JP2004286938A - 光偏向装置および画像表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】光偏向装置において、液晶層の面方向に平行な方向に作用する電界を広範囲に亘って発生させ、光損失を低減するとともに、装置の小型化や装置コストの低減を図る。
【解決手段】液晶層８を狭持する一対の基板５の少なくとも一方に、平行に配列された複数のライン電極１０を設け、各ライン電極１０の一端側を抵抗体３に接続し、この抵抗体３に対してライン電極１０の配列方向に電圧を印加することで、抵抗体３においてライン電極１０の配列方向に沿って一方向に勾配を有する電位勾配を発生させる。これにより、各ライン電極１０の電位を電位勾配に応じてそれぞれ異ならせ、隣り合うライン電極１０間に電圧を印加することができ、液晶層８の面方向に平行な方向に作用する電界を広範囲に亘って発生させることができる。
【選択図】 図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光偏向装置および画像表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、液晶材料を用いて、入射光を偏向させて出射するようにした各種光偏向装置が提案されている。光偏向装置は、例えば、プロジェクションディスプレイ等の電子ディスプレイ装置に適用される。
【０００３】
例えば、所定間隔を開けて対向配置した一対の基板間にスメクチックＡ相の強誘電性液晶を封入し、互いの基板に対向する面に垂直配向処理を施すことで液晶分子を基板に対して垂直配向させ、スメクチック層と平行な方向に対向配置した電極対に交流電界を印加することで、スメクチックＡ相の強誘電性液晶に作用する電傾効果によって液晶分子を傾斜させ、入射光を偏向させて出射するようにした光偏向装置がある（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
また、例えば、ライン形状有する複数の透明な導電電極をこの導電電極よりも高い抵抗値を有する接続用ストイプ電極で束ねて一方の基板に設け、他方の基板に導電電極に対向する共通電極を設け、この接続用ストライプ電極に電圧を印加する事により広範囲に亘って電界をかけるようにした光偏向装置がある（例えば、特許文献２、特許文献３参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開平９−１３３９０４号公報
【特許文献２】
特開２０００−２１４４２９公報
【特許文献３】
特開平１０−２２１７０３号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１に記載された技術では、基板の面方向に対して平行に電界を発生させることができるが、広い範囲においては十分な電界をかけきれないという問題がある。このため、入射光を十分に利用することができず、光損失が発生する。
【０００７】
一方、特許文献２，３に記載された技術では、広範囲に亘って電界をかけることが可能となるが、電界方向が基板の対向方向であり、基板間に封入されることで層状態となっている液晶の層方向に電界をかけることができない。このため、液晶層全域に亘って、均一な電界をかけることが困難である。また、特許文献２，３に記載された技術では、配線数が多くなりがちで構造が複雑化するため、光偏向装置の小型化や製造コストの低減を図ることが困難である。
【０００８】
本発明の目的は、光偏向装置において、液晶層の面方向に平行な方向に作用する電界を広範囲に亘って発生させ、光損失を低減するとともに、装置の小型化や装置コストの低減を図ることである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明の光偏向装置は、平行に配列された複数のライン電極が少なくとも一方に設けられた一対の基板と、前記各ライン電極の一端側が電気的に接続された抵抗体と、前記一対の基板間に設けられた液晶層と、前記抵抗体に対して前記ライン電極の配列方向に電圧を印加する電圧印加手段と、を具備する。
【００１０】
したがって、抵抗体に電圧を印加することで、抵抗体においてライン電極の配列方向に沿って一方向に勾配を有する電位勾配を発生させ、抵抗体と各ライン電極との接続位置における電位すなわち各ライン電極の電位を電位勾配に応じてそれぞれ異ならせることで、隣り合うライン電極間に電圧を印加することができる。これによって、対をなす基板の両方にライン電極を設けたり、各ライン電極にそれぞれ電圧を印加したりすることなく、広範囲に亘り液晶層の面方向に平行な方向に作用する電界を発生させることができる。
【００１１】
請求項２記載の発明の光偏向装置は、平行に配列された複数のライン電極が設けられた一対の基板と、単一の前記基板に設けられた前記各ライン電極の一端側がそれぞれ電気的に接続された一対の抵抗体と、前記一対の基板間に設けられた液晶層と、前記各抵抗体に対して前記ライン電極の配列方向に電圧を印加する電圧印加手段と、を具備する。
【００１２】
したがって、各抵抗体に電圧を印加することで、各抵抗体においてライン電極の配列方向に沿って一方向に勾配を有する電位勾配をそれぞれ発生させ、各抵抗体において各ライン電極との接続位置における電位すなわち各ライン電極の電位を電位勾配に応じてそれぞれ異ならせることで、隣り合うライン電極間に電圧を印加することができる。これによって、対をなす基板の両方にライン電極を設けたり、各ライン電極にそれぞれ電圧を印加したりすることなく、広範囲に亘り液晶層の面方向に平行な方向に作用する電界を発生させることができる。
【００１３】
請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の光偏向装置において、前記抵抗体は、この抵抗体に接続された前記ライン電極が設けられている前記基板に設けられている。
【００１４】
したがって、互いに接続される抵抗体とライン電極とを同一基板上に設けることで、光偏向装置の小型化を図ることができる。
【００１５】
請求項４記載の発明は、請求項１、２または３記載の光偏向装置において、前記ライン電極は、前記抵抗体と前記各ライン電極との接続位置間における抵抗値が等しくなるように前記抵抗体に接続されている。
【００１６】
したがって、各ライン電極間に等しい電圧を印加することができ、液晶層における面内均一性を向上させることができる。
【００１７】
請求項５記載の発明は、請求項２記載の光偏向装置において、前記ライン電極は、前記ライン電極を前記基板の対向方向に投影することによって得られる仮想電極列において、一方の前記基板に設けられた前記ライン電極と他方の前記基板に設けられた前記ライン電極とが前記ライン電極の配列方向において交互に位置するように設けられている。
【００１８】
したがって、液晶層全体に亘って電界方向が一様な電界を発生させることができる。これによって、液晶層における面内均一性をより向上させることができる。
【００１９】
請求項６記載の発明は、請求項５記載の光偏向装置において、前記電圧印加手段は、前記各抵抗体に対して、前記ライン電極を前記基板の対向方向に投影することによって得られる仮想電極列において、各ライン電極の電位を単調に増加または減少させる電圧を印加する。
【００２０】
したがって、液晶層全体に亘って発生させる電界方向を確実に一様に揃えることができる。これによって、液晶層における面内均一性をより向上させることができる。
【００２１】
請求項７記載の発明は、請求項３、４、５または６記載の光偏向装置において、前記抵抗体と前記各ライン電極との接続位置間における抵抗値をＲとし、前記抵抗体の一端側に接続された前記ライン電極と前記抵抗体の一端との間における抵抗値をＲ’とし、前記抵抗体の他端側に接続された前記ライン電極と前記抵抗体の他端との間における抵抗値をＲ”とした場合に、前記各ライン電極は、前記抵抗体に対して、抵抗値Ｒ、Ｒ’およびＲ”がＲ＞Ｒ’＞Ｒ”≧０を満足するように接続されている。
【００２２】
したがって、液晶層全体に亘って電界を発生させ、液晶層における面内均一性を確保することができる。
【００２３】
請求項８記載の発明は、請求項７記載の光偏向装置において、前記各ライン電極は、前記抵抗体に対して、抵抗値Ｒ’およびＲ”が、Ｒ’＝（１／２）Ｒ、Ｒ”＝０を満足するように接続されている。
【００２４】
したがって、印加される電圧を有効に活用しながら、液晶層全体に亘って電界を発生させることができる。
【００２５】
請求項９記載の発明は、請求項１ないし８のいずれか一に記載の光偏向装置において、前記抵抗体は、前記ライン電極の抵抗値よりも高い抵抗値を有する。
【００２６】
したがって、ライン電極に対して、段階的な電位勾配を発生させることができる。
【００２７】
請求項１０記載の発明は、請求項１ないし８のいずれか一に記載の光偏向装置において、前記電圧印加手段は、前記抵抗体に対して、前記ライン電極間における距離１ｍｍあたり１０〜１０^４Ｖに設定された電圧を印加する。
【００２８】
したがって、絶縁破壊を起こさない範囲内で、液晶層の面方向に平行な方向に作用する電圧を印加し、液晶層を配向制御することができる。
【００２９】
請求項１１記載の発明は、請求項１ないし８のいずれか一に記載の光偏向装置において、前記各抵抗体は、消費電力が１Ｗ以下に設定されている。
【００３０】
したがって、抵抗体が発熱することにより発生する光偏向装置の動作不良や光偏向装置の破壊を防止することができる。
【００３１】
請求項１２記載の発明は、請求項１ないし８のいずれか一に記載の光偏向装置において、前記抵抗体は、比抵抗が１０^−２〜１×１０^５Ω・ｃｍに設定されている。
【００３２】
したがって、電流の流れを安定化するとともに液晶や基板への電流のリーク等の発生を防止することができる。
【００３３】
請求項１３記載の発明は、請求項１ないし８のいずれか一に記載の光偏向装置において、前記抵抗体は、Ｃｒ−ＳｉＯ材料を成膜することによって形成されている。
【００３４】
ここで、Ｃｒ−ＳｉＯ材料は、環境温度変化に対する抵抗値の依存性が少ない。
【００３５】
したがって、目的とする比抵抗を得ることができ、抵抗体の抵抗値が温度に依存して変動することを低減し、動作の安定性を向上させることができる。
【００３６】
請求項１４記載の発明は、請求項１ないし８のいずれか一に記載の光偏向装置において、前記抵抗体は、ＳｎＯ_２にＳｂをドープした材料を成膜することによって形成されている。
【００３７】
ここで、ＳｎＯ_２にＳｂをドープした材料は、光の透過率が高い。
【００３８】
したがって、目的とする比抵抗を得ることができ、抵抗体を配置することによる光利用効率の低減や、抵抗体の配置上の制限をなくすことができる。
【００３９】
請求項１５記載の発明は、請求項１ないし８のいずれか一に記載の光偏向装置において、前記抵抗体は、ＳｎＯ_２にＰをドープした材料を成膜することによって形成されている。
【００４０】
ここで、ＳｎＯ_２にＰをドープした材料は、光透過率が高いことが知られている。
【００４１】
したがって、所定の比抵抗を有し光透過率の高い抵抗体を設けることにより抵抗体の配置に関わる制限を減らすことができる。
【００４２】
請求項１６記載の発明は、請求項１ないし８のいずれか一に記載の光偏向装置において、前記抵抗体は、ＳｉＣ材料を成膜することによって形成されている。
【００４３】
ここで、ＳｉＣ材料は、耐熱性に優れている。
【００４４】
したがって、所望の比抵抗を有し、耐熱性に優れた抵抗体を得ることができる。
【００４５】
請求項１７記載の発明の画像表示装置は、画像情報にしたがって光を制御可能な複数の画素が２次元的に配列される画像表示素子と、前記画像表示素子を照明する照明手段と、前記画像表示素子が表示する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単位で前記画像表示素子を駆動する表示駆動手段と、前記画像表示素子の各画素からの出射光の光路を前記サブフィールド毎に偏向する請求項１ないし１６のいずれか一に記載の光偏向装置と、を具備する。
【００４６】
したがって、請求項１ないし１６のいずれか一に記載の発明の作用を奏する画像表示装置を得ることができる。
【００４７】
【発明の実施の形態】
本発明の第１の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００４８】
図１は本発明の第１の実施の形態の光偏向装置を概略的に示す側面図であり、図２はその正面図である。本実施の形態の光偏向装置１は、光偏向素子２と、光偏向素子２に設けられた抵抗体としての抵抗部材３に対して電圧を印加する電源４とを備えている。
【００４９】
光偏向素子２は、対向配置される一対の基板５，６を備えている。基板５，６は、光学的に透明である。基板５，６としては、ガラス、石英、プラスチックなどを用いることができ、複屈折性の無い透明材料が好ましい。基板５，６の比抵抗は１０^９〜１０^１２Ω・ｃｍオーダーに設定されている。
【００５０】
光偏向素子２における一対の基板５，６間には、基板５，６間の間隔を規定するスペーサ７が設けられている。スペーサ７は、光偏向素子２における光偏向領域外に設けられている。
【００５１】
一対の基板５，６とスペーサ７とによって囲まれる領域内には、液晶が充填されており、ここに液晶層８が形成されている。液晶層８を形成する液晶としては、スメクチックＣ相を形成可能な液晶が挙げられる。
【００５２】
各基板５，６には、互いに対向する側の面（内側面）に、液晶層８における液晶分子を基板５，６表面に対して所定方向に配向させる配向膜９がそれぞれ設けられている。配向膜９は、基板５，６の面方向（図１中紙面左右方向）に対して液晶分子を所定方向に配向させるものであれば、特に限定されるものではない。
【００５３】
光偏向素子２は、光偏向素子２に対して、図１中紙面上下方向であって図２中紙面表裏方向となる方向に入射される光を偏向して出射させる。
【００５４】
一方の基板５には、ライン形状を有する複数のライン電極１０が設けられている。各ライン電極１０は、各々が平行となるように設けられている。各ライン電極１０の抵抗値は、略均一に設定されている。ライン電極１０は、各ライン電極１０間の距離が略均等となるように設けられている。
【００５５】
ライン電極１０は、例えば、ＩＴＯ（ｉｎｄｉｕｍ−ｔｉｎ ｏｘｉｄｅ）等の透明材料によって形成されていることが好ましい。このような透明材料によってライン電極１０を形成することにより、光利用効率を向上させることができる。
【００５６】
各ライン電極１０の一端側には、抵抗部材３が接続されている。本実施の形態の抵抗部材３は、複数の単位抵抗部材３ａを直列に接続することにより構成されている。各単位抵抗部材３ａは、図２に示すように、隣り合うライン電極１０間にそれぞれ一つずつ配置されている。これにより、複数のライン電極１０が、抵抗部材３によって電気的に束ねられた状態となっている。抵抗部材３の比抵抗の最大値は、１０^５Ω・ｃｍまでの範囲内に設定されている。
【００５７】
このような比抵抗を満たす物質としては、例えば、ＣｒＳｉＯ（Ｃｒ−ＳｉＯ材料）、ＳｎＯ_２にＳｂをドープした材料、ＳｎＯ_２にＰをドープした材料、ＳｉＣ等が挙げられる。ＣｒＳｉＯを用いて生成した抵抗部材３は、温度変化に起因する抵抗値の変化が少なく、極めて安定した特性を有している。ＳｎＯ_２にＳｂをドープした材料やＳｎＯ_２にＰをドープした材料を用いて生成した抵抗部材３は、光の透過率が高く、抵抗体の配置の制限を減らすことができるという特性を有している。またＳｉＣを用いて生成した抵抗部材３は、耐熱性に優れているという特性を有している。
【００５８】
ここで、図３は、抵抗部材３とライン電極１０との接続について例示する平面図である。図３に示すように、本実施の形態の抵抗部材３は、ライン電極１０の配列方向を長手方向とする膜状の抵抗材料によって形成されており、ライン電極１０とともに基板５上に設けられている。複数のライン電極１０は、抵抗部材３とともに基板５上で櫛形形状を形成するように、抵抗部材３に接続されている。抵抗部材３の抵抗値は、ライン電極１０の抵抗値よりも高く設定されている。抵抗部材３の両端には、電源４によって電圧が印加される入力端が設けられている。
【００５９】
電源４は、交流電源である。電源４としては、正負の所定電圧を交互に矩形的に発生する交流電源が好ましい。電源４が抵抗部材３に対して印加する電圧は、液晶層８における液晶分子の配向が可能であってかつ絶縁破壊を起こさない範囲に設定されている。本実施の形態の電源４は、抵抗部材３に対して、長さ１ｍｍ当たり１０〜１０^４Ｖの電圧を印加する。電源４が抵抗部材３に対して印加する電圧は、抵抗部材３で消費される消費電力を１Ｗ以下とする範囲内で設定する。
【００６０】
電源４は、図示しない制御系によって駆動制御されて、目的とする光の偏向方向に対応して電界方向が切り換わるように、印加方向が周期的に切り換わる矩形波形状を有する交流電圧を印加する。ここに、電源４によって電圧印加手段が実現されている。
【００６１】
このような構成において、抵抗値３の両端に設けられた入力端に対し、電源４によって電圧を印加すると、抵抗部材３においてはライン電極１０の配列方向に沿って一方向に勾配を有する電位勾配が生じる。
【００６２】
抵抗部材３には複数のライン電極１０の一端側が接続されているため、各ライン電極１０は、抵抗部材３に対する接続位置に応じて、それぞれ異なる電位を有することとなる。これにより、隣り合うライン電極１０間において異なる電圧が印加される。
【００６３】
このように、本実施の形態の光偏向装置１によれば、抵抗部材３に電圧を印加することで、抵抗部材３においてライン電極１０の配列方向に沿って一方向に勾配を有する電位勾配を発生させ、抵抗部材３と各ライン電極１０との接続位置における電位すなわち各ライン電極１０の電位を電位勾配に応じてそれぞれ異ならせることで、隣り合うライン電極１０間に電圧を印加することができるので、対をなす基板５，６の両方にライン電極を設けたり、各ライン電極にそれぞれ電圧を印加したりすることなく、一対の入力端に電圧を印加するだけで広範囲に亘り液晶層８の面方向に平行な方向に作用する電界を発生させることができる。このとき、抵抗部材３に対しては一方向のみに電圧が印加されるため、電界方向を確実に一方向とすることができ、逆電界の発生を防止することができる。
【００６４】
これによって、光偏向装置において光損失を低減するとともに、配線数の増加や製造の複雑化を伴うことがなく、装置の小型化や装置コストの低減を図ることができる。
【００６５】
また、抵抗部材３とライン電極とを基板５上に設けることにより、光偏向装置の小型化を図ることができる。
【００６６】
さらに、ライン電極１０は、抵抗部材３と各ライン電極１０との接続位置間における抵抗値が等しくなるように、抵抗部材３に対して等間隔で接続されているため、各ライン電極１０間に等しい電圧を印加することができる。
【００６７】
これによって、液晶層８にはっせいする電解強度を液晶層８全体に亘って均一化し、液晶層８における面内均一性を向上させることができる。
【００６８】
ところで、抵抗部材３に印加される電圧が高い程、液晶層８における液晶分子の反応速度は速くなるが、抵抗部材３の発熱も顕著になる。抵抗部材３の過剰な発熱は、光偏向素子２の破壊の原因となることがある。
【００６９】
これ対し、本実施の形態の光偏向装置１では、抵抗部材３に対して長さ１ｍｍ当たり１０〜１０^４Ｖの電圧を印加して、抵抗部材３で消費される消費電力を１Ｗ以下としているため、抵抗部材３の発熱による光偏向素子２の破壊を防ぐことができる。
【００７０】
なお、抵抗部材３で消費される消費電力値は、０．５Ｗ以下であることが望ましく、８０μＡ以上に設定されていることがより望ましい。
【００７１】
また、抵抗部材３の長さを１０〜５０ｍｍとし、幅を０．５〜５ｍｍとし、膜厚を０．１〜０．５μｍとして計算した場合、この抵抗部材３における比抵抗の最小値は１０^−２Ω・ｃｍとなり、最大値は１０^７Ω・ｃｍ強となる。本実施の形態では、基板５，６の比抵抗１０^９〜１０^１２Ω・ｃｍオーダーに対して、抵抗部材３の比抵抗の最大値を１０^５Ω・ｃｍまでの範囲内に設定することにより、電流の流れを安定化するとともに液晶や基板への電流のリーク等の発生を防止して、基板５，６や液晶層８に対する電気的な悪影響の発生を防止することができる。
【００７２】
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。図４は本発明の第２の実施の形態の光偏向装置を概略的に示す側面図であり、図５はその正面図である。なお、第１の実施の形態と同一部分は同一符号で示し、説明も省略する。以下、同様とする。
【００７３】
本実施の形態の光偏向装置２０における光偏向素子２１は、第１の実施の形態と同様に、ライン形状を有する複数のライン電極１０とこのライン電極１０を電気的に束ねる抵抗部材３とが設けられた一対の基板５，６を備えている。ライン電極１０は、各々が平行となるように設けられており、各ライン電極１０の抵抗値は略均一に設定されており、各ライン電極１０間の距離は略均等となるように設けられている。
【００７４】
本実施の形態においても、ライン電極１０は、例えば、ＩＴＯ（ｉｎｄｉｕｍ−ｔｉｎ ｏｘｉｄｅ）等の透明材料によって形成されていることが好ましい。
【００７５】
ライン電極１０は、ライン電極１０を基板５，６の対向方向に投影することによって得られる仮想電極列において、一方の基板５（または６）に設けられたライン電極１０と他方の基板６（または５）に設けられたライン電極１０とが、各基板５，６におけるライン電極１０の配列方向（図５中左右方向）に沿って重複するように設けられている。ここで、仮想電極列とは、ライン電極１０をそれぞれ基板５，６の対向方向に投影し、この投影像を基板５，６に平行な平面上で観察した場合に得られる電極の投影画像の配列を意味する。
【００７６】
本実施の形態の光偏向装置２０によれば、各抵抗部材３に電圧を印加することで、各抵抗部材３においてライン電極１０の配列方向に沿って一方向に勾配を有する電位勾配をそれぞれ発生させ、各抵抗部材３において各ライン電極との接続位置における電位、すなわち、各ライン電極１０の電位を電位勾配に応じてそれぞれ異ならせることで、隣り合うライン電極間に電圧を印加することができるので、対をなす基板５，６の両方にライン電極を設けたり、各ライン電極にそれぞれ電圧を印加したりすることなく、広範囲に亘り液晶層の面方向に平行な方向に作用する電界を発生させることがでる。このとき、抵抗体に対しては一方向のみに電圧が印加されるため、電界方向を確実に一方向とすることができ、逆電界の発生を防止することができる。
【００７７】
これによって、光損失を低減するとともに液晶層における面内均一性を向上させ、装置の小型化や装置コストの低減を図ることができる。
【００７８】
次に、本発明の第３の実施の形態について説明する。図６は本発明の第３の実施の形態の光偏向装置を概略的に示す側面図であり、図７はその正面図である。光は上面図では上下方向、正面図では正背面方向に通過する。
【００７９】
本実施の形態の光偏向装置３０における光偏向素子３１は、基板５に設けられたライン電極１０と基板６に設けられたライン電極１０との電界発生方向における配列位置の関係が第２の実施の形態と異なる。
【００８０】
本実施の形態では、ライン電極１０を基板５，６の対向方向に沿って投影した仮想投影面上において、基板５に設けられたライン電極１０と基板６に設けられたライン電極１０とが交互に位置するように配置されている。
【００８１】
抵抗部材３の一端には、図８に示すように、抵抗部材３３が直列に接続されている。抵抗部材３３は、基板５，６を対向させた場合に、互いに反対方向となるように設けられている。本実施の形態では、抵抗部材３および抵抗部材３３によって抵抗体が実現されている。
【００８２】
基板５，６上の各ライン電極１０間の単位抵抗部材３ａの抵抗値をＲとすると、抵抗部材３３は単位抵抗部材３ａの抵抗に対して１／２の抵抗値を有している。なお、抵抗部材３３の抵抗値は、単位抵抗部材３ａの抵抗値Ｒ未満であればよく、単位抵抗部材３ａの抵抗値Ｒの１／２の抵抗値であることが好ましい。
【００８３】
また、抵抗部材３３の抵抗値をＲ’とし、抵抗部材３に対して抵抗部材３３とは反対側に接続されたライン電極１０と抵抗部材３の他端との間における抵抗値をＲ”とした場合、各ライン電極１０は、抵抗値Ｒ’や抵抗値Ｒ”に対して、抵抗値Ｒが以下に示す（１）式の範囲を満たすように接続されている。
Ｒ＞Ｒ’＞Ｒ”≧０ …（１）
特に、各ライン電極１０は、抵抗値Ｒ’や抵抗値Ｒ”に対して、抵抗値Ｒ’およびＲ”が、以下に示す（２）式、および（３）式の範囲を満たすように接続されていることが好ましい。
Ｒ’＝（１／２）Ｒ …（２）
Ｒ”＝０ …（３）
【００８４】
なお、本実施の形態では、抵抗部材３３の抵抗値がＲ’に設定されており、抵抗値Ｒ”は０に設定されているものとする。
【００８５】
電源４は、この抵抗部材３３と抵抗部材３３とは反対側における抵抗部材３の端部との間に電圧を印加する。
【００８６】
このような構成において、電源４によって抵抗部材３に電圧を印加すると、抵抗部材３において直線状の電位勾配が発生する。このとき、基板５に設けられたライン電極１０と基板６に設けられたライン電極１０とが、基板５，６の対向方向に沿って投影した仮想投影面上において交互に位置づけられるように配置され、また、ライン電極１０が、各抵抗部材３の一端に接続された抵抗部材３３の抵抗値Ｒ’と単位抵抗部材３ａとの関係が上述した（１）式、（２）式、（３）式を満たすように接続されているため、液晶層８に対して、一方の基板５（または６）に設けられたライン電極１０において最低電位となるライン電極１０よりも外側においても電界を発生させることができる。
【００８７】
これにより、液晶層８全体に亘って電界を発生させることができるので、液晶層８全体で光偏向効果を得ることができる。
【００８８】
次に、本発明の第４の実施の形態について説明する。図９は本発明の第４の実施の形態の光偏向装置を概略的に示す側面図であり、図１０はその正面図である。
【００８９】
本実施の形態の光偏向装置４０が有する光偏向素子４１は、図９に示すように、基板５，６には、ライン形状をした複数のライン電極１０を抵抗部材３で電気的に束ねた複合電極が形成された基板５，６を備えている。各基板５，６に形成されたライン電極１０は、基板５，６の対向方向に沿ってライン電極１０を投影することにより得られる仮想電極面において基板５に設けられたライン電極１０と基板６に設けられたライン電極１０とが交互に位置するように配置されている。ライン電極１０は、図１１に示すように、基板５，６に対して櫛型を形成するように接続されている。本実施の形態では、抵抗部材３の一方側に接続されるライン電極１０は、抵抗部材３の末端部ではなく、余裕をもってやや内側に接続されている。以降、この余裕分を抵抗部材４３として説明する。
【００９０】
抵抗部材４３は、ライン電極１０間の単位抵抗部材３ａの抵抗値をＲとした場合に、抵抗値をＲに対して１／２の抵抗値を有する。
【００９１】
ここで、抵抗部材３と各ライン電極１０との接続位置間における抵抗部材３ａの抵抗値をＲとし、抵抗部材３の一端側に接続されたライン電極１０ａと抵抗部材３の一端との間における抵抗値をＲ’とし、抵抗部材３の他端側に接続されたライン電極１０ｂと抵抗部材３の他端との間における抵抗値をＲ”とした場合に、各ライン電極１０は、抵抗部材３に対して、抵抗値Ｒが、抵抗値Ｒ’および抵抗値Ｒ”に対して、上述した（１）式、（２）式および（３）式を満たすように接続されている。
【００９２】
特に、本実施の形態では、抵抗部材４３の抵抗値がＲ’に設定されており、抵抗値Ｒ”は０に設定されている。
【００９３】
このような構成において、電源４によって抵抗部材３に電圧を印加すると、抵抗部材３において直線状の電位勾配が発生する。このとき、基板５に設けられたライン電極１０と基板６に設けられたライン電極１０とが、基板５，６の対向方向に沿って投影した仮想投影面上において交互に位置づけられるように配置され、また、ライン電極１０が、各抵抗部材３の一端に接続された抵抗部材３３の抵抗値Ｒ’と単位抵抗部材３ａとの関係が上述した（１）式、（２）式、（２）式を満たすように接続されているため、液晶層８に対して、一方の基板５（または６）に設けられたライン電極１０において最低電位となるライン電極１０よりも外側においても電界を発生させることができる。
【００９４】
これにより、液晶層８全体に亘って電界を発生させることができるので、液晶層８全体で光偏向効果を得ることができる。
【００９５】
特に、本実施の形態では、図１１に示すように、抵抗部材３およびライン電極１０を、基板５，６上に設け、さらに抵抗部材３に対して抵抗部材４３を形成するようにライン電極１０を接続することにより、例えば、図８に示すように別途抵抗部材３３を接続する必要がなく、また、単一の基板５，６上に設けることができるので、少ない配線数で液晶層８全体に亘って電界を発生させることができ、また、このような効果を奏する光偏向装置４０の小型化を図ることができる。
【００９６】
次に、本発明の第５の実施の形態について図１２を参照して説明する。本実施の形態は、画像表示装置への適用例を示す。図１２は、本発明の第５の実施の形態の画像表示装置を示す概略図である。本実施の形態の画像表示装置８０は、図１２に示すように、光を照射する照明手段としての光源８１を備えている。本実施の形態の光源８１は、ＬＥＤランプを２次元アレイ状に配列した構成を有している。光源は、直線偏光を照射する。
【００９７】
この光源８１からスクリーン８２に向けて発せられる光の光路上には、光の進行方向に沿って順に配設された拡散板８３、コンデンサレンズ８４、画像表示素子８５、画像パターンを観察するための光学装置としての投射レンズ８６が設けられている。
【００９８】
光源８１から出射する光のＯＮ／ＯＦＦは、光源ドライブ部８８によって駆動制御される。本実施の形態の画像表示素子８５は、表示駆動手段としてのドライブ部８９によって駆動制御され、光源８１から出射する光を画像情報にしたがって制御可能な複数の画素が２次元的に配列された透過型液晶パネルによって実現されている。本実施の形態の画像表示素子８５は光源８１からの照明光を空間光変調し、ドライブ部８９は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単位で画像表示素子８５を駆動する。
【００９９】
画像表示素子８５と投射レンズ８６との間の光路上には、光偏向装置９０が介在されている。光偏向装置９０としては、上述したいずれの実施の形態の光偏向装置１０，２０，３０または４０を用いてもよい。光偏向装置９０における光偏向素子は上述の光偏向素子２，２１，３１，４１のいずれであってもよい。
【０１００】
光偏向装置９０は、偏向ドライブ部９１に接続されており、偏向ドライブ部９１からの駆動信号に基づいて光偏向素子を駆動制御する。
【０１０１】
なお、光偏向素子への入射光の偏光度を確実にするために、光偏向素子の入射面側に直線偏光板等を設けてもよい。
【０１０２】
偏向ドライブ部９１は、画像表示素子８５を介して出射される画像光路をサブフィールド毎に偏向するように光偏向装置９０を駆動制御する。本実施の形態の光偏向装置９０による光路偏向量は、画像表示素子８５における画素ピッチの１／２に設定されている。
【０１０３】
このような構成において、光源ドライブ部８８で制御されて光源８１から放出された照明光は、拡散板８３により均一化された照明光となり、コンデンサレンズ８４を介して画像表示素子８５をクリティカル照明する。画像表示素子８５は、ドライブ部８９によって駆動制御されて、光源８１からの照明光をサブフィールド単位で空間光変調する。
【０１０４】
画像表示素子８５で空間光変調された照明光は、画像光として光偏向装置９０に入射する。光偏向装置９０は、偏向ドライブ部９１によって駆動制御されて、スクリーン８２に投射される画像光が画素の配列方向に任意の距離だけ光路偏向されるように、画像光を偏向させる。偏向された画像光は、投射レンズ８６で拡大されスクリーン８２上に投射される。
【０１０５】
このように本実施の形態の画像表示装置９０によれば、画像表示素子８５によるサブフィールド単位での空間光変調タイミングと、照明領域が照明領域を順次移動して回転するように光路偏向させるタイミングとを同期させることで、画像表示素子８５の実際の画素数を像倍することなく、スクリーン８２上に表示される表示画像の画素数を見掛け上増倍することができるので、スクリーン８２上に高精細な画像を表示することができる。
【０１０６】
ここで、本実施の形態では、光偏向装置９０を用いることにより、隣り合うライン電極１０間に電圧を印加することができるので、対をなす基板５，６の両方にライン電極１０を設けたり、各ライン電極１０にそれぞれ電圧を印加したりすることなく、広範囲に亘り液晶層の面方向に平行な方向に作用する電界を発生させることができる。
【０１０７】
これによって、光損失を低減してスクリーン８２上に高精細な画像を表示するとともに、光偏向装置９０の小型化を図ることで画像表示装置８０全体での小型化や装置コストの低減を図ることができる。
【０１０８】
なお、本実施の形態では、単一の光偏向素子を有する光偏向装置９０としたが、これに限るものではなく、光方向が互いに直交するように配置された２つの光偏向素子を有する光偏向装置としてもよい。このような光偏向装置を用いることにより、スクリーン８２上に表示される表示画像の画素数を２方向においてそれぞれ増倍することができるので、スクリーン８２上に表示される画像を見掛け上４倍に増倍することができる。これによって、スクリーン８２上により一層高精細な画像を表示することができる。
【０１０９】
【発明の効果】
請求項１記載の発明の光偏向装置によれば、平行に配列された複数のライン電極が少なくとも一方に設けられた一対の基板と、前記各ライン電極の一端側が電気的に接続された抵抗体と、前記一対の基板間に設けられた液晶層と、前記抵抗体に対して前記ライン電極の配列方向に電圧を印加する電圧印加手段と、を具備するため、抵抗体に電圧を印加することで、抵抗体においてライン電極の配列方向に沿って一方向に勾配を有する電位勾配を発生させ、抵抗体と各ライン電極との接続位置における電位すなわち各ライン電極の電位を電位勾配に応じてそれぞれ異ならせることで、隣り合うライン電極間に電圧を印加することができるので、対をなす基板の両方にライン電極を設けたり、各ライン電極にそれぞれ電圧を印加したりすることなく、広範囲に亘り液晶層の面方向に平行な方向に作用する電界を発生させることができ、光損失を低減するとともに、装置の小型化や装置コストの低減を図ることができる。また、抵抗体に対しては一方向のみに電圧が印加されるため、電界方向を確実に一方向とすることができ、逆電界の発生を防止することができる。
【０１１０】
請求項２記載の発明の光偏向装置によれば、平行に配列された複数のライン電極が設けられた一対の基板と、単一の前記基板に設けられた前記各ライン電極の一端側がそれぞれ電気的に接続された一対の抵抗体と、前記一対の基板間に設けられた液晶層と、前記各抵抗体に対して前記ライン電極の配列方向に電圧を印加する電圧印加手段と、を具備するため、各抵抗体に電圧を印加することで、各抵抗体においてライン電極の配列方向に沿って一方向に勾配を有する電位勾配をそれぞれ発生させ、各抵抗体において各ライン電極との接続位置における電位すなわち各ライン電極の電位を電位勾配に応じてそれぞれ異ならせることで、隣り合うライン電極間に電圧を印加することができるので、対をなす基板の両方にライン電極を設けたり、各ライン電極にそれぞれ電圧を印加したりすることなく、広範囲に亘り液晶層の面方向に平行な方向に作用する電界を発生させることができ、光損失を低減するとともに液晶層における面内均一性を向上させ、装置の小型化や装置コストの低減を図ることができる。また、抵抗体に対しては一方向のみに電圧が印加されるため、電界方向を確実に一方向とすることができ、逆電界の発生を防止することができる。
【０１１１】
請求項３記載の発明によれば、請求項１または２記載の光偏向装置において、前記抵抗体は、この抵抗体に接続された前記ライン電極が設けられている前記基板に設けられているため、互いに接続される抵抗体とライン電極とを同一基板上に設けることで、光偏向装置の小型化を図ることができる。
【０１１２】
請求項４記載の発明によれば、請求項１、２または３記載の光偏向装置において、前記ライン電極は、前記抵抗体と前記各ライン電極との接続位置間における抵抗値が等しくなるように前記抵抗体に接続されているため、各ライン電極間に等しい電圧を印加することができ、液晶層における面内均一性を向上させることができる。
【０１１３】
請求項５記載の発明によれば、請求項２記載の光偏向装置において、前記ライン電極は、前記ライン電極を前記基板の対向方向に投影することによって得られる仮想電極列において、一方の前記基板に設けられた前記ライン電極と他方の前記基板に設けられた前記ライン電極とが前記ライン電極の配列方向において交互に位置するように設けられているため、液晶層全体に亘って電界方向が一様な電界を発生させることができるので、液晶層における面内均一性をより向上させることができる。
【０１１４】
請求項６記載の発明によれば、請求項５記載の光偏向装置において、前記電圧印加手段は、前記各抵抗体に対して、前記ライン電極を前記基板の対向方向に投影することによって得られる仮想電極列において、各ライン電極の電位を単調に増加または減少させる電圧を印加するため、液晶層全体に亘って発生させる電界方向を確実に一様に揃えることができるので、液晶層における面内均一性をより向上させることができる。
【０１１５】
請求項７記載の発明によれば、請求項３、４、５または６記載の光偏向装置において、前記抵抗体と前記各ライン電極との接続位置間における抵抗値をＲとし、前記抵抗体の一端側に接続された前記ライン電極と前記抵抗体の一端との間における抵抗値をＲ’とし、前記抵抗体の他端側に接続された前記ライン電極と前記抵抗体の他端との間における抵抗値をＲ”とした場合に、前記各ライン電極は、前記抵抗体に対して、抵抗値Ｒ、Ｒ’およびＲ”がＲ＞Ｒ’＞Ｒ”≧０を満足するように接続されているため、液晶層全体に亘って電界を発生させることができ、液晶層における面内均一性をより向上させることができる。また、抵抗体に印加する電圧方向を反転させ、いずれの方向に電圧を印加する場合にも、液晶層全体に亘って電界を発生させることができ、電圧の増加／減少を切り替えることができ、液晶層に作用する電界方向を容易に反転させることができる。特に、基板の両方に設けられたライン電極が仮想電極列において交互に位置するように配列されている光偏向装置では、抵抗体に印加する電圧方向を反転させ、いずれの方向に電圧を印加する場合にも、液晶層全体に亘って電界良好に発生させ、面内均一性をより向上させることができる。
【０１１６】
請求項８記載の発明は、請求項７記載の光偏向装置において、前記各ライン電極は、前記抵抗体に対して、抵抗値Ｒ’およびＲ”が、Ｒ’＝（１／２）Ｒ、Ｒ”＝０を満足するように接続されているため、印加される電圧を有効に活用しながら、液晶層全体に亘って電界を発生させることができるので、印加電圧の利用効率を向上させ、液晶層における面内均一性をより向上させることができる。
【０１１７】
請求項９記載の発明によれば、請求項１ないし８のいずれか一に記載の光偏向装置において、前記抵抗体は、前記ライン電極の抵抗値よりも高い抵抗値を有するため、ライン電極に対して、段階的な電位勾配を発生させることができる。
【０１１８】
請求項１０記載の発明によれば、請求項１ないし８のいずれか一に記載の光偏向装置において、前記電圧印加手段は、前記抵抗体に対して、前記ライン電極間における距離１ｍｍあたり１０〜１０^４Ｖに設定された電圧を印加するため、絶縁破壊を起こさない範囲内で、液晶層の面方向に平行な方向に作用する電圧を印加し、液晶層を配向制御することができる。
【０１１９】
請求項１１記載の発明によれば、請求項１ないし８のいずれか一に記載の光偏向装置において、前記各抵抗体は、消費電力が１Ｗ以下に設定されているため、抵抗体が発熱することにより発生する光偏向装置の動作不良や光偏向装置の破壊を防止することができる。
【０１２０】
請求項１２記載の発明によれば、請求項１ないし８のいずれか一に記載の光偏向装置において、前記抵抗体は、比抵抗が１０^−２〜１×１０^５Ω・ｃｍに設定されているため、電流の流れを安定化するとともに液晶や基板への電流のリーク等の発生を防止して、基板や液晶層に対する電気的な悪影響の発生を防止することができる。
【０１２１】
請求項１３記載の発明によれば、請求項１ないし８のいずれか一に記載の光偏向装置において、前記抵抗体は、Ｃｒ−ＳｉＯ材料を成膜することによって形成されているため、環境温度変化に対する抵抗値の依存性が少ないＣｒ−ＳｉＯ材料を用いることによって、目的とする比抵抗を得ることができ、抵抗体の抵抗値が温度に依存して変動することを低減し、動作の安定性を向上させることができる。
【０１２２】
請求項１４記載の発明によれば、請求項１ないし８のいずれか一に記載の光偏向装置において、前記抵抗体は、ＳｎＯ_２にＳｂをドープした材料を成膜することによって形成されているため、光の透過率が高いＳｎＯ_２にＳｂをドープした材料を用いることによって、目的とする比抵抗を得ることができ、抵抗体を配置することによる光利用効率の低減や、抵抗体の配置上の制限をなくすことができる。
【０１２３】
請求項１５記載の発明によれば、請求項１ないし８のいずれか一に記載の光偏向装置において、前記抵抗体は、ＳｎＯ_２にＰをドープした材料を成膜することによって形成されているため、光透過率が高いＳｎＯ_２にＰをドープした材料を用いることによって、所定の比抵抗を有し光透過率の高い抵抗体を設けることにより抵抗体の配置に関わる制限を減らすことができる。
【０１２４】
請求項１６記載の発明によれば、請求項１ないし８のいずれか一に記載の光偏向装置において、前記抵抗体は、ＳｉＣ材料を成膜することによって形成されているため、耐熱性に優れているＳｉＣ材料を用いることにより、所望の比抵抗を有し、耐熱性に優れた抵抗体を得ることができる。
【０１２５】
請求項１７記載の発明の画像表示装置によれは、画像情報にしたがって光を制御可能な複数の画素が２次元的に配列される画像表示素子と、前記画像表示素子を照明する照明手段と、前記画像表示素子が表示する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単位で前記画像表示素子を駆動する表示駆動手段と、前記画像表示素子の各画素からの出射光の光路を前記サブフィールド毎に偏向する請求項１ないし１６のいずれか一に記載の光偏向装置と、を具備するため、請求項１ないし１６のいずれか一に記載の発明の作用を奏する画像表示装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態の光偏向装置を概略的に示す側面図である。
【図２】その正面図である。
【図３】抵抗体とライン電極との接続について例示する平面図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態の光偏向装置を概略的に示す側面図である。
【図５】その正面図である。
【図６】本発明の第３の実施の形態の光偏向装置を概略的に示す側面図である。
【図７】その正面図である。
【図８】抵抗体とライン電極との接続について例示する平面図である。
【図９】本発明の第４の実施の形態の光偏向装置を概略的に示す側面図である。
【図１０】その正面図である。
【図１１】抵抗体とライン電極との接続について例示する平面図である。
【図１２】本発明の第５の実施の形態の画像表示装置を示す概略図である。
【符号の説明】
１ 光偏向装置
３ 抵抗体
４ 電圧印加手段
５，６ 基板
１０ ライン電極
２０ 光偏向装置
３０ 光偏向装置
４０ 光偏向装置

Claims (17)

1. 平行に配列された複数のライン電極が少なくとも一方に設けられた一対の基板と、
   前記各ライン電極の一端側が電気的に接続された抵抗体と、
   前記一対の基板間に設けられた液晶層と、
   前記抵抗体に対して前記ライン電極の配列方向に電圧を印加する電圧印加手段と、
   を具備する光偏向装置。
2. 平行に配列された複数のライン電極が設けられた一対の基板と、
   単一の前記基板に設けられた前記各ライン電極の一端側がそれぞれ電気的に接続された一対の抵抗体と、
   前記一対の基板間に設けられた液晶層と、
   前記各抵抗体に対して前記ライン電極の配列方向に電圧を印加する電圧印加手段と、
   を具備する光偏向装置。
3. 前記抵抗体は、この抵抗体に接続された前記ライン電極が設けられている前記基板に設けられている請求項１または２記載の光偏向装置。
4. 前記ライン電極は、前記抵抗体と前記各ライン電極との接続位置間における抵抗値が等しくなるように前記抵抗体に接続されている請求項１、２または３記載の光偏向装置。
5. 前記ライン電極は、前記ライン電極を前記基板の対向方向に投影することによって得られる仮想電極列において、一方の前記基板に設けられた前記ライン電極と他方の前記基板に設けられた前記ライン電極とが前記ライン電極の配列方向において交互に位置するように設けられている請求項２記載の光偏向装置。
6. 前記電圧印加手段は、前記各抵抗体に対して、前記ライン電極を前記基板の対向方向に投影することによって得られる仮想電極列において、各ライン電極の電位を単調に増加または減少させる電圧を印加する請求項５記載の光偏向装置。
7. 前記抵抗体と前記各ライン電極との接続位置間における抵抗値をＲとし、前記抵抗体の一端側に接続された前記ライン電極と前記抵抗体の一端との間における抵抗値をＲ’とし、前記抵抗体の他端側に接続された前記ライン電極と前記抵抗体の他端との間における抵抗値をＲ”とした場合に、前記各ライン電極は、前記抵抗体に対して、抵抗値Ｒ、Ｒ’およびＲ”がＲ＞Ｒ’＞Ｒ”≧０を満足するように接続されている請求項３、４、５または６記載の光偏向装置。
8. 前記各ライン電極は、前記抵抗体に対して、抵抗値Ｒ’およびＲ”が、Ｒ’＝（１／２）Ｒ、Ｒ”＝０を満足するように接続されている請求項７記載の光偏向装置。
9. 前記抵抗体は、前記ライン電極の抵抗値よりも高い抵抗値を有する請求項１ないし８のいずれか一に記載の光偏向装置。
10. 前記電圧印加手段は、前記抵抗体に対して、前記ライン電極間における距離１ｍｍあたり１０〜１０^４Ｖに設定された電圧を印加する請求項１ないし８のいずれか一に記載の光偏向装置。
11. 前記各抵抗体は、消費電力が１Ｗ以下に設定されている請求項１ないし８のいずれか一に記載の光偏向装置。
12. 前記抵抗体は、比抵抗が１０^−２〜１×１０^５Ω・ｃｍに設定されている請求項１ないし８のいずれか一に記載の光偏向装置。
13. 前記抵抗体は、Ｃｒ−ＳｉＯ材料を成膜することによって形成されている請求項１ないし８のいずれか一に記載の光偏向装置。
14. 前記抵抗体は、ＳｎＯ_２にＳｂをドープした材料を成膜することによって形成されている請求項１ないし８のいずれか一に記載の光偏向装置。
15. 前記抵抗体は、ＳｎＯ_２にＰをドープした材料を成膜することによって形成されている請求項１ないし８のいずれか一に記載の光偏向装置。
16. 前記抵抗体は、ＳｉＣ材料を成膜することによって形成されている請求項１ないし８のいずれか一に記載の光偏向装置。
17. 画像情報にしたがって光を制御可能な複数の画素が２次元的に配列される画像表示素子と、
    前記画像表示素子を照明する照明手段と、
    前記画像表示素子が表示する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単位で前記画像表示素子を駆動する表示駆動手段と、
    前記画像表示素子の各画素からの出射光の光路を前記サブフィールド毎に偏向する請求項１ないし１６のいずれか一に記載の光偏向装置と、
    を具備する画像表示装置。

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