JPH0743740A - Optical active matrix display - Google Patents

Optical active matrix display

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JPH0743740A
JPH0743740A JP1985594A JP1985594A JPH0743740A JP H0743740 A JPH0743740 A JP H0743740A JP 1985594 A JP1985594 A JP 1985594A JP 1985594 A JP1985594 A JP 1985594A JP H0743740 A JPH0743740 A JP H0743740A
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optical
light
light beam
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lens
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Yukihisa Kusuda
幸久 楠田
Sayuri Fujiwara
小百合 藤原
Yoshihiro Izumi
良弘 和泉
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Nippon Sheet Glass Co Ltd
Sharp Corp
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Nippon Sheet Glass Co Ltd
Sharp Corp
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Abstract

PURPOSE:To easily input an address light to each optical waveguide of optical active matrix, to constitute the device so that the number of parts is extremely few and manufacturing cost is inexpensive, not to be affected so much by mechanical variation, and to improve stability of operation. CONSTITUTION:Many optical waveguides of an optical waveguide array substrate 10 are formed so that their end planes can be seen through a transparent substrate. The direction of a light beam emitted from a laser optical system 20 is varied by a rotary polygon mirror 22, an angle of a reflected light beam is varied by a telecentric optical system 28 consisting of a toric lens, the light beam is made incident on an end plane of the light waveguide independently of the scanning direction. A lens array 30 in which convex lenses 32 are arranged is preferably provided at positions corresponding to each light waveguide at end planes of light waveguides in optical active matrix. Interlace scanning also can be performed by using the lens array provided with lens groups of an odd side and an even side at the upper and the lower part and two light beams.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、回転多面鏡を有する光
走査装置を用いた光アクティブマトリックス・ディスプ
レイに関するものである。これは、特に大面積液晶ディ
スプレイに好適な技術であり、例えば各種AV機器、O
A機器などに広く利用できる。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical active matrix display using an optical scanning device having a rotary polygon mirror. This is a technology particularly suitable for a large area liquid crystal display, and for example, various AV equipment, O
It can be widely used for A equipment.

【0002】[0002]

【従来の技術】アクティブマトリックス駆動液晶ディス
プレイは、表示品位が高いことから液晶ディスプレイの
本流となりつつある。そして、このような表示装置は、
大容量化の要求に伴い、絵素数を400 ×600 から1000×
1000あるいはそれ以上へと増大することが求められてお
り、また表示画面サイズも10型(254mm)対角から
20型(508mm)対角あるいはそれ以上へと、より大
型化することが求められている。
2. Description of the Related Art Active matrix drive liquid crystal displays are becoming the mainstream of liquid crystal displays because of their high display quality. And such a display device,
With the demand for large capacity, the number of picture elements is 400 × 600 to 1000 ×
It is required to increase to 1000 or more, and the display screen size is also required to be larger from 10 inch (254 mm) diagonal to 20 inch (508 mm) diagonal or more. There is.

【0003】しかし、アクティブマトリックスを構成す
る薄膜トランジスタ(TFT)は製造工程が複雑であ
り、且つ配線の重なり部分を中心に欠陥が発生しやす
く、そのため歩留りが低く、価格を低減するのが難しい
という問題がある。この問題の解決は、絵素数の増大、
表示画面サイズの大型化とともに、一層難しくなる。ま
た表示画面サイズを大型化すると、配線の長さが長くな
り、それにつれて配線抵抗が増大し、配線抵抗と浮遊容
量による信号波形の遅延が生じてしまうといった問題も
生じる。
However, a thin film transistor (TFT) that constitutes an active matrix has a complicated manufacturing process, and defects are likely to occur mainly in an overlapping portion of wirings, so that the yield is low and it is difficult to reduce the cost. There is. The solution to this problem is to increase the number of picture elements,
It becomes more difficult as the display screen size increases. Further, when the display screen size is increased, the length of the wiring becomes longer, the wiring resistance increases accordingly, and there is a problem that the signal waveform is delayed due to the wiring resistance and the stray capacitance.

【0004】このような問題を解決できる技術として、
図10及び図11に示す光アクティブマトリックスが提
案されている(特開平1−173016号など)。これ
は、ガラス基板101中に多数の平行な光導波路102
を形成し、この光導波路102上でクラッド部が欠如し
た光の通路に接して光導電材料103を多数配設し、光
導波路102を通る光の一部がその上に形成された光導
電材料103に入射するように構成されている。それぞ
れの光導電材料103は、金属薄膜線104と金属薄膜
線105との間をオン・オフ制御するものであり、これ
らが光スイッチ素子106を構成している。金属薄膜線
105は、液晶表示の画素を形成する各絵素電極107
に接続されており、他方の金属薄膜線104に液晶表示
のための画像の電気信号を印加し、光スイッチ素子10
6を介して絵素電極107にその画像の電気信号を印加
するようになっている。
As a technique capable of solving such a problem,
An optical active matrix shown in FIGS. 10 and 11 has been proposed (JP-A-1-173016, etc.). This is because a large number of parallel optical waveguides 102 are formed in a glass substrate 101.
And a large number of photoconductive materials 103 are disposed on the optical waveguide 102 so as to be in contact with the light path lacking the cladding portion, and a part of the light passing through the optical waveguide 102 is formed on the photoconductive material 103. It is configured to be incident on 103. Each photoconductive material 103 controls ON / OFF between the metal thin film line 104 and the metal thin film line 105, and these constitute the optical switch element 106. The metal thin film line 105 is used for each pixel electrode 107 that forms a pixel for liquid crystal display.
And an electric signal of an image for liquid crystal display is applied to the other metal thin film line 104, and the optical switch element 10 is connected.
An electric signal of the image is applied to the picture element electrode 107 via 6.

【0005】図11では、横方向に金属薄膜線104が
形成され、縦方向に光導波路102が形成されている。
光導波路102に光が入っている場合、光導波路102
上の光スイッチ素子106はオン状態となり、金属薄膜
線104に乗せられた電気信号が絵素電極107に印加
され、液晶の配向を制御する。例えば光が図11の左端
の光導波路102から順番に入射するものとして、いま
左端の光導波路102に光が通っていると、この光導波
路102上に設けられている全ての光スイッチ素子10
6はオン状態となり、それ以外の列の光スイッチ素子1
06はオフ状態である。その時、金属薄膜線104に画
像信号(絵素情報に相当する電気信号)を加えれば、図
11の左列の絵素電極107にその電気信号が印加さ
れ、内部の液晶の配向が制御される。次にその右列につ
いても同様であり、これを繰り返すことによって全ての
絵素電極107に順次画像信号を印加し、液晶の配向を
制御することで画像の表示ができる。
In FIG. 11, the metal thin film line 104 is formed in the horizontal direction, and the optical waveguide 102 is formed in the vertical direction.
When light enters the optical waveguide 102, the optical waveguide 102
The upper optical switch element 106 is turned on, and the electric signal carried on the metal thin film line 104 is applied to the picture element electrode 107 to control the orientation of the liquid crystal. For example, assuming that light sequentially enters from the optical waveguide 102 at the left end in FIG. 11, and the light now passes through the optical waveguide 102 at the left end, all the optical switch elements 10 provided on this optical waveguide 102.
6 is turned on, and the optical switch elements 1 in the other columns are
06 is an off state. At that time, if an image signal (electrical signal corresponding to picture element information) is applied to the metal thin film line 104, the electric signal is applied to the picture element electrode 107 in the left column of FIG. 11 to control the alignment of the internal liquid crystal. . The same applies to the right column, and by repeating this, image signals are sequentially applied to all the pixel electrodes 107 and the alignment of the liquid crystal is controlled to display an image.

【0006】このような光アクティブマトリックスで
は、各光導波路に順次光を入射させる必要がある。その
ため光導波路毎に発光素子(例えば発光ダイオード、レ
ーザダイオード、あるいはエレクトロルミネッセント素
子など)を個別に形成することが検討されていた。
In such an optical active matrix, it is necessary to sequentially enter light into each optical waveguide. Therefore, it has been considered to individually form a light emitting element (for example, a light emitting diode, a laser diode, or an electroluminescent element) for each optical waveguide.

【0007】それとは別に、光を走査する従来技術とし
て、レーザプリンタ等に見られるように、光源であるレ
ーザからの光ビームを回転多面鏡等の光学系で走査する
方法がある。レーザプリンタでは、図12に示すよう
に、例えば100μm程度に細く絞った1本のレーザ光
120を回転多面鏡121に照射し、その反射光が収束
レンズ122によって感光ドラム123の表面に集光す
るようにして、回転多面鏡121の高速回転につれてレ
ーザ光が感光ドラム123の走査面上を走査するように
構成している。
Apart from that, as a conventional technique for scanning light, there is a method of scanning a light beam from a laser, which is a light source, with an optical system such as a rotating polygon mirror, as seen in a laser printer or the like. In the laser printer, as shown in FIG. 12, a single laser beam 120 narrowed down to, for example, about 100 μm is applied to a rotating polygon mirror 121, and the reflected light is condensed on the surface of the photosensitive drum 123 by a converging lens 122. In this way, the laser beam scans the scanning surface of the photosensitive drum 123 as the rotary polygon mirror 121 rotates at high speed.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】しかし、前記のように
光導波路毎に発光素子を配置する構成とすると、通常の
液晶表示ディスプレイでは数百個、あるいはそれ以上の
発光素子が必要となる。従って、各発光素子の発光強度
の均一性が問題となるばかりでなく、その取り付けが煩
雑になるし、走査光源としてはかなり高価なものとなら
ざるを得ない。更に各発光素子を個別に時系列的に発光
制御しなければならないので、その制御回路も複雑化す
る。
However, if the light emitting element is arranged for each optical waveguide as described above, a normal liquid crystal display requires several hundred or more light emitting elements. Therefore, not only the uniformity of the light emission intensity of each light emitting element becomes a problem, but also its attachment becomes complicated, and the scanning light source is inevitably expensive. Further, since each light emitting element has to be individually controlled in time series, the control circuit becomes complicated.

【0009】他方、レーザプリンタで用いられている上
記のような光走査系では、レーザ光は所望の表示情報に
対応して光強度変調が施されること、収束レンズとして
用いるfθレンズは感光ドラム面で集光するために用い
るが、感光ドラム面に対して入射する主光線の角度まで
厳密に制御する必要がないこと、等の特徴がある。その
ため、従来公知のこれらの光源・光学系を単に前記光ア
クティブマトリックス・ディスプレイに組み合わせて
も、後述する詳細な説明から明らかなように、均質な表
示を呈示することは不可能である。
On the other hand, in the above-described optical scanning system used in a laser printer, the laser light is subjected to light intensity modulation in accordance with desired display information, and the fθ lens used as a converging lens is a photosensitive drum. Although it is used for condensing on the surface, there is a feature that it is not necessary to strictly control the angle of the principal ray incident on the surface of the photosensitive drum. Therefore, even if these conventionally known light sources and optical systems are simply combined with the above-mentioned optical active matrix display, it is impossible to present a uniform display, as will be apparent from the detailed description given later.

【0010】本発明の主たる目的は、上記のような技術
的課題を解決し、少ない光源からの光を容易に光アクテ
ィブマトリックスの各光導波路に効果的かつ均一にアド
レスできるよう、最適な光学系を具備した回転多面鏡走
査方式の光アクティブマトリックス・ディスプレイを提
供することである。本発明の他の目的は、走査されたア
ドレス光を光アクティブマトリックスの各光導波路毎に
高効率で入力でき、また、表示のクロストークを防ぐこ
とのできる光アクティブマトリックス・ディスプレイを
提供することである。
A main object of the present invention is to solve the above-mentioned technical problems and to optimize the optical system so that light from a small number of light sources can be easily and effectively addressed to each optical waveguide of the optical active matrix. It is an object of the present invention to provide an optical active matrix display of a rotary polygon mirror scanning system including the above. Another object of the present invention is to provide an optical active matrix display capable of highly efficiently inputting scanned address light to each optical waveguide of the optical active matrix and preventing display crosstalk. is there.

【0011】本発明の更に他の目的は、光によるインタ
ーレース走査方式が可能となるように、光アクティブマ
トリックスの奇数列の各光導波路と偶数列の各光導波路
に別々にしかも容易にアドレス光を入力できる光アクテ
ィブマトリックス・ディスプレイを提供することであ
る。
Still another object of the present invention is to easily and separately provide address light to each optical waveguide of odd-numbered columns and optical waveguides of even-numbered columns of an optical active matrix so that an interlaced scanning system by light can be performed. It is to provide an optical active matrix display that can be input.

【0012】本発明の他の目的は、光信号と電気信号の
同期に関し、光ビームの検知出力をトリガー信号として
画像情報の書き込みを制御する光アクティブマトリック
ス・ディスプレイを提供することである。更に本発明の
他の目的は、各光導波路にアドレスされる光ビームの強
度がほぼ一定となるように光源に供給する電力を制御
し、光スイッチ素子特性の安定化を図り、高品位の表示
を可能とした光アクティブマトリックス・ディスプレイ
を提供することである。
Another object of the present invention is to provide an optical active matrix display which controls the writing of image information by using a detection output of a light beam as a trigger signal for synchronization of an optical signal and an electric signal. Still another object of the present invention is to control the electric power supplied to the light source so that the intensity of the light beam addressed to each optical waveguide becomes substantially constant, stabilize the characteristics of the optical switch element, and achieve a high-quality display. It is to provide an optical active matrix display that enables the above.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】本発明は、透明基板の面
内で一方向に多数配列した光導波路と、該光導波路に交
差するように多数配列した画像信号を印加する線状電極
と、画像表示のためにアレイ状に配設した絵素電極と、
各光導波路と各線状電極の交差部近傍に位置して線状電
極と絵素電極とを接続する光スイッチ素子のアレイを具
備し、前記光導波路を通る光が光スイッチ素子に入射す
ることにより該光スイッチ素子をオフ状態からオン状態
に変化させる構成の光アクティブマトリックスを前提と
するものである。上記目的を達成するため本発明では、
前記光導波路は、それらの端面が該透明基板に現れるよ
うに形成されており、光ビームを出射する光源と、該光
ビームの方向を変化させる回転多面鏡と、該回転多面鏡
から取り出された光ビームの角度を変化させて該光ビー
ムを走査方向に依らず前記光導波路の端面に入射させる
レンズ系を備えた光走査装置を有する。
According to the present invention, a large number of optical waveguides arranged in one direction in a plane of a transparent substrate, and linear electrodes for applying image signals arranged so as to intersect the optical waveguides are provided. Picture element electrodes arranged in an array for image display,
An array of optical switch elements, which are located near the intersections of the optical waveguides and the linear electrodes and connect the linear electrodes and the pixel electrodes, are provided, and the light passing through the optical waveguides is incident on the optical switch elements. It is premised on an optical active matrix having a configuration in which the optical switch element is changed from an off state to an on state. In order to achieve the above object, in the present invention,
The optical waveguides are formed so that their end faces appear on the transparent substrate, and the light source that emits the light beam, the rotary polygon mirror that changes the direction of the light beam, and the rotary polygon mirror are taken out. The optical scanning device includes a lens system that changes the angle of the light beam so that the light beam is incident on the end face of the optical waveguide regardless of the scanning direction.

【0014】ここで、透明基板の各光導波路に入射する
光ビームの主光線が該透明基板の端面に対してなす角度
θが、ほぼ一定(特にほぼ90度とすることが好まし
い)となるように、光学系を設計する。また、光アクテ
ィブマトリックス内の光導波路の端面に、個々の光導波
路に対応した位置にレンズを配設したレンズアレイを設
け、該レンズアレイを通過した光ビームが光導波路端面
近傍に集光するように構成するのが好ましい。このレン
ズは、通常の凸レンズでもよいし、フレネルレンズ等で
あってもよい。この場合も、レンズアレイの各レンズに
入射する光ビームの主光線が該レンズアレイの端面に対
してなす角度θが、ほぼ一定(ほぼ90度とする)とな
るように光学系を設計する。
Here, the angle θ formed by the chief ray of the light beam incident on each optical waveguide of the transparent substrate with respect to the end face of the transparent substrate is substantially constant (particularly preferably about 90 degrees). Then, design the optical system. Further, a lens array having lenses arranged at positions corresponding to the individual optical waveguides is provided on the end surface of the optical waveguide in the optical active matrix, and the light beam passing through the lens array is focused near the end surface of the optical waveguide. It is preferable to configure. This lens may be a normal convex lens, a Fresnel lens, or the like. Also in this case, the optical system is designed such that the angle θ formed by the principal ray of the light beam incident on each lens of the lens array with respect to the end face of the lens array is substantially constant (almost 90 degrees).

【0015】更に本発明では、前記光導波路は、それら
の端面が該透明基板に現れるように形成されており、2
本の光ビームを出射する光源と、該光ビームの方向を変
化させる回転多面鏡と、該回転多面鏡から取り出された
光ビームの角度を変化させて該光ビームを走査方向に依
らず前記光導波路の端面に向かわせるレンズ系と、前記
光導波路の端面に位置し光ビームを光導波路端面近傍に
集光させるレンズアレイを備えた光走査装置を有する。
そのレンズアレイは、奇数列の各光導波路に対応した位
置にレンズを配列した奇数側レンズ群と偶数列の各光導
波路に対応した位置にレンズを配列した偶数側レンズ群
とが2段に設けられていて、奇数側レンズ群を走査する
光ビームは奇数列の光導波路に、偶数列レンズ群を走査
する光ビームは偶数列の光導波路に、交互に入光するよ
うに構成されている。
Further, in the present invention, the optical waveguides are formed so that their end faces appear on the transparent substrate.
A light source that emits a light beam of a book, a rotating polygon mirror that changes the direction of the light beam, and an angle of the light beam extracted from the rotating polygon mirror to change the angle of the light beam so that the light beam does not depend on the scanning direction. The optical scanning device includes a lens system that is directed toward the end face of the waveguide, and a lens array that is located at the end face of the optical waveguide and that condenses a light beam near the end face of the optical waveguide.
The lens array is provided with two stages of an odd-numbered lens group in which lenses are arranged at positions corresponding to the respective odd-numbered optical waveguides and an even-side lens group in which lenses are arranged at positions corresponding to the even-numbered optical waveguides. The light beams for scanning the odd-numbered lens groups enter the optical waveguides in the odd columns and the light beams for scanning the lens groups in the even columns alternately enter the optical waveguides in the even columns.

【0016】これらにおいて、レンズアレイあるいは透
明基板の光ビーム走査開始側の位置に光検知素子を設
け、該光検知素子からの出力をトリガ信号として画像情
報の書込みを制御するのが好ましい。また光アクティブ
マトリックスの各光導波路の出射側端面にそれぞれ光検
知素子が位置する光検知素子アレイを設けると、各光検
知素子の光電流がほぼ一定となるように光源に供給する
電力を制御できる。
In these, it is preferable that a photodetector is provided at a position on the lens array or the transparent substrate on the light beam scanning start side, and the writing of image information is controlled by using the output from the photodetector as a trigger signal. Further, by providing a photo-detecting element array in which the photo-detecting elements are respectively located on the exit side end faces of the optical waveguides of the optical active matrix, the power supplied to the light source can be controlled so that the photocurrent of each photo-detecting element becomes almost constant. .

【0017】[0017]

【作用】光源から出射した光ビームは、よく方向が制御
されており、回転多面鏡に向かう。回転多面鏡は、その
回転によって反射光の方向を連続的に変化させ、光ビー
ムを扇状に走査する。その光ビームは、レンズ系によっ
て光アクティブマトリックスの光導波路の端面に入射す
る。その場合、該レンズ系は、光ビームを走査方向に依
らず前記光導波路の端面にほぼ垂直とするように屈折さ
せる。本発明においては、光導波路の端面が透明基板に
現れるように構成されているため、光ビームは光導波路
の端面に入射して、該光導波路内に入光する。なお、光
ビームの主光線と透明基板とのなす角度をほぼ一定とす
ることにより、光導波路に入る光量が一定となり、均一
な表示が得られる。特に、その角度をほぼ90度に設定
すると、高効率が得られる。
The direction of the light beam emitted from the light source is well controlled and goes to the rotary polygon mirror. The rotating polygonal mirror continuously changes the direction of reflected light by its rotation and scans the light beam in a fan shape. The light beam is incident on the end face of the optical waveguide of the optical active matrix by the lens system. In that case, the lens system refracts the light beam so as to be substantially perpendicular to the end face of the optical waveguide regardless of the scanning direction. In the present invention, since the end surface of the optical waveguide is configured to appear on the transparent substrate, the light beam enters the end surface of the optical waveguide and enters the optical waveguide. By making the angle between the principal ray of the light beam and the transparent substrate substantially constant, the amount of light entering the optical waveguide becomes constant, and uniform display can be obtained. In particular, if the angle is set to about 90 degrees, high efficiency can be obtained.

【0018】また光導波路の端面に、各光導波路に対応
するレンズを配設したレンズアレイを設けると、入射す
る光ビームは各レンズにより集光され、それによって光
の利用効率が向上する。またレンズアレイは、光ビーム
の走査位置が機械的変動などにより変化しても、常に一
定点に集光する機能を果たす。そのため機械的あるいは
温度的変化に影響され難くなり、光アクティブマトリッ
クス・ディスプレイの動作は極めて安定化する。更に、
光導波路への光ビームの入射側に遮光層を設けると、表
示のクロストークを防ぐことができる。
Further, when a lens array having lenses corresponding to the respective optical waveguides is provided on the end face of the optical waveguide, the incident light beam is condensed by the respective lenses, thereby improving the light utilization efficiency. Further, the lens array always fulfills the function of condensing the light beam at a fixed point even if the scanning position of the light beam changes due to mechanical fluctuation or the like. As a result, it becomes less susceptible to mechanical or temperature changes, and the operation of the optical active matrix display becomes extremely stable. Furthermore,
Providing a light-shielding layer on the incident side of the light beam to the optical waveguide can prevent display crosstalk.

【0019】更に本発明では、光源から2本の光ビーム
が交互に出射し、一方の光ビームは奇数側レンズ群を走
査して奇数列の光導波路に順次入光し、他方の光ビーム
は偶数列レンズ群を走査して偶数列の光導波路に順次入
光する。このように2段に配列した2種のレンズ群をも
つレンズアレイによって、インターレース走査を実現し
ている。
Further, in the present invention, two light beams are alternately emitted from the light source, one light beam scans the lens groups on the odd side to sequentially enter the optical waveguides in the odd rows, and the other light beam is The even-numbered lens groups are scanned to sequentially enter the optical waveguides of the even-numbered columns. Interlace scanning is realized by the lens array having two kinds of lens groups arranged in two stages in this way.

【0020】本発明では、レンズアレイ又は透明基板の
光ビーム走査開始側の位置に設けた光検出素子からの出
力がトリガー信号となり、画像情報の書き込みを制御す
る。また光アクティブマトリックスの各光導波路の出射
側端面にそれぞれ設けた光検知素子アレイの光信号がほ
ぼ一定となるように光源に供給する電力を制御すること
で、表示品位を高めている。
In the present invention, the output from the photo-detecting element provided at the position on the light beam scanning start side of the lens array or transparent substrate serves as a trigger signal to control the writing of image information. Further, the display quality is improved by controlling the electric power supplied to the light source so that the optical signal of the photo-detecting element array provided on the emission side end face of each optical waveguide of the optical active matrix becomes substantially constant.

【0021】[0021]

【実施例】図1は本発明に係る光アクティブマトリック
ス・ディスプレイの一実施例を示す全体構成図である。
また図2はその部分説明図であり、光ビームの光導波路
への入射状況を示している。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 1 is an overall configuration diagram showing an embodiment of an optical active matrix display according to the present invention.
Further, FIG. 2 is a partial explanatory view thereof, showing the state of incidence of a light beam on the optical waveguide.

【0022】まず本発明に係る光アクティブマトリック
ス・ディスプレイで用いる光導波路アレイ基板10の一
例について説明する。図3は基本構成図であり、図4は
そのA−A断面図である。なお図3では、図面を分かり
易くするため、ガラス基板、透明電極、液晶層、及びシ
ール材は省略して描いてある。図3及び図4に示すよう
に、一方のガラス基板5aに複数の光導波路Y1
2 ,…,Yn-1 ,Yn をY方向に配列し、これらの上
に交差するように複数の線状電極X1 ,X2 ,…,X
m-1 ,Xm をX方向に配列する。光導波路Y1 ,Y2
…,Yn-1 ,Yn と線状電極X1 ,X2 ,…,Xm-1
m と液晶等の表示媒体を駆動するための絵素電極2は
同一平面上に形成されており、線状電極X1 ,X2
…,Xm-1 ,Xmと絵素電極2とを接続するように光ス
イッチ素子1が位置することになる。他方のガラス基板
5b上には透明電極3を設け、両ガラス基板5a,5b
及びシール材9の間に液晶層7を封止している。本発明
において、ガラス基板5aに形成する光導波路Y1
…,Yn は、該光導波路Y1 ,…,Yn の多数の配列の
端面が前記ガラス基板5aの端面に現れるように形成さ
れている(図2参照)。
First, an example of the optical waveguide array substrate 10 used in the optical active matrix display according to the present invention will be described. 3 is a basic configuration diagram, and FIG. 4 is a sectional view taken along line AA. Note that in FIG. 3, the glass substrate, the transparent electrode, the liquid crystal layer, and the sealing material are omitted for clarity. As shown in FIGS. 3 and 4, a plurality of optical waveguides Y 1 ,
Y 2, ..., Y n- 1, Y n and arranged in the Y direction, a plurality of linear electrodes X 1 so as to intersect on these, X 2, ..., X
m-1 and X m are arranged in the X direction. Optical waveguides Y 1 , Y 2 ,
..., Y n-1 , Y n and the linear electrodes X 1 , X 2 , ..., X m-1 ,
X m and the pixel electrode 2 for driving a display medium such as a liquid crystal are formed on the same plane, and linear electrodes X 1 , X 2 ,
The optical switch element 1 is positioned so as to connect the pixel electrodes 2 with X m−1 , X m . The transparent electrode 3 is provided on the other glass substrate 5b, and both glass substrates 5a and 5b are provided.
The liquid crystal layer 7 is sealed between the sealing material 9 and the sealing material 9. In the present invention, the optical waveguide Y 1 formed on the glass substrate 5a,
, Y n are formed such that the end faces of the multiple arrays of the optical waveguides Y 1 , ..., Y n appear on the end face of the glass substrate 5a (see FIG. 2).

【0023】さて本実施例において光走査装置は、図1
に示すようにレーザ光学系20と、回転多面鏡22と、
2枚の反射鏡24,26と、トーリックレンズからなる
テレセントリック光学系(以下、単に「テレセントリッ
ク光学系」という)28とを備えている。更に図2及び
図4に示すように、光導波路アレイ基板10の端面にレ
ンズアレイ30を設置する。レーザ光学系20から出射
した光ビーム40は、モータなどにより一定速度で回転
している回転多面鏡22で反射し、反射した光ビームは
扇状に連続的に変化する(走査する)。走査する方向を
矢印Sで表す。この光ビームは、2枚の反射鏡24,2
6で反射して、その向きを変え、テレセントリック光学
系28に入射する。テレセントリック光学系28は、光
ビームを屈折させるが、屈折して出射する光ビームが走
査に依存せずに前記レンズアレイ30の端面にほぼ垂直
となるように補正する機能を果たす。そのため、光ビー
ムは、走査開始から終了までの間、レンズアレイ30に
ほぼ垂直に入射することになる。レンズアレイ30は、
この入射光を光導波路アレイ基板10の端面の所定の位
置に集光する。個々のレンズ32は、光導波路Y1
…,Yn の1本1本に対応する位置に配設されている。
In the present embodiment, the optical scanning device shown in FIG.
A laser optical system 20, a rotary polygon mirror 22,
It is provided with two reflecting mirrors 24 and 26 and a telecentric optical system (hereinafter, simply referred to as “telecentric optical system”) 28 including a toric lens. Further, as shown in FIGS. 2 and 4, the lens array 30 is installed on the end surface of the optical waveguide array substrate 10. The light beam 40 emitted from the laser optical system 20 is reflected by the rotary polygon mirror 22 rotating at a constant speed by a motor or the like, and the reflected light beam continuously changes (scans) in a fan shape. The direction of scanning is indicated by arrow S. This light beam is reflected by the two reflecting mirrors 24, 2
It is reflected at 6, changes its direction, and enters the telecentric optical system 28. The telecentric optical system 28 refracts the light beam, but performs a function of correcting the refracted and emitted light beam so as to be substantially perpendicular to the end surface of the lens array 30 without depending on scanning. Therefore, the light beam enters the lens array 30 almost vertically from the start to the end of scanning. The lens array 30 is
This incident light is condensed at a predetermined position on the end face of the optical waveguide array substrate 10. Each of the lenses 32 includes an optical waveguide Y 1 ,
,, Y n are arranged at positions corresponding to each one.

【0024】テレセントリック光学系28を経た光ビー
ムは、図2に示すように、レンズアレイ30に作製した
凸レンズ32により曲げられて、光導波路Y1 ,…,Y
n に入射する。各凸レンズ32は、走査される光ビーム
を集光し、対応する光導波路Y1 ,…,Yn の所定の入
射点に絞り込む作用を果たす。その際、走査の途中で
も、その集光点の位置は変わらない。このようにレンズ
アレイ30を設けると、もし光ビームの光導波路入射面
上の位置が変動した場合でも、光ビームは一定の集光点
に入るので、機械的あるいは温度的な変動、精度上の問
題などを容易に回避することが可能となる。
The optical beam passing through the telecentric optical system 28, as shown in FIG. 2, bent by the convex lens 32 produced in the lens array 30, the optical waveguide Y 1, ..., Y
incident on n . Each convex lens 32 has a function of condensing the scanned light beam and narrowing it down to a predetermined incident point of the corresponding optical waveguide Y 1 , ..., Y n . At that time, the position of the focal point does not change even during the scanning. By providing the lens array 30 in this way, even if the position of the light beam on the incident surface of the optical waveguide fluctuates, the light beam enters a certain converging point, so that there is a mechanical or temperature fluctuation and in terms of accuracy. It is possible to easily avoid problems.

【0025】光ビーム40が光導波路Y1 ,…,Yn
入射し、光スイッチ素子1を照射すると、光スイッチ素
子1はその電気抵抗が低減し、線状電極X1 からの画像
信号が絵素電極2に印加され、それによって液晶の配向
状態が変化する。従って、光ビーム40を光導波路Y1
からYn まで順次走査し、それに応じて電気信号を線状
電極X1 ,…,Xm に印加すると、光が各光導波路
1 ,…,Yn を導波している期間、その光導波路上の
光スイッチ素子1がオン状態になるため、線状電極
1 ,…,Xm からの電気信号がそれぞれの絵素電極2
に印加される。即ち、薄膜トランジスタ素子の電気的ゲ
ート信号の代わりに光導波路Y1 ,…,Yn を通る光信
号によって、その光導波路に連なる光スイッチ素子が1
列毎に順次切り換えられることになる。光源としては、
半導体レーザの他に、光スイッチ素子1である光導電体
層の感度波長であれば、赤外レーザや紫外レーザを用い
てもかまわない。
When the light beam 40 enters the optical waveguides Y 1 , ..., Y n and irradiates the optical switch element 1, the electrical resistance of the optical switch element 1 is reduced and the image signal from the linear electrode X 1 is transmitted. It is applied to the picture element electrode 2, which changes the alignment state of the liquid crystal. Therefore, the light beam 40 is directed to the optical waveguide Y 1
Sequentially scanned to Y n from the linear electrodes X 1 an electrical signal in response thereto, ..., is applied to the X m, light the optical waveguide Y 1, ..., a period in which guided the Y n, the optical Since the optical switching element 1 on the waveguide is turned on, the electric signals from the linear electrodes X 1 , ..., X m are transmitted to the picture element electrodes 2 respectively.
Applied to. That is, the optical waveguide Y 1 in place of the electric gate signals of the thin film transistor element, ..., the optical signals passing through Y n, an optical switching element connected to the optical waveguide 1
It will be sequentially switched for each column. As a light source,
In addition to the semiconductor laser, an infrared laser or an ultraviolet laser may be used as long as it has a sensitivity wavelength of the photoconductor layer that is the optical switch element 1.

【0026】図3に示した光導波路アレイ基板は例えば
図5のようにして製作できる。まずガラス基板5cにブ
レードを用いて溝を付ける。溝の幅は使用する光ファイ
バZのクラッド径によって決まるが、5μm〜500μ
m程度である。溝のピッチはパネルの大きさ及び解像度
等によって決まるが、150μm〜800μm、好まし
くは300μm〜600μmがよい。また溝の断面形状
は、ここではV字型であるが、底部の形状は平らでもよ
く半円でもかまわない。溝加工方法は、エッチング法に
よる化学加工でもよい。形成した溝に光ファイバZを並
べ、紫外線硬化樹脂11を塗布し、更に別のガラス基板
5aを載せた後、紫外線を照射して硬化させる。なお光
ファイバZは、中心のコア12をクラッド13が囲み、
最外周を遮光膜14が覆う構造である。次にガラス基板
5c側から研磨していき、光ファイバZを伝搬してくる
光の一部が漏れるようになるまで光学研磨する。
The optical waveguide array substrate shown in FIG. 3 can be manufactured, for example, as shown in FIG. First, a groove is formed on the glass substrate 5c using a blade. The width of the groove depends on the cladding diameter of the optical fiber Z to be used, but is 5 μm to 500 μm.
It is about m. The pitch of the grooves depends on the size and resolution of the panel, but is preferably 150 μm to 800 μm, and more preferably 300 μm to 600 μm. The cross-sectional shape of the groove is V-shaped here, but the shape of the bottom may be flat or semicircular. The groove processing method may be chemical processing by an etching method. The optical fibers Z are arranged in the formed grooves, the ultraviolet curable resin 11 is applied, another glass substrate 5a is placed, and then ultraviolet rays are irradiated to be cured. In the optical fiber Z, the central core 12 is surrounded by the clad 13,
The light-shielding film 14 covers the outermost periphery. Next, polishing is performed from the glass substrate 5c side, and optical polishing is performed until a part of the light propagating through the optical fiber Z leaks.

【0027】光導波路Y1 ,…,Yn と線状電極X1
…,Xm の交差部分に光スイッチ素子1となる光導電体
層を形成する。この光導電体層は、水素化アモルファス
シリコン(a−Si:H)膜をプラズマ化学気相蒸着法
を用いて作製し、エッチングすることによりパターン化
したものである。光導電体層としては、使用する光源の
波長に合わせて、水素化アモルファスシリコンゲルマニ
ウム(a−SiGe:H)膜、水素化アモルファスシリ
コンカーバイド(a−SiC:H)膜、水素化アモルフ
ァスシリコンオキサイド(a−SiO:H)膜、水素化
アモルファスシリコンナイトライド(a−SiN:H)
膜等も使用可能である。その後、線状電極X1 ,…,X
m として、アルミニウム等を電子ビーム蒸着法により作
製し、エッチングすることによりパターン化して形成す
る。この線状電極としては、この他にモリブデン等の金
属や、インジウム−錫酸化物等を用いてもよい。
The optical waveguides Y 1 , ..., Y n and the linear electrodes X 1 ,
A photoconductor layer to be the optical switch element 1 is formed at the intersection of X m . This photoconductor layer is formed by forming a hydrogenated amorphous silicon (a-Si: H) film by using a plasma chemical vapor deposition method, and patterning it by etching. As the photoconductor layer, a hydrogenated amorphous silicon germanium (a-SiGe: H) film, a hydrogenated amorphous silicon carbide (a-SiC: H) film, a hydrogenated amorphous silicon oxide (corresponding to the wavelength of a light source to be used is used. a-SiO: H) film, hydrogenated amorphous silicon nitride (a-SiN: H)
A membrane or the like can also be used. Then, the linear electrodes X 1 , ..., X
As m , aluminum or the like is formed by an electron beam evaporation method and patterned by etching to be formed. In addition to this, a metal such as molybdenum or indium-tin oxide may be used as the linear electrode.

【0028】一方、絵素電極2はインジウム−錫酸化物
をスパッタ法で蒸着し、エッチングによりパターン化し
て形成する。これらの層の上に配向層6aを形成する。
配向層6aはスピナーにより形成したポリイミド膜にラ
ビング処理を施したものである。配向層6aは印刷法で
形成してもよい。他方のガラス基板5b上には透明電極
3を設ける。この透明電極3はスパッタ法によりインジ
ウム−錫酸化物を蒸着したものである。この透明電極3
上に、対向するガラス基板に形成された光導電体層から
なる光スイッチ素子1のパターンに合わせて遮光層4を
形成する。この遮光層4はアルミニウムを電子ビーム蒸
着法により作製し、エッチングして形成する。この遮光
層4としては、モリブデン等の金属や、有機あるいは無
機の顔料分散樹脂を用いてもよい。ここでは透明電極3
上に形成したが、ガラス基板5bの裏面に形成してもよ
い。更に、これらの上に配向層6bを形成する。この配
向層6bもポリイミド膜をラビングしたものである。こ
のように各層を形成した両ガラス基板5a,5b間に、
スペーサ(図示せず)を分散し、シール材9を介して貼
り合わせる。この間に液晶を真空注入して液晶層7を設
ける。液晶層7の厚さは約5μmであり、表示モードは
ツイステッドネマティック(TN)のノーマリホワイト
型である。液晶材料としては、例えばメルク社製のPC
H液晶ZLI−1565がある。以上のように作製した
光導波路アレイ付き液晶パネルにレンズアレイ30を装
着する。
On the other hand, the pixel electrode 2 is formed by depositing indium-tin oxide by sputtering and patterning by etching. An alignment layer 6a is formed on these layers.
The alignment layer 6a is formed by rubbing a polyimide film formed by a spinner. The alignment layer 6a may be formed by a printing method. The transparent electrode 3 is provided on the other glass substrate 5b. The transparent electrode 3 is formed by depositing indium-tin oxide by a sputtering method. This transparent electrode 3
A light-shielding layer 4 is formed on the upper surface of the light-shielding layer 4 so as to match the pattern of the optical switch element 1 formed of a photoconductor layer formed on the opposing glass substrate. The light shielding layer 4 is formed by manufacturing aluminum by an electron beam vapor deposition method and etching it. As the light shielding layer 4, a metal such as molybdenum or an organic or inorganic pigment dispersion resin may be used. Here, the transparent electrode 3
Although formed on the upper surface, it may be formed on the back surface of the glass substrate 5b. Further, an alignment layer 6b is formed on these. This alignment layer 6b is also made by rubbing a polyimide film. Between both glass substrates 5a and 5b on which each layer is formed in this manner,
Spacers (not shown) are dispersed and bonded together with the sealing material 9 interposed therebetween. In the meantime, liquid crystal is vacuum-injected to form the liquid crystal layer 7. The liquid crystal layer 7 has a thickness of about 5 μm, and the display mode is a normally white type of twisted nematic (TN). As the liquid crystal material, for example, a PC manufactured by Merck
There is an H liquid crystal ZLI-1565. The lens array 30 is attached to the liquid crystal panel with the optical waveguide array manufactured as described above.

【0029】ところで図2及び図4に示すように、本実
施例では、レンズアレイ30の入射側端面の凸レンズ3
2間に遮光層34を設けている。これは、光ビームが、
ある凸レンズから次の凸レンズに移動する際、遮光層3
4が無いと瞬間的に隣接する2本の光導波路に光が分配
される可能性があるからである。そこで遮光層34を設
けることにより、光ビームが同時に2本の光導波路に入
光するのを防止している。このためには遮光層34は、
その幅を光ビームの直径よりも大きくする必要がある。
なお、ここではレンズアレイ30に遮光層を設けている
が、これに限るものではなく、回転多面鏡と光導波路ア
レイ基板との間で効果的な位置であればどこでもよく、
例えばレンズアレイ30と光導波路アレイ基板10の間
に設けることも可能である。
By the way, as shown in FIGS. 2 and 4, in this embodiment, the convex lens 3 on the incident side end surface of the lens array 30 is used.
A light shielding layer 34 is provided between the two. This is a light beam
When moving from one convex lens to the next convex lens, the light blocking layer 3
This is because without 4 there is a possibility that light will be instantaneously distributed to the two adjacent optical waveguides. Therefore, by providing the light shielding layer 34, the light beams are prevented from entering the two optical waveguides at the same time. For this purpose, the light shielding layer 34 is
Its width must be larger than the diameter of the light beam.
Although the light shielding layer is provided on the lens array 30 here, the present invention is not limited to this, and it may be provided at any effective position between the rotary polygon mirror and the optical waveguide array substrate.
For example, it may be provided between the lens array 30 and the optical waveguide array substrate 10.

【0030】さてこのようなレンズアレイ30は、例え
ば次のようなイオン交換法により製造できる。ナトリウ
ム等のアルカリを含有するガラス基板上に金属膜を形成
し、そこに微小な開口部(孔)を設ける。これをタリウ
ム等のイオンを含む溶液中に浸漬することで、金属膜の
開口部のガラス基板中のアルカリイオンがタリウムイオ
ンと置き換わる。このタリウムイオンと置き換わった部
分は、他の部分よりも屈折率が高くなる。イオン交換の
時間を長くすると、交換が次々に進み、金属膜の開口部
を中心に半球状に屈折率の上昇した領域ができる。この
領域が凸レンズとして機能する。金属膜に形成する孔の
位置によりレンズを形成する場所は自由に制御できる。
Now, such a lens array 30 can be manufactured by, for example, the following ion exchange method. A metal film is formed on a glass substrate containing an alkali such as sodium, and minute openings (holes) are provided therein. By immersing this in a solution containing ions such as thallium, the alkali ions in the glass substrate at the opening of the metal film replace the thallium ions. The portion replaced with this thallium ion has a higher refractive index than the other portions. When the ion exchange time is lengthened, the exchange proceeds one after another, and a region having a hemispherical refractive index rise is formed around the opening of the metal film. This area functions as a convex lens. The place where the lens is formed can be freely controlled by the position of the hole formed in the metal film.

【0031】図6は本発明に係る光アクティブマトリッ
クス・ディスプレイの他の実施例を示す全体構成図であ
る。また図7はレンズアレイの詳細説明図、図8はその
光導波路アレイ基板とレンズアレイとの結合状態の説明
図であり、光ビームの光導波路への入射状況を示してい
る。多数の光導波路が形成されている光導波路アレイ基
板10は、基本的には前記実施例で説明した図3及び図
4に示したものと同様の構造であってよい。そこで説明
を簡略化するため、光導波路アレイ基板10の詳細につ
いては記載を省略する。ただし、この実施例においても
図8に示すように、透明基板42に形成する光導波路4
4は、該光導波路44の多数の配列の端面が前記透明基
板42に現れるように形成されている。
FIG. 6 is an overall configuration diagram showing another embodiment of the optical active matrix display according to the present invention. Further, FIG. 7 is a detailed explanatory view of the lens array, and FIG. 8 is an explanatory view of a coupled state of the optical waveguide array substrate and the lens array, showing an incident state of the light beam on the optical waveguide. The optical waveguide array substrate 10 on which a large number of optical waveguides are formed may basically have the same structure as that shown in FIGS. 3 and 4 described in the above embodiment. Therefore, in order to simplify the description, the detailed description of the optical waveguide array substrate 10 is omitted. However, also in this embodiment, as shown in FIG. 8, the optical waveguide 4 formed on the transparent substrate 42 is formed.
4 is formed so that the end faces of the multiple arrays of the optical waveguides 44 appear on the transparent substrate 42.

【0032】光走査装置は、2本の光ビームを出射する
半導体レーザ光学系50と、回転多面鏡52と、2枚の
反射鏡54,56と、テレセントリック光学系58と、
レンズアレイ60とを備えている。半導体レーザ光学系
50からは交互に異なるタイミングで奇数側と偶数側の
2本の光ビーム70o ,70e が出射する。両方の光ビ
ームは、モータなどにより一定速度で回転している回転
多面鏡52で反射し、その光ビームは扇状に連続的に変
化する(走査する)。走査する方向を矢印Sで表す。こ
れらの光ビームは、2枚の反射鏡54,56で反射し
て、その向きを変え、上下異なる位置でテレセントリッ
ク光学系58に入射する。テレセントリック光学系58
は光ビームを屈折させるが、屈折して出射する光ビーム
が走査に依存せずに前記レンズアレイ60にほぼ垂直と
なるように補正する機能を果たす。つまり光ビームは、
走査開始から終了までの間、レンズアレイ60にほぼ垂
直に入射する。
The optical scanning device includes a semiconductor laser optical system 50 for emitting two light beams, a rotary polygon mirror 52, two reflecting mirrors 54 and 56, and a telecentric optical system 58.
And a lens array 60. From the semiconductor laser optical system 50, two light beams 70o and 70e on the odd side and the even side are emitted alternately at different timings. Both light beams are reflected by the rotating polygon mirror 52 rotating at a constant speed by a motor or the like, and the light beams continuously change (scan) in a fan shape. The direction of scanning is indicated by arrow S. These light beams are reflected by the two reflecting mirrors 54 and 56, change their directions, and enter the telecentric optical system 58 at vertically different positions. Telecentric optical system 58
Refracts the light beam, and performs a function of correcting the refracted and emitted light beam so as to be substantially perpendicular to the lens array 60 without depending on scanning. So the light beam is
From the start to the end of scanning, the light enters the lens array 60 almost vertically.

【0033】このレンズアレイ60は、奇数列の各光導
波路に対応した位置に奇数側レンズ62o を配列した奇
数側レンズ群と、偶数列の各光導波路に対応した位置に
偶数側レンズ62e を配列した偶数側レンズ群を備え、
それらが上下2段に設けられている。その詳細は図7に
示されている通りである。ここで、Aは平面図、Bはそ
のx−x断面図である。奇数側レンズ62o 及び偶数側
レンズ62e は半円状の凸レンズであって、それを透明
基板64上で規則正しく交互に配設し、それらの集光点
(Fo ,Fe )が一直線上に乗るようにする。そして、
それらの各集光点が各光導波路の端面の光入射位置に一
致するようにレンズアレイ60を光導波路アレイ基板1
0に結合する(図8参照)。それによって、奇数側レン
ズ群を走査する奇数側光ビーム70o は、奇数側レンズ
62o により曲げられて奇数列の光導波路に入光し、ま
た偶数側レンズ群を走査する偶数側光ビーム70e は、
偶数側レンズ62e により曲げられて偶数列の光導波路
に入光する。図7のAにおいて、奇数フィールドのレー
ザ走査線を符号80o で示し、偶数フィールドのレーザ
走査線を符号80e で示す。
In this lens array 60, an odd-numbered lens group in which odd-numbered lenses 62o are arranged at positions corresponding to odd-numbered optical waveguides, and an even-side lens 62e are arranged in positions corresponding to even-numbered optical waveguides. Equipped with an even number side lens group,
They are provided in upper and lower two stages. The details are as shown in FIG. Here, A is a plan view and B is its xx sectional view. The odd lenses 62o and the even lenses 62e are semi-circular convex lenses, which are regularly and alternately arranged on the transparent substrate 64 so that their condensing points (Fo, Fe) are on a straight line. To do. And
The lens array 60 is mounted on the optical waveguide array substrate 1 so that the respective condensing points coincide with the light incident positions on the end faces of the respective optical waveguides.
Bind to 0 (see FIG. 8). As a result, the odd-sided light beam 70o for scanning the odd-sided lens group is bent by the odd-sided lens 62o to enter the optical waveguide of the odd-numbered row, and the even-sided light beam 70e for scanning the even-sided lens group is
The light is bent by the even side lens 62e and enters the optical waveguides in the even rows. In FIG. 7A, laser scanning lines in odd fields are indicated by reference numeral 80o, and laser scanning lines in even fields are indicated by reference numeral 80e.

【0034】光導波路44に入射した光は、その内部を
伝搬し、前記実施例に関連して述べたように液晶ディス
プレイの動作に寄与する。前記のように各凸レンズ62
o ,62e は、走査される光ビームを集光し、対応する
光導波路44の所定の入射点に絞り込む作用を果たす。
その際、走査の途中でも、その集光点の位置は変わらな
い。このレンズアレイ60によって、走査する光ビーム
のレンズアレイ上の位置が変動した場合でも、光ビーム
は一定の集光点に入るので、機械的あるいは温度的な変
動、精度上の問題などを容易に回避することが可能とな
る。
The light incident on the optical waveguide 44 propagates inside and contributes to the operation of the liquid crystal display as described in connection with the above embodiment. As described above, each convex lens 62
o and 62e serve to collect the scanned light beam and narrow it down to a predetermined incident point of the corresponding optical waveguide 44.
At that time, the position of the focal point does not change even during the scanning. Even if the position of the scanning light beam on the lens array changes, the lens array 60 allows the light beam to enter a fixed condensing point, which facilitates mechanical or temperature fluctuations and accuracy problems. It is possible to avoid it.

【0035】本装置では、まず、半導体レーザ光学系5
0の奇数側レーザを点灯し、回転多面鏡52により走査
を行う。この奇数側光ビーム70o は図7の奇数側フィ
ールドのレーザ走査線80o 上を走査する。それによっ
て奇数側光ビーム70o は集光点Fo に集光し、対応す
る奇数列の光導波路に順次入光する。次の走査では偶数
側レーザを点灯する。偶数側光ビーム70e は偶数側フ
ィールドのレーザ走査線80e 上を走査し、集光点Fe
に集光し、対応する偶数列の光導波路に順次入光する。
以上の走査を交互に行うことによって、光学的にインタ
ーレース走査が実現される。
In this apparatus, first, the semiconductor laser optical system 5
The odd-numbered laser of 0 is turned on, and scanning is performed by the rotary polygon mirror 52. This odd side light beam 70o scans on the laser scanning line 80o of the odd side field in FIG. As a result, the odd-numbered light beam 70o is focused on the focusing point Fo and sequentially enters the corresponding odd-numbered optical waveguides. In the next scan, the even side laser is turned on. The even side light beam 70e scans the laser scanning line 80e of the even side field, and the converging point Fe
And the light is sequentially incident on the corresponding even numbered optical waveguides.
Interlaced scanning is optically realized by alternately performing the above scanning.

【0036】ところでレンズアレイ60の入射側端面の
奇数側凸レンズ62o 同士の間、及び偶数側凸レンズ6
2e の間には遮光層66を設けるのがよい。遮光層を設
けると、光ビームが、ある凸レンズから次の凸レンズに
移動する際に、瞬間的に隣接する2本の光導波路に光が
分配されるのを防止でき、表示のクロストークを防ぐこ
とができる。このためには遮光層は、その幅を光ビーム
の直径よりも大きくするのが好ましい。
By the way, between the odd-side convex lenses 62o on the incident side end surface of the lens array 60, and the even-side convex lens 6
It is preferable to provide a light shielding layer 66 between 2e. Providing a light-shielding layer can prevent light from being instantaneously distributed to two adjacent optical waveguides when the light beam moves from one convex lens to the next convex lens, and prevents display crosstalk. You can For this purpose, the light-shielding layer preferably has a width larger than the diameter of the light beam.

【0037】さて特に上記実施例に係る本発明では、回
転多面鏡で光ビームを走査する関係上、その回転ムラ等
により光ビームを各光導波路に入射するタイミングの精
密な制御が困難となる場合がある。そのような場合に
は、レンズアレイの光ビーム走査開始位置に光検知素子
を設けて、光ビームをモニタするのがよい。レンズアレ
イの両レンズ群を光導波路数より1個ずつ多くし、その
余分の両レンズに対応した光導波路アレイ基板の端面に
光検知素子を設けてもよい。それによって、光ビームの
走査開始時に、光検知素子で信号を検知でき、それを画
像のフレーム開始信号と見なすと画像情報の書き込み等
の精密なタイミング制御が可能となる。
In particular, in the present invention according to the above-described embodiment, when the rotating polygon mirror scans the light beam, it is difficult to precisely control the timing at which the light beam is incident on each optical waveguide due to uneven rotation or the like. There is. In such a case, it is preferable to provide a light detection element at the light beam scanning start position of the lens array and monitor the light beam. It is also possible to increase the number of both lens groups of the lens array by one from the number of optical waveguides, and provide a photodetector on the end surface of the optical waveguide array substrate corresponding to the extra lenses. As a result, a signal can be detected by the photodetector at the start of scanning the light beam, and if it is regarded as a frame start signal of an image, precise timing control such as writing of image information becomes possible.

【0038】本発明の他の実施例を図9に示す。光導波
路アレイ基板10の出射側端面に光検知素子アレイ90
を設ける。この光検知素子アレイ90は、各光導波路4
4の出射側端面に対応する位置にそれぞれ光検知素子9
2を配設した構造である。走査する光ビームは、機械的
精度による位置ずれ、温度変動等によって、光量が変動
する。そこで光ビームをモニタする受光素子を半導体レ
ーザの近傍に設置し、出力が一定となるようにレーザ駆
動電流を制御することも考えられるが、光導波路に入射
した光は、その他の機械的要因で変動している可能性も
ある。上記の構成とすると、各光導波路を通過した光が
対応する各光検知素子92に入射し、受光による光電流
を外部に取り出すことができる。この光電流が全ての光
導波路出力に対してほぼ一定となるように半導体レーザ
への供給電流を制御する。これによって、様々な要因に
よる変動を補償し、光導波路に入射する光量も一定値に
制御でき、光によるアドレスを確実に行うことができ
る。
Another embodiment of the present invention is shown in FIG. The photodetector array 90 is provided on the end face of the optical waveguide array substrate 10 on the emission side.
To provide. This photo-detecting element array 90 is provided for each optical waveguide 4
4 at the positions corresponding to the end faces of the light emitting side.
This is a structure in which two are arranged. The light amount of the scanning light beam varies due to displacement due to mechanical precision, temperature variation, and the like. Therefore, it is possible to install a light receiving element that monitors the light beam in the vicinity of the semiconductor laser and control the laser drive current so that the output is constant, but the light incident on the optical waveguide is caused by other mechanical factors. It may be fluctuating. With the above configuration, the light passing through each optical waveguide is incident on each corresponding photodetecting element 92, and the photocurrent due to the received light can be extracted to the outside. The current supplied to the semiconductor laser is controlled so that this photocurrent is substantially constant for all optical waveguide outputs. As a result, fluctuations due to various factors can be compensated, the amount of light incident on the optical waveguide can be controlled to a constant value, and addressing with light can be reliably performed.

【0039】なお、上記の各実施例では2枚の反射鏡を
組み合わせているが、光学系の構成によっては、適宜変
更してよい。また本発明で用いるレンズアレイは、前記
のように製造したものに限定されるものではなく、他の
方法により形成したレンズ、例えばフレネルレンズやホ
ログラムなどであってもよい。
Although the two reflecting mirrors are combined in each of the above-mentioned embodiments, they may be appropriately changed depending on the configuration of the optical system. Further, the lens array used in the present invention is not limited to the one manufactured as described above, and may be a lens formed by another method, for example, a Fresnel lens or a hologram.

【0040】[0040]

【発明の効果】本発明は上記のように、光ビームを回転
多面鏡で反射することで走査させ、光導波路に入射させ
るように構成したから、部品点数が極めて少なくて済
み、組立が容易となり、安価に製作できるし、且つ機械
的変動などによる悪影響が少ないため動作の安定性も高
くなる。
As described above, according to the present invention, the light beam is reflected by the rotary polygon mirror to be scanned and incident on the optical waveguide. Therefore, the number of parts is extremely small and the assembly is easy. In addition, it can be manufactured at low cost, and the stability of the operation is high because the adverse effect due to mechanical fluctuations is small.

【0041】また本発明では、光ビームを回転多面鏡で
反射することで走査させ、奇数側レンズ群と偶数側レン
ズ群を2段に配列したレンズアレイで集光して奇数側と
偶数側の光導波路に入射させるように構成することで、
2本の光ビームによる走査を交互に行うことにより、容
易にインターレース走査を実現できる。
Further, in the present invention, the light beam is scanned by being reflected by the rotary polygonal mirror, and is condensed by the lens array in which the odd-numbered lens group and the even-numbered lens group are arranged in two stages to collect the light on the odd-numbered side and the even-numbered side. By making it enter the optical waveguide,
Interlaced scanning can be easily realized by alternately performing scanning with two light beams.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明に係る光アクティブマトリックス・ディ
スプレイの一実施例を示す概略構成図。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an embodiment of an optical active matrix display according to the present invention.

【図2】その部分拡大説明図。FIG. 2 is a partially enlarged explanatory view thereof.

【図3】本発明に係る光アクティブマトリックス・ディ
スプレイの光導波路アレイ基板を示す基本構成図。
FIG. 3 is a basic configuration diagram showing an optical waveguide array substrate of an optical active matrix display according to the present invention.

【図4】図3のA−A線断面図。4 is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG.

【図5】本発明に係る光アクティブマトリックス・ディ
スプレイの光導波路アレイ基板の一作製方法を示すプロ
セス図。
FIG. 5 is a process diagram showing a method for manufacturing an optical waveguide array substrate of an optical active matrix display according to the present invention.

【図6】本発明に係る光アクティブマトリックス・ディ
スプレイの他の実施例を示す概略構成図。
FIG. 6 is a schematic configuration diagram showing another embodiment of the optical active matrix display according to the present invention.

【図7】レンズアレイの拡大説明図。FIG. 7 is an enlarged explanatory diagram of a lens array.

【図8】レンズアレイと光導波路アレイ基板との結合状
態を示す説明図。
FIG. 8 is an explanatory diagram showing a combined state of a lens array and an optical waveguide array substrate.

【図9】光検出素子アレイの装着状況を示す説明図。FIG. 9 is an explanatory diagram showing a mounting state of the photodetector array.

【図10】従来の光アクティブマトリックスの要部拡大
断面図。
FIG. 10 is an enlarged cross-sectional view of a main part of a conventional optical active matrix.

【図11】従来の光アクティブマトリックスの部分拡大
平面図。
FIG. 11 is a partially enlarged plan view of a conventional optical active matrix.

【図12】従来のレーザプリンタの光走査系を示す説明
図。
FIG. 12 is an explanatory diagram showing an optical scanning system of a conventional laser printer.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 光スイッチ素子 2 絵素電極 5a,5b,5c ガラス基板 7 液晶層 10 光導波路アレイ基板 12 透明基板 14 光導波路 20 レーザ光学系 22 回転多面鏡 24,26 反射鏡 28 テレセントリック光学系 30 レンズアレイ 32 凸レンズ 34 遮光層 X1 ,…,Xm 線状電極 Y1 ,…,Yn 光導波路 Z 光ファイバ1 Optical Switching Element 2 Picture Element Electrodes 5a, 5b, 5c Glass Substrate 7 Liquid Crystal Layer 10 Optical Waveguide Array Substrate 12 Transparent Substrate 14 Optical Waveguide 20 Laser Optical System 22 Rotating Polyhedral Mirror 24, 26 Reflector 28 Telecentric Optical System 30 Lens Array 32 Convex lens 34 Light-shielding layer X 1 , ..., X m Linear electrode Y 1 , ..., Y n Optical waveguide Z Optical fiber

フロントページの続き (72)発明者 和泉 良弘 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ャープ株式会社内Front page continuation (72) Inventor Yoshihiro Izumi 22-22 Nagaike-cho, Abeno-ku, Osaka-shi, Osaka

Claims (11)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 透明基板の面内で一方向に多数配列した
光導波路と、該光導波路に交差するように多数配列した
画像信号を印加する線状電極と、画像表示のためアレイ
状に配設した絵素電極と、各光導波路と各線状電極の交
差部近傍に位置して線状電極と絵素電極とを接続する光
スイッチ素子のアレイを具備し、前記光導波路を通る光
が光スイッチ素子に入射することにより該光スイッチ素
子をオフ状態からオン状態に変化させる光アクティブマ
トリックスにおいて、前記光導波路は、それらの端面が
該透明基板に現れるように形成されており、光ビームを
出射する光源と、該光ビームの方向を変化させる回転多
面鏡と、該回転多面鏡で反射した光ビームの角度を変化
させて該光ビームを走査方向に依らず前記光導波路の端
面に入射させるレンズ系を備えた光走査装置を有する光
アクティブマトリックス・ディスプレイ。
1. A plurality of optical waveguides arranged in one direction in a plane of a transparent substrate, linear electrodes for applying image signals arranged in a plurality so as to intersect the optical waveguides, and arranged in an array for image display. The array includes a picture element electrode and an array of optical switch elements that are located near the intersection of each optical waveguide and each linear electrode and connect the linear electrode and the pixel electrode. In an optical active matrix that changes the optical switch element from an off state to an on state by entering the switch element, the optical waveguides are formed so that their end faces appear on the transparent substrate and emit a light beam. Light source, a rotating polygonal mirror that changes the direction of the light beam, and a lens that changes the angle of the light beam reflected by the rotating polygonal mirror so that the light beam is incident on the end face of the optical waveguide regardless of the scanning direction. Optical active matrix display having an optical scanning device with a scanning system.
【請求項2】 請求項1において、透明基板の各光導波
路に入射する光ビームの主光線が該透明基板の端面に対
してなす角度θが、各光導波路についてほぼ一定である
光アクティブマトリックス・ディスプレイ。
2. The optical active matrix according to claim 1, wherein the angle θ formed by the chief ray of the light beam incident on each optical waveguide of the transparent substrate with respect to the end face of the transparent substrate is substantially constant for each optical waveguide. display.
【請求項3】 請求項2において、角度θが、ほぼ90
度である光アクティブマトリックス・ディスプレイ。
3. The angle θ according to claim 2, wherein the angle θ is approximately 90.
Optical active matrix display that is degree.
【請求項4】 請求項1において、光アクティブマトリ
ックス内の光導波路の端面に、個々の光導波路に対応し
た位置にレンズを配設したレンズアレイを設け、該レン
ズアレイを通過した光ビームが光導波路端面近傍に集光
する光アクティブマトリックス・ディスプレイ。
4. The lens array according to claim 1, wherein a lens array having lenses arranged at positions corresponding to individual optical waveguides is provided on an end face of the optical waveguide in the optical active matrix, and a light beam passing through the lens array is guided by a light beam. An optical active matrix display that focuses light near the end face of the waveguide.
【請求項5】 請求項4において、レンズアレイの各レ
ンズに入射する光ビームの主光線が該レンズアレイの端
面に対してなす角度θが、各レンズについてほぼ一定で
ある光アクティブマトリックス・ディスプレイ。
5. The optical active matrix display according to claim 4, wherein an angle θ formed by a chief ray of a light beam incident on each lens of the lens array with respect to an end face of the lens array is substantially constant for each lens.
【請求項6】 請求項4又は5において、光源は2本の
光ビームを出射する構成であり、レンズアレイは、奇数
列の各光導波路に対応した位置にレンズを配列した奇数
側レンズ群と偶数列の各光導波路に対応した位置にレン
ズを配列した偶数側レンズ群とが2段に設けられてい
て、奇数側レンズ群を走査する光ビームは奇数列の光導
波路に、偶数列レンズ群を走査する光ビームは偶数列の
光導波路に、交互に入光するようにした光アクティブマ
トリックス・ディスプレイ。
6. The light source according to claim 4 or 5, wherein the light source emits two light beams, and the lens array includes an odd-numbered lens group in which lenses are arranged at positions corresponding to the optical waveguides in the odd-numbered columns. The even-numbered lens groups in which lenses are arranged at positions corresponding to the optical waveguides in the even-numbered rows are provided in two stages, and the light beam for scanning the odd-numbered lens groups is provided in the odd-numbered optical waveguides and the even-numbered lens groups. An optical active matrix display in which the light beams for scanning light are alternately incident on the optical waveguides in even columns.
【請求項7】 請求項1乃至6において、光ビームを走
査方向に依らず前記光導波路の端面に入射させるレンズ
系が、トーリックレンズからなるテレセントリック光学
系から構成されている光アクティブマトリックス・ディ
スプレイ。
7. The optical active matrix display according to claim 1, wherein the lens system for allowing the light beam to enter the end face of the optical waveguide regardless of the scanning direction is composed of a telecentric optical system including a toric lens.
【請求項8】 請求項1乃至7において、透明基板又は
レンズアレイの入射側の端面の、光導波路への導光部分
以外の部分に遮光層を設ける光アクティブマトリックス
・ディスプレイ。
8. The optical active matrix display according to claim 1, wherein a light-shielding layer is provided on a portion of the end surface of the transparent substrate or the lens array on the incident side other than the light guide portion to the optical waveguide.
【請求項9】 請求項8において、遮光層の幅が、そこ
に入射する光ビームの直径よりも大きい光アクティブマ
トリックス・ディスプレイ。
9. The optical active matrix display according to claim 8, wherein the width of the light shielding layer is larger than the diameter of the light beam incident thereon.
【請求項10】 請求項1乃至9において、レンズアレ
イまたは透明基板の光ビーム走査開始側の位置に光検知
素子を設け、該光検知素子からの出力をトリガ信号とし
て画像情報の書込みを制御する光アクティブマトリック
ス・ディスプレイ。
10. The light detecting element according to claim 1, wherein a light detecting element is provided at a position on the light beam scanning start side of the lens array or the transparent substrate, and writing of image information is controlled by using an output from the light detecting element as a trigger signal. Optical active matrix display.
【請求項11】 請求項1乃至10において、光アクテ
ィブマトリックスの各光導波路の出射側端面にそれぞれ
光検知素子が位置する光検知素子アレイを設け、各光検
知素子の光信号がほぼ一定となるように光源に供給する
電力を制御する光アクティブマトリックス・ディスプレ
イ。
11. The light detecting element array according to claim 1, wherein a light detecting element array is provided on the end face of each optical waveguide of the optical active matrix on the emission side, and the optical signal of each light detecting element is substantially constant. Active matrix display that controls the power supplied to the light source.
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