JPS6256931A

JPS6256931A - 投写型液晶表示装置

Info

Publication number: JPS6256931A
Application number: JP60197911A
Authority: JP
Inventors: Shohei Naemura; 省平苗村; Keiichi Kubota; 恵一窪田
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1985-09-06
Filing date: 1985-09-06
Publication date: 1987-03-12

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、ライトパルプ上に書込んだ画像を投映して表
示するための投写型液晶表示装置に関する。

（従来技術とその問題点）投写型の表示装置は、大画面表示が可能であることから
、教育用、余塵・講演用、娯楽用等に広く需要が見込ま
れており、その方式もカンード・レイ・テニープ（ｅｎ
’ｒ）　　表示画面を直接拡大投映する方式や油膜上に
書込んだ画像を投映する方式等が実用化されている。し
かし、ｃ　ｌａ　Ｔ方式は画面が暗いという欠点を鳴し
、更に両方式とも装置が極めて高価である点が共通した
欠点である。

近年、これらの欠点を克服した新しい投写型大画面表示
方式として液晶表示装置を用いる方式が盛んに研究され
ている。

投写１（ｌｌｌ両画面表示用いられる液晶表示装置は画
像書込方法によって、マｌ−ＩＪクス電極による電界書
込型、Ｃル゛Ｐによる光書込型、レーザにょる熱書込型
に大別される。これらの中で、熱書込型は、低価格であ
るという液晶表示装置共通の長所に加えて、高分解能が
得られる等の優れた性能をを有しており、投写型液晶表
示装置の研究開発の主流となっている。この方式は、レ
ーザ光を吸収して熱に変換する機能をもった光吸収膜を
備えた液晶パネル上を、レーザ光を強度変調しながら二
次元的に走査し、液晶の熱光学効果に基づいて、強いレ
ーザ光の照射を受けて昇温した部分の液晶が光散乱状態
になるのを利用して表示画像を書込む方式である。すな
わち、レーザ光は極めて細く絞り込むことができるので
、高解像度の表示が可能な反面、レーザ光を二次元的に
走査して一画面を構成するために書込速度が遅く、ＴＶ
画１面等の動画表示ができない欠点を有している。一方
、マトリクス１１５方式電界書込型や、ＣＢ、Ｔ方式光
書込型はいずれも動画表示の可能な高速書込み性を有し
ているが、前者は電極形成上、高解像度化に限界があり
、後者もＣＢ、Ｔ画面で解像度が制約されて、いずれも
レーザ熱書込型はどの高解像度は得られない。このよう
に従来は、高解像度でかつ動画表示がｂ」能な投写型液
晶表示装置というものは得られず、低価格の液晶表示装
置で、例えば大画面の高精細°Ｐｖ表示を行なうのは不
可能であった。

（発明の目的）本発明の目的は、高解像度のＴＶ表示が可能でかつ低価
格化の可能な投写型液晶表示装置を提供することにある
。

（発明の構成）本発明の投写型液晶表示装置は、線状光源と、一次元の
画素配列を形成する透明電極を設けた２枚の基板の間隙
に強誘電性液晶を挾持してなる液晶光シャッターと、１
枚には光導電体膜を設けた２枚の電極基板の間隙に液晶
を挾持してなる液晶パネルと、前記線状光源から発光さ
れ前記液晶光シャッターによって一次元方向に空間的に
強度変調を受けた線状光束を前記導電体膜上に前記一次
元方向と直交する方向に走督する走査手段と、前記線状
光束が前記光導電体膜の光導電効果によって生じさせる
前記液晶に印加される電圧の強度分布に従って電気光学
効果によって前記液晶に形成される画像をスクリーン上
に投写する投写平膜を含んで構成される。

（発明の作用・原理）本発明の投写型液晶表示装置の動作を説明するために、
まず液晶光シャッターの動作を説明する。

第２図は本発明の投写型液晶表示装置を構成する液晶光
シャッターに用いられる強誘電性液晶の動作を説明する
図である。第２図に示すように自発分極２１をもった液
晶分子２２が層構造をとると同時にらせん構造を形成し
ている。このような液晶の一例はカイラルスメクチ、り
液晶とよはれる種類のものである。このままでは自発分
極性らせん軸２３のまわりに均一に分布して打消しあっ
ているが、このような液晶を、そのらせん軸と平行な２
枚の基板で挾み、かつその間隙、すなわち液晶の厚さを
少なくともらせん構造のピッチ長以下に薄くすると、液
晶分子２２は自発分極２１が基板に対して垂直となるよ
うな２つの配向状態のいずれかに強制的に配向させられ
る。第３図はその様子を示す図であり領域Ａは自発分極
２１が下側の基板３１に向いた状態、領域Ｂは自発外＠
２１が上側の基板３２に向いた状態である。第４図は、
第３図に示す状態を基板の上面からみた図であり、領域
Ａと領域Ｂとでは液晶分子が４１，４２の異なる配向状
た４をとっていることを示［７ている。

例えば、第４図に示すような状態を２枚の互いに偏光方
向が直交する偏光板で挾み、かつ１枚の偏光板の偏光方
向４３を配向状態・１１の液晶分子の方向に一致させて
観察すると、領域Ａは暗くみえ、領域Ｂは明るくみえる
。１）６域Ｂが最も明るくみえるのは配向状態４２の液
晶分子の方向が２枚の偏光板の偏光方向（互いに直交）
の中間方向、すなわち２枚の偏光板の偏光方向そ九ぞれ
から４５゜すれた場合であることは容易にわかる。

このように、強ｅｊ電性を示すカイラルスメクチック液
晶を極めて間隙の挾い２枚の基板で挾むと、液晶分子は
光学的に識別される２つの配向状態のいずれかをとるよ
うになる。しかも、強蒋電性液晶はその自発分極が外部
電界と直接的に応答して、電界方向に配向する。従って
、外部から基板と直交する方向の直流電界を印加して、
その向きを反転すると、それに応じて自発分極の向きが
反転する。すなわち、第４図の領域Ａと領域Ｂとが電気
的にスイッチングされる訳で、これは２枚の基板の内面
に透明電極の類を形成しておくことによって容易に実現
できる。しかも、この電気的スイッチング現象が自発分
極と外部電界との直接的な応答によるものであるために
極めて高速であり、例えばアプライド・フィツクス・レ
ターズ（ＡｐｐｌｉｅｄＰｈｙｓｉｃｓ　Ｌｅｔｔｅｒ
ｓ）の第３６巻、第１１号（１９８０年発行）の８９９
頁から９０１頁にかけて掲載されたノーｘルーｘ−−ク
ラーク（Ｎｏｅｌ　Ａ、　Ｃ１ａｒｋ）とスペア−チー
・ラゲルパル（Ｓｖｅｎ　Ｔ、Ｌａｇｅｒｗａｌｌ）の
論文によるとマイクロ秒程度の高速応答も確認されてい
る。

（実施例）次に本発明について図面を参照して説明する。

第１図は本発明の一実施例の構成図である。紙面と直交
する方向の線状光源１を発した光束２は、液晶光シャ、
ター３で強度変調を受けて光束２′となり、回転多面鏡
４によって反射され液晶パネル５に達する。

第５図は、第１図に示す液晶光シャッター３の正面図で
、強誘電性液晶を挾む２枚の基板５１および５２に形成
する電極５３および５４を例えば図示のような形状にし
て電極５３および５４の交差する部分で形成される画素
５５が一次元の配列（第１図における紙面と直角な方向
の配夕１袷なすようにし、この画素５５の配列と並行の
線状光源１からの光束２を画素５５の配列に入射させる
と共に、この画素５５の配列の各電極５３に画像に応じ
た信号電圧を印加することによって、画素５５の配列を
通過した線状光束２′は一次元方向に空間的に強度変調
を受けることになる。

次に、この強度変調を受けた線状光束２′を照射するこ
とによって、液晶パネル５に画像を書込む動作について
説明する。第６図は第１図に示す液晶パネル５の断面図
である。６１および６２はガラス基板で、その内面には
それぞれ透明電極６３および６４が形成され、さらに１
枚の基板６１には光導電体膜６５、遮光膜６６、ミラー
６７が設けられ、２枚のガラス基板６１．６２の間隙に
は液晶６８が挾まれている。液晶６８は例えは）１イプ
リ、ド電界効果モードの名称で公知の動作をするネマチ
、り液晶である。このような構造の液晶パネル５に、第
６図の紙面に垂直な方向に一次元の空間的強度変調を受
けた前述の線状光束２を照射し、画像信号を線順次に切
換えつつ、線状光束２を第６図の下方、７１の方向に走
査する。すなわち強度変調を受けて液晶光シャッター３
を透過した光束ｒは回転多面鏡４によって反射され、第
６図の構成の液晶パネル５の光導電体膜６５上に集光さ
れる。光束２′は回転多面鏡４の回転によって光導電膜
６５上を第１図の右から左の方向に走査される。

この光束２′の走査によシ二次元画像が液晶パネル５の
光導電体膜６５上に形成される。前述の液晶光シャ、タ
ー３はマイクロ秒台で険めて高速にオンオフするので、
例えば線順次走査で走査本数が１０００本の画面をフレ
ーム時間３０ミリ秒で形成することも容易に可能である
。（この場合は１本あたり３０マイクロ秒の走査となる
。）しかし、このようにして光導電体膜６５上に形成さ
れた画像は線順次に消滅し、このままでは二次元画像と
して視認することはできない。液晶パネル５はＣの画像
をｉＪ視化するだめのものである。

液晶パネル５の液晶６８の階には電極６３＞よび６４を
介して、電源６９によって交流電圧が全面に印加されて
いる。しかし、　ｆｔｆｆ１６３と６４の間隙には液晶
６８の層と直列に光導電体１ｉｉ１６５が挿入されてお
り、この膜６５は光照射をうけない一暗状態においては
液晶と較べて高抵抗であるために外部から印加された″
ｉ也圧は液晶には作用しない。

しかし、前述のごとくして光導電体膜６５上に形成され
た画像に対応して、光照射をうけた部分は光導電体膜６
５が部分的に低抵抗となり、この部分に対応する液晶６
８には外部からの電圧が作用する。このようにして、光
導電体膜６５上に形成された明暗による画像は、液晶６
８に作用する電圧の強度分布像に変換され、それに応じ
て液晶６８が公知の電気光学効果によって可視画像を形
成する。

例にあげたハイプリ、ド電界効果モードは印加電圧の高
速変化に対応して累積応答を示し、残像効果によって、
液晶パネル５の液晶層に形成された画像は線順次リフレ
ッシュ簀込みによっても可視像として視認される。累積
効果・残像効果によらず、例えば前述の強誘電性液晶の
高速メモ＋７−型の電気光学効果を用いても液晶パネル
に可視画像を形成できるのは勿論であり、液晶パネルに
用いられる液晶の動作モードはどのようなものでもよい
。

本実施例では、このようにして液晶パネル５に形成され
た画像は、第１図に示すキセノンランプ６を光源とする
通常の投写光学系８を用いてスクリーン７上に投写され
る。第６図の液晶パネル５では投写光７２を反射するミ
ラー６７と、投写光が光導電体膜に照射されて誤動作す
るのを防ぐための遮光膜６６が形成されている。

このように本実施例においては、高速動作が可能な液晶
光シャッター３を用いることによって線順次で高速の画
像書込みが可能となり、Ｔ、Ｖ画面のような動画表示も
可能で、かつ画素数・走査本数ともに充分に多くするこ
とができるので高Ｍ像就の表示が可能となる。表示画面
の大きさは、投写型であるので任意に設定できることは
言うまでもない。また、液晶光シャッター３や液晶パネ
ル５等の光学素子が極めて低コストで製造できることは
周知であり、従来の投写型表示装置と較べて充分に低価
格化が可能である。

本実施例においては、液晶光シャッター３の画素５５の
配列は、１ミリメートルあたり１６画素で約６４ミリメ
ートル長にわたって１０２４画素が形成され、駆動回路
素子数を低減して低価格化を図る目的で８画素毎が画素
群を形成して、いわゆる８分の１デユーテイの時分割駆
動を行なっている。１　ｔｉ素あたりの駆動時間は４マ
イクロ秒であるので、全画累の駆動時間に′ｉ、３２マ
イクロ秒である。

Ｉ巳１転多ｊｉｉｔ説４の回転による光束２′の光叫電
体膜６５上の走査長は約６４ミリメートルであり、フレ
ーム時間は３３ミリ秒、１走査本あたりの所要駆動時間
３２マイクロ秒であるから、走Ｍ本１０２４本がｈＪ能
である。すなわち、３３ミリ秒のフレーム時間で１０２
４Ｘ１０２４画素の書込みが可能となり、高昂、１．ｉ
Ｒ’１１’　Ｖ両’ａ６の表示がｎ］能である。

本実施例の液晶パネル５の光導′ｒ一体膜６５は、硫化
カドミウム腔であり、悪光模６６はカドミウムデルルル
膜、ミラー６７す、訪寛体ミラーである。

’、！：　７′ｉ：本実に例の液晶４・具体的に示せば
、通常のツ・ｆスト洋マチック型のネマチック沿Ｊムで
あり、ハイブリッド電界効果モードで動作する。従って
、１反晶パネル５には偏光子が取付けられているが図で
は省略しプζ。これは液晶光シャッター３についでも同
じである。本実施例の泣品パネル５における画体表示の
応答速朋は約３０ミリυ）である。

表示画像は５００Ｗのキセノンランプ６を光源とする投
写ブＣ二学糸によって１．５ツートル角のスクリーン７
上に投写される。スクリーン上での明るさは約３００フ
ートランバートでちり、表示コントラストは５：１であ
る。

（発明の効果）以上述べたように１本発明によれば高解像度のＴＶ表示
が可能な画面を投写でき、かつ低価格化の可能な投写型
液晶表示装置が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の構成図、第２図は液晶光シ
ャッターに用いられる強誘電性液晶の液晶分子が形成す
るらせん配列状態を示す模式図、第３図および第４図は
それぞれ強誘電性液晶分子のらせんが消滅した記号１１
状態を模式的に示す側面図および平面図、笥５図は第１
図に示す液晶光シャッターの正面図、４５６図は第１図
に示す液晶パネル５の断面図である。図において、１・・・・・・線状光源、２，２′・・・
・・・光束、３・・・・・・液晶光シャッター、４・・
・・・・回転多面鏡、５・・・・・・液晶パネル、６・
・・・・・投写用光源、７・・・・・・スクリーン、２
１・・・・・・自発分極、２２・・・・・・液晶分子、
２３・・・・・・らせん軸、３１．３２・・・・・・基
板、４１゜４２・・・・・・液晶分子がとる配向方向テ
〒モ、４３・・・・・・直交する２枚の偏光板のうちの
１枚の偏光方向、５１．５２・・・・・・ガラス基板、
５３．５４・・・・・・透明電極、５５・・・・・・画
素、６１．６２・・・・・・ガラス基板、６３．６４は
透明電極、６５・・・・・・光導電体膜、６６・・・・
・・遮光膜、６７・・・・・・ミラー、６８・・・・・
・液晶、６９・・・・・・電源、７１・・・・・・光束
２の走査方向、７２・・・・・・投写光を表わす。奉ｌ　図第２図らぜんヒーツケ磐３　凹第４目革Ｓ　凹第６　凹

Claims

【特許請求の範囲】

線状光源と、一次元の画素配列を形成する透明電極を設
けた２枚の基板の間隙に強誘電性液晶を挾持してなる液
晶光シャッターと、１枚には光導電体膜を設けた２枚の
電極基板の間隙に液晶を挾持してなる液晶パネルと、前
記線状光源から発光され前記液晶光シャッターによって
一次元方向に空間的に強度変調を受けた線状光束を前記
導電体膜上に前記一次元方向と直交する方向に走査する
走査手段と、前記線状光束が前記光導電体膜の光導電効
果によって生じさせる前記液晶に印加される電圧の強度
分布に従って電気光学効果によって前記液晶に形成され
る画像をスクリーン上に投写する投写手段を含むことを
特徴とする投写型液晶表示装置。