JP2716628B2 - 画像ディスプレーディバイス - Google Patents

画像ディスプレーディバイス

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は駆動電極と壁配向層を備
えた２枚のプレート間の液晶と、光学的に異方性の追加
高分子素子から構成される液晶セルを含んで成る画像デ
ィスプレーディバイスに関する。
【０００２】
【従来の技術】公知の方式において、液晶ディスプレー
又は液晶ライトバルブ等（以後、包括的に液晶セルと記
載する）には色々な目的から工学的に等方性の追加層又
は追加素子が設けられている。通常、例えば、高度に捩
れた（ｔｗｉｓｔｅｄ）ネマチック液晶ディスプレー
（ＳＴＮ又はＳＢＥ−ＬＣＤｓ）における典型的な黄色
又は青色の着色は黒−白コントラストを得るために複屈
折性の追加層で補正される。この追加層は液晶であるこ
とができ、電気光学的に活性な液晶ディスプレー（二重
層ＳＴＮ−ＬＣＤｓ）と同様にして構成される。非液晶
補正層、例えば光学的に異方性の高分子物質の「遅延」
箔も、しかし、知られている。これらの箔は従来機械的
延伸によって製造されていた。
【０００３】光学的に異方性の追加素子を液晶セルと共
に用いる他の適用例は、平面偏光された光の偏光方向を
回転させるために、或いは平面偏光された光から楕円偏
光された、又はその逆の光を発生させるためにλ／４プ
レート又はλ／２プレートの使用を含む。
【０００４】光学的に異方性の追加層又は素子は通常、
特に高分子箔の場合に、液晶と鏡を接するプレートに接
着される。これには追加の重要な処理工程（ブリスター
無しの又は塵埃無しの接着プロセス）が必要となる。加
えて、保護箔を接着剤表面から引き離すことによって静
電気が発生し、これらが塵埃を増加させ、液晶セルの出
力を低下させる。最後に、これら機械的に延伸された追
加層に、所望とされるパターンに従って変化する光学的
性質を与えることは不可能である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は従来技
術のこれらの欠点を取り除き、そして新規な液晶ディス
プレー及び投影の着想を具体化することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明によるこの目的に
対して、初めに述べた種類の画像描出ディバイスの場
合、その追加素子は配向した感光性ポリマーの層を含ん
で成る。
【０００７】本発明の説明の目的に対して、「感光性ポ
リマー」なる用語は偏光された光で光化学的に変性され
るポリマー又はポリマー組成物に対して用いられる。こ
の変性を以後重合又は光重合と称することとする。これ
については同時に出願された平成４年特許出願第１９８
７０７号明細書も参照されたい。
【０００８】本発明の１つの好ましい態様においては、
層は領域毎に変わる光学的性質を有する多数の個別領域
に分割されている。
【０００９】もう１つの好ましい態様においては、領域
は２つの異なる光学的性質が交互に現れる規則的グリッ
ドを形成している。
【００１０】光路差及び／又は屈折率の楕円面、即ちエ
リプソイド（ｅｌｌｉｐｓｏｉｄ）の配向は領域毎に変
化するのが好ましい。
【００１１】また、液晶は超捩りネマチック液晶であ
り、層がセルの固有の色を補正する光路差を有している
のが好ましい。
【００１２】別の態様として、そして所望によっては、
層はセルの色を変える光路差を有する。
【００１３】本発明の特に好ましい態様において、領域
はカラーディスプレー用に異なる色ピクセルを形成して
いる。
【００１４】本発明のもう１つの好ましい態様におい
て、各領域の光学的性質は異なる偏光方向をもたらし、
そのため異なるピクチャー項目を同時に表示することが
できるようになっており、そして好ましくはそれらの異
なるピクチャー項目は立体画像の右項目と左項目を含ん
で成る。
【００１５】本発明のもう１つの好ましい態様におい
て、追加素子はリアプロジェクション（ｒｅａｒ ｐｒ
ｏｊｅｃｔｉｏｎ）系の画像平面におけるスクリーンの
一部をなしている。
【００１６】本発明の実施例を添付図面を参照してここ
に説明する。
【００１７】定義された光路差、即ちリターデーション
δ Δｎ・ｄを有する透明なポリマー層を製造するのに
配向重合を用いることができる。ここで、Δｎ＝（ｎｅ
−ｎｏ）＝通常の屈折率ｎｅ間の、光で誘発される光学
的異方性であり、ｄはポリマー層の厚さである。光路差
δは照射期間と照射強度によって、また層の厚さｄによ
って決まり、そして０〜４００ｎｍの範囲の値を取る。
モノマーフィルムに偏光されていない光を照射する場合
はδ＝０である。またｎｅの方向性は重合に用いられる
平面偏光された光の振動方向によって決めることができ
る。振動方向は０〜１８０゜の範囲で変えることができ
る。
【００１８】パターン又は大面積の光学的遅延層は前記
の方法と材料を用いて製造することができ、これは新規
な液晶ディスプレーを製造する多数の可能性を切り開く
ものである。これら新規な液晶ディスプレーは透過又は
反射で作動させることができる。使用される電気光学的
効果は、一般的には、公知の場の効果、即ち捩りネマチ
ック効果（ＴＮ−ＬＣＤｓ）、超捩りネマチック効果
（ＳＴＮ−ＬＣＤｓ）、整列相の変形（ＤＡＰ−ＬＣＤ
ｓ）又は次の強誘電場効果：表面安定化強誘電（ＳＳ
Ｆ）効果、変形螺旋強誘電（ＤＨＦ）効果若しくは短ピ
ッチ双安定性強誘電（ＳＢＦ）効果のどれであってもよ
い。
【００１９】図１に概略図示されるＳＴＮセルは駆動電
極２及び６で被覆されたガラスプレート１および５を含
んで成る。電極は、ディスプレーセルの場合、通常分割
されている。図１の左に示されるプレート１上の電極層
２は、通常のように、配向している層３で被覆されてお
り、その配向層によってプレート間の液晶１０中の隣接
分子がある好ましい方向に整列される。
【００２０】右のプレート５は液晶に面するその表面に
同様の配向層７を有する。しかし、層７と電極層６との
間には配向した感光性ポリマーの中間層９が配置されて
いる。中間層９は光学的に異方性であり、従って、公知
のように、ＳＴＮセルの色補正のための遅延層として適
している。使用される感光性ポリマーの特に有利な特徴
はその異方性が広い範囲内で光重合中の製造条件によっ
て影響され得ると言うことである。層９の光路差と、複
屈折のエリプソイドΔｎの主軸の方向は、かくして、最
適の色補正に対する正確な構成を与えることができる。
【００２１】層９は構造を均一とならないようにするこ
とができる。即ち、その光学的性質が色々な領域で違う
ように構成することができる。このようにして、例え
ば、色補正、即ち黒−白コントラストを持つ領域と、色
補正されない、即ち着色している領域とを交互に配置す
ることができる。
【００２２】２枚のプレートの一方の層９に代えて、両
プレートに遅延層を与えることもできる。これは液晶セ
ルの反射作動の際に重要である。
【００２３】別法として、ガラスプレート１と電極層２
との間に遅延層９を配置することができる。これは、遅
延層９の厚さがいかなる電気的効果も持ってはならない
場合に、即ち、電極に電圧が印加されるとき層９を横断
して電圧降下が生じてはならない場合に特に有利であ
る。
【００２４】別法として、遅延層９は外側の支持体表
面、即ち表面１及び５に適用することができる。
【００２５】配向層３及び７には斜め蒸着によるか、又
は摩擦によるかして通常のようにそれらの配向作用を与
えることができる。別法として、この配向層に対して配
向した感光性ポリマーを用いることができる。
【００２６】図１に示される液晶ディスプレーセルに入
力平面偏光子４とその入力偏光子に対して十字に配置さ
れた出力平面偏光子８を補充する。別法として、平面偏
光子に代えて、円偏光子を知られている方式で用いるこ
とができる。
【００２７】光源１１から来る偏光されていない光を偏
光子４で図面の面に対して直角の方向に平面偏光させ、
そして液晶を通過させると、その光は液晶のスイッチが
図示されるように切られているとき分割（ｓｐｌｉｔｔ
ｉｎｇ）で又は部分捩りで楕円偏光された光に変換され
る。層９が存在しない場合は、光は波長に依存して液晶
１０中の通過時間の相違の結果として着色するだろう。
層９は公知の方式で色補正を引き起こし、スイッチの入
っている状態とスイッチの切れている状態との間に黒−
白コントラストをもたらす。出力偏光子８は偏光方向に
平行に振動する光のその部分１３を観察者１４に送る。
【００２８】スイッチの入っている状態で、かつＳＴＮ
セルがポジティブコントラストモード（ｐｏｓｉｔｉｖ
ｅ ｃｏｎｔｒａｓｔ ｍｏｄｅ）で作動されるとき、
液晶１０は透過光について光学的に一軸となり、そのた
め直線偏光が維持され、出力偏光子８がその光を遮断
し、従って観察者１４には光は見えない。
【００２９】光路差と光学的遅延層の複屈折エリプソイ
ドの位置とはＳＴＮディスプレーセルの固有の色を補正
するように選ぶことができ、或いは、別法として、これ
らの値を図１に示されるセルによって色を生成させるよ
うに偏光子の位置と共に選ぶことができる。
【００３０】公知のように、光学的に双安定性の場効果
とグレーシェード（ｇｒｅｙ ｓｈａｄｅ）による効果
の両ケース共、それら効果の基礎となる性質（導波、複
屈折）を、偏光子が適当な位置にあるならば、色を生成
させるために用いることができる。これらの干渉色は１
層又は２層以上の追加遅延層による影響を受けることが
できる。遅延層の構造をその光学的性質、即ち種々の光
路差を持つパターンと種々の領域の複屈折エリプソイド
の位置に関して調製、作成することの既に述べた可能性
のために、色々な隣接色表面を得ることができる。
【００３１】規則的なグリッドに並列配置された、種々
に着色されたピクセルを持つカラーディスプレーの１例
を図２及び３に概略図示する。
【００３２】図２に断面として概略図示されるディスプ
レーセルは図１のセルと実質的に同じ構造を持つ。図１
に対しては、遅延層９は電極層６を持つ場所が変えられ
ている。また、これら２層は１つのグリッドの中で個々
の領域に分割されている。電極層６と遅延層９の場合
に、平面図で見た結果が図３に示される画像で、これは
ラインとカラムの中に配置されたピクセルから構成され
ている。
【００３３】カラーディスプレーを得るために、遅延層
を、例えば左上のピクセル１５の領域には赤を、隣接す
る右のピクセル１６の領域には緑を、そのラインの次の
ピクセル１７の領域には黄色を、続いて再び赤を得るよ
うに配置する。その次のラインではそれらの色を一歩だ
け横に置き換える。
【００３４】色々な領域における１層又は複数層の遅延
層の広範囲の光路差を重合の際の光の照射期間（照射時
間）を変えることによって、或いは偏光された光の強度
を変えることによって得ることができる。
【００３５】加えて、既に述べたように、壁配向層は逐
次的重合により配向方向が変化しているグリッド形態で
製造することができる。これは各ピクセルについて偏光
子に対するネマチック方向の位置を変える方法でもあ
る。非常に変化した色効果は、１層又は複数層の遅延層
のピクセルに対して特異性の光学的性質と共同して得る
ことができる。
【００３６】図２に対してもう１つの態様として、光学
的遅延層は電極層と壁配向層との間か、又はガラスプレ
ートの外側面上に配置することができる。
【００３７】同様の構成を立体画像を再現するための液
晶を作るのに用いることができる。この種のディスプレ
ーが図４に断面として概略図示される。通常の捩りセル
は電極２４，２５と配向層２６，２７を備える２枚のガ
ラスプレート２２，２３の間で９０°にわたり捩られた
ネマチック液晶２１を含んで成る。
【００３８】また、２つの十字交差された偏光子２８，
２９を出力偏光子２９の背後の、光に暴露された表面上
の遅延層３０と共に設ける。この遅延層は光学的に等方
性の領域と光路差がλ／２である領域とを有する。
【００３９】光源３３から来る光３４は入力偏光子２８
により平面偏光される。この光の電気ベクトルの振動方
向をそれぞれの鎖線矢印で示す。
【００４０】スイッチが切られている捩れたセルを通過
後、光は図面の面に対して直角に振動し、かくして出力
偏光子２９を通過することができる。次の遅延層３０を
通過する際に、偏光方向は遅延層がλ／２プレートとし
て作用する領域で９０°にわたって回転される。他の領
域では、光の偏光方向は回転されない。もし、一体にな
った電極領域の適当な作動により立体画像の右手項目が
遅延層の１つの領域に供給され、また左手の項目が他の
領域に供給されるならば、立体画像を偏光ガラス３５を
通して観察することができる。
【００４１】別法として、この配置において、出力偏光
子２９に遅延層を組み込むことができる。
【００４２】ディスプレーセル表面のピクセルへの分割
を示す図５において、隣接するピクセルの種々の偏光方
向が、例えば黒及び白の再現に適したものとして示され
る。しかし、カラーディスプレーはピクセルの対応する
追加分布により困難なしに同様に得ることができる。
【００４３】ＴＮディスプレーについて前記した構造は
他の液晶効果、例えばＳＴＮ効果又は強誘電効果を用い
て同様に得ることができる。
【００４４】遅延層をδ＝λ／２を有する領域及び光学
的に等方性の領域に分割する代わりに、光学的異方性の
異なる分布も可能である。例えば、それら領域のあるも
のについてδをλ／４に等しくすることができ、そのた
め透過した平面偏光された光は円偏光された光に、例え
ば右偏波に転化される。他の領域では、δは３／４λに
設定され、そのためその光は同様に円偏光されるが、た
だし回転方向は逆である。これは左のピクチャー項目と
右のピクチャー項目とを同時に示し、それらを左手円偏
光子と右手円偏光子とを含む適当なガラスを通して立体
的に見るもう１つの方法である。
【００４５】図６には同じ原理に基づくリアプロジェク
ションディバイスが示される。このディバイスには光源
３６から来てその図の面に対して平行な光を偏光する平
面偏光子３８が含まれる。この偏光子の後ろにＴＮ液晶
セル４０が配置され、それは電極層４２を有する入力側
ガラスプレート４１、配向層４３、９０°にわたり捩れ
たネマチック液晶４４、及び配向層４５と電極４６を備
えたガラスプレート４７を含んで成る。スイッチが切ら
れた状態で、光はセルを９０°にわたり回転した偏光方
向に去る。その光は今や焦点調節レンズ系４８と、光を
投影スクリーン５０の方に向ける鏡４９に到達する。ス
クリーンは平面偏光子５１と遅延層５２を含んで成り、
これら両者は拡散性の透明な支持体５３の上にある。投
影スクリーンは投影系の画像平面の中にある。
【００４６】遅延層は等方性とδ＝λ／２との間に交互
に並ぶ領域を持つ、構造の与えられた感光性ポリマーよ
り成る。図４に示されるディスプレーと同様に、図５の
プロジェクションディバイスは、遅延層がλ／４と３／
４λのピクセルに分割されるならば、円偏光された光を
用いて作動することができる。カラーの投影が必要とさ
れる場合は、それに対応する分割が右画像と左画像の上
の全てのカラーピクセルについて必要である。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は色補正されたＳＴＮ液晶ディスプレーの
略図である。
【図２】図２はカラーディスプレー用の液晶セルの略図
である。
【図３】図３は図２の液晶セルに属する着色領域のグリ
ッドを示す図である。
【図４】図４は立体画像を再現する液晶セルの略図であ
る。
【図５】図５は図４のセルの偏光グリッドを示す図であ
る。
【図６】図６は立体画像を再現するためのリアプロジェ
クションディバイスの略図である。
【符号の説明】
１，５，２２，２３，４１，４２，４７ プレート ２，６，２４，２５，４２，４６ 駆動電極 ３，７，２６，２７，４３，４５ 壁配向層 ４，８，２８，２９，３８，５１ 偏光子 ９，３０，３１，５２ 光学異方性追加高分子素子 １０，２１，４４ 液晶 １１，３３，３６ 光源 １４ 観察者 １５，１６，１７ 個別領域（ピクセル） ３４ 光 ３５ 偏光ガラス ４０ 液晶セル ４８ 焦点調節レンズ系 ４９ 鏡 ５０ 投影スクリーン ５３ 支持体
フロントページの続き (72)発明者 ブラディミアー グリゴリエビッチ チ グリノフ ロシア，モスクワ，スボボディ ストリ ート 73，フラット 35 (72)発明者 ブラディミアー マルコビッチ コゼン コフ ロシア，モスクワ リジョン，ドロゴプ ルドニィ 141700，リクハチエブスコエ ロード，２ ビルディング，13，フラ ット 138 (72)発明者 ニコリック バシリエビッチ ノボセレ ットスキー ロシア，モスクワ リジョン，ドロゴプ ルドニィ 141704，モスコブスカヤ ロ ード，45，フラット ３ (72)発明者 ビクトール ユリエビッチ レシェトニ ャック ウクライナ，キエフ，252000，レーニン ストリート，39，フラット ６ (72)発明者 ユリィ アレクサンドロビッチ レズニ コフ ウクライナ，キエフ 252054，メンギン スカヤ ストリート，２，フラット 22 (72)発明者 マーチン シャット スイス国セルティスベルグ，リースタレ ルシュトラーセ 77 (72)発明者 クラウス シュミット ドイツ連邦共和国ローラック，ガルテン シュトラーセ 16ベー (56)参考文献 特開 平３−105318（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−71905（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−519（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−158525（ＪＰ，Ａ)

Claims (14)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 駆動電極（２，６；２４，２５；４２，
    ４６）及び壁配向層（３，７；２６，２７；４３，４
    ５）を備えた２枚のプレート（１，５；２２，２３；４
    ２，４７）間の液晶（１０，２１，４４）と光学的に異
    方性の追加高分子素子（９，３１，５２）から構成され
    る液晶セルを含んで成る画像ディスプレーディバイスに
    おいて、該追加素子が偏光された光で光学的に変性さ
    れ、配向した感光性ポリマーまたは同ポリマー組成の層
    を含んで成ることを特徴とする前記ディバイス。
  2. 【請求項２】 層（９，３１，５２）が領域毎に変わる
    光学的性質を有する多数の個別領域（１５，１６，１
    ７）に分割されていることを特徴とする請求項１に記載
    のディバイス。
  3. 【請求項３】 領域（１５，１６，１７）が２つの異な
    る光学的性質が交互に現れる規則的グリッドを形成して
    いることを特徴とする請求項２に記載のディバイス。
  4. 【請求項４】 光路差が領域毎に変化することを特徴と
    する請求項２に記載のディバイス。
  5. 【請求項５】 複屈折のエリプソイドの位置が領域毎に
    変化することを特徴とする請求項２に記載のディバイ
    ス。
  6. 【請求項６】 液晶（１０）が超捩りネマチック液晶で
    ある、層（９）がセルの固有の色を補正する光路差を有
    していることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項
    に記載のディバイス。
  7. 【請求項７】 層（９）がセルの色を替える光路差を有
    していることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項
    に記載のディバイス。
  8. 【請求項８】 領域（１５，１６，１７）がカラーディ
    スプレー用の異なる色ピクセルを形成していることを特
    徴とする請求項７に記載のディバイス。
  9. 【請求項９】 各領域の光学的性質が異なる偏光方向を
    もたらし、そのため異なるピクチャー項目を同時に表示
    することができることを特徴とする請求項３〜６のいず
    れか１項に記載のディバイス。
  10. 【請求項１０】 異なるピクチャー項目が立体画像の右
    の項目と左の項目から成ることを特徴とする請求項９に
    記載のディバイス。
  11. 【請求項１１】 追加素子がリアプロジェクション系の
    対象物平面におけるスクリーンの一部であることを特徴
    とする請求項１０に記載のディバイス。
  12. 【請求項１２】 追加素子がリアプロジェクション系の
    画像平面におけるスクリーンの一部であることを特徴と
    する請求項１０に記載のディバイス。
  13. 【請求項１３】 追加素子がフォワードプロジェクショ
    ン系の対象物平面におけるスクリーンの一部であること
    を特徴とする請求項１０に記載のディバイス。
  14. 【請求項１４】 追加素子がフォワードプロジェクショ
    ン系の画像平面におけるスクリーンの一部であることを
    特徴とする請求項１０に記載のディバイス。
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