JPS6217207B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は光導電膜積層光書込液晶ライトバルブ
装置に関し、特に光書込液晶ライトバルブ装置を
構成する駆動手段に関する。

ライトバルブ装置を投射型として用いた場合、
スクリーン上に大きな映像が写し出される。この
投射型ライトバルブ装置は、多数の人々に、即時
性のある情報を提供できるといつた点で、利用価
値の高い表示装置であるが、現在市販されている
投射型ライトバルブ装置は、価格が高い為、普及
していない。近年、液晶を用いた安価な投射型光
書込液晶ライトバルブ装置が開発され、今後の利
用技術の進展が期待されている。現在、開発中の
投射型光書込液晶ライトバルブ装置のうち、光導
電膜が積層されたコレステリツク−ネマチツク相
転移型の電気光学効果を利用したものは、動画表
示が可能である、高速画像切換が可能である、光
書込された画像が蓄積される、といつた利点を有
する。

本発明の目的は、コレステリツク−ネマチツク
相転移型の電気光学効果を利用した光導電膜積層
光書込液晶ライトバルブ装置において、高速光書
込が可能となる駆動手段を有する光書込液晶ライ
トバルブ装置を提供することにある。

本発明の光書込液晶ライトバルブ装置は、一方
の基板の内面に光導電膜を形成した二枚の電極基
板でコレステリツク−ネマチツク相転移型の液晶
を挾持した構造の光書込液晶ライトバルブ素子
と、該液晶ライトバルブ素子の駆動手段と、前記
液晶ライトバルブ素子に映像情報を入力するた
め、光書込液晶ライトバルブ素子の光導電層が設
けられている電極側に映像情報を有する光を照射
するように設けられた撮像光学系とから構成され
ており、該撮像光学系により前記光導電膜上に形
成した前記映像情報に対応する光学パターンによ
つて前記光導電膜を作動させ、前記駆動手段によ
つて液晶に印加される電圧値に前記光学パターン
に対応した変化を生じさせることにより前記液晶
ライトバルブ素子に前記映像情報を書込む方式の
光書込液晶ライトバルブ装置であり、前記駆動手
段は、前記、液晶ライトバルブ素子に印加する電
圧値が、液晶ライトバルブ素子に入力する映像情
報の切換え時に、一定時間０〜数ボルトの値にな
り、また映像情報が連続的に変化する場合には、
液晶ライトバルブ素子に印加する電圧値が、周期
的に一定時間０〜３ボルトの値になるように設定
されている。

以下、本発明について実施例を用い詳説する。

第１図は、一実施例の投射型光書込液晶ライト
バルブ装置の構成を模式的に示したものである。
光書込液晶ライトバルブ素子１に撮像光学系２よ
り、映像情報を書与え、且つ駆動手段３により、
光書込液晶ライトバルブ素子１に交流電圧を印加
することにより、映像が液晶ライトバルブ素子１
に書き込まれる。この書き込まれた映像を投射光
学系４によりスクリーン５上に結像させる。

光書込液晶ライトバルブ素子１の構造を模式的
に第２図に示す。透明電極基板６，７には、透明
電極８，９が被覆されており、この一対の透明電
極間に、液晶層１０、誘電体ミラー１１、光遮へ
い膜１２、光導電層１３がある。液晶層１０は、
ブトキシ・ベンジリデン・シアノアニリン（略称
BBCA）とメトキシ・ベンジリデン・シアノアニ
リン（略称MBBA）と、コレステリール・クロラ
イド（略称CC）を各々重量パーセントで20、
70、10の割合に混合した液晶材であり、透明電極
基板８と、誘電体ミラー１１の各々が液晶層１０
と接する面には垂直配向処理が施されている。液
晶層に電圧を印加すると、コレステリツク−ネマ
チツク相転移の電気光学効果により、液晶分子の
配列状態が変化する。液晶層厚を10μｍにすれ
ば、18ボルト以上の電圧を液晶層に印加すると、
液晶分子は、透明電極基板面に垂直に配列する
（以下、Ｈ状態と呼ぶ）が、3.5〜15.5ボルトの電
圧を液晶層に印加すると、液晶分子は、不規則な
配列をし、（以下、Ｆ状態と呼ぶ）光を散乱す
る。液晶分子がＨ状態にある時、液晶層に印加さ
れている電圧を０にすれば、Ｈ状態から非常に弱
い光散乱を生じる配列状態（以下Ｓ状態と呼ぶ）
へ遷移する。一方、液晶分子がＦ状態にある時、
液晶層に印加されている電圧を０にすれば、Ｆ状
態から、Ｆ状態と同程度の光散乱の配列状態（以
下Fo状態と呼ぶ）へ遷移する。Ｓ状態及びFo状
態は、映像が蓄積されている状態である。

Ｈ状態は、電界で誘起されたネマチツク相であ
り、Ｆ状態、Fo状態、Ｓ状態はコレステリツク
相である。光導電層として、CdSスパツタ膜を用
いれば、光が照射された個所は、比抵抗率が下が
り、光が照射されない個所は、比抵抗率が変化し
ない。CdS膜の光照射部と非光照射部の比抵抗率
の違いを利用して液晶ライトバルブ素子に印加す
る電圧を変化させて、駆動する。すなわち、液晶
ライトバルブ素子に駆動手段により一定の電圧を
印加しておき、撮像光学系により映像情報光が液
晶ライトバルブ素子に照射されると、この映像情
報に応じてCdS膜に光照射部と非光照射部とが生
じ、比抵抗率の異なる部分ができる。このため光
照射部と非光照射部の印加電圧に変化が生じる。
このように光照射の有無により液晶ライトバルブ
素子に印加する電圧を変化させて液晶の相状態を
変え、映像情報の書き換えを行なう。尚、映像情
報が変化する際に、駆動手段より液晶ライトバル
ブ素子に印加する電圧はOVとなるようになつて
いる。この実施例ではCdS膜の光照射部に対応す
る液晶層に印加される電圧V₁、及びCdS膜の非光
照射部に対応する液晶層に印加される電圧V₂を
各々50〜100V、８〜12ボルトとした。

高速光書込が可能な駆動手段について以下詳細
に述べる。第３図は、映像情報の切換の際に駆動
手段が発生する電圧を示したものであるが、図に
示す様に、映像情報Ａから映像情報Ｂへの切換時
に、10ミリ秒の間、電圧値を０にする。電圧を０
にする事により、Ｈ状態からＦ状態への液晶分子
の配列遷移時間を短かく（約30ｍsec.）できる。
電圧を０にしない場合の前記遷移時間は、数秒で
ある。映像情報Ａから映像情報Ｂへの切換の際、
液晶層の各点の液晶分子の配列状態は、Ｈ状態か
らＨ状態へ、Ｈ状態からＦ状態へ、Ｆ状態からＦ
状態へ、Ｆ状態からＨ状態への遷移のうちいずれ
か一つの遷移をするが、第４図はこれらの遷移に
おける液晶層の各点に印加される電圧値と正反射
光の強度変化の関係を模式的に示したものであ
る。ａ図は、Ｈ状態からＨ状態への遷移である
が、映像情報の切換の際に、正反射光は、１５−
１に示す様に一瞬散乱するが、散乱強度が弱く、
又、散乱する時間が短いので、目視観察では、散
乱状態をほとんど検知できない。ｂ図は、Ｈ状態
からＦ状態への遷移であるが、30ミリ秒程度の時
間で遷移する。ｃ図は、Ｆ状態からＨ状態への遷
移であるが、30ミリ秒程度の時間で遷移する。ｄ
図は、Ｆ状態からＦ状態への遷移であるが、１５
−４で示す様に、映像情報の切換の際に正反射光
の散乱強度は、一瞬弱まるが、目視観察では検知
できない。以上、述べた様に、実施例では、30ミ
リ秒の早さで映像を切り換えることが出来る。Ｆ
状態あるいはＨ状態で電圧Ｖを０にすれば、光書
込液晶ライトバルブ素子に書込まれた映像は、蓄
積される。

次に、映像情報が連続的に変化する場合の実施
例について述べる。この実施例における投射型光
書込液晶ライトバルブ装置の構成及び光書込ライ
トバルブ素子の構造は、前述の実施例と同じであ
る。この実施例では、駆動する手段の発生する電
圧は、第５図に示す様な、同期的に10ミリ秒の間
電圧値が０になる。一周期の時間は、前述の実施
例で述べたＨ状態からＦ状態への、あるいは、Ｆ
状態からＨ状態への遷移時間のうち長い方の時間
以上に設定する。この実施例では、前述の実施例
と同じ光書込液晶ライトバルブ素子を用い、一周
期の時間を30ミリ秒とした。上述した事から明ら
かな様に、映像情報の変化が、30ミリ秒よりも遅
い切換時間であるものについては、この実施例が
有効となる。

以上、映像情報が、断続的に変化する場合と、
連続的に変化する場合の実施例について述べた
が、二つの実施例に用いた液晶材料及び駆動手段
が発生する電圧の各数値は、本発明の特許請求の
範囲を制限するものではなく、本発明に用いる液
晶材料は、正の誘電異方性をもつたコレステリツ
ク−ネマチツク混合液晶であればよく、従つて駆
動手段が発生する電圧の各数値も使用する液晶材
料によつて異なる。又、光書込液晶ライトバルブ
素子において、実施例では液晶層と接する面が垂
直配向処理が施されているが、この処理は、液晶
ライトバルブ素子に映像の蓄積機能を持たせるた
めに施されたものであり、この蓄積機能を必要と
しない場合は、この処理を施こす必要はない。
又、二つの実施例では、駆動手段が発生する電圧
値を、一定時間０ボルトにしたが、数ボルト以下
と比較的低い電圧値に設定した場合も、Ｈ状態か
らＦ状態への早い遷移が得られる。この数ボルト
という値は使用する液晶材料によつて若干異なる
が、発明者の実験によると数多くの液晶材料に対
して３ボルト以下の電圧値に設定すると、Ｈ状態
からＦ状態への早い遷移が得られることが確認さ
れている。前述の如く、印加電圧が3.5〜15.5ボ
ルトの場合には液晶分子はＦ状態の配列をとるよ
うになるので、上述の一定時間の間印加する０乃
至数ボルトの電圧値が３ボルトを越えると、低電
圧印加の効果が消減してＨ状態からＦ状態への直
接遷移が生じ、この遷移時間は前述の如く数秒を
要するようになる。又、実施例では、映像情報の
切換え直後の10ミリ秒の間電圧値を０にしたが、
映像情報の切換え直前のあるいは、切換えをはさ
んだ一定時間電圧値を０にしてもよいことは言う
までもない。

【図面の簡単な説明】

第１図は、一実施例の説明に用いる投射型光書
込液晶ライトバルブ装置の構成を示す模式図、第
２図は、第１図の投射型光書込液晶ライトバルブ
装置を構成する光書込液晶ライトバルブ素子の構
造を示す模式図、第３図は、映像情報の切換えの
際に、駆動手段が発生する電圧値の変化を示した
図、第４図は、映像情報の切換えの際に、液晶層
の各点に印加される実効電圧値と、正反射光強度
の関係を示した図、第５図は、映像情報が連続的
に変化する場合の駆動手段が発生する電圧値の周
期的な変化を示した図。 １は、光書込液晶ライトバルブ素子、２は、撮
像光学系、３は、駆動手段、４は、投射光学系、
５は、スクリーン、６，７は、透明電極基板、
８，９は、透明電極、１０は、液晶層、１１は、
誘電体ミラー、１２は、光遮へい膜。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 一方の基板の内面に光導電膜を形成した二枚
   の電極基板でコレステリツク−ネマチツク相転移
   型の液晶を挾持した構造の光書込液晶ライトバル
   ブ素子と、該液晶ライトバルブ素子の駆動手段
   と、前記液晶ライトバルブ素子に映像情報を入力
   するための撮像光学系とから構成され、該撮像光
   学系により前記光導電膜上に形成した前記映像情
   報に対応する光学パターンによつて前記光導電膜
   を作動させ、前記駆動手段によつて液晶に印加さ
   れる電圧値に前記光学パターンに対応した変化を
   生じさせることにより前記液晶ライトバルブ素子
   に前記映像情報を書込む方式の光書込液晶ライト
   バルブ装置において、前記駆動手段は、前記液晶
   ライトバルブ素子に印加する電圧値が、映像情報
   の変化に伴い一定時間０〜３ボルトとなることを
   特徴とする光書込液晶ライトバルブ装置。 ２ 映像情報が断続的に変化する場合には前記駆
   動手段は、前記液晶ライトバルブ素子に印加する
   電圧値が、映像情報の切換え時に０〜３ボルトと
   なる特許請求の範囲第１項記載の光書込液晶ライ
   トバルブ装置。 ３ 映像情報が連続的に変化する場合には前記駆
   動手段は、前記液晶ライトバルブ素子に印加する
   電圧値が周期的に一定時間０〜３ボルトとなる特
   許請求の範囲第１項記載の光書込液晶ライトバル
   ブ装置。