JPH0961781A

JPH0961781A - 液晶投影装置

Info

Publication number: JPH0961781A
Application number: JP21999395A
Authority: JP
Inventors: Koichi Furusawa; 宏一古澤; Shingo Shiotani; 慎吾塩谷; Eiichi Ito; 栄一伊藤; Kiyoshi Yamamoto; 山本　　清
Original assignee: Asahi Kogaku Kogyo Co Ltd
Current assignee: Pentax Corp
Priority date: 1995-08-29
Filing date: 1995-08-29
Publication date: 1997-03-07

Abstract

(57)【要約】【目的】熱書き込み液晶セルに描画像を書き込む工程
と、この描画像を投影する工程と、この描画像を一旦消
去して新たに書き込む工程とを、１つの装置で便利に行
うことが可能な液晶投影装置を提供すること。【構成】装置本体内に、一定温度以上に加熱されると
熱転移型液晶が透光状態から散乱状態に転移して描画像
が形成される熱書き込み液晶セルを固定し、この熱書き
込み液晶セルに所要の描画像を描画熱源により繰り返し
書き替え可能な書替手段と、この書替手段による描画像
を装置本体外方に投影する投影手段とを該装置本体に一
体に備えた液晶投影装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の技術分野】本発明は、液晶セルに書き込んだ文
字等の描画像を投影する液晶投影装置に関する。

【０００２】

【従来技術及びその問題点】熱書き込み型液晶セル書込
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、液晶セル（液晶素子）に文字等の像（表示パ
ターン）を描画するものである。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、熱書き込み液
晶セルとしては、スメクテック液晶（熱転移型液晶）が
用いられる。

【０００３】一対の透明基板の間に封入されたスメクテ
ック液晶は、スメクテック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描画像が得られる。こ
の描画像を投影機でスクリーンに投影して、観察像とす
ることができる。

【０００４】ところで、熱書き込み液晶セルに書き込ん
だ描画像を投影する場合には、先ず、この熱書き込み液
晶セルに描画像を書き込む工程と、この熱書き込み液晶
セルを投影機にセットして投影する工程とを別々に行な
わなければならない。特に、１枚の熱書き込み液晶セル
を用いて異なる描画像を繰り返し投影する場合には、
描画像の書き込み、投影、描画像の消去、描画像
の書き込みの各工程を、書込機、投影機、消去機を用い
てそれぞれに行なわなければならず、作業が煩雑であっ
た。

【０００５】

【発明の目的】本発明は、熱書き込み液晶セルに描画像
を書き込む工程と、この描画像を投影する工程と、この
描画像を一旦消去して新たに書き込む工程とを、１つの
装置で便利に行うことが可能な液晶投影装置を提供する
ことを目的とする。

【０００６】

【発明の概要】上記目的を達成するための本発明は、装
置本体内に、一定温度以上に加熱されると熱転移型液晶
が透光状態から散乱状態に転移して描画像が形成される
熱書き込み液晶セルを固定し、この熱書き込み液晶セル
に所要の描画像を描画熱源により繰り返し書き替え可能
な書替手段と、この書替手段による描画像を装置本体外
方に投影する投影手段とを該装置本体に一体に備えたこ
とを特徴としている。

【０００７】また本発明は、透光性部材の間に熱転移型
液晶を封入した液晶セルプレート；この液晶セルプレー
トを定位置に保持すると共に、該プレート内部の熱転移
型液晶全体に消去用電圧を与える消去用電極を備えた液
晶保持器；この液晶保持器に保持された液晶セルプレー
トの描画領域に対し、その透光性部材を介して、描画光
を与える書込手段；上記液晶保持器の消去用電極に選択
的に消去用電圧を与える消去手段；上記液晶保持器に保
持された液晶セルプレートに対し、その透光性部材の描
画領域の全面に選択的に照明光を与える光源；及び、こ
の光源によって照明された液晶セルプレートの描画領域
の像を投影する投影光学系を備え、上記書込手段は、上
記液晶保持器の消去用電極に消去用電圧を加えない状態
において、液晶セルプレートの透光性部材を介し、熱転
移型液晶に描画光を与えて所要の情報を書き込み、上記
光源は、書込手段による書き込みが終了した状態で、点
灯されて液晶セルプレートを照明し、上記消去手段は、
液晶セルプレートへの描画情報を消去するときに、消去
用電極に消去用電圧を与えることを特徴としている。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下図示実施例に基づいて本発明
を説明する。第１図は、本発明による液晶投影装置の主
要な光学系を示す概略図である。この液晶投影装置１０
は、装置本体１０ａ内に、熱書き込み液晶セル９に描画
像（表示パターン）を書き込む書込装置（書込手段）７
と、この描画像を装置本体外方のスクリーン４１に投影
する投影装置（投影手段）８と、予熱装置３１と、熱書
き込み液晶セル９に書き込まれた描画像を消去する消去
装置（消去手段）５とを一体に備えている。上記書込装
置７と消去装置５により、熱書き込み液晶セル９に所要
の描画像を繰り返し書き替え可能な書替手段が構成され
ている。

【０００９】熱書き込み液晶セル９は、図２と図３に示
すように、一定温度以上に加熱されると透光状態から散
乱状態に転移するスメクテック液晶（熱転移型液晶）１
２を、二枚のガラス基板（透光性部材）１３ａと１３ｂ
の間に密封して構成した液晶セルプレート４を有してい
る。このガラス基板１３ａ、１３ｂそれぞれの対向する
面には、透明電極膜５５が貼付されている。液晶セルプ
レート４は、一対の枠部材１５ａ、１５ｂによって挟持
されている。この枠部材１５ａ、１５ｂは、液晶セルプ
レート４を定位置に保持すると共に、該プレート４内部
の熱転移型液晶全体に消去用電圧を与える露出電極（消
去用電極）５２ａと５３ａを備えた液晶保持器１５を構
成している。これら枠部材１５ａと１５ｂはそれぞれ、
中央部分に、ガラス基板１３ａ、１３ｂの描画領域を形
成する矩形状の開口部１４を有している。

【００１０】ガラス基板１３ａと１３ｂの間に封入され
た上記熱転移型液晶１２は、スメクテック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、所謂
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描画像が得
られ、これを投影して観察像とすることができる。

【００１１】枠部材１５ａは、表面に露出した上記露出
電極５２ａと、ガラス基板１３ｂの透明電極膜５５と接
触する、この露出電極５２ａと一体の裏面電極５２ｂを
有している。また枠部材１５ｂは、表面に露出した上記
露出電極５３ａと、ガラス基板１３ａの透明電極膜５５
と接触する、この露出電極５３ａと一体の裏面電極５３
ｂとを有している。熱書き込み液晶セル９は、液晶保持
器１５をマウント３５ａ、３５ｂに所定の状態にセット
された状態で、熱転移型液晶１２に、露出電極５２ａ、
５３ａと裏面電極５２ｂ、５３ｂを介して消去用電圧が
印加されると、散乱状態の熱転移型液晶１２が透光状態
に復帰する。つまり、液晶セルプレート４の描画領域に
描画された描画像（描画情報）が消去される。消去装置
５は、この性質を利用している。

【００１２】書込装置７は、液晶保持器１５に保持され
た液晶セルプレート４にレーザ光を与えるレーザダイオ
ード１６と、コリメートレンズ及びアナモフィックプリ
ズムを備えたビーム整形部２１と、ガルバノミラー５
７、５８と、ｆθレンズ６とを備えている。この書込装
置７は、液晶保持器１５の露出電極５２ａ、５３ａに消
去用電圧を加えない状態において、液晶セルプレート４
のガラス基板１３ａ、１３ｂを介し、熱転移型液晶１２
にレーザ光（描画光）を与えて所要の情報を書き込む。
書込装置７は即ち、レーザダイオード１６から照射され
ビーム整形部２１で整形されたレーザ光を、ハーフミラ
ー２２を裏面側から透過させた後、予熱装置３１に保持
された熱書き込み液晶セル９に照射して、この液晶セル
９の液晶セルプレート４の描画領域に描画像を書き込
む。このハーフミラー２２は、書込装置７の描画光路に
対して４５゜をなすように設置されている。

【００１３】上記ガルバノミラー５７は、振動軸（回動
軸）５７ａが、レーザダイオード１６のレーザ光路に対
して４５゜傾けて設けられ、該振動軸５７ａを中心に、
紙面の手前、奥方向において往復回動（振動）するよう
に構成されている。またガルバノミラー５８は、ガルバ
ノミラー５７により走査されるレーザ光を受け得る位置
に配置され、ガルバノミラー５７の振動軸５７ａと直交
する振動軸（回動軸）５８ａを中心に往復回動（振動）
するように構成されている。これらガルバノミラー５
７、５８は、マイクロコンピュータ等の制御部３７の指
令に基づき所定のタイミングで振動して、ビーム整形部
２１を透過したレーザダイオード１６からのレーザ光
を、平行方向と垂直方向（主走査方向と副走査方向）に
走査する（二次元的に振る）ことができる。書込装置７
は即ち、制御部３７の指令に基づき、ガルバノミラー５
７、５８を振動させると共に、レーザ光のスポットが予
定位置に達したと看なされた時点でレーザダイオード１
６を発光させて、レーザ光を二次元的に振るベクタース
キャン方式で制御される。

【００１４】上記ｆθレンズ６は、液晶セルプレート４
の走査面上においてレーザ光（描画光）のスポット位置
が、傾きθに比例せず、走査面の上方ほど tanθで速く
走査してしまうという問題を解消するもので、凹レンズ
と凸レンズを数枚組合わせ、走査面上での走査距離をｆ
θとして傾きθに比例させ、描画光を等速で走査するこ
とができる。

【００１５】また投影装置８は、キセノンランプ等から
なる投影光源４２、反射器４３、コリメートレンズ４４
及びコールドフィルタ４６をハーフミラー２２より光路
前方側に有し、投影レンズ４５を予熱装置３１より光路
後方側に有している。投影装置８は、投影光源４２から
コリメートレンズ４４とコールドフィルタ４６を介して
照射する投影光がなす投影光路を、レーザダイオード１
６から照射される描画光がなす描画光路と直交させるよ
うに配置されている。該コールドフィルタ４６は、熱書
き込み液晶セル９を所定温度以上に加熱させないため、
投影光源４２からの投影光の熱を吸収するものである。
また投影光源４２は、液晶保持器１５に保持された液晶
セルプレート４に対し、そのガラス基板１３ａ、１３ｂ
の描画領域の全面に、スイッチのオンオフにより選択的
に投影光（照明光）を与える。この投影光は、投影光源
４２から照射された後、ハーフミラー２２の表面側で９
０゜反射されて、予熱装置３１内の熱書き込み液晶セル
９に向かう。なお、上記コリメートレンズ４４、コール
ドフィルタ４６、ハーフミラー２２及び投影レンズ４５
により投影光学系が構成されている。

【００１６】上記熱転移型液晶１２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。従って、熱書き込み液晶セル９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、
また低出力のレーザパワーでの書き込みが可能となる。

【００１７】上記予熱装置３１は、これを実現させるた
めのもので、前後に透明基板３３ａ、３３ｂを備え内方
空間Ｓを密閉したケーシング３２と、この内方空間Ｓに
おいて熱書き込み液晶セル９を上下から保持するマウン
ト３５ａ、３５ｂと、この内方空間Ｓの熱気を強制的に
循環（対流）させる複数のファン３４とを有している。
予熱装置３１はまた、内方空間Ｓの空気を加熱する面状
透明発熱体３８ａ、３８ｂを、マウント３５ａ、３５ｂ
の前後に有し、この面状透明発熱体３８ａ、３８ｂによ
って発熱された内方空間Ｓの温度を検知する温度センサ
３９を有している。ファン３４と面状透明発熱体３８
ａ、３８ｂと温度センサ３９は、制御部３７に接続され
ている。

【００１８】制御部３７は、温度センサ３９の検知信号
に基づいて面状透明発熱体３８ａ、３８ｂへの通電と、
ファン３４の駆動を行ない、内方空間Ｓの空気を適宜加
熱保温して、予め設定されたバイアス温度にする。この
内方空間Ｓ内の温度は、ファン３４で強制循環されるた
め、極めて均一な温度分布とされる。これにより、熱書
き込み液晶セル９はバイアス温度で均一に予熱されるた
め、熱転移型液晶１２への書き込みの際、到達温度差や
冷却スピードの差が生じることがなく、描画像全体にコ
ントラスト差が生じる等の不具合は招かない。

【００１９】上記マウント３５ｂには、所定の状態にセ
ットされた熱書き込み液晶セル９の露出電極５２ａと５
３ａに接触して導通する、一対の電極４０ａ、４０ｂが
設けられている。この電極４０ａ、４０ｂには、リード
線３６ａと３６ｂを介して消去用交流電源Ｂが接続され
ている。マウント３５ｂ、リード線３６ａ、３６ｂ、消
去用交流電源Ｂ、及び制御部３７により消去装置５が構
成されており、この制御部３７に基づく消去用交流電源
Ｂから消去用消去用電圧が供給されると、この電圧が露
出電極５２ａ、５３ａと透明電極膜５５を介して熱転移
型液晶１２に印加されて、液晶セルプレート４の描画領
域に描画された描画像が消去される。

【００２０】以上の構成を有する本液晶表示装置１０
は、次のように作動する。先ず、マウント３５ａ、３５
ｂに、描画像が書き込まれていない熱書き込み液晶セル
９をセットする。この状態において、図示しないメイン
スイッチをオンすると、制御部３７の指令に基づき、面
状透明発熱体３８ａ、３８ｂに電力が供給されると共に
ファン３４が駆動されて、予熱装置３１の内方空間Ｓが
次第に加熱される。そして、内方空間Ｓの温度が所定の
バイアス温度に達したことが温度センサ３９によって検
知された時点で、描画像の書き込み可能な状態となる。

【００２１】そして、液晶保持器１５の露出電極５２
ａ、５３ａに消去用電圧を加えない状態において、制御
部３７が描画処理を開始すると、ガルバノミラー５７、
５８が適時振動されると共にレーザダイオード１６が適
宜オンオフされ、ビーム整形部２１で整形されたレーザ
光が、ｆθレンズ６とハーフミラー２２を透過し、透明
基板３３ｂと面状透明発熱体３８ｂを透過して、集光ビ
ームスポットとして液晶セルプレート４の描画領域に照
射される。熱書き込み液晶セル９は、レーザ光がオンし
ているときにはレーザ光の照射によって像が形成される
が、レーザ光がオフしているときには像が形成されない
ので、このレーザダイオード１６のオン／オフ制御によ
ってドット状に散乱状態部が形成され、周知の通り、こ
のドットの集合によって文字、図形等の描画像が描かれ
る。

【００２２】この後、書込装置７をオフした後、投影装
置８をオンすると、投影光源４２が投影光の照射を開始
するため、この投影光が、直接或は反射器４３で反射し
てコリメートレンズ４４に入射し、平行光とされた後、
ハーフミラー２２で９０゜偏向されて熱書き込み液晶セ
ル９に入射する。この投影光は、液晶セルプレート４の
熱転移型液晶１２を透過した後、投影レンズ４５を介し
て、この熱転移型液晶１２に書き込まれた描画像をスク
リーン４１に拡大投影する。

【００２３】そして次の描画像を投影すべく、図示しな
い切換スイッチをオンすると、制御部３７の指令によ
り、画像消去用交流電源Ｂからリード線３６ａ、３６ｂ
と電極４０ａ、４０ｂを介して熱書き込み液晶セル９の
露出電極５２ａ、５３ａに消去用電圧が与えられる。こ
れにより、一定温度以上に加熱されて散乱状態に転移さ
れ所定の描画像を描画された熱書き込み液晶セル９は、
該散乱状態が透光状態に戻されて、書き込まれた描画像
が消去される。さらにこの状態から、上記描画処理を再
び開始される。

【００２４】なお、ハーフミラー２２に代えて、通常の
反射ミラー（位置切替ミラー）を用いることができる。
その場合、この反射ミラーは、図１のハーフミラー２２
の上部に二点鎖線で示した回動軸ｐを中心に回動可能に
設けられ、描画時には上方に向けて回動される。

【００２５】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、熱書き込
み液晶セルに描画像を書き込む工程と、この描画像を投
影する工程と、この描画像を一旦消去して新たに書き込
む工程とを、１つの装置で便利に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による液晶投影装置の主な光学系を概略
的に示す図である。

【図２】同液晶投影装置で用いる熱書き込み液晶セルを
示す分解斜視図である。

【図３】同熱書き込み液晶セルの側面図である。

【符号の説明】

４液晶セルプレート５消去装置（消去手段）７書込装置（書込手段）８投影装置（投影手段）９熱書き込み液晶セル１０液晶投影装置１０ａ装置本体１２熱転移型液晶１３ａ１３ｂガラス基板（透光性部材）１５液晶保持器１６レーザダイオード（光源）２２ハーフミラー３１予熱装置３５ａ３５ｂマウント３６ａ３６ｂリード線３９温度センサ４０ａ４０ｂ電極４１スクリーン５２ａ５３ａ露出電極（消去用電極）Ｂ画像消去用交流電源

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者山本清東京都板橋区前野町２丁目36番９号旭光学工業株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】装置本体内に、一定温度以上に加熱され
ると熱転移型液晶が透光状態から散乱状態に転移して描
画像が形成される熱書き込み液晶セルを固定し、この熱書き込み液晶セルに所要の描画像を描画熱源によ
り繰り返し書き替え可能な書替手段と、この書替手段に
よる描画像を装置本体外方に投影する投影手段とを該装
置本体に一体に備えたこと、を特徴とする液晶投影装
置。
【請求項２】請求項１において、書替手段は、レーザ
光源を描画熱源とする書込装置と、熱書き込み液晶セル
に形成された描画像を消去する消去装置とからなる液晶
投影装置。
【請求項３】請求項２において、投影手段と書込装置
とはそれぞれの光路が互いに直交する関係で配置されて
いる液晶投影装置。
【請求項４】請求項３において、投影手段及び書込装
置それぞれから照射される投影光と描画光が交差する位
置に、投影光は熱書き込み液晶セルに向けて反射させ描
画光は熱書き込み液晶セルに向けて透過させるハーフミ
ラーが備えられている液晶投影装置。
【請求項５】請求項３において、投影手段及び書込装
置それぞれから照射される投影光と描画光が交差する位
置に位置したとき、投影光を熱書き込み液晶セルに向け
て反射させ、この交差位置から退避したとき、描画光を
熱書き込み液晶セルに向けて通過させる位置切替ミラー
が備えられている液晶投影装置。
【請求項６】透光性部材の間に熱転移型液晶を封入し
た液晶セルプレート；この液晶セルプレートを定位置に
保持すると共に、該プレート内部の熱転移型液晶全体に
消去用電圧を与える消去用電極を備えた液晶保持器；こ
の液晶保持器に保持された液晶セルプレートの描画領域
に対し、その透光性部材を介して、描画光を与える書込
手段；上記液晶保持器の消去用電極に選択的に消去用電
圧を与える消去手段；上記液晶保持器に保持された液晶
セルプレートに対し、その透光性部材の描画領域の全面
に選択的に照明光を与える光源；及び、この光源によって照明された液晶セルプレートの描画領
域の像を投影する投影光学系；を備え、上記書込手段は、上記液晶保持器の消去用電極に消去用
電圧を加えない状態において、液晶セルプレートの透光
性部材を介し、熱転移型液晶に描画光を与えて所要の情
報を書き込み、上記光源は、書込手段による書き込みが終了した状態
で、点灯されて液晶セルプレートを照明し、上記消去手段は、液晶セルプレートへの描画情報を消去
するときに、消去用電極に消去用電圧を与えることを特
徴とする液晶投影装置。