JPS6222136B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はライトバルブ式投写装置に関するもの
であり、特に液晶を用いて画質の良い投写装置を
構成する事及び単一のライトバルブでカラー表示
の行える投写装置を構成する事を目的とするもの
である。

近年、投写型の大画面表示装置の開発が盛んと
なり、教育、産業用のみならず家庭用大画面テレ
ビジヨン受像機という新市場も期待されている。
数多くの投写型デイスプレイシステムが報告され
ているが、特に液晶を応用した投写システムが注
目される。

液晶を応用したライトバルブとしては、実時間
の動画表示、画像蓄積等を目標として光導電層と
液晶層を組み合わせて二次元光学画像で書き込む
方式のものや、レーザー光で書き込む方式のライ
トバルブの研究が活発である。上記の様な方式の
ライトバルブでは、光増幅、波長変換素子として
の機能を有し、高解像度の画像投写装置の期待も
出来るが、画像の書き込みに投写系とは別の光学
系を必要とし、特に動画を表示する場合はブラウ
ン管等を書き込み画像源として用いなければなら
ず、装置としても大規模なものとなるといつた欠
点がある。従つて、コンパクトな投写装置を構成
する際には、電気信号で直接画像を書き込む方式
のライトバルブが要求される。液晶層に電気的な
信号で画像を書き込む方式としては、ｘ方向、ｙ
方向にストライプ状の電極で構成された二枚の電
極基板でマトリクスを構成し、電極間に液晶を配
置し、表示すべき電極間に液晶の閾値以上の電圧
が印加される様に電気信号が供給されるマトリク
ス方式、あるいは片方の基板に絵素電極を構成
し、しかも各絵素毎に独立して半導体等でスイツ
チング素子を設け、線順次で走査する方式、また
は各絵素電極に電気的に接続された電極を電子ビ
ームで走査する方式等が提案されている。上記の
方式と、液晶の動作モードとして動的散乱モード
やツウイストネマチツクモードを応用した直視型
の画像表示素子も開発されており、TV画像の表
示も行われている。これらの方式をライトバルブ
に適用するという試みは、米国のRCA社により
電子ビーム走査のピンマトリクス管を応用して発
表されている。しかしながら、DSモードを利用
しているので、光利用率が悪く画面が暗く、高コ
ントラストが得られていない。高コントラストを
得るためには液晶の電界効果モードを利用すれば
よいが、偏光板等を必要とするので、画質が悪化
する事は必至である。さらに上記の様な方式で
は、単のライトバルブでカラー表示を行う事が不
可能である。

本発明は、従来の電気信号書き込み方式の液晶
ライトバルブの欠点を克服し、画質の良い、明る
く、しかも単一素子でカラー表示も出来るライト
バルブ式投写装置を提供するものである。

本発明の構成は、二枚の電極基板間に均一に配
列された液晶層に、空間的に一定周期の電圧を印
加して、液晶層に生じる空間周期を有する屈折率
分布の形成する位相回折格子の光回折現象を応用
して、シユリーレン光学系を用いて回折光を投写
するものである。本発明の詳細を実施例を用いて
説明する。

＜実施例 １＞ 第１図は本実施例に用いた液晶ライトバルブの
概略図である。１は透明なガラス基板、２は20μ
ｍピツチのストライプ状に形成された酸化インジ
ウム透明導電膜、４は各絵素電極をなすアルミニ
ウム膜、５は各絵素子毎にスイツチング素子が形
成されているSOS基板、３及び６は液晶分子を配
向させるためのSiO斜め蒸着膜、７はホモジニア
ス配向した正の誘電異方性を有するネマチツク液
晶である。

第２図イ，ロは、SOS基板５上に形成されたマ
トリクス状の電極及びスイツチング素子の拡大概
略図及び各絵素の回路図を示す。４７，４８はＸ
及びＹ軸の電極リード線、４９は絵素子の反射電
極、５１はFETのスイツチング素子、５２は各
絵素毎に基板上に形成されたキヤパシタンス、５
３は絵素電極上に配置される液晶を示す。４７の
電極リード線に画線信号が供給され、４８の電極
リード線に線順次にゲート信号が加えられる事に
より絵素電極と対向電極間に電圧が印加され、液
晶５０が応答するという原理である。そして、表
示すべき絵素電極と対向するストライプ状電極間
に電圧が印加されると、表示すべき絵素電極上の
液晶層に周期的な電圧が印加され、表示絵素部が
光回折を起こす様になる。以上のライトバルブを
第３図に示す様に投写系に設置する事により、ラ
イトバルブに入力された画像信号に対応する投写
画像が得られる。８の投写光源から発した投写光
は、９のコンデンサレンズで１０のミラーに集束
され反射し、１１のシユリーレンレンズで平行光
線となつて１２のライトバルブに照射される。１
３の表示されない絵素電極に照射された光は回折
を受けず反射して、１０のミラー兼シユリーレン
ストツプで遮光される。１４の表示されている電
極に照射された光は回折されて反射し、１１のレ
ンズにより拡大されて１５のスクリーン上に投写
される。

以上が本発明の基本的な動作原理であるが、ラ
イトバルブの動作電圧は液晶の電界効果を利用し
ているので、３〜6V程度であるためSOS素子で
も充分に駆動する事が出来、また光の回折を利用
してシユリーレン光学系で投写しているので本質
的に明るく、高コントラストな品質の良い投射画
像を得る事が出来た。

＜実施例 ２＞ 本実施例は米国RCA社のピンマトリクス管と
同様の書き込み方式であり、液晶としてFEタイ
プのものを用い、対向基板としてストライプ状の
透明電極基板を用いた。第４図にその概略図を示
す。１６は真空管、１７は電子銃、１８は偏向ヨ
ーク、１９は絵素電極基板で、２０の絵素電極の
リード部が裏面に到達している。２１は液晶層、
２２は対向基板である。投写光学系及び投写特性
は実施例１とほぼ同様である。

＜実施例 ３＞ 本実施例は、実施例１のライトバルブの変形で
ある。第５図にその概略図を示す。２３は透明な
基板、２４は基板２３の全面に付着された透明電
極、２５及び２６はSiO膜、２７は液晶層、２８
は周期的なストライプ状に形成された数μｍの絶
縁層、２９は絵素電極、３０はSOS基板である。
本実施例の投写光学系及び投写特性は実施例１と
ほぼ同様である。

＜実施例 ４＞ 本実施例は上記の実施例を変形して、カラー表
示を行うものである。本実施例の特徴は実施例１
のストライプ状透明電極のストライプの方向を
RGB画像信号の加わる各絵素電極に対応させて
３種類設置している点である。第６図にライトバ
ルブの光照射面から観察した概略図を示す。３
０，３１，３２はSOS基板上の絵素電極を示し、
それぞれRGBの三色の画像信号が与えられる。
３３，３４，３５は液晶層を介して絵素電極に対
向する基板上に、異なる方向にストライプ状に形
成された透明電極の形状を示す。ライトバルブの
構造は実施例１と全く同様であるが、RGBの各
色の画像信号により液晶層に生じる回折格子によ
る光の回折方向がそれぞれ異なる様に構成されて
いる点が本実施例の特徴である。第７図に本実施
例の投写光学系の概略図を示す。投写光源３６か
ら発した光はコンデンサレンズ３７で集光され、
ピンホールスリツト３８に達する。ピンホールを
通過した光はシユリーレンレンズ３９で平行光線
となり、ライトバルブ４０に入射される。ライト
バルブで回折されて反射した光はプロジエクシヨ
ンレンズ４１によりスクリーン４２に投写され
る。一方、画像信号が与えられていない絵素部は
光回折を受けないのでプロジエクシヨンレンズ４
１によりシユリーレンストツプ４３に集光され、
スクリーンには投写されない。RGBの画像信号
に対応して異なる方向に回折される光を分離する
には、４３のシユリーレンストツプとして第８図
に示す様な形状のものを用いている。第８図で４
４に赤色を通過するフイルター、４５に緑色を通
過するフイルター、４６には青色を通過するフイ
ルターが設置され、他の部分は光遮断部である。
以上に示したようなライトバルブ及び投写光学系
を用いて、電気信号書き込み方式による単一ライ
トバルブ式のカラー投写装置が構成された。

以上の実施例に具体的に示した如く、液晶層に
電気的に形成される回折格子による光回折モード
を、従来の電気信号書き込み方式の二次元画像書
き込み式液晶素子に適用する事により、そしてシ
リーレン光学系を投写系に用いる事により、品質
の良い画像投写装置が構成され、しかも単式のカ
ラー画像投写装置も可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る投写装置における実施例
１のライトバルブの概略構成図、第２図イ，ロは
同実施例１のマトリクス状の電極及びスイツチン
グ素子の拡大概略構成図と各絵素の回路図、第３
図は同実施例１の投写系の概略構成図、第４図は
実施例２のライトバルブの概略構成図、第５図は
実施例３のライトバルブの概略構成図、第６図は
実施例４のライトバルブの概略構成図、第７図は
同実施例４の投写系の概略構成図、第８図は同実
施例４のシユリーレンストツプの概略構成図であ
る。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 光学的異方性を有する液晶層が、二次元画像
   表示のために絵素に分割された電極を有する絵素
   電極基板と対向する電極を有する対向電極基板間
   に介在し、前記液晶層に空間的に周期的な電圧が
   印加される様に前記絵素電極基板または前記対向
   電極基板が構成された電気光学素子と、前記絵素
   電極に画像信号を供給する手段からなるライトバ
   ルブ及び該ライトバルブに光照射して画像を投写
   するシユリーレン光学系とからなるライトバルブ
   式投写装置。 ２ 絵素電極に画像信号を供給する手段として各
   絵素子にスイツチング素子を設け、線順次方式で
   走査する事を特徴とする特許請求の範囲第１項記
   載のライトバルブ式投写装置。 ３ 絵素電極に画像信号を供給する手段として各
   絵素電極に電気的に接続された電極を電子ビーム
   で走査する事を特徴とする特許請求の範囲第１項
   記載のライドバルブ式投写装置。 ４ 対向電極が一定の周期をもつストライプ状に
   形成された透明導電膜である事を特徴とする特許
   請求の範囲第１項記載のライトバルブ式投写装
   置。 ５ 絵素電極または対向電極の表面に、一定の周
   期をもつストライプ状の絶縁膜が形成されている
   事を特徴とする特許請求の範囲第１項記載のライ
   トバルブ式投写装置。 ６ 液晶層に印加される空間周期的電圧の周期方
   向が絵素に対応して複数種である様に、絵素電極
   基板または対向電極基板が構成されている事を特
   徴とする特許請求の範囲第１項記載のライトバル
   ブ式投写装置。