JPH04333027A - 表示装置 - 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】

【産業上の利用分野】本発明は表示装置、特に光ー光変
換素子を用いて構成した表示装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】時系列的な情報信号によって強度変調さ
れた光束を投影光学系によりスクリーンに投影して、２
次元的な画像の表示を行なうようにした表示装置は従来
から知られている。ところで、画像信号における各画素
信号によって強度変調された状態の光信号を水平方向及
び垂直方向に走査させるようにしている従来技術では、
時系列的な信号を用いて高輝度で高解像度の光学的な２
次元画像、例えば縦横にそれぞれ４０００個の画素が配
列されているような高精細度の２次元画像を実時間に近
い状態で形成させることが要求されても、それを実現で
きるような信号変換素子がなかったので、そのような要
求を満足させることはできなかった。

【０００３】前記の問題点を解決するために本出願人会
社では先に、例えば、光源から放射された断面形状が直
線状の光束を、画素毎に設けてある多数の反射部材を画
素情報によって変位させうるような構成を備えている光
変調部に入射させ、光変調部においてそれに入射された
断面形状が直線状の光束における直線方向について画素
毎に強度変調された断面形状が直線状の光束として出射
させ、前記した光変調部から出射された光束を回転鏡車
により、光束を所定の周期で水平方向に偏向して投影レ
ンズに入射させて、投影レンズによりスクリーンに投影
してスクリーン上に２次元画像を映出するようにした装
置（　例えば特願平１ー３３７１７１号の明細書参照　
）等により、前記した問題点が良好に解決でき、高輝度
で、かつ高精細度の画像の表示を極めて容易に行なうこ
とができる表示装置を提案した。

【０００４】ところが、前記した既提案の装置では、そ
れの光変調部で行なわれる画素情報による光の強度変調
動作が遅いことが問題になり、それの解決策が求められ
たので、先に、Ｎ個の画素と対応するＮ個の発光素子が
直線的に配列されている発光素子アレイにおけるＮ個の
発光素子に、予め定められた期間にわたってそれぞれの
発光素子と対応する画素の情報を供給して、前記した発
光素子アレイにおけるＮ個の発光素子を前記の期間にわ
たって同時に発光させ、前記の発光素子アレイの各発光
素子から放射された光の整列方向と直交する方向に前記
した各発光素子から放射された光を同時に偏向させるよ
うにし、前記の偏向された光が２つの電極間に少なくと
も光導電層部材と光変調材層部材とを含んで構成されて
いる光ー光変換素子における光導電層に結像させ、光ー
光変換素子に読出し光を与えて光ー光変換素子から読出
した画像情報をスクリーンに映出させるようにした表示
装置を提案した。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、書込み光が
与えられる光ー光変換素子の光導電層部材側に、光ー光
変換素子から情報を読出すために用いられる読出し光が
漏れた場合にはコントラスト比の低下を来たすが、前記
の漏れ光が絶無となるようにして光ー光変換素子を構成
することはできない。そして、前記のような構成の表示
装置によって明るく良好な表示画像を得ようとする場合
には、光ー光変換素子に対して可視域の強い読出し光を
与えなければならないが、その場合には光ー光変換素子
の光導電層部材側に漏れる読出し光の漏れ量が多くなる
ために、表示画像のコントラストの低下が避けられない
し、また、前記のように光ー光変換素子の光導電層部材
側に漏れる読出し光の漏れ量が多くなった場合にでも、
高解像度で良好な書込みが行なわれるようにするために
は、書込み光としても径が小さく強い光を使用すること
が必要とされるが、発光素子アレイを構成している発光
素子から光量の大きな書込み光を発生させることは困難
である。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は予め定められた
波長域の光よりも長い波長の光を発光するＮ個の発光素
子を、Ｎ個の画素と対応して直線的に配列して構成させ
た発光素子アレイにおける前記したＮ個の発光素子を、
各発光素子と個別に対応する画素の情報に従った発光強
度で予め定められた期間にわたり同時に発光させる手段
と、前記した発光素子アレイにおける各発光素子から放
射された光の整列方向と直交する方向に前記の各発光素
子から放射された光を同時に偏向する手段と、前記の偏
向された光を書込み光として、２つの電極間に少なくと
も光導電層部材と光変調材層部材とを含んで構成されて
いるとともに、前記した光導電層部材として前記した発
光素子アレイの発光素子で発光された光に高い感度を示
すような光導電材料を用いて作られている光ー光変換素
子における前記した光導電層部材に結像させるようにす
る手段と、前記した発光素子アレイを構成している発光
素子で発光された光の波長よりも短い遮断半値波長を有
する可視域の読出し光を前記した光ー光変換素子に与え
る手段とを備えた表示装置を提供する。

【０００７】

【作用】予め定められた波長域の光、例えば４００ｎｍ
〜６００ｎｍの可視域の光よりも長い波長の光を発光す
るＮ個の発光素子を、Ｎ個の画素と対応して直線的に配
列して構成させた発光素子アレイにおける前記したＮ個
の発光素子を、それぞれの発光素子と個別に対応する画
素の情報に従った発光強度で予め定められた期間にわた
り同時に発光させる。前記した発光素子アレイにおける
各発光素子から放射された光の整列方向と直交する方向
に前記の各発光素子から放射された光を同時に偏向する
。前記の偏向光は光ー光変換素子に書込み光として用い
られる。光ー光変換素子はそれの構成部材として用いら
れている光導電層部材が、前記の発光素子アレイの発光
素子で発光された光に対して高い感度を示すような光導
電材料を用いて作られており、また、前記した偏向光に
よる書込み光が光ー光変換素子における前記した光導電
層部材に結像されることによって、光ー光変換素子には
前記した書込み光により高感度で書込みが行なわれる。 光ー光変換素子に書込まれた情報の読出しは、発光素子
アレイを構成している発光素子で発光された光の波長よ
りも短い遮断半値波長を有する可視域の読出し光を用い
て行なわれる。

【０００８】

【実施例】以下、添付図面を参照して、本発明の表示装
置の具体的な内容を詳細に説明する。図１は本発明の表
示装置の実施例の斜視図、図２は光ー光変換素子の側断
面図、図３は光導電体の分光感度特性の一例を示す特性
曲線図、図４は複屈折率の波長依存性を例示する特性曲
線例図、図５は光変調材の透過光強度を説明するために
使用される光学部材の配置図、図６は光変調材の波長に
対する透過光強度との関係を示す特性曲線図である。図
１においてＲＥＡはＮ個（ただし、Ｎは２以上の自然数
）の画素と対応するＮ個（ただし、Ｎは２以上の自然数
）の発光素子が直線的に配列されている発光素子アレイ
である。前記の発光素子アレイＲＥＡは例えば基板に多
数の発光素子（例えば発光ダイオード、半導体レーザ等
）を直線的に配列した構成態様のもの、あるいは発光素
子アレイにおける発光素子列上にマイクロレンズアレイ
を構成させた構成態様のものを使用できる。図１に示さ
れている表示装置において、発光素子アレイＲＥＡに直
線的に配列されているＮ個の発光素子から放射される書
込み光は、その書込み光が与えられるべき後述の光ー光
変換素子ＳＬＭにおける光導電層部材ＰＣＬの分光感度
特性曲線におけるピーク値近くの波長から大きくずれな
い波長の光となされており、前記の書込み光は表示の対
象にされている画像における１本の直線上のＮ個の画素
の情報に従った発光強度で予め定められた期間にわたり
同時に発光できるようになされている。

【０００９】例えば、表示の対象にされている画像情報
が、時系列的な画像信号として画像情報の信号源から表
示装置に供給されるようになされている場合には、例え
ば、画像情報の信号源から出力された時系列的な画像信
号におけるＮ個の画素情報を直並列変換回路によって同
時信号に変換して発光素子アレイＲＥＡに供給するよう
にする。前記した直並列変換回路としては、例えばシフ
トレジスタを用いることができる。Ｎ個の画素情報によ
って強度変調されている状態で、発光ダイオードアレイ
ＲＥＡにおけるＮ個の発光素子から出射されたＮ本の光
束は、レンズＬを介して揺動鏡Ｍｇあるいは回転鏡車の
ような光走査装置｛以下の記載では揺動鏡（ガルバノミ
ラー）が使用されているものとされている｝に入射する
。揺動鏡Ｍｇは図中の矢印方向に所定の周期で揺動され
ているから、揺動鏡Ｍｇに入射した前記の光束は光ー光
変換素子ＳＬＭの上から下に一定の移動速度で移動する
という動作態様での動作を繰返して光ー光変換素子ＳＬ
Ｍ上に投影され、その光は書込み光として光ー光変換素
子（空間光変調素子）ＳＬＭの光導電層部材に結像され
て、前記の光ー光変換素子ＳＬＭには表示の対象にされ
ている画像情報が書込まれるのである。

【００１０】ところで前記した発光素子アレイＲＥＡは
、直線的に配列されているＮ個の発光素子より表示の対
象にされている画像における１本の直線上のＮ個の画素
情報によって強度変調されている光束を、予め定められ
た期間にわたり放射させているが、前記した予め定めら
れた一定の期間が経過した後には、表示の対象にされて
いる画像における別の１本の直線上のＮ個の画素情報に
よって強度変調されている光束を、予め定められた期間
にわたって放射する、というように、表示の対象にされ
ている画像における順次に異なる直線上のＮ個の画像情
報によって強度変調された状態の光を予め定められた一
定の時間ずつ次々に放射しており、それにより光ー光変
換素子ＳＬＭ上には明るい書込み光が与えられることに
なる。図１に示されている表示装置中において用いられ
る前記した光ー光変換素子ＳＬＭとしては、例えば図２
に例示されているように、透明基板ＢＰ１と透明電極Ｅ
ｔ１と光導電層部材ＰＣＬと誘電体ミラーＤＭＬと配向
膜ＡＬＬと光変調材層部材ＰＭＬと透明電極Ｅｔ２と透
明基板ＢＰ２とを積層して構成されている、所謂、反射
型の光ー光変換素子であっても、あるいは図示されてい
ない透過型の光ー光変換素子であってもよいが、以下の
実施例の説明では使用されている光ー光変換素子ＳＬＭ
が反射型の光ー光変換素子であるとされている。

【００１１】前記した光ー光変換素子ＳＬＭの構成と動
作とについて図２を参照して説明すると次のとおりであ
る。光ー光変換素子ＳＬＭにおいて前記した透明電極Ｅ
ｔ１，Ｅｔ２は透明導電物質の薄膜で構成されており、
また光導電層部材ＰＣＬは使用される光の波長域におい
て光導電性を示す物質を用いて構成される。以下の説明
において前記した光導電層部材ＰＣＬは、図３に分光感
度特性曲線が例示されているような水素化アモルファス
・シリコン（ａ−Ｓｉ−Ｈ）が使用されているものとさ
れている（図３の縦軸には光導電層部材に光が入射して
いる状態の光導電層部材のインピーダンスＺｐと光導電
層部材に光が入射していない状態の光導電層部材のイン
ピーダンスＺｄとの比、Ｚｄ／Ｚｐを示す）。また、誘
電体ミラーＤＭＬとしては所定の波長帯の光を反射させ
うるように多層膜として構成された周知形態のものが使
用でき、さらにまた、光変調材層部材ＰＭＬとしては、
印加されている電界強度に応じて光の状態を変化させる
光変調材が使用されるが、以下の説明においては、電界
制御型複屈折効果を有する液晶をホメオトロピック配向
として用いて構成された光変調材層部材が用いられてい
るものとされている。さらに図２においてＥは透明電極
Ｅｔ１，Ｅｔ２間に所定の電圧を印加するための電源で
ある。

【００１２】図２中のＷＬは光ー光変換素子ＳＬＭにお
ける基板ＢＰ１　側から入射されて光導電層部材ＰＣＬ
に集光される書込み光であって、この書込み光ＷＬは表
示の対象にされている情報によって強度変調されている
。 図１に示されている表示装置において前記の書込み光Ｗ
Ｌは、発光素子アレイにおけるＮ個の発光素子から放射
されたＮ本の光束であるが、本発明の表示装置において
は前記したＮ個の発光素子から放射されたＮ本の光束か
らなる書込み光が、光ー光変換素子ＳＬＭにおける光導
電層部材ＰＣＬの分光感度特性曲線におけるピーク値近
くの波長から大きくずれていない波長の光となされるこ
とにより、光ー光変換素子ＳＬＭは前記した波長の書込
み光によって高い感度での書込み動作を行なうことがで
きる。すなわち図１に示されている表示装置において、
透明電極Ｅｔ１，Ｅｔ２間に電源Ｅから所定の電圧が供
給されている光ー光変換素子ＳＬＭにおける透明基板Ｂ
Ｐ１　側から、前記した揺動鏡Ｍｇで反射した画像情報
によって強度変調されているＮ本の書込み光束が入射し
て、それが光ー光変換素子ＳＬＭにおける光導電層部材
ＰＣＬに集光されるが、前記の書込み光束としては光ー
光変換素子ＳＬＭにおける光導電層部材ＰＣＬの分光感
度特性曲線におけるピーク値近くの波長から大きくずれ
ていない波長の光が用いられているために、前記したＮ
本の書込み光束が集光された部分の光導電層部材ＰＣＬ
の電気抵抗値は、それぞれ照射された光量に応じて高感
度に変化して、光導電層部材ＰＣＬと誘電体ミラーＤＭ
Ｌとの境界には前記した表示の対象にされている画像情
報で強度変調されているＮ本の書込み光による照射光量
と対応している電荷像、すなわち、時系列信号における
Ｎ個の順次の画素情報と対応している電荷量の電荷が配
列されている状態の電荷像が良好に形成され、それによ
り光ー光変換素子ＳＬＭの光変調材層部材ＰＭＬにおけ
る電界制御型複屈折効果を有する液晶が配向膜ＡＬＬに
よりホメオトロピック配向された光変調材層部材ＰＭＬ
には、光導電層部材ＰＣＬと誘電体ミラーＤＭＬとの境
界に形成されたＮ個の電荷像による電界が印加されるこ
とになる。

【００１３】さて、電気光学効果を有する結晶や液晶の
複屈折係数Δｎは、光の波長に対する複屈折係数Δｎの
変化特性曲線を例示している図４からも明らかなように
光の波長に依存する。複屈折係数Δｎが前記のように波
長依存性を有する光変調材層部材ＰＭＬ（例えばネマテ
ィック液晶セル）を図５のようにクロスニコルにした２
枚の偏光子ＰＬ１，ＰＬ２で挟んで光源ＰＳから放射さ
れた光を通すと、透過光強度Ｉは次の（１）式で示され
るものとなる。図５においてＶは駆動電圧、ＳＷはスイ
ッチである。

【００１４】

【数１】

【００１５】（１）式中のＲは（２）式で示されるリタ
デーションであり、また、（２）式中のφ（ｖ）は液晶
の平均分子長軸方向の傾斜角度である。さて、波長λｐ
の光が最大の透過量となる条件は（３）式に示されてい
るとおりであり、そのときに（４）式により干渉の次数
ｍが何点か決定される。波長λｐの光の強度が最大にな
される駆動電圧Ｖｐを（４）式から求めて、その駆動電
圧Ｖｐを供給した状態の図５中の光変調材層ＰＭＬに、
ある帯域巾を有する光が入射すると、図６に例示される
ようにｍの値が大になるのにつれて光の強度が減少する
方向で光の強度は波長毎に変化する。そしてホモジニア
ス配向の液晶の駆動は、一般に大きな次数のｍで用いら
れるために、波長の変化によって光強度は大きく変化す
る。したがって、光変調材層部材ＰＭＬとしてホモジニ
アス配向の液晶が用いられた場合には、読出し光の波長
の変化によって光強度が大きく変化するためにコントラ
スト比の低下はまぬがれないことになる。ところが、ホ
メオトロピック配向の液晶の駆動は、一般に小さな次数
のｍで用いられるために、波長の変化による光強度の変
化は僅かであり、容易に高いコントラスト比が得られる
。

【００１６】図１中のＬＳは読出し光の光源であり、こ
の読出し光の光源ＬＳからは前記した光ー光変換器ＳＬ
Ｍの光導電層部材ＰＣＬが実質的な感度を有している波
長域の光を含んでいない状態の可視域の読出し光ＲＬが
放射されるようにする。前記した光導電層部材ＰＣＬの
実質的な感度を有する波長域が、例えば図３に例示され
ているように７００ｎｍ付近の波長域であった場合に、
前記した読出し光の光源ＬＳから放射される読出し光Ｒ
Ｌとして、半値幅が例えば４２０ｎｍ〜６３０ｎｍの波
長域の光が用いられるようにすることは望ましい実施の
一例である。前記した読出し光の光源ＬＳから放射され
た読出し光ＲＬが偏光ビームスプリッタＰＢＳに入射す
ると、前記した読出し光ＲＬにおけるＳ偏光光成分が偏
光ビームスプリッタＰＢＳで光ー光変換素子ＳＬＭの読
出し側の方に反射されて、光ー光変換素子ＳＬＭの読出
し側の透明基板ＢＰ２　から入射する。前記のように光
ー光変換素子ＳＬＭの透明基板ＢＰ２　側から入射した
読出し光ＲＬは図２を参照して既述したように、透明基
板ＢＰ２　→透明電極Ｅｔ２→電界制御型複屈折効果を
有する液晶をホメオトロピック配向として用いて構成さ
れている光変調材層部材ＰＭＬ→配向膜ＡＬＬ→誘電体
ミラーＤＭＬの経路により誘電体ミラーＤＭＬに達して
、そこで反射した読出し光の反射光は、誘電体ミラーＤ
ＭＬ→配向膜ＡＬＬ→電界制御型複屈折効果を有する液
晶をホメオトロピック配向として用いて構成されている
光変調材層部材ＰＭＬ→透明電極Ｅｔ２→透明基板ＢＰ
２　→の経路で光ー光変換素子ＳＬＭから出射する。

【００１７】前記のようにして光ー光変換素子ＳＬＭか
ら同時に出射したＮ本の読出し光の光束は、Ｎ個の順次
の画素情報と対応している電荷量の電荷が配列されてい
る状態の電荷像による電界が印加されている電界制御型
複屈折効果を有する液晶をホメオトロピック配向として
用いて構成されている光変調材層部材ＰＭＬを往復した
光束であるから、その光束は直線的に配列されているＮ
個の順次の画素情報と対応して偏光面の状態が変化して
いるものになっている。そして、前記の光ー光変換素子
ＳＬＭから同時に出射したＮ本の読出し光は偏光ビーム
スプリッタＰＢＳに入射して、前記の入射光におけるＰ
偏光光成分が偏光ビームスプリッタＰＢＳから投影レン
ズＬｐに同時に与えられ、投影レンズＬｐはそれをスク
リーンＳに直線的に配列されているＮ個の光点として同
時に映出させる。これまでの実施例の説明では、光ー光
変換素子ＳＬＭとして反射型の光ー光変換素子を使用し
て構成した表示装置について記述したが、本発明の表示
装置は透過型の光ー光変換素子を用いて構成してもよい
。

【００１８】

【発明の効果】以上、詳細に説明したところから明らか
なように本発明の表示装置では、記録の対象にされる画
像情報によってそれぞれ強度変調された状態で発光素子
アレイＲＥＡにおけるＮ個の発光素子から放射されたＮ
本の光束により、光ー光変換素子ＳＬＭに結像された直
線的に配列されたＮ個の光点よりなる一本の直線状の光
が予め定められた時間にわたって与えられた状態で書込
みが行なわれるから、表示の対象にされている画像の画
素情報による時系列信号によって強度変調されている光
を光偏向器によって横方向と縦方向とに偏向した光を入
射させて、光ー光変換素子ＳＬＭに画像像情報を書込む
ようになされている従来の表示装置の場合に比べて、各
画素毎の光の投影時間が画素の個数倍（Ｎ倍）になされ
るために、光ー光変換素子ＳＬＭに対する書込み動作が
良好に行なわれる上に、前記したＮ個の発光素子から放
射されたＮ本の光束からなる書込み光が、光ー光変換素
子ＳＬＭにおける光導電層部材ＰＣＬの分光感度特性曲
線におけるピーク値近くの波長から大きくずれていない
波長の光となされることにより、前記した波長の書込み
光によって光ー光変換素子ＳＬＭには高い感度で書込み
動作が行われる。また、前記した光ー光変換器ＳＬＭに
おける光変調材層部材ＰＭＬとして、波長依存性の少な
い光変調材層部材ＰＭＬ、例えば電界制御型複屈折効果
を有する液晶をホメオトロピック配向として用いて構成
されている光変調材層部材ＰＭＬが使用された場合には
、光ー光変換器ＳＬＭからの情報の読出しのための光と
して、前記した光ー光変換器ＳＬＭにおける光導電層部
材ＰＣＬが実質的な感度を有している波長域の光を含ん
でいない状態の可視域において、例えば半値幅が４２０
ｎｍ〜６３０ｎｍというような広い波長域の読出し光Ｒ
Ｌが有効に使用できるために、波長依存性の大きな光変
調材層部材ＰＭＬが使用されている光ー光変換器ＳＬＭ
を備えて構成されている表示装置に比べて、読出し光の
光源として用いられる白色光の光源を高い効率で使用し
ている状態において明るくコントラスト比の大きな表示
画像を容易に得ることができるという利点が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の表示装置の実施例の斜視図である。

【図２】光ー光変換素子の側断面図である。

【図３】光導電体の分光感度特性の一例を示す特性曲線
図である。

【図４】複屈折率の波長依存性を例示する特性曲線例図
である。

【図５】光変調材の透過光強度を説明するために使用さ
れる光学部材の配置図である。

【図６】光変調材の波長に対する透過光強度との関係を
示す特性曲線図である。

【符号の説明】

ＲＥＡ…発光素子アレイ、ＳＬＭ…光ー光変換素子、Ｐ
ＣＬ…光導電層部材、ＰＭＬ…光変調材層部材、Ｌ…レ
ンズ、Ｍｇ…揺動鏡、ＢＰ１，ＢＰ２…透明基板、Ｅｔ
１，Ｅｔ２…透明電極、ＤＭＬ…誘電体ミラー、Ｅ…電
源、ＷＬ…書込み光、ＰＬ１，ＰＬ２…偏光子、ＰＳ…
光源、Ｉ…透過光強度、Ｖ…駆動電圧、ＳＷ…スイッチ
、ＬＳ…読出し光の光源、ＲＬ…読出し光、ＰＢＳ…偏
光ビームスプリッタ、Ｌｐ…投影レンズ、Ｓ…スクリー
ン、

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　予め定められた波長域の光よりも長い
   波長の光を発光するＮ個の発光素子を、Ｎ個の画素と対
   応して直線的に配列して構成させた発光素子アレイにお
   ける前記したＮ個の発光素子を、各発光素子と個別に対
   応する画素の情報に従った発光強度で予め定められた期
   間にわたり同時に発光させる手段と、前記した発光素子
   アレイにおける各発光素子から放射された光の整列方向
   と直交する方向に前記の各発光素子から放射された光を
   同時に偏向する手段と、前記の偏向された光を書込み光
   として、２つの電極間に少なくとも光導電層部材と光変
   調材層部材とを含んで構成されているとともに、前記し
   た光導電層部材として前記した発光素子アレイの発光素
   子で発光された光に高い感度を示すような光導電材料を
   用いて作られている光ー光変換素子における前記した光
   導電層部材に結像させるようにする手段と、前記した発
   光素子アレイを構成している発光素子で発光された光の
   波長よりも短い遮断半値波長を有する可視域の読出し光
   を前記した光ー光変換素子に与える手段とを備えた表示
   装置。
2. 【請求項２】　　電界制御型複屈折効果を有する液晶を
   ホメオトロピック配向として用いて構成された光変調材
   層部材を備えている光ー光変換素子を用いた請求項１の
   表示装置。