JPS6045406B2 - 投射型液晶表示装置 - Google Patents

投射型液晶表示装置

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JPS6045406B2
JPS6045406B2 JP6060377A JP6060377A JPS6045406B2 JP S6045406 B2 JPS6045406 B2 JP S6045406B2 JP 6060377 A JP6060377 A JP 6060377A JP 6060377 A JP6060377 A JP 6060377A JP S6045406 B2 JPS6045406 B2 JP S6045406B2
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JP
Japan
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liquid crystal
crystal cell
electric field
transparent
projection type
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JP6060377A
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JPS53145654A (en
Inventor
千束 谷
敏彦 上野
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NEC Corp
Original Assignee
Nippon Electric Co Ltd
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Publication date
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、液晶の電気熱光学効果を利用した投射型液晶
表示装置に関する。
従来公知の、液晶の電気熱光学効果を利用した投射型液
晶表示装置は、コレステリツクあるいはスメクチツク液
晶の電気熱光学効果、すなわち液晶に電界を印加したま
ま加熱・冷却した時に生ずる液晶の透明化および電界を
印加せずに加熱・急冷した時に生ずる液晶の光散乱不透
明化を利用したもので、従つて白黒表示しかできなかつ
た。
本発明の目的は、上述した従来装置の欠点を改善したカ
ラー表示が可能な新規な投射型液晶表示装置を提供する
ことにある。本発明の要旨とするところは、平行配向処
理を施した一対の透明電極基板間に、多色性色素を添加
したスメクチツク液晶を充填した液晶セルと、この液晶
セルに電界および熱を供給する為の電源および加熱手段
と、投射光学系とを備えた投射型液晶表示装置において
、まず前記液晶セルを加熱し、次に液晶に電界を印加し
たまま冷却することにより、電界除去後も蓄積された透
明な液晶状態を生成し、さらにこの蓄積透明液晶領域中
に前記加熱手段により熱線を走査照射して熱励起による
着色パターンを生成し、この液晶セルを前記投射光学系
により投射表示する点にある。
次に本発明についてさらに詳しく図を参照しつつ説明す
る。
まず、本発明の一実施例に用いる液晶セルについて述べ
る。
液晶セルの断面構造を模型的に第1図に示す。第1図に
おいて、酸化インジウムの如き透明電極1、2を付設し
た一対の透明基板3、’4の間にスメクチツク液晶5が
充填されている。両基板3、4の間隙はマイラ−フィル
ム等のスペーサーおよび固着剤6によつて一定に保持さ
れている。前記透明基板3、4は、可視光に対してはも
ちろん赤外光線、すなわち熱線も透過するような物質、
例えば石英やセレン化悪鉛等が好ましいが、使用する赤
外光線波長によつては通常のガラスでも構わない。透明
電極1、2が付設されているこれらの両基板3,4の内
側表面には、液晶分子を基板と平行かつ一定方向に配向
せしめるための所謂平行配向処理が施されている。この
平行配向処理には、ラピング法、斜目蒸着法あるいはさ
らに配向処理剤を塗布する方法等があり、いずれの方法
でもよいが本実施例ではラピング法を用いた。ラピング
法の場合には、通常、液晶分子の長軸がラピング方向と
平行に配列する。使用するスメクチツク液晶5は、誘電
異方性が正で、多色性色素を添加したものである。
誘電異方性が正のスメクチツク液晶材は種々あるが、本
実施例ではメトキシベンジリデンブチルアニリンとペン
チルシアノビフェニールの重量比3:2の混合液晶組成
物を用いた。この混合液晶組成物を室温でスメクチツク
相を呈し、35〜46℃ではネマチツク相、46゜C以
上ては等方性液体となる。添加する多色性色素は、色素
分子の長軸が光の電界ベクトル方向と平行な場合にはそ
の光を吸収し、垂直な場合には吸収しない性質を有する
ものである。このような多色性色素も、メチルレッド、
インドフェノールブルー等種々のものが知られているが
、本実施例では次に示すような分子構造のものを使用し
た。色素の添加濃度は0.1〜1.0%位である。
このような構成の液晶セルは次に説明するような現象を
示すことを筆者らは見い出した。液晶セル内の液晶は、
青色を呈しているが、直,線偏光板等によりラピング方
向と電界ベクトル方向が平行な直線偏光を照射すると一
層鮮かな青色を呈する。
これは、第1図に示す様に、液晶分子がラピング方向と
ほぼ平行に配列し、これに伴つて色素分子8も基板3,
4と平行かつ同一方向に.配向しているためと考えられ
る。次に、この液晶セル全体を、適当な加熱手段で液晶
がネマチツク相あるいは液体となるまで加熱した後、適
当な電源により数KHz程度の交流電界を液晶に印加し
たまま冷却して再びスメクチツク・相にもどすと、液晶
は無色透明となり、この無色透明状態は電界を除去して
も持続蓄積される。
上記印加電界強度は、液晶がネマチツク相において垂直
配向するに必要な大きさ以上である。この状態は、印加
電界と液晶分子の誘電異方性との相互作用により、第2
図に示すように、液晶分子9および色素分子10が基板
と垂直に配列することにより生じたものと考えられる。
次に、この無色透明蓄積状態の液晶セルの一部分に、適
当な加熱手段からの熱線、例えばYAGレーザー光線を
照射して加熱した後冷却すると、レーザー光線照射部分
は青色を呈し、前述の場合と同様に直線偏光のもとでは
より鮮かな青色を示゛す。
この状態は、第3図に示すように、熱線11により局部
的に加熱された領域12では、液晶は一旦ネマチツク相
もしくは液体になつた後冷却されて再びスメクチツク相
にもどる時、基板の平行配向処理効果により液晶分子1
3および色素分子14の配列方向が基板と平行かつ同一
方向となるために生じたものと考えられる。なお、この
状態において光散乱も若干生じるが非常に弱い。このよ
うに、電界を印加せずに加熱急冷した後も、光散乱を殆
んど生じない透明な状態(2色性色素が添加されている
場合は光散乱を伴わない強い着色状態)、すなわち液晶
分子(および2色性色素)が基板表面になされた配向処
理方向とほぼ同方向に均一に配向した状態の形成は、通
常のスメクチツク液晶材一例えば最も代表的なものとし
てはシアノ・オクチル・ビフェニ−ルーすなわちA型の
スメクチツク液晶材では得られず、本実施例で用いた様
な、少くともアルコキシ・ベンジリデン◆アルキル●ア
ニリンとシアノ●ビフェニール液晶化合物とを含む混合
スメクチツク液晶材において得られる。この様なスメク
チツク液晶はおそらくH型を推定されるが確かではない
。上記効果については、発明者らによる論文1アプライ
ド・フィジックス・レターズ、■01.33,N0.4
,p.275〜,197&甲ョに詳しく報じられている
。なお、従来のスメクチツク液晶では、加熱・急冷後は
、液晶分子の配向が無秩序な強い光散乱状態となり、2
色性色素を添加した場合は色素分子も無秩序な配向とな
るので光吸収効率が低く弱い着色しか得られない。従つ
て、上述した熱線による液晶の局部加熱を、熱線を適当
に走査することにより所望のパターン状に行えば、液晶
セルには着色されたパターンが蓄積される。
この熱線励起による着色域の空間的分解能は、液晶セル
の構造および熱線ビーム径を適切なものとすることによ
り数十μm程度にするとが可能である。従つて、この液
晶セルを投射拡大することにより、大面積、高解像度の
カラーディスプレイを実現することができる。次に、上
述した液晶セルを用いた投射型液晶表示装置の一実施例
の構成について述べる。
第4図は投射型液晶表示装置一実施例の構成の概略を示
す。本装置は、第1図で示した構造の液晶セル15と、
光源16、直線偏光板23、投射レンズ17およびスク
リーン18等とから構成される投射光学系と、YAGレ
ーザー等から成る熱源19、ミラーカルバノメータ等に
より成る偏向器20、熱線書き込み用レンズ21および
ダイクロイックミラー22等から構成される加熱書込手
段と、液晶セル15に電界を印加するための電源24と
により構成されている。本投射型液晶表示装置の動作に
ついて説明すると、まず、熱源19(あるいは他の適当
な加熱手段)により液晶セル15全面を加熱した後、電
源24により液晶セル15全面に適当な電界を印加しな
がら冷却する。
冷却の後、前記電界は除去する。このような操作により
、前述した様に、液晶セル15は透明な状態に蓄積され
る。次に、熱源19からの熱線25が、偏向器20によ
り情報入力に応じて偏向され、レンズ21およびダイク
ロイックミラー22を経て液晶15に照射される。この
操作により、液晶セル15に、情報パターンが書き込ま
れる。次に、液晶セル15に書き込まれた情報パターン
を、光源16、直線偏光板3、レンズ17によりスクリ
ーン18上に投射表示する。直線偏光板23の偏光方向
は前述した様に液晶セル15のラピング方向とほぼ一致
させてある。なお、この直線偏光板23は使用しなくて
もよく、カラーコントラストは直線偏光板使用の場合に
比べ多少低下するが、表示明度は向上する。液晶セル1
5に書き込んだパターンの消去は、液晶セル15に電界
を印加して、必要に応じ液晶セル15の全面もしくは一
部を加熱冷却すれぱよい。このような一連の操作により
、投射型カラー表示が得られる。以上、詳しく説明した
様に、本発明は見易い投射型カラー表示を可能にし、工
業的価値大なるものがある。
なお、本発明の実施に当つては、前述した一実施例に限
らず、液晶セルの構成あるいは加熱書込み手段、光投射
手段等において種々の変形が可能であることは言うまで
もない。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明の一実施例に用いる液晶セルの構造を
示す概略図、第2、第3図は、第1図の”液晶セルの動
作を説明するための概念的略図、第4図は本発明の一実
施例てある投射型液晶表示装置の構成を示す略図である
。 1,2・・・・・・透明電極、3,4・・・・・・透明
基板、5・・・・液晶、6・・・・・・スペーサー、7
・・・・・・スメクチッ.ク液晶分子、8・・・・・・
色素分子、15・・・・・・液晶セル、16・・・・・
・光源、17・・・・・・射レンズ、18・・・スクリ
ーン、19・・・・・・熱源、20・・・・・・偏向器
、21・・・・・・書き込み用レンズ、22・・・・・
ダイクロイックミラー、23・・・・・・直線偏向板、
24・・・・・・電源、ノ25・・・・・・熱線。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 平行配向処理を施した一対の透明電極基板間に多色
    性色素を添加した少くとも、アルコキシ・ベンジリデン
    ・アルキル・アニリンとシアノ・ビフェニール液晶化合
    物とを含む混合スメクチツク液晶を充填した液晶セルと
    、この液晶セルに電界を印加するための電源と、熱を印
    加し書込むための手段と、液晶セルに書込まれたパター
    ンを投射する光学系とを含み、まず前記液晶セルを加熱
    し、次に液晶に電界を印加したまま冷却することにより
    電界除去後も蓄積された液晶の透明状態を生成し、さら
    にこの蓄積透明液晶領域に前記加熱書込み手段により着
    色パターンを生成し、前記投射光学系により投射表示す
    ることを特徴とする投射型液晶表示装置。
JP6060377A 1977-05-24 1977-05-24 投射型液晶表示装置 Expired JPS6045406B2 (ja)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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