JP2005091763A - Optical deflection device, image display device, and optical deflection method - Google Patents

Optical deflection device, image display device, and optical deflection method Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To perform stable optical deflection operation for a long period of time in an optical deflection device. <P>SOLUTION: In the optical deflection device, an electric field direction of a normal electric field applied in a direction nearly orthogonal to the normal direction of a substrate surface and an optical deflection direction is switched to a liquid crystal layer packed between a pair of transparent substrates, homeotropically aligned and capable of forming a chiral smectic C phase. In order to shorten switching time of optical deflection directions, an intense electric field is applied at an optional time overlapping the time when the normal electric field is applied by temporarily applying the intense electric field having electric field intensity higher than that of the normal electric field to the liquid crystal layer. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、光偏向装置、画像表示装置および光偏向方法に関する。   The present invention relates to an optical deflection apparatus, an image display apparatus, and an optical deflection method.

定義Definition

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、即ち、入射光に対して出射光を平行にシフトさせるか、或る角度を持って回転させるか、或いは、その両者を組合せて光路を切り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路偏向に対してそのシフトの大きさを「シフト量」と呼び、回転による光路偏向に対してその回転量を「回転角」と呼ぶものとする。「光偏向装置」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。   In this specification, “light deflecting element” refers to whether the optical path of light is deflected by an external electric signal, that is, the outgoing light is shifted in parallel to the incident light, or is rotated at a certain angle. Alternatively, it means an optical element capable of switching the optical path by combining both of them. In this description, the magnitude of the shift is referred to as “shift amount” with respect to the optical path deflection due to the parallel shift, and the rotation amount is referred to as “rotation angle” with respect to the optical path deflection due to rotation. The “light deflecting device” means a device that includes such a light deflecting element and deflects the optical path of light.

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二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する。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。   The “pixel shift element” is 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 temporally dividing the image field. Light in an image display device that displays an image pattern in which the display position is shifted in accordance with the deflection of the optical path for each subfield by the light deflecting means to increase the apparent number of pixels of the image display element. Means deflection means. 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.

例えば、キラルスメクチックC相よりなる液晶を利用することで、従来の光偏向素子と比較して、構成が複雑であることに伴う高コスト、装置の大型化、光量損失、光学ノイズを改善し、かつ、従来のスメクチックA液晶やネマチック液晶などにおける応答性の鈍さを改善して、高速応答を可能とした技術がある(例えば、特許文献1参照)。   For example, by using a liquid crystal composed of a chiral smectic C phase, compared to a conventional optical deflection element, the high cost, the size of the apparatus, the light loss, and the optical noise due to the complicated structure are improved. In addition, there is a technique that enables high-speed response by improving dullness of response in a conventional smectic A liquid crystal or nematic liquid crystal (for example, see Patent Document 1).

また、ホメオトロピック配向をなすキラルスメクチックC相を形成可能な液晶層に対して印加する電界方向の切換えによって液晶分子の配向方向を切換えて液晶層の層法線に対する光学軸の傾斜方向を切換えて、入射光に対する出射光路を切換える際に、印加中の電界強度が一定の時間領域内で、液晶層内に形成したスメクチック層構造の層平面が基板面に常に平行となるように電界強度の時間変化が矩形波状の交流電圧の周波数及び電圧値を設定するようにした技術がある(例えば、特許文献2参照)。   In addition, the orientation direction of the liquid crystal molecules is switched by switching the direction of the electric field applied to the liquid crystal layer capable of forming a chiral smectic C phase having homeotropic alignment, thereby switching the tilt direction of the optical axis with respect to the layer normal of the liquid crystal layer. When switching the outgoing optical path for incident light, the electric field strength is such that the layer plane of the smectic layer structure formed in the liquid crystal layer is always parallel to the substrate surface within a certain time region when the applied electric field strength is constant. There is a technique for setting the frequency and voltage value of an alternating voltage whose time change is a rectangular wave (see, for example, Patent Document 2).

特開2002−328402公報JP 2002-328402 A 特開2003−287679公報JP 2003-287679 A

ところで、光偏向方向の切換え時間を短くするためには、できるだけ強度の大きな電界(強電界)で駆動することが好ましい。   Incidentally, in order to shorten the switching time of the light deflection direction, it is preferable to drive with an electric field as strong as possible (strong electric field).

しかしながら、強電界で駆動を続けると液晶層において配向欠陥が発生する場合がある。   However, when driving with a strong electric field is continued, alignment defects may occur in the liquid crystal layer.

このため、狙いの応答時間で光偏向動作するために必要十分な比較的低電界で連続駆動する必要がある。   For this reason, it is necessary to continuously drive with a relatively low electric field that is necessary and sufficient for performing an optical deflection operation with a target response time.

ところが、液晶層を形成する液晶材料の特性によっては、比較的低電界で連続駆動することにより液晶層内のドメインが徐々に増加し、最終的に液晶層における配向状態が乱れてしまう場合がある。液晶層における配向状態に乱れが発生すると、液晶層内において光散乱や偏光解消が起こり、光偏向装置におけるMTFが低下してしまう。   However, depending on the characteristics of the liquid crystal material forming the liquid crystal layer, the domain in the liquid crystal layer may gradually increase due to continuous driving with a relatively low electric field, and the alignment state in the liquid crystal layer may eventually be disturbed. . When disorder occurs in the alignment state in the liquid crystal layer, light scattering and depolarization occur in the liquid crystal layer, and the MTF in the optical deflecting device decreases.

このようなMTF低下現象は、比較的強電界印加時には発生しない、あるいは、発生したとしても回復することが見出されているが、常に強電界で連続駆動すると、上述したように液晶層における配向状態の乱れや電源への負荷が大きくなってしまうという悪循環が発生し、好ましくない。   It has been found that such a MTF lowering phenomenon does not occur when a relatively strong electric field is applied, or recovers even if it occurs. However, when continuously driven by a strong electric field, the alignment in the liquid crystal layer is as described above. A vicious circle in which the disturbance of the state and the load on the power supply increase occurs, which is not preferable.

本発明の目的は、長期間に亘って安定した光偏向動作を行うことである。   An object of the present invention is to perform a stable light deflection operation over a long period of time.

請求項1記載の発明の光偏向装置は、透明な一対の基板と、
前記基板間に充填されたホメオトロピック配向をなすキラルスメクチックC相を形成可能な液晶層と、前記液晶層に対して入射された光を偏向させる通常電界を前記液晶層に対して前記基板面の法線方向および光偏向方向に略直交する方向に印加する電界印加手段と、前記通常電界の電界方向を切り換える電界方向切換手段と、前記通常電界よりも電界強度の大きな強電界を前記液晶層に対して前記通常電界が印加されるタイミングに重複する任意のタイミングで印加する電界制御手段と、を具備する。
An optical deflecting device according to claim 1 comprises a pair of transparent substrates,
A liquid crystal layer capable of forming a chiral smectic C phase having a homeotropic alignment filled between the substrates, and a normal electric field for deflecting light incident on the liquid crystal layer is applied to the liquid crystal layer on the surface of the substrate. An electric field applying means for applying in a direction substantially perpendicular to the normal direction and the light deflection direction, an electric field direction switching means for switching the electric field direction of the normal electric field, and a strong electric field having a larger electric field strength than the normal electric field to the liquid crystal layer And an electric field control means for applying at an arbitrary timing overlapping the timing at which the normal electric field is applied.

したがって、光偏向方向の切り換え時間を短くするために強電界を印加することで発生し易い液晶層における配向状態の乱れによるMTFの低下を抑制するとともに、光偏向動作に際して通常電界が印加されるタイミングに重複する任意のタイミングで強電界を印加することで、電界方向の切り換えに支障を来たすことなく、強電界を連続して印加することにより発生する配向欠陥の発生を抑制することができる。   Accordingly, the MTF is prevented from being lowered due to the disorder of the alignment state in the liquid crystal layer, which is likely to be generated by applying a strong electric field in order to shorten the switching time of the light deflection direction, and the normal electric field is applied at the time of the light deflection operation. By applying a strong electric field at an arbitrary timing that overlaps with each other, it is possible to suppress the occurrence of alignment defects that occur when a strong electric field is continuously applied without hindering switching of the electric field direction.

請求項2記載の発明は、請求項1記載の光偏向装置において、前記電界印加手段は、正負各極性での電界強度の絶対値と時間幅とが等しい矩形波形状の交流電界を通常電界として印加し、前記電界制御手段は、前記通常電界と時間幅が等しく電界強度の絶対値が異なる矩形波形状の交流電界を印加する。   According to a second aspect of the present invention, in the optical deflecting device according to the first aspect, the electric field applying means uses a rectangular wave-shaped AC electric field having the same absolute value and time width of the electric field strength in each polarity as a normal electric field. Then, the electric field control means applies a rectangular wave-shaped AC electric field having the same time width as the normal electric field but different in absolute value of electric field strength.

したがって、通常電界と強電界とのオフセットがゼロでデューティー比を50%となり、電界方向を切り換えた場合にも切り換えた後の液晶層全体に亘って強電界を印加することで、比較的強度の小さい電界の連続印加に際しての電界方向の切り換えにおいて液晶層で発生した配向状態の乱れの増幅を収束させることができる。   Therefore, the offset between the normal electric field and the strong electric field is zero, the duty ratio is 50%, and even when the electric field direction is switched, the strong electric field is applied over the entire liquid crystal layer after switching, so that a relatively strong intensity can be obtained. It is possible to converge amplification of alignment disorder generated in the liquid crystal layer in switching of the electric field direction when a small electric field is continuously applied.

請求項3記載の発明は、請求項1記載の光偏向装置において、前記電界印加手段は、正負各極性での電界強度の絶対値と時間幅とが等しい矩形波形状の交流電界を前記通常電界として印加し、前記電界制御手段は、一度切り換えた電界方向を次に切り換えるまでの間に前記通常電界の電界強度を連続的または段階的に大きくすることで前記強電界を印加する。   According to a third aspect of the present invention, in the optical deflecting device according to the first aspect, the electric field applying means converts the alternating electric field having a rectangular wave shape in which the absolute value and the time width of the electric field strengths in the positive and negative polarities are equal to each other into the normal electric field. The electric field control means applies the strong electric field by increasing the electric field strength of the normal electric field continuously or stepwise until the electric field direction once switched is switched to the next.

したがって、電界方向を切り換えた直後の電界強度を通常の電界強度と同程度の比較的低電界とすることで電界の変化量を比較的小さく設定し、その後連続的あるいは段階的に電界強度を大きくすることで、比較的強度の小さい電界の連続印加に際しての電界方向の切り換えにおいて液晶層で発生した配向状態の乱れの増幅を収束させることができる。   Therefore, the electric field strength immediately after switching the electric field direction is set to a relatively low electric field strength comparable to the normal electric field strength, so that the change amount of the electric field is set to be relatively small, and thereafter the electric field strength is increased continuously or stepwise. By doing so, it is possible to converge amplification of the disorder of the alignment state generated in the liquid crystal layer in the switching of the electric field direction when the electric field having a relatively low intensity is continuously applied.

請求項4記載の発明は、請求項1、2または3記載の光偏向装置において、前記電界制御手段は、乱数的に発生させたタイミングで前記強電界を印加する。   According to a fourth aspect of the present invention, in the optical deflecting device according to the first, second, or third aspect, the electric field control means applies the strong electric field at a randomly generated timing.

ところで、一定周期で強電界を印加した場合、液晶層内に周期的な流動が発生することが懸念される。そして、このような周期的な流動が発生した場合、この流動同士が干渉し合って、液晶層における配向状態を却って悪化させてしまうことが懸念される。   By the way, when a strong electric field is applied at a constant period, there is a concern that a periodic flow occurs in the liquid crystal layer. When such a periodic flow occurs, there is a concern that the flows interfere with each other and deteriorate the alignment state in the liquid crystal layer.

したがって、一定周期で強電界を印加することにより液晶層内に発生しうる周期的な流動によって液晶層における配向状態が悪化することを防止することができる。   Therefore, it is possible to prevent the alignment state in the liquid crystal layer from being deteriorated due to the periodic flow that can be generated in the liquid crystal layer by applying a strong electric field at a constant period.

請求項5記載の発明は、請求項1、2、3または4記載の光偏向装置において、前記電界制御手段は、印加タイミング、電界方向および電界強度を調整することで、単位時間におけるベクトルの平均値が略ゼロとなるようにした前記強電界を印加する。   According to a fifth aspect of the present invention, in the optical deflecting device according to the first, second, third, or fourth aspect, the electric field control means adjusts the application timing, the electric field direction, and the electric field strength, thereby averaging the vectors in unit time. The strong electric field having a value of substantially zero is applied.

ところで、任意のタイミングで強電界を印加する場合、その強電界の方向が片側に偏ると、時間と共に液晶層内に注入される電荷やイオンなどの電荷分布に偏りが生じ、電界反転時の過渡光散乱の悪化や配向欠陥の発生、液晶材料の性能寿命の低下につながる場合がある。   By the way, when a strong electric field is applied at an arbitrary timing, if the direction of the strong electric field is biased to one side, the charge distribution such as charges and ions injected into the liquid crystal layer is biased with time, and the transient at the time of electric field inversion occurs. There are cases where light scattering is deteriorated, alignment defects are generated, and the performance life of the liquid crystal material is shortened.

したがって、単位時間内での液晶層に印加される電界のベクトルの平均値が略ゼロとなるように、強電界を印加する任意のタイミングと、その電界方向および電界強度を設定することで、液晶層内の電荷のDCバランスが保たれ、電界反転時の過渡光散乱の悪化や配向欠陥の発生を防止できる。   Therefore, by setting the arbitrary timing of applying a strong electric field, the electric field direction and the electric field strength so that the average value of the electric field vector applied to the liquid crystal layer within a unit time becomes substantially zero, the liquid crystal The DC balance of charges in the layer is maintained, and deterioration of transient light scattering and occurrence of orientation defects during electric field inversion can be prevented.

請求項6記載の発明は、請求項1ないし5のいずれか一に記載の光偏向装置において、前記電界制御手段は、一度切り換えた電界方向を次に切り換えるまでの切り換え周期に対して、電界方向を切り換えてから半周期以上通常電界が印加された後に前記強電界を印加する。   According to a sixth aspect of the present invention, in the optical deflecting device according to any one of the first to fifth aspects, the electric field control means has a direction of the electric field with respect to a switching cycle until the electric field direction once switched is switched to the next. The strong electric field is applied after a normal electric field has been applied for a half period or more after switching.

ところで、一方の電界方向に強電界を印加した状態から他方の電界方向に強電界を印加した場合、電界変化量が非常に大きくなる。電界変化量が非常に大きい場合、液晶層と電源への電気的な負荷が大きくなる。   By the way, when a strong electric field is applied in the direction of the other electric field from a state in which a strong electric field is applied in the direction of one electric field, the amount of change in the electric field becomes very large. When the amount of change in the electric field is very large, the electrical load on the liquid crystal layer and the power source becomes large.

したがって、一方の電界方向に対して強電界を印加した後、少なくとも半周期以上は通常電界を印加した後で、他方の電界方向に対して大きな電界強度を印加することで、電界の変化量を小さく設定することができ、液晶層と電源への電気的な負荷を小さく出来る。   Therefore, after applying a strong electric field in one electric field direction, applying a large electric field strength in the other electric field direction after applying a normal electric field for at least a half cycle or more, the amount of change in electric field can be reduced. It can be set small, and the electrical load on the liquid crystal layer and the power source can be reduced.

請求項7記載の発明は、請求項1ないし6のいずれか一に記載の光偏向装置において、前記電界制御手段は、200V/mm以上の絶対値に設定された電界を前記強電界として印加する。   A seventh aspect of the present invention is the optical deflection apparatus according to any one of the first to sixth aspects, wherein the electric field control means applies an electric field set to an absolute value of 200 V / mm or more as the strong electric field. .

したがって、通常電界よりも十分に大きな強電界を一時的に印加することで、液晶層における配向状態の乱れを実用上確実に抑制することができる。   Therefore, by temporarily applying a strong electric field sufficiently larger than the normal electric field, disorder of the alignment state in the liquid crystal layer can be reliably suppressed practically.

請求項8記載の発明は、請求項1ないし7のいずれか一に記載の光偏向装置において、前記電界制御手段は、液晶層において光学軸の傾斜角度が飽和する電界強度の絶対値である飽和電界強度Ec(V/mm)に対して5倍以上の絶対値に設定された電界を前記強電界として印加する。   According to an eighth aspect of the present invention, in the optical deflecting device according to any one of the first to seventh aspects, the electric field control means is a saturation that is an absolute value of an electric field strength at which the tilt angle of the optical axis is saturated in the liquid crystal layer. An electric field set to an absolute value of 5 times or more with respect to the electric field intensity Ec (V / mm) is applied as the strong electric field.

したがって、液晶材料の物性を反映した特性値である飽和電界強度を基準とした一定倍率の電界強度を印加することで、液晶材料の種類の違い等によって或る電界強度の電界に対する挙動が異なる場合であっても、液晶材料の違いに左右されること無くMTF低下を確実に抑制することができる。   Therefore, when the electric field strength at a fixed magnification based on the saturation electric field strength, which is a characteristic value that reflects the physical properties of the liquid crystal material, is applied, the behavior of the electric field strength at a certain electric field strength varies depending on the type of liquid crystal material. Even so, it is possible to reliably suppress the decrease in MTF without being influenced by the difference in the liquid crystal material.

請求項9記載の発明は、請求項1ないし8のいずれか一に記載の光偏向装置において、前記電界制御手段は、液晶層の自発分極の絶対値をPs(nC/cm)、前記強電界の絶対値をE(V/mm)とした場合に、Ps×Eの値が10000(μN/cm)以上となるように設定された電界を前記強電界として印加する。 According to a ninth aspect of the present invention, in the optical deflecting device according to any one of the first to eighth aspects, the electric field control means sets the absolute value of the spontaneous polarization of the liquid crystal layer to Ps (nC / cm 2 ), the strong intensity. When the absolute value of the electric field is E (V / mm), an electric field set so that the value of Ps × E is 10,000 (μN / cm 2 ) or more is applied as the strong electric field.

したがって、液晶材料の物性を反映した特性値である自発分極と電界強度の積(液晶分子に働く電気的な駆動力に比例する値)を規定することで、液晶材料の種類の違い等によって或る電界強度の電界に対する挙動が異なる場合であっても、液晶材料の違いに左右されること無くMTF低下を確実に抑制することができる。   Therefore, by defining the product of spontaneous polarization and electric field strength (value proportional to the electrical driving force acting on the liquid crystal molecules), which is a characteristic value reflecting the physical properties of the liquid crystal material, Even if the behavior of the electric field strength with respect to the electric field is different, the MTF reduction can be reliably suppressed without being influenced by the difference in the liquid crystal material.

請求項10記載の発明は、請求項1ないし9のいずれか一に記載の光偏向装置において、前記液晶層における光散乱量またはMTF値の低下量の増減を検出する増減検出手段を具備し、前記電界制御手段は、光散乱量またはMTF値の低下量の増加が検出された場合に前記強電界を印加する。   A tenth aspect of the present invention is the light deflection apparatus according to any one of the first to ninth aspects, further comprising an increase / decrease detecting means for detecting an increase / decrease in a light scattering amount or a decrease in MTF value in the liquid crystal layer, The electric field control means applies the strong electric field when an increase in the amount of light scattering or a decrease in the MTF value is detected.

ここで、光散乱量やMTF量は、光偏向装置が設置された環境温度等、使用環境によって値が異なる場合がある。そのため、任意のタイミングで強電界を印加すると、MTFの低下を効果的に抑制することができるが、強電界を印加するによる副作用を発生させる恐れもある。   Here, the light scattering amount and the MTF amount may differ depending on the use environment such as the environmental temperature where the light deflector is installed. Therefore, if a strong electric field is applied at an arbitrary timing, it is possible to effectively suppress a decrease in MTF, but there is also a possibility that a side effect due to the application of the strong electric field may occur.

したがって、液晶層における光散乱量またはMTF値の低下量の増減を検知し、光散乱量またはMTF値の低下量の増加を検知した場合の任意のタイミングで強電界を一時的に印加することで、強電界の印加動作のタイミングを必要最小限に抑制することができる。   Therefore, by detecting an increase or decrease in the amount of light scattering or the decrease in MTF value in the liquid crystal layer and temporarily applying a strong electric field at an arbitrary timing when an increase in the amount of light scattering or MTF decrease is detected. In addition, the timing of the application operation of the strong electric field can be suppressed to the minimum necessary.

請求項11記載の発明の画像表示装置は、画像情報にしたがって光を制御可能な複数の画素が2次元的に配列される画像表示素子と、前記画像表示素子を照明する照明手段と、前記画像表示素子が表示する画像パターンを観察するための光学装置と、画像フィールドを時間的に分割した複数のサブフィールド単位で前記画像表示素子を駆動する表示駆動手段と、前記画像表示素子の各画素からの出射光の光路を前記サブフィールド毎に偏向する請求項1ないし10のいずれか一に記載の光偏向装置と、を具備し、前記光偏向装置が具備する電界印加手段は、30Hz以上100Hz以下に設定された周波数の矩形波交流電界を液晶層に対して印加する。   An image display device according to an eleventh aspect of the present invention is an image display element in which a plurality of pixels capable of controlling light according to image information are two-dimensionally arranged, illumination means for illuminating the image display element, and the image An optical device for observing an image pattern displayed on the display element; display drive means for driving the image display element in units of a plurality of subfields obtained by temporally dividing the image field; and each pixel of the image display element The optical deflecting device according to any one of claims 1 to 10, wherein an electric field applying unit provided in the optical deflecting device is 30 Hz or more and 100 Hz or less. A rectangular wave AC electric field having a frequency set to be applied to the liquid crystal layer.

したがって、光偏向装置のMTF低下が発生し難い周波数で、かつフリッカーなどを発生させない周波数で駆動することができる。   Therefore, it is possible to drive the optical deflecting device at a frequency at which the MTF lowering hardly occurs and at a frequency at which flicker is not generated.

請求項12記載の発明の光偏向方法は、透明な一対の基板間に充填されたホメオトロピック配向をなすキラルスメクチックC相を形成可能な液晶層に対して、前記液晶層に対して前記基板面の法線方向および光偏向方向に略直交する方向に印加されて入射された光を偏向させる通常電界の電界方向を切り換えるようにした光偏向装置において、前記通常電界よりも電界強度の大きな強電界を前記液晶層に対して前記通常電界が印加されるタイミングに重複する任意のタイミングで印加するようにした。   The light deflection method of the invention described in claim 12 is directed to a liquid crystal layer capable of forming a chiral smectic C phase having a homeotropic alignment filled between a pair of transparent substrates, the substrate surface with respect to the liquid crystal layer. In an optical deflecting device that switches the electric field direction of a normal electric field that deflects incident light that is applied in a direction substantially perpendicular to the normal direction and the optical deflection direction, a strong electric field having a larger electric field strength than the normal electric field Is applied at an arbitrary timing overlapping the timing at which the normal electric field is applied to the liquid crystal layer.

したがって、光偏向方向の切り換え時間を短くするために強電界を印加することで発生し易い液晶層における配向状態の乱れによるMTFの低下を抑制するとともに、光偏向動作に際して通常電界が印加されるタイミングに重複する任意のタイミングで強電界を印加することで、電界方向の切り換えに支障を来たすことなく、強電界を連続して印加することにより発生する配向欠陥の発生を抑制することができる。   Accordingly, the MTF is prevented from being lowered due to the disorder of the alignment state in the liquid crystal layer, which is likely to be generated by applying a strong electric field in order to shorten the switching time of the light deflection direction, and the normal electric field is applied at the time of the light deflection operation. By applying a strong electric field at an arbitrary timing that overlaps with each other, it is possible to suppress the occurrence of alignment defects that occur when a strong electric field is continuously applied without hindering switching of the electric field direction.

請求項13記載の発明は、請求項12記載の光偏向方法において、前記通常電界の印加に際しては正負各極性での電界強度の絶対値と時間幅とが等しい矩形波形状の交流電界を通常電界として印加し、前記強電界の印加に際しては前記通常電界と時間幅が等しく電界強度の絶対値が異なる矩形波形状の交流電界を印加するようにした。   According to a thirteenth aspect of the present invention, in the optical deflection method according to the twelfth aspect, when the normal electric field is applied, an alternating electric field having a rectangular wave shape in which the absolute value of the electric field intensity in each polarity is equal to the time width is applied to the normal electric field. When applying the strong electric field, a rectangular wave AC electric field having the same time width as that of the normal electric field but a different absolute value of the electric field intensity was applied.

したがって、通常電界と強電界とのオフセットがゼロでデューティー比を50%となり、電界方向を切り換えた場合にも切り換えた後の液晶層全体に亘って強電界を印加することで、比較的強度の小さい電界の連続印加に際しての電界方向の切り換えにおいて液晶層で発生した配向状態の乱れの増幅を収束させることができる。   Therefore, the offset between the normal electric field and the strong electric field is zero, the duty ratio is 50%, and even when the electric field direction is switched, the strong electric field is applied over the entire liquid crystal layer after switching, so that a relatively strong intensity can be obtained. It is possible to converge amplification of alignment disorder generated in the liquid crystal layer in switching of the electric field direction when a small electric field is continuously applied.

請求項14記載の発明は、請求項12記載の光偏向方法において、前記通常電界の印加に際しては正負各極性での電界強度の絶対値と時間幅とが等しい矩形波形状の交流電界を印加し、前記強電界の印加に際しては一度切り換えた電界方向を次に切り換えるまでの間に前記通常電界の電界強度を連続的または段階的に大きくすることで前記強電界を印加する。   A fourteenth aspect of the present invention is the optical deflection method according to the twelfth aspect of the present invention, in applying the normal electric field, an alternating electric field having a rectangular wave shape in which the absolute value of the electric field intensity in each positive and negative polarity and the time width are equal is applied. When applying the strong electric field, the strong electric field is applied by increasing the electric field strength of the normal electric field continuously or stepwise until the electric field direction once switched is switched to the next time.

したがって、電界方向を切り換えた直後の電界強度を通常の電界強度と同程度の比較的低電界とすることで電界の変化量を比較的小さく設定し、その後連続的あるいは段階的に電界強度を大きくすることで、比較的強度の小さい電界の連続印加に際しての電界方向の切り換えにおいて液晶層で発生した配向状態の乱れの増幅を収束させることができる。   Therefore, the electric field strength immediately after switching the electric field direction is set to a relatively low electric field strength comparable to the normal electric field strength, so that the change amount of the electric field is set to be relatively small, and thereafter the electric field strength is increased continuously or stepwise. By doing so, it is possible to converge amplification of the disorder of the alignment state generated in the liquid crystal layer in the switching of the electric field direction when the electric field having a relatively low intensity is continuously applied.

請求項15記載の発明は、請求項12、13または14記載の光偏向方法において、前記強電界の印加に際しては乱数的に発生させたタイミングで前記強電界を印加する。   According to a fifteenth aspect of the present invention, in the optical deflection method according to the twelfth, thirteenth, or fourteenth aspect, when the strong electric field is applied, the strong electric field is applied at a randomly generated timing.

ところで、一定周期で強電界を印加した場合、液晶層内に周期的な流動が発生することが懸念される。そして、このような周期的な流動が発生した場合、この流動同士が干渉し合って、液晶層における配向状態を却って悪化させてしまうことが懸念される。   By the way, when a strong electric field is applied at a constant period, there is a concern that a periodic flow occurs in the liquid crystal layer. When such a periodic flow occurs, there is a concern that the flows interfere with each other and deteriorate the alignment state in the liquid crystal layer.

したがって、一定周期で強電界を印加することにより液晶層内に発生しうる周期的な流動によって液晶層における配向状態が悪化することを防止することができる。   Therefore, it is possible to prevent the alignment state in the liquid crystal layer from being deteriorated due to the periodic flow that can be generated in the liquid crystal layer by applying a strong electric field at a constant period.

請求項16記載の発明は、請求項12、13、14または15記載の光偏向方法において、前記強電界の印加に際しては印加タイミング、電界方向および電界強度を調整することで、単位時間におけるベクトルの平均値が略ゼロとなるようにした強電界を印加する。   According to a sixteenth aspect of the present invention, in the optical deflection method according to the twelfth, thirteenth, fourteenth, or fifteenth aspect, when the strong electric field is applied, the application timing, the electric field direction, and the electric field strength are adjusted to adjust the vector in unit time. A strong electric field is applied so that the average value is substantially zero.

ところで、任意のタイミングで強電界を印加する場合、その強電界の方向が片側に偏ると、時間と共に液晶層内に注入される電荷やイオンなどの電荷分布に偏りが生じ、電界反転時の過渡光散乱の悪化や配向欠陥の発生、液晶材料の性能寿命の低下につながる場合がある。   By the way, when a strong electric field is applied at an arbitrary timing, if the direction of the strong electric field is biased to one side, the charge distribution such as charges and ions injected into the liquid crystal layer is biased with time, and the transient at the time of electric field inversion occurs. There are cases where light scattering is deteriorated, alignment defects are generated, and the performance life of the liquid crystal material is shortened.

したがって、単位時間内での液晶層に印加される電界のベクトルの平均値が略ゼロとなるように、強電界を印加する任意のタイミングと、その電界方向および電界強度を設定することで、液晶層内の電荷のDCバランスが保たれ、電界反転時の過渡光散乱の悪化や配向欠陥の発生を防止できる。   Therefore, by setting the arbitrary timing of applying a strong electric field, the electric field direction and the electric field strength so that the average value of the electric field vector applied to the liquid crystal layer within a unit time becomes substantially zero, the liquid crystal The DC balance of charges in the layer is maintained, and deterioration of transient light scattering and occurrence of orientation defects during electric field inversion can be prevented.

請求項17記載の発明は、請求項12ないし16のいずれか一に記載の光偏向方法において、前記強電界の印加に際しては一度切り換えた電界方向を次に切り換えるまでの切り換え周期に対して、電界方向を切り換えてから半周期以上通常電界が印加された後に前記強電界を印加する。   According to a seventeenth aspect of the present invention, in the optical deflection method according to any one of the twelfth to sixteenth aspects, when the strong electric field is applied, the electric field is changed with respect to a switching period until the electric field direction once switched is switched to the next. The strong electric field is applied after a normal electric field has been applied for a half cycle or more after switching the direction.

ところで、一方の電界方向に強電界を印加した状態から他方の電界方向に強電界を印加した場合、電界変化量が非常に大きくなる。電界変化量が非常に大きい場合、液晶層と電源への電気的な負荷が大きくなる。   By the way, when a strong electric field is applied in the direction of the other electric field from a state in which a strong electric field is applied in the direction of one electric field, the amount of change in the electric field becomes very large. When the amount of change in the electric field is very large, the electrical load on the liquid crystal layer and the power source becomes large.

したがって、一方の電界方向に対して大きな電界強度を印加した後、少なくとも半周期以上は光偏向動作時の電界強度を印加した後で、他方の電界方向に対して大きな電界強度を印加することで、電界の変化量を小さく設定することができ、液晶層と電源への電気的な負荷を小さく出来る。   Therefore, after applying a large electric field strength in one electric field direction, applying a large electric field strength in the other electric field direction after applying an electric field strength during light deflection operation for at least half a period or more. The amount of change in the electric field can be set small, and the electrical load on the liquid crystal layer and the power source can be reduced.

請求項18記載の発明は、請求項12ないし17のいずれか一に記載の光偏向方法において、前記強電界の印加に際しては200V/mm以上の絶対値に設定された電界を前記強電界として印加する。   The invention according to claim 18 is the optical deflection method according to any one of claims 12 to 17, wherein an electric field set to an absolute value of 200 V / mm or more is applied as the strong electric field when the strong electric field is applied. To do.

したがって、通常電界よりも十分に大きな強電界を一時的に印加することで、液晶層における配向状態の乱れを実用上確実に抑制することができる。   Therefore, by temporarily applying a strong electric field sufficiently larger than the normal electric field, disorder of the alignment state in the liquid crystal layer can be reliably suppressed practically.

請求項19記載の発明は、請求項12ないし18のいずれか一に記載の光偏向方法において、前記強電界の印加に際しては液晶層において光学軸の傾斜角度が飽和する電界強度の絶対値である飽和電界強度Ec(V/mm)に対して5倍以上の絶対値に設定された電界を前記強電界として印加する。   According to a nineteenth aspect of the present invention, in the optical deflection method according to any one of the twelfth to eighteenth aspects, when the strong electric field is applied, the absolute value of the electric field strength at which the tilt angle of the optical axis is saturated in the liquid crystal layer. An electric field set to an absolute value of 5 times or more with respect to the saturation electric field strength Ec (V / mm) is applied as the strong electric field.

したがって、液晶材料の物性を反映した特性値である飽和電界強度を基準とした一定倍率の電界強度を印加することで、液晶材料の種類の違い等によって或る電界強度の電界に対する挙動が異なる場合であっても、液晶材料の違いに左右されること無くMTF低下を確実に抑制することができる。   Therefore, when the electric field strength at a fixed magnification based on the saturation electric field strength, which is a characteristic value that reflects the physical properties of the liquid crystal material, is applied, the behavior of the electric field strength at a certain electric field strength varies depending on the type of liquid crystal material. Even so, it is possible to reliably suppress the decrease in MTF without being influenced by the difference in the liquid crystal material.

請求項20記載の発明は、請求項12ないし19のいずれか一に記載の光偏向方法において、前記強電界の印加に際しては液晶層の自発分極の絶対値をPs(nC/cm)、前記強電界の絶対値をE(V/mm)とした場合に、Ps×Eの値が10000(μN/cm)以上となるように設定された電界を前記強電界として印加する。 According to a twentieth aspect of the present invention, in the optical deflection method according to any one of the twelfth to nineteenth aspects, when the strong electric field is applied, the absolute value of the spontaneous polarization of the liquid crystal layer is expressed as Ps (nC / cm 2 ), When the absolute value of the strong electric field is E (V / mm), an electric field set so that the value of Ps × E is 10,000 (μN / cm 2 ) or more is applied as the strong electric field.

したがって、液晶材料の物性を反映した特性値である自発分極と電界強度の積(液晶分子に働く電気的な駆動力に比例する値)を規定することで、液晶材料の種類の違い等によって或る電界強度の電界に対する挙動が異なる場合であっても、液晶材料の違いに左右されること無くMTF低下を確実に抑制することができる。   Therefore, by defining the product of spontaneous polarization and electric field strength (value proportional to the electrical driving force acting on the liquid crystal molecules), which is a characteristic value reflecting the physical properties of the liquid crystal material, Even if the behavior of the electric field strength with respect to the electric field is different, the MTF reduction can be reliably suppressed without being influenced by the difference in the liquid crystal material.

請求項21記載の発明は、請求項12ないし20のいずれか一に記載の光偏向方法において、前記強電界の印加に際しては、前記液晶層における光散乱量またはMTF値の低下量の増減を検出する増減検出手段を用いて、光散乱量またはMTF値の低下量の増加が検出された場合に強電界を印加する。   According to a twenty-first aspect of the present invention, in the light deflection method according to any one of the twelfth to twentieth aspects, when the strong electric field is applied, an increase or decrease in the amount of light scattering or the decrease in MTF value in the liquid crystal layer is detected. A strong electric field is applied when an increase in the amount of light scattering or a decrease in the MTF value is detected using the increase / decrease detection means.

ここで、光散乱量やMTF量は、光偏向装置が設置された環境温度等、使用環境によって値が異なる場合がある。そのため、任意のタイミングで強電界を印加すると、MTFの低下を効果的に抑制することができるが、強電界を印加するによる副作用を発生させる恐れもある。   Here, the light scattering amount and the MTF amount may differ depending on the use environment such as the environmental temperature where the light deflector is installed. Therefore, if a strong electric field is applied at an arbitrary timing, it is possible to effectively suppress a decrease in MTF, but there is also a possibility that a side effect due to the application of the strong electric field may occur.

したがって、液晶層における光散乱量またはMTF値の低下量の増減を検知し、光散乱量またはMTF値の低下量の増加を検知した場合の任意のタイミングで強電界を印加することで、強電界の印加動作のタイミングを必要最小限に抑制することができる。   Therefore, by detecting the increase or decrease of the light scattering amount or the decrease amount of the MTF value in the liquid crystal layer and applying the strong electric field at an arbitrary timing when detecting the increase of the light scattering amount or the decrease amount of the MTF value, The application operation timing can be minimized.

請求項1記載の発明の光偏向装置によれば、光偏向方向の切り換え時間を短くするために強電界を印加することで発生し易い液晶層における配向状態の乱れによるMTFの低下を抑制するとともに、光偏向動作に際して通常電界が印加されるタイミングに重複する任意のタイミングで強電界を印加することで、電界方向の切り換えに支障を来たすことなく、強電界を連続して印加することにより発生する配向欠陥の発生を抑制することができるので、長期間に亘って安定した光偏向動作を行うことができる。   According to the optical deflecting device of the first aspect of the invention, it is possible to suppress the decrease in MTF due to the disorder of the alignment state in the liquid crystal layer, which is likely to occur by applying a strong electric field in order to shorten the switching time of the optical deflection direction. It is generated by applying a strong electric field continuously without affecting the switching of the electric field direction by applying a strong electric field at an arbitrary timing that overlaps with the timing at which the normal electric field is applied during the optical deflection operation. Since the occurrence of alignment defects can be suppressed, a stable light deflection operation can be performed over a long period of time.

請求項2記載の発明によれば、請求項1記載の光偏向装置において、通常電界と強電界とのオフセットがゼロでデューティー比を50%となり、電界方向を切り換えた場合にも切り換えた後の液晶層全体に亘って強電界を印加することで、比較的強度の小さい電界の連続印加に際しての電界方向の切り換えにおいて液晶層で発生した配向状態の乱れの増幅を収束させることができるので、液晶層における配向状態の乱れや配向欠陥の増幅を抑制し、MTFの低下をより確実に抑制することができる。   According to the second aspect of the present invention, in the optical deflecting device according to the first aspect, the offset between the normal electric field and the strong electric field is zero and the duty ratio is 50%. By applying a strong electric field over the entire liquid crystal layer, it is possible to converge amplification of the alignment state disturbance generated in the liquid crystal layer in the switching of the electric field direction during continuous application of a relatively low electric field. It is possible to suppress disorder of the alignment state and amplification of alignment defects in the layer, and to more reliably suppress a decrease in MTF.

請求項3記載の発明によれば、請求項1記載の光偏向装置において、電界方向を切り換えた直後の電界強度を通常の電界強度と同程度の比較的低電界とすることで電界の変化量を比較的小さく設定し、その後連続的あるいは段階的に電界強度を大きくすることで、比較的強度の小さい電界の連続印加に際しての電界方向の切り換えにおいて液晶層で発生した配向状態の乱れの増幅を収束させることができるので、液晶層における配向状態の乱れや配向欠陥の増幅を抑制し、MTFの低下をより確実に抑制することができる。   According to a third aspect of the invention, in the optical deflecting device according to the first aspect, the amount of change in the electric field is obtained by setting the electric field strength immediately after switching the electric field direction to a relatively low electric field comparable to the normal electric field strength. Is set to be relatively small, and then the electric field strength is increased continuously or stepwise, thereby amplifying the disorder of the alignment state generated in the liquid crystal layer in the switching of the electric field direction when the electric field having a relatively low strength is continuously applied. Since it can be made to converge, disorder of the alignment state in the liquid crystal layer and amplification of alignment defects can be suppressed, and a decrease in MTF can be more reliably suppressed.

請求項4記載の発明によれば、請求項1、2または3記載の光偏向装置において、一定周期で強電界を印加することにより液晶層内に発生しうる周期的な流動によって液晶層における配向状態が悪化することを防止することができるので、より長期間に亘って安定した光偏向動作を行うことができる。   According to a fourth aspect of the present invention, in the optical deflecting device according to the first, second, or third aspect, the alignment in the liquid crystal layer is caused by the periodic flow that can be generated in the liquid crystal layer by applying a strong electric field at a constant period. Since the state can be prevented from deteriorating, a stable light deflection operation can be performed over a longer period.

請求項5記載の発明によれば、請求項1、2、3または4記載の光偏向装置において、単位時間内での液晶層に印加される電界のベクトルの平均値が略ゼロとなるように、強電界を印加する任意のタイミングと、その電界方向および電界強度を設定することで、液晶層内の電荷のDCバランスが保たれ、電界反転時の過渡光散乱の悪化や配向欠陥の発生を抑制することができるので、任意のタイミングで強電界を印加することによる液晶層内への注入電荷の正負の偏りなどを防止し、光偏向装置におけるMTF低下を長期的に亘って安定して防止することができる。   According to the fifth aspect of the present invention, in the optical deflecting device according to the first, second, third, or fourth aspect, an average value of an electric field vector applied to the liquid crystal layer within a unit time is substantially zero. By setting the arbitrary timing of applying a strong electric field, the electric field direction, and the electric field strength, the DC balance of charges in the liquid crystal layer is maintained, and transient light scattering at the time of electric field inversion and occurrence of alignment defects are prevented. Since it can be suppressed, positive and negative bias of the charge injected into the liquid crystal layer by applying a strong electric field at an arbitrary timing can be prevented, and MTF drop in the optical deflecting device can be stably prevented over a long period of time. can do.

請求項6記載の発明によれば、請求項1ないし5のいずれか一に記載の光偏向装置において、一方の電界方向に対して強電界を印加した後、少なくとも半周期以上は光偏向動作時の電界強度を印加した後で、他方の電界方向に対して大きな電界強度を印加することで、電界の変化量を小さく設定することができ、液晶層と電源への電気的な負荷を小さく出来るので、光偏向装置内に流れる電流値を抑えて、長期的に安定して光偏向装置のMTF低下を抑制することができる。   According to a sixth aspect of the present invention, in the optical deflecting device according to any one of the first to fifth aspects, after applying a strong electric field in one electric field direction, at least a half period or more is during the optical deflection operation. By applying a large electric field strength with respect to the other electric field direction after applying the electric field strength of 1, the electric field change amount can be set small, and the electrical load on the liquid crystal layer and the power source can be reduced. Therefore, the value of the current flowing in the optical deflecting device can be suppressed, and a decrease in the MTF of the optical deflecting device can be suppressed stably over the long term.

請求項7記載の発明によれば、請求項1ないし6のいずれか一に記載の光偏向装置において、通常電界よりも十分に大きな強電界を一時的に印加することで、液晶層における配向状態の乱れを実用上確実に抑制することができるので、光偏向装置におけるMTF低下を実用上確実に防止することができる。   According to the invention described in claim 7, in the optical deflecting device according to any one of claims 1 to 6, the alignment state in the liquid crystal layer is temporarily applied by applying a strong electric field sufficiently larger than the normal electric field. Therefore, the MTF drop in the optical deflecting device can be surely prevented practically.

請求項8記載の発明によれば、請求項1ないし7のいずれか一に記載の光偏向装置において、液晶材料の物性を反映した特性値である飽和電界強度を基準とした一定倍率の電界強度を印加することで、液晶材料の種類の違い等によって或る電界強度の電界に対する挙動が異なる場合であっても、液晶材料の違いに左右されること無くMTF低下を確実に抑制することができるので、液晶材料の違いに左右されること無く、光偏向装置におけるMTF低下を長期的に亘って安定して防止することができる。   According to an eighth aspect of the present invention, in the optical deflecting device according to any one of the first to seventh aspects, the electric field strength at a constant magnification based on a saturation electric field strength that is a characteristic value reflecting the physical properties of the liquid crystal material. Even if the behavior of a certain electric field strength with respect to an electric field varies depending on the type of liquid crystal material, it is possible to reliably suppress a decrease in MTF without being affected by the difference in liquid crystal material. Therefore, it is possible to stably prevent a decrease in MTF in the optical deflection apparatus over a long period of time without being influenced by the difference in the liquid crystal material.

請求項9記載の発明によれば、請求項1ないし8のいずれか一に記載の光偏向装置において、液晶材料の物性を反映した特性値である自発分極と電界強度の積(液晶分子に働く電気的な駆動力に比例する値)を規定することで、液晶材料の種類の違い等によって或る電界強度の電界に対する挙動が異なる場合であっても、液晶材料の違いに左右されること無くMTF低下を確実に抑制することができるので、液晶材料の違いに左右されること無く、光偏向装置におけるMTF低下を長期的に亘って安定して防止することができる。   According to the ninth aspect of the present invention, in the optical deflecting device according to any one of the first to eighth aspects, the product of spontaneous polarization and electric field strength, which is a characteristic value reflecting the physical properties of the liquid crystal material (acts on liquid crystal molecules). Regardless of the difference in the liquid crystal material, even if the behavior of the electric field with a certain electric field strength is different due to the difference in the type of liquid crystal material, etc. Since the MTF reduction can be reliably suppressed, the MTF reduction in the optical deflecting device can be stably prevented over a long period of time without being influenced by the difference in the liquid crystal material.

請求項10記載の発明によれば、請求項1ないし9のいずれか一に記載の光偏向装置において、光偏向装置が設置された環境温度等、使用環境によって光散乱量やMTF量の値が異なる場合にも、強電界の印加動作のタイミングを必要最小限に抑えて効果的に液晶層の配向状態の乱れを解消し、光偏向装置におけるMTF低下を長期的に亘って安定して防止することができる。   According to a tenth aspect of the present invention, in the light deflection apparatus according to any one of the first to ninth aspects, the value of the light scattering amount or the MTF amount depends on a use environment such as an environmental temperature where the light deflection apparatus is installed. Even in different cases, the timing of the application operation of the strong electric field is minimized to effectively eliminate the disorder of the alignment state of the liquid crystal layer, and the MTF degradation in the optical deflecting device can be stably prevented over a long period of time. be able to.

請求項11記載の発明の画像表示装置によれば、光偏向装置のMTF低下が発生し難い周波数で、かつフリッカーなどを発生させない周波数で駆動することができるので、長期間に亘って高精細かつ高コントラストを維持した画像を表示することができる。   According to the image display device of the eleventh aspect of the invention, since it can be driven at a frequency at which the MTF of the optical deflecting device is unlikely to decrease and at a frequency that does not generate flicker or the like, An image maintaining a high contrast can be displayed.

請求項12記載の発明の光偏向方法によれば、光偏向方向の切り換え時間を短くするために強電界を印加することで発生し易い液晶層における配向状態の乱れによるMTFの低下を抑制するとともに、光偏向動作に際して通常電界が印加されるタイミングに重複する任意のタイミングで強電界を印加することで、電界方向の切り換えに支障を来たすことなく、強電界を連続して印加することにより発生する配向欠陥の発生を抑制することができるので、長期間に亘って安定した光偏向動作を行うことができる。   According to the light deflection method of the invention described in claim 12, while suppressing the decrease in MTF due to the disorder of the alignment state in the liquid crystal layer, which is likely to occur by applying a strong electric field in order to shorten the switching time of the light deflection direction. It is generated by applying a strong electric field continuously without affecting the switching of the electric field direction by applying a strong electric field at an arbitrary timing that overlaps with the timing at which the normal electric field is applied during the optical deflection operation. Since the occurrence of alignment defects can be suppressed, a stable light deflection operation can be performed over a long period of time.

請求項13記載の発明によれば、請求項12記載の光偏向方法において、通常電界と強電界とのオフセットがゼロでデューティー比を50%となり、電界方向を切り換えた場合にも切り換えた後の液晶層全体に亘って強電界を印加することで、比較的強度の小さい電界の連続印加に際しての電界方向の切り換えにおいて液晶層で発生した配向状態の乱れの増幅を収束させることができるので、液晶層における配向状態の乱れや配向欠陥の増幅を抑制し、MTFの低下をより確実に抑制することができる。   According to the invention of claim 13, in the optical deflection method of claim 12, the offset between the normal electric field and the strong electric field is zero and the duty ratio is 50%. By applying a strong electric field over the entire liquid crystal layer, it is possible to converge amplification of the alignment state disturbance generated in the liquid crystal layer in the switching of the electric field direction during continuous application of a relatively low electric field. It is possible to suppress disorder of the alignment state and amplification of alignment defects in the layer, and to more reliably suppress a decrease in MTF.

請求項14記載の発明によれば、請求項12記載の光偏向方法において、電界方向を切り換えた直後の電界強度を通常の電界強度と同程度の比較的低電界とすることで電界の変化量を比較的小さく設定し、その後連続的あるいは段階的に電界強度を大きくすることで、比較的強度の小さい電界の連続印加に際しての電界方向の切り換えにおいて液晶層で発生した配向状態の乱れの増幅を収束させることができるので、液晶層における配向状態の乱れや配向欠陥の増幅を抑制し、MTFの低下をより確実に抑制することができる。   According to the fourteenth aspect of the present invention, in the optical deflection method according to the twelfth aspect, the electric field change amount is obtained by setting the electric field strength immediately after switching the electric field direction to a relatively low electric field comparable to the normal electric field strength. Is set to be relatively small, and then the electric field strength is increased continuously or stepwise, thereby amplifying the disorder of the alignment state generated in the liquid crystal layer in the switching of the electric field direction when the electric field having a relatively low strength is continuously applied. Since it can be made to converge, disorder of the alignment state in the liquid crystal layer and amplification of alignment defects can be suppressed, and a decrease in MTF can be more reliably suppressed.

請求項15記載の発明によれば、請求項12、13または14記載の光偏向方法において、一定周期で強電界を印加することにより液晶層内に発生しうる周期的な流動によって液晶層における配向状態が悪化することを防止することができるので、より長期間に亘って安定した光偏向動作を行うことができる。   According to the fifteenth aspect of the invention, in the optical deflection method according to the twelfth, thirteenth, or fourteenth aspect, the alignment in the liquid crystal layer is caused by the periodic flow that can be generated in the liquid crystal layer by applying a strong electric field at a constant period. Since the state can be prevented from deteriorating, a stable light deflection operation can be performed over a longer period.

請求項16記載の発明によれば、請求項12、13、14または15記載の光偏向方法において、単位時間内での液晶層に印加される電界のベクトルの平均値が略ゼロとなるように、強電界を印加する任意のタイミングと、その電界方向および電界強度を設定することで、液晶層内の電荷のDCバランスが保たれ、電界反転時の過渡光散乱の悪化や配向欠陥の発生を抑制することができるので、任意のタイミングで強電界を印加することによる液晶層内への注入電荷の正負の偏りなどを防止し、光偏向装置におけるMTF低下を長期的に亘って安定して防止することができる。   According to the sixteenth aspect of the present invention, in the optical deflection method according to the twelfth, thirteenth, fourteenth or fifteenth aspect, the average value of the vector of the electric field applied to the liquid crystal layer within a unit time is substantially zero. By setting the arbitrary timing of applying a strong electric field, the electric field direction, and the electric field strength, the DC balance of charges in the liquid crystal layer is maintained, and transient light scattering at the time of electric field inversion and occurrence of alignment defects are prevented. Since it can be suppressed, positive and negative bias of the charge injected into the liquid crystal layer by applying a strong electric field at an arbitrary timing can be prevented, and MTF drop in the optical deflecting device can be stably prevented over a long period of time. can do.

請求項17記載の発明によれば、請求項12ないし16のいずれか一に記載の光偏向方法において、一方の電界方向に対して強電界を印加した後、少なくとも半周期以上は光偏向動作時の電界強度を印加した後で、他方の電界方向に対して大きな電界強度を印加することで、電界の変化量を小さく設定することができ、液晶層と電源への電気的な負荷を小さく出来るので、光偏向装置内に流れる電流値を抑えて、長期的に安定して光偏向装置のMTF低下を抑制することができる。   According to the seventeenth aspect of the present invention, in the optical deflection method according to any one of the twelfth to sixteenth aspects, after applying a strong electric field in one electric field direction, at least half a period or more is during the optical deflection operation. By applying a large electric field strength with respect to the other electric field direction after applying the electric field strength of 1, the electric field change amount can be set small, and the electrical load on the liquid crystal layer and the power source can be reduced. Therefore, the value of the current flowing in the optical deflecting device can be suppressed, and a decrease in the MTF of the optical deflecting device can be suppressed stably over the long term.

請求項18記載の発明によれば、請求項12ないし17のいずれか一に記載の光偏向方法において、通常電界よりも十分に大きな強電界を一時的に印加することで、液晶層における配向状態の乱れを実用上確実に抑制することができるので、光偏向装置におけるMTF低下を実用上確実に防止することができる。   According to the invention described in claim 18, in the light deflection method according to any one of claims 12 to 17, the alignment state in the liquid crystal layer is temporarily applied by applying a strong electric field sufficiently larger than the normal electric field. Therefore, the MTF drop in the optical deflecting device can be surely prevented practically.

請求項19記載の発明によれば、請求項12ないし18のいずれか一に記載の光偏向方法において、液晶材料の物性を反映した特性値である飽和電界強度を基準とした一定倍率の電界強度を印加することで、液晶材料の種類の違い等によって或る電界強度の電界に対する挙動が異なる場合であっても、液晶材料の違いに左右されること無くMTF低下を確実に抑制することができるので、液晶材料の違いに左右されること無く、光偏向装置におけるMTF低下を長期的に亘って安定して防止することができる。   According to the nineteenth aspect of the invention, in the light deflection method according to any one of the twelfth to eighteenth aspects, the electric field strength at a constant magnification based on a saturation electric field strength that is a characteristic value reflecting the physical properties of the liquid crystal material. Even if the behavior of a certain electric field strength with respect to an electric field varies depending on the type of liquid crystal material, it is possible to reliably suppress a decrease in MTF without being affected by the difference in liquid crystal material. Therefore, it is possible to stably prevent a decrease in MTF in the optical deflection apparatus over a long period of time without being influenced by the difference in the liquid crystal material.

請求項20記載の発明によれば、請求項12ないし19のいずれか一に記載の光偏向方法において、液晶材料の物性を反映した特性値である自発分極と電界強度の積(液晶分子に働く電気的な駆動力に比例する値)を規定することで、液晶材料の種類の違い等によって或る電界強度の電界に対する挙動が異なる場合であっても、液晶材料の違いに左右されること無くMTF低下を確実に抑制することができるので、液晶材料の違いに左右されること無く、光偏向装置におけるMTF低下を長期的に亘って安定して防止することができる。   According to the twentieth aspect of the present invention, in the light deflection method according to any one of the twelfth to nineteenth aspects, the product of spontaneous polarization and electric field strength, which is a characteristic value reflecting the physical properties of the liquid crystal material (acts on the liquid crystal molecules). Regardless of the difference in the liquid crystal material, even if the behavior of the electric field with a certain electric field strength is different due to the difference in the type of liquid crystal material, etc. Since the MTF reduction can be reliably suppressed, the MTF reduction in the optical deflecting device can be stably prevented over a long period of time without being influenced by the difference in the liquid crystal material.

請求項21記載の発明によれば、請求項12ないし20のいずれか一に記載の光偏向方法において、光偏向装置が設置された環境温度等、使用環境によって光散乱量やMTF量の値が異なる場合にも、強電界の印加動作のタイミングを必要最小限に抑えて効果的に液晶層の配向状態の乱れを解消し、光偏向装置におけるMTF低下を長期的に亘って安定して防止することができる。   According to a twenty-first aspect of the present invention, in the light deflection method according to any one of the twelfth to twentieth aspects, the value of the amount of light scattering or the amount of MTF varies depending on the use environment such as the environmental temperature where the light deflection apparatus is installed. Even in different cases, the timing of the application operation of the strong electric field is minimized to effectively eliminate the disorder of the alignment state of the liquid crystal layer, and the MTF degradation in the optical deflecting device can be stably prevented over a long period of time. be able to.

本発明を実施するための最良の一実施の形態について図1ないし図14を参照して説明する。本発明は、光偏向装置への適用例を示す。   A best mode for carrying out the present invention will be described with reference to FIGS. The present invention shows an application example to an optical deflecting device.

図1は、本発明を実施するための最良の一実施の形態の光偏向装置における光偏向素子を示す概略図である。図1に示すように、本実施の形態の光偏向装置における光偏向素子は、対向配置された一対の透明な基板2,3を備えている。この透明な基板2,3としては、ガラス、石英、プラスチックなどを用いることが可能である。透明な基板2,3としては、特に、複屈折性の無い透明材料が好ましい。   FIG. 1 is a schematic diagram showing an optical deflecting element in an optical deflecting device according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the light deflection element in the light deflection apparatus of the present embodiment includes a pair of transparent substrates 2 and 3 arranged to face each other. As the transparent substrates 2 and 3, glass, quartz, plastic, or the like can be used. As the transparent substrates 2 and 3, a transparent material having no birefringence is particularly preferable.

各基板2,3の厚みは、数十μm〜数mmに設定されていることが好ましい。   The thickness of each of the substrates 2 and 3 is preferably set to several tens of μm to several mm.

基板2,3の内側面(互いに対向する側の面)には、垂直配向膜4,5が形成されている。この垂直配向膜4,5は、基板2,3表面に対して、後述する液晶層6における液晶分子を垂直配向(ホメオトロピック配向)させる材料であれば特に限定されるものではない。垂直配向膜4,5を形成する材料としては、液晶ディスプレイ用の垂直配向剤やシランカップリング剤、SiO蒸着膜などを用いることが可能である。 Vertical alignment films 4 and 5 are formed on the inner side surfaces (surfaces facing each other) of the substrates 2 and 3. The vertical alignment films 4 and 5 are not particularly limited as long as the vertical alignment films 4 and 5 are materials that vertically align (homeotropic alignment) liquid crystal molecules in the liquid crystal layer 6 described later with respect to the surfaces of the substrates 2 and 3. As a material for forming the vertical alignment films 4 and 5, it is possible to use a vertical alignment agent for liquid crystal displays, a silane coupling agent, a SiO 2 vapor deposition film, or the like.

なお、本実施の形態では、垂直配向(ホメオトロピック配向)とは、基板面対して液晶分子が垂直に配向した状態だけではなく、数十度程度までチルトした配向状態も含むものとする。   In the present embodiment, the vertical alignment (homeotropic alignment) includes not only a state in which liquid crystal molecules are aligned vertically with respect to the substrate surface but also an alignment state in which the liquid crystal molecules are tilted to about several tens of degrees.

光偏向素子1では、一対の基板2,3の間にスペーサー7を設け、このスペーサー7を一対の基板2,3によって挟むことで基板2,3の間隔を規定している。スペーサー7としては、数μmから数mm程度の厚みを持つシート状部材あるいは同程度の粒径の粒子等を用いることが可能である。スペーサー7は、素子の有効領域外に設けられることが好ましい。   In the optical deflection element 1, a spacer 7 is provided between a pair of substrates 2 and 3, and the spacer 7 is sandwiched between the pair of substrates 2 and 3 to define the interval between the substrates 2 and 3. As the spacer 7, it is possible to use a sheet-like member having a thickness of about several μm to several mm or particles having the same particle size. The spacer 7 is preferably provided outside the effective area of the element.

スペーサー7によって規定された基板2,3間には、液晶層6と電極8とが設けられる。   A liquid crystal layer 6 and an electrode 8 are provided between the substrates 2 and 3 defined by the spacer 7.

ここで、電極8を形成する材料としては、アルミ、銅、クロムなどの金属、ITOなどの透明電極などを用いることが可能である。なお、電極8は、液晶層6内に均一な水平電界を印加するために、液晶層6の厚みと同程度の厚みを持つシート状の金属材料を用いることが好ましい。電極8は、光偏向装置における光偏向に際しての有効領域外に設けられる。   Here, as a material for forming the electrode 8, a metal such as aluminum, copper, or chromium, a transparent electrode such as ITO, or the like can be used. In addition, in order to apply a uniform horizontal electric field in the liquid crystal layer 6, the electrode 8 is preferably made of a sheet-like metal material having a thickness comparable to that of the liquid crystal layer 6. The electrode 8 is provided outside the effective area during light deflection in the light deflection apparatus.

なお、図1では、より好ましい例として、金属材料によって形成されたシート状部材によってスペーサー7と電極8とを共通し、このシート状部材の厚みによって液晶層6の厚みを規定するようにしている。   In FIG. 1, as a more preferable example, the spacer 7 and the electrode 8 are shared by a sheet-like member formed of a metal material, and the thickness of the liquid crystal layer 6 is defined by the thickness of the sheet-like member. .

電極8には、電極8間に電圧を印加することで液晶層6に対して基板2,3面の法線方向および光偏向方向に略直交する方向に電界を印加する矩形波交流電圧源14(図4参照)が接続されている。この矩形波交流電圧源14によって液晶層6に対して基板2,3面の法線方向および光偏向方向に略直交する方向に電界を印加することにより、液晶層6に対して入射された光が偏向されて出射される。本実施の形態では、この電界強度を有する電界を通常電界とする。   A rectangular wave AC voltage source 14 is applied to the electrode 8 by applying a voltage between the electrodes 8 so as to apply an electric field to the liquid crystal layer 6 in a direction substantially perpendicular to the normal direction of the substrates 2 and 3 and the light deflection direction. (See FIG. 4) are connected. Light applied to the liquid crystal layer 6 by applying an electric field to the liquid crystal layer 6 in a direction substantially perpendicular to the normal direction of the substrates 2 and 3 and the light deflection direction by the rectangular wave AC voltage source 14. Are deflected and emitted. In this embodiment, an electric field having this electric field strength is a normal electric field.

矩形波交流電圧源14は電極8に対して矩形波形を有する交流電圧を印加する。このため、液晶層6に印加される電界方向は、矩形波交流電圧源14によって電極8に対して交流電圧を印加することによって切り換えられる。ここに、電界方向切換手段が実現される。   The rectangular wave AC voltage source 14 applies an AC voltage having a rectangular waveform to the electrode 8. For this reason, the direction of the electric field applied to the liquid crystal layer 6 is switched by applying an AC voltage to the electrode 8 by the rectangular wave AC voltage source 14. Here, the electric field direction switching means is realized.

なお、本実施の形態では、この矩形波交流電圧源14によって電極8間に印加する電圧を可変することによって、液晶層6に印加する電界強度を可変制御することができる。電界強度の可変制御については後述する。   In the present embodiment, the electric field strength applied to the liquid crystal layer 6 can be variably controlled by varying the voltage applied between the electrodes 8 by the rectangular wave AC voltage source 14. The variable control of the electric field strength will be described later.

本実施の形態の光偏向装置における液晶層6としては、スメクチックC相を形成可能な液晶を用いることが可能である。   As the liquid crystal layer 6 in the light deflection apparatus of the present embodiment, it is possible to use a liquid crystal capable of forming a smectic C phase.

このような光偏向装置において、入射光の偏向動作に際しては、電極8間に電圧を印加することで、液晶層6に対して基板2,3面の法線方向および光偏向方向に略直交する方向(液晶層6の水平方向)に通常電界を印加する。ここに、電界印加手段が実現される。   In such an optical deflecting device, when deflecting the incident light, a voltage is applied between the electrodes 8 so that the liquid crystal layer 6 is substantially orthogonal to the normal direction of the substrates 2 and 3 and the optical deflection direction. A normal electric field is applied in the direction (horizontal direction of the liquid crystal layer 6). Here, the electric field applying means is realized.

なお、本実施の形態の光偏向装置においては、図1に示す光偏向素子1に限るものではなく、例えば、図2および図3に示すような光偏向素子10であってもよい。図2および図3に示すような光偏向素子10は、基板2,3面上に設けられた複数本のライン状の透明電極9を備えている。各透明電極9には、抵抗アレイ11が接続されている。この抵抗アレイ11には、透明電極9の配列方向に沿って交流電圧を印加する交流電圧印加装置12が接続されている。   Note that the optical deflection apparatus of the present embodiment is not limited to the optical deflection element 1 shown in FIG. 1, and may be, for example, an optical deflection element 10 as shown in FIGS. 2 and FIG. 3 includes a plurality of line-shaped transparent electrodes 9 provided on the surfaces of the substrates 2 and 3. A resistance array 11 is connected to each transparent electrode 9. An AC voltage applying device 12 that applies an AC voltage along the arrangement direction of the transparent electrodes 9 is connected to the resistor array 11.

図2および図3に示す光偏向素子10では、抵抗アレイ11に電圧を印加することで、各透明電極9に対して段階的に変化する電圧値を印加する。これにより、より広い面積に亘って均一な水平電界が印加され、液晶層6において基板2,3の水平方向に沿った電位勾配を強制的に形成し、均一な水平電界を形成することができる。   In the optical deflection element 10 shown in FIG. 2 and FIG. 3, a voltage value that changes stepwise is applied to each transparent electrode 9 by applying a voltage to the resistor array 11. Thereby, a uniform horizontal electric field is applied over a wider area, and a potential gradient along the horizontal direction of the substrates 2 and 3 is forcibly formed in the liquid crystal layer 6, and a uniform horizontal electric field can be formed. .

光偏向素子10においては、図2および図3に示すように、ライン状の透明電極9が設けられている面と液晶層6との間に、透明な誘電体層13を設けるようにしてもよい。図2および図3に示すような光偏向素子10では、有効面積を数センチ角程度まで大きくすることができるので、例えば、画像表示装置(図21参照)のように比較的大面積が必要な用途に適用する場合に好ましい。   In the optical deflection element 10, as shown in FIGS. 2 and 3, a transparent dielectric layer 13 may be provided between the surface on which the line-shaped transparent electrode 9 is provided and the liquid crystal layer 6. Good. In the optical deflection element 10 as shown in FIGS. 2 and 3, since the effective area can be increased to about several centimeters square, for example, a relatively large area is required as in an image display device (see FIG. 21). It is preferable when applied to applications.

次に、スメクチックC相を形成可能な液晶層6に関して詳細に説明する。「スメクチック液晶」とは、液晶分子の長軸方向を層状(スメクチック層)に配列してなる液晶である。このような液晶に関し、液晶層6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。   Next, the liquid crystal layer 6 capable of forming a smectic C phase will be described in detail. A “smectic liquid crystal” is a liquid crystal in which the major axis direction of liquid crystal molecules is arranged in a layered manner (smectic layer). Regarding such a liquid crystal, a liquid crystal in which the normal direction of the liquid crystal layer 6 (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. This is called “smectic C phase”.

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スメクチック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。   In general, a ferroelectric liquid crystal composed of a smectic C phase has a so-called spiral structure in which the direction of the liquid crystal director is spirally rotated for each smectic layer in a state where an external electric field does not work, and is referred to as a “chiral smectic C phase”. Called.

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。   Further, the chiral smectic C reciprocal ferroelectric liquid crystal faces the direction in which the liquid crystal directors face each other.

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。   Since the liquid crystal composed of these chiral smectic C phases has an 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、本実施の形態等では、液晶層6として強誘電液晶を例にとって光偏向素子1の説明を行うが、これに限るものではなく、反強誘電液晶の場合にも同様に使用することができる。   In the present embodiment and the like, the light deflection element 1 will be described by taking a ferroelectric liquid crystal as an example of the liquid crystal layer 6, but the present invention is not limited to this, and the liquid crystal layer 6 may be used similarly in the case of an antiferroelectric liquid crystal. it can.

次に、本実施の形態の光偏向装置の動作原理について図4および図5を参照して説明する。図4は、液晶層6において電界方向と液晶分子の傾斜方向を示す模式図であり、(a)は図4中右から左へ向かう電界が印加されている状態、(b)は図4中左から右へ向かう電界が印加されている状態を示している。また、図5は、図4における液晶層6を模式的に示す斜視図であり、(a)は図4中右から左へ向かう電界が印加されている状態、(b)は図4中左から右へ向かう電界が印加されている状態を示している。なお、図4中、液晶分子6aの幅が広く描いてある側が紙面上側、幅が狭く描かれている側が紙面下側に傾いている様子を示している。また、図2中、液晶の自発分極(記号Psで記す)を矢印で示してある。   Next, the principle of operation of the optical deflection apparatus of this embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 4 is a schematic diagram showing the electric field direction and the tilt direction of the liquid crystal molecules in the liquid crystal layer 6. FIG. 4A shows a state where an electric field is applied from right to left in FIG. 4, and FIG. It shows a state where an electric field from left to right is applied. 5 is a perspective view schematically showing the liquid crystal layer 6 in FIG. 4. FIG. 5A is a state where an electric field is applied from right to left in FIG. 4, and FIG. 5B is left in FIG. It shows a state in which an electric field directed from right to right is applied. In FIG. 4, the side where the width of the liquid crystal molecules 6a is drawn wide is shown as being inclined to the upper side of the paper, and the side where the width is drawn is inclined to the lower side of the paper. In FIG. 2, the spontaneous polarization of the liquid crystal (denoted by the symbol Ps) is indicated by an arrow.

ここで、電界方向が反転すると、略垂直配向した液晶分子6aのチルト角の方向が反転する。なお、図4中では、自発分極が正の場合について電界印加方向と液晶分子6aのチルト方向の関係を図示している。   Here, when the electric field direction is reversed, the direction of the tilt angle of the substantially vertically aligned liquid crystal molecules 6a is reversed. FIG. 4 shows the relationship between the electric field application direction and the tilt direction of the liquid crystal molecules 6a when the spontaneous polarization is positive.

ところで、チルト角の方向が反転する際、液晶層6における液晶分子6aは、図5に示すように、仮想的なコーン状の面15内(以降、仮想コーン15とする)を回転運動すると考えられる。   By the way, when the direction of the tilt angle is reversed, the liquid crystal molecules 6a in the liquid crystal layer 6 are considered to rotate in a virtual cone-shaped surface 15 (hereinafter referred to as a virtual cone 15) as shown in FIG. It is done.

ここで、図6は、液晶分子6aの配向状態を示す模式図であり、(a)は液晶層6に対して紙面奥側から手前側方向へ向かう電界が印加された場合を示し、(b)は液晶層6に対して紙面手前側から奥側方向へ向かう電界が印加された場合を示している。なお、図6中、垂直配向膜4、スペーサー7、電極8は省略されている。また、便宜上、電圧は図6中紙面表裏方向に印加されるものとし、この電界印加によって紙面表裏方向に電界が作用するものとする。ただし、電界方向は、矩形波交流電圧源14を制御することによって目的とする光の偏向方向に対応して切り換えることが可能である。なお、光偏向素子1に対する入射光は直線偏光である。   Here, FIG. 6 is a schematic diagram showing the alignment state of the liquid crystal molecules 6a, and FIG. 6 (a) shows a case where an electric field is applied to the liquid crystal layer 6 from the back side to the near side of the drawing, ) Shows a case where an electric field is applied to the liquid crystal layer 6 from the front side to the back side. In FIG. 6, the vertical alignment film 4, the spacer 7, and the electrode 8 are omitted. For convenience, it is assumed that the voltage is applied in the front and back direction in FIG. 6, and the electric field is applied in the front and back direction by applying this electric field. However, the direction of the electric field can be switched corresponding to the target light deflection direction by controlling the rectangular wave AC voltage source 14. The incident light with respect to the light deflecting element 1 is linearly polarized light.

図6(a)に示すように、液晶層6に対して、図6中紙面奥側から手前側方向へ向かう電界が印加された場合、液晶分子6aの自発分極が正ならば液晶ダイレクタが図6(a)中右上に傾斜した液晶分子6aの数が増加する。このとき、液晶層6としての平均的な光学軸も、図6(a)右上方向に傾斜する。これにより、光偏向素子1(における液晶層6)は、複屈折板として機能する。   As shown in FIG. 6A, when an electric field is applied to the liquid crystal layer 6 from the back side to the near side in FIG. 6, the liquid crystal director is shown if the spontaneous polarization of the liquid crystal molecules 6a is positive. The number of liquid crystal molecules 6a tilted to the upper right in 6 (a) increases. At this time, the average optical axis as the liquid crystal layer 6 is also inclined in the upper right direction in FIG. Thereby, the optical deflection element 1 (the liquid crystal layer 6) functions as a birefringent plate.

キラルスメクチックC相の螺旋構造が解ける閾値電界以上では、すべての液晶分子6aの液晶ダイレクタがチルト角θを示し、光学軸が図6(a)中右上側に角度θで傾斜した複屈折板となる。なお、異常光として左側から入射した直線偏光は上側に平行シフトする。   Above the threshold electric field at which the helical structure of the chiral smectic C phase can be solved, the liquid crystal directors of all the liquid crystal molecules 6a exhibit a tilt angle θ, and the birefringent plate whose optical axis is inclined at an angle θ on the upper right side in FIG. Become. Note that linearly polarized light incident from the left side as extraordinary light is shifted in parallel upward.

ここで、液晶分子6aの長軸方向の屈折率をne、短軸方向の屈折率をno、液晶層6の厚み(ギャップ)をdとするとき、液晶層6によるシフト量Sは以下に示す(1)式で表される(例えば、「結晶光学」応用物理学会、光学懇話会編、p198参照)。
S=[(1/no)2−(1/ne)2]sin(2θ)×d
÷[2((1/ne)2sin2θ+(1/no)2cos2θ)] ・・・(1)
Here, when the refractive index in the major axis direction of the liquid crystal molecules 6a is ne, the refractive index in the minor axis direction is no, and the thickness (gap) of the liquid crystal layer 6 is d, the shift amount S by the liquid crystal layer 6 is shown below. It is expressed by the formula (1) (for example, see “Crystal Optics” Applied Physics Society, Optical Society, p198).
S = [(1 / no) 2 − (1 / ne) 2 ] sin (2θ) × d
÷ [2 ((1 / ne) 2 sin 2 θ + (1 / no) 2 cos 2 θ)] (1)

同様に、図6(b)に示すように、電極8へ印加する電圧方向を反転して図6(b)中紙面手前側から奥側へ向かう電界を印加した場合、液晶分子6aの自発分極が正ならば液晶ダイレクタは図6(b)中右下に傾斜し、光学軸が下側に角度θで傾斜した複屈折板として機能する。なお、異常光として左側から入射した直線偏光は下側に平行シフトする。   Similarly, as shown in FIG. 6B, when the direction of the voltage applied to the electrode 8 is reversed to apply an electric field from the front side to the back side in FIG. 6B, the spontaneous polarization of the liquid crystal molecules 6a. Is positive, the liquid crystal director functions as a birefringent plate tilted to the lower right in FIG. 6B and the optical axis tilted downward at an angle θ. Note that linearly polarized light incident from the left side as extraordinary light is shifted in parallel downward.

このように、光偏向装置では、電界方向を反転させることにより、2S分の光路偏向量を得ることができる。   Thus, in the optical deflecting device, the optical path deflection amount for 2S can be obtained by reversing the electric field direction.

ところで、図4ないし図6においては、液晶分子6aが反転して再配向した後の理想的な安定状態について説明しているが、実際には、液晶分子6aが反転する過程で配向状態が大きく乱れて過渡光散乱が発生することがある。   4 to 6 describe an ideal stable state after the liquid crystal molecules 6a are inverted and re-oriented, but in reality, the alignment state is greatly increased in the process of inversion of the liquid crystal molecules 6a. Disturbed and transient light scattering may occur.

このような液晶分子6aの反転について図7を参照して説明する。図7は、図2と同様に、光偏向素子内の液晶分子の傾斜状態を示す模式図であり(a)は電界反転前の状態を示し、(b)は光散乱状態を示し、(c)は再配向後にドメインの流動がある状態を示し、(d)はドメインの流動が収束した後の状態を示している。キラルスメクチックC相の螺旋構造が解ける閾値電界以上である場合、液晶分子6aは、図4(a)に示すように均一に配向している。   Such inversion of the liquid crystal molecules 6a will be described with reference to FIG. 7A and 7B are schematic views showing the tilted state of the liquid crystal molecules in the light deflection element, as in FIG. 2, where FIG. 7A shows the state before electric field inversion, FIG. 7B shows the light scattering state, and FIG. ) Shows a state where there is a domain flow after reorientation, and (d) shows a state after the domain flow has converged. When the chiral electric field is equal to or higher than the threshold electric field at which the chiral smectic C-phase helical structure can be solved, the liquid crystal molecules 6a are uniformly aligned as shown in FIG.

液晶層6においては、図7(a)に示す状態にある液晶分子6aを、この液晶分子6aの応答時間よりも短時間で印加電界を反転させると、各液晶分子6aが図5に示すように仮想コーン15に沿って反転を始めるときに、図7(b)に示すように、右回りに回転する領域と左回りに回転し始める領域があると推測される。そして、この回転方向の異なるドメイン間の界面で強い過渡光散乱が生じると考えられる。   In the liquid crystal layer 6, when the applied electric field of the liquid crystal molecules 6a in the state shown in FIG. 7A is reversed in a shorter time than the response time of the liquid crystal molecules 6a, each liquid crystal molecule 6a is as shown in FIG. When the reversal is started along the virtual cone 15, it is estimated that there are an area that rotates clockwise and an area that starts to rotate counterclockwise as shown in FIG. 7B. And it is thought that strong transient light scattering arises in the interface between the domains where this rotation direction differs.

その後、図7(c)に示すように液晶分子6aが反対側にほぼ均一に傾斜した状態に再配向されると、強い光散乱は消滅する。   Thereafter, as shown in FIG. 7C, when the liquid crystal molecules 6a are realigned so as to be inclined substantially uniformly on the opposite side, strong light scattering disappears.

しかしながら、液晶材料の特性によっては、再配向後でもスメクチック層内にドメインが形成されている場合があり、そのドメインが波動状に流動することがある。なお、図7(c)中の破線曲線は、ドメイン境界面のイメージを示している。   However, depending on the characteristics of the liquid crystal material, a domain may be formed in the smectic layer even after realignment, and the domain may flow in a wave shape. In addition, the broken line curve in FIG.7 (c) has shown the image of the domain boundary surface.

その後、図7(d)に示すように、ドメインの流動も収束し、安定した配向状態を示す。   Thereafter, as shown in FIG. 7 (d), the flow of the domain converges to show a stable orientation state.

ところで、上述したようなMTFが低下する現象は、図7(c)に示す状態の収束時間が大きく影響していると推測される。   By the way, it is presumed that the phenomenon in which the MTF decreases as described above greatly affects the convergence time in the state shown in FIG.

ここで、図8は、光偏向装置におけるMTF値を測定する装置(MTF値測定装置)の一例を示す概略図である。MTF値測定装置20は、光源21からの光を、照明角度を設定する光学系22と、光学系22からの光を偏光する偏光板23とを備えている。また、MTF値測定装置20は、MTF値の測定対象となる光偏向装置における光偏向素子1からの出射光を検出するCCDカメラ24に対して焦点を合わせる顕微鏡25を備えている。偏光板23と顕微鏡25との間には、MTFチャート26が設けられている。測定対象となる光偏向装置における光偏向素子1は、顕微鏡25とMTFチャート26との間に配置される。   Here, FIG. 8 is a schematic view showing an example of an apparatus (MTF value measuring apparatus) for measuring the MTF value in the optical deflection apparatus. The MTF value measuring apparatus 20 includes an optical system 22 that sets the illumination angle of light from the light source 21 and a polarizing plate 23 that polarizes the light from the optical system 22. In addition, the MTF value measuring apparatus 20 includes a microscope 25 that focuses on the CCD camera 24 that detects the light emitted from the light deflecting element 1 in the light deflecting apparatus that is the target of the MTF value measurement. An MTF chart 26 is provided between the polarizing plate 23 and the microscope 25. The light deflection element 1 in the light deflection apparatus to be measured is arranged between the microscope 25 and the MTF chart 26.

図8に示すMTF測定装置20では、偏光板22を通して空間周波数100周期/mm(10μmピッチ)の正弦波状濃度分布を有するMTFチャート26に照明した。   In the MTF measuring apparatus 20 shown in FIG. 8, the MTF chart 26 having a sinusoidal density distribution with a spatial frequency of 100 periods / mm (10 μm pitch) is illuminated through the polarizing plate 22.

そして、顕微鏡25,CCDカメラ24によって光偏向装置を介してMTFチャート26面に焦点を合わせ、光偏向装置を介したことによる正弦波状輝度分布のコントラストの劣化を観測したところ、駆動電界の印加によって光シフトが生じ、MTFチャート25の位置が変位する様子が観察された。   Then, the microscope 25 and the CCD camera 24 are focused on the surface of the MTF chart 26 via the optical deflection device, and the deterioration of the contrast of the sinusoidal luminance distribution due to the optical deflection device is observed. It was observed that a light shift occurred and the position of the MTF chart 25 was displaced.

光路が一方向にシフトしている定常状態のMTFチャート画像をコンピュータに取り込み、画像解析ソフトによって正弦波状輝度分布のコントラストを解析した。具体的に、輝度分布のピーク値Imaxとボトム値Iminを求め、空間周波数100周期/mm(10μmピッチ)に対する光偏向装置における光偏向素子1のMTFの絶対値を以下に示す(2)式の演算により算出した。
MTF=(Imax−Imin)/(Imax+Imin) ・・・ (2)
A steady-state MTF chart image in which the optical path is shifted in one direction was taken into a computer, and the contrast of the sinusoidal luminance distribution was analyzed by image analysis software. Specifically, the peak value Imax and the bottom value Imin of the luminance distribution are obtained, and the absolute value of the MTF of the optical deflecting element 1 in the optical deflecting device with respect to a spatial frequency of 100 periods / mm (10 μm pitch) is expressed by the following equation (2). Calculated by calculation.
MTF = (Imax−Imin) / (Imax + Imin) (2)

また、リファレンスとして、屈折率が1.520のマッチングオイルをガラス基板(配向膜無し)で挟んだ試料を使用し、測定対象となる光偏向装置における光偏向素子1とリファレンスとのMTF比を算出した。   Further, as a reference, a sample in which matching oil having a refractive index of 1.520 is sandwiched between glass substrates (no alignment film) is used, and the MTF ratio between the optical deflection element 1 and the reference in the optical deflection apparatus to be measured is calculated. did.

このMTF値は、以下に示す(3)式に示すように、液晶層と配向膜の部分のみよる光学特性の劣化を示すことになる。
MTF(液晶層と配向膜の部分)
=MTF(光偏向装置)/MTF(マッチングオイル試料) ・・・(3)
This MTF value indicates deterioration of optical characteristics due to only the liquid crystal layer and the alignment film, as shown in the following formula (3).
MTF (liquid crystal layer and alignment film part)
= MTF (optical deflection device) / MTF (matching oil sample) (3)

ここで、図9は、従来の電界印加方法によるMTF低下現象の例を示す説明図である。チッソ社の強誘電性液晶で特性の異なるCS1024とCS2003の二種類を用いて図1に示すような光偏向素子1を作成し、図10に示すように、常に電界強度が一定の矩形波交流電界を印加した。図8に示す例では、矩形波交流電界の周波数を98Hzに設定した。図9中、横軸は液晶層水平方向の電界強度の絶対値を示し、縦軸は(3)式における液晶層と配向膜部分とによるMTFの値を示している。   Here, FIG. 9 is an explanatory view showing an example of the MTF lowering phenomenon by the conventional electric field application method. A light deflection element 1 as shown in FIG. 1 is prepared using two types of CS1024 and CS2003, which are ferroelectric liquid crystals of Chisso Corporation. As shown in FIG. 10, a rectangular wave alternating current with constant electric field strength is used. An electric field was applied. In the example shown in FIG. 8, the frequency of the rectangular wave AC electric field is set to 98 Hz. In FIG. 9, the horizontal axis represents the absolute value of the electric field strength in the horizontal direction of the liquid crystal layer, and the vertical axis represents the MTF value due to the liquid crystal layer and the alignment film portion in the equation (3).

この結果、CS1024では、±50V/mmから200V/mm程度の電界強度で連続駆動することにより、徐々にMTF値が低下し始め、数分程度で略一定の値に落ち着いた。   As a result, in CS1024, the MTF value began to decrease gradually by continuous driving at an electric field strength of about ± 50 V / mm to 200 V / mm, and settled to a substantially constant value in about several minutes.

そして、MTF値が低下している比較的低電界の状態の光偏向装置に対して±300V/mm以上の比較的強電界を印加すると、MTF値が速やかに回復し、0.9以上の良好な値を示した。なお、初めから±300V/mm以上の比較的強電界を印加した場合には連続駆動していてもMTF低下現象は発生しなかった。この実験結果より、少なくとも±200V/mm以上の電界強度を有する電界を印加することでMTF低下現象を防止できる可能性があることが推察される。   Then, when a relatively strong electric field of ± 300 V / mm or more is applied to the optical deflecting device in a relatively low electric field state where the MTF value is lowered, the MTF value is quickly recovered, and a favorable value of 0.9 or more Showed a good value. When a relatively strong electric field of ± 300 V / mm or more was applied from the beginning, the MTF reduction phenomenon did not occur even when continuously driven. From this experimental result, it is presumed that the MTF lowering phenomenon may be prevented by applying an electric field having an electric field strength of at least ± 200 V / mm.

一方、CS2003では、±50V/mmから±350V/mm程度の電界強度で連続駆動することにより、徐々にMTF値が低下し始め、数分程度で略一定の値に落ち着いた。   On the other hand, in CS2003, by continuously driving with an electric field strength of about ± 50 V / mm to ± 350 V / mm, the MTF value began to gradually decrease and settled to a substantially constant value in about several minutes.

そして、MTF値が低下している比較的低電界の状態の光偏向装置に対して、少なくとも±550V/mm以上の比較的強電界を印加すると、MTF値が速やかに回復し、0.9程度の良好な値を示した。なお、初めから±550V/mm以上の比較的強電界を印加した場合には連続駆動していてもMTF低下現象は発生しなかった。この実験結果より、少なくとも±350V/mm以上の電界強度を有する電界を印加することでMTF低下現象を防止できる可能性があることが推察される。   When a relatively strong electric field of at least ± 550 V / mm is applied to the optical deflecting device in a relatively low electric field state where the MTF value is lowered, the MTF value is quickly recovered and is about 0.9. A good value was exhibited. In addition, when a relatively strong electric field of ± 550 V / mm or more was applied from the beginning, the MTF reduction phenomenon did not occur even when continuously driven. From this experimental result, it is presumed that the MTF lowering phenomenon may be prevented by applying an electric field having an electric field strength of at least ± 350 V / mm.

ところで、上述した二つの例示における強誘電性液晶材料は、キラルスメクチックC相の螺旋ピッチや自発分極Psの値が異なるため、同一の電界強度を印加しても液晶層に対する影響が異なる可能性があることが推察される。   By the way, since the ferroelectric liquid crystal materials in the above two examples have different values of the chiral smectic C phase helical pitch and the spontaneous polarization Ps, the influence on the liquid crystal layer may be different even when the same electric field strength is applied. It is assumed that there is.

そこで、キラルスメクチックC相の螺旋構造がほぼ解ける電界強度である飽和電界強度(記号Ecで記す)を基準として比較した。水平電界強度に対するキラルスメクチックC相の光学軸のチルト角測定結果から、CS1024の飽和電界の絶対値はEc=40V/mm、CS2003の飽和電界の絶対値はEc=80V/mmである。すなわち、CS1024またはCS2003を用いた場合には、飽和電界の絶対値以上の絶対値を有する電界強度を通常電界の電界強度として印加すればよい。   Therefore, the comparison was made based on the saturation electric field strength (denoted by the symbol Ec), which is the electric field strength at which the helical structure of the chiral smectic C phase can be almost solved. From the tilt angle measurement result of the optical axis of the chiral smectic C phase with respect to the horizontal electric field strength, the absolute value of the saturation electric field of CS1024 is Ec = 40 V / mm, and the absolute value of the saturation electric field of CS2003 is Ec = 80 V / mm. That is, when CS1024 or CS2003 is used, an electric field strength having an absolute value greater than or equal to the absolute value of the saturation electric field may be applied as the electric field strength of the normal electric field.

図11は、印加する電界強度を飽和電界強度Ecで規格化して整理した結果を示すグラフである。なお、CS1024およびCS2003の両者とも、規格化電界E/Ecが少なくとも5以上である場合にはMTF低下を抑制できる可能性があることが推察される。また、図11によれば、規格化電界E/Ecを7以上にすることにより、より確実にMTF低下を抑制することができることが推察される。   FIG. 11 is a graph showing the result of normalizing and arranging the applied electric field strength with the saturation electric field strength Ec. It is presumed that both CS1024 and CS2003 may be able to suppress MTF reduction when the normalized electric field E / Ec is at least 5 or more. Moreover, according to FIG. 11, it is guessed that MTF fall can be suppressed more reliably by making normalized electric field E / Ec 7 or more.

ところで、MTFが低下する現象は、液晶分子反転後のスメクチック層の流動が影響していると考えられる。このため、スメクチック層の流動を速やかに収束させることが重要と考えられる。   By the way, it is considered that the phenomenon that the MTF is lowered is influenced by the flow of the smectic layer after the liquid crystal molecule is inverted. For this reason, it is considered important to quickly converge the flow of the smectic layer.

また、スメクチック層の流動の収束時間には、液晶分子に働く電気的駆動力が影響すると推測される。   Further, it is presumed that the electric driving force acting on the liquid crystal molecules influences the convergence time of the flow of the smectic layer.

ここで、図12は、液晶分子6aに作用する電気的駆動力に相当する自発分極Psと電界強度Eとの積(Ps・E)と、MTF値との関係とを示すグラフである。図12によれば、自発分極Psが約−47nC/cmであるCS1024では、Ps・Eが少なくとも10000μN/cm以上である場合に、MTF値の低下を抑制することができる可能性があることが推測される。また、図12によれば、自発分極Psが約−41nC/cmであるCS2003では、Ps・Eが少なくとも15000μN/cm以上である場合にMTF値の低下を抑制することができる可能性があることが推測される。 Here, FIG. 12 is a graph showing the relationship between the product (Ps · E) of the spontaneous polarization Ps corresponding to the electric driving force acting on the liquid crystal molecules 6a and the electric field strength E and the MTF value. According to FIG. 12, in CS1024 in which the spontaneous polarization Ps is about −47 nC / cm 2 , there is a possibility that the decrease in the MTF value can be suppressed when Ps · E is at least 10,000 μN / cm 2 or more. I guess that. Further, according to FIG. 12, in CS2003 in which the spontaneous polarization Ps is about −41 nC / cm 2 , there is a possibility that a decrease in the MTF value can be suppressed when Ps · E is at least 15000 μN / cm 2 or more. Presumed to be.

以上の結果から、矩形波交流電界の電界強度を常に±200V/mm以上に設定することでMTF値の低下を抑制することができると推測される。   From the above results, it is presumed that a decrease in the MTF value can be suppressed by always setting the electric field strength of the rectangular wave AC electric field to ± 200 V / mm or more.

本実施の形態では、矩形波交流電界の電界強度が常に±200V/mm以上になるように制御した強電界を印加する。ここに、電界制御手段としての機能の一部が実現される。   In this embodiment, a strong electric field that is controlled so that the electric field strength of the rectangular wave AC electric field is always ± 200 V / mm or more is applied. Here, a part of the function as the electric field control means is realized.

なお、矩形波交流電界の電界強度は、±350V/mm以上に設定することがより好ましい。   The electric field strength of the rectangular wave AC electric field is more preferably set to ± 350 V / mm or more.

また、上述の結果から、規格化電界強度E/Ecを常に5以上に設定することでMTF値の低下を抑制することができると推測される。   Further, from the above results, it is presumed that a decrease in the MTF value can be suppressed by always setting the normalized electric field strength E / Ec to 5 or more.

本実施の形態では、規格化電界強度E/Ecが常に5以上になるように、すなわち、液晶層6において光学軸の傾斜角度が飽和する電界強度の絶対値である飽和電界強度Ec(V/mm)に対して5倍以上の絶対値に設定された電界が強電界として印加されるように制御する。ここに、電界制御手段としての機能の一部が実現される。   In the present embodiment, the saturated electric field strength Ec (V / V) is such that the normalized electric field strength E / Ec is always 5 or more, that is, the absolute value of the electric field strength at which the tilt angle of the optical axis is saturated in the liquid crystal layer 6. mm), an electric field set to an absolute value of 5 times or more is controlled to be applied as a strong electric field. Here, a part of the function as the electric field control means is realized.

なお、規格化電界強度E/Ecは、7以上に設定することがより好ましい。   The normalized electric field strength E / Ec is more preferably set to 7 or more.

さらに、上述の結果から、電気的駆動量であるPs・Eを、常に10000μN/cm以上に設定することで、MTF値の低下を抑制することができると推測される。 Furthermore, from the above results, it is presumed that the decrease in the MTF value can be suppressed by always setting the electric drive amount Ps · E to 10000 μN / cm 2 or more.

本実施の形態では、電気的駆動量であるPs・Eが常に10000μN/cm以上になるように制御する。ここに、電界制御手段としての機能の一部が実現される。 In the present embodiment, control is performed so that the electric drive amount Ps · E is always 10000 μN / cm 2 or more. Here, a part of the function as the electric field control means is realized.

なお、電気的駆動量であるPs・Eは、15000μN/cm以上に設定することがより好ましい。 In addition, it is more preferable to set Ps · E, which is an electric drive amount, to 15000 μN / cm 2 or more.

ところで、上述したような3つの条件となる比較的強電界の矩形波交流電界を常に印加し続けた場合、以下に示すような別の不具合が生じることが懸念される。   By the way, when the relatively strong rectangular wave AC electric field, which is the above-described three conditions, is continuously applied, there is a concern that another problem as described below may occur.

その不具合の一つとしては、例えば、比較的強電界の矩形波交流電界を常に印加し続けることにより、図13に示すように、基板2,3に対してスメクチック層全体が傾斜してしまい光路シフト量が変化してしまうことが挙げられる。また、スメクチック層内の歪によって新たなドメインを発生させてしまい、過渡光散乱が悪化してしまうことが懸念される。さらには、矩形波交流電圧源14に対する負荷が大きくなることが懸念される。加えて、このような光偏向素子1の周囲に配設される部材に対する電気ノイズなどの影響が大きくなることが懸念される。   As one of the problems, for example, by constantly applying a relatively strong rectangular wave AC electric field, the entire smectic layer is inclined with respect to the substrates 2 and 3 as shown in FIG. For example, the shift amount changes. In addition, there is a concern that a new domain is generated due to strain in the smectic layer and transient light scattering is deteriorated. Furthermore, there is a concern that the load on the rectangular wave AC voltage source 14 is increased. In addition, there is a concern that the influence of electrical noise and the like on the members disposed around the optical deflection element 1 is increased.

本実施の形態では、常に強電界を印加し続けるのでは無く、比較的低電界で駆動中に、一時的、定期的または不定期的等の通常電界が印加されるタイミングに重複する任意のタイミングで強電界を印加するように制御する。ここに、上述した機能の一部と併せて、電界制御手段が実現される。   In this embodiment, a strong electric field is not always applied, but an arbitrary timing that overlaps with a timing at which a normal electric field such as temporary, periodic, or irregular is applied during driving with a relatively low electric field. And control to apply a strong electric field. Here, the electric field control means is realized together with some of the functions described above.

これにより、常に強電界を印加した場合の不具合を防止し、同時にMTFが徐々に低下することを抑制することができる。また、MTFが大きく低下してしまった状態でも、比較的強電界を印加することで速やかにMTFが回復する現象を利用し、強電界をパルス的に印加することで、MTF低下現象が顕在化する前に予防的に防止することができる。   Thereby, the malfunction at the time of always applying a strong electric field can be prevented, and it can suppress that MTF falls gradually simultaneously. In addition, even when the MTF has greatly decreased, the phenomenon that the MTF recovers quickly by applying a relatively strong electric field is utilized, and the MTF decrease phenomenon becomes apparent by applying a strong electric field in a pulsed manner. Can be prevented proactively.

このような強電界を印加する制御としては、具体的には、例えば、図14中に示す電界波形のように、任意の電界パルスの前半部分のみの電界強度を大きくすることが挙げられる。   Specific examples of the control for applying such a strong electric field include increasing the electric field strength of only the first half of an arbitrary electric field pulse as shown in the electric field waveform shown in FIG.

このように、光偏向動作中の任意のタイミングで、光偏向動作時の電界強度よりも電界強度の大きな電界(強電界)を一時的あるいは一定期間に、通常電界が印加されるタイミングに重複する任意のタイミングで印加する。これにより、図7(c)に示すような再配向後のドメイン流動を早期に収束させ、次のドメイン流動との干渉により液晶層の配向性の悪化が増幅されてMTF値が大きく低下することを抑制することができる。   As described above, at an arbitrary timing during the optical deflection operation, an electric field having a larger electric field strength (strong electric field) than the electric field strength during the optical deflection operation overlaps with the timing at which the normal electric field is applied temporarily or for a certain period. Apply at any timing. As a result, the domain flow after reorientation as shown in FIG. 7C is converged at an early stage, and the deterioration of the orientation of the liquid crystal layer is amplified by interference with the next domain flow, and the MTF value is greatly reduced. Can be suppressed.

次に、本発明を実施するための最良の別の実施の形態について図15を参照して説明する。なお、上述した実施の形態と同一部分は同一符号で示し、説明も省略する。以下、同様とする。   Next, another best mode for carrying out the present invention will be described with reference to FIG. Note that the same parts as those of the above-described embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is also omitted. The same shall apply hereinafter.

上述した光偏向装置では、図14に示すように、矩形波電界パルスの前半部の電界強度を大きく設定した場合を例示したが、図7(c)のような再配向後のドメイン流動を早期に収束させるためには、電界強度が一定の期間の後半部にも大きな電界強度を印加しておくことが効果的であると考えられる。   In the optical deflection apparatus described above, as shown in FIG. 14, the case where the electric field strength of the first half of the rectangular wave electric field pulse is set large is illustrated, but the domain flow after reorientation as shown in FIG. It is considered effective to apply a large electric field strength to the latter half of the period when the electric field strength is constant.

そこで、本実施の形態では、図15に示すように、光偏向動作時の電界が正負各極性での電界強度の絶対値と時間幅とが等しい矩形波交流電界を通常電界とし、この通常電界に対して光偏向動作時と時間幅とが等しく電界強度の絶対値のみが異なる矩形波形状になるように制御した電界を強電界として印加する。すなわち、オフセットをゼロとし、デューティー比を50%とする。ここに、電界制御手段が実現される。   Therefore, in the present embodiment, as shown in FIG. 15, a rectangular wave AC electric field in which the electric field during the light deflection operation has the same absolute value and time width of the electric field strength in each polarity is defined as a normal electric field. On the other hand, an electric field controlled so as to have a rectangular wave shape having the same time width as that during the light deflection operation but different only in the absolute value of the electric field strength is applied as a strong electric field. That is, the offset is set to zero and the duty ratio is set to 50%. Here, the electric field control means is realized.

これにより、電界反転後の光偏向状態保持期間内の全体に強電界が印加され、光偏向方向の切り換え後に発生する液晶層6の流動や配向状態の乱れを確実に収束させることが出来る。   As a result, a strong electric field is applied throughout the optical deflection state holding period after the electric field inversion, and the flow of liquid crystal layer 6 and the disturbance of the alignment state that occur after switching of the optical deflection direction can be reliably converged.

次に、本発明を実施するための最良の別の実施の形態について図16を参照して説明する。   Next, another best mode for carrying out the present invention will be described with reference to FIG.

上述した光偏向装置では、図14に示すように、矩形波電界パルスの前半部の電界強度を大きく設定した場合を例示したが、図7(c)に示すような再配向後のドメイン流動を早期に収束させるためには、電界強度が一定の期間の後半部にも強電界を印加しておくことが効果的であると考えられる。   In the optical deflecting device described above, the case where the electric field strength in the first half of the rectangular wave electric field pulse is set large as shown in FIG. 14 is exemplified, but the domain flow after reorientation as shown in FIG. In order to converge at an early stage, it is considered effective to apply a strong electric field to the latter half of the period in which the electric field strength is constant.

そこで、本実施の形態では、図16に示すように、強電界を印加するタイミングにおいては電界反転後の光偏向状態保持期間内で連続的あるいは段階的に目的とする電界強度を有する強電界まで増加させるように制御する。ここに、電界制御手段が実現される。   Therefore, in the present embodiment, as shown in FIG. 16, at the timing of applying the strong electric field, the strong electric field having the desired electric field strength is continuously or stepwise within the optical deflection state holding period after the electric field inversion. Control to increase. Here, the electric field control means is realized.

これにより、電界切り換え直後の電界強度は通常時と同様に比較的低電界であるので、電界の変化量を比較的小さく設定することができる。そして、その後の光偏向状態保持期間内で連続的あるいは段階的に電界強度を増加させていくことにより、電界反転後の液晶層の流動や乱れを比較的速やかに収束させることができる。   Thereby, since the electric field strength immediately after the electric field switching is a relatively low electric field as in the normal case, the change amount of the electric field can be set to be relatively small. Then, by increasing the electric field intensity continuously or stepwise within the subsequent optical deflection state holding period, the flow and disturbance of the liquid crystal layer after the electric field inversion can be converged relatively quickly.

次に、本発明を実施するための最良の別の実施の形態について説明する。   Next, another best mode for carrying out the present invention will be described.

上述した光偏向装置では、図14ないし図16に示すように、強電界を印加するタイミングを任意のタイミングとして図示している。しかしながら、仮に、図示した範囲を一周期として繰り返した場合には、液晶層6内に何らかの周期的な流動が生じ、その流動が干渉し合って液晶層6における配向状態を悪化させることが懸念される。   In the optical deflection apparatus described above, as shown in FIGS. 14 to 16, the timing for applying a strong electric field is shown as an arbitrary timing. However, if the illustrated range is repeated as one cycle, there is a concern that some periodic flow occurs in the liquid crystal layer 6 and the flow interferes with each other to deteriorate the alignment state in the liquid crystal layer 6. The

特に図示しないが、本実施の形態では、強電界を印加するタイミングを乱数的に発生させるように制御する。ここに、電界制御手段が実現されている。   Although not particularly illustrated, in the present embodiment, control is performed so that the timing of applying a strong electric field is generated randomly. Here, the electric field control means is realized.

これによって、長期間に亘って安定した光偏向動作を行うことが出来る。   Thereby, a stable light deflection operation can be performed over a long period of time.

次に、本発明を実施するための最良の別の実施の形態について図17を参照して説明する。   Next, another best mode for carrying out the present invention will be described with reference to FIG.

上述した光偏向装置では、例えば、図14から図16中に図示した範囲内においては、プラス側において3回強電界を印加し、マイナス側において1回強電界を印加しており、強電界を印加する方向が偏っている。このように強電界の方向が片側に偏った状態で長期間の駆動を続けると、時間の経過と共に液晶層6内に注入される電荷やイオンなどの電荷分布に偏りが生じ、電界方向の切り換えに際しての過渡光散乱の悪化や配向欠陥の発生、液晶材料の性能寿命の低下につながることが懸念される。   In the optical deflection apparatus described above, for example, within the range shown in FIGS. 14 to 16, the strong electric field is applied three times on the plus side and the strong electric field is applied once on the minus side. The direction of application is biased. If the driving is continued for a long time with the direction of the strong electric field biased to one side in this way, the charge distribution such as charges and ions injected into the liquid crystal layer 6 is biased over time, and the switching of the electric field direction is caused. At that time, there is a concern that transient light scattering may deteriorate, alignment defects may occur, and the performance life of the liquid crystal material may be reduced.

これに対し、本実施の形態では、図18に示すように、単位時間内において液晶層6に印加される電界のベクトルの平均値が略ゼロとなるように、強電界を印加するタイミング、電界方向および電界強度を設定する。ここに、電界制御手段が実現される。   On the other hand, in the present embodiment, as shown in FIG. 18, the timing of applying a strong electric field and the electric field so that the average value of the electric field vector applied to the liquid crystal layer 6 within a unit time is substantially zero. Set direction and field strength. Here, the electric field control means is realized.

これにより、液晶層内の電荷のDCバランスが保たれ、電界反転時の過渡光散乱の悪化や配向欠陥の発生を抑制することができる。   Thereby, the DC balance of the charge in the liquid crystal layer is maintained, and deterioration of transient light scattering at the time of electric field inversion and occurrence of alignment defects can be suppressed.

次に、本発明を実施するための最良の別の実施の形態について図18を参照して説明する。   Next, another best mode for carrying out the present invention will be described with reference to FIG.

上述した光偏向装置では、図15や図17に示すように、一方の電界方向に強電界を印加した直後の他方の電界方向でも強電界を印加した場合について説明した。しかしながら、このような場合の電界反転時には、電界変化量が非常に大きくなる。電界変化量が非常に大きい場合、液晶層6と矩形波交流電圧源14とに対する電気的な負荷が大きくなってしまう。   In the above-described optical deflecting device, as shown in FIGS. 15 and 17, the case where a strong electric field is applied in the other electric field direction immediately after the strong electric field is applied in one electric field direction has been described. However, when the electric field is reversed in such a case, the electric field change amount becomes very large. When the amount of change in the electric field is very large, an electrical load on the liquid crystal layer 6 and the rectangular wave AC voltage source 14 becomes large.

これに対し、本実施の形態では、図18に示すように、一方の電界方向に対して強電界を印加した後、少なくとも半周期以上は通常電界を印加した後で、さらに他方の電界方向に対して強電界を印加するように制御する。ここに、電界制御手段が実現される。   On the other hand, in this embodiment, as shown in FIG. 18, after applying a strong electric field to one electric field direction, after applying a normal electric field for at least a half cycle or more, in the other electric field direction. In contrast, control is performed so that a strong electric field is applied. Here, the electric field control means is realized.

これによって、電界の変化量を小さく設定することができ、液晶層6と矩形波交流電圧源14とに対する電気的な負荷を小さくできる。   Thereby, the amount of change in the electric field can be set small, and the electrical load on the liquid crystal layer 6 and the rectangular wave AC voltage source 14 can be reduced.

なお、図18では、一方の電界方向に対して強電界を印加した後、一周期間を開けるようにしているが、これに限るものではなく、例えば、半周期であってもよい。一方の電界方向に対して強電界を印加した後、半周期を開けるようにした場合でも、連続した電界変化量を比較的小さく設定することができる。   In FIG. 18, after applying a strong electric field in one electric field direction, one cycle is opened. However, the present invention is not limited to this, and may be a half cycle, for example. Even when a half-cycle is opened after applying a strong electric field in one electric field direction, the continuous electric field change amount can be set relatively small.

なお、図14から図18に示す電界波形は、本発明の概念を説明するための一例であり、図示した電界波形パターンに限定されるものではない。   The electric field waveforms shown in FIGS. 14 to 18 are examples for explaining the concept of the present invention, and are not limited to the illustrated electric field waveform patterns.

次に、本発明を実施するための最良の別の実施の形態について図19を参照して説明する。   Next, another best mode for carrying out the present invention will be described with reference to FIG.

ここで、MTF低下現象は、光偏向装置自体の温度あるいは光偏向素子1が設置された環境温度等の使用環境によって発生状況が異なる場合がある。そのため上述したように予防的に任意のタイミングで強電界を印加した場合、MTF値の低下を効果的に防止できるが、強電界印加による副作用を発生させることが懸念される。具体的な副作用としては、上述したような各種不具合が挙げられる。   Here, the occurrence state of the MTF lowering phenomenon may vary depending on the usage environment such as the temperature of the optical deflection device itself or the environmental temperature where the optical deflection element 1 is installed. Therefore, as described above, when a strong electric field is applied preventively at an arbitrary timing, a decrease in the MTF value can be effectively prevented, but there is a concern that side effects due to the application of the strong electric field may occur. Specific side effects include various problems as described above.

このような副作用を防止するためには、強電界を印加するタイミングが少ない程好ましい。   In order to prevent such side effects, it is preferable that the timing of applying a strong electric field is as small as possible.

ここで、図19は、本発明を実施するための最良の別の実施の形態の光偏向装置における光散乱量の測定装置を示す説明図であり、MTF正常時とMTF低下時とにおける光散乱状態の違いを示している。図19に示すように、光散乱量の測定装置30は、光偏向装置1の近傍に設けられた光検出器31を備えている。この光検出器31には、光を効率的に集光させる図示しないレンズを設けても良い。なお、図19では、液晶層6における配向状態の乱れによる前方散乱を観測するために、光偏向装置における光偏向素子1の出射面側(図19中右側)にレンズが設けられている。   Here, FIG. 19 is an explanatory view showing a light scattering amount measuring device in a light deflecting device according to another preferred embodiment for carrying out the present invention. Light scattering when the MTF is normal and when the MTF is lowered is shown. The difference in state is shown. As shown in FIG. 19, the light scattering amount measurement device 30 includes a photodetector 31 provided in the vicinity of the light deflection device 1. The photodetector 31 may be provided with a lens (not shown) that efficiently collects light. In FIG. 19, in order to observe forward scattering due to the disorder of the alignment state in the liquid crystal layer 6, a lens is provided on the exit surface side (right side in FIG. 19) of the light deflection element 1 in the light deflection apparatus.

レンズを設ける位置は図16に示す位置に限るものではなく、例えば、液晶層6の後方散乱を観測するために、光偏向装置における光偏向素子1の入射面側(図19中左側)に設けても良い。   The position where the lens is provided is not limited to the position shown in FIG. 16. For example, in order to observe the backscattering of the liquid crystal layer 6, the lens is provided on the incident surface side (left side in FIG. 19) of the light deflection element 1 in the light deflection apparatus. May be.

MTF値が正常な値である場合には、電界方向を切り換えた後の定常状態での光散乱は少ないが、MTF値が低下し始めると、定常状態でも液晶層6による散乱光が検出されるようになる。   When the MTF value is a normal value, light scattering in the steady state after switching the electric field direction is small, but when the MTF value starts to decrease, scattered light from the liquid crystal layer 6 is detected even in the steady state. It becomes like this.

なお、散乱光強度を正確に比較するためには、散乱光強度測定時の入射光の光量を一定に揃える必要がある。特に、画像光を入射する場合には、測定用に画像パターンを表示させることが好ましい。測定用の画像パターンとしては、散乱光が観測されやすい白地ベースの画像が好ましいが、光検出器31の近傍のみに明るい画像パターンがあっても良い。また、検出動作時の一瞬の測定用の画像パターンを表示して観察者が認識できないことがより好ましい。そして、そのような入射光条件でのMTF低下量と光散乱とによる光検出器の出力値との相関関係を予め実験的に求めておくことで、光検出器31の出力値からMTF値の低下量を検出することができる。   In order to accurately compare the scattered light intensity, it is necessary to make the amount of incident light at the time of measuring the scattered light intensity constant. In particular, when image light is incident, it is preferable to display an image pattern for measurement. The image pattern for measurement is preferably a white background-based image in which scattered light is easily observed, but a bright image pattern may be present only in the vicinity of the photodetector 31. Further, it is more preferable that an instantaneous image pattern for measurement during the detection operation is displayed and the observer cannot recognize. Then, the correlation between the MTF reduction amount under such incident light conditions and the output value of the photodetector due to light scattering is experimentally obtained in advance, so that the MTF value is calculated from the output value of the photodetector 31. The amount of decrease can be detected.

なお、光検出器31は、電界方向の切り換えに際しての過渡光散乱による大きな散乱光も観測してしまう。このため、光偏向装置における電界方向の切り換えタイミングと光検出器31による出力値の検出タイミングとを調整して、過渡光散乱に基づく散乱光とMTF値の低下とに関連する散乱光を分離して検知することが好ましい。   Note that the photodetector 31 also observes large scattered light due to transient light scattering when the electric field direction is switched. Therefore, the switching timing of the electric field direction in the optical deflecting device and the detection timing of the output value by the photodetector 31 are adjusted to separate the scattered light based on the transient light scattering and the scattered light related to the decrease in the MTF value. It is preferable to detect them.

ここで、図20は、上述した光偏向装置におけるMTF低下量を直接観測することを可能とした画像表示装置を示す模式図である。図20に示すように、光偏向装置を画像表示装置40に応用する場合には、MTF低下量を直接観測することも可能である。   Here, FIG. 20 is a schematic diagram showing an image display apparatus that can directly observe the MTF reduction amount in the above-described optical deflection apparatus. As shown in FIG. 20, when the light deflection apparatus is applied to the image display apparatus 40, it is also possible to directly observe the amount of decrease in MTF.

図20に示す画像表示装置40は、LEDランプを2次元アレイ状に配列した照明手段としての光源41を有している。この光源41からスクリーン42に向けて発せられる光の進行方向には拡散板43、コンデンサレンズ44、画像表示素子としての透過型液晶パネル45、画像パターンを観察するための光学装置としての投射レンズ46が順に配設されている。光源41は、光源ドライブ部47によって駆動制御され、透過型液晶パネル45は表示駆動手段としての液晶ドライブ部48によって駆動制御される。   An image display device 40 shown in FIG. 20 includes a light source 41 as an illumination unit in which LED lamps are arranged in a two-dimensional array. In the traveling direction of light emitted from the light source 41 toward the screen 42, a diffusion plate 43, a condenser lens 44, a transmissive liquid crystal panel 45 as an image display element, and a projection lens 46 as an optical device for observing an image pattern. Are arranged in order. The light source 41 is driven and controlled by a light source drive unit 47, and the transmissive liquid crystal panel 45 is driven and controlled by a liquid crystal drive unit 48 serving as display driving means.

透過型液晶パネル45と投射レンズ46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装置49が介在されている。光偏向装置49は、ドライブ部50に接続されている。   On the optical path between the transmissive liquid crystal panel 45 and the projection lens 46, an optical deflection device 49 that functions as a pixel shift element is interposed. The light deflection device 49 is connected to the drive unit 50.

本実施の形態では、光偏向装置49として、上述したような各種光偏向装置を用いることが可能である。   In the present embodiment, as the light deflecting device 49, various light deflecting devices as described above can be used.

光源ドライブ部47で制御されて光源41から放出された照明光は、拡散板43により均一化された照明光となり、コンデンサレンズ44により液晶ドライブ部48で照明光源と同期して制御されて透過型液晶パネル45をクリティカル照明する。この透過型液晶パネル45で空間光変調された照明光は、画像光として光偏向装置49に入射し、光偏向装置49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46で拡大されスクリーン42上に投射される。   The illumination light that is controlled by the light source drive unit 47 and emitted from the light source 41 becomes uniform illumination light by the diffusion plate 43, and is controlled by the condenser lens 44 in synchronization with the illumination light source by the liquid crystal drive unit 48 to be a transmission type. The LCD panel 45 is critically illuminated. The illumination light spatially modulated by the transmissive liquid crystal panel 45 is incident on the light deflector 49 as image light, and the image light is shifted by an arbitrary distance in the pixel arrangement direction by the light deflector 49. This light is magnified by the projection lens 46 and projected onto the screen 42.

加えて、本実施の形態の画像表示装置40は、透過型液晶パネル45において、画像表示には用いない非有効画像領域が設けられている。非有効画像領域においてスクリーン42の位置に対応する部分には、例えば、CCDやCMOS等の撮像素子51が配置されている。透過型液晶パネル45の非有効画像領域には、MTF測定用パターンとして例えば1画素列毎のライン/スペース画像を表示する。スクリーン42面ではそのライン/スペース画像が拡大されるので、撮像素子51を用いてライン/スペース画像の輝度分布を比較的細かく検出することが出来る。光偏向装置のMTF値が低下するとスクリーン42および撮像素子51上に結像したライン/スペース画像の白部と黒部のコントラストが低下するので、撮像素子51上の検出画像を解析することで、光偏向装置のMTF値の低下量を検出することができる。ここに、増減検出手段が実現されている。   In addition, in the image display device 40 according to the present embodiment, the transmissive liquid crystal panel 45 is provided with an ineffective image area that is not used for image display. In a portion corresponding to the position of the screen 42 in the ineffective image area, for example, an image sensor 51 such as a CCD or a CMOS is disposed. In the ineffective image area of the transmissive liquid crystal panel 45, for example, a line / space image for each pixel column is displayed as an MTF measurement pattern. Since the line / space image is enlarged on the screen 42, the luminance distribution of the line / space image can be detected relatively finely using the image sensor 51. When the MTF value of the optical deflecting device is lowered, the contrast between the white part and the black part of the line / space image formed on the screen 42 and the image sensor 51 is lowered. The amount of decrease in the MTF value of the deflecting device can be detected. Here, an increase / decrease detection means is realized.

このように、光偏向装置における光散乱量あるいはMTF値の低下量を検知し、光散乱量あるいはMTF値の低下量の増加を検知した場合のみ、光偏向動作時の電界強度よりも大きな電界強度を一時的に印加することで、強電界の印加動作のタイミングを必要最小限に抑えることが出来る。   As described above, the electric field intensity larger than the electric field intensity at the time of the optical deflection operation is detected only when the light scattering amount or the decrease amount of the MTF value in the optical deflecting device is detected and the increase in the light scattering amount or the decrease amount of the MTF value is detected. Is temporarily applied, the timing of the application operation of the strong electric field can be minimized.

次に、本発明を実施するための最良の別の実施の形態について図21を参照して説明する。本実施の形態は、画像表示装置への適用例を示す。   Next, another best mode for carrying out the present invention will be described with reference to FIG. This embodiment shows an application example to an image display device.

図21は、本発明を実施するための最良の別の実施の形態の画像表示装置を示す模式図である。投射型の画像表示装置40は、図20に示す画像表示装置40とほぼ同様の構成を有しており、LEDランプを2次元アレイ状に配列した照明手段としての光源41を有している。この光源41からスクリーン42に向けて発せられる光の進行方向には拡散板43、コンデンサレンズ44、画像表示素子としての透過型液晶パネル45、画像パターンを観察するための光学装置としての投射レンズ46が順に配設されている。光源41は、光源ドライブ部47によって駆動制御され、透過型液晶パネル45は表示駆動手段としての液晶ドライブ部48によって駆動制御される。   FIG. 21 is a schematic diagram showing an image display apparatus according to another best embodiment for carrying out the present invention. The projection-type image display device 40 has substantially the same configuration as that of the image display device 40 shown in FIG. 20, and includes a light source 41 as illumination means in which LED lamps are arranged in a two-dimensional array. In the traveling direction of light emitted from the light source 41 toward the screen 42, a diffusion plate 43, a condenser lens 44, a transmissive liquid crystal panel 45 as an image display element, and a projection lens 46 as an optical device for observing an image pattern. Are arranged in order. The light source 41 is driven and controlled by a light source drive unit 47, and the transmissive liquid crystal panel 45 is driven and controlled by a liquid crystal drive unit 48 serving as display driving means.

透過型液晶パネル45と投射レンズ46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装置49が介在されている。光偏向装置49は、ドライブ部50に接続されている。   On the optical path between the transmissive liquid crystal panel 45 and the projection lens 46, an optical deflection device 49 that functions as a pixel shift element is interposed. The light deflection device 49 is connected to the drive unit 50.

本実施の形態では、上述したような各種光偏向装置を光偏向装置49として用いることが可能であり、具体的な光偏向装置49としては、例えば、図22に示すような二次元方向に光路シフトが可能な光偏向装置が用いられる。図22では、入射光路の上流側に位置する第一の光偏向装置1Aと、第一の光偏向装置1Aからの出射光の偏光面を90度回転させる偏光面回転手段60と、第二の光偏向装置1Bとを備えている。第一の光偏向装置1Aの光路シフト方向は、入射光の直線偏光面と平行に配置されている。偏光面回転手段60としてはツイストネマチック液晶セルやツイストネマチック液晶フィルム、半波長板などが用いられる。   In the present embodiment, it is possible to use various optical deflection devices as described above as the optical deflection device 49. As a specific optical deflection device 49, for example, an optical path in a two-dimensional direction as shown in FIG. A light deflecting device capable of shifting is used. In FIG. 22, the first light deflection apparatus 1A located upstream of the incident optical path, the polarization plane rotating means 60 for rotating the polarization plane of the outgoing light from the first light deflection apparatus 1A by 90 degrees, and the second And an optical deflection apparatus 1B. The optical path shift direction of the first light deflection apparatus 1A is arranged in parallel with the linear polarization plane of the incident light. As the polarization plane rotating means 60, a twisted nematic liquid crystal cell, a twisted nematic liquid crystal film, a half-wave plate or the like is used.

このような画像表示装置40では、光源ドライブ部47で制御されて光源41から放出された照明光は、拡散板43により均一化された照明光となり、コンデンサレンズ44により液晶ドライブ部48で照明光源と同期して制御されて透過型液晶パネル45をクリティカル照明する。この透過型液晶パネル45で空間光変調された照明光は、画像光として光偏向装置49に入射し、光偏向装置49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46で拡大されスクリーン42上に投射される。   In such an image display device 40, the illumination light that is controlled by the light source drive unit 47 and emitted from the light source 41 becomes illumination light that is made uniform by the diffuser plate 43, and the condenser lens 44 causes the illumination light source to be emitted by the liquid crystal drive unit 48. The transmissive liquid crystal panel 45 is critically illuminated by being controlled in synchronization. The illumination light spatially modulated by the transmissive liquid crystal panel 45 is incident on the light deflector 49 as image light, and the image light is shifted by an arbitrary distance in the pixel arrangement direction by the light deflector 49. This light is magnified by the projection lens 46 and projected onto the screen 42.

ここで、光偏向装置49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。具体的には、図23に示すタイミングチャートのように、二つの光偏向装置1A,1Bにより投射光路をXとY方向の4つの位置にシフトさせるタイミングと、シフト位置に対応した4つサブフィールド画像を透過型液晶パネル84に順次表示するタイミングとの同期を取る。これにより、透過型液晶パネル45の見掛け上の画素数を増倍して表示することができる。   Here, an image pattern in which the display position is shifted is displayed 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 deflecting device 49. Specifically, as shown in the timing chart of FIG. 23, the timing at which the projection optical path is shifted to four positions in the X and Y directions by the two light deflectors 1A and 1B, and four subfields corresponding to the shift positions. Synchronization with the timing of sequentially displaying images on the transmissive liquid crystal panel 84 is performed. Thus, the apparent number of pixels of the transmissive liquid crystal panel 45 can be multiplied and displayed.

なお、光偏向装置49によるシフト量は、透過型液晶パネル45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。このとき、上述した光偏向装置49を用いることで、光偏向装置49におけるMTF値の低下が抑制され、高コントラストで高精細な画像を提供できる。   Note that the shift amount by the light deflecting device 49 is set to ½ of the pixel pitch because image multiplication is performed twice as much as the pixel arrangement direction of the transmissive liquid crystal panel 45. At this time, by using the optical deflection device 49 described above, a decrease in the MTF value in the optical deflection device 49 is suppressed, and a high-contrast and high-definition image can be provided.

シフト量に応じて透過型液晶パネル45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(本実施の形態では4倍)な画像を表示することができる。   By correcting the image signal for driving the transmissive liquid crystal panel 45 by the shift amount according to the shift amount, an apparently high-definition image (four times in this embodiment) can be displayed.

ここで、例えば、透過型液晶パネル45に表示する各サブフィールドを1/240秒毎に書き換える場合、1フレームの画像の表示時間は1/60秒となる。すなわち表示画像のフレーム周波数は60Hzになる。この場合、図23に示すタイミングチャートにおける各光偏向装置1A,1Bの駆動電界の一周期の時間が1フレームの表示時間の1/60秒であるから、光偏向装置1A,1Bの矩形波交流電界の駆動周波数は60Hzとなる。   Here, for example, when each subfield displayed on the transmissive liquid crystal panel 45 is rewritten every 1/240 seconds, the display time of one frame image is 1/60 seconds. That is, the frame frequency of the display image is 60 Hz. In this case, since the period of one cycle of the driving electric field of each of the optical deflectors 1A and 1B in the timing chart shown in FIG. 23 is 1/60 second of the display time of one frame, the rectangular wave AC of the optical deflectors 1A and 1B The drive frequency of the electric field is 60 Hz.

ここで、光偏向装置のMTF低下現象の駆動周波数による影響を調べた。図6と同様に図10のような通常の矩形波交流電界を印加した場合のCS1024のMTF測定結果を図24に示す。駆動周波数が30Hzの場合はMTF低下が小さく、駆動周波数の増加と共にMTFの低下量が増加している。この結果から、光偏向装置の駆動周波数は100Hz程度以下が好ましいと言える。また、画像表示装置としてのフリッカー防止の点から表示画像のフレーム周波数は30Hz以上、すなわち一つの光偏向装置の駆動周波数も同じ30Hz以上とすることが好ましい。したがって、フリッカー防止とMTF低下防止の点から、光偏向装置の駆動周波数を30Hz以上、100Hz以下に設定することが好ましい。   Here, the influence of the driving frequency on the MTF reduction phenomenon of the optical deflector was examined. FIG. 24 shows the MTF measurement result of CS1024 when a normal rectangular wave AC electric field as shown in FIG. 10 is applied as in FIG. When the drive frequency is 30 Hz, the decrease in MTF is small, and the amount of decrease in MTF increases as the drive frequency increases. From this result, it can be said that the driving frequency of the optical deflection apparatus is preferably about 100 Hz or less. Further, from the viewpoint of preventing flicker as an image display device, the frame frequency of the display image is preferably 30 Hz or more, that is, the driving frequency of one light deflection device is preferably 30 Hz or more. Therefore, it is preferable to set the driving frequency of the optical deflector to 30 Hz or more and 100 Hz or less from the viewpoint of preventing flicker and preventing MTF reduction.

以下に、本発明の実施例について説明する。   Examples of the present invention will be described below.

<実施例1>
(光偏向装置の作成)
まず、厚さ1.1mmのガラス基板の表面に、幅10μmの透明電極ラインを100本形成した。各透明電極ラインは、それぞれ平行に設けられており、それぞれの間隔を100μmピッチで形成した。
<Example 1>
(Creation of optical deflection device)
First, 100 transparent electrode lines having a width of 10 μm were formed on the surface of a glass substrate having a thickness of 1.1 mm. Each transparent electrode line was provided in parallel, and each interval was formed at a pitch of 100 μm.

透明電極ラインの長さは、有効長さが10mmとし、それ以上の長さの部分は徐々に幅とピッチを広げていき、各電極ラインとの接点が大きくなるように設定した。この透明電極ライン郡の有効面積は10ミリ角である。   The length of the transparent electrode line was set so that the effective length was 10 mm, and the width and pitch were gradually increased in the longer part, and the contact with each electrode line was increased. The effective area of this transparent electrode line group is 10 mm square.

この透明電極ライン郡上に、厚み150μmのガラスを紫外線硬化接着剤によって張り合わせた。このときの接着剤の厚みは、10μm程度とした。   A glass having a thickness of 150 μm was pasted onto the transparent electrode line group with an ultraviolet curing adhesive. The thickness of the adhesive at this time was about 10 μm.

上述した図2に示す光偏向素子10の断面図のように、基板2,3としての透明ガラスの内部には透明ライン電極が埋め込まれており、本実施例ではこの基板を基板とした。この基板表面に厚み0.06μmのポリイミド化合物の垂直(ホメオトロピック)配向膜を形成した。ポリイミド配向膜は、ポリアミック酸溶液をスピンコートにより塗布し、約180℃に加熱処理よるイミド化処理によりポリイミド膜を得た。80μmのスペーサーシートを有効面積外に挟んで、二枚の基板を対向させて、セルを作成した。この時、上下基板の有効面積内の透明電極ラインが上から見て互いに交互の位置になるように張り合わせた。セルを約90℃に加熱した状態で、基板間の空間に強誘電性液晶(チッソ製CS1024:複屈折Δn=0.15、チルト角θ=25度、室温での螺旋ピッチ20μm、自発分極Ps=−47nC/cm)を毛管法にて注入した。冷却後、接着剤で封止し、液晶厚み50μm、有効面積1cm角の光偏向素子を作成した。 As shown in the cross-sectional view of the light deflection element 10 shown in FIG. 2 described above, transparent line electrodes are embedded in the transparent glass as the substrates 2 and 3, and this substrate is used as the substrate in this embodiment. A vertical (homeotropic) alignment film of a polyimide compound having a thickness of 0.06 μm was formed on the surface of the substrate. As the polyimide alignment film, a polyamic acid solution was applied by spin coating, and a polyimide film was obtained by imidization treatment by heat treatment at about 180 ° C. A cell was prepared by sandwiching an 80 μm spacer sheet outside the effective area and facing the two substrates. At this time, the transparent electrode lines within the effective area of the upper and lower substrates were laminated so that they were alternately positioned as seen from above. In a state where the cell is heated to about 90 ° C., a ferroelectric liquid crystal (Chisso CS1024: birefringence Δn = 0.15, tilt angle θ = 25 degrees, helical pitch 20 μm at room temperature, spontaneous polarization Ps = −47 nC / cm 2 ) was injected by a capillary method. After cooling, it was sealed with an adhesive to produce a light deflection element having a liquid crystal thickness of 50 μm and an effective area of 1 cm square.

上述した図3に示すように、光偏向素子10の基板2,3の各透明ライン電極9に独立に電圧印加可能なように分割されたフレキシブル基板を上下それぞれの基板に接続し、各フレキ基板の他端を直列抵抗アレイ11の抵抗間に接続した。   As shown in FIG. 3 described above, flexible substrates divided so that a voltage can be independently applied to the transparent line electrodes 9 of the substrates 2 and 3 of the optical deflection element 10 are connected to the upper and lower substrates, respectively. The other end was connected between the resistors of the series resistor array 11.

なお、どちらか一方の基板2または3の両端の透明ライン電極9は、抵抗アレイ11の両端に接続し、上下基板2,3間で交互に配置された透明ライン電極9の位置に対応して電圧値も交互に印加されるように他方の基板3または2に接続する抵抗アレイ11の端部の抵抗値を調整した。抵抗アレイ11の両端部にパルスジェネレータと高速アンプとからなる電源を接続する。これにより、抵抗アレイ11に電流が流れて電圧が分配され、有効面積内部に電位分布が形成される。   The transparent line electrodes 9 on both ends of either one of the substrates 2 or 3 are connected to both ends of the resistor array 11 and correspond to the positions of the transparent line electrodes 9 arranged alternately between the upper and lower substrates 2 and 3. The resistance value at the end of the resistor array 11 connected to the other substrate 3 or 2 was adjusted so that the voltage value was also applied alternately. A power source including a pulse generator and a high-speed amplifier is connected to both ends of the resistor array 11. As a result, a current flows through the resistor array 11 to distribute the voltage, and a potential distribution is formed inside the effective area.

(光偏向装置のMTFの測定)
続いて、光偏向装置におけるMTFを測定した(図8参照)。このとき、光偏向装置の駆動周波数は60Hzとした。
(Measurement of MTF of optical deflector)
Subsequently, the MTF in the optical deflection apparatus was measured (see FIG. 8). At this time, the drive frequency of the optical deflecting device was 60 Hz.

矩形波交流電圧の印加によって液晶層6の光軸切換えによる光路シフト現象が生じ、MTFパターンの位置が変位する様子が観察された。この時、CCDカメラのフレーム周波数と光偏向装置の駆動周波数の違いにより、CCDカメラの画像上ではMTFパターンが比較的ゆっくりと動いて見えた。   It was observed that the optical path shift phenomenon caused by the switching of the optical axis of the liquid crystal layer 6 was caused by the application of the rectangular wave AC voltage, and the position of the MTF pattern was displaced. At this time, the MTF pattern seemed to move relatively slowly on the image of the CCD camera due to the difference between the frame frequency of the CCD camera and the drive frequency of the optical deflector.

MTFパターンが片側方向で静止している状態の画像をコンピュータに取り込み、光偏向装置のMTF値を求めた。また、両側の静止位置の比較から光路シフト量を求めた。   An image in a state where the MTF pattern is stationary in one side direction was taken into a computer, and the MTF value of the optical deflector was obtained. In addition, the optical path shift amount was obtained by comparing the stationary positions on both sides.

この結果、約25℃の温度下では、40V/mm以上の電界強度における光路シフト量が約9μmであった。   As a result, at a temperature of about 25 ° C., the optical path shift amount at an electric field strength of 40 V / mm or more was about 9 μm.

このMTF値を前述のリファレンス素子によるMTF値で規格化することによって、液晶層6と垂直配向膜4との境界部分に起因するMTFを求めた。   By normalizing the MTF value with the MTF value by the reference element, the MTF caused by the boundary portion between the liquid crystal layer 6 and the vertical alignment film 4 was obtained.

上記の光偏向装置の無電界時におけるMTF値は0.78と比較的悪い値であった。これは、無電界時には液晶層内に多数のドメインが存在し、このドメイン壁での光散乱の影響があるためと推測される。   The MTF value of the above optical deflecting device when no electric field was applied was 0.78, which was a relatively bad value. This is presumably because there are many domains in the liquid crystal layer when there is no electric field, and there is an influence of light scattering on the domain walls.

続いて、二つのパルスジェネレータと、パルス波形の合成回路と、高速電圧アンプを用いて、交流電圧印加装置を構成した(図3参照)。一方のパルスジェネレータは、図25(a)に示すような±1.0V、60Hzの基準パルスを発生する。このとき、一つの矩形のパルス幅は、約8.33msecに設定されている。   Subsequently, an AC voltage application device was configured using two pulse generators, a pulse waveform synthesis circuit, and a high-speed voltage amplifier (see FIG. 3). One pulse generator generates a reference pulse of ± 1.0 V and 60 Hz as shown in FIG. At this time, the pulse width of one rectangle is set to about 8.33 msec.

他方のパルスジェネレータは、図25(b)に示すような±0.8Vで印加タイミングを一周期として繰り返す追加パルスを発生する。このとき、一つの矩形のパルス幅は、約4msecに設定されている。   The other pulse generator generates an additional pulse as shown in FIG. 25B that repeats the application timing at one cycle of ± 0.8V. At this time, the pulse width of one rectangle is set to about 4 msec.

これらのパルスを図示しない合成回路によって合成することで、図25(c)に示すような合成パルスを生成し、この合成パルスを図示しない高速電圧アンプに入力する。高速電圧アンプは、入力信号を1000倍に増幅する。このため、±1000V、60Hzの矩形波交流電圧中に±1800Vのパルス電圧が繰り返しで追加された電圧を発生する。   By synthesizing these pulses by a synthesis circuit (not shown), a synthesized pulse as shown in FIG. 25C is generated, and this synthesized pulse is input to a high-speed voltage amplifier (not shown). The high-speed voltage amplifier amplifies the input signal 1000 times. For this reason, a voltage in which a pulse voltage of ± 1800 V is repeatedly added to a square wave AC voltage of ± 1000 V and 60 Hz is generated.

この電圧を光偏向装置に印加することで、光偏向装置の10mm幅の有効領域には、±100V/mm、60Hzの矩形波交流電界中に±200V/mmのパルス電界が重畳された電界が印加される。   By applying this voltage to the optical deflecting device, an electric field in which a ± 200 V / mm pulse electric field is superimposed on a ± 100 V / mm, 60 Hz rectangular wave AC electric field is formed in an effective region of 10 mm width of the optical deflecting device. Applied.

この電界で駆動を開始した直後のMTFは、0.90であった。その後、約1時間連続動作後のMTFは0.84であった。すなわち、初期に比べてMTF値が低下した。しかしながら、この程度の低下は実用上問題無い範囲であると判断される。   The MTF immediately after starting driving with this electric field was 0.90. Thereafter, the MTF after continuous operation for about 1 hour was 0.84. That is, the MTF value decreased compared to the initial stage. However, it is judged that this level of decrease is within a practically acceptable range.

<比較例1>
図25に示す追加パルスを印加しないこと以外は、実施例1と同様である。駆動開始後、徐々にMTFが低下し始め、10分後にはMTF値が0.6程度に大幅に低下した。このため、これ以上の連続動作試験は中止した。
<Comparative Example 1>
Example 2 is the same as Example 1 except that the additional pulse shown in FIG. 25 is not applied. After the start of driving, the MTF gradually began to decrease, and after 10 minutes, the MTF value decreased significantly to about 0.6. For this reason, further continuous operation tests were discontinued.

この状態で駆動電界をOFFにしてもMTFが低下した状態は回復しなかった。   Even if the driving electric field was turned off in this state, the state where the MTF was lowered did not recover.

MTF値が低下した状態の光偏向装置を二枚の偏光板のクロスニコル中に配置して観察したところ、漏れ光が多くスメクチック層の配向性が大きく乱れ、光散乱や偏光解消が起こっていることが分かった。   When the light deflecting device in a state where the MTF value was lowered was placed in the crossed Nicols of two polarizing plates and observed, there was a lot of leakage light, the orientation of the smectic layer was greatly disturbed, and light scattering and depolarization occurred. I understood that.

<実施例2>
図26に示すように、追加パルスの電圧を±1.0V、パルス幅を基準パルスと同じ8.33msecに設定した以外は、実施例1と同様である。この合成パルスと高速電圧アンプとにより、光偏向装置の有効領域には、±100V/mm、60Hzの矩形波交流電界中に±200V/mmのパルス電界が重畳された電界パターン(図24(b)参照)を一周期として繰り返し印加される。なお、この光偏向装置に用いた液晶材料の飽和電界強度Ecの絶対値は40V/mmであり、強電界での規格化電界E/Ecは4である。また、自発分極Psの絶対値は47nC/cmであり、Ps・Eは9400μN/cmである。
<Example 2>
As shown in FIG. 26, this example is the same as Example 1 except that the voltage of the additional pulse is set to ± 1.0 V and the pulse width is set to 8.33 msec, which is the same as the reference pulse. With this combined pulse and the high-speed voltage amplifier, an electric field pattern in which a pulse electric field of ± 200 V / mm is superimposed on a rectangular wave AC electric field of ± 100 V / mm and 60 Hz in the effective region of the optical deflector (FIG. 24B ))) Is repeatedly applied. The absolute value of the saturation electric field strength Ec of the liquid crystal material used in this optical deflecting device is 40 V / mm, and the normalized electric field E / Ec in a strong electric field is 4. The absolute value of the spontaneous polarization Ps is 47 nC / cm 2 , and Ps · E is 9400 μN / cm 2 .

この結果、駆動を開始した直後のMTFは0.90であり、その後約1時間連続動作後のMTFは0.86であった。初期に比べてMTF値が僅かに低下したが、実用上問題無い範囲であると判断した。また、大きな電界パルスのパルス幅を長くすることによる効果が確認できた。   As a result, the MTF immediately after the start of driving was 0.90, and the MTF after continuous operation for about 1 hour was 0.86. Although the MTF value decreased slightly compared with the initial value, it was determined that it was in a practically acceptable range. Moreover, the effect by lengthening the pulse width of a large electric field pulse has been confirmed.

<実施例3>
図26に示すように、追加パルスの電圧波形を鋸歯状にし、ピーク電圧値を±1.0V、パルス幅を基準パルスと同じ8.33msecに設定した以外は実施例1と同様である。この合成パルスと高速電圧アンプとにより、光偏向装置の有効領域には±100V/mm、60Hzの矩形波交流電界中に±300V/mmの鋸歯状のパルス電界が重畳された電界が印加される。なお、この光偏向装置に用いた液晶材料の飽和電界強度Ecの絶対値は40V/mmであり、強電界印加時の規格化電界E/Ecは7.5と十分大きな値となる。また、自発分極Psの絶対値は47nC/cmであり、Ps・Eは14100μN/cmと十分大きな値となる。
<Example 3>
As shown in FIG. 26, the voltage waveform of the additional pulse is serrated, the peak voltage value is set to ± 1.0 V, and the pulse width is set to 8.33 msec, which is the same as that of the reference pulse. By this combined pulse and the high-speed voltage amplifier, an electric field in which a ± 300 V / mm sawtooth pulse electric field is superimposed on a rectangular wave AC electric field of ± 100 V / mm and 60 Hz is applied to the effective region of the optical deflector. . The absolute value of the saturation electric field intensity Ec of the liquid crystal material used in this optical deflecting device is 40 V / mm, and the normalized electric field E / Ec when a strong electric field is applied is a sufficiently large value of 7.5. The absolute value of the spontaneous polarization Ps is 47 nC / cm 2 , and Ps · E is a sufficiently large value of 14100 μN / cm 2 .

この電界で駆動を開始した直後のMTFは0.90であった。その後、約1時間連続動作後のMTFは0.89であり、初期のMTF低下はほとんど見られなかった。したがって、強電界を徐々に印加するためのパルス波形の効果や、E/EcやPsEが大きな条件で駆動した効果が得られた。   The MTF immediately after driving with this electric field was 0.90. Thereafter, the MTF after continuous operation for about 1 hour was 0.89, and the initial decrease in MTF was hardly observed. Therefore, an effect of a pulse waveform for gradually applying a strong electric field and an effect of driving under conditions with large E / Ec and PsE were obtained.

さらに、連続動作を続けた約8時間後のMTFは0.86に低下していた。初期に比べてMTF値が僅かに低下したが、実用上問題無い範囲であると判断した。   Further, the MTF after about 8 hours of continuous operation was lowered to 0.86. Although the MTF value decreased slightly compared with the initial value, it was determined that it was in a practically acceptable range.

なお、このとき有効領域外の周辺部に液晶層の配向乱れによる白濁部分が発生していたが、これも有効領域外であるため実用上は問題無いと判断することができる。   At this time, a white turbid portion due to disorder in the alignment of the liquid crystal layer was generated in the peripheral portion outside the effective region. However, since this is also outside the effective region, it can be determined that there is no practical problem.

しかしながら、このまま白濁部分が成長して有効領域内も白濁化する恐れがある。これは、図27に示すような電圧パターンでは液晶層内のDCバランスが崩れているためと推測される。   However, the cloudy portion may grow as it is, and the effective region may become cloudy. This is presumably because the DC balance in the liquid crystal layer is broken in the voltage pattern as shown in FIG.

<実施例4>
図28のように追加パルス波形の印加電圧値を平均するとゼロになるような波形に変更した以外は実施例3と同様である。この合成パルスと高速電圧アンプとにより、光偏向装置の有効領域には±100V/mm、60Hzの矩形波交流電界中に±300V/mmの鋸歯状のパルス電界が重畳され、単位時間内での液晶層に印加される電界のベクトルの平均値が略ゼロとなるように電界が印加される。
<Example 4>
As in FIG. 28, the third embodiment is the same as the third embodiment except that the waveform is changed so that the applied voltage value of the additional pulse waveform becomes zero when averaged. With this combined pulse and the high-speed voltage amplifier, a ± 300 V / mm sawtooth pulse electric field is superimposed on a rectangular wave AC electric field of ± 100 V / mm and 60 Hz in the effective area of the optical deflector, and within a unit time. The electric field is applied so that the average value of the vector of the electric field applied to the liquid crystal layer becomes substantially zero.

この電界で駆動を開始した直後のMTFは、0.90であった。その後、約1時間連続動作後のMTFは0.89であり、初期のMTF低下はほとんど見られなかった。   The MTF immediately after starting driving with this electric field was 0.90. Thereafter, the MTF after continuous operation for about 1 hour was 0.89, and the initial decrease in MTF was hardly observed.

さらに、連続動作を続けた約8時間後のMTFも0.89を維持していた。   Furthermore, MTF about 8 hours after continuing the continuous operation also maintained 0.89.

また、有効領域外の周辺部に液晶層の配向乱れによる白濁部分も発生していなかった。   Further, no white turbid portion due to disordered alignment of the liquid crystal layer was generated in the peripheral portion outside the effective region.

これは、図28に示すような電圧パターンでは液晶層内のDCバランスが保たれているため、長期的に安定した光偏向動作が可能になったと推測される。
<実施例5>
図29に示すように追加パルス波形の印加電圧値を矩形波に変更した以外は実施例4と同様である。この合成パルスと高速電圧アンプにより、光偏向装置の有効領域には±100V/mm、60Hzの矩形波交流電界中に±300V/mmの矩形波のパルス電界が重畳され、単位時間内での液晶層に印加される電界のベクトルの平均値が略ゼロとなるように電界が印加される。
This is presumed that in the voltage pattern as shown in FIG. 28, the DC balance in the liquid crystal layer is maintained, so that stable light deflection operation can be performed for a long time.
<Example 5>
As shown in FIG. 29, the fourth embodiment is the same as the fourth embodiment except that the applied voltage value of the additional pulse waveform is changed to a rectangular wave. By this synthesized pulse and the high-speed voltage amplifier, a rectangular wave pulse electric field of ± 300 V / mm is superimposed on a rectangular wave AC electric field of ± 100 V / mm and 60 Hz in the effective area of the optical deflecting device, and the liquid crystal within a unit time. The electric field is applied so that the average value of the electric field vector applied to the layer is substantially zero.

この電界で駆動を開始した直後のMTFは、0.90であった。その後、約1時間連続動作後のMTFは0.90であり、初期のMTF低下は発生しなかった。   The MTF immediately after starting driving with this electric field was 0.90. Thereafter, the MTF after continuous operation for about 1 hour was 0.90, and no initial MTF reduction occurred.

さらに、連続動作を続けた約8時間後のMTFも0.90を維持していたが、約8時間の連続動作後、抵抗アレイ11の温度が約50℃に加熱されていた。これは実用上問題無いが、さらに長時間の連続動作を行った場合には問題が生じる可能性がある。この発熱は抵抗アレイ11に流れる電流値が大きいため、すなわち、電界変化が大きすぎるためと推測される。   Further, although the MTF after about 8 hours of continuous operation was maintained at 0.90, the temperature of the resistor array 11 was heated to about 50 ° C. after about 8 hours of continuous operation. This is not a problem in practical use, but a problem may occur when a continuous operation is performed for a longer time. This heat generation is presumed to be because the value of the current flowing through the resistor array 11 is large, that is, the change in electric field is too large.

<実施例6>
図30に示すように、追加パルス波形のタイミングが基準パルスの半周期以上の間隔を空けて設定した以外は実施例5と同様である。この合成パルスと高速電圧アンプとにより、光偏向装置の有効領域には±100V/mm、60Hzの矩形波交流電界中に±300V/mmの矩形波のパルス電界が重畳され、単位時間内での液晶層に印加される電界のベクトルの平均値が略ゼロとなり、一方の電界方向に対して大きな電界強度を印加した後、少なくとも半周期以上は光偏向動作時の電界強度を印加した後で、一方あるいは他方の電界方向に対して大きな電界強度を印加するように制御するように電界が印加される。図30では、半周期空けて同一方向に強電界を印加している。なお、図8に示すように一周期空けて他方向に強電界を印加しても良い。
<Example 6>
As shown in FIG. 30, the timing of the additional pulse waveform is the same as that of the fifth embodiment except that the timing of the additional pulse waveform is set with an interval of a half cycle or more of the reference pulse. By this combined pulse and the high-speed voltage amplifier, a pulsed electric field of ± 300 V / mm and a rectangular wave of ± 300 V / mm are superimposed on a rectangular wave AC electric field of ± 100 V / mm and 60 Hz in the effective area of the optical deflecting device, The average value of the electric field vector applied to the liquid crystal layer becomes substantially zero, and after applying a large electric field strength in one electric field direction, after applying the electric field strength during light deflection operation for at least a half cycle, An electric field is applied so as to control to apply a large electric field strength with respect to one or the other electric field direction. In FIG. 30, a strong electric field is applied in the same direction with a half period. Note that, as shown in FIG. 8, a strong electric field may be applied in the other direction at intervals of one cycle.

この電界で駆動を開始した直後のMTFは、0.90であった。その後、約1時間連続動作後のMTFは0.90であり、初期のMTF低下は発生しなかった。   The MTF immediately after starting driving with this electric field was 0.90. Thereafter, the MTF after continuous operation for about 1 hour was 0.90, and no initial MTF reduction occurred.

さらに、連続動作を続けた約8時間後のMTFも0.90を維持していた。しかし、約8時間の連続動作後、抵抗アレイ11の温度が約35℃であった。   Further, the MTF after about 8 hours of continuous operation was maintained at 0.90. However, after about 8 hours of continuous operation, the temperature of the resistor array 11 was about 35 ° C.

上述した実施例5においては、最大電圧変化が6000Vであるのに対して、本実施例では最大電圧変化が4000Vに抑えられており、これによって抵抗アレイ1の発熱が抑えられたと考えられる。また、電源の負荷も軽減されている。   In the fifth embodiment described above, the maximum voltage change is 6000 V, whereas in the present embodiment, the maximum voltage change is suppressed to 4000 V, which is considered to suppress the heat generation of the resistor array 1. In addition, the load on the power source is reduced.

<実施例7>
図21に示すような画像表示装置において、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3枚用いた。図21では液晶パネルが一枚の場合を例示しているが、本実施例では3枚の液晶パネルからの光を図示しない合成プリズムによって合成し、一つの投射レンズ85で投射する。液晶パネルの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、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とした。三枚の液晶パネルをそれぞれRGBの三色の光源あるいは白色光源をプリズムやフィルターにより色分解した光で照明し、各色の画像を図示しない合成プリズムで合成することでフルカラー画像を表示する。光偏向装置には比較的面積の大きな光偏向装置(図2,3参照)を二枚用い、XY2方向で4位置の光路シフト動作を可能にした(図22参照)。二つの光偏向装置に印加する電圧の駆動タイミングと液晶パネルの各サブフィールドの表示タイミングは図23と同様に設定した。光偏向装置の光路シフト量は、約9μmであり、液晶パネルの画素ピッチの1/2である。また、液晶パネルを出射した光の偏光方向が第一の光偏向装置の光路のシフト方向と同一になるように設置した。また、光偏向装置への入射光の偏光度を確実にするために、光偏向装置の入射面側に直線偏光板を設けた。
<Example 7>
In the image display device as shown in FIG. 21, three 0.9-inch diagonal XGA (1024 × 768 dots) polysilicon TFT liquid crystal panels were used as image display elements. 21 exemplifies the case where there is one liquid crystal panel, but in this embodiment, the light from the three liquid crystal panels is synthesized by a synthesis prism (not shown) and projected by one projection lens 85. The pixel pitch of the liquid crystal panel 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, 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. Each of the three liquid crystal panels is illuminated with light obtained by color separation of RGB three-color light sources or white light sources using a prism or filter, and a full-color image is displayed by combining the images of the respective colors with a combining prism (not shown). Two optical deflecting devices (see FIGS. 2 and 3) having a relatively large area were used as the optical deflecting device, and an optical path shifting operation at four positions in the XY2 direction was enabled (see FIG. 22). The driving timing of the voltages applied to the two light deflectors and the display timing of each subfield of the liquid crystal panel were set in the same manner as in FIG. The optical path shift amount of the optical deflecting device is about 9 μm, which is ½ of the pixel pitch of the liquid crystal panel. Further, the polarization direction of the light emitted from the liquid crystal panel was set to be the same as the shift direction of the optical path of the first light deflector. Further, in order to ensure the degree of polarization of incident light to the optical deflecting device, a linearly polarizing plate is provided on the incident surface side of the optical deflecting device.

各光偏向装置への印加電圧は、それぞれ二つのパルス発生手段と、各パルスを合成する回路と高速高圧アンプとからなり、各光偏向装置の基準パルス発生手段のパルス発生タイミングが図23に示すように1/4周期ずれるように設定される。   The voltage applied to each optical deflector comprises two pulse generators, a circuit for synthesizing each pulse, and a high-speed high-voltage amplifier. The pulse generation timing of the reference pulse generator of each optical deflector is shown in FIG. Thus, it is set so as to be shifted by a quarter cycle.

各光偏向装置の基準パルスは、図28と同様に±1.0V、60Hzの矩形波交流電圧であり、追加パルス発生手段による電圧パターンは、パルス幅が約8.33msec、電圧絶対値が2.0Vとした。図30下に図示した時間範囲の電圧印加パターンを一周期として、これを繰り返した。   The reference pulse of each optical deflecting device is a square wave AC voltage of ± 1.0 V and 60 Hz as in FIG. 28, and the voltage pattern by the additional pulse generating means has a pulse width of about 8.33 msec and a voltage absolute value of 2 It was set to 0.0V. This was repeated with the voltage application pattern in the time range shown in the lower part of FIG. 30 as one cycle.

光偏向装置の抵抗アレイの11両端部には、基準電圧として±1000V、60Hzの矩形波交流電圧に周期的なパターンで±3000Vの強電界が印加され、光路シフト位置の切換えタイミングに同期して、画像表示素子に表示するサブフィールド画像を1/60秒で書き換えることで、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。このとき、主な電界強度は100V/mmである。また、光偏向装置における電界方向の切り換え時間は約1.0msecである。この結果、充分な光利用効率が得られた。   A strong electric field of ± 3000 V in a periodic pattern is applied to a square wave AC voltage of ± 1000 V and 60 Hz as a reference voltage at both ends of the resistor array of the optical deflector, and in synchronization with the switching timing of the optical path shift position. By rewriting the subfield image displayed on the image display element in 1/60 second, a high-definition image in which the apparent number of pixels was multiplied by 4 could be displayed. At this time, the main electric field strength is 100 V / mm. The switching time of the electric field direction in the optical deflecting device is about 1.0 msec. As a result, sufficient light utilization efficiency was obtained.

また、約8時間の連続動作後でも画像にボケなどは発生せず、高精細な画像表示が維持できた。   Further, even after about 8 hours of continuous operation, no blurring occurred in the image, and high-definition image display could be maintained.

しかしながら、静止画像を表示していると、観測者によってはフリッカーのようなチラツキが感じられることがあった。これは、MTF値の低下を抑制するための強電界印加タイミングが、有る周期性をもっているためと考えられる。通常の駆動電界が飽和電界Ec以上であれば、それ以上の強電界の印加時でも光路シフト量は変化しないが、応答速度や過渡光散乱強度が変化するため、その周期的な変化が感じられるためと考えられる。   However, when a still image is displayed, flicker like flicker may be felt depending on the observer. This is considered because the strong electric field application timing for suppressing the decrease in the MTF value has a certain periodicity. If the normal driving electric field is equal to or higher than the saturation electric field Ec, the optical path shift amount does not change even when a higher electric field is applied, but the response speed and the transient light scattering intensity change, so that a periodic change is felt. This is probably because of this.

<実施例8>
各光偏向装置の追加パルスの印加タイミングを乱数的に発生させるための乱数発生回路をパル追加パルス発生手段に接続した以外は、実施例7と同様な画像表示装置を作成した。
<Example 8>
An image display device similar to that of Example 7 was prepared except that a random number generation circuit for generating random application timings of the additional pulses of each optical deflecting device was connected to the pal additional pulse generating means.

光偏向装置の抵抗アレイ11の両端部には、基準電圧として±1000V、60Hzの矩形波交流電圧に乱数的なパターンで±3000Vの強電界が印加され、光路シフト位置の切換えタイミングに同期して、画像表示素子に表示するサブフィールド画像を1/60秒で書き換えることで、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。このとき、主な電界強度は100V/mmであり、光偏向装置における電界方向の切り換え時間は約1.0msecであり、充分な光利用効率が得られた。   A strong electric field of ± 3000 V in a random pattern is applied to both ends of the resistor array 11 of the optical deflector as a reference voltage and a rectangular wave AC voltage of ± 1000 V and 60 Hz, and in synchronization with the switching timing of the optical path shift position. By rewriting the subfield image displayed on the image display element in 1/60 second, a high-definition image in which the apparent number of pixels was multiplied by 4 could be displayed. At this time, the main electric field strength was 100 V / mm, and the switching time of the electric field direction in the optical deflecting device was about 1.0 msec, and sufficient light utilization efficiency was obtained.

また、約8時間の連続動作後でも画像にボケなどは発生せず、高精細な画像表示が維持できた。   Further, even after about 8 hours of continuous operation, no blurring occurred in the image, and high-definition image display could be maintained.

さらに、静止画像を表示していてもフリッカーのようなチラツキは感じられなかった。これは、MTF値の低下を抑制するための強電界印加タイミングが、乱数的に印加されているためと考えられる。   Further, even when a still image was displayed, flicker like flicker was not felt. This is considered because the strong electric field application timing for suppressing the decrease in the MTF value is applied randomly.

<実施例9>
図31に示すように、図21に示す画像表示装置40において、光偏向装置49の出射面側で投射光路を遮らない位置に光検出器70を設け、この光検出器70による検出結果に応じて、追加パルス発生手段のパルス発生動作を制御するように構成した以外は、実施例8と同様な画像表示装置を作成した。
<Example 9>
As shown in FIG. 31, in the image display device 40 shown in FIG. 21, a photodetector 70 is provided at a position where the projection optical path is not obstructed on the exit surface side of the light deflector 49, and according to the detection result by the photodetector 70. Thus, an image display apparatus similar to that in Example 8 was prepared except that the pulse generation operation of the additional pulse generation means was controlled.

光検出器70は、図19に示すように、光偏向装置の光散乱強度を検出できるように配置されている。   As shown in FIG. 19, the photodetector 70 is arranged so as to detect the light scattering intensity of the light deflection apparatus.

まず、予め実験的に求められている光偏向装置のMTF値と任意の表示画像パターンに対する光検出器70の出力値との相関関係から、連続動作初期には光偏向装置に光散乱が発生していないと判断された。   First, from the correlation between the MTF value of the light deflector that has been experimentally obtained in advance and the output value of the photodetector 70 for an arbitrary display image pattern, light scattering occurs in the light deflector at the beginning of continuous operation. It was judged that it was not.

任意の表示画像パターンとしては、光量が多い白色画像を用い、観測者に認識されないように1/60秒のみ表示した。   As an arbitrary display image pattern, a white image with a large amount of light was used, and only 1/60 second was displayed so as not to be recognized by an observer.

この表示タイミングに合わせて、散乱光強度の測定を行った。この検出結果に基づき、追加パルス発生手段による強電界の印加は行わない状態で、画像表示動作を開始した。   The scattered light intensity was measured in accordance with the display timing. Based on the detection result, the image display operation was started without applying a strong electric field by the additional pulse generating means.

本実施例では3分間毎に上述したような散乱光検出動作を行った。その結果、動作開始から3分後ではMTF低下は未発生と判断され、引き続き基準パターンのみによる電界印加を行った。そして、動作開始から6分後の二回目の検知タイミングで、散乱光の増加が観測された。   In this embodiment, the scattered light detection operation as described above was performed every 3 minutes. As a result, it was determined that no MTF decrease occurred after 3 minutes from the start of the operation, and the electric field application was continued using only the reference pattern. Then, an increase in scattered light was observed at the second detection timing 6 minutes after the start of operation.

続いて、光検出器70の出力値からMTFが0.86程度まで低下していると判断された時点から追加パルス発生手段による強電界の重畳動作を1分間行った。その結果、次の検知タイミングでは、MTF値は0.90程度に回復していると判断され、引き続き基準パターンのみによる電界印加を行った。以後同様にして、連続8時間動作を行ったところ、最後までMTF低下による表示画像のボケなどは観測されなかった。   Subsequently, the superposition operation of the strong electric field by the additional pulse generating means was performed for 1 minute from the time when it was determined from the output value of the photodetector 70 that the MTF had decreased to about 0.86. As a result, at the next detection timing, it was determined that the MTF value had recovered to about 0.90, and the electric field application was continued using only the reference pattern. Thereafter, when the operation was continued for 8 hours in the same manner, no blurring of the display image due to the MTF reduction was observed until the end.

なお、本実施例では強電界を印加している期間が短いため、光偏向装置内の液晶層や電源に対する負荷が小さいという利点がある。   In this embodiment, since the period during which the strong electric field is applied is short, there is an advantage that the load on the liquid crystal layer and the power source in the optical deflection apparatus is small.

本発明を実施するための最良の一実施の形態の光偏向装置における光偏向素子を示す概略図である。It is the schematic which shows the optical deflection | deviation element in the optical deflection | deviation apparatus of one best embodiment for implementing this invention. 別の光偏向素子を示す断面図である。It is sectional drawing which shows another optical deflection | deviation element. その平面図である。FIG. 液晶層において電界方向と液晶分子の傾斜方向を示しており、(a)は図中右から左へ向かう電界が印加されている状態、(b)は図中左から右へ向かう電界が印加されている状態を示す模式図である。The electric field direction and the tilt direction of the liquid crystal molecules are shown in the liquid crystal layer. (A) shows a state in which an electric field from right to left is applied in the figure, and (b) shows an electric field in the figure from left to right in the figure. FIG. 図4における液晶層を模式的に示す斜視図であり、(a)は図4中右から左へ向かう電界が印加されている状態、(b)は図4中左から右へ向かう電界が印加されている状態を示している。FIG. 5 is a perspective view schematically showing the liquid crystal layer in FIG. 4, where (a) shows a state where an electric field is applied from right to left in FIG. 4, and (b) shows an electric field which is applied from left to right in FIG. 4. It shows the state being done. 液晶分子の配向状態を示す模式図であり、(a)は液晶層6に対して紙面奥側から手前側方向へ向かう電界が印加された場合を示し、(b)は液晶層6に対して紙面手前側から奥側方向へ向かう電界が印加された場合を示している。It is a schematic diagram which shows the orientation state of a liquid crystal molecule, (a) shows the case where the electric field which goes to a near side direction from a paper surface is applied with respect to the liquid crystal layer 6, (b) shows with respect to the liquid crystal layer 6. The case where the electric field which goes to a back | inner side direction from the paper front side is shown is shown. 光偏向素子内の液晶分子の傾斜状態を示す模式図であり(a)は電界反転前の状態を示し、(b)は光散乱状態を示し、(c)は再配向後にドメインの流動がある状態を示し、(d)はドメインの流動が収束した後の状態を示している。It is a schematic diagram which shows the inclination state of the liquid crystal molecule in a light deflection | deviation element, (a) shows the state before an electric field inversion, (b) shows a light-scattering state, (c) has the flow of a domain after re-orientation. The state is shown, and (d) shows the state after the flow of the domain converges. MTF値測定装置の一例を示す概略図である。It is the schematic which shows an example of an MTF value measuring apparatus. 従来の電界印加方法によるMTF低下現象の例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the example of the MTF fall phenomenon by the conventional electric field application method. 矩形波交流電界を示すタイミングチャートである。It is a timing chart which shows a rectangular wave alternating electric field. 印加する電界強度を飽和電界強度Ecで規格化して整理した結果を示すグラフである。It is a graph which shows the result of having normalized and arranged the applied electric field strength by saturation electric field strength Ec. 液晶分子に作用する電気的駆動力に相当する自発分極Psと電界強度Eとの積(Ps・E)と、MTF値との関係とを示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the product (Ps * E) of the spontaneous polarization Ps equivalent to the electric driving force which acts on a liquid crystal molecule, and the electric field strength E, and MTF value. 強電界印加によるスメクチック層の傾斜状態を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the inclination state of the smectic layer by a strong electric field application. 強電界印加に際しての電界波形を示すタイミングチャートである。It is a timing chart which shows the electric field waveform at the time of a strong electric field application. 本発明を実施するための最良の別の実施の形態の光偏向装置における強電界印加に際しての別の電界波形を示すタイミングチャートである。It is a timing chart which shows another electric field waveform at the time of the strong electric field application in the optical deflecting device of another best embodiment for carrying out the present invention. 本発明を実施するための最良の別の実施の形態の光偏向装置における強電界印加に際しての別の電界波形を示すタイミングチャートである。It is a timing chart which shows another electric field waveform at the time of the strong electric field application in the optical deflecting device of another best embodiment for carrying out the present invention. 本発明を実施するための最良の別の実施の形態の光偏向装置における強電界印加に際しての別の電界波形を示すタイミングチャートである。It is a timing chart which shows another electric field waveform at the time of the strong electric field application in the optical deflecting device of another best embodiment for carrying out the present invention. 本発明を実施するための最良の別の実施の形態の光偏向装置における強電界印加に際しての別の電界波形を示すタイミングチャートである。It is a timing chart which shows another electric field waveform at the time of the strong electric field application in the optical deflecting device of another best embodiment for carrying out the present invention. 本発明を実施するための最良の別の実施の形態の光偏向装置における光散乱量の測定装置を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the measuring device of the amount of light scattering in the light deflecting device of another best embodiment for implementing this invention. 光偏向装置におけるMTF低下量を直接観測することを可能とした画像表示装置を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the image display apparatus which enabled the MTF fall amount in an optical deflection | deviation apparatus to be observed directly. 本発明を実施するための最良の別の実施の形態の画像表示装置を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the image display apparatus of another best embodiment for implementing this invention. 二次元方向に光路シフトが可能な光偏向装置を示す模式図であり、(a)は分解した状態を示す斜視図、(b)は組み立てた状態を示す斜視図である。It is a schematic diagram which shows the optical deflection apparatus which can optical-path shift in a two-dimensional direction, (a) is a perspective view which shows the disassembled state, (b) is a perspective view which shows the assembled state. 二つの光偏向装置により投射光路をXとY方向の4つの位置にシフトさせるタイミングを示すタイミングチャートである。It is a timing chart which shows the timing which shifts a projection optical path to four positions of X and Y directions by two light deflection apparatuses. 通常の矩形波交流電界を印加した場合のCS1024のMTF測定結果を示すグラフである。It is a graph which shows the MTF measurement result of CS1024 when a normal rectangular wave AC electric field is applied. 光偏向装置のMTFの測定に際しての電界波形を示すタイミングチャートである。It is a timing chart which shows an electric field waveform at the time of measurement of MTF of an optical deflecting device. 光偏向装置のMTFの測定に際しての別の電界波形を示すタイミングチャートである。It is a timing chart which shows another electric field waveform at the time of measurement of MTF of an optical deflecting device. 光偏向装置のMTFの測定に際しての別の電界波形を示すタイミングチャートである。It is a timing chart which shows another electric field waveform at the time of measurement of MTF of an optical deflecting device. 光偏向装置のMTFの測定に際しての別の電界波形を示すタイミングチャートである。It is a timing chart which shows another electric field waveform at the time of measurement of MTF of an optical deflecting device. 光偏向装置のMTFの測定に際しての別の電界波形を示すタイミングチャートである。It is a timing chart which shows another electric field waveform at the time of measurement of MTF of an optical deflecting device. 光偏向装置のMTFの測定に際しての別の電界波形を示すタイミングチャートである。It is a timing chart which shows another electric field waveform at the time of measurement of MTF of an optical deflecting device. 実施例9の画像表示装置を示す模式図である。FIG. 10 is a schematic diagram illustrating an image display device according to a ninth embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

2,3 基板
6 液晶層
40 画像表示装置
41 照明手段
45 画像表示素子
46 光学装置
48 表示駆動手段
49 光偏向装置

2, 3 Substrate 6 Liquid crystal layer 40 Image display device 41 Illumination means 45 Image display element 46 Optical device 48 Display drive means 49 Optical deflection device

Claims (21)

透明な一対の基板と、
前記基板間に充填されたホメオトロピック配向をなすキラルスメクチックC相を形成可能な液晶層と、
前記液晶層に対して入射された光を偏向させる通常電界を前記液晶層に対して前記基板面の法線方向および光偏向方向に略直交する方向に印加する電界印加手段と、
前記通常電界の電界方向を切り換える電界方向切換手段と、
前記通常電界よりも電界強度の大きな強電界を前記液晶層に対して前記通常電界が印加されるタイミングに重複する任意のタイミングで印加する電界制御手段と、
を具備する光偏向装置。
A pair of transparent substrates;
A liquid crystal layer capable of forming a chiral smectic C phase having a homeotropic alignment filled between the substrates;
An electric field applying means for applying a normal electric field for deflecting light incident on the liquid crystal layer in a direction substantially perpendicular to the normal direction of the substrate surface and the light deflection direction with respect to the liquid crystal layer;
Electric field direction switching means for switching the electric field direction of the normal electric field;
An electric field control means for applying a strong electric field having a larger electric field strength than the normal electric field at any timing overlapping the timing at which the normal electric field is applied to the liquid crystal layer;
An optical deflection apparatus comprising:
前記電界印加手段は、正負各極性での電界強度の絶対値と時間幅とが等しい矩形波形状の交流電界を通常電界として印加し、
前記電界制御手段は、前記通常電界と時間幅が等しく電界強度の絶対値が異なる矩形波形状の交流電界を印加する請求項1記載の光偏向装置。
The electric field applying means applies a rectangular wave-shaped AC electric field as a normal electric field, in which the absolute value and the time width of the electric field strength in positive and negative polarities are equal,
2. The optical deflection apparatus according to claim 1, wherein the electric field control means applies a rectangular wave-shaped AC electric field having a time width equal to that of the normal electric field and different in absolute value of electric field strength.
前記電界印加手段は、正負各極性での電界強度の絶対値と時間幅とが等しい矩形波形状の交流電界を前記通常電界として印加し、
前記電界制御手段は、一度切り換えた電界方向を次に切り換えるまでの間に前記通常電界の電界強度を連続的または段階的に大きくすることで前記強電界を印加する請求項1記載の光偏向装置。
The electric field applying means applies, as the normal electric field, an alternating electric field of a rectangular wave shape in which the absolute value of the electric field strength in each polarity is positive and the time width is equal.
2. The optical deflecting device according to claim 1, wherein the electric field control means applies the strong electric field by increasing the electric field strength of the normal electric field continuously or stepwise until the electric field direction once switched is switched to the next. .
前記電界制御手段は、乱数的に発生させたタイミングで前記強電界を印加する請求項1、2または3記載の光偏向装置。   The optical deflection apparatus according to claim 1, 2 or 3, wherein the electric field control means applies the strong electric field at a timing generated randomly. 前記電界制御手段は、印加タイミング、電界方向および電界強度を調整することで、単位時間におけるベクトルの平均値が略ゼロとなるようにした前記強電界を印加する請求項1、2、3または4記載の光偏向装置。   The electric field control means applies the strong electric field so that an average value of vectors per unit time becomes substantially zero by adjusting an application timing, an electric field direction, and an electric field strength. The light deflection apparatus described. 前記電界制御手段は、一度切り換えた電界方向を次に切り換えるまでの切り換え周期に対して、電界方向を切り換えてから半周期以上通常電界が印加された後に前記強電界を印加する請求項1ないし5のいずれか一に記載の光偏向装置。   6. The electric field control means applies the strong electric field after a normal electric field is applied for a half period or more after switching the electric field direction with respect to a switching period until the electric field direction once switched is switched to the next. The light deflection apparatus according to any one of the above. 前記電界制御手段は、200V/mm以上の絶対値に設定された電界を前記強電界として印加する請求項1ないし6のいずれか一に記載の光偏向装置。   The optical deflection apparatus according to claim 1, wherein the electric field control unit applies an electric field set to an absolute value of 200 V / mm or more as the strong electric field. 前記電界制御手段は、液晶層において光学軸の傾斜角度が飽和する電界強度の絶対値である飽和電界強度Ec(V/mm)に対して5倍以上の絶対値に設定された電界を前記強電界として印加する請求項1ないし7のいずれか一に記載の光偏向装置。   The electric field control means applies an electric field set to an absolute value of 5 times or more of a saturation electric field intensity Ec (V / mm) which is an absolute value of an electric field intensity at which the tilt angle of the optical axis is saturated in the liquid crystal layer. The light deflection apparatus according to claim 1, wherein the light deflection apparatus is applied as an electric field. 前記電界制御手段は、液晶層の自発分極の絶対値をPs(nC/cm)、前記強電界の絶対値をE(V/mm)とした場合に、Ps×Eの値が10000(μN/cm)以上となるように設定された電界を前記強電界として印加する請求項1ないし8のいずれか一に記載の光偏向装置。 When the absolute value of the spontaneous polarization of the liquid crystal layer is Ps (nC / cm 2 ) and the absolute value of the strong electric field is E (V / mm), the electric field control means has a value of Ps × E of 10,000 (μN The optical deflection apparatus according to any one of claims 1 to 8, wherein an electric field set to be equal to or higher than / cm 2 is applied as the strong electric field. 前記液晶層における光散乱量またはMTF値の低下量の増減を検出する増減検出手段を具備し、
前記電界制御手段は、光散乱量またはMTF値の低下量の増加が検出された場合に前記強電界を印加する請求項1ないし9のいずれか一に記載の光偏向装置。
An increase / decrease detection means for detecting an increase / decrease in light scattering amount or MTF value decrease amount in the liquid crystal layer;
The light deflection apparatus according to claim 1, wherein the electric field control unit applies the strong electric field when an increase in light scattering amount or a decrease in MTF value is detected.
画像情報にしたがって光を制御可能な複数の画素が2次元的に配列される画像表示素子と、
前記画像表示素子を照明する照明手段と、
前記画像表示素子が表示する画像パターンを観察するための光学装置と、
画像フィールドを時間的に分割した複数のサブフィールド単位で前記画像表示素子を駆動する表示駆動手段と、
前記画像表示素子の各画素からの出射光の光路を前記サブフィールド毎に偏向する請求項1ないし10のいずれか一に記載の光偏向装置と、
を具備し、
前記光偏向装置が具備する電界印加手段は、30Hz以上100Hz以下に設定された周波数の矩形波交流電界を液晶層に対して印加する画像表示装置。
An image display element in which a plurality of pixels capable of controlling light according to image information are two-dimensionally arranged;
Illuminating means for illuminating the image display element;
An optical device for observing an image pattern displayed by the image display element;
Display driving means for driving the image display element in units of a plurality of subfields obtained by temporally dividing an image field;
The light deflecting device according to any one of claims 1 to 10, wherein an optical path of light emitted from each pixel of the image display element is deflected for each subfield;
Comprising
The electric field applying means included in the optical deflection device is an image display device that applies a rectangular wave AC electric field having a frequency set to 30 Hz or more and 100 Hz or less to the liquid crystal layer.
透明な一対の基板間に充填されたホメオトロピック配向をなすキラルスメクチックC相を形成可能な液晶層に対して、前記液晶層に対して前記基板面の法線方向および光偏向方向に略直交する方向に印加されて入射された光を偏向させる通常電界の電界方向を切り換えるようにした光偏向装置において、
前記通常電界よりも電界強度の大きな強電界を前記液晶層に対して前記通常電界が印加されるタイミングに重複する任意のタイミングで印加するようにしたことを特徴とする光偏向方法。
A liquid crystal layer capable of forming a chiral smectic C phase having a homeotropic alignment filled between a pair of transparent substrates is substantially orthogonal to the normal direction and the light deflection direction of the substrate surface with respect to the liquid crystal layer. In an optical deflecting device that switches the electric field direction of a normal electric field that deflects incident light applied in the direction,
An optical deflection method, wherein a strong electric field having a larger electric field strength than the normal electric field is applied to the liquid crystal layer at an arbitrary timing overlapping with a timing at which the normal electric field is applied.
前記通常電界の印加に際しては正負各極性での電界強度の絶対値と時間幅とが等しい矩形波形状の交流電界を通常電界として印加し、前記強電界の印加に際しては前記通常電界と時間幅が等しく電界強度の絶対値が異なる矩形波形状の交流電界を印加するようにしたことを特徴とする請求項12記載の光偏向方法。   When applying the normal electric field, a rectangular wave-shaped AC electric field having the same absolute value and time width of the electric field strength in each polarity is applied as the normal electric field, and when applying the strong electric field, the normal electric field and the time width are 13. The optical deflection method according to claim 12, wherein an AC electric field having a rectangular wave shape with the same absolute value of the electric field strength is applied. 前記通常電界の印加に際しては正負各極性での電界強度の絶対値と時間幅とが等しい矩形波形状の交流電界を印加し、前記強電界の印加に際しては一度切り換えた電界方向を次に切り換えるまでの間に前記通常電界の電界強度を連続的または段階的に大きくすることで前記強電界を印加することを特徴とする請求項12記載の光偏向方法。   When applying the normal electric field, a rectangular wave-shaped AC electric field having the same absolute value and time width of the electric field strength in each of the positive and negative polarities is applied. When applying the strong electric field, the switched electric field direction is switched to the next time. 13. The optical deflection method according to claim 12, wherein the strong electric field is applied by increasing the electric field strength of the normal electric field continuously or stepwise. 前記強電界の印加に際しては乱数的に発生させたタイミングで前記強電界を印加することを特徴とする請求項12、13または14記載の光偏向方法。   15. The optical deflection method according to claim 12, 13 or 14, wherein the strong electric field is applied at a timing generated randomly. 前記強電界の印加に際しては印加タイミング、電界方向および電界強度を調整することで、単位時間におけるベクトルの平均値が略ゼロとなるようにした強電界を印加することを特徴とする請求項12、13、14または15記載の光偏向方法。   The strong electric field is applied by applying a strong electric field such that an average value of vectors per unit time becomes substantially zero by adjusting an application timing, an electric field direction, and an electric field strength. The light deflection method according to 13, 14 or 15. 前記強電界の印加に際しては一度切り換えた電界方向を次に切り換えるまでの切り換え周期に対して、電界方向を切り換えてから半周期以上通常電界が印加された後に前記強電界を印加することを特徴とする請求項12ないし16のいずれか一に記載の光偏向方法。   When applying the strong electric field, the strong electric field is applied after a normal electric field is applied for a half period or more after switching the electric field direction with respect to a switching period until the electric field direction once switched is switched to the next. An optical deflection method according to any one of claims 12 to 16. 前記強電界の印加に際しては200V/mm以上の絶対値に設定された電界を前記強電界として印加することを特徴とする請求項12ないし17のいずれか一に記載の光偏向方法。   18. The light deflection method according to claim 12, wherein an electric field set to an absolute value of 200 V / mm or more is applied as the strong electric field when the strong electric field is applied. 前記強電界の印加に際しては液晶層において光学軸の傾斜角度が飽和する電界強度の絶対値である飽和電界強度Ec(V/mm)に対して5倍以上の絶対値に設定された電界を前記強電界として印加することを特徴とする請求項12ないし18のいずれか一に記載の光偏向方法。   When applying the strong electric field, an electric field set to an absolute value of 5 times or more with respect to the saturation electric field strength Ec (V / mm), which is the absolute value of the electric field strength at which the tilt angle of the optical axis is saturated in the liquid crystal layer, is applied. The light deflection method according to claim 12, wherein the light deflection method is applied as a strong electric field. 前記強電界の印加に際しては液晶層の自発分極の絶対値をPs(nC/cm)、前記強電界の絶対値をE(V/mm)とした場合に、Ps×Eの値が10000(μN/cm)以上となるように設定された電界を前記強電界として印加することを特徴とする請求項12ないし19のいずれか一に記載の光偏向方法。 When the strong electric field is applied, the absolute value of spontaneous polarization of the liquid crystal layer is Ps (nC / cm 2 ), and the absolute value of the strong electric field is E (V / mm), and the value of Ps × E is 10,000 ( 20. The light deflection method according to claim 12, wherein an electric field set to be equal to or higher than [mu] N / cm < 2 >) is applied as the strong electric field. 前記強電界の印加に際しては、前記液晶層における光散乱量またはMTF値の低下量の増減を検出する増減検出手段を用いて、光散乱量またはMTF値の低下量の増加が検出された場合に強電界を印加することを特徴とする請求項12ないし20のいずれか一に記載の光偏向方法。
When applying the strong electric field, when an increase / decrease detecting means for detecting an increase / decrease in the amount of light scattering or MTF value decrease in the liquid crystal layer is detected, an increase in the amount of light scattering or MTF value decrease is detected. 21. The light deflection method according to claim 12, wherein a strong electric field is applied.
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