JPH0333828A - 画像表示装置とその駆動方法 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、大画面及び高精細画像を有する画像表示装置
に関する。

〔従来の技術〕

近年、旅客用航空機、一般室内において白色のスクリー
ンに対して、赤色、緑色、青色からなる情報を有する光
線の投影場所を移動（スキャンニング）することによっ
て、画像が構成され表示が行われている。

又、ＣＲＴ画面を反射鏡により拡大投影することにより
、大画面を得ている。

さらに最近では、複数本×複数本のマトリクス電極を有
する液晶表示装置をレンズ系で拡大投影することにより
、大画面を得ている。また前記液晶表示装置として、薄
膜半導体能動素子（ＴＰＴ）を各画素に有するタイプ、
強誘電性液晶表示装置を使用するタイプ等が提案されて
いる。

ところで、従来の液晶表示装置の駆動方法については例
えば複数本×複数本のマトリックス電極を有する強誘電
性液晶を用いた表示装置の場合、２フィールド法或いは
４パルス法等が用いられていた。

２フイールド法は第５図に示すように、−本の走査電極
の選択時間が４つの位相から構成され、１画面の表示に
対する１フレームを２つに分割し、前半、後半の２つの
フィールドに２つずつの位相を配置して、黒の書込みと
白の書込みをそれぞれ別のフィールドで行うものである
。

ここで「選択時間が４つの位相から構成され」とは、１
フレーム内における１走査電極の選択時間内に４つのパ
ルスを有することを意味する。

また４パルス法においても、第６図に示すように、走査
電極の選択時間を４つに分割して強誘電性液晶分子の有
する自発分極の向きを反転成いは保持させて白、黒を表
示する。

〔従来の技術の問題点〕

しかしながらＣＲＴ画面を反射鏡により拡大投影するタ
イプでは、ＣＲＴ画面の輝度を向上させるには限界があ
り、そのため画面全体が非常に暗くなるという問題点を
有している。

また光の３原色である赤色、緑色、青色からなる光線（
ビーム）に階調情報をのせて、該光線を高速移動させて
、任意の画面を構成するタイプは、光線の微細化に限界
を有し、高精細画像には向いていない。そして光線を高
速移動させる手段が複雑となるため、製造コストの上昇
をまねいている。

複数本×複数本のマトリクス電極を有する液晶表示をレ
ンズ系で拡大投影するタイプのうち、ＴＰＴを使用する
タイプでは、構成要素であるＴＰＴを作製するのに複雑
なプロセスを必要とするため、コスト上昇をまねいてい
る。強誘電性液晶を使用するタイプではパネル作製のコ
ストは安いものの、強誘電性液晶のもつ物性からマトリ
クスにした場合、階調表示ができない。又、装置の基板
間距離が２μｍ程度と小さいため、画素を構成する一対
の電極間での電気的ショートが発生し易く、歩留りをお
としている。従って小面積で１つの装置を構成せねばな
らない。

さらに駆動方法について、前述した２フイールド法、４
パルス法ともに実際に強誘電性液晶分子を有効に動かし
ている時間は選択時間内に存在する４つのパルスのうち
の一つである。従って仮に３０００　Ｘ　３０００のマ
トリックス電極を有する表示装置で１秒間に３０回の表
示を行おうとした場合、強誘電性液晶分子は（３０００
ｘ３０ｘ　４　）−区＝２．７μ秒のパルスで応答しな
ければならない。非常に高い電圧を強誘電性液晶に印加
できれば問題はないが、現在用いられている通常のＩＣ
の耐圧は±２０Ｖ程度であるため、２．７μ秒のパルス
では現在までに開発されている強誘電性液晶は到底応答
しないから上述の表示は行うことができない。

強誘電性液晶を用いた表示装置の場合には述べた通りで
あるが、ＴＮ型液晶表示装置の場合には従来の駆動方法
は唯一つのパルスで液晶を応答させる性質のものではな
いし、走査電極の数が多くなるとＴＮ型液晶表示装置は
コントラストが小さくなって実質上表示を行うことはで
きない。

本発明はこれらの従来ある大画面を得るための様々な方
法における種々の問題点を解決して大画面を簡便な方法
により得ることを目的とするものである。

〔問題を解決するための手段］ そのため、本発明は透光性の基板上に複数本の透過性の
導電膜よりなる電極と、導電性のリードとを有する第１
の基板と、透過性の基板上に一個の電極及びリードとを
有する第２の基板とを電極が内側になるように、かつ第
１の基板上の電極と第２の基板上の電極が互いに概略直
角に交差する様に向かい合わせ、その内側に強誘電性液
晶を示す液晶と、液晶分子を任意の方向に並べるための
手段を有する液晶装置を準備する。つまり、単数×複数
のドツトからなる液晶装置に、本来なら複数×複数のド
ツトで構成される１画面を複数個に分割したものを表示
させる液晶装置とするのである。そして、液晶装置の基
板面に対して垂直方向に光源を置き、光源からの光を液
晶表示装置に入射させて、液晶装置を通過させて得た表
示光を反射または屈折する手段に照射させるような画像
表示装置としたものである。

例えば、画像として３０００　ｘ　３０００画素の表示
を得ようとした場合、Ｉ　Ｘ３０００ドツトよりなる液
晶装置を使用する。一画面を表示するには、−列用の表
示を行うのに同期させて光を反射又は屈折させる手段の
角度を連続して変化させていくことで、反射された一列
用の表示を順次３０００回投影位置を移動させて、スク
リーンに投影することによって一画面を構成させる。

スクリーンと液晶装置及び光源の位置関係の調整によっ
て、ピント及び画面の大きさを決定する。

本発明は、単数×複数のドツトでマトリクスを構成させ
ているため、１ドツト当たりに必要とする情報Ｉつに対
して１つの位相からなるパルスで信号を構成できる。ま
た、Ｉ　Ｘ３０００ドツトのマトリクスであることから
パルスの高さによって液晶分子の回転量を制御できる。

反射又は屈折させる手段は、液晶装置からの表示を反射
又は屈折してスクリーンに投影させるもので、液晶装置
の表示の動きに同期させて、反射又は屈折させる方向を
変化さて、線状の光線である表示を面状の表示すなわち
画像の表示に変換する機能を有するものである。

以上のような構成により複数本×複数本のマトリクス液
晶装置に表示させたと同様の表示を単数本×複数本の細
長い液晶装置により表示させることができるのである。

また駆動方法についての本発明の特徴は、上記の装置に
ついて、液晶分子に加わる電界として液晶分子を駆動さ
せる時間内に唯一つのパルスを有することを特徴とする
。

ここで「液晶分子を駆動させる時間内」を従来の技術と
比較して説明すると、前に説明した２フイールド法で「
液晶分子を駆動させる時間内」とは「ある液晶分子の存
在する部分の画素が含まれる走査電極が選択されている
時間内」にあたる。

２フイールド法では一本の走査電極が選択されている時
間内、つまり液晶分子を駆動させる時間内にパルスは４
つ存在した。

以下実施例を用いて本発明を説明する。

ｒ実施例１」 先ず本発明の画像表示装置に使用する液晶装置の概略を
第１図に示す。

液晶装置（１）は、以下の様に作製した１、１＋ｕ＋厚
のソーダライム硝子上に、スパッタ法によりＩＴ○膜を
１５００Å戒膜する。公知のパターニング法によって、
２０００本の電極及びリード（２）を作製し、第１の基
板（３）とした。同様な方法で、１本の電極及びリード
（４）を有する第２の基板（５）とした。第２の基板上
にボリイくド前駆体溶液（ＮＭＰ溶材）をオフセット法
により散布し、２５０　’Ｃで１時間、ＮＺガス中で焼
成することで、２００人のポリイミド膜を得た。この膜
を公知のラビング法にて、一定方向にミクロの傷をつけ
た。その後２．５μｍの径を有する粒子を介して、周囲
をエポキシ系の接着剤で第１と第２の基板を接着させた
。その後周知の真空法により、強誘電性を示す液晶を注
入し、その後注入口をＵＶ樹脂により、封止した。

この様にして、液晶装置（１）を得る。

次に本実施例の画像表示装置の概略図を第２図に示す。

本実施例の画像表示装置は、光源（６）、液晶装置（１
）、偏光板（７）、液晶装置からの光を反射するための
手段（８）そして表示を拡大してスクリーン（９）に投
影するためのレンズ（１０）で構成される光学系からな
っている。

液晶装置（１）からの表示光は偏光板（７）を通り反射
するための手段（８）を通りここで反射されレンズ（１
０）で拡大されスクリーン（９）に到る。

光源（６）には冷陰極管を用いた。偏光板（７）は液晶
表示装置の外側両面に貼りつけた。反射する手段（８）
は、３０面を有する筒状の多面鏡である。

ただし図面は円で示した。３０面とした理由は、■秒間
に筒状の多面鏡を１回転させて、１面で１画面を構成さ
せ、１秒間に３０画面を表示させることを考えてのこと
である。従って１秒間に表示したい画面数を決めること
で多面鏡の面の数が決まる。

多面鏡の回転にはステッピングモーターとギアの組み合
わせによって同期パルスが１回加わる毎に、６　Ｘｌ０
−ｄｅｇだけ回転する様にした。同期パルスは液晶装置
の表示が変化するのと同時に発生している。つまり、液
晶表示装置の１表示に対応させて多面鏡が６　Ｘ　１．
０−３ｄｅｇ回転することによって、１表示に対応する
スクリーン上に投影される投影像の場所が動いていき、
１つの画面をスクリーン上に作りだすことができる。

液晶装置からの表示光は多面鏡の１面に入射、そこで反
射されてスクリーン（９）上に投影されるのである。

一つの面で一画面の投影が終わると次の面により二画面
目の投影が始まる。このように順次投影が行われスクリ
ーン上に連続した画面となって写し出されるのである。

スクリーンに投影する必要から像を拡大するためのレン
ズは多面鏡で反射した光が、入射する位置に置いた。こ
のレンズをズームレンズとして投影像の拡大倍率を連続
的に変化させるようにすることは、スクリーンの大きさ
や、スクリーンと画像表示装置の距離を任意に選択でき
るため有効である。

本実施例における駆動回路のブロック図を第７図に示す
。

シフトレジスタ（２４）に送られたデータ信号は同期パ
ルスとしてモータードライバ（２５）に送られ、さらに
アナログセレクタ（２６）に送られる。

またアナログセレクタ（２６）に駆動電圧レベルが送ら
れて結局セグメント側電極（２２）に第８図０）に示す
信号が送られる。

また、電源（２７）からコモン側電極（２８）に第８図
（ａ）に示す信号が送られる。

この結果、画素（２９）に電界が印加され、その結果第
８図（Ｃ）に示すように画素（２９）における光の透過
率が変化する。

第８図（Ｃ）では個々のパルスに液晶分子が応答して透
過率が変化していることがわかる。そして、階調表示を
行うことができた。

本実施例では表示光を反射する手段に鏡を使用したが入
射光を反射させることができ単体で一画面を形威し、か
つ一画面を投影し終わった時、次の画面を構成する表示
光が入射できるようにすることが可能なものであれば鏡
に限らず任意に選択することができる。

以上の如く本発明によれば小さな画像表示装置により大
画面が得られるとともに、単数水×複数本の電極を有す
る液晶装置で大画面を構成することができるため従来の
ように大型の液晶装置を作る必要がないため製造が容易
であり、製造歩止まりが向上するものである。

ｒ実施例２」 本実施例の画像表示装置の概略は、第３図に示すように
光源（６）、偏光板（７）、液晶装置（１〉及びそれら
をとり囲むように複数のプリズムを配置した多面体（１
１）からなっている。ただし、プリズムは、省略する。

実施例１と同様の方法で作製した液晶装置（１）からの
表示光はプリズムで屈折され、その後レンズ（１０）を
通って拡大され、スクリーン（９）上に投影される。プ
リズムの数は、多面体を１秒間に１回転させる場合であ
れば、１秒間に投影させる画面の数に対応させて選択さ
れる。多面体は、例えば１秒間に３０画面を投影させる
時はプリズムを３０個設けた３０面体として、ステッピ
ングモーターとギアの組み合わせによって同期パルスが
１回加わる毎に多面体が回転する。それによって、表示
光がプリズムに入射する時の角度が変わるため、スクリ
ーン上へ投影される投影像の位置が動いていき、１つの
画面をスクリーン上に作り出すことができるものである
。この時１画面を１つのプリズムが形成し、かつ１画面
を投影し終わった時、次のプリズムに表示光が入射する
ようにプリズムの屈折率やプリズムの全体の大きさを調
整しておく必要がある。

本実施例では表示光を屈折させる手段としてプリズムを
使用したが入射光を屈折させることができ単体で一画面
を形威し、かつ一画面を投影し終わった時、次の画面を
構成する表示光が入射できるようにすることが可能なも
のであればプリズムに限らず任意に選択することができ
る。

本実施例の場合も、実施例１と同様にレンズをズームレ
ンズにすることは効果的である。

以上の如く本発明によれば小さな画像表示装置により大
画面が得られるとともに、単数本×複数本の電極を有す
る液晶装置で大画面を構成することができるため従来の
ように大型の液晶装置を作る必要がないため製造が容易
であり、製造歩止まりが向上するものである。

ｒ実施例３」 本実施例は、実施例１あるいは実施例２に示す画像表示
装置内の光学系を２つ用いて、立体画像をスクリーン上
に映し出す画像表示装置としたものである。

本実施例では画像表示装置内に第４図のように実施例１
に示した装置の光学系を２組用いて左眼用の画面、右眼
用の画面をそれぞれ作るように光学系を予め設定する。

左眼用の光学系には装置内に左眼用の表示とするための
偏光板（１２）を配置しておき、他方右眼用の光学系に
も装置内に右眼用の表示とするための偏光板（１３）を
配置しておく。

これらの偏光板は、液晶表示装置（１）の上面に設けら
れたものが有する機能と、同一の機能を果たす。また左
眼用、右眼用の偏光板（１２）　（１３）は互いに偏光
軸を直交させたものを配置した。（１４）はスクリーン
に投影された画面を観察する為の観察用眼鏡であり、画
像表示装置内の左眼用の偏光板（１２）、右眼用の偏光
板（■３）と同方向の偏光軸をもつ２板の偏光板（１５
）　（１６）がそれぞれ左眼用及び右眼用として組み込
まれている。

ここで、左眼用２．右限用の光学系に設けられた液晶装
置に、それぞれ左眼用及び右眼用に作製された表示をさ
せて、スクリーン（９）に投影された左眼用及び右眼用
の投影像を眼鏡（１４）を通して観察すれば、観察者の
前に立体像が現出されているように感じられるのである
。

ここで、左眼用の偏光板（１２）と眼鏡の偏光板（１５
）の偏光軸が同一方向であり、右眼用の偏光板（１３）
と眼鏡の偏光板（１６）の偏光軸が同一方向であり、か
つ偏光板（１２）　（１５）と偏光板（１３）　（１６
）の偏光軸が互いに直交しているため、上記した左眼で
見た投影像と、右眼で見た投影像とは別々に左眼及び右
眼に映し出されるのである。

本実施例では眼鏡に偏光板を使用したが、偏光板の代わ
りに液晶シャッターを用いて、液晶シャッターを左右交
互に開閉する方式にして左眼のシャッターが開けば左眼
用の映像が、右眼のシャンク−が開けば右眼用の映像が
観察者の脳に送られ、左右の像が台底されることにより
観察者の前に立体像が現出されているように感じられる
のである。

本実施例によれば小さな画像表示装置により大画面が得
られるとともに、単数本×複数本の電極を有する液晶装
置で大画面を構成することができる等実施例１及び実施
例２と同様な効果を有する他従来であれば大画面の映像
を二重に投影する、もしくは二つの画面を別に投影する
等をしなければ得られなかった立体映像が、単数本×複
数本の電極を有する液晶装置を二組用いるのみで大画面
の立体映像が簡単に得られるという大きな特徴を有する
。

（効果） 単数×複数からなるマトリクスによる液晶装置は、その
形状を細長く、複数×複数マトリクスの液晶装置より面
積を小さくすることが出来る。これによって、１枚の基
板より多数本の液晶を得ることができた。歩留りの点で
も優位であり、コストを下げることができた。

しかも本発明は従来からのＣＲＴ技術の大半を流用する
ことができるため、構成が簡易という利点を有している
。

動画を表示するには、１秒間に３０画面を必要とする。

本発明によれば、１ドツトの情報を表示するのに、１つ
のパルスからなる信号で構成することができるので、例
えば、高精細ＴＶとして必要な３０００　Ｘ　３０００
画素を動画表示するにも強誘電性液晶材料の応答速度は
、１０　、Ｉ／　ｓｅｅ程度ですむ。

複数×複数ドツトの強誘電性液晶表示では、不可能であ
った階調表示が可能になった。液晶分子はパルス幅が一
定の時、パルス高さによって分子の回転度合を調整する
ことができ、階調表示ができた。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に使用する液晶装置の概略を示す図。 第２図乃至第４図は本発明の画像表示装置の概略を示す
図。 第５図、第６図は従来の強誘電性液晶表示装置の駆動波
を示す図。 第７図は駆動回路のブロック図を示す。 第８図は駆動信号を示す図。 液晶装置 ・・電極及びリード 第１の基板 第２の基板 光源 ７　・　・ ８　・　・ ９　・　・ １０・　・ ２２・　・ ２４・　・ ２５・　・ ２６・　・ ２８・　・ ・偏光板 ・反射させるための手段 ・スクリーン ・レンズ ・セグメント側電極 ・シフトレジスタ ・モータードライバ ・アナログセレクタ ・コモン側電極

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、複数本からなる電極及びリードを有する第１の基板
   と、１本の電極及びリードを有する第２の基板との間に
   強誘電性を示す液晶及び液晶分子を任意の方向に並べる
   ための手段を有する液晶装置と、光源と、該液晶装置を
   通過した光源よりの光を任意の方向に反射または屈折さ
   せるための手段を有することを特徴とする画像表示装置
   。 ２、特許請求の範囲第１項において反射するための手段
   は該液晶装置の駆動に同期させて反射または屈折させる
   方向を変化させることを特徴とする画像表示装置。 ３、複数本からなる電極及びリードを有する第１の基板
   と、１本の電極及びリードを有する第２の基板との間に
   強誘電性を示す液晶及び液晶分子を任意の方向に並べる
   ための手段を有する液晶装置と、光源と、該液晶装置を
   通過した光源よりの光を任意の方向に反射または屈折さ
   せるための手段を有する画像表示装置において、液晶分
   子を駆動させる時間内に唯一つのパルスを有することを
   特徴とする画像表示装置の駆動方法。