventil bei diesem Ausführungsbeispiel über eine Faserplatte 81, ein Glassubstrat 82, einen Antireflexionsfilm 83, eine transparente Elektrode 84, eine Gegenelektrode 85, einen optischen Wellenleiter 86, eine photoleitende Schicht 87, eine Lichtsperrschicht 88, Ausrichtungsfilme 89, 90, einen Abstandshalter 91, eine Flüssigkristallschicht 92 und einen dielektrischen Spiegel 94.
Dieses Flüssigkristall-Lichtventil 80 wird wie folgt hergestellt.
Als erstes wird ein transparenter, leitender Film, der aus Laminatschichten von ITO und SnO&sub2; besteht, unter Verwendung eines Sputterverfahrens auf die als lichtdurchlässiges Substrat dienende Faserplatte 81 aufgedampft. Durch Strukturieren des aufgedampften, transparenten, leitenden Films in Streifenform durch reaktives Ionenätzen wird eine transparente Elektrode 84 für Abrasterzwecke ausgebildet.
Als nächstes wird ein Film aus amorphem Siliziumhydrid (a-Si:H) als photoleitende Schicht 87 auf der transparenten Elektrode 84 hergestellt. Dieser die photoleitende Schicht. 87 bildende Film aus amorphem Siliziumhydrid (a- Si:H) wird unter Verwendung der Gase Silan (SiH&sub4;) und Argon (Ar) und unter Verwendung eines ECR-Plasma-CVD-Verfahrens hergestellt. Dieser Film aus amorphem Siliziumhydrid (a-Si:H) hat eine Dicke von ungefähr 7 µm.
Als nächstes wird auf der photoleitenden Schicht 87 durch Schleuderbeschichten ein Acrylharz vom Typ mit dispergiertem Kohlenstoff als Lichtsperrschicht 88 hergestellt, um Licht zu sperren, das von der Seite einer später beschriebenen Flüssigkristallschicht her auf die photoleitende Schicht 87 fällt. Danach wird auf der Lichtsperrschicht 88 durch ein Elektronenstrahl(EB)-Aufdampfverfahren ein Mehrschichtfilm aus Titanoxid und Siliziumoxid als dielektrischer Spiegel 94 hergestellt, um Licht zu reflektieren, wie es von der Seite der Flüssigkristallschicht her auf die photoleitende Schicht 87 fällt.
Auf der Eintrittsseite von Schreiblicht 95 in bezug auf die Faserplatte 81 wird ein Antireflexionsfilm 83 hergestellt, der verhindert, dass dieses Licht an einer Oberfläche dieser Faserplatte reflektiert wird.
Ein transparenter, leitender Film aus ITO wird auf ein Glassubstrat 82, das der Faserplatte 81 gegenübersteht, unter Verwendung eines Sputterverfahrens aufgedampft, um dadurch eine Gegenelektrode 85 herzustellen.
Als nächstes wird ein optischer Wellenleiter 86 in Streifenform durch selektive Photopolymerisation unter Verwendung eines hochpolymeren Dünnfilms auf der Gegenelektrode 85 hergestellt.
Als nächstes wird durch Schleuderbeschichten ein Polyimidfilm als Ausrichtungsfilm 89 und 90 auf dem dielektrischen Spiegel 93 bzw. dem optischen Wellenleiter 86 hergestellt. Danach wird eine Molekülausrichtungsverarbeitung durch Reiben der Oberflächen der Ausrichtungsfilme 89 und 90 ausgeführt.
Die Faserplatte 81 und das Glassubstrat 82 mit den darauf befindlichen obigen Schichten und Filmen werden über einen Abstandshalter 91 miteinander verklebt. Zwischen die Faserplatte 81 und das Glassubstrat wird ein nematischer Flüssigkristall mit positiver dielektrischer Konstante eingespritzt und als Flüssigkristallschicht 82 vakuumdicht abgedichtet, um dadurch ein Flüssigkristall-Lichtventil 80 aufzubauen.
Die Ausrichtungsrichtung eines Flüssigkristallmoleküls, das in Kontakt mit dem optischen Wellenleiter 86 tritt, wird so eingestellt, dass der Brechungsindex eines Flüssigkristalls größer als derjenige des optischen Wellenleiters ist, gesehen aus der Polarisationsrichtung von durch den optischen Wellenleiter 86 hindurchgestrahltem Licht, wenn eine Spannung am Flüssigkristall anliegt. Diese Ausrichtungsrichtung wird auch so eingestellt, dass der Brechungsindex des Flüssigkristalls kleiner als derjenige des optischen Wellenleiters ist, gesehen aus der Polarisationsrichtung des durch den optischen Wellenleiter 86 hindurchgestrahlten Lichts, wenn keine Spannung am Flüssigkristall anliegt.
Als Flüssigkristall-Anzeigemodus wird ein Modus mit hybridem elektrischem Feldeffekt (HFE) verwendet. Der Torsionswinkel des Flüssigkristalls wird auf 30º bis 60º eingestellt. Der Kippwinkel des Flüssigkristalls wird vorzugsweise auf 0,05º bis 10º eingestellt. Die Flüssigkristallschicht 92 hat vorzugsweise eine Dicke von ungefähr 5 µm.
Abhängig vom Erfordernis muss kein Ausrichtungsfilm 90 angebracht werden, da Flüssigkristallmoleküle durch eine Reibverarbeitung auch auf dem optischen Wellenleiter 86 ausgerichtet werden.
Ein Gegensubstrat 84 im Flüssigkristall-Lichtventil 80 dieses Ausführungsbeispiels besteht aus dem Glassubstrat 82, der Gegenelektrode 85, dem optischen Wellenleiter 86 und dem Ausrichtungsfilm 90. Dieses Gegensubstrat 93 verfügt über einen nicht dargestellten Photodetektor und eine Lichtquelle, die dem Photodetektor 29 bzw. der Lichtquelle 30 entsprechen, wie in den Fig. 1 und 3A dargestellt. Der Betrieb des Flüssigkristall-Lichtventils 80 ist ähnlich dem Betrieb, wie er oben unter Bezugnahme auf die Fig. 6A bis 9B erläutert wurde.
Anstelle der Faserplatte 81 kann ein SELFOC-Linsenarray verwendet werden.
Die Faserplatte 81 und das Glassubstrat 82 bilden ein Ausführungsbeispiel zweier Substrate bei der Erfindung. Der optische Wellenleiter 86 bildet ein Beispiel eines optischen Wellenleiters bei der Erfindung. Die photoleitende Schicht 87 bildet ein Ausführungsbeispiel einer photoleitenden Schicht bei der Erfindung. Die Flüssigkristallschicht 92 bildet ein Ausführungsbeispiel einer Flüssigkristallschicht bei der Erfindung. Der in den Fig. 1 und 3A dargestellte Photodetektor 29 bildet ein Ausführungsbeispiel einer Lichtempfangseinrichtung bei der Erfindung. Die in den Fig. 1 und 3A dargestellte Lichtquelle 30 bildet ein Ausführungsbeispiel einer Lichtquelle bei der Erfindung.
Nachfolgend wird ein anderes Ausführungsbeispiel des Bildkopiergeräts unter Verwendung des in Fig. 20 dargestellten Flüssigkristall-Lichtventils 80 als Bildleseabschnitt erläutert.
Fig. 21 ist eine Ansicht, die den Systemaufbau eines Bildkopiergeräts gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt.
Wie es in Fig. 21 dargestellt ist, verfügt das Bildkopiergerät bei diesem Ausführungsbeispiel über eine Lichtquelle 122, ein Flüssigkristall-Lichtventil 124, ein Laserlicht emittierendes Bauteil 125, einen Polygonspiegel 126, einen Spiegel 127, Galvanospiegel 128, 131, eine Polarisations- platte 129, eine Bilderzeugungslinse 137, eine photeempfindliche Trommel 130, ein Ansteuerungs- und Steuersystem 132, einen Bildspeicher 133, eine Bildverarbeitungsschaltung 134, eine Schnittstellenschaltung 135 und ein Druckersteuersystem 136.
Das Flüssigkristall-Lichtventil 124 entspricht dem in Fig. 10 dargestellten Flüssigkristall-Lichtventil 40 und dem in Fig. 20 dargestellten Flüssigkristall-Lichtventil 80, und es ist mit dem Ansteuerungs- und Steuersystem 132 verbunden.
Das Ansteuerungs- und Steuersystem 132 entspricht einer Schaltung, die aus der Leseschaltung 46, der Signalverarbeitungsschaltung 47, der Ansteuerschaltung 48 und der Steuerschaltung 49 besteht, wie im Wandlermechanismus zum Wandeln optischer Information in ein elektrisches Signal enthalten und wie in Fig. 10 dargestellt.
Das Laserlicht emittierende Bauteil 125, der Polygonspiegel 126, der Galvanospiegel 131 und die photoempfindliche Trommel 130 sind mit dem Druckersteuersystem 136 verbunden.
Die Lichtquelle 122 und das Flüssigkristall-Lichtventil 124 bilden ein Ausführungsbeispiel eines Bildleseabschnitts bei der Erfindung. Das Laserlicht emittierende Bauteil 125, der Polygonspiegel 126, der Spiegel 127, der Galvanospiegel 131, das Ansteuerungs- und Steuersystem 132, der Bildspeicher 133, die Bildverarbeitungsschaltung 134, die Schnittstellenschaltung 135 und das Druckersteuersystem 136 bilden ein Ausführungsbeispiel eines Bilderzeugungsabschnitts bei der Erfindung.
Bei diesem Bildkopiergerät wird ein Bild wie folgt gelesen.
Von der Lichtquelle 122 wird Licht auf eine Vorlage 121 gestrahlt. An der Vorlage 121 reflektiertes Licht wird als Bild auf dem Flüssigkristall- Lichtventil 124 ausgebildet. Dabei wird ein dem Bild entsprechendes elektrisches Signal erhalten, wenn eine Abrasterelektrode des Flüssigkristall- Lichtventils 124 (als der Abrasterelektrode 41 in Fig. 10 und der transparenten Elektrode 84 in Fig. 20 entsprechende Elektrode) durch das Ansteuerungs- und Steuersystem 132 sequentiell betrieben wird. Diesem elektrischen Signal entsprechende Bildinformationsdaten werden in den Bildspeicher 133 eingespeichert, und sie können als digitales Signal behandelt werden.
Die Vorlage 121 wird durch ein Laserabrastersystem kopiert. Das heißt, dass zwischen eine Gegenelektrode und die Abrasterelektrode des Flüssigkristall-- Lichtventils 124 eine Spannung gelegt wird. Diese Gegenelektrode entspricht der Gegenelektrode 42 in Fig. 10 und der Gegenelektrode 85 in Fig. 20. Die Abrasterelektrode entspricht der Abrasterelektrode 41 in Fig. 10 und der transparenten Elektrode 84 in Fig. 20. So wird das Flüssigkristall-Lichtventil 124 so betrieben, dass es das Bild schreibt. Dabei wird der Ausrichtungszustand eines Flüssigkristalls im Flüssigkristall-Lichtventil 124 abhängig vom Bild geändert.
Die gesamte Oberfläche des Flüssigkristall-Lichtventils 124 wird durch den Galvanospiegel 128 und den Polygonspiegel 126, die durch Betreiben des Druckersteuersystems 136 kontrolliert werden, unter Verwendung eines polarisierten Laserstrahls vom Laserlicht emittierenden Bauteil 125 abgerastert. Der auf das Flüssigkristall-Lichtventil 124 treffende Laserstrahl wird an einem dielektrischen Spiegel (entsprechend dem in Fig. 20 dargestellten dielektrischen Spiegel 94) reflektiert. Das reflektierte Licht wird teilweise durch einen Bereich einer Flüssigkristallschicht hindurchgestrahlt, in dem der Ausrichtungszustand der Flüssigkristallschicht geänder ist. Die Polarisationsrichtung dieses reflektierten Lichts wird durch elektrooptische Effekte des Flüssigkristalls so moduliert, dass dieses Licht durch die Polarisationsplatte 129 hindurchgestrahlt werden kann.
Das durch die Polarisationsplatte 129 hindurchgestrahlte Reflexionslicht wird über die Bilderzeugungslinse 137 auf die photoempfindliche Trommel 130 geschrieben. Ein Bild wird dadurch kopiert, dass die auf der photeempfindlichen Trommel 130 aufgezeichneten Bilddaten mittels eines Druckprozesses übertragen werden.
Das Bild der Vorlage 121 wird durch die Bildverarbeitungsschaltung 134 und das Laserabrastersystem aus dem Laserlicht emittierenden Bauteil 125, dem Polygonspiegel 126, dem Spiegel 127 und dem Galvanospiegel 131 digital verarbeitet und gedruckt. Das heißt, dass die obigen, in den Bildspeicher 133 eingespeicherten Bilddaten aus diesen ausgelesen werden und sie durch die Bildverarbeitungsschaltung 134 verarbeitet und über die Schnittstellenschaltung 135 an das Druckersteuersystem 136 übertragen werden.
Das Druckersteuersystem 136 betreibt das Laserabrastersystem abhängig von den übertragenen Bilddaten. Das heißt, dass das Laserlicht emittierende Bauteil 125 den Polygonspiegel 126, den Spiegel 127 und den Galvanospiegel 131 abrastert, während das Laserlicht emittierende Bauteil 125 den Laserstrahl abhängig von den Bilddaten emittiert oder die Emission des Laserstrahls unterbricht. So werden die Bilddaten auf die photoempfindliche Trommel 130 geschrieben. Die auf die photoempfindliche Trommel 130 geschriebenen Bilddaten werden mittels eines Druckprozesses gedruckt.
Der Spiegel 127 des Laserabrastersystems wird in einen optischen Pfad eingesetzt, wenn die Bilddaten gedruckt werden. Der Spiegel 127 des Laserabrastersystems wird aus diesem optischen Pfad herausbewegt, wenn eine Kopie erstellt wird. So ist das Laserabrastersystem so aufgebaut, dass der optische Pfad abhängig vom Zweck umgeschaltet wird.
Beim Bildkopiergerät des obigen Ausführungsbeispiels ist das in Fig. 20 dargestellte Flüssigkristall-Lichtventil 80 als Bildleseabschnitt verwendet, so dass es nicht erforderlich ist, ein optisches Abrastersystem zum Lesen eines Vorlagenbilds anzubringen. Demgemäß ist es möglich, ein kompaktes Bildkopiergerät mit hoher Funktionalität zu realisieren, bei dem eine Bildlesefunktion und eine Bildanzeigefunktion im Bildleseabschnitt miteinander kombiniert sind.
Bei diesem Flüssigkristall-Lichtventil kann in der Flüssigkristallschicht entsprechende Information, die Adressierungslicht entspricht, als optisches Signal und unmittelbar als elektrisches Signal gelesen werden. Demgemäß wird die photoempfindliche Trommel durch ein optisches Bildsignal belichtet, und das Bildsignal kann gleichzeitig in den Bildspeicher eingespeichert werden, so dass eine Bildsignalverarbeitung wie ein kontinuierlicher Kopiervorgang mit hoher Geschwindigkeit ausgeführt werden kann.
Die photoleitende Schicht des Flüssigkristall-Lichtventils beim ersten und zweiten Ausführungsbeispiel, wie in den Fig. 19 und 20 dargestellt, besteht aus a-Si:H, jedoch kann sie auch amorphem Siliziumcarbidhydrid (a-Si1-XCX:H), amorphem Siliziumnitridhydrid (a-Si1-XNX:H), amorphem Siliziumoxid- hydrid (a-Si1-XOX:H), amorphem Siliziumgermaniumhydrid (a-Si1-XGeX:H) Cadmiumsulfid (CdS), Bi&sub1;&sub2;SiO&sub2;&sub0; usw. bestehen. Ferner die photoleitende Schicht Schottkystruktur, Diodenstruktur, eine Struktur mit an der Rückseite verbundenen Dioden usw. aufweisen.
Die Lichtsperrschicht des Flüssigkristall-Lichtventils besteht aus einem Acrylharz vom Typ mit dispergiertem Kohlenstoff, jedoch kann es auch aus einem dünnen organischen Film vom Typ mit dispergiertem Pigment, einem durch stromloses Plattieren von Aluminiumoxid (A&sub2;O&sub3;) mit einem Metall wie Ag hergestellten Dünnfilm, einem Cermetfilm, CdTe usw. bestehen.
Der optische Wellenleiter des Flüssigkristall-Lichtventils besteht aus einem solchen unter Verwendung eines organischen Metalls, jedoch kann er auch aus einem solchen unter Verwendung eines anorganischen Materials aufgebaut werden, das durch Vermischen von a-SiOXNY:H, (SiO&sub2;)X - (Ta&sub2;O&sub5;)Y usw. ausgebildet wird.
Wenn ein nematischer Flüssigkristall verwendet wird, kann der Flüssigkristall-Betriebsmodus unter Verwendung eines Gast-Wirt-Modus usw. anstelle des bei den obigen Ausführungsbeispielen angegebenen Modus mit hybridem, elektrischem Feldeffekt aufgebaut werden. Wenn ein smektischer Flüssigkristall verwendet wird, kann der Gast-Wirt-Modus, eine elektrochromer Effekt usw. verwendet werden.
Fig. 2 ist eine Schnittansicht, die den Aufbau eines Flüssigkristall-Lichtventils zeigt, wie es in einem Faksimiletelegraph oder einem Bildscanner gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung angeordnet ist.
Wie es in Fig. 2 dargestellt ist, verfügt ein im Faksimiletelegraph dieses Ausführungsbeispiels angeordnetes Flüssigkristall-Lichtventil 10 über Glassubstrate 11, 12, einen Antireflexionsfilm 13, eine transparente Elektrode 14, eine Gegenelektrode 15, einen optischen Wellenleiter 16, eine photoleitende Schicht 17, eine Lichtsperrschicht 18, Ausrichtungsfilme 19, 20, einen Abstandshalter 21 und eine Flüssigkristallschicht 22.
Die Fig. 23A, 23B und 23C sind eine Draufsicht, eine Schnittansicht bzw. eine weitere Schnittansicht, die den Aufbau des Gegensubstrats 25 des in Fig. 2 dargestellten Flüssigkristall-Lichtventils 10, wie im erfindungsgemäßen Faksimiletelegraph angeordnet, zeigen. Das heißt, dass Fig. 23A eine Draufsicht des Gegensubstrats 25 ist. Fig. 23B ist eine Schnittansicht entlang der Linie A-A von Fig. 23A. Fig. 23C ist eine Schnittansicht entlang der Linie B-B von Fig. 23A. In diesen Figuren ist der in Fig. 2 dargestellte Ausrichtungsfilm 20 weggelassen.
Wie es in diesen Figuren dargestellt ist, verfügt das Gegensubstrat 25 über das Glassubstrat 12, die Gegenelektrode 15, den optischen Wellenleiter 16, einen Photodetektor 29 und eine Lichtquelle 30. Der optische Wellenleiter 16 besteht aus einer unteren Mantelschicht 26, einer Kernschicht 27 und einer Mantelschicht 28.
Das Gegensubstrat 25 wird wie folgt hergestellt.
Als erstes wird ein transparenter, leitender Film aus ITO auf der gesamten Oberfläche des Glassubstrats 12 hergestellt, um dadurch eine Gegenelektrode 15 auszubilden.
Als nächstes wird durch Schleuderbeschichten ein Epoxidharz als untere Mantelschicht 26 des optischen Wellenleiters 16 hergestellt. Auf der unteren Mantelschicht 26 wird durch Schleuderbeschichten ein Film aus Bisphenol-Z-Polycarbonat (PCZ) mit einem photopolymerisierbaren Monomer (Acrylat wie Methylacrylat) hergestellt. Auf diesen PCZ-Film wird durch eine Photomaske hindurch Ultraviolettstrahlung gestrahlt, um dadurch diesen PCZ-Film selektiv zu polymerisieren. So wird eine PCZ-Schicht als Kernschicht 27 ausgebildet. Ferner wird ein Mischmaterial aus PCZ und Polyacrylat mit einem Brechungsindex kleiner als dem von PCZ als Mantelschicht 28 hergestellt. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist der Brechungsindex n der Kernschicht 27 auf 1,59 eingestellt, und der Brechungsindex n der Mantelschicht 28 ist auf 1,56 eingestellt.
Der optische Wellenleiter 16 besteht aus der unteren Mantelschicht 26, der Kernschicht 27 und der Mantelschicht 28, wie oben angegeben. Die Lichtquelle 30 und der Photodetektor 29 sind jeweils mit den beiden Enden dieses optischen Wellenleiters 16 verbunden.
Zum Beispiel besteht die Lichtquelle 30 aus einem Laser, einer Lichtemissionsdiode (LED) usw. Die Lichtquelle 30 ist so mit dem optischen Wellenleiter 16 verbunden, dass eine polarisierte Welle zum optischen Wellenleiter 16 geführt werden kann (in einer TE- oder einer TM-Mode).
Zum Beispiel besteht der Photodetektor 29 aus einer a-Si:H-Diode und einer amorphen Siliziumgermaniumhydrid(a-SiGe:H)-Diode usw. abhängig von der Wellenlänge der Lichtwelle 30. Der Photodetektor 29 ist mit dem optischen Wellenleiter 16 verbunden, um Licht von diesem zu empfangen.
Das Gegensubstrat besteht aus einem transparenten Substrat, jedoch kann es auch durch ein Substrat aus einkristallinem Silizium oder ein Substrat aus einkristallinem Galliumarsenid (GaAs) gebildet sein. Wenn ein jeweiliges dieser einkristallinen Substrate verwendet wird, können die Lichtquelle und der Photodetektor auf jedem dieser einkristallinen Substrate angeordnet werden.
Die Glassubstrate 11 und 12 bilden ein Ausführungsbeispiel zweier Substrate bei der Erfindung. Der optische Wellenleiter 16 bildet ein Ausführungsbeispiel eines optischen Wellenleiters bei der Erfindung. Die photoleitende Schicht 17 bildet ein Ausführungsbeispiel einer photoleitenden Schicht bei der Erfindung. Der Photodetektor 29 bildet ein Ausführungsbeispiel einer Lichtempfangseinrichtung bei der Erfindung. Die Lichtquelle 30 bildet ein Ausführungsbeispiel einer Lichtquelle bei der Erfindung.
Der Brechungsindex eines Flüssigkristallmoleküls 31A entspricht ungefähr no, wenn keine Spannung am Flüssigkristallmolekül anliegt, und zwar hinsichtlich Licht 36 in einer TM-Mode von der Lichtquelle 30, wie in den Fig. 23A bis 23C dargestellt. Im Gegensatz hierzu kann, wenn Spannung am Flüssigkristallmolekül anliegt, der Brechungsindex eines Flüssigkristallmoleküls 31B ungefähr als ne entsprechend angesehen werden.
In den Fig. 7A und 7B sind dieselben Konstruktionselemente wie im in Fig. 2 dargestellten Flüssigkristall-Lichtventil 10 mit denselben Bezugszahlen wie in Fig. 2 gekennzeichnet. Zum Beispiel sind der Antireflexionsfilm 13 usw., wie in Fig. 2 dargestellt, weggelassen, und die Form der transparenten Elektrode 14 ist vereinfacht, da durch diese Elemente die Erläuterung des Flüssigkristall-Lichtventils nicht beeinflusst wird.
Wie es in den Fig. 7A und 7B dargestellt ist, beträgt, wenn keine Ansteuerspannung durch eine Wechselspannungsquelle 35 zwischen eine Gegenelektrode 15 und die transparente Elektrode 14 des Flüssigkristall-Lichtventils 10 gelegt wird, der Brechungsindex einer Flüssigkristallschicht 22 ungefähr dem Wert no für Licht 36 in einer TM-Mode, unabhängig davon, ob Adressierungslicht 37 einfällt oder nicht, d.h. unabhängig von hellen und dunklen Zuständen, wenn Licht 36 in einer TM-Mode von der in Fig. 23 dargestellten Lichtquelle 30 zu einem optischen Wellenleiter 16 übertragen wird. Demgemäß wird das übertragene Licht ohne Abschwächung durch den optischen Wellenleiter 16 hindurchgestrahlt.
Die nächste Erläuterung betrifft einen Faksimiletelegraph mit einem Mechanismus zum Anlegen einer Spannung an eine Elektrode des Flüssigkristall- Lichtventils zum Wandeln optischer Information in ein elektrisches Signal.
Fig. 22 ist eine Ansicht, die den Aufbau eines Faksimiletelegraphen gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt.
Wie es in Fig. 22 dargestellt ist, verfügt der Faksimiletelegraph bei diesem Ausführungsbeispiel über ein Flüssigkristall-Lichtventil 40 und einen Mechanismus zum Anlegen einer Spannung an Elektroden dieses Flüssigkristall-Lichtventils 40. Das Flüssigkristall-Lichtventil 40 umfasst eine Abrasterelektrode 41, eine Gegenelektrode 42, einen optischen Wellenleiter 43, eine Lichtquelle 44 und einen Photodetektor 45. Der Anlegemechanismus umfasst eine Leseschaltung 46, eine Signalverarbeitungsschaltung 47, eine Ansteuerschaltung 48 und eine Steuerschaltung 49.
Das Flüssigkristall-Lichtventil 40 entspricht dem in Fig. 2 dargestellten Flüssigkristall-Lichtventil 10. Die Abrasterelektrode 41, die Gegenelektrode 42 und der optische Wellenleiter 43 entsprechen jeweils der transparenten Elektrode 14, der Gegenelektrode 15 bzw. dem optischen Wellenleiter 16, wie sie in Fig. 2 dargestellt sind. Ferner entsprechen die Lichtquelle 40 und der Photodetektor 45 der Lichtquelle 30 bzw. dem Photodetektor 29, wie sie in Fig. 23 dargestellt sind.
Die Steuerschaltung 49 ist mit der Lichtquelle 44, der Leseschaltung 46 und der Ansteuerschaltung 48 verbunden. Die Steuerschaltung 48 ist mit der Abrasterelektrode 41 und der Gegenelektrode 42 verbunden. Die Leseschaltung 46 ist mit dem Photodetektor 45 und der Signalverarbeitungsschaltung 47 verbunden.
Der Mechanismus zum Anlegen einer Spannung an Elektroden eines Flüssigkristall-Lichtventils 40, der die Leseschaltung 46, die Signalverarbeitungsschaltung 47, die Ansteuerschaltung 48 und die Steuerschaltung 49 enthält, bildet ein Ausführungsbeispiel eines Mechanismus zum Anlegen einer Spannung an Elektroden des Flüssigkristall-Lichtventils bei der Erfindung.
Als nächstes wird der Betrieb dieses Faksimiletelegraphen beschrieben.
Von der Lichtquelle 44 wird zu allen Zeiten polarisiertes Licht zum optischen Wellenleiter 43 geführt. Der Faksimiletelegraph ist in einen Zustand versetzt, in dem durch den optischen Wellenleiter 43 hindurchgestrahltes Licht unter Verwendung des Photodetektors 45 in ein elektrisches Signal gewandelt werden kann. Wenn Bildinformation enthaltendes Licht 50 auf das Flüssigkristall-Lichtventil 40 fällt, wird mittels der Ansteuerschaltung 48 eine Spannung zwischen die Gegenelektrode 42 und die Abrasterelektrode 41 gelegt.
Der Faksimiletelegraph wird wie folgt durch Anlegen dieser Spannung betrieben.
Wenn die Spannung nur an eine Zeile der Abrasterelektrode 41 gelegt wird, ändert sich der Ausrichtungszustand eines Flüssigkristallmoleküls, wie es einer Position der Abrasterelektrode 41 entspricht, abhängig vom hellen oder dunklen Zustand des Lichts. Demgemäß wird die Intensität des durch jeden der optischen Wellenleiter 43 übertragenen Lichts moduliert. Wenn das Ausgangssignal des Photodetektors 45 synchron mit dieser Modulation durch die Leseschaltung 46 gelesen wird, wird ein elektrisches Signal der optischen Bildinformation entsprechend der Abrasterelektrode 41 erhalten. Wenn ein derartiger Betrieb der Abrasterelektrode 41 sequentiell hinsichtlich eines gesamten Bilds ausgeführt wird, wird ein elektrisches Signal, das zweidimensionaler optischer Bildinformation entspricht, erhalten.
Fig. 24 ist eine Konstruktionsansicht, die ein Ausführungsbeispiels eines Bildleseabschnitts eines Faksimiletelegraphen oder eines Bildscanners mit einem Flüssigkristall-Lichtventil zeigt.
Wie es in Fig. 24 dargestellt ist, verfügt der Bildleseabschnitt des Faksimiletelegraphen bei diesem Ausführungsbeispiel über eine Lichtquelle 62, eine Linse 63 und ein Flüssigkristall-Lichtventil 64.
Dieses Flüssigkristall-Lichtventil 64 entspricht dem in Fig. 2 dargestellten Flüssigkristall-Lichtventil 10.
Wenn bei einem derartigen Aufbau Licht von der Lichtquelle 62 auf eine Vorlage 61 mit zu lesender Bildinformation gestrahlt wird, wird das an der Vorlage 61 reflektierte Licht durch die Linse 63 auf das Flüssigkristall-- Lichtventil 64 fokussiert und auf diesem als Bild ausgebildet.
Eine Abrasterelektrode des Flüssigkristall-Lichtventils 64 wird sequentiell durch ein nicht dargestelltes Steuersystem (entsprechend dem oben genannten Mechanismus zum Anlegen einer Spannung an das Flüssigkristall-Lichtventil, wie in Fig. 22 dargestellt) betrieben. So wird ein dem Licht eingegebener Bildinformation entsprechendes elektrisches Signal erhalten. Ein derartiges erhaltenes elektrisches Signal wird in einem nicht dargestellten Bildspeicher eingespeichert und durch eine nicht dargestellte zentrale Verarbeitungseinheit (CPU) über eine nicht dargestellte Schnittstellenschaltung abhängig von den Erfordernissen gelesen.
So ist es durch das Flüssigkristall-Anzeigeventil möglich, ein dem Licht von Bildinformation entsprechendes elektrisches Signal zu lesen. Demgemäß ist die Auflösung verbessert, da der optische Wellenleiter fein unterteilt ist, so dass die Auflösung des Bildleseabschnitts erhöht werden kann.
Nachfolgend wird ein Flüssigkristall-Lichtventil beschrieben, wie es im Faksimiletelegraph oder im Bildscanner gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung angeordnet ist.
Fig. 25 ist eine Schnittansicht, die den Aufbau eines Flüssigkristall- Lichtventils zeigt, wie es im Faksimiletelegraph oder im Bildscanner gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung angeordnet ist.
Wie es in Fig. 10 dargestellt ist, verfügt das Flüssigkristall-Lichtventil 80 dieses Ausführungsbeispiels über eine Faserplatte 81, ein Glassubstrat 82, einen Antireflexionsfilm 83, eine transparente Elektrode 84, eine Gegenelektrode 85, einen optischen Wellenleiter 86, eine photoleitende Schicht 87, eine Lichtsperrschicht 88, Ausrichtungsfilme 89, 90, einer Abstandshalter 91 und eine Flüssigkristallschicht 92.
Dieses Flüssigkristall-Lichtventil 80 wird wie folgt hergestellt.
Als erstes wird ein aus SnO&sub2; bestehender transparenter, leitender Film unter Verwendung eines Sputterverfahrens auf die Faserplatte 81 aufgedampft. Durch Strukturieren des aufgedampften, transparenten, leitenden Films in Streifenform mittels eines Photolithographieprozesses wird eine transparente Elektrode 84 für Abrasterzwecke ausgebildet.
Als nächstes wird auf der transparenten Elektrode 84 ein Film aus amorphem Siliziumhydrid (a-Si:H) als photoleitende Schicht 87 hergestellt. Der die photoleitende Schicht 87 bildende Film aus amorphem Siliziumhydrid (a-Si:H) wird unter Verwendung eines Plasma-CVD-Verfahrens so hergestellt, dass dieser Film aus amorphem Siliziumhydrid (a-Si:H) eine Dicke von ungefähr 7 µm aufweist.
Als nächstes wird durch Schleuderbeschichten ein Acrylharz vom Typ mit dispergiertem Kohlenstoff als Lichtsperrschicht 88 auf der photoleitenden Schicht 87 hergestellt, um Licht zu sperren, wie es von der Seite der Flüssigkristallschicht 92 her auf die photoleitende Schicht 87 fällt.
Als nächstes wird ein Polyimidfilm durch Schleuderbeschichten als Ausrichtungsfilm 89 auf der Lichtsperrschicht 88 hergestellt. Danach wird durch Reiben einer Oberfläche des Ausrichtungsfilms 89 eine Molekülausrichtungsverarbeitung ausgeführt.
Auf der Eintrittsseite von Schreiblicht 95 in bezug auf die Faserplatte 81 wird ein Antireflexionfilm 83 hergestellt, der verhindert, dass dieses Licht an einer Oberfläche dieser Faserplatte reflektiert wird.
Auf ein Glassubstrat 82, das der Faserplatte 81 gegenübersteht, wird unter Verwendung eines Sputterverfahrens ein transparenter, leitender Film aus ITO aufgedampft, um dadurch eine Gegenelektrode 85 herzustellen.
Als nächstes wird auf der Gegenelektrode 85 ein optischer Wellenleiter 86 in Streifenform durch selektive Photopolymerisation unter Verwendung eines hochpolymeren Dünnfilms hergestellt.
Als nächstes wird auf dem optischen Wellenleiter 86 ein Polyimidfilm als Ausrichtungsfilm 90 durch Schleuderbeschichten hergestellt. Danach erfolgt eine Molekülausrichtungsverarbeitung durch Reiben einer Oberfläche des Ausrichtungsfilms 90.
Die Faserplatte 81 und das Glassubstrat 82 mit den darauf befindlichen obigen Schichten und Filmen werden mittels eines Abstandshalters 91 aneinandergeklebt. Zwischen die Faserplatte 81 und das Glassubstrat 82 wird ein nematischer Flüssigkristall mit positiver dielektrischer Konstante eingespritzt und als Flüssigkristallschicht 82 vakuumdicht abgedichtet, um dadurch ein Flüssigkristall-Lichtventil 80 aufzubauen.
Die Ausrichtungsrichtung eines Flüssigkristallmoleküls, das in Kontakt mit dem optischen Wellenleiter 86 tritt, wird so eingestellt, dass der Brechungsindex eines Flüssigkristalls größer als derjenige des optischen Wellenleiters ist, gesehen aus der Polarisationsrichtung von durch diesen optischen Wellenleiter 86 hindurchgestrahltem Licht, wenn eine Spannung am Flüssigkristall anliegt. Diese Ausrichtungsrichtung wird auch so eingestellt, dass der Brechungsindex des Flüssigkristalls kleiner als der des optischen Wellenleiters ist, gesehen aus der Polarisationsrichtung des durch den optischen Wellenleiter 86 hindurchgestrahlten Lichts, wenn keine Spannung am Flüssigkristall anliegt.
Als Flüssigkristall-Anzeigemodus ist ein Modus mit hybridem, elektrischem Feldeffekt (HFE) verwendet. Der Torsionswinkel des Flüssigkristalls ist auf 30º bis 60º eingestellt. Der Kippwinkel des Flüssigkristalls ist verzugsweise auf 0,05º bis 10º eingestellt. Die Flüssigkristallschicht 92 hat vorzugsweise eine Dicke von ungefähr 3 µm.
Ein Gegensubstrat 93 im Flüssigkristall-Lichtventil 80 dieses zweiten Ausführungsbeispiels besteht aus dem Glassubstrat 82, der Gegenelektrode 85, dem optischen Wellenleiter 86 und dem Ausrichtungsfilm 90. Dieses Gegensubstrat 93 verfügt über einen nicht dargestellten Photodetektor und eine Lichtquelle. Der Betrieb dieses Flüssigkristall-Lichtventils 80 erfolgt ähnlich dem Betrieb, wie er oben unter Bezugnahme auf die Fig. 6A bis 9B erläutert wurde.
Die Faserplatte 81 und das Glassubstrat 82 bilden ein Beispiel zweier Substrate bei der Erfindung. Der optische Wellenleiter 86 bildet ein Ausführungsbeispiel eines optischen Wellenleiters bei der Erfindung. Die photoleitende Schicht bildet ein Ausführungsbeispiel einer photoleitenden Schicht bei der Erfindung. Der in Fig. 23 dargestellte Photodetektor 29 bildet ein Ausführungsbeispiel einer Lichtempfangseinrichtung bei der Erfindung. Die in Fig. 23 dargestellte Lichtquelle 30 bildet ein Ausführungsbeispiel einer Lichtquelle bei der Erfindung.
Fig. 26 ist eine Konstruktionsansicht, die ein anderes Ausführungsbeispiel eines Bildleseabschnitts eines Faksimiletelegraphen mit Flüssigkristall- Lichtventil zeigt.
Wie es in Fig. 26 dargestellt ist, verfügt der Bildleseabschnitt des Faksimiletelegraphen bei diesem Ausführungsbeispiel über eine Lichtquelle 162 und ein Flüssigkristall-Lichtventil 163.
Dieses Flüssigkristall-Lichtventil 163 entspricht dem in Fig. 25 dargestellten Flüssigkristall-Lichtventil 80. Eine Faserplatte 164 des Flüssigkristall-Lichtventils 163 entspricht der Faserplatte 81 des in Fig. 25 dargestellten Flüssigkristall-Lichtventils 80.
In Fig. 26 ist ein Antireflexionsfilm weggelassen, der dem in Fig. 25 dargestellten Antireflexionsfilm 83 entspricht.
Wenn bei diesem Aufbau Licht von der Lichtquelle 162 auf eine Vorlage 161 mit zu lesender Bildinformation gestrahlt wird, wird an der Vorlage 161 reflektiertes Licht durch die Faserplatte 164 hindurch als Licht auf dem Flüssigkristall-Lichtventil 163 ausgebildet. Eine Abrasterelektrode des Flüssigkristall-Lichtventils 163 wird durch ein nicht dargestelltes Steuersystem (entsprechend dem oben genannten Mechanismus zum Anlegen einer Spannung an das Flüssigkristall-Lichtventil, wie in Fig. 22 dargestellt) sequentiell betrieben. So wird ein elektrisches Signal erhalten, das dem Licht eingegebener Bildinformation entspricht. Ein derartiges erhaltenes elektrisches Signal wird in einen nicht dargestellten Bildspeicher eingespeichert und durch eine nicht dargestellte zentrale Verarbeitungseinheit (CPU) abhängig von den Erfordernissen mittels einer nicht dargestellten Schnittstellenschaltung gelesen.
Demgemäß ist es nicht erforderlich, im Faksimiletelegraph mit dem Flüssigkristall-Lichtventil dieses Ausführungsbeispiel ein Linsensystem anzubringen, so dass der Faksimiletelegraph kompakt hergestellt werden kann.
Bei diesem Ausführungsbeispiel ist eine Faserplatte verwendet, jedoch kann anstelle derselben ein SELFOC-Linsenarray usw. verwendet werden.
Die photoleitende Schicht des Flüssigkristall-Lichtventils beim ersten und zweiten Ausführungsbeispiel, wie in den Fig. 2 und 25 dargestellt besteht aus a-Si:H, jedoch kann sie auch aus amorphem Siliziumcarbidhydrid (a-Si1-XCX:H), amorphem Siliziumnitridhydrid (a-Si1-XNX:H), amorphem Siliziumoxidhydrid (a-Si1-XOX:H), amorphem Siliziumgermaniumhydrid (a-Si1-xGeX:), Cadmiumsulfid (CdS), Wismutsilikat (Bi&sub1;&sub2;SiO&sub2;&sub0;) usw. bestehen. Ferner kann die photoleitende Schicht Schottkystruktur, Diodenstruktur, eine Struktur mit an der Rückseite verbundenen Dioden usw. aufweisen.
Die Lichtsperrschicht besteht aus Acrylharz vom Typ mit dispergiertem Kohlenstoff, jedoch kann sie auch aus einem organischen Dünnfilm vom Typ mit dispergiertem Pigment, einem durch stromloses Plattieren von Aluminiumoxid (Al&sub2;O&sub3;) mit einem Metall wie Ag hergestellten Dünnfilm, einem dünnen Cermetfilm, CdTe usw. bestehen.
Der optische Wellenleiter wird mittels eines solchen unter Verwendung eines organischen Materials aufgebaut, jedoch kann er auch mittels eines optischen Wellenleiters aufgebaut werden, der ein anorganisches Material verwendet, das durch Mischen von a-SiOXNY:H, (SiO&sub2;)X - (Ta&sub2;O&sub5;)Y usw. erhalten wurde.
Wenn ein nematischer Flüssigkristall verwendet wird, kann ein Flüssigkristall-Betriebsmodus als Gast-Wirt-Modus usw. ausgestaltet sein, anstelle des bei den obigen Ausführungsbeispielen angegebenen Modus mit hybridem, elektrischem Feldeffekt. Wenn ein smektischer Flüssigkristall verwendet wird, kann der Gast-Wirt-Modus, ein elektrokliner Effekt usw. verwendet werden.
Bei den obigen Ausführungsbeispielen ist der optische Wellenleiter nur auf einer Linie angeordnet. Wenn jedoch optische Wellenleiter auf mehreren Linien angeordnet sind, kann Bildinformation auf vielen Linien gleichzeitig auf einmal in elektrische Signal umgewandelt werden, so dass die Lesegeschwindigkeit erhöht werden kann. Demgemäß kann der erfindungsgemäße Faksimiletelegraph selbst dann wirkungsvoll verwendet werden, wenn optische Wellenleiter in mehreren Linien angeordnet sind.
Bei den oben genannten Ausführungsbeispielen ist ein Flüssigkristall-Lichtventil im Faksimiletelegraph verwendet. Der Herstellprozess dieses Flüssigkristall-Lichtventils ist im Vergleich mit dem für ein CCD-Array usw., wie herkömmlich verwendet, einfach, und die Kosten des Flüssigkristall-Lichtventils sind niedrig, so dass der Faksimiletelegraph billig hergestellt werden kann. Ferner kann an einer Vorlage reflektiertes Licht unmittelbar durch das Flüssigkristall-Lichtventil erfasst werden, wenn als Substrat auf der Seite des Flüssigkristall-Lichtventils, auf der die photoleitende Schicht angeordnet ist, eine Faserplatte verwendet wird. Demgemäß ist es nicht erforderlich, ein Linsensystem anzubringen, so dass der Faksimiletelegraph billig hergestellt und kompakt ausgebildet werden kann.
Fig. 2 ist eine Schnittansicht, die den Aufbau eines Flüssigkristall-Lichtventils zeigt, wie es in einem Bildscanner gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung angeordnet ist.
Wie es in Fig. 2 dargestellt ist, verfügt ein im Bildscanner dieses Ausführungsbeispiels angeordnetes Flüssigkristall-Lichtventil 10 über Glassubstrate 11, 12, einen Antireflexionsfilm 13, eine transparente Elektrode 14, eine Gegenelektrode 15, einen optischen Wellenleiter 16, eine photoleitende Schicht 17, eine Lichtsperrschicht 18, Ausrichtungsfilme 19, 20, einen Abstandshalter 21 und eine Flüssigkristallschicht 22.
Fig. 1 ist eine Draufsicht, die den Aufbau des Gegensubstrats 25 des in Fig. 2 dargestellten Flüssigkristall-Lichtventils 10 zeigt, wie im Bildscanner gemäß der Erfindung angeordnet. Die Fig. 3A und 3B sind Schnittansichten, die den Aufbau des Gegensubstrats 25 des in Fig. 2 dargestellten Flüssigkristall-Lichtventils 10 zeigen, wie im erfindungsgemäßen Bildscanner angeordnet. Die Fig. 3A und 3B sind jeweils entlang den Linien A-A bzw. B-B von Fig. 1 erfasst. In diesen Fig. 3A und 3B ist der in Fig. 2 dargestellte Ausrichtungsfilm 20 weggelassen.
Als nächstes wird ein Mechanismus zum Umwandeln optischer Information in ein elektrisches Signal erläutert.
Fig. 27 ist eine Ansicht, die den Aufbau eines Mechanismus zum Umwandeln von Information enthaltendem Licht in ein elektrisches Signal gemäß einem Ausführungsbeispiel zeigt, wie im erfindungsgemäßen Bildscanner enthalten. Wie es in Fig. 27 dargestellt ist, verfügt der Wandlermechanismus bei diesem Ausführungsbeispiel über ein Flüssigkristall-Lichtventil 40 und einen Mechanismus zum Anlegen einer Spannung an Elektroden dieses Flüssigkristall-Lichtventils 40. Das Flüssigkristall-Lichtventil 40 umfasst eine Abrasterelektrode 41, eine Gegenelektrode 42, einen optischen Wellenleiter 43, eine Lichtquelle 44 und einen Photodetektor 45. Der Anlegemechanismus umfasst eine Leseschaltung 46, eine Signalverarbeitungsschaltung 47, eine Ansteuerschaltung 48 und eine Steuerschaltung 49.
Das Flüssigkristall-Lichtventil 40 entspricht dem in Fig. 2 dargestellten Flüssigkristall-Lichtventil 10. Die Abrasterelektrode 41, die Gegenelektrode 42 und der optische Wellenleiter 43 entsprechen der transparenten Elektrode 14, der Gegenelektrode 15 bzw. dem optischen Wellenleiter 16, wie sie in Fig. 2 dargestellt sind. Ferner entsprechen die Lichtquelle 44 und der Photodetektor 45 der Lichtquelle 30 bzw. dem Photodetektor 29, wie in den Fig. 1 und 3A bis 3B dargestellt.
Die Steuerschaltung 49 ist mit der Lichtquelle 44, der Leseschaltung 46 und der Ansteuerschaltung 48 verbunden. Die Ansteuerschaltung 48 ist mit der Abrasterelektrode 41 und der Gegenelektrode 42 verbunden. Die Leseschaltung 46 ist mit dem Photodetektor 45 und der Signalverarbeitungsschaltung 47 verbunden.
Nachfolgend wird der Betrieb dieses Wandlermechanismus erläutert.
Polarisiertes Licht wird von der Lichtquelle 44 dauernd zum optischen Wellenleiter 43 gelenkt. Der Wandlermechanismus ist in einen Zustand versetzt, in dem durch den optischen Wellenleiter 43 hindurchgestrahltes Licht unter Verwendung des Photodetektors 45 in ein elektrische Signal umgesetzt werden kann. Wenn Bildinformation enthaltendes Licht 50 auf das Flüssigkristall- Lichtventil 40 fällt, wird durch die Ansteuerschaltung 48 eine Spannung zwischen die Gegenelektrode 42 und die Abrasterelektrode 41 gelegt.
Der Wandlermechanismus wird durch Anlegen diese Spannung wie folgt betrieben.
Wenn die Spannung nur für eine Zeile an die Abrasterelektrode 41 angelegt wird, wird der Ausrichtungszustand eines Flüssigkristallmoleküls, das einer Position der Abrasterelektrode 41 entspricht, abhängig vom hellen oder dunklen Zustand von Licht geändert. Demgemäß wird die Intensität des durch jeden der optischen Wellenleiter 43 hindurchgestrahlten Lichts moduliert. Wenn das Ausgangssignal des Photodetektors 45 durch die Leseschaltung 48 synchron mit dieser Modulation gelesen wird, wird ein elektrisches Signal für optische Bildinformation entsprechend der Abrasterelektrode 41 erhalten. Wenn ein derartiger Betrieb der Abrasterelektrode 41 sequentiell hinsichtlich eines gesamten Bilds ausgeführt wird, wird ein elektrisches Signal erhalten, das der zweidimensionalen optischen Bildinformation entspricht.
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel eines Bildscanners mit dem in Fig. 2 dargestellten Flüssigkristall-Lichtventil beschrieben.
Fig. 24 ist eine perspektivische Ansicht, die den Aufbau eines Bildleseabschnitts als ein Ausführungsbeispiel beim erfindungsgemäßen Bildscanner zeigt.
Der Wandlermechanismus zum Wandeln optischer Information in ein elektrisches Signal, wie in Fig. 27 dargestellt, ist in diesem Bildscanner enthalten, jedoch in Fig. 24 weggelassen. Diese Abrasterelektrode entspricht der in Fig. 2 dargestellten transparenten Elektrode 14 und der in Fig. 27 dargestellten Abrasterelektrode 41. Das Steuersystem entspricht der Ansteuerschaltung 48 und der Steuerschaltung 49 im in Fig. 27 dargestellten Wandlermechanismus.
Beim obigen Ausführungsbeispiel ist das Flüssigkristall-Lichtventil im Bildleseabschnitt des Bildscanners verwendet. Demgemäß kann die in der Flüssigkristallschicht ausgebildete Information, entsprechend Information enthaltendem Licht, als optisches Signal und die unmittelbar als elektrisches Signal gelesen werden, wodurch auf einfache Weise ein Informationslesevorgang ausgeführt wird.
So ist es möglich, das elektrische Signal, das dem Licht der Bildinformation entspricht, durch das Flüssigkristall-Lichtventil zu lesen. Demgemäß ist die Auflösung erhöht, da der optische Wellenleiter durch Vergrößern der Plattenseite des Flüssigkristall-Lichtventils fein unterteilt ist, so dass die Auslösung des Bildleseabschnitts erhöht sein kann.
Als nächstes wird ein Flüssigkristall-Lichtventil beschrieben, wie es in einem Bildscanner gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung angeordnet ist.
Fig. 28 ist eine Konstruktionsansicht, die ein anderes Ausführungsbeispiel des Bildleseabschnitts des Bildscanners mit Flüssigkristall-Lichtventil zeigt.
Wie es in Fig. 28 dargestellt ist, verfügt der Bildleseabschnitt des Bildscanners dieses Ausführungsbeispiels über eine Lichtquelle 162 und ein Flüssigkristall-Lichtventil 163.
Das Flüssigkristall-Lichtventil 163 entspricht dem in Fig. 25 dargestellten Flüssigkristall-Lichtventil 80. Eine Faserplatte 164 des Flüssigkristall- Lichtventils 163 entspricht der Faserplatte 81 des in Fig. 25 dargestellten Flüssigkristall-Lichtventils 80. In Fig. 28 ist ein Antireflexionsfilm weggelassen, wie er dem in Fig. 25 dargestellten Antireflexionsfilm 83 entspricht, und es ist der Wandlermechanismus zum Wandeln optischer Information in ein elektrisches Signal, wie in Fig. 27 dargestellt, weggelassen.
Wenn bei einem derartigen Aufbau Licht von der Lichtquelle 162 auf eine Vorlage 161 mit zu lesender Bildinformation gestrahlt wird, wird an der Vorlage 161 reflektiertes Licht über die Faserplatte 164 als Bild auf dem Flüssigkristall-Lichtventil 163 ausgebildet.
Eine Abrasterelektrode des Flüssigkristall-Lichtventils 163 wird durch ein nicht dargestelltes Steuersystem sequentiell betrieben. Diese Abrasterelektrode entspricht der in Fig. 25 dargestellten transparenten Elektrode 84 und der in Fig. 27 dargestellten Abrasterelektrode 41. Das Steuersystem entspricht der Ansteuerschaltung 48 und der Steuerschaltung 49 im in Fig. 27 dargestellten Wandlermechanismus. So wird ein elektrisches Signal erhalten, das dem Licht eingegebener Bildinformation entspricht. Ein derartig erhaltenes elektrisches Signal wird in einen nicht veranschaulichten Bildspeicher eingespeichert und durch eine nicht dargestellte zentrale Verarbeitungseinheit (CPU) abhängig von den Erfordernissen mittels einer nicht dargestellten Schnittstellenschaltung gelesen.
Bei diesem Ausführungsbeispiel wird in einer Flüssigkristallschicht ausgebildete Information, die Information enthaltendem Licht entspricht, als optisches Signal gelesen, und sie kann unter Verwendung des Flüssigkristall-Lichtventils im Bildleseabschnitt des Bildscanners unmittelbar als elektrisches Signal gelesen werden. Demgemäß ist es möglich, einen Lesevorgang durch den Bildscanner auf einfache Weise auszuführen. Ferner ist es nicht erforderlich, da der Bildscanner bei diesem Ausführungsbeispiel eine Faserplatte aufweist, ein Linsensystem anzubringen, so dass der Bildscanner kompakt ausgebildet werden kann.
Bei diesem Ausführungsbeispiel ist eine Faserplatte verwendet, jedoch kann anstelle derselben ein SELFOC-Linsenarray usw. verwendet werden.
Beim obigen Ausführungsbeispiel wird in einer Flüssigkristallschicht ausgebildete Information, die Information enthaltendem Licht entspricht, als optisches Signal gelesen, und sie kann unter Verwendung des Flüssigkristall-Lichtventil im Bildleseabschnitt des Bildscanners direkt als elektrisches Signal gelesen werden. Demgemäß ist es möglich, den Lesevorgang durch den Bildscanner einfach auszuführen.
Ferner kann an einer Vorlage reflektiertes Licht unmittelbar durch das Flüssigkristall-Lichtventil erfasst werden, wenn eine Faserplatte als Substrat verwendet ist, das auf der Seite des Flüssigkristall-Lichtventils liegt, auf der die photoempfindliche Schicht angeordnet ist. Demgemäß ist es nicht erforderlich, ein Linsensystem anzubringen, so dass der Lesevorgang durch den Bildscanner leicht ausgeführt werden kann. Ferner kann der Aufbau des Bildscanners vereinfacht werden und er kann kompakt ausgebildet werden.
Als erstes werden nun der Aufbau eines Flüssigkristall-Lichtventils, wie bei einem erfindungsgemäßen Strichcodeleser verwendet, und ein Herstellverfahren für das Flüssigkristall-Lichtventil erläutert.
Fig. 2 ist eine Schnittansicht dieses Flüssigkristall-Lichtventils. Ein transparenter, leitender Film aus SnO&sub2; wird unter Verwendung eines Sputterverfahrens auf ein transparentes Substrat 11 aufgedampft. Dieser transparente, leitende Film wird dann mittels eines Photolithographieprozesses streifenförmig strukturiert, um dadurch eine Elektrode 14 für Abrasterzwecke auszubilden. Als nächstes wird auf der Abrasterelektrode 14 ein Film aus amorphem Siliziumhydrid (a-Si:H) als Impedanzänderungsschicht 17 hergestellt, deren Impedanz sich abhängig vom einfallenden Licht ändert. Der Film aus amorphem Siliziumhydrid (a-Si:H) wird unter Verwendung eines Plasma-CVD-Verfahrens mit den Gasen Silan (SiH&sub4;) und Wasserstoff (H&sub2;) als Ausgangsmaterialien hergestellt. Dieser Film aus amorphem Siliziumhydrid hat eine Dicke von ungefähr 6 µm. Auf dieser Impedanzänderungsschicht 17 wird durch Schleuderbeschichten ein Acrylharz vom Typ mit dispergiertem Kohlenstoff als Lichtsperrschicht 18 hergestellt. Auf der Seite des transparenten Substrats 11, auf der keine Elektrode ausgebildet ist, wird ein Antireflexionsfilm 13 hergestellt. Dieser Antireflexionsfilm 13 verhindert, dass Licht an einer Oberfläche des transparenten Substrats 11 auf dieser Seite reflektiert wird. Als transparentes Substrat 11 kann ein Glassubstrat, ein Kunststoffsubstrat, eine Faserplatte usw. verwendet werden.
Auf einem dem transparenten Substrat 11 gegenüberstehenden transparenten Substrat 12 wird eine Gegenelektrode 15 hergestellt. Auf dieser Gegenelektrode 15 wird ein optischer Wellenleiter 16 hergestellt. Die Fig. 1 sowie 3(A) bis 3(B) zeigen detailliert den Aufbau eines Gegensubstrats 25 und ein Herstellverfahren hierfür. Fig. 1 ist eine Vorderansicht des Gegensubstrats 25. Die Fig. 3(A) und 3(B) sind Schnittansichten entlang Linien A-A' bzw. B-B' in Fig. 1.
Die Gegenelektrode 15 wird auf der gesamten Oberfläche des transparenten Substrats 12 hergestellt. Jedoch kann, wie es in Fig. 4 dargestellt ist, die Gegenelektrode 15 streifenförmig hergestellt werden, und der optische Wellenleiter 16 kann streifenförmig auf dieser Gegenelektrode 15 hergestellt werden. In diesem Fall werden die Gegenelektrode 15 und die Abrasterelektrode 14 so angeordnet, dass diese Elektroden rechtwinklig zueinander verlaufen.
Durch Schleuderbeschichten wird als jeweiliger Ausrichtungsfilm 19 und 20 auf dem transparenten Substrat 11 bzw. dem Gegensubstrat 25 ein Polyimidfilm hergestellt. Danach wird durch Reiben dieses Polyimidfilms eine Molekülausrichtungsverarbeitung ausgeführt. Diese Substrate 11 und 25 werden über einen Abstandshalter 21 so einandergeklebt, dass die Dicke der Zelle 4 µm entspricht. Da Flüssigkristallmoleküle durch einen Reibeprozess auf dem optischen Wellenleiter 16 ausgerichtet werden, kann abhängig von den Erfordernissen kein Ausrichtungsfilm 20 angebracht werden.
Hinsichtlich der Reiberichtung wird die Ausrichtungsrichtung eines Flüssigkristallmoleküls, das in Kontakt mit dem optischen Wellenleiter 16 kommt, dergestalt eingestellt, dass der Brechungsindex des Flüssigkristallmoleküls größer oder kleiner als der des optischen Wellenleiters 16 ist, gesehen aus der Polarisationsrichtung von durch den optischen Wellenleiter 16 hindurchgestrahltem Licht abhängig davon, ob Spannung angelegt bzw. nicht angelegt ist. Der Torsionswinkel der Flüssigkristallschicht 22 ist auf 0º bis 60º eingestellt, und er ist vorzugsweise auf 45º eingestellt. Der Kippwinkel der Flüssigkristallschicht ist vorzugsweise auf 0,05º bis 30º eingestellt.
In einer derartigen Flüssigkristallstruktur wird durch ein Einspritzverfahren mittels Vakuum z. B. das von Merck Corp. hergestellte Material ZLI-4389 als nematischer Flüssigkristall mit positiver dielektrischer Konstante abgedichtet untergebracht, um dadurch ein Flüssigkristall-Lichtventil aufzubauen. Zu diesem Flüssigkristall kann abhängig von den Erfordernissen ein cholesterischer Flüssigkristall in geringen Mengen zugefügt werden.
Wie es in Fig. 3A dargestellt ist, sind in diesem Flüssigkristall-Lichtventil ferner eine Lichtquelle 30 und ein Photodetektor 49 mit dem optischen Wellenleiter 16 verbunden. Die Lichtquelle 30 besteht aus einem Laser, einem LED usw., und sie emittiert eine polarisierte Welle (in der TE- oder einer TM-Mode). Der Photodetektor 29 kann aus einer a-Si:H-Diode, einer a- SiGe:H-Diode usw. bestehen, abhängig von der Wellenlänge der Lichtquelle 13.
Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf Fig. 5 und Fig. 6A bis 6B ein Betriebsprinzip des obigen Flüssigkristall-Lichtventils erläutert.
Wie es in Fig. 5 dargestellt ist, ist ein Flüssigkristallmolekül 31 hinsichtlich des Brechungsindex ne des Flüssigkristallmoleküls 31 in seiner axialen Richtung sowie hinsichtlich eines Brechungsindex no in einer Richtung rechtwinklig zu dieser Molekülachsenrichtung anisotrop. Es gilt die Beziehung ne > no. Der Brechungsindex nw der Kernschicht 68 im optischen Wellenleiter 16 sowie die Brechungsindizes ne und no des Flüssigkristallmoleküls 31 sind so eingestellt, dass die Beziehung ne > nw > no erfüllt ist. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind nw, ne und no auf 1,59, 1,66 bzw. 1,55 eingestellt. Wenn bei einer derartig eingestellten Beziehung Licht zum optischen Wellenleiter 16 gelenkt wird, ändert sich die Intensität des durch den optischen Wellenleiter hindurchgestrahlten Lichts abhängig vom Ausrichtungszustand eines Flüssigkristallmoleküls. Das heißt, dass dann, wenn die Polarisationsrichtung des hindurchgestrahlten Lichts ungefähr rechtwinklig zur Achsenrichtung des Flüssigkristallmoleküls verläuft, die Beziehung nw > no gilt und kein Licht, wie es durch den optischen Wellenleiter hindurchgestrahlt wird, in die Flüssigkristallschicht ausleckt, so dass dieses Licht ohne Abschwächung hindurchgestrahlt werden kann. Im Gegensatz hierzu gilt, wenn die Polarisationsrichtung des hindurchgestrahlten Lichts ungefähr parallel zur Achsenrichtung des Flüssigkristallmoleküls verläuft, die Beziehung ne > nw, und das durch den optischen Wellenleiter hindurchgestrahlte Licht leckt in die Flüssigkristallschicht aus, so dass dieses Licht geschwächt wird. Diese optischen Eigenschaften können bei der Erfindung angewandt werden.
Licht wird in TM- und TE-Modi, bei denen die Polarisationsrichtungen voneinander verschieden sind, durch den optischen Wellenleiter hindurchgestrahlt. In der folgenden Erläuterung wird Licht konkret in einer TM-Mode durch den optischen Wellenleiter hindurchgestrahlt. Fig. 6A ist eine schematische Schnittansicht des in Fig. 1 dargestellten Flüssigkristall-Lichtventils auf der Seite des transparenten Substrats 12. Fig. 6B ist eine Ansicht dieses Flüssigkristall-Lichtventils von oben. Die Bezugszahlen 31a und 31b kennzeichnen Ausrichtungszustände von Flüssigkristallmolekülen. Ein Flüssigkristallmolekül im Ausrichtungszustand 31a wird so gerieben, dass dieses Flüssigkristallmolekül in der Längsrichtung der Kernschicht 6b des optischen Wellenleiters ausgerichtet ist. Die Fig. 7A bis 8B sind Ansichten, die Betriebszustände des Flüssigkristall-Lichtventils dieses Ausführungsbeispiels zeigen. In diesen Figuren ist z. B. der in Fig. 2 dargestellte Antireflexionsfilm 13 weggelassen und die Form der Abrasterelektrode 14 ist vereinfacht, da die folgende Erläuterung nicht durch den Antireflexionsfilm 13, die Abrasterelektrode 14 usw. beeinflusst wird.
Fig. 7A zeigt den Betriebszustand des Flüssigkristall-Lichtventils, wenn keine Spannung an die Abrasterelektrode 14 und die Gegenelektrode 15 angelegt ist und kein Licht mit Information von der Richtung eines Pfeils 36 her auf das Flüssigkristall-Lichtventil fällt. Fig. 78 zeigt den Betriebszustand des Flüssigkristall-Lichtventils, wenn an der Abrasterelektrode 14 und der Gegenelektrode 15 keine Ansteuerspannung vorliegt und Licht mit Information aus der Richtung des Pfeils 36 auf das Flüssigkristall-Lichtventil fällt. In diesen Fällen ist der Ausrichtungszustand eines Flüssigkristallmoleküls in den in Fig. 6A dargestellten Ausrichtungszustand 31A versetzt, und zwar unabhängig vom Einfallen optischer Information. Demgemäß entspricht der Brechungsindex einer Flüssigkristallschicht 22 ungefähr no hinsichtlich des in einer TM-Mode durch den optischen Wellenleiter 16 hindurchgestrahlten Lichts. Da die Beziehung nw > no gilt, wird das Licht durch den optischen Wellenleiter 16 hindurchgestrahlt, ohne dass es in die Flüssigkristallschicht 22 ausleckt.
Fig. 8A zeigt den Betriebszustand des Flüssigkristall-Lichtventils, wenn die Ansteuerspannung an der Abrasterelektrode 14 und der Gegenelektrode 15 anliegt und kein Licht mit Information aus der Richtung des Pfeils 36 auf das Flüssigkristall-Lichtventil fällt. Fig. 8B zeigt den Betriebszustand des Flüssigkristall-Lichtventils, wenn die Ansteuerspannung an der Abrasterelektrode 14 und der Gegenelektrode 15 anliegt und Licht mit Information aus der Richtung des Pfeils 36 auf das Flüssigkristall-Lichtventil fällt. Im Fall von Fig. 8A ist die Impedanz einer Impedanzänderungsschicht 17 selbst dann hoch, wenn die Ansteuerspannung an den obigen Elektroden anliegt. Daher wird beinahe keine Spannung an die Flüssigkristallschicht 22 angelegt, so dass der Ausrichtungszustand 32a des Flüssigkristallmoleküls beinahe unverändert verbleibt. Demgemäß wird Licht durch den optischer Wellenleiter 36 hindurchgestrahlt, ohne dass dieses Licht in die Flüssigkristallschicht 22 ausleckt.
Im Gegensatz hierzu ist im Fall von Fig. 8B die Impedanz der Impedanzänderungsschicht 17 verringert, so dass die Spannung an die Flüssigkristall schicht 22 angelegt wird und der Ausrichtungszustand des Flüssigkristallmoleküls auf den in Fig. 6A dargestellten Ausrichtungszustand 31b geändert wird. Wenn in diesem Fall Licht in einer TM-Mode durch den optischen Wellenleiter 16 hindurchgestrahlt wird, entspricht der Brechungsindex der Flüssigkristallschicht 22 ungefähr ne hinsichtlich des Lichts in der TM- Mode. Demgemäß wird das hindurchgestrahlte Licht auf Grund der Beziehung ne > nw im Bereich mit angelegter Spannung geschwächt. So wird der Ausrichtungszustand eines Flüssigkristalls abhängig vom Vorliegen oder Fehlen der Ansteuerspannung und externer optischer Information geändert, so dass die Intensität des durch den optischen Wellenleiter 16 hindurchgestrahlten Lichts geändert wird. Ein der externen optischen Information entsprechendes elektrisches Signal wird dann erhalten, wenn diese Lichtintensität am Anschlussende des optischen Wellenleiters 16 durch einen Photodetektor erfasst wird.
Im Gegensatz hierzu entspricht, wenn Licht in einer TE-Mode durch den optischen Wellenleiter 16 hindurchgestrahlt wird, der Brechungsindex der Flüssigkristallschicht 22 no, und zwar unabhängig vom Vorhandensein oder Fehlen der Ansteuerspannung im in Fig. 6A dargestellten Ausrichtungszustand 31a, wie durch Reiben erzeugt. Demgemäß wird dieses Licht durch den optischen Wellenleiter 16 hindurchgestrahlt. In diesem Fall wird der Ausrichtungszustand eines Flüssigkristallmoleküls geändert. Fig. 9A ist eine schematische Schnittansicht des in FIg. 2 dargestellten Flüssigkristall-Lichtventils auf der Seite des transparenten Substrats 12, wenn Licht in einer TE-Mode hindurchgestrahlt wird. Fig. 9B ist eine schematische Ansicht des in Fig. 9A dargestellten Flüssigkristall-Lichtventils von oben her gesehen. Ein Flüssigkristallmolekül 33a wird so gerieben, dass die Ausrichtungsrichtung desselben rechtwinklig zur Längsrichtung der Kernschicht 27 des optischen Wellenleiters verläuft. Der Brechungsindex des Flüssigkristallmoleküls 33a entspricht ungefähr ne hinsichtlich Licht in einer TE-Mode. Im Gegensatz hierzu kann der Brechungsindex des Flüssigkristallmoleküls 33b als ungefähr n&sub0; entsprechend angesehen werden. Demgemäß ist es erforderlich, die Ausrichtungsrichtung des Flüssigkristallmoleküls entsprechend dem durch den optischen Wellenleiter 16 hindurchgestrahlten Licht einzustellen.
Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf Fig. 10 ein System zum Betreiben dieses Flüssigkristall-Lichtventils erläutert.
Polarisiertes Licht wird dauernd von einer Lichtquelle 44 zu einem optischen Wellenleiter 43 gelenkt. Das System wird in einen Zustand versetzt, in dem durch den optischen Wellenleiter 43 hindurchgestrahltes Licht unter Verwendung eines Photodetektors 45 in ein elektrisches Signal gewandelt werden kann. Wenn Licht 50 mit Information auf das Flüssigkristall-Lichtventil fällt, wird durch eine Ansteuerschaltung eine Spannung zwischen eine Gegenelektrode 42 und eine Abrasterelektrode 41 gelegt. Das Flüssigkristall-Lichtventil wird wie folgt betrieben. Wenn die Spannung nur Zeile für Zeile an die Abrasterelektrode 41 angelegt wird, wird der Ausrichtungszustand eines Flüssigkristallmoleküls abhängig vom hellen oder dunklen Zustand von Licht entsprechend einer Position der Abrasterelektrode 41 geändert. Demgemäß wird die Intensität des durch jeden der optischen Wellenleiter 43 hindurchgestrahlten Lichts moduliert. Ein elektrisches Signal zu optischer Information, entsprechend der Abrasterelektrode 41, wird erhalten, wenn das Ausgangssignal des Photodetektors 45 synchron mit dieser Modulation über eine Leseschaltung gelesen wird. Wenn die Abrasterelektrode 41 hinsichtlich eines gesamten Bilds sequentiell betrieben wird, wird ein elektrisches Signal erhalten, das zweidimensionaler optischer Information entspricht.
Fig. 29 ist eine Systemansicht eines Strichcodelesers unter Verwendung des obigen Flüssigkristall-Lichtventils. Licht von einer Lichtquelle 52 wird auf die gesamte Fläche eines Strichcodeabschnitts 53 gestrahlt. Die Lichtquelle 52 kann aus einer Weißlichtquelle wie einer Halogenlampe bestehen. Bei diesem Ausführungsbeispiel verwendet die Lichtquelle 52 eine LED als monochromatische Lichtquelle zum Unterscheiden von Licht als optischer Information, wie im Strichcodebereich 53 reflektiert, von externem Licht. Ein Flüssigkristall-Lichtventil 48 in einem Leseabschnitt hat den in Fig. 2 dargestellten Aufbau. Ein Substrat 11 verfügt über eine Abrasterelektrode 14, die in Form vieler Streifen parallel zu den Strichen eines Strichcodes ausgebildet ist. Ein transparentes Substrat 12 verfügt über einen optischen Wellenleiter 16, der streifenförmig in einer Richtung rechtwinklig zur Abrasterelektrode 14 ausgebildet ist. Die obige Abrasterelektrode 14 verfügt wünschenswerterweise über eine Linienbreite, die dem Abstand des Strichcodes hinsichtlich einer Information entspricht oder kleiner ist. Ferner ist die Anzahl von Streifen der Abrasterelektrode 14 wünschenswerterweise gleich groß wie die Gesamtanzahl der gesamten Information des Strichcodes oder größer. Am Strichcodebereich 53 reflektiertes Licht wird durch eine Linse 56 auf das Flüssigkristall-Lichtventil 54 fokussiert und als Bild auf diesem ausgebildet. Dabei wird, wenn die Abrasterelektrode 14 über eine Steuerschaltung sequentiell betrieben wird, ein elektrisches Signal erhalten, das dem Bild eines ausgewählten optischen Wellenleiters 16 entspricht. Dieses elektrische Signal wird durch einen Strichcode-Decodierer 55 in Zahlenwerte decodiert, und diese Zahlenwerte werden von einem Computer als Information verarbeitet.
Wie oben angegeben, verfügt der Strichcodeleser bei diesem Ausführungsbeispiel über keinen mechanischen Antriebabschnitt, so dass der Strichcodeleser kompakt hergestellt werden kann und die Beständigkeit dieses Strichcodelesers verbessert werden kann. Ferner ist es nicht erforderlich, eine Korrekturlinse zum optischen Korrigieren von Abrasterunregelmäßigkeiten, wie beim herkömmlichen Strichcodeleser, anzubringen, so dass der Systemaufbau des Strichcodelesers vereinfacht ist.
Wenn im obigen Leseabschnitt mehrere optische Wellenleiter 16 angeordnet sind, kann korrekte Information dadurch erhalten werden, dass Information aus jedem optischen Wellenleiter 16 mit in einem Speicher abgespeicherten Daten verglichen werden, und zwar selbst dann, wenn der Strichcodebereich 53 teilweise verschmutzt ist.
Die obige Beschreibung betrifft mehrere optische Wellenleiter 16, jedoch kann der Strichcode im Strichcodebereich 53 selbst dann gelesen werden, wenn ein einzelner optischer Wellenleiter 16 vorhanden ist. In diesem Fall kann der Strichcodeleser noch stärker kompakt ausgebildet werden.
Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die Fig. 30 und 31 ein anderes Ausführungsbeispiel der Erfindung erläutert.
Dieses Ausführungsbeispiel ist dahingehend verschieden, dass anstelle des transparenten Substrats 11 eine Faserplatte verwendet ist.
Fig. 30 ist eine Schnittansicht eines Flüssigkristall-Lichtventils, wie es in einem Strichcode-Leseabschnitts verwendet ist. Als erstes wird ein aus Laminatschichten von ITO und SnO&sub2; bestehender transparenter, leitender Film unter Verwendung eines Sputterverfahrens auf ein Fasersubstrat 23 aufgedampft. Durch Strukturieren des aufgedampften, transparenten, leitenden Films durch reaktives Ionenätzen wird eine Abrasterelektrode 14 ausgebildet. Als nächstes wird auf der Abrasterelektrode 14 ein Film aus amorphem Siliziumhydrid (a-Si:H) als Impedanzänderungsschicht 17 hergestellt. Dieser Film aus amorphem Siliziumhydrid (a-Si:H) wird unter Verwendung der Gase Silan (SiH&sub4;) und Argon (Ar) und unter Verwendung eines ECR-Plasma-CVD-Verfahrens hergestellt. Dieser Film aus amorphem Siliziumhydrid (a-Si:H) hat eine Dicke von ungefähr 7 µm. Auf diesem Film aus amorphem Siliziumhydrid (a-Si:H) wird durch Schleuderbeschichten ein Acrylharz vom Typ mit dispergiertem Kohlenstoff als Lichtsperrschicht 18 hergestellt. Auf der Seite der Faserplatte 23, auf der keine Abrasterelektrode ausgebildet wird, wird ein Antireflexionsfilm 13 hergestellt. Dieser Antireflexionsfilm 13 verhindert, dass Licht an einer Oberfläche der Faserplatte 23 reflektiert wird.
-Auf ein transparentes Gegensubstrat 12 wird unter Verwendung eines Sputterverfahrens ein transparenter, leitender Film aus ITO aufgedampft, um dadurch eine Gegenelektrode 5 herzustellen. Auf ähnliche Weise wie beim letzten Ausführungsbeispiel wird nachfolgend ein optischer Wellenleiter 16 mit Streifenform hergestellt. Durch Schleuderbeschichtung wird als jeweiliger Ausrichtungsfilm 9a und 9b auf der Faserplatte 23 bzw. dem transparenten Substrat 12 ein Polyimidfilm hergestellt. Danach wird eine Molekülausrichtungsverarbeitung durch Reiben der Ausrichtungsfilme 19 und 20 ausgeführt. Die Faserplatte 23 und das transparente Substrat 12 werden dann mittels eines Abstandshalters 21 so aneinandergeklebt, dass die Dicke einer Zelle 5 µm entspricht. Abhängig von den Erfordernissen muss kein Ausrichtungsfilm 20 angebracht werden, da Flüssigkristallmoleküle durch eine Reibeverarbeitung auch auf dem optischen Wellenleiter 16 ausgerichtet werden.
Hinsichtlich der Reiberichtung wird die Ausrichtungsrichtung eines Flüssigkristallmoleküls, das in Kontakt mit dem optischen Wellenleiter 16 tritt, so eingestellt, dass der Brechungsindex dieser Flüssigkristallschicht 22 größer oder kleiner als der des optischen Wellenleiters 16 ist, gesehen aus der Polarisationsrichtung von durch den optischen Wellenleiter 16 hindurchgestrahltem Licht, und zwar abhängig davon, ob eine Spannung angelegt bzw. nicht angelegt wird. Als Flüssigkristall-Anzeigemodus wird ein Modus mit hybridem, elektrischem Feldeffekt (HFE) verwendet. Demgemäß wird der Torsionswinkel der Flüssigkristallschicht 22 auf 30º bis 60º eingestellt. Der Kippwinkel der Flüssigkristallschicht wird vorzugsweise auf 0,05º bis 10º eingestellt. Das Flüssigkristall-Lichtventil wird dadurch hergestellt, dass ein nematischer Flüssigkristall mit positiver dielektrischer Konstante im Vakuum in die Flüssigkristallschicht 22 eingespritzt wird und er abgedichtet wird.
Mit dem optischen Wellenleiter 16 dieses Flüssigkristall-Lichtventils sind eine nicht dargestellte Lichtquelle und ein Photodetektor verbunden. Die Intensität des von dieser Lichtquelle zum optischen Wellenleiter 16 geführten Lichts ändert sich abhängig vom Ausrichtungszustand der Flüssigkristallschicht 22, und diese Änderung der Lichtintensität wird vom Photodetektor erfasst.
Fig. 31 ist eine Systemansicht eines Strichcodelesers unter Verwendung des in Fig. 30 dargestellten Flüssigkristall-Lichtventils. Licht von einer Lichtquelle 52 wird auf die gesamte Fläche eines Strichcodebereichs 53 gestrahlt. Die Lichtquelle 52 kann aus einer Weißlichtquelle wie einer Halogenlampe bestehen. Bei diesem Ausführungsbeispiel verwendet die Lichtquelle 52 eine LED als monochromatische Lichtquelle, um Licht als optische Information, wie es vom Strichcodebereich 53 reflektiert wird, von externem Licht zu unterscheiden. Ein Flüssigkristall-Lichtventil 54 in einem Leseabschnitt hat den in Fig. 30 dargestellten Aufbau. Eine Faserplatte 23 als Substrat verfügt über eine Abrasterelektrode 14, die in Form mehrerer Streifen parallel zu Strichen des Strichcodebereichs 53 ausgebildet ist. Ein transparentes Substrat 12 verfügt über einen optischen Wellenleiter 16, der in Streifenform in der Richtung rechtwinklig zur Abrasterelektrode 14 ausgebildet ist. Die obige Abrasterelektrode verfügt wünschenswerterweise über eine Linienbreite, die dem Abstand eines Strichcodes in bezug auf eine Informationseinheit entspricht oder kleiner ist. Ferner ist die Anzahl der Streifen der Abrasterelektrode 14 wünschenswerterweise gleich groß wie oder größer als die Gesamtanzahl aller Informationseinheiten des Strichcodes. Am Strichcodebereich 53 reflektiertes Licht wird als Bild auf dem Flüssigkristall-Lichtventil 54 ausgebildet. Da das Bild ohne Verwendung irgendeiner Linse ausgebildet wird, wird der Abstand zwischen dem Strichcodeabschnitt 53 und der Faserplatte 23 ausreichend klein dafür eingestellt, dass am Strichcodebereich 53 reflektiertes Licht ohne Divergenz auf die Faserplatte 23 fällt. Wenn die Abrasterelektrode 14 über eine Steuerschaltung sequentiell betrieben wird, wird ein elektrisches Signal erhalten, wie es einem Bild an einem ausgewählten optischen Wellenleiter 16 entspricht. Dieses elektrische Signal wird durch einen Strichcode-Decodierer 55 in Zahlenwerte decodiert, und diese Zahlenwerte werden durch einen Computer als Information verarbeitet.
Wie oben angegeben, verfügt der Strichcodeleser bei diesem Ausführungsbeispiel über keinen mechanischen Antriebsabschnitt, so dass der Strichcodeleser kompakt ausgebildet werden kann und die Beständigkeit des Strichcodelesers verbessert werden kann. Ferner ist es nicht erforderlich, eine Korrekturlinse zum optischen Korrigieren von Abrasterunregelmäßigkeiten, wie beim herkömmlichen Strichcodeleser, anzuordnen, so dass der Systemaufbau des Strichcodelesers vereinfacht ist. Ferner ist es nicht erforderlich, da die Faserplatte 23 verwendet ist, ein Linsensystem zum Ausbilden eines Bilds auf dem Flüssigkristall-Lichtventil anzubringen. Demgemäß kann der Strichcodeleser noch kompakter als im Fall des letzten Ausführungsbeispiels ausgebildet werden. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist eine Faserplatte 23 verwendet, jedoch kann anstelle derselben ein SELFOC-Linsenarray verwendet werden.
Wenn im obigen Leseabschnitt mehrere optische Wellenleiter 16 angeordnet sind, kann korrekte Information dadurch erhalten werden, dass Information von jedem der optischen Wellenleiter 16 mit in einem Speicher abgespeicherten Daten verglichen wird, und zwar selbst dann, wenn der Strichcodebereich 53 teilweise verschmutzt ist.
Die obige Beschreibung betrifft mehrere optische Wellenleiter 16, jedoch kann der Strichcode im Strichcodebereich 53 selbst dann gelesen werden, wenn ein einzelner optischer Wellenleiter 16 vorhanden ist. In diesem Fall kann der Strichcodeleser noch kompakter ausgebildet werden.
Beim ersten und zweiten Ausführungsbeispiel besteht die Impedanzänderungsschicht 17 des in den Fig. 2 und 30 dargestellten Flüssigkristall-Lichtventils aus a-Si:H, jedoch kann es auch unter Verwendung von amorphern Siliziumcarbidhydrid (a-Si1-XCX:H), amorphem Siliziumnitridhydrid (a-Si1-XNX:H), amorphem Siliziumoxidhydrid (a-Si1-XCX:H), amorphem Siliziumgermaniumhydrid (a-Si1-XGeX:), Cadmiumsulfid (CdS), Bi&sub1;&sub2;SiO&sub2;&sub0; usw. hergestellt werden. Ferner kann die Impedanzänderungsschicht 17 Schottkystruktur, Diodenstruktur, eine Struktur mit an der Rückseite verbundenen Dioden usw. aufweisen.
Die Lichtsperrschicht 18 besteht aus einem Acrylharz vom Typ mit dispergiertern Kohlenstoff, jedoch kann sie auch unter Verwendung eines dünnen organischen Films vom Typ vom dispergiertem Pigment, einem durch stromloses Plattieren von Aluminiumoxid (Al&sub2;O&sub3;) mit einem Metall wie Ag ausgebildeter Dünnfilm, einem dünnen Cermetfilm, CdTe usw. hergestellt werden.
Der optische Wellenleiter 16 ist aus einem solchen unter Verwendung eines organischen Materials aufgebaut, jedoch kann er auch mittels eines optischen Wellenleiters unter Verwendung eines anorganischen Materials aufgebaut werden, das durch Mischen von a-SiXNY:H, (SiO&sub2;)X - (Ta&sub2;O&sub5;)Y usw. ausgebildet wurde. Das transparente Substrat 12 kann anstelle eines Glas- oder eines Kunststoffsubstrats auch durch ein Substrat aus einkristallinem Silizium oder ein Substrat aus einkristallinem GaAs gebildet sein. In diesem Fall können die Lichtquelle und der Photodetektor auf diesem Substrat hergestellt werden.
Wenn ein nematischer Flüssigkristall verwendet wird, kann ein Flüssigkristall-Betriebsmodus durch einen Gast-Wirt-Modus usw. gebildet sein, statt durch einen Modus unter Verwendung eines nematischen Flüssigkristalls mit positiver dielektrischer Konstante wie des bei den obigen Ausführungsbeispielen angegebenen Modus mit hybridem, elektrischem Feldeffekt.
Es kann ein nematischer Flüssigkristall mit negativer dielektrischer Konstante verwendet werden und der Kippwinkel dieses Flüssigkristalls kann auf 60º bis 90º eingestellt werden. In diesem Fall kann, im Gegensatz zu den obigen Ausführungsbeispielen, wenn keine Spannung an der Flüssigkristallschicht 22 anliegt, der Brechungsindex eines Flüssigkristallmoleküls, das in Kontakt mit dem optischen Wellenleiter 16 tritt, größer als der des optischen Wellenleiters 16 eingestellt werden, gesehen aus der Polarisationsrichtung von durch den optischen Wellenleiter 16 hindurchgestrahltem Licht. Wenn Spannung an der Flüssigkristallschicht 22 anliegt, kann der Brechungsindex des obigen Flüssigkristallmoleküls so eingestellt werden, dass er kleiner als derjenige des optischen Wellenleiters 16 ist, gesehen aus der Polarisationsrichtung des durch den optischen Wellenleiter 16 hindurchgestrahlten Lichts. Wenn ein smektischer Flüssigkristall verwendet wird, kann der Gast-Wirt-Modus, ein elektrokliner Effekt usw. verwendet werden.
Wie oben angegeben, ist es gemäß der Erfindung möglich, einen kompakten Strichcodeleser zu schaffen, bei dem ein Flüssigkristall-Lichtventil als Leseelement des Strichcodelesers verwendet ist, und die Beständigkeit des Strichcodelesers ist verbessert. Mindestens eines der Substrate des Flüssigkristall-Lichtventils besteht aus einer Faserplatte, damit an einem Strichcodebereich reflektiertes Licht ohne jede Linse durch das Flüssigkristall-Lichtventil gelesen werden kann. Demgemäß kann der Strichcodeleser noch kompakter ausgebildet werden.

Claims

1. Flüssigkristallvorrichtung von der Art, bei der ein Bild dadurch schreibbar ist, dass mit dem Bild moduliertes Licht auf die Vorrichtung projiziert wird, wobei die Vorrichtung eine zwischen einem ersten (11) und einem zweiten (12) Substrat mit jeweiligen Elektroden (14, 15) angeordnete Flüssigkristallschicht (22) und eine zwischen der Flüssigkristallschicht und dem ersten Substrat angeordnete photoleitende Schicht (17) aufweist, damit der Brechungsindex der Flüssigkristallschicht entsprechend dem eingeschriebenen Bild räumlich moduliert wird, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zum optoelektrischen Lesen des Bilds aus der Flüssigkristallschicht, wobei diese Leseeinrichtung folgendes aufweist: einen optischen Wellenleiter (16), eine Lichtquelle (30), die so angeordnet ist, dass sie Licht in den optischen Wellenleiter einleitet, der auf dem zweiten Substrat (12) angebracht ist, so dass dann, wenn sich Licht von der Lichtquelle durch den Wellenleiter ausbreitet, dasselbe entsprechend der räumlicher Modulation des Brechungsindex der Flüssigkristallschicht selektiv aus diesem verlorengeht, und einen optoelektrischen Wandler (29), der so angeordnet ist, dass er Licht von der Lichtquelle empfängt, das durch den optischen Wellenleiter hindurchgestrahlt wurde, und er es in ein elektrisches Signal wandelt.

2. Flüssigkristallvorrichtung nach Anspruch 1, bei der eine Lichtsperrschicht (18, 88, 148) so angeordnet ist, dass sie Licht sperrt, das von der Seite der Flüssigkristallschicht (22, 92, 152) auf die photoleitende Schicht (17, 87, 147) fällt, und eine Lichtreflexionsschicht so angeordnet ist, dass sie das auf sie fallende Licht reflektiert, wobei von der Lichtsperrschicht und der Lichtreflexionsschicht mindestens eine auf der photoleitenden Schicht angeordnet ist.

3. Flüssigkristallvorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Flüssigkristallschicht (22, 92, 152) aus einem nematischen Flüssigkristall besteht.

4. Flüssigkristallvorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Flüssigkristallschicht (22, 92, 152) aus einem smektischen Flüssigkristall besteht.

5. Informationsprozessor mit einer Flüssigkristallvorrichtung (10, 40, 54, 64, 80, 124, 140, 163) nach Anspruch 1.

6. Informationsprozessor nach Anspruch 5, der ein Bildkopiergerät mit einem Bildleseabschnitt zum Lesen des Bilds einer Vorlage und einem Bilderzeugungsabschnitt zum Erzeugen eines Kopiebilds auf Grundlage von durch den Bildleseabschnitt gelesenen Bilddaten der Vorlage ist, und bei dem der Bildleseabschnitt die Flüssigkristallvorrichtung (10, 64, 80, 124) nach Anspruch 1 enthält.

7. Informationsprozessor nach Anspruch 6, bei dem vom ersten und zweiten Substrat der Flüssigkristallvorrichtung 1 eines aus einer Faserplatte besteht.

8. Informationsprozessor nach Anspruch 5, der ein Faksimiletelegraph zum Aufzeichnen und Senden eines Bilds ist.

9. Informationsprozessor nach Anspruch 8, mit einer mit der Flüssigkristallvorrichtung (40, 80, 163) verbundenen Schaltungsanordnung zum Anlegen einer Spannung an die Elektroden derselben, um ein dem einfallenden Licht entsprechendes Bildsignal zu erhalten.

10. Informationsprozessor nach Anspruch 9, bei dem das erste Substrat mit der photoleitenden Schicht der Flüssigkristallvorrichtung aus einer Faserplatte besteht.

11. Informationsprozessor nach Anspruch 5, der ein Bildscanner mit einem Bildleseabschnitt zum Lesen des Bilds einer Vorlage ist, und bei dem der Bildleseabschnitt die Flüssigkristallvorrichtung (64, 163) nach Anspruch 1 enthält.

12. Informationsprozessor nach Anspruch 11, bei dem vom ersten und zweiten Substrat der Flüssigkristallvorrichtung eines aus einer Faserplatte besteht.

13. Strichcodeleser zum optischen Lesen eines Strichcodes, mit dem Prozessor nach Anspruch 5.

14. Strichcodeleser nach Anspruch 13, mit einer ersten Lichtquelle (52) zum Beleuchten einer gesamten Codefläche (53) auf einmal, wobei in der Flüssigkristallvorrichtung (54) die Elektrode (14) des ersten Substrats (11) in Form mehrerer Streifen zum Abrastern ausgebildet ist, die im Gebrauch des Strichcodelesers so ausgerichtet sind, dass sie parallel zu den Strichen des Strichcodes (53) verlaufen, und wobei der optische Wellenleiter (16) in Form eines Streifens in einer Richtung rechtwinklig zur Elektrode (14) zum Abrastern ausgebildet ist.

15. Strichcodeleser nach Anspruch 14, bei dem eine Faserplatte (23) als erstes und/oder zweites Substrat (11, 12) der Flüssigkristallvorrichtung verwendet ist.

16. Projektionsanzeigevorrichtung mit einer Flüssigkristallvorrichtung (80, 105) nach Anspruch 1.