JPH0273225A - 投写型液晶表示装置 - 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】 〔概要〕 投写型液晶表示装置に関し、 濃淡の階調のある表示画像を得ることを目的とし、 画像表示用液晶パネルと、光量調節用液晶パネルとを組
合せて液晶表示素子を構成する。

〔産業上の利用分野〕

本発明は投写型液晶表示装置の改良に関する。

液晶表示装置にはＴＮ型（Ｔｗｉｓｔｅｄ　ＮｅｍａＬ
ｉｃ　）液晶あるいはＳＴＮ型（Ｓｕｐｅｒ　Ｔｗｉｓ
ｔｅｄ　　Ｎｅｌｌ１ａｔｉｃ）液晶を用いるものなど
が実用化されている。

また、フルカラーの動画表示ができる薄■クトランジス
タアレイを使用した、いわゆるＴＰＴ型（別名アクティ
ブマトリックス型）液晶表示装置が携帯型液晶テレビと
して普及してきた。

一方、個人用として使用する装置とは別に、多人数を対
象とした、例えば会議用などに使用する場合に適した大
画面の各種投写型液晶表示装置が提案されている。

これらの中には、スメクチック液晶を用いたレーザ熱書
込み方式、ＴＮ型液晶を用いたＴＦＴ方式、ＴＮ型液晶
を用いた単純マトリックス方式などがあるが、装置が大
型になったり、あるいは高価になったり、あるいは明る
い画面が得られないなどの問題があった。

これに対し、本発明者らはネマティック−コレステリッ
ク相転移型液晶を用いて、単純マトリックス構成で、明
るい大容量表示が可能な投写型液晶表示装置を提案した
（特開昭６１−０５９５２６．特開昭６ｌ−１９８２７
０）。

今後、端末装置の扱う情報量の増加に伴い、液晶表示装
置の高機能化への要求が強まっており、と（に、カラー
表示や階調表示が重要な課題となっている。

〔従来の技術〕 ＴＮ型またはＳＴＮ型液晶表示パネルの画像を直接観察
する、いわゆる直視型表示装置では階調表示方法として
面積階調またはパルス幅変調、或いはその併用によって
行われている。

第２図はそのような従来例を示したもので、同図（イ）
はｌドツト（画素）を４分割して明暗の階調表示を行っ
ており、斜線部が暗部で白地の部分が明部に対応してい
る。

また、同図（ロ）はパルス幅変調の場合の駆動パルス波
形を概念的に示したもので、（ａ）、　　（ｂ）。

（ｃ）、　　（ｄ）は図（イ）の（ａ）、　　（ｂ）、
　　（ｃ）。

（ｄ）の階調レベルにそれぞれ対応している。

ＴＦＴ方式の液晶表示装置の場合は、よく知られている
ように１ドツト毎に薄膜トランジスタをスイッチング素
子として接続しているので駆動パルスの振幅変調によっ
て階調表示をおこなっている。

一方、投写型液晶表示装置で階調表示を行っている例は
少ないが、ＴＮ型液晶を使用したＴＰＴ駆動方式の液晶
ビデオ・プロジェクタが知られている（特開昭６ｌ−１
５０４８７）。

第３図はその構成図を引用したもので、投写用光ａｌｌ
から出た光は平行光となり次のミラー群（グイクロイッ
クミラー）で青、緑、赤の三色に分離されて、それぞれ
別々にＴＦＴ方式のＴＮ型液晶パネル１４．１５．１６
に入射し、外部からの画像信号に基づく電気信号によっ
てアナログ的に制ｉ（振幅変調）され、再びミラー群に
よって合成、投写レンズによってスクリーン１８上に投
写される。

すなわち、この場合は前に述べた直視型のＴＦＴ方式液
晶表示装置と基本的に同一の階調方式を用いている。

〔発明が解決しようとする課題〕

液晶表示装置の階調表示方法は、前記のごとくＴＦＴ型
（アクティブマトリックス型）の液晶パネルを使用すれ
ば、個々の画素を制御できるのでコントラストが良く、
直視型でも投写型でも液晶駆動信号電圧の振幅変調によ
って階調表示することが可能である。

しかし、よく知られているようにＴＦＴ型の液晶パネル
は、例えばＡ４サイズの場合６４０ｘ４００　ドツト程
度の画素が必要となり、２５万個以上の薄膜トランジス
タを無欠陥で製造しなければならず極めて困難で高価な
ものとなる。

一方、単純マトリックス駆動方式のＴＮ型またはＳＴＮ
型の場合、第２図に示したように直視型では階調表示方
法が提案されているが、面積階調においては１ドツト（
画素）を必要な階調数に応じて分割しなければならず、
電極パターンの微細化や駆動電源の増加などの問題が生
ずる。

また、パルス幅変調は単純マトリックス駆動方式では各
ラインへの電圧印加が繰り返し走査で行われ、電圧上昇
が累積的なのでパルス幅の影響が余り大きく出ないため
、階調数が大きく出来ないという問題がある。

以上のことは、大容量表示になればなるほど大きな問題
となる。

さらに、直視型とは別に、ＴＮ型またはＳＴＮ型を単純
マトリックス駆動方式で投写型液晶表示装置に応用する
試みもあるが、これらの液晶は光スィッチの機能を利用
するため２枚の偏光板を使用するので、液晶表示パネル
を透過する光は１／４程度に減少し、明るい投写画像表
示が得られない。

従って、階調表示も充分できないことは当然である。

本発明は単純マトリックス駆動方式でも明るい大画面表
示が得られるネマティック−コレステリック相転移型液
晶を使用した投写型液晶表示装置において、階調表示を
可能にする構成にした投写型液晶表示装置を提供するこ
とを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

第１図は本発明の原理構成図である。

すなわち、上記の課題は画像表示用液晶パネル１と、光
量調節用液晶パネル２とを重ねた組合せパネル１３を液
晶表示素子とすることによって解決することができる。

ここで、両液晶パネルは正の誘電率異方性を有するネマ
ティック−コレステリック相転移型液晶を使用すること
によって、とくに効果的な解決方法を提供することがで
きる。

（作用〕 本発明では、第１図に示したように階調表示機能を画像
表示用液晶パネルｌ自体に持たせず、別に設けた光量調
節用液晶パネル２に階調表示機能を持たせることによっ
て、画像表示用液晶パネルに萌に述べたような種々の無
理がカミらず容易に階調表示を行うことができる。

第４図に示したように、本発明者らが提案した投写型液
晶表示装置に使用した正の誘電率異方性を有するネマテ
ィック−コレステリック相転移型液晶を画像表示用液晶
パネル１に使用することによって明るい画像表示かえら
れる。

一方、光量調節用液晶パネル２には第５図に示したよう
な、同じく正の誘電率異方性を有し、ヒステレシス特性
が極めて小さく　　（Ｗ〜Ｏ）、相転移電圧幅（Ｖ、　
　ＶＸ）が大きく、直線性がよいネマティック−コレス
テリック相転移型液晶を使用することによって、光量調
節用液晶パネル２に印加する電圧を変えることにより光
透過率を任意に変えることができる。

従って、以上述べた画像表示用液晶パネル１と、光量調
節用液晶パネル２とを重ねて組合せパネル１３を構成し
、光量調節用液晶パネル２のマトリックス電極を部分的
に、また電圧値の大きさを制御することによって、投写
画像に部分的に濃淡の階調をつけることが可能となる。

〔実施例〕

画像表示用液晶パネルｌとして、１６ｘ　１６ドツトの
マトリックス電極構成で、ポリビニールアルコール（Ｐ
ＶＡ）を配向膜にし、パネルギャップを６μｍにして、
第６図に示す混合比率のネマティック−コレステリック
相転移型液晶を封入した。

この混合液晶は第４図のようなヒステレシス特性を示す
典型的な投写型液晶表示装置用の液晶である。

一方、光量調節用液晶パネル２として、同じく１６ｘ　
１６ドツトのマトリックス電極構成で、ガラス基板面を
シランカップリング剤（トーレシリコーン社製、５ＲＸ
−６７９）で疎水処理を行い、パネルギャップを８μｍ
にして、第７図に示す混合比率のネマティック−コレス
テリック相転移型液晶を封入した。

この混合液晶は第５図に示したようにヒステレシス特性
が極めて小さ（、直線性がよ（光量調節用液晶として優
れたものであることを予め確認した。

以上の２枚の液晶パネルを第１図のように重ねて組合せ
パネル１３を構成して、通常用いられているオーバーへ
７ドブロジエクタ（ＯＨＰ）のステージ上にセットして
スクリーン上に画像を投写できるようにした。

次ぎに、画像表示用液晶パネル１を第８図に示すような
駆動波形で駆動し、第９図に示すように一文字８ｘ８　
ドツト構成の文字ＡＢＣＤを投写表示した。

それと同時に、光量調節用液晶パネル２を同様に駆動し
て光量調節を行った。第９図の例では領域への部分の８
ｘ８　ドツトの電極間に第５図にしめず電圧Ｖ、（〜１
８■）を印加し、他の領域Ｂ。

Ｃ，ＤにはＶ、（〜２５ｖ）以上の電圧を印加した。

その結果、第９図の領域Ａ（文字Ａを表示）の光透過率
は約５５％となり、他の領域Ｂ、　　Ｃ，Ｄ（それぞれ
文字Ｂ、Ｃ，ＤＡ表示）に比較して暗い表示が得られ、
階調表示が可能であることがわかった。

なお、本実施例では光量調節用液晶パネル２のマトリッ
クス電極を画像表示用液晶パネル１のマトリ、クス電極
と同じ数としたが、必要に応じて変えてもよい。例えば
、第９図の例では２ｘ２ドツトのマトリックス電極で駆
動しても全く同様の効果を得ることができる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば投写型液晶表示装
置においても、光量調節用液晶パネルを使用することに
よって、極めて容易に投写画像の階調表示を行うことが
可能となり投写型液晶表示装置の機能向上に寄与すると
ころが大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理構成図、 第２図はＴＮ型液晶表示装置の階調表示方法の例、 第３図は液晶ビデオ・プロジェクタの構成例、第４図は
画像表示用液晶の光透過率と印加電圧の関係図、 第５図は光量調節用液晶の光透過率と印加電圧の関係図
、 第６図は画像表示用液晶の混合組成、 第７図は光量調節用液晶の混合組成、 第８図は画像表示用液晶パネルの駆動波型、第９図は階
調表示例、 である。 図において、 １は画像表示用液晶パネル、 ２は光量調節用液晶パネル、 ３．４．６．７はガラス基板、 ５は画像表示用液晶、 ８は光量調節用液晶、 ９は画像表示用液晶パネルのＸ列電極、ＩＯは画像表示
用液晶パネルのＹ列電極、１１は光Ｍ調節用液晶パネル
のＸ列電極、１２は光量調節用液晶パネルのＹ列電極、
１３は組合せパネル、 である。 ｔ３　　創ユ、Ａ今ね七Ｉぐ岬し １　；　Ｊシ１良芽ン方ｄηｑΣ、晶パネル２゛尤量詣
鞭旧敷扁パネル′ ３、屯６，７：カ゛ラス１く」之 ５、゛山プ露ン」〜ト示ｆ’ＰＩＪ品 Ｂ；尤量謔卸（ト）汝孔 ？　゛　ゐイ参贋ン示中決品ｉ＼°８−）しのＸ列餞／
θ：　同　二　　　　　〇γ別宅褌 ｌｔ：　尤」ト１詐ｆｆ１１目弓皮８らノず茅ルっ層弓
妬／２：　（ロ）　二　　　　　　あＹテＪ富糧＊塾明
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〔仁）−ｃ”４　ＨりＣ２Ｈ３−Ｃゝｓ　−ＣＩ４２（
ン（ンぴＣｓ　Ｈｚ　＃Ｃ爬 Ｆ：　５　日＋＋　＋ＣＮ 二５！−ＩＩＩＫン（シ（Ｘｃｖ 峯７　口 尤１プ詐巴寂晶の温合想ヌ。 Ｄｐ０ ７０な 肉口／イぢ駐７５駐乍ｍシロヒ＾（）″ｔ、ローミシ千
η１撃５とＨｐｏ口て’−）王とじ）関ヂフト、Ｑ冥　
４−２ で１詞斎セＱ弓封りＪらの光迄温」呂　ビ印フロ＠ｒｃ
’７Ｍづ斥２コレステ ｊｌ、７フ相（白邸蜀扶呼） （０）ネマティッ７側（遣珪吹聾） 画像表示ｍ′：；Ｊｊ？３ハ゛ネ）し３駆動波形卒　８
０ ｎ鷹域゛ 瑚詞女ホ倒 竿９　口

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）画像表示用液晶パネル（１）と、光量調節用液晶
   パネル（２）とを重ねて一対の組合せパネル（１３）を
   構成し、階調表示を行うことを特徴とする投写型液晶表
   示装置。
2. （２）画像表示用液晶パネル（１）に使用する液晶が、
   正の誘電率異方性を有する相転移型液晶で、光透過率−
   印加電圧特性において、角型性が優れたヒステレシス特
   性を有するネマティック−コレステリック相転移型液晶
   であることを特徴とする請求項（１）記載の投写型液晶
   表示装置。
3. （３）光量調節用液晶パネル（２）に使用する液晶が、
   正の誘電率異方性を有する相転移型液晶で、光透過率−
   印加電圧特性において、ヒステレシス特性のない、また
   は極めて小さく、かつ相転移間の直線性がよいネマティ
   ック−コレステリック相転移型液晶であることを特徴と
   する請求項（１）記載の投写型液晶表示装置。