(57)【要約】      （修正有）【課題】高品質な光学素子として機能する液晶素子及び当該液晶素子を含む液晶装置、並びに高輝度かつ高品質な画像表示を行うことが可能な表示装置を提供する。【解決手段】液晶分子を含む液晶層と、液晶層を挟む第１及び第２の配向膜と、第１の配向膜の液晶層とは反対側の面上に形成され、各々が第１の方向に沿って線状に延びる複数の第１の線状電極を含む第１の電極群２２と、第２の配向膜の液晶層とは反対側の面上に形成され、各々が第１の方向とは異なる第２の方向に沿って線状に延びる複数の第２の線状電極を含む第２の電極群２３と、を有する。【選択図】図１Ｂ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液晶分子を含む液晶層と、
前記液晶層を挟む第１及び第２の配向膜と、
前記第１の配向膜の前記液晶層とは反対側の面上に形成され、各々が第１の方向に沿って線状に延びる複数の第１の線状電極を含む第１の電極群と、
前記第２の配向膜の前記液晶層とは反対側の面上に形成され、各々が前記第１の方向とは異なる第２の方向に沿って線状に延びる複数の第２の線状電極を含む第２の電極群と、を有することを特徴とする液晶素子。
【請求項２】
前記第１の配向膜は、前記液晶層内の前記液晶分子を前記第１の方向に沿って配向させるように構成され、
前記第２の配向膜は、前記液晶層内の前記液晶分子を前記第２の方向に沿って配向させるように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の液晶素子。
【請求項３】
前記第１の配向膜の前記液晶層とは反対側の面に、前記第１の電極群を互いに絶縁可能に複数個有し、
前記第２の配向膜の前記液晶層とは反対側の面上に、前記第２の電極群を互いに絶縁可能にかつ前記複数の第１の電極群の各々に対向して複数個有することを特徴とする請求項１又は２に記載の液晶素子。
【請求項４】
前記第１及び第２の方向は、互いに直交することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１つに記載の液晶素子。
【請求項５】
前記第１の配向膜の前記液晶層とは反対側の面上に形成され、各々が前記第１の方向に沿って線状に延びかつ各々が前記複数の第１の線状電極の各々間に配置された複数の第３の線状電極を含む第３の電極群と、
前記第２の配向膜の前記液晶層とは反対側の面上に形成され、各々が前記第２の方向に沿って線状に延びかつ各々が前記複数の第２の線状電極の各々間に配置された複数の第４の線状電極を含む第４の電極群と、を有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１つに記載の液晶素子。
【請求項６】
請求項１乃至４のいずれか１つに記載の液晶素子と、
前記第１及び第２の電極群間に交流電圧を印加して前記液晶素子を駆動する駆動回路と、を有することを特徴とする液晶装置。
【請求項７】
前記駆動回路は、前記第１及び第２の電極群にそれぞれ正電位及び接地電位を印加する第１の期間と、前記第１及び第２の電極群にそれぞれ接地電位及び正電位を印加する第２の期間と、前記第１及び第２の電極群にそれぞれ負電位及び接地電位を印加する第３の期間と、前記第１及び第２の電極群にそれぞれ接地電位及び負電位を印加する第４の期間と、をこの順で繰り返すことで、前記液晶素子を駆動することを特徴とする請求項６に記載の液晶装置。
【請求項８】
請求項５に記載の液晶素子と、
前記第１及び第３の電極群間に電圧を印加し、かつ前記第２及び第４の電極群間に電圧を印加して前記液晶素子を駆動する駆動回路と、を有し、
前記駆動回路は、前記第１及び第３の電極群間に電圧を印加している期間中は前記第２及び第４の電極群の各々に接地電位を印加し、前記第２及び第４の電極群間に電圧を印加している期間中は前記第１及び第３の電極群の各々に接地電位を印加することを特徴とする液晶装置。
【請求項９】
前記駆動回路は、前記第１及び第３の電極群にそれぞれ正電位及び負電位を印加する第１の期間と、前記第２及び第４の電極群にそれぞれ正電位及び負電位を印加する第２の期間と、前記第１及び第３の電極群にそれぞれ負電位及び正電位を印加する第３の期間と、前記第２及び第４の電極群にそれぞれ負電位及び正電位を印加する第４の期間と、をこの順で繰り返すことで、前記液晶素子を駆動することを特徴とする請求項８に記載の液晶装置。
【請求項１０】
光源と、前記光源からの出射光の光軸上において互いに離間して配置された複数の液晶スクリーンと、を含み、
前記複数の液晶スクリーンのうちの少なくとも１つの液晶スクリーンは、
液晶分子を含む液晶層と、
前記液晶層を挟む第１及び第２の配向膜と、
前記第１の配向膜の前記液晶層とは反対側の面上に形成され、各々が第１の方向に沿って線状に延びる複数の第１の線状電極を含む第１の電極群と、
前記第２の配向膜の前記液晶層とは反対側の面上に形成され、各々が前記第１の方向とは異なる第２の方向に沿って線状に延びる複数の第２の線状電極を含む第２の電極群と、を有することを特徴とする表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶を用いた液晶素子及び当該液晶素子を含む液晶装置、並びに当該液晶素子をスクリーンとして用いた表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、液晶分子を含む液晶層において、当該液晶分子の状態を制御することで当該液晶層内に入射した光の外部への出射態様を変化させる技術が知られている。例えば、液晶層内で液晶分子の配向をランダムな状態とすることで、液晶層に入射した光が散乱して外部に出射する。この光を散乱させる状態となった液晶層は、例えば、画像を投影するスクリーンとして機能する。例えば、特許文献１には、液晶マイクロレンズアレイを用いた背面投射型プロジェクションテレビ用の透過型スクリーンが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開2006-153982号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
液晶層を含む液晶素子は、当該液晶層内の液晶分子の状態を制御することで、上記したスクリーンとして用いる場合のみならず、例えば光を集光させるマイクロレンズアレイとして用いる場合、及び光を反射させるミラーとして用いる場合など、種々の機能を発揮する光学素子として用いられることができる。
【０００５】
液晶素子を高品質な光学素子として機能させることを考慮すると、液晶素子に入射した光の利用効率が高いこと、また、出力される光にノイズが重畳されないことが好ましい。例えば、液晶素子を透過型スクリーンとして用いる場合、高輝度かつノイズの少ない画像を表示できることが好ましい。
【０００６】
例えば、高輝度な画像を表示することを考慮すると、液晶素子に入射した光が高効率で散乱することが好ましい。また、低ノイズな画像を表示することを考慮すると、液晶素子のスクリーン領域内には、光が透過する領域（光が素通りする領域）がないことが好ましい。
【０００７】
本発明は上記した点に鑑みてなされたものであり、高品質な光学素子として機能する液晶素子及び当該液晶素子を含む液晶装置、並びに高輝度かつ高品質な画像表示を行うことが可能な表示装置を提供することを課題の１つとしている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１に記載の発明は、液晶分子を含む液晶層と、液晶層を挟む第１及び第２の配向膜と、第１の配向膜の液晶層とは反対側の面上に形成され、各々が第１の方向に沿って線状に延びる複数の第１の線状電極を含む第１の電極群と、第２の配向膜の液晶層とは反対側の面上に形成され、各々が第１の方向とは異なる第２の方向に沿って線状に延びる複数の第２の線状電極を含む第２の電極群と、を有することを特徴とする。
【０００９】
また、請求項５に記載の発明は、請求項１に記載の液晶素子と、第１及び第２の電極間に交流電圧を印加して液晶素子を駆動する駆動回路と、を有することを特徴とする。
【００１０】
また、請求項１０に記載の発明は、光源と、光源からの出射光の光軸上において互いに離間して配置された複数の液晶スクリーンと、を含み、複数の液晶スクリーンのうちの少なくとも１つの液晶スクリーンは、液晶分子を含む液晶層と、液晶層を挟む第１及び第２の配向膜と、第１の配向膜の液晶層とは反対側の面上に形成され、各々が第１の方向に沿って線状に延びる複数の第１の線状電極を含む第１の電極群と、第２の配向膜の液晶層とは反対側の面上に形成され、各々が第１の方向とは異なる第２の方向に沿って線状に延びる複数の第２の線状電極を含む第２の電極群と、を有することを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１Ａ】実施例１に係る表示装置の配置図である。
【図１Ｂ】実施例１に係る表示装置における液晶装置の上面図である。
【図２Ａ】実施例１に係る液晶装置の断面図である。
【図２Ｂ】実施例１に係る液晶装置内の液晶分子の初期配向を示す図である。
【図３Ａ】実施例１に係る液晶装置の駆動信号を示す図である。
【図３Ｂ】実施例１に係る液晶装置の駆動時における液晶分子の配向を示す図である。
【図４Ａ】実施例２に係る表示装置における液晶装置の上面図である。
【図４Ｂ】実施例２に液晶装置の断面図である。
【図５】実施例２に係る液晶装置の駆動信号を示す図である。
【図６】実施例２に係る液晶装置の駆動時における液晶分子の配向を示す図である。
【図７Ａ】実施例３に係る表示装置の配置図である。
【図７Ｂ】実施例３に係る表示装置における液晶装置の配置図である。
【図８Ａ】実施例３の変形例に係る表示装置における液晶装置の配置図である。
【図８Ｂ】実施例３の変形例に係る液晶装置の上面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下に本発明の実施例について詳細に説明する。
【実施例１】
【００１３】
図１Ａは、実施例１に係る表示装置１０の構成を模式的に示す図である。本実施例においては、表示装置１０は、車両のダッシュボードＤＢに設置され、フロントガラスＦＧを介して虚像ＶＩを表示するヘッドアップディスプレイである。なお、図１Ａには、表示装置１０が表示する虚像ＶＩを破線で示した。また、図１Ａには、虚像ＶＩを観察する観察者、例えば車両の運転者の目の位置を視点ＥＹとして示した。
【００１４】
表示装置１０は、虚像ＶＩを形成する光（以下、出射光と称する）Ｌ１を生成及び出射する光源１１を有する。本実施例においては、光源１１は、虚像ＶＩの色表現及び階調表現を行う光を出射光Ｌ１として生成する。また、表示装置１０は、出射光Ｌ１を散乱させて散乱光Ｌ２として出射させ、散乱光Ｌ２として虚像ＶＩを表示する液晶装置１２を有する。液晶装置１２は、虚像ＶＩを投影する透過型スクリーンとして機能する。
【００１５】
本実施例においては、光源１１は、レーザ光を生成するレーザ素子と、虚像ＶＩを構成する各画素の色及び階調を表現するように当該レーザ光を方向可変に偏向しつつ出射光Ｌ１として液晶装置１２に向けて出射する走査素子と、を含む。すなわち、本実施例においては、表示装置１０は、当該レーザ光による走査を行うことで液晶装置１２に虚像ＶＩを投影する走査型のレーザプロジェクタである。
【００１６】
また、表示装置１０は、液晶装置１２からの散乱光Ｌ２をフロントガラスＦＧに向けて反射させる凹面鏡１３を有する。凹面鏡１３によって反射された光は、投影光Ｌ３としてフロントガラスＦＧに投影される。観察者は、視点ＥＹからフロントガラスＦＧを観察すると、フロントガラスＦＧの奥側に虚像ＶＩを視認することができる。観察者は、液晶装置１２（スクリーン）とフロントガラスＦＧとの間の距離や凹面鏡１３の曲率に応じたサイズの虚像ＶＩを、フロントガラスＦＧの奥側の空間上に視認することとなる。
【００１７】
なお、光源１１は、虚像ＶＩとして表示する情報を外部から取得し、虚像ＶＩを形成するようにレーザ光源及び走査素子の駆動制御を行う駆動制御部（図示せず）を有する。例えば、当該駆動制御部は、表示装置１０が搭載された車両の状態などを示す車両情報、当該車両の周辺の情報を示す周辺情報、及び当該車両の走行を案内するナビゲーション情報などを取得する。そして、当該駆動制御部は、取得したこれらの情報を画像化する光を出射光Ｌ１として生成するように、光源１１の動作を制御する。
【００１８】
図１Ｂは、液晶装置１２の構成を模式的に示す図である。液晶装置１２は、液晶素子１２Ａと、液晶素子１２Ａを駆動する液晶駆動回路（以下、単に駆動回路と称する）１２Ｂとを含む。図１Ｂは、光源１１から見たときの液晶素子１２Ａの模式的な平面図である。また、図１Ｂには、液晶素子１２Ａと駆動回路１２Ｂとの間の接続態様を模式的に示している。
【００１９】
なお、本明細書においては、光源１１からの出射光Ｌ１は、ｚ軸方向に沿った主光軸を有する場合について説明する。すなわち、液晶素子１２Ａは、ｚ軸方向に垂直な平面に沿って配置され、液晶分子を含んだ液晶層を含む液晶構造層２１を含む。液晶構造層２１は、液晶素子１２Ａにおける虚像ＶＩを投影する投影領域（スクリーン領域）として機能する。
【００２０】
本実施例においては、液晶構造層２１は、ｚ軸方向に垂直な方向であるｘ軸方向に沿った幅、ｚ軸方向に垂直な方向でありｘ軸方向とは異なる方向であるｙ軸方向に沿った高さ、及びｚ軸方向に沿った層厚を有する。本実施例においては、ｘ軸方向及びｙ軸方向は、互いに直交する方向である。図１Ｂには、液晶構造層２１を破線で示した。
【００２１】
なお、本明細書においては、虚像ＶＩを観察する観察者の視線の方向と光源１１からの出射光Ｌ１の光軸の方向が共にｚ軸方向である場合について説明する。従って、例えば、液晶構造層２１の幅方向であるｘ軸方向は、観察者の視点ＥＹから見たときの虚像ＶＩの幅方向に対応する。また、液晶構造層２１の高さ方向であるｙ軸方向は、虚像ＶＩの高さ方向に対応する。
【００２２】
例えば、本明細書においては、虚像ＶＩは、ｚ軸方向における観察者の視点ＥＹから所定の距離だけ離れた位置に表示される。また、虚像ＶＩは、観察者の視点ＥＹから見たとき、ｘ軸方向に沿った長さである所定の幅と、ｘ軸方向に沿った長さである所定の高さと、を有する。
【００２３】
液晶素子１２Ａは、各々がｘ軸方向（第１の方向）に沿って線状に延びる複数の線状電極（第１の線状電極）２２Ａを含む電極群（第１の電極群）２２と、各々がｙ軸方向（第２の方向）に沿って線状に延びる複数の線状電極（第２の線状電極）２３Ａを含む電極群（第２の電極群）２３と、を有する。
【００２４】
また、本実施例においては、液晶素子１２Ａは、線状電極２２Ａの各々に接続された接続電極（第１の接続電極）ＣＥ１と、線状電極２３Ａの各々に接続された接続電極（第２の接続電極）ＣＥ２とを含む。本実施例においては、線状電極２３Ａの各々は、線状電極２２Ａの各々に対して直交する方向に延びている。
【００２５】
液晶装置１２の駆動回路１２Ｂは、接続電極ＣＥ１及びＣＥ２に接続されている。駆動回路１２Ｂは、接続電極ＣＥ１及びＣＥ２を介してそれぞれ第１及び第２の電極群２２及び２３間に電圧を印加することで、液晶素子１２Ａを駆動する。
【００２６】
図２Ａは、液晶素子１２Ａの部分断面図である。図２Ａは、図１ＢにおけるＶ−Ｖ線に沿った断面の一部を示す図である。また、図２Ａには、光源１１からの出射光Ｌ１の主光軸ＡＸを模式的に示した。さらに、図２Ｂは、液晶構造層２１の液晶層２１Ａの内部構成を模式的に示す図である。図２Ａ及び図２Ｂを用いて、液晶素子１２Ａについて説明する。
【００２７】
液晶構造層２１は、液晶分子ＭＣを含む液晶層２１Ａを有する。本実施例においては、液晶分子ＭＣは、ネマティック液晶を構成する分子からなる。液晶層２１は、光源１１からの出射光Ｌ１を散乱させ、散乱光Ｌ２を出射するように構成及び配置されている。
【００２８】
また、液晶層２１Ａは、光源１１からの出射光Ｌ１が入射する主面である第１の主面ＭＳ１と、第１の主面ＭＳ１とは反対側の主面でありかつ散乱光Ｌ２が出射する第２の主面ＭＳ２と、を有する。
【００２９】
液晶構造層２１は、液晶層２１Ａを挟むように液晶層２１Ａ上に形成されかつ液晶分子ＭＣを所定の方向に配向させる第１及び第２の配向膜２１Ｂ及び２１Ｃを有する。第１の配向膜２１Ｂは、液晶層２１Ａの第１の主面ＭＳ１上に配置されている。第２の配向膜２１Ｃは、液晶層２１Ａの第２の主面ＭＳ２上に形成され、第１の配向膜２１Ｂに対向して配置されている。例えば、第１及び第２の配向膜２１Ｂ及び２１Ｃの各々は、所定の方向に沿って延びる複数の溝を有する樹脂膜である。
【００３０】
また、第１の配向膜２１Ｂは、図２Ｂに示すように、液晶層２１Ａにおける第１の主面ＭＳ１の近傍の液晶分子ＭＣ１をｘ軸方向（第１の方向）、すなわち第１の電極群２２の線状電極２２Ａが延びる方向に沿って配向させるように構成されている。さらに、第２の配向膜２１Ｃは、液晶層２１Ａにおける第２の主面ＭＳ２の近傍の液晶分子ＭＣ２をｙ軸方向（第２の方向）、すなわち第２の電極群２３の線状電極２３Ａが延びる方向に沿って配向させるように構成されている。
【００３１】
また、第１及び第２の電極群２２及び２３は、液晶構造層２１を挟んで互いに対向して配置されている。具体的には、第１の電極群２２（線状電極２２Ａ）は、液晶構造層２１における第１の配向膜２１Ｂの液晶層２１Ａとは反対側の面上に形成されている。さらに、第２の電極群２３（線状電極２３Ａ）は、液晶構造層２１における第２の配向膜２１Ｃの液晶層２１Ａとは反対側の面上に形成されている。
【００３２】
また、液晶素子１２Ａは、第１及び第２の電極群２２及び２３を介して液晶構造層２１を挟む第１及び第２の透光板２４及び２５を有する。第１及び第２の透光板２４及び２５は、光源１１からの出射光Ｌ１に対して透光性を有する。第１の透光板２４は、第１の電極群２２における液晶構造層２１とは反対側の面上に配置されている。さらに、第２の透光板２４は、第２の電極群２３における液晶構造層２１とは反対側の面上に配置されている。例えば、第１及び第２の透光板２４及び２５は、平板状の樹脂材料からなる。
【００３３】
第１の透光板２４における液晶構造層２１とは反対側の面は、液晶素子１２Ａにおける光源１１からの出射光Ｌ１が入射する入射面Ｓ１として機能する。光源１１からの出射光Ｌ１は、第１の透光板２４を透過して、液晶構造層２１における液晶層２１Ａの第１の主面ＭＳ１から、液晶層２１Ａに入射する。
【００３４】
第２の透光板２５における液晶構造層２１とは反対側の面は、液晶素子１２Ａからの散乱光Ｌ２が出射する出射面Ｓ２として機能する。液晶層２１Ａによって生成された散乱光Ｌ２は、液晶層２１Ａの第２の主面ＭＳから出射した後、第２の透光板２５を透過して、液晶素子１２Ａの外部に出射される。
【００３５】
なお、本実施例においては、液晶素子１２Ａは、第１及び第２の透光板２４及び２５間における液晶層２１Ａの周縁部の領域に形成され、液晶層２１Ａの側面を取り囲んで液晶層２１Ａを封止する封止部２６を有する。
【００３６】
図３Ａは、駆動回路１２Ｂによって液晶素子１２Ａに印加される駆動信号の構成を示す図である。図３Ａは、駆動時の第１及び第２の電極群２２及び２３のそれぞれの電位変化を示すタイミングチャートである。また、図３Ｂは、駆動時における液晶素子１２Ａの内部構成及び液晶素子１２Ａ内の光の進路を模式的に示す図である。図３Ａ及び図３Ｂを用いて、液晶装置１２の駆動構成について説明する。
【００３７】
まず、図３Ａに示すように、本実施例においては、駆動回路１２Ｂは、第１及び第２の電極群２２及び２３に、デューティ比を１／４とした交流信号を互いにπ／２だけずらした位相で供給する。これによって駆動回路１２Ｂは、第１及び第２の電極群２２及び２３間に交流電圧を印加する。
【００３８】
具体的には、本実施例においては、駆動回路１２Ｂは、第１の期間Ｐ１、第２の期間Ｐ２、第３の期間Ｐ３及び第４の期間Ｐ４を１つの周期Ｃ１とし、この周期Ｃ１を繰り返すことで、第１及び第２の電極群２２及び２３間に電圧を印加する。
【００３９】
第１の期間Ｐ１においては、駆動回路１２Ｂは、第１及び第２の電極群２２及び２３にそれぞれ正電位（＋Ｅ１レベルの電位）及び接地電位（０レベルの電位）を印加する。同様に、駆動回路１２Ｂは、第２の期間Ｐ２においては、第１及び第２の電極群２２及び２３にそれぞれ接地電位及び正電位を印加する。また、駆動回路１２Ｂは、第３の期間Ｐ３においては、第１及び第２の電極群２２及び２３にそれぞれ負電位（−Ｅ１レベルの電位）及び接地電位を印加する。さらに、駆動回路１２Ｂは、第４の期間Ｐ４においては、第１及び第２の電極群２２及び２３にそれぞれ接地電位及び負電位を印加する。
【００４０】
また、本実施例においては、駆動回路１２Ｂは、第１及び第２の電極群２２及び２３に印加する電位の切替タイミングを同期させる同期回路（図示せず）を有する。これによって、本実施例においては、駆動回路１２Ｂは、第１及び第２の電極群２２及び２３間に、極性を周期的に切替えつつ一定の電圧を印加する。
【００４１】
図３Ｂは、駆動回路１２Ｂによって電圧が印加された場合（駆動時）の液晶素子１２Ａにおける液晶層２１Ａの状態を模式的に示す図である。図３Ｂに示すように、第１及び第２の電極群２２及び２３に上記した電圧が印加された場合、液晶層２１Ａ内に生じた電圧に応じ、液晶分子ＭＣの配向状態が変化する。
【００４２】
具体的には、例えば、第１の電極群２２の線状電極２２Ａと第２の電極群２３の線状電極２３Ａとが対向する（交差する）液晶層２１Ａの領域Ａ１に生ずる電圧と、線状電極２２Ａと線状電極２３Ａとが対向しない液晶層２１Ａの領域Ａ２に生ずる電圧とは、互いに異なる。従って、例えば、領域Ａ１においては比較的大きな電圧が生じ、領域Ａ２内には比較的小さな電圧が生ずる。
【００４３】
この場合、領域Ａ１においては液晶分子ＭＣがｚ軸方向（液晶層２１Ａの深さ方向）に沿って配向されやすくなる。一方、領域Ａ２においては、領域Ａ１に比べて液晶分子ＭＣの配向方向が変化しにくくなる。
【００４４】
また、液晶層２１Ａ内に生ずる電圧の大きさは領域Ａ１及びＡ２内においてもその位置に応じて異なる。従って、液晶層２１Ａ内における液晶分子ＭＣの配向方向は連続的に変化することとなる。よって、液晶層２１Ａの第１の主面ＭＳ１を見たとき、液晶層２１Ａ内の光の屈折率は連続的に変化する。すなわち、液晶層２１Ａのほぼ全体が光の散乱領域（スクリーンとしての有効領域）として機能する。
【００４５】
これによって、第１の主面ＭＳ１に入射した光源１１からの出射光Ｌ１は、領域Ａ２の中心に対して液晶層２１Ａに垂直な方向に沿って入射するわずかな光Ｌ１１を除き、ほぼ全ての光（光Ｌ１１以外の光Ｌ１２）は、液晶層２１Ａを透過することなく、入射した方向とは異なる方向に散乱して出射される。従って、液晶層２１Ａからは、このような光Ｌ１１及びＬ１２を含む光が散乱光Ｌ２として出射される。
【００４６】
なお、散乱光Ｌ２のうち、光Ｌ１１のような液晶層２１Ａを透過する（素通りする）光の成分は、投影光Ｌ３として観察者には届かず、これによって虚像ＶＩの輝度が低下する要因となる。また、本実施例のように、レーザ光を用いて散乱光Ｌ２を生成する場合、光Ｌ１１のような光は、虚像ＶＩにおけるノイズの発生源となる場合がある。従って、ほとんど光Ｌ１１を含んでいない散乱光Ｌ２は、高輝度かつ高品質な虚像ＶＩを表示する光となる。
【００４７】
このように、本実施例においては、液晶素子１２Ａは、互いに異なる方向に沿って延びる線状電極２２Ａ及び２３Ａをそれぞれ有する第１及び第２の電極群２２及び２３を有する。従って、第１及び第２の電極群２２及び２３間に電圧を印加することで、光源１１から見たときの液晶層２１Ａの光の屈折率が連続的に変化する。よって、液晶層２１Ａの全体（第１の主面ＭＳ１の全面）に入射する光のほぼ全てを散乱させることができる。
【００４８】
すなわち、光源１１からの出射光Ｌ１を高効率で散乱光Ｌ２に変換することができる。従って、多くの光を投影光Ｌ３として観察者に導くことができる。よって、高輝度かつ高品質な画像表示を行うことが可能な表示装置１０を提供することができる。
【００４９】
また、本実施例においては、第１の配向膜２１Ｂは、線状電極２２Ａが延びる方向と同一の方向であるｘ軸方向に沿って液晶層２１Ａ内の液晶分子ＭＣを配向させるように構成される。さらに、第２の配向膜２１Ｃは、線状電極２３Ａが延びる方向と同一の方向であるｙ軸方向に沿って液晶層２１Ａ内の液晶分子ＭＣを配向させるように構成されている。
【００５０】
換言すれば、本実施例においては、線状電極２２Ａが延びる方向と、線状電極２２Ａ側（第１の主面ＭＳ１側）に設けられた第１の配向膜２１Ｂによる液晶分子ＭＣ１の配向方向とが一致している。また、本実施例においては、線状電極２２Ａが延びる方向と、線状電極２２Ａ側（第２の主面ＭＳ２側）に設けられた第１の配向膜２１Ｂによる液晶分子ＭＣ２の配向方向とが一致している。
【００５１】
これによって、液晶層２１Ａ内における液晶分子ＭＣの配向制御性が向上する。従って、液晶層２１Ａ内において安定した液晶分子ＭＣの配向分布を形成することができる。よって、液晶層２１Ａ内において生成される散乱光Ｌ２の強度や散乱方向を安定させることができる。
【００５２】
また、本実施例においては、線状電極２２Ａ及び２３Ａは、互いに直交する方向であるｘ軸方向及びｙ軸方向にそれぞれ延びている。従って、液晶層２１Ａ内における液晶分子ＭＣの配向方向は、第１の主面ＭＳ１を見たとき、互いに直交する方向に沿った周期性を持つこととなる。これによって、例えば、液晶層２１Ａにおける線状電極２２Ａ及び２３Ａが交差しない領域Ａ２から、それぞれ均一な方向に散乱するように散乱光Ｌ２が生成される。よって、液晶層２１Ａの全体で均一な強度の投影光Ｌ３を生成することができ、強度ムラ及び色ムラの小さな虚像ＶＩを表示することができる。
【００５３】
また、本実施例においては、液晶装置１２は、第１及び第２の電極群２２及び２３間に交流電圧を印加して液晶素子１２Ａを駆動する駆動回路１２Ｂを有する。これによって、液晶層２１Ａ内における液晶分子ＭＣの配向制御性が向上する。
【００５４】
具体的には、液晶層２１Ａ内に交流電圧を印加することで、液晶層２１Ａ内に印加される電圧の極性が周期的に切替わる。これによって、液晶分子ＭＣが受ける配向付勢力の方向が偏ることが抑制される。
【００５５】
仮に、第１及び第２の電極群２２及び２３間に直流電圧を印加する場合、常に液晶分子ＭＣが同一方向の配向付勢力を受けることとなる。これによって、例えば非駆動時においても液晶分子ＭＣが一定の電圧が印加された状態の配向状態を維持してしまい、液晶分子ＭＣの配向状態が変化しにくくなる。
【００５６】
従って、液晶層２１Ａに交流電圧を印加することで、長時間に亘って安定して液晶分子ＭＣの配向制御を行うことができる。よって、液晶素子１２Ａの状態を安定して制御することができる。
【００５７】
また、駆動回路１２Ｂは、図３Ａに示すように、第１及び第２の電極群２２及び２３のうちの一方の電極群に電位を印加する期間中は他方の電極群には接地電位を印加するように、第１及び第２の電極群２２及び２３間に交流電圧を印加する。これによって、電圧の印加期間が切替わる際においても液晶層２１Ａ内に安定した電圧（電位差）を印加することができる。
【００５８】
また、第１及び第２の電極群２２及び２３に印加する電圧値（例えば電位レベルＥ１）を調節することで、液晶層２１Ａ内の光の屈折率の変化量を調節することができる。これによって、散乱光Ｌ２の散乱角度範囲を調節することができる。従って、例えば表示装置１０が搭載された車両及び観察者の状態に応じ、虚像ＶＩの表示範囲（観察者から虚像ＶＩが見える位置範囲）を調節することができ、また、例えば散乱範囲を狭くすることで虚像ＶＩの輝度を調節することができる。
【００５９】
なお、本実施例においては、線状電極２２Ａの各々は、互いに同一の幅及び長さを有する。また、本実施例においては、線状電極２２Ａの各々は、ｙ軸方向において一定の間隔Ｄで離間して整列するように配置されている。さらに、本実施例においては、線状電極２３Ａの各々は、互いに同一の幅及び長さを有し、ｘ軸方向において一定の間隔Ｄで離間して整列している。しかし、線状電極２２Ａ及び２３Ａの各々の構成はこれに限定されない。線状電極２２Ａ及び２３Ａは、それぞれｘ軸方向及びｙ軸方向に沿って線状に延びていればよい。
【００６０】
また、隣接する線状電極２２間及び隣接する線状電極２３Ａ間の間隔Ｄと、液晶層２１Ａの層厚Ｔと、を調節することで、液晶層２１Ａ内に形成する屈折率の変化領域のサイズ（すなわち１つのレンズとして機能する領域）及び当該領域内の屈折率の変化量（すなわちレンズの焦点距離や曲率）を調節することができる。例えば、間隔Ｄと層厚Ｔとを同程度とすることで、真球に近いレンズによってアレイ化されたマイクロレンズアレイを形成することができる。
【００６１】
また、本実施例においては、線状電極２２Ａ及び２３Ａが互いに直交する方向に沿って延びている場合について説明した。しかし、線状電極２２Ａ及び２３が延びる方向は、互いに異なっていればよい。すなわち、ｘ軸方向（第１の方向）及びｙ軸方向（第２の方向）は、互いに直交する方向である場合に限定されず、互いに異なる方向であればよい。
【００６２】
また、本実施例においては、液晶素子１２Ａが第１の電極群２２の線状電極２２Ａの各々に接続された接続電極ＣＥ１を有し、第２の電極群２３の線状電極２３Ａの各々に接続された接続電極ＣＥ２を有する場合について説明した。しかし、液晶素子１２Ａの電極構成は、これに限定されない。
【００６３】
例えば、接続電極ＣＥ１及びＣＥ２は設けられず、液晶素子１２Ａの外部で線状電極２２Ａの各々及び線状電極２３Ａの各々が電気的に接続されていてもよい。すなわち、液晶素子１２Ａは、ｘ軸方向に沿って線状に延びる複数の線状電極２２Ａを含む第１の電極群２２と、液晶層２１Ａを挟んで互いに対向しかつｘ軸方向とは異なるｙ軸方向に沿って線状に延びる複数の線状電極２３Ａを含む第２の電極群２３と、を有していればよい。
【００６４】
また、本実施例においては、液晶層２１Ａの第１の主面ＭＳ１の近傍における第１の配向膜２１Ｂよる液晶分子ＭＣ１の配向方向と、線状電極２２Ａが延びる方向とが同一の方向である場合について説明した。さらに、液晶層２１Ａの第２の主面ＭＳ２の近傍における第２の配向膜２１Ｃよる液晶分子ＭＣ２の配向方向と、線状電極２３Ａが延びる方向とが同一の方向である場合について説明した。しかし、液晶層２１Ａ内における液晶分子ＭＣの配向構成と線状電極２２Ａ及び２３Ａの関係は、これに限定されない。
【００６５】
例えば、本実施例においては、液晶層２１Ａ内において第１及び第２の主面ＭＳ１及びＭＳ２間で液晶分子ＭＣの配向方向が異なる。すなわち、本実施例においては、液晶素子１２Ａは、ねじれた方向に配向された（ねじれ配向を有する）液晶分子ＭＣを有する液晶層２１Ａを有する。しかし、液晶層２１Ａ内における液晶分子ＭＣの初期配向はこれに限定されない。例えば、液晶層２１Ａは、第１及び第２の主面ＭＳ１及びＭＳ２間において同一の方向に沿った初期配向を有していてもよい。
【００６６】
また、液晶分子ＭＣはネマティック液晶を構成する分子である場合に限定されず、他の液晶を構成する分子であってもよい。従って、液晶層２１Ａは、液晶分子ＭＣを有していればよい。
【００６７】
また、本実施例においては、第１及び第２の配向膜２１Ｂ及び２１Ｃによって液晶層２１Ａ内の液晶分子ＭＣの初期配向が定められる場合について説明した。しかし、液晶層２１Ａ内の液晶分子ＭＣは、他の一般的な配向手段及び処理によって配向されていてもよい。従って、例えば、液晶素子１２Ａは、所定の方向に沿って配向された液晶分子ＭＣを含む液晶層２１Ａを含む液晶構造層２１を有していればよい。
【００６８】
また、本実施例においては、液晶素子１２Ａが液晶構造層２１を挟む第１及び第２の透光板２４及び２５を有する場合について説明した。しかし、液晶素子１２Ａは、第１及び第２の透光板２４及び２５を有する場合に限定されない。例えば、液晶素子１２Ａを反射型のスクリーンとして用いる場合、第２の透光板２５に代えて遮光性を有する遮光板が設けられていてもよい。さらに、液晶素子１２Ａが十分な強度及び環境耐性などを有する場合、液晶素子１２Ａは、第１及び第２の透光板２４及び２５を有していなくてもよい。
【００６９】
また、本実施例においては、駆動回路１２Ｂが第１及び第２の電極群２２及び２３間に交流電圧を印加する場合について説明した。しかし、駆動回路１２Ｂの構成はこれに限定されない。駆動回路１２Ｂは、第１及び第２の電極群２２及び２３間（線状電極２２Ａ及び２３Ａ間）に電圧を印加すればよい。すなわち、液晶素子１２Ａは、駆動信号を生成する一般的な駆動回路に接続されていればよい。従って、液晶装置１２は、駆動回路１２Ｂを有していなくてもよい。
【００７０】
また、本実施例においては、表示装置１０が投影光Ｌ３を凹面鏡１３及びフロントガラスＦＧを介して虚像ＶＩを表示する虚像表示装置である場合について説明した。しかし、表示装置１０は、液晶装置１２によって生成された散乱光Ｌ２が直接視認されるように構成された表示装置であってもよい。すなわち、表示装置１０は、光源１１と、液晶スクリーンとして機能する液晶素子１２Ａと、を有していればよい。
【００７１】
また、本実施例においては、液晶装置１２が表示装置１０内に搭載され、液晶装置１２の液晶素子１２Ａが液晶スクリーンとして機能する場合について説明した。しかし、液晶装置１２の液晶素子１２Ａは、例えばマイクロレンズなどの集光用途など、他の用途にも用いられることができる。従って、液晶装置１２及び液晶素子１２Ａは、表示装置１０以外の光学システム内に搭載される場合、高品質な光学装置及び光学素子としてそれぞれ機能することができる。
【００７２】
このように、本実施例においては、例えば、液晶素子１２Ａは、液晶分子ＭＣを含む液晶層２１Ａと、液晶層２１Ａを挟む第１及び第２の配向膜２１Ｂ及び２１Ｃと、第１の配向膜２１Ｂの液晶層２１Ａとは反対側の面上に設けられ、各々が第１の方向（ｘ軸方向）に沿って線状に延びる複数の第１の線状電極２２Ａを含む第１の電極群２２と、第２の配向膜２１Ｃの液晶層２１Ａとは反対側の面上に形成され、各々が第１の方向とは異なる第２の方向（ｙ軸方向）に沿って線状に延びる複数の第２の線状電極２３Ａを含む第２の電極群２３と、を有する。従って、高品質な光学素子として機能する液晶素子１２Ａ及びこれを含む液晶装置１２、並びに表示装置１０を提供することができる。
【実施例２】
【００７３】
図４Ａは、実施例２に係る表示装置１０Ａにおける液晶装置１４の模式的な上面図である。また、図４Ｂは、液晶装置１４における液晶素子１４Ａの部分断面図である。図４Ｂは、図４ＡにおけるＷ−Ｗ線に沿った断面の一部を示している。図４Ａ及び図４Ｂを用いて、液晶装置１４の構成について説明する。
【００７４】
まず、表示装置１０Ａは、液晶装置１４の構成を除いては、表示装置１０と同様の構成を有する。液晶装置１４は、液晶素子１４Ａ及び駆動回路１４Ｂを含む。液晶素子１４Ａは、第３及び第４の電極群２７及び２８をそれぞれ有する点を除いては、液晶素子１２Ａと同様の構成を有する。
【００７５】
本実施例においては、液晶素子１４Ａは、第１の配向膜２１Ｂの液晶層２１Ａとは反対側の面上（第１の電極群２２と同一の面内）に形成され、各々がｘ軸方向（第１の方向）に沿って線状に延びかつ各々が線状電極２２Ａの各々間に配置された複数の線状電極（第３の線状電極）２７Ａを含む第３の電極群２７を有する。また、液晶素子１４Ａは、線状電極２７Ａの各々に接続された接続電極（第３の接続電極）ＣＥ３を有する。
【００７６】
また、液晶素子１４Ａは、第２の配向膜２１Ｃの液晶層２１Ａとは反対側の面上（第２の電極群２３と同一の面内）に形成され、各々がｙ軸方向（第２の方向）に沿って線状に延びかつ各々が線状電極２３Ａの各々間に配置された複数の線状電極（第４の線状電極）２８Ａを含む第４の電極群２８を有する。さらに、液晶素子１４Ａは、線状電極２８Ａの各々に接続された接続電極（第４の接続電極）ＣＥ４とを有する。
【００７７】
すなわち、液晶素子１４Ａは、第１の配向膜２１Ｂ上において、線状電極２２Ａの各々間に差し込まれるように配置された他系統の線状電極２７Ａを有する。また、液晶素子１４Ａは、第２の配向膜２１Ｃ上において、線状電極２３Ａの各々間に差し込まれるように配置された他系統の線状電極２８Ａを有する。
【００７８】
液晶装置１４の駆動回路１４Ｂは、第１の電極群２２（線状電極２２Ａ）、第２の電極群２３（線状電極２３Ａ）、第３の電極群２７（線状電極２７Ａ）及び第４の電極群２８（線状電極２８Ａ）の各々に接続されている。
【００７９】
図５は、駆動回路１４Ｂによって液晶素子１４Ａに供給される駆動信号の構成を示す図である。図５は、第１の電極群２２（線状電極２２Ａ）、第２の電極群２３（線状電極２３Ａ）、第３の電極群２７（線状電極２７Ａ）及び第４の電極群２８（線状電極２８Ａ）の各々の電位変化を示すタイミングチャートである。
【００８０】
本実施例においては、駆動回路１４Ｂは、第１及び第２の電極群２２及び２３に対しては、駆動回路１２と同様の態様で電圧を印加する。本実施例においては、駆動回路１４Ｂが第１及び第２の電極群２２及び２３に電圧を印加する４つの期間を第１の期間Ｐ１１、第２の期間Ｐ２１、第３の期間Ｐ３１及び第４の期間Ｐ４１とする。これら第１の期間Ｐ１１、第２の期間Ｐ２１、第３の期間Ｐ３１及び第４の期間Ｐ４１は、それぞれ、駆動回路１２Ｂが第１及び第２の電極群２２及び２３に電圧を印加する４つの期間Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３及びＰ４に対応する。
【００８１】
一方、本実施例においては、駆動回路１４Ｂは、第１〜第４の期間Ｐ１１〜Ｐ４１のそれぞれにおいて、第３及び第４の電極群２７及び２８に対し、第１及び第２の電極群２２及び２３に印加する電位よりも小さな電位レベルの電位（±Ｅ２レベル（＜Ｅ１））を供給する。
【００８２】
また、駆動回路１４Ｂは、各期間中において、第３及び第４の電極群２７及び２８に対して、それぞれ第１及び第２の電極群２２及び２３とは逆の極性の電位を与えるように、デューティ比を１／４とした交流信号を互いにπ／２だけずらした位相で供給する。さらに、駆動回路１４Ｂは、第１〜第４の電極群２２、２３、２７及び２８の各々に対する電位の印加タイミングを同期させる同期回路（図示せず）を有する。
【００８３】
具体的には、本実施例においては、駆動回路１４Ｂは、第１の期間Ｐ１１においては、第３及び第４の電極群２７及び２８にそれぞれ負電位（−Ｅ２レベルの電位）及び接地電位を印加する。また、駆動回路１４Ｂは、第２の期間Ｐ２１においては、第３及び第４の電極群２７及び２８にそれぞれ接地電位及び負電位を印加する。
【００８４】
同様に、駆動回路１４Ｂは、第３の期間Ｐ３１においては、第３及び第４の電極群２７及び２８にそれぞれ正電位（＋Ｅ２レベルの電位）及び接地電位を印加する。また、駆動回路１４Ｂは、第４の期間Ｐ４１においては、第３及び第４の電極群２７及び２８にそれぞれ接地電位及び正電位を印加する。駆動回路１４Ｂは、この第１〜第４の期間Ｐ１１〜Ｐ４１の全体を１つの周期Ｃ１１とし、この周期Ｃ１１を繰り返すことで、第１〜第４の電極群２２、２３、２７及び２８に電圧を印加する。
【００８５】
なお、本実施例においては、駆動回路１４Ｂは、第１及び第３の電極群２２及び２７間に電圧を印加し、かつ第２及び第４の電極群２３及び２８間に電圧を印加することで、液晶素子１４Ａを駆動するとも言える。
【００８６】
図６は、駆動時における液晶素子１４Ａ内の光の進路を模式的に示す図である。図６は、第１の期間Ｐ１１における液晶層２１Ａ内の液晶分子ＭＣの配向状態を模式的に示す図である。まず、本実施例においても、駆動時においては、液晶層２１Ａの第１及び第２の主面ＭＳ１及びＭＳ２間に、その領域毎に異なる電圧が印加される。
【００８７】
例えば、本実施例においては、第１の期間Ｐ１１においては、第１の電極群２２（線状電極２２Ａ）と、第２及び第４の電極群２３及び２８（線状電極２３Ａ及び２８Ａ）と、が対向する領域Ａ１１に最も大きな電圧が生ずる。また、第１及び第３の電極群２２及び２７間にも電圧が印加されており、第３の電極群２７にはわずかな電位が印加されている。従って、第３の電極群２７（線状電極２７Ａ）と、第２及び第４の電極群２３及び２８（線状電極２３Ａ及び２８Ａ）と、が対向する領域Ａ２１には、ほとんど電圧が生じない。
【００８８】
また、第１及び第３の電極群２２及び２７のいずれもが第２及び第４の電極群２８に対向しない領域Ａ３１においては、その中間の電圧が生ずる。さらに、それぞれの領域内においても、連続的に異なる電圧が生ずることとなる。
【００８９】
従って、駆動時においては、液晶層２１Ａは、線状電極の配置構成に応じて周期的かつ連続的に光の屈折率が異なる状態となる。よって、例えば図６に示すように、光源１１からの出射光Ｌ１は、液晶層２１Ａに入射した後、そのほとんどが偏向（散乱）され、散乱光Ｌ２となって出射する。
【００９０】
このように、本実施例においては、第１の配向膜２１Ｂ上には、互いに異なる電位を印加可能な第１及び第３の電極群２２及び２７が並置されている。また、第１及び第３の電極群２２及び２７は、互いに同一方向に延び、かつ交互に配置された複数の線状電極２２Ａ及び２７Ａを有する。
【００９１】
また、第２の配向膜２１Ｃ上には、互いに異なる電位を印加可能な第２及び第４の電極群２３及び２８が並置されている。さらに、第２及び第４の電極２３及び２８は、互いに同一方向に延び、かつ交互に配置された複数の線状電極２３Ａ及び２８Ａを有する。
【００９２】
液晶素子１４Ａが液晶層２１Ａの第１及び第２の主面ＭＳ１及びＭＳ２上にそれぞれ複数系統の電極群を有することで、高い自由度及び制御性で液晶層２１Ａ内の液晶分子ＭＣの配向制御を行うことができる。従って、液晶層２１Ａに対して高い制御性で連続的な光の屈折率分布を形成することができる。
【００９３】
また、本実施例においては、駆動回路１４Ｂは、一方の配向膜上に設けられた２つの電極群に電位を印加する期間、例えば第１及び第３の電極群２２及び２７に電位を印加する第１及び第３の期間Ｐ１１及びＰ３１においては、他方の配向膜上に設けられた２つの電極群（例えば第２及び第４の電極群２３及び２８）には接地電位を印加する。
【００９４】
これによって、駆動時において液晶層２１Ａの一方の主面が接地電位となり、液晶層２１Ａ内の電界分布が安定する。従って、液晶層２１Ａ内における光の屈折率分布が制御されたランダム性を有することとなり、散乱光Ｌ２の強度（虚像ＶＩの輝度）の面内均一性が向上する。
【００９５】
また、本実施例においては、駆動回路１４Ｂは、当該一方の配向膜上の２つの電極群間において、互いに逆極性の電位を印加し、当該２つの電極群間に電圧を印加する。例えば、第１の期間Ｐ１１においては、第１の電極群２２に正電位を印加する一方、その同一面上に設けられた第３の電極群２７には負電位を印加する。これによって、各期間中における液晶層２１Ａの全体の電界の極性の偏りを抑制又は相殺することができる。
【００９６】
具体的には、例えば第１の期間Ｐ１１では、第１の電極群２２が正電位となり、第２及び第４の電極群２３及び２８が接地電位となっている。従って、この状態では液晶層２１Ａの全体が正極性に帯電した状態となり、設計上の電圧よりも小さな電圧が液晶層２１Ａ内（第１及び第２の主面ＭＳ１及びＭＳ２間）に印加されることとなる場合が想定される。これに対し、第２の電極群２３に比較的小さな負電位を印加することで、液晶層２１Ａの電界が正極性に偏ることが抑制される。よって、液晶層２１Ａに対して安定した電圧印加を行うことができる。
【００９７】
従って、例えば液晶素子１４Ａをスクリーンとして用いる表示装置１０Ａは、高輝度かつ高品質な虚像ＶＩを表示可能な表示装置となる。また、液晶素子１４Ａ及びこれを含む液晶装置１４は、表示用途のみならず、種々の用途に用いられることができる高品質な光学素子及び光学装置となる。
【００９８】
なお、本実施例においても、駆動回路１４Ｂによる上記した液晶素子１４Ａの駆動構成は一例に過ぎない。液晶装置１４は、駆動回路１４Ｂのみならず、他の一般的な駆動回路によって第１〜第４の電極群２２、２３、２７及び２８に駆動信号を供給されることで、高品質な光学装置として機能する。従って、液晶装置１４は、駆動回路１４Ｂを有していなくてもよい。
【００９９】
このように、本実施例においては、液晶素子１４Ａは、第１の配向膜２１Ｂ上に形成され、各々が第１の方向（ｘ軸方向）に沿って線状に延びかつ各々が線状電極２２Ａの各々間に配置された複数の線状電極（第３の線状電極）２７Ａを含む第３の電極群２７と、第２の配向膜２１Ｃ上に形成され、各々が第２の方向（ｙ軸方向）に沿って線状に延びかつ各々が線状電極２３Ａの各々間に配置された複数の線状電極（第４の線状電極）２８Ａを含む第４の電極群２８と、を有する。従って、高品質な光学素子として機能する液晶素子１４Ａ及び液晶装置１４を提供することができる。
【実施例３】
【０１００】
図７Ａは、実施例３に係る表示装置１０Ｂの構成を模式的に示す図である。また、図７Ｂは、表示装置１０Ｂにおける液晶装置１５の構成を模式的に示す図である。表示装置１０Ｂは、液晶装置１５の構成を除いては、表示装置１０と同様の構成を有する。
【０１０１】
本実施例においては、液晶装置１５は、実施例１に係る液晶装置１２の液晶素子１２Ａを複数個有する。具体的には、液晶装置１５Ａは、光源１１からの出射光Ｌ１の光軸ＡＸ上において互いに離間する複数の液晶素子１２Ａからなる液晶素子群１５Ａと、液晶素子群１５Ａを駆動する駆動回路１５Ｂとを含む。本実施例においては、液晶素子群１５Ａは、３つの液晶素子１２Ａを有する。
【０１０２】
本実施例においては、駆動回路１５Ｂは、液晶素子１２Ａの各々を選択的に駆動させるように構成されている。光源１１からの出射光Ｌ１は、液晶素子群１５Ａにおける駆動回路１５Ｂによって駆動された液晶素子１２Ａに入射した後、散乱光Ｌ２となって液晶素子群１５Ａから出射する。
【０１０３】
本実施例においては、液晶素子群１５Ａにおける最も光源１１に近い液晶素子１２Ａの光源１１に対向する主面が液晶素子群１５Ａにおける光源１１からの出射光Ｌ１の入射面Ｓ１１として機能する。また、液晶素子群１５Ａにおける最も光源１１から遠い液晶素子１２Ａの光源１１とは反対側の主面が液晶素子群１５Ａにおける散乱光Ｌ２の出射面Ｓ２１として機能する。
【０１０４】
すなわち、液晶装置１５は、複数の液晶素子１２Ａを液晶スクリーンとして有し、駆動された液晶素子１２Ａによって散乱光Ｌ２を生成する。また、散乱光Ｌ２を生成する液晶素子１２Ａ（液晶スクリーン）の位置に応じ、互いに異なる位置（ｃ軸方向における位置）に虚像ＶＩが表示される。本実施例においては、観察者（視点ＥＹ）は、３つの異なる奥行位置に虚像ＶＩを視認することとなる。
【０１０５】
また、本実施例においては、駆動回路１５Ｂは、光源１１によって生成される出射光Ｌ１が表現する情報、表示装置１０が搭載された車両の状態、及び観察者の状態などに基づいて、液晶素子１２Ａの各々のうちの駆動する液晶素子１２Ａを選択する。
【０１０６】
例えば、駆動回路１５Ｂは、車両が比較的高速で移動している場合には、光源１１に近い液晶素子１２Ａを駆動させる。これによって、虚像ＶＩは、観察者から比較的遠い位置に表示される。従って、虚像ＶＩを見るための観察者の視線移動量が少なくなる。例えばこのように駆動対象の液晶素子１２Ａを切替えることで、虚像ＶＩによって観察者に安全でかつ確実に情報提供を行うことができる。
【０１０７】
なお、本実施例においては、液晶素子群１５Ａが３つの液晶素子１２Ａを用いる場合について説明したが、液晶素子群１５Ａの構成はこれに限定されない。液晶素子群１５Ａは、２つ以上の液晶素子１２Ａを有していればよい。また、例えば、液晶素子１５Ａの液晶素子のいずれかが液晶素子１２Ａであればよく、他の液晶素子は一般的な透過型液晶スクリーンであってもよい。
【０１０８】
このように、本実施例においては、表示装置１０は、光源１１と、光源１１からの出射光Ｌ１の光軸ＡＸ上において互いに離間した複数の液晶スクリーンと、を含む。また、当該複数の液晶スクリーンの少なくとも１つの液晶スクリーンは、液晶素子１２Ａとして、液晶分子ＭＣを含む液晶層２１Ａと、液晶層２１Ａを挟む第１及び第２の配向膜２１Ｂ及び２１Ｃと、第１の配向膜２１Ｂの液晶層２１Ａとは反対側の面上に形成され、各々が第１の方向（ｘ軸方向）に沿って線状に延びる複数の線状電極２２Ａを含む第１の電極群２２と、第２の配向膜２１Ｃの液晶層２１Ａとは反対側の面上に形成され、各々が第１の方向とは異なる第２の方向（ｙ軸方向）に沿って線状に延びる複数の線状電極２３Ａを含む第２の電極群２３と、を有する。従って、奥行きのある高輝度かつ高品質な画像表示を行うことが可能な表示装置１０Ｂを提供することができる。
【０１０９】
図８Ａは、実施例３の変形例に係る表示装置１０Ｂ１における液晶装置１６の構成を模式的に示す図である。表示装置１０Ｂ１は、液晶装置１６の構成を除いては、表示装置１０Ｂと同様の構成を有する。
【０１１０】
本実施例においては、液晶装置１６は、光源１１からの出射光Ｌ１の光軸ＡＸ上において互いに離間する複数の液晶素子１２Ａ１からなる液晶素子群１６Ａと、液晶素子群１６Ａを駆動する駆動回路１６Ｂと、を含む。
【０１１１】
図８Ｂは、液晶装置１６の模式的な上面図である。図８Ｂには、液晶素子群１６Ａのうちの１つの液晶素子１２Ａ１のみを示している。図８Ｂに示すように、液晶素子１２Ａ１においては、液晶層２１Ａが第１の主面ＭＳ１に垂直な方向（ｚ軸方向）から見たときに、複数の領域（本変形例においては２つの領域Ｒ１及びＲ２）に区画される。
【０１１２】
また、液晶素子１２Ａ１は、第１の配向膜２１Ｂ上における液晶層２１Ａの領域Ｒ１及びＲ２上にそれぞれ形成され、互いに絶縁された２つの第１の電極群２２を含む。さらに、液晶素子１２Ａ１は、第２の配向膜２１Ｃ上における液晶層２１Ａの領域Ｒ１及びＲ２上にそれぞれ形成され、互いに絶縁された２つの第２の電極群２３を含む。
【０１１３】
換言すれば、本変形例においては、液晶素子１２Ａ１は、液晶層２１Ａの領域Ｒ１を挟んで互いに対向する第１及び第２の電極群２２及び２３と、液晶層２１Ａの領域Ｒ２を挟で互いに対向する第１及び第２の電極群２２及び２３とを有する。
【０１１４】
なお、液晶素子１２Ａ１は、２つの第１の電極群２２の各々に接続された接続電極ＣＥ１１及びＣＥ１２と、２つの第２の電極群２３の各々に接続された接続電極ＣＥ２１及びＣＥ２２とを有する。
【０１１５】
また、駆動回路１６Ｂは、接続電極ＣＥ１１、ＣＥ１２、ＣＥ２１及びＣＥ２２の各々に接続されている。さらに、駆動回路１６Ｂは、液晶素子群１６Ａの複数の液晶素子１２Ａ１の各々において、液晶層２１Ａの領域Ｒ１及びＲ２の各々を挟む第１及び第２の電極群２２及び２３をそれぞれ独立して駆動するように構成されている。従って、本変形例においては、各液晶層２１Ａ内において、領域Ｒ１及びＲ２間で異なる液晶分子ＭＣの状態を同時に形成することができる。
【０１１６】
例えば、液晶層２１Ａの領域Ｒ１を挟む第１及び第２の電極群２２及び２３間に電圧を印加することで領域Ｒ１では散乱光Ｌ２を生成する状態を形成し、領域Ｒ２を挟む第１及び第２の電極群２２及び２３間には電圧を印加しないことで領域Ｒ２では光を透過させる状態を形成することができる。これによって、例えば、光源１１に最も近い液晶素子１２Ａ１の領域Ｒ１と、その他の１つの液晶素子１２Ａ１の領域Ｒ２と、を同時にスクリーンとして機能させることができる。従って、観察者に対し、奥行きのある虚像ＶＩを同時に表示することができる。
【０１１７】
なお、本実施例においては、駆動回路１６Ｂは、虚像ＶＩとして示す情報、観察者の状態及び表示装置１０Ｂ１が搭載された車両の状態に基づいて、駆動する液晶素子１２Ａ１及びその領域Ｒ１及びＲ２を切替えるように構成されていてもよい。
【０１１８】
例えば、駆動回路１６Ｂは、障害物を検知したことを示す情報を表示する場合は最も観察者に近い位置に高輝度で虚像ＶＩを表示するように、また、経路案内を示す情報を表示する場合はこれよりも観察者から遠い位置に低輝度で虚像ＶＩを表示するように、液晶素子群１６Ａの２つの液晶素子１２Ａ１の領域Ｒ１及びＲ２を同時に駆動してもよい。
【０１１９】
これによって、例えば、当該障害物情報などの確実に知らせるべき情報を強調して大きく表示し、他の情報を比較的小さく表示することができる。従って、表示位置１０Ｂ１の運転者に対して安全にかつ正確に運転支援情報を提供することができる。
【０１２０】
なお、本変形例においては、液晶素子群１６Ａが複数の液晶素子１２Ａ１を有する場合について説明した。しかし、液晶素子群１６Ａは１つの液晶素子１２Ａ１のみで構成されていてもよい。すなわち、液晶装置１０Ｂ１は、複数の領域Ｒ１及びＲ２間で独立して駆動可能な少なくとも１つの液晶素子１２Ａ１を有していればよい。また、液晶装置１６（液晶素子１２Ａ１）は、表示装置１０Ｂ１に搭載される場合に限定されない。液晶素子１２Ａ１は、高い制御性を有する高品質な光学素子として、種々の光学システム内に搭載されることができる。
【０１２１】
また、本変形例は、他の実施例と組み合わせることができる。例えば、液晶素子１４Ａにおいて液晶層２１Ａが複数の領域に区画されており、各領域を挟むように複数の第３の電極群２７及び複数の第４の電極群２８を有していてもよい。
【０１２２】
また、本変形例においては、液晶層２１Ａが複数の領域Ｒ１及びＲ２に区画され、この領域を挟むように複数の第１及び第２の電極群２２及び２３が設けられる場合について説明した。しかし、液晶素子１２Ａ１は、液晶層２１を挟むように配置された複数対の第１及び第２の電極群２２及び２３を有していれていればよい。すなわち、液晶素子１２Ａ１は、第１の配向膜２１Ｂ上に第１の電極群２２を互いに絶縁可能に複数個有し、第２の配向膜２１Ｃ上において第２の電極群２１Ｃを互いに絶縁可能にかつ当該複数の第１の電極群２２の各々に対向して複数個有していればよい。
【０１２３】
このように、本変形例においては、液晶素子１２Ａ１は、第１の配向膜２１Ｂの液晶層２１Ａとは反対側の面に、第１の電極群２２を互いに絶縁可能に複数個有し、第２の配向膜２１Ｃの液晶層２１Ａとは反対側の面上に、第２の電極群２３を互いに絶縁可能にかつ複数の第１の電極群２２の各々に対向して複数個有する。従って、高い制御性を有する高品質な光学素子として機能する液晶素子１２Ａ１及びこれを含む液晶装置１６、並びに高品質な画像表示を行うことが可能な表示装置１０Ｂ１を提供することができる。
【符号の説明】
【０１２４】
１０、１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｂ１  表示装置
１１  光源
１２、１４、１５、１６  液晶装置
２１Ａ  液晶層
２２  第１の電極群
２３  第２の電極群
２７  第３の電極群
２８  第４の電極群
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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