JPS5967517A - 光学素子 - 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】 本発明は新規な光学素子、特には、光変調装置や表示装
置に利用する光学素子に関する。

現在、各種の事務用機器や計測用機器に於ける端末表示
器、或は、テレビやビデオカメラ用モニターに於ける表
示器として、陰極線管（所謂、ＣＲＴ）が広く利用され
ている。しかし、このＣＲＴに就いては、画質、解像度
、表示容量の面で銀塩若しくは電子写真法を用いたハー
ドコピー程度のレベルに達していないと言う不満が残さ
れている。又、ＣＲＴに代わるものとして、液晶により
ドツトマトリックス表示する所謂、液晶パネルの実用化
の試みも為されているが、この液晶パネルに就いても、
駆動性、信頼性、生産性、耐久性の面で未だ満足できる
ものは得られていない。

そこで、本発明は、斯かる技術分野に於ける従来技術の
解決し得なかった課題を解決することを目的とする。

つま゛す、本発明の目的は、光変調装置や高解像度で良
質の画像を表示する、駆動性、生産性、耐久性、信頼性
に優れた表示装置に利用する光学素子を提供することを
目的とする。

以下、本発明の表示に係る実施例を図面に従って詳細に
説明する。第１図は本発明に係る表示素子の作像原理を
示すための略画断面図にして、第１図（Ａ）は透過型の
表示素子ＤＥを、また第１図（Ｂ）は反射型の表示素子
ＤＥを夫々示している。■は発熱要素で、可視光にたい
して透光性を示す液体より成る液層２の物性を変化させ
且つ液層２に沸騰が生じない程度に液層２を加熱するた
めのものである。この発熱要素ｌは、後述するようにド
ツトマトリックス状（点打列状）、ドットライン状（点
線状）、ライン状、島状等の種々の形態で発熱して熱体
・導により液層２を加熱する。

また、この発熱要素ｌとしては、例えば、後述の輻射線
加熱を利用するものや抵抗加熱等のジュール熱を利用す
るもの等があげられる。表示素子ＤＥが透過型の場合、
発熱要素ｌは可視光に対して透過性であることが要件と
なる。２は可視光に対して透光性を示す液体より成る液
層で、この透光性液体の基本組成分としては、水或いは
各種有機溶剤が単独又は混合して用いられる。これに用
いる各種有機溶剤としては具体的にメチルアルコール、
エチルアルコール、ｎ−プロピルアルコール、イソプロ
ピルアルコール、ｎ−ブチルアルコール、５ｅｃ−ブチ
ルアルコール、ｔｅｒｔ−ブチルアルコール、イソブチ
ルアルコール、ペンチルアルコール、ヘキシルアルコー
ル、ヘプチルアルコール、オクチルアルコール、ノニル
アルコール、デシルアルコール等のアルキルアルコール
；例えば、ヘキサン、オクタン、シクロペンタン、ベン
ゼン、トルエン、キジロール等の炭化水素ａ溶剤；例え
ば、四塩化炭素、トリクロロエチレン、テトラクロロエ
チレン、テトラクロロエタン、ジクロロベンゼン等のハ
ロゲン化炭化水素系溶剤；例えば、エチルエーテル、ブ
チルエーテル、エチレングリコールジエチルエーテル、
エチし・ングリコールモノエチルエーテル等のエーテル
系溶剤；例えば、アセトン、メチルエチルケトン、メチ
ルプロピルケトン、メチルアミルケトン、シクロヘキサ
ノン等のケトン系溶剤：キ酸エチル、メチルアセテート
、プロピルアセテート、フェニルアセテート、エチレン
グリコールモノエチルエーテルアセテート等のエステル
系溶剤；例えば、ジアセトンアルコール等のアルコール
系溶剤１例えば、ジメチル・ホルムアミド、ジメチルア
セトアミド等のアミド類；トリエタノールアミン、ジェ
タノールアミン等のアミン類；例えば、ポリエチレング
リコール、ポリプロピレングリコール等のポリアルキレ
ングリコール類；エチレングリコール、プロピレングリ
コール、ブチレングリコール、ヘキシレングリコール、
アルキレングリコール類；例えば、グリセリン等の多価
アルコール；石油炭化水素溶剤等が挙げられる。液層２
の厚さとしては、１戸〜１＋ｎｍの範囲内が望まし１、
Ｘ。

３は透明保護板で、できる限り耐圧性がある透光性（無
色乃至淡色）のガラスやプラスチ・ンクが用いられる。

尚、この保護板は表示素子ＤＥを水ｆ配置するときには
用いない場合もある。５は基板で、第１図（Ａ）に示さ
れている透過型の表示素子ＤＥの場合、透明保護板３と
同じく耐圧性がある透光性（無色乃至淡色）のガラスや
プラスチックが用いられ、第１図（Ｂ）に示されている
反射型の表示素子ＤＥの場合、耐圧性を有する部材が用
いられる。この基板５上に発熱要素ｌが設けられている
が、発熱要素１と基板５とを共用する場合もあり、特に
発熱要素が基板５は必要としない場合もある。基本的に
は、これら基板５、発熱要素ｌ、液層２、透明保護板３
がこの順に積層されて本発明に係る表示素子ＤＥを構成
している。４は表示素子ＤＥに平行光で入射している照
明光で、自然光乃至不図示の光源からの光で発熱要素１
の非加熱部と加熱部１ａの両部会に入射している。１３
は液層加熱部で、液層２の低温領域の一部を沸騰しない
程度に発熱要素ｌにより加熱して形成された高温領域で
、たとえば発熱要素ｌが発熱している部位の加熱部１ａ
によって加熱された液層２の部分を示しており、実際に
は加熱部１ａより周辺の液層に行くに従って温度勾配が
ついている場合もあり、この部分の液層２の液体の物性
は、発熱要素１による加熱前のその物性より変化してい
る（但し、液層２を発熱要素ｌで予熱する場合、その予
熱されている液層の状態から液層加熱部１３を形成する
ために、更に、液層２を加熱するので、液層２の予熱状
態の物性より、更に形成された液層加熱部１３の物性は
変化している。）。

この液層２の物性変化とは、特に光学的物性の変化を意
味し、たとえば、具体的には液層２を構成している透光
性液体の屈折率、密度、分極率等の変化を意味している
。たとえば、この中で屈折率について言えば、発熱要素
１の加熱部１ａの発熱により液層２の透光性の液体が温
度ｔ′Ｃから温度（ｔ＋Δｔ）°Ｃに上昇したとする。

この場合、温度ｔ　’Ｃの時の透光性液体の屈折率をＮ
とし、温度（ｔ＋△ｔ）°Ｃの時のこの屈折率をＮ＋Δ
Ｎとすると、屈折率勾配は△Ｎ／△ｔ＝−１０（１／°
Ｃ）である。屈折率の変化率、即ち温度に対する屈折率
変化は僅かであるが、加熱部１ａの近辺の液層２の微小
領域が加熱されると微小領域における屈折率勾配は大で
あり、従って、この加熱された微少領域の液層加熱部１
３はパワーを持ち、屈折率勾配の大の領域において光は
屈折、散乱、回折等する。

発熱要素１の加熱部１ａが発熱して液Ｒ２の透光性液体
に沸騰が生ぜず且つその物性が前述のように変化する程
度に加熱されて液層加熱部１３が形成される。発熱要素
ｌのその他の部位は発熱していないのでそれに対応する
低温領域の液層２の物性の変化はとんどなく、その物性
は近似的に一様である。低温領域においても実際には加
熱部等からの熱伝導によって、加温され、光学的物性は
変化するであろうが、加熱部の変化からみると、相対的
に無視できるであろう。表示素子ＤＥの液層２の液層加
熱部１３以外に入射した照明光４は液層２内で直進し表
示素子ＤＥから平行光として射出する。勿論、この時の
照明光４の進路は透過型の表示素子ＤＥの場合、表示素
子ＤＥの背面から入射した後、表示素子ＤＥの前面に射
出する。

即ち照明光４は基板５→発熱要素１→液層２（低温領域
）→透明保護板３を経て射出する。また、反射型の表示
素子ＤＥの場合、照明光４の進路は表示素子ＤＥの前面
から入射してその前面から射出する。即ち、照明光４は
透明保護板３→液層２（低温領域）→発熱要素１の表面
で反射（発熱要素１が非反射性の場合光反射性の不図示
の反射膜で反射）→液層２（低温領域）→透明保護板３
を経て表示素子ＤＥから射出する。−・方、液層２の高
温領域である液層加熱部１３を通過する照明光４の経路
は、液層２内の液層加熱部１３を通過する以外は、前述
の液層加熱部１３を通過しない照明光４の表示素子ＤＥ
での経路とまったく同しである。しかし、この液層加熱
部１３を通過する照明光４は、この部分に熱的に生じた
屈折率勾配（グラディエンドインデックス）によって屈
折、１１女乱、回折等して液層２内を直進せず屈折して
光路変化する。このため、液層加熱部１３を通過する照
明光４と、そこを通過しない照明光４とは、表示素子Ｄ
Ｅを射出してきた時、平行光とはならず、それらの射出
方向は互いに異なる。発熱要素１の加熱部１ａが加熱し
なくなれば、液層加熱部１３は冷却されてなくなり、表
示素子ＤＥから射出する照明光４の方向は全て、液層加
熱部１３でない部分を通過してきた光と同じ方向となる
。故に、液層加熱部１３の高温領域を通過する照明光４
と、液層加熱部１３でない部位の液層２の低温領域を通
過する照明光４とが光学的に識別される。　本発明に係
る表示素子ＤＥは一定の照明条件（例えば、平行光によ
る照明）の下では直視表示も可能であるが、後述の結像
光学系との組合わせによって更に表示装置としての用途
及び利用価値は広がるものである。前者の直視表示の場
合、液層加熱部１３を通過してきた光の方向に対して位
置した不図示の観察眼に到達する光量差に基すき表示画
素の識別ができる。後者の表示素子ＤＥと後述の結像光
学系との組合わせの場合、液層２の液層加熱部１３の結
像光学系による結像位置と液層２の液層加熱部１３でな
い発熱要素ｌによって加熱されていない（発熱要素１に
よって液層２が予熱されている場合も含む）液層２の低
温領域の部分（以下、液層非加熱部という）の結像光学
系による結像位置が異なるためにデフォーカスすること
により表示点の識別がより明確に行なわれる。従って、
デフォーカスすることにより明点を暗点に反転させて表
示することもできる。後述の結像光学系を用いない場合
には、表示素子ＤＥの表示効果を増すために照明光４と
して平行光を用い、後述のような遮光格子を付設すれば
表示効果は飛躍的に向上する。なお、第１図において、
発熱要素１は液層２と直接、接して液層２を加熱してい
るが、液層２の近辺に発熱要素１を配置し熱伝導加熱に
より液層２を加熱してもよい。たとえば、第１図（Ｂ）
にお−いて、発熱要素ｌが光を反射しない場合、液層２
と発熱要素ｌとの間に光反射性の金属膜、誘電ミラー等
を介在させる。

なお、未実施例では、説明をわかり易くするために表示
素子ＤＥに入射する光束を平行光としたが、特に平行光
にかぎるものではなく、木質的には表示素子ＤＥに入射
する光が発熱要素ｌの加熱部１ａの発熱によって光路中
に液層２の高温領域の液層加熱部１３が形成されること
により液層加熱部１３が形成されない前の光路と比較し
て光路変化をするということを利用するものである。

第２図は本発明に係る表示素子の作像原理を更に具体的
に説明するための表示素子の略画断面図にして、第２図
（Ａ）は透過型の表示素子ＤＥを、第２図（Ｂ）は反射
型の表示素子ＤＥを夫々示している。

図に於て、６は輻射線６ａを吸収して発熱する輻射線吸
収層、２は液層、３は透明保護板を示し、基本的にはこ
れ等を積層することによって表示素子ＤＥが構成されて
いる。なお、第２図（Ｂ）に示されている反射型の表示
素子ＤＥに於て、９は液層２が加熱された詩の圧力の増
大を吸収する圧力吸収膜、８は表示に利用する照明光４
を反射するための反射膜、１０は液層２を予め加熱して
おくための発熱体層である。これら反射膜８、圧力吸収
膜９、発熱体層１０は必ずしも表示素子ＤＥに必要とす
るものではなく、必要に応じて用いられる。たとえば、
液層２が加熱された時、液層２の内圧の増大が著しく大
きくならない表示素子Ｄ’　Ｈの時には、圧力吸収膜９
は用いられないし輻射線吸収層６が光反射性を有する時
には反射膜８は用いられないし、液層２の液体の沸点が
低く輻射線６ａの輻射線吸収層６への照射のみによる輻
射線吸収層６の発熱のみで充分応答性良く液層２が加熱
されて液層加熱部１３が形成される場合は、発熱体層ｌ
Ｏは用いられない。但し、発熱体層１０については後述
するので、第２図（Ｂ）においては発熱体層１０はない
ものとして説明する。また、これら圧力吸収Ｈ＊　９や
発熱体層１０は必要に応じて第２図（Ａ）に示されてい
る透過型の表示素子り、Ｅにも用いられる。輻射線吸収
層６は輻射線６ａとりわけ赤外線を効率的に吸収して発
熱するが、それ自身は発熱することによって溶融し難い
。この輻射線吸収層６は各種の弾機或は有機材料を成膜
（多層膜を含む）して得られる。尚、この輻射線吸収層
６自身は膜厚数島、ＩＩ、１度なので、顧して支持機能
に乏しいから、不図示のガラスやプラスチック等からな
る基板としての輻射線透過性支持板を付加するのが一般
的である。液層２を構成している透光性液体は前述のよ
うな種類があり、一般に可視光線に対して透光性を有す
る液体を意味し、透光性液体が赤外線等の輻射線６ａに
対して透光性であるか否かは問わない。７は格子で、液
層２が加熱されていない時、表示素子ＤＥに入射して透
過型の表示素子ＤＥを透過したり、反射型の表示素子Ｄ
Ｅによって反射されて表示素子ＤＥから射出する照明光
４を遮光している。このように構成された表示素子ＤＥ
に対して、図面右方から輻射線（特に、赤外線）６ａを
照射すると、輻射線吸収層６の対応点が発熱する。この
様にして輻射線吸収層６の１部が発熱すると、これに接
しているかもしくは近接している液層２の液体は熱伝導
によって加熱され、液温か上昇して、その物性が加熱前
より変化し、液層２の高温領域の液層加熱部１３が形成
される。この液層加熱部１３を通過する照明光４は、液
層加熱部１３を通過する詩、第１図に於て前述したメカ
ニズムによりその光路を変化させられる。この光路変化
をうけた照明光４の少なくとも１部は表示素子ＤＥを射
出した時、格子７の開口を通過する。一方、液層加熱部
１３を通らない照明光４は全て格子７によって遮光され
るので、この格子７を介して表示素子ＤＥを見た場合、
液層加熱部１３が形成された液層２の部分を通過する照
明光４と液層２の液層非加熱部を通過する照明光４とが
識別される。

勿論、液層非加熱部を通過する照明光４が、格子７の開
口を通過するようにすれば、液層加熱部１３が形成され
た時に、この部分を通過する照明光４は格子７によって
遮光されるので、照明光４が通過しない格子７の開口も
あり、前述の実施例の逆の形態の表示素子も可能となる
。

格子７がない場合でも、液層加熱部１３を通過する照明
光４の方向と、液層２の液層非加熱部を通過する照明光
４の方向とは表示素子ＤＥを射出してきた場合、互いに
異なっているので、どちらか一方の光束がくる方向にむ
かって見た場合、光学的に照明光４は識別される。

尚、表示素子ＤＥに対して輻射線６ａを照射する場合、
所定の画像に対応する様にパターン状に照射することも
できるし、レーザ光源を利用して、輻射線６ａをビーム
として多数のビームをド・ント状に一括して照射するこ
ともできるが、ｌビーム又はｌラインビームを輻射線吸
収層６上に走査させる方法をとることもできる。

又輻射線６ａを照射する方向は、第２図（Ａ）に示され
ている透過型の表示素子ＤＥの場合、図示例のみに限定
されない。つまり、透明保護板３及び液層２を輻射線６
が透過する場合には、輻射線６ａを図面左方から照射す
ることも可能である。尚、表示の消去は液層加熱部１３
の冷却によって自然に為される。この点が従来知られた
液晶の熱光学効果と異なる。即ち、液晶の熱光学効果は
熱的変化によって透明状態から不透明状態へ、あるいは
その逆に変化するが、いったん変化した状態は記憶され
単に温度が元へ戻っただけではもとの状態へ戻らない（
分子の配列が閉じこめられるから）。但し、液晶も本発
明の原理、即ち光学物性が熱的可逆性を有する範囲で用
いられる限り、本発明の技術的範囲である。そのような
液晶の使用は従来知られていないものであるからである
。

尚、以上では輻射線加熱によって表示画素を形成する方
法に就いて説明したが、本発明では第２図の輻射線吸収
層６を後述のように不図示の金属等から成る伝熱層に代
え、これに不図示の発熱素子を近接若しくは接触させて
液体を伝導加熱する様に変形することも可能である。

本発明では、表示画素の識別効果を更に高める為に、輻
射線吸収層６と液層２の間に前述したように可視光線の
反射膜８を別途、介在させることもできる。斯かる反射
膜８は、熱伝導の際、それ自身が溶融することのない高
融点の金属材料又は金属化合物材料によって形成する必
要がある。

本発明に於て有効な表示を得るためには輻射線吸収層６
と接する液層２の液面及びその近傍の液層２が加熱され
る必要があるが、その加熱が透明保護板３に接する液層
２の液面及びその近傍にまで及ぶことは要件ではない。

しかしながら、輻射線吸収層６の加熱面に接する液層２
の液面及びその近傍の液層２の温度が周辺領域の液層２
の温度より高い程、表示素子ＤＥの表示のコントラスト
は向−卜することが実験の結果判った。更に、これを積
極的に利用すれば、液層２を加熱するための熱情を異な
らしめることにより中間調を表示することが可能になる
。

尚、輻射線吸収層６上に輻射線６ａを照射する照射スポ
ット径は小さい程表示のコントラストが良く好適な輻射
線６ａのスポット径（直径）は０．５ｐ〜１００ｇ位が
適当で、ある。

しかしながら幅２ｍｍ長さ１０ｍｍの矩形状の光束の輻
射線６ａで輻射線吸収層６を照射しても表示像は得られ
るものである。本発明の詳細な説明に於てしばしば用い
る液層加熱部１３とは後者の範囲も含むものである。も
っとも、液層２の液層加熱部１３が微小でなくとも加熱
面の温度が一様でないために液層加熱部１３に於ける光
の光路の方向と液層非加熱部に於ける光の光路の方向に
差異が生ずれば識別効果は生ずるであろう。したがって
、本発明に於いては液層加熱部１３を微小範囲に限定す
るものではない。

本発明に於いては、液層２を構成する液体の沸点以上に
は加熱しないので、蒸気泡も生ぜず、急激な圧力の増大
も起こらない。

したがって表示素子ＤＥの前述の圧力による破損はあま
り問題とならない。しかしながら、僅かではあるが、液
層２の加熱によっても表示素子ＤＥの圧力は上昇するし
、ある種の不可抗力的な事故に遭遇した場合には気泡が
発生する場合もあることを想定しておく必要はあるであ
ろう。

そこで、そのような場合に備えて、この液層２を何れも
不図示の空気室又はアキュムレーターに接続して、液層
２に於ける圧力の増大を緩和することが望ましい。又、
別の方法として、第２図ＣＢ）に示した様に表示素子Ｄ
Ｅ内に圧力吸収膜９を液層２と透明保護板３との間に、
介在させることによって、液層２に生じた圧力を吸収す
る様にしても良い。

勿論、前記した２つの方法を併用すれば、より一層、効
果的である。この圧力吸収膜９は透光性の弾性材又は高
粘弾性材料から成り、その他、内部に気泡を包含したり
通気孔を持つ所謂、スポンジを以て構成することもでき
る。

さらに、液層２内に常温気体からなる気泡が発生又は混
入した場合には、そのような気泡の除去手段が必要であ
るが、前述した不図示の空気室又はアキュムレーターに
気泡除去の機能をもたせることもできよう。

その他の手段として、不図示のポンプ又は注射器を用い
て、気泡を加圧除去又は吸引除去することもできる。

本実施例においては、第２図（Ｂ）に示されているよう
に、表示画素としての液層加熱部１３の形成速度を大い
に速めるために、反射膜８を用いない場合は、表示素子
ＤＥの輻射線吸収層６と液層２どの間に、又反射膜８を
用いる場合は、輻射線吸収層６と反射膜８との間にジュ
ール熱によって発熱する発熱体層１０を設け、所定の液
層２を予熱することが望ましい。尚、この時、輻射線吸
収層６或は反射膜８が導体である場合には、これ等と発
熱体層１０との間に不図示の絶縁層を設けることが望ま
しい。

このような発熱体層ｌＯとしては、はぼ、輻射線ビーム
の−又は複数の走査線に対応する線状発熱体や格子状発
熱体（何れも不図示）等が好適である。発熱体層ｌＯが
線状発熱体の場合、この幅方向に於いて発熱部は微小で
あるから良好な表示結果が得られるものと思われる。こ
のとき輻射線６ａの輻射線吸収層６への照射と発熱体層
ｌＯによる液層２の加熱とを同期させるのが好適である
。この様な発熱体層ｌＯの素材としては、硼化ハフニウ
ムや窒化タンタル等に代表される金属化合物、ニクロム
等の合金を挙げることができる。

又、本発明に於ては、液層２に直接、腐蝕性の構成要素
が接触する様な表示素子ＤＥの構成は、素子ＤＥの寿命
を低下させることになるので、避けるべきである。つま
り、液層２に腐蝕性の構成要素が接している構成では、
化学腐蝕、熱酸化等が生じて表示素子ＤＥが損傷又は劣
化する場合が大きい。

従って、この様な場合には、液層２と腐蝕性の構成要素
の界面に、耐蝕性の保護膜（不図示）を形成することが
望ましい。そして、この保護膜の素材としては、酸化硅
素、酸化チタン等の誘電体や耐熱性プラスチック等を挙
げることができる。

本発明では、勿論、この保護膜を反射膜８がそ′〜の機
能の如何により兼ねることもある。

なお、輻射線吸収層６として金属等を用いるときは、こ
れは、一般に基板としての輻射線透過性支持板上に成膜
されるのが普通であるから、輻射線吸収層６を加熱ルた
時、これは外部空気によって酸化される心配はない。輻
射線吸収層６の輻射線吸収率が完全でない場合には、こ
れに輻射線６ａを照射する側に反射防ＩＦ膜（不図示）
を施すことにより輻射線吸収層６の輻射線６ａの吸収率
を著しく高めることもできる。

次に応用例として、第３図乃至第９図によってライトバ
ルブ式投写装置について説明する。ライトバルブ（光弁
）は光を制御あるいは調節するものの意であり、従って
、独立した光源からの光を適当な媒体（本実施例の場合
、表示素子の液層）で制御してスクリーン上に投写表示
する方式のディスプレイはすべてこれに含まれることに
なる。この方式は、ブラウン管のような自発光型ディス
プレイに比べると原理的には、使用する光′源を強くす
ることにより表示画面のサイズと明るさをいくらでも増
加できるので、特に光量を必要とする大画面ディスプレ
イに適している。そのうち、第３図に示すものは、シュ
リーレンライトバルブとも呼ばれているもので、入力信
号に応じて制御媒体である液層に光の屈折角、回折角あ
るいは反射角の異なるパターンをつくり、シュリーし・
ン光学系を用いてその変化を明暗像に変換し、スクリー
ンに投写する方式である。

第３図はその表示装置の基本原理を説明するための概要
構成図である。第１格子７ａの各スリットの像はシュリ
ーレンレンズ１１によって第２格子７ｂの各パーの上に
遮光されるように夫々結像するように配置されている。

シュリーレンレンズ１１と第２格子７ｂとの間におかれ
た透過型の表示素子ＤＥの媒体としての液層が加熱され
ておらず、その物性（例えば、屈折率）が一様に平滑で
あれば、第１格子７ａを通過した入射光はすべて第２格
子７ｂにより遮られてスクリーン１２に到達しない。し
かし１表示素子ＤＥの液層の一部が発熱要素により加熱
されて高温になり液層加熱部１３が形成されると、そこ
を通過する光の光路が前述したように変化するので、そ
こを通過した入射光１４は第２格子７ｂで遮られること
なく第２格子７ｂの間隙（開口）を通ってスクリーン１
２−トに到達する。従って、表示素子ＤＥの液層加熱部
１３を加熱している加熱面又はその近傍の媒体面をスク
リーン１２に結像するように結像レンズ１１′を配置す
れば、表示素子ＤＥの液層の温度変化量に対応した明暗
像がスクリーン１２トに得られる。なお、これに用いら
れる第１及び第２格子７ａ及び７ｂの開口は線状、点状
の如何を問わない。

第４図及び第５図は、第３図の表示装置の変形実施例の
概要構成図である。第４図に於いて、１４′は光源でレ
ンズｌｌａの焦点位置に配置されているので、これから
の光束は全てレンズ１１ａを通過後、平行光束となる。

この平行光束は透過型の表示素子ＤＥの背面から入射光
１４として入射する。７Ｃは遮光フィルタで、集光レン
ズｌｌｂの集光点に配置されているから、もし表示素子
ＤＥの液層の物性（例えば屈折率）が一様ならば、入射
光１４は表示素子ＤＥをそのまま通過し集光レンズｌｌ
ｂを介して遮光フィルタ７ｃＬに集光する。これによっ
て、遮光フィルタ７Ｃの後方に配置されたスクリーン１
２上に入射光１４は全く到達しない。しかし、表示素子
ＤＥの液層の一部が加熱されて高温になり液層加熱部１
３が形成されると、表示素子ＤＥのそこを通過する光の
光路が前述せるように変化するので、そこを通過した入
射光１４は遮光フィルタ７Ｃで遮られることなくスクリ
ーン１２上に到達する。

従って、表示素子ＤＥの液層加熱部１３を加熱している
加熱面、又はその近傍の媒体面をスクリーン１２上に結
像するように集光レンズｌｌｂを配置すれば、表示素子
ＤＥの液層の温度変化量に対応した明暗像がスクリーン
１２上に得られる。

第５図は第４図の表示装置の反転像をうるための表示装
置の変形実施例としての概略構成図である。１４′はレ
ンズｌｌａの焦点位置に配置された光源、ｌｌｂは集光
レンズで、レンズｌｌａで平行光束とされた光源１４′
からの入射光１４を焦点位置に集光するためのものであ
る。この集光レンズｌｌｂの焦点位置、即ち集光点を通
過する光束のみを通す遮光フィルタ７ｄが集光点に配置
されている。また、集光レンズｌｌｂと遮光フィルタ７
ｄの間に透過型の表示素子ＤＥが配置され、遮光フィル
タ７ｄの後方にスクリーンが配置されている。透過型の
表示素子ＤＥに液層加熱部１３が形成されていない場合
、入射光１４は全て集光レンズｌｌｂにより集光点に集
光され、この集光点を通過してスクリーン１２上に到達
する。

しかし、表示素子ＤＥに液層加熱部１３が形成されると
、ここを通る光は、光路変化して散乱光となり、遮光フ
ィルタ７ｄによって遮光されるのでスクリーン１２上に
光が到達しない点が出て明暗像が形成される。

第６図は、第４図及び第５図の表示装置の実施例の他の
変形実施例の概略構成図である。光源１４′からの光束
は、レンズｌｌａにより平行光とされ、ハーフミラ−１
５′を介して反射型の表示素子ＤＥに入射光１４として
入射する。もし、表示素子ＤＥの液層の物性（例えば屈
折率）が一様であれば１表示素子ＤＥへの入射光１４は
表示素子ＤＨによって反射され、この反射された光は入
射光１４と同じ・〈平行光で集光レンズｌｌｂを介して
集光点に集光せられる。この集光点に遮光フィルタ７ｃ
（この場合、遮光フィルタ７ｄは配置されていない）が
配置されてあれば、この集光点に集光した光は遮光フィ
ルタ７Ｃによって遮光されスクリーン１２上に到達しな
い。

しかし、表示素子ＤＥの液層の一部が加熱されて高温領
域の液層加熱部１３が形成されると、この部分に入射し
た光は、光路変化して反射され、集光レンズｌｌｂを介
してスクリーン１２トに到達する。この集光レンズｌｌ
ｂが液層加熱部１３を加熱している加熱面又はその近傍
の媒体面をスクリーン１２−ヒに結像するような位置に
配置されていれば、表示素子ＤＥの液層の温度変化量に
対応した明暗像がスクリーン１２上に得られる。

また、このスクリーン上の反転像をうるためには、遮光
フィルタ７Ｃに代わって一点鎖線で示した集光点のみを
通過する光を通す同じく一点鎖線で示した遮光フィルタ
７ｄを図示の如く配置すればよい。この場合、表示素子
ＤＥの液層加熱部１３からの散乱光の大部分を遮光フィ
ルタ７ｄで遮光し、非散乱光は遮光フィルタ７ｄを通過
してスクリーン１２上に到達するので、前述の反転像が
得られる。

第７図は透過型ライトバルブ式投写装置の概略構成図で
あり、透過型の表示素子ＤＥに対する信号入力手段の配
置の一実施例を示している。７ａは第１格子、ＤＥは透
過型の表示素子、１１はシュリーレンレンズ、７ｂは第
２格子、１１′は結像レンズ、１２はスクリーンで、こ
れらの構成は第３図の表示装置の構成に類似している。

不図示のレーザ光源及び光変調器を通して変調された輻
射線（主に、赤外線）６ａの信号光は水平スキャナー１
７としての回転多面鏡によって水平走査され、レンズｌ
ｉｅを介し、垂直スキャナー１６としての回転多面鏡、
又はガルバノミラ−によって垂直走査され、コールドフ
ィルタ１５によって反射されて第２図（Ａ）に示した透
過型の表示素子ＤＥでの輻射線吸収層６に結像し、液層
２をドツトマトリックス状に加熱して液層加熱部１３の
２次元像を形成する。一方、第１格子７ａを通過した入
射光１４はコールドフィルタ１５を通過するので、第３
図に於いて前述せるメカニズムによりスクリーン１２上
に、表示素子ＤＥの液層加熱部１３に対応した２次元の
可視像を形成するものである。本図に於いて用いられる
表示素子ＤＥの輻射線吸収層６は可視光に対しては透過
性のものでなければならないことはもちろんである。

なお、半導体レーザアレイ又は発光ダイオードアレイ（
ライン状に並べられたもの）を用いれば、水平スキャナ
ー１７は省略される。又コールドフィルタ１５とガルバ
ノミラ−とを共用しても良い。

尚、第２図（Ａ）に示した透過型の表示素子ＤＥを第４
図乃至第５図に適用する場合、輻射線６ａの入射方式に
ついては、例えば、第７図において説明したレーザ発振
器、水平スキャナー１７、レンズｌｉｅ、垂直スキャナ
ー１６及びコールドフィルタ１５等を用いればよい。こ
の時コールドフィルタ１５は、第４図においては、表示
素子ＤＥとレンズｌｌａの間に、又第５図においては、
表示素子ＤＥと集光レンズｌｌｂとの間に介在させれば
よい。

第８図は表示装置としての反射型ライ）・バルブ式投写
装置の概略構成図である。光＠ｔ１４′からの光束は、
レンズｌｌａを介して平行光とされ。

更にこの平行光は、ミラー１８により直角に屈曲され集
光レンズｌｌｂに入射する。この集光レンズｌｌｂによ
り集光された照明用の入射光１４はミラー１９の中心に
設けられた中心開口を通過して再びレンズｌｌｃにより
平行光とされ、第２図（Ｂ）において示した反射型の表
示素子ＤＥ（ここでは、発熱体層ｌＯを除く）に入射す
る。この入射光１４は表示素子ＤＥの反射膜８によって
反射されるが、表示点（液層加熱部１３に熱を加えてい
る加熱面もしくはその近傍）以外の箇所での反射光（そ
の全部又はその大部分）は再びレンズｌｉｅを介してミ
ラー１９の中心開口を通じて外へ出てゆく。一方、表示
素子ＤＥの表示点で反射された光はミラー１９の中心開
口から外へ出てゆくものもあるが、ミラー１９によって
反射され、結像レンズ１１によってスクリーン１２上に
結像される。

また、不図示のレーザ光源及び光変調器を通して変調さ
れた輻射線（主に赤外線）６ａの信号光は、水平スキャ
ナー１７としての回転多面鏡によって水平走査され、レ
ンズｌｉｅを介して垂直スキャナー１６としてのガルバ
ノミラ−により垂直走査されて）水素子ＤＥの輻射線吸
収層６に２次元的に走査されて入射する。これによって
、４６号光に応じて、表示点が表示素子ＤＥ内に２次元
的に多数形成され、この表示点が前述せるよう。

に投写像としてスクリーン１２上に明点となって結像さ
れて投写画像が得られることになる。

勿論、第２図（Ｂ）に示した反射型の表示素子ＤＥを第
８図のように第６図、に示した表示装置に用いることが
できる。

第９図は、本発明に係る表示装置としてのライトパルプ
式投写装置のブロック図である。

２５は映像信号を発生する映像発生回路、２４は映像信
号を制御してこの信号を映像増幅回路２２及び水平、垂
直駆動回路２３に与えるための制御回路、２１はレーザ
光源、２０はレーザ光源からのレーザビームを映像増幅
回路２２からの信号に従って変調する光変調器、光変調
器２０により変調された光は、水平スキャナー１６もし
くは垂直スキャナー１７に入射する。また、水平スキャ
ナー１６．垂直スキャナー１７は水平及び垂直駆動回路
２３による夫々映像信号に同期した駆動信号をうけて動
作する。他の破線内の部分の構成については前述した構
成と同じなので説明を省略する。

映像発生回路２５より出力された映像信号は制御回路２
４を介して映像増幅回路２２で増幅される。増幅された
映像信号の入力により１変調器２０は駆動し、レーザ光
源２１より出射されるレーザビームを変調する。−・方
、制御回路２４より水平同期信号及び垂直同期信号が出
力され、水平、垂直駆動回路２３を介して夫々水平スキ
ャナー１７及び垂直スキャナー１６を駆動する。このよ
うにして表示素子ＤＥの液層内に熱的２次元像が形成さ
れる。この後の破線内の構成動作については前述した通
りでありここでは簡単のため省略する。なお、ＴＶ電波
を受信する場合には映像発生回路２５に代えて受信機を
用いればよい。かかる表示素子ＤＥに対して熱的信号を
印加する他の手段として、例えば、第１Ｏ図に示す光学
系２６が利用される。図に於いて、レーザ発振器２７か
ら出力されたレーザビーム２８は薄膜導波路型偏向器２
９を通過した後、ガルバノミラ−３０で反射されながら
、表示素子ＤＥ面を高速走査される。前記レーザ発振器
２７に画像信号回路（不図示）を接続しておけば、具体
的な作像が可能になる。

第１１図は、本発明に係るカラー表示素子の実施例にし
て、説明の便宜上、上半分を透過型の表示素子を、下半
分を反射型の表示素子として略画断面図で示しである。

６は輻射線吸収層、８は反射膜であり、本図の上半分に
示した透過型の表示素子ＤＥには設けていない。３１は
、カラーモザイクフィルタで、これの具体的構成及び製
造技術に就いては、既に、特公昭５２−１３０９４号公
報及び特公昭５２−３６０１９号公報に於いて詳しく説
明されている通りであるから、これらを、援用すること
として、ここでは、詳細な説明を省略する。２は液層、
３は透明保護板でカラーモザイクフィルタ３１を除き表
示素子ＤＥを構成する要素については第２図に於いて説
明した通りで、ここでは簡単のため省略する。

図示例に於いて、カラーモザイクフィルタ３１の赤色フ
ィルタ部（Ｒ）に接する液層２が輻射線６ａを吸収した
輻射線吸収層６により熱伝導加熱され、この上に液層加
熱部１３が生ずると、反射膜８により反射されるか、も
しくは輻射線吸収層６を透過してきた平行照明光４は液
層加熱部１３を通過することにより、前述のようなメカ
ニズムにより、破線で示したような液層加熱部１３がな
い場合に通過してきた光の光路とは異なった２点鎖線で
示したような屈曲した光路を通って、表示素子ＤＥ外に
射出してくる。白色光が赤色フィルタ部（Ｒ）に入射し
た場合、表示素子ＤＥから出てくる透過光もしくは反射
光は、赤が視覚される光（以下、赤色、光という）のみ
である。青色フィルタ部ＣＢ）及び緑色フィルタ部（Ｇ
）を通過してくる光についても赤色フィルタ部（Ｒ）を
通過する前述の光の進路と同様である。但し、本図の場
合、緑色フィルタ部（Ｇ）については、液層加熱部１３
を通過しない場合の光線のみ図示しである。また、入射
光４が白色光の場合、青色フィルタ部（Ｂ）を通過して
きた光は、青が視覚される光（以下、青色光という）の
みであり、また緑色フィルタ部（Ｇ）を通過してきた光
は、緑が視覚される光（以下、緑色光という）のみであ
る。この液層加熱部１３を通過してくる光の方向に向っ
て、表示素子ＤＥを見た場合、不図示の観察者は、加色
法による擬似カラーを視覚するものである。例えば、相
隣接したカラーモザイクフィルタ３１の赤色フィルタ部
（Ｒ）、緑色フィルタ部（Ｇ）、青色フィノ岬部（Ｂ）
に於いて同時に液層２を加熱して液層加熱部１３が形成
された時には、不図示の観察者は白色を視覚することが
できる。

また、第２図に於いて説明したように、表示素子ＤＥの
前面に不図示の遮光格子を配置することにより、表示素
子ＤＥから出てくる光の内、液層加熱部１３を通過して
くる光のみを不図示の遮光格子の開口に通すことにより
、更に明瞭な加色法による擬似カラー表示をうることが
できる。

ｉ１２図は同時式のカラーライトバルブ式投写装置であ
って、赤、青、緑三チャンネルの投写装置３２．３３．
３４を並列に並べて同時にスクリーン１２に投写し、ス
クリーン１２上で３原色のラスタをきちんと重ね合わせ
る方式である。第１３図に光源を示しであるように、白
色光源１４″を２枚のダイクロイックミラー３５とミラ
ー３６によって三原色に分解し、赤、青、緑、各々の投
写装置の照明用光源としている。したがって、光源の光
束利用率は順次式の場合のほぼ３μになる。

第１４図は、本発、明に係る別の表示素子の略画断面図
にして、第１４図（Ａ）は透過型の、また第１４図ＣＢ
）は反射型の表示素子を夫々示している。

図に於て、３は透明保護板（表示素子ＤＥを水平にして
用いる時用いない場合もある）、２は液層を示し、これ
等は第１図にて説明したものと同じ機能を持つ要素であ
る。４０は熱伝導性の絶縁層であり、この両面には、発
熱素子としての複数の発熱抵抗線４１．４２が、互いに
絶縁層を挾んで交叉する様にマトリックス状に２次元的
に配列しである。５は、これ等発熱抵抗線４１．４２及
び絶縁層４０の支持板としての基板である。第１４図（
Ａ）に示した透過型の表示素子ＤＥの場合は、これら発
熱抵抗線４１．４２基板５及び絶縁層４０は透明であり
、たとえば発熱抵抗線４１．４２はインジウム・ティン
・オキサイドの透明薄１１りから構成されている。そし
て、これらの表示素子ＤＥに於ては、所定の発熱抵抗線
４１．４２が共に選択され発熱したときのみ、両者の交
叉領域に於て液層２中に表示可能な高温領域の液層加熱
部（不図示）が形成される様、設′計しである。また、
第２図において前述したように圧力吸収膜９、反射膜８
は必要に応じて用いらてる。

次に、第１５図を用いて斯かる表示素子をマトリックス
駆動する例に就いて、更に詳しく説明する。

図に於て、ＤＥは表示素子を示し、第１４図で説明した
とのと同様の詳細構成を持つものと考えれば良い。この
表示素子ＤＥはＸｉ、Ｘｍ。

Ｘ　ｎ　、　Ｘ　ｏ　、　Ｘ　ｐの行軸の発熱抵抗線（
これらを行線と呼ぶ）とＹｃ、Ｙｄ、Ｙｅの列軸の発熱
抵抗線（これらを列線と呼ぶ）等で構成されており列線
Ｙｃ　、Ｙｄ　、Ｙｅの一方は共通直流電源に接続され
ており、他方は夫々エミッタ接地されたトランジスタＴ
ｒ、−Ｔｒ３のコレクタ側に接続されている。

行線Ｘ　ｅ　、　Ｘ　ｍ　、　Ｘ　’ｎ　、　Ｘ　ｏ　
、　Ｘ　ｐ　ニ順次、加熱用電流パルスを印加すると、
これ等の行線に対応する液層（不図示）が順次、線状に
加熱されるが、このとき、加熱の程度を液体の加熱表示
の閾値以下になるように設定しであるので、液層中に加
熱表示用の高温領域の液層加熱部１３は発生しない。一
方、加熱用電流信号の印加に同期させながら、エミッタ
設置されたトランジスタＴｒ、〜Ｔｒ３のベース側にビ
デオ信号用パルスを加えてトランジスタＴｒ１〜Ｔｒ３
をオンすることにより、これらトランジスタＴｒ、〜Ｔ
ｒ３と夫々接続している。列線Ｙｃ　、Ｙｄ　、Ｙｅに
対して、所定のビデオ信号を印加する。このビデオ信号
の印加によって、列導線Ｙｃ、Ｙｄ、Ｙｅに対応する液
層は線状に加熱される。これによって、加熱用電流パル
スとビデオ信号とが同期した行線と列線との交叉部分に
おいては両者の発熱により加算的に加熱されて、液層の
加熱の程度が加熱表示の閾値を越える。そして加算的に
加熱された場合にのみ対応する、液層に、液層加熱部１
３が形成されるように条件設定しておけば、選択された
行線と列線の交叉部分に液層加熱部１３が形成される。

なお、以上の例において、駆動方式を次の様に変えた場
合にも、全く同様に作像することができる。即ち、行線
にビデオ信号を印加し、列線に加熱用電流信号を印加す
る様に変形しても、効果は全く同じである。このように
第１４図に例示した表示素子ＤＥは、マトリックス駆動
をも可能とするものである。表示素子ＤＥの液層の厚さ
が非常に薄い場合、上記の如く、ストライプ状に配列さ
れる発熱抵抗線を透明保護板側と基板側の両方に設置す
ることにより、以下の効果が発生する。

■　製作工程が簡単になり、歩留りが向上する。

■　液層を両側から加温するので、熱効率が良い。

等である。

発、熱抵抗線の放熱効果を高めるため放熱板を別途、設
けることが望ましい。この放熱板には基板５（第１４図
）を代用することが可能である。前述の行線と列線とは
絶縁層４０により隔てられており、絶縁層４０の厚さは
数μあるため、熱伝導の時間的ズレにより両信号を同時
に印加した場合には液層２に同時に伝導熱が到達してこ
ないので、液層加熱部の形成が阻害される場合がある。

従って、より加算的加熱効果を高めるために液層２に近
い方の信号線に対する印加パルスを他の信号線に対する
信号パルスより遅延させることが好ましい場合もある。

なお、両信号線のすべてが発熱抵抗体によって形成され
る必要はない。むしろ、エネルギーの節約を図る上から
行線と列線の交叉部分のみを発熱抵抗体によって構成し
、それ以外はＡｌなどの良導体で構成する方が好ましい
と言えるが、その分、製造工程が複雑になる欠点はある
。

又、第１５図々示例の如きマトリックス駆動を行なうの
に好適な表示素子を構成するための発熱要素としての発
熱素子の他の例に就いて第１６図により説明する。

第１６図は、発熱素子の一部領域を模式的に描いた外観
斜視図である。図に於いて４５は発熱抵抗層を示し、こ
れは、公知の発熱抵抗体（例えば、ニクロム合金、硼化
ハフニウム、窒化タンタル等）を面状に成膜して得られ
る。図示されていないが、この抵抗層４５は、勿論、図
面下方にも延在している。又、４６ａ、４６ｂ、４６ｃ
、４６ｄは何れも列導線であり、４７ａ、４７ｂ、４７
Ｃは何れも行導線である。そして、これ等全ての導線は
、金、銀、銅、アルミニウム等の良導体により得られる
（なお、言及していないが、導線は５ｉ０２等の絶縁膜
（不図示）によって被覆されるのが一般的である。）。

図示発熱素子に於いて、例えば、列導線の４６ｂと行導
線の４７ｃが選択されてこれ等に共に電圧が印加された
ときには、両者の交叉部４８に対応する抵抗層４５の一
部に通電が為されて発熱する。

この様にして、行導線及び列導線を任意の（行・列）交
叉部を発熱させることができる。

従って、図示発熱素子を第１４図の発熱抵抗線４１．４
２及び絶縁層４０からなる発熱要素としての発熱素子の
かわりに組込んだ表示素子に於いては、第１５図々示例
と同様なマトリックス駆動方式によって、ドントマトリ
ックス画像の表示が可能である。

ところで、第１６図に示した発熱素子に於いて、発熱抵
抗層４５を、行導線４６と列導線４７との交叉部にのみ
分割して設ける（その他の領域では導線同志を絶縁する
）ことも可能であり、この様な構成（第１７図）に於い
ては、信号に忠実な作像にとって不都合なりロストーク
の発生を実質的に防止することができる。

第１７図の例に於いては、行導線４７ａ、４？ｂ・・（
以下、行導線４７という）と列導線４８ａ、４８ｂ・・
（以下、列導線４６という）は５ｉ０２゜Ｓｉ３Ｎ４等
の絶縁膜（不図示）を介して配設されるが、行導線４７
と列導線４６の交差領域の絶縁膜は取り除かれ、代りに
その部分に発熱抵抗体４５ａ、４５ｂ、・・・・（以下
、発熱抵抗体４５という）が埋めこまれている。

次に第１８図に於いて斯かる第１７図に示した発熱要素
としての発熱素子を第１４図に示した発熱抵抗体４１．
４２及び絶縁層４０からなる発熱素子の代わりに組込ん
だ表示素子をマトリックス駆動する例について、更に詳
しく説明する。材軸選択回路１０３は材軸駆動回路１０
１ａ、１０１ｂ・・・・（以下９行軸駆動回路１０１と
いう）と信号線により電気的に結合されており、さらに
夫々の材軸駆動回路ｌｏｔの各出力端子は夫々の行導線
４７と結合している。出力端子と行導線４７の結合のし
かたは様々あるが、本明細書に於ては基本的な態様につ
いて説明するため、出力端子は行導線ｌ１７の個数だけ
あり、一つの出力端子は−の行導線と結合しているとす
る。

列軸選択回路１０４．列軸駆動回路１０２ａ。

１０２ｂ、・・・・（以下、列軸駆動回路１０２という
）及び列導線４６相互の関係についても同様である。画
像制御回路１０５は材軸選択回路１０３及び列軸選択回
路１０４と信号線により電気的に結ばれている。画像制
御回路１０５は画像制御信号を出力することによって、
材軸選択回路１０３がどの材軸を選択すべきかを指令し
、列軸選択回路１０４に対しても同様である。即ち、画
像制御回路１０５からの画像制御信号によって材軸選択
回路１０３は材軸駆動回路ｌｏｔのいずれかを介して特
定の材軸（行導線）を選択（スイッチ・オン）する。例
えば、材軸選択回路１０３が行導線Ｘｐを選択すればＸ
ｐ行選択信号を発し、それを受けて材軸駆動回路１０２
Ｘｐは、行導線Ｘｐに対しても行動駆動信号を入力する
。一方、画像制御回路１０５からの画像制御信号の一つ
であるビデオ信号が列軸選択回路１０４に入力されると
、その指令を受けて列軸選択回路１０４は所定の列！１
１１（列導線）を選択する。例えば、列軸選択回路１０
４が列導線Ｙｅを選択すれば、列軸駆動回路１０２Ｙｅ
は列軸選択回路１０４から発せられたＹｅ列選択信号を
受けて列導線Ｙｅをスイッチ・オン（導通）状態にする
。

材軸の選択と列軸の選択が同期してなされれば、本例の
場合、行導線Ｘｐと列導線Ｙｅの交叉点（選択点；Ｘｐ
＊Ｙｅ）にある発熱抵抗体に電１ｆｌｉが流れ、ジュー
ル熱が発生し、不図示の液層に液層加熱部が形成される
。非選択点にもリーク電流は流れるが液層加熱部形成電
流値以下であるので液層に液層加熱部は形成されない。

また、発熱抵抗体４５にダイオード機能を持たせること
により、リーク電流をさらに微弱にすることができる。

このように第１５図に於て説明したと同様に、第１８図
に於いても、行動駆動信号で線順次走査し、かつそれに
同期して列軸選択信号を出力し、列軸駆動回路１０２を
介して選択された列導線４８を導通状態にすることによ
り２次元の画像表示を行うことができる。尚、列軸選択
回路１０４はビデオ信号による指令を受けて列軸選択信
号を出力するものである。この時、発熱抵抗体を流れる
電流の向きは問わない。このような、行、及び列軸選択
回路１０３，１０４と行、及び列軸駆動回路１０１．１
０２とはシフトトランジスタやトランジスタアレイ等を
用いて公知の技術により構成されるものである。

尚、以上説明した発熱素子を利用したマトリックス駆動
による表示方式に於ても、第２図（Ｂ）に於て前述した
ように第１４図（Ａ）に示した透過型の表示素子ＤＥに
も圧力吸収膜９を用いることもできるし、第１４図（Ｂ
）に示した構成の表示素子ＤＥにも、必要に応じて液層
２と反射膜８もしくは液層２と発熱素子（たとえば、そ
の内の発熱抵抗線４１）との間に耐蝕性の酸化硅素膜や
窒化シリコン膜を介在させることにより液層２とそれら
との反応腐食を適宜防止することもできる。

また、第１１図に示したカラーモザイクフィルタの赤色
フィルタ部（Ｒ）や緑色フィルタ部ＣＧ）や青色フィル
タ部（Ｂ）を、適宜、発熱要素としての発熱素子の発熱
部（たとえば第１４図に示した表示素子ＤＥに於ては、
発熱抵抗線４１と４２の交叉点部、また、第１７図に示
した発熱素子においては、発熱抵抗体４５の部分）上に
夫々あわせて配列して設けることによって、第１１図々
示例と同様な構成を採用することにより、第１４図、第
１７図に示した発熱素子を夫々用いた表示素子で、第１
１図と同様な原理でカラー表示を行うことができること
は勿論である。

しかしながら、このような発熱素子を利用した表示素子
を用いた表示装置としてのライトバルブ式投写装置に於
ては、第７図や第８図に示したような輻射線入力手段に
係る部分、即ち、不図示のレーザー光源及び光変調器、
回転多面鏡、ガルバノミラ−、レンズ等、は勿論不要で
ある。勿論、このようなマトリックス駆動型の表示素子
が第３図〜第６図に示したライトバルブ式投写装置にも
適用できることは言うまでもない。

第１９図は発熱要素としての発熱素子等の他の変形実施
例の概略部分図である。第１４図の発熱素子の発熱部の
配列は面状の点行列（ドツト・マトリックス）状である
のに対し、本図の発熱素子５１の発熱部は点線形（ドツ
ト・ライン）状に配列されたものである。４９は、発熱
抵抗体で、絶縁層５１ｂと交互にラインａ−ａ′方向に
配列されている。この発熱抵抗体４９の両側に夫々電極
５０ａ、５０ｂが設けられている。この電極５０ａ側は
共通に接続されて接地されている。もう一方の電極５０
ｂ側は、スイッチング回路５１ａの電子スインチに夫々
接続されている。この電子スイッチのもう一端は共通に
不図示の直流電源に接続されている。このスイッチング
回路５１ａの夫々の電子スイッチは画像信号に応じて開
閉されるものとする。

第２０図は第１９図に示した発熱素子を利用してカラー
画像をスクリーンに投写する表示装置の概要構成図であ
る。

５７ｒ、５７ｇ、５７ｂは夫々赤色光、緑色光、青色光
を出力する赤色光源、緑色光源、青色光源で、この順に
時系列的に交互に光を出す。

５６ａ、５６ｂはハーフミラ−で、夫々緑色光源５７ｇ
、青色光源５７ｂからの光を反射させて赤色光＠　５７
　ｒの光の方向と同方向に向けるためのものである。５
５はシリンドリカルレンズ５４等から構成される線像光
学系で、第１９図に示した発熱素子５１を発熱要素とし
て組み込んだ反射型の表示素子ＤＥの発熱部上のライン
ａ−ａ′上にライン状に赤色光源５７ｒ、緑色光源５７
ｇ、青色光源５７ｂのいずれかの光を結像するためのも
のである。表示素子ＤＥ上に結像されたライン状の光像
は、もし表示素子ＤＥの液層に液層加熱部が形成されて
いなければ表示素子ＤＥによって反射されて、全て線像
形成光学系５５により表示素子ＤＥを介して遮光フィル
タ７Ｃ上に集光される。５２はレンズ、５３は光偏向器
の１例としてのガルバノミラ−９５８はレンズで、これ
らによって表示素子ＤＥの液層加熱部から散乱されてき
た光はスクリーン１２上に結像する。また、ガル／ヘノ
ミラー５３は表示素子ＤＥから反射される線像に対応し
た像をスクリーン１２の矢印方向に走査するためのもの
である。

今、ガルバノミラ−５３がある位置に位置したとする。

赤色光源５７ｒからの赤色光は線像形成光学系５５によ
り表示素子ＤＥにライン状に結像される。これと同期し
て、表示素子ＤＥの発熱素子５１の発熱抵抗体４９はビ
デオ信号に応じて、スイッチング回路５１ａを介して通
電されることにより発熱し、表示素子ＤＥの液層に液層
加熱部（不図示）が形成される。この液層加熱部によっ
て散乱された赤色光は、レンズ５２、ガルバノミラ−５
３、レンズ５８を介してスクリーン１２上に点像として
結像される。次の緑色光源や青色光源についても赤色光
源と同様な動作によりビデオ信号に応じた点像からなる
線像がスクリーン１２上の同一線上に重畳される。この
ようにしてスクリーン１２上に次々とガルバノミラ−５
３の走査により線像が形成されればビデオ信号に応じた
カラー投写像がスクリーン１２上に形成されることにな
る。

第２１図は、表示素子の液層を冷却するための表示装置
の液体循環システムのブロック図である。　表示素子Ｄ
Ｅが長時間、連続駆動されるときは、素子ＤＥ内の液層
２は蓄熱により徐々に昇温しで、液体が薄層になってい
る液層２の中に不意に蒸気泡が発生することがある。こ
の様に蓄熱量が増大するとノイズの原因となり好ましく
ない。そこで、本図示例では、液層２に於ける蓄熱を防
ぐ為に液層２内の液体が表示素子ＤＥ、気化室６３、液
化室６４の間を循環する様にした。

尚、気化室６３の役目はこのような余剰の熱を気化熱と
して奪い去ることと、不測の蒸気泡の発生によって生ず
る圧力を吸収又は緩和する機能を発揮することである。

又、気化室６３には、これを所定の減圧状態に維持させ
るため減圧手段６２が付加される。

気化室６３がより低圧であれば、液体の蒸発速度が増す
から、放熱速度が早まること等も減圧手段の効果である
。気化した蒸気は次に液化室６４で熱を系外に放出して
液化され、循環路６５を経て、再び表示素子ＤＥ内の液
層２に注入される。

従って、減圧手段６２によって減圧状態を維持しながら
、液層２から循環路６５を経て気化室６３へ、更にこの
気化室６３から液化室６４へ、次いで液化室６４から再
び液層２へと液体を循環させる上記液体循環システムは
第１に画像欠陥としての熱的ノイズの除去、そして、第
２に圧力によるノイズの除去に効果を発揮するものであ
る。

更に、表示素子ＤＥに放熱手段又はペルチェ効果素子等
からなる冷却手段６１を付設することにより、叙トの効
果を助長することができるので、前述のスクリーン上に
拡大された画面を投影することができる。

ところで、本図に於いて説明した液体循環システムに就
いてはポンプ等の強制的な液体循環具を介在させること
を必須としない。つまり、液体の自然対流により液体循
環システムを構成することができる。

なお、液層２中に液層加熱部形成期間中に液体循環系の
液体を流動させる場合には、液層加熱部、を乱さない程
度の流速にすべきことは勿論である。

又、１威圧手段６２は、真空ポンプや電磁弁を用いて構
成できるし、液化室６４の外壁には放熱を促進する目的
でファンを設けてもよい。

又、熱パルスが液体に印加されてから液層２に不図示の
液層加熱部が形成されるまでの時間を立上り時間と呼ぶ
ことにすると、立−ヒリ時間は１０ｇ５ｅｃ、程度であ
る。逆に、この液層加熱部が消滅ないしは消去される時
間を立下り時間と呼ぶことにすると、立下り時間は速い
もので３０　ｇｓｅｃ、である。この様な、立上り時間
、立下り時間は液層２に於ける液温やパルス印加時間、
印加電圧、放熱条件等に左右されるものであり、液体の
比熱や熱伝導率の影響も受けやすく−・概に論すること
はできない。しかしながら、残像効果等の見地から、立
下り時間に関してはそれほどの高速性は要求されない。

所望の立下り時間は液体の組成を調整することにより設
定することができる。

液層２を構成する液体としては比熱が小さいもの程、低
消費電力で液層加熱部が形成され易いので有利である。

例えばメチルアルコール（沸点６５℃、比熱０．５９９
　　ｃａｌ／ｇ＠ｄｅｇ　ａｔ　　２０℃）、エチルア
ルコール（同７８°Ｃ１同０．５８　ｃａｌ／ｇ＠ｄｅ
ｇ　ａｔ２５°Ｃ）、ｎ−プロピルアルコール（同９７
℃、同０．５８ｆｌ　　ｃａｔ／ｇＩＩｄｅｇ　ａｔ　
　２５℃）、イソプロピルアルコール（同８２°Ｃ１同
０．５Ｈｃａｌ／ｇ争ｄｅｇ　ａｔ２０℃）、ｎ−ブチ
ルアルコール（同１１８℃。

同０．５Ｈｃａｌ／ｇ＠ｄｅｇ　ａｔ　　２５℃）、ヘ
キサン（同１２６°Ｃ１同０．５０５　　ｃａｌ／ｇ１
１ｄｅｇ　ａｔ　　２５°Ｃ）、ベンゼン（同８０°Ｃ
１゛同０．２５　ｃａｌ／ｇｏ　ｄｅｇ　ａｔ２５°Ｃ
）、トルエン（同１１０℃、同０　、２６９ｃａｌ／ｇ
ｏ　ｄｅｇ　ａｔ　　２５℃）、キシレン（同Ｉ４４、
同０．３８７　　ｃａｌ／ｇ＋１ｄｅｇａｔ　　３０°
Ｃ）、四塩化炭素（同７７°Ｃ１同０．２０７　　ｃａ
ｌ／ｇ　・ｄｅｇ、ａｔ　　２０℃）、エチレングリコ
ール（同１９８℃、同０．５Ｂ１９ｃａ１７ｇＩＩｄｅ
ｇ）、グリセリン（同２９０　’Ｃ１同０．５Ｈ、ｃａ
ｌ／ｇ−ｄｅｇ　）等の液体（単独、複合を問わない）
から液層２が構成された場合は水（沸点１００　’Ｏ２
比熱１　　ｃａｌ／ｇ−ｄｅｇ）単独で構成される液層
２の場合に比べて表示コントラストがはるかに良い結果
が得られる。したがって、好適な比熱条件は、温度２０
〜２５℃で０．７　　ｃａｌ／ｇ　１１ｄｅｇ以下であ
る。同一液体に於いては液層加熱部の温度を周囲に比べ
て高温にする程表示コントラストは高くなる。

しかしながら、メチルアルコール、エチルアルコール、
四塩化炭素等の低沸点溶媒では高温にすれば蒸気泡が生
ずるので温度をあまり高くすることはできない。それが
表示コントラストを上げることができない理由となって
いる。それに対して、エチレングリコール、グリセリン
等の高沸点の液体では加熱して温度を上げていっても蒸
気泡が生じないので、加熱した液体の温度勾配を大きく
とることができ表示コントラストを高くすることが可能
である。実験では沸点が８０°Ｃ以上の液体なら良好な
表示コントラストが得られた。例えばイソプロピルアル
コールは好適な例の１つである。

本発明はこの他にも表示素子に用いている液層の前述の
種類の液体に染料を溶解させて、色々な色を呈色する液
層を用いて色表示することもできる。たとえばマゼンタ
を呈色する液体に用いる染料としてはＣ，１，ダイレク
トレッド３、同１６、同２０、同４４、同５４、同５５
、同７５、同７７、同８１．同８３、同１０１．同１１
０、同１５２．Ｃ，１，アシツドレツド１１同３、同５
、同８、同１２、同１７、同１９、同２２、同３１、同
３２、同３７、同４１、同４７、同５６、同６０、同７
１、同１１２、同１１５、同１５４・、同１５５、同１
６０、同１７１、同１８７、Ｃ，１，アシアンレッドバ
イオレット５、同７、同１１、Ｃ，１，ダイレクトバイ
オレット６、同７、同１６等がある。イエローを呈色す
る液体を用いる染料としてはＣ１■、ダイレクトイエロ
ー１８、同２２．同２７゜Ｃ，１，アシッドイエローｌ
、同１３、同１８、回１０６、同１８６等がある。シア
ンを呈色する液体に用いる染料としては、Ｃ，１，ダイ
レクトブルーｌ、同３７、同８３、同１２７、同１４９
、同２１５、同２３１．Ｃ，Ｉ　、アシッドブルー１５
等が挙げられる。

しかし、たとえ液層を構成している液体に前述のような
染料を適当に選んで液層を呈色したとしても、第１図に
おいて前述したような表示素子の作像原理には変わりな
い。従って、液層を呈色させた時には単一のカラー画像
の表示が得られることになる。

また、液層加熱部が液層に形成された時（表示素子に観
察眼を近すけて見れば、両者の部分を通過してくる光が
観察眼に入射するので同時に見える。）、液層非加熱部
の方が液層加熱部より強く呈色しているので、その呈色
の度合いによっても画像表示することができる。

従って、このような染料を液層に用いた表示素子は前述
したようなライトバルブ式投写装置を利用してスクリー
ン上に表示素子の画像を投写しても良いが、結像光学系
を用いてそのままスクリーン上に結像投影しても画像表
示できるものである。

以−ヒに詳説した通り１本発明に於ては、主要な効果と
して、 （１）、微小な液層加熱部の１個を表示画素単位として
高密度に配列することが可能であるから、高解像度の画
像表示ができる。

（２）０表示画素としての液層加熱部の液層中での存続
時間を調節することによって、静止画、又は、スローモ
ーションを含む動画の表示が容易にできる。

（３）９表示素子に於て、液体の循環システムを採用す
ることによって、ノイズのない良画質の画面を提示する
ことができる。

（４）、多色表示、並びに、フルカラー表示を容易に実
施することができる。

（５）、素子の構造が比較的、簡略であるから、その生
産性に優れているし、素子の耐久性が高く信頼性に優れ
ている。

（６）、広範囲な駆動方式に適応できる。

げ）、蒸気泡を形成して表示するのではなく液層を沸点
以下の温度に加熱して表示するので、表示素子に用いる
電力が少なくて済み、それだけ電源部、即ち光変調装置
や表示装置を小型化できる。

（８）、蒸気泡で光変調や表示を行う素子では、蒸気泡
消滅時のキャビテーションにより表示素子を破損する恐
れがあるが、本願発明では、ただ単に液層を沸騰しない
程度に加熱する程度なので素子の耐久性が非常に高い。

（９）、Ｍ気泡で表示する場合、液層の液体を排除する
ので圧力増大を招き、そのために特別な液排出場所を設
ける必要があるが、本発明の場合は圧力増大に関するの
は液層の液体の熱膨張のみであるから、はとんど圧力増
大を招かないので、圧力対策を必要としないか、もし対
策を設けるとしても、圧力吸収膜程度で、表示素子自体
を小型化でき、しかもくり返し使用に対しても圧力の影
響が少なく耐久性がある。

（１０）液層の液体の加熱程度に表示のコントラストが
依存するので、表示もアナログ的に中間調を出し易い等
が挙げられる。

【図面の簡単な説明】

第１１ｆｉ（Ａ）は本発明に係る透過型の表示素子の作
像原理を説明するための略画断面図、第１図（Ｂ）は、
本発明に係る、反射型の表示素子の作像原理を説明する
ための略画断面図、第２図は本発明に係る具体的な表示
素子の略画断面図、第３図乃至第８図は、本発明の応用
例としての表示装置の概要構成図、第９図は本発明の応
用例とじての表示装置のブロック図、第１０図は輻射線
による作像信号の入カシ゛ステムの一例の外観斜視図、
第１１図は本発明に係るカラー表示の構成例を説明する
ための略画断面図、第１２図は本発明の一応用例として
のカラー表示装置の概要構成図、第１３図はカラー照明
光学系の概要構成図、第１４図は本発明に係るマトリッ
クス駆動型の表示素子の構成例を説明するための略画断
面図、第１５図は本発明に係る作像方式の一例の模式的
説明図。 第１６図及び第１７図は発熱素子の各構成例を説明する
ための外観部分斜視図、第１８図は本発明に係るマトリ
ックス駆動表示装置のブロック図、第１９図は、ドツト
・ライン状発熱素子等の概略部分図、第２０図は、本発
明の一応用例としての表示装置の概要構成図、第２１図
は本発明の表示素子に用いる液体循環システムのブロッ
ク図である。 ｌ：発熱要素　　　　　　２：液層 ３：透明保護板　　　　　４：照明光 ５：基板　　　　　　　　６：輻射線吸収層６ａ：輻射
線　　　　　　　７：格子 ７ａ：第１格子　　　　　　７ｂ：第２格子？ｃ　、　
？ｄ　：遮光フィルタ　　　８：反射膜９：圧力吸収膜
　　　　　１０：発熱体層１１：シュリーレンレンズ１
１′：結像レンズ１１ａ：レンズ　　　　　　　Ｉｌｂ
：集光レンズ１２ニスクリーン　　　　　１３：液層加
熱部１４：入射光　　　　　　　１４′：光源１５：コ
ールドフィルタ　　１Ｂ＝垂直スキャナー１７：水平ス
キャナ　　　　１８：ミラー１９：ミラー　　　　　　
　２０：光変調器２１：レーザ光源　　　　　２２：映
像増幅回路２３：垂直駆動回路、水平駆動回路 ２４：映像制御回路　　　　２５：映像発生回路２６：
光学系　　　　　　　２７：レーザ発振器２８：レーザ
ビーム ２９：薄膜導波路型偏向器 ３０：ガルバノミラ− ３１：カラーモザイクフィルター ３２：赤チャンネル投射装置 ３３：緑チヤンネル投射装置 ３４：青チヤンネル投射装置 ４０：絶縁層　　　　　　　４１．４２：発熱抵抗線４
５：発熱抵抗層 ４［（ａ、４Ｅｔｂ、４８ｃ、・・・・：列導線４７ａ
、４７ｂ、４７ｃ、・・・・：行導線４８二交叉部　　
　　　　　４８：発熱体５０ａ、５０ｂ、：電極　　　
５１：線形発熱素子５３：ガルバノミラ− ５４ニジリントリカルレンズ ５５：線像形成光学系　　　５７ｒ：赤色光源５７ｇ：
緑色光源　　　　　５７ｂ：青色光源６１：冷却手段　
　　　　　６２：減圧手段６３：気化室　　　　　　　
１４：液化室６５：循環路　　　　　　　１０１：行動
駆動回路１０２：列軸駆動回路　　　　１０３：材軸選
択回路１０４：列軸選択回路　　　　１０５：画像制御
回路節　　２　　図 第　　３　　図 第　　４　　　図 第　　５　　図 第　　９　　図 第１０図 第　　１１　　　　図 第１３図 第１４　　図 第１頁の続き ０発　明　者　染谷厚 東京都大田区下丸子３丁目３０番 ２号キャノン株式会社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 可視光に対して透光性を示す液体より成る液層と、該液
   層の物性を変化させ且つ該液層に沸騰が生じない程度に
   該液層を加熱するための発熱要素とを備えたことを特徴
   とする光学素子。