(57)【要約】【課題】  光偏向素子を画像表示に用いる場合にコントラストを改善でき、光利用効率を向上させることができるようにする。【解決手段】  光偏向素子１のキラルスメクチックＣ相よりなる液晶を含む液晶層５を駆動する電圧は液晶駆動層装置７が出力する。この電圧は、矩形波状の交流電圧であり、電界の方向の変化により前記偏向の方向が切替わる間の時間である光偏向方向切替時間の少なくとも一部と、この切替え後の光偏向の方向を維持している間の時間である光偏向状態保持時間とでは、印加する電圧の値の絶対値が光偏向方向切替時間の方が光偏向状態保持時間より大きい波形である。【選択図】    図１
2005091889.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明な一対の基板間にキラルスメクチックＣ相からなりホメオトロピック配向をなす液晶を含む液晶層を設け、前記液晶層に対して電界を印加する電極が形成されてなり、前記液晶層を透過する光の光路を偏向する光偏向素子と、
前記電極に交流電圧を印加して前記電界を発生させて前記液晶を駆動し、この電界の方向の変化により前記偏向の方向が切替わる間の時間である光偏向方向切替時間の少なくとも一部と当該切替え後の前記偏向の方向を維持している間の時間である光偏向状態保持時間とで前記印加する電圧の値の絶対値が前者の方が後者より大きい液晶駆動装置と、
を備えている光偏向装置。
【請求項２】
前記液晶駆動装置は、
電圧を発生する複数の電圧発生器と、
この各電圧発生器の電圧を出力するタイミングを制御する信号を出力する信号発生器と、
を備え、
前記互いに異なる値の電圧の前記タイミングの制御により前記光偏向方向切替時間及び前記光偏向状態保持時間にそれぞれ前記電極に印加する前記電圧を生成する、
請求項１に記載の光偏向装置。
【請求項３】
前記液晶駆動装置は、前記光偏向方向切替時間のときの前記印加する電圧及び前記光偏向状態保持時間のときの前記印加する電圧のうちの少なくとも一方に前記交流電圧より周波数の高い交流電圧を重畳する、請求項１に記載の光偏向装置。
【請求項４】
前記光偏向素子は、前記液晶が誘電分散緩和周波数以上の周波数領域で正の誘電異方性を有している、請求項３に記載の光偏向装置。
【請求項５】
前記液晶駆動装置は、前記重畳する交流電圧を前記光偏向方向切替時間のときの前記印加する電圧に前記誘電分散緩和周波数以上の交流電圧としている、請求項４に記載の光偏向装置。
【請求項６】
前記液晶駆動装置は、
交流電圧を発生する複数の電圧発生器と、
この各電圧発生器の電圧を出力するタイミングを制御する信号を出力する信号発生器と、
を備え、
前記互いに異なる値の電圧の前記タイミングの制御により前記光偏向方向切替時間及び前記光偏向状態保持時間にそれぞれ前記電極に印加する前記電圧を生成する、
請求項３〜５のいずれかの一に記載の光偏向装置。
【請求項７】
前記透過光の一部を取り込んで前記偏向の前後における当該透過光の各光路で当該透過光を検出する受光素子と、
この各光路のうちのひとつの受光終了から他のひとつの受光開始までの時間をカウントして前記光偏向方向切替時間を測定する測定手段と、
この測定値に応じて前記液晶駆動装置を制御して前記交流電圧に印加する電圧の波形を変える制御手段と、
を備えている請求項６に記載の光偏向装置。
【請求項８】
画像フィールドを時間的に更に細分割した複数個の画像サブフィールドごとに照明光を画像情報に基づいて空間光変調して画像光として出射する画像表示素子と、
この画像表示素子と同期し前記光路の偏向により前記画像サブフィールドごとに駆動される前記画像表示素子の各画素から入射されてくる画像光の光路を偏向して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請求項１〜７のいずれかの一に記載の光偏向装置と、
を備えている画像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶を用いた光偏向装置、及び、この光偏向装置を備えた画像表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶材料を用いた光偏向素子である光学素子については、従来、各種提案がなされている（特許文献１〜３を参照）。
【０００３】
また、ピクセルシフト素子に関しても、従来、各種提案がなされている（特許文献４〜７を参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開平６−１８９４０号公報
【特許文献２】特開平９−１３３９０４号公報
【特許文献３】特開平１０−２２１７０３号公報
【特許文献４】特許第２９３９８２６号公報
【特許文献５】特開平５−３１３１１６号公報
【特許文献６】特開平６−３２４３２０号公報
【特許文献７】特開平１０−１３３１３５号公報
【特許文献８】特開２００２−３２８４０２公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
光偏向素子に関する技術について、まず、特許文献１では、光空間スイッチの光の損失を低減することを目的に、人工複屈折板からなる光ビームシフタが提案されている。内容的には、２枚のくさび形の透明基板を互いに逆向きに配置し、該透明基板間に液晶層を挟んだ光ビームシフタ、及びマトリクス形偏向制御素子の後面に前記光ビームシフタを接続した光ビームシフタが提案され、併せて、２枚のくさび形の透明基板を互いに逆向きに配置し、該透明基板間にマトリクス駆動が可能で、入射光ビームを半セルシフトする液晶層を挟んだ光ビームシフタを半セルずらして多段接続した光ビームシフタが提案されている。
【０００６】
また、特許文献２には、大きな偏向を得ることが可能で、偏向効率が高く、しかも、偏向角と偏向距離とを任意に設定することができる光偏向スイッチが提案されている。具体的には、２枚の透明基板を所定の間隔で対向配置させ、対向させた面に垂直配向処理を施し、透明基板間にスメクチックＡ相の強誘電性液晶を封入し、前記透明基板に対して垂直配向させ、スメクチック層と平行に交流電界を印加できるように電極対を配置し、電極対に交流電界を印加する駆動装置を備えた液晶素子である。即ち、スメクチックＡ相の強誘電性液晶による電傾効果を用い、液晶分子の傾斜による複屈折によって、液晶層に入射する偏光の屈折角と変位する方向を変化できるようにしたものである。
【０００７】
特許文献１の技術においては、液晶材料にネマチック液晶を用いているため、応答速度をサブミリ秒にまで速めることは困難であり、高速なスイッチングが必要な用途には用いることはできない。また、特許文献２の技術においては、スメクチックＡ相強誘電液晶を用いて電傾効果によるスイッチングを提案しているが、電傾効果は、温度依存性が高く安定したシフトが望めない。
【０００８】
そこで、特許文献３においては、光学的に透明な共通電極を有する第１窓と、電気的に束ねた平行ストライプ形状をした多数の透明導電電極を有する第２窓と、第１窓と第２窓の中間に設けられた液晶分子層とを含む光学要素を備え、光学装置は、光学ビームが第１窓に入射して第２窓により反射又は透過されるように位置決めされ、さらに、制御信号を各セルの外側の電極に個々に印加する手段を備えることにより、接合電極に沿い、また、セル領域を通して直線情報の電圧傾度を発生させ、それにより、ＬＣの電子光学特性の直線又は非直線部分により液晶層に屈折率の局部的な変化を生ぜしめす様に構成されていることを特徴とする光学ビームを波面変調する装置を提案している。また、その請求項４において、０度と３度間の予め定めた傾斜角度でＣＬ層のＬＣ電子光学特性の直線部分内からの電圧で活性区域をアドレスすることにより、透過又は反射光学波面からなるブレーズ効果をもつ相特性を発生することによって光学ビームを偏向するのに使用される事を特徴とする装置を提案している。
【０００９】
この特許文献３の技術によれば、液晶としてやはりネマチック液晶を使用しているため、特許文献１のものと同様、高速応答性を必要とする用途には適さない。また、特許文献３においては、平行ストライプ形状をした透明導電電極について記載されているが、この構造においては、本発明の課題として述べている電界の局所的な変動が発生する可能性があり、均一な光偏向量を得にくい。
【００１０】
次に、ピクセルシフト素子に関する技術について、まず、特許文献４には、表示素子に表示された画像を投写光学系によりスクリーン上に拡大投影する投影表示装置において、前記表示素子から前記スクリーンに至る光路の途中に透過光の偏光方向を旋回できる光学素子を少なくとも１個以上と複屈折効果を有する透明素子を少なくとも１個以上を有してなる投影画像をシフトする手段と、前記表示素子の開口率を実効的に低減させ、表示素子の各画素の投影領域が前記スクリーン上で離散的に投影される手段と、を備えた投影表示装置が開示されている。
【００１１】
この特許文献４においては、偏光方向を旋回できる光学素子（旋光素子と呼ぶ）を少なくとも１個以上と複屈折効果を有する透明素子（複屈折素子と呼ぶ）を少なくとも１個以上を有してなる投影画像シフト手段（ピクセルシフト手段）によりピクセルシフトを行っているが、問題点として、旋光素子と複屈折素子とを組合せて使用するため、光量損失が大きいこと、光の波長によりピクセルシフト量が変動し解像度が低下しやすいこと、旋光素子と複屈折素子との光学特性のミスマッチから本来画像が形成されないピクセルシフト外の位置に漏れ光によるゴースト等の光学ノイズが発生しやすいこと、素子化のためのコストが大きいことが挙げられる。特に、複屈折素子に前述したような、ＫＨ２ＰＯ４（ＫＤＰ），ＮＨ４Ｈ２ＰＯ４（ＡＤＰ），ＬｉＮｂＯ３，ＬｉＴａＯ３，ＧａＡｓ，ＣｄＴｅなど、第１次電気光学効果（ポッケルス効果）の大きな材料を使用した場合、顕著である。
【００１２】
また、特許文献５に開示されている投影機においては、制御回路により、画像蓄積回路に蓄積した本来表示すべき画像を市松状に画素選択回路へサンプリングして順次空間光変調器に表示し、投影させ、さらに、制御回路により、この表示に対応させてパネル揺動機構を制御して空間光変調器の隣接画素ピッチ距離を整数分の一ずつ移動させることで、本来表示すべき画像を時間的な合成により再現するようにしている。これにより、空間光変調器の画素の整数倍の分解能で画像を表示可能にするとともに、画素の粗い空間光変調器と簡単な光学系を用いて安価に投影機を構成可能としている。
【００１３】
ところが、特許文献５においては、画像表示用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ピクセルシフト方式が記載されており、この方式では、光学系は固定されているの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。
【００１４】
さらに、特許文献６に開示の技術によれば、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、向上させるため、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、観測者又はスクリーンとの間に、光路をフィールド毎に変更する光学部材を配し、また、フィールド毎に、前記光路の変更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させるようにしている。ここに、屈折率が異なる部位が、画像情報のフィールド毎に、交互に、画像表示装置と観測者又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、前記光路の変更が行われるものである。
【００１５】
特許文献６の技術においては、光路を変更する手段として、電気光学素子と複屈折材料の組合せ機構、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、上記旋光素子と複屈折素子を組合せてなる方式の他に、ボイスコイル、圧電素子等によりレンズ、反射板、複屈折板等の光学素子を変位（平行移動、傾斜）させ光路を切り替える方式が提案されているが、この方式においては、光学素子を駆動するために構成が複雑となりコストが高くなる。
【００１６】
また、特許文献７の技術によれば、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が提案されている。具体的には、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。
【００１７】
この技術では、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等、前述の特許文献６の場合と同様の問題点がある。
【００１８】
上述した従来技術の課題を整理すると、従来のピクセルシフト素子において問題となっているのは、
１．構成が複雑であることに伴う高コスト、装置大型化、光量損失、ゴースト等の光学ノイズ又は解像度低下
２．特に可動部を有する構成の場合の位置精度や耐久性、振動や音の問題
３．ネマチック液晶などにおける応答速度
である。
【００１９】
そこで、本発明者らは特許文献８において、透明な一対の基板と、基板間に充填されたホメオトロピック配向をなすキラルスメクチックＣ相よりなる液晶と、この液晶に電界を作用させる少なくとも１組以上の電界印加手段と、を備える光偏向素子を提案している。
【００２０】
この光偏向素子によれば、キラルスメクチックＣ相よりなる液晶を利用しているので、従前の光偏向素子に比して、構成が複雑であることに伴う高製造コスト、装置の大型化、光量損失、光学ノイズなどの不具合を改善でき、かつ、従来のスメクチックＡ液晶やネマチック液晶などにおける応答性の鈍さも改善でき、高速応答が可能となる。
【００２１】
特許文献８の光偏向素子では、キラルスメクチックＣ相の螺旋軸に直角方向、すなわちスメクチック層の水平方向に電界を印加すると、液晶分子がスメクチック層内でコーン状の仮想面内を回転運動すると考えられる。このとき、液晶層の螺旋ピッチや自発分極などの特性に応じて、同一方向に配向する液晶分子の割合が変化し、液晶分子の平均的配向方向に対応した液晶層の光学軸の傾斜方向が変化する。十分に大きな電界が印加された場合、各スメクチック層内の液晶分子の配向方向は揃い、螺旋が解けた状態となる。電界方向を反転させると液晶層の光学軸の傾斜方向も反転するため、動的な複屈折板として機能し、光偏向素子などに応用できることになる。
【００２２】
本発明の目的は、光偏向素子を画像表示に用いる場合にコントラストを改善でき、光利用効率を向上させることができるようにすることである。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
本発明は、透明な一対の基板間にキラルスメクチックＣ相からなりホメオトロピック配向をなす液晶を含む液晶層を設け、前記液晶層に対して電界を印加する電極が形成されてなり、前記液晶層を透過する光の光路を偏向する光偏向素子と、前記電極に交流電圧を印加して前記電界を発生させて前記液晶を駆動し、この電界の方向の変化により前記偏向の方向が切替わる間の時間である光偏向方向切替時間の少なくとも一部と当該切替え後の前記偏向の方向を維持している間の時間である光偏向状態保持時間とで前記印加する電圧の値の絶対値が前者の方が後者より大きい液晶駆動装置と、を備えている光偏向装置である。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、光偏向方向切替時間には印加電圧の絶対値を大きくすることで液晶の高速動作が可能となるため、画像表示装置に光偏向素子を応用してピクセルシフト画像解像度を向上させる場合などに、光偏向方向切替時間の過渡散乱を低減でき、かつ、偏向の方向の切換え速度を向上させることができるので、画像表示のコントラストを改善でき、光利用効率を向上させることができる。また、光スイッチに応用した場合、切換え速度向上により平均通信速度を改善できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
［定義］
以下では、本明細書で用いる主要な用語について説明する。
【００２６】
（１）光偏向素子
「光偏向素子」とは、外部からの電気信号により光の光路を偏向、即ち、入射光に対して出射光を平行にシフトさせるか、或る角度を持って回転させるか、或いは、その両者を組合せて光路を切換えることが可能な光学素子を意味する。この説明において、平行シフトによる光偏向に対してそのシフトの大きさを「シフト量」と呼び、回転による光偏向に対してその回転量を「回転角」と呼ぶものとする。「光偏向デバイス」とは、このような光偏向素子を含み、光の光路を偏向させるデバイスを意味する。
【００２７】
（２）光偏向方向切替時間
光偏向方向切替時間とは、光路切替えに要する時間であり、液晶スイッチング時間に相当する時間である。
【００２８】
（３）サブフィールド
通常液晶プロジェクタ等の画像表示装置においては、ある周期で画像を順次書き換え表示している。その１枚当たりの画像をフィールドと呼ぶ。本発明においては、前記の通り時分割で光路シフトを行うことで画素を倍増して表示するが、その時分割され表示される画像をサブフィールドと呼ぶ。従って例えば分割数を２、すなわち光路シフトを２つの位置でスイッチングする場合は、２つのサブフィールドで１フィールドの画像を形成することになる。
【００２９】
サブフィールド切替時は光路をシフトさせている時間であり、サブフィールド表示時は光路シフトが完了し、1つのサブフィールドを表示する時間である。
【００３０】
（４）ピクセルシフト素子
「ピクセルシフト素子」とは、少なくとも画像情報に従って光を制御可能な複数の画素を二次元的に配列した画像表示素子と、画像表示素子を照明する光源と、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部材と、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毎に画像表示素子と光学部材の間の光路を偏向する光偏向手段とを有し、光偏向手段によりサブフィールド毎の光路の偏向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させることで、画像表示素子の見掛け上の画素数を増倍して表示する画像表示装置における光偏向手段を意味する。従って、基本的には、上記定義による光偏向素子や光偏向デバイスを光偏向手段として応用することが可能といえる。
【００３１】
［本発明を実施するための最良の形態］
本発明を実施するための最良の一形態について説明する。
【００３２】
図１（ａ）は、本実施の形態である光偏向装置１０の説明図である。光偏向装置１０は、光偏向素子１と液晶駆動装置７とから構成される。
【００３３】
光偏向素子１は、まず、一対の透明な基板２，３が対向配置させて設けられている。そして、少なくとも一方、ここでは基板２側内面には配向膜４が形成されており、この配向膜４と他方の基板３との間には、ホメオトロピック配向をなすキラルスメクチックＣ相よりなる強誘電液晶の液晶層５が充填されている。
【００３４】
このような一対の基板２，３及び液晶層５からなる光偏向素子１には、目的とする光偏向方向に対応させて液晶に電界を印加する為の一対の電極６ａ，６ｂが設けられ、液晶駆動装置７に接続されている。電極６ａ，６ｂは、基板２，３の板面方向の電界を液晶層５に印加するため、光偏向素子１の液晶回転軸に対して略垂直方向に電界ベクトルが向くように設置されている。これは、基板２，３と一体化させて設けても、分離させて設けても良い。また、液晶層５の膜厚を規定するためのスペーサを電極に兼用することも可能である。
【００３５】
図１（ｂ）は、光偏向素子１の別の構成例の説明図である。図１（ｂ）において、図１（ａ）の構成との相違点は電極構造であり、この例では、電極は基板２，３の板面方向の電界を液晶層５に印加する複数のライン電極６ｄから構成される透明電極群６ｃによりなる。それぞれのライン電極６ｄは光偏向素子１の光路外に設けられ、直列に配列された複数の抵抗７ａの各抵抗端に接続され、隣接するライン電極６ｄ間で電位勾配が発生し、電界が印加されるように構成されている。
【００３６】
ここで、液晶層５を構成する液晶に関して説明する。「スメクチック液晶」は、液晶分子の長軸方向を層状に配列してなる液晶分子である。このような液晶に関し、上記層の法線方向（層法線方向）と液晶分子の長軸方向とが一致している液晶を「スメクチックＡ相」、法線方向と一致していない液晶を「キラルスメクチックＣ相」と呼んでいる。キラルスメクチックＣ相よりなる強誘電液晶層５は、一般的に外部電界が働かない状態において各層毎に液晶分子方向が螺旋的に回転しているいわゆる螺旋構造をとり、キラルスメクチックＣ相反強誘電液晶は各層毎に液晶分子が対向する方向を向く。これらのキラルスメクチックＣ相よりなる液晶は、不斉炭素を分子構造に有し、これによって自発分極しているため、この自発分極Ｐｓと外部電界Ｅにより定まる方向に液晶分子が再配列することで光学特性が制御される。なお、本例では、液晶層５の用いる液晶として強誘電液晶を例として光偏向素子１の説明を行うが、反強誘電液晶の場合にも同様に使用することができる。
【００３７】
キラルスメクチックＣ相よりなる強誘電液晶の構造は、主鎖、スペーサ、骨格、結合部、キラル部などよりなる。主鎖構造としてはポリアクリレート、ポリメタクリレート、ポリシロキサン、ポリオキシエチレンなどが利用可能である。スペーサは分子回転を担う骨格、結合部、キラル部を主鎖と結合させるためのものであり、適当な長さのメチレン鎖等が選ばれる。また、カイラル部とビフェニル構造など剛直な骨格とを結合する結合部には−ＣＯＯ−結合等が選ばれる。
【００３８】
本実施の形態の光偏向素子１においては、キラルスメクチックＣ相よりなる強誘電液晶層５は配向膜４により基板２，３面に垂直に分子螺旋回転の回転軸が向いており、いわゆるホメオトロピック配向をなす。このようなホメオトロピック配向のための配向法としては、周知の方法を適用することができる。即ち、１．ずり応力法、２．磁場配向法、３．温度勾配法、４．ＳｉＯ斜法蒸着法、５．光配向法、等が挙げられる（例えば、竹添、福田著の「強誘電性液晶の構造と物性」（コロナ社刊）の２３５頁を参照）。
【００３９】
本光偏向素子１の特徴の１つは、キラルスメクチックＣ相がネマチック液晶に比較して極めて高速な応答性を有しており、サブｍｓでのスイッチングが可能である点にある。また、電界方向に対して液晶分子方向が一義的に決定され、ある電界強度以上でダイレクタの方向が固定されるため、電界強度に比例したダイレクタ角度をとる電傾効果を利用したスメクチックＡ相よりなる液晶に比べ、ダイレクタ方向の制御が容易であり扱いやすい。
【００４０】
また、ホメオロトピック配向をなすキラルスメクチックＣ相よりなる液晶層５は、ホモジニアス配向（液晶分子が基板面に平行に配向している状態）をとる場合に比べて、液晶分子の動作が基板２，３からの規制力を受けにくく、外部電界方向の調整で光偏向方向の制御が行いやすく、必要電界が低いという利点を有する。また、液晶分子がホモジニアス配向している場合、電界方向だけでなく基板面に液晶分子が強く依存するため、光偏向素子の設置についてより位置精度が求められることになる。逆に、本実施の形態のようなホメオロトピック配向の場合は、光偏向に対して光偏向素子１のセッティング余裕度が増す。これらの特徴を活かす上で、厳密に螺旋軸を基板面に垂直に向ける必要はなく、或る程度傾いていても差し支えない。例えば、螺旋構造をなす側面の一部が基板２，３に垂直であって螺旋軸そのものは基板法線方向から傾いている状態であっても、液晶分子が基板２，３からの規制力を受けずに２つの方向を向くことが可能であればよい。
【００４１】
次に、本光偏向素子１の動作原理について図２及び図３を参照して説明する。図２は、図１に示した構成における液晶配向を模式的に示した説明図である。ただし、図１では電界が上下方向に印加されるように描いているが、図２では便宜上紙面表裏方向に印加されるように描いており、電界は紙面表裏方向に発生するものとする。また、電界方向は目的とする光の偏向方向に対応して液晶駆動装置７により切換えられる。図２における電極６ａ，６ｂは、上述したように基板２，３と一体化してもまた分離して設けてもよい。
【００４２】
また、当該光偏向素子１に対する入射光は直線偏光であり、その偏光方向は図２中で上下の矢印に示す通り上下方向であって（光偏向素子１の入射光は白抜きの矢印で偏向方向を示す矢印に重ねて示している）、その偏光方向に電界方向が直交するように電極６ａ，６ｂは対向配置される。また、液晶層５の膜厚を規定するためのスペーサを電極に兼用することも可能である。何れの場合においても、電極６ａ，６ｂからの漏洩電界が当該光偏向素子１周辺の機器に悪影響を及ぼさないように電磁シールドを設けるのが望ましい。模式的に図示している液晶分子８は、印加される電界方向によって前述のとおり螺旋的に配向方向をとることが可能であり、図２にはそのとり得る配向状態をコーン状に示している。
【００４３】
図２において、ＸＹＺ直交座標系を図示するとおりにとったときの液晶層５内のＸＺ断面を図３に示す。図３に示すように、液晶分子８は、十分大きな電界であれば、その電界方向によって第１の配向状態又は第２の配向状態の何れかの状態（図３（ｂ）参照）をとって分布する。θは液晶回転軸からの液晶分子８のチルト角であり、以後、単に「チルト角」と呼ぶ。液晶層５の自発分極Ｐｓが正であり、Ｙ軸正方向（紙面上向き）に電界Ｅがかかっているものとすると、液晶分子８は液晶回転軸が略基板垂直方向であるため、図３（ｂ）に示す第１の配向方向と一致する。
【００４４】
ここで、液晶層５の長軸方向の屈折率をｎｅ、短軸方向の屈折率をｎｏとすると、入射光として、偏光方向をＹ軸方向に持つ直線偏光を選び、Ｘ軸正方向に入射光が進むとき、光は液晶層５内で常光として屈折率ｎｏを受け直進し、図３（ａ）中の矢印ａ方向に進む。即ち、光偏向は受けない。
【００４５】
一方、偏光方向がＺ軸方向である直線偏光が入射するとき、入射方向の屈折率は液晶分子８の方向及び屈折率ｎｏ，ｎｅの両者から求められる。より詳しくは、屈折率ｎｏ，ｎｅを主軸に持つ屈折率楕円体において楕円体中心を通過する光の方向との関係から求められるが、ここでは詳細は省略する。光は屈折率ｎｏ，ｎｅ及び液晶分子８の方向（チルト角θ）に対応した偏向を受け、図３（ａ）中の矢印ｂ（第１の配向状態の場合）に示す方向にシフトする。
【００４６】
今、液晶層５の厚み（ギャップ）をｄとするとき、シフト量Ｓは以下の式で表される（これについては、例えば、「結晶光学」（応用物理学会、光学懇話会編）の１９８頁を参照）。
【００４７】
Ｓ＝[（1/no）2-（1/ne）2]sin（2θ・d）/[2（（1/ne）2sin2θ
+（1/no）2cos2θ）]                            …    （１）
また、電界方向を反転させた時、液晶分子８は図３においてＸ軸を中心とした線対称の配置（第２の配向状態）を取り、偏光方向がＺ軸方向である直線偏光の進行方向は、図３（ａ）中の矢印ｂ´に示す通りとなる。
【００４８】
従って、この直線偏光に対して液晶層５に作用させる電界方向を制御することで、矢印ｂと矢印ｂ´との２位置、即ち、２Ｓ分の光偏向が可能となる。
【００４９】
ここで、液晶層５の材料の代表的物性値（ｎｏ＝１．６，ｎｅ＝１．８）に対して得られる光偏向量について光偏向量Ｓを計算した結果を、図４に示す。図４において、θ＝４５°付近が最も光偏向量が大きい。仮に、液晶分子８のチルト角θが２２．５°のとき、“２Ｓ＝５（μｍ）”の偏向量を得るためには、ここに示される通り液晶の厚みを３２μｍ厚に設定すれば良い。また、ホメオトロピック配向強誘電液晶において、約７００Ｖ／ｃｍの電界に対して０．１ｍｓの応答速度が報告されており（Ozaki他、J.J.Appl.Physics、Vol.30、No.9B、2366〜2368頁（1991）を参照）、サブｍｓオーダの十分高速な応答速度が得られる。
また、キラルスメクチックＣ相よりなる液晶においては、チルト角θは温度Ｔにより変化し、相転移点をＴｃとすると、“θ∝（Ｔ−Ｔｃ）β”なる関係がある。βは材料により異なるが０．５程度の値をとる。この特性を利用した温度制御で光偏向量を制御することも可能である。
【００５０】
例えば、仮にチルト角θとして上記の２２．５°を設定し、これに対応する温度を“Ｔθ＝２２．５°”とすれば、“Ｔ＞Ｔθ＝２２．５°”では“θ＜２２．５°”であり、“Ｔ＜Ｔθ＝２２．５°”では“θ＞２２．５°”であるため、温度によりチルト角θを制御でき、これによって光偏向量を制御できることとなる。また、位置制御に関しては、電界による微調を同様に行うことができ、温度、電界或いはその両者の組合せにより適切な光偏向を達成できる。
【００５１】
以上は、電界強度がＥｓ以上で螺旋構造が解けてチルト角θが光学軸の傾斜角に等しい場合について説明したが、電界強度がEs以下の場合には、上記θを液晶分子方向を平均化した光学軸の傾斜角として扱えば良い。
【００５２】
図５は、図１のような構成の光偏向素子１に対し、液晶駆動装置７で印加する電界発生用の印加電圧とそれにともなう光偏向量の変化の一例を対比して示すグラフである。印加電圧は矩形波状の交流電圧であり、偏向の方向が切替わる間の時間（光偏向方向切替時間）も偏向の方向の切替え後に偏向の方向を維持している間の時間（光偏向方向保持時間）も同一の電圧値を印加している。図１（ａ）及び（ｂ）いずれの光偏向素子構成においても、この電圧印加により液晶層内部に所定方向の電界が発生する。電圧の切替え直後に液晶分子の回転が発生し、液晶物性や発生電界により決まる光偏向方向切替時間後、光偏向量が一定となる。この偏向方向は光偏向方向保持時間の間は変化しない。
【００５３】
図５に示す印加電圧に対し、本実施の形態では、以下に説明するような電圧を光偏向素子１に印加して液晶駆動を行う。この印加電圧の特徴やその印加電圧を生成する装置の構成などについて次に説明する。
【００５４】
図６は、光偏向素子１の印加電圧の波形の例を示すグラフである。
【００５５】
図６において、（ａ）の波形は図５のものと同様である、これに対し、（ｂ）〜（ｈ）は、本実施の形態で光偏向素子１に液晶駆動装置７で印加する駆動電圧の波形の様々な例を示している。（ｂ）〜（ｈ）の各例はいずれも交流電圧であり、その電圧値は、光偏向方向切替時間と光偏向状態保持時間とで異なる値に設定している。そして、（ｂ）は光偏向方向切替時間の電圧絶対値V１を、光偏向状態保持時間の電圧絶対値V２より大きく設定していて、（ａ）の場合と比較して液晶の高速動作が可能となる。
【００５６】
ここで設定する電圧値は、（ｂ）に示すように光偏向方向切替時間のすべての時間内で同一の電圧値に設定してもよいが、（ｃ）に示すように、光偏向方向切替時間中のごく一部の期間の間のみ電圧値V１を印加し、残り光偏向方向切替時間中は光偏向状態保持時間の電圧Ｖ２を印加するようにしてもよい。この場合には、液晶分子の動き始める瞬間に強い電界を加え、一旦動き始めてからは電圧値を正常に戻すことで、液晶がドメイン状に配向方向を変えてしまうような不具合が防げる。この効果を高める為に、さらに（ｄ）に示すように、光偏向方向の切替終了の間際に、一旦電圧値を光偏向状態保持時間の電圧Ｖ２より低い電圧Ｖ３まで低下させるようにしてもよい。
【００５７】
図７は、光偏向方向切替時間の電圧絶対値を、光偏向状態保持時間の電圧絶対値より大きく設定する為の、電極６ａ、６ｂに付与する電圧を制御する液晶駆動装置７の構成例を示す。液晶駆動装置７は２組の異なる電圧発生器７ａ，７ｂ及びこれら電圧発生器７ａ，７ｂの電圧の出力タイミングを制御する信号発生器７ｃを備えている。信号発生器７ｃは必要に応じてさらに外部（後述の画像表示制御回路２０）の制御を受けるように構成してもよい。電圧発生器７ａは、光偏向方向状態保持時間に印加すべき電圧（図６（ｂ）における電圧Ｖ２）を発生し、電圧発生器７ｂは図６（ｂ）における電圧V１とV２の差分の電圧を発生して、光偏向方向切替時間の全時間（図６（ｂ）の場合）あるいは一部の時間（図６（ｃ）の場合）だけ、電圧発生器７ａの出力電圧に電圧発生器７ｂの出力電圧を重畳して光偏向素子１に印加するように、信号発生器７ｃが電圧発生器７ａ，７ｂを制御する。図６（ｃ）の場合は、電圧発生器をさらに一台増やして３種類の電圧を生成し、これらを所定のタイミングで重畳するようにすればよい。
【００５８】
図６（ｅ）〜（ｇ）は、光偏向方向切替時間における印加電圧値または光偏向状態保持時間における印加電圧値の少なくとも一方に、図６（ａ）の矩形波交流電圧より周波数の高い交流電圧を重畳した、光偏向素子１の駆動電圧の波形を示しており、この交流電圧の重畳により、光路偏向のスイッチング時に発生する過渡散乱現象を低減させることが可能となる。
【００５９】
この液晶に対して交流電圧を重畳する効果は、液晶分子の誘電率異方性に起因する。光偏向素子１においてはキラルスメクチックＣ相よりなる液晶が用いられるが、この液晶の誘電率は２軸性であり、一般的には分子長軸方向の誘電率ε3、分子長軸と垂直でキラルスメクチック層と平行な方向の誘電率ε2、及び、それらと垂直な方向の誘電率ε3で表される。ただし単純に螺旋軸方向の誘電率ε||及びそれと垂直な方向の誘電率ε⊥であらわされることも多く、ここでも後者を用いて考察する。
【００６０】
液晶分子の誘電率は、液晶層厚、電界強度、周波数に強く依存する。キラルスメクチックＣ液晶の場合、周波数に関しては一般的に低周波領域では誘電異方性、すなわち“ε||−ε⊥”が負であり、前述の通り電界方向に対して垂直な方向を向く。しかし高周波になるにつれて誘電異方性は０に近づき、代表的なカイラルスメクチックＣ液晶であるDOBAMBC,DOBACPCなど、材料によっては正をとるものもある（竹添・福田著、「強誘電性液晶の構造と物性」（第１版）、コロナ社刊、の３１０頁を参照）。つまり、高周波の交流電圧を重畳することで、垂直方向、すなわち螺旋軸方向の誘電率を相対的に増大させることが可能となり、液晶分子の螺旋軸回りの動きにともなう揺らぎを規制し、液晶分子の回転の安定化を図ることができる。従って、例えば、光偏向方向切替時間の電圧に当該高周波電圧を重畳させることで、配向不良や過渡散乱を低減させることが可能となる。この効果は、誘電分散緩和周波数以上の周波数領域で正の誘電異方性を有するキラルスメクチックＣ液晶において、より顕著である。
【００６１】
この時の駆動波形は、図６（ｅ）に示される。光偏向素子１の光偏向方向の切替え時に重畳させる高周波として緩和周波数以上であることが望ましく、例えば前述のDOBAMBC,DOBACPCにおいては、２０ｋＨｚ以上となる。振幅としては液晶層５の厚さ、それに加える周波数等に応じて適宜定められるべきものであるが、例えば、０．１〜１０V／ｍｍなどの強度が選ばれる。
【００６２】
高周波重畳は、電界に対する液晶分子の応答性を制御する上で、光偏向方向保持時間において重畳させることも有効であり、この場合、図６（ｆ）に示すように振幅を変化させたり、又は、図６（ｇ）に示す通り重畳前の電圧波形を光偏向方向切替時間と光偏向方向保持時間とで変化させることで、前述の高速応答性を損なわずに液晶配向性を高める効果が得られる。
【００６３】
図８には、図６（ｅ）に示す駆動電圧を生成する液晶駆動装置７１の構成例を示す。電極６ａ，６ｂに印加する電圧を制御する液晶駆動装置７１は、２組の互いに異なる電圧を発生する電圧発生器７１ａ，７１ｂ及びこれら電圧発生器７１ａ，７１ｂの電圧出力のタイミングを制御する信号を生成する信号発生器７１ｃよりなる。信号発生器は必要に応じてさらに外部（後述の画像表示制御回路）から制御される構成としてもよい。電圧発生器７１ａは、光偏向方向保持時間に印加すべき電圧（図６（ａ）に示す矩形波交流電圧）を発生し、電圧発生器７１ｂにおいて、この矩形波交流電圧に重畳する当該矩形波交流電圧より高周波の交流電圧を生成し、後者の電圧は光偏向方向切替時間内の一定期間だけ出力されて前者の電圧に重畳するように制御される。図６（ｆ）の電圧を生成するには、さらに光偏向方向保持時間に重畳する高周波電圧を生成する電圧発生器も用意するようにすればよい。なお、図６（ｇ）の波形は、図６（ｂ）の波形で光偏向方向切替時間に高周波電圧を重畳した例を示し、図６（ｈ）の波形は、図６（ｂ）の波形で光偏向方向切替時間、光偏向方向保持時間の両方に高周波電圧を重畳した例を示す。
【００６４】
図９は、光偏向方向切替時間を検知するために光偏向素子１からの出射光の一部をとり込んで検出する光検出装置８０を備え、光検出装置８０の検出信号に基づいて光偏向方向切替時間を調節する制御する液晶駆動装置７を有する光偏向装置１０の一例を示す説明図である。
【００６５】
図９は、光偏向装置１０では、光偏向素子１の出射光の一部を別光路にとりこむ為の、ハーフミラー等よりなる分光素子８１が設けられている。矢印ｂ及びｂ´は、光偏向素子１で光路偏向されて光路が切り替えられる際の２つの光路を示している。光検出装置８０は、この切替えられた２つの光路の光をそれぞれ独立に受光する２つの開口部を備えたフォトダイオード、フォトマルチプリファイア、ＣＣＤなどの受光素子を備えている。そして、２つの受光素子の１つで受光終了した時点から他の受光素子で受光開始するまでの時間を液晶駆動装置７が所定のカウンタでカウントして、光偏向方向切替時間を測定する（測定手段）。そして、液晶駆動装置７は、この測定した光偏向方向切替時間に基づいて、図７、図８などに例示する回路を制御し（具体的には電圧発生器７１ｂ，７１ｂで生成する電圧の出力タイミングを制御する）（制御手段）、図６（ｂ）〜（ｈ）の波形における光偏向方向切替時間が測定した値になるように、光偏向素子１に印加する駆動電圧の波形を調整する。
【００６６】
図１０は、光偏向装置１０の他の装置構成例を示す概念図である。図１０において、符号１１は、照明用の光源であり、白色あるいは任意の色の光を高速にＯＮ、ＯＦＦできるものであるならば、いかなる種類や型の光源であっても利用することができる。たとえば、ＬＥＤランプやレーザ光源、あるいは、白色のランプ光源などを２次元アレイ状に配列して、かかる光源に対して高速動作するシャッタを組合せたものなどを照明用の光源として用いることができる。
【００６７】
符号１２は、光源から出た光を均一に画像表示素子１３に照射させるための照明装置であり、拡散板１２ａ、コンデンサレンズ１２ｂなどから構成される。
【００６８】
符号１３は、照明装置１２から入射した均一の照明光を、画像フィールドを時間的に更に細分割した複数個の画像サブフィールドごとに、画像情報に基づいて空間光変調して、画像光として出射する画像表示素子である。画像表示素子１３としては、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。
【００６９】
符号１４は、前記画像サブフィールドごとに、画像表示素子１３から出射される画像光の光路を偏向して、偏向画像光として出射する光偏向素子である。該光偏向素子１４により、画像サブフィールドごとの光路の偏向量に応じて、スクリーン１６上に投射される画像表示位置がずらされる状態となる画像パターンを表示させることが可能となり、画像表示素子３の実際の画素数を見かけ上増倍した画素数として、画像表示させることができる。
【００７０】
符号１５は、画像表示素子１３に表示された画像パターンを観察するための光学部材であり、符号５は投射レンズ、符号６はスクリーンである。さらに、符号１７は光源１１を駆動するための光源駆動手段であり、符号１８は画像表示素子１３を駆動するための表示駆動回路であり、符号１９は光偏向素子１を駆動するための光偏向駆動回路である。また、符号２０は、光源駆動回路１７、表示駆動回路１８、光偏向駆動回路１９などを含め画像表示装置の全体を制御するための画像表示制御回路である。前述の液晶駆動装置７は、光偏向駆動回路１９に設けられている。
【００７１】
次に、図１０に示す画像表示装置の基本的な動作について説明する。光源駆動回路１７で制御されて光源１１から放射された光は、拡散板１２ａにより均一化された照明光となり、コンデンサレンズ１２ｂにより、光源駆動回路１７と同期して動作する表示駆動回路１８により制御されている画像表示素子１３をクリティカルに照明する。ここでは、画像表示素子１３の例として、透過型液晶パネル、すなわち、透過型液晶ライトバルブを用いている。透過型液晶ライトバルブからなる画像表示素子１３により空間光変調された照明光は、画像光として光偏向素子１に入射され、光偏向素子１から出射された出射光は、偏向画像光として、投射レンズ１５で拡大された後、スクリーン１６に投射される。すなわち、透過型液晶ライトバルブからなる画像表示素子１３の画像光の出射側に配置されている光偏向素子１によって、画像光は、光偏向駆動回路１９からの駆動信号に応じて、画素の配列方向に任意の距離だけシフト（偏向）された偏向画像光として出射されて、投射レンズ１５を介して、スクリーン１６上に投射される。
【００７２】
なお、図１０においては、透過型液晶ライトバルブからなる画像表示素子１３の直後に、光偏向素子１を配置しているが、光偏向素子１の配置位置はかかる場合に限定されるものではなく、スクリーン１６の直前などに配置することとしても良い。ただし、スクリーン１６付近に配置する場合、光偏向素子１を形成する光偏向素子の大きさや、更には、光偏向素子を形成する透明電極の配設ピッチなどを、光偏向素子１の配置位置における画面サイズや画素サイズに応じて設定することが必要になる。
【００７３】
しかし、いかなる配置位置に光偏向素子１４を配置する場合であっても、前記偏向画像光の光路のシフト（偏向）量は、画素ピッチの整数分の１であることが望ましい。すなわち、画素の配列方向に対して２倍の画素増倍を行なう場合は、偏向画像光の光路のシフト量は、画素ピッチの１／２とし、配列方向に対して３倍の画素増倍を行なう場合は、画素ピッチの１／３とすることが望ましい。また、光偏向素子４の構成によって、偏向画像光の光路のシフト量が画素ピッチよりも大きくなる場合には、光路の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よい。
【００７４】
この光偏向素子１を画素配列方向の縦横２次元に用いることにより、例えば２倍の画像増倍を行なう光偏向素子を２枚用いることにより、見かけ上の画素４倍の効果が得られ、使用した透過型液晶ライトバルブ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、光偏向素子１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透過型液晶ライトバルブである画像表示素子１３を駆動する。
【００７５】
なお、図１０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、３原色の光源１１と、照明装置１２と、３枚の画像表示素子１３とを用いて、３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１３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。この場合、三色の光源１１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１１と回転カラーフィルターの組合せで、時間順次の三原色光を生成してもよい。
【００７６】
図１１は、この画像表示装置のフィールド、サブフィールド、光路偏向素子１の駆動信号（光偏向素子駆動信号）及び画像表示素子１３の駆動信号（ライトバルブ画像信号）などの関係を示す概略図である。基準クロックをもとにフィールドパルス（ＦＰ）及びサブフィールドパルス（ＳＦＰ）が画像表示制御回路２０で生成される。なお、本例ではサブフィールドが２つの場合を示している。サブフィールド表示時間（第１ＳＦ、第２ＳＦ）に先立ち、サブフィールド切り替え時間が設定され、このサブフィールド切り替え時間に画像表示素子１３の書き換え信号が更新され、画像表示素子１３の表示が書き換えられる。光偏向素子１における光偏向切替えは、このサブフィールド切替時間と一致して実行するのが、光利用効率上、さらに画像のコントラスト上において望ましい。前述のように液晶駆動装置７で生成されて光偏向素子１に印加される光偏向素子駆動信号は、この例では、所定電圧を極性を切替えながら印加する２値制御の例（図６（ａ）の波形）を示しているが、この光路偏向手段駆動信号を前述の図６（ｂ）〜（ｈ）に示す駆動信号とすることで、より高精細な画像が得られることとなる。
【実施例】
【００７７】
本発明の実施例について説明する。
【００７８】
［実施例１］
光偏向素子１の作製及びその電界印加について実施例を説明する。大きさ３０ｍｍ×４０ｍｍ、厚さ３ｍｍのガラス基板の中央領域表面に０．１ｍｍピッチで０．０１ｍｍ幅のインジウム酸化スズ（ＩＴＯ）よりなる１００本のライン電極６ｄをスパッタにより形成して電極６ｃとした。この表面を１００μｍの厚さの透明誘電体層で覆い、さらに、この表面をシランカップリング剤で処理して垂直配向膜を形成した。これを液晶用基板２，３とし、同条件で作製した２枚の液晶用基板２，３を、ＩＴＯを半ピッチずらした状態で重ね、空セルを形成した。なお両基板２，３のギャップを調整する為のスペーサは基板端部に配置し、この部分を接着剤で固定した。基板２，３を約９０度に加熱した状態で、この二枚の基板間２，３に強誘電性液晶（チッソ社製のCS1029及びDOBAMBC）を毛管法にて注入して液晶層５とした。冷却後、液晶の封止を行った後、各ライン電極６ｄを、フレキシブル基板（ＦＰＣ）状に形成した電極に異方性導電膜を介して接続した。
【００７９】
ＦＰＣの電極は、図１（ｂ）に示す通り抵抗７ａと接続した。その各抵抗値は１００ｋΩに設定した。抵抗７ａからなる抵抗回路の両端は高電圧電源と接続した。上下基板２，３のライン電極６ｄで電位勾配が発生し，一方向の電界が液晶層５に印加される。
【００８０】
このように作成した光偏向素子１の入射面側に２４．５μｍ幅のライン／スペースのマスクパターンを設け、このマスクパターン側からコリメートした直線偏光で照明した。直線偏光の向きは、ライン電極６ｄの長手方向と同一に設定した。光偏向素子１の温度が２５℃の状態で、マスクパターンを透過した光を，光偏向素子１を通して顕微鏡で観察した。この観察にはサンプリングレート２５μｓのハイスピードＣＣＤカメラを使用した。電圧発生器としての高電圧電源により、各ライン電極６ｄ間が±１０Ｖとなるよう、１６．７ｍｓ周期の矩形電圧を印加したところ、素子１の中央部ではマスクパターンが平行に約８μｍシフトして観測された。マスクパターンや光偏向素子１、顕微鏡は機械的に静止しているので、電気光学的に光路シフトすることが確認出来た。光偏向方向切替時間としては、シフト前後の１０％〜９０％変化に要する時間をとった。この光偏向方向切替時間は１．２ｍｓであった。また，シフトの間、マスクパターン画像がぼやける散乱現象が確認された。この電圧の形状は図６（ａ）に相当するものである。
【００８１】
引き続いて同周期で光偏向方向切替時間内の０．６ｍｓの期間は±１５Vとなるよう高電圧を作用させた。この電圧を作用させる為に、電圧発生器を2台用意し、図7に示す液晶駆動装置７の構成をとった。なお２台の電圧発生器はＴＴＬレベルのトリガ電圧により制御でき、電圧発生タイミングを制御する信号発生器として任意波形発生器を利用した。
【００８２】
この電圧作用によって、光偏向素子１の光路シフトはやはり約８μｍ発生し、光偏向方向切替時間間は０．９ｍｓに短縮した。これは、図６（ｃ）に相当する波形形状である。
【００８３】
この実施例１の比較例として、図６（ａ）のような矩形状の電圧波形形状で±１５Vを印加したところ、液晶配向の不良が生じ、良好な光偏向特性を得ることができなかった。
【００８４】
［実施例２］
別の実施例として、実施例１の光偏向素子１を用いて光偏向方向切替時間間の０．６ｍｓの間、高周波を印加した。電圧発生器として実施例１に示す電源の一つを２０ｋＨｚの交流印加が可能なものに置き換えた。そして、周波数２０ｋＨｚ、振幅０．５Vを印加したところ、光偏向切替時間は同等であったが、光路シフトの間にマスクパターン画像がぼやける現象、すなわち過渡散乱が低下した。この電圧波形は、図６（ｅ）に示すものに相当するものである。
【００８５】
［実施例３］
実施例１の光偏向素子１を用いて光偏向方向切替時間間の０．６ｍｓの間、電圧を増加させさらに高周波を印加した。電圧発生器として実施例１に示す電源の一つを２０ｋＨｚの交流印加が可能なものに置き換え、さらに、この交流電源のバイアス電圧付加機能により５V分のバイアス電圧を発生させた。２０ｋＨｚ、振幅０．５Vを印加したところ、光偏向切替時間は０．８ｍｓに短縮し、さらに光路シフトの間にマスクパターン画像がぼやける現象、すなわち過渡散乱が低下した。この電圧波形は図６（ｇ）に示すものに相当するものである。
【００８６】
［実施例４］
図９に示す光偏向素子１からの出射光の一部をとり込み、光偏向方向切替時間を検知する光検出装置８０及びこの検出信号によって電圧印加時間を制御する液晶駆動装置７を有する光偏向装置１０を構成した。出射光の一部を別光路にとりこむ為の、分光素子８１にはハーフミラーを用いた。光検出装置８０としては、切替えられた光をそれぞれ独立に受光する開口部を持ったフォトダイオードを用いた。光偏向切替えの為の実施例１に示すトリガ信号を基準とし、光偏向によってフォトダイオードで検知される光量が増加するが、その変化量が５０μｓ毎のサンプリングで１％以下となった時に光偏向が終了したと見なした。このフォトダイオードによる検知は、前述のＣＣＤカメラによる測定と相関がとれ、この光偏向方向切替時間を検知することで前記電圧制御のタイミングを得ることが可能となることを確認した。
【００８７】
［実施例５］
実施例１の光偏向素子１を用いて画像評価を行った。画像表示は図１０に示す画像表示素子１３を用いた。フレーム周波数は６０Ｈｚとした。この時サブフィールド時間は８．３ｍｓに相当する。図６（ａ）に示す矩形形状の電圧印加で±１０Vを印加したところ、ピクセルシフトによる画像高精細化の効果は確認できたものの、特に空間周波数の高い画像においてピクセルシフト時間における画像切替えにともなうコントラスト低下が見られた。また、実施例３に示す駆動電圧を与えたところ、上記コントラスト低下は改善し、良好な画像を表示することが可能であることを確認した。
【図面の簡単な説明】
【００８８】
【図１】本発明を実施するための最良の一形態である光偏向装置の説明図である。
【図２】図１に示した構成における液晶配向を模式的に示した説明図である。
【図３】図２においてＸＹＺ直交座標系を図示するとおりにとったときの液晶層内のＸＺ断面の説明図である。
【図４】液晶層の材料の代表的物性値に対して得られる光偏向量について計算した結果の説明図である。
【図５】液晶駆動装置で印加する電界発生用の印加電圧とそれにともなう光偏向量の変化の一例を対比して示すグラフである。
【図６】光偏向素子の印加電圧の波形の例を示すグラフである。
【図７】液晶駆動装置の構成例を示す説明図である。
【図８】液晶駆動装置の他の構成例を示す説明図である。
【図９】光偏向装置の構成を示す説明図である。
【図１０】画像表示装置の全体構成を示す説明図である。
【図１１】画像表示装置の動作を説明する説明図である。
【符号の説明】
【００８９】
１  光偏向素子
２，３  基板
５  液晶層
６ａ，６ｂ，６ｃ  電極
７，７１  液晶駆動装置
７ａ．７ｂ，７１ａ，７１ｂ  電圧発生器
７ｃ、７１ｃ  信号発生器
１０  光偏向装置
１３  画像表示素子
８０  受光素子
【図１】
2005091889.tif 000003
【図２】
2005091889.tif 000004
【図３】
2005091889.tif 000005
【図４】
2005091889.tif 000006
【図５】
2005091889.tif 000007
【図６】
2005091889.tif 000008
【図７】
2005091889.tif 000009
【図８】
2005091889.tif 000010
【図９】
2005091889.tif 000011
【図１０】
2005091889.tif 000012
【図１１】
2005091889.tif 000013