JPH06265891A - 液晶光学素子及び画像投影装置 - Google Patents
液晶光学素子及び画像投影装置Info
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- JPH06265891A JPH06265891A JP5056198A JP5619893A JPH06265891A JP H06265891 A JPH06265891 A JP H06265891A JP 5056198 A JP5056198 A JP 5056198A JP 5619893 A JP5619893 A JP 5619893A JP H06265891 A JPH06265891 A JP H06265891A
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- optical element
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Abstract
(57)【要約】
【構成】 電気光学効果又は熱光学効果により液晶4の
光散乱状態と透明状態とを変化させ、液晶光学素子1を
光散乱状態と凹凸レンズ機能を有する透明状態とで切り
替え可能とする。また、電気光学効果又は熱光学効果に
より液晶4の屈折率を変化させて、レンティキュラーレ
ンズ3aのレンズ機能を制御することにより、光散乱状
態と透明状態を切り替え可能とする。さらに、電気光学
効果又は熱光学効果により液晶4の屈折率を変化させ
て、フレネルレンズ2aのレンズ機能とレンティキュラ
ーレンズ3aのレンズ機能を交互に発揮させることによ
り、光散乱状態と凹凸レンズ機能を有する透明状態とを
切り替え可能とする。 【効果】 液晶光学素子1を光散乱状態と必要に応じて
凹凸レンズ機能を有する透明状態とで切り替えることが
でき、この液晶光学素子7を投射型ディスプレイに用い
ると、背面投射型と前面投射型を兼用させることが可能
になる。
光散乱状態と透明状態とを変化させ、液晶光学素子1を
光散乱状態と凹凸レンズ機能を有する透明状態とで切り
替え可能とする。また、電気光学効果又は熱光学効果に
より液晶4の屈折率を変化させて、レンティキュラーレ
ンズ3aのレンズ機能を制御することにより、光散乱状
態と透明状態を切り替え可能とする。さらに、電気光学
効果又は熱光学効果により液晶4の屈折率を変化させ
て、フレネルレンズ2aのレンズ機能とレンティキュラ
ーレンズ3aのレンズ機能を交互に発揮させることによ
り、光散乱状態と凹凸レンズ機能を有する透明状態とを
切り替え可能とする。 【効果】 液晶光学素子1を光散乱状態と必要に応じて
凹凸レンズ機能を有する透明状態とで切り替えることが
でき、この液晶光学素子7を投射型ディスプレイに用い
ると、背面投射型と前面投射型を兼用させることが可能
になる。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、液晶を一対の透明基板
で挟持した液晶光学素子と、この液晶光学素子を用いた
投射型ディスプレイやスライドプロジェクタ等の画像投
影装置に関する。
で挟持した液晶光学素子と、この液晶光学素子を用いた
投射型ディスプレイやスライドプロジェクタ等の画像投
影装置に関する。
【0002】
【従来の技術】テレビジョン受信機の大画面化には、直
視型テレビよりも投射型ディスプレイの方が有利であ
る。この投射型ディスプレイは映像を形成するデバイス
によってCRT方式と液晶方式とに分類される。また、
映像を投射する方法によって前面投射型と背面投射型と
に分類される。前面投射型の投射型ディスプレイは、装
置の前方に配置されたスクリーンに映像を投射するもの
であり、背面投射型は、ディスプレイ装置の筐体に固定
されたスクリーンに背面から映像を投射するものであ
る。
視型テレビよりも投射型ディスプレイの方が有利であ
る。この投射型ディスプレイは映像を形成するデバイス
によってCRT方式と液晶方式とに分類される。また、
映像を投射する方法によって前面投射型と背面投射型と
に分類される。前面投射型の投射型ディスプレイは、装
置の前方に配置されたスクリーンに映像を投射するもの
であり、背面投射型は、ディスプレイ装置の筐体に固定
されたスクリーンに背面から映像を投射するものであ
る。
【0003】一方、スライドプロジェクタにも、前面投
射型だけでなく、筐体に設けたスクリーンに投射する背
面投射型があり、この場合には、光学系の光軸を機械的
に切り替えて前面投射型と背面投射型とを兼用すること
ができるようになっている。
射型だけでなく、筐体に設けたスクリーンに投射する背
面投射型があり、この場合には、光学系の光軸を機械的
に切り替えて前面投射型と背面投射型とを兼用すること
ができるようになっている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前面投
射型の投射型ディスプレイは、ホームシアター感覚の大
画面を容易に得ることができ、画面サイズも自由に設定
することができるという利点があるものの、スクリーン
の収納や調光を考慮した設置環境でなければ手軽に利用
することができないという操作上の欠点がある。また、
背面投射型の投射型ディスプレイは、通常の直視型テレ
ビと同じ感覚で設置し利用することができるという利点
を有する反面、画面サイズは固定されており、しかもこ
の画面サイズはディスプレイ装置の筐体に規制されてあ
まり大きくできないという欠点がある。
射型の投射型ディスプレイは、ホームシアター感覚の大
画面を容易に得ることができ、画面サイズも自由に設定
することができるという利点があるものの、スクリーン
の収納や調光を考慮した設置環境でなければ手軽に利用
することができないという操作上の欠点がある。また、
背面投射型の投射型ディスプレイは、通常の直視型テレ
ビと同じ感覚で設置し利用することができるという利点
を有する反面、画面サイズは固定されており、しかもこ
の画面サイズはディスプレイ装置の筐体に規制されてあ
まり大きくできないという欠点がある。
【0005】そこで、上記スライドプロジェクタのよう
に前面投射型と背面投射型とを兼用できるようにすれば
状況に応じて両者の利点を活用することができるように
なるが、特に投射型ディスプレイのように比較的複雑な
光学系の光軸を切り替えるには、大型な光学部品や大掛
かりな機械装置が必要となり、コストが高くなるだけで
なく、故障の原因にもなり易いという問題が生じる。
に前面投射型と背面投射型とを兼用できるようにすれば
状況に応じて両者の利点を活用することができるように
なるが、特に投射型ディスプレイのように比較的複雑な
光学系の光軸を切り替えるには、大型な光学部品や大掛
かりな機械装置が必要となり、コストが高くなるだけで
なく、故障の原因にもなり易いという問題が生じる。
【0006】本発明はこのような現状に鑑みてなされた
ものであり、その目的とするところは、スクリーン機能
とレンズ機能とを切り替えることができる液晶光学素子
と、この液晶光学素子を用いて背面投射型と前面投射型
とを兼用することができる画像投影装置を提供すること
である。
ものであり、その目的とするところは、スクリーン機能
とレンズ機能とを切り替えることができる液晶光学素子
と、この液晶光学素子を用いて背面投射型と前面投射型
とを兼用することができる画像投影装置を提供すること
である。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明の液晶光学素子
は、対向して設けられている一対の透明基板と、該一対
の透明基板の間に封入されており、少なくとも第1の状
態と第2の状態のどちらかの状態をとり得る液晶と、該
一対の透明基板の少なくとも一方のうちの該液晶側に形
成されている、光を集光あるいは発散させる光学部材
と、該第1の状態及び該第2の状態を切り換える液晶制
御手段とを備えており、該液晶が該第1の状態をとると
きには光を散乱させ、該液晶が該第2の状態をとるとき
には光を集光あるいは発散させ、そのことにより上記目
的が達成される。
は、対向して設けられている一対の透明基板と、該一対
の透明基板の間に封入されており、少なくとも第1の状
態と第2の状態のどちらかの状態をとり得る液晶と、該
一対の透明基板の少なくとも一方のうちの該液晶側に形
成されている、光を集光あるいは発散させる光学部材
と、該第1の状態及び該第2の状態を切り換える液晶制
御手段とを備えており、該液晶が該第1の状態をとると
きには光を散乱させ、該液晶が該第2の状態をとるとき
には光を集光あるいは発散させ、そのことにより上記目
的が達成される。
【0008】前記光学部材がフレネルレンズであっても
よい。
よい。
【0009】本発明の液晶光学素子は、対向して設けら
れている一対の透明基板と、該一対の透明基板の間に封
入されており、少なくとも第1の状態と第2の状態のど
ちらかの状態をとり得る液晶と、該一対の透明基板の少
なくとも一方のうちの該液晶側に形成されている、光を
散乱させる光学部材と、該第1の状態及び該第2の状態
を切り換える液晶制御手段とを備えており、該液晶が該
第1の状態をとるときには光を透過し、該液晶が該第2
の状態をとるときには光を散乱させそのことにより、上
記目的が達成される。
れている一対の透明基板と、該一対の透明基板の間に封
入されており、少なくとも第1の状態と第2の状態のど
ちらかの状態をとり得る液晶と、該一対の透明基板の少
なくとも一方のうちの該液晶側に形成されている、光を
散乱させる光学部材と、該第1の状態及び該第2の状態
を切り換える液晶制御手段とを備えており、該液晶が該
第1の状態をとるときには光を透過し、該液晶が該第2
の状態をとるときには光を散乱させそのことにより、上
記目的が達成される。
【0010】前記光学部材がレンティキュラーレンズで
あってもよい。
あってもよい。
【0011】本発明の液晶光学素子は第1の透明基板と
該第1の透明基板に対向して設けられている第2の透明
基板とからなる一対の透明基板と、該一対の透明基板の
間に封入されており、少なくとも第1の状態と第2の状
態のどちらかの状態をとる液晶と、該第1の透明基板の
該液晶側に形成されている、光を集光あるいは発散させ
る第1の光学部材と、該第2の透明基板の該液晶側に形
成されている、光を散乱させる第2の光学部材と、該第
1の状態及び該第2の状態を切り換える液晶制御手段と
を備えており、該液晶が該第1の状態をとるときには光
を散乱させ、該液晶が該第2の状態をとるときには光を
集光あるいは発散させ、そのことにより上記目的が達成
される。
該第1の透明基板に対向して設けられている第2の透明
基板とからなる一対の透明基板と、該一対の透明基板の
間に封入されており、少なくとも第1の状態と第2の状
態のどちらかの状態をとる液晶と、該第1の透明基板の
該液晶側に形成されている、光を集光あるいは発散させ
る第1の光学部材と、該第2の透明基板の該液晶側に形
成されている、光を散乱させる第2の光学部材と、該第
1の状態及び該第2の状態を切り換える液晶制御手段と
を備えており、該液晶が該第1の状態をとるときには光
を散乱させ、該液晶が該第2の状態をとるときには光を
集光あるいは発散させ、そのことにより上記目的が達成
される。
【0012】前記第1の光学部材がフレネルレンズであ
り、前記第2の光学部材がレンティキュラーレンズであ
ってもよい。
り、前記第2の光学部材がレンティキュラーレンズであ
ってもよい。
【0013】前記液晶光学素子は、前記液晶の相転移を
起こすために該液晶を加熱する加熱手段をさらに備えて
おり、前記液晶制御手段は該加熱手段を制御することに
より、前記第1の状態及び前記第2の状態を切り換えて
もよい。
起こすために該液晶を加熱する加熱手段をさらに備えて
おり、前記液晶制御手段は該加熱手段を制御することに
より、前記第1の状態及び前記第2の状態を切り換えて
もよい。
【0014】前記液晶光学素子は、前記一対の透明基板
上に形成された透明電極と、前記液晶の分子配列を変化
させるために該透明電極に電界を印加する電界印加手段
とをさらに備えており、前記液晶制御手段は該電界印加
手段を制御することにより、前記第1の状態及び前記第
2の状態を切り換えてもよい。
上に形成された透明電極と、前記液晶の分子配列を変化
させるために該透明電極に電界を印加する電界印加手段
とをさらに備えており、前記液晶制御手段は該電界印加
手段を制御することにより、前記第1の状態及び前記第
2の状態を切り換えてもよい。
【0015】前記液晶光学素子は、該液晶の相転移を起
こすために該液晶を加熱する加熱手段と、前記一対の透
明基板上に形成された透明電極と、該液晶の分子配列を
変化させるために該透明電極に電界を印加する電界印加
手段とをさらに備えており、前記液晶制御手段は該加熱
手段と該電界印加手段とを制御することにより、前記第
1の状態及び前記第2の状態を切り換えてもよい。
こすために該液晶を加熱する加熱手段と、前記一対の透
明基板上に形成された透明電極と、該液晶の分子配列を
変化させるために該透明電極に電界を印加する電界印加
手段とをさらに備えており、前記液晶制御手段は該加熱
手段と該電界印加手段とを制御することにより、前記第
1の状態及び前記第2の状態を切り換えてもよい。
【0016】本発明の画像投影装置は、光を発生する光
源と、該光を受け取り、該光を画像光に変換して出射す
る液晶表示素子と、該画像光を投影する投影手段とを備
えている画像投影装置であって、投影された該画像光を
受け取る前記液晶光学素子をさらに備えていることによ
り、上記目的が達成される。
源と、該光を受け取り、該光を画像光に変換して出射す
る液晶表示素子と、該画像光を投影する投影手段とを備
えている画像投影装置であって、投影された該画像光を
受け取る前記液晶光学素子をさらに備えていることによ
り、上記目的が達成される。
【0017】
【作用】本発明の液晶光学素子では、液晶の状態を、液
晶と光学部材の屈折率がほぼ同じになる第1の状態、及
び両者の屈折率が異なる第2の状態に切り換える。この
ように液晶と光学部材を組み合わせると、液晶の状態を
切り換えることにより、液晶光学素子は入射光を散乱及
び集光あるいは発散させることが可能となる。光学部材
としてフレネルレンズを用い、また、第1の状態では光
散乱状態となり、第2の状態では透明状態となる液晶を
用いると、液晶が第1の状態にあるときには液晶光学素
子は入射光を散乱させる。また、第2の状態にあるとき
には、液晶の屈折率とフレネルレンズの屈折率とが異な
るため、液晶光学素子に入射した光は液晶を透過し、フ
レネルレンズによって集光あるいは発散される。
晶と光学部材の屈折率がほぼ同じになる第1の状態、及
び両者の屈折率が異なる第2の状態に切り換える。この
ように液晶と光学部材を組み合わせると、液晶の状態を
切り換えることにより、液晶光学素子は入射光を散乱及
び集光あるいは発散させることが可能となる。光学部材
としてフレネルレンズを用い、また、第1の状態では光
散乱状態となり、第2の状態では透明状態となる液晶を
用いると、液晶が第1の状態にあるときには液晶光学素
子は入射光を散乱させる。また、第2の状態にあるとき
には、液晶の屈折率とフレネルレンズの屈折率とが異な
るため、液晶光学素子に入射した光は液晶を透過し、フ
レネルレンズによって集光あるいは発散される。
【0018】光学部材としてレンティキュラーレンズを
用いると、液晶が第1の状態にあるときには液晶とレン
ティキュラーレンズとの屈折率がほぼ同じであるため
に、液晶光学素子に入射した光はそのまま透過される。
液晶が第2の状態にあるときには、液晶とレンティキュ
ラーレンズの屈折率が異なるために、液晶を透過した入
射光はレンティキュラーレンズによって散乱される。
用いると、液晶が第1の状態にあるときには液晶とレン
ティキュラーレンズとの屈折率がほぼ同じであるため
に、液晶光学素子に入射した光はそのまま透過される。
液晶が第2の状態にあるときには、液晶とレンティキュ
ラーレンズの屈折率が異なるために、液晶を透過した入
射光はレンティキュラーレンズによって散乱される。
【0019】また、一対の基板の一方の上にフレネルレ
ンズを形成し、他方の上にレンティキュラーレンズを形
成して、液晶の屈折率が、第1の状態ではフレネルレン
ズの屈折率と第2の状態ではレンティキュラーレンズの
屈折率とほぼ同じになるような液晶を用いると、液晶が
第1の状態にあるときには、入射光はフレネルレンズが
形成された基板と液晶との境界部分では屈折せずにその
まま通過し、液晶とレンティキュラーレンズによって散
乱される。液晶が第2の状態にあるときには入射光はフ
レネルレンズによって集光あるいは発散される。
ンズを形成し、他方の上にレンティキュラーレンズを形
成して、液晶の屈折率が、第1の状態ではフレネルレン
ズの屈折率と第2の状態ではレンティキュラーレンズの
屈折率とほぼ同じになるような液晶を用いると、液晶が
第1の状態にあるときには、入射光はフレネルレンズが
形成された基板と液晶との境界部分では屈折せずにその
まま通過し、液晶とレンティキュラーレンズによって散
乱される。液晶が第2の状態にあるときには入射光はフ
レネルレンズによって集光あるいは発散される。
【0020】液晶状態の切り換えは液晶制御手段によっ
て行われる。液晶光学素子に、液晶を加熱するための加
熱手段を設けると、加熱手段を液晶制御手段によって制
御することにより、液晶の温度変化による相転移を利用
して、液晶の状態(相)を切り換えることができる。例
えば、常温におけるコレステリック相やカイラルスメク
ティック相等のフォーカルコニック配列の液晶を高温の
等方性液相へ相転移させて、光散乱状態から透明状態に
液晶の状態を切り換えることができる。
て行われる。液晶光学素子に、液晶を加熱するための加
熱手段を設けると、加熱手段を液晶制御手段によって制
御することにより、液晶の温度変化による相転移を利用
して、液晶の状態(相)を切り換えることができる。例
えば、常温におけるコレステリック相やカイラルスメク
ティック相等のフォーカルコニック配列の液晶を高温の
等方性液相へ相転移させて、光散乱状態から透明状態に
液晶の状態を切り換えることができる。
【0021】また、一対の基板上の各々に透明電極を設
け、電界印加手段を用いて液晶に電場を印加することに
より、液晶の相転移を利用して液晶の状態を切り換える
こともできる。例えば、液晶に電場を印加することによ
り、コレステリック相やカイラルネマティック相等のフ
ォーカルコニック配列からネマティック相のホメオトロ
ピック配列へ相転移させて、光散乱状態から透明状態に
状態を切り換えることができる。また、例えばこの電場
によって液晶の複屈折制御(ECB)を行うことによ
り、ネマティック相の配向処理によるホモジニアス配列
からホメオトロピック配列に遷移させて屈折率を変化さ
せることができる。
け、電界印加手段を用いて液晶に電場を印加することに
より、液晶の相転移を利用して液晶の状態を切り換える
こともできる。例えば、液晶に電場を印加することによ
り、コレステリック相やカイラルネマティック相等のフ
ォーカルコニック配列からネマティック相のホメオトロ
ピック配列へ相転移させて、光散乱状態から透明状態に
状態を切り換えることができる。また、例えばこの電場
によって液晶の複屈折制御(ECB)を行うことによ
り、ネマティック相の配向処理によるホモジニアス配列
からホメオトロピック配列に遷移させて屈折率を変化さ
せることができる。
【0022】上記構成の液晶光学素子を画像投影装置に
適用すると、画像投影装置を背面投射型として用いる場
合には、液晶光学素子を光散乱状態とすることにより、
映像をこの液晶光学素子に投射することができる。ま
た、前面投射型として用いる場合には、液晶光学素子を
透明状態とすることにより、映像をこの液晶光学素子を
透過させて前方のスクリーンに投射することができる。
この際、液晶光学素子の光集光又は光発散を行うレンズ
作用を利用することができる。
適用すると、画像投影装置を背面投射型として用いる場
合には、液晶光学素子を光散乱状態とすることにより、
映像をこの液晶光学素子に投射することができる。ま
た、前面投射型として用いる場合には、液晶光学素子を
透明状態とすることにより、映像をこの液晶光学素子を
透過させて前方のスクリーンに投射することができる。
この際、液晶光学素子の光集光又は光発散を行うレンズ
作用を利用することができる。
【0023】
【実施例】以下、図面を参照しながら、本発明を実施例
について説明する。
について説明する。
【0024】図1は本発明の第1実施例を示すものであ
って、液晶光学素子の電圧印加状態と無印加状態を示す
縦断面図である。
って、液晶光学素子の電圧印加状態と無印加状態を示す
縦断面図である。
【0025】液晶は、電気光学効果や熱光学効果によっ
て、屈折率やリタゼーション(retardation)等を変化
させることができるとともに、光散乱状態と透明状態と
を切り替えることもできる。本発明による液晶光学素子
について説明する。
て、屈折率やリタゼーション(retardation)等を変化
させることができるとともに、光散乱状態と透明状態と
を切り替えることもできる。本発明による液晶光学素子
について説明する。
【0026】液晶光学素子1は、一対の透明基板2、3
を対向して配置し、これらの透明基板2、3の間に液晶
4を挟持したものである。一方の透明基板2は、屈折率
が1.59のポリカーボネート系の樹脂からなり、外側面が
フラットで、内側面に凸レンズ状のフレネルレンズ2a
が形成されている。フレネルレンズ2aは、レンズ面を
同心円状に階段状に形成したものであり、挟持する液晶
4の厚さをほぼ均一にすることができるために、通常の
凸レンズを使用した場合に比べて制御を容易にすること
ができるという利点がある。また、他方の透明基板3
は、屈折率が1.49のアクリル系の樹脂からなり、内外側
面ともにフラットに形成されている。
を対向して配置し、これらの透明基板2、3の間に液晶
4を挟持したものである。一方の透明基板2は、屈折率
が1.59のポリカーボネート系の樹脂からなり、外側面が
フラットで、内側面に凸レンズ状のフレネルレンズ2a
が形成されている。フレネルレンズ2aは、レンズ面を
同心円状に階段状に形成したものであり、挟持する液晶
4の厚さをほぼ均一にすることができるために、通常の
凸レンズを使用した場合に比べて制御を容易にすること
ができるという利点がある。また、他方の透明基板3
は、屈折率が1.49のアクリル系の樹脂からなり、内外側
面ともにフラットに形成されている。
【0027】透明基板2、3の内側面には、ともにIT
O電極膜5、5が形成されている。ITO電極膜5は、
透明な導電材であるITO(Indium Tin Oxide)をスパ
ッタ法等によって透明基板2、3の内側面に成膜した薄
膜であり、500〜5000オングストローム、より好
ましくは1000〜3000オングストローム程度の厚
さに形成されている。これらのITO電極膜5、5は、
外部の駆動電源6に接続され、交流の矩形波電圧が印加
されるようになっている。交流電圧を印加するのは、液
晶4の劣化を防止するためである。また、透明基板3の
内側面には、ITO電極膜5の表層に重ねて透明絶縁膜
7が形成されている。透明絶縁膜7は、ITO電極膜
5、5に電圧を印加した際のリーク電流を防止するため
の透明な絶縁膜であり、スパッタ法等によって500〜
5000オングストローム、より好ましくは1000〜
3000オングストローム程度の厚さに形成されてい
る。
O電極膜5、5が形成されている。ITO電極膜5は、
透明な導電材であるITO(Indium Tin Oxide)をスパ
ッタ法等によって透明基板2、3の内側面に成膜した薄
膜であり、500〜5000オングストローム、より好
ましくは1000〜3000オングストローム程度の厚
さに形成されている。これらのITO電極膜5、5は、
外部の駆動電源6に接続され、交流の矩形波電圧が印加
されるようになっている。交流電圧を印加するのは、液
晶4の劣化を防止するためである。また、透明基板3の
内側面には、ITO電極膜5の表層に重ねて透明絶縁膜
7が形成されている。透明絶縁膜7は、ITO電極膜
5、5に電圧を印加した際のリーク電流を防止するため
の透明な絶縁膜であり、スパッタ法等によって500〜
5000オングストローム、より好ましくは1000〜
3000オングストローム程度の厚さに形成されてい
る。
【0028】上記透明基板2、3は、間隔を開けて内側
面を向かい合わせに配置した状態で周囲をエポキシ樹脂
8によって封止固定されている。また、このエポキシ樹
脂8には、注入口8aが設けられ、この注入口8aから
透明基板2、3の間に真空注入法によって液晶4が注入
されている。注入口8aは、液晶4の注入後に光硬化性
エポキシ樹脂によって封止される。
面を向かい合わせに配置した状態で周囲をエポキシ樹脂
8によって封止固定されている。また、このエポキシ樹
脂8には、注入口8aが設けられ、この注入口8aから
透明基板2、3の間に真空注入法によって液晶4が注入
されている。注入口8aは、液晶4の注入後に光硬化性
エポキシ樹脂によって封止される。
【0029】本実施例では、液晶4として、常温でネマ
ティック相を呈し、入射光の偏光方向(振動ベクトル)
が液晶分子の長軸に垂直となる場合(常光)の屈折率が
1.49となり、平行となる場合(異常光)の屈折率が1.59
となるネマティック液晶、例えばメルク社製のZLI−
3783(no=1.49、ne=1.59)にカイラル物質(光
学活性物質)を添加したカイラルネマティック液晶を使
用した。ネマティック液晶にカイラル物質を添加したカ
イラルネマティック液晶を用いると、駆動電源6が電圧
を印加しない場合には、カイラルネマティック液晶4は
フォーカルコニック配列をとる。このとき、コレステリ
ック液晶と同様の螺旋構造を持ったカイラルネマティッ
ク液晶の分子がランダムに配向するため、入射光が散乱
される。また電圧印加時には、ホメオトロピック配列の
ネマティック相へ相転移する。ホメオトロピック配列に
なるため液晶分子の長軸が基板面に垂直な配列をとり、
液晶が透明状態となり、液晶の屈折率は、入射光の偏光
方向にかかわりなく1.49となる。
ティック相を呈し、入射光の偏光方向(振動ベクトル)
が液晶分子の長軸に垂直となる場合(常光)の屈折率が
1.49となり、平行となる場合(異常光)の屈折率が1.59
となるネマティック液晶、例えばメルク社製のZLI−
3783(no=1.49、ne=1.59)にカイラル物質(光
学活性物質)を添加したカイラルネマティック液晶を使
用した。ネマティック液晶にカイラル物質を添加したカ
イラルネマティック液晶を用いると、駆動電源6が電圧
を印加しない場合には、カイラルネマティック液晶4は
フォーカルコニック配列をとる。このとき、コレステリ
ック液晶と同様の螺旋構造を持ったカイラルネマティッ
ク液晶の分子がランダムに配向するため、入射光が散乱
される。また電圧印加時には、ホメオトロピック配列の
ネマティック相へ相転移する。ホメオトロピック配列に
なるため液晶分子の長軸が基板面に垂直な配列をとり、
液晶が透明状態となり、液晶の屈折率は、入射光の偏光
方向にかかわりなく1.49となる。
【0030】上記構成の液晶光学素子1にほぼ平行な光
を入射すると、駆動電源6が電圧を印加しない場合に
は、図1下部の電圧無印加領域に示すように、液晶4に
よって入射光が散乱される。従って、この場合には、液
晶光学素子1が白濁した不透明状態となり、ここに映像
を投射すればスクリーンとして利用することができるよ
うになる。また、駆動電源6が交流の矩形波電圧を印加
した場合には、液晶4が屈折率が1.49の透明状態とな
り、透明基板2の屈折率1.59と相違することになるた
め、透明基板2の内側面に形成されたフレネルレンズ2
aが凸レンズとして機能し、図1上部の電圧印加領域に
示すように、入射光を集光することになる。従って、こ
の場合には、映像を前方のスクリーンに投射する際の凸
レンズとして利用することができる。
を入射すると、駆動電源6が電圧を印加しない場合に
は、図1下部の電圧無印加領域に示すように、液晶4に
よって入射光が散乱される。従って、この場合には、液
晶光学素子1が白濁した不透明状態となり、ここに映像
を投射すればスクリーンとして利用することができるよ
うになる。また、駆動電源6が交流の矩形波電圧を印加
した場合には、液晶4が屈折率が1.49の透明状態とな
り、透明基板2の屈折率1.59と相違することになるた
め、透明基板2の内側面に形成されたフレネルレンズ2
aが凸レンズとして機能し、図1上部の電圧印加領域に
示すように、入射光を集光することになる。従って、こ
の場合には、映像を前方のスクリーンに投射する際の凸
レンズとして利用することができる。
【0031】図2は本発明の第2実施例を示すものであ
って、液晶光学素子の常温状態と加熱状態を示す縦断面
図である。なお、図1に示した第1実施例と同様の機能
を有する構成部材には、同じ番号を付記して説明を省略
する。
って、液晶光学素子の常温状態と加熱状態を示す縦断面
図である。なお、図1に示した第1実施例と同様の機能
を有する構成部材には、同じ番号を付記して説明を省略
する。
【0032】本実施例の液晶光学素子も、第1実施例と
同様に、液晶自身の光散乱状態と透明状態との切り替え
を用いている。
同様に、液晶自身の光散乱状態と透明状態との切り替え
を用いている。
【0033】液晶光学素子1は、第1実施例と同様に、
一対の透明基板2、3を対向して配置し、これらの透明
基板2、3の間に液晶4を挟持したものであり、一方の
透明基板2の内側面には、凸レンズ状のフレネルレンズ
2aが形成されている。ただし、ITO電極膜5と透明
絶縁膜7は形成されず、これらに代えて、一方の透明基
板2の外側面に透明ヒータ9が貼付されている。透明ヒ
ータ9は、透明な電熱シートであり、外部の駆動電源6
に接続されている。また、液晶4は、ここでは常温でス
メクティックC相を呈するスメクティック液晶、例えば
チッソ社製のCS−1010にカイラル物質を添加した
カイラルスメクティックC液晶を使用した。この液晶4
は、駆動電源6が透明ヒータ9を加熱しない常温の場合
には、カイラルスメクティックC相を呈する。カイラル
スメクティックC相では、カイラル物質によってコレス
テリック液晶と同様の螺旋構造を持った液晶分子がラン
ダムに配向するため、入射光が散乱される。また、駆動
電源6が透明ヒータ9を加熱し液晶4を90℃程度まで
熱した場合には、等方性液相に相転移する。等方性液相
は、透明な液体状態であり光学的異方性も生じない。
一対の透明基板2、3を対向して配置し、これらの透明
基板2、3の間に液晶4を挟持したものであり、一方の
透明基板2の内側面には、凸レンズ状のフレネルレンズ
2aが形成されている。ただし、ITO電極膜5と透明
絶縁膜7は形成されず、これらに代えて、一方の透明基
板2の外側面に透明ヒータ9が貼付されている。透明ヒ
ータ9は、透明な電熱シートであり、外部の駆動電源6
に接続されている。また、液晶4は、ここでは常温でス
メクティックC相を呈するスメクティック液晶、例えば
チッソ社製のCS−1010にカイラル物質を添加した
カイラルスメクティックC液晶を使用した。この液晶4
は、駆動電源6が透明ヒータ9を加熱しない常温の場合
には、カイラルスメクティックC相を呈する。カイラル
スメクティックC相では、カイラル物質によってコレス
テリック液晶と同様の螺旋構造を持った液晶分子がラン
ダムに配向するため、入射光が散乱される。また、駆動
電源6が透明ヒータ9を加熱し液晶4を90℃程度まで
熱した場合には、等方性液相に相転移する。等方性液相
は、透明な液体状態であり光学的異方性も生じない。
【0034】上記構成の液晶光学素子1にほぼ平行な光
を入射すると、駆動電源6が透明ヒータ9を加熱しない
場合には、図2上部の常温領域に示すように、液晶4に
よって入射光が散乱されることになり、ここに映像を投
射すればスクリーンとして利用することができるように
なる。また、駆動電源6が透明ヒータ9を加熱した場合
には、液晶4の相は等方相に転移し、液晶4は透明状態
となる。このときの液晶4の屈折率と透明基板2と屈折
率とは異なるため、透明基板2の内側面に形成されたフ
レネルレンズ2aが凸レンズとして機能し、図2下部の
加熱領域に示すように、入射光を集光することになる。
従って、この場合には、液晶光学素子1を、映像を前方
のスクリーンに投射する際の凸レンズとして利用するこ
とができるようになる。
を入射すると、駆動電源6が透明ヒータ9を加熱しない
場合には、図2上部の常温領域に示すように、液晶4に
よって入射光が散乱されることになり、ここに映像を投
射すればスクリーンとして利用することができるように
なる。また、駆動電源6が透明ヒータ9を加熱した場合
には、液晶4の相は等方相に転移し、液晶4は透明状態
となる。このときの液晶4の屈折率と透明基板2と屈折
率とは異なるため、透明基板2の内側面に形成されたフ
レネルレンズ2aが凸レンズとして機能し、図2下部の
加熱領域に示すように、入射光を集光することになる。
従って、この場合には、液晶光学素子1を、映像を前方
のスクリーンに投射する際の凸レンズとして利用するこ
とができるようになる。
【0035】液晶自身の光散乱状態と透明状態との切り
替えは、上記第1実施例と第2実施例による方式の他
に、任意の方式を用いることができる。この方式の主な
ものは基板の配向処理の有無と電場印加又は加熱を利用
するものに分けると、次のようにまとめることができ
る。
替えは、上記第1実施例と第2実施例による方式の他
に、任意の方式を用いることができる。この方式の主な
ものは基板の配向処理の有無と電場印加又は加熱を利用
するものに分けると、次のようにまとめることができ
る。
【0036】(1)配向処理を行わず、電場を印加する
ことにより液晶の配向状態を変化させる方式 この方式の例としては、第1実施例に示したようにフォ
ーカルコニック配列のコレステリック相(光散乱)から
ホメオトロピック配列のネマティック相(透明)に相転
移させる方式や、ネマティック相又はスメクティック相
の高分子液晶をマイクロカプセル等によって樹脂板中に
分散させ、電圧無印加時には分散粒子による光散乱状態
とし、電圧印加時には分散粒子中の分子配列が水平又は
垂直となる透明状態に変化させる方式が挙げられる。
ことにより液晶の配向状態を変化させる方式 この方式の例としては、第1実施例に示したようにフォ
ーカルコニック配列のコレステリック相(光散乱)から
ホメオトロピック配列のネマティック相(透明)に相転
移させる方式や、ネマティック相又はスメクティック相
の高分子液晶をマイクロカプセル等によって樹脂板中に
分散させ、電圧無印加時には分散粒子による光散乱状態
とし、電圧印加時には分散粒子中の分子配列が水平又は
垂直となる透明状態に変化させる方式が挙げられる。
【0037】(2)配向処理を行わず、加熱によって液
晶の配向状態を変化させる方式 第2実施例に示したようにカイラルスメクティック相
(光散乱)から等方性液相(透明)への相転移による方
式、フォーカルコニック配列のコレステリック相(光散
乱)から等方性液相(透明)に相転移させる方式等があ
る。
晶の配向状態を変化させる方式 第2実施例に示したようにカイラルスメクティック相
(光散乱)から等方性液相(透明)への相転移による方
式、フォーカルコニック配列のコレステリック相(光散
乱)から等方性液相(透明)に相転移させる方式等があ
る。
【0038】(3)配向処理を行い、電場を印加するこ
とにより液晶の配向状態を変化させる方式 螺旋構造をとるカイラルスメクティックC相(光散乱)
から、電圧印加により、螺旋構造がほどけた一軸配列状
態(透明)への切り替え(DHF方式)による分子配列
の変化を利用した方式がある。
とにより液晶の配向状態を変化させる方式 螺旋構造をとるカイラルスメクティックC相(光散乱)
から、電圧印加により、螺旋構造がほどけた一軸配列状
態(透明)への切り替え(DHF方式)による分子配列
の変化を利用した方式がある。
【0039】(4)配向処理を行い、加熱によって液晶
の配向状態を変化させる方式 螺旋構造をとるカイラルスメクティックC相(光散乱)
から、基板に水平方向に一軸に分子が揃ったスメクティ
ックA相(透明)への相転移による方式、フィンガーテ
クスチャのコレステリック相(光散乱)から等方性液相
(透明)に相転移させる方式等がある。
の配向状態を変化させる方式 螺旋構造をとるカイラルスメクティックC相(光散乱)
から、基板に水平方向に一軸に分子が揃ったスメクティ
ックA相(透明)への相転移による方式、フィンガーテ
クスチャのコレステリック相(光散乱)から等方性液相
(透明)に相転移させる方式等がある。
【0040】図3は本発明の第3実施例を示すものであ
って、液晶光学素子の電圧印加状態と無印加状態を示す
縦断面図である。なお、図1及び図2に示した実施例と
同様の機能を有する構成部材には、同じ番号を付記して
説明を省略する。
って、液晶光学素子の電圧印加状態と無印加状態を示す
縦断面図である。なお、図1及び図2に示した実施例と
同様の機能を有する構成部材には、同じ番号を付記して
説明を省略する。
【0041】本実施例の液晶光学素子は、液晶の複屈折
効果(ECB)を利用したDAP方式により屈折率を切
り替えるものである。
効果(ECB)を利用したDAP方式により屈折率を切
り替えるものである。
【0042】液晶光学素子1は、第1実施例と同様に、
一対の透明基板2、3を対向して配置し、これらの透明
基板2、3の間に液晶4を挟持したものである。ただ
し、一方の透明基板2は、屈折率が1.49のアクリル系の
樹脂からなり、内外側面ともにフラットに形成されてい
る。また、他方の透明基板3は、屈折率が1.59のポリカ
ーボネート系の樹脂からなり、外側面がフラットで、内
側面に微細な凸状を多数形成したレンティキュラーレン
ズ3aが形成されている。
一対の透明基板2、3を対向して配置し、これらの透明
基板2、3の間に液晶4を挟持したものである。ただ
し、一方の透明基板2は、屈折率が1.49のアクリル系の
樹脂からなり、内外側面ともにフラットに形成されてい
る。また、他方の透明基板3は、屈折率が1.59のポリカ
ーボネート系の樹脂からなり、外側面がフラットで、内
側面に微細な凸状を多数形成したレンティキュラーレン
ズ3aが形成されている。
【0043】透明基板2、3の内側面には、第1実施例
と同様に、500〜5000オングストローム、より好
ましくは1000〜3000オングストローム程度の厚
さにITO電極膜5、5が形成され、外部の駆動電源6
に接続されて交流の矩形波電圧が印加されるようになっ
ている。また、透明基板2の内側面には、ITO電極膜
5の表層に重ねて透明絶縁膜7がスパッタ法等によって
2000オングストローム程度の厚さに形成されてい
る。さらに、この透明基板2の内側面には、透明絶縁膜
7の表層に重ねて配向膜10が形成されると共に、透明
基板3の内側面にも、レンティキュラーレンズ3a上に
配向膜10が形成されている。これらの配向膜10、1
0には、一軸配向処理が施されている。また、透明基板
2、3は、ラビング軸が反平行となるように約50μm
の間隔を開けて、エポキシ樹脂8により封止固定されて
いる。
と同様に、500〜5000オングストローム、より好
ましくは1000〜3000オングストローム程度の厚
さにITO電極膜5、5が形成され、外部の駆動電源6
に接続されて交流の矩形波電圧が印加されるようになっ
ている。また、透明基板2の内側面には、ITO電極膜
5の表層に重ねて透明絶縁膜7がスパッタ法等によって
2000オングストローム程度の厚さに形成されてい
る。さらに、この透明基板2の内側面には、透明絶縁膜
7の表層に重ねて配向膜10が形成されると共に、透明
基板3の内側面にも、レンティキュラーレンズ3a上に
配向膜10が形成されている。これらの配向膜10、1
0には、一軸配向処理が施されている。また、透明基板
2、3は、ラビング軸が反平行となるように約50μm
の間隔を開けて、エポキシ樹脂8により封止固定されて
いる。
【0044】液晶4は、ここでは常温でネマティック相
を呈し、入射光の偏光方向が液晶分子の長軸に垂直とな
る場合の屈折率が1.49となり、平行となる場合の屈折率
が1.59となるネマティック液晶、例えば第1実施例で利
用したメルク社製のZLI−3783(no=1.49、ne
=1.59)を使用した。この液晶4は、駆動電源6が電圧
を印加しない場合には、ホモジニアス配列のネマティッ
ク相を呈する。ホモジニアス配列のネマティック相で
は、液晶分子の長軸が基板面に水平に配向するため、透
明状態であり、かつ、入射光の偏光方向によって屈折率
が1.49と1.59の複屈折を生じる。また、電圧印加時に
は、ホメオトロピック配列のネマティック相に変化す
る。ホメオトロピック配列のネマティック相では、液晶
分子の長軸が基板面に垂直に配向するため、透明状態で
あり、かつ、入射光の屈折率が偏光方向にかかわりなく
等しく1.49となる。
を呈し、入射光の偏光方向が液晶分子の長軸に垂直とな
る場合の屈折率が1.49となり、平行となる場合の屈折率
が1.59となるネマティック液晶、例えば第1実施例で利
用したメルク社製のZLI−3783(no=1.49、ne
=1.59)を使用した。この液晶4は、駆動電源6が電圧
を印加しない場合には、ホモジニアス配列のネマティッ
ク相を呈する。ホモジニアス配列のネマティック相で
は、液晶分子の長軸が基板面に水平に配向するため、透
明状態であり、かつ、入射光の偏光方向によって屈折率
が1.49と1.59の複屈折を生じる。また、電圧印加時に
は、ホメオトロピック配列のネマティック相に変化す
る。ホメオトロピック配列のネマティック相では、液晶
分子の長軸が基板面に垂直に配向するため、透明状態で
あり、かつ、入射光の屈折率が偏光方向にかかわりなく
等しく1.49となる。
【0045】本実施例では、液晶光学素子1の前方に偏
光板11が配置され、入射光は偏光板11を介して液晶
光学素子1に入射するようになっている。偏光板11
は、電圧無印加時における上記液晶4の液晶分子の長軸
に対して平行となる偏光方向の入射光のみを透過する方
向に配置されている。
光板11が配置され、入射光は偏光板11を介して液晶
光学素子1に入射するようになっている。偏光板11
は、電圧無印加時における上記液晶4の液晶分子の長軸
に対して平行となる偏光方向の入射光のみを透過する方
向に配置されている。
【0046】上記構成の液晶光学素子1にほぼ平行な光
を入射すると、駆動電源6が電圧を印加しない場合に
は、図3下部の電圧無印加領域に示すように、偏光板1
1を通った入射光の偏光方向に対する液晶4の屈折率が
1.59となり、透明基板3の屈折率と一致するため、レン
ティキュラーレンズ3aがレンズ機能を発揮せず、その
まま通過することになる。従って、この場合には、入射
光の映像をそのまま透過させて前方のスクリーンに投射
することができるようになる。また、駆動電源6が交流
の矩形波電圧を印加した場合には、入射光に対する液晶
4の屈折率が1.49となり、透明基板3の屈折率1.59と相
違することになるためレンティキュラーレンズ3aが機
能して、図3上部の電圧印加領域に示すように、入射光
を散乱させることになる。従って、この場合には、液晶
光学素子1が白濁した不透明状態となり、ここに映像を
投射すればスクリーンとして利用することができるよう
になる。
を入射すると、駆動電源6が電圧を印加しない場合に
は、図3下部の電圧無印加領域に示すように、偏光板1
1を通った入射光の偏光方向に対する液晶4の屈折率が
1.59となり、透明基板3の屈折率と一致するため、レン
ティキュラーレンズ3aがレンズ機能を発揮せず、その
まま通過することになる。従って、この場合には、入射
光の映像をそのまま透過させて前方のスクリーンに投射
することができるようになる。また、駆動電源6が交流
の矩形波電圧を印加した場合には、入射光に対する液晶
4の屈折率が1.49となり、透明基板3の屈折率1.59と相
違することになるためレンティキュラーレンズ3aが機
能して、図3上部の電圧印加領域に示すように、入射光
を散乱させることになる。従って、この場合には、液晶
光学素子1が白濁した不透明状態となり、ここに映像を
投射すればスクリーンとして利用することができるよう
になる。
【0047】図4は本発明の第4実施例を示すものであ
って、液晶光学素子の電圧印加状態と無印加状態を示す
縦断面図である。なお、図1〜図3に示した実施例と同
様の機能を有する構成部材には、同じ番号を付記して説
明を省略する。
って、液晶光学素子の電圧印加状態と無印加状態を示す
縦断面図である。なお、図1〜図3に示した実施例と同
様の機能を有する構成部材には、同じ番号を付記して説
明を省略する。
【0048】本実施例の液晶光学素子も、液晶の複屈折
効果を利用したDAP方式により液晶の屈折率を切り替
える。
効果を利用したDAP方式により液晶の屈折率を切り替
える。
【0049】液晶光学素子1は、第1実施例及び第3実
施例と同様に、一対の透明基板2、3を対向して配置
し、これらの透明基板2、3の間に液晶4を挟持したも
のである。ただし、一方の透明基板2は、屈折率が1.49
のアクリル系の樹脂からなり、外側面がフラットで、内
側面にフレネルレンズ2aが形成されている。また、他
方の透明基板3は、第3実施例と同様に、屈折率が1.59
のポリカーボネート系の樹脂からなり、外側面がフラッ
トで、内側面にレンティキュラーレンズ3aが形成され
ている。
施例と同様に、一対の透明基板2、3を対向して配置
し、これらの透明基板2、3の間に液晶4を挟持したも
のである。ただし、一方の透明基板2は、屈折率が1.49
のアクリル系の樹脂からなり、外側面がフラットで、内
側面にフレネルレンズ2aが形成されている。また、他
方の透明基板3は、第3実施例と同様に、屈折率が1.59
のポリカーボネート系の樹脂からなり、外側面がフラッ
トで、内側面にレンティキュラーレンズ3aが形成され
ている。
【0050】透明基板2の内側面には、第3実施例と同
様、ITO電極膜5及び配向膜10が形成され、透明基
板3の内側面にも、ITO電極膜5、透明絶縁膜7及び
配向膜10が形成されている。ITO電極膜5、5は、
外部の駆動電源6に接続されており、交流の矩形波電圧
が印加されるようになっている。また、配向膜10、1
0には一軸配向処理が施され、透明基板2、3は、ラビ
ング軸が反平行となるように、約50μmの間隔を開け
てエポキシ樹脂8により封止固定されている。
様、ITO電極膜5及び配向膜10が形成され、透明基
板3の内側面にも、ITO電極膜5、透明絶縁膜7及び
配向膜10が形成されている。ITO電極膜5、5は、
外部の駆動電源6に接続されており、交流の矩形波電圧
が印加されるようになっている。また、配向膜10、1
0には一軸配向処理が施され、透明基板2、3は、ラビ
ング軸が反平行となるように、約50μmの間隔を開け
てエポキシ樹脂8により封止固定されている。
【0051】本実施例でも、透明基板2、3の間に注入
する液晶4は第3実施例と同じ液晶を用いている。ま
た、液晶光学素子1の前方には、第3実施例と同様に偏
光板11が配置されている。
する液晶4は第3実施例と同じ液晶を用いている。ま
た、液晶光学素子1の前方には、第3実施例と同様に偏
光板11が配置されている。
【0052】上記構成の液晶光学素子1にほぼ平行な光
を入射すると、駆動電源6が電圧を印加しない場合に
は、図4下部の電圧無印加領域に示すように、偏光板1
1を通った入射光の偏光方向に対する液晶4の屈折率が
1.59となり、透明基板2の屈折率1.49と相違し透明基板
3の屈折率とは一致するため、フレネルレンズ2aのみ
が凸レンズ機能を発揮して、入射光を集光することにな
る。従って、この場合には、映像を前方のスクリーンに
投射する際の凸レンズとして利用することができるよう
になる。また、駆動電源6が交流の矩形波電圧を印加し
た場合には、入射光に対する液晶4の屈折率が1.49とな
り、透明基板2の屈折率と一致し透明基板3の屈折率1.
59とは相違するため、レンティキュラーレンズ3aのみ
が機能して、図4上部の電圧印加領域に示すように、入
射光を散乱させることになる。従って、この場合には、
液晶光学素子1が白濁した不透明状態となり、ここに映
像を投射すればスクリーンとして利用することができる
ようになる。
を入射すると、駆動電源6が電圧を印加しない場合に
は、図4下部の電圧無印加領域に示すように、偏光板1
1を通った入射光の偏光方向に対する液晶4の屈折率が
1.59となり、透明基板2の屈折率1.49と相違し透明基板
3の屈折率とは一致するため、フレネルレンズ2aのみ
が凸レンズ機能を発揮して、入射光を集光することにな
る。従って、この場合には、映像を前方のスクリーンに
投射する際の凸レンズとして利用することができるよう
になる。また、駆動電源6が交流の矩形波電圧を印加し
た場合には、入射光に対する液晶4の屈折率が1.49とな
り、透明基板2の屈折率と一致し透明基板3の屈折率1.
59とは相違するため、レンティキュラーレンズ3aのみ
が機能して、図4上部の電圧印加領域に示すように、入
射光を散乱させることになる。従って、この場合には、
液晶光学素子1が白濁した不透明状態となり、ここに映
像を投射すればスクリーンとして利用することができる
ようになる。
【0053】なお、上記第3実施例及び第4実施例で
は、液晶光学素子1が透明状態となる場合の入射光の偏
光方向を偏光板11によって規制する必要があるので、
この偏光板11により入射光量に無駄が生じる。しかし
ながら、液晶方式の投射型ディスプレイのように、映像
を作る際に既に光を偏光しているような場合には偏光板
11を設ける必要がなくなるので、これらの実施例は特
に液晶方式の投射型ディスプレイに適している。また、
液晶の屈折率を変化させる液晶光学素子として液晶レン
ズが従来から利用されているが、これは液晶レンズ自身
の焦点距離を変化させるものであり、これらの実施例の
ようにレンティキュラーレンズ3aと組み合わせて光散
乱状態と作り出すものは従来存在しなかった。
は、液晶光学素子1が透明状態となる場合の入射光の偏
光方向を偏光板11によって規制する必要があるので、
この偏光板11により入射光量に無駄が生じる。しかし
ながら、液晶方式の投射型ディスプレイのように、映像
を作る際に既に光を偏光しているような場合には偏光板
11を設ける必要がなくなるので、これらの実施例は特
に液晶方式の投射型ディスプレイに適している。また、
液晶の屈折率を変化させる液晶光学素子として液晶レン
ズが従来から利用されているが、これは液晶レンズ自身
の焦点距離を変化させるものであり、これらの実施例の
ようにレンティキュラーレンズ3aと組み合わせて光散
乱状態と作り出すものは従来存在しなかった。
【0054】図5及び図6は本発明の第5実施例を示す
ものであって、図5は投射型ディスプレイを背面投射型
として用いた場合の光学系の構成を示す縦断面図、図6
は投射型ディスプレイを前面投射型として用いた場合の
光学系の構成を示す縦断面図である。
ものであって、図5は投射型ディスプレイを背面投射型
として用いた場合の光学系の構成を示す縦断面図、図6
は投射型ディスプレイを前面投射型として用いた場合の
光学系の構成を示す縦断面図である。
【0055】本実施例では、上記第1実施例〜第4実施
例のいずれかの液晶光学素子1を液晶方式の投射型ディ
スプレイに用いている。
例のいずれかの液晶光学素子1を液晶方式の投射型ディ
スプレイに用いている。
【0056】この投射型ディスプレイは、背後にパラボ
ラミラー21を配置した光源22の前方に、フィルタ2
3、偏光板24、液晶表示素子25及び偏光板26を配
置している。パラボラミラー21は、光源22からの光
をほぼ平行光線として前方に照射する。フィルタ23
は、有害な赤外線と紫外線をカットするためのものであ
る。偏光板24は、平行光線となった入射光の特定の偏
光方向の光のみを通過させるフィルタである。液晶表示
素子25は、アクティブマトリクス方式によってカラー
映像光を透過させる表示デバイスである。偏光板26
は、先の偏光板24の偏光方向に対して直交する偏光方
向の光のみを通過させるフィルタであり、これによって
液晶表示素子25が透過した光から映像成分のみ取り出
すようになっている。
ラミラー21を配置した光源22の前方に、フィルタ2
3、偏光板24、液晶表示素子25及び偏光板26を配
置している。パラボラミラー21は、光源22からの光
をほぼ平行光線として前方に照射する。フィルタ23
は、有害な赤外線と紫外線をカットするためのものであ
る。偏光板24は、平行光線となった入射光の特定の偏
光方向の光のみを通過させるフィルタである。液晶表示
素子25は、アクティブマトリクス方式によってカラー
映像光を透過させる表示デバイスである。偏光板26
は、先の偏光板24の偏光方向に対して直交する偏光方
向の光のみを通過させるフィルタであり、これによって
液晶表示素子25が透過した光から映像成分のみ取り出
すようになっている。
【0057】上記偏光板26のさらに前方には、凸レン
ズ27及び第1実施例〜第4実施例のいずれかの液晶光
学素子1が配置されている。凸レンズ27は、入射した
映像の平行光を集光し、液晶光学素子1上及びその前方
に結像させることができるようになっている。
ズ27及び第1実施例〜第4実施例のいずれかの液晶光
学素子1が配置されている。凸レンズ27は、入射した
映像の平行光を集光し、液晶光学素子1上及びその前方
に結像させることができるようになっている。
【0058】上記構成の投射型ディスプレイは、背面投
射型として用いられる場合には、図5に示すように、凸
レンズ27の位置を調整して、映像の平行光を液晶光学
素子1上に結像させる。また、この際、液晶光学素子1
の印加電圧又は加熱を制御して液晶光学素子1が光散乱
状態となるようにしておく。すると、凸レンズ27によ
って液晶光学素子1に映像が投射され、この液晶光学素
子1の前方から映像を鑑賞することができるようにな
る。
射型として用いられる場合には、図5に示すように、凸
レンズ27の位置を調整して、映像の平行光を液晶光学
素子1上に結像させる。また、この際、液晶光学素子1
の印加電圧又は加熱を制御して液晶光学素子1が光散乱
状態となるようにしておく。すると、凸レンズ27によ
って液晶光学素子1に映像が投射され、この液晶光学素
子1の前方から映像を鑑賞することができるようにな
る。
【0059】また、この投射型ディスプレイを前面投射
型として用いる場合には、図6に示すように、凸レンズ
27の位置を調整して、映像の平行光を液晶光学素子1
よりも前方に結像させる。また、この際、液晶光学素子
1の印加電圧又は加熱を制御して、この液晶光学素子1
が透明状態となるようにしておくとともに、液晶光学素
子1の前方にスクリーン28を配置する。すると、凸レ
ンズ27によってこのスクリーン28に投射された映像
を鑑賞することができるようになる。
型として用いる場合には、図6に示すように、凸レンズ
27の位置を調整して、映像の平行光を液晶光学素子1
よりも前方に結像させる。また、この際、液晶光学素子
1の印加電圧又は加熱を制御して、この液晶光学素子1
が透明状態となるようにしておくとともに、液晶光学素
子1の前方にスクリーン28を配置する。すると、凸レ
ンズ27によってこのスクリーン28に投射された映像
を鑑賞することができるようになる。
【0060】なお、前面投影型として用いる場合には、
投射する映像が背面投影型の場合とは左右逆になるの
で、液晶表示素子25が形成する映像もこれに合わせて
変化させる必要がある。また、液晶光学素子1が透明状
態の場合に凸レンズ又は凹レンズの機能を有する場合に
は凸レンズ27の焦点距離を補助することになる。
投射する映像が背面投影型の場合とは左右逆になるの
で、液晶表示素子25が形成する映像もこれに合わせて
変化させる必要がある。また、液晶光学素子1が透明状
態の場合に凸レンズ又は凹レンズの機能を有する場合に
は凸レンズ27の焦点距離を補助することになる。
【0061】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の液晶光学素子によれば、液晶の光散乱状態と透明状態
とを変化させることにより、入射光を散乱させる状態と
入射光をフレネルレンズ等のレンズで屈折させて集光又
は発散させる状態との間で切り替えることができる。ま
た、液晶の屈折率を変化させることにより、入射光をレ
ンティキュラーレンズ等のレンズで散乱させる状態と、
入射光をこのレンズで屈折させずそのまま透過させる状
態との間で切り替えることができる。さらに、液晶の屈
折率を変化させることにより、入射光を一方のレンティ
キュラーレンズ等のレンズで散乱させる状態と、入射光
を他方のフレネルレンズ等のレンズで集光又は発散する
ように屈折させる状態との間で切り替えることができる
ようになる。
の液晶光学素子によれば、液晶の光散乱状態と透明状態
とを変化させることにより、入射光を散乱させる状態と
入射光をフレネルレンズ等のレンズで屈折させて集光又
は発散させる状態との間で切り替えることができる。ま
た、液晶の屈折率を変化させることにより、入射光をレ
ンティキュラーレンズ等のレンズで散乱させる状態と、
入射光をこのレンズで屈折させずそのまま透過させる状
態との間で切り替えることができる。さらに、液晶の屈
折率を変化させることにより、入射光を一方のレンティ
キュラーレンズ等のレンズで散乱させる状態と、入射光
を他方のフレネルレンズ等のレンズで集光又は発散する
ように屈折させる状態との間で切り替えることができる
ようになる。
【0062】また、上記液晶光学素子を画像投影装置に
用いれば、この液晶光学素子の光散乱状態と透明状態と
の切り替えにより、背面投射型と前面投射型を兼用する
ことが可能である。
用いれば、この液晶光学素子の光散乱状態と透明状態と
の切り替えにより、背面投射型と前面投射型を兼用する
ことが可能である。
【図1】本発明の第1実施例を示すものであって、液晶
光学素子の電圧印加状態と無印加状態を示す縦断面図で
ある。
光学素子の電圧印加状態と無印加状態を示す縦断面図で
ある。
【図2】本発明の第2実施例を示すものであって、液晶
光学素子の常温状態と加熱状態を示す縦断面図である。
光学素子の常温状態と加熱状態を示す縦断面図である。
【図3】本発明の第3実施例を示すものであって、液晶
光学素子の電圧印加状態と無印加状態を示す縦断面図で
ある。
光学素子の電圧印加状態と無印加状態を示す縦断面図で
ある。
【図4】本発明の第4実施例を示すものであって、液晶
光学素子の電圧印加状態と無印加状態を示す縦断面図で
ある。
光学素子の電圧印加状態と無印加状態を示す縦断面図で
ある。
【図5】本発明の第5実施例を示すものであって、投射
型ディスプレイを背面投射型として用いた場合の光学系
の構成を示す縦断面図である。
型ディスプレイを背面投射型として用いた場合の光学系
の構成を示す縦断面図である。
【図6】本発明の第5実施例を示すものであって、投射
型ディスプレイを前面投射型として用いた場合の光学系
の構成を示す縦断面図である。
型ディスプレイを前面投射型として用いた場合の光学系
の構成を示す縦断面図である。
1 液晶光学素子 2 透明基板 2a フレネルレンズ 3 透明基板 3a レンティキュラーレンズ 4 液晶 5 ITO電極膜 6 駆動電源 9 透明ヒータ
Claims (10)
- 【請求項1】 対向して設けられている一対の透明基板
と、 該一対の透明基板の間に封入されており、少なくとも第
1の状態と第2の状態のどちらかの状態をとり得る液晶
と、 該一対の透明基板の少なくとも一方のうちの該液晶側に
形成されている、光を集光あるいは発散させる光学部材
と、 該第1の状態及び該第2の状態を切り換える液晶制御手
段と、を備えている液晶光学素子であって、 該液晶が該第1の状態をとるときには光を散乱させ、該
液晶が該第2の状態をとるときには光を集光あるいは発
散させる液晶光学素子。 - 【請求項2】 前記光学部材がフレネルレンズである、
請求項1に記載の液晶光学素子。 - 【請求項3】 対向して設けられている一対の透明基板
と、 該一対の透明基板の間に封入されており、少なくとも第
1の状態と第2の状態のどちらかの状態をとり得る液晶
と、 該一対の透明基板の少なくとも一方のうちの該液晶側に
形成されている、光を散乱させる光学部材と、 該第1の状態及び該第2の状態を切り換える液晶制御手
段と、を備えている液晶光学素子であって、 該液晶が該第1の状態をとるときには光を透過し、該液
晶が該第2の状態をとるときには光を散乱させる液晶光
学素子。 - 【請求項4】 前記光学部材がレンティキュラーレンズ
である、請求項3に記載の液晶光学素子。 - 【請求項5】 第1の透明基板と、該第1の透明基板に
対向して設けられている第2の透明基板とからなる一対
の透明基板と、 該一対の透明基板の間に封入されており、少なくとも第
1の状態と第2の状態のどちらかの状態をとる液晶と、 該第1の透明基板の該液晶側に形成されている、光を集
光あるいは発散させる第1の光学部材と、 該第2の透明基板の該液晶側に形成されている、光を散
乱させる第2の光学部材と、 該第1の状態及び該第2の状態を切り換える液晶制御手
段と、を備えている液晶光学素子であって、 該液晶が該第1の状態をとるときには光を散乱させ、該
液晶が該第2の状態をとるときには光を集光あるいは発
散させる液晶光学素子。 - 【請求項6】 前記第1の光学部材がフレネルレンズで
あり、前記第2の光学部材がレンティキュラーレンズで
ある、請求項5に記載の液晶光学素子。 - 【請求項7】 前記液晶の相転移を起こすために該液晶
を加熱する加熱手段をさらに備えており、前記液晶制御
手段は該加熱手段を制御することにより、前記第1の状
態及び前記第2の状態を切り換える、請求項1、3また
は5に記載の液晶光学素子。 - 【請求項8】 前記一対の透明基板上に形成された透明
電極と、前記液晶の分子配列を変化させるために該透明
電極に電界を印加する電界印加手段とをさらに備えてお
り、前記液晶制御手段は該電界印加手段を制御すること
により、前記第1の状態及び前記第2の状態を切り換え
る、請求項1、3または5に記載の液晶光学素子。 - 【請求項9】 該液晶の相転移を起こすために該液晶を
加熱する加熱手段と、前記一対の透明基板上に形成され
た透明電極と、該液晶の分子配列を変化させるために該
透明電極に電界を印加する電界印加手段とをさらに備え
ており、前記液晶制御手段は該加熱手段と該電界印加手
段とを制御することにより、前記第1の状態及び前記第
2の状態を切り換える、請求項1、3または5に記載の
液晶光学素子。 - 【請求項10】 光を発生する光源と、 該光を受け取り、該光を画像光に変換して出射する液晶
表示素子と、 該画像光を投影する投影手段と、を備えている画像投影
装置であって、 投影された該画像光を受け取る請求項1、3または5に
記載の液晶光学素子をさらに備えている画像投影装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5056198A JPH06265891A (ja) | 1993-03-16 | 1993-03-16 | 液晶光学素子及び画像投影装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5056198A JPH06265891A (ja) | 1993-03-16 | 1993-03-16 | 液晶光学素子及び画像投影装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH06265891A true JPH06265891A (ja) | 1994-09-22 |
Family
ID=13020428
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP5056198A Withdrawn JPH06265891A (ja) | 1993-03-16 | 1993-03-16 | 液晶光学素子及び画像投影装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH06265891A (ja) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5644369A (en) * | 1995-02-24 | 1997-07-01 | Motorola | Switchable lens/diffuser |
US6392726B2 (en) | 1994-03-16 | 2002-05-21 | Fujitsu Limited | Screen and production display apparatus using the same |
US7436594B2 (en) * | 2003-07-29 | 2008-10-14 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Autostereoscopic display apparatus |
JP2011513828A (ja) * | 2008-02-29 | 2011-04-28 | マイクロソフト コーポレーション | 切替え可能なディフューザを備える対話型サーフェイスコンピュータ |
US20170052440A1 (en) * | 2015-08-20 | 2017-02-23 | Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives | Rear projection display screen and device |
-
1993
- 1993-03-16 JP JP5056198A patent/JPH06265891A/ja not_active Withdrawn
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6392726B2 (en) | 1994-03-16 | 2002-05-21 | Fujitsu Limited | Screen and production display apparatus using the same |
US5644369A (en) * | 1995-02-24 | 1997-07-01 | Motorola | Switchable lens/diffuser |
US7436594B2 (en) * | 2003-07-29 | 2008-10-14 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Autostereoscopic display apparatus |
JP2011513828A (ja) * | 2008-02-29 | 2011-04-28 | マイクロソフト コーポレーション | 切替え可能なディフューザを備える対話型サーフェイスコンピュータ |
US20170052440A1 (en) * | 2015-08-20 | 2017-02-23 | Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives | Rear projection display screen and device |
US9989841B2 (en) * | 2015-08-20 | 2018-06-05 | Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives | Rear projection display screen and device |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20000530 |