JPS5972419A - 表示素子 - Google Patents

表示素子

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JPS5972419A
JPS5972419A JP57182872A JP18287282A JPS5972419A JP S5972419 A JPS5972419 A JP S5972419A JP 57182872 A JP57182872 A JP 57182872A JP 18287282 A JP18287282 A JP 18287282A JP S5972419 A JPS5972419 A JP S5972419A
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JP
Japan
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liquid layer
heating
light
display element
layer
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Pending
Application number
JP57182872A
Other languages
English (en)
Inventor
Yukio Nishimura
征生 西村
Yuko Mochizuki
望月 祐子
Kazuo Minoura
一雄 箕浦
Takeshi Baba
健 馬場
Kazuhiko Matsuoka
和彦 松岡
Masayuki Usui
臼井 正幸
Atsushi Someya
染谷 厚
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Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
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Filing date
Publication date
Application filed by Canon Inc filed Critical Canon Inc
Priority to JP57182872A priority Critical patent/JPS5972419A/ja
Publication of JPS5972419A publication Critical patent/JPS5972419A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02FOPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/0147Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on thermo-optic effects

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Devices For Indicating Variable Information By Combining Individual Elements (AREA)
  • Electronic Switches (AREA)
  • Electrochromic Elements, Electrophoresis, Or Variable Reflection Or Absorption Elements (AREA)

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】 本発明は新規な画像表示方法、表示素子、及び表示装置
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、テレビやヒ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苦う不満が残さ
れている。又、CRTに代わるものとして、液晶により
ドン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。
つまり、本発明の目的は、高解像度で良質の画像を表示
する方法、及び駆動性、生産性、耐久性、信頼+1に惧
れ珪つ高密度画素をもつ新規な大小素−f及びこれを利
用した表示装置を提供することを1」的とする。
以ド、本発明の表示に係る実施例を図面に従って、’:
T 411に説明する。第1図は本発明に係る表示素r
の作像原理を示すだめの略画断面図に1.て、第1図(
A)Id透過型の表示素f−DEを、またff51図(
B)は反則型の表示素’fDEを大々示している9 l
は発熱凹素で、可視光にたいして透光性を小ずVf&体
より成る液層2の物性を変化させ#1つ液層2に沸IA
が生1〜ない程度に液層2を加熱するためのものである
にの発熱要素lは、後述するようにトンI・マトリンク
ス状(点打列状)、トンI・ライン状(点線状)、ライ
ン状、島状等の種々の形ア出で発熱(7て熱伝導により
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
各種有機溶剤が中独又は混合して用いられる。これに用
いる各種有機溶剤ど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、ベンセ
ン、トルエノ、キジロール等の炭化水N 系溶剤1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)・ラクロロエタン、ジグロロベンセン等の
ハロゲン化炭化水素系溶剤;例えば、エチルエーテル、
ブチルニー六ル、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、メチルアミルケトン、メチ
ルアミルケトン、メチルアミルケトン、シクロ′\キザ
ノン等のケトン系溶剤:キ酸エブール、ノニルアルコー
ル、プロピルアセテート、フェニルアセテ−1・、エチ
レングリコールモノエ4−ルエー元ルアセテー+−<V
=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9例えば、ジメチルホルムアミド、
ジメチルホルムアミド等のアミIS類、l・ジェタノー
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1/ングリコール、ブチレンクリコール、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胛〜1m+nの範
囲内が望ましい。
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)のカラスやプラスチックがHlいられる。
尚、この保護板は表示素子DEを水平配置するときには
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
同しく酎J、【l性かある透光性(無色乃至淡色)のカ
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、耐圧性を右する1
゛?b材が用いられる。この基板5上に発熱要素1か設
けられているが、発熱要素l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を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1、液層2、
透明保護板3がこの順に積層されて未発り1に係る表示
素fDEを構成している。4は表示素子DEに平行光で
入用している!IQ明光で、自然光乃至不図示の光源か
らの光で発熱要素lの非加熱部と加熱部1aの画部分に
入用している。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1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
くに従っで温度勾配がついている’J11合もあり、こ
の部分の液層2の液体の’l# (’Iは、発熱要素口
こよる加熱Fioのその物性より変化している(但し、
液層2を発熱要素lで予熱丈る場合、そのr熱されてい
る液層の状態から液層加熱部13を形成Vるため番こ、
界に、液層2を加熱rるので、液層2の予熱状m;の物
性より、更に形成されたl(★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、
Q:Uシ、たとえば、具体的には液層2を構成している
透光性141体の屈折率、密度1分44A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、1
えば、発熱要素1の加熱部1 a (7) )i:熱に
より液層2の透光性の液体が温度ビCがら温度(し+Δ
t)’Cに上昇したとする。この場合、lA、!度t 
’Cの時の透光性液体のF:折率をNとし、温+W(+
十△t)’Cの時のこの屈折率をN+ΔNとすると、屈
折率勾配はΔN/Δtγ−1O(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(−する屈折率勾配は人であり、従っ
て、この加熱された微少領域の液層加熱部13はパワー
紮持ち、屈折率勾配の大の領域において光は屈折、散乱
、四jJI″−l″する。尚ΔN/Δt ffjは負f
16のみでない。
発熱要素1の/III熱部]、aが発熱して液層2の透
光性液体にNi lli&か生ぜず[1−っその物性が
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。発熱要素工のその他の部位は発然し5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
化はとんとなく、その物性は近似的に様である。低温領
域においても実際に1±油加熱)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か、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f D Eの液層2の液層加熱88J3以外に入射し
た照りl光4は液層2内で直進し表示素rDEから・1
1行光として身1出する。勿論、この時の照明光4の進
路は透過型の表示素/−DEの場合、表ンバ本rDEの
背面から人rA4シた後、表ノ1\素子DEの前面に射
出する61!すち照明光4は基板5→発熱要素l→液層
2(低l!!領域)−透明保護板3を経て射出する。ま
た、by用型の表示素f−D Eの場合、照明光4の進
路は表示素fDEの前面から入射してその前面から射出
する。1411ち、照明光4は透明保護板3→液層2(
低1品領域)峠発熱要素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!1l1
4)−液層2(低温領域)→透明保護板3を経て表示素
rDEから射出する。一方、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
ったく同じである。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、119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DEを射出して
きた時、qi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か加熱しなくなれば
、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;l+”、と同し方向となる。
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m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f−D E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M1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。[)1j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冨眼に到達する光に差に基
すき表示画素の識別ができる。後者の表示素f D E
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にょって加熱されていない
(発熱要素1によって液層2がr・熱されている場合も
含む)液層2の低温領域の部分(以トー1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1’−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
な遮光格子を旧設すれば表示効果は飛躍的に向−I−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lを配4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゛屯ミラー等を介在させる。
なお、本実施例では、説明をわかり易くするために表示
素f−D Eに入射する光束を平行光としたが、晶に平
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1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か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
に説明するだ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f−D Eを、第2図(B)は
反射型の表示素子D Eを人々示している。
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は透明保場板を示し、基本的にはこ
れ等を積層することによって表示素7− D Eが構成
されている。なお、第2図(B)に示されている反身4
型の表示素子DEに於て、9は液層2が加熱された時の
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を反則するための反射膜、lO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119
8、圧力吸収膜9、発熱体層10は必ずしも表示素子D
E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人f D Eの時にtオ
、圧力吸収n99は用いられない12幅射線吸収層6か
光反射性を有する時には反身J IIA 8は用いられ
ないし、液層2の液体の沸点か低く輻射線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lOは用いられない。但し
、発メ′A1・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はないものとじ−(説
明する。また、これら圧力吸収11ジ9や発熱体層10
は8實に応して7tS2図(A)に示されている透過型
の表示素r−D 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は各種の無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
は膜厚数終程度なので、概して支持機能に乏しいから、
不図示のカラスやプラスチック等からなる基板としての
線用線透過性支持板を付加するのが 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
あるか一?かは問わない。7は格rで、液層2が加熱y
れていない時。
表示素子DEに入射して透過型の表示素rDEを透過し
たり、反射型の表示素子DE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
部か発熱すると、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、液温が」
二昇して、その物性が加熱前より変化し、1金層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
時、第1図に於て前述したメカニスI−により七の光路
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。−・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1.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・1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70開
口を通過するようにすれば、液層加熱部I3か形成され
た時に、この部分を通過する照Ig1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かない場合でも、液層加熱部13を通過する照[
す1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i%1.躬す
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
をヒームとして多数のヒームをドント状に一括して照射
することもできるが、1ヒーム又は1ラインビームを輻
射線吸収層61−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
aか透過する場合には、輻射線6aを図面左方から照射
することもu(能である。尚1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jEへ、あ
るいはその逆に変化するか、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どの状態へ戻ら
ない(分子の配列が閉じこめられるから)。イ11シ、
液晶も本発明の原理、即ち光学物性が然的呵逆性を有す
る範囲で用1.N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1.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か、本発明では第2図の輻射線吸
収層6を後述のように不IA示の金属′9かも成る伝熱
層に代え、これに不図示の発熱素rをl!L ja J
+’ l、<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1198を別途、介在させることもできる。斯かる
反射1198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tま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が加熱ぎれ
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
は向上することが実験の結果判った。更番こ、これを積
極的に利用すれば、液層2を加熱するための熱漬を異な
らしめること(こより中間調を表示することがof能に
なる。
尚、輻射線吸収層6」二に輻射線6aを凹、射する照射
スボ、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のスボ、ント径(直径)は0.5w〜100
pL位が適当である。
しかしながら幅21111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(こ於てしばし
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。もつとも、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9
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を微小篩1
囲に限定するものではない。
本発明に於いては、液層2を構成する液体の浦点以1.
には加熱しないので、Iん気泡も生ぜず、急激な圧力の
増大も起こらない。
17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の圧力はに列する
し、ある種の不of抗カ的な1ハ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I7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(B)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に生した圧力を吸収す
る様にしても良い。
勿論、前記した2つの方法をfII用すれば、より一層
、効果的である。この圧力吸収111A9は透光+’1
の弾性材又は高粘弾性月料から成り、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4
昆大した場合には、そのような気泡の除去r段が必要で
あるが、n:」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F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県中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III
 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Y−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11ジ8が導体である場合には
、これ等と発熱体層10ど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10としては、はぼ、輻射線ヒーム
の−又は複数の走査線に対応する線状発熱体や格r状発
熱体(何れも小国辰)等が好適である。発熱体層10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ti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IOによる液層2の加熱とを同期さぜるのが好適であ
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
ト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f−D Eの
寿命を低1させることになるので、避けるへきである。
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、熱酸化等が生して表示素fDE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、1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:J5屯体や耐熱性プラスチック
等を挙げることかできる。
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通1IiS+’1支持
板にに成膜されるのがバ通であるから、輻射線吸収層6
を加熱した時、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止膜(
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1右、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1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
ディスズ1/イに比へると原理的には、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、特に光量を必要どする大画面ディ
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、
入力信壮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
ーレ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ンユ
リーレンレンス11によってff12M子7bの各バー
の上に遮光されるように大々結像するように配置されて
いる6シユリーレンレンズ11と第2格−p7b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・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の液層の一部か発熱要素に
より加熱されて高揚になり油層加熱部13か形成される
と、そこを通過する光の光路か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格イアbで遮ら
れることなく第2格子7bの間隙(開1コ)を通ってス
クリーン12七番こ到達する。従って、表示素j′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l
l′を配置すれば、表示素子DEの液層の温度変化ψに
対応した明暗像がスクリーン121−に得られる。なお
、これに用いられる第1及び第2格/−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、17−行光束とな
る。この平行光束は透過型の表示素j’−D Eの背面
から入射光14とし7て入用する。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f−D E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llbを介して遮光フィルタ7C−にに集
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12−1−に入射光14は全く到達し
ない。しかし1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13が形成されると、表示素子D
E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、そこな通過した入射光14は遮光フィルタ7Cで
遮られることなくスクリーン12十に到達する。
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
12i−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1表図である。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、即ち集光点全
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Ilbと遮光フィルタ
7dの間に透過型の表示素子DEか配置され、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r−D E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
1−に光が到達しない点が出て明暗像か形成される。
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’からの光重
は、レンズllaにより平行光どされ、ハーフミラ−1
5′を介して反射型の表4<集/−D Eに入射光14
として入射する。もし、表示素fDEの液層の物性(例
えば屈折率)が一様であれば、表示素子DEへの入射光
14は表示素/DEによって反射され、この反射された
光は入射光14と回しく平行光で集光シン1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−・部か加熱されて高温
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上に到達する。この集光レンズl
lb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上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トに得られる。
また、このスクリーン1−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し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
T−D E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に対する信す人力r段の配
置の一実施例を示している。7aは第1格f’、DEは
透過型の表示素子、11はンユリーレルンズ、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
 l e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−によって継面走査され、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−fDEでの輻射線吸収層6に結像し
、液層2をドットマトリンクス状に加熱して液層加熱部
13の2次元像を形成する。−力、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」二に、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タイオートアレイ(
ライン状に並べられたもの)を用いれば、水1Lスキャ
ナー17は省略される。又コールドフィルタ15とがル
パノミラー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rDE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11e、垂直スキヤナ
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5表示
XfDEとレンズllaの間に、又第5図においては、
表示素’7− D Eと集光レンズflb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トバルブ式投写装
置の概略構成図である。光源14’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+1)びレンズlie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1発熱体層lOを除く)に入射する。この人Q4
光工4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.にに結像され
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/
ヘノミラーにより垂直走査されて表示素子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、信号光に応じて、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V爪装置としてのライトバルブ
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、水モスキャナー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は木下及び垂直駆動回路
23による夫々映像信号に同期した駆動信吋をうけて動
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211
回路24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光変調器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。
一方、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。がかる表示素子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2
7から出力されたレーザビーム28は薄膜導波路型偏向
器29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、」二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1Δ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。3
1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5.2−1309
4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、ここでは筒中のため省略する。
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(I()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Hに液層
加熱部13が生ずると、反射11ジ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11行!!
<1明光4は液層加熱部13を’1(+渦することによ
り、前述のようなメカニズム拳こより、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点鎖線でボしたような屈曲した光路を
通って、表示素rI)Eり)に91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
(B)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。(l!、 L、本図の場合、緑色)f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か白色光の
場合、古色フィルタ部(B)を通過してきた光は、N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1表示素1’
 D E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)、
M色フィルタ、°(b(G)、古色フィルタ部(B)に
於いて同時に液層2を加熱して液層加熱部13か形成さ
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rの開口に通すことにより
、更に明瞭な加色法番こよる擬似カラー表示をうろこと
ができる。
第12図は同115一式のカラーライトバルブ式投写装
5yiであって、赤、占、緑三チャンネルの投写装置”
;’i 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12L:で3原色のラス
タをきらんと東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FAt 4 =4・2枚の
グイクロインクミラー35とミラー36によって−ミ原
色に分解し、赤、青、緑、各々の投+1. 装置の照明
用光源としている。したがって、光源の光栄利用率は順
次式の場合のほぼ3倍になる。
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(B)
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11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回し機能を持つ要素で
ある。40は熱伝導性の絶縁層であり、この両面には、
発熱部材としての複数の発熱抵抗線41.42が、〃い
に絶縁層を挾んで交叉する様にマ]・リックス汰に2次
元的に配列しである。5は、これ等発熱抵抗線41.4
2及び絶縁層40の支持板としての基板である。i14
図(A)に示した透過型の表示素f D E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膜から構成されている。
そして、これらの表示素−r−DEに於ては、所定の発
熱抵抗線41.42かノ(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AIシであ
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は必要に応して用いられる。
次に、第15図を用いて斯かる表示素子を7トリアクス
駆動する例に就いて、更に訂しく説明する。
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#i
I<これらを行線と呼ぶ)とYc、Yd、Yeの外軸の
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−8一方は共通直流′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Tr1〜Tr3のコレクタ側に接続されている。
打線X e 、 X m 、 X n 、 X o 、
 X pに順次、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
(+U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・ン
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’Tr、−T
r3をオンすることにより、これらトランジスタTrl
〜Tr3 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に対紀する
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回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f
r81.3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6表示素子DEの液層のJV
さが非常に2.かい場合、1−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
に設差するこkにより、以ドの効果が発生する。
中 製作I稈かa;1単になり1歩留りが向上する。
2ン 液層を両側から加温するので、熱効率が良い。
笠である。
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)
を代用するととが可能である。前述のイ■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
数牌あるため、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
い力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1内偵号線のすべてが発熱抵抗体によって形成され
る心安はない。むしろ、エネルギーの節約を図る」二か
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AMなどの良導体で構成する方が好まし
いと汀えるか、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m
!A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、
図面下刃にも延在している。又、46a、46b、46
c。
46dは何れも列導線でめり、47a、47b。
47cは何れも行導線である。そして、これ筒金ての導
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5i07’室の
絶縁膜(不図示)によって被覆されるのが 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、’>1択されてこれ等に共に電圧
が印加されたときには、。両名の交叉部48に対応する
抵抗層45の−)(hに通′屯か為されて発熱中る。
この様にして、行導線及び列導線の任意の(行・l/q
 )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7トリツクス駆動方式によって、ドツトマトリ
ックス画像の表示が口丁能である。
ところで、第16図に示した発熱素子に於いて5発熱抵
抗層45を、列導線46と行導線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I・−
りの発生を実質的に防11−1することができる。
第17図の例に於いては、行導線47a、47b・・(
以下、行導線47という)と列導線46a、46b・・
(以下、列導線46という)はSin、。
Si、N、等の絶縁膜(不図示)を介して配設されるが
、行導線47と夕1導線46の交差領域の絶縁膜は取り
除かれ1代りにその部分に発熱抵抗体45a、45b、
・・・・(以ド、発熱抵抗体45という)が埋めこまれ
でいる。
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4o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、クス駆動する例について、更に訂
しく説りjする。釘軸選択回路103は釘軸駆動回路1
01a、101b・・・・(以下2行軸駆動回路lot
という)と信号線により電気的に結合されており、さら
に夫々の釘軸駆動回路101の各出力端r−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17かt−は杆ノlあるか、未明、11II害に於て
は基本的なj、ij様について説明するため、出力端子
は行導線47の個Vだけあり、一つの出力端子は・の行
導線と′お1合]2ているとする。
タク+ljb選択回路1041外軸駆動回路102a。
102b、・・・・(以ド、りl輔馴動回路102とい
−・)ノ!J、 U夕11導線46 Jll I+’、
の関係についても同様である。内像制す11す路105
は釘軸選択回路103沙ひシ11→111選択回路10
4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、行+
l1選択回路103がとの行+11+を選択す一゛、き
かを指令し、動軸選択回路104に、に、J 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
号によって行も11選択回路103は釘軸駆動回路10
1のいずれかを介して4.’l”>’rlの針軸(行導
線)を選択(スイフチ・オン)する。例えば、行→11
1選択回路103が行者謀Xpを1択すればXp行、′
!!釈信号を発し、それを受it で(1+1+ 駆動
回路102Xpは1行導線x p ニ対しても1i−j
 +hl+駆動信りを入力する。一方、画像制御回路1
05からの画像制御信号の一つであるビデオ信号が動軸
選択回路104に人力されると、その指令を受けて動軸
選択回路104は所定の動軸(列導線)を選択する。例
えば、列+ll+選択回路104か列導線Yeを選択す
れば、タリ軸駆動回路102Yeは動軸選択回路104
から発せられたYe列選択信号を受けて列導線Yeをス
イフチ・オン(導通)状態にする。
針軸の選択と動軸の選択が回期してなされれば、本例の
場合、行導1.Xpと列導線Yeの交叉点(選択点:x
p−Ye)にある発熱抵抗体に電流が流れ、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にタ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、材軸駆動信号で線順次走査I7、かつそれ
に回期して外軸選択信号を出力し、りII輛駆動回路1
02を介して選択された列′導線46を・q適状fルに
することにより2次元の画像表示を?Yうごとができる
つ尚、動軸選択回路104はビダオ信し)による指令を
受けてh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、及び動軸選択回路103,104と行、及び動軸
駆動回路lot、102とはシフトトランジスタやトラ
ンンスタアレイ等金用いて公知の技術により構成される
ものである。
尚、以し説明した発熱素子を利用したマトリンクス駆動
による表示方式に於ても、第2図(B ’1にいて前述
したように第14図(A)に示り、た透過型の表iI<
 J 7− D Eにも圧力吸収)模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、心安に応じて液層2と反射j1ジ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IIAを介在
させることにより液層2とそれらとの反応腐食な適宜防
11−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(G)や青色フィル
タ部1)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)]−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Tで、第1
1図と同様な原理でカラー表ボを行うことかできること
は勿論である6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
射線人力手段に係る部分、即ち、不図示のレーザー光源
及び光変調器、回転多面鏡、ガルへ/°ミラー、レンズ
等、は勿論不要である。勿論、ごのようなマ1リンクス
駆動4りの表示素子−が第3図〜第6図に71くしたラ
イトバルブ式投写装置にも必用できることは、′うまで
もない。
第19図は発熱要素ど[2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図の発熱部rの発熱部
の配列は面状の点行列(F”71’・7トリンクス)伏
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)状に配夕1ネれだものである。49
は、発熱抵抗体で、絶縁層51bと交Iノ、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i1を極50 a 、 50 bが設けられて
いる。この′上極50a側は共通に接続されて接地され
ている。もう一方の゛上極5Ob側は、スインチング回
路51aの1tf−スイッチに大々接続されている。こ
の’ilt fスイ・・升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。このスインチンヴ回路5
1aの夫々の、ti−rスイ、・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′A置のa要構成図で
ある。
57r、57g、57bは人々赤色光、緑色光、古色光
を出力する赤色光源、緑色光源、「イ色光源で、この順
に時系列的に交q−に光を出す。
56a、56bはハーフミラ−で、夫々緑色光a:(5
7g、青色光源57bかもの光を反射させて赤色光源5
7r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図に示した発熱部/−51を発熱要素と
して組み込んだ反射型の表示J r−D Eの発熱部」
二のラインa −a ’ 、1.、にライン状に赤色光
源57r、緑色光IA 57 g 、古色光源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D
E七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fD
Eによって反則されて、全て線像形成光学系55により
表示素/−D Eを介して遮光フィルタ7C)に集光さ
れる。52はレンズ、53は光偏向器の1例とじてのカ
ルパノごラー 、 58はレンズで、これらによって表
示素−fDEの液層加熱部から散乱されてきた光はスク
リーン12七に結像する。また、ガルバノミラ−53は
表ノ1<素子D Eから反射される線像に対J43シた
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どする。
7Ij色光源57 rからの赤色光は線像形成光学系5
5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J′−51の発熱抵
抗体49はビデオ信号に応じて、スインチング回路51
aを介して通電されることにより発熱し1表示素子DE
の液層に液層加熱部(小間]jり)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−53、レンズ58を介してスクリーンl
 2−J−。
に点像と17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t)に応
じた点像からなる線像がスクリーン121−の同一・線
上に重畳される。このようにしてスクリーン12]二に
次々とガルバノミラ−53の走査により線像が形成され
ればビデオ信5iに応したカラー投写像がスクリーン1
21.に形成されることになる。
なお、第14図から第20図迄の実施例の中で、液層の
液体としてアルコール類等の導電性の良好なものを用い
る場合、第16図で説明したように第14図及び第17
図、第19図に示した発熱素子を表示素子に用いる場合
で反射膜を用いない場合は、液層と発熱素子の間に5i
07等の絶縁層の薄膜を介在させることはいうまでもな
い。また、反射膜として導体の反射11りを用いる場合
は、反射膜と発熱素子との間に5i02等の絶縁層の薄
11りを介在させることはいうまでもない。
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ンク図である。表示素子DE
が長時間、連続駆動されるときは、素J’−D E内の
液層2は蓄熱により徐々に昇温して、液体が薄層になっ
ている液層2の中に不意にへ気泡が発生することかある
。この様に蓄熱団か増大すると、・′イヌの原因となり
好ましくない。
そこで、本図7j\例では、If+、層2に於ける蓄熱
を防ぐ為に液層2内の液体が表示2I、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の得1+ tiこのような余剰の熱を気
化熱どしてイジいフ〈ることと、不h111のノに気泡
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j八;に糾持さぜるため減圧手段62が伺加さ
れる。
気化室63かより低圧であれば、液体の蒸発速度が増す
から、放熱速度がVまるごと等も減圧り段の効果である
。気化した蒸気は次に液化室64で、ゼシを系外に放出
して!夜化され、循(g路65を経て、再び表示素子D
E内の液層2に注入される。
従って、試用手段62によって減圧状態を維持しながら
、114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1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f等
からなる冷却手段61を4=j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、riij述のスク
リーンに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其を介在させること
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
tfy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、誠Jr手段62は、真空ポ〉・プや電磁ゴr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、熱パルノか静体に印加されてから液層2にf(4小
の11々+、:加悼部か形成される才での1寺間を立1
、り時間と叶ふことに4−るど ヘア1−り時間はl0
1)、 、S Q l: 、 、l’l冒1賢である。
便に、この液層加熱部が消滅ないしは消ノ、される時間
を)l下り時間ど呼ぶことにすると、)’lI・す11
1間は速いもので30 )Lsec、テある。この4’
にな、)ン1−り時間、)γトリ時間は液層2に於ける
lfk 7AAやパルス印加時間、印加1t2圧、放軌
条ビじ9にノ、右されるものであり、液体の比熱や熱(
1,専一1・の影響も受+−)やすく−概に論すること
はて、きない9.シか1.なから、残像効果等の見地か
1’g+ 、  )’/−,’Fり時間に関]7てはそ
れほとの重速性は22士されない。所望の1”fトリ時
間は1fセ体の組成を調整(−ることにより設)11丈
ることかできる。
l(’Jj、層2を構成するlt&体としては比熱か小
さいもの稈、低消費重力で’ltk層加熱部が形成され
易いので41利である。例えばメチルアルコール(沸点
65°C7几fi、!40.599  cal/g11
deg at  20℃) 、 −T−チル7 ルニ1
− /l/ (1’r178℃、1ii10.58 c
al/g・deg at25°O)、n−プロピルアル
コール(同97℃、同0.586  cal/g・de
gHat  25℃)、イソゴロピノし・アルコール(
同82°C1同0.569  cal/g−deg a
t20℃)、n−ブチルアルコール(同118°0゜同
0.563  cal/g・deg at  2 !う
℃)、ヘキ勺゛(同126℃、回0,505  cal
/g ・deg at  25°C)、ベンゼン(同8
0°C1同0.25 cal/g−deg at25℃
)、トルエン(同110°C1同0 、269cal/
g” deg dt  25°C)、キシレ>′(li
l1144 、同0 、387  cal/gedeg
at  30℃)  四31A化炭素(同77°C1同
0.207  cal/g11deg aj  20°
C)、エチl/ングリコール(回198°C1l”’1
0.5619cal/g−deg ) 、グリセリフ 
(111+ 290°C1同0.569  cal/g
−deg )等の静体(中独、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″C1比熱1 
 cal/g争deg) ’t’−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かに良い結果か得ら
れる。したがって、好適な几熱条ヂ1−は、温度20−
25°Cで0.7  cal./g−deg以ドである
。同 液体に於いては液層加熱部の温四を周囲に1Lべ
て高温にする稈大小コントラストは高くなど)。
しかじなか■っ、ノブールアルコール、エチルアル]ー
ール,四114化片罵(、′へ゛の低沸点溶媒では高温
にすれ1.J′/ん気lflか生ずZ)ので温度をあま
り高くするこ、!:はr′きない61−れか表示コント
ラストを上げることかできない叩出となー]ている。そ
れに対して、エブーレ゛/グリ」−ル、グリセリン等の
高Nj 点の液体では加熱1,て温I■をトげていって
も法気泡か生しないので,加熱した液体の温度勾配を人
きくとることができ表示コントラストを高くすることか
IIr能である。メで験では沸点が80°C以りの液体
なら1°↓好な表示コントテストが得られた。例えばf
ソズロピルフルコ−ルは好適な例の1゛っである。
・k発明1まこの他にも表,バ素fに用いている液層の
前述の種類の液体に染才゛1を溶解させて、色々な色を
1,4色する液層を用いて色表示することもできる。た
どえばマゼンタを1≠色する液体に用いる染才lとし2
てl;l:C.1.ダイレクトレント3、1司16、回
20、同44、同54、回55、同75、同77、同8
1、回83,同1016回110、   同 152.
C.1.  ア ・ン  ソ  ト  し  ノ  1
・1  、同3、同5,同8、F!] 1 2 、同1
7、回19、回22、同31、同32、回37、回41
、回47、同56、同60、回71、同112、回11
5、回154、回155,同160、回171、同18
7、C.I  アシアルトン]・Z大イオレ,1・5、
同7、同11.C.1.りで17り1・\イオレノト6
、同7、同16″+かめる。・イエローを呈色する液体
を用いる染料としてはC。
■,グイレクトイエロー18,回22、回21、C.1
.アンントイエロ−1、回13、回18、同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1」、C 1.タイレフトブルー1,同37、同8
3、同127、回149、回215、同231.C.I
 、アジア ドブルー15等か挙げられる。
しかし、たとえ液層を構成している液体に前述のような
染才Iを適当に選んで液層を呈色したどしても、第1図
において前述したような表示素f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中 のカラー画
像の表示が得られることになる。
コた、1合層加熱81Rが液層に形成された時(表示、
トfに観察眼を近すけて見れば1両者の部分を通過しで
くる光か観察眼に入射するので同時に見える。) 、 
141層非加熱部の方か液層加熱部より強くlit色し
ているので、その呈色の度合いによっても画像大小する
ことかできる。
従って、このような染享1を液層に用いた表示素子は前
述したようなライトパルプ式投写装置を利III L、
−cスクリーン−Lに表示素tの画像を投写しても良い
か、結像光学系を用いてそのままスクリーン1に結像没
影しても画像表示できるものである。
以1に14′1説した通り、本発明に於ては、主要な効
果どして、 (1ン、微小な液層加熱部の1個を表示画素単位として
高富度に配列することかり能であるから、高解像1■の
画像表示ができる。
(2)9表示画素としての液層加熱部の液層中でのイf
続時間を調節することによって、静+I画、又は、スロ
ーモーションを含む動画の表示か容易にできる。
(3)2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、・′イス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、並ひに、フルカラー表示を容易番こ
実施することかでy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rの耐久性か高くイ11頼性に
(I2れている。
(6)、広範囲な駆動方式に適応できる。
(7) 、 M気泡を形成して表示するのではなく液層
を線点以下の温度に加熱して表示するので、表示素r−
に用いる電力が少なくて済み、それだけ電源部、即ち表
示素子や表示装置を小型化できる。
(a ) 、 M%泡で光変調や表示を行う素r−では
、ノル気泡消滅時のギヤ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、ただ中に液層を
沸胎しない程度に加熱する程度なので素rの耐久性が非
常に高い。
(9)ノ入気泡で大小する場合、液層の液体を排除する
ので圧力増大を招y、そのために特別な液JJI出湯所
を1讃ける必要があるが、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めであるから、はとんと
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)設けるとしても、圧力吸収膜程度で、表/j
り素r自体を小型化でき、しかもくり返し使用に幻17
でも圧力の影響が少なく耐久性がある。
(lO)油層の液体の加熱程度に表示のコントラストか
依イfするので1表ノI\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1図(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、未発
明に係る、反則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図は本発明に係る尺体的な表示素r
−の略画断面図、第3図乃至第8図は1本発明の1必用
例としての表示装置の概要構成図、第9図は本発明の1
必用例としての表示装置のブロック図、第10図は輻射
線による作像信吟の人力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図は本発明の一紀、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
ンクス駆動型の表示素r゛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−・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
環システムのプロ、り図である。 10発熱貧素      2:液層 3、透明保工((板     4:照明光5:基板  
      6:輻射線吸収層6a  輻射線    
   7:格r−7a・第1格f、      7b:
第2格r−7c 、 7d :遮光フィルタ   8:
反射膜9・月、力吸収膜     10:発熱体層11
゛シユリーレンレンズ +1’:M像レンズ11a レ
ンズ       11b:集光レンズ12ニスクリー
ン     13:液層加熱部14  人口1光   
    14′:光源15、コールドフィルタ  [:
垂直スキャナー17二水lI/スキヤナー   18=
ミラー19、ミラー        20:光変調器2
1:レーザ光源     22・映像増幅回路23:!
Tj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       2
7臼/−ザ発振器28、レーリ゛ビーL1 28・薄膜導波路型偏向器 30:カルパノミラー 31・カラーモザイクフィルター 32:赤チヤンネル投射装置 33:緑チャン・ネル投身4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 4f(a、41(b、48c 、 −:列導線47a、
47b、47c’、−・・:行導線48:交叉部   
    48:発熱体50a、50b、:電極   5
1:線形発熱素子53:カルパノミラー 54:ンリンドリ力ルレンヌ 55:iJd像形成光学系   57r・赤色光源57
g=緑色光源     57b:青色光源61:冷却手
段      62:減圧手段63:気化室     
  64:液化室65:循環路       101:
針軸駆動回路102:列軸駆動回路    103:針
軸選択回路104外軸ア択回路    105:画像制
御回路DE1表iI’+素r 113 − (A)              (B)第1図 第  2  図 第  4  閃 第5図 第  9v!J 27−′ Af〜  10  図 1フ 第  13  図 第  14   図 第   1b   凶 1U″′ 第18図 [;]−62 第  19   図                
65第  21    図 第1頁の続き 0発 明 者 臼井正幸 東京都太田区下丸子3丁目30番 2号キャノン株式会社内 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 116−

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (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柳1擦が生しな
    い!′[:度に加熱するための発熱抵抗体から成る複数
    の発熱部を含む発熱素子とを備えたことを4.ν徴とす
    る表示素子。
  2. (2)該発熱部かライン状に配列された発熱素子である
    ことを特徴とする特許請求の範囲第(1)項記載の表示
    素r−0
  3. (3)該発熱部がドント・マトリックス状に配列された
    9:熱部f−であることを特徴とする特許請求の範囲第
    (1)ダ1記載の表示素子。
JP57182872A 1982-10-20 1982-10-20 表示素子 Pending JPS5972419A (ja)

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