JPH04163427A - Color picture image projection type liquid crystal display - Google Patents

Abstract

PURPOSE:To generate a good-balanced projection output even by means of a writing light source having a uniform level by deciding mutually corresponding respective switching ratios and film thicknesses with a prescribed birefringence phase difference kept constant regardless of wave length so as to make a corresponding applied voltage a driving voltage. CONSTITUTION:In three photo-conductive light bulbs 16-18, these rely on applied voltage V of a liquid crystal layer 1 respectively and are made to be birefringence ratio n(V) which generates birefringence to write incident lights, effective values of the applied voltage are made to be VR, VG, VB, the wave lengths of write lights are made to be lambdaR, lambdaG, lambdaB, and when the threshold voltage at the time of write light OFF of respective light bulbs are made to be Vth, dark, x(x=R, G, B), n(VR)/lambdaR= n(VG)/lambdaG= n(VB)/lambdaB and VX= Vth, dark, x(x=R, G, B) are satisfied. With this constitution, even if the writing light source such as CRT or the like is driven so as to output writing light of the equal strength with regard to RGB, lack of projection output light brightness can be well compensated, and it is thus possible to obtain a projection picture image with good hue balance in a display.

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、投写型液晶表示装置、特に光導電型液晶ライ
トバルブを用いたカラー画像投写型液晶ディスプレイに
関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a projection type liquid crystal display device, and particularly to a color image projection type liquid crystal display using a photoconductive liquid crystal light valve.

背景技術 一般的な光導電型液晶ライトバルブ（以下単にライトバ
ルブと称す）の構成例を第１図に示す。BACKGROUND ART An example of the configuration of a general photoconductive liquid crystal light valve (hereinafter simply referred to as a light valve) is shown in FIG.

図において液晶層１の周りにはスペーサ２か設けられ、
液晶層１の両面には液晶配向膜３，４によって配向処理
されている。この液晶層１と光導電膜５とが誘電体ミラ
ー６及び遮光膜７を挟んで積層されている。誘電体ミラ
ー６は読出し側から入射する読出し光を反射するための
もの、遮光膜７は誘電体ミラー６からの漏れ光を吸収す
るためのものである。液晶層１と光導電膜５の外側には
透明電極としての透明導電膜８，９が配されており、こ
れらの全てはガラス基板１０．１１によって封止されて
いる。また、透明導電８８．９の間には交流電圧が駆動
電源１２によって印加されている。In the figure, a spacer 2 is provided around the liquid crystal layer 1,
Both sides of the liquid crystal layer 1 are subjected to alignment treatment with liquid crystal alignment films 3 and 4. This liquid crystal layer 1 and photoconductive film 5 are laminated with a dielectric mirror 6 and a light shielding film 7 in between. The dielectric mirror 6 is for reflecting read light incident from the read side, and the light shielding film 7 is for absorbing light leaking from the dielectric mirror 6. Transparent conductive films 8 and 9 as transparent electrodes are arranged on the outside of the liquid crystal layer 1 and the photoconductive film 5, and all of these are sealed with glass substrates 10 and 11. Further, an AC voltage is applied between the transparent conductors 88.9 by the drive power source 12.

ライトバルブに入射された書込み光は、ガラス基板１１
及び透明導電膜９を透過し、光導電膜５の書込み面に像
を描いて照射される。光導電膜５の書込み面のうち、上
記書込み先によって照射された部分の導電性は、その書
込み光の光出力強度に応して低下するので、駆動電源１
２による電圧か液晶層１に加わり、液晶分子の配向を変
化せしめる。The writing light incident on the light valve is transmitted to the glass substrate 11
The light passes through the transparent conductive film 9 and is irradiated to form an image on the writing surface of the photoconductive film 5. The conductivity of the portion of the writing surface of the photoconductive film 5 that is irradiated by the writing destination decreases in accordance with the optical output intensity of the writing light.
2 is applied to the liquid crystal layer 1 to change the orientation of the liquid crystal molecules.

一方、読出し側から入射された読出し光は、上記書込み
光に応じて配向変化された液晶分子によって、液晶層１
及びその−側面に配される誘電体ミラー６に反射または
吸収される。これによって反射された反射光は、液晶配
向膜３、透明導電膜８及びガラス基板１０を透過した後
、図示せぬスクリーン等へ投写される。On the other hand, the readout light incident from the readout side is caused by the liquid crystal molecules whose orientation is changed according to the write light to cause the liquid crystal layer to
The light is reflected or absorbed by the dielectric mirror 6 disposed on the side surface thereof. The light reflected thereby passes through the liquid crystal alignment film 3, the transparent conductive film 8, and the glass substrate 10, and then is projected onto a screen (not shown) or the like.

このライトバルブを用いて構成したカラー画像表示用の
投写型液晶ディスプレイの一例を第２図に示す。FIG. 2 shows an example of a projection type liquid crystal display for color image display constructed using this light valve.

図において、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）及び、青（Ｂ）３色に
つき明暗輝度レベルの映像を分解表示Ｔる専用の白黒Ｃ
ＲＴ１３．１４及び１５のフェイスプレートに、それぞ
れ赤色光、緑色光及び青色光変調ライトバルブ１６．１
７及び１８の書込み側フェイスプレートが接合されてい
る。そして、当該３つのライトバルブは、上記各ＣＲＴ
がらの出力映像を書込み入射光として明暗レベルの透過
率を変える一方、読出し光源２０から供給され各種フィ
ルタによって分離抽出されたＲＧＢの読出し光を上記透
過率をもって個別に変調し、これによって得られる各々
の投射出力映像を、各種フィルタや偏光プリズムなどの
光学系により、スクリーン１９上に重畳投写するもので
ある。In the figure, a dedicated black-and-white C is used to separate and display images of brightness and dark luminance levels for three colors: red (R), green (G), and blue (B).
Red light, green light and blue light modulating light bulbs 16.1 on RT13.14 and 15 faceplates respectively
The writing side faceplates of Nos. 7 and 18 are joined. The three light valves are connected to each of the above CRTs.
While changing the transmittance of light and dark levels by using the output image of the blank as the writing incident light, the RGB readout light supplied from the readout light source 20 and separated and extracted by various filters is individually modulated with the above transmittance. The projected output images are superimposed and projected onto a screen 19 using optical systems such as various filters and polarizing prisms.

また、各ライトバルブは交流電圧ＶＲ，Ｖ、ｌ、。Also, each light valve has an alternating voltage VR, V, l,.

ｖＢにて駆動されており、これらは通常、書込み光をオ
フとした状態では当該駆動電圧を印加しても投射光出力
がなく、かつ書込み光オンとした状態では最も大きい投
写光出力レベルを満足する印加電圧、すなわち書込み光
をオフとしたときのしきい値電圧が選ばれる。Normally, when the writing light is off, there is no projection light output even if the drive voltage is applied, and when the writing light is on, the maximum projection light output level is achieved. The applied voltage, that is, the threshold voltage when the writing light is turned off, is selected.

一方、液晶カラー表示方式の一つとしてＥＣＢ（Ｅ　１
ｅｃｔｒｉｃａｌ　ｌｙ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　ｌｅｄ　Ｂ
　ｉｒｅｆｒｉｎｇｅｎｃｅ　：複屈折制御）方式が知
られている。これは、液晶セルに注入されているネマテ
ィック液晶を外部電界に応じて初期分子配列を変形し、
その除虫ずる液晶セルの複屈折変化をカラー表示に利用
するものである。さらに、当該液晶セルの配向処理にお
いてもさまざまな方法があり、そのうち垂直配向処理に
よって、液晶分子をホメオトロピック（Ｈｏｍｅｏｔｒ
ｏｐｉｃ）という分子配列に形成できることが知られて
いる。On the other hand, ECB (E1
electrically control led B
A birefringence (birefringence control) system is known. This transforms the initial molecular arrangement of the nematic liquid crystal injected into the liquid crystal cell in response to an external electric field.
The change in birefringence of the liquid crystal cell is used for color display. Furthermore, there are various methods for alignment treatment of the liquid crystal cell, among which vertical alignment treatment is used to homeotropically align liquid crystal molecules.
It is known that it can be formed into a molecular arrangement called ``opic''.

そして、この垂直配向ＥＣＢモードとしたライトバルブ
の投射出力光強度Ｉは、 １＝ｌｏ　５ｉｎ２２αｓｌｎ’　π（Δｎ（■）ｄ／
λ）　−−−−−−（ａ　）で表わすことができる。The projected output light intensity I of the light valve in the vertically aligned ECB mode is 1=lo 5in22αsln' π(Δn(■)d/
λ) --------(a).

但し、１０はライトバルブに入射した読出し光強度、α
は読出し入射光の偏光方向と液晶分子の配向方向（液晶
分子の倒れていく方向）とのなす角、Δｎ　（Ｖ）は液
晶層への印加電圧Ｖに依存しかつ読出し光の入射方向に
対する複屈折率、ｄは液晶セル厚、λは読出し光の波長
である。However, 10 is the intensity of the readout light incident on the light valve, α
is the angle formed by the polarization direction of the readout incident light and the alignment direction of the liquid crystal molecules (the direction in which the liquid crystal molecules fall), and Δn (V) depends on the voltage V applied to the liquid crystal layer and is the angle between the polarization direction of the readout incident light and the direction in which the liquid crystal molecules fall. The refractive index, d is the liquid crystal cell thickness, and λ is the wavelength of the read light.

これを図で表わすと、第３図に示すような駆動電圧−投
射出力光特性が得られる。図において、赤色光、緑色光
、青色光を読出し光とした場合の特性か、それぞれ曲線
Ｒ，Ｇ、Ｂに対応する。If this is expressed graphically, a drive voltage-projection output light characteristic as shown in FIG. 3 is obtained. In the figure, the characteristics when red light, green light, and blue light are used as readout light correspond to curves R, G, and B, respectively.

同図より、投射出力光強度Ｉは液晶層に印加される駆動
電圧によって制御され、しかも投射出力光強度のピーク
位置は読出し光の波長に依存することが分かる。From the figure, it can be seen that the projected output light intensity I is controlled by the drive voltage applied to the liquid crystal layer, and that the peak position of the projected output light intensity depends on the wavelength of the readout light.

このことは、第１図に示されるような白色光２０を読出
し光として各ライトバルブに入射するとともに、上記各
ＣＲＴからの書込み光によって光導電層のインピーダン
スのスイッチングをすることにより液晶層の印加電圧の
制御をなし、その結果、読出し光における当該３原色の
光強度を変調する、という当該液晶カラー表示の原理と
結びつくもので、従来ＲＧＢＢ色の読出し入射光の変調
に皆同−仕様のライトバルブ素子を用いた場合、以下に
挙げる問題点を伴っていた。This is achieved by inputting white light 20 as readout light into each light valve as shown in FIG. This is connected to the principle of the liquid crystal color display in which the voltage is controlled and, as a result, the light intensity of the three primary colors in the readout light is modulated. When a valve element is used, the following problems are involved.

液晶層をオフ状態とする印加電圧と、オン状態とする印
加電圧との割合すなわち投射出力光のスイッチング比が
ＲＧＢどのライトバルブについても一定となるため、例
えば青色変調で適切な輝度を投射出力するライトバルブ
を、赤色光変調に用いた場合、その投射出力光からは充
分な明るさを得ることかできなかった。Since the ratio of the applied voltage that turns the liquid crystal layer off to the applied voltage that turns it on, that is, the switching ratio of the projected output light, is constant for any RGB light valve, appropriate brightness can be projected and output using blue modulation, for example. When a light valve is used for red light modulation, sufficient brightness cannot be obtained from its projected output light.

このことを明確にすべく第４図を参照すれば、図におい
て、実線Ｂ　ｄａｒｋ及びＢ　ｂｒｉｇｈｔは青色光変
調用の、また、破線Ｒｄａｒｋ及びＲｂｒｌｇｈｔは赤
色変調用のライトバルブの書込み光をオフとした場合と
、書込み光をオンとした場合とにおけるそれぞれの投射
出力光レベルを示すものである。To clarify this point, refer to Figure 4, where the solid lines Bdark and Bbright are for blue light modulation, and the dashed lines Rdark and Rbrlght are for turning off the write light of the light valve for red modulation. 3 shows the projection output light levels when the writing light is turned on and when the writing light is turned on.

両ライトバルブは互いに同一の仕様であるとともに同一
の駆動電圧としているので、路間等の特性を有し、当然
書込み光をオフとした場合のしきい値電圧Ｖｔｈ−と、
書込み光をオンとした場合のしきい値電圧ｖｔｈとは双
方とも同一の値を示すことになる。また、前述したよう
に、ライトバルブは入射する読出し光の波長によって投
射出力光の特性カーブは異なるので、書込み光をオフと
したときのしきい値電圧ｖｔｈ−を駆動電圧とした場合
、青色光及び赤色光変調ライトバルブの投射出力光レベ
ルは、それぞれＩＢ及びＩＲとなり、明らかに青色光変
調用に比し赤色光変調用のライトバルブの投射出力光の
輝度（明度）か不足していることか分かる。Since both light valves have the same specifications and the same drive voltage, they have characteristics such as line spacing, and of course the threshold voltage Vth- when the writing light is turned off,
Both threshold voltages vth when the write light is turned on have the same value. In addition, as mentioned above, since the characteristic curve of the projected output light of a light valve differs depending on the wavelength of the input read light, if the threshold voltage vth- when the write light is turned off is used as the driving voltage, The projected output light levels of the and red light modulation light valves are IB and IR, respectively, and it is obvious that the brightness (brightness) of the projected output light of the red light modulation light valve is insufficient compared to that of the blue light modulation light valve. I understand.

これを補償するためには、各色素光の書込み光源である
ＣＲＴに対し当該輝度のアンバランスを補うように、各
ＣＲＴから出力される投射映像の輝度レベルを調整する
必要があった。In order to compensate for this, it was necessary to adjust the brightness level of the projected image output from each CRT so as to compensate for the imbalance in brightness of the CRT, which is a writing light source for each dye light.

発明の目的 よって、本発明は上記のような問題点を排除すべくなさ
れたもので、その目的とするところは、書込み光レベル
が均一な書込み光源を用いても入射する読出し光の波長
に拘らずバランスのよい投射出力を生成するカラー画像
投写型液晶ディスプレイを提供することである。According to the purpose of the invention, the present invention was made to eliminate the above-mentioned problems, and the purpose is that even if a writing light source with a uniform writing light level is used, regardless of the wavelength of the incident reading light, The object of the present invention is to provide a color image projection type liquid crystal display that generates a well-balanced projection output.

発明の構成 本発明によるカラー画像投写型液晶ディスプレイは、赤
（Ｒ）、緑（Ｇ）及び青（Ｂ）に対応する書込み光を生
成する３つの光源と、前記各書込み光の入射に応答して
３原色画像を投射出力する３つの光導電型液晶ライトバ
ルブと、前記３つの光導電型液晶ライトバルブにＲ，Ｇ
及びＢの３原色読出し光をそれぞれ入射しこれら反射光
を合成して投光出力をうる手段とからなるカラー画像投
写型液晶ディスプレイであって、前記３つの光導電型液
晶ライトバルブにおいて、それぞれ液晶層の印加電圧■
に依存しかつ書込み入射光に対する複屈折を生ずる複屈
折率Δｎ　（Ｖ）とし、前記印加電圧の実効値をそれぞ
れＶ　Ｒｓ　Ｖ　Ｑ、Ｖｓとし、前記書込み光の波長を
それぞれλＲ１λＧ、λＢとし、かつ前記各ライトバル
ブの書込み光オフのときのしきい値電圧をＶｔｈ、ｄａ
ｒｋ、ｘ　　（ｘ＝Ｒ，ｃ。Structure of the Invention A color image projection type liquid crystal display according to the present invention includes three light sources that generate writing lights corresponding to red (R), green (G), and blue (B), and that responds to the incidence of each of the writing lights. three photoconductive liquid crystal light valves that project and output three primary color images;
A color image projection type liquid crystal display comprising a means for inputting three primary color readout lights of and B, respectively, and combining these reflected lights to obtain a projection output, wherein in each of the three photoconductive liquid crystal light valves, a liquid crystal display is provided. Applied voltage of layer ■
Let the birefringence Δn (V) depend on The threshold voltage of each light valve when the write light is off is Vth, da
rk,x (x=R,c.

Ｂ）としたとき、 Δｎ（ＶＲ）−Δｎ（Ｖｃ）−Δｎ（Ｖｓ）λＲλＧ　
　　　　　λＢ かつ Ｖｘ　−Ｖｔｈ、ｄａｒｋ、ｘ　　　（Ｘ−Ｒ，ＧＩＢ
）を充足することを特徴とするものである。B), Δn(VR)-Δn(Vc)-Δn(Vs)λRλG
λB and Vx −Vth, dark, x (X-R, GIB
).

発明の作用 本発明によるカラー画像投写型液晶ディスプレイにおい
ては、書込み光をオンとしたときに設定した液晶層の複
屈折位相差をＲＧＢについて一定として、これによりそ
れぞれに対応するスイッチング比を導出し、これらスイ
ッチング比を満足するように形成された３つの光導電型
液晶ライトバルブによって構成したので、当該設定した
複屈折位相差に対応する液晶層の印加電圧にて各ライト
バルブをそれぞれ駆動させると、書込み光入射強度に対
する投射出力光強度の依存性が等しくなる。Effects of the Invention In the color image projection type liquid crystal display according to the present invention, the birefringence phase difference of the liquid crystal layer set when the writing light is turned on is made constant for RGB, and the switching ratio corresponding to each is derived from this, Since it is composed of three photoconductive liquid crystal light valves formed to satisfy these switching ratios, when each light valve is driven with the applied voltage of the liquid crystal layer corresponding to the set birefringence phase difference, The dependence of the projection output light intensity on the writing light incident intensity becomes equal.

実施例 第１図に示したライトバルブが第５図の等価回路で表せ
るものとする。Embodiment Assume that the light valve shown in FIG. 1 can be represented by the equivalent circuit shown in FIG.

図において、ＺＬＣは液晶層１が有するインピーダンス
を、ｚＭは誘電体ミラー６及び遮光膜７が有する合成イ
ンピーダンスを、ＺＳｉは光導電膜５としてのアモルフ
ァス争シリコン膜（以下ａ−Ｓｉ膜と称す）が有するイ
ンピーダンスを示している。但し、この等価回路は配向
膜３及び４など他の各種層におけるインピーダンスは省
略している。In the figure, ZLC is the impedance of the liquid crystal layer 1, zM is the combined impedance of the dielectric mirror 6 and the light shielding film 7, and ZSi is the amorphous silicon film (hereinafter referred to as a-Si film) as the photoconductive film 5. shows the impedance that it has. However, this equivalent circuit omits impedances in other various layers such as the alignment films 3 and 4.

ａ−Ｓｉ膜は、光導電性を持つので、書込み光をオフと
した時すなわちａ−Ｓｉ膜に照射される輝度レベルが暗
の時のインピーダンスをＺ　Ｓｉ、ｄａｒｋとし、書込
み光をオンとした時すなわちａ−５ｉ膜に照射される輝
度レベルが明の時のインピーダンスをＺ　Ｓｉ　、　ｐ
ｈｏｔｏとすれば、これら明暗インピーダンス比には、 ｋ＝　　ｌ　ｚｓｌ、ｐｈｏｔｏ　ｌ　　　　　　、、
、、、、　（１，１）ｌ　ＺＳｉ、ｄａｒｋ　　ｌ となる。Since the a-Si film has photoconductivity, the impedance when the writing light is turned off, that is, when the brightness level irradiated to the a-Si film is dark, is Z Si, dark, and when the writing light is turned on. In other words, the impedance when the brightness level irradiated to the a-5i film is bright is Z Si , p
If photo is taken, these bright and dark impedance ratios are k= l zsl, photo l , .
,,, (1,1)l ZSi, dark l .

また、電圧スイッチング比ＶＳＲは液晶層１に印加され
る電圧の比であるから、書込み光オンでａ−Ｓｉ膜に光
が当っている時の電圧をＶＬＣ，ｐｈ。Further, since the voltage switching ratio VSR is the ratio of the voltages applied to the liquid crystal layer 1, the voltage when the write light is on and the a-Si film is illuminated is VLC,ph.

ｔｏ、書込み光オフでａ−Ｓｉ膜に光が当っていない時
の電圧をＶＬＣ，ｄａｒｋとすると、ｙｓＲ−ｌ　ＶＬ
Ｃ，ｐｈｏｔｏｌ　　　、、、、、、　（１，２）ｌ　
ＶＬＣ，ｄａｒｋ　　ｌ となる。ここで、電圧スイッチング比ＶＳＲは、上記書
込み光オン状態とオフ状態とにおける電圧の分割比であ
ることから各層のインピーダンスで表すことができ、（
１，１）式を用いて、ｖ　Ｓ　Ｒ−Ｚ　ＬＣ＋　Ｚ　Ｓ
　ｉ、ｄａｒｋ　＋　Ｚ　ＭＺＬＣ＋　ＺＳｉ、ｐｈｏ
ｔｏ＋ＺＭ Ｚ　ＬＣ＋　Ｚ　Ｓｊ　、ｄａｒｋ　　＋　Ｚ　ＭＺ　
ＬＣ＋　ｋ　Ｚ　Ｓｉ、ｄａｒｋ　　＋　Ｚ　Ｍ＝　１
＋（１ｋ）　ＺＳｉ、ｄａｒｋ　　、、、　（２）Ｚ　
ＬＣ＋　Ｚ　Ｓｔ　、ｄａｒｋ　　＋　Ｚ　Ｍとするこ
とかできる。to, if the voltage when the writing light is off and the a-Si film is not exposed to light is VLC, dark, then ysR-l VL
C, photol , , , , (1, 2) l
VLC, dark l. Here, since the voltage switching ratio VSR is the division ratio of the voltage between the write light ON state and OFF state, it can be expressed by the impedance of each layer, and (
1,1) Using the formula, v S R−Z LC+ Z S
i, dark + Z MZLC+ ZSi, pho
to+ZM Z LC+ Z Sj, dark + Z MZ
LC+kZSi, dark+ZM=1
+(1k) ZSi, dark ,, (2) Z
LC+Z St , dark+Z M can be used.

一方、書込み入射光のオフ状態においては、ａ−３ｉ膜
はキャパシタとみなすことができる。さらには、誘電体
ミラー６、遮光膜７、液晶層１もそれぞれキャパシタで
あると想定することができるので、液晶層１が有するイ
ンピーダンスＺＬＣは、ＺＬＣ−１ｍ（呉ζ−−・・・
（３） ｊωＣＬＣｊωεｏεＬＣ８ となる。但し、ＣＬＣは液晶層１をキャパシタとした場
合の静電容量、ｄＬＣは液晶層１の層厚、ωは印加され
る交流電圧Ｖの角周波数、ε０は真空誘電率、ＣＬＣは
液晶層１が有する比誘電率、Ｓは電極面積である。On the other hand, when the write incident light is off, the a-3i film can be regarded as a capacitor. Furthermore, it can be assumed that the dielectric mirror 6, the light shielding film 7, and the liquid crystal layer 1 are each capacitors, so the impedance ZLC of the liquid crystal layer 1 is ZLC-1m (Wu ζ--...
(3) jωCLCjωεoεLC8. However, CLC is the capacitance when the liquid crystal layer 1 is used as a capacitor, dLC is the layer thickness of the liquid crystal layer 1, ω is the angular frequency of the applied AC voltage V, ε0 is the vacuum permittivity, and CLC is the capacitance of the liquid crystal layer 1. where S is the electrode area.

同様に、ａ−Ｓｉ膜が有するインピーダンスＺＳ１は、
その膜厚をｄＳｉとし、比誘電率をｄＳｉとおけば、 ５ｉ ＺＳｌ−□　　　　・・・・・・　（４）ｊ　ωε０　
εＳｉＳ となり、また、誘電体ミラー６及び遮光膜７が有する合
成インピーダンスＺＭも、その合成膜厚をｄＨ，合成の
比誘電率をεＮとすれば、６Ｍ ｚＭ−□　　　・・・・・・（５） ｊωε０εＭＳ となり、これら（３）〜（５）式を（２）式に代入する
と、 （１−ｋ）些 ＶＳＲ−１＋　　　　　　ＥＳ’ 生成　＋ヰ笠　やに止針 ＣＬＣεＸ　　　εＳｉ ・・・・・・（６） となって、電圧スイッチング比ＶＳＲは各層における層
厚もしくは膜厚と、その比誘電率と、光導電層における
明暗インピーダンス比とによって導出される。Similarly, the impedance ZS1 of the a-Si film is
If the film thickness is dSi and the relative dielectric constant is dSi, then 5i ZSl-□ ...... (4)j ωε0
εSiS, and the composite impedance ZM of the dielectric mirror 6 and the light shielding film 7 is also 6M zM-□ (5 ) jωε0εMS, and by substituting these equations (3) to (5) into equation (2), we get (1-k) VSR-1+ ES' generation + Ikasa Yani stop needle CLCεX εSi ......( 6) The voltage switching ratio VSR is derived from the layer thickness or film thickness of each layer, its relative dielectric constant, and the bright/dark impedance ratio in the photoconductive layer.

次に駆動電圧とスイッチング比の決定法について説明す
る。Next, a method for determining the drive voltage and switching ratio will be explained.

ます、ライトバルブに印加する電圧は、書込み光をオフ
としたときのしきい値電圧Ｖ　ｔｈ、ｄａｒｋ、ｘ（ｘ
−Ｒ，Ｇ、Ｂ）とする。First, the voltage applied to the light valve is the threshold voltage V th, dark, x (x
-R, G, B).

そして、書込み光をオンとしたときのしきい値電圧をＶ
ｔｈとすれば、書込み入射光に対する投射出力光のスイ
ッチング比は上記電圧スイッチング比ＶＳＲｘに等しく
、 Ｖ　ｔｈ、ｄａｒｋ、ｘ　、　ｖ　Ｓ　Ｒ、、、、、、
、（７＞ｔｈ によって導出される。Then, the threshold voltage when the write light is turned on is V
th, the switching ratio of the projected output light to the writing incident light is equal to the above voltage switching ratio VSRx, and V th, dark, x , v SR, , , ,
, (7>th).

一方、垂直配向型液晶セルの構成で、ＥＣＢモードとす
る本実施例のライトバルブの投射出力光強度Ｉは、前述
した（ａ）式の如く、 １＝Ｉｏ　５ｌｎ２２αｓｎ２π（Δｎ（Ｖ）ｄ／λ）
・・・・・・（８） である。On the other hand, the projected output light intensity I of the light valve of this embodiment, which has a configuration of a vertically aligned liquid crystal cell and is set in ECB mode, is as shown in the above-mentioned equation (a), 1=Io 5ln22αsn2π(Δn(V)d/λ )
......(8).

このとき液晶層１の複屈折による初期分子配向との複屈
折位相差δは、 δ−２””Ｖ）ｄ　　（ｙニーＲ，Ｇ、Ｂ）−−・１９
）λＸ てあり、この（８）及び（９）式に示されるように、投
射出力光強度Ｉは複屈折位相差δに依存することになる
。At this time, the birefringence phase difference δ with respect to the initial molecular orientation due to birefringence of the liquid crystal layer 1 is δ−2””V)d (y knee R, G, B) ---・19
)λX, and as shown in equations (8) and (9), the projected output light intensity I depends on the birefringence phase difference δ.

従って、各ライトバルブを駆動する電圧を書込み光をオ
フとしたきのしきい値電圧Ｖｔｈ、ｄａｒｋ、Ｘにて固
定した場合、書込み光レベルに対する投射出力光レベル
の依存性を同じにするためには、書込み光がオンのとき
の複屈折位相差δがＲＧＢによらず一定となるように設
定する必要がある。Therefore, if the voltage for driving each light valve is fixed at the threshold voltage Vth, dark, and X when the writing light is turned off, in order to make the dependence of the projection output light level on the writing light level the same, needs to be set so that the birefringence phase difference δ when the writing light is on is constant regardless of RGB.

そこで、（９）式に看目し、複屈折位相差δをＲＧＢど
れについても一定とするため、液晶セル厚ｄは固定値で
あるので、波長λＸが異なる場合には、 Δｎ　（Ｖｔｈ、ｄａｒｋ、Ｒ） λＲ −Δｎ　　（Ｖｔｈ、ｄａｒｋ、Ｇ　）λＧ −Δｎ　　（Ｖｔｈ、ｄａｒｋ、Ｂ　）λＢ ・・・・・・（１０） なる関係を満足するように複屈折値Δｎ　（Ｖ）を調節
すればよい。但し、複屈折値Δｎ　（Ｖ）は液晶層の印
加電圧によって決まり、この印加電圧は各々のライトバ
ルブに対応する書込み光をオフとしたときのしきい値電
圧Ｖｔｈ、ｄａｒｋ、ｘである。つまり、当該しきい値
電圧Ｖ　ｔｈ、ｄａｒｋ、Ｘを各ライトバルブに応した
値に設定することで複屈折位相差δを一定とすることが
できる。Therefore, considering equation (9), in order to make the birefringence phase difference δ constant for all RGB, the liquid crystal cell thickness d is a fixed value, so when the wavelength λX is different, Δn (Vth, dark , R) λR - Δn (Vth, dark, G) λG - Δn (Vth, dark, B) λB (10) Adjust the birefringence value Δn (V) to satisfy the following relationship. Bye. However, the birefringence value Δn (V) is determined by the applied voltage to the liquid crystal layer, and this applied voltage is the threshold voltage Vth, dark, x when the writing light corresponding to each light valve is turned off. That is, by setting the threshold voltages V th, dark, and X to values corresponding to each light valve, the birefringence phase difference δ can be made constant.

こうして、書込み光入射時のΔｎ　（Ｖ）−駆動電圧特
性を実験的に求めておけば（１０）式を用いることによ
って、書込み光オフ時のしきい値電圧Ｖｔｈ、ｄａｒｋ
、ｘ　　（ｘ　−Ｒ，Ｇ、　Ｂ）がそれぞれ決まる故、
（７）式によってスイッチング比ＶＳＲＸが求められ、
（６）式によってａ−３ｉ膜の膜厚ｄｓｉ、ｘを導出す
ることができるのである。In this way, if the Δn (V)-drive voltage characteristic when the writing light is incident is experimentally determined, then by using equation (10), the threshold voltage Vth when the writing light is off, dark
, x (x - R, G, B) are determined, so
The switching ratio VSRX is determined by equation (7),
The film thickness dsi,x of the a-3i film can be derived from equation (6).

以上は書込み光オン時の複屈折値Δｎ　（Ｖ）の値を適
切に設定し、この設定した値に対応する印加電圧を駆動
電圧とする旨を述べたが、上記複屈折値Δｎ　（Ｖ）を
投射出力光強度ｌと置換えて当該駆動電圧を求めてもよ
い。このことを第６図を用いて説明する。Above, it has been described that the value of the birefringence value Δn (V) when the writing light is turned on is appropriately set, and the applied voltage corresponding to this set value is used as the driving voltage. The driving voltage may be determined by replacing the projection output light intensity l with the projection output light intensity l. This will be explained using FIG. 6.

例えば同図（Ａ）の如き投射出力特性を有する赤色光変
調ライトバルブにおいて、その書込み光オンのときの最
適な投射出力レベルは、駆動電圧に書込み光をオフとし
たときのしきい値電圧ｖｔｈ、ｄａｒｋ、Ｒを採用した
場合、Ｉｎである。そして、この赤色光変調ライトバル
ブの投射出力光レベルＩｎと同一の輝度を有して書込み
光オンに対する投射出力光を出力せしめるために、同図
（Ｂ）の如き青色変調ライトバルブでは、まず、書込み
光をオンとしたときの投射出力光特性曲線Ｂｂｒ１ｇｈ
ｔ上に上記レベルＩｎに等しい点を読取る。次いで、こ
のＩｎに対応する駆動電圧Ｖ　ｔｈ、ｄａｒｋ、Ｂを導
出し、以降は上述の如く、（７）式及び（６）式によっ
てスイッチング比及びａ−８ｉ膜の膜厚を決定すれば良
いのである。For example, in a red light modulation light valve having projection output characteristics as shown in FIG. , dark, and R are adopted, it is In. In order to output the projection output light for the writing light ON with the same brightness as the projection output light level In of the red light modulation light valve, first, in the blue modulation light valve as shown in FIG. Projection output light characteristic curve Bbr1gh when the writing light is turned on
Read a point on t equal to the above level In. Next, the driving voltages V th, dark, and B corresponding to this In are derived, and the switching ratio and the film thickness of the a-8i film can be determined by equations (7) and (6) as described above. It is.

以下、上述したような関係式に基づき、これをＲＧＢＢ
色のライトバルブの構成において適用した場合の実施例
を具体的な数値を用いて説明する。Below, based on the above-mentioned relational expression, this is converted into RGBB.
An example in which the present invention is applied to the configuration of a color light valve will be described using specific numerical values.

液晶層１の比誘電率をεＬＣ＝　３．　２　Ｆ　／ｍ、
この層厚をｄＬＣ−２，０ａｍとし、ａ−５ｉ膜５の比
誘電率をε５ｉ−１１，９Ｆ／ｍとし、このａ−Ｓｉ膜
５の書込み光をオフとしたときのインピーダンスが充分
大きいものとしてその明暗インピーダンス比をに−０と
おき、また、誘電体ミラー６及び遮光膜７の合成比誘電
率εＨが充分大きく当該ライトバルブの動作に対して無
視できるものとした場合、赤色光変調ライトバルブ１３
のスイッチング比ｖＳＲＲは、（６）式より、 ＶＳＲＲ−１，６７ となる。The relative dielectric constant of the liquid crystal layer 1 is εLC=3. 2 F/m,
The layer thickness is dLC-2.0 am, the dielectric constant of the a-5i film 5 is ε5i-11.9 F/m, and the impedance of the a-Si film 5 is sufficiently large when the writing light is turned off. Assuming that the light-to-dark impedance ratio is set to -0, and the composite dielectric constant εH of the dielectric mirror 6 and the light shielding film 7 is sufficiently large and can be ignored with respect to the operation of the light valve, the red light modulation light Valve 13
The switching ratio vSRR of is VSRR-1,67 from equation (6).

また、書込み光をオンとした時のしきい値電圧はＲＧＢ
共通であり、これをＶｔｈ−４，ＯＶとする。さらに、
赤色光、緑色光及び青色光の波長を、それぞれλＲ−６
１０μｍ１λｅ−５５０μｍ及びλ５−４３０μｍとす
れば、書込み光オン状態における各々の駆動電圧−投射
出力光特性は、第７図（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）にプロ
ットされるような曲線Ｒｂｒｉｇｈｔ、、Ｇｂｒｉｇｈ
ｔ及びＢ　ｂｒｉｇｈｔとなる。Also, the threshold voltage when the write light is turned on is RGB
This is common and is designated as Vth-4, OV. moreover,
The wavelengths of red light, green light, and blue light are each λR-6.
10 μm 1λe-550 μm and λ5-430 μm, the respective driving voltage-projection output light characteristics in the write light on state are curves Rbright, as plotted in FIGS. 7(A), (B), and (C). , Gbright
t and B bright.

そして、先に述べた当該液晶層の複屈折値Δｎ（Ｖ）も
しくは複屈折位相差δに相当するものとして、同図（Ａ
）より赤色光における最適な投射出力光レベルを０．９
７（任意単位）に設定する。The same figure (A
), the optimum projection output light level in red light is 0.9
Set to 7 (arbitrary unit).

次いて、この値を緑色光及び青色光変調用ライトバルブ
における最適な投射出力光レベルについても同一の値と
なるべく同図（Ｂ）及び（Ｃ）の曲線Ｇｂｒｉｇｈｔ及
びＢ　ｂｒｉｇｈｔから投射出力光レベルか０．９７に
なる駆動電圧を読取る。同図よりその値は、赤色光では
ＶＲ＝６．９Ｖ、緑色光ではＶ、−６，４Ｖ、青色光で
はＶｓ−５，８５Ｖとなることが分かる。Next, calculate the projection output light level from the curves Gbright and B bright in FIGS. Read the drive voltage to be 0.97. From the figure, it can be seen that the values are VR=6.9V for red light, V, -6.4V for green light, and Vs-5,85V for blue light.

これらの値は、同時に書込み光がオフの時のしきい値電
圧Ｖｔｈ、ｄａｒｋ、ｘとなるものである。書面して、
緑色光及び青色光変調ライトバルブの駆動電圧は、それ
ぞれ Ｖｔｈ、ｄａｒｋ、Ｇ　＝６．４Ｖ Ｖｔｈ、ｄａｒｋ、Ｂ　＝５．８５Ｖ である。These values simultaneously become the threshold voltages Vth, dark, and x when the write light is off. In writing,
The driving voltages of the green light and blue light modulation light valves are Vth, dark, G = 6.4V and Vth, dark, B = 5.85V, respectively.

また、上述のしたように書込み光のオン状態におけるし
きい値電圧をＶｔｈ−４Ｖとしているので、以上の値を
（７）式に代入し、緑色光及び青色光変調ライトバルブ
におけるスイッチング比を求めると、 ＶＳＲＧ−１，６ ＶＳＲＢ−１，４６ となる。Also, as mentioned above, since the threshold voltage in the ON state of the writing light is Vth-4V, substitute the above value into equation (7) to find the switching ratio in the green light and blue light modulation light valves. and VSRG-1,6 VSRB-1,46.

次に、このスイッチング比を用いて（６）式より緑色光
及び青色光変調ライトバルブにおけるそれぞれのａ−５
ｉ膜の膜厚を求めれば、ｄｓｉ、Ｇ−４，４６μｍ ｄｓｉ、Ｂ−３，４２ａｍ となることが分かる。Next, using this switching ratio, from equation (6), each a-5 in the green light and blue light modulation light valves is
If the thickness of the i film is determined, it will be found that dsi, G-4, 46 μm dsi, B-3, 42 am.

こうして導出された膜厚にてそれぞれａ−８ｉ層を成膜
すれば、当該書込み光のオフ時における駆動電圧−投射
出力光特性は同図（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）に示される
ような曲線Ｒｄａｒｋ、　Ｇｄａｒｋ及びＢ　ｄａｒｋ
となって、上述の如きスイッチング比が満たされるので
ある。If each a-8i layer is formed with the film thickness derived in this way, the drive voltage-projection output light characteristics when the writing light is off are shown in the same figure (A), (B), and (C). Curves like Rdark, Gdark and Bdark
Therefore, the switching ratio as described above is satisfied.

まとめると、赤色光、緑色光及び青色光用の各ライトバ
ルブの駆動電圧をそれぞれＶＲ−６，９■、Ｖｃ−６，
４Ｖ及びＶｓ−５，８５Ｖとし、かつこれに対応する各
ライトバルブのａ−５ｉ膜の膜厚をそれぞれｄｓｉ、　
Ｒ−５，０μｍ、　ｄｓｉ。In summary, the driving voltages of each light valve for red light, green light, and blue light are VR-6, 9■, Vc-6,
4V and Vs-5, 85V, and the corresponding film thickness of the a-5i film of each light valve is dsi,
R-5.0 μm, dsi.

ｃ−４，４６ａｍ及びｄｓｉ、　Ｂ　−３，４２μｍと
して構成すれば、各ライトバルブはそれぞれ書込み光が
オンの時、最適とするその投射出力光において同一の輝
度を示すことになる。If configured as C-4, 46 am and dsi, B-3, 42 μm, each light valve will exhibit the same brightness at its optimum projected output light when the write light is on.

なお、本実施例においては、ＲＧＢＢ色の変調に用いる
各ライトバルブに対し、書込み光オンのとき最適として
設定された投射出力レベルを同一とするものを実現する
こととして説明したが、ライトバルブの数や設定する投
射出力光レベルはこれに限定されるものではなく、所望
のスイッチング比にて的確な投射光出力を得ることを可
能にしているので、適用する装置に応じて用いるライト
バルブの数やその投射出力光レベルを設定すれば良い。In this embodiment, the projection output level set as the optimum level when the writing light is on is the same for each light valve used for RGBB color modulation. The number of light valves and the projection output light level to be set are not limited to these, but the number of light valves to be used depends on the device to be used, as it is possible to obtain accurate projection light output with the desired switching ratio. What is necessary is to set the projection output light level.

発明の詳細 な説明したように、本発明の光導電型液晶うイトバルブ
においては、各種ライトバルブの液晶層の書込み光のオ
ン状態の複屈折位相差を読出し光の波長に拘らず一定と
し、この屈折位相差すなわち当該投射用刃先レベルに対
応したそれぞれのスイッチング比をそれぞれ導出し、こ
の各スイッチング比を満たすべくそれぞれの光導電膜の
膜厚を決定し、かつ上記当該投射出力光レヘルに対応す
る液晶層印加電圧を駆動電圧としているので、ＣＲＴな
どの書込み光源をＲＧＢについて同一強度の書込ろ光を
出力するように駆動させても、投射出力光の輝度の不足
分を補うことができ、また、カラー表示においてＲＧＢ
の輝度レベルかバランスよく設定できて色相バランスの
良好な投写映像を得ることができる。As described in detail of the invention, in the photoconductive liquid crystal filled light valve of the present invention, the birefringence phase difference in the ON state of the writing light of the liquid crystal layer of various light valves is constant regardless of the wavelength of the reading light. Derive each switching ratio corresponding to the refraction phase difference, that is, the level of the projection cutting edge, determine the film thickness of each photoconductive film to satisfy each switching ratio, and determine the thickness of each photoconductive film corresponding to the above-mentioned projection output light level. Since the voltage applied to the liquid crystal layer is used as the driving voltage, even if a writing light source such as a CRT is driven to output writing light of the same intensity for RGB, the lack of brightness of the projected output light can be compensated for. Also, in color display, RGB
It is possible to set the brightness level in a well-balanced manner and obtain a projected image with good hue balance.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第１図はカラー表示における光導電型液晶ライトバルブ
を用いた投写形ディスプレイの一例を示すブロック図、
第２図は一般的な光導電型液晶ライトバルブの構成を示
す図、第３図は同一仕様のライトバルブを用いた場合の
ＲＧＢそれぞれの駆動電圧−投射出力光特性を示す図、
第４図は従来例における問題点を明確に説明するための
図、第５図は光導電型液晶ライトバルブの等価回路図、
第６図は駆動電圧を設定する方法を説明するための図、
第７図は本発明の実施例における赤色光、緑色光及び青
色光の変調に用いられる各種光導電型液晶ライトバルブ
の駆動電圧−投射出力光特性を示す図である。 主要部分の符号の説明 １・・液晶層 ５・・・光導電膜 ８．９・・・透明導電膜 １２・・・・・・駆動電源 １３・・・・・・赤色光ＣＲＴ １４・・・・・・緑色光ＣＲＴ １５・・・・・・青色光ＣＲＴFIG. 1 is a block diagram showing an example of a projection display using a photoconductive liquid crystal light valve for color display;
FIG. 2 is a diagram showing the configuration of a general photoconductive liquid crystal light valve, and FIG. 3 is a diagram showing the drive voltage-projection output light characteristics of each of RGB when using light valves with the same specifications.
Figure 4 is a diagram for clearly explaining the problems in the conventional example, Figure 5 is an equivalent circuit diagram of a photoconductive liquid crystal light valve,
FIG. 6 is a diagram for explaining the method of setting the drive voltage,
FIG. 7 is a diagram showing driving voltage-projection output light characteristics of various photoconductive liquid crystal light valves used for modulating red light, green light, and blue light in an embodiment of the present invention. Explanation of symbols of main parts 1...Liquid crystal layer 5...Photoconductive film 8.9...Transparent conductive film 12...Drive power supply 13...Red light CRT 14... ...Green light CRT 15...Blue light CRT

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] （１）赤（Ｒ）、緑（Ｇ）及び青（Ｂ）に対応する書込
み光を生成する３つの光源と、前記各書込み光の入射に
応答して３原色画像を投射出力する３つの光導電型液晶
ライトバルブと、前記３つの光導電型液晶ライトバルブ
にＲ、Ｇ及びＢの３原色読出し光をそれぞれ入射しこれ
ら反射光を合成して投光出力をうる手段とからなるカラ
ー画像投写型液晶ディスプレイであって、前記３つの光
導電型液晶ライトバルブにおいて、それぞれ液晶層の印
加電圧Ｖに依存しかつ書込み入射光に対する複屈折を生
ずる複屈折率Δｎ（Ｖ）とし、前記印加電圧の実効値を
それぞれＶ＿Ｒ、Ｖ＿Ｇ、Ｖ＿Ｂとし、前記書込み光の
波長をそれぞれλ＿Ｒ、λ＿Ｇ、λ＿Ｂとし、かつ前記
各ライトバルブの書込み光オフのときのしきい値電圧を
Ｖｔｈ、ｄａｒｋ、ｘ（ｘ＝Ｒ、Ｇ、Ｂ）としたとき、 Δｎ（Ｖ＿Ｒ）／λ＿Ｒ＝Δｎ（Ｖ＿Ｇ）／λ＿Ｇ＝Δ
ｎ（Ｖ＿Ｂ）／λ＿Ｂかつ Ｖｘ＝Ｖｔｈ、ｄａｒｋ、ｘ（ｘ＝Ｒ、Ｇ、Ｂ）を充足
することを特徴とするカラー画像投写型液晶ディスプレ
イ。(1) Three light sources that generate writing lights corresponding to red (R), green (G), and blue (B), and three lights that project and output three primary color images in response to the incidence of each of the writing lights. Color image projection comprising a conductive liquid crystal light valve and a means for inputting three primary color readout lights of R, G and B into the three photoconductive liquid crystal light valves and synthesizing these reflected lights to obtain a projected light output. type liquid crystal display, in which the three photoconductive liquid crystal light valves each have a birefringence Δn(V) that depends on the applied voltage V of the liquid crystal layer and causes birefringence with respect to writing incident light, and The effective values are V_R, V_G, and V_B, respectively, the wavelengths of the write light are λ_R, λ_G, and λ_B, respectively, and the threshold voltages of each light valve when the write light is off are Vth, dark, x (x= R, G, B), Δn(V_R)/λ_R=Δn(V_G)/λ_G=Δ
A color image projection type liquid crystal display characterized by satisfying n(V_B)/λ_B and Vx=Vth, dark, x (x=R, G, B). （２）前記液晶層は垂直配向としかつＥＣＢ（複屈折制
御）モードにより制御されることを特徴とする請求項１
記載のカラー画像投写型液晶ディスプレイ。(2) The liquid crystal layer is vertically aligned and controlled by ECB (birefringence control) mode.
Color image projection type liquid crystal display as described. （３）前記３つの光導電型液晶ライトバルブの書込み光
オフのときのしきい値電圧Ｖｔｈ、ｄａｒｋ、ｘ（ｘ＝
Ｒ、Ｇ、Ｂ）は、前記各ライトバルブの光導電層の膜厚
制御によって定められることを特徴とする請求項１記載
のカラー画像投写型液晶ディスプレイ。(3) Threshold voltage Vth, dark, x (x=
2. The color image projection type liquid crystal display according to claim 1, wherein R, G, and B) are determined by controlling the film thickness of a photoconductive layer of each of the light valves.