JP3332130B2

JP3332130B2 - 画像表示装置

Info

Publication number: JP3332130B2
Application number: JP11615795A
Authority: JP
Inventors: 良弘和泉; 浩浜田; 和彦津田
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1994-05-16
Filing date: 1995-05-15
Publication date: 2002-10-07
Anticipated expiration: 2017-10-07
Also published as: US6163348A; KR950035455A; KR100196774B1; JPH08328032A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ＡＶ（オーディオビデ
ュアル）機器およびＯＡ（オフィスオートメーション）
機器などに使用できる直視型の画像表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】表示装置は、高品位テレビ（ＨＤＴＶ）
の本格的な普及を前に、ますます大型大容量化が要求さ
れている。具体的には、画像の高解像度化に伴って、画
素数を４００×６００個から１０００×１０００個以上
へと増大すること、および、表示画面のサイズを２０型
から４０型以上へとより大型化することが求められてい
る。

【０００３】家庭用でこのような大型の表示装置を実現
するためには、従来のブラウン管（ＣＲＴ）を用いた直
視型のテレビでは、重量・容積・消費電力の点で問題が
あり、これに代わる表示装置の開発が望まれている。

【０００４】一般的な表示装置（ディスプレイ）として
は、ＣＲＴの他にプラズマディスプレイパネル（ＰＤ
Ｐ）等の自発光型ディスプレイ、バックライトを使用し
た直視型の液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、および投射型
ディスプレイ等がある。これら各方面で、上記要求を満
たすように活発な研究開発が進められている。

【０００５】このような情勢のもと、ＣＲＴあるいは液
晶パネルに表示された画像を拡大投影することによって
大画面表示を実現する投射型表示装置（プロジェクタ）
が、現在商品化されている。

【０００６】このような投影型表示装置の一例として、
液晶パネルを用いた背面投射型（リア・プロジェクタ）
の表示装置が、文献「ディスプレイアンドイメージ
ングＶｏｌ．１，Ｎｏ．１，ｐ．２５（１９９２）」に
開示されている。この表示装置を図１５および図１６を
参照しながら説明する。

【０００７】図１５に、背面投写型の表示装置の光学シ
ステム図を示す。この表示装置は、主要構成部品とし
て、光源（ランプ）１０１、コールド・ミラー１０２、
投射光学システム１１０、および投影レンズ１０３を備
える。投射光学システム１１０は、スペクトル分離・合
成用ダイクロイックミラー１１１、コンデンサ・レンズ
１１２、および三原色（ＲＧＢ）用の液晶パネル１１３
を含む。表示装置は、これらの主要構成部品に加え、２
つの投射ミラー１０４、１０５および透過型のスクリー
ン１０６を備える。

【０００８】このような構成の表示装置では、光源１０
１からの光ビームを用いて、投射光学システム１１０に
よって画像が形成され、その画像が投射レンズ１０３に
より投射ミラー１０４、１０５を介してスクリーン１０
６に投射される。なお、スクリーン１０６には、表示画
像の輝度を上げるためにフレネルレンズ板とレンチキュ
ラー板とを組み合わせたものを使用する必要がある。

【０００９】図１６に、表示装置内部におけるこれらの
構成部品の配置を示す。主要部である光源１０１、投射
光学システム１１０、および投影レンズ１０３等は、表
示装置の底部に横置き（水平方向）に配置される。投射
光学システム１１０を経た光ビームは、投影レンズ１０
３から横方向に出射され、第１の投射ミラー１０４で９
０度に折り曲げられた後に、装置の背面に向かう。背面
に向かった光ビームは第２の投射ミラー１０５により反
射され、それによりスクリーン１０６に画像が映しださ
れる。この構成により装置の薄型化、軽量化を実現して
いる。

【００１０】また、前面投射型（フロント・プロジェク
タ）の表示装置としては、文献「ディスプレイアンド
イメージングＶｏｌ．１，Ｎｏ．１，ｐ．４７（１９
９２）」および「ＯｐｔｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉ
ｎｇ，Ｖｏｌ．３１，Ｎｏ．１１，ｐ．２３００（１９
９２）」等に記載されているものがある。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】このようなＣＲＴある
いは液晶パネルを用いた背面投射型の表示装置は、以下
のような問題点を抱えている。

【００１２】（１）高輝度な投射用ＣＲＴ、あるいは高
輝度な投射用液晶パネル（すなわち高輝度な投射用ラン
プ）を使う必要があるため、消費電力が１５０Ｗ以上と
大きくなる。

【００１３】（２）スクリーンに用いているフレネルレ
ンズ板およびレンチキュラー板の集光特性の影響で、解
像度の低下および表示視野角の制限が生じる。

【００１４】（３）表示視野角を広げる手段として適度
な拡散板をスクリーンに付設する方法があるが、この場
合表示コントラストの低下や輝度（スクリーンの利得）
の低下を招く。

【００１５】この中で、（１）に関しては、環境保護の
気運が高まる今日、より低消費電力の表示装置が望まれ
ている。例えば、米国環境保護局の省電力奨励策「エナ
ジー・スター・プログラム」によれば、３０Ｗ以下の消
費電力が要求されている。（２）及び（３）は、画像の
表示品位にかかわる問題であり、ＨＤＴＶの臨場感あふ
れる高画質を表現するには、欠くことのできない性能で
ある。

【００１６】また、背面投射型の表示装置に限らずＣＲ
Ｔ、ＰＤＰ等の自発光型ディスプレイ、バックライトを
利用したＬＣＤ、および前面投射型のディスプレイとい
った従来の表示装置では、周囲が明るい環境あるいは表
示面に外部照明光が入射するような環境では、環境光に
対する表示光の輝度（コントラスト）が低下するため、
それに負けないように表示装置の輝度を高める必要があ
り、消費電力の増加を強いられていた。

【００１７】本発明は、上記課題を解決するためになさ
れたものであり、低消費電力で、かつ高画質を実現する
画像表示装置を提供することを目的とする。

【００１８】

【課題を解決するための手段】本発明の画像表示装置
は、カラー表示のための画像情報を有する複数の光画像
を併置混色化した状態で投射するための画像投射手段
と、対向する２面を有し、該画像投射手段から該２面の
うちの一方の面に投射された該複数の光画像によって該
２面のうちの他方の面の光学特性が変化することにより
該カラー表示のための画像情報が書き込まれ、書き込ま
れた該カラー表示のための画像情報を、該他方の面から
の外周光を利用して読み出すことによりカラー表示を行
う直視型スクリーンとを備え、該複数の光画像は、カラ
ー表示に必要な原色成分にそれぞれ対応しており、該ス
クリーンが、該カラー表示に必要な原色成分に対応した
カラーフィルタを具備し、該画像投写手段は、該光画像
を、該直視型スクリーンの一方の面の略全面にわたって
拡大投写し、拡大投写される光画像によって、該直視型
スクリーンの他方の面の略全体にわたって光学特性が変
化し、そのことによって上記目的が達成される。

【００１９】前記画像投射手段が、カラー表示が可能な
１個の液晶パネルまたはブラウン管を備えてもよい。

【００２０】本発明の画像表示装置は、カラー表示のた
めの画像情報を有する複数の光画像を併置混色化した状
態で投射するための画像投射手段と、対向する２面を有
し、該画像投射手段から該２面のうちの一方の面に投射
された該複数の光画像によって該２面のうちの他方の面
の光学特性が変化することにより該カラー表示のための
画像情報が書き込まれ、書き込まれた該カラー表示のた
めの画像情報を、該他方の面からの外周光を利用して読
み出すことによりカラー表示を行う直視型スクリーンと
を備え、該複数の光画像は、カラー表示に必要な原色成
分にそれぞれに対応しており、かつ、該スクリーンが３
層の液晶層が蓄積された構造を備えており、各々の液晶
層が異なった色を表示しその輝度を変化させ得る素子で
あり、該画像投写手段は、該光画像を、該直視型スクリ
ーンの一方の面の略全面にわたって拡大投写し、拡大投
写される光画像によって、該直視型スクリーンの他方の
面の略全体にわたって光学特性が変化し、そのことによ
って上記目的が達成される。

【００２１】

【００２２】本発明の画像表示装置は、カラー表示のた
めの画像情報を有する複数の光画像を多重混色化した状
態で投射するための画像投射手段と、対向する２面と、
該画像投射手段から該２面のうちの一方の面に投射され
た該多重混色化された複数の光画像をそれぞれの光画像
に分離するためのフィルタとを有し、それぞれ分離され
た該複数の光画像によって該２面のうちの他方の面の光
学特性が変化することにより該カラー表示のための画像
情報が書き込まれ、書き込まれた該カラー表示のための
画像情報を、該他方の面からの外周光を利用して読み出
すことによりカラー表示を行う直視型スクリーンとを備
え、該複数の光画像は、カラー表示に必要な原色成分に
それぞれ対応しており、該スクリーンが、該カラー表示
に必要な原色成分に対応したカラーフィルタをさらに具
備し、該画像投写手段は、該光画像を、該直視型スクリ
ーンの一方の面の略全面にわたって拡大投写し、拡大投
写される光画像によって、該直視型スクリーンの他方の
面の略全体にわたって光学特性が変化し、そのことによ
って上記目的が達成される。

【００２３】前記画像投射手段が、表示色が互いに異な
る複数の液晶パネルまたは複数のブラウン管を備えても
よい。

【００２４】本発明の画像表示装置は、カラー表示のた
めの画像情報を有する複数の光画像を多重混色化した状
態で投射するための画像投射手段と、対向する２面と、
該画像投射手段から該２面のうちの一方の面に投射され
た該多重混色化された複数の光画像をそれぞれの光画像
に分離するためのフィルタとを有し、それぞれ分離され
た該複数の光画像によって該２面のうちの他方の面の光
学特性が変化することにより該カラー表示のための画像
情報が書き込まれ、書き込まれた該カラー表示のための
画像情報を、該他方の面からの外周光を利用して読み出
すことによりカラー表示を行う直視型スクリーンとを備
え、該画像投写手段は、該光画像を、該直視型スクリー
ンの一方の面の略全面にわたって拡大投写し、拡大投写
される光画像によって、該直視型スクリーンの他方の面
の略全体にわたって光学特性が変化し、該複数の光画像
は、カラー表示に必要な原色成分にそれぞれに対応して
おり、かつ、該スクリーンが３層の液晶層が蓄積された
構造を備えており、各々の液晶層が異なった色を表示し
その輝度を変化させ得る素子であり、そのことによって
上記目的が達成される。

【００２５】

【００２６】本発明の画像表示装置は、レーザー光線を
発生するためのレーザー光線発生手段を有し、該レーザ
ー光線発生手段が発生したレーザー光線を順次走査する
ことによってカラー表示のための画像情報を有する光画
像を投射するための画像投射手段と、対向する２面を有
し、該画像投射手段から該２面のうちの一方の面に投射
された該光画像によって該２面のうちの他方の面の光学
特性が変化することにより該画像情報が書き込まれ、書
き込まれた該画像情報を、該他方の面からの外周光を利
用して読み出すことによりカラー表示を行う直視型スク
リーンとを備え、該スクリーンが、カラー表示に必要な
原色成分に対応したカラーフィルタを具備し、そのこと
によって上記目的が達成される。

【００２７】

【００２８】

【００２９】前記スクリーンを、対向する１対の基板
と、該基板の間に電圧を印加するための電圧印加手段
と、該１対の基板間に配置され、入射する光の強度に応
じて温度が変化する光吸収膜と、該１対の基板間の該光
吸収膜に対して前記他方の面側に配置された液晶層と、
該１対の基板間の該液晶層に対して前記一方の面側に配
置された反射層とを有する構成としてもよい。

【００３０】

【００３１】

【００３２】

【００３３】

【００３４】

【００３５】

【００３６】

【作用】本発明の画像表示装置は、画像投射手段から投
射された光画像に対応して表示媒体の光学特性を変化さ
せる、即ち光画像の光および熱によって分子配列を制御
する機能（以下アクティブ機能と称す）を備えたスクリ
ーン（以下アクティブスクリーンと称す）を有する。こ
のため、スクリーン背面の投射用ＣＲＴおよび投射用液
晶パネルには高輝度なものが要求されず、低輝度なもの
でもスクリーン上に十分な画像を形成することができ、
低消費電力を実現することができる。また、投射用のＣ
ＲＴや液晶パネルの代わりに半導体レーザーのビームを
点順次走査することによってもスクリーン上に画像を形
成することができ、この場合さらに低消費電力（３０Ｗ
以下）を実現することができる。

【００３７】また、スクリーンの透過光を用いた画像表
示とは異なり、外周光（蛍光燈や自然光）の反射を利用
して画像表示をおこなう反射型のアクティブスクリーン
を用いているため、従来の背面投射型の表示装置で見ら
れたようなレンチキュラー板および拡散板に起因した画
質の低下はなくなる。

【００３８】また、本発明の画像処理装置では、スクリ
ーンが、特定の波長について明暗のコントロールできる
少なくとも２層を積層する構成となっており、１つの絵
素でフルカラー表示できるため、面積分割する必要がな
い。従って、きわめて高明度なディスプレイが実現でき
る。

【００３９】

【実施例】本発明の実施例について以下に説明する。

【００４０】（実施例１）図１に、本発明の実施例１で
ある背面投射型の画像表示装置の全体構成図を示す。図
１を参照して、本実施例の表示装置の構成を説明する。

【００４１】図１６に示した従来の背面投射型表示装置
と同様に、本実施例の表示装置は、主要構成部品とし
て、画像形成のための光ビームを発する光源１、画像情
報の画像投射手段である投射光学システム２、投影レン
ズ３、および画像表示面であるスクリーン４を備える。
本実施例の光源１には低輝度ランプが使用される。投射
光学システム２には、従来の投射用ＣＲＴまたは投射用
液晶パネルと同じ構成のものが使用できる。この表示装
置は、さらに、投影レンズ３から出射された画像をスク
リーン４に投射するための投射ミラー５、６を備える。

【００４２】図２に、本実施例の表示装置の主要構成部
品であるスクリーン４の断面図を示す。図２を参照しな
がら、スクリーン４の基本構成を説明する。

【００４３】このスクリーン４は、一対の透明基板４
１、４２、ならびに両基板４１、４２の間に、基板４１
側から順に積層された透明導電膜４３、光導電膜４４、
反射層４５、液晶層４６、および透明導電膜４７を有す
る。透明導電膜４３および４７の間には交流電源４８が
接続され、両透明導電膜４３および４７の間には交流電
圧が印加される。

【００４４】このような構成を有するスクリーン４にお
ける画像表示の動作を説明する。このスクリーン４は、
光導電膜４４で光信号を電気信号に変換し、液晶層４６
で電気信号を再度光信号に変換する空間光変調機能を有
しており、反射型ライトバルブの如く動作する。本実施
例では、この方式のスクリーン４を光書き込み型のアク
ティブスクリーンと称する。

【００４５】この動作を更に詳細に説明する。スクリー
ン４には、書き込み光７が基板４１側から入射される。
書き込み光７は、光強度のパターンとして画像情報を有
する。書き込み光７として画像情報が光導電膜４４に与
えられると、光強度に応じて光導電膜４４のインピーダ
ンスが変化する。この光導電膜４４のインピーダンスの
変化に応じて、液晶層４６に印加される電圧が変化す
る。液晶層４６では、その印加電圧に応じて液晶分子の
配向状態が変化する。即ち、液晶層４６を通過する光が
受ける変調の度合が変化する。一方、基板４２側から
は、スクリーン４から画像を読み出すための読み出し光
８が入射される。入射した読み出し光８は、液晶層４６
を通過した後に反射層４５で反射され、再度液晶層４６
を通過した後に、基板４２側から出力される。この間に
読み出し光８は、液晶層４６で書き込み光７に対応した
画像情報の変調をうける。

【００４６】次に、このスクリーン４を構成する各層等
に用いられる材料およびその製造方法を説明する。

【００４７】透明導電膜４３および４７には、酸化錫
（ＳｎＯ₂）、インジウムと錫の酸化物（ＩＴＯ）、お
よび酸化亜鉛（ＺｎＯ）などが使用できる。本実施例で
は、透明導電膜４３および４７として、スパッタ法によ
って形成したＩＴＯ膜を用いる。光導電膜４４には、光
吸収により導電率が効率よく変化する無機材料および有
機材料が使用できる。例えば、シリコン（Ｓｉ）、炭素
（Ｃ）、およびゲルマニウム（Ｇｅ）などのIV属半導
体、ならびにセレン（Ｓｅ）、硫化カドミウム（Ｃｄ
Ｓ）、ポリビニルカルバゾール（ＰＶＫ）などが使用で
きる。ただし、スクリーン４のサイズが４０型程度の場
合、製造面での制約からアモルファス材料および有機感
光材料（ＯＰＣ）が適している。本実施例では、光導電
膜４４としてプラズマＣＶＤ法により形成した水素化ア
モルファスＳｉ（ａ−Ｓｉ：Ｈ）を用いる。反射層４５
には、可視領域の光を効率よく反射し、かつ面方向に対
する電気的絶縁性が要求される。このため誘電体の積層
による干渉を利用した誘電体ミラーまたは、金属膜を複
数の島状にパターニングしたミラーを用いる必要があ
る。本実施例では、反射層４５としてスパッタ法により
形成したアルミニウム（Ａｌ）膜を約１００μｍ対角の
複数の島状にパターニングすることによって得られるミ
ラーを用いる。なお、パターニングはレジスト印刷を用
いて行うことができる。液晶層４６には、各種表示モー
ドの液晶材料を使用できる。本実施例では、液晶層４６
として２色性色素を用いたゲストホスト液晶を用いる。

【００４８】また、書き込み光７と読み出し光８とを空
間的に完全分離するため、光導電膜４４と反射層４５と
の間に、テルル化カドミウム（ＣｄＴｅ）、または水素
化アモルファスＳｉＧｅ（ａ−ＳｉＧｅ：Ｈ）などから
なる遮光膜を設けてもよい。このようなアクティブ機能
を有するスクリーン４を用いた画像表示装置における表
示原理を説明する。

【００４９】図３は、このような表示装置の表示原理を
模式的に示す図である。図２に示した書き込み光７とし
て、投射光学システム２から投射される画像情報を用い
る。投射光学システム２から投射された画像情報は投射
ミラー５および６で反射され、スクリーン４の書き込み
側の面（図中ではスクリーン４の右側面）に拡大投影さ
れる。画像情報を受けたスクリーン４は、前述したよう
にアクティブ動作を行い、液晶層４６の分子配向状態が
その画像情報の光強度に応じて変化する。液晶層４６の
表示モードとして反射直視型モードを採用すると、室内
光および自然光等の外周光を読み出し光８として利用で
き、書き込み光７に応じた画像を表示させることができ
る。

【００５０】書き込み光７は、従来のように高輝度であ
ることを必要としない。その理由を説明する。スクリー
ン４の液晶層４６に印加される電圧Ｖ_Lは、交流電源４
８の印加電圧をＶ、光導電膜４４のインピーダンスをＺ
_P、液晶層４６のインピーダンスをＺ_Lとすれば次式に近
似できる。

【００５１】Ｖ_L＝Ｖ×Ｚ_L／（Ｚ_L＋Ｚ_P）（式１）液晶層４６の分子配向変化のしきい電圧をＶ_Lthとし、
光導電膜４４に光が照射された時に液晶層４６に印加さ
れる電圧をＶ_Lon、光導電膜４４に光が照射されない時
に液晶層４６に印加される電圧をＶ_Loffとしたとき、Ｖ
_Lon＜Ｖ_Lth＜Ｖ_Lo _ffあるいは、Ｖ_Lon＞Ｖ_Lth＞Ｖ_Loffを
満たしさえすればスクリーン４はアクティブ動作する。
したがって、低輝度な投射用ＣＲＴ、あるいは低輝度な
投射用液晶パネル（すなわち低輝度な投射用ランプ）を
使用することが可能となる。

【００５２】この結果、液晶層４６に用いる表示モード
および液晶層４６の厚さにも依存するが、３０〜１００
Ｗ程度の消費電力でスクリーン４に画像を表示すること
ができ、従来の背面投射型表示装置に比べて低消費電力
化が達成できる。また、投射用ＣＲＴおよび投射用ラン
プの輝度を下げることで同時にその寿命を延ばすことも
でき、信頼性向上の効果も得ることができる。

【００５３】このように本発明の画像表示装置は、外周
光の反射光を利用して表示をおこなうことが特徴であ
る。外周光とは蛍光灯などの室内および自然光のこと
で、具体的には２００ルクス程度の輝度を有していれば
よい。従って、従来の背面投射型表示装置のように、高
輝度な投射用ＣＲＴ、あるいは高輝度な投射用液晶パネ
ル（高輝度な投射用ランプ）を使用する必要が無い。本
発明の画像表示装置で使用する投射光学システム２は、
単にスクリーン４をアクティブ動作させるだけの目的で
設けられているためである。

【００５４】また、スクリーン４に表示される画像は反
射直視型モードの液晶表示であるため、従来の背面投射
型表示装置において問題となっている、スクリーンを構
成するレンチキュラー板及び拡散板に起因した画質の低
下は見られない。さらに明るい環境下でも観察者は自然
な画像を得ることができる。

【００５５】（実施例２）実施例１で示した本発明の画
像表示装置は、投射光学システム２に投射用ＣＲＴある
いは投射用液晶パネルを用いた構成のものを示した。実
施例２では、投射光学システム２にレーザーを用いた画
像表示装置を説明する。

【００５６】図４に、レーザーの点順次走査光学システ
ムの構成図を示す。図示するように、この点順次走査光
学システムは、レーザー１３、変調器１４、垂直走査ミ
ラー１５、水平走査ミラー１６、及び投射レンズ１７を
備える。レーザー１３にはシステム全体の小型化を考慮
して半導体レーザー（発振波長６８０ｎｍ）を使用す
る。変調器１４には音響光学（ＡＯ）素子を利用し、画
像情報に対応した光の強度変化として入射レーザービー
ムの変調をおこなう。垂直走査ミラー１５にはガルバノ
ミラーを、水平走査ミラー１６には多面体（ポリゴン）
ミラーを用いる。なお、高速な光走査を要求される時
は、各走査ミラー１５、１６の代わりに新たにＡＯ素子
を設け、ＡＯ素子の偏向変調機能を用いて光走査を行う
ことも可能である。

【００５７】この様な構成の点順次走査光学システムの
動作を説明する。レーザー１３から発せられた光線は、
変調器１４に入射される。入射された光線は、変調器１
４によって画像情報に応じた変調を受ける。変調された
光線は、垂直走査ミラー１５と水平走査ミラー１６とに
よって画像情報の各画素に相当する点に順次走査され
る。これにより、変調された光線は、投射レンズ１７を
介して書き込みレーザービーム１８として後述するスク
リーン２０に投射される。

【００５８】図５に、本実施例で用いるスクリーン２０
の断面図を示す。図５を参照しながら、スクリーン２０
の基本構成を説明する。

【００５９】このスクリーン２０は、一対の透明基板２
１、２２、ならびに両基板２１、２２の間に、基板２１
側から順に積層された透明導電膜２３、光吸収膜２４、
反射層２５、液晶層２６、および透明導電膜２７を有す
る。透明導電膜２３および２７の間には交流電源２８が
接続され、両透明導電膜２３および２７の間には交流電
圧が印加される。

【００６０】このような構成を有するスクリーン２０に
おける画像表示の動作を説明する。このスクリーン２０
は、光吸収膜２４で光信号を熱に変換し、液晶層２６で
熱を再度光信号に変換する空間光変調機能を有してお
り、反射型ライトバルブの如く動作する。本実施例で
は、この方式のスクリーン２０を熱書き込み型のアクテ
ィブスクリーンと称する。

【００６１】この動作を更に詳細に説明する。スクリー
ン２０には、書き込みレーザービーム１８が基板２１側
から入射される。書き込みレーザービーム１８は、光強
度のパターンとして画像情報を有する。書き込みレーザ
ービーム１８として画像情報が光吸収膜２４に与えられ
ると、光強度に応じて光吸収膜２４の温度が変化する。
この光吸収膜２４の温度変化に応じて、液晶層２６の温
度がそれに応じて変化する。液晶層２６では、その温度
変化に応じて相転移が生じる。即ち、液晶層２６を通過
する光が受ける変調の度合が変化する。一方、基板２２
側からは、スクリーン２０から画像を読み出すための読
み出し光１９が入射される。入射した読み出し光１９
は、液晶層２６を通過した後に反射層２５で反射され、
再度液晶層２６を通過した後に、基板２２側から出力さ
れる。この間に読み出し光１９は、液晶層２６で書き込
みレーザービーム１８に対応した画像情報の変調をうけ
る。次に、このスクリーン２０を構成する各層等に用い
られる材料およびその製造方法を説明する。

【００６２】透明導電膜２３及び２７には、酸化錫（Ｓ
ｎＯ₂）、インジウムと錫の酸化物（ＩＴＯ）、および
酸化亜鉛（ＺｎＯ）などが使用できる。光吸収膜２４に
は、光吸収により温度が効率よく変化する材料、即ち吸
収係数が１０⁴ｃｍ^-1以上と大きい材料を使用する必要
がある。例えば、水素化アモルファスＳｉ（ａ−Ｓｉ：
Ｈ）およびテルル化カドミウム（ＣｄＴｅ）が使用でき
る。本実施例では、吸収係数が書き込みレーザービーム
１８の波長（６８０ｎｍ）領域で約１０⁵ｃｍ^- ¹と大き
いＣｄＴｅを使用する。反射層２５は、可視領域の光を
効率よく反射し、なおかつ光吸収膜２４の熱を面内方向
への拡散させずに効率よく液晶層２６に伝達する必要が
あるため、約０．５μｍ厚の非常に薄いアルミニウム
（Ａｌ）膜を用いる。液晶層２６には、書き込みレーザ
ービーム１８による熱で相変化が起こる相転移型表示モ
ードの液晶材料を使用する。この液晶は、温度でスメク
チック相（Ｓ相）→ネマティック相（Ｎ相）→液相（Ｉ
相）と相変化し、液晶の温度を上昇させた後にＳ相に冷
却される過程で散乱核が形成される。このため、書き込
みレーザービーム１８の熱で表示が可能となる。

【００６３】また、交流電源２８を用いた電流加熱によ
って液晶層２６を先ず散乱状態にし、次に電圧を加えな
がら書き込みレーザービーム１８を照射することにより
表示を行うこともできる。

【００６４】上述した図４に示したレーザーの点順次走
査光学システムと図５に示したスクリーン２０を、実施
例１の図１に示した画像表示装置の投射光学システム２
とスクリーン４にそれぞれ置き換えることにより、実施
例２の画像表示装置が構成される。

【００６５】画像情報に応じてレーザーの点順次走査光
学システムから投射された書き込みレーザービーム１８
は投射ミラーで反射され、スクリーン２０の書き込み側
の面（図５のスクリーン２０の右側面）に照射される。
書き込みレーザービーム１８を受けたスクリーン２０
は、前述したようにアクティブ動作を行い、液晶層２６
の分子配向状態がその画像情報の光強度に応じて相転移
する。液晶層２６の表示モードは相転移を利用した反射
直視型モードであるため、室内光及び自然光等の外周光
が読み出し光１９として作用し、書き込みレーザービー
ム１８に応じた画像を表示することができる。

【００６６】上述の通り、本発明の画像表示装置は、外
周光の反射光を利用して表示をおこなうことが特徴であ
る。従って、従来の背面投射型表示装置のように、高輝
度な投射用ＣＲＴ、あるいは高輝度な投射用液晶パネル
（高輝度な投射用ランプ）を使用する必要が無い。ま
た、点順次走査光学システムに用いる半導体レーザー
（発振波長６８０ｎｍ）は基本的に１個である。複数の
半導体レーザーを併用して１画面を構成する場合もある
が、その場合でも消費電力は３０Ｗ以下に抑えることが
できる。

【００６７】この結果、液晶層２６に用いる表示モード
および液晶層２６の厚さにも依存するが、３０Ｗ程度の
消費電力でスクリーン２０に画像を表示することがで
き、従来の背面投射型表示装置に比べて低消費電力化が
達成できる。

【００６８】また、スクリーン２０に表示される画像は
反射直視型の液晶表示モードであるため、従来の背面投
射型表示装置において問題となっている、スクリーンを
構成するレンチキュラー板および拡散板に起因した画質
の低下は無い。さらに明るい環境下でも観察者は自然な
画像を得ることができる。

【００６９】なお、上記レーザーの点順次走査光学シス
テムと実施例１に示した光書き込み型アクティブスクリ
ーン４との組み合わせによっても画像を形成することも
できる。上述の相転移型液晶を用いた熱書き込み型アク
ティブスクリーン２０は応答速度が比較的遅いため、Ｈ
ＤＴＶ等のテレビ画像を表示するには、実施例１のよう
な光書き込み型アクティブスクリーン４の方が適してい
る。ただしレーザーの点順次走査光学システムを利用す
る場合は、液晶層にメモリー機能を有する材料（例えば
強誘電性液晶）を使用することが望ましい。

【００７０】（実施例３）実施例１及び実施例２では、
投射光学システムとアクティブ機能を備えたスクリーン
との組み合わせで反射直視型の画像表示を得ることので
きる本発明の画像装置の基本構成を示した。ただし、前
述した実施例１のスクリーン４および実施例２のスクリ
ーン２０には、カラー表示をするための構成が含まれて
いない。従って、そのままでは白黒表示しかできない。

【００７１】そこで、実施例３では、実施例１の画像表
示装置を基本にしたカラー表示のできるスクリーンにつ
いて、その構成と表示原理とを説明する。

【００７２】図６に、カラー表示が可能なスクリーン３
０の断面図を示す。図６を参照しながら、スクリーン３
０の基本構成を説明する。

【００７３】このスクリーン３０は、一対の透明基板３
１、３２、ならびに両基板３１、３２の間に、基板３１
側から順に積層されたカラーフィルタ３３、透明導電膜
３４、光導電膜３５、反射層３６、液晶層３７、透明導
電膜３８、およびカラーフィルタ３９を有する。カラー
フィルタ３３、３９は、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）
の３原色に対応するフィルタがストライプ状またはモザ
イク状になっている。カラーフィルタ３３、３９は、
Ｒ、Ｇ、Ｂの３原色のフィルタの位置が、光の透過方向
においてそれぞれ一致するように配置される。透明導電
膜３４および３８の間には交流電源４０が接続され、両
透明導電膜３４および３８の間には交流電圧が印加され
る。このように、スクリーン３０がカラーフィルタ３３
と３９とを有することが本実施例の新たな特徴である。

【００７４】このような構成を有するスクリーン３０に
おける画像表示の基本的な原理は実施例１のスクリーン
４と同様である。本実施例では、投射光学システム２の
ＣＲＴまたは液晶パネルから投射された書き込み光１１
がＲ、Ｇ、Ｂの３原色の画像を重ねあわせた画像である
場合、書き込み光１１はカラーフィルタ３３で先ず色分
離され、光導電膜３５のそれぞれの色に応じた場所に光
が到達する。従って、液晶層３７は、書き込み光１１の
Ｒ、Ｇ、Ｂの３原色に対応して個々に応答する。

【００７５】以上のように動作するためには、光導電膜
３５は、Ｒ、Ｇ、Ｂの３原色に対して光導電特性を示す
必要がある。図７に、本実施例の光導電膜３５に用いる
水素化アモルファスＳｉ（ａ−Ｓｉ：Ｈ）の光導電特性
の波長依存性を示す。図７から、水素化アモルファスＳ
ｉは、可視光全域においてブロードな特性を持ってお
り、Ｒ、Ｇ、Ｂの３原色に対して光導電特性を示すこと
が確認できる。

【００７６】また、上述したように、本実施例のスクリ
ーン３０では、液晶層３７は、書き込み光１１のＲ、
Ｇ、Ｂの３原色に対応して個々に応答する必要がある。
従って、液晶層３７の表示モードとして外周光が読み出
し光１２として作用する反射直視型モードを採用し、ス
クリーン３０の読み出し側（図中左側）面にカラーフィ
ルタ３９を設けることにより、カラー画像を表示するこ
とができる。表示方法としては、白色の反射層とゲスト
ホスト液晶とカラーフィルタを組み合わせた方式（文
献：ＳＩＤ９２Ｄｉｇｅｓｔ，ｐ．４３７（１９９
２））、および反射層とゲストホスト液晶と散乱型液晶
とカラーフィルターとを組み合わせた方式（文献：Ｊａ
ｐａｎＤｉｓｐｌａｙ’９２，ｐ．７０７（１９９
２））等のブラックシャッター方式、並びにカラーフィ
ルター付き反射層と散乱型液晶を組み合わせたホワイト
シャッター方式の両者が可能である。

【００７７】なお、図６に示した構成は、スクリーン３
０の１画素部を模式的に表したものである。実際は、カ
ラーフィルタ３３、３９のＲＧＢユニットが画像情報の
画素数に応じて複数個並列配置されたものを用いる。

【００７８】次に、可視光の波長全領域に対する光導電
膜３５の光導電特性をさらに向上させる方法を説明す
る。

【００７９】先に示した光導電膜３５は、水素化アモル
ファスＳｉ（ａ−Ｓｉ：Ｈ）を用いていた。ａ−Ｓｉ：
Ｈは、可視光全領域に対して光導電特性を有するといえ
ども、光学バンドギャップは１．８ｅＶ程度であり青色
光に対する感度が赤色光に対する感度に比べてやや劣っ
ていることは否めない。

【００８０】従って、ａ−Ｓｉ：Ｈより光学バンドギャ
ップのやや大きい光導電膜を、ａ−Ｓｉ：Ｈと併用する
ことにより、可視光全領域に対して優れた光導電特性を
得るとができる。

【００８１】具体的には、光学バンドギャップが３．０
ｅＶ程度の水素化アモルファスＳｉＣ（ａ−ＳｉＣ：
Ｈ）をａ−Ｓｉ：Ｈと積層すれば良い。このとき光導電
膜３５の書き込み側にａ−ＳｉＣ：Ｈ、読み出し側にａ
−Ｓｉ：Ｈとなるように積層すれば、書き込み光は、最
初にａ−ＳｉＣ：Ｈによって短波長領域の光が吸収さ
れ、次にａ−Ｓｉ：Ｈによって長波長領域の光が吸収さ
れる。従って、可視光全領域に対して優れた光導電特性
を得ることができる。

【００８２】また、投射光学システム２のＣＲＴまたは
液晶パネルから投射された書き込み光１１がＲ、Ｇ、Ｂ
の３原色によって合成されておらず、Ｒ、Ｇ、Ｂの画像
情報が面内で並列的に分離して投射される場合がある。
例えば、液晶パネル１枚でカラー表示をおこなう単板方
式の投射光学システム２を用いた場合、Ｒ、Ｇ、Ｂの信
号は液晶パネルのカラーフィルタ配列に対応して並列的
に分離してスクリーン０に到達する。この場合は、さら
にスクリーン３０の構造を簡単にできる。

【００８３】図８に、Ｒ、Ｇ、Ｂの画像情報が面内で並
列的に分離している場合に用いることのできるスクリー
ン５０の断面図を示す。図６に示すスクリーン３０の構
成要素と同様の構成要素は、同じ符号を付記し説明を省
略する。本実施例のスクリーン５０は、前述のスクリー
ン３０から書き込み光側のカラーフィルタ３３を省いた
構成を有する。

【００８４】この様な構成とすることにより、液晶層３
７は、書き込み光５１のＲ、Ｇ、Ｂの３原色に対応して
個々に対応し、スクリーン４０は、カラー画像を表示す
ることが可能になる。

【００８５】なお、上述のカラー表示が可能なスクリー
ン３０、５０では、書き込み光１１，５１の波長は必ず
しもＲ、Ｇ、Ｂの３原色から構成される必要はなく、単
に読み出し光１２の３原色に対応した光導電膜３５の場
所に個別に画像情報が伝達できれば良い。従って、波長
の異なる３種類の光（λ１、λ２、λ３）を合成した書
き込み光１１に対してはλ１、λ２、λ３専用のフィル
タを採用することにより、あるいは波長の異なる３種類
の光（λ１、λ２、λ３）が並列的に分離している書き
込み光５１に対しては書き込み光側のカラーフィルタを
省くことにより、あらゆる波長の書き込み光を利用した
スクリーンを構成することができる。例えば３種類の光
（λ１、λ２、λ３）を全て波長の異なる赤外光で構成
することも可能である。なおこの場合、使用する波長
（λ１、λ２、λ３）に対して感度の優れた光導電膜を
選ぶ必要があることはもちろんである。

【００８６】なお、図６に示した構造のスクリーン３０
を使用する場合は、投射光学システム２としては、Ｒ、
Ｇ、Ｂの３原色に対応して３個のＣＲＴあるいは液晶パ
ネルが必要とされるが、同一空間でＲ、Ｇ、Ｂの３原色
を多重合成して投射するため、非常に高解像度な光画像
情報をスクリーン３０に伝達できるといった利点があ
る。これに対して、図８に示した構造のスクリーン５０
を使用する場合は、投射光学システム２としては、１こ
のカラーＣＲＴあるいは１枚のカラー液晶パネルで構成
することが可能なため、安価でかつコンパクトな投射光
学システム２を実現できるといった利点がある。これら
の両方式は、それぞれの利点を考慮して用途に合わせて
使い分けるとよい。

【００８７】（実施例４）次に実施例４として、実施例
２の画像表示装置を基本にしたカラー表示のできるスク
リーンについて、その構成と表示原理とを説明する。

【００８８】図９に、カラー表示が可能なスクリーン６
０の斜視図を示す。図９を参照しながら、スクリーン６
０の基本構成を説明する。

【００８９】このスクリーン６０は、一対の透明基板６
１、６２、ならびに両基板６１、６２の間に、基板６１
側から順に積層された透明導電膜６３、光導電膜６４、
反射層６５、液晶層６６、透明導電膜６７、およびスト
ライプ状のカラーフィルタ６８を有する。透明導電膜６
３および６７の間には交流電源６９が接続され、両透明
導電膜６３および６７の間には交流電圧が印加される。
本実施例は、実施例２と比較して、スクリーン６０がカ
ラーフィルタ６８を有することが新たな特徴である。

【００９０】投射光学システムには図４に示したレーザ
ー点順次走査光学システムと同様のものを用いる。

【００９１】このような構成のスクリーン６０における
基本的な表示原理は実施例２のスクリーン２０の表示原
理と同様である。

【００９２】カラーフィルタ６８はストライプ状に並ん
でおり、カラー表示を行うためにＲ、Ｇ、Ｂの３原色の
フィルタから構成される。なお、図９では一対の透明基
板６１、６２の間にカラーフィルター６８を設けた構成
を示したが、透明基板６２の外部に設けた構成でもかま
わない。

【００９３】これに対し、レーザー点順次走査光学シス
テムから発せられるレーザービームは、図に示したよう
にカラーフィルタ６８の配列方向と平行な方向に走査し
ながら点順次走査を行うように設定する。すなわち、レ
ーザービームは、１ライン目にカラーフィルタ６８のＲ
に対応した画像信号、２ライン目にＧに対応した画像信
号、３ライン目にＢに対応した画像信号といった順にラ
イン毎に走査を行い、これを繰り返すことによりフルカ
ラー表示が可能となる。

【００９４】表示画像の１フレーム期間をＴ、カラーフ
ィルタ６８の総ライン数をｎ本とすると、カラーフィル
タ６８の１ライン当たりの走査期間はＴ／ｎになる。従
ってレーザー点順次走査光学システムから発せられるレ
ーザービームは、Ｔ／ｎ毎にＲ、Ｇ、Ｂに対応した画像
信号を切り替えることになる。また、カラーフィルター
６８の１ライン当たりにｍ個の画素が存在する場合、１
画素当たりの走査期間は、（Ｔ／ｎ）／ｍとなり、その
間に各画素へ画像情報を入力する必要が有る。また、レ
ーザー点順次走査光学システムにレーザーを３個用い、
各レーザーにＲ、Ｇ、Ｂの３色のカラーフィルターに対
応した専用の画像信号を発振させることも可能である。
この場合、カラーフィルター６８の１ライン当たりの走
査期間は、３Ｔ／ｎとなり、さらに１画素当たりの走査
期間も、（３Ｔ／ｎ）／ｍとなるため、レーザーの変調
周波数を下げることができ、各画素への画像情報入力が
容易になる。

【００９５】また、レーザー点順次走査光学システムか
ら発せられるレーザービームを、カラーフィルター６８
の配列方向と直交する方向に走査しながら点順次走査を
行うことも可能である。

【００９６】図１０に、レーザービームの走査方向と、
カラーフィルタの配列方向を直交させたスクリーン７０
の斜視図を示す。図９に示すスクリーン６０の構成要素
と同様の構成要素は、同じ符号を付記し説明を省略す
る。本実施例のスクリーン７０は、前述のスクリーン６
０のカラーフィルタ６８の代わりに点順次走査の方向と
直交する方向に伸びるストライプ状のカラーフィルタ７
１を有する。

【００９７】この場合、表示画像の１フレーム期間を
Ｔ，カラーフィルタ７１ののライン数をｎ本、レーザー
の走査ライン数をｍ本（カラーフィルタ７１の１ライン
当たりにｍ個の画素が存在する場合に相当する）とする
と、１画素当たりの走査期間は、（Ｔ／ｎ）／ｍとな
り、その間に各画素へ画像情報を入力する必要が有る。
また、レーザービームの変調については、１画素毎に
Ｒ、Ｇ、Ｂの画像信号を切り替える必要が有る。

【００９８】なお、上述したスクリーン６０、７０では
ストライプ状のカラーフィルタを用いてフルカラー表示
を行うことのできる画像表示装置の原理を示したが、モ
ザイク状に配置されたカラーフィルタを用いてもかまわ
ない。

【００９９】また、スクリーン６０、７０は、実施例１
で記した光書き込み型のアクティブスクリーン、あるい
は実施例２で記した熱書き込み型のスクリーンのどちら
の動作方式を採用してもかまわない。

【０１００】（実施例５）実施例３では、読み出しにカ
ラーフィルターを用いた、ＲＧＢ面積分割によるカラー
表示アクティブスクリーンの基本構成を示した。しか
し、この方式ではカラーフィルターによる損失のため読
み出し光の利用効率は３分の１以下となる。そこで、実
施例５では、実施例３の画像表示装置を基本にした、積
層構造を持ち１画素多色表示可能な高明度のスクリーン
についてその構造と原理とを説明する。

【０１０１】図１１に積層構造を持つ表示素子の断面図
を示す。図１１を参照しながらスクリーン１２０の基本
構成を説明する。

【０１０２】このスクリーン１２０は、対向配設された
一対の透明基板１２３、１２４によって形成される。透
明基板１２３、１２４間は、絶縁層１２９、１３３、１
３７によって４つの層に分割されている。

【０１０３】透明基板１２３と絶縁層１２９とによって
狭持されている層は、基板１２３側からカラーフィルタ
ー１２５、導電膜１２６、光導電膜１２７、および反射
板兼導電膜１２８を有する。絶縁層１２９と絶縁層１３
３とによって狭持されている層は、絶縁層１２９側から
透明導電膜１３０、シアン色素混合液晶層１３１、およ
び透明導電膜１３２を有する。絶縁層１３３と絶縁層１
３７とによって狭持されている層は、絶縁層１３３側か
ら透明導電膜１３４、マゼンタ色素混合液晶層１３５、
および透明導電膜１３６を有する。絶縁層１３７と基板
１２４とによって狭持されている層は、絶縁層１３７側
から透明導電膜１３８、イエロー色素混合液晶層１３
９、および透明導電膜１４０を有する。

【０１０４】液晶層１３１、１３５、１３９は、それぞ
れゲストホストモードであり、ホワイトテーラーモード
液晶よりなる。液晶層１３１では、電圧無印加時には、
液晶層１３１中の液晶分子及びシアン色素分子は透明基
板１２３及び１２４に平行かつねじれて配向しているた
め赤の波長の光を選択的に吸収する。電圧印加時には液
晶分子及びシアン色素分子は透明基板１２３及び１２４
に対して立ち上がるため、すべての波長の光を透過す
る。従って電圧の有無によって赤の波長の光の透過率を
コントロールできる。同様にして、ゲストホスト液晶層
１３５は緑の波長の光、ゲストホスト液晶層１３９は、
青の波長の光の透過率をコントロールすることができ
る。これら３枚の液晶層１３１、１３５、１３９を積層
することによってフルカラー表示が可能となる。

【０１０５】カラーフィルター１２５は、Ｒ（赤）Ｇ
（緑）Ｂ（青）の３原色に対応するフィルタがストライ
プ状またはモザイク状になっている。

【０１０６】反射板兼導電膜１２８はモザイク状になっ
ており、各々スルーホール１４２、１４３、１４４で透
明導電膜１３０、１３４、１３８と接続されている。

【０１０７】また、透明導電膜１３２、１３６、１４０
は外部で接続されており等電位となっている。透明導電
膜１２６と透明導電膜１４０とには、交流電源１４１が
接続される。このような構造によって透明導電膜１３
２、１３６、１４０それぞれと透明導電膜１２６との間
に並列に電圧が印加される。

【０１０８】このように、スクリーン１２０が並列に電
圧を印加できる層を積層していることが本実施例の新た
な特徴である。

【０１０９】このような構造を有するスクリーン１２０
における基本的な原理は実施例３と同様である。本実施
例では、書き込み光は面積的にＲ、Ｇ、Ｂに分割されて
入射されるが、読み出し光は面積分割されることなく、
シアン、マゼンタ、イエローの減法混色によりフルカラ
ー表示する。従って、きわめて高明度の表示が可能とな
る。

【０１１０】また、ここではゲストホスト液晶を用いた
減法混色による表示モードの例について説明したが、高
分子と液晶との多層膜による多重干渉効果により特定の
波長の光を反射し、その反射率を電圧印加によって変化
させ得る液晶層（液晶誘電体ミラー）や、コレステリッ
ク液晶のカイラルピッチによる選択反射によって特定の
色の反射率を変化させることのできる素子を用いて構成
されていても良い。

【０１１１】（実施例６）実施例６では、実施例５と同
様に、積層構造を持ち１画素多色表示可能な高明度のス
クリーンについて、そのもう一つの構造と原理とを説明
する。

【０１１２】図１２に積層構造を持つ表示素子の断面図
を示す。図１２を参照しながらスクリーン１５０の基本
構成を説明する。

【０１１３】このスクリーン１５０は、対向配設された
一対の透明基板１５５、１５６によって形成される。透
明基板１５５、１５６間は、絶縁層１６１、１６６によ
って３つの層に分割される。

【０１１４】透明基板１５５と絶縁層１６１とによって
狭持されている層は、基板１５５側から透明導電膜１５
７、光導電膜１５８、赤表示液晶誘電体ミラー１５９、
および透明導電膜１６０を有する。絶縁層１６１と絶縁
層１６６とによって狭持されている層は、絶縁層１６１
側から透明導電膜１６２、光導電膜１６３、緑表示液晶
誘電体ミラー１６４、および透明導電膜１６５を有す
る。絶縁層１６６と絶縁層１５６とによって狭持されて
いる層は、絶縁層１６６側から透明導電膜１６７、光導
電膜１６８、青表示液晶誘電体ミラー１６９、および透
明導電膜１７０を有する。

【０１１５】ここで、光導電膜１５８には、λ１＝０．
８μｍに対応するバンドギャップを持つ、例えばａ−Ｓ
ｉ：Ｈを用い、光導電膜１６３には、λ２＝１．３μｍ
に対応するバンドギャップを持つ、例えばａ−Ｓｉ_xＧ
ｅ_1-x：Ｈを用い、光導電膜１６８には、λ３＝１．５
μｍに対応するバンドギャップを持つ、例えばａ−Ｇ
ｅ：Ｈを用いる。

【０１１６】以上のように、それぞれの光導電膜１５
８、１６３、１６８は、波長λ１、λ２、λ３に独立に
感度を持つので、λ１．λ２．λ３の波長レーザーでそ
れぞれを独立に駆動することができる。

【０１１７】また、液晶誘電体ミラー１５９、１６４、
１６９は、液晶（５ＣＢ：異常光屈折率ｎ_e＝１．７，
常光屈折率ｎ_o＝１．５）と光硬化型高分子樹脂（ライ
トラックＬＡ０２０８：屈折率ｎ＝１．５）との混合物
質に２方向からレーザー光線を照射し、２光束干渉によ
ってモノマーを重合させ、液晶−高分子の多層膜を形成
することによって実現する。

【０１１８】液晶誘電体ミラー１５９では、電圧無印加
時は、液晶分子は透明基板１５５、１５６に平行に配列
しているため無偏向の読み出し光線が感じる屈折率は、
下記式２に示すようになる。

【０１１９】

【数１】

【０１２０】従って、液晶膜と高分子膜との間に屈折率
差を生じる。このように屈折率差のある膜が多数積層さ
れていると、層の光学距離に応じた波長（λ＝４×ｎ・
ｄ）の光を選択的に反射する。ここでは、液晶膜及び高
分子膜それぞれの厚さを１００ｎｍとし、ｎ・ｄは１６
０ｎｍとする。従って、６４０ｎｍの光を選択的に反射
する。

【０１２１】一方、電圧印加時は、液晶分子が透明基板
１５５、１５６に対して立ち上がり、無偏向の読み出し
光線が感じる屈折率は：ｎ_o＝１．５となり液晶膜と高
分子膜の屈折率差が無くなるため、すべての光は反射さ
れない。

【０１２２】同様に、液晶誘電圧体ミラー１６４では、
液晶膜と高分子膜とのｎ・ｄは１３５ｎｍであり、波長
が５４０ｎｍの光を選択的に反射する。液晶誘電体ミラ
ー１６９では、液晶膜と高分子膜とのｎ・ｄは１００ｎ
ｍであり、波長が４００ｎｍの光を選択的に反射する。

【０１２３】また、透明導電膜１５７、１６２、１６７
及び透明導電膜１６０、１６５、１７０は外部で接続さ
れており等電位となっている。透明導電膜１７０と透明
導電膜１５７とには、交流電源１７１が接続される。こ
のような構造によって、透明導電膜１５７と１６０、１
６２と１６５、１６７と１７０とのそれぞれの間に並列
に電圧が印加される。

【０１２４】このように、スクリーン１５０が並列に電
圧を印加できる層を積層し、かつ各々の層に異なった波
長に感度を持つ光導電膜を配していることが本実施例の
新たな特徴である。

【０１２５】このような構造を有するスクリーン１５０
における基本的な原理は実施例４と同様である。本実施
例では、書き込み光は光導電膜の感度に応じて波長λ
１、λ２、λ３の書き込み光１５１、１５２、１５３が
入射され、各層の液晶を独立に制御する。読み出し光１
５４は面積分割されることなく、１つの絵素ごとに赤、
緑、青の液晶誘電体ミラーの積層による加法混色により
フルカラー表示する。従って、きわめて高明度の表示が
可能となる。

【０１２６】ここでは、液晶誘電体ミラーを用いた加法
混色による表示モードの例について説明したが、ゲスト
ホスト液晶素子や、コレステリック液晶のカイラルピッ
チによる選択反射によって特定の色の反射率を変化させ
ることのできる素子を用いて構成されていても良い。

【０１２７】（実施例７）実施例７では、実施例５と実
施例６と同様に、積層構造を持ち１画素多色表示可能な
高明度のスクリーンについて、そのもう一つの構造と原
理とを説明する。図１３に積層構造を持つ表示素子の断
面図を示し、図１４に、その正面図を示す。図１３およ
び図１４を参照しながら、スクリーン１８０の基本構成
を説明する。

【０１２８】このスクリーン１８０は、対向配設された
一対の透明基板１８５、１８６によって形成される。透
明基板１８５、１８６間は、絶縁層１９４、２０１によ
って３つの層に分割される。

【０１２９】透明基板１８５と絶縁層１９４とによって
狭持されている層は、基板１８５側から透明導電膜１８
８、絶縁層１８９、光導電膜１９０、透明導電膜１９
１、赤色反射コレステリック液晶１９２（コレステリッ
クピッチ×平均屈折率：Ｐ・ｎは約６５０ｎｍ）、およ
び透明導電膜１９３を有する。液晶層１９２では、電圧
無印加状態は、液晶分子が透明基板１８５、１８６に対
して平行にかつねじれて配向したコレステリック液晶で
あり、コレステリックピッチ×平均屈折率に応じて、読
み出し光のうち６５０ｎｍの光を反射する。一方、電圧
印加状態は、液晶分子が透明基板１８５、１８６に対し
て立ち上がりネマチック状態となりすべての波長の光を
透過する。

【０１３０】絶縁層１９４と絶縁層２０１とによって狭
持されている層は、絶縁層１９４側から透明導電膜１９
５、絶縁層１９６、光導電膜１９７、透明導電膜１９
８、緑色反射コレステリック液晶１９９（コレステリッ
クピッチ×平均屈折率：Ｐ・ｎは約５５０ｎｍ）、およ
び透明導電膜２００を有する。

【０１３１】絶縁層２０１と透明基板１８６とによって
狭持されている層は、絶縁層２０１側から透明導電膜２
０２、絶縁層２０４、光導電膜２０３、透明導電膜２０
５、青色反射コレステリック液晶２０６（コレステリッ
クピッチ×平均屈折率：Ｐ・ｎは、約４４０ｎｍ）、お
よび透明導電膜２０７を有する。

【０１３２】それぞれの光導電膜１９０、１９７、２０
３は、波長λ＝１．３μｍに対応するバンドギャップを
持つ、たとえばａ−Ｓｉ_xＧｅ_l-x：Ｈである。ここで、
透明導電膜１８８、１９５、２０２及び透明導電膜１９
３、２００、２０７は外部で接続されており等電位とな
っている。透明導電膜１８８と透明導電膜２０７との間
に、交流電圧１８７が印加される。

【０１３３】また、透明電極層１９１、１９８、２０５
は図１４に示すように１つの絵素に対応する形（本実施
例では２００μｍ×２００μｍの正方形とした）にパタ
ーンニングされている。また、光導電膜１９０、１９７
および２０３は、一つの絵素大きさに対して十分に小さ
いサイズに設定される。本実施例では、光導電層１９
０、１９７および２０３は、５０μｍ×５０μｍであ
り、縦方向に重なり合わないように配置される。

【０１３４】以上のような構成で、それぞれ光導電膜は
入射光１８１、１８２、１８３によって独立に駆動され
る。

【０１３５】このように、スクリーン１８０が並列に電
圧を印加できる層を積層し、かつ各々の層にパターンニ
ングした透明導電層を設置し、且つ一つの絵素に対して
十分に小さいサイズにすることが本実施例の新たな特徴
である。

【０１３６】このような構造を有するスクリーン１８０
における基本的な原理は実施例４および実施例５と同様
である。本実施例では、書き込み光１８１、１８２、１
８３は光導電膜の位置に応じて入射され、各層の液晶を
独立に制御する。読み出し光１８４は面積分割されるこ
となく、１つの絵素ごとに、赤、緑、青を反射するコレ
ステリック液晶の積層による加法混色によるフルカラー
表示する。従って、きわめて高明度の表示が可能とな
る。

【０１３７】また、ここではコレステリック液晶のカイ
ラルピッチによる選択反射によって特定の色の反射率を
変化させることのできる素子による表示モードの例につ
いて説明したが、ゲストホスト液晶素子や液晶誘電体ミ
ラーを、用いた加法混色を用いて構成されていても良
い。

【０１３８】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の画像表示装置は、高輝度なＣＲＴや液晶パネルを必要
とせず、低輝度なものでもスクリーン上に十分な画像を
形成することができ、低消費電力を実現することができ
る。

【０１３９】また、スクリーンの透過光を用いた画像表
示とは異なり、外周光（蛍光灯および自然光）の反射を
利用して画像表示をおこなうため、表示品位が向上す
る。その結果、従来の表示装置より鮮明なＨＤＴＶに相
応しい画像を得ることが可能になる。またいくら明るい
環境下でも、あるいは表示面に外部照明が入射してもコ
ントラストの低下が見られず、環境に応じた適切な明る
さの表示画像を得ることが可能になる。

【０１４０】また、本発明の画像処理装置は、面積分割
することなく、特定の波長について明暗のコントロール
できる液晶パネルを積層することによって、１つの絵素
でフルカラー表示できるため、きわめて高明度なディス
プレイが実現できる。

【０１４１】本発明では、これらの効果が相乗し、従来
の表示装置の問題点を解決した新規な背面投射型の画像
表示装置を提供することが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１の画像表示装置の全体構成図
である。

【図２】本発明の実施例１の画像表示装置のスクリーン
の基本構成を示す断面図である。

【図３】本発明の実施例１の画像表示装置の表示原理を
説明するための図である。

【図４】本発明の実施例２の画像表示装置のレーザー点
順次走査光学システムの構成図である。

【図５】本発明の実施例２の画像表示装置のスクリーン
の基本構成を示す断面図である。

【図６】本発明の実施例３のカラー画像表示装置のスク
リーンの基本構成を示す断面図である。

【図７】水素化アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ：Ｈ）
の光導電特性の波長依存性を示す図である。

【図８】本発明の実施例３のカラー画像表示装置でＲ、
Ｇ、Ｂの画像情報が面内で並列的に分離させた場合のス
クリーンの基本構成を示す断面図である。

【図９】本発明の実施例４のカラー画像表示装置で、レ
ーザービームの走査方向とカラーフィルターの配列方向
とが平行な場合のスクリーンの基本構成を示す斜視図で
ある。

【図１０】本発明の実施例４のカラー画像表示装置で、
レーザービームの走査方向とカラーフィルターの配列方
向とが直交している場合のスクリーンの基本構成を示す
斜視図である。

【図１１】本発明の実施例５の画像表示装置のスクリー
ンの基本構成を示す断面図である。

【図１２】本発明の実施例６の画像表示装置のスクリー
ンの基本構成を示す断面図である。

【図１３】本発明の実施例７の画像表示装置のスクリー
ンの基本構成を示す断面図である。

【図１４】本発明の実施例７の画像表示装置のスクリー
ンの基本構成を示す正面図である。

【図１５】従来の液晶パネルを用いた背面投射型画像表
示装置の光学システム図である。

【図１６】従来の液晶パネルを用いた背面投射型画像表
示装置の内部配置を示す図である。

【符号の説明】

１光源２投射光学システム３投影レンズ４スクリーン７書き込み光８読み出し光４３透明導電膜４４光導電膜４５反射膜４６液晶層４７透明導電膜４８交流電源

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き合議体審判長平井良憲審判官町田光信審判官稲積義登 (56)参考文献特開平４−270311（ＪＰ，Ａ) 特開昭50−74999（ＪＰ，Ａ)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】カラー表示のための画像情報を有する複
数の光画像を併置混色化した状態で投射するための画像
投射手段と、対向する２面を有し、該画像投射手段から該２面のうち
の一方の面に投射された該複数の光画像によって該２面
のうちの他方の面の光学特性が変化することにより該カ
ラー表示のための画像情報が書き込まれ、書き込まれた
該カラー表示のための画像情報を、該他方の面からの外
周光を利用して読み出すことによりカラー表示を行う直
視型スクリーンとを備え、該複数の光画像は、カラー表示に必要な原色成分にそれ
ぞれ対応しており、該スクリーンが、該カラー表示に必
要な原色成分に対応したカラーフィルタを具備し、該画像投写手段は、該光画像を、該直視型スクリーンの
一方の面の略全面にわたって拡大投写し、拡大投写され
る光画像によって、該直視型スクリーンの他方の面の略
全体にわたって光学特性が変化する背面投写型の画像表
示装置。
【請求項２】前記画像投射手段が、カラー表示が可能
な１個の液晶パネルまたはブラウン管を備えた、請求項
１に記載の画像表示装置。
【請求項３】カラー表示のための画像情報を有する複
数の光画像を併置混色化した状態で投射するための画像
投射手段と、対向する２面を有し、該画像投射手段から該２面のうち
の一方の面に投射された該複数の光画像によって該２面
のうちの他方の面の光学特性が変化することにより該カ
ラー表示のための画像情報が書き込まれ、書き込まれた
該カラー表示のための画像情報を、該他方の面からの外
周光を利用して読み出すことによりカラー表示を行う直
視型スクリーンとを備え、該複数の光画像は、カラー表示に必要な原色成分にそれ
ぞれに対応しており、かつ、該スクリーンが３層の液晶
層が蓄積された構造を備えており、各々の液晶層が異な
った色を表示しその輝度を変化させ得る素子であり、該画像投写手段は、該光画像を、該直視型スクリーンの
一方の面の略全面にわたって拡大投写し、拡大投写され
る光画像によって、該直視型スクリーンの他方の面の略
全体にわたって光学特性が変化する背面投写型の画像表
示装置。
【請求項４】前記画像投射手段が、カラー表示が可能
な１個の液晶パネルまたはブラウン管を備えた、請求項
３に記載の画像表示装置。
【請求項５】カラー表示のための画像情報を有する複
数の光画像を多重混色化した状態で投射するための画像
投射手段と、対向する２面と、該画像投射手段から該２面のうちの一
方の面に投射された該多重混色化された複数の光画像を
それぞれの光画像に分離するためのフィルタとを有し、
それぞれ分離された該複数の光画像によって該２面のう
ちの他方の面の光学特性が変化することにより該カラー
表示のための画像情報が書き込まれ、書き込まれた該カ
ラー表示のための画像情報を、該他方の面からの外周光
を利用して読み出すことによりカラー表示を行う直視型
スクリーンとを備え、該複数の光画像は、カラー表示に必要な原色成分にそれ
ぞれ対応しており、該スクリーンが、該カラー表示に必
要な原色成分に対応したカラーフィルタをさらに具備
し、該画像投写手段は、該光画像を、該直視型スクリーンの
一方の面の略全面にわたって拡大投写し、拡大投写され
る光画像によって、該直視型スクリーンの他方の面の略
全体にわたって光学特性が変化する背面投写型の画像表
示装置。
【請求項６】前記画像投射手段が、表示色が互いに異
なる複数の液晶パネルまたは複数のブラウン管を備え
た、請求項５に記載の画像表示装置。
【請求項７】カラー表示のための画像情報を有する複
数の光画像を多重混色化した状態で投射するための画像
投射手段と、対向する２面と、該画像投射手段から該２面のうちの一
方の面に投射された該多重混色化された複数の光画像を
それぞれの光画像に分離するためのフィルタとを有し、
それぞれ分離された該複数の光画像によって該２面のう
ちの他方の面の光学特性が変化することにより該カラー
表示のための画像情報が書き込まれ、書き込まれた該カ
ラー表示のための画像情報を、該他方の面からの外周光
を利用して読み出すことによりカラー表示を行う直視型
スクリーンとを備え、該画像投写手段は、該光画像を、該直視型スクリーンの
一方の面の略全面にわたって拡大投写し、拡大投写され
る光画像によって、該直視型スクリーンの他方の面の略
全体にわたって光学特性が変化し、該複数の光画像は、カラー表示に必要な原色成分にそれ
ぞれに対応しており、かつ、該スクリーンが３層の液晶
層が蓄積された構造を備えており、各々の液晶層が異な
った色を表示しその輝度を変化させ得る素子である、背
面投写型の画像表示装置。
【請求項８】前記画像投射手段が、表示色が互いに異
なる複数の液晶パネルまたは複数のブラウン管を備え
た、請求項７に記載の画像表示装置。
【請求項９】レーザー光線を発生するためのレーザー
光線発生手段を有し、該レーザー光線発生手段が発生し
たレーザー光線を順次走査することによってカラー表示
のための画像情報を有する光画像を投射するための画像
投射手段と、対向する２面を有し、該画像投射手段から該２面のうち
の一方の面に投射された該光画像によって該２面のうち
の他方の面の光学特性が変化することにより該画像情報
が書き込まれ、書き込まれた該画像情報を、該他方の面
からの外周光を利用して読み出すことによりカラー表示
を行う直視型スクリーンとを備え、該スクリーンが、カラー表示に必要な原色成分に対応し
たカラーフィルタを具備した背面投写型の画像表示装
置。
【請求項１０】前記スクリーンが、対向する１対の基
板と、該基板の間に電圧を印加するための電圧印加手段
と、該１対の基板間に配置され、入射する光の強度に応
じて温度が変化する光吸収膜と、該１対の基板間の該光
吸収膜に対して前記他方の面側に配置された液晶層と、
該１対の基板間の該液晶層に対して前記一方の面側に配
置された反射層とを有する、請求項１から９のいずれか
に記載の画像表示装置。