JP3038635B2

JP3038635B2 - 液晶表示装置

Info

Publication number: JP3038635B2
Application number: JP5248650A
Authority: JP
Inventors: 実小清水; 武夫柿沼; 健介伊藤
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd; Fujifilm Business Innovation Corp
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 1993-09-09
Filing date: 1993-09-09
Publication date: 2000-05-08
Anticipated expiration: 2015-05-08
Also published as: JPH0777703A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、液晶表示装置に係わ
り、特に可逆的記録媒体を用いた記録装置、画像表示装
置及び画像蓄積装置などに用いられる、液晶を応用した
光書き込み型液晶表示記録装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】特開平４−９４２８１、特開平４−１３
０４２０、特開平４−１３６８２１、特開平４−２１８
０２１には、光導電層と調光層とを積層し、両層に電界
を印加しながら光導電層を画像情報に基づいて露光し、
調光層の液晶の配向を制御して画像を書き込むような表
示装置が開示されている。

【０００３】上述の特許出願の技術の特徴を個別的に説
明すると、特開平４−９４２８１の技術の目的は、低い
製造コストで高解像度な画像を得ることにあり特開平４
−１３６８２１に開示されて技術は、多層誘電体ミラー
を積層した構成を採用して高解像度な画像を得るもので
あり、特開平４−２１８０２１に開示された技術は、書
き込み時と逆極性で同じ大きさのパルス電圧を印加し、
これと同期をとりながら書き込み時と全く同じ条件でレ
ーザービームを照射することにより必要な書き込み情報
を残したまま部分的な消去を行うものである。

【０００４】一方、近年、ユーザーインターフェース改
善の見地から人間の目に対する見やすさや取扱いのしや
すさを追求した電子機器に対する需要が高まっている。
その中でも、特に電子ディスプレイは、文書の作成や表
示を主体とする作業に多用される為、目に易しい受光型
の表示が可能で高い反射コントラストを有し、高速な表
示と、表示のメモリ性を両立するようなディスプレイの
実現が望まれる。これらの要請の一部を満たすディスプ
レイ技術は現在いくつか提案されている。その一つに液
晶の光散乱モードを利用したディスプレイが知られてい
る。光散乱モードのディスプレイは、液晶の垂直配向時
に液晶と屈折率がほぼ等しくなるような透明材料と液晶
を混合し、熱や電界によって液晶の配向を制御して液晶
を垂直配向またはランダム配向にする。このようなデイ
スプレイにおいては、垂直配向時には光が透過し、ラン
ダム配向時には、屈折率の違いから光が散乱され不透過
になる。

【０００５】このような光散乱モードのデイスプレイに
用いられる材料技術として、特表昭５８−５０１６３１
号公報、米国特許第４，４３５，０４７号明細書には、
カプセル化した液晶をポリマー中に液晶滴として分散さ
せてフィルム化する方法が開示されている。この技術に
おいては、例えばポリマーから成るカプセルに包含され
た液晶は、使用環境温度で正の誘電率異方性のネマティ
ック相を示し、電界中に置かれるとその配向ベクトルが
電界の方向に配列し液晶の屈折率とポリマーの屈折率と
が等しくなって透明になり、電界が除かれた場合には、
液晶分子はランダム配列となり、液晶とカプセルとの境
界面で光が散乱して、透過光を遮断してフィルムは白濁
し、記録情報を表示する。

【０００６】また、特表昭６３−５０１５１２号公報や
特開昭６３−１５５０２２号公報には、液晶として常温
として常温でスメクティック相を示すものを使用し、液
晶含むフィルムにメモリ性を付与することが開示されて
いる。このような材料を用いた場合は、液晶のメモリ性
によって書き込まれた画像を無電源状態で保持し、且つ
媒体のフィルム化が可能なため、表示画面をハードコピ
ーのように扱うことが可能になる。

【０００７】さらに、これらの液晶材料を用いた表示装
置の画像の書き込み方法としては、例えば、特開昭６３
−１５５０２２に開示されているように、スメクティッ
ク液晶を内包したマイクロカプセルを含有するバインダ
ー層に電圧を印加し、画像情報に従って駆動されるサー
マルヘッドによって加熱することで液晶の配向を変え光
の透過、不透過を制御するものが知られている。

【０００８】また、特開平３−１５５５２５に開示され
ている情報記録媒体は、室温でスメクテイック相を示す
液晶を高分子マトリクス中に分散させてなる高分子−液
晶複合膜とアモルファスシリコンからなる光導電層との
組み合せで構成され、光学像は光導電層上に結像され、
露光パターンに応じた電界強度分布が高分子−液晶複合
膜に与えられる。

【０００９】また、特開平４−８６６１８には、液晶を
高分子材料中に分散した高分子−液晶複合膜を基材に付
着させた記録媒体に対して、加熱量や加熱面積を制御し
て、階調表示を行うことが示されている。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】上記した特開平４−９
４２８１、特開平４−１３０４２０、特開平４−１３６
８２１、特開平４−２１８０２１及び特開平３−１５５
５２５に階調表示に関する技術は開示されていない。

【００１１】また、特開昭６３−１５５０２２及び特開
平４−８６６１８に開示されている表示装置、表示の書
き換えの速度は伝熱速度によってきまってしまうため、
高速に表示の書き換えを行うことができず、また、階調
表示のためには、加熱量を精度良く制御する必要がある
が、加熱素子の特性にバラツキがあるため、正確な多階
調制御が困難である。

【００１２】本発明の目的は、高解像度の表示を行うこ
とができるとともに正確な階調表示を行うことができる
液晶表示装置を提供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めに、本発明の液晶表示装置は、表示内容を更新可能な
液晶表示装置において、少なくとも液晶を成分として含
む調光層と、調光層の一方の側に配置され、受けた光に
応じてインピーダンスが変化する光導電層と、調光層及
び光導電層に電圧を印加する電圧印加手段と、光導電層
を露光することにより調光層に画像を書き込む露光手段
と、画像の多階調濃度を示す信号に基づいて露光手段の
出力光を変調することにより調光層の光透過率を制御す
る階調制御手段とを備える。

【００１４】

【作用】上記構成の本発明の液晶表示装置においては、
全面が光散乱状態となった液晶を成分として含む調光層
及び光導電層に対し、電圧印加手段によって電圧が印加
される。書き込むべき画像の多階調濃度に基づいて階調
制御手段によって露光手段の出力光が変調され、この変
調された出力光によつて光導電層が照射され、光導電層
のうち照射された領域は、露光手段からの出力光の変調
度に応じてインピーダンスすなわち導電度が変化し、こ
れに応じた量だけ電圧印加手段からの電圧が調光層に印
加され、この印加された電圧に応じて調光層の光透過率
すなわち階調度が決定される。光導電層のうち光を受け
ない領域は、光導電層のインピーダンスが高いまま、す
なわち導電度が低いままであり、調光層には電圧がほと
んど印加されないため、光散乱状態が維持される。この
ようにして多階調濃度を有する画像が調光層に書き込ま
れる。

【００１５】

【実施例】図１は、本発明の液晶表示装置の一実施例を
示す。この実施例は、本発明を光書き込み型液晶表示装
置に適用した例である。調光層１は液晶を高分子樹脂中
に分散した高分子−液晶複合膜からなる。高分子−液晶
複合膜の液晶と高分子樹脂とは互いに３次元的に連結
し、且つその液晶が高分子樹脂中にほぼ均一に分散して
いることが、強い光散乱や低い駆動電圧を得る上で望ま
しい。この実施例では、高分子−液晶複合膜に含まれる
液晶は、使用環境温度（例えば、平均２５°Ｃとして０
°Ｃ乃至４０°Ｃ）でスメクティックＡ相を示し、使用
環境温度より高い温度でネマティック相に相転移する液
晶を使用している。

【００１６】調光層１の一方には、光を受けることによ
ってインピーダンスが変化する光導電層２が配設されて
いる。光導電層２は、露光によって励起されるキャリア
として電子とホールのいずれをも発生し、これらが移動
可能なように形成されたものであることを特徴としてい
る。このような光導電層としては、水素化アモルファス
シリコンが有毒成分を含まず、且つ高速応答が可能とい
う点から最も好ましい。

【００１７】調光層１及び光導電層２を挟むように、電
極３１及び３２が対向して配設される。すなわち、調光
層１の一方側であって光導電層２と反対の側には、透明
電極３１が配設され、光導電層２の一方の側であって調
光層１とは反対の側には透明電極３２が配設される。電
極３１及び３２の材料としては、ＩＴＯ（酸化インジウ
ム錫）が望ましい。調光層１、光導電層２、ならびに電
極３１及び３２は、表示記録媒体１００を構成する。

【００１８】電圧源３は、透明電極３１及び３２を介し
て、調光層１及び光導電層２に電圧を印加する。露光装
置４は、透明電極３２を介して光導電層２を画素単位で
露光することにより、調光層１に画像を書き込む装置で
ある。

【００１９】階調制御装置５は、調光層１に書き込むべ
き画像の多階調濃度を示す画像濃度信号に基づいて、露
光装置４が光導電層２に対して照射する光の１画素あた
りの露光時間を変調することにより調光層１の光透過率
を制御する。

【００２０】加熱装置６は、例えば、調光層１に対する
加熱用電極から成り、調光層１（すなわち高分子−液晶
複合膜）を使用環境温度より高い温度に加熱して、調光
層１の液晶を液相にする。相転移検知装置７は、調光層
１に含まれる液晶が液相からネマティック相に転移した
ことを検知して相転移検知信号を出力する。

【００２１】次に、上述のように構成された図１の実施
例の動作について説明する。まず全面が光散乱状態にな
った調光層１及び光導電層２に、透明電極３１及び３２
を介して電圧源３より電圧が与えられる。光導電層２に
は、画像濃度信号が示す書き込み画像の多階調濃度情報
に基づき階調制御装置５によって露光時間が変調された
露光装置４からの光が照射され、これにより、光導電層
２うち露光された領域においては変調の程度に応じて導
電度が変化し、これに応じた量の電圧が調光層１に印加
され、その電圧印加状態に応じて調光層１の透明度すな
わち階調度が決定される。一方、光導電層２のうち露光
されていない領域においては導電度は低いままであり調
光層１に印加される電圧はほとんどないため、光散乱状
態のままである。このようにして、画像濃度信号の示す
多階調濃度をもった画像が調光層１に書き込まれる。

【００２２】上述のように、調光層１として、使用環境
温度でスメクティックＡ相を示し、使用環境温度より高
い温度でネマティック相に相転移する液晶を高分子樹脂
中に分散したものを用いた場合、光散乱状態にするため
には加熱装置６によって液晶を液相への転移点以上に一
旦加熱し、常温まで冷却する。この冷却中、相状態検知
装置７は、調光層１に含まれる液晶が液相からネマティ
ック相に転移したことを検知して相転移検知信号を出力
する。露光装置４は、この検知信号を受けて光導電層２
への露光を行う。この露光は、記述したとおり、階調制
御装置５によつて多階調濃度情報に基づき階調制御され
たものであり、画像の書き換えが行われなければ階調画
像を示した調光層１はその画像を保持したままネマティ
ック相からスメクティクＡ相にそのまま冷却され、電界
の印加なしでも画像が保持されることになる。

【００２３】上述した図１の本発明の実施例によれば、
階調制御装置５が書き込むべき画像の階調濃度情報に基
づいて露光装置４の出力光を変調することにより調光層
１の光透過状態を制御するので、正確な階調表示を行う
ことができる。また、露光装置４からの出力光の変調度
に応じて光導電層２のインピーダンスを変化させ、これ
に応じた量だけ調光層１に電圧を印加するので、解像度
の高い表示を行うことができる。

【００２４】また、液晶を高分子樹脂中に分散してなる
高分子−液晶複合膜により調光層１を構成したので、調
光層１を軽量且つフレキシブルにすることができる。

【００２５】また、調光層１に含まれる液晶として、使
用環境温度でスメクティックＡ相を示し使用環境温度よ
り高い温度でネマティック相に相転移する液晶を使用す
るので、液晶がネマティック相の状態にある時に画像の
書き込みを行うことにより画像の書き込み及び書き換え
を高速に行うことができるとともに、液晶は使用環境温
度ではメモリ性を有するスメクティック相の状態で存在
するため、最後に書き込まれた画像を無停電に保持でき
る。

【００２６】また、階調制御装置５が、多階調濃度情報
に基づいて光導電層２の各画素毎の露光時間を制御する
ので、高速に線形性の良い階調制御を行うことができ
る。

【００２７】また、加熱装置６は、調光層１に含まれる
液晶が液相になるまで調光層１を加熱するので、画像の
書き込みを液晶がネマティック相にあるときに行うこと
ができるから、書き込み駆動電圧を下げることができ
る。

【００２８】また、光導電層２に対する露光は、調光層
１に含まれる液晶が液相からネマティック相に転移した
ことを示す検知信号に応じて行われるから、液晶がネマ
ティック相の状態にあるときに、画像を確実に調光層１
に書き込むことができる。

【００２９】図２は、図１に示された表示記録媒体１０
０の詳細構成例を示す。まず、ポリイミドからなる一方
の透明基板３４に、スパッタリングにより酸化インジウ
ム錫（ＩＴＯ）からなる透明電極３２を製膜し、その上
に電極から光導電層に対するキャリアの注入を防止する
ためのキャリア注入阻止層３６としてＴａＯｘを０．１
μｍの厚さに製膜した。さらにその上に光導電層２とし
てシランガスと水素ガスを原料として用い、少量のボロ
ンをドープしてプラズマＣＶＤ法により水素化アモルフ
ァスシリコンを光導電層２として５μｍの厚さに製膜し
た。そして、その上に遮光層を兼ねたキャリア注入阻止
層３７であるＣｄＴｅ膜を０．１μｍの厚さに着膜し
た。この遮光層３７は、本来、光導電層２が感じる光を
吸収する機能を有するとともに、白地に黒字という良好
な直視型の白黒反射表示を実現するための光吸収層とし
ての機能も有する。

【００３０】調光層１の液晶材料としてはシアノビフェ
ニル系スメクティック液晶混合物（例えばＢＤＨ社製の
「Ｓ２」）を使用し、この液晶材料８０重量％と重合化
合物としての１，６ヘキサンジオールジアクリレート
（日本化薬社製「カヤラッドＨＤＤＡ」）１１．６重量
％及びウレタンアクリレートオリゴマー（ダイセル・ユ
ーシービー社製「エベクリル２０４」）８重量％と、重
合開始剤としての２−ヒドロキシー２−メチル−１−フ
ェニルプロパン−１オン（メルク・ジャパン社製「ダロ
キュア１１７３」）０．４重量％とによる重合性組成物
とを混合した。この混合物にさらに直径１０μｍの球形
スペーサ（積水ファインケミカル社製「ミクロパールＳ
Ｐ２１０」）を少量加え、超音波洗浄器で混合した後、
脱気して混合溶液を調整した。この混合溶液を、透明基
板３４側に上述のように形成されたキャリア注入阻止層
３７と、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）フィル
ムからなる透明基板３３上に形成されたＩＴＯから成る
透明電極３１との間に挟み込み、全体を２５°Ｃに保ち
つつ、均一にブラックランプ光源から波長が３６０ｎｍ
程度の紫外線を数秒間照射して硬化を行った。

【００３１】図２示し且つ上述したように、光導電層２
の両側にキャリア注入阻止相３６及び３７を配設する
と、光導電層２へのキャリアの注入を防ぐことかでき、
暗電流が低く抑えられることから、画像のコントラスト
及び解像度を良好に保つことができる。

【００３２】また、光導電層２が感度を有する波長の光
を吸収する遮光層３７を調光層１と光導電層２との間に
設けたので、書き込み光が調光層１側に漏れるのを防止
することができるから、表示画像を見ている人の目の安
全が確保される。さらに、図１及び図２の実施例は、白
地（光散乱領域）に対して黒字（透明化した調光層１の
したの層の色）による反射表示を想定しているが、遮光
層３７が観察側（透明基板３３）から見た光吸収層を兼
ねるので、良好な反射表示を実現できる。

【００３３】また、層３７は、キャリア注入阻止層及び
遮光層を兼ねているので、表示記録媒体１００の構造を
簡単にできるとともに、製造コストを低減できる。

【００３４】また、水素アモルファスシリコンからなる
光導電層２は、露光によって励起されるキャリアとして
電子及びホールのいずれもが発生し、これらが移動可能
なので、残留電荷の増大や、残像などを引き起こす空間
電荷の発生が少ない。又、低い駆動電圧で調光層１を十
分に透過状態にすることがてきるとともに調光層１の液
晶を劣化させるような直流電流成分が流れにくい交流動
作を行うことができる。

【００３５】図３は、図１及び図２に示された本発明の
実施例の具体的構成例を示す。図３例では、図１の露光
装置４は、タイミング制御回路４１からの露光開始信号
に応じて動作を開始し、画像信号並びに階調制御装置５
からの露光時間制御信号に応じたレーザー駆動信号を出
力するレーザードライバ４２と、レーザー駆動信号に応
じて例えば波長６９０ｎｍのレーザービームを出射する
半導体レーザー４３と、この半導体レーザー４３から出
射されたレーザービームを絞り込むコリメーターレンズ
４４と、図示せぬ駆動装置によって回転されてレンズ４
４から送られてきたレーザービームを表示記録媒体１０
０の主走査方向すなわち図３の矢印Ａに沿う方向に動か
すポリゴンミラー４５と、図示せぬ駆動装置によって回
動されてポリゴンミラー４５から送られてきたレーザー
ビームを表示記録媒体１００の副走査方向（すなわち主
走査方向と垂直方向）に動かすガルバノミラー４６と、
このガルバノミラー４６によって反射されたレーザービ
ームをスポット光に集光して表示記録媒体１００に送光
するｆθ集束光学系４７とを含んで構成されている。

【００３６】図１の加熱装置６は、図３の具体例におい
ては、透明電極３２とは反対側の透明基板３４の表面に
例えば２３０μｍ間隔をおいて短冊状に配列された例え
ばそれぞれ幅２００μｍの複数の加熱用電極６０と、こ
れら加熱用電極６０にそれぞれ直列に接続された複数の
スイッチ６０Ｓと、上述の複数の加熱用電極６０とスイ
ッチ６０Ｓとの直列回路にスイッチ６２に介して並列に
接続された直流電圧源６４とを含んで構成されている。
複数のスイッチ６０Ｓは、表示記録媒体１００に対する
レーザービーム走査に同期して実際に走査が行われる直
前にオン状態となるように図示せぬ制御装置によって制
御される。

【００３７】図１の相転移検知装置７は、図３の具体例
においては、表示記録媒体１００の非画像表示領域であ
って透明電極３１及び３２によって電界が印加されない
領域を挟んで配設された発光素子７２及び受光素子７４
と、受光素子７４の出力信号を立ち上がり及び立ち下が
りが急なパルス状の信号に波形整形する波形整形回路７
６とを備えて構成されている。波形整形回路７６は、例
えば受光素子７４の出力信号のレベルが閾値より大きい
時に「Ｈ」信号を出力し、閾値以下の時に「Ｌ」信号を
出力するコンパレータにより構成できる。調光層１に含
まれる液晶か液相で透明な状態にある間は、受光素子７
４は発光素子７２から光を常に受けている。自然冷却に
よって液晶が液相からネマティック相に相転移すると、
上述のように発光素子７２と受光素子７４との間の領域
の液晶には電界が印加されていないため、液晶の配向が
乱れ、光が散乱し、受光素子７４は発光素子７２からの
光を受けなくなる。従って受光素子７４出力信号レベル
は低下し、波形整形回路７６の出力も「Ｈ」から「Ｌ」
に変化する。

【００３８】スイッチ６２の端子６２Ａには、上述の直
流電圧源６４が接続されており、端子６２Ｂには交流電
圧源６６の一方の端子が接続されている。交流電圧源６
６の他方の端子は、透明電極６２に接続されている。ス
イッチ６２は、タイミング制御回路４１から画像書き換
え準備開始信号Ｓ１を受けると、直流電圧源６４からス
イッチ６０Ｓを介して加熱用電極６０に加熱パルスが印
加可能とするために端子６２Ａ側を接続状態にする。ま
た、スイッチ６２は、タイミング制御回路４１からスイ
ッチ切換信号を受けると、交流電圧源６６Ａから透明電
極３１と３２との間に交流電圧が印加されるのが可能と
なるように端子６２Ｂを接続状態にする。タイミング制
御回路４１は、波形整形回路７６から、調光層１に含ま
れる液晶が液相からネマティック相に相転移したことを
示す相転移検知信号Ｓ２を受けると、上のスイッチ切換
信号を出力する。

【００３９】図４は、図３に示された本発明の光書き込
み型液晶表示記録装置の具体的実施における画像の書き
換えの動作タイミングを示す。以下、図４を参照して図
３の具体的実施例の動作について説明する。まず、タイ
ミング制御回路４１は、画像開始信号を受けて、表示記
録媒体１００のへの画像の書き換えが起こる直前に画像
書き換え準備開始信号Ｓ１を出力する。スイッチ６２は
この信号Ｓ１を受けて端子６２Ａ側を接続状態にする。
その後、開示せぬ制御回路が複数のスイッチ６０Ｓ´
をそれぞれこれに対応する加熱用電極６０の領域をレー
ザービームが走査する前にオン状態にする。これにより
加熱用電極６０に直流電圧源６４から直流の電流パルス
が流される。電流パルスの幅は、例えば約１０ｍｓ程度
である。

【００４０】次に、タイミング制御回路４１は、画像書
き換え準備開始信号Ｓ１を出力してから所定時間後（こ
れは、加熱用電極６０に電流パルスが供給された直後に
相当）に、スイッチ切換信号をスイッチ６２に供給す
る。スイッチ６２は、これに応じて、端子６２Ｂを接続
状態にする。これにより、交流電圧源６６から表示記録
媒体１００の透明電極３１と３２との間には、調光層１
の液晶を配向するに十分な交流電圧（例えば３０ＶＲＭ
Ｓ）が印加される。但し、この電圧は、光導電層２を露
光するまでは、調光層には加わらない。

【００４１】液晶は、加熱電流パルスによるジュール熱
で一旦液体化した後、ネマテイック相に転移する。液晶
が液相からネマティック相に転移すると、波形整形回路
７６出力は、「Ｈ」から「Ｌ」に変化する。すなわち、
波形整形回路７６は相転移検知信号Ｓ２を出力する。タ
イミング制御回路４１は、検知信号Ｓ２受けて、露光開
始信号を出力する。これにより光導電層２への画像濃度
情報に従った露光が開始される。光導電層２への露光
は、階調制御装置５から露光時間制御信号に応じたレー
ザー駆動信号がレーザードライバ４２から出力され、レ
ーザー駆動信号に応じたレーザービームが半導体レーザ
ー４３から出射され、レーザー４３から出射されたビー
ムがコリメータ４４よってコリメートされた後にポリゴ
ンミラー４５及びガルバノミラー４６によって２次元的
に偏向され、ｆθ集束光学系４７によってスポットに集
光されることにより行われる。

【００４２】この時、レーザードライバー４２は画像信
号に従って発光のオン／オフが制御されると当時に、階
調制御装置５によって、画像濃度信号に基づいた発光時
間の変調を受ける。調光層１及び光導電層２を挟む３１
及び３２電極にはあらかじめ所定の交流電圧が加わって
いるため、この露光によって即座に濃度情報に従って決
められたパルス幅の電圧パターンが、調光層１側に加わ
る。

【００４３】尚、前述の表示記録媒体１００への電圧印
加及び光導電層２への露光は、液晶がネマティック相か
らスメクティック相に相転移する前に終了するようにタ
イミング制御回路４１は前述のスイッチ切換信号及び露
光開始信号を出力する。画像書き換えが周期的に行われ
た場合、上述した動作が連続して行われることになり、
画像の切換がない場合は、液晶は常温でメモリ性を持つ
スメクティツクＡ相の状態にあるため、最後に書き込ま
れた画像が無電源で保持される。なお、上記「Ｓ２」の
場合、スメクティックＡ相からネマテイック相に相転移
する温度（Ｓ_A−Ｎ点）は、４８°Ｃであり、ネマティ
ック相から液相に相転移する温度（Ｎ−Ｉ点）は、４９
°Ｃである。

【００４４】図５は、図１及び図３に示された階調制御
装置５の具体的構成例を示す。図５の階調制御装置は、
例えば８ビットで２５６階調で示すディジタル信号であ
る画像濃度信号を画素クロックに従って保持するラッチ
回路５２と、調光層１電圧印加時間を調光層１の光透過
率の非線形性に応じて補正して得られた値を多階調濃度
に関連付けてディジタル信号の形で記憶し、ラッチ回路
５２に保持された画像濃度信号に対応した電圧印加時間
を示す信号を出力するルックアップテーブル５４と、こ
のルックアップテーブル５４から出力された電荷印加時
間を示す信号を画素クロックに従って２５６階調の発光
パルス幅を示すアナログ信号に変換して出力するＤ／Ａ
コンバーター５６とを備えて構成されている。

【００４５】図５の階調制御装置５の具体例の動作は、
次の通りである。すなわち、ます、８ビット（２５６階
調）の画像濃度信号が画素クロックに同期しながらラッ
チ回路５２によってラッチされる。次にラッチされた画
像濃度信号がその濃度に対する調光層１の非線形性がル
ックアップテーブル５４によって補正され、ルックアッ
プテーブル５４から出力されたる調光層１の電圧印加時
間がＤ／Ａコンバーター５６によって２５６階調の発光
パルス幅を示すアナログ信号に変換され、このアナログ
信号がレーザードライバー４２に駆動電流パルスとして
与えられる。

【００４６】図６は、上述本実施例で調光層１として用
いた液晶−高分子複合膜のピーク電圧３０Ｖにおける電
圧印加時間に対する光透過率の変化を示したものであ
る。調光層１の光透過率は反射画像濃度の代用特性とし
て考えられるので、この図より、電圧印加時間に対する
階調表示に若干非線形性があることがわかる。

【００４７】図７は、ルックアップテーブル５４による
補正後の入力画像濃度信号に対する電圧印加時間の変化
を示したものである。

【００４８】図８は、実際にパルス幅変調された露光に
よる画像の書き込みを行った結果を、入力画像濃度信号
と調光層の光透過率との関係で示す。図８より線形性に
優れた良好な階調特性が得られていることがわかる。

【００４９】尚、上記実施例においては、光導電層２と
して水素化アルモルファスシリコンを使用したが、この
ほか、アモルファスセレン、アモルファスセレンテル
ル、アモルファス水素化炭化珪素、セレン−ヒ素等のア
モルファス半導体や硫化カドミウムなとを用いることも
できる。

【００５０】また、上記実施例においては、透明電極３
１及び３２の材料としてＩＴＯを使用したが、このほ
か、無機透明性材料としてＳ_nＯ₂を使用できるととも
に、イオンドープポリアセチレン等の有機透明材料を使
用できる。

【００５１】また、上記実施例においては、透明基板３
３の材料としてＰＥＴを使用したが、このほか、ＰＥＳ
（ポリエーテルサルホン）、ポリスチレン、ポリイミド
等の有機透明性材料を使用できるとともに、無アルカリ
ガラス等の無機透明性材料を使用できる。また、上記実
施例においては、透明電極３４の材料として、ポリイミ
ドを使用したが、透明基板３３と同様の材料を使用する
こともできる。

【００５２】また、上記実施例においては、階調制御装
置５が露光時間を変調することにより調光層１の光透過
状態を制御しているが、露光装置４の出力の他のファク
タ例えば露光パワーまたは露光パルス数等を変調すなわ
ち制御することにより調光層１の光透過状態を制御して
もよい。このようにしても、高速で且つ線形性良く階調
制御を行うことができる。尚、例えば、露光パワーを変
調する場合には、濃度情報をレーザーの駆動電流に変換
し、光導電層２のインピーダンスに階調を持たせ、調光
層１の透過率の電圧依存性を利用して階調画像を表示す
ればよい。

【００５３】また、上記実施例においては、露光装置４
としてレーザービーム走査装置を使用しているが、この
ほかＬＥＤアレイ、真空蛍光管アレイ、プラズマアレ
イ、端面発光型のＥＬアレイなどのように自発光型のイ
メージバーや液晶シャッタアレイ、ＰＬＺＴシャッタア
レイなど光シャッタ型のイメージバーを用いることも出
来る。

【００５４】また、上記実施例ににおいては、加熱装置
６を加熱用電極により構成したが、調光層１に赤外線を
照射する電磁波発生源、レーザービームを調光層１に照
射する加熱用レーザー光源、または調光層１すなわち高
分子−液晶複合膜を振動させるためにマイクロ波を発生
するマイクロ波を発生源等により構成してもよい。

【００５５】また、上記実施例においては、相状態検知
装置７を、調光層１及び光導電層２等を含む表示記録媒
体１００を挟むように配設された発光素子及び受光素子
の組より構成しているが、このほか、液晶温度を監視す
るモニタ、または透過率あるいは屈折率等の光学的特性
を検知する検知装置により構成してもよい。

【００５６】また、上記実施例においては、液晶を液相
になるまで加熱しているが、少なくともネマティック相
になるまで加熱すればよい。

【００５７】また、上記実施例においては、キャリア注
入阻止層３６の材料としてＴａＯｘを使用したが、この
ほかＳｉＯ₂、ＴｉＯ₂、ａ−ＳｉＮなども使用できる。

【００５８】また、上記実施例においては、遮光層を兼
ねたキャリア注入阻止層３７の材料としてＣｄＴｅを使
用しているが、このほか顔料やカーボンブラックを分散
させた樹脂などが使用できる。

【００５９】

【発明の効果】本発明の液晶表示装置によれば、表示内
容を更新する際に階調制御手段が書き込むべき画像の多
階調濃度情報に基づいて露光手段の出力光を変調するこ
とにより調光層の光透過率を制御するので、正確な階調
表示を行うことができる。また、露光手段から出力光の
変調度に応じて光導電層のインピーダンスを変化させ、
これに応じた量だけ調光層に電圧を印加するので、解像
度の高い表示を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による液晶表示記置の一実施例の構成を
示す図である。

【図２】図１の液晶表示記録媒体１００の具体的構成例
を示す断面図である。

【図３】図１に示された本発明による液晶表示装置の実
施例の具体的構成例を示す図である。

【図４】図３の具体的構成例の動作タイミングを示すタ
イミング図である。

【図５】図１及び図３に示された階調制御装置５の一構
成例を示すブロック図である。

【図６】図１、図２及び図３に示された調光層１の電圧
印加時間に対する相対透過率の変化を示すグラフであ
る。

【図７】図５のルックアップテーブル５４による補正後
の入力画像濃度信号に対する電圧印加時間の変化を示し
すグラフである。

【図８】図５の構成の階調制御装置を使用したときの図
３の本発明の具体的構成例の入力画像濃度信号と調光層
１の相対透過率との関係を示すグラフである。

【符号の説明】

１調光層２光導電層３電圧源４露光装置５階調制御装置６加熱装置７相転移検知装置３１，３２透明電極３３，３４透明基板３６キャリア注入阻止層３７遮光層兼用キャリア注入阻止層５２ラッチ回路５４ルックアップテーブル５６Ｄ／Ａコンバーター６０加熱用電極１００液晶表示記録媒体

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G02F 1/135 G02F 1/13

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】表示内容を更新可能な液晶表示装置であ
って、少なくとも液晶を成分として含む調光層と、前記
調光層の一方の側に配置され、受けた光に応じてインピ
ーダンスが変化する光導電層と、前記調光層及び前記光
導電層に電圧を印加する電圧印加手段と、前記光導電層
を露光することにより前記調光層に画像を書き込む露光
手段と、前記画像の多階調濃度を示す信号に基づいて前
記露光手段の出力光を変調することにより前記調光層の
光透過率を制御する階調制御手段とを備えたことを特徴
とする液晶表示装置。
【請求項２】前記調光層が、液晶を高分子樹脂中に分
散してなる複合膜からなるものであることを特徴とする
請求項１記載の液晶表示装置。
【請求項３】前記調光層に含まれる液晶が、使用環境
温度でスメクティックＡ相を示し、使用環境温度より高
い温度でネマティック相に相転移する液晶であることを
特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
【請求項４】前記露光手段は、画素単位に露光が制御
可能な光源を含み、前記階調制御手段は、前記多階調濃
度を示す信号に基づいて前記光導電層の各画素毎の露光
時間、露光パワー、及び露光パルス数の内少なくとも一
つを制御することを特徴とする請求項１記載の液晶表示
装置。
【請求項５】前記調光層に含まれる液晶が少なくとも
ネマティック相に相転移するまで前記調光層を加熱する
加熱手段をさらに備えることを特徴とする請求項３記載
の液晶表示装置。
【請求項６】前記加熱手段は、前記調光層に含まれる
液晶が液相になるまで前記調光層を加熱することを特徴
とする請求項５記載の液晶表示装置。
【請求項７】前記調光層に含まれる液晶が液相からネ
マティック相に転移したことを検知して検知信号を出力
する検知手段をさらに備え、前記光導電層に対する露光
は、前記検知信号に基づいて行われる事を特徴とする請
求項６記載の液晶表示装置。
【請求項８】前記光導電層の両側に配設されて前記光
導電層に対するキャリアの注入を阻止する２つのキャリ
ア注入阻止層をさらに備えることを特徴とする請求項１
記載の液晶表示装置。
【請求項９】前記光導電層と前記調光層の間に配設さ
れて前記光導電層が感度を有する波長の光を吸収する遮
光層をさらに備えることを特徴とする請求項１記載の光
書き込み液晶表示装置。
【請求項１０】前記２つのキャリア注入阻止層のう
ち、前記調光層側に配設されたキャリア注入阻止層が、
前記光導電層が感度を有する波長の光を吸収する遮光層
を兼ねていることを特徴とする請求項８記載の液晶表示
装置。
【請求項１１】前記光導電層は、前記露光によって励
起されるキャリアとして電子及びホールのいずれもが発
生し、これらが移動可能な層であることを特徴とする請
求項１記載の液晶表示装置。
【請求項１２】前記階調制御手段は、前記調光層の電
圧印加時間に対する前記調光層の光透過率の非線形性を
補正する補正手段を含むことを特徴とする請求項１記載
の液晶表示装置。
【請求項１３】前記補正手段は、前記調光層の電圧印
加時間を前記調光層の光透過率の非線形性に応じて補正
して得られる値を多階調濃度に関連付けて記憶する記憶
手段を含むことを特徴とする請求項１２記載の液晶表示
装置。
【請求項１４】前記多階調濃度を示す信号がディジタ
ル信号であることを特徴とする請求項１記載の液晶表示
装置。
【請求項１５】前記階調制御手段は、前記ディジタル
信号である前記多階調濃度を示す信号を保持するラッチ
手段と、前記調光層の電圧印加時間を前記調光層の光透
過率の非線形性に応じて補正して得られた値を多階調濃
度に関連付けてディジタル信号の形で記憶し、前記ラッ
チ手段に保持された前記多階調濃度を示す信号に対応し
た前記電圧印加時間を示す信号を出力する記憶手段と、
前記記憶手段から出力された前記電圧印加時間を示す信
号をアナログ信号に変換する変換手段とを含むことを手
段とする請求項１４記載の液晶表示装置。