JPH0736013A

JPH0736013A - ウォブリング用位相制御素子の製造方法

Info

Publication number: JPH0736013A
Application number: JP20175293A
Authority: JP
Inventors: Nobue Kataoka; 延江片岡; Keiichi Nito; 敬一仁藤; Akio Yasuda; 章夫安田; Eriko Matsui; 恵理子松居; Hidehiko Takanashi; 英彦高梨; Fumitomo Hide; 史朝秀; Eiho You; 映保楊
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1993-07-22
Filing date: 1993-07-22
Publication date: 1995-02-07

Abstract

(57)【要約】【構成】光学的に透明な基体20、21上に光学的に透明
な電極13、14を形成する工程と；この電極上に配向膜2
2、23を形成する工程と、この配向膜の形成前にイオン
の混入を防止する第１の処置を施す工程と；前記配向膜
の形成後に複数の前記基体を前記対向膜の側で対向さ
せ、一定の間隙を置いて互いに接着する工程と；前記間
隙内に液晶15を注入する工程と；この液晶の注入前にイ
オンの混入を防止する第２の処置を施す工程と；前記液
晶の注入後に少なくとも液晶注入口を封止する工程と；
を有する、ウォブリング用位相制御素子３の製造方法。【効果】ウォブリング用の液晶位相制御素子を確実に
して容易に作製することができる。しかも、上記の第１
の処置と第２の処置によって、液晶素子の作製プロセス
のうち特にイオンの混入が生じ易い段階でのイオンの混
入を十分に防止することができるため、得られた素子は
良好なメモリ性及びコントラストを示し、かつ応答性が
大幅に向上する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、液晶、プラズマ、ＥＬ
（エレクトロルミネッセンス）等の如く画素が離散的な
ディスプレイや、撮像画素が離散的なＣＣＤ（電荷結合
素子）により代表される固体撮像素子等のウォブリング
（絵素ずらし）に好適な位相制御素子の製造方法に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】液晶、プラズマ、ＥＬ等の如くモザイク
状、ドット状等の離散的な画素配列を持った表示素子に
対して、ＮＴＳＣ方式等で線順次走査の画素表示を行う
際、本来アナログ信号であるべき輝度信号が粗くサンプ
リングされて水平方向の位置情報が欠落してしまう。ま
た、垂直方向の画素分解能が走査線数だけ実装できない
場合、走査線の情報を欠落するか、あるいは同一画素上
に上書きするために、輝度信号等の位置分解能（即ち、
ディスプレイの解像度）を低下させていた。

【０００３】例えば、ＮＴＳＣ方式で駆動するＴＦＴ(T
hin-Film-Transistor)−ＴＮ(Twisted Nematic）の液晶
ビューファインダーにおいて、ＮＴＳＣ方式では、１フ
レーム（つまり、ビューファインダーが表示する一枚の
絵）は、偶数本目の走査線と奇数本目の走査線からそれ
ぞれ成る二つのフィールドで形成され、フレーム周波数
は30Hz（つまり、フィールド周波数は60Hz）である。現
状のＴＦＴビューファインダーは、ＮＴＳＣ方式の走査
線数 525本を実装できないため、奇数フィールドと偶数
フィールドを同一画素に書き込む等の方法をとってい
る。このため、垂直分解能がＮＴＳＣ方式の原理よりも
低下しているのが現状である。

【０００４】また、画素サイズが大きく、さらにブラッ
クマトリックス等の非表示画素部分のつなぎ目の存在に
より、離散的画素配列のモザイク状の画面が目立ち、画
面の質感を低下させていた。

【０００５】上記の現象は、ＣＣＤによる撮像において
も同様に生じる。即ち、ＣＣＤを構成している撮像画素
が離散的なために、被写体の画像情報が構成画素ピッチ
でサンプリングされてしまうため、水平及び垂直の空間
分解能を低下させていた。

【０００６】そこで、ウォブリング技術を採用して、絵
素ずらし素子を導入し、奇数フィールドと偶数フィール
ドの画像を空間的にずらすことにより、垂直分解能を向
上させる方法が提案されている。これは、水平方向にも
適用され、水平分解能の向上も可能である。

【０００７】こうした絵素ずらし素子は、液晶素子が位
相制御素子として用いられることが知られている。即
ち、この液晶素子を水晶板等の複屈折媒体と組み合わせ
て、ウォブリングされるべき表示素子等の光路中に配
し、印加電圧の切り換えによって液晶素子への入射光の
位相を変調して偏光面を回転させ、この回転の有無によ
って液晶素子からの出射光を複屈折媒体の複屈折効果で
光軸を選択的に所定方向（ウォブリング方向）へずらす
ようにしている。

【０００８】

【発明に至る経過】ところが、上記したウォブリング用
の位相制御素子については、目的とするウォブリング効
果を得る上で、これまでの作製プロセスは必ずしも適切
なものではなく、再現性良くかつ容易に素子を作製でき
る方法が望まれていた。

【０００９】しかも、これまでの作製プロセスでは、途
中の段階で特に人手が介入する場合にＮａＣｌ等による
イオンが混入し易いことが判明した。例えば、液晶配向
膜としてポリイミドをスピンコートで形成する際、ポリ
イミド原料（ポリアミック酸等）をフィルタに通すのに
用いられる注入器（注射器）がポリプロピレンからなっ
ていてその摺り合わせ部分にグリースが付着されている
ため、このグリースからポリイミド原料中にイオンが混
入することがある。

【００１０】このようなイオンの混入は、上記以外の段
階でも発生することがあり、次の如き問題を引き起こす
ことが分かった。即ち、液晶セル中に混入したイオンに
よって、使用する液晶のメモリ性が悪くなり、コントラ
ストが低下すること、電界を印加したときにイオンの分
極により反電界が発生し、有効に電界が作用せず、応答
性能が劣化すること等を回避することができない。これ
は、ウォブリング用としては致命的な欠陥となることが
あり、これまではその有効な対策が講じられてはいない
のが実情である。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、ウォ
ブリング用の液晶位相制御素子を再現性よくかつ容易に
作製し、イオンの混入を効果的に防止すること等によっ
て常に良品を提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】即ち、本発明は、光学的
に透明な基体上に光学的に透明な電極を形成する工程
と；この電極上に配向膜を形成する工程と、この配向膜
の形成前にイオンの混入を防止する第１の処置を施す工
程と；前記配向膜の形成後に複数の前記基体を前記対向
膜の側で対向させ、一定の間隙を置いて互いに接着する
工程と；前記間隙内に液晶を注入する工程と；この液晶
の注入前にイオンの混入を防止する第２の処置を施す工
程と；前記液晶の注入後に少なくとも液晶注入口を封止
する工程と；を有する、ウォブリング用位相制御素子の
製造方法に係るものである。

【００１３】本発明の製造方法によれば、上記の各工程
の組み合わせにより、ウォブリング用の液晶位相制御素
子を確実にして容易に作製することができる。しかも、
上記の第１の処置と第２の処置によって、液晶素子の作
製プロセスのうち特にイオンの混入が生じ易い段階での
イオンの混入を十分に防止することができるため、得ら
れた素子は良好なメモリ性及びコントラストを示し、か
つ応答性が大幅に向上することが分かった。

【００１４】本発明の製造方法においては、更に、上記
の液晶注入口の封止後に、液晶の電界処理後及び／又は
電界処理中に位相差又は可視分光スペクトルを測定する
ことが望ましい。即ち、この測定によって、位相制御素
子をウォブリング用として出荷する以前に、その性能に
不可欠な位相差又は可視分光スペクトル（透過率変化）
が仕様条件に適合しているか否かをチェックし、作製さ
れた素子の中に規定外の素子が存在している場合はこれ
を除き、良品のみを確実に提供することができるのであ
る。従って、ウォブリング素子の組み立てを含む出荷後
の工程の歩留りが向上し、また、不良品の発生原因を解
析して素子の作製条件にフィードバックすることもでき
る。

【００１５】本発明の製造方法において、イオンの混入
を防止する上記の第１の処置として、配向膜がポリイミ
ドであるときには、ポリイミド原料（ポリアミック酸
等）をスピンコーティングに供する前にフィルタに供給
するための原料注入器をガラス製とすれば、既述した如
きグリースの使用は不要となり、原料がイオンで汚染さ
れることはない。

【００１６】また、イオンの混入を防止する上記の第１
の処置として、配向膜が酸化シリコン蒸着膜（例えばＳ
ｉＯ斜方蒸着膜）であるときには、蒸着源収容器（例え
ばタンタル製ボート）を加熱処理及び／又は洗浄処理す
ることにより、容器から蒸着源（従って、配向膜）への
イオンの混入を効果的に防止できる。

【００１７】イオンの混入を防止する上記の第１の処置
として、更に、電極の形成前に基体の洗浄を十分に行う
ことも望ましい。

【００１８】また、イオンの混入を防止する上記の第２
の処置としては、液晶注入前に用いる液晶供給手段（例
えばステンレス製の注入針）を毎回交換することによっ
て、針に付着して残った液晶にイオンが付着しても、こ
うした針は新しい針と交換され、この新しい針が液晶の
注入に使用されるために、イオンの混入しない液晶を常
に供給することができる。

【００１９】本発明において、上記の液晶として種々の
ものが使用可能である。その中でも、応答速度が速くて
ウォブリング用として好適である強誘電性液晶と反強誘
電性液晶と電傾効果を示すスメクチック液晶とから選ば
れた少なくとも１種からなる液晶を用いるのが望まし
い。

【００２０】こうした液晶は、電界の作用に対して液晶
ダイレクタの方向が変化し易く、応答速度が非常に速い
（例えば、立ち上がり及び立ち下がり時間ともにμsec
オーダー〜数msecであって、ツイストネマチック液晶の
特に立ち下がり時間に比べてはるかに速い）ので、ビデ
オレートでの駆動が十分可能となる。それだけに、この
液晶を用いる場合、既述したイオンの混入による応答速
度の低下等は、液晶の特長を損なうことになるため、本
発明によるイオンの混入防止処置が極めて有効となる。

【００２１】なお、本発明の製造方法で作製される位相
制御素子は、水晶板等の複屈折媒体と組み合わされてウ
ォブリング（絵素ずらし）素子を構成するものである。
このウォブリング素子により高解像度化されるべき素子
としては、表示素子又は撮像素子等の光学素子がある
が、これは、離散的画素から構成されるツイストネマチ
ック液晶、強誘電性液晶又は反強誘電性液晶等の液晶表
示素子、発光ダイオード等の自発光型表示素子又はＣＣ
Ｄ等であってよい。

【００２２】

【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。

【００２３】図１は、ウォブリング用の位相制御素子
（液晶セル）の製造工程における基本的なプロセスフロ
ーを示し、図２は、そのプロセスフローをより具体的に
示すものである。以下に、本発明に基づくこの液晶セル
の製造工程を詳細に説明する。

【００２４】１．ガラス基板とその洗浄コーニング７０５９基板（コーニング社製）をクリーン
ルーム内で三槽式超音波洗浄機（サン電子株式会社製）
を用いて下記のように洗浄及び乾燥処理する。第１槽：アルカリ洗剤（スキャット×２０）を水温45℃
にして揺動させながら、超音波洗浄を３分間行う。第２槽：純水シャワーで揺動させながら、３分間の超音
波すすぎを３回行い、アルカリ洗剤を流し落とす。第３槽：水温80℃の純水に１分間つけて、エレベーター
機構により徐々に引上げ、乾燥を行う。

【００２５】そして、この洗浄後、さらにＵＶドライス
トリッパークリーナー（サムコインターナショナル研究
所株式会社製）で室温で10分間、ＵＶオゾン洗浄を行
う。

【００２６】この基板洗浄によって、基板に付着してい
たＮａＣｌ等によるイオンを十分に除去することはでき
る。しかし、以後のプロセスにおいて、特に人手が介入
する工程においてイオンが混入しがちであるので、これ
の対策を講じる必要がある。

【００２７】２．透明電極の形成次いで、このガラス基板の片面に、スパッタ法により透
明ＩＴＯ層（インジウムにスズをドープしたIndium tin
oxideからなる透明導電膜）を形成し、フォトリソグラ
フィ法により所定の透明電極にパターニングを行う。こ
のパターニングの一般的な手順（Ａ）〜（Ｊ）を以下に
示す。

【００２８】（Ａ）ＩＴＯスパッタ（Ｂ）レジストスピンコート（Ｃ）プリベーク（Ｄ）ポストベーク（Ｅ）露光（Ｆ）エッチング（Ｇ）ＩＴＯエッチング（Ｈ）洗浄（Ｉ）レジスト膜剥離（Ｊ）洗浄

【００２９】３．液晶配向膜の形成とイオンの混入防止
処置このようにして40nm厚の透明ＩＴＯ膜（面抵抗 100Ω/c
m²）を形成した基板に、以下に示す方法で配向膜（ポリ
イミド膜又はＳｉＯ斜方蒸着膜）を形成する。

【００３０】ポリイミド膜（ＪＡＬＳ２１４又はＪＡＬ
Ｓ２４６）：液晶配向膜として、20〜100nm 厚にポリイ
ミド（ＪＡＬＳ２１４又はＪＡＬＳ２４６：日本合成ゴ
ム株式会社製、濃度 1.5wt％）をスピンナー（協栄セミ
コンダクター株式会社製）で塗布する。この時のスピン
コートは、初め 1000rpm、10秒、次に 3000rpm、30秒の
条件で行い、その後、空気中で 180℃、20分のアニール
処理を行い、溶媒を除去する。

【００３１】ポリイミド膜（オプトマーＡＬ−１５２
４）：液晶配向膜として、20〜100nm 厚にポリアミック
酸（オプトマーＡＬ−１５２４：日本合成ゴム株式会社
製、濃度12wt％）をスピンナー（協栄セミコンダクター
株式会社製）で塗布する。この際、スピンコートは、初
め 1000rpm、４秒、次に 3500rpm、30秒の条件で行い、
その後、空気中で50℃、20分、更に 180℃、 120分の熱
処理を行い、イミド化させる。

【００３２】上記したポリイミド膜を基板に形成する際
は、クリーンルーム内で温度20〜28℃、湿度45％以下の
条件で行うと、ポリイミドが基板にむらなくスピンコー
トされる。

【００３３】そして、重要なことは、上記のポリイミド
膜のスピンコートに際し、その原料であるポリイミド又
はポリアミック酸をフィルタに通してからコーティング
に供するが、そのフィルタに原料を注入するために用い
る注入器（ここでは注射器）をガラス製にしていること
である。即ち、このガラス製の注入器は、既述したポリ
プロピレン製のものとは違ってグリースの使用は不要で
ある等、ＮａＣｌの如きイオンの混入は可能な限り防ぐ
ことができるものである。

【００３４】このようにして、イオンの混入を防止した
状態でポリイミド膜をスピンコートにより製膜した後、
液晶分子を一定方向に配向させるためにポリイミド膜の
ラビング処理を行う。

【００３５】この場合、図３に示すように、支持台107
上で上下に位置調整可能なローラー100 に、バフ材101
としてベンベルグＣＦやレーヨンを巻付け、一列状に配
した複数のガラス基板20を基準線105 から望ましくはδ
＝22.5°傾けて真空チャックし、基板20の押し込み量
0.1〜0.2mm 、ステージ104 の移動速度150mm/分、ロー
ラー100 の回転速度 95rpmの条件で２回ラビングを行
う。なお、基板20を固定した回転台102 は、ポンプ103
を駆動源としてローラー100 に対し案内レール（図示せ
ず）上で往復動可能なステージ104 上に設けられてい
る。

【００３６】このようなラビングによって、基板20上の
配向膜22は、図４に110 で示す方向（即ち、Ｙ方向に対
しδ＝22.5度をなして）配向処理される。他方、同様の
処理を基板20に対向させる他方の基板21（図６参照）上
のポリイミド配向膜23にも行うと（但し、図５のように
基準線105 に対して上記とは反対側に角度δだけ傾け
る。）、配向処理方向110'はＹ方向に対しδ＝22.5度を
なし、上記の配向処理方向110 とはＸ方向に関して鏡像
関係となっている。

【００３７】なお、こうした角度δをδ＝22.5度（許容
範囲としては、22.5度±５度、即ち、17.5度〜27.5度の
範囲）として、角度δの方向に配向処理すれば、スイッ
チング時にこの配向処理方向を中心としてその両側にほ
ぼ等角度に液晶ダイレクタを位置せしめ、図12〜図15で
後述する如くにスイッチングを良好に行わせることがで
きる。この配向方向110 又は110'は、後述する液晶ダイ
レクタの２つのスイッチ状態のなす角度の２等分線16に
対応している。しかも、この角度δの設定によって、素
子環境温度に対する依存性も軽減できる。

【００３８】ＳｉＯ斜方蒸着膜：液晶配向膜としてＳｉ
Ｏ斜方蒸着膜を形成する場合を説明する。図６は、そう
したＳｉＯ斜方蒸着用の蒸着装置を概略的に示すもので
ある。

【００３９】蒸着に際しては、真空槽80内で、ＳｉＯ粉
末（純度 99.99％：フルウチ化学株式会社製）81を入れ
たタンタルボート（日本バックスメタル株式会社製）82
を電源120 を用いて加熱（抵抗加熱）することにより、
ボート82上のＩＴＯ膜付きのガラス基板20に対し真空蒸
着する。

【００４０】この場合、基板20の法線が蒸着源の垂直線
となす角を85度とし、基板温度 170℃、真空度８×10^-6
Torr、蒸着速度0.1nm/sec 、基板方位角δを22.5度とい
う条件で行う。この斜方蒸着によるＳｉＯ配向膜を50nm
厚に製膜後、空気中で 300℃、 120分、アニール処理を
行う。基板20は複数枚をホルダ87の傾斜底面側に固定
し、また、真空槽80の内壁に沿う案内レール88にホルダ
87を連結杆89で取付け、案内レール88に沿って任意の位
置に周回できるようにしている。

【００４１】上記のように、蒸着方向85に対して基板20
（又は21）の向き86を角度δ（＝22.5度）傾斜させて配
し、ＳｉＯ斜方蒸着を行うことにより、得られたＳｉＯ
配向膜22（又は23）の配向方向は、図４及び図５で示し
たと同様に、蒸着方向（即ち、Ｙ方向）に対して角度δ
だけずれることになる。

【００４２】このＳｉＯ斜方蒸着膜の形成に際し、予め
タンタルボート82を所定温度で加熱処理したり、洗浄を
十分に行うことによって、ボートに付着しているイオン
を蒸発若しくは除去させることが重要である。これによ
って、蒸着時にボートから蒸着源（即ち、蒸着膜）への
イオンの混入を効果的に防止することができる。

【００４３】４．空セルの作製上記のようにして配向膜を形成した２枚のガラス基板
を、クリーンルームのイエロールーム内（紫外線硬化型
接着剤使用のため）で、配向膜のラビング方向又は蒸着
方向が互いに反平行又は平行となるように対向させる。
この状態で、スペーサ（真絲球：触媒化成株式会社製）
を 0.3wt％含んだ紫外線硬化型接着剤（フォトレック：
積水ファインケミカル株式会社製）によって、両基板を
互いに貼り合わせる。

【００４４】この貼り合わせに使用する上記接着剤のシ
ールパターンを形成するには、グラビア印刷によって形
成する方法、ディスペンサーによるシールパターンを任
意に形成する方法、シルクスクリーンによる印刷などの
方法があるが、ここでは、テトロン製のシルクスクリー
ンによる印刷を行う。そして、接着剤の印刷されていな
い側の基板を透明ＩＴＯ膜が内側になるように接着剤の
印刷されている基板に重ね合わせて、ギャップをとりな
がら紫外線照射を約３〜５分行い、接着剤を硬化させ、
両基板を完全に貼り合わせる。

【００４５】こうして作製した空セルのギャップ測定を
大塚電子株式会社製のＭＳ−２０００によって行う。

【００４６】５．液晶の注入とイオンの混入防止処置次に、上記のように２枚のガラス基板で作製した空セル
のギャップの中に、液晶、特に強誘電性液晶（ＣＳ−１
０１４：チッソ株式会社製、ＺＬＩ−３７７４又はＺＬ
Ｉ−３７７５：メルク株式会社製など）を注入する。こ
の注入は、以下に示す２種類の方法のいずれかで行う。

【００４７】図７のように、シールパターン25で貼
り合わせた両基板20、21を角度α＝約70度傾斜させた支
持台121 上にセットし、一方の基板（例えば20）の上端
位置に液晶15を付ける。そして、液晶15のＳｍＡ相から
Ｎ^*相に変わる相転移温度の約５℃下にセットされた真
空オーブンに、約70度傾けた上記の状態で入れ、オーブ
ンを真空に引き、60分程度（セルギャップ中及び液晶か
ら空気が脱泡されるまで）置く。

【００４８】次に、その液晶のＩｓｏ相の相転移温度の
約15℃上の温度において液晶15を矢印122 方向に流下さ
せて注入口125 からセルギャップ内に注入し、大気圧に
戻して自然冷却する。この際、液晶が側方をつたわって
下方に回り込まないように、両側に紫外線硬化型ボンド
で突起部123 を形成しておく。なお、接着剤25は基板の
下部には設けていないが、注入された液晶に表面張力が
あるため、その下部から液晶が漏出することはない。

【００４９】図８のように、液晶15を入れたボート
124 を、その液晶のＩｓｏ相への相転移温度の約10℃上
にセットされた真空オーブンに入れ、真空に引き、脱泡
する。脱泡終了後、ボート124 の中に空セルを浸漬し、
毛細管現象により液晶15を注入口126 から上方へ注入す
る。注入後、大気圧に戻し、自然冷却する。

【００５０】この液晶の注入においては、図７のように
基板上端位置に液晶を付けたり、図８のようにボート12
4 に液晶を装入するのに、例えばステンレス鋼製の注入
針を使用する。ここでも、本発明に基いてイオン混入防
止処置を行う。即ち、注入針は、セルを作製する度に毎
回新しいものと交換することによって、針に付着した液
晶からイオンが、セル内に注入されるべき液晶に混入す
ることを防止できる。

【００５１】６．液晶セルの完成次に、液晶を注入したセルの注入口その他の開口を、液
晶の変質やもれを防ぐために紫外線硬化型ボンド（ソニ
ーケミカル社製ＵＶ１０００）でふさぐ。この時、紫外
線によって液晶が変質してしまうのを防ぐために、アル
ミ板のような紫外線を通さない物で液晶部分をカバー
し、約３〜５分照射する。

【００５２】このようにして作製したセルに周波数30Hz
で±30Ｖの矩形波を10秒間印加して電界処理を行い、液
晶分子を均一に配向させる。こうして、図９に示す如
く、ウォブリング用の位相制御素子としての強誘電性液
晶（ＦＬＣ）素子３を完成させる。なお、図中の13、14
はＩＴＯ透明電極、24は真絲球のスペーサである。

【００５３】７．位相差測定又は可視分光スペクトルの
測定上記の電界処理後に、セルの位相差測定をオーク製作所
株式会社製ＡＤＲ−６０ＸＹ（複屈折測定装置）にて行
って、Δｎ・ｄを測定し、複屈折率差Δｎが、260前後
（632.8nm の光源での測定）となるようにｄ（つまり、
セルギャップ）を設定する。

【００５４】或いは、上記の電界処理後又は電界印加中
の可視分光スペクトルを図９に示すようにして測定し、
500〜650nm の透過率をチェックする。

【００５５】この測定に用いる光学システムは、偏光顕
微鏡（ニコン社製のＯＰＴＩＰＨＯＴＯ−ＰＯＬ）70、
可視分光光度計（大塚電子株式会社１００）91、パーソ
ナルコンピュータとモニタ72から構成される。ハロゲン
光源73から出た光は偏光子74／ＦＬＣ（強誘電性液晶）
素子３／検光子75を通り、石英ファィバー76を経由して
可視分光器91により分光され、そのスペクトルを得るこ
とができる。

【００５６】ここで、セル３の水平方向又は垂直方向
（高解像度化したい後述の表示素子に対応した方向）を
偏光子74、検光子75と平行にし、双極性の電圧をセル３
に印加し、いずれかの極性の時の透過率が低い方の値を
モニタし、これを仕様と比較する。

【００５７】即ち、偏光子74と検光子75は平行に設置し
てあり、ＦＬＣ３により偏光面の回転を受けない場合
は、偏光子74を透過した光はほぼ 100％検光子75を透過
し、分光器91に導入される。しかし、ＦＬＣ分子ダイレ
クタのＹ軸からのずれをζとし、ζがゼロでない場合、
偏光子74からの光は偏光面の回転を受ける。ζ＝45度
で、さらにギャップを調整すると、偏光面を丁度90度回
転できるようになる。その結果、検光子75で透過せず、
透過率０％となる。

【００５８】そして、上記した位相差測定又は可視分光
スペクトル測定をＦＬＣ素子（セル）３をウォブリング
素子の組み立て工程へ送る前（出荷前）に行うことが望
ましい。即ち、セルが仕様条件に適合しているか否かを
チェックし、作製された素子の中に規定外の素子が存在
している場合はこれを除き、規定値を示す良品のみを確
実に提供することができるのである。従って、ウォブリ
ング素子の組み立てを含む出荷後の工程の歩留りが向上
し、また、不良品の発生原因を解析して素子の作製条件
にフィードバックすることもできる。

【００５９】以上に説明したように、本発明に基づくＦ
ＬＣ素子の製造方法によれば、上記の各工程の組み合わ
せにより、ウォブリング用の液晶位相制御素子を確実に
して容易に作製することができる。

【００６０】しかも、上記したように、イオンの混入防
止処置を適切に行っているので、液晶素子の作製プロセ
スのうち特にイオンの混入が生じ易い段階でのイオンの
混入を十分に防止することができ、得られた素子は良好
なメモリ性及びコントラストを示す。

【００６１】また、イオンの混入防止によって、液晶素
子に電界を印加した時に有効に電界がかかり、これによ
って応答速度が大きく向上する。これについて、図11に
測定データを示す。

【００６２】図11によれば、素子に対し双極性の電圧を
印加したとき、イオンの混入のない本発明に基づく素子
は、イオンの混入した素子に比べて、立ち上がり特性が
大きく向上し、透過率（又はスイッチ状態の保持）も非
常に良好となり、応答性が大幅に向上していることが明
らかである。

【００６３】上記した液晶セル３に使用可能な強誘電性
液晶はチッソ（株）製、メルク（株）製、ＢＤＨ社製、
あるいは他の公知の強誘電性液晶化合物又は非カイラル
液晶からなる組成物でも可能であるが、その制限はな
く、また、その相系列の制限も必要とせず、必要なのは
使用温度範囲でカイラルスメクチック液晶相をとること
である。

【００６４】また、スイッチングスピードが高速であれ
ば、例えば、下記の反強誘電性液晶（ＡＦＬＣ）や電傾
効果を示すスメクチックＡ相でも適用可能である。

【００６５】＜反強誘電性液晶＞反強誘電性液晶は、Ｃ
handani らにより1988年に見出されたものであって、次
の３点を特徴としている。（１）反強誘電状態と２つの強誘電状態の３安定状態間
のスイッチングを利用する。（２）明確なしきい値特性を示し、マルチプレクス駆動
した時のコントラストを高くとれる。（３）プラスとマイナスのヒステリシスを交互に使い、
内部分極の発生が抑えられるため、焼き付き現象が起こ
りにくい。

【００６６】この反強誘電性液晶材料の特徴としては、
強誘電性液晶と異なり、カイラル液晶がその組成物のほ
とんどであるということ（自発分極が大きく、強誘電性
液晶のほぼ10倍）、不斉炭素に関する置換基はＣＨ
₃基、ＣＦ₃基、Ｃ₂Ｈ₅基をもつ化合物は容易に反強
誘電性を示し、コア構造が拡張する。例えば、チッソ社
製のＣＳ−４０００がある。

【００６７】＜電傾効果を示すスメクチック液晶＞電傾
効果とは、カイラル分子によって構成されるスメクチッ
クＡ相において、温度を一定としたときに電場によって
配向ベクトルの傾き角が誘起される現象である。スメク
チックＡ相において、配向ベクトルはスメクチック層の
法線方向を向き、長軸回りに自由回転しているが、層に
沿った電場を印加することによって自由回転が阻害さ
れ、電場方向の分極Ｐが誘起される。

【００６８】分極Ｐと傾き角θの線形結合をＰ＝ｋθと
仮定すれば、Ｐ＝（ε⊥^*−ε⊥０）ε_OΕ 従って、θ＝（ε⊥^*−ε⊥０）ε_OΕ／ｋのように、印加電場Ｅに比例した傾き角が生じる。ここ
で、ε⊥^*とε⊥０は光学活性物質のラセミ体の誘電
率、ε_Oは真空の誘電率である。このことから、カイラ
ル液晶のラセミ体のそれぞれの誘電率の差が大きいほ
ど、大きな電傾効果を現す。

【００６９】次に、上記の液晶位相制御素子を用いたウ
ォブリング（絵素ずらし）について説明する。図12及び
図13は、ウォブリング素子を組み込んだ光学装置の一例
を概略的に示すものである。

【００７０】この例は、本発明を液晶光学表示装置１に
適用したものであって、同一光路中に光の進行方向に沿
って順次配置された液晶表示素子（ＬＣＤ）２と、位相
変調光学素子（位相制御素子）としての強誘電性液晶素
子（ＦＬＣ）３と、水晶板等の透明基板からなる複屈折
媒体４との組み合わせによって構成されている。ここ
で、理解容易のために、各構成素子は、液晶表示素子Ｌ
ＣＤの１つの構成表示画素５に対応した区画についてそ
れぞれ示されており、また、ポリイミド液晶配向膜等は
図示省略している（以下、同様）。

【００７１】上記のＬＣＤ２の画素５は全体としてモザ
イク状等の離散的な画素配列からなっており、また、使
用される液晶はＴＮ（ツイストネマチック）、ＳＴＮ
（超ツイストネマチック）、ＳＨ（スーパーホメオトロ
ピック）、更にはＦＬＣ等からなっている。このＬＣＤ
２は、図示省略したが、公知の如くにパネル自身に偏光
板を有し、出力光６は直線偏光を有している。

【００７２】そして、この直線偏光６に対し、上記のＦ
ＬＣ３と複屈折媒体４とで構成されるウォブリング素子
（絵素ずらし素子）７によって平行方向又は垂直方向に
絵素ずらしが行われる。

【００７３】このためには、ＦＬＣ素子３の一つの異常
光軸８を表示画素５の偏光面９と平行あるいは垂直とな
るように配置し、更に、等価的に一軸性の光学軸（一軸
的な光学異方性）を有する透明基板４の異常光軸10のＸ
−Ｙ面（入射側）への射影成分を偏光面９に対し、平行
（Ｙ方向）あるいは垂直（Ｘ方向）に配置している。

【００７４】ＦＬＣ素子３に用いる液晶は、ビデオレー
トで高速スイッチング可能なものであって、カイラルス
メクチック液晶等が挙げられ、また、複屈折媒体４には
水晶板等が使用可能である。但し、ＦＬＣに代えて反強
誘電性液晶（ＡＦＬＣ）や、電傾効果を示すスメクチッ
ク液晶（例えばスメクチックＡ）も有効であり、また、
水晶板以外の複屈折素子も勿論使用可能である。

【００７５】次に、この表示装置１におけるウォブリン
グ動作を概略的に説明する。

【００７６】まず、図12のように、強誘電性液晶素子３
のスイッチ状態が状態１の場合、表示素子２側から照射
される光６の偏光面９と強誘電性液晶素子３の異常光軸
８が平行のため、透過光11は偏光面を維持したまま複屈
折を有する水晶板４に照射される。水晶板４では、入射
偏光面内に水晶の異常光軸10を含むため、Ｙ軸方向に偏
光している光は水晶板４の異常光軸10の傾いている方向
へ屈折し、再び空気層へ12として出るとき光軸と平行に
なり、入射光の光軸とのずれがＹ方向に生じる。

【００７７】一方、図13のように、強誘電性液晶素子３
のスイッチ状態が状態２の場合、偏光面９と異常光軸８
が約45度の角をなしているため、透過光11は異常光軸の
向きに回転し、直線偏光（Ｙ軸方向）→楕円偏光→円偏
光→楕円偏光→直線偏光（Ｘ軸方向）と強誘電性液晶素
子３内を変化し、偏光面は初期状態から90度回転し、水
晶板４に照射される。水晶板４では、入射偏光面内に水
晶の異常光軸10を含まないため、光11は屈折しないでそ
のままの光軸を維持し、再び空気層へ出射光12として出
る。

【００７８】このように、ＦＬＣ３のスイッチ状態、即
ち、状態１と状態２での水晶板４による屈折の有無で光
軸をずらし、この光軸のずれを絵素ずらしの動作原理と
して用いることができる。

【００７９】ここで、ＦＬＣ３における上記スイッチ状
態を決める液晶のコーン角について説明する。強誘電性
液晶（反強誘電性液晶でも同様）では、電界印加による
液晶ダイレクタのスイッチング挙動としては、「液晶辞
典」（培風館発行）のＰ150に記載されている南部−ゴ
ールドストーンモードに従って液晶分子が仮想的なコー
ン上を動く。さらに、電傾効果を有するスメクチックＡ
液晶（同液晶辞典のＰ145)では、同液晶辞典のＰ119 に
記載されているソフトモードを利用した場合でも、コー
ン角に類似した各液晶組成物に固有のコーン角を有して
いる。

【００８０】即ち、図14に示すようなＩＴＯ（インジウ
ムにスズをドープしたIndium tin oxide) からなる透明
電極13−14間に挟まれた液晶15のコーンモデルを考え
る。コーンの開き角をコーン角θｒと呼び、このコーン
角の透明電極の付いたガラス基板への投影を見かけのコ
ーン角θと呼ぶ。光学的にはこの見かけのコーン角θに
ついて考えれば良い。

【００８１】この見かけのコーン角が図15のように45度
から外れる（例えば45＋γ度：ここでγは45＞γ＞−4
5）場合、ウォブリング動作において、スイッチ状態の
片方の状態での液晶ダイレクタの光軸を理想的に表示素
子側偏光面に平行あるいは直交して合わせると、このス
イッチ状態では透過光の偏光面は変化しない。この場合
には、偏光面が回転していないため、例えば図12のよう
に、水晶板４の異常光軸10の方向に 100％の光が屈折
し、光軸からのずれを与える。この時、Ｚ軸上の成分は
ほとんどない。

【００８２】そして、もう一方のスイッチ状態では45＋
γ度となるために、γが正の場合は透過光の偏光面は90
度以上の回転をし、γが負の場合は偏光面は90度まで回
転しない。偏光面が完全に90度回転した時には、図13に
示したようにＺ軸上の成分がほぼ 100％となるが、図15
に示したように、偏光面の回転が90度からγの角度ずれ
る場合、偏光成分としてＹ軸方向の成分も増加してくる
ので、Ｚ軸上以外に、Ｙ方向にずれた成分が含まれるよ
うになる。従って、この場合には、本来高解像度化する
べき画素ずらしの効果が減ぜられてしまう。

【００８３】そこで、図16に示すように、この画素ずら
し時の解像度の低下を改善するために、上記２つのスイ
ッチ状態のなす角の２等分線16が、表示素子からの光の
偏光面（Ｙ方向）あるいは偏光面に対して直交した線
（Ｘ方向）に対してなす角δが、理想的には22.5度の角
度をなしていれば良いことがわかった。

【００８４】このように、液晶ダイレクタ８の向きを配
置することにより、両方のスイッチ状態でクロストーク
を生じるようになるが、各スイッチ状態でのクロストー
クは小さく、かつ、その和は片側だけクロストークが生
じる場合よりも平均化されて少なくなるため、高解像度
化の効果を減ずることはないことがわかった。

【００８５】上記と同様の考え方でδ軸の範囲を考える
と、見かけのコーン角θが26度あるいは64度の場合はδ
＝22.5度のみとなるが、見かけのコーン角θが45度の
時、δの範囲はδ＝22.5±10度以下が良く、更に好まし
くはδ＝22.5±５度以下が必要であることを示してい
る。

【００８６】ここで、コーン角θの範囲、さらには、２
スイッチ状態の２等分線が表示素子からの光の偏光面或
いはそれに直交する線とのなす角δは、以下のウォブリ
ングの実験結果から明確となった。

【００８７】即ち、片側の軸固定の検討では、θ＝26〜
64度の範囲で、ウォブリング効果により高解像度化すべ
き元の液晶表示素子の 240TV本から 370TV本以上へと高
解像度化できた。さらに、θ＝36〜54度の範囲で、色付
きの少ない高解像度化ができた。そして、θ＝36〜54度
の範囲でδ軸の位置を検討した結果、δ＝22.5±10度
で、色付きがほとんどなく、 370本以上へと高解像度化
できることがわかった。さらに、θ＝36〜54度、δ＝2
2.5±５度の範囲で、フィールド間のクロストークが少
なくなり、フィールド間のコントラスト比が高まるた
め、さらに 400本以上へと高解像度化することが目視に
より確認された。

【００８８】なお、ここでの解像度評価は、ＮＴＳＣの
解像度評価用パターン（ビデオシグナルパターンジェネ
レータ：ソニー社製ＭＴＳＧ−１０００）からの信号を
ビデオ入力し、白黒のラインの解像性を観測により判別
した。

【００８９】図17に示すノーマリーホワイトのＴＮ液晶
表示素子の場合、ＴＮ液晶に電界が印加されない状態で
光源からの光が透過するものである。ここでは、バック
ライト17−偏光板18−ＴＮ液晶２−偏光板19の組み合わ
せ、或いは、反射板−偏光板18−ＴＮ液晶２−偏光板19
の組み合わせが従来と同様のＴＮ液晶表示素子を示す。
そして、ＴＮ液晶素子２、強誘電性液晶素子３にはそれ
ぞれ、透明電極がその両面に配置してあるのは言うまで
もない。

【００９０】この場合、電界強度が増大するにつれてＴ
Ｎ液晶２のねじれが解除され、徐々に偏光板を通して光
がもれ、階調表示が実現されるが、いずれの透過光も強
誘電性液晶素子３の前で偏光板19により同一の直線偏光
になるため、上述した動作原理に従って絵素ずらしを行
うことができる。

【００９１】図18に示すノーマリーブラックのＴＮ液晶
表示素子の場合、ＴＮ液晶に電界が印加された状態で光
が透過するモードであり、電界強度が減少するにつれて
ＴＮ液晶２のねじれが徐々に復帰し、徐々に暗くなり、
階調表示が実現されるが、いずれの透過光も強誘電性液
晶素子３の前で偏光板19により同一の直線偏光になるた
め、上述した動作原理に従って絵素ずらしを行うことが
できる。

【００９２】このように、どのようなタイプの液晶表示
素子でも、表示素子から出てくる光がほぼ直線偏光であ
れば、本発明を適用できることが明確である。

【００９３】上述した例は、偏光を有する表示素子につ
いてのものであるが、本発明は無偏光の表示素子にも勿
論適用できる。

【００９４】図19に示すように、表示画素５からの光の
偏光度が小さい場合、偏光にするために、表示素子２と
絵素ずらし素子７を結ぶ光路中に偏光板19を挿入すれば
良い。光学的配置条件は上述の液晶表示素子の場合と同
様である。

【００９５】ここで使用可能な無偏光ディスプレイ２と
しては、プラズマディスプレイ、ＬＥＤディスプレイ等
の自発光型表示素子がある。

【００９６】上述した如く、ビデオレートで駆動可能な
カイラルスメクチック液晶をはじめとした位相変調素子
（強誘電性液晶、反強誘電性液晶、あるいは電傾効果を
有するスメクチックＡ液晶）３を用いたウォブリング素
子７を離散的な画素から構成される液晶、プラズマ、Ｌ
ＥＤ等のディスプレイと観測者の網膜とを結ぶ光路中に
配置し、ウォブリング（絵素ずらし）を行うことができ
るが、ここで、位相変調素子３としては下記の〔１〕、
複屈折媒体としては下記の〔２〕が挙げられる。

【００９７】〔１〕ビデオレートで駆動可能な強誘電性
液晶、反強誘電性液晶あるいは電傾効果を有するスメク
チックＡ液晶のスイッチ状態において、少なくとも２つ
の状態が存在し、そのうち少なくとも２つの状態の異常
光軸が26〜64度の角をなすカイラルスメクチック液晶素
子で偏光面を回転できるように光学配置した素子。

【００９８】〔２〕入射された光の偏光方向により光軸
のずれを与える透明基板であり、具体的には（ａ）ウォ
ブリング方向に等価的に一軸性の異常光軸の成分を有す
るように配置したもの（ｂ）光が透過する基板対向面が
平行でない基板であり、見かけの異常光軸が両平面に垂
直な平面に平行あるいは垂直である素子。

【００９９】上記したウォブリング動作にとって、液晶
の偏光面を90度回転させるためには位相を 180度ずらせ
ば良い。複屈折率（ｎ_e−ｎ_o）、セルギャップｄと位
相差δの間には以下の関係がある。 δ＝２πｄ（ｎ_e−ｎ_o）／λ

【０１００】ここで、δ＝πとすればよい。このために
は、セルギャップｄをｄ＝λ／２（ｎ_e−ｎ_o）とすれば良いことになる。しかし実際には、液晶分子の
基板とのなす角α（プレチルト角）は０度でないため
に、ｎ_eは小さくなり、ギャップ長ｄをさらに長くとら
なければならない。

【０１０１】ここで、常光ｎ_oは入射角に依存せず、液
晶分子短軸方向の屈折率ｎ⊥に等しい。即ち、ｎ_o＝ｎ
⊥である。

【０１０２】具体的にはｎ_eはプレチルト角αの関数で
あり、

【数１】

【０１０３】ｄは次のようにプレチルト角αに依存す
る。ｄ＝λ／２〔ｎ_e（α）−ｎ_o〕

【０１０４】即ち、配向膜の種類によりαを求め、上記
関係式をもとに最適ギャップｄを計算できる。さらに、
プレチルト角αが90度では、上記式によりギャップ長ｄ
は無限大となってしまうため、０〜89度のプレチルト角
が必要である。但し、プレチルト角を45度を超えて制御
するのは難しいため、実用的には０〜45度のプレチルト
角が好ましい。

【０１０５】ウォブリング（絵素ずらし）では、立ち上
がりと立ち下がりの応答時間がフィールド時間の１／３
以下で、かつ、立ち上がり時間と立ち下がり時間との比
が互いに２倍を越えないものが好ましい。

【０１０６】この点、ネマチック液晶を用いた場合は、
高速のものでも電界印加時の立ち上がり時間は比較的短
いが、オフ時の立ち下がり時間は長いために、フィール
ド内でのスイッチングが十分でなく、有効な絵素ずらし
効果が得られない。ツイストネマチックの絵素ずらし素
子では、透過率変化０〜90％での立ち上がり＋立ち下が
り時間は最小で15ｍsec 程度（室温）であり、ＮＴＳＣ
の２：１線飛越走査方式（１フィールド当たり１／60秒
（16.7ｍｓ））でもかなり実現が困難であり、さらにフ
レーム数が同じで４：１線飛越走査方式を適用すれば、
１フィールド当たり１／120 秒(8.3ｍｓ）であり、全く
追従できなくなる。

【０１０７】これに対し、強誘電性液晶素子を用いた絵
素ずらし法は、そのスイッチング時間がＴＮ液晶よりも
短いため、有効であることがわかる。ちなみに、強誘電
性液晶素子の立ち上がり＋立ち下がり時間はμsec オー
ダーから、最も遅いものでも数ｍｓ以下である。

【０１０８】下記の表１には、各種液晶の応答時間を比
較して示すが、本発明に使用可能な液晶の応答速度は著
しく早い。

【０１０９】上記した高解像度化技術（ウォブリング技
術）は直視型、反射型、投射型等、様式を問わずに使用
できる。このうち、図20〜図21に投射型ディスプレイの
二例をそれぞれ示した。

【０１１０】図20の例では、ハロゲンランプ17からの光
をコールドフィルタ43を通してバックライトとして表示
素子２に導き、上述したウォブリング処理後にレンズ系
44からスクリーン45へと画像が投影される。

【０１１１】図21はミラー型ディスプレイを示し、光源
17からの光をフィルタ46を通し、各ダイクロイックミラ
ー47によって所定の波長光（Ｒ、Ｇ、Ｂ）にそれぞれ分
離し、コンデンサーレンズ48から各ウォブリング素子に
入射され、ここでウォブリングされた後、再び合成され
てスクリーン45上に投影される。

【０１１２】上述した高解像度化技術は、ディスプレイ
として応用するため、可視光の波長範囲で使用する。

【０１１３】本発明は、上述した表示素子２に限らず、
離散的な画素から構成されるＣＣＤ等の撮像素子と被写
体とを結ぶ光路中に上述したウォブリング素子７を配置
する場合にも適用される。

【０１１４】本発明を図22及び図23に示した撮像装置71
に適用する場合も、上述した表示装置において述べた各
種の条件及び原理、説明が同様にして採用されることが
望ましい。以下においては、上述した表示装置について
の内容と同様のものは特に繰り返して説明しないが、そ
れに比べて、撮像装置に特有のものを主として説明する
こととする。

【０１１５】撮像素子、例えばＣＣＤを用いるとき、被
写体と撮像素子53を結ぶ光路中に、被写体−偏光子−Ｆ
ＬＣ素子−複屈折基板−撮像素子の順序で配置される。
この場合、レンズ系、アイリス、波長制限フィルタは被
写体と撮像素子を結ぶ光路中のどこに配してもよい。

【０１１６】図22、図23に示すように、強誘電性液晶素
子３のスイッチ状態が状態１の場合、被写体50の側から
の照射光成分ａは、レンズ51、絞り52を通った後、偏光
板19により絵素ずらし方向に偏光される。光の偏光面と
強誘電性液晶素子３の異常光軸８が平行のため、透過光
は偏光面を維持したまま複屈折を有する水晶板４に照射
される。水晶板４では、入射偏光面内に水晶の異常光軸
を含むため、Ｙ軸方向に偏光している光は水晶板の異常
光軸の傾いている方向へ屈折し、再び空気層へ出るとき
光軸と平行になり、入射光の光軸とのずれが生じ、ＣＣ
Ｄ撮像素子53の各絵素に照射される。

【０１１７】一方、強誘電性液晶素子３のスイッチ状態
が状態２の場合、偏光面と異常光軸８が約45度の角をな
しているため、透過光は異常光軸の向きに回転し、直線
偏光（Ｙ軸方向）→楕円偏光→円偏光→楕円偏光→直線
偏光（Ｘ軸方向）と強誘電性液晶素子内を変化し、偏光
面は初期状態から90度回転し、水晶板４に照射される。
水晶板４では、入射偏光面内に水晶の異常光軸を含まな
いため、屈折しないでそのままの光軸を維持し、再び空
気層へ出て、ＣＣＤ撮像素子53の各絵素に照射される。
即ち、被写体のａ’部分を撮像することになる。この状
態１と状態２の光軸のずれを絵素ずらしの動作原理とし
て用いることができることは理解されるであろう。

【０１１８】ビデオカメラ、スチルビデオカメラ等の光
学系の場合、外界からの入射光は概ね偏光していないの
で、外界（被写体）と強誘電性スイッチング素子の間に
偏光板を入れることを特徴とし、レンズ、絞りに対して
の位置関係を問わない。その他の光学配置は、被写体−
レンズ−絞り−偏光板−強誘電性スイッチング素子−一
軸的な光学異方性を有する透明基板−撮像素子の順であ
る。ここで組み合わせる撮像素子としては、ＣＣＤ、Ｍ
ＯＳ型素子等、その種類を問わない。

【０１１９】こうした撮像素子は、表示素子とは異な
り、受光素子であるために、被写体の空間解像度（空間
分離能）を向上させることができる。ここでは、表示素
子のように順次方式ではなく、同時方式で行えるため、
ＦＬＣ素子３のスイッチング部はＣＣＤ素子全面に同時
に作用してよく、位相変調素子３の空間的な電極分割を
必要としない。

【０１２０】即ち、例えばＣＣＤ撮像素子の画素も、離
散的なために光軸のずれがない場合には各画素にａ、
ｂ、ｃの位置分解能しかないが、フレームを分割し、ま
ずこのａ、ｂ、ｃの情報を同時方式で蓄積後、転送し、
次のフィールドで強誘電性液晶素子３の絵素ずらしによ
り、ａ’、ｂ’、ｃ’の位置情報を同時方式で蓄積後、
転送し、最初のフィールドとの再合成を行うことによ
り、垂直分解能が２倍に向上する。

【０１２１】上記したセルのビデオカメラ：ハンディカ
ムＴＲ−１（ソニー社製）への具体的実装例を説明する
が、まず、それに使用可能な赤外カットフィルタ及びロ
ーパスフィルタについて説明する。

【０１２２】〔１〕通常の可視光の撮像の場合ＣＣＤ撮像素子などの半導体撮像素子は、その感度域が
380〜1200nmにまで広がっている。通常の可視光の画像
を撮像する場合には、本来人間の眼で感知できない近赤
外光域まで撮像してしまうため、画像に対して悪影響を
及ぼす。従って、図24のように赤外カットフィルタ61を
被写体50とＣＣＤ53との間に入れる必要がある。

【０１２３】ここでは、絵素ずらし素子に赤外カットフ
ィルタ(700nm以上の波長をカットする。）61を組み合わ
せる場合の例を示す。さらに、ウォブリング素子に用い
られている水晶板だけでは、高周波成分のカットが不十
分であるため、光学ローパスフィルタが必要である。そ
こで、一般に高画質のＣＣＤビデオカメラに用いられて
いる７点ボケ用の水晶ローパスフィルタ（複数の水晶板
64からなる。）を組み込んだ（図24、図25）。

【０１２４】このローパスフィルタは、１枚の水晶板中
で入射光をその複屈折を利用して２点ボケにし、さらに
光軸の周りに回転させた他の水晶板の積層により２点像
を４点像に、さらに３枚目の水晶板で７点像としてぼか
し、ローパスフィルタ特性を向上させることができるも
のである。

【０１２５】即ち、このように入射光をぼかすことによ
り、画像情報の空間周波数の高い成分を除去でき、モア
レ縞及び色偽信号等の問題を回避することができる。但
し、水晶板１枚の場合は、ｙ方向のみ高周波成分をカッ
ト若しくは分散できるが、上記ではｘ、ｙの両方向にお
いて高周波成分をカット若しくは分散でき、低周波成分
の感度を保持したまま高周波成分の画像への影響（結像
した画像出力にモアレ縞パターンや色偽信号が生じるこ
と）を一層なくすことができる。

【０１２６】こうしたローパスフィルタを用いない実装
例を図26に、同ローパスフィルタを用いた実装例を図27
に示した。いずれも、絵素ずらし素子（ウォブリング素
子）７はＣＣＤ53の前位に設けられている。

【０１２７】ローパスフィルタ64を用いる場合、ローパ
スフィルタの第１の異常光軸がウォブリング時の偏光と
30〜60°の角度をなすときは、ローパスフィルタの効果
は得られるが、それ以外ではローパスフィルタ特性がフ
ィールドで変化してしまう。このとき、絵素ずらし素子
７と光学ローパスフィルタとの間にλ／４板（図示せ
ず）を入れることにより、フィールド間でのローパスフ
ィルタ特性の差を低減し、ローパスフィルタ特性を十分
発揮できるようになる。

【０１２８】図28には、ＣＣＤを３つ用いた色分解カメ
ラシステムを示している。但し、ＣＣＤドライブ回路、
ウォブリング素子ドライブ回路は省略した。

【０１２９】〔２〕赤外光の撮像の場合ＣＣＤ撮像素子などの半導体撮像素子の近赤外光域を利
用し、本来人間の眼で感知できない近赤外光域のみを撮
像することができる。この場合、敢えて、赤外カットフ
ィルタを入れる必要はない。

【０１３０】この場合、赤外光だけを撮像するには、可
視光カットフィルタ(760nm以下をカットする。）を被写
体とＣＣＤとの間に入れる必要がある。これにより、被
写体の温度分布等を撮像することができる。このときの
撮像波長は 700〜1200nmにまで及ぶため、絵素ずらし素
子の位相差はその半波長の 350〜600nm が必要である。

【０１３１】以上に述べたように、本発明に基づく位相
制御素子の使用によって、離散的画素からなるディスプ
レイや、離散的受光画素からなる固体撮像素子等に対し
て高速のウォブリング（絵素ずらし）を可能にし、高解
像度化を効率よく達成でき、モザイク状の点描画的画面
等を継ぎ目のない連続的な画面に向上させることができ
る。

【０１３２】以上、本発明の実施例を説明したが、上述
の実施例は本発明の技術的思想に基いて更に変形が可能
である。

【０１３３】例えば、液晶素子の作製工程は上述した例
のものに限定されることはなく、特にイオンの混入防止
処置（又は処理）は上述した段階以外でも行うことがで
きる。

【０１３４】また、上述した液晶素子をはじめ、各構成
部分の構造、材質や形状等は種々変更してよい。基板も
ガラス板ではなく、他の光学的に透明な材質であればよ
い。液晶についても、種々のものが採用可能である。

【０１３５】本発明が適用される対象は、上述した表示
装置、撮像装置以外の光学システムにも適用できること
は勿論である。

【０１３６】

【発明の作用効果】本発明は上述した如く、光学的に透
明な基体上に光学的に透明な電極を形成する工程と；こ
の電極上に配向膜を形成する工程と、この配向膜の形成
前にイオンの混入を防止する第１の処置を施す工程と；
前記配向膜の形成後に複数の前記基体を前記対向膜の側
で対向させ、一定の間隙を置いて互いに接着する工程
と；前記間隙内に液晶を注入する工程と；この液晶の注
入前にイオンの混入を防止する第２の処置を施す工程
と；前記液晶の注入後に少なくとも液晶注入口を封止す
る工程と；によって、ウォブリング用位相制御素子を製
造方法しているので、ウォブリング用の液晶位相制御素
子を確実にして容易に作製することができる。

【０１３７】しかも、上記の第１の処置と第２の処置に
よって、液晶素子の作製プロセスのうち特にイオンの混
入が生じ易い段階でのイオンの混入を十分に防止するこ
とができるため、得られた素子は良好なメモリ性及びコ
ントラストを示し、かつ応答性が大幅に向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に基づくウォブリング用液晶セル（位相
制御素子）の製造方法を示す概略プロセスフロー図であ
る。

【図２】同製造方法の具体的なプロセスフロー図であ
る。

【図３】同液晶セルのポリイミド配向膜のラビング装置
の概略斜視図である。

【図４】同ラビングによる配向処理方向を示す概略平面
図である。

【図５】他の基板に対するラビングによる配向処理方向
を示す概略平面図である。

【図６】同液晶セルのＳｉＯ配向膜の斜方蒸着装置の概
略断面図である。

【図７】同液晶セルの液晶注入時の要部斜視図である。

【図８】同液晶セルの他の方法による液晶注入時の要部
斜視図である。

【図９】同液晶セルの概略断面図である。

【図10】同液晶セルの可視分光スペクトルの測定システ
ムとその分光スペクトル図である。

【図11】印加電圧による液晶セルの透過率変化を比較し
て示すタイミングチャートである。

【図12】同液晶セルをウォブリング素子に用いた表示装
置の状態１での概略図である。

【図13】同表示装置の状態２での概略図である。

【図14】同表示装置に用いる強誘電性液晶（ＦＬＣ）の
コーン角の説明図である。

【図15】同表示装置におけるＦＬＣの異常光軸のずれを
説明するための図13と同様の概略図である。

【図16】改善された液晶ダイレクタ方向の説明図であ
る。

【図17】同表示装置にノーマリーホワイトのＴＮ液晶表
示素子を用いた場合の概略図である。

【図18】同表示装置にノーマリーブラックのＴＮ液晶表
示素子を用いた場合の概略図である。

【図19】偏光度の小さい表示素子を用いた表示装置の概
略図である。

【図20】上記表示装置を適用したディスプレイの断面図
である。

【図21】ディスプレイへの他の適用例の断面図である。

【図22】上記液晶セルをウォブリング素子に用いた撮像
装置の状態１での概略図である。

【図23】同撮像装置の状態２での概略図である。

【図24】水晶光学ローパスフィルタの実装状態の概略図
である。

【図25】同水晶フィルタ３枚により生じるボケを説明す
る原理図である。

【図26】上記撮像装置の実装例の断面図である。

【図27】他の実装例の断面図である。

【図28】更に他の実装例の断面図である。

【符号の説明】

１・・・（液晶光学）表示装置２・・・（液晶）表示素子３・・・強誘電性液晶素子（位相制御素子）４・・・複屈折媒体５・・・表示画素７・・・ウォブリング素子（絵素ずらし素子）８、10・・・異常光軸９・・・偏光方向 13、14・・・透明電極 15・・・液晶 17・・・光源 18、19・・・偏光板 20、21・・・透明基板 22、23・・・配向膜 25・・・接着剤（シールパターン） 50・・・被写体 53・・・ＣＣＤ素子 61・・・赤外カットフィルタ 64・・・光学ローパスフィルタ 71・・・撮像装置

フロントページの続き (72)発明者松居恵理子東京都品川区北品川６丁目７番35号ソニー株式会社内 (72)発明者高梨英彦東京都品川区北品川６丁目７番35号ソニー株式会社内 (72)発明者秀史朝東京都品川区北品川６丁目７番35号ソニー株式会社内 (72)発明者楊映保東京都品川区北品川６丁目７番35号ソニー株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光学的に透明な基体上に光学的に透明な
電極を形成する工程と；この電極上に配向膜を形成する
工程と、この配向膜の形成前にイオンの混入を防止する
第１の処置を施す工程と；前記配向膜の形成後に複数の
前記基体を前記対向膜の側で対向させ、一定の間隙を置
いて互いに接着する工程と；前記間隙内に液晶を注入す
る工程と；この液晶の注入前にイオンの混入を防止する
第２の処置を施す工程と；前記液晶の注入後に少なくと
も液晶注入口を封止する工程と；を有する、ウォブリン
グ用位相制御素子の製造方法。
【請求項２】液晶注入口の封止後に、液晶の電界処理
後及び／又は電界処理中に位相差又は可視分光スペクト
ルを測定する、請求項１に記載した製造方法。
【請求項３】イオンの混入を防止する第１の処置とし
て、配向膜がポリイミドであるときには、ポリイミド原
料をフィルタに供給する原料注入器をガラス製とする、
請求項１又は２に記載した製造方法。
【請求項４】イオンの混入を防止する第１の処置とし
て、配向膜が酸化シリコン蒸着膜であるときには、蒸着
源収容器を加熱処理及び／又は洗浄処理する、請求項１
又は２に記載した製造方法。
【請求項５】イオンの混入を防止する第１の処置とし
て、更に基体の洗浄も行う、請求項１〜４のいずれか１
項に記載した製造方法。
【請求項６】イオンの混入を防止する第２の処置とし
て、液晶注入前に用いる液晶供給手段を毎回交換する、
請求項１〜５のいずれか１項に記載した製造方法。
【請求項７】液晶として、強誘電性液晶と反強誘電性
液晶と電傾効果を示すスメクチック液晶とから選ばれた
少なくとも１種からなる液晶を用いる、請求項１〜６の
いずれか１項に記載した製造方法。