JP2006267907A - Optical deflecting element and image display device - Google Patents

Optical deflecting element and image display device Download PDF

Info

Publication number
JP2006267907A
JP2006267907A JP2005089295A JP2005089295A JP2006267907A JP 2006267907 A JP2006267907 A JP 2006267907A JP 2005089295 A JP2005089295 A JP 2005089295A JP 2005089295 A JP2005089295 A JP 2005089295A JP 2006267907 A JP2006267907 A JP 2006267907A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
deflection element
light
line electrode
resistance film
optical
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.)
Pending
Application number
JP2005089295A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yukiko Hirano
由希子 平野
Toshiaki Tokita
才明 鴇田
Hiroyuki Sugimoto
浩之 杉本
Yumi Matsuki
ゆみ 松木
Keishin Aisaka
敬信 逢坂
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 JP2005089295A priority Critical patent/JP2006267907A/en
Publication of JP2006267907A publication Critical patent/JP2006267907A/en
Pending 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 an optical deflecting element which has simple constitution and can be easily manufactured and can efficiently perform optical deflection. <P>SOLUTION: The optical deflecting element 1 has a pair of transparent substrates 3, a spacer 4, a plurality of transparent line electrodes 5, a dielectric layer 6, a liquid crystal layer 7 which can form a chiral smectic C phase, and a resistance film 8 which electrically connects a group of the plurality of line electrodes 5 in series. The group of line electrodes 5 and the resistance film 8 are made of the same material and R<SB>R</SB>>R<SB>E</SB>is satisfied, where R<SB>R</SB>represents the surface resistivity of the resistance film 8 and R<SB>E</SB>represents the surface resistivity of the line electrodes 5. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、電気信号によって光の方向を変える光偏向素子(光偏向デバイスの概念を含む)及び該光偏向素子を有するプロジェクションディスプレイ、ヘッドマウントディスプレイなどの画像表示装置(電子ディスプレイ装置の概念を含む)に関する。   The present invention includes an optical deflection element (including the concept of an optical deflection device) that changes the direction of light by an electric signal, and an image display device (including a concept of an electronic display device) such as a projection display and a head-mounted display having the optical deflection element. )

特開2002−328402号公報には、透明な一対の基板間にホメオトロピック配向をなすキラルスメクチックC相よりなる液晶を充填し、この液晶に電界を作用させる構成が記載されている。
基板間に設ける液晶として、キラルスメクチックC相よりなる液晶を利用しているので、この種の光偏向素子において問題であった、構成が複雑であることに伴う高コスト、装置大型化、光量損失、光学ノイズを改善でき、且つ、液晶としてスメクチックA液晶やネマチック液晶などを用いた場合の応答性の鈍さも改善でき、高速応答が可能となる。
特開2003−098502号公報には、ライン形状をした複数のライン電極群を2つの透明基板上に形成し、各透明基板上でのライン電極の位置を交互に配置し、一端のライン電極から他端のライン電極に向けて、印加電圧が段階的に増加あるいは減少していくように、両透明基板間で交互に段階的に異なる値に設定する構成が記載されている。このような構成により、逆電界の発生を防止し、ライン電極近傍でも反対側透明基板のライン電極による電位差の発生により、ライン電極付近でも光偏向効果を得られる。
Japanese Patent Laid-Open No. 2002-328402 describes a configuration in which a liquid crystal composed of a chiral smectic C phase having homeotropic alignment is filled between a pair of transparent substrates and an electric field is applied to the liquid crystal.
As the liquid crystal provided between the substrates, a liquid crystal composed of a chiral smectic C phase is used. Therefore, this type of optical deflecting element has a problem. In addition, optical noise can be improved, and dullness in response when smectic A liquid crystal or nematic liquid crystal is used as the liquid crystal can be improved, and high-speed response is possible.
In JP-A-2003-0985502, a plurality of line electrode groups having a line shape are formed on two transparent substrates, and the positions of the line electrodes on each transparent substrate are alternately arranged. There is described a configuration in which different values are set alternately and stepwise between the transparent substrates so that the applied voltage increases or decreases stepwise toward the line electrode at the other end. With such a configuration, generation of a reverse electric field is prevented, and a light deflection effect can be obtained even in the vicinity of the line electrode by generating a potential difference between the line electrode on the opposite transparent substrate even in the vicinity of the line electrode.

特開2004−286938号公報には、複数のライン電極を抵抗体で接続して配置し、抵抗体をライン電極に比べて高い抵抗を有した物質することにより、透明基板外への配線数を減らして透明基板の大型化に対処するとともに、これに直線的に電位が変化するように電圧を印加して、2枚の透明基板間にある液晶層へ透明基板に平行な方向に均一な電界をかけ、光偏向装置の偏向角を駆動する構成が記載されている。
具体的な抵抗体としては、スパッタリングや蒸着等の工程を必要とするCr−SiO、SiC、SnOにSbやPをドープした物等が記載され、抵抗値は規定範囲内に収まる物質を用いることが記載されている。
In Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-286938, a plurality of line electrodes are connected by resistors, and the resistor is made of a substance having a higher resistance than the line electrodes, thereby reducing the number of wires to the outside of the transparent substrate. Reduce the size of the transparent substrate and apply a voltage so that the potential changes linearly to the liquid crystal layer between the two transparent substrates. And a configuration for driving the deflection angle of the optical deflection apparatus is described.
As specific resistors, Cr—SiO, SiC, SnO 2 doped with Sb or P or the like, which requires a process such as sputtering or vapor deposition, is described, and a resistance value is within a specified range. It is described.

特開2002−328402号公報JP 2002-328402 A 特開平5−216075号公報Japanese Patent Laid-Open No. 5-216075 特開平9−133904号公報JP-A-9-133904 特開2004−286938号公報JP 2004-286938 A 特開2004−286938号公報JP 2004-286938 A 特開2003−098502号公報JP 2003-0985502 A

特許文献4では、ライン電極群としてITO(スズ含有酸化インジウム)等の透明導電膜が使用され、抵抗膜としてCr−SiO、SiC、PやSbをドープしたSnO等を用いた場合の例が記載されている。
しかしながら、ライン電極と抵抗膜が異なる層からなる構成であるため、スパッタや蒸着等の成膜プロセスを、異なる材料を用いて2度行う必要がある。
また、材料の組み合わせや成膜条件によっては、ライン電極と抵抗膜との間に非常に大きな接触抵抗が生ずることが、本発明者らの実験、考察により明らかになっている。接触抵抗の増加は、電位勾配の精度の悪化や電界発生効率の低下を引き起こすため、問題となる。
In Patent Document 4, a transparent conductive film such as ITO (tin-containing indium oxide) is used as a line electrode group, and an example in which SnO 2 doped with Cr—SiO, SiC, P, or Sb is used as a resistance film. Are listed.
However, since the line electrode and the resistance film are composed of different layers, it is necessary to perform film formation processes such as sputtering and vapor deposition twice using different materials.
In addition, experiments and considerations by the present inventors have revealed that a very large contact resistance occurs between the line electrode and the resistance film depending on the combination of materials and film formation conditions. An increase in contact resistance is a problem because it causes a deterioration in potential gradient accuracy and a decrease in electric field generation efficiency.

本発明は、構成が簡単で製造が容易であり、効率の良い光偏向が可能な光偏向素子及びこれを備えた画像表示装置の提供を、その主な目的とする。   The main object of the present invention is to provide an optical deflecting element that is simple in structure, easy to manufacture, and capable of efficiently deflecting light, and an image display apparatus including the same.

ライン電極群と抵抗膜を同一材料により形成すれば、材料のコストを抑えることができる。また、これらを積層せずに1層で形成することにより、成膜プロセスが一度で済み、製造工程の簡略化が図れる。従来のように積層する場合は、2層の間に不純物が入り込んだり界面状態が変化したりすることによって電気的な接触が悪くなる場合があるが、1層で形成すればそのような不具合も回避できる。
本発明はこのような着眼の下、具体化されたもので、
請求項1記載の発明では、透明な一対の基板と、少なくとも一方の基板に設けられた複数本の透明なライン電極と、前記基板間に設けられた液晶層と、前記ライン電極群を電気的に接続する抵抗膜を有する光偏向素子において、前記ライン電極と前記抵抗膜が同一材料からなり、双方の表面抵抗率を異ならせることにより双方のそれぞれの機能を分けたことを特徴とする。ここで、「透明」とは、光透過性の概念を含むものとする(以下同じ)。
ここではさらに、少ない種類の材料と簡易な製造工程による作製を可能とすることを目的としている。
If the line electrode group and the resistance film are formed of the same material, the cost of the material can be reduced. In addition, by forming these layers as a single layer without stacking them, the film forming process can be completed once, and the manufacturing process can be simplified. In the case of stacking as in the conventional case, the electrical contact may deteriorate due to impurities entering between the two layers or the interface state changing. Can be avoided.
The present invention has been embodied under such an eye,
According to the first aspect of the present invention, a pair of transparent substrates, a plurality of transparent line electrodes provided on at least one substrate, a liquid crystal layer provided between the substrates, and the line electrode group are electrically connected. In the optical deflection element having a resistance film connected to the line electrode, the line electrode and the resistance film are made of the same material, and the respective functions of the both are separated by making the surface resistivity of the both different. Here, “transparent” includes the concept of light transmission (hereinafter the same).
Further, it is intended to enable production with a small number of materials and a simple manufacturing process.

請求項2に記載の発明では、透明な一対の基板と、該基板上の光路を含む領域に、所望の光路シフト方向に対して略平行に配置された複数本の透明なライン電極と、両基板の間隔内でキラルスメクチックC相を形成する液晶層と、前記透明ライン電極群を電気的に直列に接続する抵抗膜とを有し、前記抵抗膜と前記ライン電極が同一材料からなり、前記抵抗膜の表面抵抗率をR、前記ライン電極の表面抵抗率をRとしたときに、R>Rであることを特徴とする。
ここではさらに、少ない種類の材料と簡易な製造工程による作製を可能とすることを目的としている。
According to the second aspect of the present invention, a pair of transparent substrates, a plurality of transparent line electrodes disposed substantially parallel to a desired optical path shift direction in a region including the optical paths on the substrates, A liquid crystal layer that forms a chiral smectic C phase within the interval of the substrate, and a resistance film that electrically connects the transparent line electrode group in series, wherein the resistance film and the line electrode are made of the same material, When the surface resistivity of the resistance film is R R and the surface resistivity of the line electrode is R E , R R > R E is satisfied .
Further, it is intended to enable production with a small number of materials and a simple manufacturing process.

請求項3に記載の発明では、請求項1又は2に記載の光偏向素子において、前記抵抗膜と前記ライン電極群が、同時に形成された単一の膜であることを特徴とする。
ここではさらに、簡易な製造工程で、効率の良い光偏向素子を得ることを目的としている。
According to a third aspect of the present invention, in the optical deflection element according to the first or second aspect, the resistance film and the line electrode group are a single film formed simultaneously.
Here, it is another object to obtain an efficient optical deflection element with a simple manufacturing process.

請求項4に記載の発明では、請求項1、2又は3に記載の光偏向素子において、前記抵抗膜と前記ライン電極群が酸化物材料からなることを特徴とする。
ここではさらに、簡易な製造工程で、効率の良い光偏向素子を得ることを目的としている。
According to a fourth aspect of the present invention, in the optical deflection element according to the first, second, or third aspect, the resistance film and the line electrode group are made of an oxide material.
Here, it is another object to obtain an efficient optical deflection element with a simple manufacturing process.

請求項5に記載の発明では、請求項4に記載の光偏向素子において、前記酸化物材料が、スズ含有酸化インジウムであることを特徴とする。
ここではさらに、安定して動作し、作製が容易な光偏向素子を提供することを目的としている。
The invention according to claim 5 is the optical deflection element according to claim 4, wherein the oxide material is tin-containing indium oxide.
Another object of the present invention is to provide an optical deflection element that operates stably and is easy to manufacture.

請求項6に記載の発明では、画像情報に従って光を制御可能な複数の画素が2次元的に配列した画像表示素子と、該画像表示素子を照明する光源及び照明装置と、前記画像表示素子に表示した画像パターンを観察するための光学部材と、画像フィールドを時間的に分割した複数のサブフィールドで形成する表示駆動手段と、各画素からの出射光の光路を偏向する光偏向素子とを有し、サブフィールド毎の光路の偏向に応じて表示位置がずれている状態の画像パターンを表示することで、前記画像表示素子の見かけ上の画素数を増倍して表示する画像表示装置において、前記光偏向素子が請求項1、2、3、4又は5に記載の光偏向素子であることを特徴とする。
ここではさらに、画素数の少ない画像表示素子を用いて見かけ上高精細な画像を表示できる装置を提供することを目的としている。
In the invention according to claim 6, an image display element in which a plurality of pixels capable of controlling light according to image information is two-dimensionally arranged, a light source and an illumination device for illuminating the image display element, and the image display element An optical member for observing the displayed image pattern, display driving means formed by a plurality of subfields obtained by temporally dividing the image field, and an optical deflection element for deflecting the optical path of the emitted light from each pixel are provided. In the image display device that displays the image pattern in which the display position is shifted in accordance with the deflection of the optical path for each sub-field, thereby multiplying and displaying the apparent number of pixels of the image display element, The optical deflection element is an optical deflection element according to claim 1, 2, 3, 4 or 5.
It is another object of the present invention to provide an apparatus that can display an apparently high-definition image using an image display element having a small number of pixels.

請求項1又は2に記載の発明によれば、別々の材料からなる膜を積層させてライン電極群と抵抗膜を形成する方法に比べ、材料の種類を少なくすることができ、より簡易な工程での製造が可能となる。従って、製造コストの低減を図ることができる。
請求項3に記載の発明によれば、抵抗膜とライン電極群を形成するための成膜プロセスが一度で済む。また、積層させる構造をとる場合と違って2層の間に入り込んだ不純物や界面状態の変化による影響がなくなるので、抵抗膜とライン電極の間の電気的接触を比較的良くすることができる。不要な接触抵抗を抑えることにより、効率の良い光偏向が可能になる。
According to the invention described in claim 1 or 2, the number of types of materials can be reduced compared to a method of forming a line electrode group and a resistance film by laminating films made of different materials, and a simpler process. Can be manufactured. Therefore, the manufacturing cost can be reduced.
According to the third aspect of the invention, the film forming process for forming the resistance film and the line electrode group can be performed only once. Further, unlike the case of using a laminated structure, the influence of impurities entering between the two layers and the change in the interface state are eliminated, so that the electrical contact between the resistance film and the line electrode can be made relatively good. By suppressing unnecessary contact resistance, efficient light deflection can be achieved.

請求項4に記載の発明によれば、酸化物膜は、成膜時の条件や成膜後の後処理によって抵抗率を大きく変化させることができる。従って、抵抗膜とライン電極群を透光性酸化物からなる膜とすれば、R>Rとすることが容易にでき、また抵抗率の差も大きくとれるため、電界のムラが抑えられて電界発生効率が上がり、効率の良い光偏向素子が得られる。
請求項5に記載の発明によれば、透光性酸化物の中でITOは、電気的性質の安定性が比較的良く、また、エッチング等の加工が容易であるため、ライン電極群の形状を形成し易い。
請求項6に記載の発明によれば、簡易な工程で作製でき、安定して動作する光偏向素子を用いることにより、品質の良い画像表示装置が得られる。
According to the fourth aspect of the present invention, the resistivity of the oxide film can be changed greatly depending on conditions at the time of film formation and post-treatment after film formation. Therefore, if the resistance film and the line electrode group are films made of a translucent oxide, R R > R E can be easily achieved, and the difference in resistivity can be greatly increased, so that unevenness of the electric field can be suppressed. As a result, the electric field generation efficiency is increased, and an efficient optical deflection element can be obtained.
According to the invention described in claim 5, among the translucent oxides, ITO has a relatively good electrical property and is easily processed such as etching. Is easy to form.
According to the sixth aspect of the present invention, a high-quality image display device can be obtained by using a light deflection element that can be manufactured in a simple process and operates stably.

以下、本発明の第1の実施形態を図1に基づいて説明する。本明細書において、「光偏向素子」とは、外部からの電気信号により光の光路を偏向、すなわち、入射光に対して出射光を平行にシフトさせるか、ある角度を持って回転させるか、あるいは、その両者を組合せて光路を切換えることが可能な光学素子を意味する。
この説明において、平行シフトによる光偏向に対してそのシフトの大きさを「シフト量」と呼ぶ。「光偏向デバイス」とは、このような光偏向素子を含み、光の光路を偏向させるデバイスを意味する。
また、「ピクセルシフト素子」とは、少なくとも画像情報に従って光を制御可能な複数の画素を2次元的に配列した画像表示素子と、画像表示素子を照明する光源と、画像表示素子に表示した画像パターンを観察するための光学部材と、画像フィールドを時間的に分割した複数のサブフィールド毎に画像表示素子と光学部材の間の光路を偏向する光偏向手段とを有し、光偏向手段によりサブフィールド毎の光路の偏向に応じて表示位置がずれている状態の画像パターンを表示させることで、画像表示素子の見掛け上の画素数を増倍して表示する画像表示装置における光偏向手段を意味する。
従って、基本的には、上記定義による光偏向素子や光偏向デバイスを光偏向手段として応用することが可能といえる。
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In this specification, the “light deflecting element” means that the optical path of light is deflected by an external electric signal, that is, the outgoing light is shifted in parallel with respect to the incident light, or is rotated with a certain angle, Alternatively, it means an optical element capable of switching the optical path by combining both.
In this description, the magnitude of the shift with respect to the light deflection caused by the parallel shift is referred to as “shift amount”. The “light deflection device” means a device that includes such a light deflection element and deflects the optical path of light.
The “pixel shift element” means an image display element in which a plurality of pixels that can control light according to image information is two-dimensionally arranged, a light source that illuminates the image display element, and an image displayed on the image display element. An optical member for observing the pattern, and a light deflecting means for deflecting the optical path between the image display element and the optical member for each of a plurality of subfields obtained by dividing the image field in time. Means light deflecting means in an image display device that displays an image pattern in which the display position is shifted according to the deflection of the optical path for each field, thereby increasing the apparent number of pixels of the image display element. To do.
Therefore, basically, it can be said that the optical deflection element and the optical deflection device defined above can be applied as the optical deflection means.

図1に光偏向素子1の構成を示す。(a)は正面図、(b)は、(a)の破線2における素子の断面図である。
この光偏向素子1においては、一対の透明な基板3がスペーサー4を介して対向配置させて設けられている。各基板3の内面(対向面)には、複数本の透明なライン電極5が形成されている。ライン電極5群の内面には誘電体層6が配置されていて、誘電体層6の内面には配向膜(図示せず)が形成されている。
スペーサー4によって厚さを設定された2枚の基板3の間隔内には、キラルスメクチックC相を形成可能な液晶層7が充填されている。ここで、配向膜は液晶分子を配向膜に対して垂直方向に配向させる垂直配向膜であり、キラルスメクチックC相を形成する液晶分子の層構造の層法線方向が基板面に対してほぼ垂直となるように構成されている。
FIG. 1 shows the configuration of the optical deflection element 1. (A) is a front view, (b) is sectional drawing of the element in the broken line 2 of (a).
In this optical deflection element 1, a pair of transparent substrates 3 are provided so as to face each other with a spacer 4 interposed therebetween. A plurality of transparent line electrodes 5 are formed on the inner surface (opposing surface) of each substrate 3. A dielectric layer 6 is disposed on the inner surface of the group of line electrodes 5, and an alignment film (not shown) is formed on the inner surface of the dielectric layer 6.
A liquid crystal layer 7 capable of forming a chiral smectic C phase is filled in the space between the two substrates 3 whose thickness is set by the spacer 4. Here, the alignment film is a vertical alignment film that aligns liquid crystal molecules in a direction perpendicular to the alignment film, and the layer normal direction of the layer structure of the liquid crystal molecules forming the chiral smectic C phase is substantially perpendicular to the substrate surface. It is comprised so that.

複数本のライン電極5群には、これらを電気的に直列に接続する抵抗膜8が形成されている。図示してはいないが、上下の基板3、3のライン電極5のうち少なくとも両端の2本は、対向した上下の電極同士が導通しており、同電位となっている。
電源接続部9において、両端のライン電極5、5の2本と電源10を接続し、電圧を印加すると、隣接するライン電極5では抵抗膜8により電圧値の減衰が起こり、電圧を印加した端部のライン電極5から反対側の端部のライン電極5までの各ライン電極5間に電位勾配が発生する。この電位勾配により、液晶層7の内部には水平電界に近い電界11が発生する。
印加する電圧の極性を切換えることで、各ライン電極5間には逆向きの電位勾配を与えることができ、液晶層7の内部の水平に近い電界方向の切換えも可能となる。
A plurality of line electrodes 5 is formed with a resistance film 8 that electrically connects them in series. Although not shown, at least two of the line electrodes 5 of the upper and lower substrates 3 and 3 are at the same potential because the upper and lower electrodes facing each other are electrically connected.
In the power supply connection portion 9, when two power source electrodes 5 and 5 at both ends are connected to the power source 10 and a voltage is applied, the voltage value is attenuated by the resistance film 8 in the adjacent line electrode 5, and the end to which the voltage is applied. A potential gradient is generated between the line electrodes 5 from one line electrode 5 to the other end line electrode 5. Due to this potential gradient, an electric field 11 close to a horizontal electric field is generated inside the liquid crystal layer 7.
By switching the polarity of the applied voltage, a reverse potential gradient can be applied between the line electrodes 5, and the electric field direction close to the horizontal inside the liquid crystal layer 7 can also be switched.

ライン電極5群と液晶層7の間に形成された誘電体層6は、ライン電極5近傍で発生する垂直電界成分を緩和するために配置されており、液晶層7の内部に均一な電界分布を発生させることができる。
このように液晶層7の内部の水平電界方向の切換えで、液晶ダイレクタの方向を変化させて液晶層7を通過した光の光路を切換えることができる。図1(a)において、基板3に垂直な方向に入射した光は、電界方向の切換えによって、第1出射光aと第2出射光a’の光路をとる。
ライン電極5の本数やライン幅、ライン間隔、各ライン電極5間の電位差などは所望の光路サイズや光路偏向量、液晶材料などに基づき適宜設定される。
図1(b)ではライン電極5は上下の基板3間で、対向する位置に配置されているが、その限りではない。
The dielectric layer 6 formed between the group of line electrodes 5 and the liquid crystal layer 7 is arranged to alleviate a vertical electric field component generated in the vicinity of the line electrode 5, and has a uniform electric field distribution inside the liquid crystal layer 7. Can be generated.
Thus, by switching the horizontal electric field direction inside the liquid crystal layer 7, the direction of the liquid crystal director can be changed to switch the optical path of the light that has passed through the liquid crystal layer 7. In FIG. 1A, light incident in a direction perpendicular to the substrate 3 takes an optical path between the first emitted light a and the second emitted light a ′ by switching the electric field direction.
The number of line electrodes 5, the line width, the line interval, the potential difference between the line electrodes 5 and the like are appropriately set based on the desired optical path size, optical path deflection amount, liquid crystal material, and the like.
In FIG. 1B, the line electrode 5 is disposed at an opposing position between the upper and lower substrates 3, but this is not a limitation.

ここで、液晶層7に関して詳細に説明する。「スメクチック液晶」は液晶分子の長軸方向を層状に配列してなる液晶層である。このような液晶に関し、上記層の法線方向(層法線方向)と液晶分子の長軸方向とが一致している液晶を「スメクチックA相」、法線方向と一致していない液晶を「スメクチックC相」と呼んでいる。
スメクチックC相よりなる強誘電液晶は、一般的に外部電界が働かない状態において、各層毎に液晶ダイレクタ方向が螺旋的に回転しているいわゆる螺旋構造をとり、「キラルスメクチックC相」と呼ばれる。また、キラルスメクチックC相反強誘電液晶は各層毎に液晶ダイレクタが対向する方向を向く。これらのキラルスメクチックC相よりなる液晶は、不斉炭素を分子構造に有し、これによって自発分極しているため、この自発分極Psと外部電界Eにより定まる方向に液晶分子が再配列することで光学特性が制御される。
Here, the liquid crystal layer 7 will be described in detail. A “smectic liquid crystal” is a liquid crystal layer in which the long axis directions of liquid crystal molecules are arranged in layers. With respect to such a liquid crystal, a liquid crystal in which the normal direction of the layer (layer normal direction) and the major axis direction of the liquid crystal molecules coincide with each other is referred to as “smectic A phase”, and a liquid crystal that does not coincide with the normal direction is referred to as “ It is called “smectic C phase”.
A ferroelectric liquid crystal composed of a smectic C phase generally has a so-called spiral structure in which the liquid crystal director direction is spirally rotated for each layer in a state where an external electric field does not work, and is called a “chiral smectic C phase”. In addition, the chiral smectic C reciprocal ferroelectric liquid crystal faces the direction in which the liquid crystal directors face each other. Since the liquid crystal composed of these chiral smectic C phases has asymmetric carbon in the molecular structure and is spontaneously polarized by this, the liquid crystal molecules are rearranged in a direction determined by the spontaneous polarization Ps and the external electric field E. Optical properties are controlled.

なお、本実施形態では、液晶層7として強誘電液晶を例にとり光偏向素子の説明を行うが、反強誘電液晶の場合にも同様に使用することができる。キラルスメクチックC相よりなる強誘電液晶の構造は、主鎖、スペーサー、骨格、結合部、キラル部などよりなる。主鎖構造としてはポリアクリレート、ポリメタクリレート、ポリシロキサン、ポリオキシエチレンなどが利用可能である。
スペーサー4は、分子回転を担う骨格、結合部、キラル部を主鎖と結合させるためのものであり、適当な長さのメチレン鎖等が選ばれる。また、カイラル部とビフェニル構造など剛直な骨格とを結合する結合部には−COO−結合等が選ばれる。
キラルスメクチックC相よりなる強誘電液晶7は、配向膜により基板3面に垂直に分子螺旋回転の回転軸が向いており、いわゆるホメオトロピック配向をなす。配向膜としては、シランカップリング剤や市販の液晶用垂直配向材などを用いることができる。
In this embodiment, a ferroelectric liquid crystal is taken as an example of the liquid crystal layer 7 and the light deflection element is described. However, the liquid crystal layer 7 can be similarly used in the case of an antiferroelectric liquid crystal. The structure of a ferroelectric liquid crystal composed of a chiral smectic C phase is composed of a main chain, a spacer, a skeleton, a bonding part, a chiral part, and the like. As the main chain structure, polyacrylate, polymethacrylate, polysiloxane, polyoxyethylene and the like can be used.
The spacer 4 is for linking a skeleton, a bonding part, and a chiral part that are responsible for molecular rotation to the main chain, and an appropriate length of methylene chain or the like is selected. In addition, a —COO— bond or the like is selected as a bond portion that bonds the chiral portion and a rigid skeleton such as a biphenyl structure.
The ferroelectric liquid crystal 7 composed of the chiral smectic C phase has a rotational axis of molecular helical rotation perpendicular to the surface of the substrate 3 by the alignment film, and forms so-called homeotropic alignment. As the alignment film, a silane coupling agent or a commercially available vertical alignment material for liquid crystal can be used.

本実施形態では、ライン電極5群と抵抗膜8が同一材料で形成されており、抵抗膜8の表面抵抗率をR、ライン電極5の表面抵抗率をRとしたときに、R>Rであることを特徴とする。
なお、抵抗膜8が安定的に機能し、抵抗破壊等がなく、光偏向素子の液晶層7への熱による悪影響がないようにするためには、抵抗膜8の抵抗値が電流の流れる方向に対して1×10Ω/cm以上であることが好ましい。
抵抗膜8の幅12を仮に5mmとすると、Rが5×10Ω/□以上であればよい。ライン電極5群及び抵抗膜8の成膜方法としては、スパッタリング、蒸着等の物理的堆積法や塗布などの方法を用いることができるが、厚さや抵抗値にムラの少ない膜を形成できることや基板3の選択自由度が広くとれることから、物理的堆積法が優れている。電極形状を形成するためには、成膜の際に形成部以外をマスクする方法や、エッチングやリフトオフ加工を施す方法がある。
In the present embodiment, the group of line electrodes 5 and the resistance film 8 are formed of the same material. When the surface resistivity of the resistance film 8 is R R and the surface resistivity of the line electrode 5 is R E , R R > R E
In order to prevent the resistance film 8 from functioning stably, causing no resistance breakdown, and not having an adverse effect due to heat on the liquid crystal layer 7 of the optical deflection element, the resistance value of the resistance film 8 is the direction in which the current flows. Is preferably 1 × 10 8 Ω / cm or more.
If the width 12 of the resistive film 8 is 5 mm, RR may be 5 × 10 7 Ω / □ or more. As a method for forming the line electrode 5 group and the resistance film 8, a physical deposition method such as sputtering or vapor deposition or a coating method can be used, but a film with less unevenness in thickness and resistance can be formed, or a substrate. Since the degree of freedom of selection of 3 is wide, the physical deposition method is excellent. In order to form the electrode shape, there are a method of masking portions other than the formation portion during film formation, and a method of performing etching and lift-off processing.

ライン電極5群と抵抗膜8を形成する材料として、成膜時の条件や成膜後の後処理によって抵抗率が変わるものを用いれば、同一材料で両方を形成し、且つ、R>Rとすることが可能である。これにより、材料コストの低減が図れる。
また、ライン電極5用の低抵抗層を成膜した後に続けて抵抗膜となる2層目を成膜し、その後でエッチングによりライン状の形状を形成することも可能である。
成膜とエッチングによって初めにライン電極5群を形成してから再び抵抗膜8を成膜する場合と比べ、簡易な工程での素子の作製が可能となる。特に、膜の形成に真空プロセスを用いる場合などはその利点は大きい。
本実施形態においては、基板3を加熱しながらITO膜を成膜することによって1層目のライン電極5群を形成した後に、同じITOを用いて基板3を水冷しながら2層目の抵抗膜8を形成している。成膜時の基板温度が高いほど膜の結晶性が良くなり、抵抗率が低くなることを利用している。
If the material for forming the group of line electrodes 5 and the resistance film 8 is a material whose resistivity changes depending on the conditions at the time of film formation and post-treatment after film formation, both are formed of the same material, and R R > R E can be used. Thereby, the material cost can be reduced.
It is also possible to form a second layer that becomes a resistance film after the low resistance layer for the line electrode 5 is formed, and then form a line shape by etching.
Compared with the case where the line electrode 5 group is first formed by film formation and etching, and then the resistance film 8 is formed again, it is possible to manufacture an element by a simple process. In particular, the advantage is great when a vacuum process is used for forming the film.
In the present embodiment, the first layer of line electrodes 5 is formed by forming an ITO film while heating the substrate 3, and then the second layer of resistive film while water cooling the substrate 3 using the same ITO. 8 is formed. It is used that the higher the substrate temperature during film formation, the better the crystallinity of the film and the lower the resistivity.

図2に第2の実施形態を示す。なお、上記実施形態と同一部分は同一符号で示し、特に必要がない限り既にした構成上及び機能上の重複説明は省略する。
ここでは、1つの層13がライン電極群と抵抗膜の両方の役割を果たしている。破線14で囲われた部分が抵抗膜に相当し、ここでの表面抵抗率はそれ以外の部分より高い。
例えば、ITOを用いて層13を所定の形状に形成した後、空気中で領域14の内部のみを局所的に加熱して高抵抗化させることにより、上記の条件を実現することができる。ITOは空気中(酸素の存在下)で加熱すると、酸素が取り込まれて抵抗が高くなる。あるいは、ITOを真空中で加熱して結晶性を改善させると抵抗が下がることを利用して、領域14の外部のみを真空中で加熱して低抵抗化させてもよい。
または、部分的なイオンビームの照射による不純物ドーピングによって領域14の外部の抵抗を下げることも可能である。
FIG. 2 shows a second embodiment. In addition, the same part as the said embodiment is shown with the same code | symbol, and duplication description on the structure which was already performed and the function is abbreviate | omitted unless there is particular need.
Here, one layer 13 serves as both a line electrode group and a resistance film. A portion surrounded by a broken line 14 corresponds to a resistance film, and the surface resistivity here is higher than the other portions.
For example, after forming the layer 13 in a predetermined shape using ITO, the above condition can be realized by locally heating only the inside of the region 14 in air to increase the resistance. When ITO is heated in air (in the presence of oxygen), oxygen is taken in and resistance increases. Alternatively, it may be possible to reduce the resistance by heating only the outside of the region 14 in vacuum by utilizing the fact that the resistance is lowered when the ITO is heated in vacuum to improve the crystallinity.
Alternatively, the resistance outside the region 14 can be reduced by impurity doping by partial ion beam irradiation.

上記のように、単一の層によって抵抗膜とライン電極群を形成することにより、成膜プロセスが一度で済む利点がある。また、積層させる構造をとる場合と違い、2層の間に不純物が入り込んだり、2層目を形成する前に1層目の表面の特性が変化してしまう等の心配がなく、抵抗膜とライン電極群の間の電気的接触を比較的良くすることができる。
ライン電極群及び抵抗膜を形成する材料としては、透光性酸化物材料が適している。ライン電極群は光が通過する領域に形成されるため、これを形成する材料の透過率は高いほど良い。また、酸化物材料から成る膜は、成膜時の条件や成膜後の後処理によって抵抗率を大きく変化させることができるため、R>Rとすることが容易にできる。
とRの差が小さいと、1本のライン電極全体が同電位とならず電界ムラが発生する恐れがあるが、酸化物材料を用いると抵抗率の差を大きくとれ、電界のムラが抑えられて電界発生効率が上がり、効率の良い光偏向素子が得られる。
As described above, by forming the resistance film and the line electrode group with a single layer, there is an advantage that the film forming process can be completed once. In addition, unlike the case of the laminated structure, there is no concern that impurities enter between the two layers or the surface characteristics of the first layer change before the second layer is formed. The electrical contact between the line electrode groups can be made relatively good.
As a material for forming the line electrode group and the resistance film, a light-transmitting oxide material is suitable. Since the line electrode group is formed in a region through which light passes, the higher the transmittance of the material forming the line electrode group, the better. In addition, since the resistivity of the film formed using an oxide material can be changed greatly depending on conditions during film formation or post-treatment after film formation, R R > R E can be easily achieved.
If the difference between R R and R E is small, the entire potential of one line electrode may not be the same and electric field unevenness may occur. However, if an oxide material is used, the difference in resistivity can be greatly increased, and electric field unevenness can occur. Is suppressed, the electric field generation efficiency is increased, and an efficient optical deflection element can be obtained.

酸化物材料の中では、電気的性質の安定性が比較的良く、エッチング等の加工が容易であることから、ライン電極群の形状を形成し易いITOが優れている。
ITOを用いた場合は、以下のような成膜後の後処理で局所的に抵抗を変化させることが可能である。ITOはn型半導体であるので、Hイオン等を空格子点あるいは格子間に注入することによって、キャリアである伝導電子数を増加させ、低抵抗化することができる。
また、酸化物を構成する金属イオンを、注入した金属イオンによって置換し、キャリアを増加させることもできる。ITOをはじめとするn型金属酸化物に対しては、その構成金属イオンより原子価が大きい金属イオンを注入すればよい。
あるいは、F、Cl、Br、I等の元素によって、酸素を置換してもよい。置換を促進させるため、ドーピング後に加熱を行ってもよい。
Among oxide materials, the stability of electrical properties is relatively good, and processing such as etching is easy. Therefore, ITO that easily forms the shape of the line electrode group is excellent.
When ITO is used, the resistance can be locally changed by post-processing after film formation as described below. Since ITO is an n-type semiconductor, the number of conduction electrons as carriers can be increased and the resistance can be lowered by injecting H + ions or the like between vacancies or between lattices.
In addition, metal ions constituting the oxide can be replaced with implanted metal ions, and carriers can be increased. For n-type metal oxides such as ITO, metal ions having a higher valence than the constituent metal ions may be implanted.
Alternatively, oxygen may be substituted with an element such as F, Cl, Br, or I. In order to promote the substitution, heating may be performed after doping.

図3に基づいて第3の実施形態(画像表示装置への適用例)を説明する。
図3において、符号15はLEDランプを2次元アレイ状に配列した光源を示し、この光源15からスクリーン20に向けて発せられる光の進行方向には拡散板16、コンデンサレンズ17、画像表示素子としての透過型液晶パネル18、画像パターンを観察するための光学部材としての投射レンズ19が順に配設されている。
符号21は光源15に対する光源ドライブ部、22は透過型液晶パネル18に対するドライブ部を示す。
透過型液晶パネル18と投射レンズ19との間の光路上にはピクセルシフト素子として機能する光偏向手段23が介在されており、ドライブ部24に接続されている。このような光偏向手段23として、図2に示したような光偏向素子が用いられている。
A third embodiment (example of application to an image display device) will be described with reference to FIG.
In FIG. 3, reference numeral 15 denotes 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 15 toward the screen 20, as a diffusion plate 16, a condenser lens 17, and an image display element. A transmissive liquid crystal panel 18 and a projection lens 19 as an optical member for observing the image pattern are sequentially arranged.
Reference numeral 21 denotes a light source drive unit for the light source 15, and 22 denotes a drive unit for the transmissive liquid crystal panel 18.
On the optical path between the transmissive liquid crystal panel 18 and the projection lens 19, light deflecting means 23 functioning as a pixel shift element is interposed and connected to the drive unit 24. As such an optical deflection means 23, an optical deflection element as shown in FIG. 2 is used.

光源ドライブ部21で制御されて光源15から放出された照明光は、拡散板16により均一化された照明光となり、コンデンサレンズ17により液晶ドライブ部22で照明光源と同期して制御されて透過型液晶パネル18をクリティカル照明する。
透過型液晶パネル18で空間光変調された照明光は、画像光として光偏向手段23に入射し、この光偏向手段23によって画像光が画素の配列方向に任意の距離だけシフトされる。この光は投射レンズ19で拡大されスクリーン20上に投射される。
光偏向手段23により画像フィールドを時間的に分割した複数のサブフィールド毎の光路の偏向に応じて表示位置がずれている状態の画像パターンを表示させることで、透過型液晶パネル18の見掛け上の画素数を増倍して表示する。
このように、光偏向手段23によるシフト量は透過型液晶パネル18の画素の配列方向に対して2倍の画像増倍を行うことから、画素ピッチの1/2に設定される。シフト量に応じて透過型液晶パネル18を駆動する画像信号をシフト量分だけ補正することで、見掛け上高精細な画像を表示することができる。この際、光偏向手段23として、前述した実施形態における光偏向素子を用いているので、簡易な製造工程でコストを抑えることができ、安定して動作する画像表示装置を得ることができる。
The illumination light that is controlled by the light source drive unit 21 and emitted from the light source 15 becomes uniform illumination light by the diffusion plate 16, and is controlled by the condenser lens 17 in synchronization with the illumination light source by the liquid crystal drive unit 22 to be a transmission type. The liquid crystal panel 18 is critically illuminated.
The illumination light that has been spatially light modulated by the transmissive liquid crystal panel 18 enters the light deflector 23 as image light, and the light deflector 23 shifts the image light by an arbitrary distance in the pixel arrangement direction. This light is magnified by the projection lens 19 and projected onto the screen 20.
By displaying the image pattern in which the display position is shifted in accordance with the deflection of the optical path for each of the plurality of subfields obtained by temporally dividing the image field by the light deflection unit 23, the apparent appearance of the transmissive liquid crystal panel 18 is displayed. Display by multiplying the number of pixels.
Thus, the shift amount by the light deflection means 23 is set to ½ of the pixel pitch because the image multiplication is performed twice as much as the pixel arrangement direction of the transmissive liquid crystal panel 18. By correcting the image signal for driving the transmissive liquid crystal panel 18 by the shift amount according to the shift amount, an apparently high-definition image can be displayed. At this time, since the light deflection element in the above-described embodiment is used as the light deflection means 23, the cost can be suppressed with a simple manufacturing process, and an image display apparatus that operates stably can be obtained.

(比較例1)
大きさ70mm×50mm、厚さ1mmのガラス板を基板とし、長手方向に平行にライン電極群を形成する。成膜方法としてはマグネトロンスパッタ法を用い、ITOをターゲットとして、酸素:アルゴン=5:95の雰囲気中でスパッタを行った。基板温度は100度に保った。
ITOライン電極の膜厚は約50nmとした。この条件で得られるITO膜の体積抵抗率は10−3Ωcm以下と低く、表面抵抗率は約200Ω/□となる。エッチングにより、幅が10μm、ピッチが100μmのライン電極を400本形成した。
次に、従来の方法に則り、抵抗膜形成部位以外をマスクしてマグネトロンスパッタ法によりCr−SiO抵抗膜を形成した。ターゲットにはCr−SiO(10mol%:90mol%)を用い、アルゴンガス中でスパッタを行った。抵抗膜の厚さは100nmとした。この組成のCr−SiO膜の体積抵抗率は約400Ωcmであり、表面抵抗率は4×10Ω/□となる。
(Comparative Example 1)
A glass plate having a size of 70 mm × 50 mm and a thickness of 1 mm is used as a substrate, and line electrode groups are formed in parallel to the longitudinal direction. A magnetron sputtering method was used as a film forming method, and sputtering was performed in an atmosphere of oxygen: argon = 5: 95 using ITO as a target. The substrate temperature was kept at 100 degrees.
The film thickness of the ITO line electrode was about 50 nm. The volume resistivity of the ITO film obtained under these conditions is as low as 10 −3 Ωcm or less, and the surface resistivity is about 200 Ω / □. Etching formed 400 line electrodes having a width of 10 μm and a pitch of 100 μm.
Next, in accordance with a conventional method, a Cr—SiO resistance film was formed by magnetron sputtering while masking the part other than the resistance film formation portion. Cr—SiO (10 mol%: 90 mol%) was used as a target, and sputtering was performed in argon gas. The thickness of the resistance film was 100 nm. The volume resistivity of the Cr—SiO film having this composition is about 400 Ωcm, and the surface resistivity is 4 × 10 7 Ω / □.

電源接続部を除いた50mm×50mmの領域に、厚さ150μmのカバーガラスを、厚み10μmの光学用UV接着剤で全面に貼付けた。次にカバーガラスの表面を垂直配向剤JALS2021−R2で処理した後に、接着剤に50μm粒子径のスペーサーを混入したもので両基板を接着し、図1に類似の光偏向素子を作製した。素子の有効面積が40mm×40mm以上となるように、スペーサー部材及び接着剤は有効領域の周囲に配置した。
次に、基板を90度に加熱した状態で、2枚の基板間に強誘電性液晶(チッソ製CS1029)を毛管法で注入した。上下基板の電源接続部4箇所を接続線で各々電源に接続した。±2kV、60Hzの交流電圧を印加し、光路シフトを確認した。有効領域全体にわたる各測定点でシフト量を測ったところ、平均値は約5μmであり、ばらつきは6%以内におさまっていた。
A cover glass having a thickness of 150 μm was attached to the entire surface with an optical UV adhesive having a thickness of 10 μm in an area of 50 mm × 50 mm excluding the power supply connection portion. Next, after the surface of the cover glass was treated with the vertical alignment agent JALS2021-R2, both substrates were bonded together by mixing a spacer having a particle diameter of 50 μm into the adhesive, and an optical deflecting element similar to FIG. 1 was produced. The spacer member and the adhesive were arranged around the effective area so that the effective area of the element was 40 mm × 40 mm or more.
Next, a ferroelectric liquid crystal (CS1029 manufactured by Chisso) was injected between the two substrates by a capillary method while the substrate was heated to 90 degrees. The four power connection portions of the upper and lower substrates were each connected to a power source by connection lines. An AC voltage of ± 2 kV and 60 Hz was applied to confirm the optical path shift. When the shift amount was measured at each measurement point over the entire effective area, the average value was about 5 μm, and the variation was within 6%.

大きさ70mm×50mm、厚さ1mmのガラス板を基板とし、一方の短辺(辺Aとする)から19mmの長方形の領域をマスクし、それ以外の部分に膜厚約50nmのライン電極用ITO膜を成膜した。ターゲットはITOとし、スパッタガス組成は酸素:アルゴン=5:95、基板温度は100度とした。
この条件で得られるITO膜の体積抵抗率は10−3Ωcm以下と低く、表面抵抗率は約200Ω/□となる。次に、辺Aから13mm〜20mmの幅7mmの長方形領域以外をマスクし、続けて抵抗膜用ITOのスパッタを行った。基板温度は100度とし、スパッタガス組成は酸素:アルゴン=80:20とした。厚さは100nmである。
この条件で形成されるITO膜は10Ωcm台の体積抵抗率を持ち、表面抵抗率は10Ω/□であった。続いて、エッチングにより、図1に類似の長辺に平行なライン電極群と抵抗膜の形状を形成した。このとき、抵抗膜の形状は辺Aから13mm〜18mmの幅5mmとした。これにより、低抵抗ITOからなる各ライン電極は、ITO抵抗膜によって電気的に接続されている形になる。
ITO for line electrodes with a glass plate of size 70 mm x 50 mm and thickness 1 mm as a substrate, masking a rectangular area from one short side (referred to as side A) to 19 mm and a thickness of about 50 nm on the other part A film was formed. The target was ITO, the sputtering gas composition was oxygen: argon = 5: 95, and the substrate temperature was 100 degrees.
The volume resistivity of the ITO film obtained under these conditions is as low as 10 −3 Ωcm or less, and the surface resistivity is about 200 Ω / □. Next, a region other than the rectangular region having a width of 13 mm to 20 mm from the side A was masked, and then the ITO for the resistance film was sputtered. The substrate temperature was 100 ° C., and the sputtering gas composition was oxygen: argon = 80: 20. The thickness is 100 nm.
The ITO film formed under these conditions had a volume resistivity on the order of 10 3 Ωcm, and the surface resistivity was 10 8 Ω / □. Subsequently, the shape of the line electrode group and the resistance film parallel to the long side similar to FIG. 1 was formed by etching. At this time, the shape of the resistance film was 13 mm to 18 mm from the side A and 5 mm wide. As a result, each line electrode made of low-resistance ITO is electrically connected by the ITO resistance film.

上記の方法でライン電極及び抵抗膜が形成された基板2枚を用い、比較例1と同様の手順で図1に類似の光偏向素子を作製した。基板を90度に加熱した状態で、2枚の基板間に強誘電性液晶(チッソ製CS1029)を毛管法で注入した。上下基板の電源接続部4箇所を接続線で各々電源に接続した。
±2kV、60Hzの交流電圧を印加し、光路シフトを確認した。有効領域全体にわたる各測定点でシフト量を測ったところ、平均値は約5μmであり、ばらつきは6%以内におさまっていた。ライン電極群と抵抗膜を同じ材料で形成し、簡易な工程で作製した素子において、その光偏向性能には全く遜色がないことが確認された。
An optical deflecting element similar to that shown in FIG. 1 was produced in the same procedure as in Comparative Example 1 using two substrates on which a line electrode and a resistance film were formed by the above method. With the substrate heated to 90 degrees, a ferroelectric liquid crystal (CS1029 manufactured by Chisso) was injected between the two substrates by a capillary method. The four power connection portions of the upper and lower substrates were each connected to a power source by connection lines.
An AC voltage of ± 2 kV and 60 Hz was applied to confirm the optical path shift. When the shift amount was measured at each measurement point over the entire effective area, the average value was about 5 μm, and the variation was within 6%. It was confirmed that the optical deflection performance of the device in which the line electrode group and the resistance film were formed of the same material and manufactured by a simple process was completely the same.

大きさ70mm×50mm、厚さ1mmのガラス基板の全面に、抵抗の低いITO膜を成膜した。成膜方法はマグネトロンスパッタ法で、スパッタガス組成は酸素:アルゴン=5:95、基板温度は100度とした。ITO膜の厚さは約100nmとし、表面抵抗率は100Ω/□台である。次に、ライン電極群と抵抗膜を形成する部分をレジストで被い、ウェットエッチングによりITOをパターニングすることで、図2の層13に類似の形状の層を形成した。更に、図2において符号14で示した領域のITO膜のみを、レーザーによって局所的に加熱した。
加熱処理を空気中で行うことにより、ITO膜に酸素が取り込まれ、酸素欠乏度が下がるためにキャリア数が減って高抵抗化する。280度、30分の加熱により、領域14内部のITOが高抵抗化し、表面抵抗率が10Ω/□に上がった。領域14以外のITO膜の抵抗率には変化が無かった。
これにより、1層のITO膜を用いて、抵抗の低いライン電極部と抵抗の高い抵抗膜部を形成することができた。
An ITO film having a low resistance was formed on the entire surface of a glass substrate having a size of 70 mm × 50 mm and a thickness of 1 mm. The film forming method was a magnetron sputtering method, the sputtering gas composition was oxygen: argon = 5: 95, and the substrate temperature was 100 degrees. The thickness of the ITO film is about 100 nm, and the surface resistivity is 100Ω / □. Next, the line electrode group and the portion for forming the resistance film were covered with a resist, and ITO was patterned by wet etching, thereby forming a layer having a similar shape to the layer 13 in FIG. Further, only the ITO film in the region indicated by reference numeral 14 in FIG. 2 was locally heated by a laser.
By performing the heat treatment in air, oxygen is taken into the ITO film and the degree of oxygen deficiency is lowered, so that the number of carriers is reduced and the resistance is increased. By heating at 280 ° C. for 30 minutes, the ITO in the region 14 increased in resistance, and the surface resistivity increased to 10 9 Ω / □. There was no change in the resistivity of the ITO film other than the region 14.
Thus, a line electrode portion having a low resistance and a resistance film portion having a high resistance could be formed using a single layer of ITO film.

上記の処理を施した基板2枚を用い、比較例1と同様の手順で図2に類似の光偏向素子を作製した。基板を90度に加熱した状態で、2枚の基板間に強誘電性液晶(チッソ製CS1029)を毛管法で注入した。
上下基板の電源接続部4箇所を接続線で各々電源に接続した。±2kV、60Hzの交流電圧を印加し、光路シフトを確認した。有効領域全体にわたる各測定点でシフト量を測ったところ、平均値は約5μmであり、ばらつきは6%以内におさまっていた。成膜プロセスを1度に減らし、後処理によってライン電極部と抵抗膜部を形成する簡易な方法によって作製された素子でも、同様の光偏向性能を示すことが確認された。また、ITOを用いているためにエッチングによるパターニングが容易であり、ITOの優位性が確認された。
上記の素子を10時間にわたって連続で駆動させたが、シフト量やそのばらつきに変化はなかった。また、動作させずに10日間放置した後でITO膜の各部分の抵抗値を測定したところ、変化量は5%以下におさまっていた。これらは、ITOの電気的な性質の安定性に依るものである。
An optical deflecting element similar to that shown in FIG. 2 was produced in the same procedure as in Comparative Example 1 using two substrates subjected to the above treatment. With the substrate heated to 90 degrees, a ferroelectric liquid crystal (CS1029 manufactured by Chisso) was injected between the two substrates by a capillary method.
The four power connection portions of the upper and lower substrates were each connected to a power source by connection lines. An AC voltage of ± 2 kV and 60 Hz was applied to confirm the optical path shift. When the shift amount was measured at each measurement point over the entire effective area, the average value was about 5 μm, and the variation was within 6%. It was confirmed that an element manufactured by a simple method of forming the line electrode part and the resistance film part by post-processing by reducing the film forming process at a time shows similar light deflection performance. Moreover, since ITO was used, patterning by etching was easy, and the superiority of ITO was confirmed.
The above element was continuously driven for 10 hours, but there was no change in the shift amount and its variation. Further, when the resistance value of each part of the ITO film was measured after being left for 10 days without being operated, the amount of change was reduced to 5% or less. These depend on the stability of the electrical properties of ITO.

図3に示すような画像表示装置を作成した。画像表示素子として対角0.9インチXGA(1024×768ドット)のポリシリコンTFT液晶パネルを用いた。画素ピッチは縦横ともに約18μmである。画素の開口率は約50%である。
また、画像表示素子の光源側にマイクロレンズアレイを設けて照明光の集光率を高める構成とした。本実施例では、光源としてRGB3色のLED光源を用い、上記の1枚の液晶パネルに照射する光の色を高速に切換えてカラー表示を行う、いわゆるフィールドシーケンシャル方式を採用している。
本実施例では、画像表示のフレーム周波数が60Hz、ピクセルシフトによる4倍の画素増倍のためのサブフィールド周波数が4倍の240Hzとする。一つのサブフレーム内をさらに3色分に分割するため、各色に対応した画像を720Hzで切換える。液晶パネルの各色の画像の表示タイミングに合わせて、対応した色のLED光源をON/OFFFすることで、観察者にはフルカラー画像が見える。
An image display device as shown in FIG. 3 was produced. A 0.9-inch diagonal XGA (1024 × 768 dots) polysilicon TFT liquid crystal panel 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, a so-called field sequential method is employed in which RGB three-color LED light sources are used as the light source, and color display is performed by switching the color of light applied to the one liquid crystal panel at a high speed.
In this embodiment, it is assumed that the frame frequency of image display is 60 Hz, and the subfield frequency for pixel multiplication by 4 times by pixel shift is 240 times, 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. 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, the viewer can see a full color image.

光偏向素子の基本構成は実施例2と同様であるが、スペーサーの厚さを90μmとして、光路シフト量が約9μmになるように設定した。ライン電極の電源接続部に、パルスジェネレータと高速パワーアンプを用いて±2000Vの矩形波電圧を印加できるようにした。
この素子を2枚用い、入射側を第1の光路偏向素子、出射側を第2の光路偏向素子とした。互いの電極の方向が直交し、画像表示素子の画素の配列方向に一致するように配置した。さらに、第1および第2の光路偏向素子の間に偏光面回転素子を設けた。偏光面回転素子としては、まず、薄いガラス基板(7cm×9cm、厚さ0.15mm)上にポリイミド系の配向材料をスピンコートし、約0.1μmの配向膜を形成した。ガラス基板のアニール処理後、ラビング処理を行った。2枚のガラス基板の間の周辺部に8μm厚のスペーサーを挟み、ラビング方向が直交するように上下基板を張り合わせて空セルを作製した。
このセルの中に、誘電率異方性が正のネマチック液晶にカイラル材を適量混合した材料を常圧下で注入し、液晶分子の配向が90度捻じれたTN液晶セルを作成した。このセルには電極を設けていないため、単なる偏光回転素子として機能する。
The basic configuration of the optical deflection element is the same as that of Example 2, but the spacer thickness was set to 90 μm and the optical path shift amount was set to about 9 μm. A square wave voltage of ± 2000 V can be applied to the power supply connection portion of the line electrode using a pulse generator and a high-speed power amplifier.
Two 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 electrodes are arranged so that the directions of the electrodes are perpendicular to each other and coincide with the arrangement direction of the pixels of the image display element. Further, a polarization plane rotating element is provided between the first and second optical path deflecting elements. As the polarization plane rotation element, first, a polyimide-based alignment material was spin-coated on a thin glass substrate (7 cm × 9 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 produced 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 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1の光偏向素子から出射した光の偏光面と偏光回転素子の入射面のラビング方向が一致するように、2つの光偏向手段の間に挟んで配置した。偏光面回転素子により第1の光偏向素子からの出射光の偏光面が90度回転し、第2の光偏向素子の偏向方向に一致する。第1偏向素子、偏光面回転素子、第2偏向素子からなる光路偏向装置を液晶ライトバルブの直後に設置した。また、本実施例では液晶表示素子からの出射光が既に直線偏光であり、その偏光方向が第1の光路偏向素子の光路偏向方向と一致するように配置されているが、光路偏向素子への入射光の偏光度を確実にするために、光路偏向素子の入射面側に直線偏光板を設けた。
光偏向素子を駆動する矩形波電圧の周波数を120Hzとし、2枚の縦と横の位相を90度ずらして、4方向に画素シフトするように駆動タイミングを設定した。画像表示素子に表示するサブフィールド画像を240Hzで書き換えることで、縦横2方向に見かけ上の画素数が4倍に増倍した高精細画像が表示できた。
簡易な工程で作製でき安定して動作する実施例2に記載の光偏向素子を用いることにより、品質の良い画像表示装置が低コストで得られた。
The polarizing plate of light emitted from the first light deflecting element and the incident surface of the polarization rotating element are arranged so as to be sandwiched between the two light deflecting means so that the rubbing directions of the incident surface of the polarization rotating element coincide. The polarization plane of the outgoing light from the first light deflection element is rotated by 90 degrees by the polarization plane rotation element, and coincides with the deflection direction of the second light deflection element. An optical path deflecting device comprising a first deflecting element, a polarization plane rotating element, and a second deflecting element was installed immediately after the liquid crystal light valve. Further, in this embodiment, the light emitted from the liquid crystal display element is already linearly polarized light and the polarization direction thereof is arranged so as to coincide with the optical path deflection direction of the first optical path deflection element. In order to ensure the degree of polarization of incident light, a linearly polarizing plate was provided on the incident surface side of the optical path deflecting element.
The frequency of the rectangular wave voltage for driving the optical deflection element was set to 120 Hz, and the drive timing was set so as to shift the pixels in four directions by shifting the vertical and horizontal phases by 90 degrees. By rewriting the subfield image to be displayed on the image display element at 240 Hz, a high-definition image in which the apparent number of pixels in the vertical and horizontal directions was quadrupled could be displayed.
By using the optical deflection element described in Example 2 that can be manufactured in a simple process and operates stably, a high-quality image display apparatus can be obtained at low cost.

本発明の第1の実施形態における光偏向素子を示す図で、(a)は正面図、(b)は(a)の破線2における断面図である。It is a figure which shows the optical deflection | deviation element in the 1st Embodiment of this invention, (a) is a front view, (b) is sectional drawing in the broken line 2 of (a). 第2の実施形態における光偏向素子の断面図である。It is sectional drawing of the optical deflection | deviation element in 2nd Embodiment. 第3の実施形態における画像表示装置の概要構成図である。It is a schematic block diagram of the image display apparatus in 3rd Embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

3 基板
5 ライン電極
7 液晶層
8 抵抗膜
15 光源
18 画像表示素子としての透過型液晶パネル
19 光学部材としての投射レンズ
22 表示駆動手段としてのドライブ部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 3 Substrate 5 Line electrode 7 Liquid crystal layer 8 Resistive film 15 Light source 18 Transmission type liquid crystal panel as an image display element 19 Projection lens as an optical member 22 Drive unit as a display driving means

Claims (6)

透明な一対の基板と、少なくとも一方の基板に設けられた複数本の透明なライン電極と、前記基板間に設けられた液晶層と、前記ライン電極群を電気的に接続する抵抗膜を有する光偏向素子において、
前記ライン電極と前記抵抗膜が同一材料からなり、双方の表面抵抗率を異ならせることにより双方のそれぞれの機能を分けたことを特徴とする光偏向素子。
Light having a pair of transparent substrates, a plurality of transparent line electrodes provided on at least one substrate, a liquid crystal layer provided between the substrates, and a resistance film electrically connecting the line electrode group In the deflection element,
An optical deflection element, wherein the line electrode and the resistance film are made of the same material, and their respective functions are separated by making the surface resistivity of the both different.
透明な一対の基板と、該基板上の光路を含む領域に、所望の光路シフト方向に対して略平行に配置された複数本の透明なライン電極と、両基板の間隔内でキラルスメクチックC相を形成する液晶層と、前記ライン電極群を電気的に直列に接続する抵抗膜とを有し、
前記抵抗膜と前記ライン電極が同一材料からなり、前記抵抗膜の表面抵抗率をR、前記ライン電極の表面抵抗率をRとしたときに、R>Rである光偏向素子。
A pair of transparent substrates, a plurality of transparent line electrodes arranged substantially parallel to the desired optical path shift direction in a region including the optical path on the substrate, and a chiral smectic C phase within the distance between both substrates Having a liquid crystal layer and a resistance film electrically connecting the line electrode group in series,
An optical deflection element in which R R > R E when the resistance film and the line electrode are made of the same material, and R R is the surface resistivity of the resistance film and R E is the surface resistivity of the line electrode.
請求項1又は2に記載の光偏向素子において、
前記抵抗膜と前記ライン電極群が、同時に形成された単一の膜であることを特徴とする光偏向素子。
The optical deflection element according to claim 1 or 2,
The optical deflection element, wherein the resistance film and the line electrode group are a single film formed simultaneously.
請求項1、2又は3に記載の光偏向素子において、
前記抵抗膜と前記ライン電極群が酸化物材料からなることを特徴とする光偏向素子。
In the light deflection element according to claim 1, 2, or 3,
The optical deflection element, wherein the resistance film and the line electrode group are made of an oxide material.
請求項4に記載の光偏向素子において、
前記酸化物材料が、スズ含有酸化インジウムであることを特徴とする光偏向素子。
The light deflection element according to claim 4,
The optical deflection element, wherein the oxide material is tin-containing indium oxide.
画像情報に従って光を制御可能な複数の画素が2次元的に配列した画像表示素子と、該画像表示素子を照明する光源及び照明装置と、前記画像表示素子に表示した画像パターンを観察するための光学部材と、画像フィールドを時間的に分割した複数のサブフィールドで形成する表示駆動手段と、各画素からの出射光の光路を偏向する光偏向素子とを有し、サブフィールド毎の光路の偏向に応じて表示位置がずれている状態の画像パターンを表示することで、前記画像表示素子の見かけ上の画素数を増倍して表示する画像表示装置において、
前記光偏向素子が請求項1、2、3、4又は5に記載の光偏向素子であることを特徴とする画像表示装置。
An image display element in which a plurality of pixels capable of controlling light according to image information are two-dimensionally arranged, a light source and an illumination device for illuminating the image display element, and an image pattern displayed on the image display element An optical member, display driving means formed by a plurality of subfields obtained by dividing an image field in time, and an optical deflection element for deflecting the optical path of light emitted from each pixel, and deflecting the optical path for each subfield In the image display device that displays the image pattern in a state where the display position is shifted according to the image display device by multiplying the apparent number of pixels of the image display element,
An image display device, wherein the light deflection element is the light deflection element according to claim 1, 2, 3, 4 or 5.
JP2005089295A 2005-03-25 2005-03-25 Optical deflecting element and image display device Pending JP2006267907A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005089295A JP2006267907A (en) 2005-03-25 2005-03-25 Optical deflecting element and image display device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005089295A JP2006267907A (en) 2005-03-25 2005-03-25 Optical deflecting element and image display device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2006267907A true JP2006267907A (en) 2006-10-05

Family

ID=37203912

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2005089295A Pending JP2006267907A (en) 2005-03-25 2005-03-25 Optical deflecting element and image display device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2006267907A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016122062A (en) * 2014-12-24 2016-07-07 日本放送協会 Optical deflection element

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6249322A (en) * 1985-08-29 1987-03-04 Canon Inc Liquid crystal element and its production
JPS6317430A (en) * 1986-07-10 1988-01-25 Canon Inc Liquid crystal element and its production
JPH09244064A (en) * 1996-03-06 1997-09-19 Hitachi Ltd Liquid crystal display device
JP2002288866A (en) * 2001-03-23 2002-10-04 Asahi Glass Co Ltd Optical head device
JP2003172912A (en) * 2001-12-06 2003-06-20 Citizen Watch Co Ltd Liquid crystal variable wavelength filter device and driving method therefor
JP2003295153A (en) * 2002-01-31 2003-10-15 Citizen Watch Co Ltd Optical deflection apparatus and optical deflection method
JP2004264549A (en) * 2003-02-28 2004-09-24 Citizen Watch Co Ltd Liquid crystal optical modulation device and its driving method
JP2004286935A (en) * 2003-03-20 2004-10-14 Ricoh Co Ltd Optical element, optical deflector, and image display apparatus

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6249322A (en) * 1985-08-29 1987-03-04 Canon Inc Liquid crystal element and its production
JPS6317430A (en) * 1986-07-10 1988-01-25 Canon Inc Liquid crystal element and its production
JPH09244064A (en) * 1996-03-06 1997-09-19 Hitachi Ltd Liquid crystal display device
JP2002288866A (en) * 2001-03-23 2002-10-04 Asahi Glass Co Ltd Optical head device
JP2003172912A (en) * 2001-12-06 2003-06-20 Citizen Watch Co Ltd Liquid crystal variable wavelength filter device and driving method therefor
JP2003295153A (en) * 2002-01-31 2003-10-15 Citizen Watch Co Ltd Optical deflection apparatus and optical deflection method
JP2004264549A (en) * 2003-02-28 2004-09-24 Citizen Watch Co Ltd Liquid crystal optical modulation device and its driving method
JP2004286935A (en) * 2003-03-20 2004-10-14 Ricoh Co Ltd Optical element, optical deflector, and image display apparatus

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016122062A (en) * 2014-12-24 2016-07-07 日本放送協会 Optical deflection element

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4833053B2 (en) Optical deflection element and image display device
CN104900676B (en) Array substrate and its manufacturing method, display device
KR101166577B1 (en) Liquid crystal display device and fabricating method thereof
WO2015024348A1 (en) Display panel and 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
JPH08334771A (en) Orientation-film formation material, orientation film using it, liquid-crystal display device using said orientation film, manufacture of orientation-film formation material andmanufacture of orientation film
JP2007171906A (en) Liquid crystal display device and its driving method
JP2008146062A (en) Liquid crystal display panel and method of manufacturing the same
JP2002090737A (en) Liquid crystal display device
JP2006259182A (en) Optical path shifting device and image display device
TWI363207B (en) Display device and diode array panel therefor
JP2006267906A (en) Optical deflecting element and image display device
JP2006267907A (en) Optical deflecting element and image display device
JP4667826B2 (en) Optical deflection element, optical deflection device, image display apparatus, and optical deflection element manufacturing method
JP3980908B2 (en) Optical path deflecting element, optical path deflecting element unit, and image display apparatus
JP4021697B2 (en) Optical path deflecting element, optical path deflecting device, image display apparatus, and optical path deflecting element driving method
JP2006162686A (en) Optical deflecting element, optical deflector provided with the element, and picture display device
JP2008070669A (en) Light deflecting device, method of manufacturing the same, and image forming apparatus
JP2009069297A (en) Light deflector and image display device
JP4751600B2 (en) Optical deflection element and image display device
CN111240107A (en) Pixel structure, array substrate, display panel and manufacturing method of display panel
JP4541721B2 (en) Optical element, image display apparatus and image display method using the same
JP4261227B2 (en) Optical deflection device and image display device
JP2008310161A (en) Optical deflecting device and image display device
JP5101874B2 (en) Inorganic alignment film, method of forming inorganic alignment film, light deflection element, and liquid crystal device

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20080321

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20110126

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20110308

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20110705