JP2003091013A - 液晶素子、光偏向素子、該光偏向素子を用いた画像表示装置、光偏向素子の製造方法、及び該光偏向素子の駆動方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 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適用可能で、光利用効率低下を
抑え高品質の画像表示を可能とする。 【解決手段】 櫛形電極アレイ３を形成した２枚の透明
基板１間への電圧印加によって屈折率分布の制御が可能
な液晶層２と、櫛形電極アレイ３への電圧印加状態を変
化させる光路偏向駆動手段５とを有し、上記印加電圧の
制御によって、フレネル状のレンズを得ることができ
る。液晶層２は、重合硬化剤によって重合硬化された状
態の高分子と液晶とを含んでいる。電圧印加による液晶
の駆動に際し、液晶は電界により再配向されて、無電界
による第１の安定化状態から所望の第２の状態へ遷移す
る。駆動の際の上記第２の状態から第１の状態への液晶
分子の配向の回復において、配向膜のみの規制力で液晶
の配向を回復させた場合と比較して、上記の液晶層構成
のものは格段に応答速度を向上させることができる。

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、光偏向
素子、該光偏向素子を用いた画像表示装置、光偏向素子
の製造方法、及び該光偏向素子の駆動方法に関し、より
具体的には、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適用可能で、マイクロ秒オー
ダーの高速スイッチィングを行うことにより光利用効率
の低下を抑えて高品質の画像表示を行うことができるよ
うにした光偏向素子に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、光結合器の光インターコネク
ション素子として、イオン交換技術を用いた分布屈折率
型の平板マイクロレンズ、セルフォックレンズや回折型
のマイクロフレネルレンズ、さらに微小球面を利用した
マイクロレンズなどの様々なマイクロレンズが開発さ
れ、用いられている。これらのマイクロレンズは、ガラ
スなどの固体材料を用いて作製されているため、レンズ
単体の光学特性は固定されていて変化させることはでき
ない。

【０００３】マイクロレンズ単体の光学特性である焦点
距離または光路を変化させることのできる素子（以後光
偏向素子と呼ぶ）としては、光学材料として液晶材料を
用いた液晶マイクロレンズが知られている。この液晶マ
イクロレンズは、レンズ部分となる領域にホールを有す
るホール・パターン電極が形成された２枚のガラス基板
により液晶層が挟まれ、各ガラス基板の電極のホール部
分が互いに対向するように配置された構成となってい
る。この液晶マイクロレンズでは、液晶セル内部のホー
ル部分において発生する、ホールの中心を通る軸（光
軸）にほぼ対称な不均一電界に沿って液晶分子が配向さ
れる。このホール部分における液晶分子の配向により屈
折率分布が生じ、レンズ効果が得られる。このときの屈
折率分布状態はほぼ二乗分布であり、良好なレンズ特性
が得られている。

【０００４】上記のような液晶マイクロレンズとして
は、ネマティック液晶を用いたものがある。このネマテ
ィック液晶を用いたものでは、液晶セルへの印加電圧の
変化によってホール部分における屈折率分布を制御で
き、光軸方向に焦点が移動する焦点可変特性を得られ
る。

【０００５】この他、紫外線硬化型液晶を用いた液晶マ
イクロレンズもある。紫外線硬化型液晶は、紫外線硬化
前において上述のネマティック液晶と同様の液晶特性を
示し、紫外線硬化後においてはポリマーフィルムと同様
な状態となる。この紫外線硬化型液晶を用いたもので
は、その紫外線硬化特性が利用される。すなわち、上記
のマイクロレンズでは、電圧が印加されるとホールの中
心を通る軸にほぼ対称な不均一電界に沿って液晶分子が
配向されて屈折率分布を生じ、分子配向が安定した後、
紫外線が照射されると、液晶が重合硬化してポリマーフ
イルムと同様な状態となり、紫外線照射前の配向状態が
維持される。重合硬化により配向状態が維持された後は
液晶特性を示さず、電圧無印加状態としてもレンズ効果
が維持される。

【０００６】以下に、高分子と液晶の混合により液晶レ
ンズの応答速度を高速化した従来例を紹介する。例え
ば、特開平１１−１４２８０６号公報の「光学装置」
は、不均一電界を利用した物ではなく、ホログラムを利
用した液晶レンズの高速化であり、駆動方法が異なる。
焦点距離を変化させることは容易だが、光軸と垂直な方
向に焦点をシフトさせることは困難である。

【０００７】また特開平１１−６４８１７号公報の「可
変焦点レンズ、可変焦点回折光学素子、および可変偏角
プリズム」は、不均一電界を利用したものではなく、液
晶と基板界面の屈折率差と基板の形状を利用した液晶レ
ンズであり、焦点距離を変化させることは容易だが、光
軸と垂直な方向に焦点をシフトさせることは困難であ
る。また、高分子を混合することにより高速化したとの
記述があるが、具体的には説明されていない。

【０００８】「Graded Index Type Liquid Crystal Mic
rolens Using Small Amount of Polymer」：Materials
Science Forum, Vols.308-311 (1999) pp.591-596 H.Ku
sanagi et al.，では、不均一電界を利用した円形の液
晶マイクロレンズで、光硬化型の液晶高分子を１８ｗｔ
％混合することにより１ｍｓｅｃ.程度の応答速度を達
成している。しかしミリ秒を切る高速化は達成されてい
ない。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】上述したように、液晶
レンズは、印加電圧によってレンズの焦点距離を連続的
に変化させることができる。しかしながら、従来の液晶
マイクロレンズでは電圧を印加しない状態における液晶
層については、配向膜による配向規制力のみで分子配向
を規制しており、電圧印加による駆動の際に、電圧印加
状態から無印加状態への液晶分子の回復時間が数秒以上
ときわめて遅くなるという欠点を有していた。上記の欠
点を解決する方法として、例えば、光硬化型の液晶高分
子を用いて液晶分子の応答速度の高速化が図られたが、
ミリ秒を切るまでの高速化は達成できていない。サブミ
リ秒の応答速度を持つ液晶レンズの報告は皆無である。

【００１０】サブミリ秒の応答速度が実現された液晶レ
ンズの応用例としては、画素ずらし法による高精細画像
表示装置がある。画像表示用素子の画素を画素ずらし法
（例えば、特開平４−１１３３０８号公報、特開平５−
２８９００４号公報、特開平６−３２４３２０号公報等
に開示）とは、元画像の画素を人間の目で認識できない
程度の速度で高速に振ることにより、見かけの画素を倍
増させる方法であり、安価に高精細な画像が得られる特
徴を持つ表示方法である。

【００１１】例えば、光源としてＲＧＢ三色のＬＥＤ光
源を用い、一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た場合、例えば画像表示のフレー
ム周波数が６０Ｈｚでカラー表示を行うために、１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１８０Ｈｚで切換える処理行う。すなわち液晶パ
ネルの各色の画像の表示タイミングに合わせて、対応色
のＬＥＤ光源をＯＮ／ＯＦＦすることで、観察者にはフ
ルカラー画像が見える。上記の方式はカラーフィルタを
使用せずに一枚の液晶パネルを用意すればよいので、画
像の高精細化と装置の小型化に有利である。

【００１２】上記の構成において、液晶ライトバルブの
後方に液晶マイクロレンズを配置することによって画像
光が画素の配列方向に任意の距離だけシフトされる。こ
のシフトにより、画素が倍増され高精細な画像が得られ
る。画像の横方向に二倍の画素増倍を行うためには、画
素位置を１２０Ｈｚでシフトさせ、サブフィールド画像
の表示時間は８.３ミリ秒以内である。この期間には、
光路が切り変わるのに必要な時間（光路切換え時間）Δ
ｔと液晶パネルが画像表示に使用できる時間を含んでい
る。画像表示に使用できる時間が長いほど、フィールド
シーケンシャル方式のＬＥＤ発光時間を長くできるた
め、ＬＥＤの発光輝度を小さくすることができ、ＬＥＤ
光源の負担が小さくなる。したがって、光路切換え時間
Δｔはできるだけ短い方が好ましく、高速な光路切換え
手段が必要になり、動画表示では５００μｓｅｃ.を切
る高速応答の液晶レンズが求められる。

【００１３】本発明は上述のごとき実情に鑑みてなされ
たもので、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適用可能で、マイクロ秒オーダ
ーの高速スイッチィングが可能とすることで、光利用効
率低下を抑え高品質の画像表示を可能とした液晶素子、
光偏向素子、該光偏向素子を用いた画像表示装置、光偏
向素子の製造方法、及び該光偏向素子の駆動方法を提供
することを目的とするものである。

【００１４】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、対向
配置される二枚の基板と、該基板間に封入される液晶分
子と高分子を含む液晶層と、各基板上に設けられた電極
と、前記液晶層と前記基板の間に設けられた配向膜と、
前記電極に印加する電圧を制御する電圧制御手段とを備
え、少なくとも一方の基板に設けられた電極は、該電極
のラインがアレイ上にそれぞれ間隔をあけて形成された
アレイ状電極であり、前記電圧制御手段は、前記アレイ
状電極の隣り合う電極に印加する電圧値を異なるように
電圧を印加することを特徴としたものである。

【００１５】請求項２の発明は、入射光の光路を偏向可
能な機能を有し、画像表示装置に適用されて用いられる
光偏向素子であって、画像情報に従って光を制御可能な
複数の画素が二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装
置と、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、前記光路偏向素子
を用いて各画素からの出射光の光路を偏向する光路偏向
手段とを備えて前記サブフィールド毎の光路の偏向状態
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みかけ上の画素数を増
倍して表示する画像表示装置に適用される光偏向素子に
おいて、該光偏向素子は、対向配置される二枚の基板
と、少なくとも一方の該基板上に画素ピッチに対応して
形成した電極アレイと、該基板間に封入される高分子及
び液晶を含む液晶層とを有し、前記電極アレイによる前
記液晶層への電界を制御することにより入射光の光路偏
向を行うことを特徴としたものである。

【００１６】請求項３の発明は、請求項２の発明におい
て、前記液晶層に含まれる高分子は、重合硬化剤によっ
て重合硬化された高分子であることを特徴としたもので
ある。

【００１７】請求項４の発明は、請求項３の発明におい
て、前記重合硬化剤は、光硬化型であることを特徴とし
たものである。

【００１８】請求項５の発明は、請求項３または４の発
明において、前記重合硬化された高分子は、液晶性骨格
を部分構造として有する光硬化型高分子であることを特
徴としたものである。

【００１９】請求項６の発明は、請求項４または５の発
明において、実使用時の電圧非印加状態において定めら
れる液晶配向方向に強制的に液晶を配向せしめるように
電界を印加した状態で、前記高分子を光硬化させて作成
したことを特徴としたものである。

【００２０】請求項７の発明は、請求項６の発明におい
て、前記実使用時の電圧非印加状態において定められる
液晶配向方向は、前記基板に平行な方向であることを特
徴としたものである。

【００２１】請求項８の発明は、請求項３ないし７のい
ずれか１の発明において、前記高分子を得るために重合
硬化させるモノマーまたはプレポリマーの前記液晶層の
構成材料に対する混合比が、１５ｗｔ％以上５０ｗｔ％
以下の範囲であることを特徴としたものである。

【００２２】請求項９の発明は、請求項２ないし８のい
ずれか１の発明において、前記液晶層の厚みは、２０μ
ｍ以下であることを特徴としたものである。

【００２３】請求項１０の発明は、請求項２ないし９の
いずれか１の発明において、該光偏向素子は、前記液晶
層の液晶分子を駆動する駆動手段を有し、該駆動手段
は、該液晶分子の駆動電圧が３０Ｖ／μｍ以下であるこ
とを特徴としたものである。

【００２４】請求項１１の発明は、画像情報に従って光
を制御可能な複数の画素が二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
るための光学装置と、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を用いた
光路偏向手段とを有し、サブフィールド毎の光路の偏向
状態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、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、前記光路偏向
手段は、請求項１ないし１０のいずれか１に記載の光偏
向素子と、前記表示駆動手段に同期して該光偏向素子が
有する電極アレイへの電圧印加状態を変化させる光路偏
向駆動手段とを有することを特徴としたものである。

【００２５】請求項１２の発明は、請求項１１の発明に
おいて、前記光路偏向手段は、前記画像表示素子画素の
二次元的な配列方向に対して、前記画素の第一の画素配
列方向に沿って、入射されてくる前記画像パターンの光
路の偏向、及び／または、該画像パターンの集光される
焦点位置の移動が可能な請求項１ないし１０のいずれか
１に記載の第一の光偏向素子と、前記画素の第二の画素
配列方向に沿って、前記第一の光偏向素子を介して入射
されてくる前記画像パターンの光路の偏向、及び／また
は、該画像パターンの集光される焦点位置の移動が可能
な請求項１ないし１０のいずれか１に記載の光偏向素子
とを有し、更には、直線偏光の偏光面の方向を、前記第
一の画素配列方向から前記第二の画素配列方向に回転さ
せることができる偏光面回転手段が、前記第一の光偏向
素子と第二の光偏向素子との間に配置されていることを
特徴としたものである。

【００２６】請求項１３の発明は、入射光の光路を偏向
可能な機能を有し、画像表示装置に適用されて用いられ
る光路偏向素子の製造方法であって、画像情報に従って
光を制御可能な複数の画素が二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
るための光学装置と、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、前
記光路偏向素子を用いて各画素からの出射光の光路を偏
向する光路偏向手段とを備えて前記サブフィールド毎の
光路の偏向状態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適用され
る光偏向素子の製造方法において、該光偏向素子は、対
向配置される二枚の基板を用意し、少なくとも一方の該
基板上に画素ピッチに対応して電極アレイを形成し、高
分子と液晶とを含む液晶層とを前記基板間に封入するこ
とにより製造することを特徴としたものである。

【００２７】請求項１４の発明は、請求項１３の発明に
おいて、前記液晶層に含まれる高分子は、重合硬化剤に
よって重合硬化した高分子とすることを特徴としたもの
である。

【００２８】請求項１５の発明は、請求項１４の発明に
おいて、前記重合硬化剤として、光硬化型の重合硬化剤
を用いることを特徴としたものである。

【００２９】請求項１６の発明は、請求項１４または１
５の発明において、前記高分子として、液晶性骨格を部
分構造として有する光硬化型高分子を用いることを特徴
としたものである。

【００３０】請求項１７の発明は、請求項１５または１
６の発明において、実使用時の電圧非印加状態において
定められる液晶配向方向に強制的に液晶を配向せしめる
ように電界を印加した状態で、前記高分子を光硬化させ
ることを特徴としたものである。

【００３１】請求項１８の発明は、請求項１７の発明に
おいて、前記実使用時の電圧非印加状態において定めら
れる液晶配向方向は、前記基板に平行な方向であること
を特徴としたものである。

【００３２】請求項１９の発明は、請求項１４ないし１
８のいずれか１の発明において、前記高分子を得るため
に重合硬化させるモノマーまたはプレポリマーの前記液
晶層の構成材料に対する混合比を、１５ｗｔ％以上５０
ｗｔ％以下の範囲とすることを特徴としたものである。

【００３３】請求項２０の発明は、請求項１３ないし１
９のいずれか１の発明において、前記液晶層の厚みを、
２０μｍ以下とすることを特徴としたものである。

【００３４】請求項２１の発明は、請求項２ないし１０
のいずれか１に記載の光偏向素子の液晶分子を駆動する
ための光偏向素子の駆動方法において、前記液晶層の液
晶分子を駆動する駆動手段における駆動電圧を３０Ｖ／
μｍ以下とすることを特徴としたものである。

【００３５】

【発明の実施の形態】本発明の液晶素子（光偏向素子）
の実施例について説明する。請求項１の液晶素子は光偏
向素子として機能することができる。以下の実施例で
は、光偏向素子として用語を統一して使用する。図１
は、本発明の光偏向素子の概略構成を説明するための図
で、図中、１は透明基板、２は液晶層、３は電極（櫛形
電極アレイ）、４は配向膜、５は液晶層に対する電界を
制御することにより光路偏向を行う光路偏向駆動手段で
ある。図２は、本発明の光偏向素子の電極４として適用
される櫛型電極アレイの構成例を示す概略図である。

【００３６】本発明の光偏向素子は液晶マイクロレンズ
に基づく技術によって得られるものであり、図１に示す
ように、２枚の透明基板１と、少なくとも一方の透明基
板上にレンズ形成のために配した図２に示すごとくの櫛
形電極アレイによる電極３と、２枚の透明基板１間への
電圧印加によって屈折率分布の制御が可能な液晶層２
と、上記電極３への電圧印加状態を変化させる光路偏向
駆動手段とを有する。また電極３の液晶層２に接する面
は、液晶分子が配向するような機能を付与することが好
ましい。配向機能の付与には、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４を利用する
ことができる。配向膜４にはラビング処理や光配向処理
を施すことが好ましい。さらに、透明電極の表面には絶
縁膜（図示せず）を設けても良い。光路偏向駆動手段５
による上記櫛形電極アレイの印加電圧の制御によって、
フレネル状のレンズを得ることができる。

【００３７】上記透明基板１の材質としては、ガラス、
プラスチック等を使用することができる。また櫛形電極
アレイにおける電極３の材質としては、ＩＴＯ，Ｃｒ，
Ａｌ等が利用できる。電極３は液晶層２側の透明基板１
上に設置する。また、使用する透明基板１自身が導電性
を有している場合は、透明基板１を電極としても利用す
ることができる。少なくとも一方の透明基板側では、電
極がアレイ状に形成されている。

【００３８】液晶層２は、２枚の透明基板１の間に設け
られ、少なくとも重合硬化剤によって重合硬化された状
態の高分子と液晶とを含んでいる。液晶層２は、例えば
一般的なネマチック液晶と重合硬化可能なモノマーまた
はプレポリマーとの混合系を用意し、そのモノマーまた
はプレポリマーを重合硬化することにより、前記ネマテ
ィック液晶が所望の配向状態で維持されるように形成す
る（以下これを第１の状態と呼ぶ）。

【００３９】電極３への電圧印加による液晶層２の液晶
の駆動に際し、液晶は電界により再配向されて、上記の
第１の状態から所望の第２の状態へ遷移する。上述した
ように液晶層に高分子と液晶とを含む構成とし、特に重
合硬化剤によって重合硬化された状態の高分子と液晶と
を含む構成とした場合に、駆動の際の上記第２の状態か
ら第１の状態への液晶分子の配向の回復において、配向
膜のみの規制力で液晶の配向を回復させた場合と比較し
て、上記の液晶層構成のものは格段に応答速度を向上さ
せることができる。

【００４０】これは、液晶と高分子の接触面積が広く、
液晶に対する高分子の配向規制力が強いことにより、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。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、光偏向素子がマイクロ秒オ
ーダーの高速スイッチィングが可能となることで、光利
用効率低下を抑え高品質の画像表示を可能とすることが
できる。

【００４１】上記のモノマーまたはプレポリマーとして
は、ディバイスの形成しやすさ、及び材料選択幅の広さ
の点で光硬化型のものが優れており、硬化時の条件に自
由度があり熱硬化型に比べ高速化設計に適している。光
硬化型の材料を用いることにより、ディバイスセルへの
液晶注入後光を照射するのみでディバイスを作製するこ
とができる。また光強度、硬化時間をコントロールする
ことで高速化に適した高分子構造を容易に得ることがで
きるため、熱硬化型の高分子と比較し格段の高速化が望
める。

【００４２】さらに、モノマーまたはプレポリマーによ
って形成される高分子は、屈折率の変化量を大きくする
ことや白濁防止のために、液晶性要素を部分構造として
有することが望ましい。図３は、本発明に適用可能な液
晶層のモデルを模式的に示す図で、液晶要素ｅが高分子
骨格中に存在する高分子Ｐと、液晶分子２Ｌとが配向し
た状態となっている。上記のような高分子Ｐは、高分子
骨格に液晶性の置換基（液晶性要素ｅ）が付いているた
め、高分子骨格部分も配向し、電圧をかけたときとかけ
ないときとにおける屈折率変化を大きくすることがで
き、また硬化時に白濁がない透明なディバイスを作成す
ることができる。

【００４３】また、上記のごときに光硬化型モノマーま
たはプレポリマーを光硬化させる際に、実使用時の電圧
非印加状態において定められる液晶配向方向に、電界印
加によって強制的に配向させた状態で光硬化させること
で、より配向規制力が増した高速なディバイスとするこ
とができる。すなわち、液晶の配向方向を所定の無電界
状態の方向に向かせることで、良好な光偏向を可能とす
ることができる。なお、ここで述べる電圧非印加状態と
は、液晶配向方向を変化させる閾値電圧以上の電圧を印
加していない状態を指し、全く電圧を付与しない状態の
みならず、例えば高速スイッチングのためのバイアス電
圧を印加している状態等を指す。

【００４４】上記電圧非印加状態において液晶がホモジ
ニアス配向をとる場合には、液晶の長軸（Δεが正の場
合）または短軸（Δεが負の場合）が透明基板１に平行
となるように、基板と平行に電界を印加した状態で光硬
化させることで、より配向規制力が増し高速なディバイ
スとすることができる。印加する電界強度としては、素
子駆動時に印加する電界と同程度であればよく、０.１
Ｖ／μｍ以上、望ましくは２Ｖ／μｍ以上印加するのが
好適である。液晶の長軸が基板と平行になるようにする
ことにより、駆動時の屈折率変化が大きく、かつ液晶の
回復時間をより速くすることができる。

【００４５】また、上述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としては、例え
ば図４に示すような化合物があげられるが、本発明に適
用可能な光硬化型高分子プレポリマーとしてはこれらに
限定されるものではない。また、液晶材料中における重
合硬化可能なモノマーまたはプレポリマーの含有量を１
５ｗｔ％以上とすると、後述の実施例１に示す通り所定
条件で５００μｓｅｃ.以下の応答性を確保することが
でき、光偏向素子を特に動画表示用の画像表示装置に応
用することが可能となり好ましい。

【００４６】ただし、液晶層の材料中における上記モノ
マーまたはプレポリマーの含有量を５０ｗｔ％以上とす
ると、重合後のポリマーによる液晶の動きの束縛が強く
なり、電界による屈折率変化が小さくなって十分な画素
縮小効果が得られない。モノマーまたはプレポリマーの
含有量とレンズ効果の評価結果を図５に示すように、プ
レポリマーの含有量を５０ｗｔ％以下とすることで十分
な屈折率変化を得ることができる。またモノマーまたは
プレポリマーを液晶材料に対して１５ｗｔ％以上混合す
ることで、さらに高速なディバイスが得られる（実施例
１にて後述）。

【００４７】上記の液晶層２の材料は、複屈折Δｎや誘
電異方性Δεが大きい方が好ましい。液晶層２の厚さは
透明基板１の間のスペーサ部材の厚さよって設定し、ス
ペーサ部材は光の透過を阻害することがないように、液
晶層２の周辺部にのみ設けることが好ましい。さらに、
応答速度を５００μｓｅｃ.以下に高速化するため液晶
層２の厚みは２０μｍ以下であることが必要であり、低
電圧駆動を実現するために５μｍ以下であるとさらに望
ましい。しかし、液晶層の厚みを１μｍ以下にすると、
速度は速くなるが、基板間のギャップを均一に制御する
ことが困難になり素子の製造が難しくなる。従って、液
晶層２の厚みを２０μｍ以下とすることでマイクロ秒の
高速スイッチィングが可能なディバイスを得ることがで
きる。液晶層２の厚みの評価例は実施例５にて後述す
る。

【００４８】また液晶の駆動時の電界としては、３０Ｖ
／μｍ以下である必要があり、これ以上の電界強度で駆
動した場合は、ポリマー構造が乱れ、散乱による不具合
が発生する。光偏向素子を駆動する電圧を３０Ｖ／μｍ
以下とすることで、デバイスのポリマー構造を壊れにく
くすることができる。駆動電圧とポリマー構造に関する
評価例は、実施例２にて後述する。

【００４９】以下本発明の光偏向素子の動作について説
明する。図６は、液晶セルにおける液晶の配向状態を模
式的に示す図で、無電界による非動作時の液晶配向を図
６（Ａ）に、電極への第１の電圧印加状態における液晶
配向（状態Iとする）を図６（Ｂ）に、電極への第２の
電圧印加状態における液晶配向（状態IIとする）を図６
（Ｃ）に示すものである。図６において、１は透明基
板、２Ｌは液晶分子、３は電極、１０は液晶セルであ
る。

【００５０】図６（Ａ）に示すように、無電界の状態で
は液晶分子２Ｌが透明基板１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。図６（Ａ）では、液
晶分子２Ｌの長軸方向が紙面の左右方向に一致するよう
な配向処理を想定している。上側の透明基板１には電極
３のラインがアレイ状に形成されている。この状態にお
いては、液晶分子の配向方向による屈折率の分布による
影響を受けないため液晶層中を通過する光ｌは直進す
る。なお、下側透明基板１の電極３は全面に形成されて
いるが、上側の電極３に対称なアレイ電極として構成し
てもよい。

【００５１】図６（Ｂ）の状態Iは、網掛け表示した電
極３のライン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３の該当部分では、電界によっ
て液晶分子２Ｌが透明基板１の表面に垂直に配向し、無
印加の電極３の該当部分では、液晶分子２Ｌは透明基板
１に水平に配向したままになる。このような液晶セル内
部の不均一電界による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。このため、液晶層中を通過
する光ｌは図のように偏向されることとなる。

【００５２】図７は、図６に示す液晶セルにおける屈折
率分布の切り替えについて説明するための図である。例
えば、図６に示す液晶セル１０に紙面と平行な偏光面を
持つ直線偏光を入射させる場合、液晶分子長軸が基板に
垂直に配向するに従って実効的な屈折率が小さくなる。
図６（Ｂ）に示す状態Iの電圧印加状態の場合、上記直
線偏光に対する液晶セル１０の屈折率分布は図７の実線
（状態I）に示すようになる。次に、図６（Ｃ）の状態I
Iに示すように電圧を印加する電極を切換えると、液晶
分子の配向状態も変化し、図７の破線（状態II）に示す
ような屈折率分布に変化する。このため、液晶層中を通
過する光ｌは図のように図６（Ｃ）の状態とは異なる方
向に偏向されることとなる。上の例では図１中の光路偏
向駆動手段５により電圧を印加する電極を切り換えるよ
うにしている制御を行っている。しかし、光を偏向させ
るためには、液晶層中の電界に勾配が生じるようにすれ
ば良い。したがって、アレイ状電極の隣り合う電極や複
数ライン単位で印加電圧の大きさ（絶対値）が異なるよ
うに電圧を印加するように光路偏向駆動手段５を制御す
るようにしてもよい。

【００５３】図８は、液晶ライトバルブの四つの画素か
ら出射してきた光が紙面下側から液晶セルに入射する状
態を模式的に説明するための図で、図中、１０は液晶セ
ル、１１は入射側画素、１２は入射光、１３は出射光、
１４は出射側画素である。例えば、液晶セル１０が上記
の状態Iの時、４つの入射側画素１１に第１のサブフレ
ームとしてそれぞれ（ａ）、（ｃ）、（ｅ）、（ｇ）の
状態を表示するとき、図７に示す実線の屈折率分布によ
って上記（ａ）と（ｃ）、（e）と（g）がそれぞれ縮小
される。このとき、図８に実線で示すように、出力側画
素１４の画素ピッチは一定でなくなる。

【００５４】次に第２のサブフレームの表示タイミング
に合わせて、図６（Ｃ）に示す電圧を印加する電極を切
換えると、屈折率分布は図７に示す状態IIのように切り
換わる。ここで、第２のサブフレームとして（ｂ）
（ｄ）（ｆ）（ｈ）の状態を表示すると、図８に破線で
示した出射側画素１４の位置に縮小された画素が移動す
る。すなわち、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８つの画素となる。以下に本発明の光偏向素子を具体
化して作成した実施例について説明する。

【００５５】（実施例１）液晶マイクロレンズセルは、
図２に示したクロムの櫛形電極アレイと対向電極として
ＩＴＯのベタ電極を用いた。クロムの電極幅は３μｍ、
ピッチは１０μｍで電極本数は１０００本とした。配向
膜は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。セ
ルギャップを調製するため、ＵＶ硬化接着剤に５μｍの
真絲球を混合し、塗布ロボットにより電極アレイにかか
らないように塗布した。両透明基板をラビング方向が１
８０度（液晶の配向がホモジニアスとなるように）とな
るように重ねて張り合わせ、ＵＶ硬化接着剤を硬化させ
た。

【００５６】液晶層として、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。上記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としては、図
４の（Ａ），（Ｄ）及び（Ｇ）の混合物を用い、それぞ
れの割合をＡ：Ｄ：Ｇ＝４８：４８：４とした。また、
光重合開始剤（ＩＲＧ−６５１、チバガイギー社）を上
記重合性の混合液晶に対し１ｗｔ％の割合で混合した。
上記プレポリマーに対し、２０ｍＷ／ｃｍ²の強度の紫
外線を１分間室温無電界で照射して高分子化した。プレ
ポリマーは０〜２０％の間で変化させてそれぞれ評価し
た。

【００５７】図９は、レーザ回折光によって液晶マイク
ロレンズの応答速度を測定するための測定装置の概略構
成を示す図で、図中、２０は液晶マイクロレンズ、２１
は集光レンズ、２２は光ダイオード、２３はオシロスコ
ープ、Ｌはレーザ光である。液晶マイクロレンズ２０の
応答速度は、液晶マイクロレンズ２０の櫛形電極（図
２）に６３３ｎｍの波長のレーザ光Ｌを照射し、屈折率
の周期的な変調（レンズ効果）により現れる回折光を集
光レンズ２１で集光し、その一部を光ダイオード２２に
より受光し、電圧に変換してその電圧変化をオシロスコ
ープ２３で観測することで応答速度を決定した。すなわ
ち、印加電圧をスイッチィングして光路を偏向させると
きに瞬間回折光強度が小さくなるため、回折光強度が１
００％からまた回復し９０％まで変化する速度を応答速
度とした。

【００５８】図１０は、液晶層の材料における上記モノ
マーまたはプレポリマーの含有量を変えたときの応答速
度の電圧依存性を示す図である。モノマーまたはプレポ
リマーの含有量が５％までは応答速度は０％の時と変わ
らないが、上記含有量が１０％以上でμ秒オーダーの応
答速度を示し、含有量１５％で５００μｓｅｃ.を切
り、動画表示に十分耐えられる応答速度が得られてい
る。この結果により、上記本発明による光偏向素子が応
答速度の点で極めて有効であることが確認された。

【００５９】（実施例２）実施例１において作成した液
晶マイクロレンズのセルを１０〜５０Ｖ／μｍで駆動
し、顕微鏡で観察した。その結果を図１１に示す。図１
１に示すように、３０Ｖ／μｍより大きな電界ではポリ
マー構造が乱れ、散乱が発生していることが分かった。
これにより、光偏向素子を駆動する電圧を３０Ｖ／μｍ
以下に設定する光偏向素子動作方法が極めて有効である
ことが確認された。

【００６０】（実施例３）実施例１において、上記液晶
層の材料における光硬化型プレポリマーの含有量を１５
％に固定し、光照射する際に、図２の櫛形電極Ａ，Ｂに
対向基板に対して平行に２Ｖ／μｍの電界をかけながら
高分子化した。実施例１に記載の方法で応答速度を測定
したところ、１００μｓｅｃ.（測定限界）以下の高速
応答を示し、電界を印加しない場合（３５０μｓｅ
ｃ.）に比較してより高速化をはかることができた。こ
れによって、光硬化する際に、実使用時の電圧非印加状
態において定められる液晶配向方向であるところの、基
板と平行に電界をかけた状態で光硬化させる光偏向素子
作製方法が極めて有効であることが確認された。

【００６１】（実施例４）図１２は、本発明による画像
表示装置の一実施例を説明するための図で、図中、３１
は光源、３２は照明装置、３３は画像表示素子、３４は
光路偏向素子、３５は投射レンズ、３６はスクリーン、
３７は光源駆動手段、３８は表示駆動手段、３９は光路
偏向駆動手段、４０は画像表示制御回路である。光路偏
向素子３４は後述の液晶マイクロレンズよりなり、該光
偏向素子３４と、表示駆動手段３８に同期して該光偏向
素子の電極アレイへの電圧印加状態を変化させる光路偏
向駆動手段３９とにより光路偏向手段が構成される。

【００６２】画像表示素子３３としてはＴＦＴ液晶パネ
ルによる液晶ライトバルブを用いた。該液晶パネルにお
ける画素ピッチは縦横ともに約１０μｍである。また光
源３１としてＲＧＢ三色のＬＥＤ光源を用い、上記の一
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、フィールドシーケンシャル方式を採用し
た。画像表示のフレーム周波数が６０Ｈｚ、１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１８０Ｈｚで切換えた。液晶パネルの各色の画像表示
タイミングに合わせて、対応した色のＬＥＤ光源をＯＮ
／ＯＦＦすることで、観察者にはフルカラー画像が見え
る。

【００６３】実施例１で作成したプレポリマーの含有量
が２０％の液晶マイクロレンズを光偏向素子３４に用い
て、上記液晶ライトバルブによる画像表示素子３３の直
後に設置し、画素位置と透明電極ラインの位置合わせを
調整し、カラー動画表示の観察実験を行った。画像表示
素子３３のサブフィールド画像信号に同期して液晶セル
の電極ラインへの印加電圧の駆動周波数を切り換えて図
８に示すような画素の切り替えを行った。液晶マイクロ
レンズの出射側に薄い拡散層を有する拡散板を合わせ
て、出射面での拡散光を拡大観察したところ、横方向の
画素密度が２倍の高精細な動画像が得られた。

【００６４】図１２においては、光路を紙面の左右方向
（即ち、画面の水平方向）に偏向させる第１の液晶マク
ロレンズ３４ａが光路の上流側に配置され、紙面の上下
方向（即ち、画面の垂直方向）に偏向させる第２の液晶
マイクロレンズ３４ｂが光路の下流側に配置されてお
り、更に、第１及び第２の液晶マイクロレンズ３４ａ，
３４ｂの間に、入射する直線偏光の偏光面を回転させる
偏光回転手段３４ｃが配置されている。

【００６５】なお、第１及び第２の液晶マクロレンズ３
４ａ，３４ｂによる偏向方向は、二次元的に配列されて
いる画像表示素子３３の画素配列の二方向のそれぞれに
一致するように配設される。即ち、一般的には、画像表
示素子３３の画素配列の方向は、縦横二方向に互いに直
交させて配列されているので、図１２に示すように、第
１及び第２の光路偏向手段３４ａ，３４ｃの作用方向即
ち光路偏向方向も互いに直交するように、それぞれの透
明電極アレイの方向や液晶層の配向処理の方向が設定さ
れることになる。

【００６６】偏光面回転手段３４ｃにおいて、第１の液
晶マイクロレンズ３４ａからの出射光の直線偏光方向
を、第２の液晶マイクロレンズ３４ｂの光路偏向方向と
一致させるまで（本実施形態においては、９０度）回転
させてから、第２の液晶マイクロレンズ３４ｂに入射さ
せる。

【００６７】（実施例５）実施例１において、プレポリ
マーの含有量を２０％に固定し、ＵＶ硬化接着剤内の５
μｍの真絲球に変え、マイラーフィルム（帝人デュポン
フィルム製）を基板間の光を遮らない位置にはさむこと
でギャップ制御を行った。実施例１の方法で応答速度を
測定したところ、応答速度は液晶層の厚みの増加に従っ
て遅くなり、図１３に示すとおり２０μｍよりも厚いも
のは５００μｓｅｃ.以上を要した。これにより、液晶
層の厚みが２０μｍ以下の場合に極めて有用であること
が確認された。

【００６８】（実施例６）２枚の透明基板に配向膜ＡＬ
３０４６−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。セルギャッ
プを調製するため、ＵＶ硬化接着剤に５μｍの真絲球を
混合し、塗布ロボットにより電極アレイにかからないよ
うに塗布した。両透明基板をラビング方向が１８０度
（液晶の配向がホモジニアスとなるように）となるよう
に重ね、該ＵＶ硬化接着剤を硬化させて張り合わせた。
液晶は光硬化高分子のプレポリマーをネマティック液晶
（メルク社、ＺＬＩ−２４７１）と混合して毛細管法に
よりセル中に注入した。

【００６９】サンプル１：プレポリマーとして液晶性骨
格を部分構造として有す光硬化型高分子のプレポリマー
（図４のＡ、Ｄ及びＧの混合物で、それぞれの割合が
Ａ：Ｄ：Ｇ＝４８：４８：４）を用い、この中に、光重
合開始剤（ＩＲＧ−６５１、チバガイギー社）を上記プ
レポリマーに対し１ｗｔ％混合した。そして２０ｍＷ／
ｃｍ²の強度の紫外線を１分間室温無電界で照射してプ
レポリマーを高分子化した。このセルをサンプル１とす
る。

【００７０】サンプル２：上記光硬化高分子のプレポリ
マーとして液晶骨格を持たない通常の光硬化型高分子で
あるＯＰＭ５５（ＡＤＥＬＬ社製）を用い、このプレポ
リマーが液晶層材料の２０％となるように混合し、上記
サンプル１と同様に高分子化した。得られたセルをサン
プル２とする。上記サンプル１と２の透過率を測定した
ところサンプル１は９０％であったがサンプル２は６０
％となり、光が散乱していることがわかった。これによ
り、重合硬化された高分子が液晶性骨格を部分構造とし
て有する光硬化型高分子であることが有効であることが
示された。

【００７１】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の光偏向素子によれば、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、光偏向素
子がマイクロ秒オーダーの高速スイッチィングが可能と
なることで、光利用効率低下を抑え高品質の画像表示を
可能とすることができる光偏向素子を提供することがで
きる。また、液晶層材料として、高分子骨格に液晶性骨
格を付加した高分子液晶を用いることにより、屈折率変
化を大きくして光偏向量を大きくすることができるとと
もに、応答速度を格段に高速化するができる。また、上
記の光偏向素子を用いることにより、光利用効率低下を
抑え高品質の画像表示を可能とする画像表示装置を提供
することができる。

【００７２】さらに本発明によれば、上記の光偏向素子
を用いることにより、光利用効率が高く、より鮮明な画
像を得ることができるビデオカメラを提供できる。さら
に本発明によれば、上記の光偏向素子を用いることによ
り、無偏光の光を操作可能であって信頼性の高いスイッ
チングを行うことができるスイッチング装置を提供する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の光偏向素子の概略構成を説明するた
めの図である。

【図２】 本発明の光偏向素子の電極として適用される
櫛型電極アレイの構成例を示す概略図である。

【図３】 本発明に適用可能な液晶層のモデルを模式的
に示す図である。

【図４】 本発明に適用可能な光硬化型高分子プレポリ
マーの例を示す図である。

【図５】 モノマーまたはプレポリマーの含有量とレン
ズ効果の評価結果を示す表である。

【図６】 液晶セルにおける液晶の配向状態を模式的に
示す図である。

【図７】 図６に示す液晶セルにおける屈折率分布の切
り替えについて説明するための図である。

【図８】 液晶ライトバルブの四つの画素から出射して
きた光が紙面下側から液晶セルに入射する状態を模式的
に説明するための図である。

【図９】 レーザ回折光によって液晶マイクロレンズの
応答速度を測定するための測定装置の概略構成を示す図
である。

【図１０】 液晶層の材料における上記モノマーまたは
プレポリマーの含有量を変えたときの応答速度の電圧依
存性を示す図である。

【図１１】 液晶マイクロレンズのセルを１０〜５０Ｖ
／μｍで駆動したときの観察結果を示す表である。

【図１２】 本発明による画像表示装置の一実施例を説
明するための図である。

【図１３】 液晶層の厚みと応答速度の評価結果を示す
表である。

【符号の説明】

１…透明基板、２…液晶層、２Ｌ…液晶分子、３…電極
（櫛形電極アレイ）、４…配向膜、５…光路偏向駆動手
段、１０…液晶セル、１１…入射側画素、１２…入射
光、１３…出射光、１４…出射側画素、２０…液晶マイ
クロレンズ、２１…集光レンズ、２２…光ダイオード、
２３…オシロスコープ、３１…光源、３２…照明装置、
３３…画像表示素子、３４…光路偏向素子、３４ａ…第
１の液晶マクロレンズ、３４ｂ…第２の液晶マクロレン
ズ、３４ｃ…偏光回転手段、３５…投射レンズ、３６…
スクリーン、３７…光源駆動手段、３８…表示駆動手
段、３９…光路偏向駆動手段、４０…画像表示制御回
路、Ｌ…レーザ光、２Ｌ…液晶分子。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ０２Ｆ 1/13 ５０５ Ｇ０２Ｆ 1/13 ５０５ ２Ｈ０９２ 1/133 ５０５ 1/133 ５０５ ２Ｈ０９３ ５７０ ５７０ 1/1334 1/1334 1/1335 ５１０ 1/1335 ５１０ 1/1337 1/1337 Ｇ０３Ｂ 21/00 Ｇ０３Ｂ 21/00 Ｅ (72)発明者 松木 ゆみ 東京都大田区中馬込１丁目３番６号 株式 会社リコー内 (72)発明者 杉本 浩之 東京都大田区中馬込１丁目３番６号 株式 会社リコー内 (72)発明者 鴇田 才明 東京都大田区中馬込１丁目３番６号 株式 会社リコー内 (72)発明者 滝口 康之 東京都大田区中馬込１丁目３番６号 株式 会社リコー内 Ｆターム(参考） 2H049 AA02 AA12 AA41 AA45 AA60 AA61 2H088 EA42 HA02 HA03 HA06 HA25 HA28 2H089 HA04 HA10 JA01 JA04 TA02 TA04 TA07 TA11 2H090 LA01 LA04 LA14 MA02 MA07 MB14 2H091 FA07X FA29X FD06 FD25 2H092 GA14 PA02 PA06 PA07 PA11 PA13 QA15 RA03 RA10 2H093 NA79 NC90 NE03 NE04 NE06 NF11

Claims (21)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 対向配置される二枚の基板と、該基板間
   に封入される液晶分子と高分子を含む液晶層と、各基板
   上に設けられた電極と、前記液晶層と前記基板の間に設
   けられた配向膜と、前記電極に印加する電圧を制御する
   電圧制御手段とを備え、少なくとも一方の基板に設けら
   れた電極は、該電極のラインがアレイ上にそれぞれ間隔
   をあけて形成されたアレイ状電極であり、前記電圧制御
   手段は、前記アレイ状電極の隣り合う電極に印加する電
   圧値を異なるように電圧を印加することを特徴とする液
   晶素子。
2. 【請求項２】 入射光の光路を偏向可能な機能を有し、
   画像表示装置に適用されて用いられる光偏向素子であっ
   て、画像情報に従って光を制御可能な複数の画素が二次
   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装置と、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、前記光路偏向素子を用いて各画素か
   らの出射光の光路を偏向する光路偏向手段とを備えて前
   記サブフィールド毎の光路の偏向状態に応じて表示位置
   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
   画像表示素子のみかけ上の画素数を増倍して表示する画
   像表示装置に適用される光偏向素子において、該光偏向
   素子は、対向配置される二枚の基板と、少なくとも一方
   の該基板上に画素ピッチに対応して形成した電極アレイ
   と、該基板間に封入される高分子及び液晶を含む液晶層
   とを有し、前記電極アレイによる前記液晶層への電界を
   制御することにより入射光の光路偏向を行うことを特徴
   とする光偏向素子。
3. 【請求項３】 請求項２に記載の光偏向素子において、
   前記液晶層に含まれる高分子は、重合硬化剤によって重
   合硬化された高分子であることを特徴とする光偏向素
   子。
4. 【請求項４】 請求項３に記載の光偏向素子において、
   前記重合硬化剤は、光硬化型であることを特徴とする光
   偏向素子。
5. 【請求項５】 請求項３または４に記載の光偏向素子に
   おいて、前記重合硬化された高分子は、液晶性骨格を部
   分構造として有する光硬化型高分子であることを特徴と
   する光偏向素子。
6. 【請求項６】 請求項４または５に記載の光偏向素子に
   おいて、実使用時の電圧非印加状態において定められる
   液晶配向方向に強制的に液晶を配向せしめるように電界
   を印加した状態で、前記高分子を光硬化させて作成した
   ことを特徴とする光偏向素子。
7. 【請求項７】 請求項６に記載の光偏向素子において、
   前記実使用時の電圧非印加状態において定められる液晶
   配向方向は、前記基板に平行な方向であることを特徴と
   する光偏向素子。
8. 【請求項８】 請求項３ないし７のいずれか１に記載の
   光偏向素子において、前記高分子を得るために重合硬化
   させるモノマーまたはプレポリマーの前記液晶層の構成
   材料に対する混合比が、１５ｗｔ％以上５０ｗｔ％以下
   の範囲であることを特徴とする光偏向素子。
9. 【請求項９】 請求項２ないし８のいずれか１に記載の
   光偏向素子において、前記液晶層の厚みは、２０μｍ以
   下であることを特徴とする光偏向素子。
10. 【請求項１０】 請求項２ないし９のいずれか１に記載
    の光偏向素子において、該光偏向素子は、前記液晶層の
    液晶分子を駆動する駆動手段を有し、該駆動手段は、該
    液晶分子の駆動電圧が３０Ｖ／μｍ以下であることを特
    徴とする光偏向素子。
11. 【請求項１１】 画像情報に従って光を制御可能な複数
    の画素が二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装置
    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を用いた光路偏向手段とを
    有し、サブフィールド毎の光路の偏向状態に応じて表示
    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、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、前記光路偏向手段は、請求項
    １ないし１０のいずれか１に記載の光偏向素子と、前記
    表示駆動手段に同期して該光偏向素子が有する電極アレ
    イへの電圧印加状態を変化させる光路偏向駆動手段とを
    有することを特徴とする画像表示装置。
12. 【請求項１２】 請求項１１に記載の画像表示装置にお
    いて、前記光路偏向手段は、前記画像表示素子画素の二
    次元的な配列方向に対して、前記画素の第一の画素配列
    方向に沿って、入射されてくる前記画像パターンの光路
    の偏向、及び／または、該画像パターンの集光される焦
    点位置の移動が可能な請求項１ないし１０のいずれか１
    に記載の第一の光偏向素子と、前記画素の第二の画素配
    列方向に沿って、前記第一の光偏向素子を介して入射さ
    れてくる前記画像パターンの光路の偏向、及び／また
    は、該画像パターンの集光される焦点位置の移動が可能
    な請求項１ないし１０のいずれか１に記載の光偏向素子
    とを有し、更には、直線偏光の偏光面の方向を、前記第
    一の画素配列方向から前記第二の画素配列方向に回転さ
    せることができる偏光面回転手段が、前記第一の光偏向
    素子と第二の光偏向素子との間に配置されていることを
    特徴とする画像表示装置。
13. 【請求項１３】 入射光の光路を偏向可能な機能を有
    し、画像表示装置に適用されて用いられる光路偏向素子
    の製造方法であって、画像情報に従って光を制御可能な
    複数の画素が二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装
    置と、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、前記光路偏向素子
    を用いて各画素からの出射光の光路を偏向する光路偏向
    手段とを備えて前記サブフィールド毎の光路の偏向状態
    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適用される光偏向素子の
    製造方法において、該光偏向素子は、対向配置される二
    枚の基板を用意し、少なくとも一方の該基板上に画素ピ
    ッチに対応して電極アレイを形成し、高分子と液晶とを
    含む液晶層とを前記基板間に封入することにより製造す
    ることを特徴とする光偏向素子の製造方法。
14. 【請求項１４】 請求項１３に記載の光偏向素子の製造
    方法において、前記液晶層に含まれる高分子は、重合硬
    化剤によって重合硬化した高分子とすることを特徴とす
    る光偏向素子の製造方法。
15. 【請求項１５】 請求項１４に記載の光偏向素子の製造
    方法において、前記重合硬化剤として、光硬化型の重合
    硬化剤を用いることを特徴とする光偏向素子の製造方
    法。
16. 【請求項１６】 請求項１４または１５に記載の光偏向
    素子の製造方法において、前記高分子として、液晶性骨
    格を部分構造として有する光硬化型高分子を用いること
    を特徴とする光偏向素子の製造方法。
17. 【請求項１７】 請求項１５または１６に記載の光偏向
    素子の製造方法において、実使用時の電圧非印加状態に
    おいて定められる液晶配向方向に強制的に液晶を配向せ
    しめるように電界を印加した状態で、前記高分子を光硬
    化させることを特徴とする光偏向素子の製造方法。
18. 【請求項１８】 請求項１７に記載の光偏向素子の製造
    方法において、前記実使用時の電圧非印加状態において
    定められる液晶配向方向は、前記基板に平行な方向であ
    ることを特徴とする光偏向素子の製造方法。
19. 【請求項１９】 請求項１４ないし１８のいずれか１に
    記載の光偏向素子の製造方法において、前記高分子を得
    るために重合硬化させるモノマーまたはプレポリマーの
    前記液晶層の構成材料に対する混合比を、１５ｗｔ％以
    上５０ｗｔ％以下の範囲とすることを特徴とする光偏向
    素子の製造方法。
20. 【請求項２０】 請求項１３ないし１９のいずれか１に
    記載の光偏向素子の製造方法において、前記液晶層の厚
    みを、２０μｍ以下とすることを特徴とする光偏向素子
    の製造方法。
21. 【請求項２１】 請求項２ないし１０のいずれか１に記
    載の光偏向素子の液晶分子を駆動するための光偏向素子
    の駆動方法において、前記液晶層の液晶分子を駆動する
    駆動手段における駆動電圧を３０Ｖ／μｍ以下とするこ
    とを特徴とする光偏向素子の駆動方法。