JP2003255299A - 光路偏向素子、光路偏向素子ユニット及び画像表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 液晶層を厚くしても、液晶層全体の配向安定
性が向上し、液晶層の厚さ方向の中央付近での流動や欠
陥発生による白濁現象の発生を防止することができ、透
過率の低下や偏向動作不良を防止することができるよう
にする。 【解決手段】 一対の透明な基板１１，１２と、この基
板１１，１２間に充填されたホメオトロピック配向をな
すキラルスメクチックＣ相からなる液晶層１５とを備え
ている。電極１４は、この液晶層１５に対し基板１１，
１２の板面方向に電界を加えて液晶層１５を透過する光
の光路を偏向する。基板１７は、液晶層１５を基板１
１，１２の板厚方向に複数に分割する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、電気信号により
光の方向を変える光偏向素子及び光偏向素子ユニット、
並びに、この光偏向素子又は光偏向素子ユニットを利用
した画像表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】このような光路偏向素子は、外部からの
電気信号により光の光路を偏向、すなわち、入射光に対
して出射光を平行にシフトするか、ある角度をもって回
転させるか、あるいは、その両者を組合せて光路を切換
えるための光学素子である。

【０００３】液晶材料を用いた光路偏向素子としては、
従来、次のようなものが提案されている。

【０００４】まず、特開平６−１８９４０号公報には、
光空間スイッチの光の損失を低減することを目的に、人
工複屈折板からなる光ビームシフタが提案されている。

【０００５】また、ピクセルシフト素子としては、特許
第２９３９８２６号公報、特開平６−３２４３２０号公
報、特開２０００−１９３９２５公報に開示の技術が知
られている。

【０００６】ここでいうピクセルシフト素子とは、少な
くとも画像情報に従って光を制御可能な複数の画素が二
次元的に配列された画像表示素子と、画像表示素子を照
明する光源と、画像表示素子に表示した画像パターンを
観察するための光学部材と、画像フィールドを時間的に
分割した複数のサブフィールド毎に画像表示素子と光学
部材の間の光路を偏向する光路偏向素子とを有し、サブ
フィールド毎の光路の偏向に応じて表示位置がずれてい
る状態の画像パターンを表示することで、画像表示素子
の見かけ上の画素数を増倍して表示する画像表示装置に
おいて、光路偏向素子として使用されるデバイスであ
る。

【０００７】なお、この明細書において、平行シフトに
よる光路偏向に対してそのシフトの大きさを「シフト
量」と呼び、回転による光路偏向に対してその回転量を
「回転角」と呼ぶものとする。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来のピクセ
ルシフト素子では、構成が複雑であるために、製造コス
トが高く、装置が大型化してしまい、また、光量損失、
光学ノイズが多いという不具合があることに鑑み、本出
願人は、これらの不具合を解決し、簡易な構成で、製造
コストが低く、装置を小型化でき、また、光量損失、光
学ノイズが少ない光路偏向素子を提案している。

【０００９】すなわち、特願２００２−１２４７９（平
成１４年１月２２日出願、本出願時において未出願公
開）では、透明な一対の基板と、この基板間に充填され
たホメオトロピック配向をなすキラルスメクチックＣ相
よりなる液晶層と、この液晶に電界を加える為の電極と
を備えている光路偏向素子を提案している。

【００１０】また、特願２００１−２８７９０７（平成
１３年９月２０日出願、本出願時において未出願公開）
では、このような光偏向素子において、所望の光路シフ
ト方向に対して略平行に配置された複数本の電極ライン
群を有し、ある時刻における各電極ラインに印加する電
圧値を段階的に異なる値に設定する光路偏向素子を提案
している。

【００１１】本出願人が提案しているこれらの技術にお
いては、ホメオトロピック配向をなすキラルスメクチッ
クＣ相からなる液晶層を複屈折板として用いるため、液
晶層の光学軸チルト角と厚みにより光路偏向量が決定さ
れることになる。そのため、光路偏向量を大きく設定し
ようとする場合には、液晶層の厚みを厚くする必要があ
る。

【００１２】しかしながら、この場合に、液晶層を挟む
２枚の透明基板の基板間隔を拡大して液晶層を厚く構成
した場合には、液晶層の中央部での配向性が乱れやすく
なり、また、液晶層が白濁するなどを生じ易いという不
具合がある。

【００１３】この発明の目的は、液晶層を厚くしても、
液晶層全体の配向安定性が向上し、液晶層の厚さ方向の
中央付近での流動や欠陥発生による白濁現象の発生を防
止することができ、透過率の低下や偏向動作不良を防止
することができるようにすることである。

【００１４】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、一対の透明な第１の基板と、この基板間に充填され
たホメオトロピック配向をなすキラルスメクチックＣ相
からなる液晶層と、この液晶層に対し前記第１の基板の
板面方向に電界を加えて液晶層を透過する光の光路を偏
向する一対の第１の電極と、前記液晶層を前記第１の基
板の板厚方向に複数に分割する透明な第２の基板と、を
備えている光路偏向素子である。

【００１５】したがって、第２の基板により液晶層の内
部にも配向規制力を与えることができるため、液晶層を
厚くしても、液晶層全体の配向安定性が向上し、液晶層
の厚さ方向の中央付近での流動や欠陥発生による白濁現
象の発生を防止することができ、透過率の低下や偏向動
作不良を防止することができる。

【００１６】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
の発明において、前記第２の基板の少なくとも一方の表
面には垂直配向膜が設けられている。

【００１７】したがって、第２の基板の表面にも垂直配
向膜を設けているので、液晶層の内部でも確実に垂直配
向状態が維持しやすくなり、外部からの衝撃などの配向
性を悪化させる要因があっても、光利用効率を確実に高
く維持することができる。

【００１８】請求項３に記載の発明は、請求項１又は２
に記載の発明において、前記一対の第１の電極間には当
該第１の基板の板面方向で当該第１の電極間方向と直交
する方向を長さ方向とする複数のライン状の電極で前記
液晶層に電界を加える第２の電極がそれぞれ間隔をあけ
て設けられている。

【００１９】したがって、各第２の電極に段階的な電圧
などの所望の電位を与えることで、液晶層の内部に所望
の電位分布を形成することができ、光路領域が広い場合
でも第１の基板の面方向に均一な電界分布を与えること
ができるので、光利用効率を高め、光路偏向量の均一性
が向上させることができる。

【００２０】なお、第２の電極を透明電極とすれば、光
の透過率が向上し、光利用効率が高く、光路全体を比較
的均一に偏向することが可能となる。

【００２１】請求項４に記載の発明は、請求項３に記載
の発明において、前記第２の電極は、前記第２の基板の
表面上に形成されていて、前記第２の電極と前記液晶層
との間には誘電体が形成されている。

【００２２】したがって、第２の電極の近傍では電位分
布が不均一になって、第２の電極近傍で光路シフト量が
不均一になるような場合にも、誘電体により液晶層内に
おける第１の基板の面方向での電位分布が鈍るので、均
一な電界分布を与えることができ、光利用効率を高め、
光路偏向量をより均一にすることができる。

【００２３】請求項５に記載の発明は、請求項１〜４の
いずれかの一に記載の発明において、前記液晶層に沿っ
て前記一対の第１の電極間方向に延びた抵抗体が形成さ
れている。

【００２４】したがって、光路偏向素子の有効面積が大
きく、光路偏向量が大きな場合でも、抵抗体に第１の電
極間方向に電圧を印加すれば、比較的簡単な構成で、液
晶層内の平面方向での電界強度を均一化し、均一な光路
偏向効果を得ることができる。

【００２５】請求項６に記載の発明は、請求項５に記載
の発明において、前記抵抗体は、前記第２の基板を兼ね
ている。

【００２６】したがって、光路偏向素子の構成を簡易な
ものとし、透過率などの光学特性も向上させ、光路偏向
量をより均一にすることができる。

【００２７】請求項７に記載の発明は、請求項１〜６の
いずれかの一に記載の発明において、前記液晶層への入
射光の偏光方向を前記光路の偏向方向と一致させる偏光
方向制御素子を備えている。

【００２８】したがって、光路の偏向方向、すなわち液
晶層に電界を加えたときに、液晶分子の傾斜方向に平行
な偏光方向の光のみを液晶層に入射させることができる
ので、偏向されない光の発生を防止し、確実な光路偏向
を実現することができる。

【００２９】請求項８に記載の発明は、請求項１〜７の
いずれかの一に記載の光路偏向素子を２つ備えていて、
この２つの光路偏向素子を光の入射方向に直列に前記液
晶層の法線方向が略一致するように、かつ、前記一対の
第１の電極間方向が互いに直交するように配置されてお
り、前記両光路偏向素子間には前記光の入射方向の手前
側に位置する光路偏向素子の出射光に対して偏光方向を
９０°回転させる偏光回転素子を備えている、光路偏向
素子ユニットである。

【００３０】したがって、２つの光路偏向素子を用い
て、２次元方向への光路偏向を確実に行うことができ
る。

【００３１】請求項９に記載の発明は、照明光を画像情
報に基づいて空間光変調して画像光として出射する画像
表示素子と、この画像表示素子と同期し、前記画像表示
素子の各画素から入射されてくる画像光の光路を偏向し
て前記画像表示素子の見かけ上の画素数を増倍して表示
する請求項１〜７のいずれかの一に記載の光路偏向素子
又は請求項８に記載の光路偏向素子ユニットと、を備え
ている画像表示装置である。

【００３２】したがって、請求項１〜８のいずれかの一
に記載の発明と同様の作用、効果を奏する画像表示装置
を提供することができる。

【００３３】

【発明の実施の形態】この発明の一実施の形態について
説明する。

【００３４】図１は、この発明の一実施の形態である画
像表示装置の概要を示す概念図である。図１において、
符号１は、照明用の光源であり、白色あるいは任意の色
の光を高速にＯＮ，ＯＦＦできるものであるならば、い
かなる種類や型の光源であっても利用することができ
る。たとえば、ＬＥＤランプやレーザ光源、あるいは、
白色のランプ光源などを２次元アレイ状に配列して、か
かる光源に対して高速動作するシャッタを組合せたもの
などを照明用の光源として用いることができる。

【００３５】符号２は、光源から出た光を均一に画像表
示素子３に照射させるための照明装置であり、拡散板２
ａ、コンデンサレンズ２ｂなどから構成される。

【００３６】符号３は、照明装置２から入射した均一の
照明光を画像情報に基づいて空間光変調し、画像光とし
て出射する画像表示素子である。画像表示素子３として
は、透過型液晶ライトバルブ、反射型液晶ライトバル
ブ、ＤＭＤ素子などを用いることができる。

【００３７】符号４は、画像表示素子３から出射される
画像光の光路を偏向して、偏向画像光として出射する光
路偏向素子である。この光路偏向素子４による光路の偏
向量に応じて、スクリーン６上に投射される画像表示位
置がずらされ、画像表示素子３の実際の画素数を見かけ
上増倍した画素数として画像表示させることができる。

【００３８】符号５，６は、画像表示素子３に表示され
た画像パターンを観察するための光学部材であり、符号
５は投射レンズ、符号６はスクリーンである。さらに、
符号７は光源１を駆動するための光源駆動回路であり、
符号８は画像表示素子３を駆動するための表示駆動回路
であり、符号９は光路偏向素子４を駆動するための光偏
向駆動回路である。また、符号１０は、光源駆動回路
７、表示駆動回路８、光路偏向駆動回路９などを含め画
像表示装置の全体を制御するための画像表示制御回路で
ある。

【００３９】次に、図１に示す画像表示装置の基本的な
動作について説明する。

【００４０】光源駆動回路７で制御されて光源１から放
射された光は、拡散板２ａにより均一化された照明光と
なり、コンデンサレンズ２ｂにより、光源駆動回路７と
同期して動作する表示駆動回路８により制御されている
画像表示素子３をクリティカルに照明する。ここでは、
画像表示素子３の例として、透過型液晶パネル、すなわ
ち、透過型液晶ライトバルブを用いている。透過型液晶
ライトバルブからなる画像表示素子３により空間光変調
された照明光は、画像光として光路偏向素子４に入射さ
れ、光路偏向素子４から出射された出射光は、偏向画像
光として、投射レンズ５で拡大された後、スクリーン６
に投射される。すなわち、透過型液晶ライトバルブから
なる画像表示素子３の画像光の出射側に配置されている
光路偏向素子４によって、画像光は、光路偏向駆動回路
９からの駆動信号に応じて、画素の配列方向に任意の距
離だけシフト（偏向）された偏向画像光として出射され
て、投射レンズ５を介して、スクリーン６上に投射され
る（光路偏向素子４、スクリーン６における画素のシフ
ト方向については、図１に図示している）。

【００４１】ここに、光路偏向素子４により、画像表示
素子３と同期し、画像フィールドを時間的に分割した複
数のサブフィールドごとに光路を偏向して、表示位置が
ずれている状態の画像パターンを表示させることで、画
像表示素子３の見掛け上の画素数を増倍して表示する。
このように、光路偏向素子４によるシフト量は、画像表
示素子３の画素の配列方向に対して２倍の画像増倍を行
うことから、画素ピッチの１／２に設定される。そし
て、画素のシフト量に応じて、画像表示素子３を駆動す
る画像信号を当該シフト量分だけ補正することで、見掛
け上高精細な画像を表示することができる。

【００４２】次に、この発明の一実施の形態である光路
偏向素子４について説明する。

【００４３】まず、図２は、光路偏向素子４の一例を示
す液晶パネル部分の断面を模式的に示す図である。図２
に示すように、光路偏向素子４は、第１の基板である、
一対の透明な基板１１，１２を対向配置させて設けてい
る。基板１１，１２としては、ガラス、石英、プラスチ
ックなどを用いることができるが、複屈折性のない透明
材料を用いるのが望ましい。基板１１，１２の厚みは、
例えば、数十μｍ〜数ｍｍである。基板１１，１２のそ
れぞれ内側の面には垂直配向膜１３が形成されている。
垂直配向膜１３は、基板１１，１２表面に対して液晶分
子をホメオトロピック配向させることができる材料なら
ば様々な材料を用いることができるが、例えば、液晶デ
ィスプレイ用の垂直配向剤、シランカップリング剤、Ｓ
ｉＯ_２蒸着膜などを用いることができる。なお、この明
細書でいうホメオトロピック配向とは、基板面に対して
液晶分子が垂直に配向した状態だけではなく、数十度程
度までチルトした配向状態も含むものである。

【００４４】基板１１，１２間はスペーサを挟んで一定
距離に維持され、また、基板１１，１２間には一対の電
極１４と液晶層１５とが形成されている。スペーサとし
ては数μｍ〜数ｍｍ程度の厚さのシート状の部材、ある
いは、同程度の粒径の粒子などが用いられ、光路偏向素
子４の有効領域外に設けることが望ましい。電極１４
は、基板１１，１２の板面方向の両側部に設けられ、そ
の材料としては、アルミ、銅、クロムなどの金属、ＩＴ
Ｏなどの透明電極などを用いることができる。液晶層１
５内に均一な水平電界を印加するためには、電極１４
は、液晶層１５の厚みと同程度の厚みを持つ金属シート
を用いることが望ましく、また、光路偏向素子４の有効
領域外に設けられる。図２の例では、前述のスペーサ
は、金属シート状の電極１４が兼用していて、この金属
シート状の電極１４の厚みにより液晶層１５厚みが規定
される。液晶層１５としては、スメクチックＣ相を形成
可能な液晶が用いられる。そして、電極１４，１４間に
電圧を印加することで、液晶層１５に対し、基板１１，
１２の板面方向に電界が印加される。

【００４５】ここで、液晶層１５について詳細に説明す
る。「スメクチック液晶」は液晶分子の長軸方向を層状
に配列してなる液晶層である。このような液晶に関し、
液晶層１５の法線方向（層法線方向）と液晶分子の長軸
方向とが一致している液晶を「スメクチックＡ相」、法
線方向と一致していない液晶を「スメクチックＣ相」と
呼んでいる。

【００４６】スメクチックＣ相よりなる強誘電液晶は、
一般的に外部電界が働かない状態において、各層毎に液
晶ダイレクタ方向が螺旋的に回転している、いわゆる螺
旋構造をとり、「キラルスメクチックＣ相」と呼ばれ
る。また、キラルスメクチックＣ相反強誘電液晶は各層
毎に液晶ダイレクタが対向する方向を向く。これらのキ
ラルスメクチックＣ相よりなる液晶は、不斉炭素を分子
構造に有し、これによって自発分極しているため、この
自発分極Ｐｓと外部電界Ｅにより定まる方向に液晶分子
が再配列することで光学特性が制御される。なお、この
例では、液晶層１５として強誘電液晶を例として光路偏
向素子４の説明を行うが、反強誘電液晶も光路偏向素子
４に使用することができる。

【００４７】キラルスメクチックＣ相は、スメクチック
Ａ相やネマチック液晶に比較して極めて高速な応答性を
有しており、サブｍｓオーダーでのスイッチングが可能
である点が特徴である。特に、電界方向に対して液晶ダ
イレクタ方向が一義的に決定されるため、スメクチック
Ａ相よりなる液晶に比べ、ダイレクタ方向の制御が容易
であり、扱いやすい。

【００４８】ホメオロトピック配向をなすスメクチック
Ｃ相よりなる液晶層１５は、ホモジニアス配向（液晶ダ
イレクタが基板面に平行に配向している状態）をとる場
合に比べて、液晶ダイレクタの動作が基板１１，１２か
らの規制力を受けにくく、外部電界方向の調整で光路偏
向方向の制御が行いやすく、必要電界が低いという利点
を有する。また、液晶ダイレクタがホモジニアス配向し
ている場合、電界方向だけでなく基板面に液晶ダイレク
タが強く依存するため、光路偏向素子４の設置につい
て、より位置精度が求められることになる。逆に、本例
のようなホメオロトピック配向の場合は、光偏向に対し
て光路偏向素子４のセッティング余裕度が増す。これら
の特徴を活かす上で、厳密に螺旋軸を基板１１，１２面
に垂直に向ける必要はなく、ある程度傾いていても差し
支えない。液晶ダイレクタが基板１１，１２からの規制
力を受けずに２つの方向を向くことが可能であればよ
い。

【００４９】次に、光路偏向素子４の動作原理について
図３を参照して説明する。図３は、図２に示す光路偏向
素子４について液晶分子の配向状態を模式的に示したも
のであり、垂直配向膜１３、電極（スペーサ）１４は省
略してある。図３では、便宜上紙面表裏方向に電圧が印
加される場合を示しており、よって、電界は紙面表裏方
向に作用する。電界方向は目的とする光の偏向方向に対
応して、図３において図示しない電源により切換えられ
る。また、光路偏向素子４に対する入射光は直線偏光で
ある。

【００５０】図３(ａ)に示すように、紙面の手前側への
電界が印加された場合、液晶分子１６の自発分極が正な
らば液晶ダイレクタが図右上に傾斜した分子数が増加
し、液晶層１５としての平均的な光学軸も図右上方向に
傾斜して複屈折板として機能する。キラルスメクチック
Ｃ相のらせん構造が解ける閾値電界以上では、すべての
液晶ダイレクタがチルト角θを示し、光学軸が上側に角
度θで傾斜した複屈折板となる。異常光として左側から
入射した直線偏光は上側に平行シフトする。ここで、液
晶分子の長軸方向の屈折率をｎｅ、短軸方向の屈折率を
ｎｏ、液晶層１５の厚み(ギャップ)をｄとするときシフ
ト量Ｓは以下の式で表される（詳細については、例え
ば、“「結晶光学」応用物理学会、光学懇話会編、p19
8”参照）。 Ｓ＝[(１／ｎｏ)²−(１／ｎｅ)²]sin(２θ・ｄ) ÷[２((１／ｎｅ)²sin²θ＋(１／ｎｏ)²cos²θ)] …… （１）

【００５１】同様に、図２(ｂ)のように、電極１４への
印加電圧を反転して紙面の奥側への電界が印加された場
合、液晶分子１６の自発分極が正ならば液晶ダイレクタ
は図右下に傾斜し、光学軸が下側に角度θで傾斜した複
屈折板として機能する。異常光として左側から入射した
直線偏光は下側に平行シフトする。電界方向の反転によ
って、２Ｓ分の光路偏向量が得られる。

【００５２】ところで、図２に示す光路偏向素子４にお
いて、光路偏向量を大きく設定する場合には、液晶層１
５の厚みを大きく設定する必要がある。しかし、液晶層
１５が厚い場合、液晶層中央付近での配向性が悪化しや
すく、透過率などの光学特性が低下しやすいという不具
合がある。

【００５３】そこで、光路偏向素子４は、図４に示すよ
うに、第２の基板として、液晶層１５を厚み方向に分割
する透明な中間基板１７を設けるのがよい。中間基板１
７の材料としては、ガラス、プラスチックなどを用いる
ことができるが、複屈折性の無い透明材料が望ましい。
中間基板１７の厚さは、光学特性の悪化を防止するため
に薄い方が望ましいが、基板の製造方法や取り扱いの容
易性などから、数μｍから数百μｍの厚みが望ましい。
中間基板１７を設けたことにより、スペーサを兼ねた電
極１４も、電極１４ａ，１４ｂの２つに分割され、液晶
層１５も液晶層１５ａ，１５ｂの２つに分割されて、そ
れぞれ独立に電界を印加可能に構成されている。液晶層
１５ａと１５ｂは電気的に接触していてもよい。図４の
光路偏向素子４において、その他の構成については、図
２の光路偏向素子４と同一であるため、図２と同一の部
材には図２と同一の符号を付して、詳細な説明は省略す
る。

【００５４】図４の光路偏向素子４によれば、液晶層１
５の内部にも基板１７の表面からの配向規制力を与える
ことでできるため、液晶層１５の全体の配向安定性が向
上する。したがって、液晶層１５が厚い場合に生じる、
層中央付近での流動や欠陥発生による白濁現象の発生を
防止することができ、透過率の低下や偏向動作不良を防
止することができる。

【００５５】図５は、光路偏向素子４の他の構成例を示
す模式図である。この例で、図４の光路偏向素子４と相
違する点は、中間基板１７の表面に垂直配向膜１８ａ，
１８ｂを形成していることである。垂直配向膜１８ａ，
１８ｂとしては、前述の透明基板１１，１２上に形成し
た垂直配向膜１３と同様の垂直配向膜を用いることがで
きる。その他の点については、図５の光路偏向素子４と
共通であり、詳細な説明は省略する。

【００５６】図５の光路偏向素子４によれば、中間基板
１７の表面にも垂直配向膜を設けているので、液晶層１
５の内部でも確実に垂直配向状態が維持しやすくなる。
そして、外部からの衝撃などの配向性を悪化させる要因
があっても、確実に光利用効率を高く維持することがで
きる。

【００５７】図６は、光路偏向素子４の他の構成例を示
す模式図である。この例で、図５の光路偏向素子４と相
違する点は、中間基板１７の光路を含む領域に、光路偏
向方向に互いに間隔をあけて並列した複数本のライン状
の電極１９を設け、光路偏向駆動回路９は、この電極１
９も介して液晶層１５を駆動する構成とされていること
である。電極１９は、基板１１，１２の板面方向に左右
一対の電極１４，１４間に、基板１１，１２の板面方向
で電極間１４，１４方向と直交する方向を長さ方向とす
る。この場合に、電極ライン９を設けた基板１７の表面
上にも配向膜１８ａ，１８ｂを形成してもよい。その他
の点については、図６の光路偏向素子４と共通であり、
詳細な説明は省略する。

【００５８】図６では、一例として８本の電極１９を設
けていて、一端部の電極１４に最も近い電極１９から光
路偏向駆動回路９により印加される。すなわち、基板１
１，１２の板面方向の両端に位置する各電極１４に、電
源２１により、＋５Ｖ，−５Ｖの電圧が所定の周波数で
交互に印加される場合、各電極１９には、この＋５〜−
５Ｖの電圧を複数の抵抗２２により分圧した各電圧が印
加される。なお、各電極１９に段階的な電圧を印加する
手段としては、この構成に限られるものではなく、複数
の電源を各電極１９に直接接続する構成などとしてもよ
い。また、電極１９の本数やライン幅、ライン間隔、各
電極１９のライン間の電位差などは、所望の光路サイズ
や光路偏向量などに基づき、適宜設定することができ
る。

【００５９】このように、両電極１４，１４間に所定間
隔で配置されたライン状の各電極１により電位を設定す
ることで、比較的幅の広い液晶層１５の内部に強制的に
所望の電位勾配を作ることができる。しかしながら、電
極１９のライン幅の部分では電位が等しいことから、微
視的にみると電極１９の近傍では所望の電位勾配は得ら
ず、電界分布が不均一になるため、電極１９の幅が狭い
ほど望ましい。電極１９の材料としては、ライン幅を１
μｍ程度の細さで形成することが可能な金属細線を用い
るのが望ましい。

【００６０】このような光路偏向素子４によれば、有効
面積が比較的大きな場合でも、巨視的には光路偏向素子
４の全面で比較的均一な水平電界を印加することができ
るため、光路偏向量を均一にすることができる。

【００６１】しかし、ライン上の電極１９を金属で形成
した場合、その部分が遮光されるために、素子の全体の
光利用効率が低下する。そこで、各電極１９は透明電極
材料で形成するのが望ましい。透明電極材料としてはＩ
ＴＯ膜などを用いることができる。この場合、透明電極
材料の電極１９が形成された基板１７の表面上に配向膜
１８ａを設けてもよい。ＩＴＯ膜を用いる場合も電極１
９の幅は狭いことが望ましいが、電極１９を細く加工す
る場合は切れてしまうなど加工精度が問題となる場合が
ある。確実に細線を形成するためには、ライン幅を数μ
ｍ〜１０μｍ程度に設定するのが望ましい。

【００６２】このように電極１９に透明電極材料を用い
れば、電極１９で透過光路が遮光されることがないの
で、素子の光利用効率が向上する。

【００６３】電極１９の間隔が比較的広い場合、電極１
９，１９間の電位が電極１４，１４間の電位の平均値よ
りも小さくなる場合がある。すなわち、電極１９，１９
間に所望の電界方向とは逆方向の電界が発生する場合が
ある。

【００６４】そこで、図７に示すように、図６に示す光
路偏向素子４の中間基板１７の電極１９が形成されてい
る面上に誘電体層２３を設けてもよい。この場合に、中
間基板１７及び誘電体層２３と液晶層１５との間に、垂
直配向膜１８ａ，１８ｂを設けてもよい。誘電体層２３
としては、ガラスや樹脂など透明性の高いものを用いる
ことができるが、複屈折性のないものが望ましい。ま
た、誘電体層２３と液晶層１５の間に垂直配向膜１８
ａ，１８ｂを設ける場合、垂直配向膜１８ａ，１８ｂの
形成時に誘電体層２３を劣化させないような材料と形成
方法を用いるのが望ましい。特に、誘電体層２３及び垂
直配向膜１８ａ，１８ｂが樹脂で形成されている場合、
両者の塗布溶媒などを最適化しておく必要がある。

【００６５】このように、基板１７の電極１９の形成面
と液晶層１５との間に誘電体層２３を設けることで、電
極１９に印加した不連続な電位分布が鈍り、液晶層１５
内の平面方向での電位勾配が均一になる。したがって、
液晶層１５内の平面方向への電界強度分布が均一にな
り、光路偏向素子４の全域でより均一な光路偏向量を得
ることができる。

【００６６】図８は、光路偏向素子４の他の構成例を示
す模式図である。この例で、図５の光路偏向素子４と相
違する点は、図８に示すように、中間基板１７の表面に
透明抵抗体層２４を設けていることである。透明抵抗体
層２４は液晶層１５に沿って電極１４，１４間方向に延
びている。図５の光路偏向素子４と共通する部材につい
ては同一符号を付して、詳細な説明は省略する。この場
合に、透明抵抗体層２４と液晶層１５との間に垂直配向
膜を設けてもよいが、電極１４と透明抵抗体層２４と
は、電気的に接続されていることが望ましい（図８の例
では、透明抵抗体層２４と電極１４との接触部には垂直
配向膜は形成されていない）。透明抵抗体層２４の材料
としては、酸化スズ系、酸化インジウム系などの導電性
粉末の樹脂分散膜やＩＴＯ膜を用いることができる。

【００６７】なお、通電したときの発熱量が小さい条件
で使用することが望ましい。ここで、透明抵抗体層２４
の表面抵抗をＲｓ(Ω／)、電極間の距離をａ(ｃｍ)、電
極の長さをｂ(ｃｍ)とすると、透明抵抗体層２４の全体
の抵抗Ｒ(Ω)は“Ｒ＝ａ／ｂ×Ｒｓ”になる。この抵抗
体にＥ(Ｖ)の電圧を印加すると、“Ｅ×Ｅ／Ｒ”の電力
Ｐ(Ｗ)を消費する。電流Ｉ（Ａ）は、“Ｉ＝Ｅ／Ｒ”で
求められる。透明抵抗体層２４の面積は、“ａ×ｂ”だ
から、“Ｐ／(ａ×ｂ)”で得られる単位面積当たりの消
費電力Ｐｄ（Ｗ／ｃｍ^２）は、温度上昇を予測するため
の特性値となる。この例では、１ｃｍ当たり数百ボルト
から数キロボルトの電位差を加えるため、発熱を抑える
ためには抵抗値を大きくする必要がある。単位面積当た
り消費電力が０．０１Ｗ／ｃｍ^２程度ならば、温度上昇
は１０℃以下程度に抑えられる。例えば、光路偏向素子
４の液晶層１５部分の面積を３ｃｍ×４ｃｍとし、表面
抵抗値“Ｒｓ＝１×１０^８Ω／”、電極１４，１４間の
距離を３ｃｍ、電極１４の長さを４ｃｍとしたときに、
透明抵抗体層２４の抵抗値は１．３３×１０^８Ωにな
る。この３ｃｍの間に３０００Ｖの電圧を印加すると、
２２．５μＡの電流が流れる。このとき、全体で約０．
０７Ｗ、単位面積当たり約０．００６Ｗ／ｃｍ ^２の電力
を消費する。この程度ならば発熱は実用上問題ない。

【００６８】したがって、表面抵抗値が１×１０^８Ω／
程度以上の高抵抗の透明抵抗体層２４を形成することが
望ましい。これに対応した体積抵抗値を考える場合、抵
抗体の膜厚が０．１μｍの時は１０^３Ωｃｍ以上、膜厚
が１μｍのときは１０^４Ωｃｍ以上、膜厚が１０μｍの
時は１０^５Ωｃｍ以上であることが望ましい。このよう
な高抵抗値の透明抵抗体としては、帯電防止塗料などと
同様の材料を用いることができる。このとき、抵抗体の
時定数はマイクロ秒以下であり、数百マイクロ秒周期で
電圧を切換えるような用途では、実用上問題ない値であ
る。

【００６９】このように、透明抵抗体層２４の両端部に
電圧を印加して通電することで、透明抵抗体層２４の表
面近傍の液晶層１５内に連続的な電位勾配を形成するこ
とができ、比較的簡単な構成で液晶層１５の水平方向に
均一な電界分布を与えることができる。

【００７０】図９は、光路偏向素子４の他の構成例を示
す模式図である。この例で、図８の光路偏向素子４と相
違する点は、図９に示すように、中間基板１７自体を透
明抵抗体層２４で形成したことである。この場合に、透
明抵抗体層２４（中間基板１７）の表面に垂直配向膜１
８ａ，１８ｂを形成してもよいが、透明抵抗体層２４が
電極１４，１４と接触するように構成する。透明抵抗体
層２４としては、酸化スズ系、酸化インジウム系などの
導電性粉末の樹脂分散膜や有機発光素子や有機トランジ
スタに用いられる有機半導体材料等を用いることができ
る。透明抵抗体層２４の電気特性は図８を参照して前述
した例と同様である。

【００７１】この例では、光路偏向素子４の構成を簡易
にすることができ、透過率などの光学特性も向上させる
ことができる。

【００７２】以上説明した各光路偏向素子４の例では、
光路の偏向方向、すなわち電界印加時の液晶分子１６の
傾斜方向に平行な偏光方向の直線偏光のみが光路の偏向
を受け、これに直交した直線偏光は直進したままであ
る。したがって、無偏光の光を入射した場合、出射光に
は偏向を受けない成分を含むため、光路偏向の有無に対
するコントラストが低下してしまう。

【００７３】そこで、図１０に示すように、光路偏向素
子４への入射光の偏光方向を光路の偏向方向と一致させ
るための手段を設けてもよい。この例では、偏光方向制
御素子として直線偏光板２５を設けている。直線偏光板
２５の偏光方向を電極１４，１４間方向と直交する方向
（電極１４，１９の長手方向）に平行にして、光路偏向
素子４の入射面側に設置する。

【００７４】これにより、入射光が無偏光の場合でも、
液晶分子１６の傾斜による光路偏向作用を受けない光成
分をカットするので、確実に光路偏向による光スイッチ
ングを行うことができる。

【００７５】画像表示装置においては、前述した光路偏
向素子４に代えて、図１１に示す光路偏向素子ユニット
３１を用いてもよい。図１１は、光路偏向素子ユニット
３１の構成例を示す模式図である。この光路偏向素子ユ
ニット３１は、図２〜図１０を参照して前述したいずれ
かの光路偏向素子４を２つ用い（これを光路偏向素子４
ａ，４ｂとする）、これに偏光回転素子である１／２波
長板２６とを組合せて構成される。なお、図１１の例で
は、光路偏向素子４ａ，４ｂにおける配向膜１８ａ，１
８ｂ、中間基板１７などは図示を省略している（なお、
符号３２は、光路偏向素子４ａ，４ｂにそれぞれ電圧を
供給する電源である）。

【００７６】光路偏向素子４ａ，４ｂは、一対の電極１
４，１４の電極間方向を互いに直交させるようにして、
それぞれの液晶層１５の法線方向が略一致するようにし
て、光進行方向に対して直列に配列されている。これら
の光路偏向素子４ａ，４ｂ間には偏光回転素子である１
／２波長板２６が配置されている。１／２波長板２６
は、一般に用いられている可視光用のものをそのまま適
用することができる。この光路偏向素子ユニット３１に
入射する光は、図１１に示すように、Ｚ軸方向に偏光方
向を有しており、光進行方向に対して前段側の光路偏向
素子４ａにおいて上下方向（Ｚ軸方向）に偏向を受けた
後、１／２波長板２６によって偏光方向を９０°回転さ
せてＹ軸方向の偏光方向とされることで、後段の光路偏
向素子４ｂで左右方向（Ｙ軸方向）の偏向を受ける。

【００７７】このような構成の光路偏向素子ユニット３
１によれば、光路偏向素子４ａにおいて上下方向（Ｚ軸
方向）に２位置、光路偏向素子４ｂにおいて左右方向
（Ｙ軸方向）に２位置の光シフトが行われるため、光路
偏向素子ユニット３１全体としては合計４位置に光をシ
フトさせることが可能となる。

【００７８】この場合に、光路偏向素子４ａ，４ｂとし
て、図２〜図１０を参照して前述したいずれかの例の光
路偏向素子４を用いているので、光の利用効率を向上さ
せ、光源１の負荷を増加することなく、観察者に対して
明るく高品質の画像を提供することができる。そして、
光路偏向の位置制御を、光路偏向素子４ａ，４ｂにおけ
る電極１４，１４による電界印加方向及び電界強度によ
り行うことで、適切なピクセルシフト量が保持され、良
好な画像を得ることができる。

【００７９】

【実施例】この発明の実施例について説明する。

【００８０】［実施例１］まず、大きさ３ｃｍ×４ｃ
ｍ、厚さ１ｍｍのガラス基板の表面をシランカップリン
グ剤（東レ・ダウコーニング・シリコーン製のＡＹ４３−
０２１を使用）で処理して垂直配向膜１８ａ，１８ｂを
形成した。また、中間基板１７として大きさ３ｃｍ×４
ｃｍ、厚さ１５０μｍのカバーガラスを用い、その両面
に上記の垂直配向膜１８ａ，１８ｂを形成した。

【００８１】次に、厚み５０μｍ、幅１ｍｍ、長さ３ｃ
ｍの２本のアルミ電極シート（電極１４）をスペーサと
し、垂直配向膜１３，１３を内面に形成した二枚のガラ
ス基板（基板１１，１２）の間に中間基板１７を挟みこ
んで、上下二層の５０μｍの空間を形成して張り合わせ
た。それぞれの空間の２本のアルミ電極シートは平行
で、その間隔は１０ｍｍとした。

【００８２】この基板を約９０度に加熱した状態で、２
つの基板間の空間に強誘電性液晶（チッソ製ＣＳ１０２
９）を毛管法にて注入した。これを冷却後、接着剤で封
止し、図４に示すような、２層の液晶層１５を積層した
有効領域幅が１０ｍｍの光路偏向素子４を作成した。

【００８３】この光路偏向素子４の入射面側に開口部５
μｍ角、ピッチ２０μｍのマスクパターンを設け、この
マスクパターンを通して直線偏光で照明した。直線偏光
の向きは、アルミ電極シートの長手方向と同一に設定し
た。マスクパターンを透過した光を光路偏向素子４の２
本のアルミ電極シートの間を通して顕微鏡で観察した。
その結果、無電界時にはマスクパターンがそのまま観察
された。２本のアルミ電極シートの一方を接地し、もう
一方にパルスジェネレータと高速パワーアンプを用いて
±４０００Ｖ、周波数６０Ｈｚの矩形波交流電圧を印加
したところ、光路偏向素子４の中央部では開口パターン
がアルミ電極シートの長手方向に約１４μｍのシフト量
で揺動して観察された。マスクパターン、光路偏向素子
４、顕微鏡は機械的に静止しているので、電気光学的に
光路シフトすることが確認できた。また、数時間の連続
動作の後も、光路偏向素子４の透過率は高く、良好な光
路シフト動作が維持できた。アルミ電極シートから約１
ｍｍ程度の距離の光路偏向素子４の端部では、シフト量
は約１４μｍであり、素子の有効領域内での均一性は実
用上問題ないと判断された。

【００８４】しかし、電圧を±２０００Ｖにして駆動し
た場合、光路偏向素子４の端部では、シフト量は約１４
μｍを維持していたが、光路偏向素子４の中央部ではシ
フト量が約６μｍに低下した。これは、水平に配置した
アルミ電極シートの間隔が比較的大きいため、アルミ電
極シートの近傍に電界が集中し、光路偏向素子４の中央
部では実効的な電界が小さくなっているためと考えられ
る。±４０００Ｖの場合のように、電界が最も小さい部
分でもシフト量が飽和するような充分な電圧を印加する
ことができれば、シフト量の均一性は確保できるが、で
きるだけ低電圧で駆動する必要がある場合にはシフト量
の不均一性が問題となる。

【００８５】比較例として、中間基板１７を用いず、ア
ルミ電極シートの厚みを１００μｍにして、一層の液晶
層１５を形成した以外は、前述の実施例１と同様の光路
偏向素子４を作成した。これに、±４０００Ｖ、周波数
６０Ｈｚの矩形波交流電圧を印加したところ、光路偏向
素子４の中央部では、開口パターンがアルミ電極シート
の長手方向に約１４μｍのシフト量で揺動して観察され
たが、数１０分程度連続して動作させた時点で、液晶層
が白濁化し始め、開口パターンの透過画像がボヤケてシ
フト量も少なくなってしまった。これは、液晶層１５が
比較的厚いため、液晶層１５の中央での配向規制力が弱
く、配向方向の切替え動作の繰り返しと共に、垂直配向
状態が崩れたためと考えられる。

【００８６】［実施例２］大きさ３ｃｍ×４ｃｍ、厚さ
１５０μｍのカバーガラスの片面に、ＩＴＯ透明電極ラ
イン群（電極１９）を形成した。この透明電極ライン
は、厚さ０．１μｍ、ライン幅１０μｍ、ラインピッチ
１００μｍ、ラインの有効長さ２ｃｍとし、作成しよう
とする光路偏向素子４の有効幅を１０ｍｍとして１００
本配置した。透明電極ラインの一端は電源からの接点を
得るために幅とピッチを大きく作成した。カバーガラス
の電極形成面に同一のカバーガラスを貼り付け、カバー
ガラス内部に透明電極ラインがサンドイッチされた基板
を作成した。カバーガラスの張り合わせには、紫外線硬
化型の光学部品用接着剤を用い、透明電極ライン端部の
接点部への貼り付けは避けた。

【００８７】この厚さ約３００μｍの張り合わせ基板を
中間基板１７として用い、実施例1と同様に、液晶層１
５の合計厚みが１００μｍ、有効幅１０ｍｍの光路偏向
素子４を作成した。

【００８８】光路偏向素子４の入射面側に開口部５μｍ
角、ピッチ２０μｍのマスクパターンを設け、このマス
クパターンを通して直線偏光で照明した。直線偏光の向
きは、透明電極ラインの長手方向と同一に設定した。マ
スクパターンを透過した光を光路偏向素子４の透明電極
ライン群の形成領域を通して顕微鏡で観察した。無電界
時にはマスクパターンがほぼそのまま観察され、透明電
極ラインに透過率の低下などは実用上問題無いレベルで
あった。

【００８９】１００本の透明電極ラインの一端に導線を
接続し、図６のような直列接続された各抵抗２２間に接
続した。各抵抗２２の抵抗値は２００ｋΩとし、１０１
個を直列に接続した。抵抗２２の直列接続の両端はスペ
ーサを兼用したアルミ電極シート（電極１４）に接続し
た。抵抗２２の直列接続の両端にパルスジェネレータと
高速パワーアンプを用いて、±２０００Ｖ、周波数６０
Ｈｚの矩形波交流電圧を印加したところ、光路偏向素子
４の有効領域の両端部から１ｍｍの位置及び中央部で、
約９μｍで等しい光路シフト量が得られた。また、数時
間の連続動作の後も、光路偏向素子４の光の透過率は高
く、良好な光路シフト動作が維持できた。

【００９０】［実施例３］図１のような画像表示装置を
作製した。画像表示素子３としては、対角０．９インチ
ＸＧＡ（１０２４×７６８ドット）のポリシリコンＴＦ
Ｔ液晶パネルを用いた。画素ピッチは縦横ともに約１８
μmである。画素の開口率は約５０％である。また、画
像表示素子３の光源１側にマイクロレンズアレイを設け
て照明光の集光率を高める構成とした。本実施例では、
光源１としてＲＧＢ３色のＬＥＤ光源を用い、上述の一
枚の液晶パネルに照射する光の色を高速に切換えてカラ
ー表示を行う、いわゆるフィールドシーケンシャル方式
を採用している。

【００９１】本実施例では、画像表示のフレーム周波数
が６０Ｈｚ、ピクセルシフトによる４倍の画素増倍のた
めのサブフィールド周波数を４倍の２４０Ｈｚとする。
一つのサブフレーム内をさらに３色分に分割するため、
各色に対応した画像を７２０Hzで切換える。液晶パネル
における各色の画像の表示タイミングに合わせて、対応
した色のＬＥＤ光源をＯＮ、ＯＦＦすることで、観察者
にはフルカラー画像が見える。

【００９２】光路偏向素子４の基本構成は実施例２と同
様であるが、この同一構成の光路偏向素子４を２枚用
い、光路偏向素子ユニット３１を形成した。入射側を光
路偏向素子４ａ、出射側を光路偏向素子４ｂとし、これ
らを互いの透明電極ラインの方向が直交し、画像表示素
子３の画素の配列方向に一致するように配置した。

【００９３】さらに、光路偏向素子４ａと４ｂとの間に
１／２波長板２６を設けた。１／２波長板２６は次のよ
うに作成した。まず、薄いガラス基板（３ｃｍ×４ｃ
ｍ、厚さ０．１５ｍｍ）上にポリイミド系の配向材料を
スピンコートし、約０．１μｍの配向膜を形成し、ガラ
ス基板のアニール処理後、ラビング処理を行った。二枚
のガラス基板の間の周辺部に８μｍ厚のスペーサを挟
み、ラビング方向が直交するように上下基板を張り合わ
せて空セルを作製した。このセルの中に、誘電率異方性
が正のネマチック液晶にカイラル材を適量混合した材料
を常圧下で注入し、液晶分子の配向が９０度捻じれたＴ
Ｎ液晶セルを作成し、１／２波長板２６とした。このセ
ルには電極を設けていないため、単なる偏光回転素子と
して機能する。

【００９４】光路偏向素子４ａから出射した光の偏光面
と１／２波長板２６の入射面のラビング方向が一致する
ように、２つの光路偏向素子４ａ，４ｂの間に１／２波
長板２６を挟んで配置した。１／２波長板２６により光
路偏向素子４ａからの出射光の偏光面が９０度回転し、
光路偏向素子４ｂの偏向方向に一致する。

【００９５】この光路偏向素子４ａ、１／２波長板２
６、光路偏向素子４ｂからなる光路偏向素子ユニット３
１を画像表示素子３である液晶ライトバルブの直後に設
置した。また、本実施例では画像表示素子３からの出射
光が既に直線偏光であり、その偏光方向が光路偏向素子
４ａの光路偏向方向と一致するように配置されている
が、光路偏向素子４ａへの入射光の偏光度を確実にする
ために、光路偏向素子４ａの入射面側に直線偏光板２５
を設けた。

【００９６】光路偏向素子４ａ，４ｂを駆動する矩形波
交流電圧を±２０００Ｖ、周波数１２０Ｈｚとし、２枚
の光路偏向素子４ａ，４ｂにおける縦と横の位相を９０
度ずらして、４方向に画素シフトするように駆動タイミ
ングを設定した。そして、画像表示素子３に表示するサ
ブフィールド画像を２４０Ｈｚで書き換えることで、縦
横２方向に見かけ上の画素数が４倍に増倍した高精細画
像が表示できた。光路偏向素子４ａ，４ｂの切換え時間
は約０．４ｍｓｅｃであり、充分な光利用効率が得られ
た。また、フリッカーなどは観測されなかった。さら
に、数時間の連続動作の後も、良好な画像コントラスト
やシャープネスが維持できた。

【００９７】

【発明の効果】請求項１に記載の発明は、液晶層を厚く
しても、液晶層全体の配向安定性が向上し、液晶層の厚
さ方向の中央付近での流動や欠陥発生による白濁現象の
発生を防止することができ、透過率の低下や偏向動作不
良を防止することができる。

【００９８】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
の発明において、液晶層の内部でも確実に垂直配向状態
が維持しやすくなり、外部からの衝撃などの配向性を悪
化させる要因があっても、光利用効率を確実に高く維持
することができる。

【００９９】請求項３に記載の発明は、請求項１又は２
に記載の発明において、液晶層の内部に所望の電位分布
を形成することができ、光路領域が広い場合でも第１の
基板の面方向に均一な電界分布を与えることができるの
で、光利用効率を高め、光路偏向量の均一性が向上させ
ることができる。

【０１００】請求項４に記載の発明は、請求項３に記載
の発明において、第２の電極の近傍では電位分布が不均
一になって、第２の電極近傍で光路シフト量が不均一に
なるような場合にも、液晶層に均一な電界分布を与える
ことができ、光利用効率を高め、光路偏向量をより均一
にすることができる。

【０１０１】請求項５に記載の発明は、請求項１〜４の
いずれかの一に記載の発明において、光路偏向素子の有
効面積が大きく、光路偏向量が大きな場合でも、比較的
簡単な構成で、液晶層内の平面方向での電界強度を均一
化し、均一な光路偏向効果を得ることができる。

【０１０２】請求項６に記載の発明は、請求項５に記載
の発明において、光路偏向素子の構成を簡易なものと
し、透過率などの光学特性も向上させ、光路偏向量をよ
り均一にすることができる。

【０１０３】請求項７に記載の発明は、請求項１〜６の
いずれかの一に記載の発明において、液晶層で偏向され
ない光の発生を防止し、確実な光路偏向を実現すること
ができる。

【０１０４】請求項８に記載の発明は、２つの光路偏向
素子を用いて、２次元方向への光路偏向を確実に行うこ
とができる。

【０１０５】請求項９に記載の発明は、請求項１〜８の
いずれかの一に記載の発明と同様の効果を奏する画像表
示装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施の形態である画像表示装置の
全体構成を示すブロック図である。

【図２】画像表示装置が備える光路偏向素子の一例を示
す模式図である。

【図３】光路偏向素子の動作を説明する説明図である。

【図４】この発明の一実施の形態である光路偏向素子の
模式図である。

【図５】他の実施の形態である光路偏向素子の模式図で
ある。

【図６】他の実施の形態である光路偏向素子の模式図で
ある。

【図７】他の実施の形態である光路偏向素子の模式図で
ある。

【図８】他の実施の形態である光路偏向素子の模式図で
ある。

【図９】他の実施の形態である光路偏向素子の模式図で
ある。

【図１０】他の実施の形態である光路偏向素子の模式図
である。

【図１１】この発明の一実施の形態である光路偏向素子
ユニットの模式図である。

【符号の説明】

１ 光源 ３ 画像表示素子 ４ 光路偏向素子 ４ａ 光路偏向素子 ４ｂ 光路偏向素子 １１ 第１の基板 １２ 第１の基板 １４ 第１の電極 １５ 液晶層 １７ 第２の基板 １９ 第２の電極 ２３ 誘電体 ２４ 抵抗体 ２５ 偏光方向制御素子 ２６ 偏光回転素子

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松木 ゆみ 東京都大田区中馬込１丁目３番６号 株式 会社リコー内 (72)発明者 二村 恵朗 東京都大田区中馬込１丁目３番６号 株式 会社リコー内 (72)発明者 小林 正典 東京都大田区中馬込１丁目３番６号 株式 会社リコー内 (72)発明者 滝口 康之 東京都大田区中馬込１丁目３番６号 株式 会社リコー内 Ｆターム(参考） 2H049 BA02 BA42 BB03 BB05 BC22 2H088 EA45 EA47 GA04 GA17 HA01 HA03 HA06 HA28 JA05 MA06 2K002 AA07 AB04 BA06 CA14 EA14 HA03

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一対の透明な第１の基板と、 この基板間に充填されたホメオトロピック配向をなすキ
   ラルスメクチックＣ相からなる液晶層と、 この液晶層に対し前記第１の基板の板面方向に電界を加
   えて液晶層を透過する光の光路を偏向する一対の第１の
   電極と、 前記液晶層を前記第１の基板の板厚方向に複数に分割す
   る透明な第２の基板と、を備えている光路偏向素子。
2. 【請求項２】 前記第２の基板の少なくとも一方の表面
   には垂直配向膜が設けられている、請求項１に記載の光
   路偏向素子。
3. 【請求項３】 前記一対の第１の電極間には当該第１の
   基板の板面方向で当該第１の電極間方向と直交する方向
   を長さ方向とする複数のライン状の電極で前記液晶層に
   電界を加える第２の電極がそれぞれ間隔をあけて設けら
   れている、請求項１又は２に記載の光路偏向素子。
4. 【請求項４】 前記第２の電極は、前記第２の基板の表
   面上に形成されていて、 前記第２の電極と前記液晶層との間には誘電体が形成さ
   れている、請求項３に記載の光路偏向素子。
5. 【請求項５】 前記液晶層に沿って前記一対の第１の電
   極間方向に延びた抵抗体が形成されている、請求項１〜
   ４のいずれかの一に記載の光路偏向素子。
6. 【請求項６】 前記抵抗体は、前記第２の基板を兼ねて
   いる、請求項５に記載の光路偏向素子。
7. 【請求項７】 前記液晶層への入射光の偏光方向を前記
   光路の偏向方向と一致させる偏光方向制御素子を備えて
   いる、請求項１〜６のいずれかの一に記載の光路偏向素
   子。
8. 【請求項８】 請求項１〜７のいずれかの一に記載の光
   路偏向素子を２つ備えていて、この２つの光路偏向素子
   を光の入射方向に直列に前記液晶層の法線方向が略一致
   するように、かつ、前記一対の第１の電極間方向が互い
   に直交するように配置されており、 前記両光路偏向素子間には前記光の入射方向の手前側に
   位置する光路偏向素子の出射光に対して偏光方向を９０
   °回転させる偏光回転素子を備えている、光路偏向素子
   ユニット。
9. 【請求項９】 照明光を画像情報に基づいて空間光変調
   して画像光として出射する画像表示素子と、 この画像表示素子と同期し、前記画像表示素子の各画素
   から入射されてくる画像光の光路を偏向して前記画像表
   示素子の見かけ上の画素数を増倍して表示する請求項１
   〜７のいずれかの一に記載の光路偏向素子又は請求項８
   に記載の光路偏向素子ユニットと、を備えている画像表
   示装置。