JP3109283B2 - Liquid crystal display - Google Patents
Liquid crystal displayInfo
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】この発明は、ワークステーション
やパソコンの表示装置として用いられる液晶表示装置に
係り、特に、受光型のディスプレイであって、反射コン
トラストが高く、高解像度で且つ高速の画像表示が可能
な新規な液晶表示装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a liquid crystal display device used as a display device of a workstation or a personal computer, and more particularly to a light receiving type display having a high reflection contrast, high resolution and high speed image display. The present invention relates to a novel liquid crystal display device capable of performing the following.
【0002】[0002]
【従来の技術】近年、人間の目に対する見易さや取扱い
のし易さ、また、プリンタ出力と同等な画像の表示が可
能な電子ディスプレイ装置の需要が高まっている。CR
Tに代表される従来の発光型ディスプレイ装置は高いコ
ントラストが得られるが、紙の上の文字のような反射像
に比べて目が疲労し易い。また、電子ディスプレイ装置
上で見ている文字等はディスプレイ装置の解像度がプリ
ンタに比べて十分でないために実際にプリントした場合
と、イメージが異なってしまう場合が多い。2. Description of the Related Art In recent years, there has been an increasing demand for an electronic display device that is easy to see and handle for human eyes and that can display an image equivalent to a printer output. CR
Although a conventional light emitting display device represented by T can provide high contrast, eyes are more easily fatigued than a reflected image such as a character on paper. In addition, the characters and the like viewed on the electronic display device often have different images from those actually printed because the resolution of the display device is not sufficient compared with the printer.
【0003】これらを回避するためには、高い反射コン
トラストを有し、高精細な画像を高速に表示できるディ
スプレイ装置が望まれる。これらの要請の中で、高い反
射コントラストが得られる表示材料として、液晶の光散
乱モードを利用した技術が注目されている。光散乱モー
ドのディスプレイ装置は、垂直配向時に液晶と屈折率が
略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することで、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
散乱されて不透過になることを利用する表示技術であ
る。このディスプレイ装置は、偏光板を用いる必要がな
いために、明るく高い反射コントラストの表示が得られ
る。In order to avoid these problems, a display device having a high reflection contrast and capable of displaying a high-definition image at a high speed is desired. In these demands, attention has been paid to a technique using a light scattering mode of a liquid crystal as a display material capable of obtaining a high reflection contrast. The display device in the light scattering mode mixes a liquid crystal and a transparent material having a refractive index substantially equal to that of the liquid crystal at the time of vertical alignment, and controls the alignment of the liquid crystal by heat or an electric field. This is a display technology that utilizes the fact that light is scattered and becomes opaque due to the difference in refractive index during random orientation. Since this display device does not require the use of a polarizing plate, a bright and high reflection contrast display can be obtained.
【0004】このような光散乱モードのディスプレイ装
置に用いられる材料技術として、カプセル化した液晶を
ポリマ中に液晶滴として分散させてフィルム化する方法
が知られている(特表昭58−501631号公報、米
国特許第4,435,047号)。この技術において
は、Nematic Curvilinear Ali
gned Phase(NCAP)中に封入された液晶
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n0とポリマの屈折率npとが
等しくなってフィルムは透明になり、一方、電界が除か
れた場合には液晶はランダム配列となり、フィルム中の
液晶滴の境界面で光が散乱して透過光が遮断され、フィ
ルムは白濁して記録情報を表示する。また、特表昭63
−501512号公報や特開昭63−155022号公
報には、液晶として常温でスメクティック相を示すもの
が使用され、フィルムの光変調にメモリ性を付与するこ
とが開示されている。As a material technique used for such a light scattering mode display device, a method is known in which encapsulated liquid crystal is dispersed as liquid crystal droplets in a polymer to form a film (Japanese Patent Application Laid-Open No. 58-501631). Gazette, U.S. Pat. No. 4,435,047). In this technology, Nematic Curvilineear Ali
The liquid crystal sealed in the gneed phase (NCAP) shows a nematic phase having a positive dielectric anisotropy at an ambient temperature of use, and when placed in an electric field, its orientation vector is arranged in the direction of the electric field, and the refractive index of the liquid crystal is changed. When the refractive index np of the polymer becomes equal to n0, the film becomes transparent. On the other hand, when the electric field is removed, the liquid crystals are randomly arranged, and the light is scattered at the boundary between the liquid crystal droplets in the film and the transmitted light is transmitted. Is cut off, and the film becomes cloudy and displays recorded information. In addition, Tokuyo Sho 63
JP-A-501512 and JP-A-63-155022 disclose that a liquid crystal exhibiting a smectic phase at room temperature is used to impart a memory property to light modulation of a film.
【0005】更に、これらの液晶材料を用いた液晶表示
装置の画像書き込み方法としては以下のものが知られて
いる。例えば特開昭63−155022号公報に開示さ
れているように、ヌメクティック液晶を内包したマイク
ロカプセルが含有されたバインダ層に電圧を印加し、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。また、特開平2−93432
号公報に開示されるように、ネマティック液晶を高分子
中に不定形に分散した層をマトリックス電極に挟み込
み、それに電界を印加することで、液晶の配向を制御
し、光の透過、不透過を切り換える方法もある。また、
液晶材料を用いた液晶表示装置の画像書き込み方法とし
て、図5に示すように、半導体レーザ100からのレー
ザビームをコリメータレンズ101を介して平行化した
後、ポリゴンミラー102及びガルバノミラー103に
よって二次元的に偏光走査し、プロジェクションレンズ
104を介して液晶セル105の光導電層106上へ結
像させるようにしたもの(例えば特開平2−39018
号)等が知られている。Further, as an image writing method of a liquid crystal display device using these liquid crystal materials, the following is known. For example, as disclosed in JP-A-63-155022, a voltage is applied to a binder layer containing a microcapsule containing a numectic liquid crystal, and the liquid crystal is heated by a thermal head driven according to image information. It is known that the orientation of light is changed to control the transmission and non-transmission of light. Also, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2-93432
As disclosed in Japanese Unexamined Patent Publication, a layer in which a nematic liquid crystal is irregularly dispersed in a polymer is sandwiched between matrix electrodes, and an electric field is applied thereto to control the orientation of the liquid crystal, thereby preventing light transmission and non-transmission. There is also a method of switching. Also,
As an image writing method for a liquid crystal display device using a liquid crystal material, as shown in FIG. 5, a laser beam from a semiconductor laser 100 is collimated via a collimator lens 101, and then two-dimensionally formed by a polygon mirror 102 and a galvanometer mirror 103. Polarization scanning, and forms an image on the photoconductive layer 106 of the liquid crystal cell 105 via the projection lens 104 (for example, JP-A-2-39018).
No.) etc. are known.
【0006】[0006]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、例えば
特開昭63−155022号公報に示すタイプにあって
は、サーマルヘッドを用いて画像を書き込むため、1イ
ンチ当たり400本程度までのハードコピー並の高い解
像度を得ることができるが、表示の速度はサーマルヘッ
ドの伝熱速度によって規制されてしまい、更に、二次元
的な書き込みのためにはヘッド若しくは表示媒体を一方
向に機械的に走査しなければならず、通常のディスプレ
イ装置のように高速な表示の切り換えができないという
技術的課題がある。However, for example, in the type disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 63-155022, an image is written using a thermal head, so that up to about 400 hard copies per inch are required. Although high resolution can be obtained, the display speed is limited by the heat transfer speed of the thermal head, and furthermore, for two-dimensional writing, the head or display medium must be mechanically scanned in one direction. In addition, there is a technical problem that high-speed display switching cannot be performed as in a normal display device.
【0007】また、特開平2−93432号公報に示さ
れるタイプにあっては、熱ではなく電界によって液晶の
配向を制御するものであるため、高速な画像の書き換え
は可能であるが、予め画素一つ一つを個別に駆動する電
極部を微細加工によって形成しなくてはならず、構造の
複雑化につながると共に、製造上解像度を上げる上で限
界がある。In the type disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2-93432, the orientation of liquid crystal is controlled not by heat but by an electric field, so that high-speed image rewriting is possible. It is necessary to form an electrode part for individually driving each one by fine processing, which leads to a complicated structure, and there is a limit in increasing the resolution in manufacturing.
【0008】更に、図5に示すように、レーザビームに
よって直接液晶セルの光導電層上を二次元的に露光走査
する方法にあっては、解像度の高い書き込みはできる
が、走査範囲が広いために書き込み速度に限界がある。Furthermore, as shown in FIG. 5, in the method of two-dimensionally exposing and scanning a photoconductive layer of a liquid crystal cell directly with a laser beam, writing with high resolution is possible, but the scanning range is wide. Has a limited writing speed.
【0009】このように、以上の液晶表示技術は、高速
な表示を実現するか、あるいは、プリンタ出力並の高い
解像度を実現するかのいずれかを達成するものではある
が、これらの各技術を組合せようとしても、各液晶表示
装置の構造を同時に用いることができないことから、高
速な表示とプリンタ出力並の高い解像度とを同時に両立
させることは実質的に困難であった。As described above, the above-described liquid crystal display technologies achieve either high-speed display or high resolution equivalent to that of a printer output. Even when trying to combine them, it is practically difficult to achieve both high-speed display and high resolution equivalent to that of a printer output at the same time because the structure of each liquid crystal display device cannot be used at the same time.
【0010】この発明は、以上の技術的課題を解決する
ために為されたものであって、高い反射コントラストが
得られる液晶の光散乱モードを利用した受光型ディスプ
レイ装置において、高速な表示とプリンタ出力並の高い
解像度とを両立させる画像の書き込み技術を提供し、人
間の目に対して見易く、かつ、プリンタ出力と同等な画
像の表示が可能な液晶表示装置を提供するものである。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned technical problems, and is intended to provide a high-speed display and printer in a light-receiving display device using a light scattering mode of a liquid crystal capable of obtaining a high reflection contrast. It is an object of the present invention to provide a liquid crystal display device which provides an image writing technique which makes it possible to achieve a resolution as high as an output, and which is easy to see for human eyes and can display an image equivalent to a printer output.
【0011】[0011]
【課題を解決するための手段】すなわち、この発明に係
る液晶表示装置は、図1に示すように、動画像情報に従
ってデジタル的に画像を書き込む画像書き込み手段1
と、書き込まれた画像を光学的な状態の変化として保持
する光変調器2と、この光変調器2上の画像をアナログ
的に光で読み出し、その光学像を拡大投影する光学像照
射手段3と、この光学像照射手段3からの拡大光学像が
照射される光導電層4a及び液晶を高分子樹脂中に分散
した液晶−高分子複合膜4bが積層され、光導電層4a
からの電界パターンに従って液晶の配向が制御される液
晶セル4とを備え、前記光変調器(2)の走査幅を液晶
セル(4)よりも小さく設定したことを特徴とするもの
である。That is, as shown in FIG. 1, a liquid crystal display device according to the present invention comprises an image writing means 1 for digitally writing an image in accordance with moving image information.
And an optical modulator 2 for holding the written image as a change in the optical state, and an optical image irradiating means 3 for reading out the image on the optical modulator 2 with light in an analog manner and enlarging and projecting the optical image. And a photoconductive layer 4a to be irradiated with an enlarged optical image from the optical image irradiation means 3 and a liquid crystal-polymer composite film 4b in which liquid crystal is dispersed in a polymer resin.
A liquid crystal cell 4 in which the orientation of the liquid crystal is controlled in accordance with the electric field pattern from the liquid crystal.
It is characterized in that it is set smaller than the cell (4) .
【0012】このような技術的において、上記液晶セル
4としては、光学像照射手段3からの光学像に従って電
界が印加されるように構成されたものであれば、透明電
極が内面に設けられた透明フィルムで、光導電層4aと
光遮断層、液晶−高分子複合膜4bとが順次積層された
ものを挟持するようにしたり、光を受けて電荷が発生
し、電荷が輸送される光電変換層(光導電層4aに相
当)と、液晶−高分子複合膜4bと、透明電極とを積層
したものでもよい。In such a technology, a transparent electrode is provided on the inner surface of the liquid crystal cell 4 as long as an electric field is applied according to an optical image from the optical image irradiating means 3. A transparent film in which a photoconductive layer 4a, a light blocking layer, and a liquid crystal-polymer composite film 4b are sequentially laminated may be sandwiched, or a charge may be generated by receiving light, and the charge may be transported. A layer in which a layer (corresponding to the photoconductive layer 4a), a liquid crystal-polymer composite film 4b, and a transparent electrode may be laminated.
【0013】また、液晶セル4の駆動回路の簡略化を図
るという観点からすれば、例えば、上記液晶−高分子複
合膜4bとして、使用環境温度で正の誘電率異方性のネ
マティック相を示す液晶が不定形に高分子樹脂中に分散
した複合膜を用い、電界の印加のみで、光の透過、不透
過(散乱)を制御するようにすることが好ましい。From the viewpoint of simplification of the driving circuit of the liquid crystal cell 4, for example, the liquid crystal-polymer composite film 4b exhibits a nematic phase having a positive dielectric anisotropy at a use environment temperature. It is preferable to use a composite film in which liquid crystal is irregularly dispersed in a polymer resin, and to control light transmission and non-transmission (scattering) only by applying an electric field.
【0014】更に、液晶セル4での画像の保持性を容易
にするという観点からすれば、例えば、液晶セル4の液
晶−高分子複合膜4bとして、常温でスメクティック相
を示し、常温以上でネマティック相を示す液晶が高分子
樹脂中に分散された複合膜を用い、書き込み後に常温に
おいて液晶の配向状態にメモリ性を有するようにし、画
像を無電源で保持するようにすることが好ましい。Further, from the viewpoint of facilitating image retention in the liquid crystal cell 4, for example, the liquid crystal-polymer composite film 4b of the liquid crystal cell 4 exhibits a smectic phase at room temperature and a nematic phase at room temperature or higher. It is preferable to use a composite film in which a liquid crystal exhibiting a phase is dispersed in a polymer resin, to have a memory property in the alignment state of the liquid crystal at normal temperature after writing, and to hold an image without power supply.
【0015】[0015]
【作用】上述したような技術的手段によれば、画像書き
込み手段1が光変調器2上に画像を書き込むが、この光
変調器2上の走査幅は最終的な表示画面となる液晶セル
4よりも小さくできるので、その走査時間は短く、光変
調器2には高速に画像が書き込まれる。そして、光変調
器2上に書き込まれた画像は、光学像照射手段3によっ
てアナログ的に光で瞬時に読み出され、その光学像は液
晶セル4上に拡大投影される。このとき、液晶セル4
は、液晶を高分子樹脂中に分散した液晶−高分子複合膜
4bと光導電層4aとを積層したものであり、投影され
た光学パターンに応じた電界が光導電層4aを介して液
晶−高分子複合膜4bに印加されるようになっているの
で、電界の強度に応じて液晶の配向が制御されることに
なる。すなわち、液晶のうち垂直配向を起こす部分は光
を透過し、配向が起こらない部分は不透過状態になる。
この結果、液晶セル4上には反射コントラストの高い、
かつ、高解像度の画像が高速で書き込まれる。According to the technical means described above, the image writing means 1 writes an image on the light modulator 2, and the scanning width on the light modulator 2 is limited to the liquid crystal cell 4 serving as a final display screen. The scanning time is short, and an image is written to the optical modulator 2 at high speed. Then, the image written on the light modulator 2 is instantaneously read out by analog light by the optical image irradiating means 3, and the optical image is enlarged and projected on the liquid crystal cell 4. At this time, the liquid crystal cell 4
Is a laminate of a liquid crystal-polymer composite film 4b in which liquid crystal is dispersed in a polymer resin and a photoconductive layer 4a, and an electric field corresponding to the projected optical pattern is applied to the liquid crystal through the photoconductive layer 4a. Since the voltage is applied to the polymer composite film 4b, the alignment of the liquid crystal is controlled according to the intensity of the electric field. That is, the portion of the liquid crystal that causes vertical alignment transmits light, and the portion where no alignment occurs becomes non-transmissive.
As a result, the reflection contrast is high on the liquid crystal cell 4,
In addition, a high-resolution image is written at a high speed.
【0016】[0016]
【実施例】以下、添付図面に示す実施例に基づいてこの
発明を詳細に説明する。 ◎実施例1 図2はこの発明が適用された液晶表示装置の一実施例で
ある。同図において、符号21は画像信号生成回路10
から生成された画像信号に従って発光する半導体レーザ
で、出射されたビームはコリメータレンズ22を介して
平行化された後、ポリゴンミラー23及びガルバノミラ
ー24によって二次元的に偏向され、光変調器30上に
ビームスポットとして集束される。ここで、上記ポリゴ
ンミラー23は水平走査用として例えば回転速度360
00rpmで面数が80面のものが用いられており、ま
た、ガルバノミラー24は垂直走査用として例えば周波
数(表示のフレーム周波数を示す)20Hzで振動する
ものが用いられている。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below in detail with reference to the embodiments shown in the accompanying drawings. Embodiment 1 FIG. 2 shows an embodiment of a liquid crystal display device to which the present invention is applied. In the figure, reference numeral 21 denotes an image signal generation circuit 10.
The emitted beam is collimated through a collimator lens 22 and then two-dimensionally deflected by a polygon mirror 23 and a galvanometer mirror 24 to be deflected by an optical signal 30. Is focused as a beam spot. Here, the polygon mirror 23 is used for horizontal scanning, for example, at a rotation speed of 360.
The one having 80 rpm and the number of faces is 80, and the galvanomirror 24 for vertical scanning vibrates at a frequency (indicating a display frame frequency) of 20 Hz, for example.
【0017】また、この実施例において、上記光変調器
30は、通常反射型液晶ライトバルブとして使用される
ものと同様な構造を有しており、常温でネマティック相
を示す液晶層31、誘電体ミラーとしてのZnS/Mg
F2多層反射膜32、CdTe遮光層33及びCdSか
らなる光導電層34が順次積層されたものを、内面にI
TO透明電極が蒸着された一対のガラス35にて挟持し
た構造になっている。そして、透明電極には交流電圧が
印加されるように電源36が接続されている。このと
き、画像の書き込み光であるレーザビームは光変調器3
0の光導電層34側に照射されるようになっており、ま
た、光変調器30の大きさは横21mm、縦30mmで
あり、丁度最終的に画像が表示されるA4判サイズ画面
の10分の1程度になっている。更に、光変調器30上
に集束されたビームのスポット径は25μm、書き込み
のピッチは約12μmであり、この時点での解像度は2
000DPI(Dots Per Inch)相当になっている。そ
して、この光変調器30に画像を書き込む場合には、電
源36から交流電圧を印加しながら、光導電層34をレ
ーザビームにて露光するようにすればよく、レーザビー
ムに対応する画像が液晶層31に高解像度且つ高速に書
き込まれる。In this embodiment, the light modulator 30 has a structure similar to that used for a normal reflection type liquid crystal light valve, and includes a liquid crystal layer 31 exhibiting a nematic phase at room temperature, a dielectric ZnS / Mg as mirror
An F2 multilayer reflective film 32, a CdTe light shielding layer 33, and a photoconductive layer 34 composed of CdS are sequentially laminated,
The structure is such that a TO transparent electrode is sandwiched between a pair of glass 35 on which vapor deposition is performed. A power supply 36 is connected to the transparent electrode so that an AC voltage is applied. At this time, the laser beam, which is the image writing light, is
The light modulator 30 is 21 mm in width and 30 mm in height, and the size of the A4 size screen on which an image is finally displayed is just 10 mm. It is about one-third. Further, the spot diameter of the beam focused on the optical modulator 30 is 25 μm, the writing pitch is about 12 μm, and the resolution at this point is 2 μm.
000 DPI (Dots Per Inch). When an image is written in the optical modulator 30, the photoconductive layer 34 may be exposed to a laser beam while an AC voltage is applied from a power supply 36, and the image corresponding to the laser beam is a liquid crystal. High-resolution and high-speed writing is performed on the layer 31.
【0018】更に、符号40は光学像照射系であり、こ
の実施例では、高輝度ランプ(この実施例では例えばメ
タルハライドランプ)41からの光を集光用レンズ4
2、高輝度ランプ41からの熱線(赤外線)によって光
変調器30や液晶セル50が熱せられ温度が上昇するこ
とを防止する熱線カットフィルタ43及びハーフミラー
44を介して光変調器30の光導電層34の反対側から
照射することによって、光変調器30に保持された画像
を反射光として読み出し、その反射光をプロジェクショ
ンレンズ45によって10倍に拡大投影した後、表示画
面となる液晶セル50に200DPI相当の解像度をも
って結像させるようにしたものである。Reference numeral 40 denotes an optical image irradiation system. In this embodiment, a light from a high-intensity lamp (for example, a metal halide lamp in this embodiment) 41 is collected by a condensing lens 4.
2. Photo-conductivity of the light modulator 30 through a heat ray cut filter 43 and a half mirror 44 for preventing the light modulator 30 and the liquid crystal cell 50 from being heated by a heat ray (infrared ray) from the high-intensity lamp 41 and increasing the temperature. By irradiating from the opposite side of the layer 34, the image held in the light modulator 30 is read out as reflected light, and the reflected light is enlarged and projected ten times by the projection lens 45, and then is projected onto the liquid crystal cell 50 serving as a display screen. The image is formed with a resolution equivalent to 200 DPI.
【0019】また、この実施例において、液晶セル50
は、アクリル系光重合性樹脂1部、スメクティックA液
晶組成物(BDH社製「S2」)を4部、重合開始剤
(メルク社製「ダロキュア1116」)を0.2部混合
した液晶−高分子複合膜53をITO透明電極(この実
施例では加熱用電極を兼用)付きPETフィルム51上
に均一に塗布した後UV硬化させ、この上にCdTeか
らなる遮光層54を積層し、更に、アモルファスシリコ
ンからなる光導電層55を積層し、その上にもう一つの
ITO透明電極付きPETフィルム52を重ねたもので
ある。そして、この液晶セル50のサイズは210mm
×300mmで、約A4サイズである。In this embodiment, the liquid crystal cell 50
Is a mixture of 1 part of an acrylic photopolymerizable resin, 4 parts of a smectic A liquid crystal composition (“S2” manufactured by BDH), and 0.2 parts of a polymerization initiator (“Darocur 1116” manufactured by Merck). A molecular composite film 53 is uniformly applied on a PET film 51 provided with an ITO transparent electrode (also used as a heating electrode in this embodiment), cured by UV, and a light-shielding layer 54 made of CdTe is laminated thereon. A photoconductive layer 55 made of silicon is laminated, and another PET film 52 with an ITO transparent electrode is laminated thereon. The size of the liquid crystal cell 50 is 210 mm
X 300 mm, about A4 size.
【0020】更に、この実施例では、PETフィルムに
付設したITO電極の一方に加熱用電流パルス(加熱パ
ルス)61を流すことで液晶セル50の液晶−高分子複
合膜53の加熱が行われるようになっている。また、液
晶セル50の非画像部で且つ電界が印加されない領域の
一部に、液晶の相状態を検知する液晶相検知センサ62
が取り付けられている。この実施例では、液晶相検知セ
ンサ62は、発光素子62aと受光素子62bとを液晶
セル50を挟んで設置したものである。この液晶相検知
センサ62の動作を以下に簡単に説明する。加熱によっ
て液晶セル50の液晶が一旦液相化すると、液晶相検知
センサ62は、液晶セル50の液晶が液相で透明な状態
にある間、発光素子62aからの光を受光素子62bが
常に受けている。一方、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、液晶相検知センサ
62の間にある液晶セルの領域には電界が印加されない
ため、液晶の配向が乱れ、光が散乱して受光素子62b
への光が遮られることになり、この変化が相の変化を示
す信号となる。Further, in this embodiment, the liquid crystal-polymer composite film 53 of the liquid crystal cell 50 is heated by flowing a heating current pulse (heating pulse) 61 to one of the ITO electrodes attached to the PET film. It has become. A liquid crystal phase detection sensor 62 for detecting a phase state of the liquid crystal is provided in a non-image portion of the liquid crystal cell 50 and in a part of the region where no electric field is applied.
Is attached. In this embodiment, the liquid crystal phase detection sensor 62 has a configuration in which a light emitting element 62a and a light receiving element 62b are provided with a liquid crystal cell 50 interposed therebetween. The operation of the liquid crystal phase detection sensor 62 will be briefly described below. Once the liquid crystal of the liquid crystal cell 50 is liquidized by heating, the liquid crystal phase detection sensor 62 receives the light from the light emitting element 62a while the light receiving element 62b constantly receives the light while the liquid crystal of the liquid crystal cell 50 is in the liquid phase and transparent state. ing. On the other hand, when the liquid crystal undergoes a phase transition from a liquid phase to a nematic phase due to natural cooling, an electric field is not applied to a region of the liquid crystal cell between the liquid crystal phase detection sensors 62, so that the orientation of the liquid crystal is disturbed and light is scattered. Light receiving element 62b
Light is blocked, and this change becomes a signal indicating a phase change.
【0021】また、タイミング制御回路70は、加熱パ
ルス61の生成タイミングを決定すると共に、上記液晶
相検知センサ62からの上記相変化信号を基に光学像の
書き込み走査のタイミングを決定する。Further, the timing control circuit 70 determines the generation timing of the heating pulse 61 and determines the timing of the writing scan of the optical image based on the phase change signal from the liquid crystal phase detection sensor 62.
【0022】次に、この実施例に係る液晶表示装置にお
ける画像の書き換え作動を図3のタイミングチャートに
基づいて説明する。先ず、画像信号に基づいて液晶セル
50への画像の書き換えが起こる直前に、それを知らせ
る画像準備信号S1がタイミング制御回路70から発せ
られる。この信号S1を受けて、加熱手段である加熱用
電極に図示外の外部電源から直流の加熱パルス61が流
される。この加熱パルス61の幅は約10ms程度であ
る。Next, an image rewriting operation in the liquid crystal display device according to this embodiment will be described with reference to the timing chart of FIG. First, immediately before rewriting of an image in the liquid crystal cell 50 based on an image signal occurs, an image preparation signal S1 for notifying the rewriting is issued from the timing control circuit 70. In response to the signal S1, a DC heating pulse 61 is supplied to a heating electrode as a heating means from an external power supply (not shown). The width of the heating pulse 61 is about 10 ms.
【0023】その動作と並行して、液晶セル50の透明
電極(加熱用電極を兼用)には切り換えスイッチ57を
介して電源56が接続されるようになっており、液晶を
配向するに十分な電圧(ここでは50V)が印加されて
いる。但し、この電圧は、光導電層55を露光するまで
は液晶セル50には印加されない。液晶は、加熱電流パ
ルス61によるジュール熱で一旦液相化した後、自然冷
却によってネマティック相に転移する。そして、液晶が
液相からネマティック相に転移したことを液晶相検知セ
ンサ62が検知すると、その信号S2を受けて、Δt
(例えば1ms程度)だけ僅かに遅れて半導体レーザ2
1による光変調器30への画像の書き込みが開始され、
光学像照射系40が光変調器30から画像を読み出し、
液晶セル50の光導電層55側へ画像を照射する。この
とき、液晶セル50の電極には予め電圧が印加されてい
るため、光学像照射系40による露光によって液晶セル
50には即座に光学像に従った電界パターンが与えら
れ、光学像に従った液晶の配向が行われる。すなわち、
画像の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、動画像情報に従って画
像が書き換えられる。尚、露光及び電圧の印加は、液晶
がネマティック相から、スメクテイック相に相転移する
前に十分間に合って終了するように予め設定されてい
る。特に、この実施例では、液晶相検知センサ62から
の検知信号S2が出力されてから僅かに遅れて画像の書
き込み動作が行われるようになっているので、液晶セル
50の液晶の相変化が安定した状態で画像の書き込みが
行われる分、画像の書き込みが確実なものになっている
が、上記液晶相検知センサ62からの検知信号S2に同
期して直ちに画像の書き込み動作を行うように設計して
も差し支えない。In parallel with the operation, a power supply 56 is connected to a transparent electrode (also used as a heating electrode) of the liquid crystal cell 50 via a changeover switch 57, and is sufficient for aligning the liquid crystal. A voltage (here, 50 V) is applied. However, this voltage is not applied to the liquid crystal cell 50 until the photoconductive layer 55 is exposed. After the liquid crystal is once liquefied by Joule heat by the heating current pulse 61, it is transformed into a nematic phase by natural cooling. When the liquid crystal phase detection sensor 62 detects that the liquid crystal has transitioned from the liquid phase to the nematic phase, it receives the signal S2 and
(For example, about 1 ms), the semiconductor laser 2 is slightly delayed.
1 starts writing an image to the light modulator 30;
An optical image irradiation system 40 reads an image from the light modulator 30,
An image is irradiated on the photoconductive layer 55 side of the liquid crystal cell 50. At this time, since a voltage is applied to the electrodes of the liquid crystal cell 50 in advance, the electric field pattern according to the optical image is immediately given to the liquid crystal cell 50 by exposure by the optical image irradiation system 40, and the electric field pattern is applied. The liquid crystal is aligned. That is,
When the image is rewritten periodically, the above-described operation is performed continuously, and the image is rewritten according to the moving image information. The exposure and the application of the voltage are set in advance so that the liquid crystal is completed in sufficient time before the phase transition from the nematic phase to the smectic phase. In particular, in this embodiment, since the image writing operation is performed slightly after the detection signal S2 is output from the liquid crystal phase detection sensor 62, the phase change of the liquid crystal of the liquid crystal cell 50 is stable. Although the writing of the image is performed in the state in which the writing is performed in the state described above, the writing of the image is assured. No problem.
【0024】また、画像の書き換えがない場合には、ネ
マティック相において電源56の電圧を印加しながら最
後に書き込む画像を光導電層55に照射した後、加熱パ
ルス61を与えないようにするすればよく、この場合に
は、液晶相が画像に従った配向状態を保持したままスメ
クティック相(常温でメモリ性を持つ)に相転移するこ
とから、最後に書き込まれた画像が電源56電圧を印加
しなくても保持されることになる。If the image is not rewritten, the heating pulse 61 is not applied after irradiating the photoconductive layer 55 with the last image to be written while applying the voltage of the power supply 56 in the nematic phase. In this case, the liquid crystal phase changes to a smectic phase (having a memory property at room temperature) while maintaining the alignment state according to the image. It will be retained even if it is not.
【0025】◎実施例2 図4はこの発明が適用された他の実施例を示す。尚、実
施例1と同様な構成要素については同一符号を付してこ
こではその詳細な説明を省略する。同図において、光変
調器30への画像の書き込み領域、すなわち、走査幅が
狭くてすむため、実施例1で用いた機械的な走査装置に
代えて、二つの超音波偏向器(X−Y方向)81,82
を用い、超音波偏向器81,82からの出力光を反射ミ
ラー83を介して光変調器30に画像を書き込むように
したものである。この実施例において、上記超音波偏向
器81,82としては、例えばTeO2単結晶にトラン
スデューサとしてTiNbO3を接合した素子(電器通
信学会紙Vol 154 No99/'71「解説/光偏向技術の最近の
進歩」P1266)等を用いることができる。このタイプに
よれば、走査速度は機械的走査より高速になり、機械的
な部品を用いないために信頼性が実施例1よりも高い。Embodiment 2 FIG. 4 shows another embodiment to which the present invention is applied. The same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the detailed description thereof is omitted. In the drawing, since the writing area of the image to the optical modulator 30, that is, the scanning width is small, two ultrasonic deflectors (XY) are used instead of the mechanical scanning device used in the first embodiment. Direction) 81, 82
And the output light from the ultrasonic deflectors 81 and 82 is written into the optical modulator 30 via the reflection mirror 83. In this embodiment, as the ultrasonic deflectors 81 and 82, for example, a device in which TiNbO3 is joined as a transducer to a single crystal of TeO2 (Electrical Communication Society, Vol. 154 No99 / '71 "Commentary / Recent Advances in Optical Deflection Technology") P1266) can be used. According to this type, the scanning speed is higher than that of the mechanical scanning, and the reliability is higher than that of the first embodiment because no mechanical parts are used.
【0026】[0026]
【発明の効果】以上説明してきたように、請求項1記載
の発明によれば、高い反射コントラストが得られる液晶
の光散乱モードを利用した受光型ディスプレイ装置にお
いて、光変調器上に一旦画像を高速に書き込み、この画
像を液晶セル上に拡大投影して表示するようにしたの
で、画像の表示、書き換えを電子ディスプレイ装置と同
等に高速に行うことができ、かつ、その表示についても
プリンタ出力並の高い解像度が得られることになる。よ
って、高速な表示とプリンタ出力並の高い解像度とを両
立させる画像の書き込み技術を提供でき、人間の目に対
して見易く、かつ、プリンタ出力と同等な画像の表示を
実現することが可能になる。また、請求項2記載の発明
によれば、常温において電界の印加のみで、光の透過、
不透過(散乱)を制御することが可能になるので、動画
像の表示のみを必要とする用途においては装置の構成、
駆動方法を簡略化することができる。更に、請求項3記
載の発明によれば、画像書き込み後に、常温において画
像を無電源で保持することが可能になるので、電気的な
接続の制約なしに表示画像を手に取ってながめたり、並
べたりすることが可能になり、その分、紙の文書のよう
に取り扱うことが可能なディスプレイ装置を実現するこ
とができる。As described above, according to the first aspect of the present invention, in a light receiving type display device utilizing a light scattering mode of a liquid crystal capable of obtaining a high reflection contrast, an image is temporarily formed on a light modulator. Since writing is performed at high speed and this image is enlarged and projected on the liquid crystal cell and displayed, the display and rewriting of the image can be performed at the same high speed as the electronic display device, and the display is the same as the printer output. High resolution can be obtained. Therefore, it is possible to provide an image writing technique that achieves both high-speed display and high resolution equivalent to that of printer output, and it is possible to realize display of an image that is easy to see for human eyes and equivalent to printer output. . According to the second aspect of the invention, light transmission and light transmission can be achieved only by applying an electric field at room temperature.
Since the opacity (scattering) can be controlled, the configuration of the apparatus can be controlled in an application requiring only display of a moving image.
The driving method can be simplified. Further, according to the third aspect of the present invention, after writing the image, the image can be held at room temperature without power supply, so that the displayed image can be grasped without restriction on the electrical connection, The display devices can be arranged side by side, and accordingly, a display device that can be handled like a paper document can be realized.
【図1】 この発明に係る液晶表示装置の構成を示す説
明図である。FIG. 1 is an explanatory diagram showing a configuration of a liquid crystal display device according to the present invention.
【図2】 この発明が適用された液晶表示装置の実施例
1を示す説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram showing Embodiment 1 of a liquid crystal display device to which the present invention is applied.
【図3】 実施例1に係る画像の書き換え作動を示すタ
イミングチャートである。FIG. 3 is a timing chart illustrating an image rewriting operation according to the first embodiment.
【図4】 この発明が適用された液晶表示装置の実施例
2を示す説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram showing a liquid crystal display device according to a second embodiment of the present invention;
【図5】 従来に係る液晶表示装置の一例を示す説明図
である。FIG. 5 is an explanatory diagram illustrating an example of a conventional liquid crystal display device.
1…画像書き込み手段,2…光変調器,3…光学像照射
手段,4…液晶セル,4a…光導電層,4b…液晶−高
分子複合膜DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Image writing means, 2 ... Optical modulator, 3 ... Optical image irradiation means, 4 ... Liquid crystal cell, 4a ... Photoconductive layer, 4b ... Liquid crystal-polymer composite film
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平3−155525(JP,A) 特開 平4−218020(JP,A) 特開 平4−11218(JP,A) 特開 平4−75033(JP,A) 特開 平4−70864(JP,A) 特開 平3−17630(JP,A) 特開 平4−86621(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G02F 1/135 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of front page (56) References JP-A-3-155525 (JP, A) JP-A-4-218020 (JP, A) JP-A-4-11218 (JP, A) JP-A-4- 75033 (JP, A) JP-A-4-70864 (JP, A) JP-A-3-17630 (JP, A) JP-A-4-86621 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) G02F 1/135
Claims (3)
書き込む画像書き込み手段(1)と、書き込まれた画像
を光学的な状態の変化として保持する光変調器(2)
と、この光変調器(2)上の画像をアナログ的に光で読
み出し、その光学像を拡大投影する光学像照射手段
(3)と、この光学像照射手段(3)からの拡大光学像
が照射される光導電層(4a)及び液晶を高分子樹脂中
に分散した液晶−高分子複合膜(4b)が積層され、光
導電層(4a)からの電界パターンに従って液晶の配向
が制御される液晶セル(4)とを備え、前記光変調器
(2)の走査幅を液晶セル(4)よりも小さく設定した
ことを特徴とする液晶表示装置。An image writing means (1) for digitally writing an image in accordance with moving image information, and an optical modulator (2) for holding the written image as a change in an optical state.
An optical image irradiating means (3) for reading out an image on the optical modulator (2) in analog form with light and enlarging and projecting the optical image, and an enlarged optical image from the optical image irradiating means (3). A photoconductive layer (4a) to be irradiated and a liquid crystal-polymer composite film (4b) in which liquid crystal is dispersed in a polymer resin are laminated, and the alignment of the liquid crystal is controlled according to an electric field pattern from the photoconductive layer (4a). and a liquid crystal cell (4), said optical modulator
A liquid crystal display device wherein the scanning width of (2) is set smaller than that of the liquid crystal cell (4) .
(4)の液晶−高分子複合膜(4b)は、常温でネマテ
ィック相を示す液晶が高分子樹脂中に分散された複合膜
であることを特徴とする液晶表示装置。2. The liquid crystal cell-polymer composite film (4b) according to claim 1, wherein the liquid crystal exhibiting a nematic phase at room temperature is dispersed in a polymer resin. A liquid crystal display device characterized by the above-mentioned.
(4)の液晶−高分子複合膜(4b)は、常温でスメク
ティック相を示し、常温以上でネマティック相を示す液
晶が高分子樹脂中に分散された複合膜であることを特徴
とする液晶表示装置。3. The liquid crystal cell (4) according to claim 1, wherein the liquid crystal-polymer composite film (4b) of the liquid crystal cell (4) exhibits a smectic phase at room temperature and a liquid crystal exhibiting a nematic phase at room temperature or higher. A liquid crystal display device comprising a composite film dispersed in a liquid crystal display.
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