JPS58207024A - 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】 液晶表示装置において、その液晶セルに、表示すべき光
学像に基づく信号、例えばビデオ信号によって変調され
たレーザー光を照射して、この液晶セルに表示光学像の
書き込みを行い、この書き込まれた光学像によって光学
的表示を行うようにするものが提案されている。

２″種・液晶表示装置０表示態様は・門述したようにレ
ーザー光を液晶セルに照射し、このレーザー光のエネル
ギを熱に変換してこの熱にょって液晶を加熱し、この加
熱された部位に液晶の相転移を生せしめる。この相転移
は、レーザー光の照射を停止すれば、元の相に戻ろうと
するが、この場合、この部位が急冷されることによって
相転移で生じた液晶の配列状態の乱れがほぼその一１′
１残されこれにより、この部位に光学的散乱中心が残さ
れて、これによる光学像のメモリ即ち噛き込４がなされ
るようにするものである。

このようなレーザー光による書き込みを行う液晶表示装
置においては、その誉き込みのためのレーザー光のエネ
ルギを如何に効率よく熱に変換し−Ｃ液晶に伝達させる
かにあるが、通常のこの種液晶表示装置ｍとしては、例
えば第１図に示すようにイυχ・Ｊ向するガラス基板（
１）及び（２）の各内面に形成された透明電極（３）及
び（４）間に液晶Ｉｎ　（５１を封入してなる液晶セル
（６）を有するものであり、この液晶セル（６）におけ
る１１．極として用いられている透明電極が近赤外域に
広範囲にわたる光吸収特性を有するという性賀を利用し
て、この近赤外域に発振線を有ス４ｙ　Ｎｄ”　ＹＡ（
ｊレーザー光を用いて透明電極（３）上にレーザー光を
集光させて照射しこの清明電極（３）の部分でレーザー
光の光エネルギを熱に変換し、この熱をこの透明電極（
３）に接する液晶層（５）に伝達し、ここにおいて液晶
に上述した相転移による書き込みを行うようになしてい
る。この場合、光から熱への変換効率を向上させるには
、透明ｔ　極（ａ＋の膜厚を厚くする必要が生じるが、
このようにその膜厚を大とすれば、この透明電極におけ
る九透過率が悪化するという問題が生じてくる。メ厚い
透明電極を得るためには、通常この透明電極は蒸着によ
って形成するのでこの蒸着を数回にわたって繰返えし行
うことが必要となって製造コストが＾くなるという問題
もある。又、このようにして透明電極の膜厚を大となし
ても、実際上、透明電極の熱伝導率は、液晶のそれよシ
も格段的に尚いものである゛ことから透明電極の膜厚を
大吉したことによる熱変換効率とこれが液晶に与えられ
る伝達効率が相客れずに左程実質的な効率のｊａＪ上が
図られない。

更に、このように透明電極においてレーザー光の光エネ
ルギを熱エネルギに変換し、との熱エネルギを液晶相に
伝達する態様をとる場合、熱拡散が液晶セル（６）の厚
み方向のみならず面方向に生ず６ために本来的に充分高
い解像度が得られない。

すなわち第２図に、符号Ｍを付して示す部分は、このレ
ーザー光照射によって透明電極（３）において、変換さ
れた熱によって液晶＠　（Ｆ５１が相転移し、かつ、＠
、冷によってその配向が乱れて生じた光散乱部分（６）
の分布を示すものでこの場合液晶Ｉｆ　（５１の厚さ方
向に呆さＺをもって光学的散乱中心が発生した部分を示
したもので、この光学的散乱中心の発生部分、すなわち
、書き込み部位は、液晶層（５）の面方向にもＩ９ｒ賛
の幅りの広がりを有する。

このような表示装置において、その表示のコントラスト
を上げるためには、光学的散乱中心部分に１即ち誉き込
み部の深さＺができるだけ犬であることが望まれるが、
この光学的散乱中心部分（６）の発生は、前述したよう
に熱拡散によって広がシＨを南するためにＺの増大と共
に広がり１１も増大し−ｃ　Ｓ　隊度か低下−ｒる。即
ちコントラストの向上と解像度の向上とは相客れないも
のである。

本発明におい、ては、このような表示光学像に応じて変
調されたレーザー光の照射によシ液晶セルに光学像を書
き込み、これによってその表示を行うようにした液晶表
示装置において、上述し、た諸欠点を回避することがで
きるようにするものである。

即ち、本発明において゛よ、液晶層自体において書き込
みレーリ″−光を吸収し、その光エネルギを熱に変換す
ることができるようにして液晶表示部位自体に直接的に
熱の発生を生せしめ解像度の向上、コントラストの向上
をはかるものであるが、特に本発明においては、各時点
における書き込み部位、即ちレーザーの照射部位と、こ
の時点における他部の非照射部分との温度差が大となる
ようにしてその温度分布を急峻となして、より高い解像
度と、高いコント２ストを得るものである。

以下、本発明による液晶表示装置について詳細に説明す
る。

本発明においては、第３図に示すように、夫々。

例えばガラス基板（イ）及びａｔ＋の内面に被着された
対向電極面（２）及び（２３間にスメクテインク相液晶
、ま／（は二Ｉレスデリック相液晶、或いは両液茜の混
合したものに後述する曹き込みレーザー光の波長域で極
大１直をとる光吸収特性を有する色素を混入し７’＜、
Ａ電異方性が正の液晶層（至）を挾み込んで液晶七ノ１
四を構成する。そして、特にこの液晶１−（財）の配向
、ずなわら液晶及び色素の分子配列方向を、垂直配向、
ずなわら、両電極面ｔ２Ｊ及び（ハ）と直交する方向に
選定する。ここに２色性色素は、その水平配向状紬の吸
光係数α〃　と、垂直配向方向状態のそれα上との比、
すなわち２色性比α〃／α↓が１より・充分大であるも
のが用いられる。

このような液晶１４　ｕ−ＩＪを構成する液晶としては
、ｔすえ−まＣＮＢ　（ジノノニル・ビフェニール）　
ｔ−用イ、これに混入する２色性色素としては、メロシ
アニン色素の、例えばＮＫ−１５７５（日光感光色素社
製商品名）を用い得る。この液晶は、その温度によって
結晶状纏→スメクテインクＡ相→ネマティック相→アイ
ントロビソク相の各相をとシ得るものであるが、常態、
すなわち、表示光学像の書き込み表示を行う°準備態勢
においてはス、メクティノクＡ相にあるものとする。ま
た、このＮｋ−１５７５の色素は、６４０　ｎ＋ｎの波
長付近の光に対し°Ｃ吸収億大金持つ−Ｃいると共に、
２色性を示し、その２色比、すなわち、この色素の配向
方向に４５方向の吸光係数αｌ／と、これと直交する方
向の吸光係数αＬとの比α／／　／α五が７．８程度を
示す。

−０″−、レーザー光源、例えは６４０　ｎｍの発儀波
長σ月１ｅ−Ｎｅレーザーを用意し、これよりのレーザ
ー光を、表示光学像に応じて光量−して上述した液晶セ
ル四の液晶層（２）に照射する。このようにすると液晶
層ＣＪ４）は、これが垂直配向されていることによって
レーザー光の照射前の状態では、その吸光係数は、比較
的小さい値のα社を呈ｊる状態にあり、比較、釣元の吸
収は、小さいものの、一部のレーザー光が吸収される。

すなわち、この場合液晶層Ｖ！４）においてレーザー光
が集光されるようにしてその照射が行われるが、そのス
ポットは、第４図に示すように、成る広がりＨをもった
分布を南し１％にそのスポットの、光ｋが犬なる中心部
で光の吸収量が大となるのでこの部位において温度の上
昇も大となり、ここで相転移が生じる。すなわち、この
部位でスメクテイソク相がネマティック相へ、史にアイ
ソドロピンク４ｕへと転移し、この部位での故晶配列が
乱れてその吸光係数は。

α〃よりは大白い値のα０へと移行する。このαＯは、
αＯ＝＋（α〃＋２αＬ）であり、このようにこの部位
がアイソトロピック相に移行したことによってこの部位
におけるレーザー光の吸収は、より工Ｗ加し、ここにお
ける温度上昇は急激となる。

この吸光係数の変化は厳密には、αＬからαＯへと直′
接的に移行するものではなく、スメクテインク相におけ
る吸光係数からネマティック相におけるそれを経てアイ
ソトロピック相におけるそれα〇−＼と変化して行く。

このようにレーザー光のスポットの中心部位では著しい
温度上昇が生じるが、この相転移が生じていない周囲の
部位では、吸光係融け、その値が小さいα上を示す状態
にあってし・−ブー光が吸収されＫくい状態にあり、こ
こにおける熱変換は小さくその温度上昇は、第４図にお
けるレーザー、光の分布の比較的光量の少ない裾の部分
においては、殆んど温度上昇が生じないことＫなる。し
たがって、相転移が生じた部分と。

これの周囲の相転移が生じない部分との温度差は顕著と
なる。云い換えれば、その温度分布は第５図に示すよう
に、急峻となる。したがって、この部位に対するレーザ
ー光の照射が停止されたとき。

相転移カニ化じた部材、すなわち、高温部分の熱は効果
的に放散急冷するので、この部分における配列の乱れ、
すなわち光学的散乱中心が顕著に、しかも狭隘な部位で
形成され残存された★き込みすなわち尚解像度化がなさ
れる。

第６図は、本発明を、投写形ディスプレイ装置に適用す
る場合の一例の構成図で１図において６υはレーザー光
源で、このレーザー光源Ｇυは可視光域に発振線を有す
るＨｅ−Ｎｅレーザー光源であり、０４はレーザー光源
Ｇυからのレーザー光を変調する光変調器、關は光変調
器０シに対する変調信号源であり、例えば、ビデオ信号
に対応する変詞信吟が発生されるようになされている。

（財）は光変調器Ｏａで変調されたレーザー光を平行光
束化する為のコリメータレンズ、（至）はミラー、（至
）は変調信号源（ハ）の変調信号に関連した水平及び垂
直同期信号に基すいて、レーザー光を、液晶セル（ハ）
上に水平方向及び垂直方向に走査せしめる為のガルバノ
ミラ−形の走査器、Ｏηは走査器（至）によって走査せ
しめられるレーザー光を液晶セル（ハ）の液晶層内で集
束させる為のフォーカスレンズ、（２）は偏向ミラーで
あシそのミラー面に対して入射するレーザー光を１反射
し、レーザー光以外の光をそのｉｔ通過させる様になっ
ている。

Ｑは液晶セル（ハ）が収納されるオープン、（４１はオ
ープン（至）内に収納された液晶セル（ハ）に熱バイア
スを印加する為の温度制御部である。（４υは投写用の
光源であシ、無偏向の光を発するもの、例えば白熱ラン
プが用いられている。（４ｚは光源（４１）の光を受け
るシュリーレンレンズ、■は光源（４υに含まれる赤外
域波長を吸収するコールドフィルタ、（ハ）はシュリー
レンレンズ（＠の焦点上に位置し、シュリーレン光学系
を構成するマスクである。（４６）は、同じくシュリー
レン光学系を構成する投写レンズであり、液晶セルＣ四
の面とスクリー′７（４３の面とに焦点を結ぶ様に配置
されている。これら光源Ｑυ〜投写レンズ（ト）が、液
晶セルに書込まれた画像を拡大投写する投写光学系を形
成している。

次に、この投写形ディスプレイ装置の動作について説明
する。この場合、レーザー光源０υで発振８れるレーザ
ー光は光変調器Ｃ湯によって、変調信号源（至）のビデ
オ信号に対応する変調信号で強度変調される。光変調器
０４によって変調されたレーザー光はコリメータレンズ
（至）によって平行光束化され、全反射形のミラー（ハ
）によって光軸が図において下方に曲げられる。その後
、このレーザー光はガルバノミラ−形の走査器（至）に
よる、変ａ１４信号源（ハ）の変調信号に関連した水平
同期信号と垂直同期信号に基づいた水平偏向と垂″直！
偏向を受け１．フォーカスレンズ（旬、偏向ミラーＣ■
を介して液晶セル（ハ）の透明電極板面内を水平及び垂
直走査する。

このようにして液晶セル０句の液晶層にレーザー光が照
射されると、前述したように、この液晶に添加された色
素によってレーザー光の吸収がなされ、この吸収された
光エネルギーが熱に変換されて相転移がなされてその書
き込みが行われる。このとき、液晶セル（ハ）が収納さ
れたオープン（至）を温度制御部ｔ４１］によって、液
晶をその相転移が生じる温度より少しく低い適当な温度
に保持しておけば、少い熱エネルギーでその書き込みを
行うことができる。・例えば、液晶として前述したＣＮ
Ｂを用いるときは、これが４８℃でネマチック相に、４
９．５°Ｃでアイソトロピック相に転移するので、オー
ブン（至）によって相転移の生じる温度より少し低い４
３°Ｃに保持しておく。

このようにして、液晶セル（ハ）への画像の書込みがさ
れる。なお、液晶セル（ハ）に書き込まれた画像は液晶
層を挾む２律の透明電極板間に交流電界を印加すること
で消去できる。誘電異方性が正の液晶を用いるのはこの
為である。

そして、上述の様に書込みがなされた液晶セル（ハ）の
画像は、光源（４ｖ１　シュリーレンレンズ（４２、投
写レンズ（４ｅ、マスク（４５１を主要部として構成さ
れるシュリーレン光学系を用いた投写光学系によって、
スクリーン（４３上に拡大されて投写される。また、液
晶セル（ハ）に書込まれた画像を消去するには、前述し
たように、透明！極板に消去用電界を印加するだけでよ
い。

上述したところから明らかなように、本発明によれば、
誉込み用のレーザー光源の発振波長域で極大値をとる光
吸収特性を有する色素が液晶に添加され、この色素によ
ってレーザー光の光から熱への変換が行なわれて液晶に
熱が印加さ５れるようにされているので、液晶セルを走
査する書込み用レーザー光のエネルギーが効率良く熱エ
ネルギーに変換され、この変換された熱が効率良く液晶
に伝達されて液晶の相転移を起こすことかで島、曹き込
みの高速化をはかることができるものであるが、加えて
本発明においては、液晶を垂ｔｈ配向したことによシ、
前述したように書き込み部位と、他部、すなわち周辺と
の温度差を急峻にすることができることにより、急冷効
果が得られ−Ｃ光学的敗乱中心の形成を確実に高い解像
度をもってその誓き込みを行うことができるものである
。

また、本発明に係る液晶・ヒルを製作する際にＩＩｉ、
透明電極の特性を正確に規定したり、その膜厚を厚くし
たりする必要が無く、−また、反身１防止膜を形成する
必蓋も無い為、大幅なコストダウン會図る事ができる。

史に、本発明において液晶に添加する色素をよ、書込“
み用のレーザー光源の発振波長域に工ちじてｉ山に選択
でき、例えば、近赤外域に光吸収Ｖ＃８．用をもつ色素
を用いれば書込み用レーデ−光源に半導体レーザーを使
用する場合にも適用できる等本発明は適用範囲が極めて
広いという長所もある。

また、液晶セル（ハ）において、用いる液晶としては、
前述した例のように、スメクテインクＡ相→ネマテイン
ク相→アイソトロピック相の相転移を行うものに限られ
ず、各検相転移形態を採るもの、Ｎえはスメクテインク
人相とコレステＩＪンク相との相転移をなし、この相転
移において光散乱中ｌｃ？全形成させるようにするもの
などを用いることもできる。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は従来の液晶表示装置の路線的断面図
及びその書き込み態様の説明図、第３図は本発明による
液晶表示装置の一例の要部の路線的拡大Ｗｆｒ面図、第
４図及び第５図はその説明図、第６図は本発明装置によ
る投写形ディスプレイ装置の一例の構成図である。 （ハ）は、液晶セル、（２）はその液晶層、四及びＱυ
は透明基板、（ハ）及び（ハ）は対向透明電極である。 第１図　　　　　第２図 第３図 竺６図　　　１ 手続補正書 １．・Ｉｆ　ｒＴの表示 ３、補正をする各 °１１件との関係　　　１、暦；！「出願人住所　東京
１：＋’ｌ：、’ｌｌ“１川！〈ｉ　Ｉｆ：品用・月Ｉ
ｆ　７１ｉ；：′）５号名称（ｉ＋８）ソニー株式会社 代表１１．ｊ、；’＋″；１：覗岩間和夫６、　ｉ＋ｌ
Ｉ＋臼二上り増加する発明の数７、　　袖、’ｒｌ（）
村ｇＬ　　　　明細書の発明の詳細な説明の観（１）　
　明細書中、第６頁、１５行、「ジノノニル・ビフェニ
ールＪをｒシアノノニル−ビフェニール」と訂正する。 （２）同、第７頁、９行、［６４０１ｍ　Ｊを「６３２
．８０ｍ　Ｊと訂正する。 （３）同、第８頁、７行、「αＩよりは大きい」を「α
上よりは大きい」と訂正する。 以上 手続補正書 １、　　十ｉ　　ｌ’ｌ　　の　表　示昭和５７年特許
願第　８９５３１　　　　号２・ブ（：　１ｌｌｌ　Ｊ
・と・（４・　液晶表示装置：３．を山１１．を・する
呂゛ ＩＮ１斗との関係　　　Ｑ、ｊ　ｊ’ｌ出願人１１所　
東京都晶川１’　Ｉ＋’品１申；　＋　＋　ｖ；’ｒｒ
ｔ：工；５ジノ！”ｌｊ’＋：、’　／’、４１８．ソ
ー−−１’１．入会７１代表取締役　盛　１）昭　夫 ６、　　ｉｆ＋ｌ＋　＋ｌζ二ｌ：ｉｊ曽１．Ｉｌｌす
る発明の敏１１１　　特許請求の範囲を別紙のように補
正する。 （２）明細書中、第４頁、８〜９行及び１７行１部分（
６）」を「部分Ｍ」と訂正する。 （３）同、同頁、１８行及び１９行「広がり１ｊｌｌ「
広がりｈ」と訂正する。 （４）同、第６貞、２〜３行「スメクテイツク相敵晶・
・・混合」を「スメクテイツク入相をもつ液晶、または
これとコレステリック相をもつ液晶の゛混合」と訂正す
る。 ｔ５１　　同、同頁、５行１−色素」を［２色性色、１
ｃ１と訂正する。 （６）同、Ｍ７貞、末１行「分布」を［ガウス分４１と
ｄ■正する。 以　　」− 特詐社内求の範囲

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. レーザー光源と、スメクテイソク相及びまたはコレステ
   リツク相の液晶に上記レーザー光源の発振波長域で極太
   値をとる光吸収特性を有する色素が添加された液晶層が
   、対向透明電極面で挾まれて形成された液晶セルと、上
   記レーザー光源で発振されるレーザー光を照射する手段
   とを具備し、上記液晶層が垂直配向された液晶表示装置
   。