專利名稱：投射型顯示裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及投射型顯示裝置，尤其是涉及使用了具有相干性的光源的投射型顯示
>J-U ρ α裝直。
背景技術(shù)：
作為在數(shù)據(jù)投射器或背面投射型電視接收機(jī)那樣的屏幕上顯示投影圖像的顯示
裝置的光源，以往使用了超高壓水銀(UHP)燈，但從光源壽命的觀點(diǎn)出發(fā)，提出有激光器。另外，UHP燈從其性質(zhì)出發(fā)，紅色的波長即645nm附近的波長帶域成為廣譜的光譜，因此也提出有使用激光器作為紅色光源，并在藍(lán)色、綠色波長帶中使用UHP燈的并用型的光源。然而，在以激光器為光源的投射型顯示裝置中，在投影圖像中會產(chǎn)生因激光的相干性引起的粒狀的散斑噪聲，存在投影圖像的圖像質(zhì)量劣化這樣的問題。因此，作為減少散斑噪聲的投射型顯示裝置，形成有在作為光源的激光的光路中配置擴(kuò)散元件，并使該擴(kuò)散元件以比人眼能夠識別的速度高的速度進(jìn)行旋轉(zhuǎn)/振動的方式。通過如此使擴(kuò)散元件機(jī)械性地動作而將具有相干性的激光形成為空間上相位偏離的狀態(tài)，來消除散斑噪聲(例如，專利文獻(xiàn)I)。另外，作為沒有使擴(kuò)散元件等機(jī)械性地振動的作用而消除散斑噪聲的方式，提出了在從半導(dǎo)體激光二極管發(fā)射出的光的光路中配置復(fù)合液晶膜，并對該復(fù)合液晶膜施加電壓而使入射的光的相位發(fā)生變化的圖像顯示裝置(專利文獻(xiàn)2)。同樣地，作為消除散斑噪聲的方式，提出了對在形成有鈮酸鋰等的不規(guī)則的極化反轉(zhuǎn)領(lǐng)域的鐵電性基體(結(jié)晶)上形成了電極的電光學(xué)兀件施加電壓，從而使介電性基體的折射率隨時間發(fā)生變化的光學(xué)裝置(專利文獻(xiàn)3)。專利文獻(xiàn)I :日本國特開平6-208089號公報(bào)專利文獻(xiàn)2 :日本國特開2005-338520號公報(bào)專利文獻(xiàn)3 :國際公開第99/049354號小冊子

發(fā)明內(nèi)容
然而，在專利文獻(xiàn)I那樣的結(jié)構(gòu)中，為了使擴(kuò)散元件旋轉(zhuǎn)或振動而需要包含電動機(jī)或線圈的驅(qū)動裝置，因此不僅裝置變得大型化，而且存在因機(jī)械性的振動而產(chǎn)生噪聲等可靠性的問題。另外，專利文獻(xiàn)2通過利用在液晶透鏡(復(fù)合液晶膜)中使用的液晶的折射率各向異性而施加的電壓，來調(diào)制透過的光的相位，因此例如由向列液晶構(gòu)成時，必須以能夠充分地減少散斑噪聲的方式增大變化的相位量(遲緩值“折射率各向異性”與“液晶膜的厚度”的積)。這種情況下，為了增大相位量而必須增大液晶膜的厚度，隨著液晶膜的厚度增大而響應(yīng)速度延遲。另外，存在為了得到所希望的響應(yīng)速度而必須施加高電壓這樣的問題。專利文獻(xiàn)3也通過對鐵電性基體施加的電壓來調(diào)制透過的光的相位，因此為了增大變化的相位量而同樣地必須增厚鐵電性基體，另外，需要控制重疊了直流電壓的交流電壓而對該鐵電性基體中不規(guī)則地形成的領(lǐng)域施加。此外由于使用無機(jī)結(jié)晶，因此具有在加工等的制作中存在困難性的問題。另外，除此之外，作為與對透過的光的相位進(jìn)行調(diào)制的功能不同而使光散射的方式，作為動態(tài)的散射模式(DSM : Dynami c Scattering Mode),例如，向列液晶內(nèi)的離子(導(dǎo)電性材料)可動而產(chǎn)生空間電荷效果，由此，液晶進(jìn)行不規(guī)則的分子運(yùn)動，從而能夠期待使光散射的效果?？墒牵捎陔娏餍Ч万?qū)動，而引起液晶、導(dǎo)電性材料發(fā)生分解劣化，長期使用導(dǎo)致可靠性存在問題。本發(fā)明為了解決現(xiàn)有技術(shù)的上述問題而作出，其目的在于提供一種高可靠性的投射型顯示裝置，該投射型顯示裝置能夠在使用了具有相干性的光源時通過簡易的結(jié)構(gòu)使散斑噪聲穩(wěn)定減少。本發(fā)明提供一種投射型顯示裝置，其特征在于，具備包含至少一個發(fā)出相干光的光源的光源部；對所述光源部發(fā)出的光進(jìn)行調(diào)制而生成圖像光的圖像光生成部；投射所述圖像光的投射部；配置在所述光源部與所述圖像光生成部之間的光路中，使通過的光的散
射狀態(tài)隨時間發(fā)生變化的液晶散射元件；在所述液晶散射元件的多個透明基板的對置的各個面上形成的透明電極；被夾在所述透明電極之間且具有液晶的液晶層，其中該液晶由在電壓施加狀態(tài)下發(fā)生自發(fā)極化的近晶相構(gòu)成，經(jīng)由所述透明電極向所述液晶層施加交流電壓。另外，也可以在所述液晶散射元件與所述圖像生成部之間的光路中配置有使散射光聚光的聚光透鏡。另外，也可以是所述液晶層的界面未進(jìn)行取向處理。另外，也可以是所述液晶是手性近晶C相液晶。另外，也可以是所述液晶具有ISo-ND-SmC*的相變系列。另外，也可以是所述液晶散射元件將所述液晶層重疊多層而構(gòu)成。另外，也可以是向多個所述液晶層中的第一液晶層施加的交流電壓的相位和向多個所述液晶層中的第二液晶層施加的交流電壓的相位不同。另外，也可以是所述液晶散射元件具有棱鏡陣列片。另外，也可以是所述液晶散射元件具有對入射的光進(jìn)行反射的反射層。另外，也可以是成為所述散射狀態(tài)的電壓為3 IOOVrms。另外，也可以是成為所述散射狀態(tài)的電壓的頻率為70 1000Hz。另外，也可以是在所述光源部與所述液晶散射元件之間的光路中、及所述液晶散射元件與所述圖像光生成部之間的光路中配置有光散射元件，所述光散射元件使入射的光散射并出射。此外，也可以在所述光源部與所述液晶散射元件之間的光路中配置有使入射的光散射并出射的光散射元件。此外，也可以在所述液晶散射元件與所述圖像光生成部之間的光路中配置有使入射的光散射并出射的光散射元件。發(fā)明效果本發(fā)明能夠提供一種具有如下效果的投射型顯示裝置，即能夠在使用具有相干性的光源時簡易地使散斑噪聲穩(wěn)定減少。


圖I是第一實(shí)施方式的投射型顯示裝置的結(jié)構(gòu)概念圖。圖2是液晶散射元件的剖視示意圖。圖3是具有其他結(jié)構(gòu)的液晶散射元件的剖視示意圖。圖4A是表示液晶散射元件的散射角的示意圖。圖4B是表示透過的光的半值全寬的圖形。圖5是第二實(shí)施方式的投射型顯示裝置的結(jié)構(gòu)概念圖。圖6是第三實(shí)施方式的投射型顯示裝置的結(jié)構(gòu)概念圖。圖7是第四實(shí)施方式的投射型顯示裝置的結(jié)構(gòu)概念圖。圖8是反射型的液晶散射元件的剖視示意圖。圖9是透射率相對于液晶散射元件的施加電壓的實(shí)測值(實(shí)施例I)。
具體實(shí)施例方式(第一實(shí)施方式)圖I是表示本實(shí)施方式的投射型顯示裝置10的結(jié)構(gòu)的例子的示意圖。從作為發(fā)光單元的發(fā)出相干光的光源，例如半導(dǎo)體激光器、固體激光器等的至少一個激光器11射出的光由準(zhǔn)直透鏡12以成為大致平行光的方式聚光，并通過偏振光鏡13。作為激光器11，例如，半導(dǎo)體激光器射出直線偏振光的光，但由于制造偏差、使用環(huán)境溫度變化，該偏振光方向有時具有偏差、時間性的變動。偏振光鏡13用于將該光的偏振光狀態(tài)形成為一定。通過了偏振光鏡13的光利用本發(fā)明的液晶散射元件20而使光的散射狀態(tài)發(fā)生歷時變化，從而對空間性的光干涉性進(jìn)行平均化而射出。透過了液晶散射元件20的散射光利用聚光透鏡14而向作為圖像生成單元的空間光調(diào)制器15聚光。另外，從激光器11射出的光也可以是通過使用光纖等進(jìn)行導(dǎo)光而散射的光，這種情況下，投射型顯示裝置10也可以形成為不包含準(zhǔn)直透鏡12、偏振光鏡13的結(jié)構(gòu)。在液晶散射元件20發(fā)生散射的光通過聚光透鏡14后，被均質(zhì)化而向空間調(diào)制器15照射。作為聚光透鏡14，例如，可以使用開口數(shù)大的聚光透鏡，以便對于因液晶散射元件20而發(fā)生散射的散射角大的光也能夠聚光。具體而言，開口數(shù)優(yōu)選為O. 55以上，開口數(shù)越大，越能夠高效率地將光取入，能夠提高光利用效率。作為空間光調(diào)制器15，典型地能夠使用透射型液晶面板，但也可以使用反射型的液晶面板、數(shù)字微鏡裝置(DMD)等。如此，向空間光調(diào)制器15入射的光束根據(jù)圖像信號進(jìn)行調(diào)制，利用投影透鏡16向屏幕17等投影。需要說明的是，光源既可以是僅使用一個激光器光源的結(jié)構(gòu)，也可以是配置多個射出不同波長的光的激光器光源的結(jié)構(gòu)，還可以是將不具有相干性的光源和激光器光源組合使用的結(jié)構(gòu)。接下來，使用圖2說明本發(fā)明的液晶散射元件20的具體的結(jié)構(gòu)的剖視圖。液晶散射元件20在平坦的兩張透光性基板21a、21b的各自的一個面上設(shè)置透明電極22a、22b，使彼此的透明電極面對置而大致平行地配置，并向透光性基板間的空隙填充液晶。另外，利用密封材料24對透光性基板的四周進(jìn)行密封。為了對填充有液晶的液晶層23施加交流電壓，而對透明電極22a、22b施行供給電壓的布線，并與電源25連接。另外，為了防止透明電極彼此的短路，可在透光性基板21a、21b上設(shè)置未圖示的絕緣膜、取向膜中的任一者或這兩者。本發(fā)明的液晶散射元件20具有通過使入射的相干光的光的散射狀態(tài)隨時間發(fā)生變化而表現(xiàn)出散斑圖的歷時變化的功能。由此能以散斑噪聲減少的狀態(tài)來觀測所投射的圖像。該液晶散射元件20的特征在于使用了光散射模式，該光散射模式通過如下方式產(chǎn)生，即通過對產(chǎn)生自發(fā)極化的近晶相液晶施加交流電壓而使自發(fā)極化的方向高速反轉(zhuǎn)。另外，如后所述，本發(fā)明的液晶散射元件20使用了對產(chǎn)生自發(fā)極化的近晶相液晶施加了電壓的光散射模式，但只要使用了產(chǎn)生自發(fā)極化且因施加的電壓的變化而能夠時間性地使入射的光的散射狀態(tài)發(fā)生變化的材料的元件即可，并不局限于此。例如，作為其他的材料，也可以是使用了高分子-液晶復(fù)合膜、電場響應(yīng)膽留相液晶的元件等。另外，在使用了液晶的相位調(diào)制的通常的顯示器中，為了限制液晶分子的取向，而形成實(shí)施了摩擦處理等取向處理的取向膜，但本發(fā)明的投射型顯示裝置的液晶散射元件20無需限制液晶分子的取向狀態(tài)。為了減少散斑噪聲，而使入射的光的散射狀態(tài)發(fā)生變化，因此除了在電壓施加時之外，而且在未進(jìn)行電壓施加的初始狀態(tài)下，液晶的取向狀態(tài)也是隨機(jī)的，在沒有施加電壓時，透過的光也成為散射狀態(tài)，因此也可以是不對液晶層23的界面進(jìn)行取向處理的狀態(tài)，即未形成取向膜。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，透過液晶散射元件20的光中的偏振
光的一部分被消除或偏振光完全被消除，因此在投射型顯示裝置中，能夠使用消除后的光。另外，作為與液晶散射元件20不同的結(jié)構(gòu)，也可以使用圖3所示的液晶散射元件26。液晶散射元件26除了液晶散射元件20的結(jié)構(gòu)之外，還具有在光出射側(cè)設(shè)有棱鏡陣列片27的結(jié)構(gòu)。棱鏡陣列片27具有對后述的散射角的擴(kuò)展進(jìn)行校正的作用。另外，在圖3中，棱鏡陣列片27既可以是將槽的長度方向沿著一方向延伸的一張棱鏡陣列片層疊在透光性基板21b上而形成，另外，也可以配置成以槽的長度方向相互正交的方式將兩張棱鏡陣列片重合。在使用兩張棱鏡陣列片時，可得到能夠控制二維地射出的光的發(fā)散角的效果。另外，也可以在激光器11與液晶散射元件20、26之間的光路中設(shè)置未圖示的多光生成部，該多光生成部用于將向液晶散射兀件20、26入射的光形成為光軸大致相同且開口數(shù)NA小的多個收斂光或平行光。這種情況下，液晶層23使由多光生成部生成的這多個光散射，從而利用液晶層23模擬地生成多個發(fā)光源。并且，聚光透鏡14可以使用具有將射出液晶層23的多個發(fā)光源的每一個的發(fā)散光高效率地取入并將入射的這些光形成為平行光或收斂光的多個透鏡結(jié)構(gòu)的聚光透鏡。這種情況下，例如聚光透鏡14優(yōu)選一體化了的陣列型的聚光透鏡，在此定義為出射側(cè)聚光透鏡陣列。并且，出射側(cè)聚光透鏡陣列所包含的各個透鏡的結(jié)構(gòu)、焦點(diǎn)距離及與液晶層23的間隔等可以適當(dāng)設(shè)計(jì)，以便于能夠?qū)崿F(xiàn)所希望的功倉泛。另外，將向液晶散射元件20、26入射的光形成為多個光的多光生成部例如可以是一體化了的陣列型的聚光透鏡，在此定義為入射側(cè)聚光透鏡陣列。入射側(cè)聚光透鏡陣列例如可以將縱橫長度比為9 16的矩形形狀的聚光透鏡排列成縱16個X橫9個的陣列狀，且與光軸大致正交的平面的外形形成為正方形，以下，說明具有該結(jié)構(gòu)的情況。從激光器11射出的光成為大致平行光后，向配置在由多光生成部(入射側(cè)聚光透鏡陣列)所聚光的焦點(diǎn)位置附近的液晶層23入射。在此，入射側(cè)聚光透鏡陣列中所包含的各個透鏡可以利用生成焦點(diǎn)距離比較長的收斂光的開口數(shù)NAinSO. I以下的透鏡。此時，在液晶層23生成縱16個X橫9個的模擬的發(fā)光源，因此只要與這些模擬的發(fā)光源以I : I對應(yīng)的出射側(cè)聚光透鏡陣列也形成為將縱橫長度比9 16的矩形形狀聚光透鏡排列成縱16個X橫9個的結(jié)構(gòu)即可。
在此，在將入射側(cè)聚光透鏡陣列和液晶散射元件20、26隔著空氣配置時，出射側(cè)聚光透鏡陣列的各個聚光透鏡的開口數(shù)NAwt與光取入角的半角Θ以ΝΑ_ = sin Θ建立關(guān)系。因此，具有NAwt > NAin的關(guān)系，且優(yōu)選以成為高效率地取入由液晶層23散射的光的NAwt的方式設(shè)定出射側(cè)聚光透鏡陣列的焦點(diǎn)距離。具體而言，優(yōu)選形成為與Θ =15° (取入角30° ) 40° (取入角80° )相當(dāng)?shù)腘Atjut = O. 26 O. 64。需要說明的是，即使在將入射側(cè)聚光透鏡陣列和液晶散射元件20、26隔著折射率η > I的粘接劑等透明介質(zhì)配置時，也可以以出射側(cè)聚光透鏡陣列具有所希望的焦點(diǎn)距離的方式設(shè)定NAwt。此外，也可以在出射側(cè)聚光透鏡陣列的光出射側(cè)配置對光束整體進(jìn)行覆蓋的單一的聚光透鏡。這種情況下，通過將出射側(cè)聚光透鏡陣列的各個聚光透鏡的主光線向空間光調(diào)制器15聚集而能夠高效率地向空間光調(diào)制器15聚光。另外，通過將出射側(cè)聚光透鏡陣列形成為后述的由一對凸透鏡陣列構(gòu)成的所謂復(fù)眼透鏡，從而對每一個出射側(cè)聚光透鏡陣列的出射光的空間光量分布進(jìn)行平均化，因此能得到空間光調(diào)制器15的照射光的光量分布被均一化的投射圖像。另外，液晶散射元件20、26的液晶層23由I層構(gòu)成，但并不局限于此，也可以形成為具有2層以上的液晶層且能夠?qū)Ω饕壕邮┘与妷旱慕Y(jié)構(gòu)。這種情況下，通過多個液晶層能夠進(jìn)一步增大入射的光的散射狀態(tài)，從而可得到能夠較大地減少散斑噪聲的效果。此夕卜，在層疊有多個液晶層時，能夠任意地設(shè)定對各液晶層施加的電壓的大小、交流電壓的相位。例如，通過使對每一個液晶層施加的交流電壓的相位不同，從而能夠使入射的光的散射狀態(tài)相對于時間大幅地變化。另外，在層疊多個液晶層來構(gòu)成液晶散射元件時，既可以使液晶散射元件20的結(jié)構(gòu)為多個層疊而成的元件，另外，也可以是包含液晶散射元件20和液晶散射元件26這雙方的結(jié)構(gòu)。接下來，具體地說明形成液晶層23的材料及模式。作為表示本光散射模式的材料，例如，作為鐵電液晶組成物，可列舉手性近晶(SmC*)相液晶，該手性SmC*相液晶具有螺距的結(jié)構(gòu)。并且，目前為止，作為封入到使該手性SmC*相液晶對置配置的帶取向膜的基板之間的結(jié)構(gòu)，例示了以下的兩個模式。一個是通過封入到比該螺距狹窄的間隔的空間，從而在沒有施加電壓時表現(xiàn)出鐵電性的表面穩(wěn)定化鐵電性液晶(Surface StabilizedFerroelectric Liquid Crystal = SSFLC)模式(例如，N. A. Clark, S. T. Lagerwall AppI. Phys. Lett. 36，899 (1980))。另一個是通過封入到比該螺距充分寬的間隔(厚度)的空間中，而以殘留手性SmC *相液晶的螺旋結(jié)構(gòu)的方式取向的DHFLC (Deformed HelixFerroelectric Liquid Crystal :螺旋形變鐵電液晶)模式。DHFLC模式中自發(fā)極化的方向沿著螺旋周期進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，因此相互抵消。因此，在初始狀態(tài)(沒有施加電壓時)下，鐵電性表觀上被消除。另一方面，在施加電壓時，是產(chǎn)生螺旋結(jié)構(gòu)的連續(xù)的形變且表現(xiàn)出自發(fā)極化的模式(例如，L. A. Beresnev, et al. Liq. Cryst. 5,
(4)1171 (1989))。本發(fā)明的液晶散射元件20的液晶層23形成為比手性SmC*相液晶的螺距充分寬的間隔(厚度)的空間，且形成為殘留有螺旋結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)。另外，作為與DHFLC模式同樣地利用自發(fā)極化的特性的模式，還可以利用TwistedFLC (例如，V. Pertuis and J. S. Patel Ferroelectrics, 149,193 (1993)) > τ-Vmin 模式(例如，J. R. Hughes, et. al Liq. Cryst. 13, 597 (1993))。另外，也可以利用由進(jìn)行了取向處理的帶取向膜的基板能夠?qū)κ中越a(SmCA*)相液晶實(shí)施任一取向的反鐵電性液晶。這種情況下，自發(fā)極化的方向也在層內(nèi)隨機(jī)，因此在沒有施加電壓時，鐵電性表觀上被消除，但伴隨著電壓施加而產(chǎn)生向鐵電相的相變，為表現(xiàn)出自發(fā)極化的模式。另外，也可以利用electroclinic模式,該electroclinic模式使用了手性近晶A(SmA*)相液晶。另外，除了手性近晶C相液晶以外，以具有從層法線傾斜的斜度的六角相液晶作為相結(jié)構(gòu)，作為六角相液晶而存在SmI相液晶、SmF相液晶。此外，作為SmI相液晶及SmF液晶具有三維秩序的相，包括結(jié)晶J、G、K、H相液晶，包含SmI相液晶及SmF相液晶在內(nèi)的這些液晶相已知通過非對稱點(diǎn)的導(dǎo)入而顯示鐵電性，能夠同樣利用。如此，在液晶層23中使用了具有近晶相的液晶組成物，該近晶相發(fā)生自發(fā)極化，但在沒有施加電壓時，未必要顯示鐵電性，而只要通過所希望的電壓施加而發(fā)生自發(fā)極化
就包含在該范疇中。另外，通過高分子穩(wěn)定化等，在被聚合物化的結(jié)構(gòu)、結(jié)晶中也同樣能夠利用。此外，顯示鐵電性的側(cè)鏈型高分子液晶也同樣能夠利用。這種情況下，高分子穩(wěn)定化、高分子量化帶來液晶相的穩(wěn)定化，因此具有使用溫度范圍廣且穩(wěn)定的效果。在液晶層23中所使用的近晶相液晶組成物的自發(fā)極化(Ps)的值的上限、下限均未特別限制，但為了使入射的相干光散射，而優(yōu)選對外部電場的響應(yīng)良好的值，因此通常優(yōu)選自發(fā)極化的絕對值大的組成物。另外，自發(fā)極化越大的組成物越具有能夠降低驅(qū)動電壓的效果，因此自發(fā)極化的絕對值在常溫(25°C )下優(yōu)選為10nC/cm2以上，更優(yōu)選為20nC/cm2以上，進(jìn)一步優(yōu)選為40nC/cm2以上。接下來，說明在液晶層23中使用的近晶相液晶組成物的自發(fā)極化的溫度特性。通常，通過表現(xiàn)出手性近晶C相而得到的鐵電液晶組成物是棒狀液晶分子由從液晶層的層方向的傾斜而表現(xiàn)的間接型鐵電體，根據(jù)分子極化和該傾角來決定自發(fā)極化的值。大多數(shù)的情況下，表示近晶C相的液晶組成物在比近晶C相溫度區(qū)域靠高溫側(cè)向近晶A相轉(zhuǎn)變，但此時的相變是二次相變，以液晶層的厚度方向?yàn)榛鶞?zhǔn)時的傾角伴隨著溫度的上升而逐漸接近0°，因此自發(fā)極化也隨著溫度的上升而接近O。另一方面，從近晶C相向(手性)向列相轉(zhuǎn)變的情況下，此時的相變是一次相變，傾角在轉(zhuǎn)變點(diǎn)從有限值至O急劇變化，因此在相變溫度附近，自發(fā)極化也保持成不為O的一定的值。即，手性近晶相液晶組成物中，相對于具有相變系列即Iso-ND-SmA-SmC*的液晶組成物，具備沒有近晶A相的Iso-ND-SmC*的液晶組成物即使在表現(xiàn)近晶C相的上限的溫度附近，自發(fā)極化也不成為O附近，因此能夠高效率地得到光散射模式，該光散射模式通過如下方式產(chǎn)生，即通過施加交流電壓而使自發(fā)極化的方向進(jìn)行高速反轉(zhuǎn)。在此，具有Iso_N( * )-SmA-SmC*的液晶組成物相對于具有Iso-Ν Γ )-SmC *的液晶組成物，對取向膜的取向性良好。另外，本發(fā)明的液晶元件為不包含取向膜的結(jié)構(gòu)時，這些液晶組成物均可以使用，但由于上述的理由，具有Is0-ND-SmC*的液晶組成物即使在高溫下也具有不為O的自發(fā)極化，因此優(yōu)選。接下來，作為液晶層23的厚度(單元間隔)，作為上述的螺旋結(jié)構(gòu)殘留的間隔，優(yōu)選為5μπι以上。另外，在降低散斑噪聲方面，對入射的相干光的散射的程度越大越有效果，因此通常液晶層23的單元間隔優(yōu)選厚的間隔，但由于因厚度增加而必須增大施加的電壓，因此優(yōu)選為200 μ m以下。此外，為了得到上述的螺旋結(jié)構(gòu)可靠地殘留且能夠抑制施加的電壓的效果，而該間隔(厚度)更優(yōu)選為20 μ m以上且100 μ m以下。
優(yōu)選向液晶層23施加的交流電壓的頻率在5 1000Hz中使用。另外，相對于入射的光，能得到充分的時間性的散射狀態(tài)，并且通過形成為低頻驅(qū)動而降低減少散斑噪聲所需的施加電壓，因此更優(yōu)選以70 200Hz左右進(jìn)行驅(qū)動。另外，以該范圍的頻率進(jìn)行驅(qū)動時，作為必要的電壓，為3 IOOVrms,優(yōu)選為10 60Vrms,更優(yōu)選為2 40Vrms左右。另外，為了減少散斑噪聲，利用液晶層23得到一定的散射角。需要說明的是，散射角被定義為對于透過了液晶層23的光的強(qiáng)度分布滿足半值全寬(FWHM)的角度。關(guān)于散射角，具體地使用圖4A及圖4B來說明。圖4A是表示了向液晶散射元件20入射的光和發(fā)生散射而透過的光的情況的示意圖，表示在從液晶散射元件20充分離開的距離L處，與入射的光的直線前進(jìn)方向正交的截面A-A'。需要說明的是，距離L[mm]是可以忽視液晶散射元件20的厚度的程度的距離。圖4B是表示光軸、設(shè)以液晶散射元件20與光軸相交的點(diǎn)為基點(diǎn)而朝向A-A^截面的光線與光軸所成的角度為橫軸時的光強(qiáng)度分布的圖。在此，設(shè)作為光強(qiáng)度的半值全寬的角度為擴(kuò)散角θ[° ]，設(shè)作為擴(kuò)散角Θ的A-A'截面的擴(kuò)散區(qū)域?yàn)?br> W[mm]時,散射角Θ和距離L可以由tan Θ =W/2L表示。散射角Θ的值越大，沿著直線前進(jìn)方向透過的光的強(qiáng)度越小，但另一方面，若值小，則不能充分地散射，不能充分地減少散斑噪聲。因此，散射角Θ優(yōu)選為10° 70°的范圍，更優(yōu)選為20° 60°的范圍，進(jìn)一步優(yōu)選為30° 50°的范圍。另外，液晶散射元件20優(yōu)選由直線前進(jìn)而透過的光的光量相對于直線前進(jìn)入射的光的光量之比所表示的直線前進(jìn)透射率為70%以下，更優(yōu)選為20%以下，進(jìn)一步優(yōu)選為10%以下。另外，最優(yōu)選為5%以下。需要說明的是，若光以一定的散射角散射，則直線前進(jìn)透射率的下限也可以為0%。透光性基板21a、21b例如也可以使用丙烯酸系樹脂、環(huán)氧系樹脂、氯化乙烯系樹月旨、聚碳酸酯等，但從耐久性等觀點(diǎn)出發(fā)優(yōu)選玻璃基板。作為透明電極22a、22b，可以使用由Au、Al等構(gòu)成的金屬膜,但在使用由ΙΤ0、SnO3等構(gòu)成的膜的情況下,與金屬膜相比,光的透過性良好,機(jī)械耐久性優(yōu)良，因此優(yōu)選。密封材料24用于防止液晶層23的鐵電性液晶從透光性基板21a、21b之間漏出，設(shè)置在應(yīng)確保的光學(xué)性的有效區(qū)域的外周。作為密封材料24用的材料，在處理上優(yōu)選環(huán)氧、丙烯酸等樹脂系粘接劑，但也可以利用加熱或UV光的照射而硬化。另外，為了得到所希望的單元間隔，也可以混入數(shù)％的玻璃光纖等間隔件。需要說明的是，在透光性基板21a、21b的各基板面中的與液晶層23未相接的基板面上設(shè)置反射防止膜會改善光的利用效率，因此優(yōu)選。作為所述反射防止膜，可以使用電介質(zhì)多層膜、波長等級的薄膜等，但也可以是其他的膜。這些膜可以使用蒸鍍法、濺射法等形成，但也可以利用其他的方法形成。另外，在形成絕緣膜時，使用Si02、ZrO2, TiO2等無機(jī)材料，可以利用由濺射等進(jìn)行真空成膜的方法、由溶膠凝膠法進(jìn)行化學(xué)成膜的方法等。需要說明的是，在使液晶分子取向時，能夠通過使液晶與由下述方法制成的取向膜的表面接觸而進(jìn)行設(shè)定，即摩擦聚酰亞胺、聚乙烯醇(PVA)等膜的方法、將向特定方向偏振的UV光等向具有光反應(yīng)性官能團(tuán)的化學(xué)物質(zhì)照射而進(jìn)行光取向的方法、傾斜地蒸鍍SiO等而得到的方法、向類金剛石碳等照射離子射線照射而得到的方法等。絕緣膜、取向膜能夠防止透明電極彼此的短路或防止因液晶層長時間的通電驅(qū)動而發(fā)生影響殘留(image sticking)的情況，因此合適。接下來，對作為散斑噪聲的指標(biāo)的散斑對比度Cs進(jìn)行說明。該散斑對比度如(3)式表示那樣，是作為像素的明亮度標(biāo)準(zhǔn)偏差σ的由(I)式表示值相對于作為像素的明亮度的平均值的由(2)式表示的值的值。在此，N表示全部像素?cái)?shù)，In表示相對于各像素的明亮度，Iaw表示全部像素的明亮度的平均。隨著該散斑對比度Cs成為低的值而在投射的圖像中觀察到的散斑噪聲減少。以下，利用該散斑對比度來評價配置有本發(fā)明的液晶散射元件的投射型顯示裝置。需要說明的是，散斑對比度只要為25%以下即可，優(yōu)選為20%以下，另夕卜，更優(yōu)選為15%以下。[數(shù)學(xué)式I]
權(quán)利要求
1.ー種投射型顯示裝置，其特征在于，具備 包含至少ー個發(fā)出相干光的光源的光源部； 對所述光源部發(fā)出的光進(jìn)行調(diào)制而生成圖像光的圖像光生成部； 投射所述圖像光的投射部； 配置在所述光源部與所述圖像光生成部之間的光路中，使通過的光的散射狀態(tài)隨時間發(fā)生變化的液晶散射元件； 在所述液晶散射元件的多個透明基板的對置的各個面上形成的透明電極； 被夾在所述透明電極之間且具有液晶的液晶層，其中該液晶由在電壓施加狀態(tài)下發(fā)生自發(fā)極化的近晶相構(gòu)成， 經(jīng)由所述透明電極向所述液晶層施加交流電壓。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的投射型顯示裝置，其中， 在所述液晶散射元件與所述圖像生成部之間的光路中配置有使散射光聚光的聚光透鏡。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的投射型顯示裝置，其特征在干， 所述液晶層的界面未進(jìn)行取向處理。
4.根據(jù)權(quán)利要求I 3中任一項(xiàng)所述的投射型顯示裝置，其中， 所述液晶是手性近晶C相液晶。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的投射型顯示裝置，其中， 所述液晶具有Iso-N(*)-SmC*的相變系列。
6.根據(jù)權(quán)利要求I 5中任一項(xiàng)所述的投射型顯示裝置，其中， 所述液晶散射元件將所述液晶層重疊多層而構(gòu)成。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的投射型顯示裝置，其中， 向多個所述液晶層中的第一液晶層施加的交流電壓的相位和向多個所述液晶層中的第二液晶層施加的交流電壓的相位不同。
8.根據(jù)權(quán)利要求I 7中任一項(xiàng)所述的投射型顯示裝置，其中， 所述液晶散射元件具有棱鏡陣列片。
9.根據(jù)權(quán)利要求I 8中任一項(xiàng)所述的投射型顯示裝置，其中， 所述液晶散射元件具有對入射的光進(jìn)行反射的反射層。
10.根據(jù)權(quán)利要求I 9中任一項(xiàng)所述的投射型顯示裝置，其中， 成為所述散射狀態(tài)的電壓為3 lOOVrms。
11.根據(jù)權(quán)利要求I 10中任一項(xiàng)所述的投射型顯示裝置，其中， 成為所述散射狀態(tài)的電壓的頻率為70 1000Hz。
12.根據(jù)權(quán)利要求I 11中任一項(xiàng)所述的投射型顯示裝置，其中， 在所述光源部與所述液晶散射元件之間的光路中、及所述液晶散射元件與所述圖像光生成部之間的光路中配置有光散射元件，所述光散射元件使入射的光散射井出射。
13.根據(jù)權(quán)利要求I 11中任一項(xiàng)所述的投射型顯示裝置，其中， 在所述光源部與所述液晶散射元件之間的光路中配置有使入射的光散射井出射的光散射兀件。
14.根據(jù)權(quán)利要求I 11中任一項(xiàng)所述的投射型顯示裝置，其中，在 所述液晶散射元件與所述圖像光生成部之間的光路中配置有使入射的光散射井出射的光散射元件。
全文摘要
本發(fā)明的投射型顯示裝置的特征在于，具備包含至少一個發(fā)出相干光的光源(11)的光源部；對所述光源部發(fā)出的光進(jìn)行調(diào)制而生成圖像光的圖像光生成部(15)；投射所述圖像光的投射部(16)；配置在所述光源部與所述圖像光生成部之間的光路中，使通過的光的散射狀態(tài)隨時間發(fā)生變化的液晶散射元件(20)；在所述液晶散射元件的多個透明基板的對置的各個面上形成的透明電極；被夾在所述透明電極之間且具有液晶的液晶層，其中該液晶由在電壓施加狀態(tài)下發(fā)生自發(fā)極化的近晶相構(gòu)成，經(jīng)由所述透明電極向所述液晶層施加交流電壓。
文檔編號G03B21/00GK102804034SQ20108002599
公開日2012年11月28日 申請日期2010年6月8日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月12日
發(fā)明者小西哲平, 小柳篤史, 田中絢子, 熊井裕, 大井好晴 申請人:旭硝子株式會社