JPH0269721A - 光導電型液晶ライトバルブ - 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】 技術分野 本発明は、投射型液晶表示装置に用いられる光導電型液
晶ライトバルブに関する。

背景技術 投射型液晶表示装置の構成の一例を第６図に示す。図に
おいて、光導電型液晶ライトバルブ１に像を書き込む手
段として、例えば、ＣＲＴ　（陰極線管）及びこれに表
示された像を液晶ライトバルブ１に導く先ファイバーが
結合されてなる光フアイバー管２が用いられており、Ｃ
ＲＴに表示された像が光ファイバーによって液晶ライト
バルブ１の光導電膜に書き込まれる。一方、光源３から
発せられた光はミラー４及びコンデンサレンズ５を経て
偏光ビームスプリッタ６に入射する。この入射光のうち
Ｐ偏光成分はそのまま偏光ビームスプリッタ６を通過し
、Ｓ偏光成分は偏光ビームスプリッタ６で進行方向が直
角に曲げられて液晶ライトバルプ１に入射する。

ここで、液晶ライトバルブ１の液晶層に像が描かれてい
ると、液晶ライトバルブ１で反射された反射光中にはｌ
ｆＭ品層の像の濃淡に応じて局部的にＰｌ−光成分が含
まれることになる。そして、この反射光中のＰ偏光成分
のみが偏光ビームスプリッタ６をそのまま通過すること
により、このＰ偏光成分による像が投影レンズ７を介し
てスクリーン８上に投影されるのである。

この投射型液晶表示装置に用いられる光導電型液晶ライ
トバルブ１の構成を示す第７図において、液晶層１１の
周りにはスペーサ１２が配され、液晶層１１の両面には
配向膜１３，１４が設けられている。この液晶層１１と
光導電膜１５とが光反射膜１６及び光吸収膜１７を挾ん
で積層されている。光反射膜１６は読出し側から入射す
る投射光を反射するためのもの、光吸収膜１７は光反射
膜１６からの漏れ光を吸収するためのものである。

液晶層１１及び光導電膜１５の外側には透明電極（導電
膜）１８．１９が配され、これらの全てはガラス基板２
０．２１によって封止されている。

透明電極１８．１９間には交流電圧が印加されている。

かかる構成の光導電型液晶ライトバルブ１において、図
の右側（書込み側）から入射した画像書込み光によって
光導電膜１５上に像を描いたとき、光導電膜１５の内部
抵抗が像の濃淡に従って局部的に変化するために、これ
らの部分に対応するところに隣接する液晶層１１には、
透明電極１８１９間の交流電圧が像の濃淡に従って空間
変調されて印加されることになる。

この液晶層１１には、正の誘電異方性を持ったスメクチ
ックｉｔｋ品を、左右の電極面上で液晶分子の配列方向
を４５°ねじって（４５°ｔｗｉｓｔ）配向する、いわ
ゆるＨ　Ｆ　Ｅ　（Ｉｌｙｂｒｉｄ　Ｆｉｅｌｄ　Ｅｆ
ｌ’ｅｃＬ）配向しておく。電極１８．１９間に交流電
圧を印加しておくと、光導電膜１５上に像が描かれてい
る部分では液晶分子は電界方向に向きを変えるので４５
’　ｔｗｌｓＬ状態がくずれ、これによって図の左側（
読出し側）から入射した投射光に対する反射光像が変わ
るのである。

次に、濃淡のある反射光像を得る動作原理を第８図に基
づいて説明する。今、液晶ライトバルブ１の右側に２枚
の偏光板をその偏光軸を直交して配置しておくと、右側
からの自然光は液晶ライトバルブ１に入る前に、まず偏
光板によって直線偏光に変えられる。液晶層１１にはネ
マチック液晶が４５９ｔｗｉｓｔ配列しであるので、こ
の直線偏光された光は、液晶層１１の中で液晶分子の向
きに従って偏光面が４５°回転された後、液晶ライトバ
ルブ１の左側の鏡面に到達する。ここで反射された反射
光は再び液晶層１１を通過するとき、前とは逆の方向に
その偏光面が４５°回転されるので、偏光方向は変化し
ない。したがって、液晶ライトバルブ１の右側に置かれ
た２枚の偏光板の偏光軸が直交しているので、このまま
では光は右下側の偏光板より右には現われない。すなわ
ち、液晶ライトバルブ１は暗くみえることになる。

一方、透明電極１８．１９間に液晶ライトバルブ１の閾
値よりも十分に高い交流電圧が印加されると、すなわち
光導電膜１５の内部抵抗が十分低くなっていて図示の交
流電圧の大部分が液晶層１１にそのまま印加されるよう
になると、液晶分子は完全に電極に垂直の方向に向きを
変える。この状態では、直線偏光された光は液晶層１１
巾でその偏光面は回転されない。この光は鏡面で反射さ
れ、液晶ライトバルブ１の右下側に置かれた偏光板に達
する。この場合も、液晶ライトバルブ１から出てきた偏
光された光の偏光面と偏光板の偏光軸とが直交している
ので、この偏光板から出てくる光は暗い。

しかし、液晶ライトバルブ１の左側から入射した画像書
込み光によって光導電膜１５の抵抗が、上記の中間の適
当な値に空間変調されていると、この像に対応する部分
の液晶層１１には、閾値と飽和値の中間の交流電圧が局
部的に印加される。

その結果、これらの部分の液晶分子の回転は不完全にな
り、電界すなわち電極に対する向きは斜めになる。これ
によって、液晶層１１中を通過して鏡面に達する光は楕
円偏光になる。さらに、この光が反射されて再び液晶層
１１を通過して右下側の偏光板に達したとき、この偏光
板を通過する光成分が現れてくる。

以上のようにして、右側から液晶ライトバルブ１に入射
した光は、光導電膜１５上に描かれた像によって濃淡空
間変調され、投影光となって液晶ライトバルブ１の右側
に反射されるのである。

かかる液晶ライトバルブ１において、液晶層１１の厚さ
を変えたときの印加電圧と透過率との関係を第９図に示
す。第９図において、（ａ）は厚さが２．２μｍ、（ｂ
）は厚さが３．４μｍ。

（ｃ）は厚さが６．０μｍの場合をそれぞれ示しており
、これら図から明らかなように、従来の液晶ライトバル
ブ１では、電圧オフ時に液晶層１１の厚さに依存して漏
れ光が発生するために、コントラストをとるためには液
晶層１１の厚さの厳密な管理が必要であった。この漏れ
光が発生するのは、直線偏光が僅かに楕円偏光になるた
めである。

発明の概要 そこで、本発明は、電圧オフ時の漏れ光を低減し、コン
トラストの向上を図った光導電型液晶ライトバルブを提
供することを目的とする。

本発明による光導電型液晶ライトバルブにおいては、液
晶層か液晶分子の長軸方向の偏光に対して吸収性をＨす
る色素が混入された液晶によってＢ、７成されている。

実施例 以下、本発明の実施例を図に基づいて詳細に説明する。

第１図は、本発明による光導電型液晶ライトバルブ１０
の構造図であり、基本的な＃、ＸｖＩ造は第７図に示す
従来のものと同じであるが、本発明においては、液晶層
１１が液晶分子の長軸方向の偏光に対して吸収性を有す
る色素、例えば２色性色素２２が混入された液晶によっ
て構成されている。ただし、液晶ディレクタの方向は読
出し側で投射光の１１−光方向と同一方向とされ、書込
み側ではこれに対して４５°傾いている。ここに、ディ
レクタとは、巨視的に眺めて、数多くの液晶分子が並ん
でいる方向を示す単位ベクトルを言う。２色性色素２２
としては、溶奴である液晶に良く溶け、できるだけ２色
比の高い材料が望ましい。

このように、液晶に２色性色素を混入した場合、液晶が
ホスト（ｈｏｓｔ）　、色素がゲスト（ｇｕｅｓｔ）と
みなされ、いわゆるゲスト・ホスト効果により、第２図
に示すように、印加電圧が低い状態で透過率が０％、印
加電圧が高い状態で高い透過率を示す電圧対透過率特性
が得られることになる。２色性色素が混入されていない
場合には、第３図に示す如く印加電圧が低い状態で漏れ
光が発生する電圧対透過光強度特性を示していたが、液
晶への２色性色素の混入によるゲスト・ホスト効果によ
り、第４図に示すように、最大透過光強度（１ｍ）が若
干低下するものの印加電圧が低い状態での透過漏れ光を
低減できることになる。その結果、従来のように液晶層
１１の厚さを厳密に管理しなくても、電圧オフ時の透過
漏れ光を低減できるので、コントラストを向上できるこ
とになる。

かかる構成の光導電型液晶ライトバルブ１０を、第５図
に示すように、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（ｉＴ　）の各
色毎に用いてカラー画像を合成する方式の投射型液晶表
示装置に適用する場合には、各液晶ライトバルブＩＯＲ
，ＩＯＧ、ＩＯＢの液晶層に含まれる２色性色素の吸収
波長はＲ，Ｇ、Ｂの各中心波長と合致するように設定す
れば良い。

第５図において、９Ｒ，９Ｇ、９Ｂは赤色、緑色、７色
の各ダイクロイックミラーを示している。

なお、上記実施例では、色素として２色性色素を用いた
場合について説明したが、これに限定されるものではな
く、例えば、可視光全域で吸収性を示すブラック色素を
用いても良く、これによれば第５図に示すカラー投射型
液晶表示装置に適用する場合、各色毎に吸収波長を設定
する必要がなくなる。

また、上記実施例では、液晶ライトバルブ１０Ｒ，ＩＯ
Ｇ、ＩＯＢに像を書き込む手段として光フアイバー管２
Ｒ，２Ｇ、２Ｂを用いたか、これに限定されるものでは
ない。

発明の詳細 な説明したように、本発明による光導電型液晶ライトバ
ルブにおいては、液晶層が液晶分子の長軸方向の偏光に
対して吸収性を釘する色素が混入された液晶によって１
１が成されていることにより、従来のように液晶層の厚
さを厳密に管理しなくても、電圧オフ時の透過漏れ光を
低減できるので、コントラストを向上できることになる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による先導電型液晶ライトバルブの＄７
．ｊｊ造図、第２図はゲスト・ホスト効果による電圧対
透過率の特性図、第３図は液晶に色素を混入する前の電
圧対透過光強度の特性図、第４図は液晶に色素を混入し
た後の電圧対透過光強度の特性図、第５図はカラー投射
型液晶表示装置の一例を示す構成図、第６図は投射型液
晶表示装置の一例を示す構成図、第７図は従来の光導電
型液晶ライトバルブの構造図、第８図は；農淡のある反
射光像を得る動作原理を説明するための図であり、（ａ
）は遮断状態を、（ｂ）は透過状態をそれぞれ示し、第
９図（ａ）〜（ｃ）は液晶層の厚さを変えたときの電圧
対透過率の特性図である。 主要部分の符号の説明 １．１０・・・・・・先導電型液晶ライトバルブ２・・
・・・・光フアイバー管　　　３・・・・・・光源６・
・・・・・（−光ビームスプリッタ８・・・・・・スク
リーン　　　　１１・・・・・・液晶層１５・・・・・
・光導電膜　　　　　１６・・・・・・光反射膜１８．
１９・・・・・・透明電極 ２０．２１・・・・・・ガラス基板 ２２・・・・・・２色性色素

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）光導電膜及び液晶層が積層され、この光導電膜及
   び液晶層の外側に一対の透明電極が配された構成の光導
   電型液晶ライトバルブであって、前記液晶層は液晶分子
   の長軸方向の偏光に対して吸収性を有する色素が混入さ
   れた液晶によって構成されていることを特徴とする光導
   電型液晶ライトバルブ。
2. （２）前記色素は２色性色素であることを特徴とする請
   求項１記載の光導電型液晶ライトバルブ。
3. （３）前記液晶ライトバルブが赤、緑、青の各色に対応
   して設けられ、各々の液晶層に含まれる前記色素の吸収
   波長は赤色光、緑色光、青色光の各中心波長と合致する
   ように設定されることを特徴とする請求項２記載の光導
   電型液晶ライトバルブ。
4. （４）前記色素は可視光全域で吸収性を示すブラック色
   素であることを特徴とする請求項１記載の光導電型液晶
   ライトバルブ。