(57)【要約】【課題】構成が簡単で製造が容易であり、効率の良い光偏向が可能な光偏向素子を提供する。【解決手段】光偏向素子１は、一対の透明な基板３と、スペーサー４と、複数本の透明なライン電極５と、誘電体層６と、キラルスメクチックＣ相を形成可能な液晶層７と、複数本のライン電極５群を電気的に直列に接続する抵抗膜８を有している。ライン電極５群と抵抗膜８は同一材料で形成されており、抵抗膜８の表面抵抗率をＲＲ、ライン電極５の表面抵抗率をＲＥとしたときに、ＲＲ＞ＲＥであることを特徴とする。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明な一対の基板と、少なくとも一方の基板に設けられた複数本の透明なライン電極と、前記基板間に設けられた液晶層と、前記ライン電極群を電気的に接続する抵抗膜を有する光偏向素子において、
前記ライン電極と前記抵抗膜が同一材料からなり、双方の表面抵抗率を異ならせることにより双方のそれぞれの機能を分けたことを特徴とする光偏向素子。
【請求項２】
透明な一対の基板と、該基板上の光路を含む領域に、所望の光路シフト方向に対して略平行に配置された複数本の透明なライン電極と、両基板の間隔内でキラルスメクチックＣ相を形成する液晶層と、前記ライン電極群を電気的に直列に接続する抵抗膜とを有し、
前記抵抗膜と前記ライン電極が同一材料からなり、前記抵抗膜の表面抵抗率をＲＲ、前記ライン電極の表面抵抗率をＲＥとしたときに、ＲＲ＞ＲＥである光偏向素子。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の光偏向素子において、
前記抵抗膜と前記ライン電極群が、同時に形成された単一の膜であることを特徴とする光偏向素子。
【請求項４】
請求項１、２又は３に記載の光偏向素子において、
前記抵抗膜と前記ライン電極群が酸化物材料からなることを特徴とする光偏向素子。
【請求項５】
請求項４に記載の光偏向素子において、
前記酸化物材料が、スズ含有酸化インジウムであることを特徴とする光偏向素子。
【請求項６】
画像情報に従って光を制御可能な複数の画素が２次元的に配列した画像表示素子と、該画像表示素子を照明する光源及び照明装置と、前記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で形成する表示駆動手段と、各画素からの出射光の光路を偏向する光偏向素子とを有し、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することで、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画像表示装置において、
前記光偏向素子が請求項１、２、３、４又は５に記載の光偏向素子であることを特徴とする画像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気信号によって光の方向を変える光偏向素子（光偏向デバイスの概念を含む）及び該光偏向素子を有する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などの画像表示装置（電子ディスプレイ装置の概念を含む）に関する。
【背景技術】
【０００２】
特開２００２−３２８４０２号公報には、透明な一対の基板間にホメオトロピック配向をなすキラルスメクチックＣ相よりなる液晶を充填し、この液晶に電界を作用させる構成が記載されている。
基板間に設ける液晶として、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、この種の光偏向素子において問題であった、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、光学ノイズを改善でき、且つ、液晶としてスメクチックＡ液晶やネマチック液晶などを用いた場合の応答性の鈍さも改善でき、高速応答が可能となる。
特開２００３−０９８５０２号公報には、ライン形状をした複数のライン電極群を２つの透明基板上に形成し、各透明基板上でのライン電極の位置を交互に配置し、一端のライン電極から他端のライン電極に向けて、印加電圧が段階的に増加あるいは減少していくように、両透明基板間で交互に段階的に異なる値に設定する構成が記載されている。このような構成により、逆電界の発生を防止し、ライン電極近傍でも反対側透明基板のライン電極による電位差の発生により、ライン電極付近でも光偏向効果を得られる。
【０００３】
特開２００４−２８６９３８号公報には、複数のライン電極を抵抗体で接続して配置し、抵抗体をライン電極に比べて高い抵抗を有した物質することにより、透明基板外への配線数を減らして透明基板の大型化に対処するとともに、これに直線的に電位が変化するように電圧を印加して、２枚の透明基板間にある液晶層へ透明基板に平行な方向に均一な電界をかけ、光偏向装置の偏向角を駆動する構成が記載されている。
具体的な抵抗体としては、スパッタリングや蒸着等の工程を必要とするＣｒ−ＳｉＯ、ＳｉＣ、ＳｎＯ２にＳｂやＰをドープした物等が記載され、抵抗値は規定範囲内に収まる物質を用いることが記載されている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−３２８４０２号公報
【特許文献２】特開平５−２１６０７５号公報
【特許文献３】特開平９−１３３９０４号公報
【特許文献４】特開２００４−２８６９３８号公報
【特許文献５】特開２００４−２８６９３８号公報
【特許文献６】特開２００３−０９８５０２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献４では、ライン電極群としてＩＴＯ（スズ含有酸化インジウム）等の透明導電膜が使用され、抵抗膜としてＣｒ−ＳｉＯ、ＳｉＣ、ＰやＳｂをドープしたＳｎＯ２等を用いた場合の例が記載されている。
しかしながら、ライン電極と抵抗膜が異なる層からなる構成であるため、スパッタや蒸着等の成膜プロセスを、異なる材料を用いて２度行う必要がある。
また、材料の組み合わせや成膜条件によっては、ライン電極と抵抗膜との間に非常に大きな接触抵抗が生ずることが、本発明者らの実験、考察により明らかになっている。接触抵抗の増加は、電位勾配の精度の悪化や電界発生効率の低下を引き起こすため、問題となる。
【０００６】
本発明は、構成が簡単で製造が容易であり、効率の良い光偏向が可能な光偏向素子及びこれを備えた画像表示装置の提供を、その主な目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
ライン電極群と抵抗膜を同一材料により形成すれば、材料のコストを抑えることができる。また、これらを積層せずに１層で形成することにより、成膜プロセスが一度で済み、製造工程の簡略化が図れる。従来のように積層する場合は、２層の間に不純物が入り込んだり界面状態が変化したりすることによって電気的な接触が悪くなる場合があるが、１層で形成すればそのような不具合も回避できる。
本発明はこのような着眼の下、具体化されたもので、
請求項１記載の発明では、透明な一対の基板と、少なくとも一方の基板に設けられた複数本の透明なライン電極と、前記基板間に設けられた液晶層と、前記ライン電極群を電気的に接続する抵抗膜を有する光偏向素子において、前記ライン電極と前記抵抗膜が同一材料からなり、双方の表面抵抗率を異ならせることにより双方のそれぞれの機能を分けたことを特徴とする。ここで、「透明」とは、光透過性の概念を含むものとする（以下同じ）。
ここではさらに、少ない種類の材料と簡易な製造工程による作製を可能とすることを目的としている。
【０００８】
請求項２に記載の発明では、透明な一対の基板と、該基板上の光路を含む領域に、所望の光路シフト方向に対して略平行に配置された複数本の透明なライン電極と、両基板の間隔内でキラルスメクチックＣ相を形成する液晶層と、前記透明ライン電極群を電気的に直列に接続する抵抗膜とを有し、前記抵抗膜と前記ライン電極が同一材料からなり、前記抵抗膜の表面抵抗率をＲＲ、前記ライン電極の表面抵抗率をＲＥとしたときに、ＲＲ＞ＲＥであることを特徴とする。
ここではさらに、少ない種類の材料と簡易な製造工程による作製を可能とすることを目的としている。
【０００９】
請求項３に記載の発明では、請求項１又は２に記載の光偏向素子において、前記抵抗膜と前記ライン電極群が、同時に形成された単一の膜であることを特徴とする。
ここではさらに、簡易な製造工程で、効率の良い光偏向素子を得ることを目的としている。
【００１０】
請求項４に記載の発明では、請求項１、２又は３に記載の光偏向素子において、前記抵抗膜と前記ライン電極群が酸化物材料からなることを特徴とする。
ここではさらに、簡易な製造工程で、効率の良い光偏向素子を得ることを目的としている。
【００１１】
請求項５に記載の発明では、請求項４に記載の光偏向素子において、前記酸化物材料が、スズ含有酸化インジウムであることを特徴とする。
ここではさらに、安定して動作し、作製が容易な光偏向素子を提供することを目的としている。
【００１２】
請求項６に記載の発明では、画像情報に従って光を制御可能な複数の画素が２次元的に配列した画像表示素子と、該画像表示素子を照明する光源及び照明装置と、前記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で形成する表示駆動手段と、各画素からの出射光の光路を偏向する光偏向素子とを有し、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することで、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画像表示装置において、前記光偏向素子が請求項１、２、３、４又は５に記載の光偏向素子であることを特徴とする。
ここではさらに、画素数の少ない画像表示素子を用いて見かけ上高精細な画像を表示できる装置を提供することを目的としている。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１又は２に記載の発明によれば、別々の材料からなる膜を積層させてライン電極群と抵抗膜を形成する方法に比べ、材料の種類を少なくすることができ、より簡易な工程での製造が可能となる。従って、製造コストの低減を図ることができる。
請求項３に記載の発明によれば、抵抗膜とライン電極群を形成するための成膜プロセスが一度で済む。また、積層させる構造をとる場合と違って２層の間に入り込んだ不純物や界面状態の変化による影響がなくなるので、抵抗膜とライン電極の間の電気的接触を比較的良くすることができる。不要な接触抵抗を抑えることにより、効率の良い光偏向が可能になる。
【００１４】
請求項４に記載の発明によれば、酸化物膜は、成膜時の条件や成膜後の後処理によって抵抗率を大きく変化させることができる。従って、抵抗膜とライン電極群を透光性酸化物からなる膜とすれば、ＲＲ＞ＲＥとすることが容易にでき、また抵抗率の差も大きくとれるため、電界のムラが抑えられて電界発生効率が上がり、効率の良い光偏向素子が得られる。
請求項５に記載の発明によれば、透光性酸化物の中でＩＴＯは、電気的性質の安定性が比較的良く、また、エッチング等の加工が容易であるため、ライン電極群の形状を形成し易い。
請求項６に記載の発明によれば、簡易な工程で作製でき、安定して動作する光偏向素子を用いることにより、品質の良い画像表示装置が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の第１の実施形態を図１に基づいて説明する。本明細書において、「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、すなわち、入射光に対して出射光を平行にシフトさせるか、ある角度を持って回転させるか、あるいは、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」と呼ぶ。「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。
また、「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２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。
【００１６】
図１に光偏向素子１の構成を示す。（ａ）は正面図、（ｂ）は、（ａ）の破線２における素子の断面図である。
この光偏向素子１においては、一対の透明な基板３がスペーサー４を介して対向配置させて設けられている。各基板３の内面（対向面）には、複数本の透明なライン電極５が形成されている。ライン電極５群の内面には誘電体層６が配置されていて、誘電体層６の内面には配向膜（図示せず）が形成されている。
スペーサー４によって厚さを設定された２枚の基板３の間隔内には、キラルスメクチックＣ相を形成可能な液晶層７が充填されている。ここで、配向膜は液晶分子を配向膜に対して垂直方向に配向させる垂直配向膜であり、キラルスメクチックＣ相を形成する液晶分子の層構造の層法線方向が基板面に対してほぼ垂直となるように構成されている。
【００１７】
複数本のライン電極５群には、これらを電気的に直列に接続する抵抗膜８が形成されている。図示してはいないが、上下の基板３、３のライン電極５のうち少なくとも両端の２本は、対向した上下の電極同士が導通しており、同電位となっている。
電源接続部９において、両端のライン電極５、５の２本と電源１０を接続し、電圧を印加すると、隣接するライン電極５では抵抗膜８により電圧値の減衰が起こり、電圧を印加した端部のライン電極５から反対側の端部のライン電極５までの各ライン電極５間に電位勾配が発生する。この電位勾配により、液晶層７の内部には水平電界に近い電界１１が発生する。
印加する電圧の極性を切換えることで、各ライン電極５間には逆向きの電位勾配を与えることができ、液晶層７の内部の水平に近い電界方向の切換えも可能となる。
【００１８】
ライン電極５群と液晶層７の間に形成された誘電体層６は、ライン電極５近傍で発生する垂直電界成分を緩和するために配置されており、液晶層７の内部に均一な電界分布を発生させることができる。
このように液晶層７の内部の水平電界方向の切換えで、液晶ダイレクタの方向を変化させて液晶層７を通過した光の光路を切換えることができる。図１（ａ）において、基板３に垂直な方向に入射した光は、電界方向の切換えによって、第１出射光aと第２出射光ａ’の光路をとる。
ライン電極５の本数やライン幅、ライン間隔、各ライン電極５間の電位差などは所望の光路サイズや光路偏向量、液晶材料などに基づき適宜設定される。
図１（ｂ）ではライン電極５は上下の基板３間で、対向する位置に配置されているが、その限りではない。
【００１９】
ここで、液晶層７に関して詳細に説明する。「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層である。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「スメクチックＣ相」と呼んでいる。
スメクチックＣ相よりなる強誘電液晶は、一般的に外部電界が働かない状態において、各層毎に液晶ダイレクタ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」と呼ばれる。また、キラルスメクチックＣ相反強誘電液晶は各層毎に液晶ダイレクタ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。
【００２０】
なお、本実施形態では、液晶層７として強誘電液晶を例にとり光偏向素子の説明を行うが、反強誘電液晶の場合にも同様に使用することができる。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、スペーサー、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。
スペーサー４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。
キラルスメクチックＣ相よりなる強誘電液晶７は、配向膜により基板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。配向膜としては、シランカップリング剤や市販の液晶用垂直配向材などを用いることができる。
【００２１】
本実施形態では、ライン電極５群と抵抗膜８が同一材料で形成されており、抵抗膜８の表面抵抗率をＲＲ、ライン電極５の表面抵抗率をＲＥとしたときに、ＲＲ＞ＲＥであることを特徴とする。
なお、抵抗膜８が安定的に機能し、抵抗破壊等がなく、光偏向素子の液晶層７への熱による悪影響がないようにするためには、抵抗膜８の抵抗値が電流の流れる方向に対して１×１０８Ω／ｃｍ以上であることが好ましい。
抵抗膜８の幅１２を仮に５ｍｍとすると、ＲＲが５×１０７Ω／□以上であればよい。ライン電極５群及び抵抗膜８の成膜方法としては、スパッタリング、蒸着等の物理的堆積法や塗布などの方法を用いることができるが、厚さや抵抗値にムラの少ない膜を形成できることや基板３の選択自由度が広くとれることから、物理的堆積法が優れている。電極形状を形成するためには、成膜の際に形成部以外をマスクする方法や、エッチングやリフトオフ加工を施す方法がある。
【００２２】
ライン電極５群と抵抗膜８を形成する材料として、成膜時の条件や成膜後の後処理によって抵抗率が変わるものを用いれば、同一材料で両方を形成し、且つ、ＲＲ＞ＲＥとすることが可能である。これにより、材料コストの低減が図れる。
また、ライン電極５用の低抵抗層を成膜した後に続けて抵抗膜となる２層目を成膜し、その後でエッチングによりライン状の形状を形成することも可能である。
成膜とエッチングによって初めにライン電極５群を形成してから再び抵抗膜８を成膜する場合と比べ、簡易な工程での素子の作製が可能となる。特に、膜の形成に真空プロセスを用いる場合などはその利点は大きい。
本実施形態においては、基板３を加熱しながらＩＴＯ膜を成膜することによって１層目のライン電極５群を形成した後に、同じＩＴＯを用いて基板３を水冷しながら２層目の抵抗膜８を形成している。成膜時の基板温度が高いほど膜の結晶性が良くなり、抵抗率が低くなることを利用している。
【００２３】
図２に第２の実施形態を示す。なお、上記実施形態と同一部分は同一符号で示し、特に必要がない限り既にした構成上及び機能上の重複説明は省略する。
ここでは、１つの層１３がライン電極群と抵抗膜の両方の役割を果たしている。破線１４で囲われた部分が抵抗膜に相当し、ここでの表面抵抗率はそれ以外の部分より高い。
例えば、ＩＴＯを用いて層１３を所定の形状に形成した後、空気中で領域１４の内部のみを局所的に加熱して高抵抗化させることにより、上記の条件を実現することができる。ＩＴＯは空気中（酸素の存在下）で加熱すると、酸素が取り込まれて抵抗が高くなる。あるいは、ＩＴＯを真空中で加熱して結晶性を改善させると抵抗が下がることを利用して、領域１４の外部のみを真空中で加熱して低抵抗化させてもよい。
または、部分的なイオンビームの照射による不純物ドーピングによって領域１４の外部の抵抗を下げることも可能である。
【００２４】
上記のように、単一の層によって抵抗膜とライン電極群を形成することにより、成膜プロセスが一度で済む利点がある。また、積層させる構造をとる場合と違い、２層の間に不純物が入り込んだり、２層目を形成する前に１層目の表面の特性が変化してしまう等の心配がなく、抵抗膜とライン電極群の間の電気的接触を比較的良くすることができる。
ライン電極群及び抵抗膜を形成する材料としては、透光性酸化物材料が適している。ライン電極群は光が通過する領域に形成されるため、これを形成する材料の透過率は高いほど良い。また、酸化物材料から成る膜は、成膜時の条件や成膜後の後処理によって抵抗率を大きく変化させることができるため、ＲＲ＞ＲＥとすることが容易にできる。
ＲＲとＲＥの差が小さいと、１本のライン電極全体が同電位とならず電界ムラが発生する恐れがあるが、酸化物材料を用いると抵抗率の差を大きくとれ、電界のムラが抑えられて電界発生効率が上がり、効率の良い光偏向素子が得られる。
【００２５】
酸化物材料の中では、電気的性質の安定性が比較的良く、エッチング等の加工が容易であることから、ライン電極群の形状を形成し易いＩＴＯが優れている。
ＩＴＯを用いた場合は、以下のような成膜後の後処理で局所的に抵抗を変化させることが可能である。ＩＴＯはｎ型半導体であるので、Ｈ＋イオン等を空格子点あるいは格子間に注入することによって、キャリアである伝導電子数を増加させ、低抵抗化することができる。
また、酸化物を構成する金属イオンを、注入した金属イオンによって置換し、キャリアを増加させることもできる。ＩＴＯをはじめとするｎ型金属酸化物に対しては、その構成金属イオンより原子価が大きい金属イオンを注入すればよい。
あるいは、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉ等の元素によって、酸素を置換してもよい。置換を促進させるため、ドーピング後に加熱を行ってもよい。
【００２６】
図３に基づいて第３の実施形態（画像表示装置への適用例）を説明する。
図３において、符号１５はＬＥＤランプを２次元アレイ状に配列した光源を示し、この光源１５からスクリーン２０に向けて発せられる光の進行方向には拡散板１６、コンデンサレンズ１７、画像表示素子としての透過型液晶パネル１８、画像パターンを観察するための光学部材としての投射レンズ１９が順に配設されている。
符号２１は光源１５に対する光源ドライブ部、２２は透過型液晶パネル１８に対するドライブ部を示す。
透過型液晶パネル１８と投射レンズ１９との間の光路上にはピクセルシフト素子として機能する光偏向手段２３が介在されており、ドライブ部２４に接続されている。このような光偏向手段２３として、図２に示したような光偏向素子が用いられている。
【００２７】
光源ドライブ部２１で制御されて光源１５から放出された照明光は、拡散板１６により均一化された照明光となり、コンデンサレンズ１７により液晶ドライブ部２２で照明光源と同期して制御されて透過型液晶パネル１８をクリティカル照明する。
透過型液晶パネル１８で空間光変調された照明光は、画像光として光偏向手段２３に入射し、この光偏向手段２３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。この光は投射レンズ１９で拡大されスクリーン２０上に投射される。
光偏向手段２３により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、透過型液晶パネル１８の見掛け上の画素数を増倍して表示する。
このように、光偏向手段２３によるシフト量は透過型液晶パネル１８の画素の配列方向に対して２倍の画像増倍を行うことから、画素ピッチの１／２に設定される。シフト量に応じて透過型液晶パネル１８を駆動する画像信号をシフト量分だけ補正することで、見掛け上高精細な画像を表示することができる。この際、光偏向手段２３として、前述した実施形態における光偏向素子を用いているので、簡易な製造工程でコストを抑えることができ、安定して動作する画像表示装置を得ることができる。
【００２８】
（比較例１）
大きさ７０ｍｍ×５０ｍｍ、厚さ１ｍｍのガラス板を基板とし、長手方向に平行にライン電極群を形成する。成膜方法としてはマグネトロンスパッタ法を用い、ＩＴＯをターゲットとして、酸素：アルゴン＝５：９５の雰囲気中でスパッタを行った。基板温度は１００度に保った。
ＩＴＯライン電極の膜厚は約５０ｎｍとした。この条件で得られるＩＴＯ膜の体積抵抗率は１０−３Ωｃｍ以下と低く、表面抵抗率は約２００Ω／□となる。エッチングにより、幅が１０μｍ、ピッチが１００μｍのライン電極を４００本形成した。
次に、従来の方法に則り、抵抗膜形成部位以外をマスクしてマグネトロンスパッタ法によりＣｒ−ＳｉＯ抵抗膜を形成した。ターゲットにはＣｒ−ＳｉＯ（１０ｍｏｌ％：９０ｍｏｌ％）を用い、アルゴンガス中でスパッタを行った。抵抗膜の厚さは１００ｎｍとした。この組成のＣｒ−ＳｉＯ膜の体積抵抗率は約４００Ωｃｍであり、表面抵抗率は４×１０７Ω／□となる。
【００２９】
電源接続部を除いた５０ｍｍ×５０ｍｍの領域に、厚さ１５０μｍのカバーガラスを、厚み１０μｍの光学用ＵＶ接着剤で全面に貼付けた。次にカバーガラスの表面を垂直配向剤ＪＡＬＳ２０２１−Ｒ２で処理した後に、接着剤に５０μｍ粒子径のスペーサーを混入したもので両基板を接着し、図１に類似の光偏向素子を作製した。素子の有効面積が４０ｍｍ×４０ｍｍ以上となるように、スペーサー部材及び接着剤は有効領域の周囲に配置した。
次に、基板を９０度に加熱した状態で、２枚の基板間に強誘電性液晶（チッソ製ＣＳ１０２９）を毛管法で注入した。上下基板の電源接続部４箇所を接続線で各々電源に接続した。±２ｋＶ、６０Ｈｚの交流電圧を印加し、光路シフトを確認した。有効領域全体にわたる各測定点でシフト量を測ったところ、平均値は約５μｍであり、ばらつきは６％以内におさまっていた。
【実施例１】
【００３０】
大きさ７０ｍｍ×５０ｍｍ、厚さ１ｍｍのガラス板を基板とし、一方の短辺（辺Ａとする）から１９ｍｍの長方形の領域をマスクし、それ以外の部分に膜厚約５０ｎｍのライン電極用ＩＴＯ膜を成膜した。ターゲットはＩＴＯとし、スパッタガス組成は酸素：アルゴン＝５：９５、基板温度は１００度とした。
この条件で得られるＩＴＯ膜の体積抵抗率は１０−３Ωｃｍ以下と低く、表面抵抗率は約２００Ω／□となる。次に、辺Ａから１３ｍｍ〜２０ｍｍの幅７ｍｍの長方形領域以外をマスクし、続けて抵抗膜用ＩＴＯのスパッタを行った。基板温度は１００度とし、スパッタガス組成は酸素：アルゴン＝８０：２０とした。厚さは１００ｎｍである。
この条件で形成されるＩＴＯ膜は１０３Ωｃｍ台の体積抵抗率を持ち、表面抵抗率は１０８Ω／□であった。続いて、エッチングにより、図１に類似の長辺に平行なライン電極群と抵抗膜の形状を形成した。このとき、抵抗膜の形状は辺Ａから１３ｍｍ〜１８ｍｍの幅５ｍｍとした。これにより、低抵抗ＩＴＯからなる各ライン電極は、ＩＴＯ抵抗膜によって電気的に接続されている形になる。
【００３１】
上記の方法でライン電極及び抵抗膜が形成された基板２枚を用い、比較例１と同様の手順で図１に類似の光偏向素子を作製した。基板を９０度に加熱した状態で、２枚の基板間に強誘電性液晶（チッソ製ＣＳ１０２９）を毛管法で注入した。上下基板の電源接続部４箇所を接続線で各々電源に接続した。
±２ｋＶ、６０Ｈｚの交流電圧を印加し、光路シフトを確認した。有効領域全体にわたる各測定点でシフト量を測ったところ、平均値は約５μｍであり、ばらつきは６％以内におさまっていた。ライン電極群と抵抗膜を同じ材料で形成し、簡易な工程で作製した素子において、その光偏向性能には全く遜色がないことが確認された。
【実施例２】
【００３２】
大きさ７０ｍｍ×５０ｍｍ、厚さ１ｍｍのガラス基板の全面に、抵抗の低いＩＴＯ膜を成膜した。成膜方法はマグネトロンスパッタ法で、スパッタガス組成は酸素：アルゴン＝５：９５、基板温度は１００度とした。ＩＴＯ膜の厚さは約１００ｎｍとし、表面抵抗率は１００Ω／□台である。次に、ライン電極群と抵抗膜を形成する部分をレジストで被い、ウェットエッチングによりＩＴＯをパターニングすることで、図２の層１３に類似の形状の層を形成した。更に、図２において符号１４で示した領域のＩＴＯ膜のみを、レーザーによって局所的に加熱した。
加熱処理を空気中で行うことにより、ＩＴＯ膜に酸素が取り込まれ、酸素欠乏度が下がるためにキャリア数が減って高抵抗化する。２８０度、３０分の加熱により、領域１４内部のＩＴＯが高抵抗化し、表面抵抗率が１０９Ω／□に上がった。領域１４以外のＩＴＯ膜の抵抗率には変化が無かった。
これにより、１層のＩＴＯ膜を用いて、抵抗の低いライン電極部と抵抗の高い抵抗膜部を形成することができた。
【００３３】
上記の処理を施した基板２枚を用い、比較例１と同様の手順で図２に類似の光偏向素子を作製した。基板を９０度に加熱した状態で、２枚の基板間に強誘電性液晶（チッソ製ＣＳ１０２９）を毛管法で注入した。
上下基板の電源接続部４箇所を接続線で各々電源に接続した。±２ｋＶ、６０Ｈｚの交流電圧を印加し、光路シフトを確認した。有効領域全体にわたる各測定点でシフト量を測ったところ、平均値は約５μｍであり、ばらつきは６％以内におさまっていた。成膜プロセスを１度に減らし、後処理によってライン電極部と抵抗膜部を形成する簡易な方法によって作製された素子でも、同様の光偏向性能を示すことが確認された。また、ＩＴＯを用いているためにエッチングによるパターニングが容易であり、ＩＴＯの優位性が確認された。
上記の素子を１０時間にわたって連続で駆動させたが、シフト量やそのばらつきに変化はなかった。また、動作させずに１０日間放置した後でＩＴＯ膜の各部分の抵抗値を測定したところ、変化量は５％以下におさまっていた。これらは、ＩＴＯの電気的な性質の安定性に依るものである。
【実施例３】
【００３４】
図３に示すような画像表示装置を作成した。画像表示素子として対角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。画素の開口率は約５０％である。
また、画像表示素子の光源側にマイクロレンズアレイを設けて照明光の集光率を高める構成とした。本実施例では、光源としてＲＧＢ３色のＬＥＤ光源を用い、上記の１枚の液晶パネルに照射する光の色を高速に切換えてカラー表示を行う、いわゆるフィールドシーケンシャル方式を採用している。
本実施例では、画像表示のフレーム周波数が６０Ｈｚ、ピクセルシフトによる４倍の画素増倍のためのサブフィールド周波数が４倍の２４０Ｈｚとする。一つのサブフレーム内をさらに３色分に分割するため、各色に対応した画像を７２０Ｈｚで切換える。液晶パネルの各色の画像の表示タイミングに合わせて、対応した色のＬＥＤ光源をＯＮ／ＯＦＦFすることで、観察者にはフルカラー画像が見える。
【００３５】
光偏向素子の基本構成は実施例２と同様であるが、スペーサーの厚さを９０μｍとして、光路シフト量が約９μｍになるように設定した。ライン電極の電源接続部に、パルスジェネレータと高速パワーアンプを用いて±２０００Ｖの矩形波電圧を印加できるようにした。
この素子を２枚用い、入射側を第１の光路偏向素子、出射側を第２の光路偏向素子とした。互いの電極の方向が直交し、画像表示素子の画素の配列方向に一致するように配置した。さらに、第１および第２の光路偏向素子の間に偏光面回転素子を設けた。偏光面回転素子としては、まず、薄いガラス基板（７ｃｍ×９ｃｍ、厚さ０．１５ｍｍ）上にポリイミド系の配向材料をスピンコートし、約０．１μｍの配向膜を形成した。ガラス基板のアニール処理後、ラビング処理を行った。２枚のガラス基板の間の周辺部に８μｍ厚のスペーサーを挟み、ラビング方向が直交するように上下基板を張り合わせて空セルを作製した。
このセルの中に、誘電率異方性が正のネマチック液晶にカイラル材を適量混合した材料を常圧下で注入し、液晶分子の配向が９０度捻じれたＴＮ液晶セルを作成した。このセルには電極を設けていないため、単なる偏光回転素子として機能する。
【００３６】
第１の光偏向素子から出射した光の偏光面と偏光回転素子の入射面のラビング方向が一致するように、２つの光偏向手段の間に挟んで配置した。偏光面回転素子により第１の光偏向素子からの出射光の偏光面が９０度回転し、第２の光偏向素子の偏向方向に一致する。第１偏向素子、偏光面回転素子、第２偏向素子からなる光路偏向装置を液晶ライトバルブの直後に設置した。また、本実施例では液晶表示素子からの出射光が既に直線偏光であり、その偏光方向が第１の光路偏向素子の光路偏向方向と一致するように配置されているが、光路偏向素子への入射光の偏光度を確実にするために、光路偏向素子の入射面側に直線偏光板を設けた。
光偏向素子を駆動する矩形波電圧の周波数を１２０Ｈｚとし、２枚の縦と横の位相を９０度ずらして、４方向に画素シフトするように駆動タイミングを設定した。画像表示素子に表示するサブフィールド画像を２４０Ｈｚで書き換えることで、縦横２方向に見かけ上の画素数が４倍に増倍した高精細画像が表示できた。
簡易な工程で作製でき安定して動作する実施例２に記載の光偏向素子を用いることにより、品質の良い画像表示装置が低コストで得られた。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の第１の実施形態における光偏向素子を示す図で、（ａ）は正面図、（ｂ）は（ａ）の破線２における断面図である。
【図２】第２の実施形態における光偏向素子の断面図である。
【図３】第３の実施形態における画像表示装置の概要構成図である。
【符号の説明】
【００３８】
３  基板
５  ライン電極
７  液晶層
８  抵抗膜
１５  光源
１８  画像表示素子としての透過型液晶パネル
１９  光学部材としての投射レンズ
２２  表示駆動手段としてのドライブ部
【図１】
2006267907.tif 000003
【図２】
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【図３】
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