JP2003279924A - 光路偏向装置及び画像表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】画像表示装置の光路偏向装置を構成する二枚の
光偏向素子の液晶の配向方向とライン電極の相対的位置
関係を規定することで、ディバイスの作成時間の短縮や
コスト低減を図ると共に、表示品質の向上を図る。 【解決手段】画像表示素子４の画素の２次元的な配向方
向に対応して一対に設けられ各画素からの出射光の光路
を偏向する光偏向素子よりなる光路偏向手段６ａ，６ｂ
を有する光路偏向装置６であって、一対の光路偏向手段
６ａ，６ｂの光偏向素子がそれぞれ、二枚の基板と、少
なくとも一方の基板上に画素ピッチに対応して形成した
ライン電極アレイと、該二枚の基板間に設けられ電圧印
加によって屈折率分布の制御が可能な液晶層と、少なく
とも一方の液晶層界面に接して設けられ液晶分子方向を
規制する配向膜とを有し、それぞれの光偏向素子におい
てライン電極に対する配向膜の配向処理方向が同一であ
ることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光路偏向装置と、
その光路偏向装置を備え、プロジェクションディスプレ
イ、ヘッドマウントディスプレイなどの電子ディスプレ
イ装置に応用される画像表示装置に関する。より詳しく
は、光軸をシフトさせて実画素数を増倍させる光路偏向
装置と、画像情報に従って光を制御可能な複数の画素を
有する小型の画像表示素子をレンズで拡大した画像を観
察する画像表示装置に関し、特に、前記光路偏向装置を
用いて光軸をシフトさせて実画素数を増倍させる画素シ
フト方式の画像表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】画像表示装置に関する従来技術として、
画像表示素子の画素数を見かけ上増倍して高解像表示す
る技術が知られている。例えば、特開平６−３２４３２
０号公報「画像表示装置、画像表示装置の解像度改善方
法、撮像方法、記録装置および再生装置」には、ＬＣＤ
等の画像表示装置の画素数を増加させることなく、表示
画像の解像度を、見掛け上、向上させることが記載され
ている。また、縦方向及び横方向に配列された複数個の
画素の各々が、表示画素パターンに応じて発光すること
により、画像が表示される画像表示装置と、観測者また
はスクリーンとの間に、光路をフィールドごとに偏向す
る光学部材を配することが記載されている。さらに、フ
ィールド毎に、前記光路の偏向に応じて表示位置がずれ
ている状態の表示画素パターンを画像表示装置に表示す
ることが記載されている。また、屈折率が異なる部位
が、画像情報のフィールドごとに、交互に、画像表示装
置と観測者またはスクリーンとの間の光路中に現れるよ
うにすることで、前記光路の偏向が行われることが記載
されている。

【０００３】特開平１０−０２０２４２号公報「投射型
表示装置」には、画像表示素子とマイクロレンズアレイ
を組合わせ、マイクロレンズアレイを振動させること
で、画素シフトを行うことが記載されている。また、本
発明に直接関連する内容として、本文中に「本実施の形
態では複数画素に対応したマイクロレンズアレイ４を移
動変化させたが、光変調素子の隣接する複数画素からの
出射光をそれぞれの口径内に含む複数の集光光学素子を
隣接配置した集光手段と、集光手段により離散的にされ
た投射画像を補間するように投射領域を偏向する手段が
あればよいので、例えば文献（佐藤進；液晶を利用した
焦点可変レンズ，光技術コンタクト，Ｖｏｌ３２，Ｎ
ｏ．１１，ｐ．２４〜ｐ．２８，１９９４）に開示され
ているような液晶レンズを利用し、フィールド信号に同
期させて選択的に電圧を印加してレンズの形成位置を変
化させるようにしてもよい。」との記載がある。但し、
上記文献に記載の円形穴形パターンを持つ液晶マイクロ
レンズアレイでは光軸方向での焦点距離を変化させるこ
とは比較的容易であるが、レンズアレイの配列方向で集
光位置を変化させることはできない。

【０００４】そこで、レンズの配列面方向での集光位置
を制御する技術として特開平１１−１０９３０４号公報
のように分割電極による方法が開示されている。しか
し、分割電極を有する液晶レンズをアレイ状とした場
合、電極配線が複雑となるため、レンズ形成の間隔を比
較的広く設定しなければならない。また、特開平１１−
１０９３０４号公報に開示されいるような半導体レーザ
ーアレイと複数の光ファイバーの結合のように比較的設
置間隔が広くても良い場合には適しているが、画像表示
素子の画素ピッチのように比較的間隔が狭い場合には、
レンズ形成部の開口率が小さくなってしまうという問題
がある。

【０００５】米国特許ＵＳＰ６０８２８６２「IMAGE TI
LING TECHNIQUE BASED ON ELECTRICALLY SWITCHABLE HO
LOGRAMS」には、電気的スイッチングが可能なホログラ
フィック光学素子を用いたプロジェクションシステムが
開示されており、液晶材料から成るホログラフィック光
学素子により光路の角度を高速に変化させ、表示画像の
位置を高速にシフトさせることが記載されている。

【０００６】光路を偏向する技術として、例えば、特開
平１０−１３３１３５号公報「光ビーム偏向装置」で
は、回転機械要素を不要化でき、全体の小型化、高精度
・高分解能化を実現でき、しかも外部からの振動の影響
を受け難い光ビーム偏向装置を提案している。この光ビ
ーム偏向装置は、光ビームの進行路上に配置される透光
性の圧電素子と、この圧電素子の表面に設けられた透明
の電極と、圧電素子の光ビーム入射面Ａと光ビーム出射
面Ｂとの間の光路長を変化させて光ビームの光軸を偏向
させるために電極を介して圧電素子に電圧を印加する電
圧印加手段とを備えている。

【０００７】液晶を用いた光偏向技術として、例えば、
IBM Technical Disclosure Bulletin, Vol.15, No.8 (1
973)“LIGHT SCANNER EMPLOYING A NEMATIC LIQUID CRY
STAL”には、ネマチック液晶の配向角度を変化させて直
線偏光の光路を曲げることが記載されている。また、EL
ECTRONICS LETTERS, Vol.11, No.16 (1975)“LARGE-ANG
LE BEAM DEFLCTOR USING LIQUID CRYSTAL”には、ネマ
チック液晶に不均一電界を与えて直線偏光の光路を曲げ
ることが記載されている。しかし、いずれも単一ビーム
の偏向器であり、そのままでは二次元画像の画素シフト
には適用できない。

【０００８】液晶マイクロレンズに関する技術として、
Ｏ plus Ｅ, Vol.20, No.10 (1998)「液晶マイクロレン
ズ」には、電極分割構造の液晶マイクロレンズを用い
て、電界分布を非対称的にすることで、光軸方向以外に
焦点を移動することができることが記載されている。し
かし、単一ビームの偏向方向を二次元的に制御する場合
には適しているが、アレイ化する場合には電極配線が複
雑になるため、画像表示素子のようにアレイ状のビーム
の偏向装置への応用には向いていない。

【０００９】特許第０３０１６７４４号公報「液晶マイ
クロレンズ」には、ネマチック液晶中で光重合によるポ
リマーを形成することが記載されている。また、メモリ
ー性があり、レンズ特性が可変にできることが記載され
ている。さらに、特開平１１−１０９３０３号公報、特
開平１１−１０９３０４号公報の「光結合器」には、円
形状の穴抜きパターン電極をアレイ状に配置した液晶マ
イクロレンズを用いて、焦点距離が可変なレンズとし、
光インターコネクション素子の光の結合効率を可変とす
ることや、分割電極により焦点位置の制御も可能である
ことが記載されている。しかし、アレイ状とした場合、
電極配線が複雑となるため、レンズ形成の間隔を比較的
広く設定しなければならない。半導体レーザーアレイと
複数の光ファイバーの結合のように比較的設置間隔が広
くても良い場合には適しているが、画像表示素子の画素
ピッチのように比較的間隔が狭い場合には、レンズ形成
部の開口率が小さくなってしまう。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】画像情報に従って光を
制御可能な複数の画素を有する画像表示素子をレンズで
拡大した画像を観察する画像表示装置としては、フロン
トプロジェクタ、リアプロジェクタ、ヘッドマウンテッ
ドディスプレイ等の商品名で広く使用されている。この
画像表示用素子としては、ＣＲＴ、液晶パネル、ＤＭＤ
（商品名：テキサスインストルメント社：米国）等が商
品として使用されており、また、無機ＥＬ、無機ＬＥ
Ｄ、有機ＬＥＤ等も研究されている。また、小型の画像
表示素子をレンズで拡大した画像を観察するのではな
く、等倍で観察する画像表示装置としては、既述のＣＲ
Ｔ、液晶パネル、無機ＥＬ、無機ＬＥＤ、有機ＬＥＤ以
外に、プラズマディスプレイ、蛍光表示管等が商品とし
て使用されており、また、ＦＥＤ（フィールドエミッシ
ョンディスプレイ）、ＰＡＬＣ（プラズマアドレッシン
グディスプレイ）等も研究されている。これらは、自発
光型と空間光変調器型の２つに大きく分類されるが、い
ずれも光を制御可能な複数の画素を有するものである。

【００１１】これらの画像表示装置に共通の課題は、高
解像度化、つまりは大画素数化であり、ブロードキャス
トの表示を目的とした走査線１０００本程度のＨＤＴＶ
用の表示装置が既に商品化され、ワークステーションコ
ンピュータの高解像度表示を目的とした走査線２０００
本程度の開発品が、液晶パネルを用いた技術で発表され
ている（‘９８フラットパネルディスプレイ展にて日本
ＩＢＭ社のＱＳＸＧＡ２０４８本、‘９９電子ディスプ
レイ展にて東芝社のＱＵＸＧＡ２４００本等）。しかし
ながら、画素数を増加させることは、液晶パネルの歩留
まりを低下させ、また開口率を減少するなどにより、コ
ストが増加したり、輝度やコントラストが低下したり、
消費電力が増加したりしていた。

【００１２】これらの問題に対して、特開平４−１１３
３０８号公報、特開平５−２８９００４号公報、特開平
６−３２４３２０号公報等には単一の画像表示素子を用
いて２倍の画素数を有するインタレース表示を行う画像
表示装置が記述されている。また、特開平７−３６０５
４号公報には、単一の画像表示素子を用いて４倍以上の
画素数を有する表示装置が記述されている。これらは、
画像表示素子から出射した光路を時分割で高速に偏向さ
せ、見かけ上画素数を増大させる方法、いわゆる画素シ
フト方式である。特開平６−３２４３２０号公報には光
路を偏向する手段として、電気光学素子と複屈折材料の
組合わせ機構、レンズシフト機構、バリアングルプリズ
ム、回転ミラー、回転ガラス等が記述されており、特開
平７−１０４２７８号公報にはウエッジプリズムを移動
する手段が記述されている。電気光学効果を示す部材と
複屈折結晶との組み合わせは、従来から光通信分野での
光分配、光スイッチとして用いられている偏向手段とし
て公知の技術である。しかし、比較的大きな複屈折結晶
を必要とし、装置コストがアップする。また、レンズシ
フト機構、つまりは往復運動させる駆動系としては、ボ
イスコイル、圧電素子、バイモルフ、ステップモータ、
ソレイドコイル等が記載されているが、数十から数百Ｈ
ｚ程度で往復運動を行うと振動や音の発生が問題とな
る。バリアングルプリズムも基板が往復運動するため、
振動や音が問題となる。特開平５−３１３１１６号公報
では、画像表示素子自体を画素ピッチよりも小さい距離
だけ高速に揺動させる画素シフト方式が記載されてい
る。この方式では、光学系は固定されているで諸収差の
発生が少ないが、画像表示素子自体を正確かつ高速に平
行移動させる必要があるため、可動部の精度や耐久性が
要求され、振動や音が問題となる。

【００１３】特開平１０−１３３１３５号公報では、透
光性の圧電素子を透明の電極で挟み、電圧を印加するこ
とで厚みを変化させて光路をシフトさせる方式が提案さ
れているが、比較的大きな透明圧電素子を必要とし、装
置コストがアップする。特開平６−２０８３４５号公報
や特開平６−３２４３２０号公報には、透明な板状の屈
折板の厚さや傾斜角度を切換えることによって光路のシ
フト量を変化させる方法の記載があり、切換え方式とし
て一枚の円形回転体の屈折板の厚さや傾斜角度が部分的
に異なる構成が例示されている。しかし、一枚の円形回
転体では一次元方向のみの光路シフトであること、比較
的大きな円形回転体を有することから光学系全体が大型
化してしまうという問題がある。

【００１４】本発明は、以上の課題を解決するためにな
されたものであり、二枚の光路偏向手段を用いて二次元
的に光を偏向させる光路偏向装置において、光路偏向手
段の液晶の配向方向とライン電極の相対的位置関係を規
定することで、ディバイスの作成時間の短縮やコスト低
減を図ることを目的とする。また、本発明は、上記光路
偏向装置を用い、機械的な振動機構を設けることなく、
比較的簡単な電極構成で電気光学的な効果により光路シ
フトを行い、光の利用効率を低下させることなく、見か
け上の画素増倍による高精細画像を得ることができ、表
示品質を向上させることができる構成の画像表示装置を
提供することを目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１に係る発明は、画像表示装置に用いられ、
画像表示素子の画素の２次元的な配向方向に対応して一
対に設けられ各画素からの出射光の光路を偏向する光偏
向素子よりなる光路偏向手段を有する光路偏向装置であ
って、前記一対の光路偏向手段の光偏向素子がそれぞ
れ、二枚の基板と、少なくとも一方の基板上に画素ピッ
チに対応して形成したライン電極アレイと、該二枚の基
板間に設けられ電圧印加によって屈折率分布の制御が可
能な液晶層と、少なくとも一方の液晶層界面に接して設
けられ液晶分子方向を規制する配向膜とを有し、それぞ
れの光偏向素子においてライン電極に対する配向膜の配
向処理方向が同一であることを特徴としている。

【００１６】請求項２に係る発明は、請求項１記載の光
路偏向装置において、前記光偏向素子の配向膜の配向処
理方向が、それぞれライン電極のライン方向と略平行で
あることを特徴としている。また、請求項３に係る発明
は、請求項１記載の光路偏向装置において、前記光偏向
素子の配向膜の配向処理方向をライン電極のライン方向
から４５°以上１３５°以下とすることを特徴としてい
る。さらに請求項４に係る発明は、請求項１記載の光路
偏向装置において、前記光偏向素子の液晶層に高分子を
含むことを特徴としている。

【００１７】請求項５に係る発明は、請求項１記載の光
路偏向装置において、前記一対の光路偏向手段の間に、
直線偏光の偏光面を第一の画素配列方向から第二の画素
配列方向に回転させる高分子液晶よりなる偏光面回転手
段を設けたことを特徴としている。また、請求項６に係
る発明は、請求項１記載の光路偏向装置において、前記
光偏向素子の一方の基板が垂直配向処理されていること
を特徴としている。さらに請求項７に係る発明は、請求
項１記載の光路偏向装置において、前記光偏向素子の配
向膜が、光照射によって配向規制力を生じ得るものであ
ることを特徴としている。

【００１８】請求項８に係る発明は、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した画像表
示素子と、該画像表示素子を照明する光源及び照明装置
と、前記画像表示素子に表示した画像パターンを観察す
るための光学装置と、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で形成する表示駆動手段と、前
記画像表示素子の画素の２次元的な配向方向に対応して
一対に設けられ各画素からの出射光の光路を偏向する光
偏向素子よりなる光路偏向手段を有する光路偏向装置と
を備え、サブフィールド毎の光路の偏向状態に応じて表
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、前記画像表示素子の見かけ上の画素数を増倍して表
示する画像表示装置において、前記光路偏向装置とし
て、請求項１〜７のいずれか一つに記載の光路偏向装置
を備えたことを特徴としている。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の構成、動作および
作用について、図面を参照して詳細に説明する。図１は
本発明の一実施形態を示す画像表示装置の構成説明図で
ある。この画像表示装置は、光源１、光源駆動手段２、
照明装置３、画像表示素子４、表示駆動手段５、光路偏
向装置６、光路偏向駆動手段７、画像表示制御回路８、
投射レンズ９、スクリーン１０などから構成されてい
る。光源１としては、白色あるいは任意の色の光を高速
にＯＮ／ＯＦＦできるものならば全て用いることができ
る。例えば、ＬＥＤランプやレーザー光源、白色のラン
プ光源にシャッターを組合わせたものなど用いることが
できる。照明装置３は光源１から出た光を均一に画像表
示素子４に照射するものであり、フライアイレンズ、拡
散板、コンデンサレンズなどから構成される。画像表示
素子４は、入射した均一照明光を空間光変調して出射す
るもので、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。

【００２０】光源駆動手段２で制御されて光源１から放
出された光は、照明装置３の拡散板により均一化された
照明光となり、コンデンサレンズにより画像表示素子４
をクリティカル照明する。ここでは、画像表示素子４の
一例として透過型液晶ライトバルブを用いている。この
液晶ライトバルブ４で空間光変調された照明光は、画像
光として投射レンズ９で拡大されスクリーン１０に投射
される。ここで、液晶ライトバルブ４の後方に配置され
た光路偏向装置６によって画像光が画素の配列方向に任
意の距離だけシフトされる。

【００２１】図１の構成では、液晶ライトバルブ４の直
後に光路偏向装置６を設置しているが、この位置には限
定されず、スクリーンの直前などでも良い。但し、スク
リーン付近に設置する場合、光路偏向装置６を構成する
光路偏向手段（例えば液晶光偏向素子）の大きさや電極
ピッチなどは、その位置での画面サイズや画素サイズに
応じて設定される。いずれの場合でも、シフト量は画素
ピッチの整数分の１であることが好ましい。画素の配列
方向に対して２倍の画像増倍を行う場合は画素ピッチの
１／２にし、３倍の画素増倍を行う場合は画素ピッチの
１／３にする。この光路偏向装置６を構成する光路偏向
手段を画素配列方向の縦横二次元に用いることにより
（例えば光路偏向装置６として、２倍の画像増倍を行う
光偏向素子を二枚用いることにより）、図２のように見
かけ上の画素４倍の効果が得られ、使用した液晶ライト
バルブ４の解像度以上の高精細な画像を表示することが
できる。また、光路偏向装置６の構成によってシフト量
が大きくなる場合には、シフト量を画素ピッチの「整数
倍＋整数分の１」の距離に設定しても良い。いずれの場
合も、画素のシフト位置に対応したサブフィールドの画
像信号で液晶ライトバルブ４を駆動する。

【００２２】図１の構成では、単板の透過型液晶ライト
バルブと単色ＬＥＤランプを用いた単色の画像表示装置
を示したが、三源色の光源／照明装置と３枚の画像表示
素子を用いて、三原色の画像を混合してフルカラー画像
を表示させることもできる。また、単板の画像表示素子
を時間順次に三原色光で照明するフィールドシーケンシ
ャル方式でもフルカラー画像を表示することができる。
この時、三色の光源からの光路をクロスプリズムで混合
して照明しても良いし、白色ランプ光源と回転カラーフ
ィルターの組み合わせて時間順次の三原色光を生成して
も良い。

【００２３】本発明では、光路偏向装置６で縦横二方向
に画素増倍を行うことを特徴としており、具体的には図
３に示すような構成の光路偏向装置６を用いる。この光
路偏向装置６は、光路を図１の紙面に垂直な方向（図３
のＳX 方向）にシフトさせる第一の光路偏向手段６ａ
と、図１の紙面の上下方向（図３のＳY 方向）にシフト
させる第二の光路偏向手段６ｂと、その間に設けた偏光
面回転手段６ｃから成る。本発明では光路偏向装置６と
して、電圧印加によって屈折率分布の制御が可能な液晶
セルを画素の二次元的な配列方向に対して一枚づつ合計
二枚の光路偏向手段（光偏向素子）６ａ，６ｂを用い、
画像表示素子４の見かけ上の画素数を増倍して表示する
画像表示装置であり、前記第一、第二の光路偏向手段
（光偏向素子）６ａ，６ｂのそれぞれが、二枚の基板
と、少なくとも一方の基板上に画素ピッチに対応して形
成したライン電極アレイと、該二枚の基板間に電圧印加
によって屈折率分布の制御が可能な液晶層と、少なくと
も一方の液晶層界面に接して設けられ液晶分子方向を規
制する配向膜とを有している。そして、本発明の画像表
示装置では、表示駆動手段５と同期してライン電極アレ
イへの電圧印加状態を変化させる光路偏向駆動手段７に
おいて、画素の二次元的な配列方向に対して、第一の画
素配列方向に沿って光路の偏向または焦点位置の移動が
可能な第一の光路偏向手段（光偏向素子）６ａと、第二
の画素配列方向に沿って光路の偏向または焦点位置の移
動が可能な第二の光路偏向手段（光偏向素子）６ｂを有
し、該光路偏向手段（光偏向素子）を構成する基板の少
なくとも一方の基板を配向処理し、配向膜の配向処理方
向を第一の光路偏向手段（光偏向素子）６ａにおける液
晶のライン電極に対する配向処理方向と、第二の光路偏
向手段（光偏向素子）６ｂにおける液晶のライン電極に
対する配向処理方向を一致させることを特徴としている
（請求項１，８）。この場合、仮に、配向膜が各光路偏
向手段（光偏向素子）６ａ，６ｂにおいて液晶層の両側
に設けられ、これらの配向方向が異なる場合において
も、第一及び第二の光路偏向手段（光偏向素子）６ａ，
６ｂにおいては、互いに液晶層の両側に対応する配向膜
が設けられ、各配向膜の配向処理方向が同一の方向とな
るように設定されることを意味する。

【００２４】液晶セル基板の材質としては、ガラス、プ
ラスチック等を使用できる。電極の材質としては、ＩＴ
Ｏ、Ｃｒ等が利用できる。電極層は液晶層側になるよう
に設置する。また、使用する基板自身が導電性を有して
いる場合は、基板を電極としても利用することができ
る。少なくとも一方の基板側では、ライン電極が画素ピ
ッチに対応してアレイ状に形成されている。ここで、ラ
イン電極アレイのピッチは画素ピッチと一対一で対応し
ている場合に限らず、所望の屈折率分布を得るために、
画素ピッチの整数倍あるいは整数分の１に一致させる場
合もある。また、複数本のライン電極を一組として、そ
の組を画素ピッチに対応させる場合も有り得る。

【００２５】ライン電極の液晶層に接する面は、液晶分
子が配向するように処理されており、配向処理には、Ｔ
Ｎ液晶、ＳＴＮ液晶等に用いられるポリイミド等の通常
の配向膜が利用できるが、配向処理としてラビング処理
等を施すことが好ましい。また、配向処理として光配向
を用いることにより、配向膜への汚染や静電気の発生が
起こらないため、工程の清潔性が維持でき液晶の均一性
が高まるため、高精細な綺麗な画像が得られより好まし
い（請求項７，８）。

【００２６】配向処理方向は第一の光路偏向手段（光偏
向素子）６ａにおける液晶のライン電極に対する配向処
理方向と、第二の光路偏向手段（光偏向素子）６ｂにお
ける液晶のライン電極に対する配向処理方向を一致させ
ることで、二つのディバイス間で電圧に対する液晶の動
作が同様となるので液晶駆動方法が単純となる。また、
第一と第二の光路偏向手段（光偏向素子）６ａ，６ｂは
同一のディバイスでよく、ディバイス作成時間の短縮、
コストダウンが図れる（請求項１，８）。さらに、配向
処理方向をライン電極のライン方向と略平行とすること
により、より低電圧で必要な屈折率分布が達成されるた
め好ましい。これは、図４に示すように、液晶に電圧を
印加した際、電極の直下にない液晶分子の配向がねじれ
を伴った配向となるため屈折率変化が強くなることによ
る（請求項２，８）。また、配向処理方向をライン電極
のライン方向から４５°以上１３５°以下とすることに
より、液晶のねじれ方向が一様となり易いためディスク
リネーションが少なくなり高精細な画像に適し好ましい
（請求項３，８）。

【００２７】また、配向処理を片面はホモジニアス、他
面は垂直配向となるように処理することにより、液晶を
ハイブリッド型に配向させることで液晶のねじれ方向が
一様となり易いため、ディスクリネーションが少なくな
り高解像度の表示が可能となる（請求項６，８）。

【００２８】液晶材料としては、一般的なネマチック液
晶を用いることができるが、複屈折Δｎや誘電異方性Δ
εが大きい方が好ましい。特に、液晶材料の常光屈折率
がガラス基板の屈折率に近い１．５〜１．６程度で、異
常光屈折率が１．７〜１．８程度と大きいことが好まし
い。液晶層の厚さは基板間のスペーサ部材の厚さよって
設定し、ΔｎやΔεに応じて所望の光路偏向量や応答速
度が得られるように最適化される。さらに、液晶層中に
高分子を含ませることにより、ディスクリネーションが
減少し、さらに、セル駆動速度が上がるためスムーズな
動画にも対応できる画像素子となる。これは、液晶と高
分子の接触面積が広く、液晶に対する高分子の配向規制
力が強いため、液晶の電界に対する応答速度を大幅に高
速化できるためである。液晶としては、例えば図１５に
一覧で示す化学式（ａ）〜（ｇ）のような構造の光硬化
型の高分子液晶が上げられるが、通常の高分子でも良
く、これらに限定されない（請求項４，８）。

【００２９】以下に光路偏向装置６に用いられる単一の
光偏向素子の動作説明をする。実際には以下に説明する
光偏向素子を二枚用いて光路偏向装置６を構成し、画素
増倍させる。図５は液晶光偏向素子の構成、動作の説明
図であり、図５の（ａ）は液晶セルの非動作時の液晶配
向状態を模式的に示している。この図５（ａ）の例で
は、無電界では液晶層１３の液晶分子が基板１１ａ，１
１ｂに沿って平行になるようにホモジニアス配向処理さ
れている。この図では液晶分子の長軸が紙面の左右方向
になるような配向処理を想定している。上側の基板１１
ｂには電極ライン１２ｂがアレイ状に形成されている。
この例では、間隔の広い２本の電極ラインを一組とし
て、画素一つに対応させる。電極間の間隔が狭い部分は
画素間の境界部に対応する。下側の電極１２ａは基板１
１ａの全面に形成されているが、上側基板１１ｂと対称
なアレイ電極でも良い。

【００３０】図５の（ｂ）（動作状態）は黒で着色し
て表示した電極ラインにのみ閾値以上の電圧を印加した
場合を示す。電圧を印加した電極部では電界によって垂
直に配向し、無印加の電極部では水平に配向したままに
なる。この液晶セル内部の不均一電界による配向方向の
分布によって異常光に対する屈折率分布が生じる。紙面
に平行な偏光面を持つ直線偏光を入射する場合、液晶分
子長軸が基板に垂直に配向するにしたがって実効的な屈
折率が小さくなり、図６の実線（状態）のような屈折
率分布の影響を受ける。状態の画素の中心部に入射し
た偏光は屈折率の傾斜による屈折効果によって図の右側
に偏向される。

【００３１】次に、図５の（ｃ）(動作状態)のように
電圧を印加する電極を切換えると、液晶分子の配向状態
も変化し、図６の破線のような屈折率分布に変化する。
状態の画素の中心部に入射した偏光は屈折率の傾斜に
よるレンズ効果によって図の左側に偏向される。この時
の変化速度は、液晶材料の物性や電界によって最適化さ
れる。画素シフト方式では、サブフレームの時間が１０
ｍｓｅｃ以下とすることが好ましいため、応答時間とし
ては数ｍｓｅｃ以下が要求される。ネマチック液晶を用
いた場合には２周波駆動法または液晶層に高分子を混合
する事により高速応答化しても良い。２周波駆動法を用
いる場合には、一つの電極ラインに駆動周波数の異なる
電圧が印加できる駆動手段を用いる必要がある。いずれ
かの方法で、状態とを液晶ライトバルブに表示する
サブフレームの駆動タイミングに合わせて切換えること
で、見かけ上の画素増倍作用を得ることができる。

【００３２】図７では液晶ライトバルブの四つの画素か
ら出射して来た光が紙面下側から液晶セルに入射する場
合の模式図を示している。例えば、第一のサブフレーム
で四つの画素がそれぞれの状態の時、液晶セル
を図５（ｂ）の動作状態にすると各画素からの光は右
側に偏向する。第二のサブフレームでは四つの画素をそ
れぞれの状態に切換え、それに同期して液晶セ
ルを図５（ｃ）の動作状態に切換えると、各画素から
の光は左側に偏向する。液晶セル中で斜めに進んだ光
は、サブフレームを数十Ｈｚから数百Ｈｚで切換えるこ
とで、液晶セル上では見かけ上と並ん
だ八つの画素となる。また、液晶セルから出射した光が
投射光学系の光軸に対して平行になるような光学素子を
設けても良い。

【００３３】次に図８は画素縮小機能を備える液晶光偏
向素子の構成、動作の説明図である。図８の（ａ）は液
晶セルの非動作時の液晶配向状態を模式的に示してい
る。この図８（ａ）の例では、液晶セルの上側の基板１
１ｂに画像表示素子の画素ピッチと同じピッチで電極ア
レイ１２ｂが形成されている。各電極の幅は特に限定さ
れないが、液晶セル内の所望の電界強度分布に応じて設
定される。図８の（ｂ）（動作状態）では等間隔の電
極の交互に閾値以上の電圧を印加している。この電圧印
加により前述の説明のように液晶層１３に屈折率分布が
生じる。この例では図５に比べて電圧を印加する電極の
間隔が大きく、屈折率分布も図９の実線（状態）のよ
うにピッチが比較的大きな凸レンズ状になっている。こ
の場合、画像表示素子の２画素に対して一つの凸レンズ
効果を持たせることが特徴である。

【００３４】ここで、図７と同様な説明図を図１０に示
す。本実施例では液晶セルに入射する入射側画素のサイ
ズは比較的大きく設定される。例えば、液晶セルが図８
（ｂ）の状態の時、四つの画素に第一のサブフレーム
としての状態を表示すると、図９の実線の屈折
率分布によってと、とがそれぞれ縮小される。
この時、図１０の上部に実線で示した出力側画素のよう
に、画素ピッチは一定でなくなる。次に第二のサブフレ
ームの表示タイミングに合わせて、図８（ｃ）（状態
）のように電圧を印加する電極を切換えると、屈折率
分布は図９の破線のように切換わる。ここで、第二のサ
ブフレームとしての状態を表示すると、図１０
の上部の破線で示した位置に縮小された画素が移動す
る。サブフレームを数十Ｈｚから数百Ｈｚで切換えるこ
とで、液晶セル上では見かけ上と変則
的に並んだ八つの画素となる。この様な変則的な画素シ
フトによる表示画像が正常な画像として形成されるよう
に、画像表示素子上でサブフィールド画像のデータを補
正して表示する。この構成では、簡単な電極構成で、液
晶レンズの集光による画素縮小効果と、液晶レンズ形成
位置の切換えによる画素シフト効果を一つの液晶セルで
両立できる。また、図１１には液晶をハイブリッド型に
配向させたときの構成、動作の概略説明図を示した。

【００３５】図１０の構成では、光路が液晶レンズによ
り集光された非平行光であるため、液晶セルの出射側か
らの位置によって、画素サイズが変化してしまう。例え
ば、投射光学系を用いずに液晶セルの出射側に拡散板な
どを置いて直接画像を観察するような場合、液晶セルと
拡散板の位置がずれると見かけ上の画素サイズが変わっ
てしまう。また、拡大光学系を用いる場合でも、レンズ
設計の点から液晶セルからの出射光は平行であることが
好ましい。そこで、本発明の他の構成では、液晶セルか
ら出射した光が投射光学系の光軸に対して平行になるよ
うな光学素子を設ける。この光学素子は、液晶レンズア
レイの特性が凸レンズの場合、その光路を平行光にもど
すような凹レンズアレイであることが好ましい。例え
ば、図１２は光路偏向手段の液晶セルの出射側に凹レン
ズアレイを設置した例を示す説明図であり、図１２に示
すように、凹レンズアレイは入射側の画素ピッチに等し
く、入射側画素位置に対して半画素分ずらした位置に設
置することが好ましい。

【００３６】図５や図８では上部基板１１ｂの電極１２
ｂのみアレイ状に形成しているが、図１３に示す液晶光
偏向素子の構成例のように、上下両基板１１ａ，１１ｂ
の電極１２ａ，１２ｂをアレイ状に形成しても良い。ま
た、図１４に示す液晶光偏向素子の構成例のように、上
下両基板１１ａ，１１ｂの電極１２ａ，１２ｂの間に、
斜線部で示すような補助電極アレイ１４を追加し、液晶
層１３内の電界分布を調整するために補助的に電圧を印
加しても良い。図１４では一画素に対して補助的な電極
アレイ１４を１本づつ追加しているが、より細かく屈折
率分布を調整するために複数本づつ追加して印加電圧を
段階的に変化させても良い。

【００３７】ここまでの構成では、一つの光偏向素子
（液晶セル）を用いて一方向の画素増倍を行う説明を行
ったが、本発明では、二つの光偏向素子（液晶セル）を
用いて縦横二方向に画素増倍を行うことを特徴とし、各
光路偏向手段としての液晶セルの配向処理方向が各液晶
セルのライン電極に対して同方向にされているため、液
晶の配列方向が９０°ずれている。このため光路偏向装
置６としては、図３に示したように、二つの光偏向素子
（液晶セル）６ａ，６ｂの間に偏光面回転手段６ｃを設
ける必要がある。この偏光面回転手段６ｃとしては、Ｔ
Ｎ液晶セルや強誘電性液晶セル、半波長板、ファラデー
回転子などを用いることができる。液晶セルの場合は電
界印加によるスイッチングをする必要は無いので、電極
は設けなくても良いが、基板表面の配向処理やその方向
性は最適化する必要がある。さらに、液晶として高分子
液晶を用いることで基板が必要で無くなるため、素子を
薄くすることができる。ここで高分子液晶とは、液晶層
に高分子と液晶を含むものを指す（請求項５）。

【００３８】また、半波長板など波長依存性がある場合
は、ダイクロイックミラーなどで色毎に光路を分離して
各色毎の半波長板を設け、再び合成しても良い。このよ
うに光路偏向装置６として、二方向への光路偏向手段
（光偏向素子）６ａ，６ｂと、その間に偏光面回転手段
６ｃを設けることで、縦横二方向に見かけ上の画素数が
増倍した高精細な画像を表示することができる。

【００３９】

【実施例】次に、本発明の具体的な実施例を説明する。 （実施例１）図１，３に示すような構成の画像表示装置
を作成した。光源１としてＬＥＤランプ、画像表示素子
４として対角０．９インチＸＧＡ（１０２４×７６８ド
ット）のポリシリコンＴＦＴ液晶パネルを用いた。画素
ピッチは縦横ともに約１８μｍである。光路偏向装置６
の第一、第二の光路偏向手段（光偏向素子）６ａ，６ｂ
として、ライン電極に対し同方向に配向処理された液晶
マイクロレンズを２つ作成し、互いの配向処理方向が直
交するように配置し、さらに、偏光面回転手段６ｃとし
て、偏向面回転素子を二つの光路偏向手段（光偏向素
子）６ａ，６ｂの間に挟んで配置した。この光路偏向装
置６の駆動方式として、画像の縦横方向に４倍の画素増
倍を行うためには、スイッチング時間を１ミリ秒以下と
高速に切換える必要があるため、ネマチック液晶セルの
二周波駆動方式を採用した。また、第一、第二の光路偏
向手段６ａ，６ｂである二枚の液晶マイクロレンズ、お
よび偏光面回転手段６ｃである偏向面回転素子は以下の
ように作成した。

【００４０】液晶マイクロレンズ：薄いガラス基板（３
ｃｍ×４ｃｍ、厚さ０．１０ｍｍ）上のＩＴＯ蒸着膜を
エッチングして、幅１０μｍ、ピッチ１８μｍのＩＴＯ
ラインを形成した。このＩＴＯラインの交互に同一電圧
を印加できるようにくし形電極とした。ガラス基板のＩ
ＴＯ側に配向膜としてＡＬ３０４６−Ｒ３１（ＪＳＲ社
製）をスピンコートで形成し、ローラーラビング装置で
配向処理した。ラビング方向はＩＴＯ電極ラインのライ
ン方向と平行とした。この二枚のガラス基板の間の周辺
部に４μｍ厚のスペーサを挟み、上下基板のＩＴＯライ
ン位置が一致するように張り合わせて空セルを作製し
た。このセルの中に、ネマティック液晶を常圧下で注入
し液晶マイクロレンズを作成した。

【００４１】偏向面回転素子：薄いガラス基板（３ｃｍ
×４ｃｍ、厚さ０．１５ｍｍ）上に配向膜としてＡＬ３
０４６−Ｒ３１（ＪＳＲ社製）をスピンコートで形成
し、ローラーラビング装置で配向処理した。二枚のガラ
ス基板の間の周辺部に３μｍ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、ネマティック液晶（メ
ルク社、ＺＬＩ−２４７１）を常圧下で注入し、液晶分
子の配向が９０度捻じれたＴＮ液晶セルを作成した。

【００４２】本実施例の画像表示装置では、光路偏向装
置６の第一の光路偏向手段６ａと第二の光路偏向手段６
ｂが同一方向に配向処理されているため、第一の光路偏
向手段６ａと第二の光路偏向手段６ｂは同一のディバイ
スでよく、ディバイス作成時間の短縮、コストの点で有
利となった。また、ライン電極に対する液晶の配列方向
が二つのセルで同じため、電圧に対する液晶マイクロレ
ンズの焦点位置の依存性が二つのセルで同一であるの
で、駆動電圧の制御が簡単であった。さらに、ラビング
方向がＩＴＯ電極のライン方向と平行となっており、比
較的低電圧で大きな屈折率変化が得られた（請求項１，
２，８）。

【００４３】（実施例２） （１）実施例１の液晶マイクロレンズの作成において、
ラビング方向をＩＴＯ電極のライン方向から４０°とし
た以外は全く同様に画像表示装置を作成した。この画像
表示装置をサンプル１とする。 （２）実施例１の液晶マイクロレンズの作成において、
ラビング方向をＩＴＯ電極のライン方向から４５°とし
た以外は全く同様に画像表示装置を作成した。この画像
表示装置をサンプル２とする。 （３）実施例１の液晶マイクロレンズの作成において、
ラビング方向をＩＴＯ電極のライン方向から７５°とし
た以外は全く同様に画像表示装置を作成した。この画像
表示装置をサンプル３とする。 （４）実施例１の液晶マイクロレンズの作成において、
ラビング方向をＩＴＯ電極のライン方向から９０°とし
た以外は全く同様に画像表示装置を作成した。この画像
表示装置をサンプル４とする。

【００４４】サンプル１から４までの画像表示装置の画
像を目視評価した。ラビング方向をＩＴＯ電極のライン
方向から４５°以上としたサンプル２，３，４の画像は
液晶配向方向が一定に決まりやすいためディスクリネー
ションが少なく、ラビング方向をＩＴＯ電極のライン方
向から４５度より小さいサンプル１よりもコントラスト
が良く見やすかった（請求項３，８）。

【００４５】（実施例３）実施例１の液晶マイクロレン
ズの作成において、同様な基板に配向材料としてベンゾ
フェノン骨格を持つポリイミドをスピンコートし、３３
０ｎｍの偏光を５分間照射することにより光配向処理を
行った以外は全く同様に画像表示装置を作成した。本実
施例ではラビング処理を行わずに配向処理を行ったの
で、不純物によるディスクリネーションが全く起こらず
極めて均一な液晶配向がなされ、高精細画像が得られた
（請求項７，８）。

【００４６】（実施例４）実施例１の液晶マイクロレン
ズの作成方法を変更した以外は全く同様に画像表示装置
を作成した。駆動方式は通常の単一周波数での駆動を行
った。液晶マイクロレンズの作成では、実施例１により
作成した空セルに、液晶として液晶性骨格を部分構造と
して有す光硬化高分子のプレポリマー（２０重量％）を
ネマティック液晶（メルク社、ＺＬＩ−２４７１）と混
合し毛細管法によりセル中に注入した。液晶性骨格を部
分構造として有する光硬化型高分子のプレポリマーは図
１５に示す化学式（ａ），（ｄ），（ｇ）の物質の混合
物を用い、それぞれの割合がa：ｄ：ｇ＝４８：４８：
４とした。また、この中に、光重合開始剤（ＩＲＧ−６
５１、チバガイギー社）を上記重合性液晶に対し１ｗｔ
％混合した。このプレポリマーは２０ｍＷ／ｃｍ^２の強
度の紫外線を１分間室温で照射し高分子化した。

【００４７】本実施例では、ラビング方向をＩＴＯ電極
のライン方向から０°となっており、比較的低電圧で大
きな屈折率変化が得られる構成となっているが、液晶の
みであるとディスクリネーションが発生しやすい構成と
なっている。しかし、高分子を混合したことにより液晶
の配向方向に規制力が働きディスクリネーションの発生
が抑えられ高品質の画像が得られた。さらに、液晶と高
分子の接触面積が広く、液晶に対する高分子の配向規制
力が強いため、液晶の電界に対する応答速度を大幅に高
速化でき、二周波駆動を必要とせず、単一の周波数での
駆動で十分なセルの応答速度が得られ画像表示ができた
（請求項４，８）。

【００４８】（実施例５）実施例１の偏向面回転素子の
作成方法を変更した以外は全く同様に画像表示装置を作
成した。偏向面回転素子は、液晶として液晶性骨格を部
分構造として有す光硬化高分子のプレポリマー（図１５
の化学式（ａ），（ｄ），（ｇ）の物質の混合物）を用
い、それぞれの割合がa：ｄ：ｇ＝４８：４８：４とし
た。また、この中に、光重合開始剤（ＩＲＧ−６５１、
チバガイギー社）を上記重合性液晶に対し１ｗｔ％混合
した。該プレポリマーは２０ｍＷ／ｃｍ^２の強度の紫外
線を５分間室温で照射し高分子化した。液晶層が硬化し
た後、基板をポリマーから取り除き偏向面回転素子とし
た。本実施例では、液晶をポリーマー化することで基板
を取り除くことができるためディバイスの薄型化が可能
となった（請求項５，８）。

【００４９】（実施例６）実施例１の液晶マイクロレン
ズの作成方法を変更した以外は全く同様に画像表示装置
を作成した。液晶マイクロレンズの一方のガラス基板の
ＩＴＯ側に配向膜としてＡＬ３０４６−Ｒ３１（ＪＳＲ
社製）をスピンコートで形成し、ローラーラビング装置
で配向処理した。ラビング方向はＩＴＯ電極のライン方
向から０°とし、対向電極のＩＴＯ側にＪＡＬＳ−２０
２１−Ｒ２（ＪＳＲ社製）を用いて垂直配向処理を行っ
た。この二枚のガラス基板の間の周辺部に４μｍ厚のス
ペーサを挟み、上下基板のＩＴＯライン位置が一致する
ように張り合わせて空セルを作製した。このセルの中
に、ネマティック液晶を常圧下で注入し液晶マイクロレ
ンズを作成した。本実施例では、液晶がハイブリッド型
に配向されているので電圧印加時の液晶のねじれ方向が
一様となり易くディスクリネーションが少なく高解像度
の表示ができた（請求項６，８）。

【００５０】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１記載の光
路偏向装置においては、一対の光路偏向手段（光源側よ
り第一の光路偏向手段（光偏向素子）と第二の光路偏向
手段（光偏向素子））が同一方向に配向処理されている
ため、第一の光路偏向手段（光偏向素子）と第二の光路
偏向手段（光偏向素子）は同一のディバイスでよく、デ
ィバイス作成時間の短縮となる。また、ライン電極に対
する液晶の配列方向が二つのセルで同一となるため、二
つのセルでの電圧印加をほぼ同様に行うことができる。

【００５１】請求項２記載の光路偏向装置においては、
請求項１の構成及び効果に加えて、電界を加えたときの
屈折率変化が大きいため少ない電圧で動作が可能とな
る。請求項３記載の光路偏向装置においては、請求項１
の構成及び効果に加えて、液晶配向方向が一定に決まり
やすいためディスクリネーションが起こりずらいので、
高精細画像が得られる。また、ライン方向から４５°よ
り小さい場合、または１３５°より大きい場合には、デ
ィスクリネーションが起こりやすい。請求項４記載の光
路偏向装置においては、請求項１の構成及び効果に加え
て、高速応答が可能で、高分子で囲まれているためディ
スクリネーションが起こりずらいので、高精細な動画像
が得られる。

【００５２】請求項５記載の光路偏向装置においては、
請求項１の構成及び効果に加えて、素子の薄型化が可能
となる。請求項６記載の光路偏向装置においては、請求
項１の構成及び効果に加えて、ディスクリネーションが
起こりずらいので、高精細な画像が得られる。請求項７
記載の光路偏向装置においては、請求項１の構成及び効
果に加えて、配向膜への汚染や静電気の発生が起こらな
いため、工程の清潔性が維持でき液晶の均一性が高まる
ため、高精細で綺麗な画像が得られる。

【００５３】請求項８記載の画像表示装置においては、
光路偏向装置として、請求項１〜７のいずれか一つに記
載の光路偏向装置を備えたことにより、請求項１〜７の
いずれかの効果が得られ、機械的な振動機構を設けるこ
となく、比較的簡単な電極構成で電気光学的な効果によ
り光路シフトを行い、光の利用効率を低下させることな
く、見かけ上の画素増倍による高精細画像を得ることが
でき、表示品質を向上させることができる。また、画像
表示システムとして簡単な構成とすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態を示す画像表示装置の構成
説明図である。

【図２】図１に示す画像表示装置の画素の表示例であ
り、元の画素に対して見かけ上の画素が４倍となった例
を示す図である。

【図３】図１に示す画像表示装置における２方向増倍用
の光路偏向装置の配置、構成例を示す図である。

【図４】光路偏向装置の光偏向素子に用いられる液晶セ
ルの一例を示す図であり、ライン電極の法線方向と９０
°の方向に配向処理した場合の液晶配向状態の説明図で
ある。

【図５】光路偏向装置に用いられる液晶光偏向素子の一
例を示す図であって、液晶光偏向素子の構成、動作の説
明図である。

【図６】図５に示す液晶光偏向素子の液晶セル内の屈折
率分布の変化を示す図である。

【図７】図５に示す液晶光偏向素子の液晶セルによる画
素位置のシフトの説明図である。

【図８】光路偏向装置に用いられる液晶光偏向素子の別
の例を示す図であって、画素縮小機能を備える液晶光偏
向素子の構成、動作の説明図である。

【図９】図８に示す液晶光偏向素子における液晶セル内
の屈折率分布の変化を示す図である。

【図１０】図８に示す液晶光偏向素子の液晶レンズによ
る画素縮小効果と画素シフト効果の説明図である。

【図１１】光路偏向装置に用いられる液晶光偏向素子の
さらに別の例を示す図であって、ハイブリッド配向させ
たときの液晶の構成、動作の説明図である。

【図１２】光路偏向手段に光束平行化手段として凹レン
ズアレイを設置した場合の動作の説明図である。

【図１３】光路偏向装置に用いられる液晶光偏向素子の
さらに別の例を示す構成説明図である。

【図１４】光路偏向装置に用いられる液晶光偏向素子の
さらに別の例を示す構成説明図である。

【図１５】光硬化型の高分子液晶の構造を表す化学式を
一覧で示す図である。

【符号の説明】

１：光源 ２：光源駆動手段 ３：照明装置 ４：画像表示素子 ５：表示駆動手段 ６：光路偏向装置 ６ａ：第一の光路偏向手段（光偏向素子） ６ｂ：第二の光路偏向手段（光偏向素子） ６ｃ：偏向面回転手段 ７：光路偏向駆動手段 ８：画像表示制御回路 ９：投射レンズ １０：スクリーン １１ａ，１１ｂ：基板 １２ａ：電極（または電極アレイ） １２ｂ：電極アレイ １３：液晶層 １４：補助電極アレイ

フロントページの続き (72)発明者 杉本 浩之 東京都大田区中馬込１丁目３番６号・株式 会社リコー内 (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 (72)発明者 鴇田 才明 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 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 Ｆターム(参考） 2H088 EA45 EA47 GA02 GA06 HA03 HA24 JA05 JA17 KA06 KA26 MA03 MA06

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】画像表示装置に用いられ、画像表示素子の
   画素の２次元的な配向方向に対応して一対に設けられ各
   画素からの出射光の光路を偏向する光偏向素子よりなる
   光路偏向手段を有する光路偏向装置であって、 前記一対の光路偏向手段の光偏向素子がそれぞれ、二枚
   の基板と、少なくとも一方の基板上に画素ピッチに対応
   して形成したライン電極アレイと、該二枚の基板間に設
   けられ電圧印加によって屈折率分布の制御が可能な液晶
   層と、少なくとも一方の液晶層界面に接して設けられ液
   晶分子方向を規制する配向膜とを有し、それぞれの光偏
   向素子においてライン電極に対する配向膜の配向処理方
   向が同一であることを特徴とする光路偏向装置。
2. 【請求項２】請求項１記載の光路偏向装置において、 前記光偏向素子の配向膜の配向処理方向が、それぞれラ
   イン電極のライン方向と略平行であることを特徴とする
   光路偏向装置。
3. 【請求項３】請求項１記載の光路偏向装置において、 前記光偏向素子の配向膜の配向処理方向をライン電極の
   ライン方向から４５°以上１３５°以下とすることを特
   徴とする光路偏向装置。
4. 【請求項４】請求項１記載の光路偏向装置において、 前記光偏向素子の液晶層に高分子を含むことを特徴とす
   る光路偏向装置。
5. 【請求項５】請求項１記載の光路偏向装置において、 前記一対の光路偏向手段の間に、直線偏光の偏光面を第
   一の画素配列方向から第二の画素配列方向に回転させる
   高分子液晶よりなる偏光面回転手段を設けたことを特徴
   とする光路偏向装置。
6. 【請求項６】請求項１記載の光路偏向装置において、 前記光偏向素子の一方の基板が垂直配向処理されている
   ことを特徴とする光路偏向装置。
7. 【請求項７】請求項１記載の光路偏向装置において、 前記光偏向素子の配向膜が、光照射によって配向規制力
   を生じ得るものであることを特徴とする光路偏向装置。
8. 【請求項８】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した画像表示素子と、該画像表示素
   子を照明する光源及び照明装置と、前記画像表示素子に
   表示した画像パターンを観察するための光学装置と、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
   で形成する表示駆動手段と、前記画像表示素子の画素の
   ２次元的な配向方向に対応して一対に設けられ各画素か
   らの出射光の光路を偏向する光偏向素子よりなる光路偏
   向手段を有する光路偏向装置とを備え、サブフィールド
   毎の光路の偏向状態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、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画像表示装置にお
   いて、 前記光路偏向装置として、請求項１〜７のいずれか一つ
   に記載の光路偏向装置を備えたことを特徴とする画像表
   示装置。