(57)【要約】【課題】表示装置において、スペックル・ノイズを効果的に低減する。【解決手段】Ｖｔｈ前後の連続矩形波電圧Ｖ１を側面電極対と帯状電極−液晶共通電極対に交互にそれぞれ電圧ＥｎとＥ２ｎとを印加すると、液晶分子３１が配向するが液晶分子３３は静止したままで、続いて液晶分子３３が配向すると液晶分子３１が静止する。同様に液晶分子３２が配向すると液晶分子３４が静止する。従って、液晶分子３１、３２、３３、３４は、同じ電圧Ｖ１を印加したにもかかわらず、その都度、ランダムに配向する。【選択図】図１１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
片偏光化した複数の光源光を配置した光源アレイ装置と、
面方向に垂直な方向にある距離だけ離れて配置され少なくともいずれか一方が透明な第１及び第２の基板と、
該第１及び第２の透明基板間に挟持された光透過分散型液晶と、
前記第１の基板に設けられた共通電極と、前記第１の基板と前記第２の基板との間の側壁に配置された複数の側面電極対と、前記第１の基板に配置された複数の帯状電極とを含む電極群であって前記側面電極対と前記帯状電極とで１セルを画定する電極群と、を有し、光透過散乱型液晶を活用したコヒーレントな光源の輝度変調型ディスプレイであって、
前記光透過分散型液晶のスレッショルド電圧又はその近傍の電圧を前記対向電極対に印加する電圧印加部を有することを特徴とする表示装置。
【請求項２】
前記スレッショルド電圧の前後の電圧値を前記複数の対向電極対に交互に印加することを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項３】
前記スレッショルド電圧の前後の電圧値のうち一方の電圧を前記複数の対向電極対に交互に印加することを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項４】
前記電圧印加部は、前記対向電極対に印加する電圧として、前記スレッショルド電圧よりも高い方の電圧値のみを前記複数の対向電極対に交互に印加することを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項５】
前記スレッショルド電圧前後の電圧値のうち、一方の電圧値と他方の電圧値とを前記複数の対向電極対に交互に印加することを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項６】
前記スレッショルド電圧前後の電圧値をピークとしたランダムなランダム電圧を発生する装置を設け、前記複数の対向電極対に前記ランダム電圧を交互に印加することを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項７】
請求項１〜６までのいずれか１項に記載の表示装置において前記側面電極対を前記セル内において前記光源光を前記第１の基板側に反射させる第１の位置と前記第２の基板側に反射させる第２の位置とに設けることを特徴とする両面表示装置。
【請求項８】
入力映像信号により輝度変調可能で偏光変換機能を有する光源システムと該光源システムの出力光を所定の水平走査ラインを構成する画素に出力し、線順次走査で画像を表示再生させる装置であって、
透明な第１の基板と、
該第１の基板と対向して配置される透明な第２の基板と、
前記第２の基板の前記第１の基板側に設けられる透明な共通電極と、
前記第２の基板側の前記第１の基板に設けられ、前記共通電極と対向する透明な複数の帯状電極であって前記共通電極とともに第１の対向電極対を形成する透明な帯状電極と、
前記第１の基板面と前記第２の基板面とに略直交するように対向して配置され複数の第２の対向電極対を構成する側面電極と、
隣接する前記第１及び前記第２の対向電極対によりマトリックス状に画定される画素領域内にそれぞれ封止される光透過散乱型液晶材と、
封止された前記光透過散乱型液晶により形成された画素毎に、２組の前記対向電極対における電圧をそれぞれオン/オフさせる電圧制御機構と、
前記第１の基板と前記第２の基板との間の前記画素領域に対して第１の方向から偏光光を導入する位置に設けられた光源と、前記光源から前記画素領域に出力される出力光を前記第１の方向と交差する第２の方向に線順次走査する走査機構と、を有する光源システムと、を備え、
前記光透過分散型液晶のスレッショルド電圧又はその近傍の電圧を前記対向電極対に印加する電圧印加部を有することを特徴とする両面表示ディスプレイ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光透過散乱型液晶を利用したコヒーレントな光源の輝度変調型表示装置に関し、特に、表示装置の画素から放射される光をユーザーが観視した際におけるスペックルを視覚的に低減させる技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
図２３は、現行のレーザー光投射装置の一構成例を示す図である。図２３に示すように、代表的なコヒーレント光源のレーザー光を照射すると、照射面でギラツキが揺らぎを伴い、人の目は視覚的に不快な現象として認知することが知られている。すなわち、図２４に示すように、照射面からの反射光として、輝点のピークが、あたかも不規則に照射面内で移動し揺らいでいるように見える。この様子を図２５において、点線の丸内の矢印の動きとして示している。この現象は、スペックルまたはスペックル・ノイズとして知られている。このスペックルは、光源からの光の位相と照射面の微細な凹凸面からの反射光とがランダムに干渉して生じる、人の目に関する視覚的な現象である。上述のように、スペックル発生原理は、光を照射する照射面の各点において拡散反射又は透過したコヒーレント光が不規則な位相関係で干渉し合うことに起因するものであり、永年、その影響の低減に関する工夫が行われていた。例えば、従来は、スクリーン又は画素に入射するコヒーレント光を、空間的に位相の異なる微小ビームに分割し、分割した微小ビーム毎に発生するスペックルパターンを重ね合わせて、画素内部の輝度分布の平均化を図る第１の方法が提案されている。
【０００３】
また、コヒーレント光を散乱させる媒体を振動させ、散乱光の相互干渉位置を時間的、空間的に変化させることにより、スペックルパターンを人が認識できないようにする第２の方法も提案されている。第１の方法は、場合によってはスペックルパターンが粗くなり、逆に表示品質が劣化する問題点があった。これに対して、第２の方法は、このような問題が生じないとされてきた。
【０００４】
入射光を散乱させる媒体である液晶スクリーンに、上記第２の方法を適用した先行技術として、特許文献１に記載のものがある。この方法は、図２８に示すように、「液晶に６０Ｈｚよりも高い周波数の低電圧を印加することにより液晶を振動させ、入射するコヒーレント光によるスペックルパターンを、変化させ、スペックルの発生を視覚的に認知できないようにする。」方法が提案されている。一般に、スペックルを低減する手段として、コヒーレント光源の輝度分布を微細にし、視覚的に低減する方法が考えられるが、スペックルは時間的、空間的にランダム性があり、両者を満たすようにすることが重要であり、かつ、必要である。以下に、そのような方法を説明する。
【０００５】
（第１の方法）視覚的に輝度分布を平均化する方法：
図２６に示すように、１/２波長の位相差を有する２種類の微小な位相差板をランダムに配置したもので（黒塗りの領域と白塗りの領域とがランダムに配置されている）、位相板を透過する時、空間的に位相の異なる微小ビームを重ね合わせて照射される効果による。ランダム位相板による効果について図２７を参照しながら説明を行う。この方法は、世界各国の研究所で採用された最も古く実績のある方法である。
【０００６】
上記の従来技術は、コヒーレント光源光の強度分布に無関係に、空間的に異なる位相差の光を単純に重ね合わせ照射されることから、干渉効果（１/２波長ビーム間で発生）が表れ易く、図２７に示すような対策前より粗い規則性のある集光強度分布（ピッチ=ｔ）になる。その包絡線は平均化しているものの、対策前より各点の輝度ピークが上昇し且つピッチが粗くなった分だけ、ユーザーは視覚的に強烈なスペックルを認知する。
【０００７】
（第２の方法）視覚的に輝度分布を時間的、空間的に分散する方法：
レーザー投射型ディスプレイスクリーンにおいて、複数の液晶分子を含む液晶材料に高周波低電圧信号を印加し、レーザプロジェクターから入射するコヒーレント光によるスペックル・パターンを変化させ、スペックルを打消し視覚的に識別できない様にする手段が特許文献１において提案されている。
【０００８】
【特許文献１】特開２０００-８１６０２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、前記放射光を散乱させる特許文献１に記載の技術においては、べつの新たな問題がある。上記特許文献１においては、液晶面への投射時のスクリーン面からの複数のスペックルパターンが重畳されるだけであり、第１の方法と同様にスペックル低減効果が少ないことが分かる。
【００１０】
高周波低電圧印加すると、上記液晶層を挟む電極近傍の液晶分子は上記１種類の高周波低電圧の周期で僅かに配向するが、単純な往復動作では積分効果が小さく、時間的、空間的にランダム性がないため、依然としてスペックルパターンが認知されるとうい問題がある。
【００１１】
本発明は、表示装置において、スペックル・ノイズを効果的に低減することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、前記課題を解決するために前記ディスプレイパネル内に特別の装置を追加することなく、ランダムな空間的,時間的分散手段により、スペックルを低減する手段を提供するものである。
【００１３】
すなわち、液晶分子が液晶のＶ-Ｔ特性のＶｔｈ前後の印加電圧で液晶分子の容量がランダムに大きく変化することを活用し、ディスプレイの表示画素を形成する液晶層を挟む複数の対向電極対に電圧を印加する手段により構成される。さらに、時間的分散手段を加えると、前記複数の対向電極対へ交互にＶｔｈ前後の電圧を印加した時に、液晶層を形成する２組の対向電極対近傍の液晶分子が互いに連続的にランダム配向することを活用する手段により追加構成される。現象的には前記液晶分子がシャッフリングされている様になるため、前記液晶分子があたかもその場から相互に対向電極近傍に移動した様に見える。
【００１４】
これにより、前記ディスプレイ上面から液晶層に入力した前記ディスプレイの光源光も前記液晶表示面からランダムに拡散放射される。
【００１５】
更にＶｔｈ前後をピーク電圧とするホワイトノイズ電圧を前記複数の対向電極対へ交互に印加した時、前記液晶層表示面の前記液晶分子はより強くシャッフリングされるため、前記光源光も液晶表示面からランダムに拡散放射され、更に視覚的にスペックルは低減する。
【発明の効果】
【００１６】
以上に説明したように、本発明によれば、光透過散乱型液晶を利用したコヒーレントな光源の輝度変調型表示装置を含むディスプレイシステムにおいて、ディスプレイ内に特別の装置を追加することなく、視覚的にスペックルが低減することができるという効果がある。
【００１７】
これにより、ユーザーは前記ディスプレイシステムの表示面からスペックルが低減したランダム拡散放射光を見ることになり、高品位,広視野な高画質画像を認知できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の一実施の形態による表示装置について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１９】
（第１の実施の形態）
まず、光透過散乱型液晶を活用したコヒーレントな光源の輝度変調型ディスプレイ１００の原理について、図１を用いて簡単に説明する。図１において、ディスプレイ１００のパネル部の上面に配置した光源アレイ２０２は、各々輝度変調され、p偏光又はｓ偏光に変換され、信号光源光２０４として、ディスプレイ１００のパネル部の上面から入射する。
【００２０】
この信号光源光２０４の偏光特性と前記液晶の電気光学的偏光特性との関係を活用し、これら２つの基本原理を融合させることにより、所定の画素を表示させる。以下構造,動作について説明する。
【００２１】
ディスプレイの概要について図１Ａに示し、そのＰ-Ｐ’線に沿う断面図を図１Ｂに示す。ディスプレイの構造は、図１Ａに示すように、入力映像信号による輝度変調が可能な水平走査ライン方向の１ライン分の全画素を再生するための光源アレイ２０２と、これを含む光源システム内でp偏光又はs偏光に変換した信号光源光２０４を出力する機構と、水平走査ライン方向の１ライン分の全画素を再生するための上記光源システムの出力光を利用者が見る側に表示、非表示させる機能をもち、かつ、上記光源システムの出力光を線順次走査させる機能を備えた表示装置２０１及び上記機能を動作させる駆動回路（図示を省略する）と、を有して構成される。
【００２２】
上記信号光源光２０４を線順次走査させるための機構として、例えば、上記液晶の電気光学特性を活用し液晶層内を移動させる機構と、その移動を表示と関連付けて行わせる駆動制御回路とが設けられている。
【００２３】
図１Ａ、図１Ｂに示すように、光透過分散型液晶は、面方向に垂直な方向にある距離だけ離れて配置された２枚の透明基板２０５・２０６間に挟持されている。例えば、後述する電極により画定される１セル内の透過分散型液晶が散乱状態になっている場合において、光源からの光が散乱され基板内側の面で散乱し、表示光となる。
【００２４】
図２は、図１に示す表示画素の近傍の立体的構造及び画素表示に関係する電極の配置例を示す透視図である。図２と表１を参照しつつ、画素表示時の各対向電極の動作及び同時にスペックルを低減する方法について以下説明する。
【００２５】
【表１】
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【００２６】
図２において、上記ディスプレイの画素構造は、表面基板８と背面基板９との間の側壁１０１に配置した側面電極対２、４、６と、表面基板８に配置した複数の帯状電極３、５、７とから構成される。側面電極対２と帯状電極３とで１セルを成す。
【００２７】
上記帯状電極３、５、７は垂直走査用であり、背面基板９に配置された液晶用の共通電極１０と対を成す。初めに、上記信号光源光１がｓ偏光の場合の動作について説明する。表１は、側面電極対２、４、６と、帯状電極対３-１０、５-１０、７-１０の印加電圧を制御し、上記信号光が所定の画素から拡散出力させる上記電極対の動作と表示画素との関係を示す。
【００２８】
ユーザーは、表１に示す対向電極対の印加電圧の関係により、形成される表示画素面から放射される拡散光を、表面基板８の面から観視し、画像として認知する。表示１において、矩形により囲まれたセルが、液晶が散乱状態にあり、入射光（ｓ偏光）が画素表面で拡散することを示す。尚、上記液晶を駆動する回路は、例えば背面基板裏面等に設けられる。
【００２９】
次に、図３、４を参照しながら、上記信号光源光１が所定の画素まで伝送され、放射拡散する原理について説明する。上記信号光源光１がｓ偏光の場合、上記２組の対向電極対の電圧印加により以下のように動作をする。
【００３０】
（１）上記信号光源光１が画素内を透過する動作
図３に示すように、上記帯状電極１１、１２と液晶共通電極１０（図２）との間に電圧を印加すると、図３に示す画素１１、１２を形成する液晶層の液晶分子１７は、上記基板面に垂直に配向するため、上記画素１１、１２は透過層（２１）となり、上記信号光源光１が透過する層となる。仮に、この液晶層内で上記信号光源光１を観測できたとすると、スペックルパターン１４が見られると推測される。
【００３１】
（２）上記信号光源光１による画素表示動作について
図４は、図３のａ−ａ線に沿う断面図である。図４に示すように、上記信号光源光１は、所定の画素を形成する上記液晶層の入射面３００から入力し、上記所定の表示画素１３を形成する上記２組の対向電極対に、Ｖｔｈ前後の電圧を交互に印加すると、上記所定の表示画素１３は散乱層から準散乱層２２となり、上記信号光源光１は上記画素を形成する液晶層内を経由し表面基板８から拡散される。これによりスペックルが視覚的に低減されたパターン１５を認知する。
【００３２】
（３）上記信号光源光１による画素表示の際、次の画素へのリーク防止動作について
図４に示すように、次の画素を構成する液晶層の液晶分子１９を上記基板に平行に配向させると、上記信号光源光１は上記画素１３を形成する液晶層と次画素を形成する液晶層との境界３０１において反射するため、次画素へのリークを防止できる。その他の画素の場合も同等であるため、説明は省略する。
【００３３】
次に、上記スペックルを低減する動作について説明をする前に、本実施の形態では前記液晶特有の電気光学的特性の特別な領域に着目し活用しているため、図５、６、７、８を参照して上記液晶の特性を順次説明する。
【００３４】
図５は、上記液晶のＶ−Ｔ特性曲線（印加電圧―透過率特性）の例を示す図である。上記液晶分子は、高分子膜境界面の配向力と微妙な熱的変化とにより極めてランダムな配向をするため、点線で示すようなヒステリシス特性を示す。
【００３５】
特に、図５に示すサークルの破線内領域であるしきい値電圧Ｖｔｈの近傍までの印加電圧領域では、上記理由と、印加電圧が上記液晶層内まで浸透しないこと、により、対向電極対近傍の液晶分子がランダムに配向し、しきい値電圧までの印加電圧領域を拡大した図である図７に示すように、矢印で示された上下の点線に示す透過率の範囲内でばらつく。一方、液晶分子の容量特性に着目すると、図８に示すように、Ｖｔｈ前後における容量比Ｃは、それぞれＶｔｈより小さい印加電圧領域では液晶飽和電圧印加時の約３０％になり、Ｖｔｈの印加電圧領域では約５０％に、Ｖｔｈ後では約９０％に達する。
【００３６】
上記の現象は、Ｖｔｈ前後から液晶分子内の自由電子が活発に動き出し、導電性が向上するため、それ以上の印加電圧から液晶飽和電圧までは容量比が徐々に増大し、やがて１００％に達するというメカニズムによるものである。この点に着目し、対向電極対にＶｔｈ前後の電圧を印加することとし、その動作について以下に説明する。
【００３７】
図９は、１つの画素に線順次で供給される映像信号の一例を示す図である。図１０は、図９に示す映像信号により輝度変調された上記光源光１が、所定の画素から放射する際、スペックルを低減する動作について示したものである。
【００３８】
図９に示すように、映像信号１）〜ｎ）で輝度変調された信号光源光１が順次所定の表示画素に供給され、映像信号の１水平走査時間１Ｈ中の表示期間３０内において、図１０に示すＶｔｈ前後の連続矩形波電圧Ｖ１を側面電極対と帯状電極−液晶共通電極対に交互にそれぞれ電圧ＥｎとＥ２ｎとを印加すると、液晶分子３１が配向するが液晶分子３３は静止したままで、続いて液晶分子３３が配向すると液晶分子３１が静止する。同様に液晶分子３２が配向すると液晶分子３４が静止する。従って、液晶分子３１、３２、３３、３４は、同じ電圧Ｖ１を印加したにもかかわらず、その都度、ランダムに配向する。
【００３９】
すなわち、図１０に示すように、表示時間３０の前半において、上記側面電極対に所定の電圧を印加すると、前記電極近傍の液晶分子３１は僅かに配向し、前記光源光１は前記画素を形成する液晶層を経由し表面で散乱放射する。後半においては、上記帯状電極−液晶共通電極間に所定の電圧を印加すると、電極近傍の液晶分子３３が僅かに配向し、前記光源光１は散乱放射する。次の１Ｈ後も同様にして、電極近傍の液晶分子３２,３４は僅かに配向し、その偏光軸はランダムになる。また上記いずれの場合も、印加電圧Ｖ１は電極から離れた位置の液晶分子３０２に対し、エネルギーを供給できる程の電圧値に設定していないため、液晶分子は配向しない。この現象は、図７,８の特性曲線（点線）に示すように、上記液晶のスレッショルド電圧Ｖｔｈ以下における電極近傍液晶の透過率特性及び容量性(比誘電率)特性がランダムであることによる。
【００４０】
従って、図１１に示すように、１Ｈ後の側面電極対６近傍の液晶分子３２は、以前に印加された同電圧Ｖ１に対し、その時の液晶分子３１と異なった配向をする。以降、同じ電圧Ｖ１を印加しても破線内の側面電極６近傍の液晶分子は以前と異なった配向をする。
【００４１】
同様にして、図１２に示す帯状電極７−液晶共通電極１０間においても、その近傍の破線内の液晶分子３３もランダムに配向する。上記電圧Ｖ１により、あたかも上記液晶層表面部で上記液晶分子３１、３３、３２、３４がシャッフリング（撹拌）されたようになるため、信号光源光１も液晶層内液晶３０２を経由して上記液晶面でシャッフルされ、表面基板面８から拡散放射される。これによりユーザーは視覚的にスペックルが低減したことを認知する。図４中に、更に低減したスペックルパターン１６を示す。
【００４２】
（第２の実施の形態）
次に、本発明の第２の実施の形態による表示技術について図面を参照しながら説明を行う。図１３は、本実施の形態による表示装置における印加電圧と液晶のランダム配向特性との関係を示す図である。
【００４３】
図１３に示すように、側面電極６間に電圧Ｖ１を、帯状電極７−液晶共通電極１０の間に電圧Ｖ２をそれぞれ交互に印加した場合、前述の図８に示すように、Ｖ１とＶ２とは、Ｖｔｈ前後の電圧であって、容量比変化量が最も多い電圧値に設定している。Ｖ１は側面電極対間の印加電圧、Ｖ２は帯状電極−液晶共通電極間の印加電圧である。このようにＶ１とＶ２とを設定することで、この間の液晶分子の配向特性に更にランダム性が加わり、信号光源光１は液晶層内の対向電極対近傍の液晶分子４５、４６、４７、４８は、液晶層面で更に強くシャッフリングされ、表面基板面８から拡散放射される。
【００４４】
上記各電極対への印加電圧をＶ１、Ｖ２のように設定し、図１３に示すように動作させることにより、印加電圧差によるそれぞれの液晶分子の配向性に、更なるランダム性が加わることが分かる。
【００４５】
これによりユーザーは、視覚的にスペックルが更に低減したことを認知することができる。(第３の実施形態)
図１４は、ランダム駆動電圧波形発生システムの一構成例を示す回路図である。図１４に示すランダム駆動電圧発生システム例の動作について簡単に説明する。図１４において、抵抗３５、高周波コイル３６を経てツエナーダイオード３７に所定の電圧を印加すると、前記ツエナーダイオード３７の両端にホワイトノイズが発生する。このホワイトノイズをコンデンサ３８経由でオペアンプ４２と帰還抵抗４０、３９からなるアンプに入力、増幅し、コンデンサ４３を経由し出力端子４４より出力する。
【００４６】
尚、上記連続矩形波の周波数は、図６の液晶応答特性が示すように、液晶の応答時間Ｔより速い周波数ｆ=１/（２πＴ）以上に設定されるのが望ましい。また、信号光源光１がｓ偏光の場合について説明したが、ｐ偏光の場合も２組の対向電極対の役割をｓ偏光の場合の逆に設定すればよいことは明らかである。構造、動作等の説明は省略する。
【００４７】
また、表示画素の液晶層にＶｔｈ前後の連続矩形波電圧を印加した例で説明したが、Ｖｔｈ前後の電圧を活用し、上記以外の連続矩形または間欠波形モード等、液晶層における液晶分子のランダム配向性をもたらす種々の手段も含むものとする。また、動作を分かり易くするために、対向電極対に印加する所定の電圧の印加時間を均等としたが、異なる時間に設定しても良い。また、ランダム駆動電圧波形発生システムの一構成例について示したが、周期性,規則性を有しない他のランダム駆動電圧波形発生システムを利用してもよい。図１４に示す様なランダム駆動電圧波形発生システム例から電圧Ｖ０を側面電極６間に、帯状電極７−液晶共通電極１０の間にそれぞれ交互に印加した場合、Ｖ０のピーク電圧を±Ｖ１（Ｖｔｈ前後の容量比変化量が最も多い電圧値）に設定したので、この間の液晶分子の配向特性に更にランダム性が加わる。
【００４８】
図１５は、図９に示す映像信号により輝度変調された上記光源光１が、所定の画素から放射する際、スペックルを低減する動作について示した図である。図１５に示すように、表示時間３０の前半において、上記側面電極対にランダム波形の電圧を印加すると、前記電極近傍の液晶分子４５は僅かに配向し、前記光源光１は前記画素を形成する液晶層を経由し表面で散乱放射する。後半において、上記帯状電極-液晶共通電極間にランダム波形の電圧を印加すると、電極近傍の液晶分子４６が僅かに配向し、前記光源光１は散乱放射する。次の１Ｈ後も同様にして、電極近傍の液晶分子４７,４８は僅かに配向し、その偏光軸はランダムになる。
【００４９】
また、上記いずれの場合も、印加電圧Ｖ３は電極から離れた位置の液晶分子に対し、エネルギーを供給できる程の電圧値に設定していないため、液晶分子は配向しない。
【００５０】
上記液晶層内の対向電極対近傍の液晶分子は、図１５に示す符号４５、４６、４７、４８のように、上記液晶層面で更に強くシャッフリング（撹拌）され、表面基板面８から拡散放射されるようになる。これによりユーザーは視覚的にスペックルが更に低減したことを認知する。
【００５１】
また前記では、光透過散乱型液晶を活用したコヒーレントな光源の輝度変調型ディスプレイの片面表示について説明したが、前記ディスプレイの両面表示の場合も同じ出願人の「特願2006-203100号」における両面表示動作より同様の機能を有することが可能である。
【００５２】
（第４の実施の形態）
以下、本発明の第４の実施の形態による両面ディスプレイ装置について図面を参照しつつ説明を行う。図１７は、第ｍライン上の画素８０３を表示させる場合を示した基本的な構造例を示す図である。図１７に示すように、本実施の形態によるディスプレイ装置は、光透過散乱型ＬＣＤシステム８０１と、映像信号に応じて輝度変調が可能な信号光源８０２と、を有している。信号光源８０２からの光は、図ではpまたはｓ偏光した出力光８０４となっている。
【００５３】
上記光透過散乱型液晶システム８０１の構造の詳細は後述することとし、光透過散乱型液晶の動作原理（透過、散乱、反射）に基づく画素８０３の表示動作について説明する。図１７において、信号光源８０２からの出力光８０４は、第１ラインから第ｍ−１ラインまで透過し、画素８０３を形成する液晶層、すなわち、第１の基板８０６と第２の基板８０５との間で散乱し、この光は、図１７（Ａ）のＰ−Ｐ’線に沿った断面を示す図１７（Ｂ）に示すように、基板内側の面で散乱した光は、基板８０５と基板８０６とのそれぞれの外側に向けた光となって、ユーザは表示光８０８及び表示光８０７を認知する。信号光源８０２の出力光８０４は、第ｍ＋１ライン上の画素を形成する液晶層に対し反射する偏光特性を有するため、リークすることはない。
【００５４】
図１８を参照しつつ、第４の実施形態による両面表示ディスプレイ装置の対向電極の構造について説明する。図１８に断面図として示すように、第２の基板８０５の内面には、前記光透過散乱型液晶用共通電極８１６と第１及び第２及び第３の側面電極８３２、８３３、８３４は各絶縁体(図示なし)を介して支持する壁８０９が複数本配置されている。第１及び第２及び第３の側面電極８３２、８３３、８３４は、第１の基板８０６と第２の基板８０５との間における一方側の側壁として設けられており、実質的に列方向において液晶セル領域を形成するとともに、第１及び第２及び第３の側面電極８３２、８３３、８３４は、対向する電極対を構成している。これにより、この電極対を構成するそれぞれの電極対８３２又は８３３又は８３４間に電圧を印加して光透過散乱型液晶セル内の液晶の配向を変化させることができるように構成されている。また、第２の基板８０５の内面には、垂直走査用に帯状のＩＴＯ電極８１８、８１９、８２０が配置されている。
【００５５】
次に図１９、図２０を参照しつつ、光透過散乱型液晶パネル両面に交互に表示させる動作について説明する。まず、信号光源光がｓ偏光の場合、信号光源光８０７Ａ（ｓ偏光）は、第１の基板８０６及び第２の基板８０５の各面の表示コンテンツに応じ、図２１（後述）に示す様に、信号光源の配列を〔ＲＧＢ・・・ＢＧＲ〕としており、光源出力図に示すように信号光源光８０７Ａを映像信号のフィールド周波数、フレーム周波数等所定の時間単位で、第１の基板８０６と第２の基板８０５との面の各々の表示用コンテンツの信号強度に同期させて交互に輝度を変調する。
【００５６】
（１）第１の基板８０６の面を表示する場合：図１８に示す側面電極８３３間に電圧を印加すると、図１９（１）に示すように側面電極８３３間に形成されている液晶層８４０は紙面に垂直に配向しており、信号光源光８０７Ａに対しては反射モードとなり、かつ、側面電極８３３間、８３４間の電圧オフにすると、側面電極８３３間で形成される液晶層の他層８４０は散乱状態であるため、上述した光透過散乱型ＬＣＤの基本原理に基づき、信号光源光８０７Ａは上記液晶層８４０内を経由し（白抜きの矢印のように反射光が生じる）、これに基づいて散乱光８３５が前面（第１の基板表示面方向）へ向かう表示光となる。利用者はこれを表示画素として認知する。同時に、光源信号光８０７Ａは、側面電極８３３、８３４間で分離形成される各々の液晶層の境界面８６０で反射するため、第２の基板８０５の面にはリークしない。尚、側面電極８３３間と８３４間で形成される液晶層がそれぞれ異なった配向モード（反射モード/散乱モード）になる事を示し、互いの液晶層間に生成される面を境界面と定義した。側面電極８３３と８３４は互いに交差し、且つ絶縁されている。境界面に関しては、第一表示面に光放出時は、側面電極８３４の斜辺が、第二表示面の場合は、側面電極８３３斜辺がそれぞれ境界面８６０，８６１になる。
【００５７】
（２）第２の基板８０５の面を表示する場合：図１８において、側面電極８３４間に電圧を印加すると、図１９（２）に示すように、側面電極８３４間で形成される液晶層８４１は紙面に垂直に配向し信号光源光８０７Ａに対し反射モードになり、かつ、側面電極８３２間，８３３間の電圧オフとすると、側面電極８３３間で形成される液晶層の他層８４４は散乱状態であるから、上記光透過散乱型ＬＣＤの基本原理に基づき信号光源光８０７Ａは、上記液晶層８４４内を経由し（白抜きの矢印に示す反射光となる）、この反射光に基づいて散乱光８３６となり、第２の基板表示面方向に光が進み表示光となる。利用者はこれを表示画素として認知する。
【００５８】
同時に光源信号光８０７Ａは、側面電極８３３、８３４間で分離形成される各々の液晶層の境界面８６１で反射するため、第１の基板８０６の面にリークしない。
【００５９】
尚、図１７では、光源８０２の出力光８０４が、表裏の両面から出力する構成になっているが、実用的には、信号光源の配列を変えることで、以下に示す表示形態例が得られる。
【００６０】
（１）ＲＧＢの３画素を１組とし、表裏交互に表示する場合：
図２１（Ａ）、(Ｂ）に示すように、信号光源の配列を〔ＲＧＢ・・・ＢＧＲ〕とし、第１の基板８０６の内側に３画素おきに、ブラックマスク８５０をストライプ状に配置する。このような構成における動作は、光源出力図に示すように、ＲＧＢ光が３画素おきに、第１の基板８０６と第２の基板８０５との両面から出力される。表示の様子を図２１（Ｃ）に両面表示図として示す。
【００６１】
（２）ＲＧＢの各画素を各画素毎に表裏交互に表示する場合：
図２２（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、信号光源の配列を〔ＲＢＧ・・・ＧＢＲ〕とし、第１の基板８０６の内側に１画素おきにブラックマスク（遮光膜）をストライプ状に配置する。この場合の動作は、図２２（Ｂ）の光源出力図に示すように、ＲＧＢ光が１画素おきに、第１の基板８０６と第２の基板８０５との両面から出力する。電圧印加に関しては、上記第１から第３までの実施の形態と同様でよい。
【００６２】
尚、上記の各実施の形態において、上記ディスプレイ内の１表示画素を形成する複数の対向電極対に液晶を封止したモジュールをレーザーの直後に配置し、スペックルを低減するようにしても良い。
【００６３】
以上に説明したように、本実施の形態によるディスプレイシステムにおいて、ディスプレイ内に特別の装置を追加することなく視覚的にスペックルを低減することができるという効果がある。これにより、ユーザーはディスプレイシステムの表示面からスペックルが低減したランダム拡散放射光を見ることになり、高品位、広視野な高画質画像を認知できるという利点がある。また、上記装置の１部分をモジュール化し、レーザー素子の出射直後に配置した場合、コヒーレント性のない光を簡単に形成することが出来ると言う利点もある。
【００６４】
以上に説明したように、本実施の形態によれは、光透過散乱型液晶を活用したコヒーレントな光源の輝度変調型ディスプレイの表示システムにおいてスペックルを低減することができるため、特に、可視光レーザー等を光源に用いた場合は、低消費電力、高輝度、高品位等、高画質・高性能な大画面ディスプレイを実現することができる。
【産業上の利用可能性】
【００６５】
本発明は輝度変調型ディスプレイに利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】本発明の一実施の形態による光透過分散型液晶の偏光特性を活用したＦＰＤの一構成例を示す斜視図（Ａ）と、そのＰ−Ｐ’線に沿った断面図（Ｂ）である。
【図２】本実施の形態によるＦＰＤにおける画素部近傍の電極構造の一例を示す図である。
【図３】本実施の形態によるＦＰＤにおける画素近傍の一構成例を示す平面図である。
【図４】図３のa-a線に沿う断面図である。
【図５】印加電圧Ｖ−透過率Ｔの特性曲線を示す図である。
【図６】液晶の応答特性（透過率の時間変化）を示す図である。
【図７】Ｖｔｈ以下の電圧領域における透過率の変化を示す特性図である。
【図８】Ｖｔｈ前後の印加電圧における容量の変化を示す特性図である。
【図９】１つの画素に線順次で供給される映像信号の一例を示す図である。
【図１０】本発明の第１の実施の形態による印加電圧と液晶のランダム配向特性との関係を示す図である。
【図１１】側面電極対に電圧印加時の液晶配向の時間的変化を示す図である。
【図１２】帯状電極、液晶共通電極対に電圧を印加した時の液晶配向の時間的変化を示す図である。
【図１３】本発明の第２の実施の形態における印加電圧と液晶のランダム配向特性との関係を示す図である。
【図１４】ランダム駆動電圧波形発生システムの一構成例を示す図である。
【図１５】本発明の第３の実施の形態による印加電圧と液晶のランダム配向特性との関係を示す図である。
【図１６】スペックル対策後の理想状態を示す図である。
【図１７】本発明の第４の実施の形態による装置の概要を示す図である。
【図１８】対向電極構造（側面電極構造のみを示す。）の構成を示す図である。
【図１９】線順次走査による液晶動作を示す図である(側面電極側から見た液晶の配向状態)。
【図２０】両面交互表示機能を有する液晶動作の原理を示す図である。(左側面電極側から見た液晶の配向状態)
【図２１】図１７のＡ-Ａ’線に沿う断面図である。
【図２２】図１７のＢ−Ｂ’線に沿う断面図である。
【図２３】一般的なレーザー光投射構成例を示す図である。
【図２４】照射面のギラツキの一例を示す図である（丸印拡大図）。
【図２５】輝点ピークの揺らぎの様子を示す図である。
【図２６】ランダム位相板の一構成例を示す図である。
【図２７】ランダム位相板による効果を示す図である。
【図２８】特開２０００−８１６０２号公報に示されるスクリーンの構成例を示す図である。
【符号の説明】
【００６７】
１…信号光源光、２、４、６…側面電極対、３、５、７…帯状電極、８…表面基板、９…背面基板、１０…共通電極、３５…抵抗、３６…高周波コイル、３７…ツエナーダイオード、３８…コンデンサ、３９・４０…帰還抵抗、４２…オペアンプ、４３…コンデンサ、４４…出力端子、１０１…側壁。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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