JPH04317030A - 光導電型液晶ライトバルブの駆動方法 - Google Patents

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】

【０００１】

【技術分野】本発明は、液晶ライトバルブに関し、特に
その駆動方法に関する。

【０００２】

【背景技術】一般に、液晶素子の透過光強度もしくは反
射光強度は、液晶層に印加される交流電圧の実効値に依
存する。光導電型液晶ライトバルブは、液晶層と交流電
圧の印加電極との間に光導電層を介在させた構成であり
、書込み側から光導電層に書込み光を入射し、その明暗
のパタ―ンによって光導電層のインピ―ダンスを変化さ
せ、液晶層に印加する電圧を変調し、液晶層に光学像を
つくる。一方、読出し側から入射される読出し光は、液
晶層に照射され、かかる液晶層の光学像によって変調さ
れた光透過率分布に基づいて投射出力光となる。

【０００３】光導電層を形成する光伝導体としてアモル
ファス・シリコン（ａ−Ｓｉ）を用いた場合の光導電型
液晶ライトバルブにおいては、図１に示されるような電
圧−投射出力光特性が得られる。図において、横軸Ｖは
液晶層への印加電圧であり、縦軸ΔＩは読出し入射光レ
ベルに対する投射出力光レベルの変化量である。また、
このときの書込み光はオフとしており、光導電層は光照
射のない、いわゆる暗状態の静特性を示したものである
。

【０００４】この特性図からも分かるように、液晶層は
印加電圧が一定強度を超えるとその液晶配列が急に変化
する点、すなわちしきい値電圧Ｖｔｈを有している。従
って、しきい値電圧Ｖｔｈまでは投射出力光変化量ΔＩ
は立上がることなく、しきい値電圧Ｖｔｈが印加されて
はじめて投射出力光が変化し始め、しきい値電圧Ｖｔｈ
を超えてさらに電圧を印加すると投射出力光変化量ΔＩ
は、最大値ΔＩｍａｘ　まで増加する。

【０００５】しきい値電圧Ｖｔｈは液晶層の電気光学特
性ばかりでなく、光導電層を介在している光導電型液晶
ライトバルブにおいては、光導電層のインピ―ダンス特
性に大きく依存する。また、この静特性は印加する交流
電圧の周波数により変化するので、この周波数に応じた
しきい値電圧が決定する。従って、光導電型液晶ライト
バルブにおいては、駆動電源の周波数毎に静特性を導出
し、しきい値電圧Ｖｔｈの投射出力光レベルを書込み光
オフの状態とすべくこの静特性よって求まるしきい値電
圧Ｖｔｈを駆動電源の実効値電圧に設定する。

【０００６】こうして、駆動電源の実効値電圧Ｖ及び周
波数ｆを設定した後、書込み入射光レベルを変化させ、
投射出力光レベルの変化量を測定すると、図２に示され
るような書込み光−投射出力光特性図が得られる。図に
おいて、横軸Ｌ［ｍＷ／ｃｍ２］は書込み入射光レベル
であり、縦軸ΔＩ［％］は投射出力光レベルの変化量で
ある。また、特性曲線ｉ１　ないしｉ５　は、駆動電源
の実効値電圧Ｖ及び周波数ｆを固定し、それぞれ　　　
　　　ｉ１　：Ｖ＝８．２　　［Ｖ］　　／ｆ＝０．５
　　　　［ＫＨｚ］　　　　　　ｉ２　：Ｖ＝８．３　
　［Ｖ］　　／ｆ＝２．０　　　　［ＫＨｚ］　　　　
　　ｉ３　：Ｖ＝９．４　　［Ｖ］　　／ｆ＝１０．０
　　［ＫＨｚ］　　　　　　ｉ４　：Ｖ＝１６．０［Ｖ
］　　／ｆ＝５０．０　　［ＫＨｚ］　　　　　　ｉ５
　：Ｖ＝２５．６［Ｖ］　　／ｆ＝１００．０［ＫＨｚ
］として測定したものである。この特性図から分かるよ
うに、駆動電源の周波数ｆが高くなるほど特性曲線は書
込み入射光レベルＬの増加方向へと移行する傾向にあり
、例えば特性曲線ｉ１　とｉ３　を比較してみれば、書
込み入射光レベルがＬ＝０．１ｍＷ／ｃｍ２のとき、各
投射出力光レベルの変化量はｉ１　においてはΔＩ＝９
５％に達しているのに対し、ｉ３　においてはΔＩ＝１
０％程度である。すなわち周波数の高いｉ１　よりも周
波数の低いｉ３　の方が小さい書込み光レベルで大きな
投射出力光レベルの変化を得ることができるのである。

【０００７】一方、駆動電源の実効値電圧を固定とし、
周波数ｆを変化させた場合における分解能が図３に示さ
れている。図において、横軸ｆ［Ｈｚ］は駆動電源の周
波数であり、縦軸ｆｓ　［ｌｐ／ｍｍ］は書込み光の空
間周波数である。ここでいう空間周波数は、白及び黒の
水平走査線分の一対を１のラインペアとして液晶層にそ
の線分像を複数本書込み、表示部すなわち投射出力側に
おいてこれが単位長当りいくつ表示されかつ視認できる
かを表すものであり、該水平走査線分に対して垂直方向
の長さ当りのラインペアの数を示している。

【０００８】図中△印にて示された測定点は、視認可能
な最大のラインペア数すなわち解像限界におけるライト
バルブの分解能を表わすものである。また、図中○印に
て示された測定点は、コントラストを２０％に規定した
場合の分解能を示すものである。これら測定点を補間す
べく線を結ぶと、特性曲線ｒｌｍ及びｒ２０が得られ、
駆動電源の周波数ｆが大きくなるほど解像限界における
分解能とコントラスト２０％における分解能との差は大
きくなるとともに、各分解能は上昇する傾向にあること
が分かる。

【０００９】上記図２及び図３の特性から分かるように
、光導電型液晶ライトバルブは、駆動電源の周波数に対
し、投射出力光感度と分解能とは相反した特性を有して
いるので、良好な投射出力光感度を得るために駆動電源
の周波数を比較的低い値としてライトバルブを駆動しよ
うとすると、分解能が低下してしまう。逆に、高い分解
能を得るために駆動電源の周波数を高くして駆動すると
充分な投射出力光感度が得られない、といった問題があ
った。

【００１０】

【発明の目的】本発明は、上述した問題点を排除すべく
なされたもので、書込み光に対する投射出力光感度につ
いても、また、分解能についても、共に優れた空間変調
特性を有する光導電型液晶ライトバルブの駆動方法を提
供することを目的とする。

【００１１】

【発明の構成】本発明による光導電型液晶ライトバルブ
の駆動方法は、液晶層と、前記液晶層を挟んでこの液晶
層に電圧を印加する一対の電極と、前記液晶層と前記電
極との間に介在する光導電層とからなり、前記一対の電
極に交流電圧が供給される光導電型液晶ライトバルブの
駆動方法であって、所定低周波数を有する第１の交流電
圧と所定高周波数を有する第２の交流電圧との混合電圧
を前記一対の電極に供給することを特徴としている。

【００１２】

【発明の作用】本発明による光導電型液晶ライトバルブ
の駆動方法は、高い投射出力光感度特性を示す低い周波
数を有する第１の交流電圧と、高い分解能特性を示す高
い周波数を有する第２の交流電圧とを混合し、この混合
電圧を駆動電圧として液晶層に印加する。

【００１３】

【実施例】図４は一般的な光導電型液晶ライトバルブの
構成を示す断面図である。図において、液晶層１の周り
にはスペーサ２が設けられ、液晶層１の両面には液晶配
向フィルム３，４が成膜されている。液晶配向フィルム
４の外側には誘電体ミラ―５、遮光層６及び光導電体７
が積層されている。誘電体ミラ―５は読出し側から入射
される読出し光を反射するためのもの、遮光層６は誘電
体ミラ―５から漏れた光を吸収し光導電層７への入射を
遮るためのものである。液晶配向フィルム３と光導電体
７の外側には透明電極８，９が配され、これらの全ては
光学ガラス基板１０及び光ファイバ―プレ―ト１１によ
って封止されている。また、透明電極８，９間には駆動
電源１２による交流電圧Ｖが印加され、書込み側からの
書込み光レベルに応じてインピ―ダンスが低下する光導
電層７により液晶層１への印加電圧を制御している。

【００１４】図５はこのライトバルブ１００を用いて構
成した液晶プロジェクション表示装置の一例である。図
において、ライトバルブ１００の書込み側、読出し側に
はそれぞれ書込み光学系、投射出力光学系が配された構
成となっている。書込み光学系において、ＣＲＴ１０１
からライトバルブ１００に書込み光が入射されると、ラ
イトバルブ１００はその内部液晶層１に光学像をつくる
。

【００１５】一方、投射出力光学系において、キセノン
・ア―クランプ１０６からの読出し光Ｌ１　は、収束レ
ンズ１０５を介し偏光ビ―ムスプリッタ１０２で直線偏
光されライトバルブ１００の読出し側に収束照射される
。 照射された読出し光Ｌ１　はライトバルブ１００の内部
液晶層１における光学像に基づいて反射され、この反射
光Ｌ２　は再び偏光スプリッタ１０２に入る。反射光Ｌ
２　のうちＣＲＴ１０１で描かれた部分は電気光学効果
により偏光がＣＲＴ１０１の明るさに応じて方位を変え
るが、偏光ビ―ムスプリッタ１０２は偏光の方位によっ
て反射と透過を切分ける機能を持つため、ＣＲＴ１０１
で描かれた部分の光が投射出力光Ｌ３　としてビ―ムス
プリッタ１０２を透過する。そして、投射レンズ１０３
を介してスクリ―ン１０４上に結像、投影される。ＣＲ
Ｔ１０１で描かれなかった部分の光Ｌ４　はビ―ムスプ
リッタ１０２で反射されてキセノンランプ１０６方向へ
曲げられるためスクリ―ン１０４へは到達しない。

【００１６】図６は、かかる液晶ライトバルブの駆動手
段の一例を示すブロック図である。図において、先の図
４に示される如き駆動電源１２に相当する部分が破線枠
にて示されている。本実施例において、液晶層に交流電
圧を印加する駆動電源は、実効値電圧及び周波数を例え
ばＶＬ　＝６．６Ｖ／ｆＬ　＝５００Ｈｚとする第１の
交流電源１２ａと、これより低い周波数の例えばＶＨ　
＝１５Ｖ／ｆＨ　＝１００ＫＨｚとする第２の交流電源
１２ｂとによって構成される。これら各出力電圧の周波
数は、先の図２及び図３に示したような特性図において
、投射出力光感度を高くするのに充分な低い周波数とし
、他方、高い分解能を得るのに充分高い周波数を設定さ
れるものである。また、実効値電圧ＶＬ　及びＶＨ　は
、先に図１において説明したように、静特性のしきい値
電圧Ｖｔｈをそれぞれ導出することにより求められる。

【００１７】交流電源１２ａ及び１２ｂの各出力の一端
はそれぞれ混合器１２ｃの入力となる一方、他端におい
て接地される。混合器１２ｃは、両極性のパルス振幅変
調回路等からなり、供給される２つのパルス信号すなわ
ち電源１２ａ及び１２ｂの出力交流電圧を混合し、出力
端子にその接地電位とともに混合電圧を出力する。次に
作用を説明する。

【００１８】図７は交流電源１２ａの出力電圧波形を示
した図であり、図８は交流電源１２ｂの出力電圧波形を
示した図である。これら波形を有する出力駆動電圧は、
上記混合器１２ｃにおいて互いに混合され、図９の如き
混合出力波形の駆動信号となる。すなわち、本実施例に
おいては２つの周波数成分を持つ駆動信号電圧をもって
これをライトバルブの駆動電圧Ｖとするのである。

【００１９】こうして得られた駆動信号につき投射出力
光感度を測定すると、図４中、破線ｉｘ　の如き感度カ
―ブが得られる。曲線ｉ１　と比較すると、その感度す
なわち一定の書込み光レベルＬに対する投射出力光レベ
ルの変化量ΔＩは小さいものの、特性曲線ｉ２　と同程
度の感度を示し、ライトバルブにおいては充分な感度を
得ている。

【００２０】また、このときの空間分解能を測定すると
、図３中、▲印及び●印にて示されるような解像限界及
びコントラスト２０％での解像度が得られている。そし
て、空間周波数すなわち単位長さ当りのラインペア数も
解像限界で２８ｌｐ／ｍｍと充分高い値を得ている。 これらの値は先に測定した単一の周波数を有する駆動電
源の場合（△印及び○印で示されている）のｆ＝１００
ＫＨｚにおける空間周波数ｆｓ　の値と比してほとんど
低下していないことが分かる。

【００２１】さらに、図２の如き本実施例による破線ｉ
ｘ　は、従来の特性曲線ｉ１　〜ｉ２　に比して傾斜の
緩やかな曲線を描いている。このことは同時に書込み光
のレベル変化に対して投射出力光の変化量が小さいこと
を意味し、これにより書込み光による投射出力レベルの
調整を細やかにすることができ、中間色表示の際にはそ
の階調制御を容易にする効果がある。

【００２２】なお、本実施例においては、ＣＲＴにより
ライトバルブに書込み光を入射する構成につき本発明を
説明したが、これに限定されることなく、例えば特願昭
６３−２８４９７０号に記載されているような書込み光
として電界発光効果を利用した光導電型液晶ライトバル
ブに適用しても良い。

【００２３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
高い投射出力光感度を有する低い周波数の交流電圧と、
高い分解能を有する高い周波数の交流電圧とを混合させ
、この混合電圧をライトバルブの駆動電圧としたので、
書込み光に対する投射出力光感度及び分解能ともに良好
な空間変調特性を有することができる。また、書込み光
の変化量に対する投射出力光の変化量が小さくなるので
、中間調を得るのが容易となり、カラ―表示対応のディ
スプレイ装置に用いるのに好適である。

【図面の簡単な説明】

【図１】液晶層への印加電圧―投射出力光レベルの変化
量の特性図

【図２】書込み入射光レベル―投射出力光レベルの変化
量の特性図

【図３】駆動電源の周波数―空間周波数の特性図

【図４
】本発明が適用される光導電型液晶ライトバルブの断面
図

【図５】本発明が適用される液晶表示装置の一例を示す
ブロック図

【図６】本発明の実施例による駆動電源の構成を示す図

【図７】第１の交流電圧の波形を示す図

【図８】第２の
交流電圧の波形を示す図

【図９】本発明の実施例による
駆動電圧の波形を示す図

【主要部分の符号の説明】

１……液晶層 ７……光導電層 ８……透明電極 ９……透明電極 １２ａ…第１の交流電圧を出力する交流電源１２ｂ…第
２の交流電圧を出力する交流電源１２ｃ…混合器 １０１……ＣＲＴ １０６……キセノン・ア―クランプ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　液晶層と、前記液晶層を挟んでこの液
   晶層に電圧を印加する一対の電極と、前記液晶層と前記
   電極との間に介在する光導電層とからなり、前記一対の
   電極に交流電圧が供給される光導電型液晶ライトバルブ
   の駆動方法であって、所定低周波数を有する第１の交流
   電圧と所定高周波数を有する第２の交流電圧との混合電
   圧を前記一対の電極に供給することを特徴とする光導電
   型液晶ライトバルブの駆動方法。
2. 【請求項２】　　前記光導電層を形成する光導電体は、
   アモルファス・シリコンであることを特徴とする請求項
   １記載の光導電型液晶ライトバルブの駆動方法。
3. 【請求項３】　　前記第１の交流電圧の前記所定低周波
   数は書込み光に対する投射出力光感度が高い特性を有す
   る周波数であり、前記第２の交流電圧の前記所定高周波
   数は投射出力光において分解能が高い特性を有する周波
   数であることを特徴とする請求項１または２記載の光導
   電型液晶ライトバルブの駆動方法。
4. 【請求項４】　　前記第１及び第２の交流電圧の実効値
   電圧は当該光導電型液晶ライトバルブの静特性における
   しきい値電圧であることを特徴とする請求項１または２
   または３記載の光導電型液晶ライトバルブの駆動方法。