JPH11212497A - ドットマトリクス表示装置及び画像表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 表示素子の表示画像に応じてフィルター効果
を任意に変えることができるドットマトリクス表示装置
及び画像表示装置を提供する。 【解決手段】 液晶表示素子１３の表示面上に光学的ロ
ーパスフィルター１を設け、光学的ローパスフィルター
１のストライプ状に配線パターンされた第１の透明電極
２と、全面がパターニングされていない第２の透明電極
４への印加電圧を任意に選んで液晶層３の屈折率を変化
させることにより、液晶表示素子１３の表示画像に応じ
て光学的ローパスフィルター１によるフィルター効果を
任意に変えることができるので、すべての表示画像に対
して高画質な表示を行うことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液晶素子等の表示
素子による表示画像に対してフィルター効果を有する回
折格子部材を備えたドットマトリクス表示装置及び画像
表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、液晶表示素子等を用いた画像表示
装置では、液晶表示素子の画素周辺部にある光学変調制
御部の配線を遮光するブラックマトリクス面積が液晶表
示素子に占める割合が高くなっていた。このため、液晶
表示素子の表示画像を投影光学系を介して大型スクリー
ン等に拡大投影した場合、投影画像の粒状性が顕著にな
り、画質を劣化させるという問題点があった。

【０００３】このような問題点を改善するために、液晶
表示素子と投影光学系との間に回折格子（以下、光学的
ローパスフィルターという）を配置し、光学的ローパス
フィルターにより作られる液晶表示素子の画素虚像（各
次回折光）をブラックマトリクス部に重ねて投影し、見
かけ上、投影画像の粒状性を軽減する方法が知られてい
る。

【０００４】図１５は、上記光学的ローパスフィルター
を備えた従来のドットマトリクス表示装置を示す概略断
面図である。この図において、１０、１６は互いに偏光
軸が直交する偏光板、１１はカラーフィルター、１２は
透明基板、１３は光学変調素子被制御部（不図示）を含
む液晶表示素子、１４０は透明基板、１００は回折格子
１３０と空気層１２０からなる光学的ローパスフィルタ
ーである。

【０００５】液晶表示素子１３は、図中Ｘ軸方向に画素
が周期的（図では画素周期はＸ）に配置されており、１
周期（Ｘ）内にカラーフィルター１１の各１１Ｒ，１１
Ｇ，１１Ｂで色分離された各色光に対して、それぞれ変
調を行う絵素１３Ｒ，１３Ｇ，１３Ｂを配列している。
なお、１３Ｚは、液晶表示素子１３内の配線部（不図
示）を遮光した非表示領域（以下、ブラックマトリクス
という）である。ここで、添字Ｒ、Ｇ、Ｂは、入射光
（白色光）Ａをカラーフィルター１１で色分離を行い、
得られた色光（赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ））に対応
している。

【０００６】光学的ローパスフィルター１００は、ピッ
チＰ、厚みｄの回折格子であり、光学的ローパスフィル
ター１００への入射光Ａは主に０次回折光、±１次回折
光に分離され、出射する。

【０００７】このように構成された画像表示装置では、
入射光（白色光）Ａを装置光軸（Ｚ軸）方向から入射さ
せると、偏光板１０、カラーフィルター１１により色偏
光として出射し、液晶表示素子１３により各々の色光に
対応した光学変調を受けた後、各絵素１３Ｒ，１３Ｇ，
１３Ｂごとに出射した色偏光は光学的ローパスフィルタ
ー１００に入射する。

【０００８】ここで、液晶表示素子１３の絵素１３Ｇを
出射した光束のみを考えた場合、０、±１次回折光に分
離し、光学的ローパスフィルター１００の出射側から見
た場合に、絵素１３Ｇの虚像１３Ｇ（＋１）、１３Ｇ
（−１）をブラックマトリクス１３Ｚに重なるように形
成する。このように構成することで、見かけ上投影画像
の粒状性を軽減することが可能になる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した従
来のドットマトリクス表示装置では、液晶表示素子１３
の表示画像によらず、光学的ローパスフィルター１００
のフィルター効果が一定であるために、表示画像ごとに
フィルター効果を変えることができず、表示画像によっ
ては良好な表示を行うことができないという問題点があ
った。

【００１０】そこで本発明は、上記問題点を解決するた
めになされたものであり、表示素子の表示画像に応じて
フィルター効果を任意に変えることができるようにし
て、すべての表示画像に対して高画質な表示を行うこと
ができるドットマトリクス表示装置及び画像表示装置を
提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、画素が周期的に配列されている表示素子
と、該表示素子の表示画像に対してフィルター効果を有
する回折格子とを備えたドットマトリクス表示装置にお
いて、前記回折格子は、透光性、電界指向性、及び屈折
率異方性を備えた光学変調素子からなり、該光学変調素
子は、電界印加によりその屈折率が所定の領域で選択的
に変化される、ことを特徴としている。

【００１２】また、前記光学変調素子は、互いに対向す
るように配置された一対の透明基板と、該一対の透明基
板にそれぞれ形成された透明電極と、前記一対の透明基
板の前記透明電極間に挟持された液晶とを有し、少なく
とも前記表示素子側に位置する一方の前記透明電極は所
定の配線パターンで形成されている、ことを特徴として
いる。

【００１３】また、前記所定の配線パターンは所定ピッ
チの１次元ストライプであり、１次元ストライプ状に配
列された一方の前記透明電極のピッチＰ（μｍ）は、前
記表示素子の画素周期をＸ（μｍ）、前記表示素子の表
示面と前記光学変調素子間の距離をＬ（μｍ）、前記表
示素子への入射光の波長をλ（μｍ）とすると、 Ｐ≧λ／ｓｉｎθ （ただし、θ＝ｔａｎ^-1（Ｘ／
Ｌ）） を満たしている、ことを特徴としている。

【００１４】また、前記所定の配線パターンは所定ピッ
チの２次元格子であり、前記表示素子の任意の方向の画
素周期をＸ（μｍ）、前記表示素子の任意の方向に対し
て垂直な方向の画素周期をＹ（μｍ）、前記表示素子の
表示面と前記光学変調素子間の距離をＬ（μｍ）、前記
表示素子への入射光の波長をλ（μｍ）とすると、２次
元格子状に配列された一方の前記透明電極のピッチＰ
（Ｘ），Ｐ（Ｙ）（μｍ）は、 Ｐ（Ｘ）≧λ／ｓｉｎθ （ただし、θ＝ｔａｎ^-1（Ｘ
／Ｌ）） Ｐ（Ｙ）≧λ／ｓｉｎθ （ただし、θ＝ｔａｎ^-1（Ｙ
／Ｌ）） を満たしている、ことを特徴としている。

【００１５】また、前記光学変調素子は、互いに対向す
るように配置された一対の透明基板と、該一対の透明基
板にそれぞれ形成された透明電極と、前記一対の透明基
板の前記透明電極間に挟持された液晶とを有し、前記表
示素子側に位置する一方の前記透明基板の前記液晶側及
びこの透明基板に設けた前記透明電極は所定パターンの
面形状に形成されている、ことを特徴としている。

【００１６】また、前記所定パターンの面形状は所定ピ
ッチの１次元パターンであり、面形状が１次元パターン
の一方の前記透明電極のピッチＰ（μｍ）は、前記表示
素子の画素周期をＸ（μｍ）、前記表示素子の表示面と
前記光学変調素子間の距離をＬ（μｍ）、前記表示素子
への入射光の波長をλ（μｍ）とすると、 Ｐ≧λ／ｓｉｎθ （ただし、θ＝ｔａｎ^-1（Ｘ／
Ｌ）） を満たしている、ことを特徴としている。

【００１７】また、前記所定パターンの面形状は所定ピ
ッチの２次元パターンであり、前記表示素子の任意の方
向の画素周期をＸ（μｍ）、前記表示素子の任意の方向
に対して垂直な方向の画素周期をＹ（μｍ）、前記表示
素子の表示面と前記光学変調素子間の距離をＬ（μ
ｍ）、前記表示素子への入射光の波長をλ（μｍ）とす
ると、２次元パターンの一方の前記透明電極のピッチＰ
（Ｘ），Ｐ（Ｙ）（μｍ）は、 Ｐ（Ｘ）≧λ／ｓｉｎθ （ただし、θ＝ｔａｎ^-1（Ｘ
／Ｌ）） Ｐ（Ｙ）≧λ／ｓｉｎθ （ただし、θ＝ｔａｎ^-1（Ｙ
／Ｌ）） を満たしている、ことを特徴としている。

【００１８】また、前記所定パターンの面形状は正弦波
形状である、ことを特徴としている。

【００１９】また、前記所定パターンの面形状は凹凸形
状である、ことを特徴としている。

【００２０】また、前記所定パターンの面形状は三角波
形状である、ことを特徴としている。

【００２１】また、前記表示素子は液晶表示素子であ
る、ことを特徴としている。

【００２２】また、前記液晶は、ネマチック液晶または
スメクチック液晶である、ことを特徴としている。

【００２３】また、前記透明電極への印加電圧が任意の
値に設定自在である、ことを特徴としている。

【００２４】また、前記透明電極へ印加する電圧が、前
記表示素子の任意の領域に応じて独立して印加自在であ
る、ことを特徴としている。

【００２５】また、前記表示素子側と反対側に位置する
他方の前記透明電極は、全面がパターンニングされてい
ない又はストライプ状に配列されている、ことを特徴と
している。

【００２６】また、本発明に係る画像表示装置は、光源
と、投影光学系と、前記光源と前記投影光学系間に配置
される、請求項１乃至１５のいずれか１項記載のドット
マトリクス表示装置と、を備えた、ことを特徴としてい
る。

【００２７】

【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて本発明の実
施の形態について説明する。

【００２８】〈実施の形態１〉図１は、本実施の形態に
係るドットマトリクス表示装置を示す概略断面図であ
る。なお、図１５に示した従来例と同一部材には同一符
号を付し、重複する説明は省略する。

【００２９】この図において、１は光学変調素子である
光学的ローパスフィルター、１０、１６は互いに偏光軸
が直交する偏光板、１１はカラーフィルター、１２は透
明基板、１３は光学変調素子被制御部（不図示）を含む
液晶表示素子である。

【００３０】液晶表示素子１３は、図中Ｘ軸方向に画素
が周期的（図では画素周期はＸ）に配置しており、１周
期（Ｘ）内にカラーフィルター１１Ｒ，１ｌＧ，１ｌＢ
で色分離された各色光に対してそれぞれ変調を行う絵素
１３Ｒ，１３Ｇ，１３Ｂが配列されている。１３Ｚはブ
ラックマトリクスである。

【００３１】光学的ローパスフィルター１は、図１、
２、３に示すように、相対向するように配置された一対
の第１と第２の透明基板１４、１５を備えており、この
第１と第２の透明基板１４、１５はシール材（不図示）
によって貼り合わされて、その内部隙間にはネマチック
液晶層（以下、液晶層という）３が挟持されている。な
お、液晶層３にネマチック液晶の代わりにスメチック液
晶を用いてもよい。

【００３２】第１と第２の透明基板１４、１５の内表面
には、それぞれＩＴＯ膜等の第１と第２の透明電極２、
４と配向膜（不図示）等が形成されている。第１の透明
電極２は、図中のＹ軸方向にストライプ状に配線パター
ニングされており、第２の透明電極４は全面がパターニ
ングされていない。

【００３３】第１、第２の透明電極２、４に電圧を印加
していない場合には、図２に示すように液晶層３の液晶
分子３ａは、第１と第２の透明基板１４、１５と平行方
向（図中のＸ軸方向）に配向された状態となっている。
よって、第１、第２の透明電極２、４に電圧が印加され
ていない場合には、光学的ローパスフィルター１への入
射光Ａに対して、液晶層３の主屈折率は１．７近傍とな
り、光学的ローパスフィルター１は入射光Ａを素透しす
る。

【００３４】一方、第１、第２の透明電極２、４に電圧
を印加した場合には、図３に示すように第１、第２の透
明電極２、４に挟まれた部分の液晶層３の主屈折率は
１．５近傍、それ以外の部分の液晶層３の主屈折率は
１．７近傍となり、光学的ローパスフィルター１はピッ
チＰ、厚みｄの凹凸型回折格子の役割を果たす。よっ
て、光学的ローパスフィルター１への入射光Ａは、主に
０次回折光、±１次回折光に分離され、出射する。

【００３５】偏光板１６の偏光軸と液晶表示素子１３の
分子配光方向を図中のｘ軸に沿うように構成すると、第
１、第２の透明電極２、４に電圧を印加した時（図３の
場合）、第１の透明電極２のある領域とない領域の液晶
素子３の屈折率差を最も大きくすることができる。

【００３６】なお、本実施の形態では、偏光板１６を光
学的ローパスフィルター１の出射側に設けたが、液晶表
示素子１３と光学的ローパスフィルター１との間に配置
してもよい。

【００３７】次に、上述したドットマトリクス表示装置
の作用について説明する。

【００３８】入射光（白色光）Ａを装置光軸（図中のＺ
軸）方向から入射させると、偏光板１０、カラーフィル
ター１１によって色偏光として出射し、液晶表示素子１
３により各々の色光に対応した光学変調を受けた後、各
絵素１３Ｒ，１３Ｇ，１３Ｂごとの色偏光は光学的ロー
パスフィルター１に入射する。

【００３９】ここで、絵素１３Ｇを出射した光束のみを
考えた場合、液晶層３に電界印加時に０、±１次回折光
に分離し、光学的ローパスフィルター１の出射側から見
た場合、図４に示すように、絵素１３Ｇの虚像１３Ｇ
（＋１）、１３Ｇ（−１）を形成する。この時、回折格
子である光学的ローパスフィルター１のピッチＰ（μ
ｍ）は、 Ｐ＝λ／ｓｉｎθ …（１） を満たしている。ただし、θ＝ｔａｎ^-1（Ｓ／Ｌ）であ
る。

【００４０】ここで、Ｓは絵素１３Ｇと絵素１３Ｇの虚
像１３Ｇ（＋１）の中心を結んだＸ軸方向の距離（μ
ｍ）、Ｌは第１の透明基板１４の光軸（Ｚ軸）方向の光
学的距離（μｍ）、λは入射光（白色光）Ａの波長（例
えば５５０ｎｍ）である。

【００４１】なお、上記Ｓは液晶表示素子１３の画素
（絵素１３Ｒ，１３Ｇ，１３Ｂ）周期Ｘと同じか小さく
して、ブラックマトリクス１３Ｚが目立ちにくい程度の
大きさで設定している。即ち、 Ｐ≧λ／ｓｉｎθ …（２） を満たしてる。ただし、θ＝ｔａｎ^-1（Ｘ／Ｌ）であ
る。

【００４２】このように、本実施の形態では、ブラック
マトリクス（絵素１３Ｒ，１３Ｇ，１３Ｂ以外の領域）
１３Ｚは虚像で一部埋められることにより、液晶表示素
子１３の表示画像を観察した場合、ブラックマトリクス
１３Ｚが目立ちにくい良好な画像を観察できる。

【００４３】次に、光学的ローパスフィルター１の第１
と第２の透明電極２、４への印加電圧を０から徐々に最
大値まで可変にした場合を考える。

【００４４】この場合、第１の透明電極２の有無で決ま
る液晶素子３の屈折率の異なる領域間の入射偏光に対す
る屈折率差は徐々に大きくなり、±１次回折光の強度が
０次回折光の強度と比べて大きくなって、光学的ローパ
スフィルター１の効果が大きくなっていく。つまり、光
学的ローパスフィルター１のフィルター効果を液晶層３
への印加電圧を任意に選ぶことで可変にすることが可能
となる。

【００４５】このように、本実施の形態では、液晶表示
素子１３の表示画像に応じて光学的ローパスフィルター
１によるフィルター効果を任意に変えることが可能であ
り、すべての表示画像に対して高画質な表示を行うこと
ができる。

【００４６】また、液晶表示素子１３の絵素１３Ｒ，１
３Ｇ，１３Ｂと、光学的ローパスフィルター１のＸＹ面
内の厳密な位置合わせ、及び従来例のように透明基板表
面に微細加工が不要なため、安価な装置の提供が可能に
なる。

【００４７】また、第２の透明電極４をパターニングし
ていないので、第１の透明電極２を有する透明基板１４
と、第２の透明電極４を有する透明基板１５のＸＹ面内
の位置合わせは比較的容易にできることから、安価な装
置の提供が可能になる。ただし、第１と第２の透明電極
２、４の厚みは、液晶層３に対して充分小さいことか
ら、第１の透明電極２の有無による光軸（Ｚ軸）方向の
光路長差は、ここでは無視できるものとする。

【００４８】ただし、本実施の形態では、第２の透明電
極４にパターニングを行っていないが、第１の透明電極
２同様のパターニングを行っても構わない。この場合
は、第１と第２の透明電極２、４を同一部品として生産
管理可能となるため、安価な装置の提供が可能になる。

【００４９】〈実施の形態２〉本実施の形態では、上述
した光学的ローパスフィルター１の第１の透明電極２の
配線パターンを２次元マトリクス状にしたもので、他の
構成及び作用は図１に示した実施の形態１と同様であ
り、本実施の形態ではその説明は省略する。

【００５０】第１の透明電極２のパターンを２次元マト
リクス状とすることにより、図５に示すようにある一つ
の絵素（図では絵素１３Ｇ）の±１次回折光は、図中の
Ｘ、Ｙ軸方向にそれぞれ生じる。他の絵素の場合も同様
である。

【００５１】本実施の形態では、液晶表示素子１３のＸ
軸方向の画素周期をＸ（μｍ）、Ｙ軸方向の画素周期を
Ｙ（μｍ）、液晶表示素子１３の表示面と光学的ローパ
スフィルター１間の距離をＬ（μｍ）、液晶表示素子１
３への入射光の波長をλ（μｍ）とすると、第１の透明
電極２のピッチＰ（Ｘ），Ｐ（Ｙ）（μｍ）は、 Ｐ（Ｘ）≧λ／ｓｉｎθ （ただし、θ＝ｔａｎ^-1（Ｘ／Ｌ）） …（３） Ｐ（Ｙ）≧λ／ｓｉｎθ （ただし、θ＝ｔａｎ^-1（Ｙ／Ｌ）） …（４） を満たしている。

【００５２】よって、図５に示すように、ブラックマト
リクス（絵素ＲＧＢ以外の領域）は虚像で大部分が埋め
られ、液晶表示素子１３の表示画像を観察した場合、実
施の形態１と同様にブラックマトリクス１３Ｚが目立ち
にくい良好な画像を観察できる。ブラックマトリクスが
目立ちにくい良好な画像を観察できる。

【００５３】〈実施の形態３〉本実施の形態では、図６
に示すように光学的ローパスフィルター３０は、第１の
透明電極３２を備えた第１の透明基板３４と第２の透明
電極４を備えた第２の透明基板１５に挟持された液晶素
子３とで構成されている。第１の透明基板３４は液晶素
子３に対して液晶表示素子（不図示）側に配置され、液
晶素子３側に面した面形状が一次元パターンの正弦波形
状に形成されており、第１の透明電極３２も第１の透明
基板３４の面形状にならって形成されている。また、第
１の透明基板３４の主屈折率は１．５近傍である。他の
構成及び作用は図１に示した実施の形態１と同様であ
り、本実施の形態ではその説明は省略する。

【００５４】本実施の形態では、第１、２の透明電極３
２、４に印加される電界を０から徐々に上げていくと、
光学的ローパスフィルター３０への入射偏光Ａに対する
液晶層３の主屈折率は１．７近傍から１．５近傍に徐々
に変化し、フィルター効果を軽減させていく。なお、図
６は、液晶層３に電界が印加されてフィルター効果が完
全になくなった状態を示している。

【００５５】光学的ローパスフィルター３０はピッチ
Ｐ、厚みｄの凹凸型回折格子の役割を果たし、ピッチＰ
は上記式（２）を満たしている。

【００５６】このように、本実施の形態においても、実
施の形態１と同様に液晶表示素子１３の表示画像に応じ
て光学的ローパスフィルター３０によるフィルター効果
を任意に変えることが可能であり、すべての表示画像に
対して高画質な表示を行うことができる。

【００５７】また、本実施の形態では、図７に示すよう
な一次元パターンの凹凸型形状の第１の透明基板４４及
び第１の透明電極４２を備えた光学的ローパスフィルタ
ー４０や、図８に示すような一次元パターンの三角波形
状の第１の透明基板５４及び第１の透明電極５２を備え
た光学的ローパスフィルター５０の場合でも、まったく
同様の効果を得ることができる。なお、他の構成は図６
と同様である。ただし、本実施の形態では、図６の正弦
波形状の第１の透明基板３４及び第１の透明電極３２と
した場合が、最も高い回折効率を得ることができる。

【００５８】また、上述した光学的ローパスフィルター
１の第１の透明電極３２の液晶素子３側に面した面形状
が２次元パターンの形状（上述した正弦波形状、凹凸型
形状、三角波形状）にしてもよい。この場合の光学的ロ
ーパスフィルターのピッチＰは、上記式（３）、（４）
を満たしている。

【００５９】〈実施の形態４〉図９は、本実施の形態に
係るドットマトリクス表示装置を備えた画像表示装置を
示す概略構成図である。

【００６０】この図において、６０は上述した各実施の
形態で述べたドットマトリクス表示装置であり、いずれ
を用いてもよい。このドットマトリクス表示装置６０に
は、前記第１、２の透明電極に印加する電圧を外部から
制御する入力装置６７が接続されている。

【００６１】この画像表示装置は、白色光源６１から出
射した光は放物反射鏡６２で略平行光となってドットマ
トリクス表示装置６０に入射する。そして、上述したド
ットマトリクス表示装置６０で得られる表示画像は、コ
ンデンサレンズ６３、投射レンズ６４を介してスクリー
ン６６に投影される。

【００６２】そして、本実施の形態では、スクリーン６
６の表示画像を鑑賞しながら、入力装置６７を鑑賞者等
が操作してドットマトリクス表示装置６０の光学的ロー
パスフィルターの第１、２の透明電極ヘの印加電圧を変
えることで、表示画像しいては鑑賞者の嗜好に適した光
学的ローパスフィルターの効果を引き出すことが可能と
なる。

【００６３】また、本実施の形態では、外部から印加電
圧を制御する入力装置６７を鑑賞者自身による操作とし
たが、これ以外にも画像表示装置で自動的に光学的ロー
パスフィルターの第１、２の透明電極ヘの印加電圧を変
えるようにしてもよい。この場合、表示画像信号が画像
の種類（例えば、文字放送、映画、ゲーム等）を識別で
きる情報を常に保有していることが望ましい。

【００６４】〈実施の形態５〉本実施の形態では、図１
０に示すように、実施の形態４で述べた画像表示装置の
ドットマトリクス表示装置６０に制御装置６８が接続さ
れている。制御装置６８は、ドットマトリクス表示装置
６０の光学的ローパスフィルターの第１、２の透明電極
に対して、それぞれ任意の領域で独立して電圧印加を行
うことができる。ドットマトリクス表示装置６０は上述
した各実施の形態で述べたドットマトリクス表示装置で
ある。

【００６５】図１１、１２、１３は、本実施の形態にお
ける画像表示装置による表示画像Ａ、Ｂをスクリーン６
６にそれぞれ表示した図である。

【００６６】図１１において、Ｂ部は映画画面、Ａ部は
映画の字幕表示部である。このような異なる種類の画像
が混在する表示に、適切な光学的ローパスフィルター効
果を得るために、本実施の形態では、ドットマトリクス
表示装置６０の光学的ローパスフィルターを２領域で独
立に第１、第２の透明電極への電圧印加を制御装置６８
で制御する。つまり、Ａ部に相当する領域での光学的ロ
ーパスフィルターによるフィルター効果をゼロ、Ｂ部に
相当する領域での光学的ローパスフィルターによるフィ
ルター効果を最大にすることで字幕等文字のぼけを無く
し、映画画面の粒状性を減少させることができる。

【００６７】図１２は、２画面ＴＶ等の画面をモデル化
したもので、Ａ部はニース等の文字放送画面、Ｂ部は通
常のＴＶ画面とする。同様に、図１３は、パソコン画面
をモデル化したもので、Ａ部はワープロ等の文字画面、
Ｂ部はＴＶ会議等の映像画面とする。これらも図１１の
場合と同様に光学的ローパスフィルターのＡ、Ｂ部に相
当する領域のフィルター効果を、第１、第２の透明電極
への電圧印加を制御装置６８で可変にすることで、表示
画面全域で良好な画像表示を得ることができる。

【００６８】なお、本実施の形態ではドットマトリクス
表示装置６０の光学的ローパスフィルターを２領域
（Ａ、Ｂ部）に分割したが、光学的ローパスフィルター
の領域分割数は２つに限らず３つ以上でもよい。

【００６９】〈実施の形態６〉本実施の形態のドットマ
トリクス表示装置では、図１４に示すように、光学的ロ
ーパスフィルター７０の第２の透明電極７４を図中のＸ
軸方向にストライプ状に形成して、第１、２の透明電極
２、７４ともに各ライン毎に独立に電圧を印加できるよ
うにした。つまり、第２の透明電極７４のストライプ１
本分に対応する光学的ローパスフィルターを１単位とし
て、その光学的ローパスフィルターがＹ軸方向に複数単
位、隣接配置しているものとする。他の構成及び作用は
図１に示した実施の形態１と同様であり、本実施の形態
ではその説明は省略する。

【００７０】また、本実施の形態では、このドットマト
リクス表示装置を備えた上記実施の形態５に示すような
画像表示装置にスクリーン上サーフェースタッチパネル
（不図示）を設け、スクリーンを分割する領域位置およ
び範囲を任意に鑑賞者が選択できるようにしてもよい。
この選択された領域は電気信号として、光学的ローパス
フィルター７０の第１、２の透明電極２、７４の対応す
るラインに伝達され、第１、第２の透明電極２、７４が
スイッチとなってスクリーン上の指定した領域に対応す
る光学的ローパスフィルター領域で、フィルターを独立
に駆動することが可能となる。

【００７１】このように、本実施の形態では、上述した
実施の形態５で得られる効果をさらに使い勝手良く実現
することができる。

【００７２】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、回
折格子部材を、透光性、電界指向性、及び屈折率異方性
を備えた光学変調素子で構成し、光学変調素子は、電界
印加によりその屈折率を所定の領域で選択的に変化させ
ることにより、表示素子の表示画像に応じてフィルター
効果を任意に変えることができるので、すべての表示画
像に対して高画質な表示を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１に係るドットマトリクス
表示装置を示す断面図。

【図２】本発明の実施の形態１に係るドットマトリクス
表示装置の光学的ローパスフィルターを示す断面図。

【図３】本発明の実施の形態１に係るドットマトリクス
表示装置の光学的ローパスフィルターを示す断面図。

【図４】本発明の実施の形態１に係るドットマトリクス
表示装置の液晶表示素子の絵素モデルを示す平面図。

【図５】本発明の実施の形態２に係るドットマトリクス
表示装置の液晶表示素子の絵素モデルを示す平面図。

【図６】本発明の実施の形態３に係るドットマトリクス
表示装置の光学的ローパスフィルターを示す断面図。

【図７】本発明の実施の形態３に係るドットマトリクス
表示装置の他の例の光学的ローパスフィルターを示す断
面図。

【図８】本発明の実施の形態３に係るドットマトリクス
表示装置の他の例の光学的ローパスフィルターを示す断
面図。

【図９】本発明の実施の形態４に係るドットマトリクス
表示装置を備えた画像表示装置を示す構成図。

【図１０】本発明の実施の形態５に係るドットマトリク
ス表示装置を備えた画像表示装置を示す構成図。

【図１１】本発明の実施の形態５に係るドットマトリク
ス表示装置を備えた画像表示装置のスクリーン画面の一
例を示す図。

【図１２】本発明の実施の形態５に係るドットマトリク
ス表示装置を備えた画像表示装置のスクリーン画面の一
例を示す図。

【図１３】本発明の実施の形態５に係るドットマトリク
ス表示装置を備えた画像表示装置のスクリーン画面の一
例を示す図。

【図１４】本発明の実施の形態６に係るドットマトリク
ス表示装置を示す断面図。

【図１５】従来例に係るドットマトリクス表示装置を示
す断面図。

【符号の説明】 １、３０、４０、５０、７０ 光学的ローパスフィル
ター（光学変調素子） ２、３２、４２、５２ 第１の透明電極 ３ 液晶層 ４、７４ 第２の透明電極 １０、１６ 偏光板 １１ カラーフィルター １２ 透明基板 １３ 液晶表示素子 １３Ｂ、１３Ｇ、１３Ｒ 絵素 １３Ｚ ブラックマトリクス １４、３４、４４、５４ 第１の透明基板 １５ 第２の透明基板 ６０ ドットマトリクス表示装置 ６１ 白色光源 ６２ 放物鏡 ６３ コンデンサレンズ ６４ 投射レンズ ６６ スクリーン ６７ 入力装置 ６８ 制御装置

Claims (16)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 画素が周期的に配列されている表示素子
   と、該表示素子の表示画像に対してフィルター効果を有
   する回折格子とを備えたドットマトリクス表示装置にお
   いて、 前記回折格子は、透光性、電界指向性、及び屈折率異方
   性を備えた光学変調素子からなり、該光学変調素子は、
   電界印加によりその屈折率が所定の領域で選択的に変化
   される、 ことを特徴とするドットマトリクス表示装置。
2. 【請求項２】 前記光学変調素子は、互いに対向するよ
   うに配置された一対の透明基板と、該一対の透明基板に
   それぞれ形成された透明電極と、前記一対の透明基板の
   前記透明電極間に挟持された液晶とを有し、少なくとも
   前記表示素子側に位置する一方の前記透明電極は所定の
   配線パターンで形成されている、 請求項１記載のドットマトリクス表示装置。
3. 【請求項３】 前記所定の配線パターンは所定ピッチの
   １次元ストライプであり、１次元ストライプ状に配列さ
   れた一方の前記透明電極のピッチＰ（μｍ）は、前記表
   示素子の画素周期をＸ（μｍ）、前記表示素子の表示面
   と前記光学変調素子間の距離をＬ（μｍ）、前記表示素
   子への入射光の波長をλ（μｍ）とすると、 Ｐ≧λ／ｓｉｎθ （ただし、θ＝ｔａｎ^-1（Ｘ／
   Ｌ）） を満たしている、請求項１または２記載のドットマトリ
   クス表示装置。
4. 【請求項４】 前記所定の配線パターンは所定ピッチの
   ２次元格子であり、前記表示素子の任意の方向の画素周
   期をＸ（μｍ）、前記表示素子の任意の方向に対して垂
   直な方向の画素周期をＹ（μｍ）、前記表示素子の表示
   面と前記光学変調素子間の距離をＬ（μｍ）、前記表示
   素子への入射光の波長をλ（μｍ）とすると、 ２次元格子状に配列された一方の前記透明電極のピッチ
   Ｐ（Ｘ），Ｐ（Ｙ）（μｍ）は、 Ｐ（Ｘ）≧λ／ｓｉｎθ （ただし、θ＝ｔａｎ^-1（Ｘ
   ／Ｌ）） Ｐ（Ｙ）≧λ／ｓｉｎθ （ただし、θ＝ｔａｎ^-1（Ｙ
   ／Ｌ）） を満たしている、 請求項１または２記載のドットマトリクス表示装置。
5. 【請求項５】 前記光学変調素子は、互いに対向するよ
   うに配置された一対の透明基板と、該一対の透明基板に
   それぞれ形成された透明電極と、前記一対の透明基板の
   前記透明電極間に挟持された液晶とを有し、前記表示素
   子側に位置する一方の前記透明基板の前記液晶側及びこ
   の透明基板に設けた前記透明電極は所定パターンの面形
   状に形成されている、 請求項１記載のドットマトリクス表示装置。
6. 【請求項６】 前記所定パターンの面形状は所定ピッチ
   の１次元パターンであり、面形状が１次元パターンの一
   方の前記透明電極のピッチＰ（μｍ）は、前記表示素子
   の画素周期をＸ（μｍ）、前記表示素子の表示面と前記
   光学変調素子間の距離をＬ（μｍ）、前記表示素子への
   入射光の波長をλ（μｍ）とすると、 Ｐ≧λ／ｓｉｎθ （ただし、θ＝ｔａｎ^-1（Ｘ／
   Ｌ）） を満たしている、 請求項１または５記載のドットマトリクス表示装置。
7. 【請求項７】 前記所定パターンの面形状は所定ピッチ
   の２次元パターンであり、前記表示素子の任意の方向の
   画素周期をＸ（μｍ）、前記表示素子の任意の方向に対
   して垂直な方向の画素周期をＹ（μｍ）、前記表示素子
   の表示面と前記光学変調素子間の距離をＬ（μｍ）、前
   記表示素子への入射光の波長をλ（μｍ）とすると、 ２次元パターンの一方の前記透明電極のピッチＰ
   （Ｘ），Ｐ（Ｙ）（μｍ）は、 Ｐ（Ｘ）≧λ／ｓｉｎθ （ただし、θ＝ｔａｎ^-1（Ｘ
   ／Ｌ）） Ｐ（Ｙ）≧λ／ｓｉｎθ （ただし、θ＝ｔａｎ^-1（Ｙ
   ／Ｌ）） を満たしている、 請求項１または５記載のドットマトリクス表示装置。
8. 【請求項８】 前記所定パターンの面形状は正弦波形状
   である、 請求項５乃至７のいずれか１項記載のドットマトリクス
   表示装置。
9. 【請求項９】 前記所定パターンの面形状は凹凸形状で
   ある、 請求項５乃至７のいずれか１項記載のドットマトリクス
   表示装置。
10. 【請求項１０】 前記所定パターンの面形状は三角波形
    状である、 請求項５乃至７のいずれか１項記載のドットマトリクス
    表示装置。
11. 【請求項１１】 前記表示素子は液晶表示素子である、 請求項１記載のドットマトリクス表示装置。
12. 【請求項１２】 前記液晶は、ネマチック液晶またはス
    メクチック液晶である、 請求項２または５記載のドットマトリクス表示装置。
13. 【請求項１３】 前記透明電極への印加電圧が任意の値
    に設定自在である、 請求項２または５記載のドットマトリクス表示装置。
14. 【請求項１４】 前記透明電極へ印加する電圧が、前記
    表示素子の任意の領域に応じて独立して印加自在であ
    る、 請求項２または５記載のドットマトリクス表示装置。
15. 【請求項１５】 前記表示素子側と反対側に位置する他
    方の前記透明電極は、全面がパターンニングされていな
    い又はストライプ状に配列されている、 請求項２または５記載のドットマトリクス表示装置。
16. 【請求項１６】 光源と、投影光学系と、 前記光源と前記投影光学系間に配置される、請求項１乃
    至１５のいずれか１項記載のドットマトリクス表示装置
    と、を備えた、 ことを特徴する画像表示装置。