JPH06180439A

JPH06180439A - 光走査表示装置

Info

Publication number: JPH06180439A
Application number: JP35311592A
Authority: JP
Inventors: Mitsuhiro Togashi; 光宏富樫; Mitsuru Kano; 満鹿野
Original assignee: Alps Electric Co Ltd
Current assignee: Alps Alpine Co Ltd
Priority date: 1992-12-11
Filing date: 1992-12-11
Publication date: 1994-06-28

Abstract

(57)【要約】【目的】液晶などの空間光変調器を使用して、簡単な
構成で高精細な画像表示が得られるようにする。【構成】表示部１の空間光変調器８はマトリックス電
極などを有しておらず、平面電極を有するものとなって
いる。レーザ光源６からの光はコリメートレンズ５によ
り平行光となり、全反射プリズム１８と全反射プリズム
１６により反射され、集光器２により集光されて空間光
変調器８に与えられ、空間光変調器８では光スポットＳ
が照射される部分に表示書込みされる。全反射プリズム
１８をＸ方向へ、全反射プリズム１６をＹ方向へ移動さ
せ、レーザ光源６を変調駆動することにより、表示部１
にＸ−Ｙ走査に基づく画像が表示される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、液晶層などを有する表
示部を光走査により表示動作させ、高精細な画像表示を
行えるようにした光走査表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年のパーソナルコンピュータ等に用い
られるディスプレイは、ＣＲＴや液晶表示素子を使用し
たものが普及している。このうち、液晶表示素子を使用
したディスプレイは、厚みを薄く設定できる等のコンパ
クト性から、ノートタイプパソコン等の携帯可能な仕様
のものに採用されて普及しつつある。これらの液晶表示
素子を使用したディスプレイの解像度は、通常５０乃至
６０ｄｐｉであり、一方、レーザプリンタ等の分解能は
３００乃至４００ｄｐｉが通常である。近年、ＤＴＰ技
術の向上とともにＷＹＳＷＹＧ（What You See WhatYou
Get）といった、プリンタ等で印刷されるものとディス
プレイ上に表示されたものの大きさとを一致させたもの
としたいという要望が強まりつつある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】たとえばＴＦＴ方式等
の液晶表示素子において解像度を向上させていくと、こ
の解像度の向上とともにディスプレイを構成する多数の
画素のそれぞれを小さく形成しなければならないが、各
画素にある程度の開口率（ディスプレイの明るさ）を保
持させようとする場合には、各画素回りの配線を細くす
る必要が生じる。このため、各画素の配線加工に、より
以上の精度を要求されるとともに歩留まりが低下し、製
造コストの上昇原因ともなっているという問題があっ
た。

【０００４】本発明は上記従来の課題を解決するもので
あり、液晶層などを使用して従来よりも高精細な画像表
示ができるようにし、且つ低コストにて製造が可能な光
走査表示装置を提供することを目的としている。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の光走査表示装置
は、光の強度により書込みが可能な表示部と、この表示
部と平行に配置されて前記表示部の各点に対して集光可
能な集光器と、光源と、この光源からの光を前記集光器
に対して走査させる光走査手段とが設けられていること
を特徴とするものである。

【０００６】上記手段において、表示部は、対向する平
面電極と、この平面電極の間に介在する液晶層と、同じ
く平面電極の間にて集光器側に介在し光強度に応じてイ
ンピーダンスが変化する光検出層とから構成できる。

【０００７】また、集光器は、３次の非線形性を持つ誘
電体により形成することが可能であり、さらに、光走査
手段は、液晶層と、この液晶層の表裏面に設けられそれ
ぞれの電力印加領域を変えることのできる電極層と、両
電極層の異なる領域に電力を与えて前記液晶層に前記光
源からの光を反射する屈折率境界面を形成し且つ電力印
加領域を変化させて前記屈折率境界面を移動させる電力
制御部とから構成することができる。

【０００８】

【作用】上記手段では、例えば液晶層と光検出層などか
ら構成される表示部に、３次の非線形性の誘電体により
構成された集光器あるいはレンズが平面的に配置される
などして構成された集光器が重ねて配置されている。レ
ーザ光などを前記集光器に対して平面走査させ且つこの
レーザ光などを表示情報に応じて変調すると、このレー
ザ光が集光器により集光されて前記表示装置に照射され
且つ表示装置を平面走査する。この走査光により表示部
の例えば液晶層などに情報が書込まれて表示される。

【０００９】

【実施例】以下、本発明について図面を参照して説明す
る。図１は本発明の一実施例として液晶を使用した光走
査表示装置を示す斜視図、図２は、図１に示した表示部
に用いられている空間光変調器の構造を模式的に示す説
明図である。図１に示す光走査表示装置は、表示部１
と、この表示部１に平行に配置された集光器２と、レー
ザ光源６と、このレーザ光源６から照射されたレーザ光
Ｐを平行光にするコリメートレンズ５と、上記集光器２
にレーザ光源６から出射されたレーザ光を走査させるビ
ーム走査手段７とを有している。上記表示部１は、光に
より表示内容の書込みが可能なものであり、例えば図２
に示す空間光変調器８を主体として構成されている。

【００１０】図２に示す空間光変調器８は、中央部に配
置された誘電体ミラー９と、この誘電体ミラー９の図示
左面側に密着して配置された光検出層１０と、この光検
出層１０の表面に密着して形成された透明電極１１と、
上記誘電体ミラー９の図示右面側に密着して配置された
液晶層１２と、この液晶層１２の表面に形成された透明
電極１３と、この透明電極１３のさらに表面に形成され
た偏光板１４とを備えている。このうち、一対の透明電
極１１，１３間には、電極間に所定の交流または直流の
電力を与える電源部１５が接続されている。

【００１１】図１に示す光走査表示装置において、前記
空間光変調器８はその透明電極１１が図示下面側となる
ように配置され、前記集光器２を経たレーザ光Ｐは透明
電極１１を介して光検出層１０に入射される。また、図
２においてＰ１は外部から入射される照明光であり、Ｐ
２は照明光Ｐ１が誘電体ミラー９で反射された反射光で
ある。上記光検出層１０は光導電性のもので、光が照射
された部分のインピーダンスが低下する機能を有する。
表示動作中は、透明電極１１と１３に電源部から表示電
力が与えられており、表示面全域において両透明電極１
１と１３との間に同じ電圧が与えられている。光検出層
１０にレーザ光Ｐが照射されると、この照射部分にて光
検出層１０のインピーダンスが低下し、液晶層１２に部
分的に電圧が印加され、液晶材料の結晶の配列状態が変
えられ、図２の図示右側にて反射光Ｐ２の明暗が変えら
れる。

【００１２】前記集光器２は、レーザ光源６から照射さ
れたレーザ光Ｐのビーム径を絞る自己束縛効果（自己収
束現象）を有するもので、この絞られたレーザ光Ｐによ
る光スポットＳが空間光変調器８内の光検出層１０に照
射される。この自己束縛効果を発揮する集光器２は３次
の非線形性を有する誘電体により構成される。

【００１３】３次の非線形を有する誘電体では、その全
体の誘電率εtは、 εt＝ε＋ε2・Ｅ² で表せられる。従って、屈折率ｎtは、ｎt＝｛（ε）１／２｝乃至｛ｎ＋ｎ2・Ｅ²｝ｎ2＝ε2／ｎ／２である。上記式ｎt＝…、ｎ2＝…は、ε2＞０の非線形
媒体中を、強度が中心部ほど強い、たとえばガウシアン
ビームのような光が伝搬していくと、光束の周辺部より
も中心部の屈折率が大きくなる。すなわち、光束の中心
部ほど光学的距離が短くなり、結果としてビームは絞ら
れて集光レンズと同様の機能を発揮するようになるので
ある。

【００１４】前記ビーム走査手段７は、図示Ｙ方向へ走
査自在な偏向器３と、Ｘ方向へ走査自在な偏向器４とを
備えている。このうち、偏向器３は、前述したレーザ光
Ｐを集光器２に向けて全反射する全反射プリズム１６を
有しており、この全反射プリズム１６は集光器２のＸ方
向全長に相当する長さを有している。この全反射プリズ
ム１６の両端部はそれぞれリニアモータ１７，１７の可
動部に支持されている。この一対のリニアモータ１７，
１７により、全反射プリズム１６は矢印Ｙ方向へ駆動さ
れる。偏向器４は、コリメートレンズ５から出射された
平行光束のレーザ光Ｐを上記全反射プリズム１６に向け
て全反射させる全反射プリズム１８と、この全反射プリ
ズム１８を図示Ｘ方向へ駆動するリニアモータ１９とを
備えたものである。

【００１５】上記構造の光走査表示装置の動作について
説明する。レーザ光源６から出射されたレーザ光Ｐは、
コリメートレンズ５によって平行光束にされた後に、偏
光器４の全反射プリズム１８にて反射され、さらに偏光
器３の全反射プリズム１６にて反射され集光器２に照射
される。上記集光器２に入射されたレーザ光Ｐは、この
集光器２によってビーム径が絞られ、空間光変調器８内
の光検出層１０部分に小さい光スポットＳが形成され
る。この光スポットＳが形成された光検出層１０部分で
は、その部分だけインピーダンスが低下して、液晶層１
２の光スポットＳに対応する面積部分に表示電圧が印加
され、液晶層１２の当該部分の配向状態が変化する。こ
の変化は、図１に示す表示部１の上方向から見ると空間
光変調器８の一部の明るさが変化するように見える。

【００１６】ビーム走査手段７により、レーザ光Ｐの照
射位置を空間光変調器８に対しＸ，Ｙ方向へ高速にて順
次移動させ、レーザ光Ｐを表示させようとする情報デー
タにて変調すれば、任意の文字、図形等を表示部１上に
表示させることができる。表示部１の空間光変調器８は
マトリックス電極などを有しない平面状の透明電極１１
と１３により構成され、レーザ光Ｐのスポットが当たっ
た部分だけ液晶層１２の配向状態が変わるようにしてい
るため、従来の構成のように各画素毎にマトリックス配
線処理をする必要がなく、構造が非常に簡単になって製
造コストの大幅な低減を図ることができる。さらにレー
ザ光Ｐの走査を高精度に制御し、またレーザ光の変調を
高密度に行うことにより、高精細な画像を得ることがで
きる。

【００１７】次に、本発明の他の実施例について図３を
参照して説明する。図３はビーム走査手段の構成のみを
示しており、この図３に示すビーム走査手段は、図１に
示すビーム走査手段７に代えて用いることができる。図
３に示すビーム走査手段２０は、液晶層２１と、この液
晶層２１の図示表裏面に形成された透明な配向膜２２，
２２と、この配向膜２２，２２のそれぞれ表面に形成さ
れた電極部２３，２３と、この各電極部２３，２３の各
表面に形成された透明基板２４，２４とを有している。
この透明基板２４のうち、図示上部の基板２４上に、図
１に示した集光器２および空間光変調器８が密着して配
置されている。

【００１８】上記電極部２３，２３には、それぞれが紙
面と直交する方向に延び且つ図示左右方向に格子状に配
置された複数の透明電極２３ａが設けられ、且つ両電極
部２３，２３の格子状の透明電極２３ａの個々に対し、
電力制御部２６から電力が与えられるようになってい
る。いま、例えば図示上側の電極部２３における透明電
極２３ａ(n)を含みこれよりも図示右側の全ての透明電
極２３ａ(n-1)，２３ａ(n-2)，２３ａ(n-3)，…と、図
示下側の電極部２３における透明電極２３ａ(n+1)を含
みこれよりも図示右側の全ての透明電極２３ａ(n)，２
３ａ(n-1)，２３ａ(n-2)…との間に、所定の電圧を印加
すると、電圧が印加されている部分の液晶層２１の屈折
率はｎ2となり、電極が印加されていない部分の液晶層
２１の屈折率はｎ1となる。上側の透明電極２３ａ(n)と
下側の透明電極２３ａ(n+1)の位置を互いにずらしてお
くことにより、屈折率ｎ1とｎ2との間に境界面Ｎが形成
される。

【００１９】屈折率ｎ1とｎ2との関係が（ｎ1＞ｎ2）と
し、前記境界面Ｎの角度αをレーザ光Ｐの入射方向に対
して適切な角度にして全反射条件を成立させれば、境界
面Ｎにより全反射されたレーザ光Ｐを集光器２に向ける
ことができる。例えば、ｎ1＝１．７９８、ｎ2＝１．５
４３と仮定すると、全反射角度は５９．１度となる。従
って、透明基板２４に対して平行にレーザ光Ｐが入射す
る場合、この透明基板２４に対してα＝３０．９度以下
の傾きを境界面Ｎに持たせることにより、前記全反射条
件を成立させることができる。

【００２０】そして、電力制御部２６により、電圧が印
加されている範囲の透明電極の最左端のものを図示右方
向へ移動させれば、すなわち電圧が与えられている透明
電極の最左端のものを２３ａ(n)と２３ａ(n+1)から２３
ａ(n-1)と２３ａ(n)、…、というふうに図示右方向へ移
動させれば、前記境界面Ｎが図示右方向へ移動し、境界
面Ｎから反射されるレーザ光をＹ方向へ走査させること
ができる。また、紙面と直交するＸ方向への走査は、上
記ビーム走査手段と同様の構造を有するビーム走査手段
２０´を用い、その屈折率の境界面Ｎ′が紙面直交方向
へＸ方向移動するように設ければよい。そして平行光束
のレーザ光をビーム走査手段２０′の境界面Ｎ′により
図示右方向へ反射させ、さらにビーム走査手段２０の境
界面Ｎによりレーザ光ＰをＹ方向へ走査させればよい。

【００２１】図３に示したビーム走査手段２０，２０′
を設けたものであれば、図１に示したビーム走査手段７
に比べ、レーザ光Ｐの走査速度を速くでき、また駆動電
力も節減できる。なお、上記各実施例において、ビーム
走査手段７またはビーム走査手段２０，２０′により、
レーザ光Ｐを高速にてＸ−Ｙ走査させれば、空間光変調
器８の液晶層１２の配向を高速に変化させることがで
き、目の残像現象により、表示部１に所定の文字、絵、
記号などを表示させ、また柄などを動かすことができ
る。ただし前記のＸ−Ｙ走査速度が遅い場合には、空間
光変調器８において１回の光走査による液晶の配向の変
化を自己保持できるようにしておけば、固定画像などの
表示が可能となる。また空間光変調器としては液晶層を
設けたものに限られず、例えばエレクトロルミネッセン
ス素子などを使用したものであってもよい。

【００２２】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、マトリッ
クス電極などにより細かな画素を形成しているものでな
く、平面的な電極を使用した表示部を使用して、高精細
な画像表示が可能になる。また細かな画素の表示部を使
用しないため、低コストに製造でき、また表示内容もレ
ーザ光などの光変調だけでよいため、従来の液晶駆動に
比べて駆動回路も簡単にできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例として液晶方式の空間光変調
器を使用した光走査表示装置の構造を示す斜視図。

【図２】図１に示す空間光変調器の一例を示す断面図。

【図３】ビーム走査手段の他の実施例を示す断面図。

【符号の説明】

１表示部２集光器３，４偏向器５コリメートレンズ６レーザ光源７ビーム走査手段８空間光変調器９誘電体ミラー１０光検出層１１，１３透明電極１２液晶層２０，２０′ ビーム走査手段２１液晶層２３，２３電極部２３ａ，２３ａ格子状の透明電極Ｐレーザ光Ｓ光スポット

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光の強度により書込みが可能な表示部
と、この表示部と平行に配置されて前記表示部の各点に
対して集光可能な集光器と、光源と、この光源からの光
を前記集光器に対して走査させる光走査手段とが設けら
れていることを特徴とする光走査表示装置。
【請求項２】表示部は、対向する平面電極と、この平
面電極の間に介在する液晶層と、同じく平面電極の間に
て集光器側に介在し光強度に応じてインピーダンスが変
化する光検出層とから成る請求項１記載の光走査表示装
置。
【請求項３】集光器は、３次の非線形性を持つ誘電体
により形成されている請求項１記載の光走査表示装置。
【請求項４】光走査手段は、液晶層と、この液晶層の
表裏面に設けられそれぞれの電力印加領域を変えること
のできる電極層と、両電極層の異なる領域に電力を与え
て前記液晶層に前記光源からの光を反射する屈折率境界
面を形成し且つ電力印加領域を変化させて前記屈折率境
界面を移動させる電力制御部とから成る請求項１記載の
光走査表示装置。