JPS5974529A - 画像表示方法 - Google Patents

画像表示方法

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JPS5974529A
JPS5974529A JP57182889A JP18288982A JPS5974529A JP S5974529 A JPS5974529 A JP S5974529A JP 57182889 A JP57182889 A JP 57182889A JP 18288982 A JP18288982 A JP 18288982A JP S5974529 A JPS5974529 A JP S5974529A
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JP
Japan
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liquid layer
light
display element
heating
liquid
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Pending
Application number
JP57182889A
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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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Publication date
Application filed by Canon Inc filed Critical Canon Inc
Priority to JP57182889A priority Critical patent/JPS5974529A/ja
Publication of JPS5974529A publication Critical patent/JPS5974529A/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)
  • Electronic Switches (AREA)
  • Electrochromic Elements, Electrophoresis, Or Variable Reflection Or Absorption Elements (AREA)
  • Devices For Indicating Variable Information By Combining Individual 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
ドットマトリンクス表示する所謂、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、信頼性に優れ
且つ高密度画素をもつ新規な表示素子及びこれを利用し
た表示装置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Ill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1は、後述するよう
にドツトマトリックス状(点打列状)1、ドツトライン
状(点線状)、ライン状、島状等の種々の形態で発熱し
て熱伝導により液層2を加熱する。
また、この発熱要素1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、5ea−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系溶剤;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、
エチレングリコール七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;ギ酸エチル、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;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、I JLII −1m+e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)のガラスやプラスチックが用いられる。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
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の画部分に入射している。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la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l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
l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)℃に上昇したとする。こ
の場合、温度t℃の時の透光性液体の屈折率をNとし、
温度(t+Δt)℃の時のこの屈折率をN+ΔNと4 すると、屈折率勾配はΔN/Δtγ−1o(1/’O)
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13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。尚ΔN/△を値は負値のみでない
発熱要素1の加熱部1aが発熱して液層2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
1のその能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1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l→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lの表面で反射(発熱要素l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。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。
散乱1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、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l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D
E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1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にょって加熱されていない(発熱要素l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1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
l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、本実施例では、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CB)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lo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DE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10は
用いられない。但し、発熱体層lOについては後述する
ので、第2図(B)においては発熱体層lOはないもの
として説明する。また、これら圧力吸収膜9や発熱体層
lO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DE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
厚敷用程度なので、概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−・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、
−・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
あるが否かは問わない、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!31)6aを照射するど
、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、液温が上昇して、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1
3を通過する時、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ツ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6つまり、透明保護板3及び液層2を輻射線6
a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1表示の消去は液層加熱部1
3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
は向上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量を異なら
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0.51L−100用位
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Hするし
、ある種の不可抗力的な車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(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との間に、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lO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10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
化する場合が太きい。
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、##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
如伺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
に応し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シュリ
ーレンレンズ11によって第2格子7bの各バーの上に
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上に到達する。従って、表示素子DEの液層加熱部1
3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上に得られる。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itb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7c」二に集光する。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上に入射光14は全く到達しない、しかし、表示素
子DH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[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により集光源に集
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rDE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、表示素子DEへの入射光14は
表示素子DEによって反射され、この反射された光は入
射光14と同じく平行光で集光レンズllb金介して集
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上に到達する。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上に得られる。
また、このスクリーン−E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、ll′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すれ、レンズl
leを介し、垂直スキャナー16どしての回転多面鏡、
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6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f’−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トバルブ式投写装
置の概略構成図である。光源14’がらの光束は、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flb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Ili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にこで
は、発熱体層10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)以外の箇所での反則光(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
を通じて列へ出てゆく。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l l’によってスクリーン12土に結像される。
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、本発明に係る表示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光変調器20は駆動し、レーザ光
源21より出用〜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。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10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1198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1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(B)及び緑色フンルタ部(
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1
3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CB)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が
形成ξ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1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。
第12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枚のグ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
熱部材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はインジウムのティン
嗜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れる。
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XJL、Xm。
X n 、 X o 、 X pの針軸の発熱抵抗線(
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。−力
、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Tr(〜Tr3を
オンすることにより、これらトランジスタTrI−Tr
3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13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1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。
す・ 製作−rN、が簡単になり1歩留りが向上する。
22  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)
を代用することが可能である。111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μs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、ニ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AJJなどの良導体で構成する方が好まし
いと言えるか、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。
5416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、46
c。
46dは何れも列導線であり、47a、47b。
47c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−・部に通電が為されて発熱する。
この様にして、行導線及び列導線の任意の(行・りII
)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、ドツトマトリ
・ン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1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4?a、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S r 02 +5i3
Nt+ 等の絶縁II! (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。釘軸選択回路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101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47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。
102 b、 ・・・・(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は釘軸選択回路103及びタリ輔
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は画像制御信号東出力することによ
って、釘軸選択回路103がどの竹輪を選択すべきかを
指令し1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釘
軸選択回路103は材軸駆動回路101のいずれかを介
して特定の竹輪(行導線)を選択(スイッチ舎オン)す
る。例えば、釘軸選択回路103が行導線Xpを選択す
ればXp行選択信号を発し、それを受けて材軸駆動回路
102 X pは、行導線Xpに対しても釘軸駆動信号
を入力する。−・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
所定の列軸(列導線)を選択する。例えば、列軸選択回
路104が列導線Yeを選択すれば、列軸駆動回路10
2Ye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。
竹輪の選択と列軸の選択が同期してなされれば1本例の
場合1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、釘軸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lot、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1−説明した発熱素子を利用したマトリ・・・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lI!9を用いるごともできるし、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と反則fi8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(G)や青色フィル
タ部CB)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
トやライン)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゛電子スイッチに夫
々接続されている。この電子スイフ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源57r
の光の方向と同方向に向けるためのものである。55は
シリンドリ力ルレンス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’七にライン状に赤色光源57r、緑色光源57g、
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上に結電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7
C上に集光される。52は1/ンズ、53は光偏向器の
1例とじてのガルバノミラ−258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・−ノミ
ラ−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ヒ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。
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
02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膜を用いる場合は、
反射膜と発熱素子との間に5i02等の絶縁層の薄膜を
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ック図である。表示素子DE
が長時間、連続駆動されるときは、素子DE内の液層2
は蓄熱により徐々に好温して、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83、液化室6
4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、不側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P:!t2から循環路65を経て気化室63Δ、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、叙上の効
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、減圧手段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
ファ二/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Jニリ時間と呼
ぶことにすると、立上り時間は10μsec、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0.591
1  cal/go deg at  20℃)、エチ
ルアルコール(同78℃、同0.58 cal/g* 
deg at25℃)、n−プロピルアルコール(同9
7°C1同0.588  cal/g・deg at 
 25℃)、イソプロピルアルコール(同82℃、同0
.589  cal/g・deg at20℃)、n−
ブチルアルコール(同118℃、同0.563  ca
l/g・deg at  25°C)、ヘキサン(同1
28℃、同o、5o5cal/g # deg at 
 25°C)、ペンゼ〉′(同80℃、同0.25 c
al/go deg at25℃)、トルエン(同11
0℃、同0..269cal/go deg at  
25℃)、キシレン(同144、同0 、387  c
al/gIIdegat  30°C)、四塩化炭素(
同77℃、同0.207  cal/g ・deg a
t  2PC)、エチレングリコール(同198°C1
同0.5819cal/g・deg ) 、グリセリン
(同290”C!、同0.589  cal/g−de
g )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℃、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 *  deg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、
四塩化炭素等の低清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
等の高清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℃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1o1、同11
0、同152、C,1,アシッドレッドl、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16
0、同171、同187、C,1,アシアンレッドバイ
オレット5、同7、同ii、c、■、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,アンットイエローl、
回13、同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 、 7シ7 )ブルー1
5等が拳げられる。
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i; ’
r・に観察眼を近ずけて見れば1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イは前述
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−Lに結像投影しても画像
表示できるものである。
以上に詳説した通り、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)1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
ーシゴンを含む動画の表示が容易にできる。
・(3)0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
ることかでさる。
(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債れ
ている。
(6)、広範囲な駆動方式に適応できる。
(7)、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
る電力か少なくて済み、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。
(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。
(8)、蒸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IRl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1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、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図は未発lJJの応
用例としての表示装置のブロック図、第1O図は輻射線
による作像信号の入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、
ドツト中う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。 に発熱要素      2:液層 3:透明保護板     4:照明光 5:基板        6:輻射線吸収層[(a+輻
射線       7:格子7a:第1格子     
7b:第2格子7c、7d:遮光フィルタ   8:反
射膜9:圧力吸収膜     l〇二発熱体層11:シ
ュリーレンレンズ 11′:結像レンズ11a:レンズ
       llb:集光レンズ12ニスクリーン 
    13:液層加熱部14二人用光       
14′:光源15:コールドフィルタ  18:垂直ス
キャナー17:水平スキャナー   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:し〜・
ザビーム 28: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:赤チヤンネル投射装置 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       41.42二発熱抵抗線4
5:発熱抵抗層 4Ba、48b、48c、・・・・:列導線47a、4
7b、47c、・・・・二行導線48:交叉部    
   48:発熱体50a、50b、:電極   51
:線形発熱素子53:カルパノミラー 54ニジリントリカルレンズ 55:@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       
64:液化室65:循環路       1o1:針軸
駆動回路102:列軸駆動回路    103:針軸選
択回路104:列軸選択回路    105:画像制御
回路DE=表示素了 特許出願人   キャノン株式会社 (A)              (B)I¥1図 第  2  図 第  4 1 第   5  図 第  9  図 第  10  閤 2 第  13   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 東京都太田区下丸子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の複数点
    を該液層の物性を変化させ且つ該液層に沸騰が生じない
    程度に加熱して複数の画素としての加熱部を形成し、該
    画素を集合して顕画がすることを特徴とする画像表示方
    法。
JP57182889A 1982-10-20 1982-10-20 画像表示方法 Pending JPS5974529A (ja)

Priority Applications (1)

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JP57182889A JPS5974529A (ja) 1982-10-20 1982-10-20 画像表示方法

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4635082A (en) * 1984-05-17 1987-01-06 Xerox Corporation Thermo-optic light modulation array

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US4635082A (en) * 1984-05-17 1987-01-06 Xerox Corporation Thermo-optic light modulation array

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