JPH041723A

JPH041723A - 熱書き込み型液晶表示装置

Info

Publication number: JPH041723A
Application number: JP10387190A
Authority: JP
Inventors: Toru Chiba; 亨千葉; Hiroshi Kubotani; 洋窪谷
Original assignee: Asahi Kogaku Kogyo Co Ltd
Current assignee: Pentax Corp
Priority date: 1990-04-19
Filing date: 1990-04-19
Publication date: 1992-01-07

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】「技術分野」本発明は、熱光学的効果を利用する熱書き込み型液晶表
示装置に係り、特に液晶セルの温度保持装置に関する。

「従来技術およびその問題点」熱書き込み型液晶表示装置は、熱を加えることによって
生じる液晶の相変化を利用して、液晶パネルに表示パタ
ーンを描画し、この描画像を例えば投影スクリーンに投
影して観察するものである。加熱には、細密な描画を行
なうためレーザ光が一般に用いられ、熱書込み型液晶素
子としてはスメクチック液晶が用いられる。一対の透明
基板の間に封入されたスメクチック液晶は、スメクチッ
クＡ相として垂直配向されて常時は透明状態をなし、こ
の透明状態の液晶分子に、レーザ光を照射して加熱する
と、アイソトロピック相へ相転移する。そしてこの後レ
ーザ光の照射を停止して急冷すると、ランダム配向とな
る。このランダム配向状態は、投影光に対して散乱作用
を有する、いわゆる書き込まれた状態である。このため
レーザ光が照射されない液晶表示部分の透明部分と、照
射された散乱部分との透過光の比をもってコントラスト
比をなす表示画像が得られ、これを投影して観察像とす
ることができる。勿論、観察像は、レーザ光により連続
して描画することにより、動画としても観察できる。

このスメクチック液晶の相転移に伴う書き込みは、熱光
学効果と呼ばれ、温度変化に基づいているため、その描
画性能は、液晶相の温度変化に極めて関係が深い。この
ため、液晶素子に予めバイアス温度をかけ、描画性能を
向上させる工夫が一般的になされている。すなわち、液
晶セルを相転移温度より僅かに低い温度に保温するべく
バイアス温度をかけると、レーザ光照射による相転移温
度までの加熱時間を短縮することができ、高速の描画を
実現することができる。また低圧力のレーザパワーでの
書き込みができる。そして高速書き込みおよび低パワー
での書き込みが実現できれば、レーザビームが照射され
る位置からその近傍への熱伝導も少なくなり、より高い
解像度での描画が可能となる。

この作用を得るためには、バイアス温度を液晶表示有効
面の全域において均一に与えることが不可欠である。す
なわちバイアス温度が不均一であると、液晶−への書き
込みの際、到達温度差、冷却スピードの差が生じ、この
結果、表示画像全体にコントラスト差が生じたり、描画
線幅が均一でない等、画質の低下を招く。

一方、この熱書き込み型液晶表示装置は、レーザビーム
によって描画するため、数μｍの細線による描画ができ
、これをプロジェクションシステムによって拡大投影で
きる特徴がある。ところが表示画像の大画面化および高
解像度が望まれるなかで、レーザビーム径の絞込には限
界があるため、拡大倍率が大きくなるにつれて、スクリ
ーン上に投影される最小線幅も太き（なるという不可避
の性質がある。このため大型の画面では、細線での描画
という熱書き込み型液晶表示装置の長所が発揮しにくい
。勿論、大型画面でも最小線幅を小さくするには、液晶
素子を大型化して拡大倍率を低（抑えればよい。しかし
、液晶素子が大型化すればする程、これに均一なバイア
ス温度をかけることが困難であった。

この液晶素子の大型化および均一なバイアス温度の印加
の要求に対し、表示有効面を３〜４ｃｍ口程度とし、液
晶を挾む透明基板の周辺部を線状ヒータで加熱するタイ
プのものが実現されている。しかし、この線状ヒータに
よる加熱では、この程度のサイズでも、液晶素子の表示
有効部の中心部と周辺部でのバイアス温度差が７℃にも
達し、表示画質が低下してしまう。

将来的には、さらに大画面での高品位な表示が求められ
ることが予想され、このためにはより大きな有効表示面
積を持つ液晶素子をより均一に保温する技術が必要とな
る。しかし、現在知られている液晶素子の加温技術では
、さらに大きい温度分布が生じてしまい、液晶素子の大
型化ができたとしても、細線による描画は困難であり、
また画面全体のコントラストを均一にした高品位な大画
面を得ることができない。

「発明の目的」本発明は、このような従来技術についての問題意識に基
づき、熱書き込み型液晶表示装置において、大型の液晶
素子でも、これをより均一に加温（保温）することがで
きる装置を得ることを目的とする。

「発明の概要」本発明は、従来の熱書き込み型液晶素子の加熱あるいは
保温手段は該素子を直接加熱するという発想に基づいて
おり、これが不均一な温度分布を生じさせているという
認識に基づいて完成されたものである。

すなわち本発明は、液晶を挟む透明基板を加熱して液晶
素子自体を加熱するという従来の液晶加熱の発想から離
れ、液晶素子を閉空間内に収納し、この閉空間を加熱す
るということにより、液晶素子を均一に加熱保温するよ
うにしたことを特徴としている。

このように液晶素子を閉空間に収納してその閉空間を加
熱すると、液晶素子全体を極めて均一に加熱することが
できる。従ってこの閉空間内の液晶素子に、レーザ光に
より表示パターンを描画すると、レーザ光が照射されて
加熱される部分と、照射されない部分との温度がそれぞ
れ均一になり、このため描画線幅が一定となり、かつ表
示画像全体のコントラストも均一になる。

この閉空間は、例えば、所定の間隔で配設された、面状
透明発熱体を有する一対の透明パネルと、この一対の透
明パネルを囲む枠体とから構成することができる。

またこの閉空間には、空気流を生じさせる強制循環手段
を設けることが望ましい。

「発明の実施例」以下図示実施例について本発明を説明する。第１図、第
２図は本発明による熱書き込み型液晶表示装置１０の実
施例を示す。熱書き込み型液晶素子１１は、上述のよう
に、一対の透明基板１１ａの間に、スメクチック液晶を
挟んでなっており、この熱書き込み型液晶素子１１は、
本発明の特徴とする加熱保温ボックス１２内に収納され
ている。加熱保温ボックス１２は、液晶素子１１と平行
で一定の距離を保つ左右枠板１３．１４と、この左右枠
板１３．１４の周囲を囲む周囲枠体重５とを有し、左右
枠板１３．１４には、その中心部に描画（表示）開口１
３ａ、１４ａが穿設されている。この左右枠板１３と１
４の内面には、それぞれ、描画開口１３ａと１４ａを塞
ぐ形で透明パネル１６．１７が添着されている。これら
の左右枠板１３．１４、周囲枠体１５および透明パネル
１６．１７が、閉空間１８を構成する。

透明パネル１６と１７にはそれぞれ、面状透明発熱体１
６ａと１７ａが設けられている。この面状透明発熱体１
６ａと１７ａは、例えば１０Ω／口の抵抗値を持つＩＴ
Ｏ（インジウム・スズオキサイド）膜から構成すること
ができる。この面状透明発熱体１６ａと１７ａには、温
度制御回路１９を介して、通電される。

開学１％ｆ１１８内には、その周囲枠体１５内壁に複数
の強制循環ファン２０が設けられている。閉空間１８内
にはまた温度センサ２１が設けられており、この閉空間
１８の８カは温度制御回路１９に入力される。

以上の熱書き込み型液晶表示装置１０は、温度制御回路
１９を介して面状透明発熱体１６ａおよび１７ａに通電
すると、閉空間１８内が加熱される。またファン２０に
よって、閉空間１８内の空気は強制循環（対流）される
。面状透明発熱体１６ａおよび１７ａへの通電制御は、
温度センサ２１によって検知される閉空間１８内温度に
応じて行なわれ、その結果、熱書き込み型液晶素子１１
は、その全面が予め設定した均一な温度に保持される。

つまり液晶素子１１は、発熱手段に直接接触することな
く、加熱され強制循環（対流）され所定の温度に保持さ
れる閉空間１８内の空気を介して、加熱保温されるので
、その全体に渡って極めて均一な温度分布（バイアス温
度）が得られる。

なお閉空間１８の「閉」は、「密閉」を意味しない。閉
空間１８の加熱保温に悪影響がない範囲で、左右枠板１
３．１４または周囲枠体１５にブリーズ孔を穿けてもよ
い。また熱書き込み型液晶素子１１を閉空間１８内に収
納するとは、少なくとも、熱書き込み型液晶素子１１の
表示部を閉空間１８内に位置させることをいう。

次に第３図により、以上の熱書き込み型液晶表示装！１
０を用いた拡大投影系の実施例を説明する。

熱書き込み型液晶表示装置１０には、ダイクロイックミ
ラー３１で反射する描画光学系３ｏがらのレーザ光と、
ダイクロイックミラー３１を透過する投影光学系４０か
らの照明光との両者が照射される。すなわち描画光学系
３０は、書き込みレーザ光源３２、コリメータレンズ３
３、第１、第２の偏光ミラー（ガルバノミラ−）３４．
３５および集光レンズ３６からなり、集光レンズ３６を
出たレーザ光がダイクロイックミラー３１に入射する。

偏光ミラー３４．３５はそれぞれ、書き込みレーザ光源
３２から出たレーザ光を水平方向、垂直方向に二次元的
に偏向させるもので、偏向されたレーザ光は、集光レン
ズ３６を介して、本発明の熱書き込み型液晶表示装置１
０の液晶素子１１に集光され、表示パターンが描画され
る。

すなわち左右枠板１３の描画開口１３ａを通って液晶素
子１１に描画レーザ光が到達し、液晶がその熱エネルギ
で加熱されて相転移され、その後レーザ光の照射を停止
すると、急冷されて散乱核を形成し、液晶層への書き込
みがなされる。

投影光学系４０は、このようにして熱書き込み型液晶素
子１１に描かれた表示パターンをスクリーン４−１上に
照射するもので、キセノンランプ等からなる投影光源４
２、反射器４３、コリメートレンズ４４、投影レンズ４
５および上記スクリーン４１を有する。グイクロイック
ミラー３１と本発明の熱書き込み型液晶表示装置１０は
、コリメートレンズ４４と投影レンズ４５の間に位置し
ている。投影光源４２からの光束は、直接あるいは反射
器４３で反射してコリメートレンズ４４に入射し、これ
により平行光とされた後、グイクロイックミラー３１を
透過して、本発明の熱書き込み型液晶表示装置１０に入
射する。すなわち左右枠板１３の描画開口１３ａおよび
液晶素子１１を透過した後、庁右枠板１４の開口１４ａ
から投影レンズ４５に入射し、スクリーン４１に拡大投
影される。この投影像は、描画光学系３０によって熱書
き込み型液晶素子１１上に描かれた表示パターンの拡大
像である。

本発明の熱書き込み型液晶表示装置１０によれば、閉空
間１８内に収納した液晶素子１１の中心部と周辺部の温
度差を±Ｏ，ｌ”Ｃ程度に抑えることができる。従って
、液晶セルを相転移温度より僅かに低いバイアス温度に
保温することができ、レーザ光照射による相転移温度ま
での加熱時間を短縮するとともに、全体の描画性を揃え
ることができ、表示面全体において高速の描画を実現す
ることができる。また低出力のレーザパワーでの高速書
き込みができるから、レーザビームの照射位置からその
近傍への熱伝導も少なくなり、周辺部と中心部とで線幅
およびコントラストとも差のない高解像の描画が可能と
なる。線状ヒータを用いて加熱する従来の熱書き込み型
液晶素子では、周辺部と中心部の温度差が約７℃にも達
しており、その線＠およびコントラストは、周辺と中心
とで２倍以上の差があった。本発明によれば、この差を
殆どなくすことができる。

なお、投影光学系４０内には、常法に従い、その熱線に
よる光学要素の損傷を防止するための熱線吸収フィルタ
を設けることができる。

上記実施例では、熱書き込み型液晶表示装置１０の閉空
間１８を加熱する手段として、面状透明発熱体１６ａ、
１７ａを示した。この面状透明発熱体１６ａと１７ａに
よれば、広い加熱面積を確保できるという利点があるが
、本発明は他の加熱手段を用い、あるいは併用すること
を妨げない。

「発明の効果」以上のように本発明によれば、熱書き込み型液晶表示装
置において、レーザ光によって書き込みを行なうべき液
晶素子を閉空間内に収納し、この閉空間を加熱して間接
的に液晶素子を加熱するようにしたので、その全体を極
めて小さい温度分布としてバイアス温度をかけることが
できる。従って、表示面の全体に渡り、ばらつきのない
細線で描画した表示パターンを得ることができ、かつそ
のコントラストも画面中で均一にすることができる。

加熱手段を面状透明発熱体とすれば、広い加熱面積で効
率的に加熱でき、また閉空間内に強制循環手段を設けれ
ば、閉空間内の温度分布をより小さくして液晶素子をさ
らに均一に加熱することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図は本発明の熱書き込み型液晶表示装置の
実施例を示すもので、第１図は第２図のＩ−Ｉ線に沿う
断面図、第２図は第１図の■−■線に沿う縦断面図であ
る。第３図は第１．２図の熱書き込み型液晶表示装置を組み
込んだ拡大投影表示装置の光学的系統図である。ｌ○・・・熱書き込み型液晶表示装置、１１・・・熱書
き込み型液晶素子、１２・・・加熱保温ボックス、１３
．１４・・・左右枠板、１３ａ、１４ａ・・・描画開口
、１５・・・周囲枠体、１６．１７・・・透明パネル、
１６ａ、１７ａ・・・面状透明発熱体、１８・・・閉空
間、１９・・・温度制御回路、２０・・・ファン（強制
循環手段）、２１・・・温度センサ、３０・・・描画光
学系、３１・・・グイクロイックミラー、３２・・・書
き込みレーザ光源、３３・・・コリメータレンズ、３４
．３５・・・偏光ミラー、３６・・・集光レンズ、４０
・・・投影光学系、４１・・・スクリーン、４２・・・
投影光源、４３・・・反射器、４４・・・コリメートレ
ンズ、４５・・・投影レンズ。特許出願人　　旭光学工業株式会社同代理人　　　　三　浦　邦　夫「■ 第図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）温度変化により透明状態と散乱状態に変化する熱
光学効果を有する液晶素子に、レーザ光を照射してその
熱により表示パターンを描画する熱書き込み型液晶表示
装置において、上記液晶素子を、レーザ光による描画が可能な閉じられ
た空間内に収納し、該閉空間を加熱する加熱手段を設け
たことを特徴とする熱書き込み型液晶表示装置。
（２）請求項１において、上記閉空間は、所定の間隔で
配設された、面状透明発熱体を有する一対の透明パネル
を有し、この一対の透明パネルの間に、液晶素子が配設
されている熱書き込み型液晶表示装置。
（３）請求項１または２において、上記閉空間内には、
空気流を生じさせる強制循環手段が設けられている熱書
き込み型液晶表示装置。