JPH05257160A

JPH05257160A - 光透過量調整装置

Info

Publication number: JPH05257160A
Application number: JP4052891A
Authority: JP
Inventors: Yoshitaka Yamamoto; 良高山元; Yutaka Ishii; 裕石井
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1992-03-11
Filing date: 1992-03-11
Publication date: 1993-10-08

Abstract

(57)【要約】【目的】光透過量調整装置において、画像が明るく、
隣合う画素電極間であっても光の透過量を調整でき、解
像度の向上を図れ、しかもコストの低廉化が可能なよう
にする。【構成】液晶１３を挟む２つの基板１、１０にそれぞ
れ形成した透明電極２、１１に交流電圧を印加してい
る。このため、例えば光導電体１０ａを有する他方の基
板１０側から光を入射すると、その光導電体１０ａの光
照射部分の抵抗が下がった状態で、両基板１、１０上の
透明電極２、１１に印加された電圧が液晶１３に印加さ
れる。これにより、光照射部分では他の部分とは異なる
液晶１３の配向状態となり、光の透過率が変わる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、液晶ＴＶなどの表示装
置、ビデオムービーなどの撮像装置、複写装置、又はカ
メラなどの光学装置等（以下、これらを表示装置等とい
う。）に使用される光透過量調整装置に関し、より詳細
には表示装置等においてコントラストを調整することが
でき、また入射する光量を部分的に調整することができ
る光透過量調整装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】上述したコントラストを調整する従来の
主な方法は次の通りである。

【０００３】(1)原画像にフィルターをかぶせてコント
ラストを緩和する方法この方法は、主に複写機等で写真などの中間調をもつ画
像をコピーするときに用いられ、シルクスクリーン等の
コントラスト緩和用のフィルターを原画にかぶせるのが
慣用的である。

【０００４】(2)照明光にフィルター等をかぶせてコン
トラストを緩和する方法この方法は、フラッシュや照明ライト等の表面にコント
ラスト緩和フィルターをかぶせ、照明光を均一化し画像
のコントラストを緩和する方法である。

【０００５】(3)画像処理技術によってコントラストを
向上、または緩和させる方法この方法は、画像のエッジ検出技術などを利用して電気
的に画像のコントラストを制御する方法である。

【０００６】また、上述した入射光量を部分的に調整す
る処理の１つである逆光補正は、従来次のように行われ
ている。カメラの逆光補正とＣＣＤを用いたビデオムー
ビーの逆光補正方法を例にとって説明する。まず、カメ
ラにおいては、撮影者が逆光であると判断すると逆光補
正ボタンを押すことにより対処される。この操作により
自動露光調整装置の設定値よりも露光量を増やし、被写
体が暗くなることを防いでいる。また、ビデオムービー
などＣＣＤを用いる撮像装置では、ＣＣＤに取り込まれ
る画像を６つの画面領域に分割し、各領域の情報を優先
順位を決めて処理するという自動逆光補正が行われる。
より詳細には、逆光が優先順位の高い領域に入射する
と、６つの画面全体を暗くして優先領域の被写体の明る
さを調整し、一方、逆光が優先順位の低い部分に入射す
ると画面全体の明るさの調整を行わないようにしてい
る。

【０００７】上記説明から明かなように、コントラスト
調整の場合は、従来撮影前の被写体に対して行われてお
り、撮影後の映像や画像に対しては画像処理のみしか行
われていない。また、画像処理技術を用いるときは、高
性能なコンピューターとデータ処理ソフトが必要であ
り、その操作に高度の技能が要求されるため素人には使
いにくいという問題があった。

【０００８】また、逆光補正の場合については、カメラ
では逆光があるか否かを撮影者が判断し、ボタンを押し
て逆光補正を行うため、撮影者の勘と経験に頼っており
正確な補正が出来なかった。また、補正の程度も画一的
であり入射光量に従った調整が出来ない問題があった。
一方、ビデオムービー等では逆光が優先順位の高い部分
に入射すると全体の画像が暗くなってしまう問題があ
り、逆に優先順位の低い部分に逆光が入射すると調整が
行われないため、逆光部分では画面が白くなって画質が
低下するという問題があった。

【０００９】かかる問題点を解決すべく、本願出願人は
以下に説明する光透過量調整装置を提案している（特願
平４−１７９３７号）。この装置は、液晶表示装置の表
示面等を少なくとも２ヶ所の領域に分割し、これら分割
された領域に入射された各領域の光の量を検知し、その
光量に従って光の透過量をそれぞれ独立に調整する手段
を備えた構成としている。具体的には、１つの領域が図
１２（ａ）及び（ｂ）に示すようになっている。図１２
（ａ）は、図１２（ｂ）のＡ−Ａ’線による断面図であ
る。液晶１２０を挟んで２つのガラス基板１０１、１１
１が対向配設されている。ガラス基板１０１は透明ガラ
ス基板１０２の上に、ＳｉＯ₂薄膜１０６、透明対向電
極１０３、ブラックマスク１０４、配向膜１０５がこの
順に形成されて構成される。

【００１０】ガラス基板１１０は、その内面側全面にＳ
ｉＯ₂薄膜１１７が形成され、その上に線状に配置され
たソース電極１１１と、液晶に電圧を印加するための画
素電極１１２と、これらの２種の電極１１１、１１２間
に挟み込まれた光導電性材料からなる光導電体１１３と
が形成されている。ソース電極１１１は、配線抵抗を低
減すべくＭｏ、Ｔａ、Ａｌ等の金属材料を用いたが、光
を遮るために配線抵抗の許容範囲内で出来るだけ細くし
ている。また、光導電体１１３も同様に出来るだけ小さ
くし、透過面積を大きくしている。隣合う画素電極１１
２、１１２間の隙間１１４は透過光量調整に寄与しない
ため出来るだけ狭いほうが望ましい。

【００１１】ソース電極１１１と画素電極１１２の間の
絶縁を保つためと、ソース電極１１１の電圧が直接液晶
１２０に影響を与えないことと、ガラス基板１１０から
の液晶１２０に対する汚染を防止することを目的とし
て、ソース電極１１１と光導電体１１３を覆うように絶
縁膜１１５を形成している。この絶縁膜１１５は光導電
体１１３の部分を開口し、画素電極１１２と光導電体１
１３を接続している。

【００１２】これらガラス基板１０１、１１０の表面に
配向膜１０５、１１６を形成したものを、ブラックマス
ク１０４が光導電体１１３を覆うように正確に位置合わ
せして張り合わせ、その後両基板１０１、１１０の間に
液晶１２０を充填した。

【００１３】この装置による場合は、光導電体１１３に
光があたると導電率が変化する。この導電率の変化を光
の透過率の変化に変換して、光量によって光の透過率が
変わる原理を応用している。

【００１４】具体的な動作を以下に述べる。例えば、液
晶材料に負の誘電異方性をもつ黒色ゲストホスト型の液
晶を使用し、垂直配向処理した基板を使用する場合の作
用を図１３に基づいて説明する。光透過量調整装置に入
射する光量が非常に少ないと、光電導体の抵抗率は高く
維持されるため、液晶に電圧が殆ど印加されない。従っ
て、光の透過率は大きい。入射光量が増加するに従って
液晶に印加される電圧は増加し、それに従って液晶の配
向状態も変化する。このとき、液晶に負の誘電異方性を
もつゲストホスト型液晶を使用しているので、光の透過
率は低下する。このように、入射光量の多い部分は光の
透過率は低下し、入射光量が少ない部分は光の透過率が
余り変化しない。従って透過量調節装置を通過する光は
光量の多い部分の光量が制限されるので、濃淡のコント
ラスト比が低下し、コントラストが緩和される。

【００１５】一方、液晶材料に正の誘電異方性をもつ黒
色ゲストホスト型の液晶を使用し、水平配向処理した基
板を使用する場合を、図１４に基づいて説明する。光透
過量調整装置に入射する光量が非常に少ないと、光導電
体の抵抗率は高く維持されるため、液晶に電圧が殆ど印
加されない。従って光の透過率は小さい。入射光量が増
加するに従って液晶に印加される電圧は増加し、それに
従って液晶の配向状態も変化する。液晶に正の誘電異方
性をもつゲストホスト型液晶を使用しているので、光の
透過率は増加することになる。このように、入射光量が
多い部分は光の透過率が増加する。従って光透過量調整
装置を通過する光は光量の少ない部分の光透過量が減少
するので、黒の部分が益々黒くなり、濃淡のコントラス
ト比が向上する。

【００１６】上記のいずれの場合でも入射光量に対する
透過率調節の感度は、ガラス基板１０１に形成した対向
電極１０３とガラス基板１１０に形成した画素電極１１
２とに印加する電圧によって調整が出来る。一方、液晶
１２０の材料に配向変化が双安定状態を持つ液晶、例え
ば強誘電性液晶などを利用すると、光の強度に対する閾
値は、前記２例と同様に対向電極１０３と画素電極１１
２とに印加する電圧によって調整が出来る。

【００１７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た提案の装置による場合には以下の問題点があった。

【００１８】ソース電極１１１、光導電体１１３は不
透明であり、これらの上に入射した光は透過しないた
め、該透過光量調整装置を通すだけで光量が減少し、画
像が暗くなる。

【００１９】隣合う画素電極１１２、１１２間の隙間
１１４では液晶１２０に電圧を印加出来ないため、透過
光量の調整を行えず、入射光はそのまま透過する。

【００２０】透過光量の調整は画素電極１１２毎に行
う。従って、透過光量調整装置の調整単位（解像度）が
画素電極１１２の大きさで決まる。画素電極１１２を小
さくするとソース電極１１１等の占める面積が相対的に
大きくなり、画像が暗くなるため、あまり画素を小さく
できない。したがって、微細パターンで構成される画像
や、レンズなどで縮小して微細になった画像等でコント
ラストを調整する場合は、この解像度が特に問題にな
る。

【００２１】ガラス基板１０１上にブラックマスク１
０４を、ガラス基板１１０上にソース電極１１１、光導
電体１１３、絶縁膜１１５、画素電極１１２をホトリソ
グラフィとエッチング等の方法を用いてパターンを形成
しなければならず、工程が複雑になりコスト高となる問
題がある。

【００２２】本発明は、かかる課題を解決すべくなされ
たものであり、画像が明るく、隣合う画素電極間であっ
ても光の透過量を調整でき、解像度の向上を図れ、しか
もコストの低廉化が可能な光透過量調整装置を提供する
ことを目的とする。

【００２３】

【課題を解決するための手段】本発明の光透過量調整装
置は、液晶を間に挟んで対向配設された２つの基板の一
方が、液晶側の表面に透明電極が形成され、他方の基板
は透明な光導電体からなり、かつ、液晶とは反対側の表
面に透明電極が形成され、両基板の透明電極に交流電圧
が印加されており、そのことにより上記目的が達成され
る。

【００２４】前記液晶として、正の誘電異方性材料又は
負の誘電異方性材料を使用することができる。

【００２５】

【作用】本発明にあっては、液晶を挟む２つの基板にそ
れぞれ形成した透明電極に交流電圧を印加している。こ
のため、例えば光導電体からなる他方の基板側から光を
入射すると、その光導電体の光照射部分の抵抗が下がっ
た状態で、両基板上の透明電極に印加された電圧が液晶
に印加される。これにより、光照射部分では他の部分と
は異なる液晶の配向状態となり、光の透過率が変わる。

【００２６】

【実施例】（実施例１）本実施例の光透過量調整装置を図１に示
す。この装置は、水平配向処理を行った２つの基板１、
１０の間に正の誘電異方性を持つゲストホスト型の液晶
１３を挟んだ構成となっており、コントラストを向上せ
しめる機能を持っている。

【００２７】具体的な構成は、対向する２つの基板１、
１０の間に正の誘電異方性を持つゲストホスト型の液晶
１３が挟まれている。一方（右側）の基板１は、ガラス
基板１ａの一方の表面に透明電極２を形成し、その上に
配向膜３を形成して構成されている。他方（左側）の基
板１０は、透光性を持つＢＳＯ（Ｂｉ₁₂ ＳｉＯ₂₀）結
晶からなる光導電体１０ａの一方の表面に透明電極１１
を形成し、もう一方の表面に配向膜１２を形成してい
る。これら２つの基板１、１０は、液晶１３を間に挟ん
で、配向膜３、１２を内側にして張り合わせている。透
明電極２と透明電極１１とは、液晶１３に電圧を供給す
る為のものであり、交流電源が接続されていて、交流電
圧が印加されている。

【００２８】かかる構成の光透過量調整装置において
は、コントラストの調整を行う画像を他方の基板１０側
より入射し、一方の基板１側より出射させるようにして
使用する。このようにして使用しているときに、他方の
基板１０に画像が入射すると、他方の基板１０は、光導
電体１０ａの部分で入射画像の光量を電気抵抗値に変換
する。このとき、光量が大きいほど抵抗値は低くなるた
め、液晶１３に印加される電圧が大きくなる。この電圧
によって液晶１３の配向が制御されるが、本実施例では
正の誘電異方性をもった液晶１３を利用したため、印加
電圧が大きいほど光の透過率は増加する。

【００２９】したがって、本実施例の光透過量調整装置
の場合には、入射光量が大きいと光透過量は大きくな
り、また入射光量が小さいと透過光量が減少することに
なる。よって、入射光量が大きい部分はそのまま透過
し、入射光量が小さい部分は遮蔽、されるため、画像の
『白レベル』はそのままで、『黒レベル』がより黒くな
る。故に、画像のコントラストは強調されることにな
る。

【００３０】また、本装置の場合には、ソース電極が不
要である。このため、ソース電極によって入射光が遮ら
れることがない。光導電体１０ａも透明であるため、入
射光は遮られない。また、基板１、１０上は周辺のシー
ル部分や外部電源等への接続部分、あるいは駆動ＩＣの
実装部分等の透過光量を調整出来ない部分を除いて、総
て透過光量調整機能を持つことが出来る。更に、画素な
どの領域が無いため、解像度の制限もなくなる。加え
て、従来では必要としていた画素電極やソース電極など
が無く、当然そのパターン形成を不要にでき、これによ
り薄膜加工に伴うコスト高や歩留りの低下も改善でき
る。

【００３１】次に、本実施例にかかる光透過量調整装置
の製作工程を説明する。

【００３２】一方の基板１は、市販の厚さ約１ｍｍのガ
ラス基板１ａを用いた。所定の前処理を施して表面を清
浄にした後、一方の表面に透明電極２として、約２００
０オングストロームの厚さのＩＴＯ（ＩｎｄｉｕｍＴ
ｉｎＯｘｉｄｅ）を通常の真空蒸着法で形成し、その
透明電極２の上にポリイミドをスピンコート法により塗
布し、これを乾燥・重合処理した後、ラビング処理を施
して、配向膜３を形成した。

【００３３】他方の基板１０は、両面を鏡面研磨した厚
さ０．５ｍｍのＢＳＯ結晶からなる光導電体１０ａを用
いた。その光導電体１０ａに所定の前処理を施し、表面
を清浄にした後、一方の表面に通常の真空蒸着法により
透明電極１１としてのＩＴＯを約２０００オングストロ
ーム形成した。その後、もう一方の表面にポリイミドを
スピンコート法により塗布し、これを乾燥・重合処理し
た後にラビング処理を施し、配向膜１２を形成した。

【００３４】その後、他方の基板１０にスペーサを散布
後シール材を塗布し、一方の基板１と接着した。両基板
１、１０間の空隙はスペーサの大きさで調整される。本
実施例では基板１、１０間の空隙を約８μｍとした。そ
の後、液晶１３を両基板１、１０間の空隙に充填した。
液晶１３としては、例えばメルク社の正の誘電異方性を
持つブラックゲストホスト型液晶であるＺＬＩ−４８７
６を使用した。

【００３５】このように作成した光透過量調整装置の他
方の基板１０側に偏光板を取り付けた状態となし、光を
照射して透過率を測定した所、照射光量が少ないと透過
率は低く、照射光量が多いと透過率が大きくなり、コン
トラストが向上することが確認出来た。

【００３６】本実施例では液晶１３の材料として正の誘
電異方性を持つブラックゲストホスト型のものを使った
例を説明したが、他の種類の色素を混合したゲストホス
ト液晶やホワイト・テーラ型ゲストホスト液晶、ＴＮ
（ＴｗｉｓｔｅｄＮｅｍａｔｉｃ）液晶、強誘電性液
晶、ポリマー分散型液晶など、光の透過率を制御出来る
ものならば他の型の液晶を用いても構わない。またこの
時、ポリマー分散型の液晶等の配向膜が不要な液晶を用
いると配向膜を省略出来る。

【００３７】加えて、本実施例では光導電体１０ａとし
てＢＳＯ結晶を用いたが、他の透明性の良い光導電性の
材料を用いても良い。また、基板にはガラス等の透明な
材料を用い、真空蒸着法やスパッタリング法、ＣＶＤ
（ＣｈｅｍｉｃａｌＶａｐｏｕｒＤｅｐｏｓｉｔｉ
ｏｎ）法、塗布法、昇華法、気相塗布法等の方法で基板
表面を光導電性の薄膜で覆った光導電体を用いても良
い。その薄膜としては、例えばＣＶＤで形成したアモル
ファスＳｉＣや光導電性のポリイミド、銅フタロシアニ
ン等を用いても良い。導電性ポリイミドについては、
Ａ．Ｔａｋｉｍｏｔｏ、Ｈ．Ｗａｋｅｍｏｔｏ、Ｅ．Ｔ
ａｎａｋａ、Ｍ．Ｗａｔａｎａｂｅ、Ｈ．Ｏｇａｗａ
Ｊ．Ｐｈｏｔｏｐｏｌｙｍ．Ｓｃｉ．Ｔｅｃｈｎｏｌ．
３（１９９０）７３に記載されているものが利用出来
る。

【００３８】また、光導電体１０ａとしては、膜厚が厚
い場合は不透明であっても膜厚を薄くすると透明になる
光導電性材料を使っても良い。例えば、光導電性を示す
材料として以下のような材料が考えられる。可視光に対
してはＣｄＳ、Ｓｅ、ＧａＡｓ、ＣｄＳｅ等、赤外光に
対してはＩｎＧａＡｓ、ＰｂＳ、ＩｎＳｂ、ＨｇＣｄＴ
ｅ、ＰｂＳｅ、ＰｂＴｅ等またＰｂＳｎＴｅ、ＩｎＧａ
Ａｓ、ＨｇＣｄＴｅ等ではその組成により分光感度を変
えられる。

【００３９】次に、本実施例の光透過量調整装置を応用
した例につき具体的に説明する。

【００４０】（直視型の液晶表示装置への応用）直視型
の液晶表示装置では表示画像のコントラストが低いと一
般に白っぽい画像になることが多い。鮮明な画質を得る
ためにはコントラストを高めることが重要である。図２
は１／５０デューティ単純マトリックス方式の直視型液
晶表示装置２１に、本実施例の光透過量調整装置２０を
設置した例である。以下に図を元にその機能を説明す
る。

【００４１】バックライト等の光源から出た照明光をコ
リメートし、液晶表示装置２１の表面に垂直になるよう
に調整した照明光を偏光板２２で直線偏光にする。液晶
表示装置２１に正の誘電異方性を持つＴＮ液晶（Ｔｗｉ
ｓｔｅｄＮｅｍａｔｉｃ液晶）を用いたので、液晶表
示装置２１に入射した照明光は、液晶表示装置２１の電
圧が印加された画素ではそのままの偏光状態が維持さ
れ、電圧が印加されない画素では偏光面が９０°回転す
る。ここで、液晶表示装置２１と光透過量調整装置２０
の間に、偏光板２２の偏光方向Ｂと垂直な偏光方向Ｃを
持つ偏光板２３を設置しておくと、電圧の印加されたＯ
Ｎ状態の画素の透過光は偏光板２３で吸収され、『黒』
となり、ＯＦＦ状態の画素の透過光は偏光板２３を透過
し『白』となる。

【００４２】ここで、光透過量調整装置２０の液晶とし
て正の誘電異方性を持つブラックゲストホスト液晶を使
用し、配向膜を液晶分子の配向方向Ｄが偏光板２３の偏
光方向Ｃと平行になるように処理しておく。偏光板２３
を通過した光は、光透過量調整装置２０に入射され、光
導電体の光入射部分では抵抗が下がった状態で、液晶に
電圧が印加され、該当する液晶部分の配向が変化して、
入射光を透過させる。一方、光の当たらない領域では液
晶の配向が維持されるので、入射光は光透過量調整装置
２０に吸収される。従ってコントラストが向上する。

【００４３】本応用例にかかる液晶表示装置２１のコン
トラストは、光透過量調整装置２０を装置しないとき約
５であったが、光透過量調整装置２０を装着すると約２
５に向上した。

【００４４】本応用例では、１／５０デューティの単純
マトリックス液晶表示装置２１を例に取り説明したが、
他の表示装置に対しても利用できる。例えば、ＴＦＴ
（ＴｈｉｎＦｉｌｍＴｒａｎｓｉｓｔｏｒ）、ＴＦ
Ｄ（ＴｈｉｎＦｉｌｍＤｉｏｄｅ）等のアクティブ
マトリックス型液晶表示装置やプラズマディスプレイ、
ＥＬディスプレイ、ＬＥＤディスプレイ、ＣＲＴ等にも
適用可能である。

【００４５】（投射型液晶表示装置への応用）投射型液
晶表示装置は、大型表示が実現出来るのでＨＤＴＶ用等
で非常に注目を集めている。ここで用いられる液晶表示
装置としては、一般に透過型のものが用いられるが、光
学系等の制限で液晶表示装置は出来るだけ小型のものが
望ましい。ところで、小型の透過型液晶表示装置を使用
した場合には、画素面積が減少して開口率が低下するた
めに暗くなる問題があった。これに対して、反射型の液
晶表示装置を用いると、画素面積を大きく取れるので開
口率が向上して明るくなるが、液晶表示装置のガラス表
面で生じる反射等によって画像のコントラストが低下す
る問題があるため、反射型の投射型液晶表示装置はいま
だ実用化されていない。

【００４６】しかしながら、反射型の投射型液晶表示装
置に本実施例の光透過量調整装置を利用すると、従来に
おいて反射型の投射型液晶表示装置で問題となっていた
コントラスト低下の問題を解決でき、反射型の投射型液
晶表示装置を実用化出来る。勿論、透過型の液晶表示装
置に対して利用した場合でも、コントラストが改善さ
れ、より望ましいものとなることは言うまでもない。

【００４７】ここで、ＴＮ型の液晶材料を用いた反射型
液晶表示装置を利用した投射型表示装置に、本実施例の
光透過量調整装置を装着した例を図３に基づき説明す
る。

【００４８】光源３１から出射した照明光は３つのダイ
クロイックミラー３２、３３、３４で赤、緑、青の３色
に分離される。これらの光は偏光ビームスプリッター３
５、３６、３７により直線偏光となり、反射型の液晶表
示装置３８、３９、４０に入射する。液晶表示装置３
８、３９、４０では画像データに従った電圧が画素に印
加され、この印加電圧によって液晶の配向が変化するこ
とを利用して液晶表示装置３８、３９、４０での反射光
の偏光面を回転させ、偏光ビームスプリッターを透過す
る光量を制御して表示画像を得る。偏光ビームスプリッ
ター３５、３６、３７と投射レンズ４１、４２、４３の
間に、本実施例の光透過量調整装置２０、２０、２０を
設置することにより、コントラストが改善された。実
際、本表示装置では、光透過量調整装置２０を装着しな
いときコントラストが１５であったのに対して、光透過
量調整装置２０を装着するとコントラストは７５に改善
され、鮮明な表示が得られた。

【００４９】本例では光透過量調整装置２０は、偏光ビ
ームスプリッター３５、３６、３７と投射レンズ４１、
４２、４３の間に設置したが、画像のコントラスト調整
の出来る他の位置に設置しても構わない。例えば、図４
に示すように偏光ビームスプリッター３５、３６、３７
と液晶表示装置３８、３９、４０との間や、図５に示す
ように投射レンズ４１、４２、４３の前面等にも設置が
可能である。

【００５０】（カラー製版機への応用）カラー製版機で
は、原稿画像を鮮明に製版する必要がある。しかし、従
来においては原稿の画像コントラストが低い場合には画
像処理技術を使う以外にコントラストを補正する方法が
無かった。その画像処理技術は、一般にコンピュータを
必要とするため高価になることと、また操作に専門的な
知識が必要となること等の問題があった。

【００５１】そこで、画像処理等によるコントラスト調
整機能が搭載されていないカラー製版機に対し、本実施
例の光透過量調整装置を設置すると、簡便で安価に原画
像のコントラストの調整が可能となる。図６に本実施例
の光透過量調整装置をカラー製版機へ応用した例を示
す。以下に、そのカラー製版機の作用を図に基づいて説
明する。

【００５２】ハロゲンランプ光源５１からの白色光は、
集光レンズ５２によって集光された後、原稿シリンダー
５３に取り付けられた原稿５４を読み取り、ピックアッ
プレンズ５５、ミラー５６、６０、ハーフミラー５７、
ダイクロイックミラー５８、５９、カラーフィルター６
１、６２、６３、６４とによってＲＧＢの３色に分離さ
れ、光電管６５、６６、６７、６８で電気信号に変換さ
れ、製版データとしてコントロールユニット６９に送ら
れる。この時、ミラー５６とハーフミラー５７との間
に、本実施例の光透過量調整装置２０を取り付けると、
光分離前に画像のコントラストが調整できる。

【００５３】したがって、コントラストが小さく見にく
い原稿であっても、本実施例の光透過量調整装置２０を
取り付けることにより見易い原稿に変換出来た。特に、
写真などの画像原稿に対しては改善効果が著しかった。
本例では光透過量調整装置２０はミラー５６とハーフミ
ラー５７の間に設置したが、コントラスト改善の効果が
ある位置であれば、他の位置にも設置できる。例えば、
図７に示すようにピックアップレンズ５５とミラー５６
との間でも良い。また、図８に示すようにハーフミラー
５７、ダイクロイックミラー５８、５９およびミラー６
０と、カラーフィルター６１、６２、６３、６４との間
や、図９に示すようにカラーフィルター６１、６２、６
３、６４と光電管６５、６６、６７、６８との間等に、
光透過量調整装置２０を所望数設置すると、赤、青、緑
等の色ごとにコントラストを調整できるので、色調の調
整が可能となる。

【００５４】（カラー複写機への応用）カラー複写機で
は、コントラストが高いと中間調がでにくく、写真など
の中間調を持つ画像はコントラストの強調された画像に
なり易い。一方、コントラストが低いとノイズに起因す
る黒点等が入り不鮮明になる。従って、適当なコントラ
ストになるように調整することが重要である。図１０に
カラー複写機に光透過量調整装置を取り付けた例を示
す。以下図を元に説明する。

【００５５】カラー原稿を読み取る方法として、白色光
源を用いてカラーフィルターにより赤、青、緑の３色に
分離した光源を利用する方法と、これらの３色の波長を
持つ照明ランプを個別に設置する方法と、ＣＣＤ（Ｃｈ
ａｒｇｅＣｏｕｐｌｅｄＤｅｖｉｃｅ）の表面にカラ
ーフィルタを張り付ける方法がある。図１０は個別に照
明ランプ７１、７２、７３を設置した場合の例である。
この例では赤、青、緑の光を順次照射し、その反射光を
ＣＣＤ７４で順次読み取っている。このＣＣＤ７４の表
面に、本実施例の光透過量調整装置２０を取り付けたと
ころ、画像信号の色彩毎にコントラストが調整出来た。
各色彩毎のコントラストを調整することにより、原画像
の色の再現性を重視して調整する事と、意図的に原画像
の色彩を変調して複写することが出来た。

【００５６】（カラーファクシミリへの応用）ファクシ
ミリはコントラストが低いと送信時にノイズが乗り易
く、不鮮明な画像になる為、送信前に画像のコントラス
トを調整し、受信状態の良い信号に変調しておく必要が
ある。特に、カラーファクシミリでは画像情報をＲＧＢ
の３色に分離するのでコントラストがとりにくく、鮮明
な画像を送信するのが難しかった。図１１に本発明のカ
ラーファクシミリへの応用例を示す。

【００５７】図はセンサー８１としてＣＣＤを用い、光
源８２から赤、青、緑の３原色を順次原稿８３に照射
し、原稿８３の色彩毎に順次読み出す方式のものであ
る。図示のように、センサー８１の前面に本実施例の光
透過量調整装置２０を取り付けることにより、原稿８３
の色彩毎の画像情報を適切なレベルの信号強度に変換す
ることが出来るようになり、鮮明な画像を送信できるよ
うになった。本例では光透過量調整装置２０は、センサ
ー８１の前面に設置しているが、画像情報のコントラス
トが調整出来れば他の位置に設置しても構わない。例え
ば、原稿８３と棒型レンズ８４の間に設置しても良い。

【００５８】（実施例２）上記実施例１では、正の誘電
異方性を持つゲストホスト型の液晶を用いて光透過量調
整装置としてコントラストを向上せしめる機能を持った
ものについて説明したが、本実施例２では垂直配向処理
を行った２つの基板間に、上記とは逆の負の誘電異方性
をもつゲストホスト型の液晶を挟み、コントラストを減
少せしめる機能を持つ構成としている。

【００５９】本実施例２にかかる光透過量調整装置の基
本的な構造は、図１で示した実施例１と同じである。以
下、図１に基づいて本実施例の光透過量調整装置の構成
を説明する。

【００６０】一方の基板１は、ガラス基板１ａの一方の
表面に透明電極２を形成し、その上に配向膜３を形成し
ている。他方の基板１０は、透光性を持つＢＳＯ結晶か
らなる光導電体１０ａの一方の表面に透明電極１１を形
成し、もう一方の表面に配向膜１２を形成している。一
方の基板１と他方の基板１０は、液晶１３を挟んで、配
向膜３、１２を内側にして張り合わせている。透明電極
２と透明電極１１は液晶１３に電圧を供給する為のもの
であり、交流電源が接続されて交流電圧が印加されてい
る。

【００６１】かかる構成の光透過量調整装置は、例えば
コントラストの調整を行う画像を他方の基板１０側より
入射し、一方の基板１側より出射させるようにして使用
される。このようにして使用する場合、他方の基板１０
に画像が入射すると、他方の基板１０の光導電体１０ａ
は入射画像の光量を電気抵抗値に変換する。このとき、
光量が大きいほど抵抗値は低くなるため、液晶１３に印
加される電圧が大きくなる。この電圧によって液晶１３
の配向が制御されるが、本実施例では負の誘電異方性を
持った液晶１３を利用したため、印加電圧が大きいほど
光の透過率は減少する。すなわち、入射光量が大きいと
透過光量は小さくなり、また入射光量が小さいと透過光
量が増加することになる。よって、入射光量が小さい部
分はそのまま透過し、入射光量が大きい部分は遮蔽され
る。この遮蔽の程度を制御することにより、画像のコン
トラストの調整が出来る。即ち、画像の『黒レベル』は
そのままで『白レベル』がより黒くなる。故に画像のコ
ントラストは減少することになる。

【００６２】次に、本実施例２にかかる光透過量調整装
置の製作工程を説明する。一方の基板１は、市販の厚さ
約１ｍｍのガラス基板１ａを用いており、そのガラス基
板１ａに所定の前処理を施し、表面を清浄にした後、一
方の表面に透明電極２として約２０００オングストロー
ムの厚さのＩＴＯを通常の真空蒸着法で形成し、その透
明電極２上にポリイミドをスピンコート法により塗布
し、これを乾燥・重合処理した後にラビング処理を施
し、配向膜３を形成した。

【００６３】他方の基板１０は、厚さ０．５ｍｍで、そ
の両面を鏡面研磨したＢＳＯ（Ｂｉ₁₂ＳｉＯ₂₀）結晶か
らなる光導電体１０ａを用い、その光導電体１０ａに所
定の前処理を施して表面を清浄にした後、一方の表面に
通常の真空蒸着法により透明電極１１としてＩＴＯ（Ｉ
ｎｄｉｕｍＴｉｎＯｘｉｄｅ）を約２０００オング
ストローム形成した。その後、もう一方の表面にポリイ
ミドをスピンコート法により塗布して、乾燥・重合処理
した後にラビング処理を施し、配向膜１２を形成した。

【００６４】その後、他方の基板１０にスペーサを散布
後シール材を塗布し、一方の基板１と接着した。両基板
１、１０間の空隙はスペーサの大きさで調整される。本
実施例では約８μｍとした。

【００６５】その後、両基板１、１０間の空隙に液晶１
３を充填した。液晶１３はメルク社の負の誘電異方性を
持つブラックゲストホスト型液晶であるＺＬＩ−４６１
４を使用した。

【００６６】このように作成した光透過量調整装置の他
方の基板１０側に偏光板（図示せず）を取り付けた状態
となし、光を照射して透過率を測定した所、照射光量が
少ないと透過率はそのままで、照射光量が多いと透過率
が減少してコントラストが減少することが確認出来た。

【００６７】本実施例では液晶１３の材料として負の誘
電異方性を持つブラックゲストホスト型のものを使った
例を説明したが、他の種類の色素を混合したゲストホス
ト液晶やホワイト・テーラ型ゲストホスト液晶、ＴＮ液
晶、強誘電性液晶、ポリマー分散型液晶など、光の透過
率を制御できるものならば他の型の液晶を用いても構わ
ない。またこの時、ポリマー分散型の液晶等の配向膜が
不要な液晶を用いると配向膜を省略出来る。

【００６８】加えて、本実施例では光導電体１０ａとし
てＢＳＯ結晶を用いたが、透明性の良い光導電性の材料
を用いても良い。また、基板にはガラス等の安価な材料
を用い、光導電体を真空蒸着法やスパッタリング法、Ｃ
ＶＤ法、塗布法、昇華法、気相塗布法等の方法で、基板
表面を光導電性の薄膜で覆った光導電体を用いても良
い。その薄膜としては、例えばＣＶＤで形成したアモル
ファスＳｉＣや光導電性のポリイミド、銅フタロシアニ
ン等を用いても良い。導電性ポリイミドについては、
Ａ．Ｔａｋｉｍｏｔｏ、Ｈ．Ｗａｋｅｍｏｔｏ、Ｅ．Ｔ
ａｎａｋａ、Ｍ．Ｗａｔａｎａｂｅ、Ｈ．Ｏｇａｗａ
Ｊ．Ｐｈｏｔｏｐｏｌｙｍ．Ｓｃｉ．Ｔｅｃｈｎｏｌ．
３（１９９０）７３に記載されているものが利用出来
る。

【００６９】また、光導電体１０ａとしては、膜厚が厚
い場合は不透明であっても膜厚を薄くすると透明度が増
す材料を使用してもよい。従って、他の光導電性を示す
材料でも膜厚を十分に薄くすると、光が透過して利用可
能である。例えば、光導電性を示す材料として以下のよ
うな材料が考えられる。可視光に対してはＣｄＳ、Ｓ
ｅ、ＧａＡｓ、ＣｄＳｅ等を使用でき、赤外光に対して
はＩｎＧａＡｓ、ＰｂＳ、ＩｎＳｂ、ＨｇＣｄＴｅ、Ｐ
ｂＳｅ、ＰｂＴｅ等を使用できる。また、ＰｂＳｎＴ
ｅ、ＩｎＧａＡｓ、ＨｇＣｄＴｅ等を使用する場合に
は、その組成により分光感度を変えられる。

【００７０】以下に、本実施例の光透過量調整装置を応
用した例を説明する。

【００７１】カメラ等の光学機器やビデオムービー等の
撮像機器では、入射光量が部分的に大きく、その部分が
白くなってしまうため、これを防止すべく逆光補正を行
う必要があるが、前述したように従来方式による補正処
理に問題があった。

【００７２】そこで、本実施例の光透過量調整装置をこ
れらの機器に取り付けると、上記の課題を以下のように
して解決出来る。即ち、カメラやビデオムービー等に光
透過量調整装置を取り付けると、画面内の逆光部分等極
端に光量の多い部分は透過光量が減少する。一方、画面
内の逆光以外の部分はそのまま光が透過する。従って、
ＣＣＤや感光フィルム等では逆光部分で画面が白くなっ
てしまう領域は生じない。また、調整は自動的に行われ
るため、撮影者の勘や経験に頼ることもない。このよう
に本実施例の光透過量調整装置を利用することにより、
カメラやビデオムービー等で従来生じていた自動逆光補
正に伴って生じる問題を解決できる。

【００７３】実際に本実施例の光透過量調整装置をビデ
オムービーのＣＣＤの前面に取り付けた所、逆光部分の
み光量がカットされ、自然な撮影が行えた。また、逆光
部分はその大きさや場所によらず調整が行えた。即ち、
従来技術のように逆光領域が入るか否かで画面全体の明
るさが変わることもなく、また逆光部分が小さい事や大
きい事による調整の不備も改善された。また本実施例の
光透過量調整装置はその応答速度が速いため、光量の急
激な変化にも追随することが確認出来た。

【００７４】光透過量調整装置を取り付ける位置は、カ
メラではレンズとフィルムの間、レンズ系内等、ビデオ
ムービーではレンズとＣＣＤの間、レンズ系内等のコン
トラスト調整に適した位置であれば良い。

【００７５】

【発明の効果】本発明による場合には、光導電体の光照
射部分のみが抵抗が下がり、両基板上の透明電極に印加
された電圧が液晶に印加され、これにより液晶の配向状
態が変化して光の透過率が変わり、コントラストを調整
できる。また、ソース電極が不要であり、光導電体も透
明であるため、ソース電極や光導電体によって入射光が
遮られることがなく、液晶をシールする部分や外部の電
源等の接続部分、あるいは駆動ＩＣの実装部分等の透過
光量を調整出来ない部分を除いて、総て透過光量調整機
能を持つことが出来る。更に、従来では画素電極の寸法
で決まっていた解像度の制限を無くすことができるとと
もに、画素電極やソース電極などのパターン形成が不要
であるので、薄膜の加工に伴うコスト高や歩留りの低下
を改善できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の光透過量調整装置を示す斜視図。

【図２】図１の光透過量調整装置を直視型液晶表示装置
へ応用した例を示す斜視図。

【図３】図１の光透過量調整装置を投射型液晶表示装置
へ応用した例を示す斜視図。

【図４】図１の光透過量調整装置を投射型の液晶表示装
置へ応用した他の例を示す斜視図。

【図５】図１の光透過量調整装置を投射型の液晶表示装
置へ応用した更に他の例を示す斜視図。

【図６】図１の光透過量調整装置をカラー製版機へ応用
した例を示す概念図。

【図７】図１の光透過量調整装置をカラー製版機へ応用
した他の例を示す概念図。

【図８】図１の光透過量調整装置をカラー製版機へ応用
した更に他の例を示す概念図。

【図９】図１の光透過量調整装置をカラー製版機へ応用
した更に他の例を示す概念図。

【図１０】図１の光透過量調整装置をカラー複写機へ応
用した例を示す概念図。

【図１１】図１の光透過量調整装置をカラーファクシミ
リへ応用した例を示す概念図。

【図１２】（ａ）は本願出願人が先に提案した光透過量
調整装置を示す平面図、（ｂ）はそのＡ−Ａ´線による
断面図。

【図１３】液晶に負の誘電異方性液晶を使用した時の入
射光量と光透過率との関係を示すグラフ。

【図１４】液晶に正の誘電異方性液晶を使用した時の入
射光量と光透過率との関係を示すグラフ。

【符号の説明】

１一方の基板２透明電極３配向膜１０他方の基板１１透明電極１２配向膜１３液晶２０光透過量調整装置

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】液晶を間に挟んで対向配設された２つの基
板の一方が、液晶側の表面に透明電極が形成され、他方
の基板は透明な光導電体からなり、かつ、液晶とは反対
側の表面に透明電極が形成され、両基板の透明電極に交
流電圧が印加される光透過量調整装置。
【請求項２】前記液晶が正の誘電異方性材料からなる請
求項１記載の光透過量調整装置。
【請求項３】前記液晶が負の誘電異方性材料からなる請
求項１記載の光透過量調整装置。