[go: up one dir, main page]

JP2009069297A - Optical deflection element and image display device - Google Patents

Optical deflection element and image display device Download PDF

Info

Publication number
JP2009069297A
JP2009069297A JP2007235759A JP2007235759A JP2009069297A JP 2009069297 A JP2009069297 A JP 2009069297A JP 2007235759 A JP2007235759 A JP 2007235759A JP 2007235759 A JP2007235759 A JP 2007235759A JP 2009069297 A JP2009069297 A JP 2009069297A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
electrode
liquid crystal
image
deflection element
image display
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP2007235759A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yohei Takano
洋平 高野
Toshiaki Tokita
才明 鴇田
Hiroshi Fujimura
浩 藤村
Yumi Matsuki
ゆみ 松木
Keishin Aisaka
敬信 逢坂
Masanori Kobayashi
正典 小林
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ricoh Co Ltd
Original Assignee
Ricoh Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ricoh Co Ltd filed Critical Ricoh Co Ltd
Priority to JP2007235759A priority Critical patent/JP2009069297A/en
Publication of JP2009069297A publication Critical patent/JP2009069297A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Liquid Crystal (AREA)
  • Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a ferroelectric liquid crystal element in which a liquid crystal aligning property in an effective region is prevented from deteriorating due to static electricity or deviation of a spontaneous polarization, and in which optical performance is not degraded. <P>SOLUTION: A light deflector has: a pair of transparent substrates stuck to each other by using a sealing material 6; a liquid crystal layer 7 filled between the substrates and forming a homeotropically aligned chiral smectic C phase; and a driving electrode 1 to generate at least an electric field in a direction parallel to the liquid crystal layer 7 (which is called a parallel electric field), and is characterized in that it has an independent electrically floating electrode (a dummy electrode 3) other than the electrode on at least one of the pair of substrates. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、光偏向素子及び画像表示装置に関し、特に、強誘電性液晶を用いた光偏向素子及び画像表示装置に関する。   The present invention relates to an optical deflection element and an image display device, and more particularly to an optical deflection element and an image display device using a ferroelectric liquid crystal.

強誘電性液晶を用いた光偏向素子(例えば、特許文献1や2)において、強誘電性液晶の配向性が外場に対して、非常に敏感なため、ハンドリング時等に発生する静電気や、有効領域全体に渡り強誘電性液晶の自発分極を同じ方向に向かせるために生じる自発分極の偏りにより、有効部において容易に配向性の不良が発生し、光学性能を低下させてしまう問題があった。しかし、上記従来技術においては、これらの対策について何ら言及していない。   In an optical deflection element using a ferroelectric liquid crystal (for example, Patent Documents 1 and 2), since the orientation of the ferroelectric liquid crystal is very sensitive to an external field, static electricity generated during handling, Due to the bias of the spontaneous polarization caused by directing the spontaneous polarization of the ferroelectric liquid crystal in the same direction over the entire effective area, there is a problem that the orientation defect easily occurs in the effective portion and the optical performance is deteriorated. It was. However, the above prior art makes no mention of these measures.

液晶素子の静電気に起因する配向乱れの対策として、特許文献3においては、液晶駆動用の電極が配設されていない部分に透明ダミー電極を設け、また、そのダミー電極を駆動回路と接続する方法が取られている。本素子においては、駆動電圧として、比較的大きな電圧を用いるため、ダミー電極と駆動回路とを接続した場合、ダミー電極と駆動電極の間に大きな電界が発生してしまう部分が出来てしまい、その部分の液晶が他の部分とは異なる方向を向こうとするため、その部分で欠陥が発生し、光学性能に影響を及ぼしてしまう。   As a countermeasure against alignment disturbance caused by static electricity of a liquid crystal element, in Patent Document 3, a transparent dummy electrode is provided in a portion where a liquid crystal driving electrode is not provided, and the dummy electrode is connected to a driving circuit. Has been taken. In this element, since a relatively large voltage is used as the drive voltage, when the dummy electrode and the drive circuit are connected, a portion where a large electric field is generated between the dummy electrode and the drive electrode is formed. Since the liquid crystal in the part tends to go in a different direction from the other parts, a defect occurs in that part, which affects the optical performance.

また、特許文献4においては、浮遊電極を表示画面の周囲に額縁状、若しくは、島状に配置する方法が取られている。本素子において、額縁状にダミー電極を設けると、ダミー電極内は同電位となるため、上述したのと同様に、駆動に比較的大きな電圧を用いるため、ダミー電極と駆動電極との間に大きな電界が発生してしまう部分が出来てしまうため、その部分での液晶が他の部分とは異なる方向を向こうとするため、欠陥が発生し、光学性能に影響を及ぼす。また、島状の電極では、島状電極間に隙間が開いてしまうため、平行電界と垂直方向に伸びた島状電極群と駆動電極端部との間に、斜め方向の電界がかかってしまい、その部分が要因となり配向劣化が発生し、光学性能を劣化させる原因となる。
特開2002−328402号公報 特開2003−098502号公報 特開平07−294948号公報 特開平08−171082号公報
In Patent Document 4, a method of arranging floating electrodes in a frame shape or an island shape around the display screen is taken. In this element, if a dummy electrode is provided in a frame shape, the dummy electrode has the same potential, and a relatively large voltage is used for driving as described above. Since a portion where an electric field is generated is formed, the liquid crystal in that portion tends to be directed in a different direction from other portions, so that a defect occurs and affects the optical performance. Further, in the island-shaped electrode, a gap is opened between the island-shaped electrodes, so that an oblique electric field is applied between the parallel electrode and the island-shaped electrode group extending in the vertical direction and the drive electrode end. , That part causes a deterioration in alignment and causes a deterioration in optical performance.
JP 2002-328402 A JP 2003-0985502 A JP 07-294948 A Japanese Patent Application Laid-Open No. 08-171082

本発明は、上述の課題に鑑みて成されたものであって、強誘電性液晶素子において、静電気や自発分極の偏りにより、有効部での液晶の配向性が劣化するのを防ぎ、光学性能を劣化させない強誘電性液晶素子を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above-described problems, and in a ferroelectric liquid crystal element, prevents deterioration in liquid crystal orientation in an effective portion due to static electricity or bias of spontaneous polarization, and provides optical performance. An object of the present invention is to provide a ferroelectric liquid crystal element that does not deteriorate the characteristics.

上記目的を達成するための請求項1記載の発明は、透明な一対の基板と、前記基板がシール材を用いて貼り合わされ、前記基板間に充填されたホメオトロピック配向をなすキラルスメクチックC相を形成する液晶層と、少なくとも前記液晶層に平行な方向の電界である平行電界を発生させる第1のライン電極と、を有するとともに、前記一対の基板の少なくとも一方に、前記第1のライン電極以外の独立した電気的に浮遊であるダミー電極を有することを特徴とする光偏向素子である。   In order to achieve the above object, the invention according to claim 1 is characterized in that a pair of transparent substrates and a chiral smectic C phase having a homeotropic orientation filled between the substrates are bonded to each other using a sealing material. A liquid crystal layer to be formed, and a first line electrode that generates a parallel electric field that is an electric field in a direction parallel to at least the liquid crystal layer, and other than the first line electrode on at least one of the pair of substrates This is an optical deflecting element having an independent electrically floating dummy electrode.

また、請求項2記載の発明は、前記ダミー電極は、駆動電極の両脇に所定の距離を空け、前記平行電界と垂直な方向に伸びた第2のライン電極であることを特徴とした請求項1記載の光偏向素子である。   The invention according to claim 2 is characterized in that the dummy electrode is a second line electrode extending in a direction perpendicular to the parallel electric field with a predetermined distance on both sides of the drive electrode. The optical deflection element according to Item 1.

また、請求項3記載の発明は、前記ダミー電極は、第1のライン電極以上の長さであることを特徴とする請求項2記載の光偏向素子である。   The invention according to claim 3 is the optical deflection element according to claim 2, wherein the dummy electrode has a length equal to or longer than the first line electrode.

また、請求項4記載の発明は、前記基板上に、前記駆動電極と前記ダミー電極とを覆うように絶縁膜を形成したことを特徴とする請求項1から3のいずれか1項記載の光偏向素子である。   According to a fourth aspect of the present invention, the light according to any one of the first to third aspects is characterized in that an insulating film is formed on the substrate so as to cover the drive electrode and the dummy electrode. It is a deflection element.

また、請求項5記載の発明は、前記ダミー電極は、前記駆動電極と同じ材料、同じ膜厚であることを特徴とする請求項1から4のいずれか1項記載の光偏向素子である。   The invention according to claim 5 is the optical deflection element according to any one of claims 1 to 4, wherein the dummy electrode has the same material and the same film thickness as the drive electrode.

また、請求項6記載の発明は、前記ダミー電極は、シール材の下から前記液晶層にかけて配設されたことを特徴とする請求項1から5のいずれか1項記載の光偏向素子である。   The invention according to claim 6 is the light deflection element according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the dummy electrode is disposed from below the sealing material to the liquid crystal layer. .

また、請求項7記載の発明は、請求項1から6のいずれか1項記載の光偏向素子と、画像フィールドを時間的に更に細分割した複数個の画像サブフィールドごとに照明光を画像情報に基づいて空間光変調して画像光として出射する画像表示素子と、を具備し、前記光偏向素子は、前記画像表示素子と同期し、前記画像サブフィールドごとに駆動される前記画像表示素子の各画素から入射されてくる画像光の光路を偏向して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ことを特徴とする画像表示装置である。   According to a seventh aspect of the present invention, there is provided the light deflection element according to any one of the first to sixth aspects of the present invention and the illumination light for each of a plurality of image subfields obtained by further subdividing the image field in terms of image information. An image display element that performs spatial light modulation and emits image light based on the image display element, wherein the light deflection element is synchronized with the image display element and driven for each image subfield. The image display device is characterized in that the optical path of image light incident from each pixel is deflected to increase the apparent number of pixels of the image display element for display.

本発明によれば、強誘電性液晶素子において、静電気や自発分極の偏りにより、有効部での液晶の配向性が劣化するのを防ぎ、光学性能を劣化させない強誘電性液晶素子を提供することが可能となる。   According to the present invention, in a ferroelectric liquid crystal element, a ferroelectric liquid crystal element that prevents the alignment of the liquid crystal in the effective portion from deteriorating due to bias of static electricity or spontaneous polarization and does not deteriorate the optical performance is provided. Is possible.

以下、本発明の好適な実施の形態について説明する。
本実施形態の光偏向素子は、透明な一対の基板と、その基板がシール材を用いて貼り合わされ、その基板間に充填されたホメオトロピック配向をなすキラルスメクチックC相を形成する液晶層と、少なくとも前記液晶層に平行な方向の電界(以下、平行電界と言う)を発生させる第一のライン電極を有する液晶素子において、上記一対の基板の少なくとも一方に、上記電極以外の独立した電気的に浮遊である電極(以下ダミー電極と言う)を有することを特徴とする。
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described.
The light deflection element of the present embodiment includes a pair of transparent substrates, a liquid crystal layer that forms a chiral smectic C phase having a homeotropic alignment filled between the substrates, the substrates being bonded together using a sealing material, In a liquid crystal element having a first line electrode that generates an electric field in a direction parallel to at least the liquid crystal layer (hereinafter referred to as a parallel electric field), at least one of the pair of substrates is electrically connected independently of the electrodes. It has a floating electrode (hereinafter referred to as a dummy electrode).

このような特徴を持つ構成の目的とするところは、静電気等による配向劣化を防ぐことにあり、当該構成によれば、静電界をつくる電極以外の電極により、静電誘導により発生した電荷を逃がすことが出来るため、配向乱れを防ぐことが出来、また自発分極の偏りを低減させることが出来る。
以下、実施例を挙げて、図面を参照しながら説明する。
The purpose of the configuration having such characteristics is to prevent alignment deterioration due to static electricity or the like. According to the configuration, charges generated by electrostatic induction are released by an electrode other than an electrode that generates an electrostatic field. Therefore, disorder of orientation can be prevented, and the bias of spontaneous polarization can be reduced.
Hereinafter, examples will be described with reference to the drawings.

(実施例1)
図1は、本実施例に係る光偏向素子の構造を示している。厚さ1.1mmの一対のガラス基板基板にそれぞれ、互い違いになるように幅10μm、ピッチ100μm、本数400本の透明ライン電極を設け、駆動電極(図1における駆動電極1)とした。電極の長さは40mmとした。つまり有効領域を40mm角とした。なお、電極材料として、本素子ではITO(Indium Tin Oxide)を用いたが、他の透明電極材料でもよい。
Example 1
FIG. 1 shows the structure of an optical deflection element according to this embodiment. A pair of glass substrate substrates having a thickness of 1.1 mm were provided with transparent line electrodes having a width of 10 μm, a pitch of 100 μm and a number of 400 so as to alternate with each other, thereby forming a drive electrode (drive electrode 1 in FIG. 1). The length of the electrode was 40 mm. That is, the effective area was 40 mm square. In this element, ITO (Indium Tin Oxide) is used as the electrode material, but other transparent electrode materials may be used.

ライン電極群の一番外側の電極を取り出し電極(図1における取り出し電極2)とし、ここに駆動電圧装置を接続することにより、液晶を駆動する。なお、本素子においては、両端の電極に電圧を印加し、駆動するため、取り出し電極を設けたが、電圧印加方法によってはこれに限ったことではない。   The outermost electrode of the line electrode group is used as an extraction electrode (extraction electrode 2 in FIG. 1), and a driving voltage device is connected to the liquid crystal to drive the liquid crystal. In this element, a take-out electrode is provided in order to drive by applying a voltage to the electrodes at both ends, but this is not restrictive depending on the voltage application method.

駆動電極の外側に所定の間隔をあけて駆動電極とは電気的に浮遊状態にあるライン状のダミー電極(図1におけるダミー電極3)を形成する。この時ダミー電極は駆動用のライン電極の長手方向と同じ長さとした。ダミー電極の電極材料としては導体であれば、なんでも良いが、透明電極であることが好ましく、特に駆動用のライン電極と同材料、同じ厚みであることが好ましい。なお、図1においては便宜上下基板にダミー電極を形成しているが、上基板に形成してもよく、また両方の基板に形成してもよい。   A line-shaped dummy electrode (dummy electrode 3 in FIG. 1) that is electrically floating with respect to the drive electrode is formed outside the drive electrode at a predetermined interval. At this time, the dummy electrode had the same length as the longitudinal direction of the driving line electrode. The electrode material of the dummy electrode may be anything as long as it is a conductor, but is preferably a transparent electrode, and particularly preferably the same material and the same thickness as the line electrode for driving. In FIG. 1, a dummy electrode is formed on the lower substrate for convenience, but it may be formed on the upper substrate or on both substrates.

ダミー電極3は、駆動電極1の両脇に所定の距離を空け、平行電界と垂直な方向伸びたライン電極である。この場合特に、駆動領域での配向劣化を防ぐことができる。すなわち、駆動電極の両脇にダミー電極を設けることにより、静電誘導により発生した電荷を逃すことができるため、駆動領域端での配向劣化発生を防ぐことができ、結果として光学性能が向上する。また、ダミー電極が駆動用のライン電極の長手方向と同じ長さ、ないし、同じ長さ以上であれば、平行電界に乱れが生じず、配向劣化を防ぐことができる。また、ダミー電極の電極材料が駆動用のライン電極と同材料、同じ膜厚であれば、セル内でのギャップが均一化され、光学性能劣化を防ぐことができる。   The dummy electrode 3 is a line electrode extending at a predetermined distance on both sides of the drive electrode 1 and extending in a direction perpendicular to the parallel electric field. In this case, in particular, it is possible to prevent alignment deterioration in the drive region. That is, by providing dummy electrodes on both sides of the drive electrode, charges generated by electrostatic induction can be released, so that it is possible to prevent the occurrence of alignment deterioration at the end of the drive region, resulting in improved optical performance. . Further, if the dummy electrode has the same length as the longitudinal direction of the driving line electrode, or more than the same length, the parallel electric field is not disturbed and orientation deterioration can be prevented. Further, if the electrode material of the dummy electrode is the same material and the same film thickness as the driving line electrode, the gap in the cell is made uniform, and optical performance deterioration can be prevented.

上記駆動用のライン電極を跨ぐようにして均一な抵抗体(図1における抵抗体4)を形成することで、それぞれのライン電極に段階的な電圧がかかるようにし、ライン電極に対して垂直方向の横電界を発生させる。ここではライン電極上に抵抗体を形成したが、それぞれのライン電極に、段階的に電圧をかけられる外部装置を接続し、横電界を発生させても良い。   A uniform resistor (resistor 4 in FIG. 1) is formed so as to straddle the driving line electrode, so that stepwise voltage is applied to each line electrode, and the direction perpendicular to the line electrode is applied. The horizontal electric field is generated. Although a resistor is formed on the line electrode here, an external device that can apply a voltage stepwise may be connected to each line electrode to generate a lateral electric field.

この一対の基板表面に厚み0.06μmのポリイミド化合物の垂直(ホメオトロピック)配向膜(図1における配向膜5)を形成した。ポリイミド配向膜は、ポリアミック酸溶液をスピンコートにより塗布し、約180℃に加熱処理よるイミド化処理によりポリイミド膜を得た。ここで、垂直配向膜として、ポリイミド化合物を用いたが、無機ハイブリット垂直配向膜や、SiOx等の配向膜等でもよく、また、液晶が垂直に配向すれば、特に配向膜は形成しなくてもよい。   A vertical (homeotropic) alignment film (alignment film 5 in FIG. 1) of a polyimide compound having a thickness of 0.06 μm was formed on the surface of the pair of substrates. As the polyimide alignment film, a polyamic acid solution was applied by spin coating, and a polyimide film was obtained by imidization treatment by heat treatment at about 180 ° C. Here, a polyimide compound is used as the vertical alignment film. However, an inorganic hybrid vertical alignment film, an alignment film such as SiOx, or the like may be used, and if the liquid crystal is aligned vertically, no alignment film may be formed. Good.

UV熱硬化のシール材(図1におけるシール材6)に50μmのギャップ材を混合し、基板に塗布した。この時、塗布位置は、ダミー電極の上部に一部重なるように塗布することが好ましい。また、駆動ライン電極の長手方向において、シール材塗布位置が、駆動領域に重なるように塗布することが特に好ましい。シール材の下にダミー電極が存在することで、ギャップムラのないセルが作製できる。   A 50 μm gap material was mixed with a UV thermosetting sealant (sealant 6 in FIG. 1) and applied to the substrate. At this time, the application position is preferably applied so as to partially overlap the upper portion of the dummy electrode. Further, it is particularly preferable to apply the seal material so that the seal material application position overlaps the drive region in the longitudinal direction of the drive line electrode. The presence of the dummy electrode under the sealing material makes it possible to produce a cell without gap unevenness.

シール材を塗布した領域内に無電界時にキラルスメクチックC相を形成する液晶を規定量塗布し、真空中で上下基板を貼り合せた後、大気圧に戻し、UV光を積算光量として、3000mJ/cm2以上照射しシール材を仮硬化し、120℃のオーブンでベイクした。ここで液晶注入法に関して、シール材を一部塗布しない部分を設け、毛管法や、真空注入法を用いて注入してもよい。 A prescribed amount of liquid crystal that forms a chiral smectic C phase is applied in the area where the sealant is applied, and the upper and lower substrates are bonded together in a vacuum. Then, the pressure is returned to atmospheric pressure, and the UV light is 3000 mJ / The sealing material was pre-cured by irradiation with cm 2 or more, and baked in an oven at 120 ° C. Here, with respect to the liquid crystal injection method, a portion where no sealant is applied may be provided, and injection may be performed using a capillary method or a vacuum injection method.

上述の方法によって作製された素子は、ダミー電極を設けない素子に比べ、静電気等による配向劣化がほとんどなかった。   The device manufactured by the above-described method has almost no alignment deterioration due to static electricity or the like, compared to a device without a dummy electrode.

(実施例2)
図2は、実施例2に係る光偏向素子の構造を示している。基本的には実施例1と同様の構造であるが、配向膜と電極との間に絶縁膜を挟んだ構造をしている。したがって、ここでは他の部分については割愛し、絶縁膜層についてのみ説明する。本実施例は、実施例1において、配向膜を形成する前に、絶縁膜層を形成した。ここで、絶縁層としては、表面抵抗率が1×1010〜1×1013Ω/□程度であることが好ましい。溶液をフレキソ印刷によって基板上に塗布し、100℃のオーブンで乾燥させた後、UV光を積算光量で7100mJ/cm2以上となるように照射した。その後300℃のオーブンで焼成し、絶縁膜を形成した。その後配向膜を塗布し、実施例1と同様セル化を行った。
(Example 2)
FIG. 2 shows the structure of the optical deflection element according to the second embodiment. Basically, the structure is the same as that of Example 1, except that an insulating film is sandwiched between the alignment film and the electrode. Therefore, other parts are omitted here, and only the insulating film layer will be described. In this example, the insulating film layer was formed before forming the alignment film in Example 1. Here, the insulating layer preferably has a surface resistivity of about 1 × 10 10 to 1 × 10 13 Ω / □. The solution was applied onto a substrate by flexographic printing, dried in an oven at 100 ° C., and then irradiated with UV light so that the accumulated light amount was 7100 mJ / cm 2 or more. Thereafter, it was baked in an oven at 300 ° C. to form an insulating film. Thereafter, an alignment film was applied, and cell formation was performed in the same manner as in Example 1.

これによって作製された光偏向素子は、実施例1の光偏向素子に比べ、静電気等による配向劣化が全くなく、良好な特性を示した。   The optical deflecting element thus fabricated showed good characteristics with no alignment deterioration due to static electricity or the like as compared with the optical deflecting element of Example 1.

(実施例3)
画像表示装置への適用例を示す。図3は、本実施例に係る画像表示装置の構成を示している。図3において、光源21は、LEDランプを2次元アレイ状に配列した光源である。この光源21からスクリーン26に向けて発せられる光の進行方向には、拡散板22、コンデンサレンズ23、画像表示素子としての透過型液晶パネル24、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25が順に配設されている。また、光源21は、光源ドライブ部27により駆動される。同様に、透過型液晶パネル24に対しては、液晶ドライブ部28がこれを駆動する。
(Example 3)
An example of application to an image display device will be described. FIG. 3 shows the configuration of the image display apparatus according to this embodiment. In FIG. 3, a light source 21 is a light source in which LED lamps are arranged in a two-dimensional array. In the traveling direction of light emitted from the light source 21 toward the screen 26, a diffusion plate 22, a condenser lens 23, a transmissive liquid crystal panel 24 as an image display element, and a projection lens as an optical member for observing an image pattern 25 are arranged in order. The light source 21 is driven by the light source drive unit 27. Similarly, the liquid crystal drive unit 28 drives the transmissive liquid crystal panel 24.

ここに、透過型液晶パネル24と投射レンズ25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路偏向素子29が介在されており、ドライブ部30に接続されている。このような光路偏向素子29として、実施例1、2のような液晶素子が用いられている。   Here, an optical path deflecting element 29 functioning as a pixel shift element is interposed on the optical path between the transmissive liquid crystal panel 24 and the projection lens 25, and is connected to the drive unit 30. As such an optical path deflecting element 29, a liquid crystal element as in the first and second embodiments is used.

光源ドライブ部27で制御されて光源81から放出された照明光は、拡散板22により均一化された照明光となり、コンデンサレンズ23により液晶ドライブ部28で照明光源と同期して制御されて透過型液晶パネル24を照明する。この透過型液晶パネル24で空間光変調された照明光は、画像光として光路偏向素子29に入射し、この光路偏向素子29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。光路偏向素子29を透過した光は投射レンズ25で拡大されスクリーン26上に投射される。   The illumination light that is controlled by the light source drive unit 27 and emitted from the light source 81 becomes illumination light that is made uniform by the diffusion plate 22, and is controlled by the condenser lens 23 in synchronism with the illumination light source by the liquid crystal drive unit 28 to be a transmission type The liquid crystal panel 24 is illuminated. The illumination light spatially modulated by the transmissive liquid crystal panel 24 enters the optical path deflection element 29 as image light, and the optical path deflection element 29 shifts the image light by an arbitrary distance in the pixel arrangement direction. The light transmitted through the optical path deflecting element 29 is magnified by the projection lens 25 and projected onto the screen 26.

ここで、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シフト位置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24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29によるシフト量は透過型液晶パネル24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24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、配向性が良好で高速応答性に優れた光路偏向素子を用いているので、サブフィールド画像に対応して、高速な光路の偏向が可能になり、見かけ上高精細な画像表示が可能となる。また、高速応答性によりサブフィールド画像の切り換え時間が短くできるので、時間的な光利用効率が向上する。   Here, an apparent pixel of the transmissive liquid crystal panel 24 is displayed by displaying an image pattern in which the display position is shifted according to the shift position of the optical path for each of the plurality of subfields obtained by dividing the image field in time. The number is multiplied and displayed. Thus, the amount of shift by the light deflecting means 29 is set to ½ of the pixel pitch because image multiplication is performed twice as much as the pixel arrangement direction of the transmissive liquid crystal panel 24. By correcting the image signal for driving the transmissive liquid crystal panel 24 by the shift amount according to the shift amount, an apparently high-definition image can be displayed. At this time, an optical path deflecting element with good orientation and high-speed response is used, so that high-speed optical path deflection is possible in correspondence with subfield images, and apparently high-definition image display is possible. It becomes. Further, since the switching time of the subfield image can be shortened by the high-speed response, the temporal light utilization efficiency is improved.

具体的には、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液晶ライトバルブを用いた。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り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更に3色分に分割するため、各色に対応した画像を720Hzで切り換える。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/OFFすることで、観察者にはフルカラー画像が見える。   Specifically, a 0.9 inch diagonal XGA (1024 × 768 dots) polysilicon TFT liquid crystal light valve was used as the image display element. The pixel pitch is about 18 μm both vertically and horizontally. The aperture ratio of the pixel is about 50%. Further, a microlens array is provided on the light source side of the image display element to increase the collection rate of illumination light. In this embodiment, an RGB three-color LED light source is used as a light source, and a so-called field sequential method is adopted in which color display is performed by switching the color of light irradiated to the one liquid crystal panel at a high speed. In the present embodiment, the frame frequency of image display is 60 Hz, and the subfield frequency for pixel multiplication by 4 times by pixel shift is 240 Hz, which is 4 times. In order to further divide one subframe into three colors, an image corresponding to each color is switched at 720 Hz. A full color image can be seen by an observer by turning ON / OFF the LED light source of the corresponding color in accordance with the display timing of each color image on the liquid crystal panel.

本実施例においては、光路偏向素子として実施例2の液晶素子を用いた。この素子を二組用い、入射側を第一の光路偏向素子、出射側を第二の光路偏向素子とした。互いのライン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。本実施例では液晶ライトバルブからの出射光が既に直線偏光であり、その偏光方向が第一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偏光方向制御手段として直線偏光板を設けた。したがって、第一の光偏向素子で偏向されずに直進してしまうノイズ光の発生が防止できた。   In this example, the liquid crystal element of Example 2 was used as the optical path deflecting element. Two sets of these elements were used, the incident side being the first optical path deflection element and the exit side being the second optical path deflection element. The line electrodes are arranged so that the directions of the line electrodes are orthogonal to each other and coincide with the arrangement direction of the pixels of the image display element. In this embodiment, the light emitted from the liquid crystal light valve is already linearly polarized light and the direction of polarization is arranged so as to coincide with the light path deflection direction of the first light path deflecting element. In order to ensure the degree of polarization, a linearly polarizing plate was provided as a polarization direction control means on the incident surface side of the optical path deflecting element. Therefore, the generation of noise light that goes straight without being deflected by the first light deflection element can be prevented.

更に、第一及び第二の光路偏向素子の間に偏光面回転素子を設けた。偏光面回転素子は、薄いガラス基板(3cm×4cm、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。二枚のガラス基板の間の周辺部に8μm厚のスペーサを挟み、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。   Further, a polarization plane rotating element is provided between the first and second optical path deflecting elements. The polarization plane rotating element was formed by spin-coating a polyimide alignment material on a thin glass substrate (3 cm × 4 cm, thickness 0.15 mm) to form an alignment film of about 0.1 μm. A rubbing treatment was performed after the annealing treatment of the glass substrate. An empty cell was fabricated by sandwiching an 8 μm thick spacer between the two glass substrates and pasting the upper and lower substrates so that the rubbing directions were orthogonal. Into this cell, a nematic liquid crystal having a positive dielectric anisotropy and an appropriate amount of a chiral material mixed was injected under normal pressure to produce a TN liquid crystal cell in which the orientation of liquid crystal molecules was twisted by 90 degrees. Since this cell is not provided with an electrode, it functions as a simple polarization rotation element.

第一の光路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、二つの光路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一の光路偏向素子からの出射光の偏光面が90度回転し、第二の光路偏向素子の偏向方向に一致する。第一の光路偏向素子、偏光面回転素子、第二の光路偏向素子からなるピクセルシフト素子を液晶ライトバルブの直後に設置した。   The polarizing plate of light emitted from the first optical path deflecting element and the incident surface of the polarization rotating element are arranged so as to be sandwiched between two optical path deflecting means so that the rubbing directions of the incident surface of the polarizing rotating element coincide with each other. The polarization plane of the light emitted from the first optical path deflection element is rotated by 90 degrees by the polarization plane rotation element, and coincides with the deflection direction of the second optical path deflection element. A pixel shift element comprising a first optical path deflecting element, a polarization plane rotating element, and a second optical path deflecting element was installed immediately after the liquid crystal light valve.

ピクセルシフト素子を駆動する矩形波電圧の電圧を±6kV、周波数を60Hzとし、二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。この条件での光偏向素子のシフト量は9μmであった。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、縦横二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。また、配向劣化による光散乱等が抑えられており、はっきりした画像を表示できた。   The rectangular wave voltage for driving the pixel shift element is set to ± 6 kV, the frequency is set to 60 Hz, the vertical and horizontal phases of the two sheets are shifted by 90 degrees, and the drive timing is set so as to shift the pixels in four directions. The shift amount of the light deflection element under these conditions was 9 μm. By rewriting the subfield image to be displayed on the image display device at 240 Hz, a high-definition image in which the apparent number of pixels in the vertical and horizontal directions was multiplied by 4 could be displayed. In addition, light scattering due to orientation degradation was suppressed, and a clear image could be displayed.

以上、本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲内で種々の変形実施が可能である。   The preferred embodiment of the present invention has been described above, but the present invention is not limited to this, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention.

本発明の実施例1に係る光偏向素子の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the optical deflection | deviation element which concerns on Example 1 of this invention. 本発明の実施例2に係る光偏向素子の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the optical deflection | deviation element which concerns on Example 2 of this invention. 本発明の実施例3に係る画像表示装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the image display apparatus which concerns on Example 3 of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1、8 駆動電極
2、9 取り出し電極
3、10 ダミー電極
4、11 抵抗体
5、12 配向膜
6、13 シール材
7、14 液晶層
15 絶縁膜
21 光源
22 拡散板
23 コンデンサレンズ
24 透過型液晶パネル
25 投射レンズ
26 スクリーン
27 光源ドライブ部
28 液晶ドライブ部
29 光路偏向素子
30 ドライブ部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1, 8 Drive electrode 2, 9 Extraction electrode 3, 10 Dummy electrode 4, 11 Resistor 5, 12 Alignment film 6, 13 Sealing material 7, 14 Liquid crystal layer 15 Insulating film 21 Light source 22 Diffusion plate 23 Condenser lens 24 Transmission type liquid crystal Panel 25 Projection lens 26 Screen 27 Light source drive unit 28 Liquid crystal drive unit 29 Optical path deflecting element 30 Drive unit

Claims (7)

透明な一対の基板と、前記基板がシール材を用いて貼り合わされ、前記基板間に充填されたホメオトロピック配向をなすキラルスメクチックC相を形成する液晶層と、
少なくとも前記液晶層に平行な方向の電界である平行電界を発生させる第1のライン電極と、を有するとともに、
前記一対の基板の少なくとも一方に、前記第1のライン電極以外の独立した電気的に浮遊であるダミー電極を有することを特徴とする光偏向素子。
A pair of transparent substrates, and a liquid crystal layer that forms a chiral smectic C phase in which the substrates are bonded together using a sealing material and have a homeotropic alignment filled between the substrates;
A first line electrode that generates a parallel electric field that is an electric field in a direction parallel to at least the liquid crystal layer, and
An optical deflecting element having an independent electrically floating dummy electrode other than the first line electrode on at least one of the pair of substrates.
前記ダミー電極は、駆動電極の両脇に所定の距離を空け、前記平行電界と垂直な方向に伸びた第2のライン電極であることを特徴とした請求項1記載の光偏向素子。   2. The optical deflection element according to claim 1, wherein the dummy electrode is a second line electrode that is spaced a predetermined distance from both sides of the drive electrode and extends in a direction perpendicular to the parallel electric field. 前記ダミー電極は、第1のライン電極以上の長さであることを特徴とする請求項2記載の光偏向素子。   The optical deflection element according to claim 2, wherein the dummy electrode is longer than the first line electrode. 前記基板上に、前記駆動電極と前記ダミー電極とを覆うように絶縁膜を形成したことを特徴とする請求項1から3のいずれか1項記載の光偏向素子。   4. The optical deflection element according to claim 1, wherein an insulating film is formed on the substrate so as to cover the drive electrode and the dummy electrode. 5. 前記ダミー電極は、前記駆動電極と同じ材料、同じ膜厚であることを特徴とする請求項1から4のいずれか1項記載の光偏向素子。   5. The optical deflection element according to claim 1, wherein the dummy electrode has the same material and the same film thickness as the drive electrode. 前記ダミー電極は、シール材の下から前記液晶層にかけて配設されたことを特徴とする請求項1から5のいずれか1項記載の光偏向素子。   6. The optical deflection element according to claim 1, wherein the dummy electrode is disposed from under a sealing material to the liquid crystal layer. 請求項1から6のいずれか1項記載の光偏向素子と、
画像フィールドを時間的に更に細分割した複数個の画像サブフィールドごとに照明光を画像情報に基づいて空間光変調して画像光として出射する画像表示素子と、を具備し、
前記光偏向素子は、
前記画像表示素子と同期し、前記画像サブフィールドごとに駆動される前記画像表示素子の各画素から入射されてくる画像光の光路を偏向して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ことを特徴とする画像表示装置。
An optical deflection element according to any one of claims 1 to 6,
An image display element that spatially modulates illumination light based on image information and emits it as image light for each of a plurality of image subfields obtained by further subdividing the image field in time,
The light deflection element is
Synchronizing with the image display element, the optical path of image light incident from each pixel of the image display element driven for each image subfield is deflected to multiply the apparent number of pixels of the image display element An image display device characterized by being displayed.
JP2007235759A 2007-09-11 2007-09-11 Optical deflection element and image display device Withdrawn JP2009069297A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2007235759A JP2009069297A (en) 2007-09-11 2007-09-11 Optical deflection element and image display device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2007235759A JP2009069297A (en) 2007-09-11 2007-09-11 Optical deflection element and image display device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2009069297A true JP2009069297A (en) 2009-04-02

Family

ID=40605656

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2007235759A Withdrawn JP2009069297A (en) 2007-09-11 2007-09-11 Optical deflection element and image display device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2009069297A (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009080286A (en) * 2007-09-26 2009-04-16 Citizen Holdings Co Ltd Optical device
WO2014034483A1 (en) * 2012-08-28 2014-03-06 シャープ株式会社 Light deflection device and method for driving light deflection element
US11847276B2 (en) 2020-12-09 2023-12-19 Hefei Xinsheng Optoelectronics Technology Co., Ltd. Touch substrate and touch display device

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009080286A (en) * 2007-09-26 2009-04-16 Citizen Holdings Co Ltd Optical device
WO2014034483A1 (en) * 2012-08-28 2014-03-06 シャープ株式会社 Light deflection device and method for driving light deflection element
US11847276B2 (en) 2020-12-09 2023-12-19 Hefei Xinsheng Optoelectronics Technology Co., Ltd. Touch substrate and touch display device

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5123078B2 (en) Liquid crystal display device and manufacturing method
US8736779B2 (en) Active matrix substrate, liquid crystal display panel, liquid crystal display device, method for manufacturing active matrix substrate, method for manufacturing liquid crystal display panel, and method for driving liquid crystal display panel
JP4327121B2 (en) In-plane switching mode liquid crystal display device with column spacer
KR101528758B1 (en) Method of driving a liquid crystal display apparatus, array substrate, method of manufacturing the array substrate and liquid crystal display apparatus having the same
CN101627334A (en) Display device, driving device for display device, and electronic apparatus
CN101387806A (en) Liquid crystal display panel and method for manufacturing the same
JP2011123234A (en) Liquid crystal display device
WO2013078903A1 (en) Array substrate, liquid crystal panel and display device
US9304343B2 (en) Liquid crystal display device
US20180210293A1 (en) Liquid crystal panels, liquid crystal alignment methods thereof and liquid crystal displays
US7599036B2 (en) In-plane switching active matrix liquid crystal display apparatus
KR20140097774A (en) Liquid crystal display device
KR101157975B1 (en) Method For Driving Liquid Crystal Display Device
JP2009069297A (en) Optical deflection element and image display device
JP4574428B2 (en) Optical axis deflection element, optical path deflection element, optical axis deflection method, optical path deflection method, optical axis deflection apparatus, optical path deflection apparatus, and image display apparatus
KR100577299B1 (en) LCD Display
US20120075565A1 (en) Liquid crystal display device
JP5816573B2 (en) Liquid crystal lens and display device
JP3980908B2 (en) Optical path deflecting element, optical path deflecting element unit, and image display apparatus
CN107390408B (en) Array substrate, display panel and driving method thereof
JP2022017759A (en) Method for setting common electrode voltage of liquid crystal display panel and liquid crystal module
US10031387B2 (en) Liquid crystal display comprising first to fourth color filters wherein at least one color filter covers a contact point where four adjacent pixel areas meet
CN102414607B (en) Liquid crystal display device and method for manufacturing transparent electrode
KR101888446B1 (en) Liquid crystal display device and method of fabricating the same
JPH11125832A (en) Liquid crystal display device

Legal Events

Date Code Title Description
A300 Withdrawal of application because of no request for examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300

Effective date: 20101207