JP2001281709A

JP2001281709A - 反射型空間光変調器および表示装置

Info

Publication number: JP2001281709A
Application number: JP2000100266A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Takegawa; 洋武川
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2000-04-03
Filing date: 2000-04-03
Publication date: 2001-10-10

Abstract

(57)【要約】【課題】反射型強誘電性液晶パネルにおいて、フレー
ムレートを大きく低下させることなく、また駆動回路を
複雑にすることなく、強誘電性液晶へ注入される電荷の
電気的不均一性を抑制し、液晶セルの劣化を防止するこ
とを目的とする。【解決手段】透過型液晶パネル１０は、所定のラビン
グ軸１１に従って配向し且つ所定のコーン角θｔを有す
る反強誘電性液晶を具備して１／２波長の位相差を呈す
ると共に、前方から入射する直線偏光４０をラビング軸
１１対して平行に受光する。反射型液晶パネル２０は、
所定のラビング軸２１に従って配向し且つ所定のコーン
角θｒを有する強誘電性液晶を具備して１／４波長の位
相差を呈すると共に、透過型液晶パネル１０の後方に配
置されて光を前方に反射する。透過型液晶パネル１０と
反射型液晶パネル２０のラビング軸１１，２１が光学的
に直交するように配置され、かつ透過型液晶パネル１０
のコーン角θｔと反射型液晶パネル２０のコーン角θｒ
の大きさの比が２：５から３：５の間（理想的には、
１：２）に設定されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、主にビデオビュー
ファインダーやヘッドマウント型ディスプレイなどの虚
像表示ディスプレイ、背面および前面投射型ディスプレ
イ、コンピューターモニターなどの直視型ディスプレイ
といった液晶画像表示装置、および光学シャッター等に
関するものであり、特に強誘電性液晶パネルを用いた装
置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】画像表示装置、光学シャッターに用いら
れている液晶パネルは、その種類により、透過型液晶空
間光変調素子および反射型空間光変調素子とに大別でき
る。このうち、反射型空間光変調素子は、画素ピッチを
小さく、つまり一定の表示素子面積で高解像度化しても
開口率が極端に小さくなることはなく、高い光利用効率
を維持することができる。

【０００３】さらに、階調、色表示方法としてフィール
ドシーケンシャルカラー方式を用いることにより、一層
の高解像度化が可能となる。この方式は、赤、青、緑の
３原色を時分割で表示し、瞳の積分効果を利用して色、
階調を表現するものである。例えば、照明を消して画像
データをパネルに書き込む。書き込みが終わったら、一
定時間光を照射する。これを赤、緑、青と繰り返す。こ
のフィールドシーケンシャル法を実現する為には、駆動
回路の高速化、液晶の高速応答化、赤、緑、青を独立し
て点灯できる高速応答の光源が必要である。具体的に
は、まず赤信号を書き込み、赤光源を照射する。緑も青
も同様の動作を繰り返す。これを高速で繰り返すことに
よって、人間の目にはカラー画像として認識させること
ができる。信号書き込み時は、まだ書き込まれていない
部分に直前の色の情報が書き込まれていることになるか
ら、光源は赤、緑、青全部が消されていなければならな
い。全画面（特に最後に書き込んだ画素）の液晶が応答
を完了した後に、光源を点灯する。実際には信号書き込
み時間、液晶応答待ち時間、光源点灯時間という構成に
なる。光源点灯時間が短いと瞬間最大輝度を高くしなけ
ればならないから、信号書き込み時間と液晶応答待ち時
間の短縮化が要求されることになる。

【０００４】しかし、この色切り替えの速度が十分に速
くない場合、本来の色、階調が表現されず、一般に「色
割れ」といわれる現象が発生する。この現象を緩和する
には、１フレーム（６０Ｈｚ）を赤、青、緑表示の１サ
イクルとして、たとえば１０サイクル／フレームで構成
する必要がある。この場合、各１色表示（サブフィール
ド）の周波数は１８００Ｈｚ（応答時間約０．５ｍ秒）
となる。従って、切り替え速度の速い、すなわち高速応
答性を有する液晶材料が必要となり、これには強誘電性
液晶が有力な候補となる。

【０００５】図２７を参照して強誘電性液晶（ＦＬＣ）
を用いた一般的光学表示素子としての反射型空間光変調
素子の構造及び動作原理を説明する。ＦＬＣ反射型空間
光変調素子１００は１対の電極部とその間に挿入された
液晶材料１０５とを含む。上側の電極部はガラス基板１
０１Ａとその内側（下側）の透明電極１０２Ａとその内
側（下側）の配向膜１０３Ａとを含み、下側の電極部は
シリコン基板１０１Ｂとその内側（上側）のアルミ電極
１０２Ｂとその内側（上側）の配向膜１０３Ｂとを含
む。アルミ電極１０２Ｂは反射膜としても機能する。上
側の電極部のガラス基板１０１Ａの外側（上側）には偏
光子１０４が配置されている。ここで、（Ａ）は透明電
極１０２Ａ及びアルミ電極１０２Ｂに第１の方向の電圧
が印加された第１の電界方向状態を示し、（Ｂ）は透明
電極１０２Ａ及びアルミ電極１０２Ｂに第２の方向の電
圧が印加された第２の電界方向状態を示す。（Ｃ）に示
すように、第１の電界方向状態では液晶材料１０５は入
射偏光に対して複屈折効果を示さないが、第２の電界方
向状態では液晶材料１０５は入射偏光に対して複屈折効
果を示す。

【０００６】（Ａ）に示す第１の電界方向状態では、液
晶材料１０５は複屈折効果を示さないから、偏光子１０
４からの偏光１０７Ａは液晶材料１０５を透過し、偏波
状態を変えることなく、アルミ電極（反射膜）１０２Ｂ
に到達する。アルミ電極（反射膜）１０２Ｂを反射した
偏向１０７Ｂは再び液晶材料１０５を透過し、偏波状態
を変えることなく、偏光子１０４に到達する。即ち、入
射光の偏波状態と同一の偏波状態の光が偏光子１０４に
戻る。従って、偏光子１０４より出射光が得られる。し
かしながら、（Ｂ）に示す第２の電界方向状態では、偏
光子１０４からの偏光１０７Ａは液晶材料１０５を透過
することによって複屈折効果を受け、直線偏光が円偏光
に変化する。円偏光はアルミ電極（反射膜）１０２Ｂを
反射し、それによって円偏光１０７Ｂの回転方向は反対
方向となる。回転方向が反対となった円偏光１０７Ｂは
再び液晶材料１０５を透過することによって複屈折効果
を受け、直線偏光となる。この直線偏光は偏光子１０４
の偏光方向と直交しており、従って、偏光子１０４を通
過しない。なお、強誘電性液晶を利用した透過型空間光
変調素子の構造及び動作原理も、アルミ電極１０２Ｂが
透明電極に代わるなどの違いはあるが、基本的に上記反
射型空間光変調素子と同様である。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】以上に説明した様に、
強誘電性液晶を用いた液晶パネルは、一般的なネマティ
ック液晶を用いた液晶パネルと同様に、２枚の対向した
ガラス基板間に液晶を封入したセル構造を有しており、
ガラス基板の内側に設けた電極に駆動電圧を印加するこ
とにより、画像表示素子や光学シャッターとして機能す
る。ここで、強誘電性液晶は、ネマティック液晶と異な
り、印加する電界の方向により液晶分子の方位が制御さ
れるため、ＤＣ（直流）駆動となっている。従って、強
誘電性液晶を駆動する場合には、液晶への注入電荷に正
負の偏りのないよう配慮することが肝要となる。即ち、
ＤＣバランスをとる事が重要である。これは、液晶への
印加電圧、印加時間の電気的な偏りにより、強誘電性液
晶内に電荷が蓄積してしまい、これにより液晶材料の性
能寿命を低下させることにつながるためである。このた
め、強誘電性液晶パネルの駆動方法としては、強誘電性
液晶内に電荷が蓄積しないよう、ＤＣ的にバランスをと
る必要がある。

【０００８】このための駆動方法としては、たとえば２
フィールド書き込み法が知られている。これは、図２８
に示すように、１フレームを２つのフィールドに分割す
る。フレーム１がフィールド１とフィールド２に分割さ
れ、次のフレーム２もフィールド１とフィールド２に分
割されている。各フレームでは、フィールド１で黒表示
のための書き込みを、フィールド２で白表示のための書
き込みを行う。但し、白黒はフィールド１と２で逆にし
ても良い。又、各フィールドでは、リッセットパルスと
書き込みパルスを対とし、常に注入電荷がバランスする
ようにする。この従来方式によれば、液晶のＤＣバラン
スは維持されるが、フレームレートが通常の半分になる
ため、走査線数に対して強誘電性液晶の応答速度が不十
分である場合には、フリッカーを生ずる。また、白表示
の場合に、照明光の照射時間が半分になり、時間的光利
用効率が半減してしまうという問題がある。

【０００９】他の従来方法としては、図２９に示すよう
に、同じく１フレームを２つのフィールド１及び２に分
割し、フィールド１で書き込まれた信号（白または黒）
の反転信号をフィールド２で書き込むフレーム反転書込
み法がある。この場合、フィールド２の期間は液晶パネ
ルに照明光を照射しないようにする。この方式によれ
ば、液晶のＤＣバランスは維持されるが、フレームレー
トがやはり通常の半分になるため、走査線に対して強誘
電性液晶の応答速度が不十分である場合には、フリッカ
ーを生ずる。また。２フィールド法と同様に、時間的な
照明光の利用効率が低下してしまう。

【００１０】これらのフィールド分割を利用した書き込
み法の他に、強誘電性液晶への注入電荷の不均一性を回
避するために、特公平７−１０４５０６号公報に開示が
有る。この強誘電性液晶パネルは、二枚の基板間に強誘
電性液晶を封入した二つのパネル表示用液晶セルを積層
させ、一方の第１のパネル表示用液晶セルの基板の内側
には表示のパターニングに応じた電極を設け、もう一方
の第２のパネル表示用液晶セルの基板の内側には全面に
電極を設け、第１のパネル表示用液晶セルと第２のパネ
ル表示用液晶セルを積層させた構造体の両外側に互いに
偏光軸が直交する偏光板を設けるとともに、第１のパネ
ル表示用液晶セルと第２のパネル表示用液晶セルのラビ
ング軸を互いに直交させ、第１のパネル表示用液晶セル
と第２のパネル表示用液晶セルをそれぞれ正と負で常に
同じ電圧を交互に印加する方形波交流信号により駆動さ
せるように構成したものであり、また、一層目の液晶セ
ルと二層目の液晶セルに印加する方形波交流信号の位相
を変化させることにより、中間調表示させるように構成
したものである。この強誘電性液晶パネルにおいては、
液晶セルが二層積層され、各々のセルが方形波交流によ
り駆動されるので、液晶セルの劣化が防止され、また中
間調表示も可能である。双方の強誘電性液晶セルを交流
駆動しそれらの位相を制御することにより、画像表示素
子として動作させることが可能となるため、強誘電性液
晶への注入電荷の不均一性は回避できる。また、フレー
ムレートも変わらないため、強誘電性液晶の応答速度に
よるフリッカーの増大要因も発生しない。、ところがこ
の従来構成では、積層された２枚の液晶セルの前後に偏
光板を設けていること、又、２枚の液晶セルが発生する
位相差が等しいことにより、これに反射板を付加しても
画像表示用強誘電性液晶パネルを反射モードで画像表示
素子または光学シャッターとして動作させることは不可
能である。

【００１１】更に他の従来技術として、ＵＳＰ５、８７
０、１５９に開示された液晶位相差素子が挙げられる。
ＵＳＰ５、８７０、１５９は、直線偏光を回転制御する
液晶位相差素子として、以下に示す２つの方式を提案し
ている。１つは、固定式の１／２波長板と、その主軸
（位相差板の速軸または遅軸）が回転可能である液晶を
用いた可変式の１／２波長板との組み合わせによる広帯
域直線偏光回転制御素子である。ここで、固定式とは主
軸が回転不能の位相差パネルを意味する。即ち、固定式
パネルは電極を備えていない。これに対し可変式は電極
を備えており、印加電圧に応じて主軸が回転可能の位相
差パネルを意味する。もう１つは、位相差が０と１／２
波長との間で切り替え可能な２枚の液晶位相差板を重
ね、１／２波長の位相差発生時の主軸を適当にずらして
組み合わせることにより構成した広帯域直線偏光回転制
御素子である。これらの方式の場合、変調可能な液晶位
相差板に複数の画素電極を設け空間光変調画像表示素子
として用いることにより、透過型液晶画像表示装置とし
て利用することができる。ところが、これらの方式で
は、画像表示用液晶位相差板の位相差が１／２波長であ
るために、これを反射型の空間光変調素子として画像表
示機能あるいは光学シャッター機能を実現することは不
可能である。

【００１２】また、これとは別にＵＳＰ５、６５８、４
９０は、固定式位相差板（位相差１／２波長）と、主軸
が回転可能な液晶位相差板（位相差１／４波長）と、反
射板とを組み合わせることにより、画像表示素子である
主軸回転可能な液晶位相差板（位相差１／４波長）を反
射モードで使用した画像表示装置を提案している。この
方式では、主軸が回転可能な液晶位相差板（位相差１／
４波長）の主軸を画素ごとに回転制御することにより、
画像表示をおこなうことが可能となる。しかしながら、
この方式の場合、反射板及び可変型液晶位相差板ととも
に非可動な固定式位相差板を用いているため、可変液晶
位相差板へ入射する偏光方向を可変することができず、
従って課題である強誘電性液晶へ注入される直流電流の
不均一性を回避する手段にはならない。固定式位相差板
は単に波長補償板として用いるに過ぎない。

【００１３】

【課題を解決するための手段】以上のように、従来技術
によっては、強誘電性液晶パネルをＤＣバランスを維持
しながら、フレームレートを変えずに反射モードで画像
表示素子または光学シャッターとして使用することは困
難であった。本発明は、以上のような問題に鑑みて提案
されたものであり、反射型強誘電性液晶パネルの駆動に
おいて、時間的光利用効率あるいはフレームレートを大
きく低下させることなく、また駆動回路を複雑にするこ
となく、強誘電性液晶へ注入される電荷の電気的不均一
性を抑制し、液晶セルの劣化を防止することを目的とす
る。

【００１４】即ち、本発明に係る反射型空間光変調器
は、基本的に透過型液晶パネルと反射型液晶パネルとこ
れらを駆動する駆動手段とからなる。前記透過型液晶パ
ネルは、所定のラビング軸に従って配向し且つ所定のコ
ーン角を有する反強誘電性液晶を具備して１／２波長の
位相差を呈すると共に、前方から入射する直線偏光を該
ラビング軸に対して平行または垂直に受光する。前記反
射型液晶パネルは、所定のラビング軸に従って配向し且
つ所定のコーン角を有する強誘電性液晶を具備して１／
４波長の位相差を呈すると共に、該透過型液晶パネルの
後方に配置されて光を前方に反射する。前記透過型液晶
パネルと前記反射型液晶パネルのラビング軸が光学的に
直交又は平行となるように配置され、かつ前記透過型液
晶パネルのコーン角と前記反射型液晶パネルのコーン角
の大きさの比が２：５から３：５の間に設定されてい
る。好ましくは、前記駆動手段は、少なくとも透過型液
晶パネルに対し、正と負の電圧が等しい交流パルス信号
を印加する。又、前記駆動手段は、透過型液晶パネル又
は反射型液晶パネルを駆動する為に印加する信号の電
圧、パルス幅、タイミングのうち少なくとも１つを可変
に制御する制御手段を具備する。又、前記駆動手段は、
該透過型液晶パネル及び該反射型液晶パネルの温度を検
出する温度検出手段と、該温度検出手段で検出した温度
に基づいて、該透過型液晶パネル又は該反射型液晶パネ
ルを駆動する為に印加する信号の電圧、パルス幅、タイ
ミングのうち少なくとも１つを可変に制御する制御手段
とを具備する。又、前記透過型液晶パネルは、該反強誘
電性液晶を保持する基板の全面に形成された電極を有す
る一方、前記反射型液晶パネルは、該強誘電性液晶を保
持する基板の上に分割された複数の電極を有する。この
場合、前記反射型液晶パネルに形成された電極は矩形の
画素電極に分割されており、前記反射型液晶パネルのラ
ビング軸の方向を該矩形の画素電極の一辺に平行とす
る。又、前記透過型液晶パネルと反射型液晶パネルは互
いに積層して構成する。好ましくは、前記透過型液晶パ
ネルと前記反射型液晶パネルのラビング軸が光学的に直
交するように配置して入射光の波長依存性を抑制し広帯
域化を図る。

【００１５】又、本発明に係る光学表示装置は、基本的
に、透過型液晶パネルと、反射型液晶パネルと、これら
を駆動する駆動手段と、特定の方向の偏光成分のみを透
過する１つ以上の偏光検波手段とを有する。前記透過型
液晶パネルは、所定のラビング軸に従って配向し且つ所
定のコーン角を有する反強誘電性液晶を具備して１／２
波長の位相差を呈すると共に、前方から入射する直線偏
光を該ラビング軸に対して平行または垂直に受光する。
前記反射型液晶パネルは、所定のラビング軸に従って配
向し且つ所定のコーン角を有する強誘電性液晶を具備し
て１／４波長の位相差を呈すると共に、該透過型液晶パ
ネルの後方に配置されて光を前方に反射する。前記透過
型液晶パネルと前記反射型液晶パネルのラビング軸が光
学的に直交又は平行となるように配置され、かつ前記透
過型液晶パネルのコーン角と前記反射型液晶パネルのコ
ーン角の大きさの比が２：５から３：５の間に設定され
ている。前記偏光検波手段の少なくとも１つは、前記反
射型液晶パネルにて反射し再び前記透過型液晶パネルを
透過した光を検波するよう配置されている。好ましく
は、前記駆動手段は、少なくとも前記透過型液晶パネル
に対し、正と負の電圧が等しい交流パルス信号を印加す
る。又、前記駆動手段は、該交流パルス信号の周期が、
前記反射型液晶パネルを駆動する為に用いる映像信号の
フレーム周期の整数倍またはその逆数と等しくなる様に
設定する。又、前記駆動手段は、前記透過型液晶パネル
及び前記反射型液晶パネルに対し正と負の電圧が等しい
交流パルス信号をそれぞれ印加し、これら２つの交流パ
ルス信号の位相関係を変えることにより中間調表示を行
う。或いは、前記駆動手段は、前記透過型液晶パネル対
し正と負の電圧が等しい交流パルス信号を印加する一
方、前記反射型液晶パネルをパルス幅変調駆動すること
により中間調表示を行う。又、前記駆動手段は、該透過
型液晶パネルが保持する反強誘電性液晶の配向方位が反
転する遷移期間に、前記反射型液晶パネルに対して、光
線の入射方向から見て該透過型液晶パネルの反強誘電性
液晶の反転方向と同一方向に該反射型液晶パネルの強誘
電性液晶が反転する極性のパルスを印加する。この場
合、前記駆動手段は、該透過型液晶パネルが保持する反
強誘電性液晶の配向方位が反転する遷移期間に、該反射
型液晶パネルに印加するパルスを、該透過型液晶パネル
の配向方位を反転させるパルスと同期させる。或いは、
前記駆動手段は、該透過型液晶パネルが保持する反強誘
電性液晶の配向方位が反転する遷移期間に、該反射型液
晶パネルに印加するパルスを、該透過型液晶パネルの配
向方位を反転させるパルスから遅延させる。或いは、前
記駆動手段は、該透過型液晶パネルが保持する反強誘電
性液晶の配向方位が反転する遷移期間に、該反射型液晶
パネルに複数個のパルスを印加する。或いは、前記駆動
手段は、該透過型液晶パネルが保持する反強誘電性液晶
の配向方位が反転する遷移期間に、該反射型液晶パネル
にパルスを印加する際、その電圧の絶対値が、該透過型
液晶パネルが保持する反強誘電性液晶の配向方位が反転
する遷移期間以外に該透過型液晶パネルに印加するパル
スの電圧の絶対値に比べて小さい。好ましくは、前記駆
動手段は、透過型液晶パネル又は反射型液晶パネルを駆
動する為に印加する信号の電圧、パルス幅、タイミング
のうち少なくとも１つを可変に制御する制御手段を具備
する。又、前記駆動手段は、該透過型液晶パネル及び該
反射型液晶パネルの温度を検出する温度検出手段と、該
温度検出手段で検出した温度に基づいて、該透過型液晶
パネル又は該反射型液晶パネルを駆動する為に印加する
信号の電圧、パルス幅、タイミングのうち少なくとも１
つを可変に制御する制御手段とを具備する。又、前記透
過型液晶パネルは、該反強誘電性液晶を保持する基板の
全面に形成された電極を有する一方、前記反射型液晶パ
ネルは、該強誘電性液晶を保持する基板の上に分割され
た複数の電極を有する。この場合、前記反射型液晶パネ
ルに形成された電極は矩形の画素電極に分割されてお
り、前記反射型液晶パネルのラビング軸の方向を該矩形
の画素電極の一辺と平行にする。又、前記偏光検波手段
は偏光ビームスプリッタからなる。又、前記透過型液晶
パネルと反射型液晶パネルは互いに積層して構成する。
好ましくは、前記透過型液晶パネルと前記反射型液晶パ
ネルのラビング軸が光学的に直交するように配置して入
射光の波長依存性を抑制し広帯域化を図る。

【００１６】更に、本発明に係る画像表示装置は、少な
くとも透過型液晶パネルと、反射型液晶パネルと、これ
らを駆動する駆動手段と、特定の方向の偏光成分のみを
透過する１つ以上の偏光検波手段と、透過型液晶パネル
を前方から照明する照明手段と、該反射型液晶パネルで
反射後該透過型液晶パネルから出射した光を結像する結
像光学系とを有する。前記透過型液晶パネルは、所定の
ラビング軸に従って配向し且つ所定のコーン角を有する
反強誘電性液晶を具備して１／２波長の位相差を呈する
と共に、前方から入射する直線偏光を該ラビング軸に対
して平行または垂直に受光しする。前記反射型液晶パネ
ルは、所定のラビング軸に従って配向し且つ所定のコー
ン角を有する強誘電性液晶を具備して１／４波長の位相
差を呈すると共に、該透過型液晶パネルの後方に配置さ
れて光を前方に反射する。前記透過型液晶パネルと前記
反射型液晶パネルのラビング軸が光学的に直交又は平行
となるように配置され、かつ前記透過型液晶パネルのコ
ーン角と前記反射型液晶パネルのコーン角の大きさの比
が２：５から３：５の間に設定されていると共に、前記
偏光検波手段の少なくとも１つは、前記反射型液晶パネ
ルにて反射し再び前記透過型液晶パネルを透過した光を
検波するよう配置されている。好ましくは、前記駆動手
段は、少なくとも透過型液晶パネルに対し、正と負の電
圧が等しい交流パルス信号を印加する。又、前記駆動手
段は、該交流パルス信号の周期が、前記反射型液晶パネ
ルを駆動する為に用いる映像信号のフレーム周期の整数
倍またはその逆数と等しくなる様に設定する。又、前記
駆動手段は、該透過型液晶パネル及び該反射型液晶パネ
ル対し、正と負の電圧が等しく、且つ該反射型液晶パネ
ルの駆動に用いる映像信号のフレーム周期の整数倍また
はその逆数の周期の交流パルス信号をそれぞれ印加し、
これら２つの交流パルス信号の位相関係を変えることに
より中間調表示を行う。或いは、前記駆動手段は、該透
過型液晶パネル及び該反射型液晶パネルに対し、正と負
の電圧が等しく、且つ該反射型液晶パネルの駆動に用い
る映像信号のフレーム周期の整数倍またはその逆数の周
期の交流パルス信号をそれぞれ印加すると共に、該反射
型液晶パネルをパルス幅変調駆動することにより中間調
表示を行う。又、前記駆動手段は、該透過型液晶パネル
が保持する反強誘電性液晶の配向方位が反転する遷移期
間に、前記反射型液晶パネルに対して、光線の入射方向
から見て該透過型液晶パネルの反強誘電性液晶の反転方
向と同一方向に該反射型液晶パネルの強誘電性液晶の配
向方位が反転する極性のパルスを印加する。この場合、
前記駆動手段は、該透過型液晶パネルが保持する反強誘
電性液晶の配向方位が反転する遷移期間に、該反射型液
晶パネルに印加するパルスを、該透過型液晶パネルの配
向方位を反転させるパルスと同期させる。或いは、前記
駆動手段は、該透過型液晶パネルが保持する反強誘電性
液晶の配向方位が反転する遷移期間に、該反射型液晶パ
ネルに印加するパルスを、該透過型液晶パネルの配向方
位を反転させるパルスから遅延させる。或いは、前記駆
動手段は、該透過型液晶パネルが保持する反強誘電性液
晶の配向方位が反転する遷移期間に、該反射型液晶パネ
ルに複数個のパルスを印加する。或いは、前記駆動手段
は、該透過型液晶パネルが保持する反強誘電性液晶の配
向方位が反転する遷移期間に、該反射型液晶パネルにパ
ルスを印加する際、その電圧の絶対値が、該透過型液晶
パネルが保持する反強誘電性液晶の配向方位が反転する
遷移期間以外に該透過型液晶パネルに印加するパルスの
電圧の絶対値に比べて小さい。好ましくは、前記駆動手
段は、透過型液晶パネル又は反射型液晶パネルを駆動す
る為に印加する信号の電圧、パルス幅、タイミングのう
ち少なくとも１つを可変に制御する制御手段を具備す
る。又、前記駆動手段は、該透過型液晶パネル及び該反
射型液晶パネルの温度を検出する温度検出手段と、該温
度検出手段で検出した温度に基づいて、該透過型液晶パ
ネル又は該反射型液晶パネルを駆動する為に印加する信
号の電圧、パルス幅、タイミングのうち少なくとも１つ
を可変に制御する制御手段とを具備する。又、前記反射
型液晶パネルは、該強誘電性液晶を保持する基板の上に
分割された矩形の画素電極を有し、前記反射型液晶パネ
ルのラビング軸の方向を該矩形の画素電極の一辺に平行
とする。又、前記透過型液晶パネルと反射型液晶パネル
は互いに積層して組み立てる。又、前記偏光検波手段は
偏光ビームスプリッタからなる。好ましくは、前記透過
型液晶パネルと前記反射型液晶パネルのラビング軸が光
学的に直交するように配置して入射光の波長依存性を抑
制し広帯域化を図る。

【００１７】本発明では、θｔ：θｒが約１：２となる
コーン角θｔを有する位相差１／２波長の透過型強誘電
性液晶パネルとコーン角θｒを有する位相差１／４波長
の反射型強誘電性液晶パネルとを互いに重ね、それらの
ラビング軸が直交又は平行となる様に組み合わせること
により、強誘電性液晶への注入電荷の不均一性を防止可
能とし、高信頼性を実現した強誘電性液晶パネルおよび
本デバイスを用いた光学表示装置を提供できる。特に、
透過型強誘電性液晶パネルと反射型強誘電性液晶パネル
のラビング軸を直交配置することで、表示装置の広帯域
化が可能になる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を詳細に説明する。図１は、本発明に係る強誘
電性液晶反射型空間光変調器の実施例の構成を示す。本
実施例の強誘電性液晶反射型空間光変調器は、基本的に
透過型液晶パネル１０と反射型液晶パネル２０とこれら
を駆動する駆動手段３０とからなる。透過型液晶パネル
１０は、所定のラビング軸１１に従って配向し且つ所定
のコーン角θｔを有する反強誘電性液晶を具備して１／
２波長の位相差を呈すると共に、前方から入射する直線
偏光４０をラビング軸１１対して平行に受光する。反射
型液晶パネル２０は、所定のラビング軸２１に従って配
向し且つ所定のコーン角θｒを有する強誘電性液晶を具
備して１／４波長の位相差を呈すると共に、透過型液晶
パネル１０の後方に配置されて光を前方に反射する。透
過型液晶パネル１０と反射型液晶パネル２０のラビング
軸１１，２１が光学的に直交するように配置され、かつ
透過型液晶パネル１０のコーン角θｔと反射型液晶パネ
ル２０のコーン角θｒの大きさの比が２：５から３：５
の間（理想的には、１：２）に設定されている。ここ
で、強誘電性液晶への印加電圧をＶ＋からＶ−へと変え
ると、液晶分子は自発分極を電界方向に向けるようにし
てθだけ面内回転する。この角θをコーン角という。透
過型強誘電性液晶パネル１０の液晶分子が、コーン角θ
ｔで印加電圧に応じて面内回転すると、１／２波長の位
相差板として機能する透過型強誘電性液晶パネル１０の
速軸が丁度角θｔだけ回転変化する。同様に、反射型強
誘電性液晶パネル２０の液晶分子が、コーン角θｒで印
加電圧に応じて面内回転すると、１／４波長の位相差板
として機能する反射型強誘電性液晶パネル２０の速軸が
丁度角θｒだけ回転変化する。

【００１９】本発明に使用可能な強誘電性液晶は、実際
には、カイラル化合物と非カイラル化合物とを混合して
液晶となるものが良いが、これらの液晶はそれぞれ一種
のみからなるものであってよいし、複数種を混合したも
のであっても良い。ここで、カイラル化合物としては、
公知のピリミジン系、ビフェニル系、フェニルベンゾエ
ート系など（但し、これらの強誘電性液晶は温度の変化
により、カイラルネマティック相、スメクティック相な
どを示すことがある）がある。また、非カイラル化合物
としては、公知のビフェニル系、ターフェニル系、３環
シクロヘキシル系、シクロヘキシル系、ビフェニルシク
ロヘキサン系、シクロヘキシルエタン系、エステル系、
ピリミジン系、ピリダジン系、エタン系、ジオキサン系
などがある。また、上述の強誘電性液晶に代えて公知の
反強誘電性液晶を使用することができる。液晶パネルの
構成部材についても、基板としては透明ガラス基板を、
電極層としてはＩＴＯ（Indium tin oxide）、アルミニ
ウムなどを、液晶配向膜としてはラビング処理されたポ
リイミド膜やＳｉＯ斜方蒸着膜を使用することができ
る。透過型パネル１０の透明電極としては、上記のＩＴ
Ｏ以外にも、酸化錫、酸化インジウムなど、公知の透明
電極を使用でき、反射型パネル２０には、反射膜として
アルミニウム、銀等、反射率の高い材料を使用できる。

【００２０】少なくとも、透過型パネル１０は、通常の
強誘電性液晶の代わりに、やはり広い意味で強誘電性液
晶の範疇に入る反強誘電性液晶を用いることが良い。実
際上、コーン角θｔを調整する為、透過型液晶パネルに
は反強誘電性液晶を使うことが好適である。通常の強誘
電液晶を透過型液晶パネルに用いようとすると、コーン
角θｔを反射型液晶パネルのコーン角θｒの半分にしな
くてはならないため、コーン角θｔの制御が難しい。例
えば、パネルの温度を常温より上げてコーン角θｔをわ
ざわざ小さくしなくてはならない。これは、通常の強誘
電液晶が基本的に２つの状態（デジタル）しかとれない
ことが主原因である。一方、反強誘電液晶はアナログ駆
動が可能なため印加電圧を調整することで比較的広範囲
に渡ってコーン角を調整することが可能である。こうい
う理由から反強誘電性液晶を本発明の透過型液晶パネル
として用いることが好ましく、温度制御などの追加手段
を必要としない反射型画像表示素子が実現できる。透過
型パネル１０において、反強誘電性液晶は、例えばカイ
ラルスメクティックＣ相が有する層構造の層の法線を配
向膜の配向処理の方向（ラビング方向）にほぼ向けて均
一な層構造を形成する。なお、層構造の層の法線方向と
配向処理の方向は必ずしも一致しない。反強誘電性液晶
は、その螺旋ピッチが基板間隔より小さいため、螺旋構
造をもった状態で一対の基板間に封入されている。各基
板に形成され互いに対向する一対の電極間に絶対値が十
分大きい電圧を印加したとき、反強誘電性液晶は印加電
圧の極性に応じて、液晶分子の配向方向がほぼ第１の配
向方向となる第１の配向状態と液晶分子の配向方向がほ
ぼ第２の配向方向となる第２の配向状態のいずれかの状
態に設定される。また、絶対値が液晶分子を第１又は第
２の配向状態に配向させる電圧より低い電圧を一対の電
極間に印加したとき、反強誘電性液晶の分子配列の螺旋
が歪み、反強誘電性液晶の平均的な配向方向が第１の配
向方向と第２の配向方向の間の方向となる中間配向状態
となる。従って、反強誘電性液晶のダイレクタは、印加
電圧の極性と電圧値（絶対値）に応じて、第１の配向方
向と第２の配向方向との間で連続的に変化する。このた
め、図３０に示す様に、この強誘電性液晶表示素子の透
過率は連続的に変化可能である。例えば、印加電圧の最
小値をＶ０とし、最大値Ｖｍａｘを透過率の飽和が起こ
る電圧Ｖｓａｔよりも若干低い値として、Ｖ０乃至Ｖｍ
ａｘの範囲で印加電圧を制御すると、コーン角が変化
し、その結果透過率が変化する。逆に云うと、コーン角
を印加電圧で調整することが可能である。

【００２１】図２には、透過型強誘電性液晶パネル１０
と反射型強誘電性液晶パネル２０のそれぞれのラビング
軸１１，２１が光学的に直交するよう配置され、かつ透
過型強誘電性液晶パネル１０に入射する直線偏光４０の
方向が、透過型強誘電性液晶パネル１０のラビング軸１
１に対して直交している構成例を示す。本実施例の場合
にも、図１に示した第１の実施例と同様に広帯域反射型
強誘電性液晶空間光変調器として機能する。前述した様
に、図１の実施例の場合、透過型強誘電性液晶パネル１
０に入射する直線偏光４０の方向は、透過型強誘電性液
晶パネル１０のラビング軸１１に対して平行となってい
る。

【００２２】図３には、透過型強誘電性液晶パネル１０
と反射型強誘電性液晶パネル２０のそれぞれのラビング
軸１１，２１が光学的に平行となるよう配置され、透過
型強誘電性液晶パネル１０に入射する直線偏光４０の方
向は、透過型強誘電性液晶パネル１０のラビング軸１１
に対して平行となっている場合を示す。この配置の場合
には、偏光変換機能の波長依存性が大きく広帯域のスペ
クトルに対して、均一な偏光変換が行われない。反射型
空間光変調器の波長依存性を低減するためには、図１及
び図２に示した構成の方が有利である。

【００２３】図４には、透過型強誘電性液晶パネル１０
と反射型強誘電性液晶パネル２０のそれぞれのラビング
軸１１，２１が図３の実施例と同様に光学的に平行とな
るよう配置され、透過型強誘電性液晶パネル１０に入射
する直線偏光４０の方向は、透過型強誘電性液晶パネル
１０のラビング軸１１に対して直交している場合を示
す。この配置の場合にも、偏光変換機能の波長依存性が
大きく広帯域の入射スペクトルに対しては均一な偏光変
換が行われない。反射型空間光変調器の波長依存性を低
減するためには、図１及び図２に示した構成の方が有利
である。以上の様に、図１及び図２に示した実施例はい
わゆる広帯域型であり、図３及び図４に示した実施例は
いわゆる狭帯域型である。

【００２４】次に、図１で示した広帯域反射型強誘電性
液晶空間光変調器を例に挙げ、図５及び６を参照して実
際の動作を説明する。本実施例の場合、簡単のために、
透過型強誘電性液晶パネル１０のコーン角θｔは２２．
５°、反射型強誘電性液晶パネルのコーン角θｒは４５
°に設定している。まず、図５を参照して入射直線偏光
の偏光状態（偏光方位および偏光楕円率）を変えること
なく反射する偏光保存モードについて説明する。第１に
図５の左側に示す様に、透過型液晶パネル１０の速軸１
２が＋θｔ／２（＋１１．２５°）、反射型液晶パネル
２０の速軸２２が＋π／２＋θｒ／２（＋１８０°／２
＋４５°／２＝＋１１２．５°）の場合、鉛直方向に入
射する直線偏光Ａを状態１としてある。状態１は、透過
型強誘電性液晶パネル入射時（往路）における入射光の
偏光状態である。続いて、直線偏光Ａは、１／２波長の
位相差を有する透過型強誘電性液晶パネル１０を透過す
る際、その方位を＋θｔ（＋２２．５°）に変え直線偏
光Ｂとなる（状態２：反射型強誘電性液晶パネル入射時
偏光状態）。即ち、１／２波長の位相差板は、直線偏光
を主軸（速軸）に対して線対称となるように回転する機
能を奏する。更に、この光線は、反射型強誘電性液晶パ
ネル２０に入射するが、このとき入射直線偏光Ｂと反射
型強誘電性液晶パネル２０の速軸方位２２とが直交して
いるため、偏光状態は変換されることなく、直線偏光Ｃ
として反射型強誘電性液晶パネル２０を射出する（状態
３：反射型強誘電性液晶パネル射出時）。再び、透過型
強誘電性液晶パネル１０に入射する直線偏光Ｃは、透過
型強誘電性液晶パネル１０の速軸１２を中心に線対称に
変換され、元の入射偏光状態Ｄに戻る（状態４：透過型
強誘電性液晶パネル射出時（復路）偏光状態）。

【００２５】第２に図５の右側に示す様に、透過型液晶
パネル１０の速軸１２が−θｔ／２（−１１．２５
°）、反射型液晶パネル２０の速軸２２が−π／２−θ
ｒ／２（−１８０°／２−４５°／２＝−１１２．５
°）で、鉛直方向に直線偏光Ａが入射する場合も、全く
同様の動作原理により、入射偏光状態は保存されたまま
反射させる。

【００２６】次に、図６を参照して入射直線偏光の偏光
方位を９０°回転して反射する偏光変換モードについて
説明する。第１に、図６の左側に示す様に、透過型液晶
パネル１０の速軸１２が−θｔ／２（−１１．２５
°）、反射型液晶パネル２０の速軸２２が＋π／２＋θ
ｒ／２（＋１８０°／２＋４５°／２＝＋１１２．５
°）の場合、鉛直方向に入射する直線偏光Ａを状態１と
して表す。即ち、状態１は透過型強誘電性液晶パネル入
射時（往路）における入射光の偏光状態を表している。
直線偏光Ａは、１／２波長の位相差を有する透過型強誘
電性液晶パネル１０を透過する際、その方位を−θｔ
（−２２．５°）に変え直線偏光Ｂとなる（状態２：反
射型強誘電性液晶パネル入射時偏光状態）。続いてこの
光線は、反射型強誘電性液晶パネル２０に入射するが、
反射型強誘電性液晶パネル２０が１／４波長の位相差
（速軸２２）を持っているため、反射時にこの入射直線
偏光Ｂは、偏光方位角が＋θｒ＋θｔ／２（＋４５°＋
２２．５°／２＝＋５６．２５°）である直線偏光Ｃに
変換されて反射する。（状態３：反射型強誘電性液晶パ
ネル射出時）。即ち、反射型の１／４波長位相差板は、
透過型の１／２波長位相差板と同じ機能を有する。再
び、透過型強誘電性液晶パネル１０に入射する直線偏光
Ｃは、透過型強誘電性液晶パネル１０の速軸１２を中心
に線対称に変換され、偏光方位角が＋２θｔ＋θｒ（＋
２×２２．５°＋４５°＝＋９０°）である直線偏光Ｄ
に変換される（状態４：透過型強誘電性液晶パネル射出
時（復路）偏光状態）。つまり、本実施例の場合、入射
偏光方向が９０°回転されて反射されることになる。

【００２７】第２に、図６の右側に示す様に、透過型液
晶パネル１０の速軸１２が＋θｔ／２（＋１１．２５
°）、反射型液晶パネル２０の速軸２２が−π／２−θ
ｒ／２（−１８０°／２−４５°／２＝−１１２．５
°）で、鉛直方向に直線偏光Ａが入射する場合も、全く
同様の動作原理により、入射偏光方位は９０°回転変換
されて反射させる。尚、以上の実施例においては、強誘
電性液晶パネルの速軸を遅軸に変えても同様の性能を実
現できる。また、図２に示す様に、透過型強誘電性液晶
パネル１０に入射する直線偏光４０の方向が、透過型強
誘電性液晶パネル１０のラビング軸１１に対して直交し
ている強誘電性液晶パネルの場合にも、以上に説明した
図１の場合と同様に動作する。

【００２８】本発明による広帯域型の光学シャッター
（光学表示装置）の動作原理を、図７に基づいて説明す
る。まず、入射光線４１が、偏光ビームスプリッター
（ＰＢＳ）５０に入射する。この入射光線４１は、無偏
光光線であるが、ＰＢＳ５０の誘電体膜５１によりその
Ｓ偏光成分のみが反射され、残りのＰ偏光成分は誘電体
膜５１を透過する。誘電体膜５１により反射されたＳ偏
光は、続いて透過型強誘電性液晶パネル１０に入射し、
この時その速軸１２の方位に従って偏光方向を変換され
る。このあと、この直線偏光は、反射型強誘電性液晶パ
ネル２０にて反射されるが、その速軸２２の方位によ
り、入射直線偏光状態を保存して反射する場合と変換し
て反射する場合とがある。入射直線偏光状態が保存して
反射された直線偏光は、再び透過型強誘電性液晶パネル
１０を通過するが、このとき、その偏光状態は、最初に
透過型強誘電性液晶パネル１０に入射した偏光状態と等
しくなっているため、ＰＢＳ５０の誘電体膜５１により
反射され、反射射出光線６１としてＰＢＳ５０を通過す
ることはできない。一方、反射型強誘電性液晶パネル２
０での反射にて、偏光状態が変換された場合には、再び
透過型強誘電性液晶パネル１０を通過する際、もはや、
最初に透過型強誘電性液晶パネル１０に入射した偏光状
態とは異なりＰ偏光成分を有している。従って、そのＰ
偏光成分の大きさに応じて、一部あるいは全部の光線
が、ＰＢＳ５０の誘電体膜５１を透過し、反射射出光線
６１として検出される。

【００２９】本発明による狭帯域型の光学シャッター
（光学表示装置）の動作原理を、図８に基づいて説明す
る。基本的には、図７に示した広帯域型の光学シャッタ
ーと同様であるが、透過型液晶パネル１０のラビング軸
１１と反射型液晶パネル２０のラビング軸２１が互いに
平行に設定されている点が異なる。

【００３０】図９は、図７に示した広帯域型の光学シャ
ッターのコントラストの波長依存性を示す。図９の
（１）は、黒表示（入射偏光保存モード）時、つまり、
透過型強誘電性液晶パネル１０の液晶方位（速軸方位１
２）と反射型強誘電性液晶パネルの液晶方位（速軸方位
２２）とが同一方向に反転している場合（＋θｔ／２と
＋θｒ／２、−θｔ／２と−θｒ／２の組み合わせ）に
おける、単位入射光量に対する反射射出光量の割合（透
過率）を示す。又、図９の（２）は、白表示（入射偏光
変換モード）時、つまり、透過型強誘電性液晶パネルの
液晶方位（速軸方位１２）と反射型強誘電性液晶パネル
の液晶方位（速軸方位２２）とが互いに反対方向に反転
している場合（＋θｔ／２と−θｒ／２、−θｔ／２と
＋θｒ／２の組み合わせ）における、単位入射光量に対
する反射射出光量の割合を示す。ただし、コーン角は、
透過型強誘電性液晶パネル側θｔを２０°、反射型強誘
電性液晶パネル側θｒを４０°として計算している。コ
ーン角が４０°の場合、反射射出光量の最大値は、入射
光量１に対して、Ｔ＝Ｓｉｎ２（４０°×２）＝０．９７０となる。更に、図９の（３）は、白表示に対する黒表示
の透過率の割合（コントラスト）を示す。

【００３１】同様に、図１０は、図８に示す狭帯域型の
光学シャッターのコントラストの波長依存性を示す。図
９と図１０とを比較すると明らかなように、透過型強誘
電性液晶パネル１０のラビング軸１１と反射型強誘電性
液晶２０のラビング軸２１とが直交している広帯域型の
方が、透過型強誘電性液晶パネル１０のラビング軸１１
と反射型強誘電性液晶２０のラビング軸２１とが平行な
狭帯域型の場合に比べて、波長帯域±２０％の領域にお
いて、黒表示時には反射射出光量が少なく、白表示には
反射射出光量が多くなっており、結果としてコントラス
トは高くなっている。このように、透過型強誘電性液晶
パネルのラビング軸と反射型強誘電性液晶のラビング軸
とを平行に配置する場合よりも、透過型強誘電性液晶パ
ネルのラビング軸と反射型強誘電性液晶のラビング軸と
を垂直に配置する場合の方が、波長依存性を小さく抑え
ることができる。

【００３２】図１１は、図７に示した構成の光学シャッ
ターの液晶パネルおよびその組立における製造公差なら
びに波長変動によるコントラストへの影響をまとめた表
図である。パラメータおよびそのパラメータのふれ幅と
して、以下の項目を考慮した。・反射型強誘電性液晶パネル２０の液晶膜厚公差（±１
０％）・透過型強誘電性液晶パネル１０の液晶膜厚公差（±５
％）・透過型強誘電性液晶パネル１０と反射型強誘電性液晶
パネル２０のラビング方向１１、２１の直交関係からの
ずれ（±０．２°）・透過型強誘電性液晶パネル１０と反射型強誘電性液晶
パネル２０のコーン角比（１：２）からのずれ（±５
％）・設計中心波長からのずれ（±１０％）ここで、表中のｐ, ｎは、それぞれ設計中心からの公差
がプラス方向にふれた場合、マイナス方向にふれた場合
を示す。

【００３３】また、反射型強誘電性液晶パネルと透過型
強誘電性液晶パネルの組み合わせを示す項目のｏｎ−ｏ
ｎ、ｏｆｆ−ｏｆｆ、ｏｎ−ｏｆｆ、ｏｆｆ−ｏｎ及び
ｏｆｆ−ｏｎは、それぞれ、以下の状態を表す。ｏｎ−ｏｎ：透過型強誘電性液晶パネル１０の速軸１２
がラビング軸１１を基準に、往路の光線入射方向から見
て、反時計回りに回転している状態（＋θｔ／２）、か
つ反射型強誘電性液晶パネル２０の速軸２２がラビング
軸２１に対して反時計回りに回転している状態（＋θｒ
／２）。ｏｆｆ−ｏｆｆ：透過型強誘電性液晶パネル１０の速軸
１２がラビング軸１１を基準に、往路の光線入射方向か
ら見て、時計回りに回転している状態（−θｔ／２）、
かつ反射型強誘電性液晶パネル２０の速軸２２がラビン
グ軸２１に対して時計回りに回転している状態（−θｒ
／２）。ｏｎ−ｏｆｆ：透過型強誘電性液晶パネル１０の速軸１
２がラビング軸１１を基準に、往路の光線入射方向から
見て、反時計回りに回転している状態（＋θｔ／２）、
かつ反射型強誘電性液晶パネル２０の速軸２２がラビン
グ軸２１に対して時計回りに回転している状態（−θｒ
／２）。ｏｆｆ−ｏｎ：透過型強誘電性液晶パネル１０の速軸１
２がラビング軸１１を基準に、往路の光線入射方向から
見て、時計回りに回転している状態（−θｔ／２）、か
つ反射型強誘電性液晶パネル２０の速軸２２がラビング
軸２１に対して反時計回りに回転している状態（＋θｒ
／２）。

【００３４】表図中のコントラスト（透過型ｏｎ）
は、透過型強誘電性液晶パネル１０の速軸１２がラビン
グ軸１１を基準に、往路の光線入射方向から見て、反時
計回りに回転している状態（＋θｔ／２）での、コント
ラスト、つまり、コントラスト（透過型ｏｎ）＝（ｏ
ｎ−ｏｆｆ）／（ｏｎ−ｏｎ）を示している。又、コン
トラスト（透過型ｏｆｆ）は、透過型強誘電性液晶パ
ネル１０の速軸１２がラビング軸１１を基準に、往路の
光線入射方向から見て、時計回りに回転している状態
（−θｔ／２）での、コントラスト、つまり、コントラ
スト（透過型ｏｆｆ）＝（ｏｆｆ−ｏｎ）／（ｏｆｆ
−ｏｆｆ）をそれぞれ示している。また、表図中のフリ
ッカ（黒）とは、透過型強誘電性液晶パネル１０の速軸
１２がラビング軸１１を基準に、往路の光線入射方向か
ら見て、反時計回りに回転している状態（＋θｔ／２）
と時計回りに回転している状態（−θｔ／２）での、黒
レベルの比率、つまり、（ｏｎ−ｏｎ）／（ｏｆｆ−ｏ
ｆｆ）を示している。同様に、フリッカ（白）とは、透
過型強誘電性液晶パネル１０の速軸１２がラビング軸１
１を基準に、往路の光線入射方向から見て、反時計回り
に回転している状態と時計回りに回転している状態で
の、白レベルの比率、つまり、（ｏｎ−ｏｆｆ）／（ｏ
ｆｆ−ｏｎ）を示している。ラビング方向公差０時のＣ
Ｒとは、透過型強誘電性液晶パネル１０と反射型強誘電
性液晶パネル２０とのラビング軸方向１１、２１が完全
に直交関係にある場合のコントラストを示しており、こ
の時原理的にフリッカは発生しない。

【００３５】図１２は、透過型強誘電性液晶パネル１０
と反射型強誘電性液晶パネル２０との理想的コーン角比
（１：２）からのずれ方（＋１０％あるいは−１０％）
による、コントラストの波長依存性を示す。図１２よ
り、コーン角比が１：２からずれる場合には、透過型強
誘電性液晶パネルのコーン角θｔが、反射型強誘電性液
晶パネルのコーン角θｒの１／２よりも、小さめにずれ
る方が波長変動に伴うコントラスト劣化が少ないことが
わかる。従って、製造時には公差を考慮して、透過型強
誘電性液晶パネルと反射型強誘電性液晶パネルとのコー
ン角比の設計値を１：２よりも、やや大きくする方が好
ましい場合がある。

【００３６】図１３は、図７に示した広帯域型の光学シ
ャッターのコントラストのコーン角依存性を示す。図１
３の（１）は、黒表示（入射偏光保存モード）時、つま
り、透過型強誘電性液晶パネル１０の液晶方位（速軸方
位１２）と反射型強誘電性液晶パネルの液晶方位（速軸
方位２２）とが同一方向に反転している場合（＋θｔ／
２と＋θｒ／２、−θｔ／２と−θｒ／２の組み合わ
せ）における、単位入射光量に対する反射射出光量の割
合（透過率）を示す。又、図１３の（２）は、白表示
（入射偏光変換モード）時、つまり、透過型強誘電性液
晶パネルの液晶方位（速軸方位１２）と反射型強誘電性
液晶パネルの液晶方位（速軸方位２２）とが互いに反対
方向に反転している場合（＋θｔ／２と−θｒ／２、−
θｔ／２と＋θｒ／２の組み合わせ）における、単位入
射光量に対する反射射出光量の割合を示す。更に、図１
３の（３）は、白表示に対する黒表示の透過率の割合
（コントラスト）を示す。いずれのグラフも、横軸に透
過型強誘電性液晶パネル側のコーン角θｔと反射型強誘
電性液晶パネル側のコーン角θｒの比を取ってある。通
常、反射型表示装置で、実用上充分な表示品位を確保す
る為には、５０以上のコントラストが必要である。従っ
て、透過型強誘電性液晶パネル側のコーン角θｔと反射
型強誘電性液晶パネル側のコーン角θｒの比は、０．４
乃至０．６（２/５乃至３/５）の範囲に収める必要が有
る。

【００３７】本発明による強誘電性液晶空間光変調器の
駆動方式の例を図１４に示す。駆動方式の基本的な考え
方は、液晶に注入する電荷の正負のバランスを可能な限
りとることであり、ここでは、透過型強誘電性液晶パネ
ル、反射型強誘電性液晶パネルともに交流駆動を前提に
説明する。ここでは、図７に示す構成の光学シャッター
の反射射出光量制御を例にとって説明する。図１４のタ
イミングチャートに示す様に、透過型強誘電性液晶パネ
ル１０には、一定の周期で交流信号ＡＣｔ（破線）が印
加される。このとき、透過型強誘電性液晶パネル１０の
液晶分子の方位（この場合は、パネルの速軸１２）は、
ラビング軸１１を基準に時計回りと反時計回りとで、−
θｔ／２、＋θｔ／２と交互に規則的に反転する。同様
に反射型強誘電性液晶パネル２０にも、透過型強誘電性
液晶パネル１０と等しい周期、電圧の交流信号ＡＣｒ
（破線）が印加される。このとき、反射型強誘電性液晶
パネル２０の液晶分子の方位（この場合は、パネルの速
軸２２）は、ラビング軸２１を基準に時計回りと反時計
回りとで、−θｒ／２、＋θｒ／２と交互に規則的に反
転する。実際には、交流パルスを印加後、液晶分子の方
位が完全に反転するまでに、ある時間的遅れが生ずる。
これを示したのが、図中の偏光検波透過率曲線（実線）
である。ここで、透過型強誘電性液晶パネル１０に印加
される交流信号ＡＣｔと反射型強誘電性液晶パネル２０
に印加される交流信号ＡＣｒが同位相になっており、し
かも、それそれの液晶分子が完全に同期して動作する場
合、つまり、常にθｔ：θｒ＝１：２で、製造公差を無
視した場合、図１４に示すように、反射射出光量は完全
に０となり黒表示が得られる。

【００３８】一方、透過型強誘電性液晶パネル１０に印
加される交流信号ＡＣｔと反射型強誘電性液晶パネル２
０に印加される交流信号ＡＣｒが逆位相になっている場
合、図１５に示すように、反射射出光量は最大となり白
表示が得られる。

【００３９】また、図１６に示すように、透過型強誘電
性液晶パネル１０に印加される交流信号ＡＣｔと反射型
強誘電性液晶パネル２０に印加される交流信号ＡＣｒの
位相関係を同位相と逆位相の間で可変とすることによ
り、中間調表示をおこなうことができる。斜線で表した
面積が反射射出光量を示す。

【００４０】尚、図１４乃至図１６に示した偏光検波透
過率は、次の様にして求めたものである。即ち、図１７
に示すように、液晶パネル１０のラビング軸１１に平行
な直線偏光４０を入射し、射出した光線を入射直線偏光
４０と直交ニコルの関係（吸収軸９１が入射偏光４０と
平行）になるよう配置された偏光子９０により検波し、
これを透過した射出光線６１を、フォトディテクタ１０
０により光量測定し、これを入射光量で除して求めたも
のが、偏光検波透過率である。

【００４１】図１８は、本発明による画像表示装置の実
施例として、液晶への注入電荷の不均一性を低減した反
射型強誘電性液晶パネルを用いた投射型画像表示装置の
構成を示す。以下に動作原理を説明する。ランプ光源１
より射出した光束は、光束断面形状の補正、強度の均一
化、発散角制御などの機能を有する照明光学系２に入射
する。この照明光学系２には、図示せぬＰ−Ｓ偏光変換
器とよばれる、無偏光状態の光束を、Ｐ偏光、Ｓ偏光ど
ちらか一方の偏光に５０％以上の効率で揃える機能を有
する光学ブロックが含まれる場合がある。照明光学系２
を射出した光束は、反射鏡３により進行方向を９０°曲
げられＰＢＳ５０の誘電体膜５１に入射する。ここで、
Ｓ偏向成分のみが反射され入射偏光６として、透過型強
誘電性液晶パネル（偏光方向切り替え用パネル）１０、
反射型強誘電性液晶パネル（画像表示用パネル）２０に
続いて入射する。本実施例においては、各パネルのガラ
スの表面反射による光量損失を低減するため、また、組
立てコストを抑え、デバイスの安定性を確保するため
に、透過型強誘電性液晶パネル（偏光方向切り替え用パ
ネル）１０と反射型強誘電性液晶パネル（画像表示用パ
ネル）２０とは、紫外線硬化樹脂などの光学接着剤によ
り接着され一体的に構成されている。さらに、この一体
型空間光変調器３００の近傍、またはその表面上には、
熱電対などの温度センサー４が設けられており、一体型
空間光変調器３００周辺、またはそのものの温度情報５
が駆動回路３０に送られる。駆動回路３０においては、
外部から入力される映像信号６やコントロール信号７と
ともに、この温度情報５が評価され、一体型空間光変調
器３００の特性に合わせて、駆動電圧、パルス幅、パル
ス電圧印加時期などのパラメータが調整された駆動信号
８が出力される。駆動信号８に応じて一体型空間光変調
器３００は、ＰＢＳ５０を介して前方に射出偏光６０を
発する。射出偏光６０は投射光学系９により射出光束６
１として前方に投射されスクリーン０に画像が表示され
る。即ち、一体型空間光変調器３００にて偏光状態が変
調されて反射した光束は、再びＰＢＳ５０の誘電体膜５
１に入射し、ここでＰ偏光のみが透過するよう検波され
（射出偏光６０）、偏光変調が輝度変調に変換される。
輝度変調に変換された射出光束６１は、投射光学系９に
よりスクリーン０上に投影される。

【００４２】図１９は、コーン角θｔと周囲温度との関
係を示すグラフである。温度の上昇と共にコーン角θｔ
は下方に変化している。このままでは、温度変化により
表示コントラストが変動する。

【００４３】図２０は、コーン角θｔと印加電圧との関
係を示すグラフである。印加電圧の上昇と共にコーン角
θｔは上方に変化している。この特性を利用して温度補
償をおこなう。即ち、温度が上昇した時は、印加電圧を
上げることで、周囲温度によらずコーン角θｔをほぼ一
定に制御することが出来る。コーン角θｒに付いても同
様である。

【００４４】本実施例に用いられる反射型強誘電性液晶
パネル（画像表示用パネル）２０には、図２１に示すよ
うに、画像表示のための矩形の画素電極２３が設けられ
ている。尚、図２１は図１８の要部拡大図である。本例
は、ラビング軸２１がこの矩形画素電極２３の一辺に平
行とすることができるため有利である。一般に反射型液
晶パネルの画素間は、画素よりも低くなっており画素と
の間に段差が存在する。このため、配向膜を、画素の辺
に対して斜めにラビングするのに比べて、平行にラビン
グした方が、安定した配向特性が得られる。

【００４５】ところが、偏光方向切り替え用の透過型強
誘電性液晶パネル１０を用いない、図２２に示すような
構成の場合には、画素の辺に対して平行にラビングする
ことが不可能となる。即ち、反射型液晶パネル２０のラ
ビング軸２１は、画素の辺に対して斜めに設定される。

【００４６】次に、本投射型画像表示装置に用いられる
強誘電性液晶反射型空間光変調器の駆動方法について説
明する。本空間光変調器による反射光の明るさ（階調）
表示は、図１４乃至図１６の実施例において採用した、
透過型強誘電性液晶パネルと反射型強誘電性液晶パネル
間の位相関係を変調することにより実現する方法とは異
なる。本実施例の駆動方式による階調表示は、反射型強
誘電性液晶パネル側への印加パルス幅を変調することに
より行う、いわゆるＰＷＭ（ＰｕｌｓｅＷｉｄｔｈ
Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）駆動方式となっている。図２３
のタイミングチャートを参照して、これを説明する。先
ず、透過型強誘電性液晶パネル（偏光方向切り替え用パ
ネル）１０には、映像信号のフレーム周期と等しい周期
で、正負の電圧の等しい電圧ＡＣｔの交流パルス信号
が印加される。これにより、偏光方向切り替え用パネル
１０の液晶分子は反転運動を行うが、図中の実線で示
すように、パルス電圧印加より多少の遅延があってはじ
めて完全に反転運動を終了する。これを遷移期間とす
る。一方、反射型強誘電性液晶パネル（画像表示用パネ
ル）２０には、正負の電圧の等しい電圧ＡＣｒの交流パ
ルス信号が印加される。これにより、パネル２０の液
晶分子は反転運動を行うが、図中の実線で示すよう
に、パルス電圧印加より多少の遅延があってはじめて完
全に反転運動を終了する。

【００４７】この交流パルス信号は、表示しているそ
れぞれのフレームの階調に応じてＰＷＭ駆動されるた
め、偏光方向切り替え用パネル１０のように一定周期と
はならない。また、偏光方向切り替え用パネル１０には
１対の全面透明電極しかないが、画像表示用パネル２０
には、表示画素数に応じた複数の画素電極があり、それ
それの画素に応じて階調が異なるため、印加される交流
パルス信号も異なっている。図１４乃至図１６の実施
例において説明した通り、偏光方向切り替え用パネル１
０と画像表示用パネル２０の状態が、同相の場合には明
（白）表示、逆相の場合には、暗（黒）表示となるた
め、図中の射出光量のタイミングチャートにおいて斜線
で示した面積を、射出光量と考えることができる。本駆
動方式では、フレーム内で注入直流電流の正負のバラン
スをとっていないため、厳密には完全なＤＣバランス駆
動にはなっていない。しかしながら、連続する２つのフ
レーム間で階調が等しい場合には、２フレームのなかで
完全にバランスされることになり、実質上、液晶の信頼
性に問題はないと考えられる。

【００４８】本駆動方法においては、偏光方向切り替え
用パネル１０の液晶方位反転遷移期間に、画像表示用パ
ネル２０に対し、偏光方向切り替え用パネル１０の液晶
分子反転方向と光線入射方向から見て同一方向に液晶分
子が反転する極性のパルスを印加することを特徴として
いる。これは、偏光方向切り替え用パネル１０の液晶方
位反転遷移期間を、暗（黒）表示となるようにするため
である。このような駆動方法を採用することにより、特
に黒表示時の光漏れ（黒浮き）を防ぎ、表示画像のコン
トラストを向上させることが可能となる。

【００４９】ところで、透過型強誘電性液晶パネル（偏
光方向切り替え用パネル）１０と反射型強誘電性液晶パ
ネル（画像表示用パネル）２０とは、それぞれ位相差１
／２波長、１／４波長の位相差板の機能を果たしてお
り、同一波長の光線に対し２：１の位相差量となってい
る。従って、仮に、透過型強誘電性液晶パネル（偏光方
向切り替え用パネル）１０と反射型強誘電性液晶パネル
（画像表示用パネル）２０とで、複屈折量のほぼ等しい
液晶材料を使用すると、透過型強誘電性液晶パネル（偏
光方向切り替え用パネル）１０の液晶相の厚さは、反射
型強誘電性液晶パネル（画像表示用パネル）２０のおよ
そ２倍になる。強誘電性液晶を等しい電圧で駆動する場
合、その応答速度は、おおよそ液晶相の厚さの自乗に反
比例することが知られている。このため、図２３の実線
と実線に示すように、透過型強誘電性液晶パネル
（偏光方向切り替え用パネル）１０の立ち上がりおよび
立ち下がり時間は、反射型強誘電性液晶パネル（画像表
示用パネル）２０のそれに比べてほぼ２倍要することに
なる。つまり、透過型強誘電性液晶パネル（偏光方向切
り替え用パネル）１０の遷移期間における射出光量は、
図に示すように完全に０にはならず、黒浮きの要因と成
り得る。

【００５０】そこで、これを改善する手法として、次に
示す３つの駆動方法を説明する。第１は、図２４に示す
ように、遷移期間中に反射型強誘電性液晶パネル（画像
表示用パネル）２０に印加するパルスのタイミングを、
透過型強誘電性液晶パネル（偏光方向切り替え用パネ
ル）１０に印加する反転パルスよりも、時間ｔｄだけ遅
延させる方式である。このｔｄを、遷移期間内で適当に
選択することにより、遷移期間内の射出光量を低減する
ことができる。このｔｄは、たとえば、透過型強誘電性
液晶パネル（偏光方向切り替え用パネル）１０の液晶分
子と反射型強誘電性液晶パネル（画像表示用パネル）２
０の液晶分子が、同時にラビング軸方向に揃うタイミン
グとして決定される。

【００５１】第２の方法は、図２５に示すように、遷移
期間内に反射型強誘電性液晶パネル（画像表示用パネ
ル）２０に印加するパルスを複数に分割する方法であ
る。反射型強誘電性液晶パネル（画像表示用パネル）２
０の液晶分子の立ち上がりおよび立ち下がりの挙動が、
透過型強誘電性液晶パネル（偏光方向切り替え用パネ
ル）１０のそれに合うよう、このパルス幅とパルス数を
適宜決定することにより、遷移期間内の射出光量を低減
することができ、コントラストが改善される。

【００５２】第３の方法は、図２６に示すように、透過
型液晶パネル１０が保持する反強誘電性液晶の配向方位
が反転する遷移期間に、反射型液晶パネル２０にパルス
を印加する際、その電圧の絶対値が、透過型液晶パネル
１０が保持する反強誘電性液晶の配向方位が反転する遷
移期間以外に透過型液晶パネル１０に印加するパルスの
電圧の絶対値に比べて小さい。反射型強誘電性液晶パネ
ル（画像表示用パネル）２０の液晶分子の立ち上がりお
よび立ち下がりの挙動が、透過型強誘電性液晶パネル
（偏光方向切り替え用パネル）１０のそれに合うよう、
このパルスの電圧の絶対値を適宜決定することにより、
遷移期間内の射出光量を低減することができ、コントラ
ストが改善される。

【００５３】なお、本実施例にて示した投射型画像表示
装置において、照明光源として、ランプ光源１を用いた
が、他の照明光源、たとえば、発光ダイオードやレーザ
ー光源であってもよい。さらに、駆動方法に関し、本実
施例においては、透過型強誘電性液晶パネル１０の速軸
１１の反転周期を、映像信号６のフレーム周期と同一と
したが、完全に液晶への正負の注入電荷を均一にするた
め、また、フリッカーを低減させるために、映像信号６
のフレーム周期の１／２、１／４など整数分の一として
もよい。このようにすることで、完全なＤＣバランス駆
動が実現できる。ただし、この場合、液晶の応答速度が
十分速くないと、光利用効率が低くなり、再生される映
像が暗くなるという問題が発生する可能性がある。さら
に、本発明による光学表示装置ならびに画像表示装置
は、以上に実施例として説明した、光学シャッターや投
射型画像装置に限定されるものでなく、本発明にかかる
ものであれば、ビューファインダーなど虚像表示装置で
あってもよい。

【００５４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
θｔ：θｒがほぼ１：２となるコーン角θｔを有する位
相差１／２波長の透過型強誘電性液晶パネルとコーン角
θｒを有する位相差１／４波長の反射型強誘電性液晶パ
ネルとを、それらのラビング軸が互いに直交するように
組み合わせることにより、光利用効率あるいはフレーム
レートを大きく低下させることなく、強誘電性液晶への
注入電荷の電気的不均一性を防止することで液晶内部の
イオン蓄積を抑制し、高信頼性と広帯域スペクトル対応
性とを実現する強誘電性液晶空間光変調器を得ることが
できる。また、光学表示装置に本発明による強誘電性液
晶パネルおよび駆動方法を用いれば、透過型強誘電性液
晶パネルの液晶の遷移期問に発生する黒浮きを抑えた高
コントラストの表示を得ることができる。また、本発明
によれば、強誘電性液晶パネルの駆動に温度フィードバ
ックを盛り込むことにより、温度特性に優れた強誘電性
液晶空間光変調器を提供できる。また、本発明によれ
ば、透過型強誘電性液晶パネルと反射型強誘電性液晶パ
ネルとを、光学的に接合することにより、表面反射によ
る光損失を抑えた、高効率で高コントラストの強誘電性
液晶空間光変調器を提供できる。また、本発明によれ
ば、反射型強誘電性液晶パネルのラビング方向と画素の
１辺とを平行にできるため、配向むらの少ない強誘電性
液晶空間光変調器を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る反射型強誘電性液晶空間光変調器
の実施形態を示す斜視図である。

【図２】同じく、本発明に係る反射型強誘電性液晶空間
光変調器の実施形態を示す斜視図である。

【図３】同じく、本発明に係る反射型強誘電性液晶空間
光変調器の実施形態を示す斜視図である。

【図４】同じく、本発明に係る反射型強誘電性液晶空間
光変調器の実施形態を示す斜視図である。

【図５】本発明に係る反射型強誘電性液晶空間光変調器
の動作説明に供する模式図である。

【図６】同じく、本発明に係る反射型強誘電性液晶空間
光変調器の動作説明に供する模式図である。

【図７】本発明に係る光学シャッターの実施形態を示す
斜視図である。

【図８】同じく、本発明に係る光学シャッターの実施形
態を示す斜視図である。

【図９】本発明に係る光学シャッターのコントラストの
波長依存性を示すグラフである。

【図１０】同じく、本発明に係る光学シャッターのコン
トラストの波長依存性を示すグラフである。

【図１１】本発明に係る光学シャッターの光学特性を示
す表図である。

【図１２】本発明に係る光学シャッターのコントラスト
の波長依存性を示すグラフである。

【図１３】本発明に係る光学シャッターのコントラスト
のコーン角依存性を示すグラフである。

【図１４】本発明に係る光学シャッターの駆動方法を示
すタイミングチャートである。

【図１５】同じく、本発明に係る光学シャッターの駆動
方法を示すタイミングチャートである。

【図１６】同じく、本発明に係る光学シャッターの駆動
方法を示すタイミングチャートである。

【図１７】偏光検波透過率の測定方法を示す斜視図であ
る。

【図１８】本発明に係る投射型画像表示装置の実施形態
を示す斜視図である。

【図１９】コーン角の温度依存性を示すグラフである。

【図２０】コーン角の印加電圧依存性を示すグラフであ
る。

【図２１】本発明に係る投射型画像表示装置の画素構造
を示す斜視図である。

【図２２】参考例に係る投射型画像表示装置の画素構造
を示す斜視図である。

【図２３】本発明に係る投射型画像表示装置に組み込ま
れる空間光変調器の駆動方法を示すタイミングチャート
である。

【図２４】同じく、本発明に係る投射型画像表示装置に
組み込まれる空間光変調器の駆動方法を示すタイミング
チャートである。

【図２５】同じく、本発明に係る投射型画像表示装置に
組み込まれる空間光変調器の駆動方法を示すタイミング
チャートである。

【図２６】同じく、本発明に係る投射型画像表示装置に
組み込まれる空間光変調器の駆動方法を示すタイミング
チャートである。

【図２７】従来の強誘電性液晶を用いた空間光変調器の
一例を示す模式図である。

【図２８】従来の強誘電性液晶を用いた空間光変調器の
駆動方法を示すタイミングチャートである。

【図２９】同じく、従来の強誘電性液晶を用いた空間光
変調器の駆動方法を示すタイミングチャートである。

【図３０】透過型パネルにおける透過率の印加電圧依存
性を示すグラフである。

【符号の説明】

１０・・・透過型液晶パネル、１１・・・ラビング軸、
２０・・・反射型液晶パネル、２１・・・ラビング軸、
３０・・・駆動手段、４０・・・直線偏光

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｇ０９Ｇ 3/20 ６２１Ｇ０９Ｇ 3/20 ６４１Ａ５Ｃ０８０６４１６４１Ｃ５Ｃ０９４６７０Ｊ６７０ 3/36 3/36 Ｇ０２Ｆ 1/137 ５１０Ｆターム(参考） 2H088 EA10 EA12 EA33 GA17 HA06 HA10 HA16 HA20 JA17 JA20 MA02 2H090 KA14 KA15 LA04 LA05 LA06 LA16 MB01 2H091 FA10X FA14Z FA26X FA41Z GA11 HA12 LA17 MA07 2H093 NA31 NA34 NA55 NB01 NB10 NC49 NC57 ND04 ND10 ND35 ND47 ND49 NF17 NF20 NG02 NG08 5C006 AA15 AA16 AC24 AC28 AF44 BA11 BB11 BB28 FA19 FA33 5C080 AA10 BB05 DD29 EE29 FF09 JJ04 JJ05 JJ06 5C094 AA03 AA06 AA31 AA33 BA07 BA49 DA03 DA11 ED11 ED14

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】透過型液晶パネルと反射型液晶パネルと
これらを駆動する駆動手段とからなり、前記透過型液晶パネルは、所定のラビング軸に従って配
向し且つ所定のコーン角を有する反強誘電性液晶を具備
して１／２波長の位相差を呈すると共に、前方から入射
する直線偏光を該ラビング軸に対して平行または垂直に
受光し、前記反射型液晶パネルは、所定のラビング軸に従って配
向し且つ所定のコーン角を有する強誘電性液晶を具備し
て１／４波長の位相差を呈すると共に、該透過型液晶パ
ネルの後方に配置されて光を前方に反射し、前記透過型液晶パネルと前記反射型液晶パネルのラビン
グ軸が光学的に直交又は平行となるように配置され、か
つ前記透過型液晶パネルのコーン角と前記反射型液晶パ
ネルのコーン角の大きさの比が２：５から３：５の間に
設定されていることを特徴とする反射型空間光変調器。
【請求項２】前記駆動手段は、少なくとも透過型液晶
パネルに対し、正と負の電圧が等しい交流パルス信号を
印加することを特徴とする請求項１記載の反射型空間光
変調器。
【請求項３】前記駆動手段は、透過型液晶パネル又は
反射型液晶パネルを駆動する為に印加する信号の電圧、
パルス幅、タイミングのうち少なくとも１つを可変に制
御する制御手段を具備することを特徴とする請求項１記
載の反射型空間光変調器。
【請求項４】前記駆動手段は、該透過型液晶パネル及
び該反射型液晶パネルの温度を検出する温度検出手段
と、該温度検出手段で検出した温度に基づいて、該透過型液
晶パネル又は該反射型液晶パネルを駆動する為に印加す
る信号の電圧、パルス幅、タイミングのうち少なくとも
１つを可変に制御する制御手段とを具備することを特徴
とする請求項１記載の反射型空間光変調器。
【請求項５】前記透過型液晶パネルは、該反強誘電性
液晶を保持する基板の全面に形成された電極を有する一
方、前記反射型パネルは、該強誘電性液晶を保持する基板の
上に分割された複数の電極を有することを特徴とする請
求項１記載の反射型空間光変調器。
【請求項６】前記反射型液晶パネルに形成された電極
は矩形の画素電極に分割されており、前記反射型液晶パ
ネルのラビング軸の方向を該矩形の画素電極の一辺と平
行にすることを特徴とする請求項５記載の反射型空間光
変調器。
【請求項７】前記透過型液晶パネルと反射型液晶パネ
ルを互いに積層して構成することを特徴とする請求項１
記載の反射型空間光変調器。
【請求項８】前記透過型液晶パネルと前記反射型液晶
パネルのラビング軸が光学的に直交するように配置して
入射光の波長依存性を抑制し広帯域化を図ること特徴と
する請求項１記載の反射型空間光変調器。
【請求項９】透過型液晶パネルと、反射型液晶パネル
と、これらを駆動する駆動手段と、特定の方向の偏光成
分のみを透過する１つ以上の偏光検波手段とを有し、前記透過型液晶パネルは、所定のラビング軸に従って配
向し且つ所定のコーン角を有する反強誘電性液晶を具備
して１／２波長の位相差を呈すると共に、前方から入射
する直線偏光を該ラビング軸に対して平行または垂直に
受光し、前記反射型液晶パネルは、所定のラビング軸に従って配
向し且つ所定のコーン角を有する強誘電性液晶を具備し
て１／４波長の位相差を呈すると共に、該透過型液晶パ
ネルの後方に配置されて光を前方に反射し、前記透過型液晶パネルと前記反射型液晶パネルのラビン
グ軸が光学的に直交又は平行となるように配置され、か
つ前記透過型液晶パネルのコーン角と前記反射型液晶パ
ネルのコーン角の大きさの比が２：５から３：５の間に
設定されていると共に、前記偏光検波手段の少なくとも１つは、前記反射型液晶
パネルにて反射し再び前記透過型液晶パネルを透過した
光を検波するよう配置されることをことを特徴とする光
学表示装置。
【請求項１０】前記駆動手段は、少なくとも前記透過
型液晶パネルに対し、正と負の電圧が等しい交流パルス
信号を印加することを特徴とする請求項９記載の光学表
示装置。
【請求項１１】前記駆動手段は、該交流パルス信号の
周期が、前記反射型パネルを駆動する為に用いる映像信
号のフレーム周期の整数倍またはその逆数と等しくなる
様に設定することを特徴とする請求項１０記載の光学表
示装置。
【請求項１２】前記駆動手段は、前記透過型液晶パネ
ル及び前記反射型液晶パネルに対し正と負の電圧が等し
い交流パルス信号をそれぞれ印加し、これら２つの交流
パルス信号の位相関係を変えることにより中間調表示を
行うことを特徴とする請求項９記載の光学表示装置。
【請求項１３】前記駆動手段は、前記透過型液晶パネ
ル対し正と負の電圧が等しい交流パルス信号を印加する
一方、前記反射型液晶パネルをパルス幅変調駆動するこ
とにより中間調表示を行うことを特徴とする請求項９記
載の光学表示装置。
【請求項１４】前記駆動手段は、該透過型液晶パネル
が保持する反強誘電性液晶の配向方位が反転する遷移期
間に、前記反射型液晶パネルに対して、光線の入射方向
から見て該透過型液晶パネルの反強誘電性液晶の反転方
向と同一方向に該反射型液晶パネルの強誘電性液晶の配
向方位が反転する極性のパルスを印加することを特徴と
する請求項９記載の光学表示装置。
【請求項１５】前記駆動手段は、該透過型液晶パネル
が保持する反強誘電性液晶の配向方位が反転する遷移期
間に、該反射型液晶パネルに印加するパルスを、該透過
型液晶パネルの配向方位を反転させるパルスと同期させ
ることを特徴とする請求項１４記載の光学表示装置。
【請求項１６】前記駆動手段は、該透過型液晶パネル
が保持する反強誘電性液晶の配向方位が反転する遷移期
間に、該反射型液晶パネルに印加するパルスを、該透過
型液晶パネルの配向方位を反転させるパルスから遅延さ
せることを特徴とする請求項１４記載の光学表示装置。
【請求項１７】前記駆動手段は、該透過型液晶パネル
が保持する反強誘電性液晶の配向方位が反転する遷移期
間に、該反射型液晶パネルに複数個のパルスを印加する
ことを特徴とする請求項１４記載の光学表示装置。
【請求項１８】前記駆動手段は、該透過型液晶パネル
が保持する反強誘電性液晶の配向方位が反転する遷移期
間に、該反射型液晶パネルにパルスを印加する際、その
電圧の絶対値が、該透過型液晶パネルが保持する反強誘
電性液晶の配向方位が反転する遷移期間以外に該透過型
液晶パネルに印加するパルスの電圧の絶対値に比べて小
さいことことを特徴とする請求項１４記載の光学表示装
置。
【請求項１９】前記駆動手段は、透過型液晶パネル又
は反射型液晶パネルを駆動する為に印加する信号の電
圧、パルス幅、タイミングのうち少なくとも１つを可変
に制御する制御手段を具備することを特徴とする請求項
９記載の光学表示装置。
【請求項２０】前記駆動手段は、該透過型液晶パネル
及び該反射型液晶パネルの温度を検出する温度検出手段
と、該温度検出手段で検出した温度に基づいて、該透過型液
晶パネル又は該反射型液晶パネルを駆動する為に印加す
る信号の電圧、パルス幅、タイミングのうち少なくとも
１つを可変に制御する制御手段とを具備することを特徴
とする請求項９記載の光学表示装置。
【請求項２１】前記透過型液晶パネルは、該反強誘電
性液晶を保持する基板の全面に形成された電極を有する
一方、前記反射型液晶パネルは、該強誘電性液晶を保持する基
板の上に分割された複数の電極を有することを特徴とす
る請求項９記載の光学表示装置。
【請求項２２】前記反射型液晶パネルに形成された電
極は矩形の画素電極に分割されており、前記反射型液晶
パネルのラビング軸の方向を該矩形の画素電極の一辺と
平行にすることを特徴とする請求項２１記載の光学表示
装置。
【請求項２３】前記偏光検波手段は偏光ビームスプリ
ッタからなることを特徴とする請求項９記載の光学表示
装置。
【請求項２４】前記透過型液晶パネルと反射型液晶パ
ネルを互いに積層して構成することを特徴とする請求項
９記載の光学表示装置。
【請求項２５】前記透過型液晶パネルと前記反射型液
晶パネルのラビング軸が光学的に直交するように配置し
て入射光の波長依存性を抑制し広帯域化を図ること特徴
とする請求項９記載の光学表示装置。
【請求項２６】少なくとも透過型液晶パネルと、反射
型液晶パネルと、これらを駆動する駆動手段と、特定の
方向の偏光成分のみを透過する１つ以上の偏光検波手段
と、透過型液晶パネルを前方から照明する照明手段と、
該反射型液晶パネルで反射後該透過型液晶パネルから出
射した光を結像する結像光学系とを有し、前記透過型液晶パネルは、所定のラビング軸に従って配
向し且つ所定のコーン角を有する反強誘電性液晶を具備
して１／２波長の位相差を呈すると共に、前方から入射
する直線偏光を該ラビング軸に対して平行または垂直に
受光し、前記反射型液晶パネルは、所定のラビング軸に従って配
向し且つ所定のコーン角を有する強誘電性液晶を具備し
て１／４波長の位相差を呈すると共に、該透過型液晶パ
ネルの後方に配置されて光を前方に反射し、前記透過型液晶パネルと前記反射型液晶パネルのラビン
グ軸が光学的に直交又は平行となるように配置され、か
つ前記透過型液晶パネルのコーン角と前記反射型液晶パ
ネルのコーン角の大きさの比が２：５から３：５の間に
設定されていると共に、前記偏光検波手段の少なくとも１つは、前記反射型液晶
パネルにて反射し再び前記透過型液晶パネルを透過した
光を検波するよう配置されることをことを特徴とする画
像表示装置。
【請求項２７】前記駆動手段は、少なくとも透過型液
晶パネルに対し、正と負の電圧が等しい交流パルス信号
を印加することを特徴とする請求項２６記載の画像表示
装置。
【請求項２８】前記駆動手段は、該交流パルス信号の
周期が、前記反射型パネルを駆動する為に用いる映像信
号のフレーム周期の整数倍またはその逆数と等しくなる
様に設定することを特徴とする請求項２７記載の画像表
示装置。
【請求項２９】前記駆動手段は、該透過型液晶パネル
及び該反射型液晶パネルに対し、正と負の電圧が等し
く、且つ該反射型液晶パネルの駆動に用いる映像信号の
フレーム周期の整数倍またはその逆数の周期の交流パル
ス信号をそれぞれ印加し、これら２つの交流パルス信号
の位相関係を変えることにより中間調表示を行うことを
特徴とする請求項２６記載の画像表示装置。
【請求項３０】前記駆動手段は、該透過型液晶パネル
及び該反射型液晶パネル対し、正と負の電圧が等しく、
且つ該反射型液晶パネルの駆動に用いる映像信号のフレ
ーム周期の整数倍またはその逆数の周期の交流パルス信
号をそれぞれ印加すると共に、該反射型液晶パネルをパ
ルス幅変調駆動することにより中間調表示を行うことを
特徴とする請求項２６記載の画像表示装置。
【請求項３１】前記駆動手段は、該透過型液晶パネル
が保持する反強誘電性液晶の配向方位が反転する遷移期
間に、前記反射型液晶パネルに対して、光線の入射方向
から見て該透過型液晶パネルの反強誘電性液晶の反転方
向と同一方向に該反射型液晶パネルの強誘電性液晶が反
転する極性のパルスを印加することを特徴とする請求項
２６記載の画像表示装置。
【請求項３２】前記駆動手段は、該透過型液晶パネル
が保持する反強誘電性液晶の配向方位が反転する遷移期
間に、該反射型液晶パネルに印加するパルスを、該透過
型液晶パネルの配向方位を反転させるパルスと同期させ
ることを特徴とする請求項３１記載の画像表示装置。
【請求項３３】前記駆動手段は、該透過型液晶パネル
が保持する反強誘電性液晶の配向方位が反転する遷移期
間に、該反射型液晶パネルに印加するパルスを、該透過
型液晶パネルの配向方位を反転させるパルスから遅延さ
せることを特徴とする請求項３１記載の画像表示装置。
【請求項３４】前記駆動手段は、該透過型液晶パネル
が保持する反強誘電性液晶の配向方位が反転する遷移期
間に、該反射型液晶パネルに複数個のパルスを印加する
ことを特徴とする請求項３１記載の画像表示装置。
【請求項３５】前記駆動手段は、該透過型液晶パネル
が保持する反強誘電性液晶の配向方位が反転する遷移期
間に、該反射型液晶パネルにパルスを印加する際、その
電圧の絶対値が、該透過型液晶パネルが保持する反強誘
電性液晶の配向方位が反転する遷移期間以外に該透過型
液晶パネルに印加するパルスの電圧の絶対値に比べて小
さいことことを特徴とする請求項３１記載の画像表示装
置。
【請求項３６】前記駆動手段は、透過型液晶パネル又
は反射型液晶パネルを駆動する為に印加する信号の電
圧、パルス幅、タイミングのうち少なくとも１つを可変
に制御する制御手段を具備することを特徴とする請求項
２６記載の画像表示装置。
【請求項３７】前記駆動手段は、該透過型液晶パネル
及び該反射型液晶パネルの温度を検出する温度検出手段
と、該温度検出手段で検出した温度に基づいて、該透過型液
晶パネル又は該反射型液晶パネルを駆動する為に印加す
る信号の電圧、パルス幅、タイミングのうち少なくとも
１つを可変に制御する制御手段とを具備することを特徴
とする請求項２６記載の画像表示装置。
【請求項３８】前記反射型液晶パネルは、該強誘電性
液晶を保持する基板の上に分割された矩形の画素電極を
有し、前記反射型液晶パネルのラビング軸の方向を該矩
形の画素電極の一辺と平行にすることを特徴とする請求
項２６記載の画像表示装置。
【請求項３９】前記透過型液晶パネルと反射型液晶パ
ネルを互いに積層して構成することを特徴とする請求項
２６記載の画像示装置。
【請求項４０】前記偏光検波手段は偏光ビームスプリ
ッタからなることを特徴とする請求項２６記載の画像表
示装置。
【請求項４１】前記透過型液晶パネルと前記反射型液
晶パネルのラビング軸が光学的に直交するように配置し
て入射光の波長依存性を抑制し広帯域化を図ること特徴
とする請求項２６記載の画像表示装置。