CN100476541C - 图像显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种图像显示装置，当使用下述蓝相的液晶材料进行光调制时，可以使开口率得到提高，并且能够减低功率消耗，该蓝相的液晶材料因从光学各向同性的状态施加电场而表现折射率各向异性。图像显示装置具备：照明装置(11)；和光阀(60)，对从照明装置(11)所入射的光进行调制；光阀(60)具备液晶面板(40)，将蓝相的液晶材料夹持于一对基板间；液晶面板(40)构成为，对一对基板间施加电场，照明装置(11)构成为，使得对光阀(60)按预定的入射角入射的光的光量比从光阀(60)的法线方向入射的光的光量大。

Description

图像显示装置
技术领域
本发明涉及一种图像显示装置。
背景技术
近来，人们正在开展高分子稳定化蓝相的研究(例如，参见非专利文献1)。蓝相是在手性向列相(chiral nematic phase)和各向同性相之间的较窄温度范围内表现的光学各向同性的液晶相，因为通过目视大多看得见蓝色，所以有该通称。蓝相因为其温度范围的狭窄，所以很长时间没有怎么引起重视。对此，最近发现通过对蓝相导入少量的高分子，蓝相就戏剧性地得以稳定化。还有，所谓利用高分子的“稳定化”指的是，在不损失原来就有的液晶活跃分子运动性的状况下，扩大蓝相的表现温度范围。
蓝相表现Kerr(克尔)效应，已得到确认。所谓的Kerr效应是指，在对各向同性的有极性物质施加电场时，以电场的方向为光轴激发与电场强度的平方成比例的双折射性的现象。也就是说，蓝相是通过从光学各向同性的状态施加电场来表现折射率各向异性的。另外，蓝相响应速度非常快，已得到确认。
图10是表示使用蓝相的液晶面板概略结构的剖面图。还有，图10(a)是无电场施加时的状态，图10(b)是电场施加时的状态。就由一对基板夹持液晶的液晶面板而言，要利用液晶的双折射性(折射率各向异性)来控制(调制)入射光的透射率。因此，如图10(b)所示，对于使用蓝相的液晶面板40来说，要在一方基板49的内面形成一对电极47、48，按和基板49水平的方向施加电场。据此，能调制从基板49的法线方向入射的光91。
非专利文献1：菊池裕嗣，“高分子和手性效应得到扩展的液晶新世界-各向同性液晶的异常Kerr效应-”，液晶，日本液晶学会，2005年4月25日，第9卷，第2号，p82(14)-95(27)
但是，就上述的液晶面板40而言，存在开口率和施加电压处于此消彼长的关系这样的问题。也就是说，若为了降低施加电压，缩小了电极47、48的间隔，则开口率下降，若为了使开口率提高，扩大了电极47、48的间隔，则为施加预定的电场而需要较大的电压。
发明内容
本发明是为了解决上述问题而做出的，其目的为提供一种图像显示装置，当使用上述电光材料进行光调制时，能够使开口率得到提高，并且可以减低功率消耗量。
为了达到上述目的，本发明所涉及的图像显示装置具备：照明装置；和光阀，用来调制从上述照明装置所入射的光；其特征为，上述光阀具备将下述电光材料夹持于一对基板间的电光面板，该电光材料因从光学各向同性的状态施加电场而表现折射率各向异性；上述电光面板构成为，对上述一对基板间施加上述电场；上述照明装置构成为，使对上述光阀按预定的入射角入射的光的光量比从上述光阀的法线方向入射的光的光量大。
另外，其特征为，上述电光材料至少是因上述电场的施加而成为液晶状态的材料。
由于其构成为，使对光阀按预定的入射角入射的光的光量比从上述光阀的法线方向入射的光的光量大，因而可以对夹持上述电光材料的一对基板间施加电场，来进行光调制。由于按和基板垂直的方向施加电场，因而与按和基板水平的方向施加电场的情形进行比较，能够使开口率得到提高，并且可以减低功率消耗量。而且，由于该电光材料响应速度快，因而可以提供动态图像显示特性优良的图像显示装置。
另外，优选的是，上述光阀具备一对偏振板，该偏振板配置于上述照明装置光轴方向的上述电光面板前后；上述一对偏振板配置为，各自的偏振轴大致正交；上述照明装置构成为，使向上述光阀入射的光之中从下述方向入射的光的光量为最大，该方向是相对上述偏振板的上述偏振轴方向的方位角为大致45°的方向。
对于在电光面板的前后只配置一对偏振板的光阀来说，从偏振板的偏振轴方向入射的光的透射率最低，从相对其偏振轴方向的方位角为大致45°的方向入射的光的透射率最高。因此，通过按下述方式构成照明装置，就可以使照明光的利用效率得到提高，该方式为：使从下述方向入射的光的光量为最大，该方向是相对偏振轴方向的方位角为大致45°的方向。
另外，优选的是，上述照明装置具备：光源；第1蝇眼透镜，将来自上述光源的光分割成多个光束，并进行聚光；第2蝇眼透镜，使上述各光束的主光线平行化；以及重叠透镜，使上述各光束在上述光阀上重叠；构成上述第2蝇眼透镜的多个小透镜从上述照明装置的光轴离开配置。
根据这种结构，可以对光阀从倾斜方向使光入射。也就是说，可以使对光阀按预定的入射角入射的光的光量，比从光阀的法线方向入射的光的光量大。据此，可以对夹持上述电光材料的一对基板间施加电场，来进行光调制。
另外，上述照明装置还可以具备：多个小光源，构成光源；第1蝇眼透镜，对来自上述各小光源的光束进行聚光；第2蝇眼透镜，使上述各光束的主光线平行化；以及重叠透镜，使上述各光束在上述光阀上重叠；上述各小光源、构成上述第1蝇眼透镜的多个第1小透镜及构成上述第2蝇眼透镜的多个第2小透镜从上述照明装置的光轴离开配置。
即便采用这种结构，也可以对光阀从倾斜方向使光入射。也就是说，可以使对光阀按预定的入射角入射的光的光量，比从光阀的法线方向入射的光的光量大。据此，能够对夹持上述电光材料的一对基板间施加电场，来进行光调制。
在此，优选的是，上述各小光源、上述各第1小透镜及上述各第2小透镜以下述方向为中心进行配置，该方向是相对上述光阀的偏振板的偏振轴方向的方位角为大致45°的方向。
根据这种结构，可以主要从下述方向使照明光向光阀入射，该方向是相对偏振板的偏振轴方向的方位角为大致45°的方向。因而，可以使照明光的利用效率得到提高。
另外，上述照明装置还可以具备：光源；和导光体，将来自上述光源的光引导到上述光阀；上述导光体从上述光源一直到上述光阀呈前端越来越细的形状。
即便采用这种结构，也可以对光阀从倾斜方向使光入射。也就是说，可以使对光阀按预定的入射角入射的光的光量，比从光阀的法线方向入射的光的光量大。据此，可以对夹持上述电光材料的一对基板间施加电场，来进行光调制。
另外，上述照明装置还可以具备：多个小光源，构成光源；和多个导光体，将来自上述各小光源的光引导到上述光阀；上述各导光体从上述各小光源一直到上述光阀呈前端越来越细的形状。
即便采用这种结构，也可以对光阀从倾斜方向使光入射。也就是说，可以使对光阀按预定的入射角入射的光的光量，比从光阀的法线方向入射的光的光量大。据此，可以对夹持上述电光材料的一对基板间施加电场，来进行光调制。
另外，优选的是，上述照明装置的光轴配置为，和上述电光面板的法线方向交叉。
根据这种结构，可以对光阀从倾斜方向使光入射。也就是说，可以使对光阀按预定的入射角入射的光的光量，比从光阀的法线方向入射的光的光量大。据此，可以对夹持上述电光材料的一对基板间施加电场，来进行光调制。而且，能够利用一般的照明装置，可以提供低成本的图像显示装置。
在此，优选的是，上述照明装置的光轴配置为，相对上述光阀的偏振板的偏振轴方向的方位角为大致45°。
根据这种结构，可以主要从下述方向使照明光向光阀入射，该方向是相对偏振板的偏振轴方向的方位角为大致45°的方向。因而，可以使照明光的利用效率得到提高。
在此，优选的是，上述电光面板是反射型的电光面板。
采用反射型的电光面板，能够缩小一对基板间的距离，可以减低功率消耗量。另外，还能够使电光材料的响应速度得到提高，可以提供动态图像显示特性优良的图像显示装置。
另外，优选的是，上述光阀具备一对圆偏振板，该圆偏振板配置于上述照明装置的光轴方向的上述电光面板前后。
根据这种结构，使从偏振板的偏振轴方向向光阀入射的光的透射率和从其他方向入射的光的透射率相等。据此，能够扩大亮态显示范围，可以提供显示品质优良的图像显示装置。
在此，优选的是，上述圆偏振板在上述电光面板和上述偏振板之间配置相位差板来构成，该相位差板对可见光的波长具有大致1/4波长的相位差。
根据这种结构，能够以低成本来构成圆偏振板。
附图说明
图1是第1实施方式所涉及的图像显示装置的概略结构图。
图2是表示光阀概略结构的剖面图。
图3是光阀的分解立体图。
图4是亮态显示中的等透射率曲线。
图5是第1实施方式中照明装置的概略结构图。
图6是第1实施方式的第1变形例中照明装置的概略结构图。
图7是第1实施方式的第2变形例中照明装置的概略结构图。
图8是第1实施方式的第3变形例中照明装置的概略结构图。
图9是第2实施方式所涉及的图像显示装置的概略结构图。
图10是表示以往液晶面板概略结构的剖面图。
符号说明
1…图像显示装置  11…照明装置  11a…光轴  12…光源12s…小光源15…第1蝇眼透镜15s…第1小透镜16…第2蝇眼透镜16s…第2小透镜17…重叠透镜20…导光体30、50…偏振板31、51…偏振轴35、55…相位差板40…液晶面板(电光面板)41、49…一对基板45…液晶(电光材料)60…光阀
具体实施方式
下面，对于本发明的实施方式，参照附图进行说明。还有，在下面的说明中使用的各附图中，为了将各部件取为可辨认的大小，所以适当变更了各部件的比例尺。
(第1实施方式)
首先，对于本发明第1实施方式所涉及的图像显示装置，使用图1至图5进行说明。图1是第1实施方式所涉及的图像显示装置的概略结构图。
(图像显示装置)
如图1所示，本实施方式所涉及的图像显示装置1是投影型的图像显示装置(投影机)。在其中央部，配置有矩形的十字分色棱镜2。在其周围的3个方向上，配置红色光学系统10R、绿色光学系统10G及蓝色光学系统10B，在剩下的1个方向上配置投影透镜系统4。如下所述，由于向投影透镜系统4的入射光的入射角度变大，因而如果投影透镜的F值较小，则是较为理想的。
在十字分色棱镜2，反射红色光的电介质多层膜和反射蓝色光的电介质多层膜形成于4个直角棱镜的界面，呈大致X字状。而且，从各色光学系统10R、10G、10B所出射的各色图像光在十字分色棱镜2进行合成，朝向投影透镜系统4予以出射。投影透镜系统4将合成后的图像光朝向屏幕8进行放大投影。借此，在屏幕8显示彩色图像。
(光阀)
各色光学系统10包括：照明装置11，对光阀60进行照明；和光阀60，将来自照明装置11的出射光调制成图像光。
图2是表示光阀概略结构的剖面图，图2(a)是无电场施加时的状态，图2(b)是电场施加时的状态。如图2(a)所示，光阀60包括：液晶面板40；和一对偏振板30、50，配置于液晶面板的前后。该液晶面板40采用由玻璃等透明材料构成的一对基板41、49夹持液晶45来构成。作为该液晶45，一般采用所谓蓝相的液晶。
蓝相是在手性向列相和各向同性相之间的较窄温度范围内表现的光学性各向同性的液晶相(例如，参见非专利文献1)。蓝相因为其温度范围的狭窄(1K左右)，所以很长时间没有怎么引起重视。对此，最近发现通过对蓝相中导入少量的高分子，蓝相戏剧性地得以稳定化的现象。还有，所谓利用高分子的“稳定化”指的是，在不损坏原来就有的液晶活跃分子运动性的状况下，扩大蓝相的表现温度范围(100K左右)。
蓝相的形成是对一般的向列液晶以适当量添加使之激发扭曲的手性掺杂剂。再者，还对该低分子液晶材料，添加单体(例如，2-ethylhexyl acrylate；EHA，2-乙基己基丙烯酸酯)及光聚合引发剂(例如，2，2-dimethoxy-2-phenyl acetophenone；DMPAP，2，2-二甲氧基-2-苯基苯乙酮)。而且，在慎重进行温度控制并保持蓝相的同时，进行光聚合。据此，蓝相的表现温度范围扩大到100K以上，形成高分子稳定化蓝相。
该蓝相表现Kerr效应，已得到确认。所谓的Kerr效应是指，在给各向同性的有极性物质施加电场时，以电场的方向为光轴激发与电场强度的平方成比例的双折射性的现象。也就是说，若给蓝相施加了电场，则几乎不伴随晶格结构的变化，而相应于电场强度在局部上分子进行再取向，激发与电场强度的平方成比例的双折射性。还有，已经报告，高分子稳定化蓝相的Kerr系数是3.7×10-10mV-2，成为硝基苯的约170倍的大小。
另外，已经确认，高分子稳定化蓝相的Kerr效应升高及降低的响应时间全都是10～100μs左右。若考虑到一般的向列液晶响应时间是10ms左右，则可知高分子稳定化蓝相的响应非常快。
如图2(b)所示，对于本实施方式所涉及的液晶面板40，要给一对基板41、49之间施加电场。因此，在一对基板41、49的内侧分别形成电极42、48。这些电极42、48由ITO等的透明导电性材料构成，并且连接到外部电源44。虽然详细情况予以省略，但是一对电极42、48之中的一方的电极是按每个像素细化后的像素电极，另一方的电极是共用电极。该像素电极通过控制通电的薄膜晶体管(Thin Film Transistor；TFT)等开关元件，连接到外部电源44。
还有，像素间距是10μm左右，与此相对一对基板41、49的间隔是2～3μm左右。因此，和图10(b)所示的那样在像素的两个端部形成一对电极47、48的情形相比，如图2(b)所示在一对基板41、49的内侧分别形成电极42、48的情况的一方，电极间距离变短。因而，通过给一对基板41、49之间施加电压，就能够以相同的电压使之发生较大的电场。因而，可以减低功率消耗量。
一般来说，液晶面板利用液晶的双折射性(折射率各向异性)来控制(调制)入射光的透射率。不过，就本实施方式所涉及的液晶面板40而言，由于给一对基板间施加电场，因而单轴双折射椭圆体45b的主轴相对基板垂直。因此，对于来自基板法线方向的入射光91来说，没有双折射性。因而，不能调制来自基板法线方向的入射光91。但是，对于来自基板倾斜方向的入射光92来说，却具有双折射性。因此，在本实施方式中，按下述方式构成了下述的照明装置，该方式为：使来自照明装置的出射光对光阀60按预定的入射角度从倾斜方向入射。
图3(a)是光阀的分解立体图。在液晶面板40的前后，配置有一对偏振板30、50。偏振板30、50只透射直线偏振光，该直线偏振光按和各自的偏振轴31、51相同的方向产生振动。一对偏振板30、50配置为，一方的偏振板30的偏振轴31和另一方的偏振板50的偏振轴51大致正交。
在图2(a)中，透射偏振板30后的直线偏振光向液晶面板40入射。这里，因为无电场施加时的液晶相的折射率椭圆体45a是各向同性，所以直线偏振光按原状透射液晶面板40。但是，因为该直线偏振光的振动方向和偏振板50的偏振轴方向正交，所以直线偏振光不透射偏振板50。因而，在无电场施加时进行暗态显示。
另一方面，在图2(b)所示的电场施加时，折射率椭圆体45b具有双折射性。因此，透射偏振板30后的直线偏振光在透射液晶面板40的过程中转换成椭圆偏振光。该椭圆偏振光的一部分透射偏振板50。因而在电场施加时进行亮态显示。
图4是亮态显示中的等透射率曲线。图4(a)表示出，如图3(a)所示在液晶面板40的前后只配置一对偏振板30、50的光阀60的情形。此时，如图4(a)所示，从光阀的法线方向入射的光的透射率为最低，随着入射角变大，透射率变大。还有，透射率为最大的入射角是根据液晶层延迟(双折射的大小×液晶层的厚度)的不同而变化的。另外，从偏振板的偏振轴方向入射到光阀的光，不受双折射的影响，而不转换成椭圆偏振光。因此，从偏振板的偏振轴方向入射的光的透射率为最低，从下述方向入射的光的透射率为最高，该方向是相对其偏振轴方向的方位角为大致45°的方向。
图3(b)是光阀变形例的分解立体图。优选的是，如图3(b)所示，在液晶面板40和一对偏振板30、50之间配置相位差板35、55。相位差板35、55的滞相轴36、56配置为，和偏振板30、50的偏振轴31、51约成45°。特别优选的是，作为相位差板35、55，采用λ/4板，该λ/4板对可见光的波长具有大致1/4波长的相位差。这种情况下，由偏振板30、50及相位差板35、55来构成圆偏振板。
从偏振板30、50的偏振轴31、51方向入射到光阀60的光通过相位差板35被转换成圆偏振光。该圆偏振光由于受到双折射的影响，因而转换成椭圆偏振光。因此，从偏振板30、50的偏振轴31、51方向入射到光阀60的光也和从其他方向所入射的光相同，要透射光阀60。据此，如图4(b)的等透射率曲线所示，可以扩大亮态显示区域。因而，可以提供显示品质优良的图像显示装置。
(照明装置)
回到图1，各色光学系统10具备对光阀60进行照明的照明装置11。该照明装置11具备光源12和透镜组13。
图5(a)是第1实施方式中照明装置的概略结构图。光源12用来照射各色光，并且除了放电灯之外，还由发光二极管(Light Emitting Diode；LED)或半导体激光器(Laser Diode；LD)之类的固体光源等来构成。还有，也可以由分色镜将来自白色光源的出射光分离成各色光，使之向各色光学系统的光阀入射。另外，透镜组13从光源12侧依次配置第1蝇眼透镜15、第2蝇眼透镜16及重叠透镜17来构成。
第1蝇眼透镜15具有第1小透镜15s排列成矩阵状的结构，该第1小透镜具有大致矩形状的轮廓。各第1小透镜15s设定为，将从光源12所入射的平行光束分割成多个光束，使各光束在第2蝇眼透镜16的附近成像。还有，从光轴11a方向看到的各第1小透镜15s的外形设定为，呈和光阀60大致相似的形状。例如，在光阀60的纵横尺寸比(纵横比)为4∶3时，各第1小透镜15s的纵横尺寸比也设定为4∶3左右。
第2蝇眼透镜16具有下述功能，即，使从第1蝇眼透镜15所出射的各光束的主光线相对重叠透镜17的入射面垂直入射地一致。
图5(b)是第2蝇眼透镜的正面图。第2蝇眼透镜16由多个第2小透镜16s来构成。但是，该第2小透镜16s未配置在相当于光阀60中央部的位置。也就是说，第2小透镜16s从照明装置的光轴离开，配置到相当于光阀60周边部的位置。
另外，第2小透镜16s未配置在光阀60的偏振板的偏振轴31、51的方向上。也就是说，第2小透镜16s以下述方向为中心进行配置，该方向是相对偏振板之偏振轴31、51方向的方位角为大致45°的方向。根据这种结构，可以主要从相对偏振板之偏振轴方向的方位角为大致45°的方向使照明光向光阀60入射。因而，可以使照明光的利用效率得到提高。这种情况下，由于不需要采用上述的相位差板，因而可以提供低成本的图像显示装置。
回到图5(a)，重叠透镜17具有使从第2蝇眼透镜16所出射的各光束在光阀60上重叠的功能。借此，光阀60的大致整个面被均匀照明。
如上所述，构成第2蝇眼透镜16的多个第2小透镜16s从照明装置11的光轴离开配置。因此，来自照明装置11的出射光对光阀60从倾斜方向入射。也就是说，对光阀60按预定的入射角入射的光的光量变得比从光阀60的法线方向入射的光的光量大。因此，能够对夹持蓝相的液晶材料的一对基板间施加电场，来进行光调制。由于按和基板垂直的方向施加电场，因而和按基板面内方向施加电场的情形相比，可以使开口率得到提高，并且能够减低功率消耗量。另外，由于蓝相的液晶材料响应速度快，因而可以提供动态特性优良的图像显示装置。再者，由于蓝相的液晶材料不需要取向膜，因而可以使光阀的耐光性得到提高，能够提供可靠性优良的图像显示装置。除此之外，由于对光阀60从倾斜方向使照明光入射，因而能够使照明光的利用效率得到提高，并且可以使光阀小型化。
(第1变形例)
图6是第1实施方式的第1变形例中照明装置的概略结构图。第1变形例所涉及的照明装置11具备：光源12；和导光体(棒状积分器)20，将来自光源12的光引导到光阀60。该导光体20采用玻璃或石英、透明树脂等的透明材料，形成为圆锥台形或棱锥台形等的前端越来越细的形状(锥状)。而且，使之从光源12朝向光阀60变得前端越来越细地配置导光体20。
从光源12出射且入射到导光体20的光在导光体20的侧面反复进行全反射。由于该导光体20呈前端越来越细的形状，因而反射光的行进方向和导光体20的光轴11a之间所成的角度逐渐变大。其结果为，来自照明装置11的出射光对光阀60从倾斜方向入射。借此，对光阀60按预定的入射角入射的光的光量变得比从光阀的法线方向入射的光的光量大。因而，可以产生和第1实施方式相同的效果。
(第2变形例)
图7(a)是第1实施方式的第2变形例中照明装置的概略结构图。第2变形例所涉及的照明装置11具备：多个小光源12s，构成光源12；第1蝇眼透镜15，对来自各小光源的光束进行聚光；第2蝇眼透镜16，使各光束的主光线平行化；以及重叠透镜17，使各光束在光阀60上重叠。
图7(b)是照明装置的正面图。各小光源12s、构成第1蝇眼透镜的多个第1小透镜15s及构成第2蝇眼透镜的多个第2小透镜16s从照明装置的光轴离开配置。因此，来自照明装置的出射光对光阀60从倾斜方向入射。也就是说，对光阀60按预定的入射角入射的光的光量变得比从光阀60的法线方向入射的光的光量大。借此，可以产生和第1实施方式相同的效果。还有，由于主要从光阀60的倾斜方向使照明光入射，因而和主要从光阀60的法线方向使照明光入射的情形相比，易于并排配置多个小光源12s。
如第1实施方式所述，在光阀60的前后只配置一对偏振板时，来自偏振板之偏振轴31、51方向的入射光不透射光阀60。这种情况下，优选的是，以下述方向为中心来配置各小光源12s、各第1小透镜15s及各第2小透镜16s，该方向是相对偏振板之偏振轴31、51方向的方位角为大致45°的方向。根据这种结构，能够主要从相对偏振板之偏振轴31、51方向的方位角为大致45°的方向，使照明光向光阀60入射。因而，可以使照明光的利用效率得到提高。
(第3变形例)
图8是本实施方式第3变形例中照明装置的概略结构图。第3变形例所涉及的照明装置11具备：多个小光源12s，构成光源12；和多个导光体20s，将来自各小光源的光引导到光阀60。各导光体20s从各小光源12s一直到光阀60呈前端越来越细的形状。而且，各小光源12s及各导光体20s从照明装置11的光轴11a离开配置。借此，来自各导光体20s的出射光对光阀60从倾斜方向入射。也就是说，对光阀60按预定的入射角入射的光的光量变得比从光阀60的法线方向入射的光的光量大。据此，可以产生和第1实施方式相同的效果。
还有，在光阀60的前后只配置一对偏振板时，优选的是，以下述方向为中心来配置各小光源12s及各导光体20s，该方向是相对偏振板之偏振轴方向的方位角为大致45°的方向。根据这种结构，能够主要从相对偏振板之偏振轴方向的方位角为大致45°的方向，使照明光向光阀60入射。因而，可以使照明光的利用效率得到提高。
(第2实施方式)
下面，对于本发明第2实施方式所涉及的图像显示装置，使用图9进行说明。
图9(a)是第2实施方式所涉及的图像显示装置的侧面图，图9(b)是平面图。如图9(b)所示，第2实施方式所涉及的图像显示装置和第1实施方式的不同之处为，照明装置11的光轴配置为，和光阀60的法线方向交叉。还有，对于和第1实施方式相同结构的部分，省略其详细的说明。
在第2实施方式中，可以采用和以往相同的照明装置11。照明装置11其详细结构未图示，具备：光源；第1蝇眼透镜，将来自光源的光分割成多个光束并进行聚光；第2蝇眼透镜，使各光束的主光线平行化；以及重叠透镜，使各光束在光阀60上重叠。构成第2蝇眼透镜的第2小透镜和第1实施方式不同，无间隙地排列成矩阵状。因此，来自照明装置11的出射光成为大致平行光。
还有，也可以取代第1蝇眼透镜、第2蝇眼透镜及重叠透镜，而采用导光体。该导光体和第1实施方式的第1变形例不同，从光源一直到光阀60呈大致相同的形状。因此，来自照明装置11的出射光成为大致平行光。
光阀60由液晶面板40及一对偏振板30、50来构成。液晶面板40如图2所示，利用一对基板41、49来夹持蓝相的液晶45。但是，在第1实施方式中采用了透射型的液晶面板，与此相对在第2实施方式中采用反射型的液晶面板。这种情况下，如图2(b)所示，入射光92的入射侧相反侧的基板41的电极42由Al等光反射率高的金属材料等来构成。
而且，从基板49所入射的光透射液晶层45，通过电极42进行反射，并再透射液晶层45，从基板49予以出射。这样，采用反射型的液晶面板40，由于入射光2次透射液晶层45，因而与透射型的液晶面板相比，可以使液晶层的厚度减少到一半左右。借此，由于一对电极42、48之间的距离变短，因而能够以相同的电压使之发生较大的电场，可以减低功率消耗量。另外，由于液晶的响应速度得到提高，因而可以提供动态特性优良的图像显示装置。还有，作为第2实施方式的液晶面板，也可以采用透射型的液晶面板。
回到图9(b)，照明装置11的光轴11a配置为，和液晶面板40的法线方向交叉。另外，在照明装置11和液晶面板40之间配置入射侧的偏振板30，在液晶面板40和投影透镜4之间配置出射侧的偏振板50。这些偏振板30、50配置到照明装置的光轴上。还有，偏振板30、50既可以相对液晶面板40平行配置，也可以相对照明装置11的光轴11a垂直配置。
如图9(a)所示，其配置为，入射侧偏振板30的偏振轴31和出射侧偏振板50的偏振轴大致正交。还有，在光阀60只由液晶面板40及一对偏振板30、50来构成时，优选的是其配置为，相对偏振板30、50之偏振轴31、51方向的、照明装置的光轴11a的方位角为大致45°。借此，可以使来自照明装置的出射光利用效率得到提高。
对于如图9(b)所示地构成的第2实施方式所涉及的图像显示装置来说，从照明装置11所照射的平行光对液晶面板40从倾斜方向入射。特别是，在第2实施方式中可以专门从光阀的透射率为最大的方向使照明光入射。也就是说，对光阀60按预定的入射角入射的光的光量变得比从光阀的法线方向入射的光的光量大。借此，可以对夹持蓝相液晶材料的一对基板间施加电场，来进行光调制。由于按和基板垂直的方向施加电场，因而与按和基板水平的方向施加电场的情形进行比较，可以使开口率得到提高，并且能够减低功率消耗量。另外，由于蓝相的液晶材料响应速度快，因而可以提供动态图像显示特性优良的图像显示装置。特别是，在第2实施方式中，由于采用了反射型的液晶面板，因而可以使动态特性得到显著提高。再者，由于蓝相的液晶材料不需要取向膜，因而能够使光阀的耐光性得到提高，可以提供可靠性优良的图像显示装置。
除此之外，在第2实施方式中，由于可以采用和以往相同的照明装置，因而可以提供低成本的图像显示装置。
还有，本发明的技术范围并不限定为上述的各实施方式，而包括在不脱离本发明宗旨的范围内对上述的各实施方式施加各种变更后的方式。也就是说，各实施方式中所举出的具体材料和结构等只不过是主要的一例，可以进行适当变更。

Claims (11)

1.一种图像显示装置，其具备：照明装置；和光阀，其对从上述照明装置所入射的光进行调制；其特征为：
上述光阀具备将下述电光材料夹持于一对基板间的电光面板，该电光材料因从光学各向同性的状态施加电场而表现折射率各向异性，
上述电光面板构成为，对上述一对基板间施加上述电场，
上述照明装置构成为，使得对上述光阀按预定的入射角入射的光的光量，比从上述光阀的法线方向入射的光的光量大，
上述光阀具备一对偏振板，该一对偏振板配置于上述照明装置的光轴方向上的上述电光面板前后，
上述一对偏振板配置为，各自的偏振轴正交，
上述照明装置构成为，使得向上述光阀入射的光之中的、从下述方向入射的光的光量为最大，该方向是相对上述一对偏振板的各自的上述偏振轴方向的方位角为45°的方向。
2.根据权利要求1所述的图像显示装置，其特征为：
上述电光材料至少是因上述电场的施加而成为液晶状态的材料。
3.根据权利要求1或2所述的图像显示装置，其特征为：
上述照明装置具备：光源；第1蝇眼透镜，其将来自上述光源的光分割成多个光束、进行聚光；第2蝇眼透镜，其使上述各光束的主光线平行化；以及重叠透镜，其使上述各光束在上述光阀上重叠；
构成上述第2蝇眼透镜的多个小透镜从上述照明装置的光轴离开配置。
4.根据权利要求1或2所述的图像显示装置，其特征为：
上述照明装置具备：多个小光源，其构成光源；第1蝇眼透镜，其对来自上述各小光源的光束进行聚光；第2蝇眼透镜，其使上述各光束的主光线平行化；以及重叠透镜，其使上述各光束在上述光阀上重叠；
上述各小光源、构成上述第1蝇眼透镜的多个第1小透镜及构成上述第2蝇眼透镜的多个第2小透镜，从上述照明装置的光轴离开配置。
5.根据权利要求4所述的图像显示装置，其特征为：
上述各小光源、上述各第1小透镜及上述各第2小透镜以下述方向为中心配置，该方向是相对上述光阀的一对偏振板的各自的偏振轴方向的方位角为45°的方向。
6.根据权利要求1或2所述的图像显示装置，其特征为：
上述照明装置具备：光源；和导光体，其将来自上述光源的光引导到上述光阀；
上述导光体从上述光源到上述光阀呈前端越来越细的形状。
7.根据权利要求1或2所述的图像显示装置，其特征为：
上述照明装置具备：多个小光源，其构成光源；和多个导光体，其将来自上述各小光源的光引导到上述光阀；
上述各导光体从上述各小光源到上述光阀呈前端越来越细的形状。
8.根据权利要求1或2所述的图像显示装置，其特征为：
上述照明装置的光轴配置为，与上述电光面板的法线方向交叉。
9.根据权利要求8所述的图像显示装置，其特征为：
上述照明装置的光轴配置为，相对上述光阀的一对偏振板的各自的偏振轴方向的方位角为45°。
10.根据权利要求8所述的图像显示装置，其特征为：
上述电光面板是反射型的电光面板。
11.根据权利要求1或2所述的图像显示装置，其特征为：
在上述电光面板和上述偏振板之间配置有相位差板，该相位差板对可见光的波长具有1/4波长的相位差。
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Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20070165186A1 (en) * 2006-01-13 2007-07-19 Copner Nigel J Light source system and an image projection system
EP2467748A2 (en) * 2009-08-17 2012-06-27 3M Innovative Properties Company Dual total internal reflection polarizing beamsplitter
JP5636201B2 (ja) * 2010-03-05 2014-12-03 株式会社ジャパンディスプレイ 表示パネルまたは表示パネルを用いた表示装置
US8804067B2 (en) * 2011-05-02 2014-08-12 Au Optronics Corporation Display device
TWI465805B (zh) * 2012-04-24 2014-12-21 Au Optronics Corp 顯示裝置
JP2014186045A (ja) * 2011-07-13 2014-10-02 Kyungpook National Univ Industry Academic Cooperation Foundation 液晶表示装置
DE102011056166A1 (de) * 2011-12-08 2013-06-13 Universität Stuttgart Elektrooptischer Phasenmodulator
CN102662282B (zh) * 2012-05-11 2015-01-21 京东方科技集团股份有限公司 一种蓝相液晶面板和显示装置
ES2824680T3 (es) 2014-12-31 2021-05-13 Dolby Laboratories Licensing Corp Prisma de entrada discreta de alto contraste para proyectores de imágenes
CN104777685B (zh) * 2015-04-24 2018-08-21 东南大学 一种蓝相液晶相位调制光学系统

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10269802A (ja) * 1997-03-24 1998-10-09 Sony Corp 照明装置および映像表示装置
JP3622557B2 (ja) * 1999-02-23 2005-02-23 セイコーエプソン株式会社 偏光変換光学系及び照明光学系、並びに投写型表示装置
US6919950B2 (en) * 2000-08-29 2005-07-19 Roman S. Dabrowski Liquid crystal device and a liquid crystal material
JP2002148603A (ja) * 2000-11-10 2002-05-22 Sony Corp 液晶表示素子および投射型液晶表示装置
JP4325135B2 (ja) * 2001-09-25 2009-09-02 セイコーエプソン株式会社 照明装置およびプロジェクタ
JP2004046069A (ja) * 2002-03-01 2004-02-12 Victor Co Of Japan Ltd 反射型の液晶投影装置
TW554233B (en) * 2002-03-01 2003-09-21 Victor Company Of Japan Reflective liquid crystal projection apparatus
JP4055465B2 (ja) * 2002-05-07 2008-03-05 セイコーエプソン株式会社 プロジェクタ
JP4133460B2 (ja) * 2002-05-27 2008-08-13 シャープ株式会社 投影型画像表示装置
JP3960152B2 (ja) * 2002-07-16 2007-08-15 日本ビクター株式会社 反射型液晶素子を用いた投影装置
JP2005189434A (ja) * 2003-12-25 2005-07-14 Asahi Glass Co Ltd 波面制御素子及び液晶レンズ並びに収差補正素子
JP4013892B2 (ja) * 2003-11-28 2007-11-28 旭硝子株式会社 回折素子および光減衰器
DE602004023641D1 (de) * 2003-11-27 2009-11-26 Asahi Glass Co Ltd Optisches element mit einem flüssigkristall mit optischer isotropie
JP4451299B2 (ja) * 2003-12-22 2010-04-14 シャープ株式会社 表示素子および表示装置
JP4027939B2 (ja) * 2004-01-15 2007-12-26 シャープ株式会社 表示素子および表示装置
JP4142019B2 (ja) * 2004-01-20 2008-08-27 シャープ株式会社 表示素子および表示装置
WO2005081051A1 (ja) * 2004-02-20 2005-09-01 Asahi Glass Company, Limited 液晶光変調素子
WO2005080529A1 (ja) * 2004-02-20 2005-09-01 Asahi Glass Company, Limited 光学素子用液晶材料および光変調素子
US7576829B2 (en) * 2004-03-19 2009-08-18 Japan Science And Technology Agency Liquid crystal display device

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