WO2007052402A1

WO2007052402A1 - 偏光スイッチング液晶素子、およびこれを備える画像表示装置

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Publication number: WO2007052402A1
Application number: PCT/JP2006/316426
Authority: WO
Inventors: Kazuya Yamanaka
Original assignee: Olympus Corp
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 2005-10-31
Filing date: 2006-08-22
Publication date: 2007-05-10
Anticipated expiration: 2008-04-30
Also published as: US7982828B2; JP2007121893A; US20080225187A1

Abstract

　部品コストの上昇を招くことなく、安価で高耐性な液晶を用いて、応答速度の高速化と波長依存性の低減とを実現した偏光スイッチング液晶素子を提供する。　２枚の透明基材２ａ，２ｂ間に保持した液晶７を有し、液晶７に選択的に電圧を印加して、少なくとも可視光の偏光光を、その偏光透過軸を選択的に９０度旋回して透過させる偏光スイッチング液晶素子１であって、液晶７の屈折率異方性をΔｎ、液晶７の厚さをｄ、偏光光の波長をλとして、液晶７の位相差ｕをｕ＝２×Δｎ×ｄ／λ、入射側および出射側にそれぞれ偏光板を配置して測定される透過率ＴをＴ＝（１／２）×sin２｛π（１＋ｕ２）１／２／２｝／（１＋ｕ２）とするとき、透過率Ｔが０．１以下である。

Description

明細書

偏光スイッチング液晶素子、およびこれを備える画像表示装置

技術分野

[0001] 本発明は、偏光スイッチング液晶素子、およびこれを備えるプロジェクタ等の画像表示装置に関するものである。

背景技術

[0002] 液晶素子は、ディスプレイ用途として流通するものが多い。このようなディスプレイ用途の液晶素子は、白表示または黒表示というような 2段階の表示ではなぐ中間調を表現するものが多ぐまた、様々な角度から観察されるのに必要な視野角特性の向上を課題として、技術開発がされてきた。

[0003] 一方、ディスプレイ用途以外の液晶素子として、入射光の偏光面を選択的に回転して出射する液晶スイッチング素子も知られている。この液晶スイッチング素子は、ディスプレイで表現すると、黒表示または白表示という 2つの状態を切り替える (スィッチング)動作をするための素子であり、一般には透過する直線偏光光の偏光透過軸を 90 度旋回する或いは旋回しないという 2つの作用をなすものが多い。本明細書では、このような 2つの状態を切り替える動作をする液晶素子を偏光スイッチング液晶素子と称することとする。

[0004] 偏光スイッチング液晶素子は、スイッチングのために使用するという用途のため、デイスプレイ用途とは異なる特性の液晶材料や液晶構成が検討されている。例えば、スイッチング素子に必要な要件として、スイッチングの速さがあり、そのスイッチング応答速度を速めるために強誘電性液晶を選択するものが知られている。しかし、強誘電性液晶は、耐性が不安定で高価であるため、実用的ではない。

[0005] また、耐性が安定で安価なものとして、 TN (ツイストネマティック)液晶が知られて!/ヽる。しかし、 TN液晶は、強誘電性液晶に対して一般に応答速度が遅いため、 TN液晶を用いて高速な応答速度を実現するためには、例えば液晶の厚さ（セルギャップ）を薄くする必要がある。しかし、単にセルギャップを薄くすると、偏光を旋回する能力に波長依存性が生じることになる。 [0006] この波長依存性を解消する方法として、例えば位相差板を組み合わせることが知られている（例えば、特許文献 1参照)。しかし、この場合には、位相差板の追カ卩によつて部品コストの上昇を招くことになる。

[0007] 一方、透過型 LCD等の空間光変調素子を備える画像表示装置として、画素ずらし素子を用いて空間光変調素子の解像度を高めるゥォブリング技術を採用したものが知られている。このゥォブリング技術では、偏光を選択的に 90度旋回するための偏光スイッチング液晶素子と、偏光方向に応じて光線を選択的にシフトさせる複屈折板とからなる画素ずらし素子を用い、光線シフトによる画素ずらしのタイミングと、光線シフト位置に対応した空間光変調素子の画像とを同期させることで高解像度化を実現している。

[0008] このような画素ずらし素子に用いる偏光スイッチング液晶素子は、高速応答するものが有利であることから、強誘電性液晶を用いたものが知られている（例えば、特許文献 1参照)。しかし、強誘電性液晶は、上述したように、耐性が不安定で高価であるため実用的ではない。

[0009] また、耐性があり安価な TN液晶を用い、その応答速度を考慮して駆動タイミングを最適化したものも知られている（例えば、特許文献 2参照)。しかし、この方法は、 RG Bを順次カラー表示する面順次方式の画像表示装置に適用するには限界があることから、 TN液晶自体の応答速度の高速ィ匕が要望されている。

[0010] すなわち、面順次型の画像表示装置 (例えば、プロジェクタ）は、空間光変調素子の高速応答化に伴って、色面順次型の画像表示装置が実現されてきている。この色面順次型の画像表示装置は、 1つの空間光変調素子を RGBの各色で順次照明して、各色情報に対応して変調することでカラー表示を実現するもので、 RGBの各色用の空間光変調素子を 3枚用いた 3板式の画像表示装置に比べて構造が簡便で、安価に実現可能となる。

[0011] このような色面順次型の画像表示装置は、色を順次照明することによって生じる色割れ (カラーブレーキング）が生じるため、色毎の表示周波数をより高速ィ匕することが求められている。したがって、この色面順次型の画像表示装置に対して、ゥォブリングによる画素ずらしを実施する場合には、空間光変調素子に対応して TN液晶からなる偏光スイッチング液晶素子に対しても高速性が要求されることになる。

[0012] この偏光スイッチング液晶素子の高速応答性は、 TN液晶の駆動タイミングを最適化することである程度改善できる力ゥォブリング性能をより向上させるためには、より高速応答可能な TN液晶が要望される。

[0013] ここで、 TN液晶の応答性を高速化するために、例えばセルギャップを薄くすると、旋光特性の波長依存性による偽色が生じて、表示画像の画質劣化を招くことになる。なお、この波長依存性による偽色の発生を防止するため、上記特許文献 1に開示のように位相差板を設けることも考えられる力このようにすると上述したと同様に部品コストの上昇を招くことになる。

[0014] 特許文献 1 :特開平 7— 64048号公報

特許文献 2 :特開平 11 296135号参照

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0015] したがって、上述した事情に鑑みてなされた本発明の第 1の目的は、部品コストの上昇を招くことなぐ安価で高耐性な液晶を用いて、応答速度の高速化と波長依存性の低減とを実現した偏光スイッチング液晶素子を提供することにある。

[0016] さらに、本発明の第 2の目的は、上記の偏光スイッチング液晶素子を用いて画素ずらしを行うことにより、偽色の発生を防止して画質の良好な画像を高解像度で表示できる画像表示装置を提供することにある。

課題を解決するための手段

[0017] 上記第 1の目的を達成する請求項 1に係る発明は、 2枚の透明基材間に保持した液晶を有し、上記液晶に選択的に電圧を印加して、少なくとも可視光の偏光光を、その偏光透過軸を選択的に 90度旋回して透過させる偏光スイッチング液晶素子であつて、

上記液晶の屈折率異方性を Δ η、上記液晶の厚さを d、上記偏光光の波長をえとして、上記液晶の位相差 uを u= 2 X Δ η Χ ά/ λ ,入射側および出射側にそれぞれ偏光板を配置して測定される透過率 Τを Τ= (1/2) X sin²{ π (1 +u²) ^1/2/2}/ (1 + u²)とするとき、上記透過率 Tが 0. 1以下であることを特徴とするものである。 [0018] 請求項 2に係る発明は、請求項 1に記載の偏光スイッチング液晶素子において、上記液晶が TN液晶であることを特徴とするものである。

[0019] 請求項 3に係る発明は、請求項 2に記載の偏光スイッチング液晶素子において、上記 dが 4 μ m以下であることを特徴とするものである。

[0020] 請求項 4に係る発明は、請求項 2または 3に記載の偏光スイッチング液晶素子において、上記え力 00nm〜700nmであることを特徴とするものである。

[0021] 上記第 2の目的を達成する請求項 5に係る発明は、請求項 1乃至 4のいずれか一項に記載の偏光スイッチング液晶素子を備える画像表示装置であって、

少なくとも可視光を発光する可視光源と、

上記可視光源からの可視光を所定の偏光光に変換する偏光変換手段と、上記偏光変換手段からの偏光光を画像情報に応じて変調する空間光変調手段と上記偏光スイッチング液晶素子および複屈折素子を有し、上記偏光スイッチング液晶素子に選択的に電圧を印カロして上記空間光変調手段力の変調光を画素ずらしする画素ずらし手段と、

上記画素ずらし手段を経た変調光を表示する表示光学手段と、

を有することを特徴とするものである。

[0022] 請求項 6に係る発明は、請求項 5に記載の画像表示装置において、上記可視光源は上記空間光変調手段に RGBの各色光を面順次で出射し、

上記空間光変調手段は上記可視光源からの各色光に対応して画像情報を順次変調することを特徴とするものである。

[0023] 請求項 7に係る発明は、請求項 6に記載の画像表示装置において、上記空間光変調手段は上記可視光源からの各色光に対応して画像情報を全面同時に切り替えることを特徴とするものである。

[0024] 請求項 8に係る発明は、請求項 5乃至 7のいずれか一項に記載の画像表示装置にぉ、て、上記偏光スイッチング液晶素子を透過する光線の傾斜角度が 30度以下であることを特徴とするものである。

発明の効果 [0025] 本発明による偏光スイッチング液晶素子によると、液晶の屈折率異方性を Δ n、液晶の厚さを d、偏光光の波長を λとして、液晶の位相差 uを u= 2 X Δ η Χ ά/ λ , Λ 射側および出射側にそれぞれ偏光板を配置して測定される透過率 Τを、 Τ= (1/2) Χ 3ίη²{ π (1 + 11²) ^1/2/2}/ (1 + 11²)とするとき、透過率丁が0. 1以下となるように構成したので、部品コストの上昇を招くことなぐ安価で高耐性な液晶を用いて、応答速度の高速化と波長依存性の低減とを図ることができる。

[0026] さらに、本発明による画像表示装置によると、上記の偏光スイッチング液晶素子を用いて画素ずらしを行うようにしたので、偽色の発生を防止して画質の良好な画像を高解像度で表示することができる。

図面の簡単な説明

[0027] [図 1]本発明に係る偏光スイッチング液晶素子の一実施の形態の概略構成を示す断面図である。

[図 2]ΤΝ液晶の透過率位相差依存性を示すグラフである。

[図 3]偏光スイッチング液晶素子の透過率波長依存性を示すグラフである。

[図 4]偏光スイッチング液晶素子の透過率測定回路を示す図である。

[図 5]偏光スイッチング液晶素子の透過率測定動作を説明するための図である。

[図 6]偏光スイッチング液晶素子の駆動波形と受光素子 12の出力波形とを示す図である。

[図 7]偏光スイッチング液晶素子の透過率波長依存性を示すグラフである。

[図 8]偏光スイッチング液晶素子の透過率波長依存性の計算結果を示すグラフである。

[図 9]同じぐ偏光スイッチング液晶素子の透過率波長依存性の計算結果を示すダラフである。

[図 10]本発明に係る画像表示装置の第 1実施の形態を示す概略構成図である。

[図 11]2点画素ずらしにおけるクロストークの発生メカニズムを説明するための図である。

[図 12]クロストークのない理想的な画素ずらしを説明するための図である。

[図 13]偏光スイッチング液晶素子の特性によって生じる RGBのクロストークを説明するための図である。

[図 14]図 10に示した画像表示装置により色面順次表示で 2点画素ずらしを行う場合のタイムチャートである。

[図 15]本発明に係る画像表示装置の第 2実施の形態を示す概略構成図である。

[図 16]同じぐ第 3実施の形態を示す概略構成図である。

[図 17]同じぐ第 4実施の形態を示す概略構成図である。

[図 18]本発明に係る偏光スイッチング液晶素子を用いた 3Dメガネの概略構成を示すものである。

符号の説明

1, la, lb, 1L, 1R 偏光スイッチング液晶素子

2a, 2b 透明基材

3a, 3b 透明電極

4a, 4b 液晶配向膜

5 スぺーサ部材

6 シール材

7 液晶材料

11 測定用光源

12 受光素子

13a, 13b 偏光板

15 光源発光回路

16 測定制御回路

17 液晶セル駆動回路

18 PD増幅回路

21 色面順次照明手段

22, 22R, 22G, 22B 空間光変調素子

23 照明光学系

24, 24a, 24b 画素ずらし光学ユニット

25 スクリーン 26 投影光学系

27 変調素子駆動回路

28 液晶セル駆動回路

29 画素ずらし制御回路

31 光源

32 カラーホイ一ノレ

33 PS変換素子

34 インテグレータロッド

35 照明レンズ

36, 36a, 36b 複屈折板

41 PBS

51 白色光源

52 フライアイレンズ

53 PS変換素子

54, 55 ダイクロイツクミラ、

56, 57, 58 ミラー

59 色合成プリズム

61 3Dメガネ

62L, 62R, 63R, 63L 偏光板

64 液晶セル駆動回路

発明を実施するための最良の形態

[0029] 以下、本発明の実施の形態について、図を参照して説明する。

[0030] 図 1は本発明に係る偏光スイッチング液晶素子の一実施の形態の概略構成を示す断面図である。

[0031] この偏光スイッチング液晶素子 (液晶セル） 1は、例えば低膨張ガラス力もなる 2枚の透明基材 2a, 2b上に、例えば ITOからなる透明電極 3a, 3bが設けられ、さらにその上に液晶配向膜 4a, 4bとして、ポリイミド膜またはダイヤモンドペーストまたは SiO斜方蒸着が形成されている。なお、液晶配向膜 4a, 4bは、プロジェクタのような紫外に近い可視の光を多く含む大きなパワーの光を通過する用途に用いる場合は、ダイヤモンドペーストまたは SiOのような無機材料を用いるのが好ましい。

[0032] このような液晶配向膜 4a, 4bが形成された透明基材 2a, 2bは、その配向処理方向が平行とならないように構成され (通常は 90度である力 90度に限らない）、目的のギャップに均一になるように、ガラスビーズやガラスファイノからなるスぺーサ部材 5を間に挟み、液晶注入口（図示せず)を除く周囲を、例えば UV硬化型接着剤からなるシール材 6でシールし、その後、液晶注入口から TN液晶材料等の液晶材料 7を注入後、液晶注入口をエポキシ系接着剤等の接着剤で硬化封止してヽる。

[0033] ここで、液晶層の厚さすなわちセルギャップ dは、できるだけ均一な厚みとなるように構成する。また、液晶材料 7の物性値として、屈折率異方性 (複屈折率差)を Δ ηとする。なお、セルギャップ dを決めているスぺーサ部材 5は、図示のように光学的有効領域内にあってもよいが、液晶材料 7とスぺーサ部材 5との光学的特性の違いの影響によって、光学的な特性が変化する場合は、シール材 6に混入するように構成してもよい。

[0034] このように構成することで、偏光スイッチング液晶素子 1は、透明電極 3a, 3b間に電圧を印加しな!、状態では、入射する垂直の偏光透過軸の直線偏光光を 90度偏光旋回して水平方向の偏光透過軸で透過させ、透明電極 3a, 3b間に電圧を印加した状態では、入射する垂直の偏光透過軸の直線偏光光を偏光旋回することなくそのまま透過させる偏光スィッチとして動作する。

[0035] 図 2は、 TN液晶の透過率位相差依存性を示すグラフであり、縦軸は透過率 Tを示し、横軸は位相差 uを示している。

[0036] 位相差 uは、入射光の波長を λとして、

[数 1]

u= 2 X Δ η Χ ά/ λ (1)

で表される。また、入射側および出射側にそれぞれ偏光板を配置して測定される透過率 Τは、

[数 2]

Τ= (ΐ/2) Χ _δίη²{ π (l +u²) ^1/2/2}/ (l +u²) (2) で表される。

[0037] ここで、偏光スイッチング液晶素子 1は、入射する直線偏光光の偏光透過軸を選択的に 90度旋回するスィッチ動作するものである力その性能としてスィッチ動作により偏光透過軸を旋回するまたは旋回しないの切り替えの割合がある。

[0038] 図 2は、上記の切り替えの割合を示すことと同様の性能を示しており、透過率 Tが 0 に近いほうが割合を完全に分離できていることを示している。しかし、本発明者による種々の実験によると、透過率 T=0. 1以下となるように液晶材料を選定すれば、偏光スイッチング機能として充分であることが確認できた。

[0039] 一方、位相差 uは、上記（1)式から明らかなように光の波長 λに依存するので、透過率 Τも波長に応じて変化することとなる。ここで、偏光スイッチング液晶素子 1の応答速度を向上するために、セルギャップ dを 4 mとし、波長えを可視光の波長（380 nm〜780nm)とした場合には、液晶材料 7として複屈折率差 Δ ηが 0. 13のものを使用すると、位相差 uは 2. 73〜： L 33となり、透過率 Τは 0. 06以内に収まることとなる

[0040] このように、セルギャップ dを 4 μ m以下の厚さとすることで、高速の応答速度を実現することが可能となる。

[0041] これに対し、 Δ ηが 0. 13の同一の液晶材料を使用して、応答速度をさらに向上させるためにセルギャップ dを 2 μ mにすると、可視光の波長（380nm〜780nm)におヽて位ネ目差 u力 ^1. 36-0. 66となって、透過率 T力 ^0. 31となり、目標値である 0. 1 以下を達成できないことになる。また、同一条件で、液晶材料を Δ ηが 0. 24のものに代えると、透過率 Τが 0. 07となって目標値である 0. 1以下を達成できることになる。

[0042] 以上のことから、セルギャップ dを小さくすれば、位相差 uは小さくなる力透過率 T を 0. 1以下にするためには、 Δ ηの大きい液晶材料を使用すれば良いことがわかる。

[0043] なお、上記説明では、可視光の波長を 380ηπ！〜 780nmとしている力実際の場面では、可視光の影響度を考慮すると、主に使用する可視波長は 400ηπ！〜 700nm であり、この範囲で液晶の条件を設定することで、より液晶材料の選択の幅を広くすることが可能である。

[0044] ここで、 Δ ηが大きい液晶材料としては、例えば、メルク社や旭電化社等でディスプレイ用として製造されている Δ ηが 0. 35近辺の下記の液晶材料が使用可能である。

[化 1]

[0045] しかし、入手性や性能安定性を考慮すると、現状では、 Δ ηは最大 0. 26程度となつている。これは、ディスプレイ用途としては、本発明の偏光スイッチング液晶素子のような 2つの偏光状態を切り替える能力というよりも、斜入射した光線に対する特性の変化である視野角特性や、 2段階より細かな中間調の表現を重視した特性が重視されていて、 Δ ηが大きいと、視野角特性を得ることが難しくなるからである。

[0046] 本発明の偏光スイッチング液晶素子は、通過する偏光光の偏光透過軸を選択的に旋回する際の応答性を高速ィ匕するために、液晶の構成を最適な状態とするものである力ゝら、 Δ ηが 0. 26以下の液晶材料を用いても、透過率 Τを 0. 1以下とすることができる。例えば、 Δ η=0. 202の液晶材料を用いる場合には、セルギャップ dを 2 mとすれば、波長 400nm〜700nmの範囲で透過率 Tを 0. 1以内にすることができる。

[0047] なお、透過率 Tを 0. 1以下とするためには、位相差 uが波長 550nmで図 2の楕円で示す 1. 7近辺に入るように液晶を構成することが望ま、。

[0048] 図 3は、偏光スイッチング液晶素子の透過率波長依存性を示すグラフで、セルギヤップ dを 2 m、波長えを 380nm〜780nmとして、 Δ η力0. 13、 0. 165、 0. 218、 0 . 24、 0. 26の 5種について、式（1)、（2)から求めたものである。

[0049] 図 3から明らかなように、 λ = 380ηπ！〜 780nmに亘つて Τ≤0. 1を確保するには、

Δ η力 . 218よりも小さくないと実現できない。し力し、使用波長えを 400nm〜700n mとすると、 Δ ηが 0. 218でも Τ≤0. 1を満たし、使用可能な材料となる。なお、セルギャップ dが 2 mとなる液晶の構成は、図 2において位相差 uが 1. 7近辺の状態であることを示し、これより uが小さくなると、 T≤0. 1を確保できなくなる。

[0050] 次に、図 4乃至図 6を参照して、偏光スイッチング液晶素子の特性の測定方法について説明する。

[0051] 図 4は、偏光スイッチング液晶素子の透過率 Τの測定回路を示す図である。偏光スイッチング液晶素子の能力には、偏光の切り替え速度と、切り替えられる 2つの偏光状態、すなわち切り替え状態とがある。図 4乃至 6は、主として、切り替え状態を説明するための図である。

[0052] 例えば、切り替えの状態が悪いと、偏光スイッチング液晶素子により偏光旋回するという状態にもかかわらず、旋回しないという状態も同時に発生し、旋回した状態と旋回しないという状態との 2つの状態が同時に発生することとなり、切り替えが正確に実施されないこととなる。図 2に示した透過率 Tは、切り替え状態として、 Tが 0に近ければ近いほど、切り替えが理想的に 1対 0で行われていることを示し、値が大きくなれば、その値の割合分だけ 2つの状態が発生することを示して、る。

[0053] このような切り替え状態を測定するには、被測定物である偏光スイッチング液晶素子 1を挟んで測定用光源 11と受光素子 12とを配置するとともに、測定用光源 11と偏光スイッチング液晶素子 1の間、および偏光スイッチング液晶素子 1と受光素子 12の間にそれぞれ偏光板 13a, 13bを平行-コル (偏光透過軸が互いに平行)の状態で配置する。

[0054] 測定用光源 11は光源発光回路 15により常時発光するように駆動し、偏光スィッチング液晶素子 1には測定制御回路 16の制御に基づいて液晶セル駆動回路 17により電圧印加をオン'オフして 2値的に交互に駆動する。その詳細は、図 4で説明する。また、受光素子 12は PD (フォトダイオード)を有して構成して、その出力を PD増幅回路 18で増幅して測定制御回路 16に供給する。

[0055] 力かる構成により、偏光スイッチング液晶素子 1への電圧印加をオン'オフしながら、偏光スイッチング液晶素子 1の駆動状態を透過率として測定する。この透過率測定時の光学的な動作は図 5で詳細に説明する。

[0056] また、偏光スイッチング液晶素子 1の切り替え状態の波長依存性を測定する場合には、測定用光源 11を例えば RGBそれぞれの波長の光を発する LEDを用いて、 RG Bの各波長の透過率を測定すればょ、。

[0057] なお、図 4では、偏光板 13a, 13bを平行-コルに配置して透過率 Tを測定するようにしたが、これらを直交-コルに配置して測定してもよぐ結果として片側の状態を測定することで、もう一方の状態を類推することは可能である。特に、 TN液晶の場合には、平行-コルで測定する方力 Sもう一方の状態を類推することが容易である。この点については、図 6で後述する。したがって、以後の説明では、平行-コル状態を基本として説明する。なお、図 4の構成で、応答速度も計測できるが、その説明は省略する。

[0058] 図 5 (a)および (b)は、偏光スイッチング液晶素子 1の透過率測定動作を説明するための図で、図 5 (a)は偏光スイッチング液晶素子 1への電圧印加をオフにした状態を示しており、図 5 (b)は偏光スイッチング液晶素子 1への電圧印加をオンにした状態を示している。

[0059] 図 5 (a)に示すように、偏光スイッチング液晶素子 1への電圧印加をオフにした状態では、測定用光源 11からの光は偏光板 13aで水平方向の偏光透過軸を持つ偏光光となり、偏光スイッチング液晶素子 1で 90度偏光旋回され、垂直方向の偏光透過軸として偏光板 13bに入射する。しかし、偏光板 13bは水平方向の偏光透過軸のため、透過光はなく、受光素子 12に光線は到達しな、こととなる。

[0060] これに対し、図 5 (b)に示すように、偏光スイッチング液晶素子 1への電圧印加をォンにした状態では、測定用光源 11からの光は偏光板 13aで水平方向の偏光透過軸を持つ偏光光となり、偏光スイッチング液晶素子 1で偏光旋回されることなぐ水平方向の偏光透過軸のまま偏光板 13bに入射する。ここで、偏光板 13bは偏光透過軸が水平方向となっているので、水平方向の偏光透過軸を持つ入射光はそのまま透過して受光素子 12に光線が到達することになる。

[0061] 図 6は、偏光スイッチング液晶素子 1の駆動波形と受光素子 12の出力波形とを示したものである。図 6の下段は偏光スイッチング液晶素子 1への電圧印加をオン'オフする駆動波形を示しており、上段は駆動波形に対応する受光素子 12の出力波形を示しており、受光素子出力波形のオン状態の出力電圧値を Vpとし、オフ状態の出力電圧値を Vvとしている。

[0062] V0は、測定用光源 11を発光していない状態での測定系の暗電流値を示している。

また、 V100は、測定系の全透過率を示しており、実際には、偏光スイッチング液晶素子 1を通過する全光量は、垂直方向と水平方向との 2方向の偏光成分に分離されているだけで、総光量が変化している訳ではないので、図 4の偏光板 13a, 13bを直交ニコルに配置した状態において、図 6と同様な測定を行って、偏光スイッチング液晶素子 1への電圧印加をオンにした状態の時の値を、図 6の Vpに加えた値である。

[0063] 一般に、 TN液晶は、電圧印加をオンにした状態では液晶の配向が揃うことで光学的に複屈折が安定状態にあり、楕円偏光化しないので、 V100と Vpとが極めて近くなる。また、電圧印加をオフにした状態では、楕円偏光化が発生する傾向にある。したがって、偏光スイッチング液晶素子 1が TN液晶からなることを前提とする場合には、 VlOO^Vpとして扱うことで、楕円偏光によるクロストークの割合を、 Vp— Vvと Vv— V 0との比で測定することができる。

[0064] 液晶は、一般に透過率 Tを用いて評価しており、偏光板 13a, 13bを直交-コルとして電圧印加をオフにした時の透過率が大きくなる状態をノーマリーホワイト、偏光板 1

3a, 13bを平行-コルとして電圧印加をオフにした時の透過率が小さくなる状態をノ一マリーブラックと称して、る。

[0065] 図 2および図 3に示した透過率は、ノーマリーブラック状態で測定したもので、本実施の形態に係る偏光スイッチング液晶素子 1においても同様の評価を行うことが可能であり、 V100の値を透過率 50%で正規化して、透過率 T(%)を、 T= (Vv-VO) / ( 2 X (Vp-VO) ) X 100、で示すことができる。 50%を最大とするのは、偏光板を用いて、片方向の偏光透過軸を扱うためである。

[0066] なお、図 4に示す測定回路で偏光スイッチング液晶素子 1の応答速度を測定すると、 TN液晶の場合は、特に電圧印加をオフした時の応答速度、すなわち図 6において受光素子 12の出力電圧が Vpから Vvまでの立下り始めた 10%から立下り終了までの 10%の立下り応答速度 Tdが遅くなる。

[0067] 図 7は、図 4乃至図 6で説明した測定方法により測定した偏光スイッチング液晶素子の透過率波長依存性を示すグラフである。

[0068] ここでは、セルギャップ dを 2 μ mとし、液晶材料として Δ ηが 0. 165、 0. 218、 0. 2 4の 3種の ΤΝ液晶を用いてそれぞれ偏光スイッチング液晶素子を構成して、その各々の透過率波長依存性を実測した。なお、測定用光源 11は RGBの各波長が 626η m、 525nm、 470nmの LEDを用いている。また、測定温度は 50°Cにて実施した。

[0069] 図 7から明らかなように、セルギャップ dを 2 mとする場合には、 Δ η力 . 24の ΤΝ 液晶を用いた場合に、可視の全波長領域に亘つて透過率 τがー番低ヽ値を示していることがわかる。なお、図 2および図 3で説明したように、広い波長帯域で低い透過率を示すほど性能的には望ましい。

[0070] ここで、 Δ ηは温度特性を有しているので、図 3に示した計算値と正確には合致しないが、図 7に示した実測データは図 3に示した計算値とほぼ合致しており、計算値と相関があることがわかる。したがって、計算値で偏光スイッチング液晶素子 1の構成を設定することが可能となる。

[0071] 図 8は、偏光スイッチング液晶素子の透過率波長依存性の計算結果を示すグラフである。ここでは、セルギャップ dを 3 mとし、液晶材料として Δηが 0. 13、 0. 165、

0. 218、 0. 24、 0. 26の 5種類【こつ!/、て計算して!/ヽる。

[0072] 図 8から明らかなように、セルギャップ dを 3 mとする場合には、 Δη力^). 13以外は使用可能であることがわかる。すなわち、この場合には、計算上、 Δη≥0. 135の液晶材料を用いれば、可視光の全波長領域に亘つて透過率 Τを 0. 1以下とすることができる。

[0073] 図 9は、偏光スイッチング液晶素子の透過率波長依存性の計算結果を示すグラフである。ここでは、セルギャップ dを 1. とし、液晶材料として図 8の場合と同様に、 Δη力 0. 13、 0. 165、 0. 218、 0. 24、 0. 26の 5種類につ!ヽて計算して!/ヽる。

[0074] セルギャップ dを 1. 6 μ mと薄くすると、位相差 uが小さい方向にシフトするため、この場合には、 Δη力^). 26の液晶材料のみが使用可能となる。すなわち、この場合には、計算上、 Δη≥0. 252の液晶材料を用いれば、可視光の全波長領域に亘つて透過率 Τを 0. 1以下とすることができる。

[0075] 次に、上述した偏光スイッチング液晶素子を備える本発明に係る画像表示装置の実施の形態について説明する。

[0076] 図 10は、本発明に係る画像表示装置の第 1実施の形態を示す概略構成図である。

[0077] この画像表示装置は、上述した本発明に係る偏光スイッチング液晶素子 1を用いて水平方向に 2点画素ずらし (ゥォブリング)を実現したプロジェクタで、色面順次照明可能な色面順次照明手段 21と、入力される映像信号を表示するための空間光変調素子 22と、色面順次照明手段 21からの照明光を空間光変調素子へ効率よく導く照明光学系 23と、偏光スイッチング液晶素子 1を含む画素ずらし光学ユニット 24と、画素ずらし光学ユニット 24を通過した光をスクリーン 25へ拡大投射するための投影光学系 26と、空間光変調素子 22を駆動する変調素子駆動回路 27と、偏光スィッチング液晶素子 1を駆動する液晶セル駆動回路 28と、入力される映像信号に基づいて変調素子駆動回路 27および液晶セル駆動回路 28の駆動を制御する画素ずらし制御回路 29とを有している。

[0078] 色面順次照明手段 21は、超高圧水銀ランプ、メタルノ、ライドランプ、キセノンランプ等の白色光を発光する白色ランプ 3 laおよび発光された光線を所定の点に集光する楕円リフレクタ 3 lbを備えた光源 31と、 RGB各色の波長のみを透過可能な複数の色フィルタを備える円板を回転させて RGBの 3色光を時分割で順次生成するカラーホィール 32とを有している。なお、白色ランプ 31a以外にも、 LEDや LD等を用いて、 R GB各波長の光を順次発光制御する形態でも力まわない。

[0079] 照明光学系 23は、色面順次照明手段 21からの照明光力も所定の直線偏光を効率よく生成する偏光変換手段である PS変換素子 33と、 PS変換素子 33からの偏光光を例えば内部反射により多点化するインテグレータロッド 34と、インテグレータロッド 34 で多点化された光を合成して空間光変調素子 22の表示領域全域を照明する照明レンズ 35とを有するテレセントリック系で構成され、光源 31で生じる照明ムラを低減するようになっている。

[0080] 空間光変調素子 22は、例えば透過型 LCD力もなり、その偏光透過軸は照明光学系 23の PS変換素子 33から出射される照明光の偏光方向と揃えてある。なお、この空間光変調素子 22は、透過型 LCDに限らず、反射型 LCD (LCoS)、 DMDであつてもかまわない。

[0081] 画素ずらし光学ユニット 24は、本発明に係る偏光スイッチング液晶素子 1と複屈折板 36とを有している。本実施の形態では、偏光スイッチング液晶素子 1は TN液晶を液晶材料として用いており、複屈折板 36は、例えば水晶（a— SiO )、ニオブ酸リチウ

2

ム（LiNbO )、ルチル (TiO )、方解石（CaCo )、チリ硝石（NaNo )、 YVO等の異

3 2 3 3 4 方性結晶をもって構成され、入射する偏光光の透過軸の方向に応じて画素ずらしするようになっている。 [0082] 本実施の形態では、画素ずらし制御回路 29において、入力された映像信号から画素ずらし位置に対応した画像を変調素子駆動回路 27に送出するとともに、その送出タイミングと同期して液晶セル駆動回路 28を駆動することで、空間光変調素子 22の画像情報と画素ずらし位置とを同期させて高解像度化を実現している。なお、上記特許文献 2に開示のように、画素ずらし制御回路 29において空間光変調素子 22の応答速度の遅れ分を考慮したフィールド間の補正処理を行っても力まわない。

[0083] また、本実施の形態では、空間光変調素子 22として透過型 LCDを用い、照明光学系 23をテレセントリック系で構成していることから、空間光変調素子 22から出射される光線は従属光線を含めても 30度以下になる。このため、偏光スイッチング液晶素子 1は、通過光線が光軸に対して 30度以下の角度となるように構成して空間光変調素子 22の近傍に配置することにより、空間光変調素子 22からの斜入射による特性の影響を軽減している。

[0084] 以下、本実施の形態で使用する透過型 LCD力なる空間光変調素子 22について、詳細に説明する。

[0085] 本実施の形態では、空間光変調素子 22として、表示切り替えを画面全域に亘つて同時期に実施可能なものを用いている。このような一括表示 (変調)可能な空間光変調素子 22は、各画素が有する記録用コンデンサに全画面分を所持し、各画素が有する表示用コンデンサを一度に動作可能としている。

[0086] 一方、従来の画像表示装置では、上記特許文献 1に開示されて!ヽるような線順次走査する空間光変調素子が用いられている。この線順次走査する空間光変調素子は、記録用コンデンサが数画素分または 1ライン分または数ライン分であり、コスト的に有利であるが、画素ずらしによる高解像度化（ゥォブリング)を実施しょうとすると、特許文献 1に開示されているように、画素ずらしユニットの偏光スイッチング液晶素子を複数分極ィ匕して、空間光変調素子の線順次の走査タイミングに合わせて、偏光スイッチング液晶素子を順次駆動する必要がある。

[0087] これに対し、本実施の形態のように、一括表示 (変調)可能な空間光変調素子 22を用いれば、偏光スイッチング液晶素子を複数分極する必要がないので、偏光スィッチング液晶素子 1の駆動タイミングを調整することが容易となる。 [0088] さらに、偏光スイッチング液晶素子の配置位置に関しても、線順次走査型空間光変調素子を用いる場合には、偏光スイッチング液晶素子を空間光変調素子から距離をもって配置すると、空間光変調素子の線順次走査と偏光スイッチング液晶素子の分極駆動タイミングとの相関関係が光学的に混ざってしまうため、偏光スイッチング液晶素子を空間光変調素子の近傍に配置しなければならず、配置の自由度がなくなる。

[0089] これに対し、本実施の形態のように、一括表示 (変調)可能な空間光変調素子 22を用いれば、偏光スイッチング液晶素子を空間光変調素子 22から距離をもって配置しても、偏光スイッチング液晶素子を分極ィ匕する必要がないので、偏光スイッチング液晶素子の配置位置の自由度を高めることができる。

[0090] このような配置の自由度に関しては、特に、空間光変調素子として反射型 LCD (L CoS)を用いた場合に有効である。すなわち、反射型 LCDの場合には、一般に反射型 LCDの前方に入射光と変調光とを分離する偏光ビームスプリッタ (PBS)が配置されることから、 PBSで分離された変調光の光路に画素ずらしユニットを配置しようとすると、反射型 LCD力も画素ずらしユニットまでの距離が長くなるからである。

[0091] 次に、図 11 (a)および (b)を参照して、偏光スイッチング液晶素子 1への電圧印加をオン'オフして水平方向に 2点画素ずらし (ゥォブリング)を行う場合に、偏光スイツチング液晶素子 1で生じる切り替えの状態の悪化（図 4乃至図 6参照）、すなわち楕円偏光化によって生じるクロストークについて説明する。なお、図 11 (a)は偏光スィッチング液晶素子 1への電圧印加がオフの場合を、図 11 (b)は偏光スイッチング液晶素子 1への電圧印加がオンの場合をそれぞれ示して!/ヽる。

[0092] 図 11 (a)および (b)において、空間光変調素子 22は、垂直方向の偏光透過軸を有する偏光光を変調して、水平方向の偏光透過軸を有する偏光光を出射するようになつている。ここで、図 11 (a)に示すように、偏光スイッチング液晶素子 1への電圧印加がオフの場合には、偏光スイッチング液晶素子 1に入射した偏光光は、理想的には 9 0度偏光方向が旋回されて垂直方向の偏光透過軸を有する偏光光となって、複屈折板 36で水平方向に画素ずらし (光線シフト）されることなく画素位置 Aに到達する。

[0093] しかし、偏光スイッチング液晶素子 1において、理想状態に偏光旋回することは極めて困難であり、実際には偏光スイッチング液晶素子 1から出射される偏光光は楕円化される。このため、偏光スイッチング液晶素子 1から出射される偏光光には、ベタトル成分として水平方向の偏光成分と垂直方向の偏光成分とが現れ、水平方向の偏光成分は複屈折板 36で画素ずらしされて画素位置 Bに到達し、垂直方向の偏光成分は複屈折板 36で画素ずらしされることなく画素位置 Aに到達して、偏光スィッチング液晶素子 1への電圧印加がオフという同時期に画素位置 Aおよび Bの両方に光が到達することになる。

[0094] このように、偏光スイッチング液晶素子 1から出射される偏光光が楕円化されて、本来画素位置 Aに表示する情報が楕円偏光の割合に応じて画素位置 Aおよび Bの両方に表示されると、解像力の劣化が生じることになる。このような現象を、ここではクロストークと言うこととする。

[0095] 同様に、偏光スイッチング液晶素子 1への電圧印加をオンした場合も、偏光スィッチング液晶素子 1から出射される偏光光は楕円化されるため、本来は水平右方向にシフトした画素位置 Bに表示する情報が楕円偏光の割合に応じて画素位置 Bおよび A の両方に表示されて、クロストークが生じる。なお、偏光スイッチング液晶素子 1として TN液晶を用いた場合には、電圧印加のオフ時とオン時とで偏光光の楕円化の度合いが異なり、オフ時の方がオン時よりも楕円化が大きくなる。

[0096] 上記のクロストークは波長依存性を有しているため、単一の波長の照明光を用いる場合には、その使用波長で最適化すれば良いが、可視全域 (または RGBの所定の色）の照明光を用いる場合には、解像度の劣化の他に、クロストークの発生の程度に色毎の変化が生じて、後述する偽色が発生することになる。

[0097] ここで、クロストークは偏光スイッチング液晶素子 1の上述した透過率が低いほど発生が防止され、偽色は RGB全域で透過率が低いほど発生が防止される。また、 Δ η が大きい材料は、液晶の需要量として大きい分野である画像表示用途としては、視野角（斜入射)特性の確保が難しいが、画像表示用途でない偏光スイッチング液晶素子 1としては、特にプロジェクタの画素ずらし素子として使用する場合は、斜め方向の光線 (30度以上の傾、た光)を扱うことが少な、ので、斜入射の影響を受け難、構成が容易となる。

[0098] 次に、図 12及び図 13を参照して、偽色について説明する。 [0099] 図 12は、クロストークのない理想的な画素ずらしを説明するための図である。ここでは、画素位置 Aと画素位置 Bとに表示したい画像として、画素位置 Aには白、画素位置 Bには黒を表示するものとする。すなわち、 RGBの各色を 8ビットの信号で表すと、画素位置 Aには R= 255、 G = 255、 B= 255の画像を表示し、画素位置 Bには R= 0、 G = 0、 B = 0の画像を表示するものとする。なお、画素位置 Aおよび画素位置 B は、説明の便宜上分離して示しているが、実際の画素形状は画素開口率を大きくとることで、画素位置 Aと画素位置 Bとは一部重なったものとなる。

[0100] この場合、 RGBの各色が偏光スイッチング液晶素子 1の楕円偏光化に伴って異なるクロストーク、例えば図 13に示すように、 Rが 50 : 50、 Gが 80 : 20、 Bが 90 : 10の割合でクロストークが生じると、画素位置 Aに表示される画像は、赤の色が弱くなることで青味力 Sかった白となり、画素位置 Bに表示される画層は、赤の色が強くなることで赤味が力つた黒となる現象が生じ、本来白黒の表示をしたいのに、色が付く偽色という現象が生じてしまう。すなわち、 RGB各色のクロストーク量の差が影響して、狙いでない色が生じることになる。

[0101] 図 14は、図 10に示した画像表示装置により色面順次表示で 2点画素ずらしを行う場合のタイムチャートである。

[0102] 空間光変調素子 22は、 1フレームの間に RGBの順次表示を 4回行っている。 RGB の各色光の照明時間は、光源 31の分光特性によりホワイトバランスを考慮して決められる。本実施の形態では、 R>B>Gの順序で照明するようにカラーホイール 32が構成されている。

[0103] 1フレームの周波数は、 RGBの 1周期を 1フィールドとした場合、 4フィールドで 30H zとなるように設定されており、 2点画素ずらしは各フィールドで行われて、 1フィールド目および 3フィールド目は偏光スイッチング液晶素子 1への電圧印加をオフとして画素位置 Aに表示し、 2フィールド目および 4フィールド目は偏光スイッチング液晶素子 1への電圧印加をオンとして画素位置 Bに表示するようになっている。なお、入力信号がインターレースの場合には、 1, 2フィールドと、 3, 4フィールドとで 60Hz毎に違うデータを表示するように構成しても力まわな、。

[0104] 偏光スイッチング液晶素子 1は、 TN液晶を用いると電圧印加をオンする時とオフする時とで応答速度に違いを有し、特にオン力オフに応答する期間では、偏光スイツチングしている期間にクロストークが発生して偽色が生じ易いので、この偽色の発生を低減するために、偏光スイッチング液晶素子 1の駆動タイミングを、応答速度を考慮して画素位置 B力画素位置 Aにずらすタイミングに対してより早い時間にオンからオフへ切り替えるようにして、る。

[0105] ここで、偏光スイッチング液晶素子 1の応答による偽色の発生メカニズムを詳細に説明すると、 1フィールドと 2フィールドとの間の B1光と R2光との期間において、偏光スィツチング液晶素子 1への電圧印加をオフからオンすると、偏光旋回が開始される。この偏光旋回が開始されてから終了するまでの期間は、画素位置 Aと画素位置 Bとの両方に光線が到達してクロストークとなる。特に、偏光スイッチング液晶素子 1の応答特性が要因のものは、 R色と B色においてクロストークが生じ、 G色は影響を受けない。このため、各画素位置における画素の情報（ホワイトバランス含む）が狙いのものと異なり、偽色が生じることとなる。

[0106] 一方、空間光変調素子 22として線順次走査を用いたものを使用して、その線順次走査のタイミングに対応して偏光スイッチング液晶素子 1の駆動タイミングを調整すると、オン力オフへの切り替えタイミングが画面の上部と下部とで異なることから、偽色の傾向に差が生じて偽色の面内ムラが生じることになる。なお、このような偽色の面内ムラを低減するために、偏光スイッチング液晶素子 1を分極すると、分極内での偽色の面内ムラが生じることとなる。

[0107] これに対し、本実施の形態におけるように、空間光変調素子 22として一括表示型のものを用いれば、偽色の発生はあっても画面一様に生じ、観察画像の偽色部分ムラがないので、違和感を受け難くできる効果がある。

[0108] なお、上記の効果は、本実施の形態のような TN液晶を用いた偏光スイッチング液晶素子に限らず、強誘電性液晶を用いた偏光スイッチング液晶素子を画素ずらし素子に用、て面順次で一括表示する場合にも、同様に得られるものである。

[0109] 図 15は、本発明に係る画像表示装置の第 2実施の形態を示す概略構成図である。

本実施の形態の画像表示装置は、第 1実施の形態の画像表示装置において、 2セットの画素ずらし光学ユニット 24a, 24bを用いて、水平および垂直方向に 4点画素ずらしを行うようにしたものである。

[0110] 画素ずらし光学ユニット 24a, 24bは、それぞれ本発明に係る偏光スイッチング液晶素子 la, lbと複屈折板 36a, 36bとを有して構成して、複屈折板 36aおよび 36bを光線シフト方向が直交するように配置する。その他の構成は、第 1実施の形態と同様であるので、同様の作用を行う素子には同一符号を付してその説明を省略し、また、 4 点画素ずらしの動作も公知であるので、ここではその説明を省略する。

[0111] 図 16は、本発明に係る画像表示装置の第 3実施の形態を示す概略構成図である。

本実施の形態の画像表示装置は、第 2実施の形態の画像表示装置において、一括表示型の空間光変調素子 22として反射型 LCDを用いたものである。このため、照明光学系 23と空間光変調素子 22との間に PBS41を配置して、空間光変調素子 22に入射する照明光と空間光変調素子 22で変調されて戻る変調光とを偏光分離し、この PBS41で分離された変調光を画素ずらし光学ユニット 24a, 24b側に導くようにしている。

[0112] 本実施の形態では、反射型の空間光変調素子 22を用いていることから、この空間変調素子 22と光学ユニット 24aを構成する偏光スイッチング液晶素子 laとの間の光学路が長くなるが、空間光変調素子 22がー括表示型で、偏光スイッチング液晶素子 laを分極ィ匕する必要がな、ので、上述したように偏光スイッチング液晶素子 laの配置位置の自由度を高めることができる。

[0113] 図 17は、本発明に係る画像表示装置の第 4実施の形態を示す概略構成図である。

本実施の形態は、それぞれ透過型 LCD力なる 3枚の空間光変調素子 22R, 22G , 22Bを用いた 3板式の画像表示装置において、第 2実施の形態と同様に本発明に係る偏光スイッチング液晶素子 la, lbを有する 2セットの画素ずらし光学ユニット 24a , 24bとを用いて、水平および垂直方向に 4点画素ずらしを行うようにしたものである。

[0114] 図 17において、白色光源 51からの照明光は、空間光変調素子 22R, 22G, 22B 上での照明ムラを平準化するためにフライアイレンズ 52で多点化され、さらにマルチ PBSからなる PS変換素子 53により所定の偏光光に変換される。

[0115] PS変換素子 53から出射される照明光は、ダイクロイツクミラー 54で R光が分離され、さらにダイクロイツクミラー 55で G光と B光とに分離され、 R光はミラー 56を経て空間光変調素子 22Rに入射して変調され、 G光は空間光変調素子 22Gに入射して変調され、 B光はミラー 57, 58を経て空間光変調素子 22Bに入射して変調される。

[0116] 空間光変調素子 22R, 22G, 22Bでそれぞれ変調された R光、 G光、 B光は、色合成プリズム 59で合成され、その合成された RGB光が第 2実施の形態と同様に、 2セットの画素ずらし光学ユニット 24a, 24bで水平および垂直方向に 4点画素ずらしされて投影光学系 26によりスクリーン 25に投影表示される。

[0117] ここで、画素ずらし光学ユニットを構成する偏光スイッチング液晶素子として、従来の偏光比の波長依存性を有するものを用いると、 3板式であるために色毎にクロストークの発生の程度が変化して偽色が発生することになる。しかし、本実施の形態では、図 1乃至図 9において説明した本発明に係る偏光スイッチング液晶素子 la, lbを用いて画素ずらし光学ユニット 24a, 24bを構成しているので、高解像度で偽色の少な、3板式の画像表示装置を実現することができる。

[0118] 図 18は、本発明に係る偏光スイッチング液晶素子を用いた 3Dメガネの概略構成を示すものである。

[0119] この 3Dメガネは、偏光スイッチング液晶素子をシャツタとして用いたもので、 3Dメガネ 61の左右のレンズ部には、図 1乃至 9で説明した本発明に係る偏光スイッチング液晶素子 1L, 1Rが設けられ、その外側（表面側）には垂直方向の偏光透過軸を有する偏光板 62L, 62Rが、内側 (裏面側）には水平方向の偏光透過軸を有する偏光板 63R, 63Lがそれぞれ配置されて、偏光スイッチング液晶素子 1L, 1Rを液晶セル駆動回路 64で交互に駆動することにより、偏光スイッチング液晶素子 1L, 1Rを交互に透過状態、すなわち左目が透過で右目が不透過の状態と左目が不透過で右目が透過の状態となるようにしたものである。

[0120] この 3Dメガネを用いて左目用画像と右目用画像とが交互に表示される画像を観察する際は、左目用画像と右目用画像との表示切り替えタイミングに同期して、液晶セル駆動回路 64で偏光スイッチング液晶素子 1L, 1Rを交互に駆動することにより、 3 D画像の観察が可能となる。

[0121] ところで、このような 3Dメガネでは、左目用の液晶シャツタと右目用の液晶シャツタとの切り替え速度が重要であり、左右の表示画像の切り替えに連動して、左右の液晶シャツタが高速に応答することが望まれる。そのためには、上述したように液晶セルの厚さを薄くすることが有効であるが、シャツタによる遮光程度 (透過率）に波長依存性が発生することになる。このため、色によっては左右の画像を有効に分離できるように遮光されず、例えば左目用の画像が右目に漏れる現象 (これもクロストークといえる）が生じて、 3D観察における立体感が損なわれることになる。

[0122] その点、本実施の形態では、左右の液晶シャツタとして図 1乃至 9で説明した本発明に係る偏光スイッチング液晶素子を用いて、るので、液晶シャツタとしての遮光率の波長依存性による左右画像の漏れ現象 (クロストーク）を最低限に抑えながら、液晶シャツタの応答速度を高速ィ匕でき、 3D観察における立体感の低下を改善することが可能となる。

[0123] なお、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなぐ幾多の変形または変更が可能である。例えば、本発明に係る偏光スイッチング液晶素子は、プロジェクタや 3Dメガネに限らず、電子ビューファインダ (EVF)や頭部装着型ディスプレイ (HM D)のようなマイクロディスプレイを使用する画像表示装置や、光を選択的に透過'遮光する光シャツタとして広く適用することができるとともに、画素ずらしユニットを用いた画素ずらし型の撮像装置に用いることも可能である。

Claims

請求の範囲

[1] 2枚の透明基材間に保持した液晶を有し、上記液晶に選択的に電圧を印力！]して、少なくとも可視光の偏光光を、その偏光透過軸を選択的に 90度旋回して透過させる偏光スイッチング液晶素子であって、

上記液晶の屈折率異方性を Δ η、上記液晶の厚さを d、上記偏光光の波長をえとして、上記液晶の位相差 uを u= 2 X Δ η Χ ά/ λ ,入射側および出射側にそれぞれ偏光板を配置して測定される透過率 Τを Τ= (1/2) X sin²{ π (1 +u²) ^1/2/2}/ (1 + u²)とするとき、上記透過率 Tが 0. 1以下であることを特徴とする偏光スイッチング液晶素子。

[2] 上記液晶が ΤΝ液晶であることを特徴とする請求項 1に記載の偏光スイッチング液晶素子。

[3] 上記 dが 4 μ m以下であることを特徴とする請求項 2に記載の偏光スイッチング液晶素子。

[4] 上記 λ力 ΟΟηη！〜 700nmであることを特徴とする請求項 2または 3に記載の偏光スイッチング液晶素子。

[5] 請求項 1乃至 4の、ずれか一項に記載の偏光スイッチング液晶素子を備える画像表示装置であって、

少なくとも可視光を発光する可視光源と、

を有することを特徴とする画像表示装置。

[6] 上記可視光源は上記空間光変調手段に RGBの各色光を面順次で出射し、

上記空間光変調手段は上記可視光源からの各色光に対応して画像情報を順次変調することを特徴とする請求項 5に記載の画像表示装置。

[7] 上記空間光変調手段は上記可視光源からの各色光に対応して画像情報を全面同時に切り替えることを特徴とする請求項 6に記載の画像表示装置。

[8] 上記偏光スイッチング液晶素子を透過する光線の傾斜角度が 30度以下であることを特徴とする請求項 5乃至 7のいずれか一項に記載の画像表示装置。