JPH08278512A

JPH08278512A - 液晶表示装置

Info

Publication number: JPH08278512A
Application number: JP7081555A
Authority: JP
Inventors: Akitsugu Hatano; 晃継波多野; Hiroshi Hamada; 浩浜田
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1995-04-06
Filing date: 1995-04-06
Publication date: 1996-10-22
Also published as: US5805243A

Abstract

(57)【要約】【目的】投影媒体に制限されることなくどのような投
影媒体でも投影することができ、また大幅なコストアッ
プを招くことなく、高輝度な大画面の白黒及びカラーの
投影表示ができるようにする。【構成】液晶ライトバルブ１３の動作特性を制御する
光感度制御装置１４を有するため、各種投影媒体１０の
明るさに対応させて、常に明るくコントラストのよい静
止画及び動画を投影することができる。また、投影媒体
１０としてノート型コンピュータ１０１があればそのＬ
ＣＤ１０２の表示画面を投影することができるため、イ
ンターフェースが不要であり、大幅なコストアップを招
く事なく液晶表示装置を構成することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光アドレス型液晶ライ
トバルブを使用し、投影型ディスプレイ、プレゼンテー
ション用ディスプレイまたはオーバーヘッドプロジェク
タ等に用いて好適な液晶表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の液晶表示装置には、例えば、光ア
ドレス型液晶ライトバルブに書き込まれた画像を投影し
て表示する投影型ディスプレイがあり、この種の装置に
は上記光アドレス型液晶ライトバルブへの画像書き込み
手段として、ＣＲＴ（陰極線管）やフラットパネルディ
スプレイを備えたものが知られている。

【０００３】上記ＣＲＴにより画像書き込みを行う投影
型ディスプレイは、図１０に示す構成となっている。即
ち、ＣＲＴ１０１に表示された画像は、書き込みレンズ
１０２を介して光アドレス型液晶ライトバルブ１０３
（以下、単に液晶ライトバルブ１０３と称する）の光導
電体層に書き込まれる。一方、投影光源１０５から出射
した光は偏光ビームスプリッタ１０４に入射する。この
入射光のうちＰ偏光成分は偏光ビームスプリッタ１０４
を通過し、Ｓ偏光成分は偏光ビームスプリッタ１０４で
進行方向が直角に曲げられて液晶ライトバルブ１０３で
反射される。この場合、液晶ライトバルブ１０３に画像
が書き込まれていると、その領域では、液晶の電気光学
効果により偏光状態が変化し、Ｐ偏光成分が含まれるよ
うになる。従って、上記液晶ライトバルブ１０３で反射
される光は偏光ビームスプリッタ１０４を透過すること
ができ、この光が投影レンズ１０６を介してスクリーン
１０７上に投影されることで、画像が表示される。

【０００４】上記液晶ライトバルブ１０３の一般的な構
造は、図１１に示すように、両側にガラス基板１１１
ａ、１１１ｂを有し、これらの間にガラス基板１１１ａ
側から透明電極１１２ａ、光導電体層１１３、遮光層１
１４、誘電体ミラー１１５、配向層１１６ａ、スペーサ
１１７、液晶層１１８、配向膜１１６ｂ、及び透明電極
１１２ｂが設けられたものとなっている。なお、液晶ラ
イトバルブ１０３の表示モードとしては、ハイブリッド
電界効果（ＨＦＥ）モード、表面安定化強誘電性液晶表
示（ＳＳ−ＦＬＣ）モード、ネマティック液晶を垂直か
ら数度傾けたホメオトロピック配向させた電界効果モー
ドなどが用いられる。

【０００５】このような液晶ライトバルブ１０３は、上
記透明電極１１２ａ、１１２ｂ間に、交流電源１１９よ
り電圧が印加され、次の動作を行う。ガラス基板１１１
ａからアドレス光Ｌが入射すると、光の当たった領域
（明状態）では、光導電体層１１３のインピーダンスが
減少し、交流電源１１９より印加された電圧が液晶層１
１８に加わる。一方、光の当たらない領域（暗状態）で
は、光導電体層１１３のインピーダンスが変化せず、液
晶層１１８に電圧が加わらない。この明状態と暗状態の
違いにより、液晶層１１８にアドレス光Ｌに対応した画
像情報が形成される。従って、図１０に示した構成にお
いて、ＣＲＴによる液晶ライトバルブ１０３への画像書
き込みが可能となり、この液晶ライトバルブを使用して
の投影表示を行うことができる。

【０００６】上記の投影型ディスプレイでカラー投影表
示を行う装置は、図１２に示す構成となっている。キセ
ノンランプからなる読み出し光源１２５からの光を、コ
ンデンサーレンズ１２６を介してダイクロイックミラー
及びミラー１２７ａ、１２７ｂ、１２７ｃでＲ（赤）、
Ｇ（緑）、Ｂ（青）光に分光して反射させ、偏光ビーム
スプリッタ１２４ａ、１２４ｂ、１２４ｃに入射させ
る。このＲ、Ｇ、Ｂ光入射光のうちＰ偏光成分は偏光ビ
ームスプリッタ１２４ａ、１２４ｂ、１２４ｃを通過す
る。一方のＳ偏光成分は、偏光ビームスプリッタ１２４
ａ、１２４ｂ、１２４ｃで進行方向が直角に曲げられて
液晶ライトバルブ１２３ａ、１２３ｂ、１２３ｃで反射
される。この場合、Ｒ、Ｇ、Ｂ画像に対応した画像は、
Ｒ、Ｇ、Ｂ用ＣＲＴ１２１ａ、１２１ｂ、１２１ｃを用
いて書き込みレンズ１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃを介
して液晶ライトバルブ１２３ａ、１２３ｂ、１２３ｃに
書き込まれると、その領域では、液晶の電気光学効果に
より偏光状態が変化し、Ｐ偏光成分が含まれるようにな
る。従って、上記液晶ライトバルブで反射された光は偏
光ビームスプリッタ１２４ａ、１２４ｂ、１２４ｃを透
過することができ、これらのＲ、Ｇ、Ｂ光がＲ、Ｇ、Ｂ
用投影レンズ１２６ａ、１２６ｂ、１２６ｃを介してス
クリーン１２７上に投影され、合成されることで、カラ
ー画像が表示される。

【０００７】また、光アドレス型液晶ライトバルブに書
き込まれた画像を投影して表示する装置の他の例として
は、画像書き込み手段としてＣＲＴに変えて普通紙を使
用した、液晶ライトバルブを用いた普通紙用オーバーヘ
ッドプロジェクタが特開平３−１７６１５号に開示され
ている。ここでは、普通紙上に印刷された画像を結像レ
ンズにより液晶ライトバルブに結像し、画像の書き込み
を行う。書き込まれた画像は、液晶ライトバルブの読み
出し側より読み出し光源からの光を入射させ、反射光を
投影レンズを通してスクリーン上に結像させることによ
り、普通紙上に印刷された画像が、スクリーン上に投影
される。

【０００８】次に、光アドレス型液晶ライトバルブを用
いない投影型ディスプレイとしては、透過型液晶パネル
を用いた液晶プロジェクタや透明フィルム用オーバーヘ
ッドプロジェクタ（ＯＨＰ）がある。従来の透明フィル
ム用オーバーヘッドプロフェクタでは、投影原稿台と投
影光源と投影レンズとを備え、投影原稿台の上に置かれ
た透明フィルムの原稿に投影光源を照射し、その光を投
影レンズを介してスクリーン上に拡大投影する。この場
合の投影原稿としては、透明フィルムが使用される。ま
た、透明フィルムの代わりに、透過型液晶パネルを利用
したＯＨＰ用液晶プロジェクションパネルが商品化さ
れ、透明フィルム用ＯＨＰの投影原稿台の上に設置して
使用されている。このＯＨＰ用液晶プロジェクションパ
ネルはインターフェースを介して接続されたコンピュー
タやビデオなどからの電気信号入力により、画像情報が
表示できるようになっている。普通紙原稿や立体物など
は、イメージスキャナやＣＣＤカメラにより一旦コンピ
ュータに取り込んだ後、ＯＨＰ用液晶プロジェクション
パネルを用いて拡大投影され、透明フィルム用ＯＨＰで
のプレゼンテーションに活用されている。

【０００９】液晶プロジェクタとしては、単板又は３板
の透過型液晶パネルを用いてカラー画像の拡大投影を行
っている。表示する画像は、ビデオやコンピュータから
の画像電気信号をインターフェースを介して液晶パネル
に入力している。そして、入力した画像電気信号に応じ
て液晶を駆動させることで画像表示を行っている。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来技術の場合には、以下のような課題があった。す
なわち、光アドレス型液晶ライトバルブを用いた投影型
ディスプレイや普通紙用ＯＨＰでは、投影媒体として、
例えば投射型ディスプレイでのＣＲＴ又はフラットパネ
ルディスプレイの画像、普通紙用ＯＨＰでの普通紙の画
像と言うように、前もって決められた媒体しか投影する
ことができないという問題を有している。これは、各投
影媒体の明るさと光アドレス型液晶ライトバルブの光感
度とを整合させ拡大投影できるようにシステム設計して
いるため、投影媒体の明るさが異なると、液晶ライトバ
ルブに書き込み後に読み出した時、投影画像が暗くなっ
たり、コントラストが低くなったりするからである。さ
らに、特開平３−１７６１５号に開示されている普通紙
用ＯＨＰでは、カラー表示する手段については開示され
ていず、モノクロ表示しかできないという課題がある。

【００１１】また、従来の透明フィルム用ＯＨＰでは、
非常に明るい表示が得られるが、上記と同様に投影媒体
として透明フィルムしか使えないため、プレゼンテーシ
ョン時に表示画像のリアルタイムの切り替えができず、
操作性が悪いという問題を有している。これを改善する
ために、透明フィルム用ＯＨＰでは投影媒体として透明
フィルムに替えて透過型液晶パネルを用いたＯＨＰ用液
晶プロジェクションパネルの利用が増加している。この
ＯＨＰ用液晶プロジェクションパネルの利用により、表
示画像のリアルタイムの切り替えが出来るようになり操
作性が向上したが、パネルの透過率が低いため暗い表示
になるという課題がある。さらに、ＯＨＰ用液晶プロジ
ェクションパネルで画像表示するには、コンピュータ等
と接続するための各種インターフェースを装備する必要
があるため、価格が高くなるという問題を有している。

【００１２】また、従来の液晶プロジェクタにおいても
投影媒体として透過型液晶パネルに表示された画像しか
投影することができないため、ビデオやコンピュータで
前もって画像情報を準備しておく必要がある。さらに、
透過型液晶パネルの透過率が低いため、同じランプを用
いた透明フィルム用ＯＨＰの明るさと比べると液晶プロ
ジェクタでは暗い表示となるという課題がある。

【００１３】本発明は、このような従来技術の課題を解
決すべくなされたものであり、投影媒体に制限されるこ
となくどのような投影媒体でも投影することができ、ま
た大幅なコストアップを招くことなく、高輝度な大画面
の白黒及びカラーの投影表示ができる液晶表示装置を提
供することを目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】請求項１の液晶表示装置
は、電極を有する一対の透光性基板間に、少なくとも光
導電体層と液晶層とを含んで構成される光アドレス型液
晶ライトバルブと、該光アドレス型液晶ライトバルブ
に、投影媒体の画像を書き込みレンズを介して光で書き
込むための書き込み手段と、該光アドレス型液晶ライト
バルブに投影光源からの光を照射し、該光アドレス型液
晶ライトバルブに書き込まれた画像を投影する手段とを
具備し、更に、該投影媒体の明るさに応じて該光アドレ
ス型液晶ライトバルブの動作特性を制御する手段を備
え、そのことにより上記目的が達成される。

【００１５】請求項２の液晶表示装置は、電極を有する
一対の透光性基板間に、少なくとも光導電体層と液晶層
とを含んで構成される光アドレス型液晶ライトバルブ
と、該光アドレス型液晶ライトバルブに、投影媒体の画
像を書き込みレンズを介して光で書き込むための書き込
み手段と、該光アドレス型液晶ライトバルブに投影光源
からの光を照射し、該光アドレス型液晶ライトバルブに
書き込まれた画像を投影する手段とを具備し、更に、該
書き込み手段及び投影する手段のそれぞれの光路上に時
分割で光を３原色に分離する色分離手段が設けられ、そ
のことにより上記目的が達成される。

【００１６】請求項３の液晶表示装置は、前記色分離手
段が、３原色の各色フィルタを備えた回転カラーフィル
タからなる構成である。

【００１７】請求項４の液晶表示装置は、電極を有する
一対の透光性基板間に、少なくとも光導電体層と液晶層
とを含んで構成される光アドレス型液晶ライトバルブ
と、該光アドレス型液晶ライトバルブに、投影媒体の画
像を書き込みレンズを介して光で書き込むための書き込
み手段と、該光アドレス型液晶ライトバルブに投影光源
からの光を照射し、該光アドレス型液晶ライトバルブに
書き込まれた画像を投影する手段とを具備し、更に、該
書き込み手段の光路上に３原色に光を分離する色分離手
段が設けられ、かつ、該投影する手段の光路上に該投影
光源からの光を３原色に分離すると共に、その分離した
各色の光で該光アドレス型液晶ライトバルブに書き込ま
れた画像を読み出し、３原色で読み出された画像を合成
する色分離・色合成手段が設けられ、そのことにより上
記目的が達成される。

【００１８】なお、上記色分離・色合成手段は、色分離
手段と色合成手段とが同一のものであっても、別体のも
のであってもよい。

【００１９】

【作用】本発明の請求項１によれば、投影媒体の明るさ
に応じて光アドレス型液晶ライトバルブの動作特性を制
御する手段を有するため、書き込み手段を用いて投影媒
体の画像を液晶ライトバルブに書き込む際に、発光型及
び非発光型ディスプレイ等の各種投影媒体の明るさに対
応させて、液晶ライトバルブの動作特性を調整すること
ができ、どのような投影媒体でも常に明るく、コントラ
ストのよい静止画及び動画を投影することができる。ま
た、ノート型コンピュータがあればその表示画面を投影
することができるため、透明フィルム用ＯＨＰで用いる
液晶プロジェクションパネルによる場合と比べてインタ
ーフェースが不要であり、大幅なコストアップを招く事
なく液晶表示装置を構成することができる。また、液晶
プロジェクタやＯＨＰ用液晶プロジェクションパネルで
は画素の開口率が低いため暗い表示となるのに比べ、液
晶ライトバルブでは画素構造がないため、普通紙等の画
素を書き込んだ時に、画素開口率による輝度低下がなく
明るい表示を得ることができる。

【００２０】また、請求項２の構成によれば、液晶ライ
トバルブの書き込み側、投影（読み出し）側のそれぞれ
の光路上に時分割で３原色に分離する色分離手段を設け
ているため、カラー画像表示装置が実現できる。

【００２１】また、請求項３の構成によれば、液晶ライ
トバルブの書き込み側、投影（読み出し）側のそれぞれ
の光路上に３原色からなる回転カラーフィルタを用いる
事により、最小限の部品追加のみでカラー画像表示可能
となるため、大幅なコストアップを招く事なくカラー液
晶表示装置を構成することができる。さらに、回転カラ
ーフィルターを光路から簡単に外せるように構成するこ
とで、カラー表示モードと高輝度白／黒表示モードとを
切り換えできるようにすることもできる。

【００２２】また、請求項４の構成によれば、書き込み
手段の光路上に３原色に分離する色分離手段を有し、か
つ投影する手段の光路上に３原色で読み出された画像を
合成する色合成手段を有するため、連続的にカラー画像
表示ができ、非常に明るいカラー液晶表示装置を構成す
ることができる。

【００２３】

【実施例】以下に、本発明の実施例を図面に基づいて説
明する。

【００２４】（実施例１）本発明の一実施例を図１ない
し図５に基づいて以下に説明する。

【００２５】本実施例の液晶表示装置を、図１に示す。
本装置は、投影台１１の上に配置された任意の投影媒体
１０と、書き込み手段としての書き込みレンズ１２と、
光アドレス型液晶ライトバルブ１３と、動作特性制御手
段としての光感度制御装置１４と、光量センサー１５
と、読み出し手段としての投影光源１６と、偏光ビーム
スプリッタ１７と、投影レンズ１８と、スクリーン１９
とを備えている。上記投影媒体１０としては、ここで
は、一例としてノート型コンピュータ１０１の透過型Ｔ
ＦＴ−ＬＣＤ１０２の表示画面を投影媒体としている。
なお、ＬＣＤは液晶ディスプレイを示し、ＴＦＴはＬＣ
Ｄに備わった画素をオンオフするスイッチング素子とし
ての薄膜トランジスタを言う。

【００２６】上記投影媒体１０としては、透過型ＴＦＴ
−ＬＣＤ１０２の他に、反射型ＬＣＤやエレクトロルミ
ネッセント（ＥＬ）ディスプレイ、液晶テレビ、普通
紙、ＯＨＰ用透明フィルム、立体物等のどのような媒体
でも投影可能である。

【００２７】光感度制御装置１４は、図２に示すよう
に、光量センサー１５からの信号を入力する光量モニタ
ー回路２１と、光感度制御回路２２と、パネル駆動回路
２３と、自動／手動切り替えスイッチ２４とを備えてい
る。液晶ライトバルブ１３への書き込み光量が書き込み
光側の任意の位置に配置された光量センサー１５にて測
定され、その出力信号が光量モニター回路２１に入力さ
れる。光量モニター回路２１は入力した信号を光量信号
に変換し、光感度制御回路２２に入力する。光感度制御
回路２２では、書き込み光量に対応させて液晶ライトバ
ルブ１３の光感度を調整し最適化するためのパネル駆動
条件を設定し、その設定のための制御信号をパネル駆動
回路２３に入力する。パネル駆動回路２３では、制御信
号に対応して、液晶ライトバルブ１３の駆動周波数、印
加電圧等の駆動条件を設定して光感度を調整し、パネル
駆動を行うようになっている。

【００２８】光アドレス型液晶ライトバルブ１３の構成
を図３に示す。透光性基板であるガラス基板３１ａ、３
１ｂ上にＩＴＯ透明導電膜からなる透明電極３２ａ、３
２ｂをスパッタ法を用いて形成し、次に一方のガラス基
板３１ｂ側の透明電極３２ｂ上に非晶質水素化シリコン
カーバイド（ａ−ＳｉＣ：Ｈ）からなる光導電体層３３
を形成する。その上に、非晶質水素化シリコン錫（ａ−
ＳｉＳｎ：Ｈ）からなる遮光層３４を形成する。次に、
誘電体ミラー３５として可視領域を反射する二酸化チタ
ン／二酸化シリコンを交互に積層した多層膜を形成す
る。次に、かかる一方のガラス基板３１ｂ側と、他方の
ガラス基板３１ａ側との上に、配向膜３６ａ、３６ｂと
してポリイミド膜を印刷法によって形成した後、ラビン
グによる分子配向処理を施し、両ガラス基板３１ａ、３
１ｂをスペーサ３７を介して貼合わせる。次に、両ガラ
ス基板３１ａ、３１ｂの間に、液晶層３８としてネマテ
ィック液晶を注入し封止することによって、光アドレス
型液晶ライトバルブ１３が構成される。尚、液晶ライト
バルブの動作モードとしては、ハイブリッド電界効果モ
ードを用いる。

【００２９】上記液晶ライトバルブ１３の書き込み光強
度と反射率との関係を図４に示す。書き込み光量が増加
すると反射率は増加するが、書き込み光量がある値（こ
こでは１４０μＷ／ｃｍ²）を越えるとかえって反射率
が低下することが分かる。したがって、書き込み光量が
強すぎる場合、読み出し光は明るいが階調の反転した画
像となり、書き込み光量が弱い場合には、読み出し光が
暗くコントラストも低い画像となるため、表示品位が低
下する。

【００３０】次に、上記液晶ライトバルブ１３の光感度
特性を図５に示す。ここでは、液晶ライトバルブの書き
込み光量と反射率の関係において得られる最大反射率に
対して９０％の反射率が得られる書き込み光量を液晶ラ
イトバルブ１３の光感度とする。この特性は、交流駆動
している液晶ライトバルブのパネル駆動周波数を可変
し、各周波数で液晶ライトバルブのコントラストが得ら
れるように印加電圧を最適化した状態で光感度を測定し
た結果である。この図に示すように、液晶ライトバルブ
においては、パネル駆動周波数と印加電圧とを制御する
ことにより光感度を可変制御することができる。このた
め、書き込み光量に整合させる事ができ、明るくコント
ラストのよい画像表示が可能となる。

【００３１】上記構成の本実施例の液晶表示装置におい
て、図１に示す投影媒体１０（ここでは透過型ＴＦＴ−
ＬＣＤ１０２の表示画面）から出射された書き込み光
が、書き込みレンズ１２に入射する。書き込みレンズ１
２はズーム機構、ピント調整機構を有しており、投影媒
体１０の大きさ及び設置位置に応じて書き込みレンズ１
２を上記機構により調整することで、投影媒体からの書
き込み光が液晶ライトバルブ１３の書き込み領域内に最
適のサイズで結像される。

【００３２】この場合、液晶ライトバルブ１３において
は、透明電極３２ａ、３２ｂ間に、交流電源３９によっ
て交流電圧が印加されているため、ガラス基板３１ａ側
から書き込み光が入射されると、光の当たった領域（明
状態）では、光導電体層３３のインピーダンスが減少
し、交流電源３９によって印加された電圧は液晶層３８
に加わる。これに対し、光の当たらない領域（暗状態）
では、光導電体層３３のインピーダンスは変化せず液晶
層３８には電圧が加わらない。この明状態と暗状態との
違いにより液晶層３８に画像が書き込まれる。尚、この
とき図２に示した光感度制御回路１４により、書き込み
光の光量に対応して液晶ライトバルブ１３の光感度が調
整され、コントラストのある良好な表示が得られるよう
に設定されている。光感度の調整は、自動／手動切り替
えスイッチ２４により、自動調整又は手動調整により行
うことができる。

【００３３】一方、メタルハライドランプからなる投影
光源１６から出射された光は偏光ビームスプリッタ１７
に入射する。この入射光のうちＰ偏光成分は偏光ビーム
スプリッタ１７を通過し液晶ライトバルブ１３に入射
し、Ｓ偏光成分は偏光ビームスプリッタ１７で進行方向
が直角に曲げられる。上記液晶ライトバルブ１３に入射
した光は、液晶ライトバルブ１３の誘電体ミラー３５に
よって反射される。このうち画像書き込みにより液晶層
３８の配向状態が変化している部分を透過した反射光は
電気光学効果によって偏光方向が変化してＳ偏光成分と
なるので、偏光ビームスプリッタ１７で進行方向が直角
に曲げられる。その後、この反射光が投射レンズ１８に
よって拡大され、これによって投影媒体１０の画像がス
クリーン１９上に投影され、画像が表示される。

【００３４】このように、本実施例の液晶表示装置で
は、投影媒体１０の画像を書き込みレンズ１２を用いて
液晶ライトバルブ１３に書き込むとき、投影媒体の明る
さに応じて光感度制御装置１４を通して液晶ライトバル
ブ１３の動作特性を制御することができる。このため、
発光型及び非発光型ディスプレイ等の各種投影媒体の明
るさに対応させて、液晶ライトバルブ１３を最適光感度
に調整することができるため、どのような投影媒体１０
でも常に明るく、コントラストの良い画像投影を実現す
ることができる。また、液晶プロジェクタやＯＨＰ用液
晶プロジェクションパネルでは画素の開口率が低いため
暗い表示となるのに比べ、液晶ライトバルブでは画素構
造がないため、普通紙等の画像を書き込んだ時に、画素
開口率による輝度低下がなく明るい表示を得ることがで
きる。また、透明フィルム用ＯＨＰで用いる液晶プロジ
ェクションパネルに比べ、ノート型コンピュータがあれ
ばその表示画面を投影することができるためインターフ
ェースが不要であり、大幅なコストアップを招く事なく
液晶表示装置を構成することができる。

【００３５】また、通常の透明フィルム用ＯＨＰでは透
明フィルム中の画像が小さい時、画像をスクリーン全面
に拡大投影する様にすると、投影光量が制限されるため
投影画面が暗くなるという欠点があった。これに対し、
本実施例の液晶表示装置では、書き込みレンズ１２のズ
ーム機能を用いることで液晶ライトバルブ１３の書き込
み領域全体に投影媒体を書き込むことができるので、投
影画面では光量低下の無い明るい画像が得られ、その結
果、投影媒体の大きさによらず明るい画像を実現するこ
とができる。さらに、投影媒体に液晶テレビ等を用いれ
ば、動画表示を容易に行うことができる。

【００３６】（実施例２）本発明の他の実施例を図６な
いし図７に基づいて以下に説明する。尚、説明の便宜
上、前記の実施例に示した手段と同一の機能を有する手
段には同一の符号を付記し、その説明を省略する。

【００３７】本実施例の液晶表示装置では、投影台１１
の上に配置された投影媒体１０（ここでは、一例として
携帯情報端末１０３の反射型ＬＣＤ１０４の表示画面を
投影媒体として図示している。）と、書き込み手段とし
ての書き込みレンズ１２と、色分離手段としての回転カ
ラーフィルタ６１と、光アドレス型液晶ライトバルブ１
３と、動作特性制御手段としてのハーフミラー６３と、
光量制御装置６６と、光量センサー１５と、光減衰器６
４と、読み出し手段としての投影光源１６と、偏光ビー
ムスプリッタ１７と、投影レンズ１８と、投影光源１６
の色分離手段としての回転カラーフィルタ６２と、スク
リーン１９とを備えている。なお、光量制御装置６６
は、光量モニター回路（前記２１に相当）と光量制御回
路から構成されている。

【００３８】液晶ライトバルブ１３の動作特性制御手段
は、次のように制御を行っている。液晶ライトバルブ１
３へ書き込み光が入射する前に、書き込みレンズ１２側
に設置したハーフミラー６３を用いて書き込み光を一部
分岐して光量センサー１５で光量測定する。その出力信
号を光量制御装置６６の光量モニター回路で光量信号に
変換し、光量制御回路に入力する。光量制御回路では、
液晶ライトバルブの光感度に整合するように、書き込み
光量の減衰量を算出し、そのための制御信号を光減衰器
６４に入力する。光減衰器６４では、制御信号に対応し
て書き込み光量を減衰させることができるため、液晶ラ
イトバルブ１３では最適動作特性が得られる。

【００３９】色分離手段である書き込み側の回転カラー
フィルタ６１は、３原色の赤、緑、青フィルタから構成
されており、読み出し側の回転カラーフィルタ６２は、
３原色の赤、緑、青フィルタと各フィルタ間に遮光フィ
ルタを設けた構成となっている。書き込み側及び読み出
し側に設けた回転カラーフィルタ６１、６２は、同期回
路６７により、書き込み側及び読み出し側の各色フィル
タが同期を取って回転するように制御され、加えて、回
転速度なども制御されている。

【００４０】本実施例で用いる液晶ライトバルブ１３の
構成は図３と同一であり、透光性基板であるガラス基板
３１ａ、３１ｂ上にＩＴＯ透明導電膜からなる透明電極
３２ａ、３２ｂをスパッタ法を用いて形成し、次に一方
のガラス基板３１ｂ側の透明電極３２ｂ上に非晶質水素
化シリコンカーバイド（ａ−ＳｉＣ：Ｈ）からなる光導
電体層３３を形成する。その上に、非晶質水素化シリコ
ンゲルマニウム（ａ−ＳｉＧｅ：Ｈ）からなる遮光層３
４を形成する。次に、誘電体ミラー３５として可視領域
を反射する二酸化チタン／二酸化シリコンを交互に積層
した多層膜を形成する。次に、かかる一方のガラス基板
３１ｂ側と、他方のガラス基板３１ａ側との上に、配向
膜３６ａ、３６ｂとしてポリイミド膜を印刷法によって
形成した後、ラビングによる分子配向処理を施し、両ガ
ラス基板３１ａ、３１ｂをスペーサ３７を介して貼合わ
せる。次に、両ガラス基板３１ａ、３１ｂ間に、液晶層
３８として強誘電性液晶を注入し封止することによっ
て、液晶ライトバルブ１３が構成される。尚、液晶ライ
トバルブの動作モードとしては、表面安定化強誘電性液
晶表示モードを用いる。

【００４１】また、光減衰器６４としては、ＰＬＺＴセ
ラミックの電気光学効果を利用した光減衰器や液晶パネ
ルを用いることができる。なお、本実施例では光減衰器
を用いたが、これに換えて書き込みレンズの自動絞りを
使用し、書き込み光量を調整しても良い。

【００４２】上記構成の本実施例の液晶表示装置におい
て、図６に示す投影媒体１０（ここでは反射型ＬＣＤ１
０４の画面）から出射された書き込み光が、書き込みレ
ンズ１２に入射する。この書き込みレンズ１２はズーム
機構、ピント調整機構を有しており、投影媒体の大きさ
及び設置位置に応じて書き込みレンズ１２の倍率を調整
しておく。すると、投影媒体１０からの書き込み光は、
回転カラーフィルタ６１を通して色分離された後、液晶
ライトバルブの書き込み領域内に最適のサイズで結像さ
れる。尚、このとき、光量制御装置６６により、液晶ラ
イトバルブ１３の動作特性と整合するように書き込み光
量が調整されるため、コントラストが良く、明るくて良
好な表示が得られるように設定されている。

【００４３】一方、メタルハライドランプからなる投影
光源１６から出射された光は回転カラーフィルタ６２を
通して色分離され、偏光ビームスプリッタ１７に入射す
る。この入射光のうちＰ偏光成分は偏光ビームスプリッ
タ１７を通過して液晶ライトバルブ１３に入射し、Ｓ偏
光成分は偏光ビームスプリッタ１７で進行方向が直角に
曲げられる。上記液晶ライトバルブ１３に入射した光
は、液晶ライトバルブ１３の誘電体ミラー３５によって
反射される。このうち画像書き込みにより液晶層３８の
配向状態が変化している部分を透過した反射光は、電気
光学効果によって偏光方向が変化してＳ偏光成分となる
ので偏光ビームスプリッタ１７で進行方向が直角に曲げ
られる。その後、この反射光が投射レンズ１８によって
拡大され、これによって投影媒体１０の画像がスクリー
ン１９上に投影され、画像が表示される。

【００４４】回転カラーフィルタ６１、６２を用いてカ
ラー表示を行う時の具体的動作は、次のようにして行
う。回転カラーフィルタ６１、６２を使い液晶ライトバ
ルブに各色で書き込み、読み出しをするときの動作タイ
ミングの一例を図７に示す。回転カラーフィルタ６１を
回転させ、ＴＢ１の期間において投影媒体１０からの書
き込み光を青フィルタを透過させ、その青色光で液晶ラ
イトバルブ１３に書き込みを行う。このとき、液晶ライ
トバルブ１３の液晶層は、書き込み光が入射して一定時
間後にオン／オフ状態が安定するため、青色読み出し光
は、青色書き込み開始からＴＢ２期間経過後に、つまり
ＴＢ３期間中に、入射するように書き込み及び読み出し
側の回転カラーフィルタ６１、６２を同期させておく。
そして、ＴＢ１期間経過し、青色書き込み光がオフした
時、青色読み出し光がオフするように回転カラーフィル
タ６１、６２を同期させておく。この動作により青色の
投影が行われる。

【００４５】次に、ＴＧ１の期間において、回転カラー
フィルタ６１の緑フィルタを透過した緑色光で液晶ライ
トバルブ１３に書き込みを行う。液晶ライトバルブの液
晶は、青色書き込み光のオフ及び緑色書き込み光のオン
から一定時間後に液晶層のオン／オフ状態が安定するた
め、緑色読み出し光は緑色書き込み開始からＴＧ２期間
経過後に、つまりＴＧ３期間中に、入射するように回転
カラーフィルタ６１、６２を同期させておく。そして、
ＴＧ１期間経過し、緑色書き込み光がオフした時、緑色
読み出し光がオフするように回転カラーフィルタ６１、
６２を同期させておく。この動作により緑色の投影が行
われる。

【００４６】次に、赤色書き込み光、読み出し光につい
ても同様のタイミングでオン／オフし赤色の投影を行
う。そして、青、緑、赤の投影を順次繰り返す事によ
り、フィールドシーケンシャル方式によるカラー投影表
示が実現される。また、本実施例の様に液晶ライトバル
ブに高速応答性の液晶表示モードを使い、投影媒体とし
て液晶テレビ等を用いれば、カラーの動画表示が実現で
きる。更に、回転カラーフィルタ６１、６２を書き込み
光及び読み出し光の光路中から自動又は手動で簡単に外
せるように構成することで、カラー表示モードと高輝度
白／黒表示モードを切り換えできる液晶表示装置を構成
する事ができる。

【００４７】このように、本液晶表示装置では、回転カ
ラーフィルタ６１、６２を同期して駆動することでカラ
ー表示が実現できるため、最小限の部品追加のみでカラ
ー画像表示可能となり、大幅なコストアップを招く事な
くカラー液晶表示装置を構成することができる。また、
静止画及び動画のカラー表示も実現する事ができ、かつ
カラー表示モードと高輝度白／黒表示モードとを切り換
えすることができる。さらに、投影媒体１０を書き込み
レンズ１２を用いて液晶ライトバルブ１３に書き込むと
き、光量制御装置６６により液晶ライトバルブ１３の動
作特性と整合するように書き込み光量を調整すること
で、発光型及び非発光型ディスプレイ等の各種投影媒体
の明るさに対応させて、書き込み光量が調整できるた
め、どのような投影媒体でも常に明るくコントラストの
よい画像の投影が実現できる。

【００４８】（実施例３）本発明の他の実施例を図８な
いし図９に基づいて以下に説明する。尚、説明の便宜
上、前記の実施例に示した手段と同一の機能を有する手
段には同一の符号を付記し、その説明を省略する。

【００４９】本実施例の液晶表示装置では、投影台１１
の上に配置された投影媒体１０（ここでは、一例として
携帯情報端末１０３の反射型ＬＣＤ１０４の表示画面を
投影媒体として図示している。）と、書き込み手段とし
ての書き込みレンズ１２と、書き込み光を３原色に分離
する色分離手段８１と、３枚の光アドレス型液晶ライト
バルブ１３Ｒ、１３Ｂ、１３Ｇと、読み出し手段として
の投影光源１６と、投影光源からの光を３原色に分離及
び合成する色分離・色合成手段としてのダイクロイック
プリズム８５と、偏光ビームスプリッタ１７と、投影レ
ンズ１８と、スクリーン１９とを備えている。

【００５０】上記の構成において、図８に示す投影媒体
１０（ここでは反射型ＬＣＤ１０４の画面）から出射さ
れた書き込み光が、書き込みレンズ１２に入射する。書
き込みレンズ１２はズーム機構、ピント調整機構を有し
ており、投影媒体１０の大きさ及び設置位置に応じて書
き込みレンズ１２の倍率を調整することで、投影媒体１
０からの書き込み光を３原色に分離する色分離手段８１
を通して３枚の液晶ライトバルブ１３Ｒ、１３Ｂ、１３
Ｇの書き込み領域内に最適のサイズで結像される。尚、
このとき、液晶ライトバルブ１３Ｒ、１３Ｂ、１３Ｇの
動作特性制御手段（図示せず）によって、コントラスト
が良く、明るくて良好な表示が得られるように書き込み
光量や液晶ライトバルブの駆動周波数、駆動電圧が調整
されている。図８においては、液晶表示装置の構成を分
かりやすくするため、各光学部品間の距離を離して図示
している。

【００５１】色分離手段８１を通して液晶ライトバルブ
に書き込みを行う時の具体的手順は、次のようにして行
う。書き込みレンズ１２から出た書き込み光は、３原色
に分離するダイクロイックプリズム８１で青、緑、赤に
色分離され、青、赤は直角方向に反射され、緑は透過す
る。ダイクロイックプリズム８１で反射された青色光は
全反射ミラー８２ａ、８２ｂで反射され、青用液晶ライ
トバルブ１３Ｂに書き込まれる。同様に、反射された赤
色光は全反射ミラー８３ａ、８３ｂで反射され、赤用液
晶ライトバルブ１３Ｒに書き込まれる。透過した緑色光
は全反射ミラー８４ａ、８４ｂで反射され、緑用液晶ラ
イトバルブ１３Ｇに書き込まれる。なお、書き込みレン
ズ１２から各色の液晶ライトバルブ１３Ｒ、１３Ｂ、１
３Ｇまでの光路長は、同一距離になるように設計されて
いる。

【００５２】一方、メタルハライドランプからなる投影
光源１６から出射された光は偏光ビームスプリッタ１７
に入射する。この入射光のうちＳ偏光成分は偏光ビーム
スプリッタ１７で進行方向が直角に曲げられ、Ｐ偏光成
分は偏光ビームスプリッタ１７を通過した後、３原色に
分離するダイクロイックプリズム８５を通して赤、緑、
青に分離され、赤、緑、青用液晶ライトバルブ１３Ｒ、
１３Ｇ、１３Ｂに入射する。この入射光は、各液晶ライ
トバルブ１３Ｒ、１３Ｇ、１３Ｂの誘電体ミラー３５に
よって反射され、再び３原色を合成するダイクロイック
プリズム８５を通して色合成される。このうち画像書き
込みにより液晶層３８の配向状態が変化している部分を
透過した反射光は電気光学効果によって偏光方向が変化
してＳ偏光成分となるので、色分離・色合成手段である
ダイクロイックプリズム８５を通して偏光ビームスプリ
ッタ１７に入射した光は進行方向が直角に曲げられる。
その後、この反射光が投射レンズ１８によって拡大さ
れ、これによって投影媒体１０の画像がスクリーン１９
上に投影され、カラー画像表示が実現される。

【００５３】なお、各色の液晶ライトバルブ１３Ｒ、１
３Ｇ、１３Ｂの液晶層の読み出し側表面から投影レンズ
１８までの光路長は、同一距離になるように設計されて
いる。また、上記の偏光ビームスプリッタ１７で分離さ
れたＳ偏光成分は、読み出し光として使用されないが、
図示していない光学系により投影媒体の補助照明光とし
て使用することができる。

【００５４】図９に実際の緑色光学系の構成図を示す。
色分離用ダイクロイックプリズム８１、色分離・色合成
用ダイクロイックプリズム８５および偏光ビームスプリ
ッタ１７は隣接して配置され、全反射ミラー８４ａ、８
４ｂも光路長が最短になるように配置されている。な
お、緑用液晶ライトバルブ１３Ｇの書き込み光側に読み
出し光が回り込まないように、図示していない遮光板で
読み出し光側と書き込み光側は分離されている。この様
に各光学部品を配置することで３枚の液晶ライトバルブ
を用いても非常にコンパクトな液晶表示装置を実現する
ことができる。

【００５５】以上のように、本実施例の液晶表示装置で
は、３原色の色分離・色合成手段を使用することで連続
的にカラー画像表示ができ、かつコンパクトな光学系と
なるため、非常に明るくかつコンパクトなカラー液晶表
示装置を構成することができる。また、投影媒体として
液晶テレビ等を用いれば、静止画及び動画のカラー表示
が実現できる。さらに、投影媒体１０を書き込みレンズ
１２を用いて液晶ライトバルブ１３Ｒ、１３Ｇ、１３Ｂ
に書き込むとき、前述の光量制御装置６６により液晶ラ
イトバルブ１３の動作特性と整合するように書き込み光
量を調整することで、発光型及び非発光型ディスプレイ
等の各種投影媒体の明るさに対応させて、書き込み光量
が調整できるため、どのような投影媒体でも常に明る
く、コントラストのよい画像の投影が実現できる。

【００５６】なお、本実施例３では色分離・色合成手段
としてのダイクロイックプリズム８５により色分離と色
合成とを行っているが、色分離手段と色合成手段とを別
々の手段にて行う構成、たとえば２つのダイクロイック
プリズムの一方を色分離手段として用い、他方を色合成
手段として用いる構成としてもよい。

【００５７】

【発明の効果】以上のように本発明の請求項１の構成に
よれば、投影媒体の明るさに応じて光アドレス型液晶ラ
イトバルブの動作特性を制御する手段を有するため、投
影媒体の画像を書き込み手段を用いて液晶ライトバルブ
に書き込む際に、発光型及び非発光型ディスプレイ等の
各種投影媒体の明るさに対応させて、液晶ライトバルブ
の動作特性を調整することができ、どのような投影媒体
でも常に明るくコントラストのよい静止画及び動画を投
影することができる。また、ノート型コンピュータがあ
ればその表示画面を投影することができるため、透明フ
ィルム用ＯＨＰで用いる液晶プロジェクションパネルに
よる場合に比べ、インターフェースが不要であり、大幅
なコストアップを招く事なく液晶表示装置を構成するこ
とができる。また、液晶プロジェクタやＯＨＰ用液晶プ
ロジェクションパネルでは画素の開口率が低いため暗い
表示となるのに比べ、液晶ライトバルブでは画素構造が
ないため、普通紙等の画像を書き込んだ時に、画素開口
率による輝度低下がなく明るい表示を得ることができ
る。

【００５８】また、請求項２の構成によれば、液晶ライ
トバルブの書き込み側、投影（読み出し）側のそれぞれ
の光路上に時分割で３原色に分離する色分離手段を設け
ているため、カラー画像表示可能な液晶表示装置が実現
できる。

【００５９】また、請求項３の構成によれば、液晶ライ
トバルブの書き込み側、投影（読み出し）側のそれぞれ
の光路上に３原色からなる回転カラーフィルタを用いる
事により、最小限の部品追加のみでカラー画像表示可能
となるため、大幅なコストアップを招く事なくカラー液
晶表示装置を構成することができる。さらに、回転カラ
ーフィルタを光路から簡単に外せるように、構成するこ
とで、カラー表示モードと高輝度白／黒表示モードとを
切り換えるようにすることもできる。

【００６０】また、請求項４の構成によれば、書き込み
手段の光路上に３原色に分離する色分離手段を有し、か
つ投影する手段の光路上に３原色で読み出された画像を
合成する色合成手段を有するため、連続的にカラー画像
表示ができ、非常に明るいカラー液晶表示装置を構成す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る実施例１の液晶表示装置の構成を
示す図である。

【図２】実施例１の液晶表示装置に備わった光感度制御
装置の構成を概念的に示す図である。

【図３】実施例１の液晶表示装置に備わった光アドレス
型液晶ライトバルブを示す断面図である。

【図４】図３の光アドレス型液晶ライトバルブの書き込
み光強度と反射率との関係の一例を示す図である。

【図５】図３の光アドレス型液晶ライトバルブの駆動周
波数と光感度との関係の一例を示す図である。

【図６】本発明に係る実施例２の液晶表示装置の構成を
示す図である。

【図７】実施例２の液晶表示装置において書き込み及び
読み出しを行うときの動作タイミングの一例を示す図で
ある。

【図８】本発明に係る実施例３の液晶表示装置の構成を
示す図である。

【図９】図８の液晶表示装置における実際の緑色光学系
の構成を示す図である。

【図１０】従来の投影型ディスプレイの構成を示す図で
ある。

【図１１】従来の液晶ライトバルブを示す断面図であ
る。

【図１２】従来のカラー投影表示を行う装置の構成を示
す図である。

【符号の説明】

１１投影台１２、１０２書き込みレンズ１３、１３Ｒ、１３Ｇ、１３Ｂ、１０３光アドレス型
液晶ライトバルブ１４光感度制御装置１５光量センサー１６、１０５投影光源１７、１０４偏光ビームスプリッタ１８、１０６投影レンズ１９、１０７スクリーン６１、６２回転カラーフィルタ６３ハーフミラー６４光減衰器３１ａ、３１ｂ、１１１ａ、１１１ｂガラス基板３２ａ、３２ｂ、１１２ａ、１１２ｂ透明電極３３、１１３光導電体層３４、１１４遮光層３５、１１５誘電体ミラー３６ａ、３６ｂ、１１６ａ、１１６ｂ配向膜３７、１１７スペーサ３８、１１８液晶層３９、１１９交流電源

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電極を有する一対の透光性基板間に、少
なくとも光導電体層と液晶層とを含んで構成される光ア
ドレス型液晶ライトバルブと、該光アドレス型液晶ライトバルブに、投影媒体の画像を
書き込みレンズを介して光で書き込むための書き込み手
段と、該光アドレス型液晶ライトバルブに投影光源からの光を
照射し、該光アドレス型液晶ライトバルブに書き込まれ
た画像を投影する手段とを具備し、更に、該投影媒体の
明るさに応じて該光アドレス型液晶ライトバルブの動作
特性を制御する手段を備えている液晶表示装置。
【請求項２】電極を有する一対の透光性基板間に、少
なくとも光導電体層と液晶層とを含んで構成される光ア
ドレス型液晶ライトバルブと、該光アドレス型液晶ライトバルブに、投影媒体の画像を
書き込みレンズを介して光で書き込むための書き込み手
段と、該光アドレス型液晶ライトバルブに投影光源からの光を
照射し、該光アドレス型液晶ライトバルブに書き込まれ
た画像を投影する手段とを具備し、更に、該書き込み手
段及び投影する手段のそれぞれの光路上に時分割で光を
３原色に分離する色分離手段が設けられている液晶表示
装置。
【請求項３】前記色分離手段が、３原色の各色フィル
タを備えた回転カラーフィルタからなる請求項２に記載
の液晶表示装置。
【請求項４】電極を有する一対の透光性基板間に、少
なくとも光導電体層と液晶層とを含んで構成される光ア
ドレス型液晶ライトバルブと、該光アドレス型液晶ライトバルブに、投影媒体の画像を
書き込みレンズを介して光で書き込むための書き込み手
段と、該光アドレス型液晶ライトバルブに投影光源からの光を
照射し、該光アドレス型液晶ライトバルブに書き込まれ
た画像を投影する手段とを具備し、更に、該書き込み手
段の光路上に３原色に光を分離する色分離手段が設けら
れ、かつ、該投影する手段の光路上に該投影光源からの
光を３原色に分離すると共に、その分離した各色の光で
該光アドレス型液晶ライトバルブに書き込まれた画像を
読み出し、３原色で読み出された画像を合成する色分離
・色合成手段が設けられている液晶表示装置。