(57)【要約】【課題】光学素子や光路偏向素子の界面反射を低減してコントラスト比を向上させるとともに耐久性を向上させる。【解決手段】光路偏向素子１を構成する一対の電界形成素子２の基板８と液晶層４の間に設けた配向膜９を、屈折率が基板８の屈折率から液晶層４の屈折率と変化させて形成することにより、光路偏向素子１内部の各界面における反射を低減してコントラスト比を向上させる。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の基板と、該基板間に配された膜とで構成され、前記膜の界面における屈折率が前記一対の基板の屈折率と略同一になるように形成されたことを特徴とする光学素子。
【請求項２】
複数のライン電極を一方の表面に平行に形成され、配向膜を有する一対の電界形成素子と、該一対の電界形成素子の配向膜の間に設けられた液晶層とを有し、
前記配向膜の屈折率が膜厚方向に変化していることを特徴とする光路偏向素子。
【請求項３】
前記配向膜は、屈折率が前記基板の屈折率から液晶層の屈折率と変化している請求項２記載の光路偏向素子。
【請求項４】
複数のライン電極を一方の表面に形成され、配向膜を有する一対の電界形成素子と、該一対の電界形成素子の配向膜の間に設けられた液晶層とを有し、
前記配向膜の屈折率が前記基板の屈折率と前記液晶層の屈折率の中間の値を有することを特徴とする光路偏向素子。
【請求項５】
前記配向膜は１又は複数層を有する請求項２乃至４のいずれかに記載の光路偏向素子。
【請求項６】
前記配向膜と液晶層の間に垂直配向部を有する請求項２乃至５のいずれかに記載の光路偏向素子。
【請求項７】
請求項２乃至６のいずれかに記載の光路偏向素子を有する画像表示装置であって、
画像情報にしたがって制御された光を前記光路偏向素子で偏向して投影す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】
この発明は、複数の異なる屈折率の材料で形成された光学素子と、液晶分子の配列を電極基板面内に沿って生じる電界により変化させて光を偏向させる光路偏向素子及び光路偏向素子を使用したプロジェクションディスプレイやヘッドマウントディスプレイ等の画像表示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
液晶分子の配列を電極基板面内に沿って生じる電界により変化させて光を偏向させる光路偏向素子が、例えば特許文献１や特許文献２及び特許文献３等に開示されている。この光路偏向素子は、液晶層を挟んだ透明基板の一方の基板表面にだけ複数の平行な透明ライン電極を設け、各ライン電極に段階的な電圧値を印加して各ライン電極間の電位差により各ライン電極間に基板面内に沿った電界すなわち水平電界を生じさせて、カイラススメクチックＣ相を形成する強誘電性液晶を用いた液晶層の内部に強制的に電位勾配を作り、素子の全面で比較的均一な電界強度を得るようにしている。これらの光路偏向素子においては、強誘電性液晶の垂直配向膜にシランカップリング剤を用いている。シランカップリング剤は有機化合物を含み、プロジェクタ装置などの強い光に長時間曝露されて使用する場合には耐久性に問題が生じる可能性がある。
【０００３】
これに対して強誘電性液晶の配向膜として無機化合物、例えばＳｉＯ斜方蒸着膜を用い、画像表示素子へ応用したものが知られている。
【０００４】
この無機化合物として一酸化珪素（ＳｉＯ）あるいは二酸化珪素（ＳｉＯ２，ＳｉＯｘ，ｘ≦２）が代表的であり、これは，従来広く使われている有機化合物であるポリイミドに比べて、耐光性や信頼性に優れる利点がある。また、Ａｌ２Ｏ３やＭｇＦ２等も使用されている。
【０００５】
また、特許文献４には、強誘電性液晶の配向膜としてＳｉＯ斜方蒸着膜を用い、透明基板上の透明電極とＳｉＯ斜方蒸着層との間にＳｉＯ２層を設け、これを平滑化層として用い、透明電極の表面凹凸を平滑化したことが示されている。さらに、特許文献５には強誘電性液晶の配向膜としてのＳｉＯ斜方蒸着膜に垂直配向剤を塗布して強誘電性液晶を垂直配向させ、良好な配向が得られるようにしている。
【０００６】
一方、ＳｉＯ，ＳｉＯ２等の無機化合物の薄膜は光学薄膜や反射防止膜として用いられる。例えばＳｉＯに関しては、屈折率を広い範囲にわたり蒸着時の条件を変えることにより調整できることが知られている。また、特許文献５には、ＳｉＯ蒸着膜の屈折率を酸素ガス圧、あるいは蒸着速度の調整により約1.50から1.90の範囲で調整できることが示されている。
【特許文献１】特開２００２−２１４５７９公報
【特許文献２】特開２００３−９１０２６号公報
【特許文献３】特開２００３−９８５０２号公報
【特許文献４】特開平８−１０６０９５号公報
【特許文献５】特開昭６２−１６０４２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、光路偏向素子のガラス基板と配向膜、液晶、配向膜等の界面において、各々の部材の屈折率が異なると界面反射が発生する。例えば図８に示すように、ガラス基板５１と配向膜５２及び液晶層５３の屈折率が異なっていると、各界面とで反射が生じ、さらに、各界面で反射した光が他の界面で複数回反射する。この反射した光は光路がシフトされており、白表示の光であっても黒表示に入り黒の照度を上げてコントラスト比を低下させる要因となる。ここでコントラスト比とは、画像表示装置の表示面全面に白と黒とを表示させ，その照度の比（白／黒）をとったもの、あるいは表示面を１６分割（４×４）し、白と黒との市松模様を表示させたときの白の照度の平均値と黒の照度の平均値との比をとったものである（ＡＮＳＩ  Contrast Ratio)。光学素子や光学系に漏れ光があると、特に黒の照度が向上してコントラスト比を低下させる。コントラスト比の定義が白の照度／黒の照度であり、黒の照度が僅かな変化でもコントラスト比を大きく低下させてしまう。これに対して特許文献１〜特許文献５等においてはこの点は考慮されていない。
【０００８】
この発明は、このような課題を解消し、無機斜方蒸着膜を液晶の配向膜と反射防止膜との両機能を有する機能性薄膜として用い、界面反射を低減してコントラスト比を向上させるとともに耐久性を向上させることができる光学素子と光路偏向素子と画像表示装置を提供することを目的とするものでもある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明の光学素子は、一対の基板と、該基板間に配された膜とで構成され、前記膜の界面における屈折率が前記一対の基板の屈折率と略同一になるように形成されたことを特徴とする。
【００１０】
この発明の光路偏向素子は、複数のライン電極を一方の表面に平行に形成され、配向膜を有する一対の電界形成素子と、該一対の電界形成素子の配向膜の間に設けられた液晶層とを有し、前記配向膜の屈折率が膜厚方向に変化していることを特徴とする。
【００１１】
前記配向膜は、屈折率が前記基板の屈折率から液晶層の屈折率と変化していることが望ましい。
【００１２】
この発明の他の光路偏向素子は、複数のライン電極を一方の表面に形成され、配向膜を有する一対の電界形成素子と、該一対の電界形成素子の配向膜の間に設けられた液晶層とを有し、前記配向膜の屈折率が前記基板の屈折率と前記液晶層の屈折率の中間の値を有することを特徴とする。
【００１３】
前記基板と前記配向膜の間に１又は複数層の配向膜を有すると良い。
【００１４】
また、前記配向膜と液晶層の間に垂直配向部を有することが望ましい。
【００１５】
この発明の画像表示装置は、前記いずれかの光路偏向素子を有し、画像情報にしたがって制御された光を前記光路偏向素子で偏向して投影することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
この発明は、一対の基板間に配された膜の界面における屈折率が一対の基板の屈折率と略同一になるようにするから、基板と膜の界面における反射を低減することができる。
【００１７】
この発明の光路偏向素子は、一対の電界形成素子の基板と液晶層の間に設けた配向膜の屈折率を膜厚方向に変化させたり、配向膜の屈折率を基板の屈折率と液晶層の屈折率の中間の値で形成することにより、光路偏向素子の内部の各界面における反射を低減して漏れ光を低減し、光学系のコントラスト比を向上させることができる。
【００１８】
また、配向膜を屈折率が基板の屈折率から液晶層の屈折率と変化させて形成することにより、光路偏向素子の内部の各界面における反射をより低減することができる。
【００１９】
また、基板と液晶層の間に１又は複数層の配向膜を形成することにより、電界形成素子の液晶層と接する面を平坦化でき、液晶配向ムラを低減してコントラスト比を向上させることができる。
【００２０】
また、配向膜と液晶層の間に垂直配向部を設けることにより、液晶の配向性を向上することができ、コントラスト比を向上させることができる。
【００２１】
この光路偏向素子を画像表示装置に使用することにより、コントラスト比を高めた高精細で安定した画像を表示することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
図１はこの発明の光路偏向素子の構成を示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図、（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ断面図である。光路偏向素子１は１対の電界形成素子２とスペーサ３及び液晶層４を有する。各電界形成素子２は透光性を有する材料例えばガラスで形成された基板５と、複数のライン電極６と、抵抗膜７と、透光性を有する材料例えばガラスで形成された第２の基板８及び配向膜９を有する。ここで基板５，８は抵抗体、例えばガラスやゴム、プラスチック、セラミックなどで透光性を有する材料が望ましい。さらに基板５，８は同一の屈折率を有する材料で形成することが望ましい。複数のライン電極６は透明導電膜、例えばＩＴＯ（酸化インジウム）からなり基板５の一方の表面に平行に形成されている。抵抗膜７は各ライン電極６の端部表面に沿って帯状に積層して成膜されている。第２の基板８は基板５のライン電極６を設けた面に光学用の接着剤を介して接着されている。この第２の基板８を接着する接着剤の屈折率は、基板５と第２の基板８の屈折率と同じものが使用されている。配向膜９は第２の基板８の表面に成膜される。
【００２３】
この配向膜９は、一酸化珪素（ＳｉＯ）や二酸化珪素（ＳｉＯ２，ＳｉＯｘ，ｘ≦２）あるいはＡｌ２Ｏ３やＭｇＦ２等の無機化合物の斜方蒸着膜からなる。図２（ａ）の断面図に示すように、第２の基板８と配向膜９の界面をＡ、配向膜９と液晶層４の界面をＢとしたとき、屈折率ｎ９は、図２（ｂ）に示すように、第２の基板８と配向膜９の界面Ａにおける屈折率ｎ９８は第２の基板８の屈折率ｎ８と同じであり、配向膜９と液晶層４の界面Ｂにおける屈折率ｎ９４は液晶層４の屈折率ｎ４と同じになるように、配向膜９の屈折率は厚さ方向に変化させている。この配向膜９の屈折率ｎ９の変化は図２（ｂ）に示すように一定勾配で変化させたり、図２（ｃ）に示すように階段状に変化しても良い。すなわち、配向膜９の界面における屈折率を互いに接する材料の屈折率に合わせることにより、界面における反射を防ぐことができる。なお、界面における屈折率は同一であることが望まれるが、ほぼ同一であれば良い。また、屈折率ｎ３の勾配は第２の基板８と液晶層４の屈折率ｎ８，ｎ４に応じて負であっても良いし曲線状に変化しても良い。
【００２４】
この屈折率勾配を有する配向膜９としてＳｉＯを用いた斜方蒸着膜の作製方法は、蒸着装置において第２の基板８にＳｉＯを蒸着中に第２の基板８の角度をステッピングモータなどにより微小な角度制御を行いながら徐々に変えて蒸着角θを変えて行う。また、蒸着中に抵抗加熱の場合は抵抗に流す電流を徐々に変えて蒸着速度を変えたり、電子線加熱の場合は電子線の強度を徐々に変えても良いし、真空度を徐々に変えても良い。また、蒸着中に酸素ガスを流し、その流量を徐々に変えても良い。このように第２の基板８の角度変化や加熱量の変化、真空度の変化及び酸素ガス流量の変化を比較的大きく離散的に行えば、配向膜９の屈折率勾配は図２（ｃ）のようになり、小さく連続的に行えば図２（ｂ）のようになる。また、変化量を一定にすると、配向膜９の屈折率勾配は直線あるいは等間隔の階段状になるが、変化量が不定であると屈折率勾配は曲線あるいは不等間隔の階段状になるがいずれでも良い。
【００２５】
この斜方蒸着膜を作製する装置の一例の基本構成は、図３に示すように、真空槽２１と真空ポンプ２２と蒸着源２３とシャッタ２４とスリット２５及びガラス基板２６を傾け固定する治具２７を有する。真空ポンプ２２は油回転ポンプ（低真空引き）と油拡散ポンプ（高真空引き）を有する。蒸着源２３はＳｉＯやＳｉＯ２の顆粒あるいはペレットなどであり、これらを抵抗加熱の場合はボートに、電子線加熱の場合は坩堝に入れる。この蒸着源２３の材料の融点により、ＳｉＯの場合は抵抗加熱、ＳｉＯ２の場合は電子線加熱が主に使われる。シャッタ２４は膜厚を制御するために使われ、蒸着中は開放する。そして蒸着源２３からの蒸気は多少の発散角を持っている。この発散角が大きければ均一な蒸着膜を作製できないためスリット２５を設けて発散角を制限する。治具２７はアーム２８に支持された回転軸２９を有し、回転軸２９にガラス基板２６が取り付けられ、回転軸２８を回転することにより蒸着角θ、すなわち蒸着源２３からの垂直線とガラス基板２６の法線がなす角をパルスモータ，ステッピングモータ等により可変してガラス基板２６に蒸着される無機化合物の柱状構造（カラム）のガラス基板２６に対する傾きを変えて液晶の配向特性（水平、垂直、あるいはチルト角）調整ができる。また、均質な膜を作製するためにはガラス基板２６を基板法線を中心に回転したり、蒸着源２３からの垂直線あるいはそれと平行な軸を中心に回転させる。さらに、ガラス基板２６をハロゲンランプ等の照射により加熱することによりガラス基板２６と薄膜との密着性や薄膜の密度を向上することができる。この斜方蒸着膜を形成する被蒸着材はガラス基板２６に限られずＳｉ等の半導体であっても良い。
【００２６】
このように作製されて屈折率勾配を有する配向膜９の屈折率の測定は、屈折率が連続して変わったり、屈折率が均一である厚みが薄いために困難である。このため検量線となる試料をあらかじめ作製しておく。例えば蒸着角θを７５度〜８５度まで連続的に変化させた斜方蒸着膜を作製する場合は、検量線として蒸着角θを７５度〜８５度まで１度刻みで変化させた１１種類の膜を作製し、それらの屈折率を測ることにより作製される。この屈折率の測定は、波長と温度が一定の状態で例えばエリプソメータにより行う。その他の方法で作製した場合も同様である。
【００２７】
この配向膜９側を内側にして１対の電界形成素子２はスペーサ３により一定間隔をおいて貼り合わされ、この対向して配置した配向膜９間にカイラススメクチックＣ相を形成する強誘電性液晶の液晶層４が充填されている。
【００２８】
この電界形成素子２の両端のライン状電極６間に電圧印加手段１０から電圧を印加すると、隣接するライン電極６間では抵抗膜７の各抵抗により電圧の減衰が生じ、各ライン電極６には段階的に異なる電位が与えられて、ライン電極６の長手方向と直交する向に電位勾配が形成され、この電位が変化する方向に基板５の面に沿った水平電界が発生する。この両端のライン状電極６に印加する電圧の極性を逆にすると、電界の方向を反転させることができる。したがって電圧印加手段１０として交流電源を用いると、周期的に、あるいは任意のタイミングで電界の方向を切り替えることができる。この電界を効率良く発生させるために、液晶層４を挟んだ１対の電界形成素子２は、図１（ａ）に示すように、ライン電極６が重ならないように半ピッチだけずらして配置されている。
【００２９】
このライン電極６は、例えば幅が１０μｍ、ピッチは１００μｍで、数１０ｍｍ×数１０ｍｍの基板５に数１０本から数１００本程度形成されている。また、電界形成素子２の厚さは例えば約１ｍｍであり、液晶層４の厚さ（セルギャップ）は５０μｍである。また、電界形成素子２の基板５の空気と接する面には反射防止膜が設けられている。
【００３０】
このようにライン状電極６間に印加する電圧の極性を変えることにより水平電界の方向を切り替わる電界形成素子２を有する光路偏向素子１で、図４の模式図（ａ）に示すように、電界形成素子２により液晶層４に例えばＹ方向の電界が加えられると、液晶層４の液晶分子１１が電界の方向に傾く。そしてき、この電界の極性を反転すると、図４（ｂ）に示すように、液晶分子１１が傾き、液晶分子１１は電界の方向により配向を変える。この光路偏向素子１にライン電極６に平行な方向に直線偏光した光を入射すると、入射光は、液晶層４の厚さ及び液晶分子２の常光／異常光屈折率に応じた光路シフトを受けて偏向して、図４に示すように、第１出射光と第２出射光の光路をとる。このように光を偏向させるとき、ライン電極６の本数やライン幅、ライン間隔、各ライン電極６間の電位差などを所望の光路サイズや光路偏向量及び液晶材料などに基づき適宜設定すれば良い。このように直線偏光の光路が液晶層４で変るのは、液晶の複屈折性によるものであり、液晶の分子配向の切り替えにより光路の偏向方向も変わり、二方向を取り得る。
【００３１】
このように電界形成素子２に印加する電圧の極性を切り替えて液晶層４に発生する電界の極性を反転する周期は、人がフリッカを知覚できない速度で反転する必要があり、６０Ｈｚ以上の周期で反転させることが望ましい。
【００３２】
この光路偏向手段１で入射光の光路を変更するとき、電界形成素子２の第２の基板８と配向膜９の界面Ａにおける屈折率ｎ９８は第２の基板８の屈折率ｎ８と同じであり、配向膜９と液晶層４の界面Ｂにおける屈折率ｎ９４は液晶層４の屈折率ｎ４と同じになるように配向膜９の屈折率を厚さ方向に変化させているから、光路偏向手段１の内部の各界面で屈折率差がなく、各界面における反射を防いで漏れ光を防ぐことができる。
【００３３】
この電界形成素子２の第２の基板８と配向膜９及び液晶層４を積層して反射率を零とするには、配向膜９の厚さｔを用いる光の波長λに対してｔ＝λ／４とし、この波長λに対する配向膜９の屈折率をｎ９、第２の基板８の屈折率をｎ８、液晶層４の屈折率をｎ４とすると、配向膜９の屈折率ｎ９を、ｎ９＝（ｎ８×ｎ４）１／２とすると、波長λの光に対しての反射防止の効果は最大となり、理論的には反射率は零となる。例えば光の波長λを５５０ｎｍとすると、配向膜９の厚さｔは137.5ｎｍとなり、第２の基板８の屈折率ｎ８を1.52、カイラススメクチックＣ相を形成する強誘電性液晶の液晶層４の屈折率ｎ４を1.61とすると、配向膜９の屈折率ｎ９は1.56となり、ＳｉＯを使用すれば良いことになる。
【００３４】
これに対して本発明の配向膜９は屈折率を厚さ方向に変化しているから、配向膜９の厚さに制限されずに光路偏向素子１の各界面における屈折率差を解消して、各界面における反射を零にすることができる。
【００３５】
前記説明では、電界形成素子２の第２の基板８と配向膜９の界面Ａにおける屈折率ｎ９８は第２の基板８の屈折率ｎ８と同じであり、配向膜９と液晶層４の界面Ｂにおける屈折率ｎ９４は液晶層４の屈折率ｎ４と同じになるように配向膜９の屈折率を厚さ方向に変化させた場合について説明したが、配向膜９の２つの界面における屈折率が第２の基板８の屈折率ｎ８と液晶層４の屈折率ｎ４と厳密に一致していなくても、配向膜９の屈折率ｎ９を、ｎ９＝（ｎ８＋ｎ４）／２とすると、ｎ８≦ｎ９≦ｎ４となり、配向膜９の２つの界面における屈折率差が小さくなって反射防止の効果が生じる。例えば第２の基板８の屈折率ｎ８を1.52、カイラススメクチックＣ相を形成する強誘電性液晶の液晶層４の屈折率ｎ４を1.61とした場合、配向膜９の屈折率ｎ９は1,57となり、配向膜９の２つの界面における屈折率差を小さくすることができる。すなわち、配向膜９の２つの界面における屈折率の差を小さくさせておくことにより、反射を防止することができる。
【００３６】
前記説明では液晶層４を、カイラルスメクチックＣ相をなす強誘電性液晶で形成して、応答速度を高速にする場合について説明したが、カイラルスメクチックＡ相をなす液晶やネマチック相をなす液晶あるいは他の相をなす液晶で液晶層４を形成しても良い。
【００３７】
また、前記説明では電界形成素子２の第２の基板８に１層の配向膜９を形成した場合について説明したが、図５に示すように、第１の配向膜９１と第２の配向膜９２を形成して２層にしても良い。このように電界形成素子２の第２の基板８に第１の配向膜９１と第２の配向膜９２を形成する場合は、第２の基板８に第１の配向膜９１を蒸着し、その上に第２の配向膜９２を使用して斜方蒸着する。例えば第２の基板８として屈折率ｎ８が1.52のガラス基板を使用し、第１の配向膜９１を屈折率ｎ９１が1.46のＳｉＯ２で形成し、第２の配向膜９２をＳｉＯで屈折率ｎ９２が第１の配向膜９１の界面側から1,46〜1.61と厚さ方向に変化する斜方蒸着膜で形成し、液晶層４として屈折率ｎ４が1.61の強誘電性液晶を使用すると、第２の基板８と第１の配向膜９１の界面を除いて、他の界面における反射を低減することができる。
【００３８】
また、このように配向膜９を第１の配向膜９１と第２の配向膜９２の２層で形成することに電界形成素子２の液晶層４と接触する表面を平坦化することができる。すなわち、第２の基板８として光学研磨を施したガラス基板を使用しても、その表面には多少の粗さが残る。この表面粗さが残った第２の基板８に配向膜９を形成すると、配向膜９の表面には第２の基板８の表面粗さを引き継ぎ、この表面に液晶を配向させると配向ムラが生じ、この配向ムラは強誘電性液晶では特に顕著となる。そこで第１の配向膜９１で第２の基板８の表面粗さを低減し、その上に第２の配向膜９２を形成することにより表面を平坦化して液晶の配向ムラを低減する。
【００３９】
前記説明では電界形成素子２に第２の基板８を有する場合について説明したが、図６に示すように、基板５のライン電極６を有する面に第１の配向膜９１を直接形成し、第１の配向膜９１の上に第２の配向膜９１を斜方蒸着膜で形成しても良い。このように基板５のライン電極６を有する面に第１の配向膜９１を形成する場合、第１の配向膜９１を形成する基板５の面に形成したライン電極６には厚さがあるとともにライン状であるため凹凸が生じる。この凹凸を平坦にするために、その上に第１の配向膜９１を設けて凹凸を低減し、その上に第２の配向膜９２を形成して表面を平坦化する。この第１の配向膜９１を例えば石英ガラスで形成された基板５の屈折率1.46と同じ屈折率を有するＳｉＯ２で形成し、第２の配向膜９２をＳｉＯで屈折率ｎ９２が第１の配向膜９１の界面側から1,46〜1.61と厚さ方向に変化する斜方蒸着膜で形成し、液晶層４として屈折率ｎ４が1.61の強誘電性液晶を使用すると、第２の基板８と第１の配向膜９１の界面を除いて、他の界面における反射を低減することができる。また、第２の配向膜９２の屈折率ｎ９２を、ｎ９２＝(1.46＋1.61)／２＝1.54としても、ｎ９１＜ｎ９２＜ｎ５であり、界面反射を低減することができる。なお、配向膜９は３層以上設けても良い。
【００４０】
また、図６（ｂ）に示すように、液晶層４と接する第２の配向膜９２の上にシランカップリング剤などの垂直配向剤１２を塗布すると良い。このシランカップリング剤などの垂直配向剤１２の屈折率は1.473であるから第２の配向膜９２の屈折率ｎ９２を第１の配向膜９１の界面側から1,46〜1.473と厚さ方向に変化する斜方蒸着膜で形成すれば界面反射を低減できる。このように液晶層４と接する面にシランカップリング剤などの垂直配向剤１２を塗布することにより、斜方蒸着膜からなる第２の配向膜９２単独では得られない液晶配向性を得ることができる。すなわち斜方蒸着膜はカラム構造を有し、その形状により液晶を配向させる効果が大きいが、これに垂直配向剤１２を塗布することにより化学的な効果も得られて配向性を向上することができる。特にシランカップリング剤には液晶を垂直配向させるものがあり、垂直配向させる場合に効果がある。
【００４１】
次に、光路偏向素子１を使用した画像表示装置について説明する。画像表示装置３０は、図７の構成図に示すように、光源３１と偏光変換素子３２と色分離素子３３，３５と反射鏡３４，３６と空間光変調素子（ＬＣｏＳ：Liquid  Crystal  on  Silicon）３７と偏光分離素子３８，３９，４０と空間光変調素子４１，４２と色合成素子（Ｘプリズム）４３と２枚の光路偏光素子１ａ，１ｂと１／２波長板４４及び投射レンズ４６を有する。光源３１は超高圧水銀ランプ等からなり非偏光の白色光を放射する。偏光変換素子３２は光源３１から放射された非偏光光を直線偏光とする。この光源３１と偏光変換素子３２の間には図示していないが、光源３１の配光分布を均一にするための一対のフライアイレンズからなる均一照明光学系を有する。空間光変調素子３７，４１，４２は赤、緑、青（Ｒ，Ｇ，Ｂ）の各色にそれぞれ対応する。また、偏光分離素子３８，３９，４０も各色に対応している．色分離素子３３，３４は二枚で白色光からＲ，Ｇ，Ｂを分離する。光路偏光素子１ａ，１ｂは偏光方向が直交するように配置され、光路を４方向に偏光させる。この２枚の光路偏向素子１ａ，１ｂで直線偏光の電場の振動方向を変える必要があり、遅相軸をｘ軸あるいはｙ軸から角度４５度回転させた１／２波長板４４を間に設け、１／２波長板４４により光路偏向素子１ａを透過した直線偏光をその電場の振動方向を９０°回転させる。
【００４２】
この画像表示装置３０でスクリーン２７や壁に画像を投影するとき、空間光変調素子３７，４１，４２の画素数が、例えばＸＧＡで１０２４×７６８ドットであった場合、光路偏向素子１ａ，１ｂによる４方向の偏向により、ＱＸＧＡ相当の２０４８×１５３６ドットとなり４倍の画素数増大となる。このように画像を投影するとき、光路偏向素子１ａ，１ｂにおいて界面反射が生じると、光路偏向素子１ａ，１ｂ内で多重反射をするほかに他の光学素子との間でも反射し得る。これに対して光路偏向素子１ａ，１ｂは界面反射を低減するように構成されているから他の光学素子との界面反射も低減でき、漏れ光を低減してコントラスト比を向上することができる。
【００４３】
前記説明では斜方蒸着膜からなる配向膜９を有し、各界面における反射を低減した光路偏光素子１について説明したが、異なる屈折率の基板が積層された透過光学素子で屈折率が異なる基板の間に、厚さ方向に屈折率勾配を有する斜方蒸着膜を形成しても良い。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】この発明の光路偏向素子の構成図である。
【図２】第２の基板と配向膜及び液晶層の屈折率を示す模式図である。
【図３】斜方蒸着膜の作製装置の構成図である。
【図４】光路偏向素子で電界により偏向した光路を示す模式図である。
【図５】第２の基板に２層構造の配向膜を設けた状態を示す断面図である。
【図６】ライン電極を有する基板に２層構造の配向膜を設けた状態を示す断面図である。
【図７】画像表示装置の構成図である。
【図８】ガラス基板と配向膜及び液晶層の各界面における反射光を示す模式図である。
【符号の説明】
【００４５】
１；光路偏向素子、２；電界形成素子、３；スペーサ、４；液晶層、５；基板、
６；ライン電極、７；抵抗膜、８；第２の基板、９；配向膜、１０；電圧印加手段、
１１；液晶分子、１２；垂直配向剤、９１；第１の配向膜、９２；第２の配向膜。
【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】
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【図７】
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【図８】
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