(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像情報に基づいて、照明光を制御可能にする複数の画素から画像光を入射し、入射した画像光の光路を偏向する光偏向素子において、
縦方向の画素ピッチに対応する縦方向の電極アレイを形成した第１の透明基板と、横方向の画素ピッチに対応する横方向の電極アレイを形成した第２の透明基板と、該２枚の透明基板間に介在し、前記電極アレイからの電圧印加によって屈折率分布の制御が可能な液晶層とを備え、
前記縦方向の電極アレイへの電圧印加によって前記画像光の縦方向の光路を偏向して、前記横方向の電極アレイへの電圧印加によって前記画像光の横方向の光路を偏向して、見かけ上の画素数を増倍することを特徴とする光偏向素子。
【請求項２】
画像情報に基づいて、照明光を制御可能にする複数の画素が二次元的に配列されている画像表示素子と、前記画像情報の表示時間を示す画像フィールドを更に複数個の画像サブフィールドに時間的に分割して前記画像表示素子を駆動することができる表示駆動手段と、該表示駆動手段により前記画像サブフィールド毎に駆動される前記各画素から入射されてくる画像光の光路を偏向する光偏向素子とを有することにより、前記画像表示素子の見かけ上の画素数を増倍して表示させることができる画像表示装置において、
前記光偏向素子が、縦方向の画素ピッチに対応する縦方向の電極アレイを形成した第１の透明基板と、横方向の画素ピッチに対応する横方向の電極アレイを形成した第２の透明基板と、該２枚の透明基板間に介在し、前記電極アレイからの電圧印加によって屈折率分布の制御が可能な液晶層とを備え、
前記表示駆動手段と同期して、前記縦方向の電極アレイへの電圧印加によって前記画像光の縦方向の光路を偏向して、前記横方向の電極アレイへの電圧印加によって前記画像光の横方向の光路を偏向して、
見かけ上の画素数を増倍することを特徴とする画像表示装置。
【請求項３】
請求項２の画像表示装置であって、時間的に各電極アレイのライン方向に対応して交互に電圧を切り替え、前記画像光の光路を偏向することを特徴とする画像表示装置。
【請求項４】
請求項３の画像表示装置であって、画素の重ね合わせにより最適な表示になるようサブフィールド表示タイミングを制御する画像表示制御手段を備えていることを特徴とする画像表示装置。
【請求項５】
請求項２〜４の何れかに記載の画像表示装置であって、少なくとも一方の透明基板の液晶層と接する界面に、液晶分子方向を規制する配向膜が設けられ、該配向膜の配向処理方向が各電極アレイのライン方向のなす角を略等分する方向であることを特徴とする画像表示装置。
【請求項６】
請求項５の画像表示装置にであって、前記配向膜が、光照射によって配向規制力を生じ得るものであることを特徴とする画像表示装置。
【請求項７】
請求項２〜６の何れかに記載の画像表示装置であって、前記液晶層に高分子を含むことを特徴とする画像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像情報に基づいて、照明光を制御可能とする複数の画素が二次元的に配列されている画像表示用素子を、レンズにより拡大した画像または直接の画像として観察する画像表示装置及びこの画像表示装置等に用いる光偏向素子に関し、特に、光路をシフトさせて実画素数を増倍させる画素シフト方式により、高精細な画像を表示せしめる画像表示装置及びこの画像表示装置等に用いる光偏向素子に関する。
また、本発明に係る画像表示装置は、プロジェクションディスプレイ、ヘッドマウントディスプレイ等の電子ディスプレイ装置にも応用することができる。
【０００２】
【従来の技術】
画像情報に基づいて照明光を制御可能とする複数個の画素を有する画像表示用素子をレンズで拡大した画像として観察する画像表示装置は、既に、フロントプロジェクタ、リアプロジェクタ、ヘッドマウントテッドディスプレイ等の商品名により広く使用されている。又、かかる画像表示用素子としては、ＣＲＴ（Cathode Ray Tube）、液晶パネル、ＤＭＤ（Digital Micro-mirror Device ：テキサスインストルメント社（米国）製の画像表示装置の商品名）等が、既に、商品として使用されており、また、無機ＥＬ（Electro-Luminescence）、無機ＬＥＤ（Light Emitting Diode）、有機ＬＥＤ等も研究されている。
【０００３】
一方、小型の画像表示用素子をレンズで拡大した画像として観察するのではなく、等倍で観察する画像表示装置としては、既述のＣＲＴ、液晶パネル、無機ＥＬ、無機ＬＥＤ、有機ＬＥＤ以外に、プラズマディスプレイ、蛍光表示管等が、既に、商品として使用されており、また、ＦＥＤ（ Field Emission Display ：フィールドエミッションディスプレイ）、ＰＡＬＣ（Plasma Addressing Liquid Crystal Display：プラズマアドレッシング液晶ディスプレイ）等も研究されている。なお、画像表示装置としては、自発光型と空間光変調器型との２つの型に大きく分類されているが、何れの型においても、照明光を制御可能とする複数個の画素を有しているものである。
【０００４】
かかる画像表示装置において共通の課題は、高解像度化、つまりは、大画素数化であり、既に、ブロードキャスト表示を目的とした走査線１０００本程度のＨＤＴＶ（High Difinition Television）用の画像表示装置が商品化され、また、ワークステーションコンピュータの高解像度表示を目的とした走査線２０００本程度の開発品（例えば、 ’９８フラットパネルディスプレイ展における日本ＩＢＭ社製画像表示装置のＱＳＸＧＡ即ち走査線２０４８本、 ’９９電子ディスプレイ展における東芝社製画像表示装置のＱＵＸＧＡ即ち走査線２４００本等）についても、液晶パネルを用いた技術として発表されている。しかしながら、このような実際の画素数を増加させる場合においては、液晶パネルの歩留まりを低下させ、また、開口率を減少させるなどにより、コストが上昇したり、輝度やコントラストが低下したり、或いは、消費電力が増加したりと課題が多い。
【０００５】
斯かる問題に対する解決策として、特開平４−１１３３０８号公報「投影表示装置」、特開平５−２８９００４号公報「光スイッチ」、特開平６−３２４３２０号公報「画像表示装置、画像表示装置の解像度改善方法、撮像方法、記録装置及び再生装置」等においては、単一の画像表示用素子を用いて、見かけ上の画素数を実画素数の２倍の画素数とするインタレース表示を行う画像表示装置が開示されている。また、特開平７−３６０５４号公報「光学装置」においては、単一の画像表示用素子を用いて、実画素数の４倍以上となる見かけ上の画素数を有する画像表示装置が開示されている。これらの画像表示装置は、何れの場合においても、画像表示用素子から出射した光の光路を時分割で高速に偏向させ、見かけ上の画素数を増大させる方法、いわゆる、画素シフト技術を採用している。
【０００６】
画像表示素子の画素数を見かけ上増倍して高解像度の画像表示とする、いわゆる、画素シフト技術の具体的な実施例としては、例えば、前記の特開平６−３２４３２０号公報や、特開平１０−２０２４２号公報「投射型表示装置」、米国特許第６０８２８６２号「IMAGE TILING TECHNIQUE BASED ON ELECTRICALLY SWITCHABLE HOLOGRAMS」等に、具体的な記述がなされている。
【０００７】
特開平６−３２４３２０号公報において開示されている画像シフト技術は、ＬＣＤ等の画像表示装置の画素数を増加させることなく、画像フィールド毎に、光路を光学部材により切り換えることにより、表示画像の解像度を、見かけ上向上させるものである。即ち、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（即ち、表示画像情報）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において、観測者またはスクリーンとの間に、光路を画像フィールド毎に偏向させる光学部材を配する。また、前記画像フィールド毎に、前記光路の変更に応じて表示位置がずれている状態の前記表示画素パターンを画像表示装置に表示することにより、画像表示装置の解像度を改善させんとするものである。
【０００８】
また、特開平１０−２０２４２号公報において開示されている画像シフト技術は、画像表示素子とマイクロレンズアレイとを組み合わせ、マイクロレンズアレイを振動させることにより、画素シフトを行うものである。即ち、マイクロレンズアレイが、光変調素子から投射レンズにいたる光路上に配置され、光変調素子の４画素に対応して、一つの凸レンズが形成されている。一方、アクチュエータは、前記マイクロレンズアレイの各マイクロレンズを垂直方向と水平方向とに振動させるものから構成されていて、前記光変調素子に供給するフィールド信号に同期させてアクチュエータを駆動させることにより、前記マイクロレンズアレイに入射する光の光軸に直交する水平／垂直方向に前記マイクロレンズアレイを移動または振動させて、画素シフトを行わせるように構成されている。
【０００９】
また、米国特許第６０８２８６２号において開示されている画像シフト技術は、電気的スイッチングが可能なホログラフィック光学素子を用いたプロジェクションシステムに適用されるものであり、液晶材料からなるホログラフィック光学素子により光路の角度を高速に変化させ、表示画像の位置を高速にシフトさせるように構成するものである。
【００１０】
また、例えば、「液晶を利用した焦点可変レンズ」（佐藤進；光技術コンタクト，ＶＯＬ３２，Ｎｏ．１１，ｐ．２４〜ｐ．２８，１９９４）には、円形状の穴抜き電極パターンを持つ液晶マイクロレンズアレイを利用して、画像フィールド信号に同期させて選択的に電圧を印加してレンズの形成装置を変化させる技術が記述されている。
【００１１】
一方、このような画像シフト技術を実現するための光路偏向手段としては、例えば、特開平６−３２４３２０号公報においては、電気光学素子と複屈折材料との組み合わせ機構、レンズシフト機構、バリアングルプリズム、回転ミラー、回転ガラス等が開示されており、また、特開平５−３１３１１６号公報「投影機」においては、圧電素子などからなるアクチュエータを用いて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機械的に揺動させる光路偏向手段が開示されている。
【００１２】
また、特開平７−１０４２７８号公報「光軸変換装置及びビデオプロジェクタ」においては、水晶板のような複屈折素子を利用する光路偏向手段の他に、傾斜面を所定間隔で対向させた１対のウェッジプリズムの一方を機械的に振動させることにより光路を偏向させる手段が開示されている。
【００１３】
また、特開平１０−１３３１３５号公報「光ビーム偏向装置」においては、光ビームの進行路上に配置される透光性の圧電素子と、該圧電素子の表面に設けられた透明の電極と、該圧電素子の光ビーム入射面と光ビーム出射面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、前記電極を介して該圧電素子に電圧を印加する電圧印加手段と、を備える構成とすることにより、圧電素子の光路長である厚みを変化させて、光路をシフトさせる方式が提案されている。即ち、特開平１０−１３３１３５号公報に係る発明は、回転機械要素を不要とし、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を提供することを目的としているものである。
【００１４】
更には、特開平６−２０８３４５号公報「画像表示装置」においては、特開平６−３２４３２０号公報の場合と同様に、透明な板状の屈折板を用いて、透明屈折板の厚さや光軸との傾斜角度を切り換えることによって、光路のシフト量を変化させる方法が記載されており、かかる切換え手段として、透明屈折板を一枚の円形回転体の厚さや傾斜角度が部分的に異なる構成とし、該円形回転体を、回転ガラスにより構成する例が示されている。
【００１５】
更に、液晶を用いた光偏向技術としては、“LIGHT SCANNER EMPLOYING A NEMATIC LIQUID CRYSTAL”（IBM Technical Disclosure Bulletin,Ｖｏｌ．１５，Ｎｏ．８（１９７３））に記載されている技術があり、該技術は、ネマチック液晶の配向角度を変化させて直線偏光の光路を曲げさせるものである。
【００１６】
また、液晶を用いた光偏向技術の別の開示例としては、“LARGE-ANGLE BEAM DEFLCTOR USING LIQUID CRYSTAL”（ELECTRONICS LETTERS，Ｖｏｌ．１１，Ｎｏ．１６（１９７５））に記載されている技術があり、該技術は、ネマチック液晶に不均一電界を与えて直線偏光の光路を曲げさせるものである。
【００１７】
更に、液晶マイクロレンズに関する技術としては、「液晶マイクロレンズ」（Ｏ  Plus  Ｅ，Ｖｏｌ．２０，Ｎｏ．１０（１９９８））、特許第３０１６７４４号「液晶マイクロレンズ」、特開平１１−１０９３０３号公報「光結合器」、特開平１１−１０９３０４号公報「光結合器」等において開示されている技術がある。
【００１８】
「液晶マイクロレンズ」（Ｏ  Plus  Ｅ，Ｖｏｌ．２０，Ｎｏ．１０（１９９８））において開示されている技術は、電極分割構造の液晶マイクロレンズを用いて、電界分布を非対称的にすることにより、光軸方向以外に焦点を移動することができるものである。
【００１９】
また、特許第３０１６７４４号において開示されている技術は、ネマチック液晶中で光重合によりポリマーを形成するものであり、メモリ製があり、レンズ特性が可変にできる特徴を有している。
【００２０】
また、特開平１１−１０９３０３号公報及び特開平１１−１０９３０４号公報において開示されている技術は、円形状の穴抜きパターン電極をアレイ状に配置した液晶マイクロレンズを用いることにより、焦点距離が可変なレンズとし、光インターコネクション素子の光の結合効率を可変とするものであり、分割電極により焦点位置の制御も可能とするものである。
【００２１】
しかしながら、前述のごとき従来の技術として開示されている各種の光路偏向手段は、以下に示すごとき問題を有している。
例えば、電気光学効果を示す部材と複屈折材料との組み合わせ機構による光路偏向手段は、応答速度も速く、従来から光通信分野での光分配、光スイッチとして用いられている光路偏向手段であり、既に公知の技術である。しかしながら、電気光学素子と複屈折材料との組み合わせ機構による光路偏向手段は、比較的大きな結晶の複屈折材料を必要とするため、装置コストが上昇するという問題を有している。
【００２２】
また、光路偏向手段として、レンズシフト機構を用いる場合つまりレンズを機械的に往復直線運動させる場合や、回転ミラーを回転運動させる機構を採用する場合においては、かかる運動の駆動系として、ボイスコイル、圧電素子、バイモルフ、ステップモータ、ソレノイドコイル等が、特開平６−３２４３２０号公報に記載されており、また、ウェッジプリズムを振動させる場合の駆動系としては、圧電素子やムービングコイルを用いる例が、特開平７−１０４２７８号公報に記載されている。しかしながら、いずれの駆動系を用いる場合であっても、数十から数百Ｈｚ程度の周期で、レンズやプリズム等を機械的に繰り返し運動させるものであり、振動や雑音の発生源となる問題が伴ってしまう。
【００２３】
また、光路偏向手段として、カメラ一体型ＶＴＲのいわゆる手ぶれ防止用として用いられているバリアングルプリズムを利用する場合においても、プリズムの頂角を変更させるべく２枚の基板をつないだ蛇腹が往復運動を行うため、やはり、振動や雑音の発生が問題となる。
【００２４】
また、特開平５−３１３１１６号公報における画像表示装置自体を高速に機械的に揺動させる方式は、光学系が固定されているので、諸収差の発生が少なく、高精細に表示できる利点はあるものの、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、該画像表示素子の可動部の精度や耐久性が要求されるのみならず、機械的な高速振動動作を行わしめるものであるので、やはり、振動や雑音の発生が問題となる。
【００２５】
また、特開平１０−１３３１３５号公報における透明圧電素子の光路長を変化させる方式は、比較的大きな透明圧電素子を必要とし、装置コストの上昇を招く問題がある。
【００２６】
また、特開平６−２０８３４５号公報や特開平６−３２４３２０号公報における回転ガラスを用いた円形回転体により光路長を変化させる方式は、一枚の円形回転体で構成するだけでは一次元方向のみの光路シフトに限られてしまうこと、また、比較的大きな円形回転体を必要とすることから、光学系全体が大型化してしまうという問題がある。
【００２７】
また、液晶を用いた光路偏向や液晶マイクロレンズを画像表示素子に適用した従来の技術においても、次のような問題がある。
たとえば、「液晶を利用した焦点可変レンズ」（佐藤進；光技術コンタクト，ＶＯＬ３２，Ｎｏ．１１，ｐ．２４〜ｐ．２８，１９９４）にて開示されているように、円形状の穴抜き電極パターンを持つ液晶マイクロレンズアレイを利用してレンズの形成位置を変化させる光路偏向手段を用いる場合は、光軸方向に対して焦点距離を変化させることは比較的容易であるが、液晶マイクロレンズアレイの配列面方向で集光位置（即ち、焦点位置）を変化させることができないという問題を有している。
【００２８】
そこで、液晶マイクロレンズアレイの配列面方向での集光位置を変化させることを可能とする技術として、特開平１１−１０９３０３号公報「光結合器」及び特開平１１−１０９３０４号公報「光結合器」において、分割電極による制御技術が開示されている。しかしながら、分割電極を有する液晶マイクロレンズをアレイ状に配置した場合、各分割電極への配線が複雑となるため、液晶マイクロレンズの形成間隔を比較的広く設定しなければならなくなる。
従って、半導体レーザアレイと複数の光ファイバとの結合のように、比較的設置間隔が広くても良い場合には適しているが、画像表示素子の画素ピッチのように、比較的設置間隔が狭い場合には、レンズ形成部の開口率が小さくなってしまうという問題を有する。
【００２９】
更に、液晶を用いた光偏向技術として、“LIGHT SCANNER EMPLOYING A NEMATIC LIQUID CRYSTAL”（IBM Technical Disclosure Bulletin,Ｖｏｌ．１５，Ｎｏ．８（１９７３））、“LARGE-ANGLE BEAM DEFLCTOR USING LIQUID CRYSTAL”（ELECTRONICS LETTERS ，Ｖｏｌ．１１，Ｎｏ．１６（１９７５））等に記載されているように、ネマチック液晶の配向角度を変化させたり、または、ネマチック液晶に不均一電界を与えることにより、直線偏光の光路を曲げさせる技術は、いずれも、単一ビームの偏向器に適用されるものであり、そのままでは、二次元画像の画素シフトには適用することができないという問題がある。
【００３０】
更に、液晶マイクロレンズに関する技術として、「液晶マイクロレンズ」（Ｏ  Plus  Ｅ，Ｖｏｌ．２０，Ｎｏ．１０（１９９８））に記載のように、電界分布を非対称的とした電極分割構造の液晶マイクロレンズ技術は、単一ビームの偏向方向を二次元的に制御する場合には適しているが、アレイ化する場合には電極配線が複雑になるため、画像表示素子のようにアレイ状のビームの偏向装置への応用には向いていない。
【００３１】
そこで、これらの課題を解決すべく、機械的な振動機構を設けることなく、比較的簡単な電極構成で電気光学的な効果により光路シフトを行い、見かけ上の画素増倍による高精細画像を得ることが出来る画像表示装置を実現するために、本出願人は先に特願２００１−１２３９７号を提案した。
【００３２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、本出願人が先に提案した特願２００１−１２３９７号においては、一枚の光偏向素子を用いた場合に一方向には画素倍増できるが二方向に画素増倍することは出来なかった。また、画素を縦横方向（二次元）に増倍する場合には二枚の光偏向素子と偏向回転素子とが必要となり画像表示装置の構成が複雑でエネルギーロスも大きいと言う不具合があった。
【００３３】
そこで、本発明は、一枚の光偏向素子により二次元の画素増倍が可能となり、装置構成を単純化できるとともに、エネルギーロスを低減できる光偏向素子及び画像表示装置を提供することをその目的とする。
【００３４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために請求項１の発明は、画像情報に基づいて、照明光を制御可能にする複数の画素から画像光を入射し、入射した画像光の光路を偏向する光偏向素子において、縦方向の画素ピッチに対応する縦方向の電極アレイを形成した第１の透明基板と、横方向の画素ピッチに対応する横方向の電極アレイを形成した第２の透明基板と、該２枚の透明基板間に介在し、前記電極アレイからの電圧印加によって屈折率分布の制御が可能な液晶層とを備え、前記縦方向の電極アレイへの電圧印加によって前記画像光の縦方向の光路を偏向して、前記横方向の電極アレイへの電圧印加によって前記画像光の横方向の光路を偏向して、見かけ上の画素数を増倍することを特徴とする光偏向素子である。
【００３５】
また、請求項２の発明は、画像情報に基づいて、照明光を制御可能にする複数の画素が二次元的に配列されている画像表示素子と、前記画像情報の表示時間を示す画像フィールドを更に複数個の画像サブフィールドに時間的に分割して前記画像表示素子を駆動することができる表示駆動手段と、該表示駆動手段により前記画像サブフィールド毎に駆動される前記各画素から入射されてくる画像光の光路を偏向する光偏向素子とを有することにより、前記画像表示素子の見かけ上の画素数を増倍して表示させることができる画像表示装置において、前記光偏向素子が、縦方向の画素ピッチに対応する縦方向の電極アレイを形成した第１の透明基板と、横方向の画素ピッチに対応する横方向の電極アレイを形成した第２の透明基板と、該２枚の透明基板間に介在し、前記電極アレイからの電圧印加によって屈折率分布の制御が可能な液晶層とを備え、前記表示駆動手段と同期して、前記縦方向の電極アレイへの電圧印加によって前記画像光の縦方向の光路を偏向して、前記横方向の電極アレイへの電圧印加によって前記画像光の横方向の光路を偏向して、見かけ上の画素数を増倍することを特徴とする画像表示装置である。
【００３６】
また、請求項３の発明は、請求項２の画像表示装置であって、時間的に各電極アレイのライン方向に対応して交互に電圧を切り替え、前記画像光の光路を偏向することを特徴とする画像表示装置である。
【００３７】
また、請求項４の発明は、請求項３の画像表示装置であって、画素の重ね合わせにより最適な表示になるようサブフィールド表示タイミングを制御する画像表示制御手段を備えていることを特徴とする画像表示装置である。
【００３８】
また、請求項５の発明は、請求項２〜４の何れかに記載の画像表示装置であって、少なくとも一方の透明基板の液晶層と接する界面に、液晶分子方向を規制する配向膜が設けられ、該配向膜の配向処理方向が各電極アレイのライン方向のなす角を略等分する方向であることを特徴とする画像表示装置である。
【００３９】
また、請求項６の発明は、請求項５の画像表示装置であって、前記配向膜が、光照射によって配向規制力を生じ得るものであることを特徴とする画像表示装置である。
【００４０】
また、請求項７の発明は、請求項２〜６の何れかに記載の画像表示装置であって、前記液晶層に高分子を含むことを特徴とする画像表示装置である。
【００４１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図１は本発明に係る画像表示装置の一実施形態を示す構成概略図である。
図１に示すように、この画像表示装置は、高速にオン／オフ可能な光源１と、光源１からの出射光を均一な照明光にする照明装置２と、照明光を制御可能にする複数の画素が二次元的に配列されている画像表示素子３と、前記各画素から入射されてくる画像光の光路を偏向する光偏向素子４と、光偏向素子４により偏向された画像光を投射する投射レンズ５と、投射レンズ５により画像光が投射されるスクリーン６と、光源１を駆動する光源駆動手段７と、画像情報の表示時間を示す画像フィールドを更に複数個の画像サブフィールドに時間的に分割して画像表示素子３を駆動する表示駆動手段８と、光偏向素子４を駆動する光偏向駆動手段９と、光源駆動手段７、表示駆動手段８及び光偏向駆動手段９などを含め画像表示装置全体を制御するための画像表示制御手段１０とを備えている。
【００４２】
光源１としては、白色あるいは任意の色の光を高速にオン／オフ出来るものならば全て用いることが出来る。例えば、ＬＥＤランプやレーザ光源、白色のランプ光源にシャッタを組合わせたものなどを用いることが出来る。
【００４３】
照明装置２は光源１から出射した光を画像表示素子３に均一に照射するものであり、フライアイレンズ、拡散板２ａ、コンデンサレンズ２ｂなどから構成される。
【００４４】
画像表示素子３は、照明装置２から入射した均一照明光を空間光変調して出射するもので、透過型液晶ライトバルブ、反射型液晶ライトバルブ、半導体型投射デバイスであるＤＭＤ素子などを用いることが出来る。
【００４５】
光源駆動手段７で制御されて光源１から放出された光は、拡散板２ａにより均一化された照明光となり、コンデンサレンズ２ｂにより画像表示素子３をクリティカル照明する。ここでは、画像表示素子３の一例として透過型液晶パネルである液晶ライトバルブを用いている。この液晶ライトバルブで空間光変調された照明光は、画像光として投射レンズ５で拡大されスクリーン６に投射される。
【００４６】
ここで、液晶ライトバルブの後方に配置された光偏向素子４によって画像光が画素の配列方向に任意の距離だけシフトされる。図１では、液晶ライトバルブの直後に光偏向素子４を設置しているが、この位置には限定されず、スクリーン６の直前などでも良い。但し、スクリーン付近に設置する場合、光偏向素子４の大きさや電極ピッチなどは、その位置での画面サイズや画素サイズに応じて設定される。いずれの場合でも、シフト量は画素ピッチの整数分の１であることが好ましい。画素の配列方向に対して２倍の画素増倍を行う場合は画素ピッチの１／２にし、３倍の画素増倍を行う場合は画素ピッチの１／３にする。また、光偏向素子４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液晶ライトバルブを駆動する。
【００４７】
図１では、画像表示素子３として用いた単板の透過型液晶ライトバルブと光源１として用いた単色ＬＥＤランプを備えた単色の画像表示装置を示したが、光源１、照明装置２としてそれぞれ三原色の光源、照明装置を用い、また、画像表示素子３として３枚の画像表示素子を用いることにより、三原色の画像を混合したフルカラー画像を表示させることもできる。
【００４８】
また、単板の画像表示素子３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出来る。このとき、三色の光源１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、白色ランプ光源と回転カラーフィルターとを組み合わせて時間順次の三原色光を生成しても良い。
【００４９】
図２はスクリーン上に表示された見かけ上の画素増倍の一例を示す模式図である。
本実施形態では、画像表示素子３の見かけ上の画素数を図２に示すように増倍（図２では４倍）して表示する画像表示装置であり、縦横二方向の画素増倍を一つの光偏向素子４で行うことを特徴とする。図２中、符号Ｍは元の画素を示す。
【００５０】
図３（Ａ）は光偏向素子の概略構成を示す分解斜視図、図３（Ｂ）は光偏向素子の概略構成を示す断面図である。
本実施形態の光偏向素子４は、図３（Ａ）に示すように、縦方向の画素ピッチＰＴに対応して透明基板４１に形成した複数本のライン状電極からなる電極アレイ４３と、横方向の画素ピッチＰＹに対応して透明基板４２に形成した複数本のライン状電極からなる電極アレイ４４と、二枚の透明基板４１，４２間に電圧印加によって屈折率分布の制御が可能な液晶層４５とを有する液晶セルから構成され、表示駆動手段８と同期して電極アレイ４３，４４への電圧印加状態を変化させることを特徴とする。
【００５１】
液晶セル基板である透明基板４１，４２の材質としては、ガラス、プラスチック等の透明材を使用できる。電極アレイ４３，４４の材質としては、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）等の透明導電膜、Ｃｒ等の不透明電極材等が利用できる。電極アレイ４３，４４は液晶層４５側になるように設置する。また、使用する透明基板４１，４２自身が導電性を有している場合は、透明基板４１，４２を電極としても利用することができる。上述したように、ライン状電極が画素ピッチに対応してアレイ状に形成されている。ここで、電極アレイ４３，４４のピッチは画素ピッチと一対一で対応している場合に限らず、所望の屈折率分布を得るために、画素ピッチの整数倍あるいは整数分の１に一致させてもよい。また、複数本のライン状電極を一組として、その組を画素ピッチに対応させてもよい。
【００５２】
図３（Ｂ）に示すように、電極アレイ４３，４４の液晶層４５に接する面は、液晶分子が配向するように処理されており、配向処理には、ＴＮ液晶、ＳＴＮ液晶等に用いられるポリイミド等の通常の配向膜４７が利用できる。配向処理としてラビング処理等を施すことが好ましい。また、配向処理として光配向を用いることにより、配向膜４７への汚染や静電気の発生が起こらないため、工程の清潔性が維持でき液晶の均一性が高まるため、高精細な綺麗な画像が得られより好ましい。
【００５３】
図５はライン状電極と配向処理方向との関係を示す図である。
図５に示すように、配向処理方向５１を電極アレイ４３，４４の各ライン方向５３，５２とのなす角を等分する方向とすることにより、二枚の透明基板４１，４２における電極アレイ４３，４４のライン方向に対する配向処理方向が同一となりデバイス作製の手間が省ける。また、電極アレイ４３，４４のライン方向に対する液晶の配列方向が同一となるため、縦横の画素増倍操作における電圧印加をほぼ同様に行うことが出来るので画像表示装置として簡単な構成とすることが出来る。
【００５４】
液晶材料としては一般的なネマチック液晶を用いることが出来るが、複屈折率Δｎや誘電率異方性Δεが大きい方が好ましい。特に、液晶材料の常光屈折率がガラス基板の屈折率に近い１．５〜１．６程度で、異常光屈折率が１．７〜１．８程度と大きいことが好ましい。液晶層４５の厚さは透明基板４１，４２間のスペーサ部材４８の厚さよって設定し、複屈折率Δｎや誘電率異方性Δεに応じて所望の光路偏向量や応答速度が得られるように最適化される。さらに、液晶層４５中に高分子を含ませることにより、ディスクリネーションが減少し、さらに、セル駆動速度が上がるためスムーズな動画にも対応できる光偏向素子４となる。これは、液晶と高分子との接触面積が広く、液晶に対する高分子の配向規制力が強いため、液晶の電界に対する応答速度を大幅に高速化できるためである。
【００５５】
液晶層５中に混合する高分子としては例えば次に示す（ａ）〜（ｇ）のような光硬化型の高分子液晶のプレポリマーを光硬化させた高分子が挙げられる。また、液晶層５中に混合する高分子のプレポリマーとしては、（ａ）〜（ｇ）のようなアクリレート系のプレポリマー以外にエポキシ系のプレポリマーであってもよい。また、液晶層５中に混合する高分子としては、（ａ）〜（ｇ）のような液晶性骨格を部分構造として有するプレポリマーを硬化させた液晶性の高分子以外に液晶性の高分子にならない通常の高分子であってもよい。
【００５６】
上記光硬化型の高分子液晶のプレポリマーの具体例として、次に示す（ａ）の4-(4-プロピルシクロヘキシル）フェニルプロプ-2-イノート〔4-(4-propylcyclohexyl）phenyl prop-2-enoate〕、（ｂ）の4-(4-ブチルシクロヘキシル）フェニルプロプ-2-イノート〔4-(4-butylcyclohexyl）phenyl prop-2-enoate〕、（ｃ）の4-(4-ブチルシクロヘキシル）シクロヘキシルプロプ-2-イノート〔4-(4-butylcyclohexyl）cyclohexyl prop-2-enoate〕、（ｄ）の4-[2-(4-ペンチルフェニル）エチニル]フェニルプロプ-2-イノート〔4-[2-(4-pentylphenyl）ethynyl]phenyl prop-2-enoate〕、（ｅ）の4-(4-デシルフェニル）フェニルプロプ-2-イノート〔4-(4-decylphenyl）phenyl prop-2-enoate〕、（ｆ）の4-(4-オクチルオキシフェニル）フェニルプロプ-2-イノート〔4-(4-ocytyloxyphenyl）phenyl prop-2-enoate〕、（ｇ）の4-(4-シアノフェニル）フェニルプロプ-2-イノート〔4-(4-cyanophenyl）phenyl prop-2-enoate〕が挙げられる。
【００５７】
【化１】
0004047596.tif 000002
【００５８】
【化２】
0004047596.tif 000003
【００５９】
【化３】
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【００６０】
【化４】
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【００６１】
【化５】
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【００６２】
【化６】
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【００６３】
【化７】
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【００６４】
以下に説明をわかりやすくするため片側の透明基板の電極アレイを動作させたときの動作説明をする。
図６は光偏向素子となる液晶セルを光軸に沿って切断した断面図、図７は図６に示す光偏向素子における直線偏光に対する屈折率分布を示す模式図である。
図６（Ａ）は液晶セルの非動作時の液晶配向状態を模式的に示している。
図６（Ａ）に示すように、無電界の非動作状態では液晶分子４６が透明基板４１，４２に沿って平行になるようにホモジニアス配向処理されている。この図６（Ａ）では液晶分子４６の長軸が紙面の左右方向になるような配向処理を想定している。上側の透明基板４１の下面にはライン状電極４３ａ，４３ｂがアレイ状に配置されている電極アレイ４３が形成されている。この例では、間隔の広い２本のライン状電極４３ａ，４３ｂを一組として、画素一つに対応させる。隣り合うライン状電極の間隔が狭い部分は画素間の境界部に対応する。下側の電極アレイ４４は上側の電極アレイ４３に対し直交するように配列されている。
【００６５】
図６（Ｂ）の状態αはハッチングして表示したライン状電極にのみ閾値以上の電圧を印加した場合を示す。電圧を印加した電極部では電界によって液晶分子４６が垂直に配向し、無印加の電極部では液晶分子４６が水平に配向したままになる。この液晶セル内部の不均一電界による液晶分子４６の配向方向の分布によって異常光に対する屈折率分布が生じる。紙面に平行な偏光面を持つ直線偏光を入射する場合、液晶分子長軸が透明基板４１に垂直に配向するにしたがって実効的な屈折率が小さくなり、図６（Ｂ）の矢印のように屈折率分布の影響を受ける。図６（Ｂ）に示す状態αにおいて画素の中心部に入射した直線偏光は屈折率の傾斜による屈折効果によって紙面の左側方向に偏向される。
【００６６】
次に、図６（Ｃ）に示す状態βのように電圧を印加するライン状電極を切換えると、液晶分子４６の配向状態も変化し、図７の破線（状態βに対応する屈折率分布）のような屈折率分布に変化する。状態βの画素の中心部に入射した偏光は屈折率の傾斜によるレンズ効果によって紙面の右側方向に偏向される。このときの変化速度は、液晶材料の物性や電界によって最適化される。画素シフト方式では、サブフレームの時間が１０ｍｓｅｃ以下とすることが好ましいため、応答時間としては数ｍｓｅｃ以下が要求される。ネマチック液晶を用いた場合には二周波駆動法または液晶層４５に高分子を混合することにより高速応答化しても良い。二周波駆動法を用いる場合には、一つのライン状電極に駆動周波数の異なる電圧が印加できる駆動手段を用いる必要がある。いずれかの方法で、状態αと状態βとを液晶ライトバルブに表示するサブフレームの駆動タイミングに合わせて切換えることで、見かけ上の画素増倍作用を得ることができる。
【００６７】
図８は画像表示素子を形成する透過型液晶ライトバルブの４つの画素から出射された直線偏光が図６に示す光偏向素子を形成する液晶セルに入射された場合の光路を示す模式図である。
図８では液晶ライトバルブの四つの画素から出射して来た光が紙面下側から液晶セルに入射する場合の模式図を示している。例えば、第一のサブフレームで四つの画素がそれぞれａ，ｃ，ｅ，ｇの状態のとき、液晶セルを図６（Ｂ）の状態αにすると各画素からの光は紙面の左側に偏向する。第二のサブフレームでは四つの画素をそれぞれｂ，ｄ，ｆ，ｈの状態に切換え、それに同期して液晶セルを図６（Ｃ）の状態βに切換えると、各画素からの光は紙面の右側に偏向する。液晶セル中で斜めに進んだ光は、サブフレームを数十Ｈｚから数百Ｈｚで切換えることで、液晶セル上では見かけ上ａ〜ｈと並んだ八つの画素となる。また、液晶セルから出射した光が投射光学系の光軸に対して平行になるような光学素子を設けても良い。
【００６８】
図９は本発明に係る他の実施形態の画像表示装置における光偏向素子を示し、画素縮小機能を備える光偏向素子となる液晶セルを光軸に沿って切断した断面図であり、図１０は図９に示す光偏向素子における直線偏光に対する屈折率分布を示す模式図である。
【００６９】
図９（Ａ）に示すように、上側の透明基板４１に画像表示素子３の画素ピッチと同じピッチのライン状電極４３ｃ，４３ｄがアレイ状に配置されている電極アレイ４３が形成されている。各ライン状電極の幅は特に限定されないが、液晶セル内の所望の電界強度分布に応じて設定される。図９（Ｂ）の状態γでは等間隔のライン状電極の交互に閾値以上の電圧を印加している。図９（Ｂ）では、電圧を印加しているライン状電極をハッチングしたライン状電極４３ｃで示した。この電圧印加により前述のように液晶層４５に屈折率分布が生じる。図６に比べて電圧を印加するライン状電極の間隔が大きく、屈折率分布も図１０の実線（状態γに対応する屈折率分布）のようにピッチが比較的大きな凸レンズ状になっている。この場合、画像表示素子３の２画素に対して一つの凸レンズ効果を持たせることが特徴である。
【００７０】
図１１は画像表示素子を形成する透過型液晶ライトバルブの４つの画素から出射されて来た直線偏光が図９に示す光偏向素子を形成する液晶セルに入射された場合の光路を示す模式図である。
【００７１】
ここで、図８と同様な模式図を図１１に示す。本実施形態では液晶セルに入射する入射側画素のサイズは比較的大きく設定される。例えば、液晶セルが図９（Ｂ）の状態γのとき、四つの画素に第一のサブフレームとしてａ，ｃ，ｅ，ｇの状態を表示すると、図１０の状態γに対応する実線の屈折率分布によってａとｃ、ｅとｇがそれぞれ縮小される。このとき、図１１の上部に実線で示した出射側画素のように、画素ピッチは一定でなくなる。次に第二のサブフレームの表示タイミングに合わせて、図９（Ｃ）の状態δのように電圧を印加するライン状電極をライン状電極４３ｃからライン状電極４３ｄに切換えると、屈折率分布は図１０の状態δに対応する破線のように切換わる。ここで、第二のサブフレームとしてｂ，ｄ，ｆ，ｈの状態を表示すると、図１１上部の破線で示した出射側画素の位置に縮小された画素が移動する。サブフレームを数十Ｈｚから数百Ｈｚで切換えることで、液晶セル上では見かけ上ｂ，ａ，ｃ，ｄ，ｆ，ｅ，ｇ，ｈと変則的に並んだ八つの画素となる。この様な変則的な画素シフトによる表示画像が正常な画像として形成されるように、画像表示素子３上でサブフィールド画像のデータを補正して表示する。
【００７２】
この構成では、簡単な電極構成で、液晶レンズの集光による画素縮小効果と、液晶レンズ形成位置の切換えによる画素シフト効果を一つの液晶セルで両立できる。電極アレイ４３，４４のライン状電極は上下直交しているので、下のライン状電極を動作させることで、上記と同様に紙面の垂直方向にも画素シフトが行われ画素増倍できる。
【００７３】
本発明の画像表示装置は、光偏向素子４が例えば、図３、６又は９のような構成となっているので、上下どちらかのライン状電極を駆動させることにより上下方向への画素増倍、または左右方向への画素増倍が一枚の光偏向素子で可能となる。また、場所によって駆動するライン状電極を適当に選択することにより、必要に応じて上下左右の画素増倍が可能となる。さらに、時間的に駆動するライン状電極を適当に選択することも可能である。このとき、時分割的に交互に縦横二方向に電圧を切り替え光偏向することにより、図４に示すように、時間平均として縦横に画素増倍が可能となる。
【００７４】
図４は時間的に縦横交互に画素を増倍したときの疑似画像を示す図である。
図４には、縦横各２倍の増倍をした場合を示した。ここで、図４の様な時間平均として画素倍増を行う場合、時間平均として得られる増倍された個々の画素は、縦横に画素増倍された画素の重ね合わせとなるため、得られる画素が本来あるべき画素の色やコントラスト等と異なってしまう可能性がある。通常、近接する画素同士は色、コントラスト等の違いが少ないため特に大きな不具合とはならない。しかし、さらに高画質な表示を求める場合にはこの問題を解決する必要がある。そこで、増倍された画素の色やコントラストを最適化するため、縦横に画素増倍された画素が重ね合わされたときの個々の画素を前もって想定し、元画素を表示する画像表示素子３を画像表示制御手段１０により最適化することが好ましい。
【００７５】
以上のように、画像情報に基づいて、照明光を制御可能にする複数の画素から画像光を入射し、入射した画像光の光路を偏向する光偏向素子４において、縦方向の画素ピッチに対応する電極アレイ４４を形成した透明基板４２と、横方向の画素ピッチに対応する電極アレイ４３を形成した透明基板４１と、２枚の透明基板４１，４２間に介在し、少なくとも一方の電極アレイ４３（４４）からの電圧印加によって屈折率分布の制御が可能な液晶層４５とを備え、電極アレイ４３（４４）への電圧印加状態を変化させることにより、見かけ上の画素数を増倍するための光偏向素子としたので、一つの素子で縦横どちらにでも画素増倍することができる。また、部分的、時間的に縦画素増倍、横画素増倍が好みに応じて選択できる。さらに、画像の種類（絵、文字等）によって増倍方向を選択出来る。例えば、表示画像を横方向に縮小したときには、横方向には高解像度が必要となるが縦方向にはそのような必要がない。このような場合には、横方向に画素を倍増することで高精細な画像が得られる。
【００７６】
また、画像情報に基づいて、照明光を制御可能にする複数の画素が二次元的に配列されている画像表示素子３と、画像情報の表示時間を示す画像フィールドを更に複数個の画像サブフィールドに時間的に分割して画像表示素子３を駆動することができる表示駆動手段８と、表示駆動手段８により前記画像サブフィールド毎に駆動される前記各画素から入射されてくる画像光の光路を偏向する光偏向素子４とを有することにより、画像表示素子３の見かけ上の画素数を増倍して表示させることができる画像表示装置において、光偏向素子４が、縦方向の画素ピッチに対応する電極アレイ４４を形成した透明基板４２と、横方向の画素ピッチに対応する電極アレイ４３を形成した透明基板４１と、２枚の透明基板４１，４２間に介在し、電極アレイ４３（４４）からの電圧印加によって屈折率分布の制御が可能な液晶層４５とを備え、表示駆動手段８と同期して電極アレイへ４３（４４）の電圧印加状態を変化させることを特徴とする画像表示装置としたので、一つの光偏向素子素子で縦横どちらにでも画素増倍できる。したがって、エネルギーロスが少なく、低コスト等の利点がある。また、部分的、時間的に縦画素増倍、横画素増倍が好みに応じて選択できる。さらに、画像の種類（絵、文字等）によって増倍方向を選択出来る。例えば、表示画像を横方向に縮小したときには、横方向には高解像度が必要となるが縦方向にはそのような必要がない。このような場合には、横方向に画素を倍増することで高精細な画像が得られる。
【００７７】
また、時間的に各電極アレイ４３，４４のライン方向に対応して交互に電圧を切り替え、画像光の光路を偏向するようにしたので、時間平均で画素を縦横に増倍できる。単一の光偏向素子４で二次元画像の増倍が可能となり、エネルギーロスが少なく、低コスト等のメリットが大きい。
【００７８】
また、画素の重ね合わせにより最適な表示になるようサブフィールド表示タイミングを制御する画像表示制御手段１０を備えているので、縦の画素増倍を行った画素と横の画素増倍を行った画素が重なる場合にも適切な表示とすることができ、綺麗な高精細画像が提供される。
【００７９】
また、少なくとも一方の透明基板４１（４２）の液晶層４５と接する界面に、液晶分子４６の方向を規制する配向膜４７が設けられ、配向膜４７の配向処理方向が各電極アレイ４３，４４のライン方向のなす角を略等分する方向であるので、ライン状電極に対する液晶の配列方向が同一となるため、縦横の画素増倍操作を行ったときにライン状電極に対する電圧印加をほぼ同様に行うことが出来るので画像表示装置として簡単な構成とすることが出来る。
【００８０】
また、配向膜４７が、光照射によって配向規制力を生じ得るものであるので、配向膜４７への汚染や静電気の発生が起こらないため、工程の清潔性が維持でき液晶の均一性が高まるため、高精細な綺麗な画像が得られる。
【００８１】
また、液晶層４５に高分子を含むので、高速応答が可能で、ディスクリネーションが起こりずらいので、高精細な動画像が得られる。
【００８２】
次に、本発明の具体例を説明する。
（実施例１）
図１のような画像表示装置を作製した。光源１としてＬＥＤランプ、画像表示素子３として対角０．９インチＸＧＡ（１０２４×７６８ドット）のポリシリコンＴＦＴ液晶パネルを用いた。画素ピッチは縦横ともに約１８μｍである。
光偏向素子４としては、液晶マイクロレンズを用いた。この液晶マイクロレンズは、以下のように作製した。
【００８３】
本実施例の場合、画像の画素増倍を行うためにはスイッチング時間を１ミリ秒以下と高速に切換える必要があるためネマチック液晶セルの二周波駆動方式を採用した。
【００８４】
次に、光偏向素子４を形成する液晶マイクロレンズの作製方法について説明する。
先ず、二枚の薄いガラス基板（３ｃｍ×４ｃｍ、厚さ０．１０ｍｍ）上にＩＴＯ（Indium Tin Oxide）蒸着膜を形成し、次にＩＴＯ蒸着膜をエッチングして、幅１０μｍ、配設ピッチ１８μｍのＩＴＯからなるライン状透明電極を形成した。
更に、ガラス基板のＩＴＯからなるライン状透明電極を形成した面側に配向膜４７としてＡＬ３０４６−Ｒ３１（ＪＳＲ社製）をスピンコートで形成し、ローラーラビング装置で配向処理した。
【００８５】
その結果、ＩＴＯからなるライン状透明電極のライン方向から０°のラビング方向に配向処理された配向膜を有するガラス基板とＩＴＯからなるライン状透明電極のライン方向から９０°のラビング方向に配向処理された配向膜を有するガラス基板とを作製した。
【００８６】
この二枚のガラス基板をＩＴＯからなるライン状透明電極のライン方向が直交するように重ね、周辺部に４μｍ厚のスペーサを挟み張り合わせて空セルを作製した。この空セルの中に、ネマティック液晶を常圧下で注入し液晶マイクロレンズを作製した。
【００８７】
本実施例では一つの光偏向素子で縦横どちらにでも画素増倍できる画像表示装置であり、適当なライン状透明電極を選択することにより部分的、時間的に縦画素増倍、横画素増倍が好みに応じて選択でき、好みに応じて縦または横方向に画像を高精細化することが可能となった。
【００８８】
本画像表示装置において画素増倍する際、縦横交互に２倍ずつの画素増倍を行ったところ、擬似的に４倍の高精細化となり、ＱＸＧＡ相当の画像表示（２０４８×１５３６ドット表示）となった。
【００８９】
（実施例２）
実施例１の画像表示装置において、縦横に画素増倍された画素が重ね合わされたときの個々の画素を前もって想定し、元画素を表示する画像表示素子を画像表示制御手段により最適化したところ、画像の色やコントラストがさらに高品質なものとなった。
【００９０】
（実施例３）
実施例１の液晶マイクロレンズの作製において、同様な基板に配向材料としてベンゾフェノン骨格を持つポリイミドをスピンコートし、３３０ｎｍの偏光を５分間照射することにより光配向処理を行った以外は全く同様に画像表示装置を作製した。
【００９１】
本実施例ではラビング処理を行わずに配向処理を行ったので、不純物によるディスクリネーションが全く起こらず極めて均一な液晶配向がなされ、高精細画像が得られた。
【００９２】
（実施例４）
実施例１の液晶マイクロレンズの作製方法を変更した点及び駆動方式として通常の単一周波数での駆動を行った点以外は全く同様に画像表示装置を作製した。
液晶マイクロレンズの作製では、実施例１により作製した空セルに、液晶として液晶性骨格を部分構造として有する光硬化高分子のプレポリマー（２０重量％）をネマティック液晶（メルク社、ＺＬＩ−２４７１）と混合し毛細管法によりセル中に注入した。液晶性骨格を部分構造として有する光硬化型高分子のプレポリマーは上述した（ａ）、（ｄ）、（ｇ）の混合物を用い、それぞれの割合がａ：ｄ：ｇ＝４８：４８：４とした。また、この中に、光重合開始剤（ＩＲＧ−６５１、チバガイギー社）を上記重合性液晶に対し１ｗｔ％混合した。該プレポリマーは２０ｍＷ／ｃｍ2 の強度の紫外線を１分間室温で照射し高分子化した。
【００９３】
本実施例では、片面の基板のラビング方向がＩＴＯからなるライン状透明電極のライン方向から０°となっており、比較的低電圧で大きな屈折率変化が得られる構成となっているが、液晶のみであるとディスクリネーションが発生しやすい構成となっている。しかし、高分子を混合したことにより液晶の配向方向に規制力が働きディスクリネーションの発生が押さえられ高品質の画像が得られた。さらに、液晶と高分子との接触面積が広く、液晶に対する高分子の配向規制力が強いため、電界に対する液晶の応答速度を大幅に高速化でき、実施例１のように二周波駆動を必要とせず、単一の周波数での駆動で十分なセルの応答速度が得られ画像表示が出来た。
【００９４】
（実施例５）
実施例１の液晶マイクロレンズの作製方法において、ラビング方向がＩＴＯからなるライン状透明電極のライン方向から４５°とし、ＩＴＯからなるライン状透明電極同士が直交するようにラビング方向を平行に重ね合わせ空セルを作製した以外は実施例１と全く同様に画像表示装置を作製した。
【００９５】
本実施例の場合には、両基板がＩＴＯからなるライン状透明電極に対し同一方向に配向処理されることとなるため、基板が同一のものでよく、デバイス作製の手間が省けた。また、両基板でＩＴＯからなるライン状透明電極に対する液晶配列方向が一致するため、縦に画素増倍する場合と横に画素増倍する場合での電圧印加をほぼ同様に行うことが出来、画像表示装置として簡単な構成とすることが出来た。
【００９６】
なお、本発明は上記実施例に限定されるものではない。例えば、上記液晶層の電界分布を調整するために、電極アレイのライン状電極間にライン状補助電極を更に追加することにより、補助的に電圧を印加することができる。また、このライン状補助電極は一画素に対して１本ずつ追加してもよく、より細かく屈折率分布を調整するために、一画素に対して複数本ずつ追加して印加電圧を段階的に変化させるようにしてもよい。即ち、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
【００９７】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１の発明によれば、一枚の光偏向素子を用いて二次元の画素増倍が可能となり、装置構成を単純化できるとともに、エネルギーロスを低減できる。
【００９８】
また、請求項２の発明によれば、一枚の光偏向素子を用いて二次元の画素増倍が可能となり、装置構成を単純化できるとともに、エネルギーロスを低減でき、さらに、部分的、時間的に縦画素増倍、横画素増倍を好みに応じて選択でき、例えば、画像の種類（絵、文字等）に応じて高解像度が必要な方向に対応する、縦画素増倍又は横画素増倍を選択出来る。
また、請求項３の発明によれば、さらに、時間平均で画素を縦横に増倍することができる。
【００９９】
また、請求項４の発明によれば、さらに、画素が重なったときに適切な表示とすることができるので、綺麗な高精細画像を提供することができる。
また、請求項５の発明によれば、さらに、ライン状電極に対する液晶の配列方向が同一となるため、縦横の画素増倍操作を行うときに電圧印加をほぼ同様に行うことが出来るので画像表示装置として簡単な構成とすることが出来る。
【０１００】
また、請求項６の発明によれば、さらに、配向膜への汚染や静電気の発生を防止することができ、工程の清潔性が維持できるので、液晶の均一性を高めることができ、より高精細で綺麗な画像を得ることができる。
請求項７の発明によれば、高速応答が可能で、ディスクリネーションが起こりずらいので、より高精細な動画像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る一実施形態の画像表示装置を示す構成概略図である。
【図２】スクリーン上に表示された見かけ上の画素増倍の一例を示す模式図である。
【図３】（Ａ）は光偏向素子の概略構成を示す分解斜視図、（Ｂ）は光偏向素子の概略構成を示す断面図である。
【図４】時間的に縦横交互に画素を増倍したときの疑似画像を示す図である。
【図５】ライン状電極と配向処理方向との関係を示す図である。
【図６】光偏向素子となる液晶セルを光軸に沿って切断した断面図である。
【図７】図６に示す光偏向素子における直線偏光に対する屈折率分布を示す模式図である。
【図８】画像表示素子を形成する透過型液晶ライトバルブの４つの画素から出射された直線偏光が図６に示す光偏向素子を形成する液晶セルに入射された場合の光路を示す模式図である。
【図９】本発明に係る他の実施形態の画像表示装置における光偏向素子を示し、画素縮小機能を備える光偏向素子となる液晶セルを光軸に沿って切断した断面図である。
【図１０】図９に示す光偏向素子における直線偏光に対する屈折率分布を示す模式図である。
【図１１】画像表示素子を形成する透過型液晶ライトバルブの４つの画素から出射されて来た直線偏光が図９に示す光偏向素子を形成する液晶セルに入射された場合の光路を示す模式図である。
【符号の説明】
３  画像表示素子
８  表示駆動手段
４  光偏向素子
４３，４４  電極アレイ
４１，４２  透明基板
４５  液晶層
１０  画像表示制御手段
４６  液晶分子
４７  配向膜
【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】
0004047596.tif 000014
【図７】
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【図８】
0004047596.tif 000016
【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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