JPH0619496B2

JPH0619496B2 - 表示装置

Info

Publication number: JPH0619496B2
Application number: JP60098965A
Authority: JP
Inventors: 修眞島; 郁夫三竿
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1985-05-10
Filing date: 1985-05-10
Publication date: 1994-03-16
Anticipated expiration: 2009-03-16
Also published as: JPS61256329A

Description

【発明の詳細な説明】以下の順序で説明する。

Ａ産業上の利用分野Ｂ発明の概要Ｃ従来の技術Ｄ発明が解決しようとする問題点Ｅ問題点を解決するための手段（第１図）Ｆ作用Ｇ実施例Ｇ_１第１の実施例（第１図）Ｇ_２第２の実施例（第１図）Ｇ_３他の実施例Ｈ発明の効果Ａ産業上の利用分野この発明は表示装置に関する。

Ｂ発明の概要この発明は、レーザー光により液晶セルに画像を書き込
んで表示するようにした表示装置において、その液晶セ
ルに書き込まれた画素の濃度を検出し、この検出信号を
書き込み系にフィードバックすることにより、画像に階
調を表現できるようにしたものである。

Ｃ従来の技術まず、液晶表示装置の一例について第４図により説明し
よう。この液晶表示装置は、レーザー光を液晶セルに照
射することによりその液晶セルに表示画像を書き込み、
この画像を投写手段によりスクリーン上に拡大投写して
表示を行うものである。なお、画像は白または黒の２段
階の濃度である。

そして、(10)はその液晶セルを示し、これは、レーザー
光が照射されると、そのレーザー光が熱エネルギーに変
換されてその照射部分が加熱され、この加熱により液晶
に相転移を生じて配列状態が乱れ、レーザー光を停止す
ると、その照射部分が急速に冷却されて液晶の配列状態
の乱れがそのまま残り、したがって、その照射部分が不
透明になるものである。

このため、液晶セル(10)は例えば第５図に示すように構
成されている。すなわち、同図において、(11)は層状に
充てんされた液晶で、その両面には配向層(12)，(13)お
よび透明電極(14)，(15)が設けられている。この電極(1
4)はガラス板(16)に形成され、電極(15)はガラス板(17)
に形成されている。そして、書き込み用のレーザー光は
ガラス板(16)側から照射され、投写手段からの投写光は
ガラス板(17)側から投射される。

また、この場合、液晶(11)は、シアノビフェニール系の
液晶、例えばオクチルシアノビフェニールを40モル％、
デシルシアノビフェニールを60モル％の割り合いで混合
したものであり、レーザー光を吸収したときには、その
温度によってスメクティックＡ相→ネマティック相→ア
イソトロビック相と相転移を生じるものである。なお、
例えば、スメクティックＡ相からネマティック相への相
転移温度は44.8℃、ネマティック相からアイソトロビッ
ク相への相転移温度は45.2℃である。

さらに、液晶(11)には、染料として例えば１，３−
（１，４−ジメチル−７−イソブロピルアズレニール）
−シクロブテンジイリウムが添加されてレーザー光の吸
収および伝達の効率が高められている。

また、一例としては、液晶セル(10)の有効領域は縦20mm
×横20mm、分解能は縦2000画素×横2000画素である。

さらに、第４図において、(20)はレーザー光による書き
込み手段を示す。この書き込み手段(20)は、表示データ
にしたがって１画素ごとにレーザー光をオンまたはオフ
にするとともに、そのレーザー光を液晶セル(1)に照射
してセル(1)に画像を書き込むものである。

すなわち、後述するマイクロコンピュータ(70)から表示
データが取り出されると、この表示データが単安定マル
チバイブレータ(21)に供給されて１画素につきパルス幅
が2.5μ秒の書き込みパルスとされ、このパルスがドラ
イブ回路(22)を通じてレーザーダイオード(23)に供給さ
れる。このダイオード(23)は例えばGaAlAs半導体レーザ
ーであり、出力30mW、波長780nmの近赤外光を出力する
ものである。

したがって、ダイオード(23)からは表示データにしたが
ってオンまたはオフに変調されたレーザー光が出力され
るが、このレーザー光は、ガルバノミラー(24)→レンズ
(25)→プリズム(26)を通じて液晶セル(10)に供給され
る。なお、液晶セル(10)の背面にはレーザー光を反射し
て熱効率を改善するコールドフィルタ(27)が設けられて
いる。

また、この場合、スキャン手段(30)により液晶セル(10)
に対するレーザー光のスキャンが行われる。すなわち、
このスキャンにはラスタスキャンあるいはベクタスキャ
ンなどがあるが、マイコン(70)からそのスキャン位置
（レーザー光の照射位置）のＸ座標およびＹ座標を指定
するデジタルの水平アドレス信号Ａｘおよび垂直アドレ
ス信号Ａｙが取り出され、これら信号Ａｘ，ＡｙがＤ／
Ａコンバータ(31)，(32)に供給されてアナログ化されて
からドライブ回路(33)，(34)を通じて水平スキャナ(35)
及び垂直スキャナ(36)に供給され、したがって、これら
スキャナ(35)，(36)によりガルバノミラー(24)が水平方
向および垂直方向にドライブされて信号Ａｘ，Ａｙの指
定する液晶セル(10)の座標にレーザー光が照射される。
なお、この例においては、液晶セル(10)の分解能を縦20
00画素×横2000画素としているので、信号Ａｘ，Ａｙは
それぞれ11ビットである。

さらに、(41)は消去回路を示し、これはマイコン(70)に
より制御されて所定のレベルの交番電圧ＥＲが取り出さ
れ、この電圧ＥＲが液晶セル(10)の電極(14)，(15)に供
給されて消去が行われる。ただし、この消去には、セル
(10)の前面を消去する全面消去と、一部分だけを消去す
る部分消去とがあり、これらは次表のようにして行われ
る。

なお、部分消去では、セル(10)の全面に低電圧の消去電
圧ＥＲが供給されるとともに、消去したい部分だけにレ
ーザー光が照射される。

また、(42)は温度制御回路を示し、これにより液晶セル
(10)は、定常時は第１の相転移温度44.8℃よりも例えば
1.5℃低い43.3℃に保持（バイアス）され、したがっ
て、定常時には、液晶(11)はスメクティックＡ相の状態
に保たれている。

さらに、(50)は投写手段を示し、これにより液晶セル(1
0)上の画像がスクリーン(60)に拡大投写される。すなわ
ち、光源、例えば150Wのハロゲンランプ(51)から投写光
が取り出され、この投写光が、赤外線フィルタ(52)→コ
ンデンサレンズ(53)→紫外線フィルタ(54)→ミラー(55)
→レンズ(56)の光路を通じて液晶セル(10)に照射され、
セル(10)を透過した光がプリズム(26)を通じて投写レン
ズ(57)によりスクリーン(60)に照射される。したがっ
て、セル(10)に書き込まれている画像はスクリーン(58)
に拡大表示される。

このスクリーン(58)は、この例においては、投写手段(5
0)における表示スクリーンであると同時に、タブレット
(60)のタブレット盤(61)が一体化されているものであ
り、このため、例えば第６図に示すように構成されてい
る。すなわち、同図において、(59)は平板で、かつ、透
明のガラス板で、その投写光側の面がスリガラス面(59
A)とされて表示スクリーン(58)とされているとともに、
このスリガラス面(59A)とは反対側の面には透明で、か
つ、ストライプ状の複数の電極(63)が水平方向に互いに
分離して配列されている。また、(64)は平板で、かつ、
透明のガラス板で、ガラス板(59)との対向面には透明
で、かつ、ストライプ状の複数の電極(65)が垂直方向に
互いに分離して配列されている。そして、これらガラス
板(59)，(64)は絶縁層（図示せず）を間にして密接され
て透明のタブレット盤(61)が構成されている。なお、ガ
ラス板(61)，(64)の厚さは例えばそれぞれ１mmおよび３
mmであり、その大きさ、すなわち、スクリーン(58)およ
びタブレット盤(61)の大きさは例えばＡ４版である。

さらに、(66)はタブレットペンで、これは電極（ペン
先）が把持部に対して絶縁され、タブレット盤(61)の電
極(63)，(65)に電圧（スキャンパルス）が供給されたと
き、その電界をキャッチするようにされている。

また、(70)は各種の制御を行うマイコンを示し、(71)は
そのＣＰＵ、(72)は制御用のプログラムが書き込まれて
いるＲＯＭ、(73)はワークエリア用および表示データ用
のＲＡＭ、(74)は入力ポート、(75)，(76)は出力ポート
で、これら回路(72)〜(76)はシステムバス(79)を通じて
ＣＰＵ(71)に接続されている。さらに、ＣＰＵ(71)には
バス(79)を通じてフルキーボード(77)が接続されるとと
もに、ＦＤＣ(91)を通じてフロッピーディスク装置(92)
が接続されている。

そして、キーボード(77)を操作して書き込みモードにす
ると、ＥＲ＝０とされるとともに、マイコン(70)におい
てタブレット盤(61)のスキャンパルスが形成され、この
パルスがポート(75)を通じて電極(14)，(15)に順次供給
されてスキャンが行われる。そして、このとき、タブレ
ットペン(66)をガラス板(64)にあてると、スキャンパル
スがタブレットペン(66)により検出され、これがポート
(74)を通じてマイコン(70)に取り込まれる。

そして、マイコン(70)において、タブレットペン(66)に
より検出されたスキャンパルスが、電極(14)，(15)のう
ちのどの電極をスキャンしていたときのものであるかが
判別され、この判別結果からタブレットペン(66)の指示
した座標が求められ、この座標にしたがってアドレス信
号Ａｘ，Ａｙが形成され、この信号Ａｘ，Ａｙがポート
(76)を通じてＤ／Ａコンバータ(31)，(32)に供給される
とともに、表示データがポート(76)からマルチバイブレ
ータ(21)に供給される。したがって、液晶セル(10)の該
当する画素（座標）にレーザー光が照射されてこの画素
は不透明とされ、これが投射手段(50)によりスクリーン
(58)に投射されるので、スクリーン(58)のうち、ペン(6
6)をあてた位置に黒くドットが表示される。

こうして、タブレットペン(66)によりタブレット盤(61)
に描画を行うと、セル(10)の対応する部分にドットの書
き込みが行われてスクリーン(58)にペン(66)の軌跡が表
示されていく。

さらに、キーボード(77)を操作して消去モードにする
と、消去電圧ＥＲがセル(10)に供給されて全面あるいは
ペン(66)の指定した部分が消去される。

また、キーボード(77)からプログラムの実行を指定した
ときには、フロッピーディスク装置(92)から該当するプ
ログラムがＲＡＭ(73)にロードされて実行され、その実
行結果のグラフなどが液晶セル(10)に書き込まれてスク
リーン(58)に表示される。

こうして、この表示装置によれば、タブレット(60)やソ
フトウエアにより各種の画像を液晶セル(10)に書き込ん
でスクリーン(58)に表示することができる。また、液晶
セル(10)に書き込んだ画像を消去したり、書き直すこと
もでき、すなわち、編集することもできる。

さらに、タブレット盤(61)を透明にするとともに、表示
スクリーン(58)に密着して一体化しているので、描画位
置と表示位置とが一致し、したがって、操作性に優れて
いる。

また、タブレット盤(61)および表示スクリーン(58)は平
板であるとともに、厚さが１〜２mmで薄いので、タブレ
ットペンの描画位置と表示された軌跡との間にはほとん
ど視差を生じることがない。さらに、液晶セル(10)に書
き込まれた画像をスクリーン(58)に投写して表示を行っ
ているので、表示された画像の歪みは、ＣＲＴにより表
示された画像よりもはるかに小さく、しかも、コントラ
ストや輝度あるいは地磁気などの影響を受けることがな
く、したがって、視差の原因となることがない。

さらに、液晶セル(10)の画像をランプ(51)の光によりス
クリーン(58)に投写して表示を行っているので、フリッ
カを生じることがなく、作業者の目の負担がほとんどな
い。また、Ａ４版のスクリーン(58)に対して2000ドット
×2000ドットの分解能で表示ができるので、高解像度で
高品質な表示を行うことができる。

（文献：特願昭59-278509号の明細書および図面）Ｄ発明が解決しようとする問題点ところが、上述の装置においては、スクリーン(58)に表
示される画像は、白または黒の２段階の濃度であり、中
間調を表現することはできない。

そこで、次のような方法により画像の階調を表現するこ
とが考えられる。すなわち、ｉ．レーザー光の強度を階調に対応して変調する。

ii．レーザー光の照射期間（パルス幅）を階調に対応し
て変調する。

iii．電極(14)，(15)に階調に対応した電圧を印加す
る。

しかし、どの方法であっても、レーザー光に対する光学
系、特にレンズ(25)の不完全さやレーザー光のけられな
どにより実際に液晶セル(10)に入射するレーザー光は、
その入射位置（座標）により強度（光量）が変化してし
まい、画像に濃度むらを生じてしまう。また、液晶セル
(10)自身も場所（座標）によって感度むらがあるので、
画像に濃度むらを生じてしまう。

この発明は、このような問題点を解決しようとするもの
である。

Ｅ問題点を解決するための手段この発明は、レーザー光の照射により透過状態が変化
し、その透過状態が保持される液晶セル(10)と、液晶セ
ル(10)にレーザー光により画像の書き込みを行う書込手
段(20)と、レーザー光の液晶セル(10)に対する照射位置
を制御するスキャン手段(30)と、液晶セル(10)に書き込
まれている画像をスクリーン(58)に投射して表示する投
射手段(50)と、液晶セル(10)を透過したレーザー光を検
出する検出手段(56)，(81)，(56)，(81)，(84)と、書込
手段(20)を制御して液晶セル(10)の透過状態が変化しな
い程度のレーザー光を出力させると共に、スキャン手段
(30)を制御してレーザー光を液晶セル(10)の全面に渡っ
てスキャンさせ、このスキャンタイミングに同期して検
出手段(56)，(81)(56)，(81)，(84)から得られる液晶セ
ル(10)によって保持されている各画素の濃度と、本来表
示すべき濃度とを比較し、この比較結果に基いて、書込
手段(20)を制御して各画素の濃度を補正する濃度補正手
段(70)とを具備するものである。

Ｆ作用スキャン手段(30)を制御してレーザー光を液晶セル(10)
の全面に渡ってスキャンさせ、このスキャンタイミング
に同期して検出手段(56)，(81)，(56)，(81)，(84)から
得られる液晶セル(10)によって保持されている各画素の
濃度と、本来表示すべき濃度とを比較し、この比較結果
に基いて、書込手段(20)を制御して各画素の濃度を濃度
補正手段(70)で補正するようにしたので、レンズ(25)の
不完全さやレーザー相のけられ、或いは液晶セルの感度
むら等に起因する画像の階調むらを補正することができ
る。

Ｇ実施例Ｇ_１第１の実施例この例においては、まず、表示データにしたがってレー
ザー光を制御して液晶セル(10)に画像の予備書き込みを
行い、次に、そのセル(10)に書き込まれた画像を読み出
すことによりその濃度を画素ごとに検出し、続いてこの
検出結果に基づいてレーザー光を制御して画像の本書き
込み（補正の書き込み）を行うようにした場合である。

すなわち、第１図において、ミラー(55)が、レーザー光
が透過できるダイクロイックミラーとされる。また、読
み出し手段(80)として、ミラー(55)の後方にコンデンサ
レンズ(81)が設けられるとともに、このレンズ(81)によ
るレーザー光の焦点位置にフォトダイオード(82)が設け
られ、このダイオード(82)の出力がアンプ(83)を通じて
Ａ／Ｄコンバータ(84)に供給されてデジタル化され、こ
のデジタル信号が入力ポート(85)を通じてバス(79)に供
給される。

さらに、表示データは濃度を表現するために１画素につ
き例えば４ビットのデータとされるが、予備書き込み時
および本書き込み時には、ポート(76)から表示データに
代えて書き込みパルスＰｗが取り出され、このパルスＰ
ｗがドライブ回路(22)を通じてレーザーダイオード(23)
に供給される。

この場合、パルスＰｗの高さは一定とされるが、その幅
Ｔｉは次のように制御される。すなわち、書き込み時の
レーザー光の出力を一定とすると、液晶セル(10)のある
点Ｐａおけるレーザー光の照射時間、すなわち、パルス
Ｐｗのパルス幅Ｔｗと、このレーザー光により形成され
る画素の濃度（コントラスト）との関係は、例えば第２
図Ａの曲線(1A)のように示される。しかし、別の点Ｐ
ｂ，Ｐｃなどにおいては、セル(10)の感度むらのため、
曲線(1B)，(1C)などのように示される。なお、点Ｐａ
は、感度が最良の点とする。

そこで、まず、液晶セル(10)のすべての点（座標）につ
いて、その点が曲線(1A)で示す特性であるとみなされ、
表示データが曲線(1A)にしたがったパルス幅Ｔｗのパル
スＰｗに変換され、このパルスＰｗにより書き込み（予
備書き込み）が行われる。例えば、ある点Ｐｉの画像デ
ータの示す濃度が値Ｃｉであるとすれば、第２図Ｂに示
すように、曲線(1A)の濃度Ｃｉに対応したパルス幅Ｔｉ
のパルスＰｗによりその点Ｐｉの予備書き込みが行われ
る。

そして、液晶セル(10)の全面について予備書き込みが終
了したら、ランプ(51)が消灯され、コールドフィルタ(2
7)が除去される。また、レーザーダイオード(23)の入力
は、書き込みができない程度の大きさ、例えば５mW（書
き込み時は30mW）にされるとともに、無変調とされる。
そして、アドレス信号Ａｘ，Ａｙが順次変化させられて
レーザーダイオード(23)からの無変調の微弱なレーザー
光、すなわち、読み出し用のレーザー光により液晶セル
(10)の全面が順次スキャンされる。

すると、そのレーザー光は、セル(10)の画素の濃度によ
り変調されてセル(10)を透過し、この透過レーザー光
が、レンズ(56)、ミラー(55)およびレンズ(81)を通じて
フォトダイオード(82)に供給されるので、ダイオード(8
2)からは液晶セル(10)の画素の濃度を読み出した信号が
得られることになる。そして、この読み出し信号がアン
プ(83)を通じてＡ／Ｄコンバータ(84)に供給されてデジ
タルデータとされてからポート(85)を通じてマイコン(7
0)に取り込まれ、例えばＲＡＭ(73)に順次書き込まれ
る。

そして、セル(10)の全面について読み出しが終了する
と、各画素ごとに、本来の濃度を示している表示データ
（目標値）と、その読み出したデータとが比較され、そ
の比較値を考慮したパルス幅ＴｗのパルスＰｗが出力さ
れ、このパルスＰｗにより書き込み（本書き込み）が行
われる。例えば、点Ｐａ〜Ｐｃの濃度がＣｉとすれば、
予備書き込みが曲線(1A)にしたがって行われているの
で、第２図Ｃ〜Ｅに示すように、点ＰａではＴｗ＝０、
点Ｐｂでは曲線(1A)と(1B)との誤差分を考慮してＴｗ＝
Ｔｂ、点Ｐｃでは曲線(1A)と(1C)との誤差分を考慮して
Ｔｗ＝ＴｃのパルスＰｗで本書き込みが行われる。

したがって、点Ｐａ〜Ｐｃは、それぞれ曲線(1A)〜(1C)
に基づいて書き込みが行われたのと等価となり、他の点
についても同様となる。したがって、液晶セル(10)の感
度むらがあっても、あるいはレンズ(25)の不完全さやレ
ーザー光のけられなどがあっても、表示データにしたが
った正しい階調で画像が液晶セル(10)に書き込まれるこ
とになる。

こうして、この発明によれば、濃度むらのない正しい階
調で画像を液晶セル(10)に書き込むことがでるので、濃
度むらのない正しい階調の画像をスクリーン(58)に表示
することができる。

Ｇ_２第２の実施例この例においては、液晶セル(10)に画像の書き込みを行
う場合、現在の書きつつある画像の濃度を同時に検出
し、この検出信号をその画素の表示データと比較してそ
の画素の濃度を補正するようにしたものである。

すなわち、第１図において、フィルタ(27)は書き込み時
も除去される。そして、液晶セル(10)のある座標にある
濃度の画素を書き込むとき、第３図に示すように時点ｔ
_０にパルスＰｗが“１”にされて時点ｔ_０からレーザー
光が出力される。したがって、セル(10)の該当する座標
（画素）の濃度は時点ｔ_０から次第に黒方向に変化して
いき、また、これによりセル(10)を透過するレーザー光
の光量は次第に小さくなっていく。

そして、このセル(10)を透過したレーザー光がフォトダ
イオード(82)に供給されてその画素の濃度を示す信号に
変換され、さらにＡ／Ｄコンバータ(84)によりデジタル
信号に変換されてからマイコン(70)に供給され、この画
素の濃度の検出信号が、その画素の表示データと比較さ
れる。そして、濃度の検出信号が、その画素の表示デー
タに対応する値になったとき、例えば時点ｔ_１に対応す
る値になったとすれば、この時点ｔ_１にＰｗ＝“０”と
されてレーザー光は出力されなくなる。したがって、こ
のとき書き込まれた画素は表示データの示す濃度とな
り、濃度むらのない画像を得ることができる。

Ｇ_３他の実施例なお、上述においては、レーザー光の照射時間を制御し
たが、レーザー光の強度あるいは電極(14)，(15)の印加
電圧を制御してもよい。さらに、タブレット(60)に代え
てマウスなどの座標入力手段でもよい。

Ｈ発明の効果この発明によれば、スキャン手段を制御してレーザー光
を液晶セルの全面に渡ってスキャンさせ、このスキャン
タイミングに同期して検出手段から得られる液晶セルに
よって保持されている各画素の濃度と、本来表示すべき
濃度とを比較し、この比較結果に基いて、書込手段を制
御して各画素の濃度を濃度補正手段で補正するようにし
たので、必要最小限の部品や回路の追加で、レンズの不
完全さやレーザー相のけられ、或いは液晶セルの感度む
ら等に起因する画像の階調むらを補正することができ、
これによって濃度むらのない正しい階調の画像を得るこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一例の系統図、第２図〜第６図はそ
の説明のための図である。 (10)は液晶セル、(20)は書き込み手段、(30)はスキャン
手段、(50)は投写手段、(60)はタブレット、(70)はマイ
コン、(80)は読み出し手段である。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】レーザー光の照射により透過状態が変化
し、その透過状態が保持される液晶セルと、前記液晶セルにレーザー光により画像の書き込みを行う
書込手段と、前記レーザー光の前記液晶セルに対する照射位置を制御
するスキャン手段と、前記液晶セルに書き込まれている画像をスクリーンに投
射して表示する投射手段と、前記液晶セルを透過したレーザー光を検出する検出手段
と、前記書込手段を制御して前記液晶セルの透過状態が変化
しない程度のレーザー光を出力させると共に、前記スキ
ャン手段を制御して前記レーザー光を前記液晶セルの全
面に渡ってスキャンさせ、このスキャンタイミングに同
期して前記検出手段から得られる前記液晶セルによって
保持されている各画素の濃度と、本来表示すべき濃度と
を比較し、該比較結果に基いて、前記書込手段を制御し
て各画素の濃度を補正する濃度補正手段とを具備するこ
とを特徴とする表示装置。