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JPH0833548B2 - 液晶表示装置 - Google Patents

液晶表示装置

Info

Publication number
JPH0833548B2
JPH0833548B2 JP63304958A JP30495888A JPH0833548B2 JP H0833548 B2 JPH0833548 B2 JP H0833548B2 JP 63304958 A JP63304958 A JP 63304958A JP 30495888 A JP30495888 A JP 30495888A JP H0833548 B2 JPH0833548 B2 JP H0833548B2
Authority
JP
Japan
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liquid crystal
light
crystal display
image
substrates
Prior art date
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Application number
JP63304958A
Other languages
English (en)
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JPH02149823A (ja
Inventor
晃継 波多野
裕 石井
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Sharp Corp
Original Assignee
Sharp Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Sharp Corp filed Critical Sharp Corp
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Priority to EP89122130A priority patent/EP0371506B1/en
Priority to US07/443,444 priority patent/US5071230A/en
Priority to DE68918807T priority patent/DE68918807T2/de
Publication of JPH02149823A publication Critical patent/JPH02149823A/ja
Publication of JPH0833548B2 publication Critical patent/JPH0833548B2/ja
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    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL 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
    • G02F1/00—Devices 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
    • G02F1/01—Devices 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 
    • G02F1/13—Devices 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 liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/135—Liquid crystal cells structurally associated with a photoconducting or a ferro-electric layer, the properties of which can be optically or electrically varied

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  • Nonlinear Science (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Liquid Crystal (AREA)
  • Devices For Indicating Variable Information By Combining Individual Elements (AREA)
  • Optical Elements Other Than Lenses (AREA)
  • Projection Apparatus (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、液晶表示装置に関し、さらに詳しくは光反
射スクリーン上に、液晶表示手段が表示する画像を投影
し、表示させるようにした液晶表示装置に関する。
従来の技術 第６図は、光導電体層を有する液晶ライトバルブ５を
用いた液晶表示装置の第１従来例の光学的構成を示す図
である。液晶表示装置に画像を表示させるときは、CRT
（陰極線管）51に表示される画像をレンズ52を介して液
晶ライトバルブ５に入射させる。
第５図は液晶ライトバルブ５の構成を示す断面図であ
る。液晶ライトバルブ５は、ガラス基板21a,21b上に酸
化インジウム−酸化スズ透明導電性膜（ITO）から成る
透明電極22a,22bを形成し、次に透明電極22b上に光導電
体層25として非晶質水素化シリコン（a-Si:H）を形成す
る。非晶質水素化シリコンは、シランガスと水素ガスと
を原料とし、プラズマCVD法を用いて作製する。その上
に誘電体ミラー24としてシリコン／酸化シリコンの多層
膜をスパッタ法によって形成する。
次に配向膜23a,23bとしてポリイミド膜をスピンコー
トによって形成した後、ラビングによる分子配向処理を
施し、ガラス基板21a,21bをスペーサ27を介して貼り合
わせる。液晶層26としてカイラル材料を添加した混合ネ
マティック液晶を注入し封止することによって液晶ライ
トバルブ５が構成される。なお、液晶ライトバルブ５の
動作モードとしてはハイブリッド電界効果を用いる。
このような構造の液晶ライトバルブ５の透明電極22a,
22b間には、交流電源28によって電圧が印加される。ガ
ラス基板21b側から前述のようにCRT51からの画像が入射
されると、入射光量によって光導電体層25のインピーダ
ンスが変化する。これによって液晶層26に印加される電
圧が変化して液晶の配向状態が変化し、液晶層26にはCR
T51からの画像に対応した画像が形成される。
このようにして画像が形成された液晶ライトバルブ５
に光源54からの光がレンズ55および偏光ビームスプリッ
タ56を介して入射すると、この入射光は誘電体ミラー24
によって反射され、このうち液晶層26の配向状態が変化
している部分を透過した反射した光は電気光学的効果に
よって偏光方向が変化するので偏光ビームスプリッタ56
を透過することができる。この反射光はレンズ57によっ
て拡大され、これによって液晶ライトバルブ５に形成さ
れた画像がスクリーン58に投影される。
第７図は、第２従来例の液晶表示装置の光学的構成を
示すブロック図である。第２従来例は第１従来例と類似
しており、対応する構成には同一の参照符号を付す。第
２従来例では、レーザビーム59によって液晶ライトバル
ブ５に画像を形成する。
発明が解決しようとする課題 第１の従来技術では、CRT51の解像度によって液晶表
示装置が表示する画像の解像度が決まってしまうため、
解像度を向上させることは困難である。また、CRT51を
液晶表示装置内に組込む必要があるため、液晶表示装置
を小形化することは困難である。
また第２の従来技術では、レーザビームの照射面積を
小さくして、解像度を向上させることができるけれど
も、レーザビーム制御機構が収納されるべき空間が必要
であるため、液晶表示装置を小形化することが困難であ
る。
本発明の目的は、構成が小形化され、高解像度の画像
を表示することができる液晶表示装置を提供することで
ある。
課題を解決するための手段 本発明は、ほぼ全面に亘る電極がそれぞれ形成された
一対の透光性基板のうち、一方側基板上に、入射光量に
よってインピーダンスが変化するインピーダンス変化層
と他方側基板方向より入射する光を反射する光反射層と
を形成し、前記インピーダンス変化層のインピーダンス
変化により基板間に介在された液晶層に画像が形成され
る液晶表示手段と、 光源からの光を選択的に透過／遮断して前記液晶表示
手段に表示すべき画像を書き込む選択透過手段と、 から成る液晶表示装置において、 前記選択透過手段は、強誘電性液晶が介在された一対
の基板のそれぞれの内面に複数本の帯状の透明電極が相
互に平行に形成され、前記一対の基板のそれぞれの外面
には偏光板が形成された複数の液晶シャッタアレイが、
透明電極を相互に直交して配置されて成り、前記液晶シ
ャッタアレイをスタティック駆動する駆動手段が付設さ
れていることを特徴とする液晶表示装置である。作用 本発明に従えば、光源からの光は、スタティック駆動
される複数の液晶シャッタアレイによって光が選択的に
透過／遮断されて液晶表示装置に入射される。液晶表示
手段に光が入射されると、入射光量によってインピーダ
ンス変化層のインピーダンスが変化する。したがって液
晶表示手段の電極間に電圧を印加させておくと、基板間
に介在されている液晶層に印加される電圧が変化し、こ
れによって液晶の配向状態が変化する。したがって、た
とえば表示させようとする画像に対応する画素だけに光
を入射させれば、前記画像を液晶表示手段に表示させる
ことができる。
このようにして画像が表示された液晶表示手段に、前
記光とは反対側から光を入射させると、光反射層によっ
て反射される。この反射光のうち配向状態が変化した部
分を透過した光は、液晶の電気光学的効果によって偏光
方向が変化する。したがってこの反射された光をたとえ
ば光反射スクリーンなどに照射すれば、液晶表示手段に
表示されている画像を光反射スクリーン上に表示するこ
とができる。
また、選択透過手段が包含する液晶層の駆動部分を小
さくすることによって、液晶表示手段に設定される画素
毎に光を透過または遮断することができ、高解像度の画
像を表示することができる。
さらに、選択透過手段は強誘電性液晶が介在された複
数の液晶シャッタアレイをスタティック駆動することに
より構成されるので、強誘電性液晶の応答速度の速さを
生かして高速応答が可能なものとできる。また、液晶シ
ャッタアレイを構成する一対の基板のそれぞれの外面に
は偏光板が形成されているので、選択透過手段より出射
する書き込み光は散乱光ではない平行光として液晶表示
手段に入射される。従って、液晶表示装置には極めてコ
ントラストの高い画像が書き込まれることができる。
実施例 第１図は、本発明の一実施例である液晶表示装置１の
光学的構成を示す図である。光源２からの光は、選択透
過手段である液晶シャッタアレイ3,4によって選択的に
透過または遮断され、表示させようとする画像に対応し
た書込み光L1が形成される。この書込み光L1は、液晶表
示手段である液晶ライトバルブ５に与えられ、液晶ライ
トバルブ５には画像が表示される。
液晶ライトバルブ５に表示された画像をスクリーン10
に投影するときは、光源６からの光をレンズ７によって
集光し、偏光ビームスプリッタ８で直線偏光して、液晶
ライトバルブ５に入射させる。液晶ライトバルブ５に
は、後述される光反射層である誘電体ミラー24（第５図
参照）が形成されており、この液晶ライトバルブ５に入
射した光は、前記光反射層で反射されて再び偏光ビーム
スプリッタ８に入射される。この光反射層で反射された
うち、画像が表示された液晶層部分、すなわち液晶の配
向状態が変化した部分を透過した光は、液晶の電気光学
的効果によって偏向方向が変化するので偏光ビームスプ
リッタ８を透過することができる。この透過光はレンズ
９で拡大され、スクリーン10に照射される。これによっ
て液晶ライトバルブ５に表示された画像は、スクリーン
10に投影される。
第２図は、液晶シャッタアレイ3,4の駆動方法を説明
するためのブロック図であり、第３図は、液晶シャッタ
アレイ３の一部の構成を示す拡大斜視図である。液晶シ
ャッタアレイ３は、一対の透明基板42a,42bの相互に対
向する表面に帯状の透明な電極43a,43bが複数本、それ
ぞれ対応する位置に、すなわち対向して、相互に間隔を
あけて平行に形成されている。液晶シャッタアレイ４も
この液晶シャッタアレイ３と同様な構成を有し、帯状の
電極が相互に液晶シャッタアレイ３の電極43a,43bとは
第２図に示されるように相互に直交するように配設され
る。
画像入力手段11からの画像情報は、インタフェイス回
路12を介して制御部13に与えられる。制御部13は、画像
情報を表示バッファ14に記憶させ、この画像情報に基づ
いて駆動回路15,16を介して液晶シャッタアレイ3,4をス
タティック駆動させる。たとえば液晶シャッタアレイ３
の１組の電極43a,43b間に電圧を印加して、光源２から
の光を透過させ、さらに必要な数だけ液晶シャッタアレ
イ４の電極43a,43b間に電圧を印加させれば、画像情報
を表示させるために必要な光だけを液晶ライトバルブ５
に入射させることができる。このような動作を繰返すこ
とによって、液晶ライトバルブ５に線順次で画像情報に
対応する光を入射させることができる。
第４図は、液晶シャッタアレイ３の断面図である。ガ
ラス、アクリルなどで形成される一対の透明基板42a,42
bの相互に対向する表面にはそれぞれ偏光板41a,41bが配
設される。透明基板42a,42bの相互に対向する表面には
酸化インジウム−酸化スズ透明導電性薄膜（ITO）から
成る電極43a,43bが帯状に形成され、その上に配向膜44
a,44bを形成する。
配向膜44a,44bとしては、酸化シリコン（SiO）、２酸
化シリコン（SiO2）などの無機質膜、または、ポリイミ
ド、ポリビニルアルコール、アクリルなどの有機質膜を
用いてもよい。この配向膜44a,44bはラビングによる分
子配向処理が施されている。このような透明基板42a,42
bは、２μｍの間隔を保ってスペーサ45を介して貼合わ
せられる。
次に基板間に液晶層46として、SmC*相（カイラル材料
が添加されたスメクティック液晶のＣ層）を示す液晶、
たとえばチッソ社製のCS-1014を注入し、封止する。そ
の後、セル内の液晶を一旦、等方性液体にし、その後、
SmC*相になるまで除冷する。これによって強誘電性を示
すSmC*相液晶を利用した液晶光シャッタアレイ３が作ら
れる。本発明は、液晶として強誘電性液晶を用いること
により、高速応答性の液晶シャッタアレイを実現してい
る。強誘電性液晶は、一旦電圧を印加した後、電圧の印
加を止めてもその状態を保持するいわゆるメモリ性をも
つ。また、反対の電圧を印加することによってその状態
を解除することができる。したがって本発明の液晶シャ
ッタアレイでは、液晶層に常に一定方向の電圧を印加す
るわけではなく、必要に応じて個々のラインで電圧の印
加方向を変えなければならない。したがって、対向する
電極はともに帯状の透明電極で構成されなければならな
い。
また、液晶シャッタアレイ４の構造も、液晶シャッタ
アレイ３と同様である。
第５図は、液晶ライトバルブ５の断面図である。ガラ
ス基板21a,21b上に透明電極22a,22bとして酸化インジウ
ム−酸化スズ透明導電性膜（ITO）を形成する。次に透
明電極22b上に光導電体層25として非晶質水素化シリコ
ン（a-Si:H）を形成する。非晶質水素化シリコンは、シ
ランガスと水素ガスとを原料とし、プラズマCVD法を用
いて作製した。その上にシリコン／酸化シリコンの多層
膜をスパッタ法によって光反射層である誘電体ミラー24
を形成する。
次に配向膜23a,23bとしてポリイミド膜をスピンコー
トによって形成した後、ラビングによる分子配向処理を
施し、ガラス基板21a,21bをスペーサ27を介して貼り合
わせる。液晶層26としてカイラル材料を添加した混合ネ
マティック液晶を注入し封止する。これによって液晶ラ
イトバルブ５が作られる。なお、液晶ライトバルブ５の
動作モードとしてはハイブリッド電界効果を用いる。
このような構造の液晶ライトバルブ５の透明電極22a,
22b間には、交流電源28によって電圧が印加される。ガ
ラス基板21b側から書込光１が入射されると、入射光量
によって光導電体層25のインピーダンスが変化する。こ
れによって液晶層26に印加されている電圧が変化して液
晶の配向状態が変化し、液晶層26には画像が形成され
る。したがって、ガラス基板22a側から入射される光
は、誘電体ミラー24によって反射され、このとき配向状
態の変化した液晶層26を透過した光だけが、偏光方向が
変化し、前述のように偏光ビームスプリッタ８を通過す
ることができる。
以上のように本実施例によれば、液晶シャッタアレイ
3,4を用いることによって、液晶表示装置１を小形化す
ることができる。また、強誘電性を示すSmC*相液晶を利
用した液晶シャッタアレイ3,4を用いることによって、
液晶シャッタアレイ3,4の応答性が向上する。したがっ
て書込む画像が動画であっても、液晶ライトバルブ５に
対して画像を表示させるために必要な光量を十分に与え
ることができる。また液晶シャッタアレイ3,4の駆動
は、スタティック駆動によって行うので、制御が容易で
ある。したがって電極43a,43bの数を多くすることが可
能となり、高解像度の画像を液晶ライトバルブ５に表示
させることができる。
なお、液晶シャッタアレイ3,4の液晶として複屈折率
Δｎがほぼ0.13の混合ネマティック液晶を用いてもよ
い。さらに、２周波駆動LCD、πセルなどの高速応答型
ネマティックLCDを用いることもできる。
液晶ライトバルブ５に用いる光導電体層25の種類とし
ては、硫化カドミウム（CdS）、非晶質水素化シリコン
（a-Si:H）、非晶質水素化シリコンカーバイト（a-SiC:
H）などを用いることもできる。
また、光導電体層25をショットキー構造にすることも
可能である。この場合、光導電体層25に非晶質水素化シ
リコンを用いたときは透明電極22bのかわりに、たとえ
ばパラジウム（Pd）、白金（Pt）、モリブデン（Mo）な
どを用いた半透明電極を形成する。半透明電極はたとえ
ば真空蒸着法を用いて、50Å程度の厚さとする。結晶シ
リコンを光導電体層25に用いたときは、半透明電極には
金（Au）、パラジウム（Pd）、白金（Pt）などが用いら
れる。結晶ガリウムヒ素を光導電体層25に用いたとき
は、半透明電極には金（Au）、白金（Pt）などが用いら
れる。
液晶ライトバルブ５および液晶シャッタアレイ3,4の
動作モードとしては、スメクティック液晶を利用する場
合には、複屈折モード、ゲスト・ホストモード、光散乱
モードを用いることができる。またネマティック液晶を
利用する場合には、ツイストネマティックモード、電界
誘起複屈折モード、動的散乱モード、ハイブリッド電界
効果を用いることができる。
発明の効果 以上のように本発明によれば、光源からの光は、スタ
ティック駆動される複数の液晶シャッタアレイによって
選択的に透過／遮断されて液晶表示手段に与えられるよ
うにしたので、前述の従来の技術に関連して述べたよう
にCRTおよびレーザビームを用いる構成に比べて、構成
を小形化することが容易に可能である。
さらに本発明によれば、各液晶シャッタアレイは、強
誘電性液晶が介在される複数本の帯状の透明な電極は、
平行に形成されており、各液晶シャッタアレイの電極
は、相互に直交した構成を有し、これらの液晶シャッタ
アレイをスタティック駆動し、すなわちたとえば一つの
液晶シャッタアレイの一対の対向する透明な電極間に電
圧を印加している期間中において、光経路に沿って直列
に配置された他の液晶シャッタアレイの１または複数の
対を成す透明な電極間に電圧を印加し、このようにして
前記一つの液晶シャッタアレイの線順次的な駆動を行
う。したがってこのようなスタティック駆動される複数
の各液晶シャッタアレイにおいて、電極数を増加して
も、光の透過／遮断に必要な液晶のためのデューティ比
を適切に得ることができる。したがって本発明によれ
ば、電極数を増大し、高解像度を実現することができる
という優れた効果が達成される。
さらに本発明によれば、上述のように液晶シャッタア
レイはスタティック駆動されるので、コントラストが良
好であり、また応答速度が高いという効果もある。さら
に、強誘電性液晶を用いるので、応答速度がより高くな
る。
また、本発明によれば、液晶シャッタアレイの一対の
基板のそれぞれの外面には偏光板が形成されているの
で、選択透過手段を通過した光は平行光となって出射さ
れ、液晶表示手段に書き込み光として入射されることに
なるため、液晶表示手段には所望の映像がコントラスト
良く書き込まれることができます。
なお、本発明の構成に代えて、液晶表示手段と光源と
の間に、時分割駆動される単一枚の液晶パネルを配置す
ることもまた考えられるであろう。この液晶パネルは、
間隔をあけて配置された一対の透明基板において、液晶
を介在して相互に対向する各表面に、複数本の帯状の透
明な電極が形成され、一方の表面上の電極と他方の表面
上の電極とは直交する。このような時分割駆動される単
一枚の駆動パネルによって光を透過／遮断する構成で
は、構成の小形化は、前述の従来の技術におけるCRTお
よびレーザビームを用いる構成に比べて可能であるけれ
ども、問題点としては、この単一枚の液晶パネルを時分
割駆動する構成では、デューティ比との兼ね合いで構造
的に電極数を増加するには限界があるということであ
る。したがってこのような構成では高解像度を実現する
には限界がある。しかもこの時分割駆動方式によれば、
コントラストが悪く、しかも応答速度が低いという問題
がある。本発明は、このような時分割駆動される単一枚
の液晶パネルを、液晶表示手段と光源との間に介在した
構成における問題点を、上述のように解決する。
【図面の簡単な説明】
第１図は液晶表示装置１の光学的構成を示すブロック
図、第２図は液晶表示装置１の電気的構成を示すブロッ
ク図、第３図は液晶シャッタアレイ３の斜視図、第４図
は液晶シャッタアレイ３の断面図、第５図は液晶ライト
バルブ５の断面図、第６図は第１従来例を説明するため
のブロック図、第７図は第２従来例を説明するためのブ
ロック図である。 １……液晶表示装置、２……光源、3,4……液晶シャッ
タアレイ、５……液晶ライトバルブ、21a,21b……ガラ
ス基板、22a,22b……透明電極、24……誘電体ミラー、2
5……光導電体層、26……液晶層

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】ほぼ全面に亘る電極がそれぞれ形成された
    一対の透光性基板のうち、一方側基板上に、入射光量に
    よってインピーダンスが変化するインピーダンス変化層
    と他方側基板方向より入射する光を反射する光反射層と
    を形成し、前記インピーダンス変化層のインピーダンス
    変化により基板間に介在された液晶層に画像が形成され
    る液晶表示手段と、 光源からの光を選択的に透過／遮断して前記液晶表示手
    段に表示すべき画像を書き込む選択透過手段と、 から成る液晶表示装置において、 前記選択透過手段は、強誘電性液晶が介在された一対の
    基板のそれぞれの内面に複数本の帯状の透明電極が相互
    に平行に形成され、前記一対の基板のそれぞれの外面に
    は偏光板が形成された複数の液晶シャッタアレイが、透
    明電極を相互に直交して配置されて成り、前記液晶シャ
    ッタアレイをスタティック駆動する駆動手段が付設され
    ていることを特徴とする液晶表示装置。
JP63304958A 1988-11-30 1988-11-30 液晶表示装置 Expired - Lifetime JPH0833548B2 (ja)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP63304958A JPH0833548B2 (ja) 1988-11-30 1988-11-30 液晶表示装置
EP89122130A EP0371506B1 (en) 1988-11-30 1989-11-30 Liquid crystal display device
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DE68918807T DE68918807T2 (de) 1988-11-30 1989-11-30 Flüssigkristallanzeigevorrichtung.

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JPH02149823A JPH02149823A (ja) 1990-06-08
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