JPS6286330A - カラ−熱書込み液晶ライトバルブ - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明はカラー熱書込み液晶ライトバルブに関する。

〔従来の技術〕

近年、コンピュータを用いた画像処理、新聞紙面の編集
、ＬＳＩ（Ｚ）設計では高精度、且つ部分的に書き加え
可能なティスプレィが望まれている。

高分解能２０００本以上のディスプレイ装置としては液
晶ヘレーザ光で熱書込みをするディスプレイがあり、こ
の熱書込み液晶ディスプレイについては、例えば雑誌「
プロシーテイング・オブ・ザ・ニス・アイ・デー（Ｐｒ
ｏｃｅｅｃＨｎｇ　ｏｆ　ｔｈｅ　８　、　Ｔ　。

Ｄ、）ｊ　１９７８年１〜７頁に記載の論文［レーザ選
択液晶投射ディスプレイ（ＬＡＣＥ几−Ａ　］）　Ｄ几
Ｅ８ＳＥＤ　　ＬＩＱＩＤ　　ＣＲＹＳ’ｌ’ＡＬ　　
ＰＲＯＪＥＣ’ｒＩＯＮ　　ＤＩＳＰＬＡＹ）Ｊ　に畦
しく述べられている。

この論文によれば、第５図に示すような液晶ライトバル
ブ２９にレーザ光２０による走査で画像を記録し、投射
光２１を入射９反射させて上記画像をディスプレイする
ことができる。液晶ライトバルブ２９は光吸収膜２３．
アルミ反射膜２４゜液晶配向膜２８を形成した／ガラス
基盤２２と、透明電極膜２６．液晶配向膜２８を形成し
たガラス基盤２７とで液晶材２５をはさんだ構造をもっ
ている。レーザ光２０が液晶ライトバルブ２９に入射す
ると、レーザ光２０が光吸収膜２３に吸収されて熱に変
換され、アルミ反射膜２４．液晶配向膜２８を伝わって
液晶材２５の温度を上昇させる。液晶材２５としてはス
メクチック液晶が使われ、スメクチック液晶は温度を上
昇させることによってネマチック相、液体相に変化し、
レーザ光２０が取り除かれた時に急冷されることによっ
て、液体状態のランダムな液晶分子の配向状態が凍結さ
れて散乱板は投射光２１によって読み出され、スクリー
ン上に画素としてディスプレイされる。

熱書込みの液晶ディスプレイは液晶の散乱、非散乱を用
いて表示するものであるから５表示は白黒のパターンに
なる。少なくとも３色のカラー表示を竹う方法について
は、％願昭６０−１２１０３６「カラー熱書込み液晶投
射型ディスブｔ／イとその書込み方法」明細曹中に述べ
られている。上記発明によれば、液晶ライトバルブは、
特定の波長領域の可視光を０次方向に回折するように光
学的位相差を与えた回折格子から成るカラーフィルター
を３種類面内に周期的に配置した３色ストライプカラー
フィルターを内蔵しており、上記カラーフィルターは、
非常に細かい幅で形成することができ、耐光性・耐熱性
に優れているという特徴を持つ。また、レーザ光を液晶
ライトバルブに椎込む閾値以下の光量で走査せ１．め、
液晶ライトバルブ内の回折格子から反射回折された１次
回折光を受光すると、その１次回折光は、３種類のｈラ
ーフィルターに相当する回折格子の回折効率が異なるた
め、レーザ光の走査位置とカラーフィルターの位置とに
一対一とに対応して強度変調を受けており、受光器から
得られる電気信号から位置の基準にする特定のカラーフ
ィルターからの信号を抽出し、それを書込み位置基準の
クロック信号とすると、各カラーフィルターの位置への
書込みは、位置基準のクロック信号から適当な遅延時間
を設けてレーザ光に液晶ライトバルブに書込むに十分な
光量を与えることにより１位置精度良く各画素を智込む
ことがでへる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、カラーフィルターの位置に一対一に対応
１〜で強度変調を受けた１次回折光を受光（〜で得られ
る電気信号は、第４図（２）に示すよりに変調振幅が小
さく、また、書込み光量の変化に関係なく常に特定の色
のフィルターからの信号を抽出するためには、ゲート回
路を必要とし、信号処理が複雑になっている。

本発明の目的は、特定のカラーフィルターからの１次回
折光と他のカラーフィルターからの一次回折光とを分離
して受光でき、ゲート回路を用いずに１”込み光量の変
化に関係なく、また、変調振幅の大きい位置基準のクロ
ック信号が得られ、書込み位置制御の信号処理が容易に
なるカラー熱書込み液晶ライトバルブを提供することに
ある。

〔問題点を解決するための手段〕

５一 本発明のカラー熱書込み液晶ライトバルブは、透明基盤
と、Ｘ吸収膜と、光反射膜と、液晶配向膜と、液晶と、
液晶配向膜と、透明電極膜と、透明基盤とが順次積層さ
れて構成され、上記構成要素の間に特定の波長領域の可
視光を回折するように光学的位相差を与えた回折格子か
らなるカラーフィルターを少なくども二種類以上、面内
に周期的に配置したマルチカラーフィルターが形成さｎ
ているカラー熱書込み液晶ライトバルブにおいて、前記
マルチカラーフィルターの回折格子のうち、少なくとも
一徨類以上の回折格子の溝方向が他の回折格子の溝方向
と異なるように形成され構成される。

〔発明の原理と作用〕

光学的位相差を与えた回折格子からなるカラーフィルタ
ーを少なくとも二種類以上面内に周期的に配置したマル
チカラーフィルターは、投射光の特定の波長領域の可視
光のみを回折し、投射画面においてカラー表示を行う作
用を持つ他に、１込みレーザ光を液晶ライトバルブに誉
込む閾値以下、二゛儂− の光量で走査１〜．その回折光を受光することにより、
カラーフィルターと書込み光との相互の位置関係を知る
ことがで＾、位置精度の良い書込みを行えるという作用
がある。ここで、マルチカラーフィルターの回折格子の
うち、位置の基準にする少なくとも一種類以上の回折格
子の溝方向を他の回折格子の溝方向と異なるように形成
すると、書込みレーザ光を液晶ライトパルプに曹込む閾
値以下の光量で走査１−だ場合、位置の基準にする回折
格子からの回折光は、他の回折格子と溝方向が異なるた
め異なる方向に回折するので、他の回折光と分１１１１
！１〜て受光でき、受光して得られる電気信号は従来例
に比べて変刺振幅が大＾く、シかも曹込み光量の変化に
関係なく常に位置基準にする特定の色のフィルターから
の信号が得られる。従ってこの電気信号を書込みの位置
基準のクロ、り信号とすると、各カラーフィルターの位
置への書込みは、位置基準のクロック信号から適当な遅
妙時間を設けてレーザ光に液晶ライトパルプに書込むに
十分な光量を与えることにより、位置精度良く各画素を
書込むことが可能になる。

第６図は本発明に用いる回折格子によるカラーフィルタ
ーの原理を示す図である。第６図において、深さｄの矩
形状の凹凸をもつ基盤３００表向に反射膜３１をコーテ
ィングした反射型の回折格子があり、これに白色光３２
が入射した時、主に０次回新党３３．＋１次回折九３４
．−１次回折光３５が回折される。→−１次回折光３４
、−１次回折光３５は波長によって異なった方向に回折
され、その回折方向は回折格子のピッチに依存する。

正反射方向に戻る０次回新党３３０波長分布は深さｄに
依存する。

任意の波長λのＯ次回新党強度ηは光の進む媒質の屈折
率をｎとすれば次式で得られる。

３＝ｃｏｓ”　（２πｎｄ／λ）　　　　　　　−−−
−−−（１）（１）式が最大値１になるのは、格子の深
さｄが次式を満足する時である。

ｄ＝ｍλ／２ｎ　　　（ｍは整数）・・・・・・（２）
また、最小値０になるのは、格子の深さｄが次式を満た
す時である。

ｄ＝（２ｍ＋１）λ／４ｎ　　　（ｍＦ！、整数）−（
３）第７図は、屈折率ｎとして液晶の屈折率１５゜回折
格子の深さｄの値が（ａ）２９０　ｎｍ　、　（ｂ）５
２０ｎｍ　ｌ　（Ｃ）２４　ｏ　ｎｍの時のＯ次回新党
の波長分布を示す。各場合についての色は（ａ）青、（
ｂ）緑、（Ｃ）赤が得られる。

〔実施例〕

第２図は本発明によるカラー熱書込み液晶ライトパルプ
に用いるマルチカラーフィルターの実施例を示す図であ
る。マルチカラーフィルターは赤４１、緑４２．青４３
の３色で、液晶の屈折率が１．５の場合、回折格子の深
さはそれぞれ２９０ｎｍ。

５２０ｎｍ　、　２９０ｎｍ　、回折格子の格子定数２
／ｊｍであり、１０μｍ×３０μｍの大きさで１画素を
形成している。従って３０ｍｍ角のガラス基盤には赤、
緑、青のフィルターがそれぞれ１００ＯＸ１０００画素
配置できる。ただし、回折格子の格子定数は３′ＰＭ類
とも叫しくなくても良い。

ガラス基盤上に第２図の回折格子を刻印するには、始め
に一種類のカラーフィルターの回折格子をフォトレジス
トでマスキングしたガラス基盤に化学エツチング、イオ
ンミーリング等によって形成し、この手順を位置、深さ
を変えて２度繰り返すことにより、３色カラーフィルタ
ーの回折格子を形成すれば良い。この他にも感光性樹脂
のバター二／グで回折格子を形成するか、レプリカをと
ってプラスチック樹脂に転写して回折格子を形成しても
同様のマルチカラーフィルターが得られる。

ガラス基盤の屈折率が１．４７．誉込みレーザ光の波長
が０．８３μｍの場合、赤、緑、青のカラーフィルター
に相当する回折格子の１次光回折効率はそれぞれ８．３
％、９．２チ、０３％であるので、１次回折光を受光し
て誉込み位置の基準の信号粒得るのは、赤もしくは緑か
らの１次回折光を用いるのが適当であり、第２図では緑
のカラーフィルター４２の回折格子のみ溝３５の方向を
他の赤、青のカラーフィルター４１，４３の回折格子の
ｎ４４゜４６の方向と異なるように形成しである。マル
チカラーフィルターは、赤、緑、青の３色の他にも、青
緑、紫、黄の３色、或いは青緑、紫、黄、赤のｌＯ− ４色でも可能であり、位置基準の信号を得るために、そ
の中の１色もしくは２色カラーフィルタの回折格子の溝
方向を他の回折格子の溝方向と異なるように形成しても
良い。

第１図は本発明によるカラー熱書込み液晶ライトバルブ
の一実施例の斜視図である。カラー熱書込み液晶ライト
バルブ１は、第５図の液晶ライトバルブに比較して、書
込みレーザ光２側のガラス基盤４に第２図の回折格子５
が刻印されているのが異なる。ガラス基盤４上に光吸収
膜６としてＣｄを含む■−■族化合物半導体膜、Ｔｅを
含む■−■族化族化合物半導体膜１吸素吸収誘電体長干
渉膜を蒸着婢で形成し、さらに反射膜７としてＡＩ膜を
蒸着し、その上に液晶配向膜８として高分子膜や争（蒸
着の８ｉ０膜叫を形成する。また、他方の基盤１１には
透明電極膜１０としてＩＴＯ（インジウム・ナイン・オ
キサイド）膜を付け、さらに液晶配向膜８を形成する。

液晶９としてはスメクチック液晶、例えば０ＣＢＰ（オ
クチル・シアン・ビフェニール）やＤＣＢＰ　（テシル
ーシアノ・ビフェニール）、またはこれらの混合材料を
用いることができる。

このようにして構成されるカラー熱寝込み液晶ライトバ
ルブ１の１−込みは、レーザ光２を照射することにより
従来と同様にお・こなわれる。カラー画像発生のために
、例えば赤、緑、青のカラーフィルターを用いる場合、
赤色の画像を得るには、緑と青のカラーフィルターに対
応する液晶部分にレーザ光で書込めば良い。緑、青色の
画像を得るには、同様に七ねそれ赤と青、赤と緑のカラ
ーフィルターに対応する液晶部分にレーザ光で曹込めば
良い。黄、紫、青緑色は加法混色によって得られる。さ
らに書込みのレーザ光量を制御し階調を与えると、フル
カラー画像が実現できる。

光走査書込み光学系の非直線性に関わりなく、各カラー
フィルターの位置を選択し、レーザ光２を照射して液晶
に１・込むには、レーザ光２と各カラーフィルターとの
位置関係を知る必撤がある。

このためにレーザ光２け光偏向器３による水平方向走査
期間中、液晶ライトバルブ１に書込む閾値以下の一定光
量で走査する。レーザ光２が赤、青のフィルターに相当
する回折格子上を走査した場合、破線で示す＋１次回折
光１２．−１次回折光１３が反射回折【〜、緑のフィル
ターに相当する回折格子上を走査（〜だ場合、点線で示
す＋１次回折光１４．−次回折光１５が反射回折する。

このように緑色のフィルターに相当する回折格子からの
±１次回折光１４．１５は他の±１次回折光１２゜１３
と回折方向が異なり、受光器１６により分離して受光で
きる。たたし、±１次回折光１４　、１５のうち少なく
とも一方を受光すれば良い授光器から得られる電気信号
はレーザ光２が位置の基準にする緑色のカラーフィルタ
ー上を走査している時のみ得られるので、これを位置基
準のクロック信号とすることができる。各カラーフィル
ターの位置への書込みは、赤、緑、青の画信号がある場
合に、位置基準のクロック信号から適尚な遅延時間を設
けて、レーザ光に液晶ライトバルブに書込むに十分な光
量を与えることにより行われる。

第３図は１次回折光を受光して得られた電気信号の実施
例を示す図である。第４図の従来例に比べて、ゲート回
路を用いずに、１：込み光音の変化に関係なく変動振幅
の大きい書込み位置制御用のクロック信号を得ることが
できる。

〔発明の効果〕

以上詳細に述べた様に、この発明は曹込み光量の変化に
関わらず書込み位置制御用のクロック信号を位置基準と
した特定の色のフィルターから常に得ることができるの
で、精度良く各画素をカラーフィルターの位置に書込み
、混色を防いだ高彩度カラーティスプレィが可能となる
効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるカラー熱書込み液晶ライトバルブ
の一実施例を示す斜視図、第２図は本発明によるカラー
熱書込み液晶ライトバルブに用いるマルチカラーフィル
ターの実施例を示す図、第３図は本発明により得られる
受光器信号を示す図、第４図は従来の受光器信号を示す
図、第５図は従来の液晶ライトバルブを示す断面図、第
６図、第７図は本発明に用いる回折格子の波長選択の原
理をボす図である。 ■・・・・・・カラー熱書込み液晶ライトバルブ、２・
・・・・・レーザ光、３・・・・・・光偏向器、４・・
・・・・ガラス基盤。 ５・・・・・・回折格子、６・・・・・・光吸収膜、７
・・・・・・反射膜、８・・・・・・液晶配向膜、９・
・・・・・液晶、１０・・・・・・透明電極膜、１１・
・・・・・ガラス基盤、１２・・・・・・＋１次回折元
、１３・・・・・・−１次回折光、１４・・・・・・＋
１次回折光、１５・・・・・・−１次回折光、１６・・
・・・・受光器、１７・・・・・・曹込みレンズ。 第　２　図 茅　３　　図 茅　４　図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 透明基盤と、光吸収膜と、光反射膜と、液晶配向膜と、
   液晶と、液晶配向膜と、透明電極膜と、透明基盤とが順
   次積層されて構成され、上記構成要素の間に特定の波長
   領域の可視光を回折するように光学的位相差を与えた回
   折格子からなるカラーフィルターを少なくとも二種類以
   上面内に周期的に配置したマルチカラーフィルターが形
   成されているカラー熱書込み液晶ライトバルブにおいて
   、前記マルチカラーフィルターの回折格子のうち少なく
   とも一種類以上の回折格子の溝方向が他の回折格子の溝
   方向と異なるように形成されていることを特徴とするカ
   ラー熱書込み液晶ライトバルブ。