JPH0764048A - Optial device - Google Patents
Optial deviceInfo
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- JPH0764048A JPH0764048A JP6124372A JP12437294A JPH0764048A JP H0764048 A JPH0764048 A JP H0764048A JP 6124372 A JP6124372 A JP 6124372A JP 12437294 A JP12437294 A JP 12437294A JP H0764048 A JPH0764048 A JP H0764048A
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- liquid crystal
- optical
- optical device
- phase
- wobbling
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- Granted
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- Liquid Crystal (AREA)
- Liquid Crystal Display Device Control (AREA)
Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、液晶、プラズマ、EL
(エレクトロルミネッセンス)等の如く画素が離散的な
ディスプレイや、撮像画素が離散的なCCD(電荷結合
素子)により代表される固体撮像素子に好適な光学装置
に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to liquid crystal, plasma, EL
The present invention relates to an optical device suitable for a display in which pixels are discrete such as (electroluminescence) and a solid-state imaging device represented by a CCD (charge coupled device) in which imaging pixels are discrete.
【0002】[0002]
【従来の技術】液晶、プラズマ、EL等の如くモザイク
状、ドット状等の離散的な画素配列を持った表示素子に
対して、NTSC方式等で線順次走査の画素表示を行う
際、本来アナログ信号であるべき輝度信号が粗くサンプ
リングされて水平方向の位置情報が欠落してしまう。ま
た、垂直方向の画素分解能が走査線数だけ実装できない
場合、走査線の情報を欠落するか、あるいは同一画素上
に上書きするために、輝度信号等の位置分解能(即ち、
ディスプレイの解像度)を低下させていた。2. Description of the Related Art When a line-sequential scanning pixel display is carried out by the NTSC system or the like for a display device having a discrete pixel array such as a liquid crystal, plasma, EL or the like in a mosaic pattern, a dot pattern, etc. The luminance signal, which should be a signal, is roughly sampled and the position information in the horizontal direction is lost. If the vertical pixel resolution cannot be implemented by the number of scanning lines, the positional resolution of the luminance signal or the like (that is,
Display resolution) was reduced.
【0003】例えば、NTSC方式で駆動するTFT(T
hin-Film-Transistor)−TN(Twisted Nematic)の液晶
ビューファインダーにおいて、NTSC方式では、1フ
レーム(つまり、ビューファインダーが表示する一枚の
絵)は、偶数本目の走査線と奇数本目の走査線からそれ
ぞれ成る二つのフィールドで形成され、フレーム周波数
は30Hz(つまり、フィールド周波数は60Hz)である。現
状のTFTビューファインダーは、NTSC方式の走査
線数 525本を実装できないため、奇数フィールドと偶数
フィールドを同一画素に書き込む等の方法をとってい
る。このため、垂直分解能がNTSC方式の原理よりも
低下しているのが現状である。For example, a TFT (T
In the hin-Film-Transistor) -TN (Twisted Nematic) liquid crystal viewfinder, in the NTSC system, one frame (that is, one picture displayed by the viewfinder) is an even scan line and an odd scan line. The frame frequency is 30 Hz (that is, the field frequency is 60 Hz). Since the current TFT viewfinder cannot mount 525 scanning lines of the NTSC system, the method of writing the odd field and the even field in the same pixel is adopted. For this reason, the vertical resolution is currently lower than that of the NTSC principle.
【0004】また、画素サイズが大きく、さらにブラッ
クマトリックス等の非表示画素部分のつなぎ目の存在に
より、離散的画素配列のモザイク状の画面が目立ち、画
面の質感を低下させていた。Further, due to the large pixel size and the presence of joints of non-display pixel portions such as a black matrix, a mosaic-like screen having a discrete pixel array is conspicuous, and the texture of the screen is deteriorated.
【0005】上記の現象は、CCDによる撮像において
も同様に生じる。即ち、CCDを構成している撮像画像
が離散的なために、被写体の画像情報が構成画素ピッチ
でサンプリングされてしまうため、水平及び垂直の空間
分解能を低下させていた。The above phenomenon similarly occurs in the image pickup by the CCD. That is, since the captured image forming the CCD is discrete, the image information of the subject is sampled at the constituent pixel pitch, which lowers the horizontal and vertical spatial resolution.
【0006】そこで、ウォブリング技術を採用して、絵
素ずらし素子を導入し、奇数フィールドと偶数フィール
ドの画像を空間的にずらすことにより、垂直分解能を向
上させる方法が提案されている。これは、水平方向にも
適用され、水平分解能の向上も可能である。Therefore, a method has been proposed in which the wobbling technique is adopted to introduce a pixel shifting element and spatially shift the images of the odd field and the even field to improve the vertical resolution. This is also applied in the horizontal direction, and the horizontal resolution can be improved.
【0007】しかし、これまで提案されているウォブリ
ング素子では、応答速度が遅く、ビデオレートでは駆動
できないため、実用的ではなく、また、デバイスの構成
条件も不十分であった。However, the wobbling elements that have been proposed so far have a slow response speed and cannot be driven at a video rate, which is not practical and the device configuration conditions are insufficient.
【0008】[0008]
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、離散
的画素からなるディスプレイや、離散的受光画素からな
る固体撮像素子等に対して高速のウォブリング(絵素ず
らし)を可能にし、高解像度化を効率よく達成でき、モ
ザイク状の点描画的画面等を継ぎ目のない連続的な画面
に向上させることができる光学装置を提供することにあ
る。SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to enable high-speed wobbling (pixel shifting) for a display composed of discrete pixels, a solid-state image pickup device composed of discrete light-receiving pixels, etc. It is an object of the present invention to provide an optical device capable of efficiently achieving the above-described conversion and improving a mosaic-like point-drawing screen or the like into a seamless continuous screen.
【0009】本発明の他の目的は、上記の目的に加え
て、更に高コントラスト化、高解像度化、色ムラの抑制
を可能とし、性能の良好なデバイスを低コストに提供す
ることにある。Another object of the present invention is, in addition to the above objects, to provide a device having good performance, which enables higher contrast, higher resolution, and suppression of color unevenness at low cost.
【0010】[0010]
【課題を解決するための手段】即ち、本発明は、光学的
に透明な電極と配向膜とをこの順に設けた光学的に透明
な基体の複数個が前記電極及び前記配向膜の側で互いに
所定の間隙を隔てて対向配置され、強誘電性液晶(FL
C)と反強誘電性液晶(AFLC)と電傾効果を示すス
メクチック液晶(SmA)とから選ばれた少なくとも1
種の液晶(混合液晶であってもよい。)が前記間隙内に
注入されている位相変調光学素子と;光学的に透明な複
屈折媒体と;の組み合わせからなる光学装置に係るもの
である。That is, according to the present invention, a plurality of optically transparent substrates provided with an optically transparent electrode and an alignment film in this order are provided on one side of the electrode and the other of the alignment film. Ferroelectric liquid crystal (FL) is placed facing each other with a predetermined gap.
C), antiferroelectric liquid crystal (AFLC), and smectic liquid crystal (SmA) exhibiting an electroclinic effect.
The present invention relates to an optical device including a combination of a phase modulation optical element in which a kind of liquid crystal (which may be a mixed liquid crystal) is injected into the gap; and an optically transparent birefringent medium.
【0011】本発明の光学装置によれば、上記の位相変
調光学素子により光の位相を変化させて偏光面をずら
し、更に上記の複屈折媒体によって入射光を選択的に屈
折させるので、離散的画素に対して効果的にウォブリン
グを行え、解像度を向上させ、かつ、画質も良好にする
ことができる。特に、ビデオレートでの空間分解能を向
上させ、モザイク状の点描画的画面を継目のない連続的
な画面に向上させることができる。According to the optical device of the present invention, the phase of the light is changed by the phase modulation optical element to shift the polarization plane, and the incident light is selectively refracted by the birefringent medium. Wobbling can be effectively performed on the pixels, the resolution can be improved, and the image quality can be improved. In particular, it is possible to improve the spatial resolution at the video rate and to improve the mosaic-like pointillistic screen into a seamless continuous screen.
【0012】そして、上記の位相変調光学素子に用いる
強誘電性液晶等の液晶はいずれも、電界の作用に対して
液晶ダイレクタの方向が変化し易く、応答速度が非常に
速い(例えば、立ち上がり及び立ち下がり時間ともにμ
sec オーダーであって、ツイストネマチック液晶の特に
立ち下がり時間に比べてはるかに速い)ので、ビデオレ
ートでの駆動が十分可能となる。In any of the liquid crystals such as the ferroelectric liquid crystal used for the phase modulation optical element, the direction of the liquid crystal director is easily changed by the action of the electric field, and the response speed is very fast (for example, rising and Both fall time μ
Since it is of the sec order and is much faster than the fall time of twisted nematic liquid crystals), it can be driven at a video rate.
【0013】本発明においては、高解像度化されるべき
表示素子と観察位置との間、又は被写体と撮像素子との
間の光路中に、位相変調光学素子と複屈折媒体とが順次
配置されてウォブリング素子を構成し、前記表示素子又
は前記撮像素子が一次元又は二次元にウォブリングされ
るようにすることができる。In the present invention, the phase-modulating optical element and the birefringent medium are sequentially arranged in the optical path between the display element and the observation position, which are to be increased in resolution, or between the subject and the image pickup element. A wobbling element may be configured so that the display element or the image pickup element is wobbled one-dimensionally or two-dimensionally.
【0014】また、複屈折媒体が、入射光の偏光方向に
より光軸のずれを与える水晶等の透明基板からなってい
てウォブリング方向に等価的に一軸性の異常光軸の成分
を有するように配置されるか、或いは光が透過する基板
対向面が平行でなく、見掛けの異常光軸が両平面に垂直
な平面に平行又は垂直であってよい。Further, the birefringent medium is made of a transparent substrate such as a crystal which gives a shift of the optical axis depending on the polarization direction of the incident light, and is arranged so as to have an equivalent uniaxial extraordinary optical axis component in the wobbling direction. Alternatively, the surface facing the substrate through which light is transmitted may not be parallel, and the apparent extraordinary optical axis may be parallel or perpendicular to a plane perpendicular to both planes.
【0015】本発明において、上記の位相変調光学素子
の後位及び/又は前位に、広い波長範囲で偏光面を約90
度回転させて光軸をシフトさせるための位相調整用の複
屈折媒体が更に配置されていることが望ましい。In the present invention, a polarization plane of about 90 is provided in the rear and / or front of the above phase modulation optical element in a wide wavelength range.
It is desirable that a birefringent medium for phase adjustment for rotating the optical axis to shift the optical axis is further arranged.
【0016】このように構成すれば、高解像度化におい
て偏光面を約90度回転させる光の波長範囲を広げること
ができ、高コントラスト化、高解像度化の向上、更に色
ムラの抑制を達成できる。また、ウォブリング効果が得
られる波長範囲を可視光領域全域に拡大できるために、
特に赤(R)、緑(G)、青(B)の3板から構成され
る表示素子、或いは撮像素子の高解像度化を1枚のウォ
ブリング素子で行うことができ、コストの低減をはかる
ことができる。With this structure, it is possible to widen the wavelength range of the light that rotates the polarization plane by about 90 degrees in high resolution, and to achieve high contrast, high resolution, and suppression of color unevenness. . Also, since the wavelength range in which the wobbling effect is obtained can be expanded to the entire visible light range,
In particular, a single wobbling element can be used to increase the resolution of a display element or an image pickup element composed of three plates of red (R), green (G), and blue (B), and the cost can be reduced. You can
【0017】しかも、位相調整による位相補償で、カイ
ラルスメクチック素子の位相差の偏差、即ちギャップ精
度の偏差の条件が緩和するため、歩留りが向上する。そ
して、撮像素子において、ローパスフィルタの効果を十
分に発揮できるため、高解像度かつモアレ縞や色偽信号
等を低減した画像を撮像することができる。Moreover, the phase compensation by the phase adjustment relaxes the condition of the deviation of the phase difference of the chiral smectic element, that is, the deviation of the gap accuracy, so that the yield is improved. Since the effect of the low-pass filter can be sufficiently exerted in the image pickup device, it is possible to pick up an image with high resolution and reduced moire fringes, color false signals, and the like.
【0018】この場合、位相調整用の複屈折媒体が、π
電子系を含む液晶材料からなる素子と、少なくとも透明
電極に挟まれたアクティブ液晶素子と、π電子系を含む
高分子フィルムとのうちのいずれかによって構成され、
ウォブリング時のフィールド間における使用波長範囲で
の積分量としてのクロストークを位相調整の行われない
ウォブリング素子よりも減少させるものであることが望
ましい。In this case, the birefringent medium for phase adjustment is π
An element made of a liquid crystal material containing an electronic system, an active liquid crystal element sandwiched between at least transparent electrodes, and a polymer film containing a π electron system,
It is desirable that the crosstalk as an integrated amount in the used wavelength range between fields at the time of wobbling be reduced as compared with a wobbling element in which phase adjustment is not performed.
【0019】位相調整用の複屈折媒体が、光学的に透明
で一様に配向したスメクチック液晶(カイラル液晶を含
む。)素子と、ネマチック液晶素子と、主鎖型高分子液
晶と、側鎖型高分子液晶と、芳香族ポリエステル系フィ
ルムと、ポリカーボネートフィルムと、ポリスチレン又
はスチレン系樹脂フィルムと、メタクリル系樹脂フィル
ムと、ビニル系樹脂フィルムと、セルロース系フィルム
と、ポリアミド系樹脂フィルムと、ポリフェニレン系フ
ィルムと、ポリフェニレンスルフィド系フィルムと、ポ
リスルフォン系フィルムと、非晶ポリアレートフィルム
と、ポリエーテルスルフォン系フィルムと、ポリエーテ
ルイミド系フィルムと、ポリエーテルケトン系フィルム
と、ポリアミドイミド系フィルムと、ポリイミド系フィ
ルムとのうちのいずれかによって構成されてよい。The birefringent medium for phase adjustment is an optically transparent and uniformly oriented smectic liquid crystal (including chiral liquid crystal) element, a nematic liquid crystal element, a main chain type polymer liquid crystal, and a side chain type. Polymer liquid crystal, aromatic polyester film, polycarbonate film, polystyrene or styrene resin film, methacrylic resin film, vinyl resin film, cellulose film, polyamide resin film, and polyphenylene film , A polyphenylene sulfide film, a polysulfone film, an amorphous polyarate film, a polyethersulfone film, a polyetherimide film, a polyetherketone film, a polyamideimide film, and a polyimide film Working with film It may be configured by either Re.
【0020】また、表示素子用のウォブリング素子を構
成する位相調整用のフィルムが、カイラルスメクチック
液晶からなる位相変調光学素子に直接貼り付けられてい
ないこと、撮像素子用のウォブリング素子を構成する位
相調整用のフィルム及び偏光板がカイラルスメクチック
液晶からなる位相変調光学素子に直接貼り付けられてい
ないことがよい。Further, the phase adjusting film constituting the wobbling element for the display element is not directly attached to the phase modulation optical element made of the chiral smectic liquid crystal, and the phase adjusting film constituting the wobbling element for the image pickup element. It is preferable that the film and the polarizing plate are not directly attached to the phase modulation optical element made of chiral smectic liquid crystal.
【0021】そして、広い波長範囲で偏光面を約90度回
転させ、ウォブリングのクロストークを最小にするよう
に、カイラルスメクチック液晶からなる位相変調光学素
子の位相差と位相調整用の複屈折媒体の位相差、更には
入射偏光の軸、前記位相変調光学素子の遅相軸、前記位
相調整用の複屈折媒体の遅相軸、光軸ずらしのための複
屈折媒体の異常光軸の方向をそれぞれ調節することがで
きる。The polarization plane of the birefringent medium for phase adjustment and phase adjustment of the phase modulation optical element made of chiral smectic liquid crystal is rotated so that the plane of polarization is rotated about 90 degrees in a wide wavelength range to minimize wobbling crosstalk. Phase difference, further the axis of the incident polarization, the slow axis of the phase modulation optical element, the slow axis of the birefringent medium for phase adjustment, the direction of the extraordinary optical axis of the birefringent medium for optical axis shift respectively It can be adjusted.
【0022】カイラルスメクチック液晶からなる位相変
調光学素子の配向処理方向が画素ずらし方向に平行或い
は垂直であってよく、その配向処理が、ラビング又は真
空蒸着によって行われてよい。The orientation treatment direction of the phase modulation optical element made of chiral smectic liquid crystal may be parallel or perpendicular to the pixel shift direction, and the orientation treatment may be performed by rubbing or vacuum deposition.
【0023】また、カイラルスメクチック液晶からなる
位相変調光学素子の632.8nm での位相差が 160nm〜380n
m であること、位相調整用の複屈折媒体が 160nm〜380n
m のレタデーションを示し、カイラルスメクチック液晶
からなる位相変調光学素子の632.8nmでの位相差と同じ
位相差を有すること、位相変調光学素子の液晶ダイレク
タの2つのスイッチング状態のうちのどちらかの状態の
遅相軸に対して、位相調整用の複屈折媒体の遅相軸をほ
ぼ直交させることが望ましい。Further, the phase difference at 632.8 nm of the phase modulation optical element made of chiral smectic liquid crystal is 160 nm to 380 n.
m, and the birefringent medium for phase adjustment is 160 nm to 380 n
It shows the retardation of m and has the same phase difference as the phase difference at 632.8 nm of the phase modulation optical element made of chiral smectic liquid crystal, and it has one of two switching states of the liquid crystal director of the phase modulation optical element. It is desirable that the slow axis of the birefringent medium for phase adjustment be substantially orthogonal to the slow axis.
【0024】また、高解像度化されるべき表示素子又は
撮像素子が離散的画素から構成されるツイストネマチッ
ク液晶、強誘電性液晶又は反強誘電性液晶等の液晶表示
素子、発光ダイオード等の自発光型表示素子又はCCD
等であってよい。Further, a liquid crystal display element such as a twisted nematic liquid crystal, a ferroelectric liquid crystal or an antiferroelectric liquid crystal, in which a display element or an image pickup element to be made to have a high resolution is composed of discrete pixels, and a self-luminous light emitting diode or the like Type display element or CCD
And so on.
【0025】高解像度化されるべき表示素子又は被写体
からの光が偏光していない場合、ウォブリング素子と前
記表示素子又は被写体との間の光路中に、偏光を与える
素子が配置されるのがよい。When the light from the display element or the subject to be high-resolution is not polarized, it is preferable to arrange an element for giving polarization in the optical path between the wobbling element and the display element or the subject. .
【0026】本発明で使用される液晶は、ブックシェル
フ、疑似ブックシェルフ又はシェブロン構造の液晶層構
造のカイラルスメクチック液晶であってよい。The liquid crystal used in the present invention may be a bookshelf, a pseudo bookshelf, or a chiral smectic liquid crystal having a liquid crystal layer structure of chevron structure.
【0027】この場合、カイラルスメクチック液晶のプ
レチルト角は0〜45度であるのが望ましい。また、使用
される液晶の見かけのコーン角θは26〜64度であるのが
望ましい。In this case, the pretilt angle of the chiral smectic liquid crystal is preferably 0 to 45 degrees. The apparent cone angle θ of the liquid crystal used is preferably 26 to 64 degrees.
【0028】本発明の上記位相変調光学素子に使用され
る液晶の2つのスイッチ状態における各ダイレクタ間の
2等分線が、表示素子からの光の偏光面(P1)又はそ
れに直交する線(P2)とのなす角δは、位相調整(又
は補償)を行わない場合にはδ=22.5±10度であること
が望ましい。または、位相調整(又は補償)を行った位
相変調光学素子において液晶の2つのスイッチ状態にお
ける位相補償後の各スイッチ状態のうち、絶対値の大き
な複屈折の遅相軸とP1又はP2との間の2等分線が、
表示素子からの光の偏光面(P1)又はそれに直交する
線(P2)とのなす角δ1は、δ1=22.5±10度の範囲
であることが望ましい。The bisector between the directors in the two switch states of the liquid crystal used in the phase modulation optical element of the present invention is the plane of polarization of the light from the display element (P1) or the line orthogonal thereto (P2). It is desirable that the angle δ formed with) is δ = 22.5 ± 10 degrees when phase adjustment (or compensation) is not performed. Alternatively, between the slow axis of the birefringence having a large absolute value and P1 or P2 among the switch states after the phase compensation in the two switch states of the liquid crystal in the phase modulation (or compensation) phase modulation optical element. The bisector of
The angle δ1 of the light from the display element with the plane of polarization (P1) or the line (P2) orthogonal thereto is preferably in the range of δ1 = 22.5 ± 10 degrees.
【0029】そして、高解像度化されるべき表示素子と
しての液晶ディスプレイ又は撮像素子が、赤、緑及び青
のトリオ画素を1絵素とする単板である場合、 632.8nm
の光源を用いて測定した位相差が 130nm〜370nm の範囲
にあるのがよい。When the liquid crystal display or the image pickup device as a display device to be made high resolution is a single plate having red, green and blue trio pixels as one picture element, 632.8 nm
It is recommended that the phase difference measured using the above light source is in the range of 130 nm to 370 nm.
【0030】また、高解像度化されるべき表示素子とし
ての液晶ディスプレイ又は撮像素子が3板の場合、組み
合わせる各フィルタの透過率特性の波長範囲の上限をλ
Maxとし、下限をλMin とすると、許容できる位相差は
λMax /2〜λMin /2の範囲にあり、光源として赤、
緑、青の蛍光体の発光を用いる場合には、それぞれの有
効位相差範囲は中心波長をλC としたときに(λC −10
0)/2〜(λC +100)/2の範囲にある(但し、上記の
各位相差の単位はnmである。)のがよい。Further, when the liquid crystal display or the image pickup device as the display device for which the resolution is to be increased is three plates, the upper limit of the wavelength range of the transmittance characteristic of each filter to be combined is λ.
If Max and the lower limit are λ Min , the allowable phase difference is in the range of λ Max / 2 to λ Min / 2, red as the light source,
Green, in the case of using the light emission of the blue phosphor, when each of the effective phase difference range in which the center wavelength and λ C (λ C -10
It is preferable that it is in the range of 0) / 2 to (λ C +100) / 2 (however, the unit of each phase difference is nm).
【0031】撮像素子を組み合わせるときには、撮像波
長が赤外光を含む(波長 700〜1200nm)場合、632.8nm
の光源を用いて測定した位相差が 350nm〜600nm の範囲
であるのがよい。When an image pickup device is combined, 632.8 nm when the image pickup wavelength includes infrared light (wavelength 700 to 1200 nm)
It is recommended that the phase difference measured using this light source is in the range of 350 nm to 600 nm.
【0032】位相変調光学素子は、矩形波駆動、パルス
駆動等の双極性の印加電圧を用いて駆動されることがで
きる。The phase modulation optical element can be driven by using a bipolar applied voltage such as rectangular wave driving or pulse driving.
【0033】この場合、ウォブリング時に、駆動電圧の
立ち上がりと立ち下がりの各応答時間がフィールド時間
の1/3以下であり、かつ、立ち上がり時間と立ち下が
り時間との比が互いに2倍を超えないことが望ましい。In this case, at the time of wobbling, the response time of the rise and fall of the drive voltage is 1/3 or less of the field time, and the ratio of the rise time and the fall time does not exceed twice each other. Is desirable.
【0034】ウォブリング方向の長さ成分に対して、絵
素口径(モノクロ画面或いは3板の時は画素アパーチ
ャ、単板では赤、緑、青の画素トリオを1つとする。)
をLA、絵素ピッチをLP とするとき、絵素ずらし量L
は、 Min(LP −LA 、LA /2) ≦ L ≦ Max(LA 、
LP −LA /2) (但し、Min(x、y)、Max(x、y)はそれぞ
れ、x、yの内の小さい値、大きい値を与える関数とす
る。)とするのがよい。With respect to the length component in the wobbling direction, the pixel aperture (pixel aperture for a monochrome screen or three plates, and one pixel trio for red, green, and blue for a single plate).
Is L A and the pixel pitch is L P , the pixel shift amount L
Is, Min (L P -L A, L A / 2) ≦ L ≦ Max (L A,
L P -L A / 2) (where, Min (x, y), Max (x, y) , respectively, x, smaller value among the y, a function that gives a higher value.) Good to the .
【0035】また、水平走査線数Nの表示素子と、この
表示素子の画面垂直方向にN分割〜1分割(好ましくは
N分割〜3分割、更にはN/2分割又は(N+1)/2
分割以下、3分割以上がよい。)した駆動電極を有する
位相変調光学素子とが組み合わされているのがよい。Further, a display element having the number of horizontal scanning lines N and N divisions to 1 divisions (preferably N divisions to 3 divisions, and further N / 2 divisions or (N + 1) / 2) in the vertical direction of the screen of this display element.
Less than or equal to division and more than or equal to 3 is preferable. It is preferable that the phase modulation optical element having the above-mentioned drive electrode is combined.
【0036】この場合、分割電極間の距離が液晶セルギ
ャップよりも長い(更には、ブラックマトリックス部の
如き非表示部位よりは短い)のがよい。In this case, the distance between the divided electrodes is preferably longer than the liquid crystal cell gap (further, shorter than the non-display portion such as the black matrix portion).
【0037】ウォブリング時には、検出したビデオ垂直
同期信号を基準とし、表示素子の駆動と位相変調光学素
子の駆動とを同期させ、1フィールドの時間を必要電極
数分割し、位相変調光学素子の各チャンネルでシーケン
シャルにフィールド内での時間遅れを与え、駆動するこ
とができる。At the time of wobbling, the drive of the display element and the drive of the phase modulation optical element are synchronized with the detected video vertical synchronization signal as a reference, and the time for one field is divided by the required number of electrodes, and each channel of the phase modulation optical element is divided. It is possible to drive by sequentially giving a time delay in the field.
【0038】また、同期信号を基準とし、撮像素子の駆
動と位相変調光学素子の駆動とを同期させ、各フィール
ド内で撮像し、データを転送して1フレームを形成する
ことができる。Further, with the synchronization signal as a reference, the driving of the image pickup device and the driving of the phase modulation optical device are synchronized, images are taken in each field, and data can be transferred to form one frame.
【0039】本発明の光学装置では、光軸をずらすため
の複屈折媒体と位相変調光学素子とが光学用接着剤で貼
り合わせられたり、或いは、複屈折媒体としての水晶板
に透明電極及び配向膜を設け、液晶素子と一体化するこ
とができる。In the optical device of the present invention, the birefringent medium for shifting the optical axis and the phase-modulating optical element are bonded together by an optical adhesive, or the crystal plate as the birefringent medium is provided with a transparent electrode and an orientation. A film can be provided and integrated with the liquid crystal element.
【0040】また、直視型、反射型又は投射型ディスプ
レイ装置として構成されたり、可視光の波長範囲で使用
されることが可能である。Further, it can be constructed as a direct-viewing type, a reflection type or a projection type display device, or can be used in the wavelength range of visible light.
【0041】また、ウォブリング素子を固体撮像素子と
組み合わせ、可視光或いは赤外光撮像装置として構成さ
れることができる。Further, a wobbling element may be combined with a solid-state image pickup element to form a visible light or infrared light image pickup device.
【0042】また、ウォブリング素子と光学ローパスフ
ィルタと固体撮像素子とが組み合わされることができ、
この場合、ウォブリング素子と光学ローパスフィルタと
の間の光路中に、4分の1波長板が配置されるのがよ
い。Further, the wobbling element, the optical low-pass filter and the solid-state image sensor can be combined,
In this case, it is preferable that the quarter-wave plate is arranged in the optical path between the wobbling element and the optical low-pass filter.
【0043】[0043]
【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。EXAMPLES Examples of the present invention will be described below.
【0044】図1及び図2は、本発明によるウォブリン
グ素子を組み込んだ光学装置の一例を概略的に示すもの
である。FIGS. 1 and 2 schematically show an example of an optical device incorporating the wobbling element according to the present invention.
【0045】この例は、本発明を液晶光学表示装置1に
適用したものであって、同一光路中に光の進行方向に沿
って順次配置された液晶表示素子(LCD)2と、位相
変調光学素子としての強誘電性液晶素子(FLC)3
と、水晶板等の透明基板からなる複屈折媒体4との組み
合わせによって構成されている。ここで、理解容易のた
めに、各構成素子は、液晶表示素子LCDの1つの構成
表示画素5に対応した区画についてそれぞれ示されてい
る(以下、同様)。In this example, the present invention is applied to a liquid crystal optical display device 1, in which a liquid crystal display element (LCD) 2 sequentially arranged in the same optical path along a light traveling direction and a phase modulation optical device. Ferroelectric liquid crystal element (FLC) 3 as an element
And a birefringent medium 4 made of a transparent substrate such as a crystal plate. Here, for ease of understanding, each constituent element is shown for a section corresponding to one constituent display pixel 5 of the liquid crystal display element LCD (hereinafter the same).
【0046】上記のLCD2の画素5は全体としてモザ
イク状等の離散的な画素配列からなっており、また、使
用される液晶はTN(ツイストネマチック)、STN
(超ツイストネマチック)、SH(スーパーホメオトロ
ピック)、更にはFLC等からなっている。このLCD
2は、図示省略したが、公知の如くにパネル自身に偏光
板を有し、出力光6は直線偏光を有している。The pixels 5 of the LCD 2 are composed of a discrete pixel array such as a mosaic as a whole, and the liquid crystal used is TN (twisted nematic) or STN.
(Super twist nematic), SH (super homeotropic), FLC, etc. This LCD
Although not shown, reference numeral 2 has a polarizing plate on the panel itself as is well known, and the output light 6 has a linearly polarized light.
【0047】そして、この直線偏光6に対し、上記のF
LC3と複屈折媒体4とで構成されるウォブリング素子
(絵素ずらし素子)7によって平行方向又は垂直方向に
絵素ずらしが行われる。For the linearly polarized light 6, the above F
The wobbling element (picture element shifting element) 7 composed of the LC 3 and the birefringent medium 4 shifts the picture element in the parallel direction or the vertical direction.
【0048】このためには、FLC素子3の一つの異常
光軸8を表示画素5の偏光面9と平行あるいは垂直とな
るように配置し、更に、等価的に一軸性の光学軸(一軸
的な光学異方性)を有する透明基板4の異常光軸10のX
−Y面(入射側)への射影成分を偏光面9に対し、平行
(Y方向)あるいは垂直(X方向)に配置している。For this purpose, one extraordinary optical axis 8 of the FLC element 3 is arranged so as to be parallel or perpendicular to the polarization plane 9 of the display pixel 5, and the equivalent uniaxial optical axis (uniaxial X of the extraordinary optical axis 10 of the transparent substrate 4 having various optical anisotropy)
The projection component on the −Y plane (incident side) is arranged in parallel (Y direction) or perpendicular (X direction) with respect to the polarization plane 9.
【0049】FLC素子3に用いる液晶は、ビデオレー
トで高速スイッチング可能なものであって、カイラルス
メクチック液晶等が挙げられ、また、複屈折媒体4には
水晶板等が使用可能である。但し、後述するように、F
LCに代えて反強誘電性液晶(AFLC)や、電傾効果
を示すスメクチック液晶(例えばスメクチックA)も有
効であり、また、水晶板以外の複屈折素子も勿論使用可
能である。The liquid crystal used in the FLC element 3 is capable of high-speed switching at a video rate, and examples thereof include chiral smectic liquid crystal, and the birefringent medium 4 can be a crystal plate or the like. However, as described later, F
Instead of LC, antiferroelectric liquid crystal (AFLC) or smectic liquid crystal exhibiting an electroclinic effect (for example, smectic A) is also effective, and, of course, a birefringent element other than a quartz plate can be used.
【0050】次に、この表示装置1におけるウォブリン
グ動作を概略的に説明する。Next, the wobbling operation of the display device 1 will be schematically described.
【0051】まず、図1のように、強誘電性液晶素子3
のスイッチ状態が状態1の場合、表示素子2側から照射
される光6の偏光面9と強誘電性液晶素子3の異常光軸
8が平行のため、透過光11は偏光面を維持したまま複屈
折を有する水晶板4に照射される。水晶板4では、入射
偏光面内に水晶の異常光軸10を含むため、Y軸方向に偏
光している光は水晶板4の異常光軸10の傾いている方向
へ屈折し、再び空気層へ12として出るとき光軸と平行に
なり、入射光の光軸とのずれがY方向に生じる。First, as shown in FIG. 1, the ferroelectric liquid crystal element 3
When the switch state of 1 is the state 1, since the polarization plane 9 of the light 6 emitted from the display element 2 side and the extraordinary optical axis 8 of the ferroelectric liquid crystal element 3 are parallel, the transmitted light 11 maintains the polarization plane. The crystal plate 4 having birefringence is irradiated. Since the crystal plate 4 includes the extraordinary optical axis 10 of the crystal in the plane of incident polarization, the light polarized in the Y-axis direction is refracted in the direction in which the extraordinary optical axis 10 of the crystal plate 4 is tilted, and the air layer is again formed. When it goes out to 12, it becomes parallel to the optical axis, and a deviation from the optical axis of the incident light occurs in the Y direction.
【0052】一方、図2のように、強誘電性液晶素子3
のスイッチ状態が状態2の場合、偏光面9と異常光軸8
が約45度の角をなしているため、透過光11は異常光軸の
向きに回転し、直線偏光(Y軸方向)→楕円偏光→円偏
光→楕円偏光→直線偏光(X軸方向)と強誘電性液晶素
子3内を変化し、偏光面は初期状態から90度回転し、水
晶板4に照射される。水晶板4では、入射偏光面内に水
晶の異常光軸10を含まないため、光11は屈折しないでそ
のままの光軸を維持し、再び空気層へ出射光12として出
る。On the other hand, as shown in FIG. 2, the ferroelectric liquid crystal element 3
When the switch state of is the state 2, the polarization plane 9 and the extraordinary optical axis 8
Since the light has an angle of about 45 degrees, the transmitted light 11 rotates in the direction of the extraordinary optical axis and becomes linearly polarized light (Y-axis direction) → elliptically polarized light → circularly polarized light → elliptically polarized light → linearly polarized light (X-axis direction). The polarization plane is changed by 90 degrees from the initial state by changing the inside of the ferroelectric liquid crystal element 3, and the crystal plate 4 is irradiated with the polarized plane. In the crystal plate 4, since the extraordinary optical axis 10 of the crystal is not included in the plane of incident polarization, the light 11 is not refracted but maintains the optical axis as it is, and again exits to the air layer as outgoing light 12.
【0053】このように、FLC3のスイッチ状態、即
ち、状態1と状態2での水晶板4による屈折の有無で光
軸をずらし、この光軸のずれを絵素ずらしの動作原理と
して用いることができる。As described above, the optical axis is shifted depending on the presence or absence of refraction by the quartz plate 4 in the switch state of the FLC 3, that is, in the state 1 and the state 2, and the shift of the optical axis can be used as the operation principle of the pixel shift. it can.
【0054】ここで、FLC3における上記スイッチ状
態を決める液晶のコーン角について説明する。強誘電性
液晶(反強誘電性液晶でも同様)では、電界印加による
液晶ダイレクタのスイッチング挙動としては、「液晶辞
典」(培風館発行)のP150に記載されている南部−ゴ
ールドストーンモードに従って液晶分子が仮想的なコー
ン上を動く。さらに、電傾効果を有するスメクチックA
液晶(同液晶辞典のP145)では、同液晶辞典のP119 に
記載されているソフトモードを利用した場合でも、コー
ン角に類似した各液晶組成物に固有のコーン角を有して
いる。Here, the cone angle of the liquid crystal that determines the switch state in the FLC 3 will be described. In the ferroelectric liquid crystal (the same applies to the anti-ferroelectric liquid crystal), the switching behavior of the liquid crystal director due to the application of the electric field is that liquid crystal molecules follow the South-Goldstone mode described in P150 of "Liquid Crystal Dictionary" (published by Baifukan) Move on a virtual cone. Furthermore, smectic A having an electroclinic effect
The liquid crystal (P145 of the same liquid crystal dictionary) has a cone angle unique to each liquid crystal composition similar to the cone angle even when the soft mode described in P119 of the same liquid crystal dictionary is used.
【0055】即ち、図3に示すようなITO(インジウ
ムにスズをドープしたIndium tin oxide) からなる透明
電極13−14間に挟まれた液晶15のコーンモデルを考え
る。コーンの開き角をコーン角θrと呼び、このコーン
角の透明電極の付いたガラス基板への投影を見かけのコ
ーン角θと呼ぶ。光学的にはこの見かけのコーン角θに
ついて考えれば良い。このコーン角は、以下に示すよう
に温度依存性を示すために、有効なウォブリング効果を
得るために例えば25℃でコーン角45度を得ていても、そ
の環境温度により低温側ではコーン角が大きく、高温側
ではコーン角が小さいという現象がある。That is, consider a cone model of the liquid crystal 15 sandwiched between the transparent electrodes 13-14 made of ITO (Indium tin oxide in which indium is doped with tin) as shown in FIG. The opening angle of the cone is called the cone angle θr, and the projection of this cone angle on the glass substrate with the transparent electrode is called the apparent cone angle θ. Optically, the apparent cone angle θ may be considered. Since this cone angle shows temperature dependence as shown below, in order to obtain an effective wobbling effect, for example, even if a cone angle of 45 degrees is obtained at 25 ° C., the cone angle is low on the low temperature side due to the environmental temperature. There is a phenomenon that the cone angle is large and the cone angle is small on the high temperature side.
【0056】例えば、下記の表1及び図4に示すよう
に、チッソ石油化学社製のFLC液晶CS−1014を
用いたSiO斜方蒸着配向膜付きの反平行セルでは、25
℃近傍では見かけのコーン角は約45度であるが、0℃で
は約51.6度と大きく、55℃では7度にまで低下してい
る。また、下記の表2及び図5に示すように、メルク社
製のFLC液晶ZLI−3774を用いた同様のセルで
は、25℃で見かけのコーン角は約45度であるが、低温側
では−10℃で54.8度と大きくなる。For example, as shown in Table 1 below and FIG. 4, in an antiparallel cell with a SiO obliquely vapor-deposited alignment film using FLC liquid crystal CS-1014 manufactured by Chisso Petrochemical Co., Ltd.
The apparent cone angle is about 45 degrees near ℃, but it is as large as about 51.6 degrees at 0 ℃, and drops to 7 degrees at 55 ℃. Further, as shown in Table 2 and FIG. 5 below, in a similar cell using the FLC liquid crystal ZLI-3774 manufactured by Merck, the apparent cone angle at 25 ° C. is about 45 degrees, but at the low temperature side − It increases to 54.8 degrees at 10 ℃.
【0057】 [0057]
【0058】 [0058]
【0059】このように、見かけのコーン角θ、即ちス
イッチング前後での液晶の異常光軸8のなす角が45度か
らずれると、上記した如き理想的な90度の偏光面の回転
は達成できず、種々の問題が生ずる。As described above, when the apparent cone angle θ, that is, the angle formed by the extraordinary optical axis 8 of the liquid crystal before and after switching deviates from 45 degrees, the ideal rotation of the polarization plane of 90 degrees as described above can be achieved. However, various problems occur.
【0060】更に、コーン角の効果を検討するため、25
℃でコーン角の大きな液晶としてチッソ石油化学社製の
CS−2003(コーン角60度)、CS−2002(コ
ーン角64度)、CS−2004(コーン角88度)が使用
可能である。これらはいずれも、Iso−N* −SmC
* −Crystを示す組成物である。そして、コーン角65〜
80度の組成物は、CS−2002(コーン角64度)とC
S−2004(コーン角88度)をブレンドすることによ
り調製する。Further, in order to examine the effect of the cone angle, 25
CS-2003 (cone angle 60 degrees), CS-2002 (cone angle 64 degrees), and CS-2004 (cone angle 88 degrees) manufactured by Chisso Petrochemical Co., Ltd. can be used as liquid crystals having a large cone angle at ° C. These are all Iso-N * -SmC.
* -A composition showing Cryst. And cone angle 65 ~
80 degree composition is CS-2002 (cone angle 64 degree) and C
Prepared by blending S-2004 (88 degree cone angle).
【0061】なお、コーン角の測定は、2つのスイッチ
状態における液晶ダイレクタのなす角を測定するもので
あり、具体的には、偏光子が直交した偏光顕微鏡下で液
晶セルを観察し、消光位(回転して暗くなる位置)での
ステージの回転角から求めた。The cone angle is measured by measuring the angle formed by the liquid crystal directors in the two switch states. Specifically, the extinction position is observed by observing the liquid crystal cell under a polarizing microscope in which the polarizers are orthogonal to each other. It was calculated from the rotation angle of the stage at (the position where it rotates and becomes dark).
【0062】そこで、本発明者は鋭意努力の結果、次に
述べる光軸の組み合わせが有効であることを見出した。Therefore, as a result of earnest efforts, the present inventor has found that the following combination of optical axes is effective.
【0063】素子環境温度のために見かけのコーン角が
45度から外れる(例えば45+γ度:ここでγは45>γ>
−45)場合、ウォブリング動作において、スイッチ状態
の片方の状態での液晶ダイレクタの光軸を理想的に表示
素子側偏光面に平行あるいは直交して合わせると、この
スイッチ状態では透過光の偏光面は変化しない。この場
合には、偏光面が回転していないため、例えば図1のよ
うに、水晶板4の異常光軸10の方向に 100%の光が屈折
し、光軸からのずれを与える。この時、Z軸上の成分は
ほとんどない。The apparent cone angle due to the element environmental temperature is
Deviates from 45 degrees (eg 45 + γ degrees: where γ is 45>γ>
-45), in the wobbling operation, if the optical axis of the liquid crystal director in one of the switch states is ideally aligned parallel to or orthogonal to the polarization plane of the display element side, the polarization plane of the transmitted light in this switch state is It does not change. In this case, since the plane of polarization is not rotated, 100% of the light is refracted in the direction of the extraordinary optical axis 10 of the crystal plate 4 as shown in FIG. At this time, there is almost no component on the Z axis.
【0064】そして、もう一方のスイッチ状態では45+
γ度となるために、γが正の場合は透過光の偏光面は90
度以上の回転をし、γが負の場合は偏光面は90度まで回
転しない。偏光面が完全に90度回転した時には、図2に
示したようにZ軸上の成分がほぼ 100%となるが、図6
に示したように、偏光面の回転が90度からγの角度ずれ
る場合、偏光成分としてY軸方向の成分も増加してくる
ので、Z軸上以外に、Y方向にずれた成分が含まれるよ
うになる。従って、この場合には、本来高解像度化する
べき画素ずらしの効果が減ぜられてしまう。And 45+ in the other switch state.
Since it is γ degrees, when γ is positive, the polarization plane of the transmitted light is 90 °.
If it rotates by more than 90 degrees and γ is negative, the plane of polarization does not rotate by 90 degrees. When the plane of polarization is completely rotated by 90 degrees, the component on the Z axis becomes almost 100% as shown in Fig. 2.
As shown in, when the rotation of the polarization plane is deviated from the angle of 90 degrees by γ, the component in the Y-axis direction also increases as the polarization component, so that the component shifted in the Y-direction is included in addition to the component on the Z-axis. Like Therefore, in this case, the effect of shifting the pixels, which should have a high resolution, is reduced.
【0065】特に、高解像度化の効果を減ずる原因とし
ては、画素ずらし時の漏れ成分によるものであることが
わかった。In particular, it has been found that the cause of reducing the effect of increasing the resolution is due to the leakage component at the time of pixel shifting.
【0066】ここで、図6で示した液晶のコーン角につ
いて更に説明する。液晶のコーン角が45度でない場合、
図7に示すように、奇数フィールド、偶数フィールド間
での光の漏れ(即ち、クロストーク)が生じる。この結
果、例えば奇数フィールドが白、偶数フィールドが黒の
場合、完全にウォブリングが行われれば、十分なコント
ラストで縞が観察されるが、漏れ成分が存在すると白が
暗くなり、黒が明るくなり、コントラストが低下する。
例えば、本来の表示素子のコントラストが 100:1あれ
ば、フィールド間のクロストークが10%あると、 100%
白レベルは90.1%となり、0%白レベル(黒レベル)は
10.9%となり、90.1:10.9=8.27:1となり、コントラ
ストがかなり低下してしまう。Here, the cone angle of the liquid crystal shown in FIG. 6 will be further described. If the LCD cone angle is not 45 degrees,
As shown in FIG. 7, light leakage (that is, crosstalk) occurs between the odd field and the even field. As a result, for example, when the odd field is white and the even field is black, fringes are observed with sufficient contrast if wobbling is completely performed, but if there is a leakage component, white becomes dark and black becomes bright, The contrast decreases.
For example, if the original display element has a contrast of 100: 1, and crosstalk between fields is 10%, 100%
The white level is 90.1%, and the 0% white level (black level) is
It becomes 10.9% and becomes 90.1: 10.9 = 8.27: 1, and the contrast is considerably lowered.
【0067】即ち、ディスプレイとして実用に耐えるに
はコントラスト8:1以上は必要なため、フィールド間
のクロストークを約10%以下に抑えることが重要となる
(コントラストが保証されてのみ、高解像度化の効果が
確認されるのである)。That is, since a contrast of 8: 1 or more is required for practical use as a display, it is important to suppress crosstalk between fields to about 10% or less (only when the contrast is guaranteed, high resolution is required). The effect of is confirmed).
【0068】そこで、このクロストーク量を評価するた
めの光学系を図8に示す。この光学システムは、偏光顕
微鏡(ニコン社製のOPTIPHOTO−POL)70、
可視分光光度計(大塚電子株式会社100)71、パーソ
ナルコンピュータとモニタ72から構成される。An optical system for evaluating this crosstalk amount is shown in FIG. This optical system includes a polarization microscope (OPTIPHOTO-POL manufactured by Nikon Corporation) 70,
It consists of a visible spectrophotometer (Otsuka Electronics Co., Ltd. 100) 71, a personal computer and a monitor 72.
【0069】ハロゲン光源73から出た光は偏光子74/F
LC素子7/検光子75を通り、石英ファイバー76を経由
して可視分光器71により分光され、そのスペクトルを得
ることができる。ここで、偏光子74と検光子75は平行に
設置してあり、FLC7により偏光面の回転を受けない
場合は、偏光子74を透過した光は 100%検光子75を透過
し、分光器71に導入される。しかし、FLC分子ダイレ
クタのY軸からのずれをζとし、ζがゼロでない場合、
偏光子74からの光は偏光面の回転を受ける。ζ=45度
で、さらにギャップを調整すると、偏光面を丁度90度回
転できるようになる。その結果、検光子75で透過せず、
透過率0%となる。The light emitted from the halogen light source 73 is a polarizer 74 / F.
The spectrum can be obtained by passing the light through the LC element 7 / analyzer 75, the quartz fiber 76 and the visible spectroscope 71. Here, the polarizer 74 and the analyzer 75 are installed in parallel, and when the polarization plane is not rotated by the FLC 7, 100% of the light that has passed through the polarizer 74 passes through the analyzer 75 and the spectroscope 71 Will be introduced to. However, if the deviation of the FLC molecular director from the Y axis is ζ and ζ is not zero,
The light from the polarizer 74 undergoes rotation of the plane of polarization. If ζ = 45 degrees and the gap is further adjusted, the polarization plane can be rotated by 90 degrees. As a result, it does not pass through the analyzer 75,
The transmittance becomes 0%.
【0070】ここで、この液晶ダイレクタをコーン角の
変化に対応させて回転させたときの、偏光面の回転特性
を評価した。即ち、透過率が0%であれば、十分なウォ
ブリングが行え、透過率が例えば10%であれば、入射光
のうちの10%が反対側のフィールド成分に漏れることに
なるわけである。そこで、実際の実験結果を以下に示
す。Here, the rotation characteristics of the plane of polarization when the liquid crystal director was rotated corresponding to the change in the cone angle were evaluated. That is, when the transmittance is 0%, sufficient wobbling can be performed, and when the transmittance is 10%, 10% of the incident light leaks to the field component on the opposite side. Therefore, the actual experimental results are shown below.
【0071】図9、図10はζを変えたときのスペクトル
変化を示している。さらに、最小透過率の波長に対し
て、ζを変えたときの透過率変化を最大透過率を 100%
としてプロットすると図11(A)又は(B)のようにな
る。FIGS. 9 and 10 show changes in the spectrum when ζ is changed. Furthermore, for the wavelength of the minimum transmittance, change the transmittance when ζ is changed to the maximum transmittance of 100%.
When plotted as, it becomes like FIG. 11 (A) or (B).
【0072】ここで、0度以下は0度で鏡像関係を、あ
るいは45度以上は45度で鏡像関係にある。コントラスト
8以上を確保するためには(即ち、透過率が10%以下、
或いは90%以上)、ζが約±10度以下、36度〜54度であ
ることが必要となる。Here, 0 degrees or less is a mirror image relationship at 0 degrees, and 45 degrees or more is a mirror image relationship at 45 degrees. To secure a contrast of 8 or more (that is, the transmittance is 10% or less,
Or 90% or more), ζ needs to be about ± 10 degrees or less, 36 degrees to 54 degrees.
【0073】理論的には、偏光子と検光子が平行な時の
透過率は、 I/IO =sin2(2ζ)・cos2(πΔn・d/λ) で表される。ここで、λは波長、Δnは複屈折率、dは
セルギャップである。位相の項πΔn・d/λ=πとし
て透過光強度を計算し、プロットすると、ほぼ実測値に
対応するが、実測値の方が制約条件が緩くなっているの
がわかる(図11(B)参照)。Theoretically, the transmittance when the polarizer and the analyzer are parallel is expressed by I / I O = sin 2 (2ζ) · cos 2 (πΔn · d / λ). Here, λ is the wavelength, Δn is the birefringence, and d is the cell gap. When the transmitted light intensity is calculated with the phase term πΔn · d / λ = π and plotted, it almost corresponds to the actually measured value, but it can be seen that the actually measured value has a looser constraint condition (FIG. 11 (B)). reference).
【0074】さらに、上記の方法でコントラスト40以上
とするには透過率 1.5%以下であることが必要となり、
そのためにはζが約±5度以下、41度〜49度であること
が必要となる。即ち、これを見かけのコーン角で換算す
ると、ウォブリングで高解像度化が可能な範囲はθが26
〜64度、さらに好ましくは36〜54度が必要であることが
判った。これは、図12に示す他の象限でも同様であるこ
とは明らかである。Further, in order to obtain a contrast of 40 or more by the above method, it is necessary that the transmittance is 1.5% or less,
For that purpose, ζ needs to be about ± 5 degrees or less, 41 degrees to 49 degrees. In other words, converting this by the apparent cone angle, θ is 26 in the range where high resolution can be achieved by wobbling.
It has been found that ~ 64 degrees, more preferably 36-54 degrees are required. It is clear that this is also the case in the other quadrants shown in FIG.
【0075】そこで、図13に示すように、この画素ずら
し時の解像度の低下(非対称性)を改善するために、上
記2つのスイッチ状態のなす角の2等分線16が、表示素
子からの光の偏光面(Y方向)あるいは偏光面に対して
直交した線(X方向)に対してなす角δが、理想的には
22.5度の角度をなしていれば良いことがわかった。Therefore, as shown in FIG. 13, in order to improve the reduction in resolution (asymmetry) when the pixel is shifted, the bisector 16 of the angle formed by the above two switch states is separated from the display element. Ideally, the angle δ formed with respect to the plane of polarization of light (Y direction) or the line orthogonal to the plane of polarization (X direction) is
It turns out that it is good if the angle is 22.5 degrees.
【0076】このように、液晶ダイレクタ8の向きを配
置することにより、図14、図15に示されるように、両方
のスイッチ状態でクロストークを生じるようになるが、
各スイッチ状態でのクロストークは小さく、かつ、その
和は片側だけクロストークが生じる場合よりも平均化さ
れて少なくなるため、高解像度化の効果を減ずることは
ないことがわかった。By arranging the liquid crystal directors 8 in this way, crosstalk occurs in both switch states as shown in FIGS. 14 and 15.
It was found that the crosstalk in each switch state is small, and the sum is averaged and smaller than in the case where crosstalk occurs on only one side, so the effect of higher resolution is not diminished.
【0077】上記と同様の考え方でδ軸の範囲を考える
と、見かけのコーン角θが26度あるいは64度の場合はδ
=22.5度のみとなるが、見かけのコーン角θが45度の
時、δの範囲はδ=22.5±10度が良く、更に好ましくは
δ=22.5±5度が必要であることを示している。Considering the range of the δ axis in the same way as above, when the apparent cone angle θ is 26 degrees or 64 degrees, δ
= 22.5 degrees only, but when the apparent cone angle θ is 45 degrees, the range of δ should be δ = 22.5 ± 10 degrees, more preferably δ = 22.5 ± 5 degrees. .
【0078】ここで、コーン角θの範囲、さらには、2
スイッチ状態の2等分線が表示素子からの光の偏光面或
いはそれに直交する線とのなす角δは、以下のウォブリ
ングの実験結果から明確となった。Here, the range of the cone angle θ, and further, 2
The angle δ formed by the bisector in the switch state with the plane of polarization of the light from the display element or the line orthogonal thereto was clarified from the following wobbling experimental results.
【0079】即ち、片側の軸固定の検討では、θ=26〜
64度の範囲で、ウォブリング効果により高解像度化すべ
き元の液晶表示素子の 240TV本から 370TV本以上へと高
解像度化できた。さらに、θ=36〜54度の範囲で、色付
きの少ない高解像度化ができた。そして、θ=36〜54度
の範囲でδ軸の位置を検討した結果、δ=22.5±10度
で、色付きがほとんどなく、 370本以上へと高解像度化
できることがわかった。さらに、θ=36〜54度、δ=2
2.5±5度の範囲で、フィールド間のクロストークが少
なくなり、フィールド間のコントラスト比が高まるた
め、さらに 390本以上へと高解像度化することが目視に
より確認された。That is, in the study of fixing the shaft on one side, θ = 26 to
In the range of 64 degrees, we were able to increase the resolution from 240 TV lines of the original liquid crystal display element, which should have been increased by the wobbling effect, to 370 TV lines or more. Furthermore, in the range of θ = 36 to 54 degrees, high resolution with little coloring was achieved. As a result of investigating the position of the δ axis in the range of θ = 36 to 54 degrees, it was found that at δ = 22.5 ± 10 degrees, there was almost no coloring and the resolution could be increased to 370 or more. Furthermore, θ = 36-54 degrees, δ = 2
It was visually confirmed that in the range of 2.5 ± 5 degrees, the crosstalk between fields is reduced and the contrast ratio between fields is increased, so that the resolution is further increased to 390 or more.
【0080】なお、ここでの解像度評価は、NTSCの
解像度評価用パターン(ビデオシグナルパターンジェネ
レータ:ソニー社製MTSG−1000)からの信号を
ビデオ入力し、白黒のラインの解像性を観測により判別
した(以下、同様)。The resolution evaluation here is performed by inputting a video signal from an NTSC resolution evaluation pattern (video signal pattern generator: Sony's MTSG-1000) and observing the resolution of black and white lines. (Hereinafter the same).
【0081】次に、位相差については、液晶自体がその
複屈折量に波長依存性を有するので、全波長域にわたっ
てのマッチングは難しい。高解像度化する液晶ディスプ
レイがRGBトリオ画素(1絵素を形成)(但し、白黒
の場合は1画素=1絵素)の単板である場合について検
討した。ここで用いたRGBフィルタは図16に示すよう
に、それぞれ透過の主波長が650nm(R)、550nm(G)、450n
m(B)に存在している。ここで、人間の目の解像度に対す
る視感度を考慮すると、その感度比はR(赤):G
(緑):B(青)=3:6:1であるので、これらの主
波長に感度の重み付けを行った加重平均波長に対しての
半波長の位相差を与えれば良い。Next, regarding the phase difference, since the liquid crystal itself has wavelength dependency in its birefringence amount, it is difficult to perform matching over the entire wavelength range. The case where the liquid crystal display for increasing the resolution is a single plate of RGB trio pixels (one pixel is formed) (however, in the case of black and white, one pixel = 1 pixel) was examined. The RGB filters used here have main wavelengths of 650 nm (R), 550 nm (G), and 450 n, respectively, as shown in FIG.
It exists in m (B). Here, considering the visual sensitivity to the resolution of the human eye, the sensitivity ratio is R (red): G
Since (green): B (blue) = 3: 6: 1, it is sufficient to give a half-wavelength phase difference to the weighted average wavelength obtained by weighting the sensitivity of these main wavelengths.
【0082】すなわち、最適位相差=450nm × 0.1+55
0nm × 0.6+650nm × 0.3=570nmとなり、従って半波
長 285nmに調整すれば良い。半波長の位相のずれは、後
述するように偏光面を有効に回転させる上で重要であ
る。That is, the optimum phase difference = 450 nm × 0.1 + 55
It becomes 0 nm × 0.6 + 650 nm × 0.3 = 570 nm, so the half wavelength should be adjusted to 285 nm. The phase shift of the half wavelength is important for effectively rotating the plane of polarization as described later.
【0083】実際に、種々の位相差を有する強誘電性液
晶素子を用いて画素ずらしを検討した結果を下記の表3
に示す。これによれば、632.8nm の光源(He−Neレ
ーザー光)を用いて測定した位相差 130nm〜370nm の範
囲で、高解像度化の効果が認められた。この高解像度化
したセルの中でも、 137nm以下の位相差と 350nmを超え
る位相差では、画面の色付きが大きく、使用に耐え難く
なった。従って、RGBがモザイク状に散在している単
板のパネルの高解像度化の際には、632.8nm の光源(H
e−Neレーザー光)を用いて測定した位相差が 140nm
〜350nm の範囲が更に好ましい。Table 3 below shows the results of actually examining the pixel shift using ferroelectric liquid crystal elements having various phase differences.
Shown in. According to this, the effect of high resolution was recognized in the range of the phase difference of 130 nm to 370 nm measured using the 632.8 nm light source (He-Ne laser light). Among these high-resolution cells, with a phase difference of 137 nm or less and a phase difference of more than 350 nm, the screen was heavily colored, making it difficult to use. Therefore, when increasing the resolution of a single plate panel in which RGB are scattered in a mosaic pattern, a 632.8 nm light source (H
Phase difference measured using e-Ne laser light) is 140 nm
The range of to 350 nm is more preferable.
【0084】 [0084]
【0085】 [0085]
【0086】さらに、高解像度化する液晶ディスプレイ
が3板の投射型ディスプレイの場合、R、G、Bの各カ
ラーフィルタ特性の各々に対して位相差を設定すれば良
い。この場合、各フィルタの透過率特性の波長範囲の上
限をλMax とし、下限をλMin とすると、許容できる位
相差はλMax /2〜λMin /2の範囲が好ましい。Further, when the liquid crystal display for high resolution is a three-panel projection type display, a phase difference may be set for each of the R, G, B color filter characteristics. In this case, when the upper limit of the wavelength range of the transmittance characteristic of each filter is λ Max and the lower limit is λ Min , the allowable phase difference is preferably in the range of λ Max / 2 to λ Min / 2.
【0087】光源としてR、G、B螢光体の発光を用い
る場合には、R、G、Bは輝線スペクトルとなるため、
この条件では非常に狭くなってしまう。通常、R、G、
Bフィルタでは各フィルタの波長範囲がクロスオーバー
しており、中心波長λC に対して±100nm の幅を持って
いる。従って、ここでは、その波長範囲として各光源の
中心波長に対して±100nm の幅が有効である。すなわ
ち、その有効位相差範囲は、中心波長をλC としたと
き、(λC −100)/2〜(λC +100)/2の範囲(それ
ぞれの単位はnm)が好ましい。When the light emission of the R, G, B phosphors is used as the light source, R, G, B have emission line spectra.
Under this condition, it becomes very narrow. Usually R, G,
In the B filter, the wavelength range of each filter crosses over and has a width of ± 100 nm with respect to the center wavelength λ C. Therefore, here, a range of ± 100 nm is effective as the wavelength range with respect to the center wavelength of each light source. That is, the effective phase difference range is preferably in the range of (λ C −100) / 2 to (λ C +100) / 2 (each unit is nm) when the center wavelength is λ C.
【0088】次に、本発明に基づく液晶光学装置を構成
する各素子の具体的な組み合わせ例のスイッチ状態を図
17に示す。ここで組み合わせる液晶表示素子2として
は、アクティブマトリックスTN液晶、STN液晶表示
素子、強誘電性液晶表示素子、反強誘電性液晶表示素
子、SH表示素子等、その種類を問わない。ここではそ
の一例として、TN液晶との組み合わせ例を示す。Next, a switch state of a concrete combination example of each element constituting the liquid crystal optical device according to the present invention is shown.
Shown in 17. The liquid crystal display element 2 to be combined here may be of any type, such as an active matrix TN liquid crystal, an STN liquid crystal display element, a ferroelectric liquid crystal display element, an antiferroelectric liquid crystal display element, or an SH display element. Here, as an example thereof, a combination example with a TN liquid crystal will be shown.
【0089】図18に示すノーマリーホワイトのTN液晶
表示素子の場合、TN液晶に電界が印加されない状態で
光源からの光が透過するものである。ここでは、バック
ライト17−偏光板18−TN液晶2−偏光板19の組み合わ
せ、或いは、反射板−偏光板18−TN液晶2−偏光板19
の組み合わせが従来と同様のTN液晶表示素子を示す。
そして、TN液晶素子2、強誘電性液晶素子3にはそれ
ぞれ、透明電極がその両面に配置してあるのは言うまで
もない。In the normally white TN liquid crystal display device shown in FIG. 18, the light from the light source is transmitted without applying an electric field to the TN liquid crystal. Here, a combination of the backlight 17-polarizing plate 18-TN liquid crystal 2-polarizing plate 19 or reflection plate-polarizing plate 18-TN liquid crystal 2-polarizing plate 19 is used.
Shows the same TN liquid crystal display element as the conventional one.
Needless to say, the TN liquid crystal element 2 and the ferroelectric liquid crystal element 3 are provided with transparent electrodes on both sides thereof.
【0090】この場合、電界強度が増大するにつれてT
N液晶2のねじれが解除され、徐々に偏光板を通して光
がもれ、階調表示が実現されるが、いずれの透過光も強
誘電性液晶素子3の前で偏光板19により同一の直線偏光
になるため、上述した動作原理に従って絵素ずらしを行
うことができる。In this case, as the electric field strength increases, T
The twist of the N liquid crystal 2 is released, and light is gradually leaked through the polarizing plate to realize gradation display, but any transmitted light is polarized by the polarizing plate 19 in front of the ferroelectric liquid crystal element 3 and has the same linear polarization. Therefore, the pixel shifting can be performed according to the above-described operation principle.
【0091】図19に示すノーマリーブラックのTN液晶
表示素子の場合、TN液晶に電界が印加された状態で光
が透過するモードであり、電界強度が減少するにつれて
TN液晶2のねじれが徐々に復帰し、徐々に暗くなり、
階調表示が実現されるが、いずれの透過光も強誘電性液
晶素子3の前で偏光板19により同一の直線偏光になるた
め、上述した動作原理に従って絵素ずらしを行うことが
できる。In the normally black TN liquid crystal display element shown in FIG. 19, light is transmitted in a state where an electric field is applied to the TN liquid crystal, and the twist of the TN liquid crystal 2 gradually increases as the electric field strength decreases. It returns, it gets darker gradually,
Although gradation display is realized, since any transmitted light becomes the same linearly polarized light by the polarizing plate 19 in front of the ferroelectric liquid crystal element 3, the pixel shifting can be performed according to the above-described operation principle.
【0092】このように、どのようなタイプの液晶表示
素子でも、表示素子から出てくる光がほぼ直線偏光であ
れば、本発明を適用できることが明確である。As described above, it is clear that the present invention can be applied to any type of liquid crystal display element as long as the light emitted from the display element is substantially linearly polarized light.
【0093】上述した例は、偏光を有する表示素子につ
いてのものであるが、本発明は無偏光の表示素子にも勿
論適用できる。Although the above-mentioned example relates to a display element having polarized light, the present invention can of course be applied to a non-polarized display element.
【0094】図20に示すように、表示画素5からの光の
偏光度が小さい場合、偏光にするために、表示素子2と
絵素ずらし素子7を結ぶ光路中に偏光板19を挿入すれば
良い。光学的配置条件は上述の液晶表示素子の場合と同
様である。As shown in FIG. 20, when the polarization degree of the light from the display pixel 5 is small, a polarizing plate 19 may be inserted in the optical path connecting the display element 2 and the pixel shifting element 7 in order to make the light polarized. good. The optical arrangement conditions are the same as in the case of the liquid crystal display element described above.
【0095】ここで使用可能な無偏光ディスプレイ2と
しては、プラズマディスプレイ、LEDディスプレイ等
の自発光型表示素子がある。The non-polarizing display 2 that can be used here is a self-luminous display element such as a plasma display or an LED display.
【0096】上述した如く、本発明に基いて、ビデオレ
ートで駆動可能なカイラルスメクチック液晶をはじめと
した位相変調素子(強誘電性液晶、反強誘電性液晶、あ
るいは電傾効果を有するスメクチックA液晶)3を用い
たウォブリング素子7を離散的な画素から構成される液
晶、プラズマ、LED等のディスプレイと観測者の網膜
とを結ぶ光路中に配置し、ウォブリング(絵素ずらし)
を行うことができるが、ここで、位相変調素子3として
は下記の〔1〕、複屈折媒体としては下記の〔2〕が挙
げられる。As described above, based on the present invention, a phase modulation element such as a chiral smectic liquid crystal that can be driven at a video rate (ferroelectric liquid crystal, antiferroelectric liquid crystal, or smectic A liquid crystal having an electroclinic effect). ) 3 is used to arrange the wobbling element 7 in the optical path connecting the display such as liquid crystal, plasma, LED, etc., which is composed of discrete pixels, and the retina of the observer, and wobbling (pixel shifting).
The following [1] can be used as the phase modulation element 3 and the following [2] can be used as the birefringent medium.
【0097】〔1〕ビデオレートで駆動可能な強誘電性
液晶、反強誘電性液晶あるいは電傾効果を有するスメク
チックA液晶のスイッチ状態において、少なくとも2つ
の状態が存在し、そのうち少なくとも2つの状態の異常
光軸が26〜64度の角をなすカイラルスメクチック液晶素
子で偏光面を回転できるように光学配置した素子。 〔2〕入射された光の偏光方向により光軸のずれを与え
る透明基板であり、具体的には(a)ウォブリング方向
に等価的に一軸性の異常光軸の成分を有するように配置
したもの(b)光が透過する基板対向面が平行でない基
板であり、見かけの異常光軸が両平面に垂直な平面に平
行あるいは垂直である素子。[1] At least two states exist in the switch state of the ferroelectric liquid crystal, the antiferroelectric liquid crystal or the smectic A liquid crystal having the electroclinic effect, which can be driven at the video rate, and at least two of them are present. A chiral smectic liquid crystal device with an extraordinary optical axis forming an angle of 26 to 64 degrees, which is optically arranged so that the plane of polarization can be rotated. [2] A transparent substrate that shifts the optical axis depending on the polarization direction of incident light, and specifically, (a) is arranged so as to have an equivalent uniaxial extraordinary optical axis component in the wobbling direction. (B) An element in which the substrate-opposing surface through which light is transmitted is not parallel, and the apparent extraordinary optical axis is parallel or perpendicular to a plane perpendicular to both planes.
【0098】次に、素子3の構成要素(セル)の具体的
な作製方法及び動作特性について記述する。Next, a specific manufacturing method and operating characteristics of the constituent elements (cells) of the element 3 will be described.
【0099】〔1〕強誘電性液晶スイッチング素子 セルの構成は図21に示す通りである。即ち、透明ガラス
基板20、21上に透明電極(例えば 100Ω/□のITO)
13、14を設け、さらにその上に、液晶配向膜としてSi
Oの斜方蒸着膜22、23を形成した。SiO斜方蒸着膜の
形成方法は、真空蒸着装置内に、SiO蒸着源から鉛直
上に基板を配し、鉛直の線と基板法線のなす角を85度と
して設置した。SiOを基板温度 170℃で真空蒸着後、
300℃、1時間の焼成を行った。[1] Ferroelectric Liquid Crystal Switching Element The cell structure is as shown in FIG. That is, a transparent electrode (eg, 100 Ω / □ ITO) on the transparent glass substrates 20 and 21.
13 and 14 are provided, and on top of that, Si is used as a liquid crystal alignment film.
The oblique vapor deposition films 22 and 23 of O were formed. In the method of forming the SiO oblique deposition film, the substrate was placed vertically above the SiO deposition source in the vacuum deposition apparatus, and the angle between the vertical line and the substrate normal was set to 85 degrees. After vacuum deposition of SiO at a substrate temperature of 170 ° C,
Firing was performed at 300 ° C. for 1 hour.
【0100】このようにして作製した配向膜付きの基板
を、その配向処理方向が対向面で反平行となるように組
み、そのスペーサとして、目的ギャップ長に応じたガラ
スビーズ(真糸球:直径 0.8〜3.0 μm(触媒化成
製))24を用いた。スペーサは、透明基板の大きさによ
り、小さい面積の場合は周囲を接着するシール材(UV
硬化型の接着材(フォトレック:セキスイ化学(株)
製))25中に例えば 0.3wt%程度分散させることによ
り、基板間のギャップを制御した。基板面積が大きい場
合には、上記真糸球を基板上に平均密度で 100個/mm2
散布したのち、ギャップをとり、セルの周囲に液晶の注
入孔を確保して上記シール材でセル周囲を接着した。The substrate with the alignment film thus produced was assembled so that the alignment treatment directions were anti-parallel on the opposite surfaces, and the glass beads (true thread: diameter) corresponding to the target gap length were used as the spacers. 0.8 to 3.0 μm (manufactured by Catalysis Kasei) 24 was used. Depending on the size of the transparent substrate, the spacer has a sealing material (UV
Curable adhesive (Photorec: Sekisui Chemical Co., Ltd.)
(Manufactured) 25), the gap between the substrates was controlled by, for example, dispersing about 0.3 wt%. If the substrate area is large, 100 pieces of the true glomeruli at an average density on the substrate / mm 2
After spraying, a gap was formed, a liquid crystal injection hole was secured around the cell, and the cell periphery was bonded with the above sealing material.
【0101】その後、強誘電性液晶(例えばチッソ
(株)製のCS−1014)を等方相温度あるいはカイ
ラルネマチック相温度の流動性を示す状態で減圧下で注
入した。液晶注入後、徐冷し、注入孔周囲のガラス基板
上の液晶を除去したのち、エポキシ系の接着剤で封止
し、強誘電性液晶素子を作製した。用いる強誘電性液晶
はチッソ(株)製、メルク(株)製、BDH社製、ある
いは例えば下記の強誘電性液晶化合物又はこれらを含む
非カイラル液晶からなる組成物でも可能であるが、その
制限はなく、また、その相系列の制限も必要とせず、必
要なのは使用温度範囲でカイラルスメクチック液晶相を
とることである。After that, a ferroelectric liquid crystal (for example, CS-1014 manufactured by Chisso Corporation) was injected under reduced pressure in a state showing fluidity at an isotropic phase temperature or a chiral nematic phase temperature. After injecting the liquid crystal, the liquid crystal was gradually cooled to remove the liquid crystal on the glass substrate around the injection hole and then sealed with an epoxy adhesive to manufacture a ferroelectric liquid crystal element. The ferroelectric liquid crystal used may be Chisso Co., Merck Co., BDH, or a composition comprising the following ferroelectric liquid crystal compound or a non-chiral liquid crystal containing them, but the limitation is not limited thereto. In addition, the phase sequence is not limited, and what is necessary is to take a chiral smectic liquid crystal phase in the operating temperature range.
【0102】ここで用いたカイラルスメクチック液晶素
子の液晶層構造は、配向処理方向の組み合せにより、反
平行でブックシェルフ構造、平行でシェブロン構造ある
いは疑似ブックシェルフ構造を有していることがX線構
造解析により明確となった。The liquid crystal layer structure of the chiral smectic liquid crystal element used here has an X-ray structure that has a bookshelf structure in antiparallel, a chevron structure in parallel, or a pseudo bookshelf structure, depending on the combination of the alignment treatment directions. Clarified by analysis.
【0103】[0103]
【化1】 [Chemical 1]
【0104】[0104]
【化2】 [Chemical 2]
【0105】[0105]
【化3】 [Chemical 3]
【0106】[0106]
【化4】 [Chemical 4]
【0107】[0107]
【化5】 [Chemical 5]
【0108】更に、カイラルスメクチック液晶以外で
も、スイッチングスピードが高速で有れば、例えば、下
記の反強誘電性液晶(AFLC)や電傾効果を示すスメ
クチックA相でも適用可能である。Further, other than the chiral smectic liquid crystal, if the switching speed is high, for example, the following antiferroelectric liquid crystal (AFLC) or smectic A phase exhibiting the electroclinic effect can be applied.
【0109】<反強誘電性液晶>反強誘電性液晶は、C
handani らにより1988年に見出されたものであって、次
の3点を特徴としている。 (1)反強誘電状態と2つの強誘電状態の3安定状態間
のスイッチングを利用する。 (2)明確なしきい値特性を示し、マルチプレクス駆動
した時のコントラストを高くとれる。 (3)プラスとマイナスのヒステリシスを交互に使い、
内部分極の発生が抑えられるため、焼き付き現象が起こ
りにくい。<Anti-ferroelectric liquid crystal> The anti-ferroelectric liquid crystal is C
It was discovered by handani et al. in 1988 and is characterized by the following three points. (1) Utilizes switching between an antiferroelectric state and two stable states of three stable states. (2) A clear threshold value characteristic is exhibited, and a high contrast when driven by multiplex can be obtained. (3) Use positive and negative hysteresis alternately,
Since the occurrence of internal polarization is suppressed, the image sticking phenomenon is unlikely to occur.
【0110】この反強誘電性液晶材料の特徴としては、
強誘電性液晶と異なり、カイラル液晶がその組成物のほ
とんどであるということ(自発分極が大きく、強誘電性
液晶のほぼ10倍)、不斉炭素に関する置換基はCH
3 基、CF3 基、C2 H5 基をもつ化合物は容易に反強
誘電性を示し、コア構造が拡張する。例えば、チッソ社
製のCS−4000がある。The characteristics of this antiferroelectric liquid crystal material are:
Unlike ferroelectric liquid crystals, chiral liquid crystals are the majority of the composition (spontaneous polarization is large, almost 10 times that of ferroelectric liquid crystals), and the substituent for the asymmetric carbon is CH.
3 group, CF 3 group, compounds having C 2 H 5 group is readily indicates the antiferroelectric, the core structure is expanded. For example, there is CS-4000 manufactured by Chisso Corporation.
【0111】<電傾効果を示すスメクチック液晶>電傾
効果とは、カイラル分子によって構成されるスメクチッ
クA相において、温度を一定としたときに電場によって
配向ベクトルの傾き角が誘起される現象である。スメク
チックA相において、配向ベクトルはスメクチック層の
法線方向を向き、長軸回りに自由回転しているが、層に
沿った電場を印加することによって自由回転が阻害さ
れ、電場方向の分極Pが誘起される。<Smectic liquid crystal exhibiting electroclinic effect> The electroclinic effect is a phenomenon in which the tilt angle of the orientation vector is induced by an electric field in the smectic A phase composed of chiral molecules when the temperature is constant. . In the smectic A phase, the orientation vector points in the normal direction of the smectic layer and rotates freely around the major axis. However, application of an electric field along the layer inhibits the free rotation, and the polarization P in the electric field direction is Induced.
【0112】分極Pと傾き角θの線形結合をP=kθと
仮定すれば、 P=(ε⊥* −ε⊥0)εO Ε 従って、θ=(ε⊥* −ε⊥0)εO Ε/k のように、印加電場Eに比例した傾き角が生じる。ここ
で、ε⊥* とε⊥0は光学活性物質のラセミ体の誘電
率、εO は真空の誘電率である。このことから、カイラ
ル液晶のラセミ体のそれぞれの誘電率の差が大きいほ
ど、大きな電傾効果を現す。Assuming that the linear combination of the polarization P and the tilt angle θ is P = kθ, P = (ε⊥ * −ε⊥0) ε O Ε Therefore, θ = (ε⊥ * −ε⊥0) ε O A tilt angle proportional to the applied electric field E occurs, such as Ε / k. Here, ε⊥ * and ε⊥0 are the permittivity of the racemate of the optically active substance, and ε O is the permittivity of vacuum. From this, the larger the difference in the dielectric constants of the racemic chiral liquid crystals, the greater the electroclinic effect.
【0113】複屈折率による位相差の調節:FLC素子
に用いた強誘電性液晶の複屈折率、相転移温度を下記の
表4に示す。Adjustment of retardation by birefringence: The birefringence and phase transition temperature of the ferroelectric liquid crystal used in the FLC element are shown in Table 4 below.
【0114】 [0114]
【0115】上述したウォブリング動作にとって、液晶
の偏光面を90度回転させるためには位相を 180度ずらせ
ば良い。複屈折率(ne −no )、セルギャップdと位
相差δの間には以下の関係がある。 δ=2πd(ne −no )/λIn the above wobbling operation, in order to rotate the polarization plane of the liquid crystal by 90 degrees, the phase may be shifted by 180 degrees. Birefringence (n e -n o), the following relationship exists between the cell gap d and the phase difference [delta]. δ = 2πd (n e −n o ) / λ
【0116】ここで、δ=πとすればよい。このために
は、セルギャップdを d=λ/2(ne −no ) とすれば良いことになる。しかし実際には、液晶分子の
基板とのなす角α(プレチルト角)は0度でないため
に、ne は小さくなり、ギャップ長dをさらに長くとら
なければならない。Here, it is sufficient to set δ = π. For this purpose, the cell gap d should be set to d = λ / 2 (n e −n o ). However, in reality, since the angle α (pretilt angle) formed by the liquid crystal molecules with the substrate is not 0 degree, n e becomes small and the gap length d must be made longer.
【0117】ここで、常光no は入射角に依存せず、液
晶分子短軸方向の屈折率n⊥に等しい。即ち、no =n
⊥である。Here, the ordinary ray no is independent of the incident angle and is equal to the refractive index n⊥ in the short axis direction of the liquid crystal molecule. In other words, n o = n
It is ⊥.
【0118】具体的にはne はプレチルト角αの関数で
あり、Specifically, n e is a function of the pretilt angle α,
【数1】 [Equation 1]
【0119】dは次のようにプレチルト角αに依存す
る。 d=λ/2〔ne (α)−no 〕D depends on the pretilt angle α as follows. d = λ / 2 [n e (α) -n o]
【0120】即ち、配向膜の種類によりαを求め、上記
関係式をもとに最適ギャップdを計算できる。従って、
配向膜はSiO等の様な無機系配向膜、あるいはポリイ
ミド、ポリアミド、ポリビニルアルコール(PVA)な
どの有機系配向膜の種類を問わず使用できる。That is, α can be obtained from the type of the alignment film, and the optimum gap d can be calculated based on the above relational expression. Therefore,
The alignment film can be used regardless of the type of inorganic alignment film such as SiO or organic alignment film such as polyimide, polyamide, polyvinyl alcohol (PVA).
【0121】さらに、プレチルト角αが90度では、上記
式によりギャップ長dは無限大となってしまうため、0
〜89度のプレチルト角が必要である。但し、プレチルト
角を45度を超えて制御するのは難しいため、実用的には
0〜45度のプレチルト角が好ましい。Further, when the pretilt angle α is 90 degrees, the gap length d becomes infinite according to the above equation, so
A pretilt angle of ~ 89 degrees is required. However, since it is difficult to control the pretilt angle beyond 45 degrees, a pretilt angle of 0 to 45 degrees is practically preferable.
【0122】下記の表5では、無機配向膜(SiO斜方
蒸着膜)での電気光学特性の一例を示す。位相差δ(R
etardation)の測定は、オーク社の自動複屈折計を用
い、位相差の値がλ/4を越えるために、He−Ne
〔632.8nm 〕と半導体レーザ光源〔780nm 〕の2波長を
用いて測定した。Table 5 below shows an example of the electro-optical characteristics of an inorganic alignment film (SiO oblique vapor deposition film). Phase difference δ (R
Etardation) was measured using an automatic birefringence meter manufactured by Oak Co., Ltd., and the value of the phase difference exceeded λ / 4.
It was measured by using two wavelengths of [632.8 nm] and a semiconductor laser light source [780 nm].
【0123】 [0123]
【0124】いずれのFLCも、使用光学波長の約半分
の位相差を示しており、入射光の偏光面を約90度回転で
きるスペックを有していることがわかる。It is understood that each of the FLCs shows a phase difference of about half of the used optical wavelength, and has a specification capable of rotating the polarization plane of incident light by about 90 degrees.
【0125】さらに、このSiO斜方蒸着セルにおいて
セルギャップを調整することにより、種々の位相差を有
するウォブリングセルを作製した。測定波長 632.8nmで
の結果を下記の表6に示す。これらのデータをプロット
すると、図22のようにほぼ直線関係になり、ギャップ制
御により位相差が任意に設定できることがわかる。これ
らのセルは上述した位相差の範囲の検討に使用した。Further, by adjusting the cell gap in this SiO oblique deposition cell, wobbling cells having various phase differences were produced. The results at the measurement wavelength of 632.8 nm are shown in Table 6 below. When these data are plotted, it can be seen that there is an almost linear relationship as shown in FIG. 22, and the phase difference can be set arbitrarily by gap control. These cells were used for the examination of the range of phase difference described above.
【0126】 [0126]
【0127】 [0127]
【0128】これらの強誘電性液晶素子の駆動法は、従
来の一般的なFLCの駆動法を適用できる。図23に、1
フレーム、2フィールドの駆動波形の1例を示す。As a driving method for these ferroelectric liquid crystal elements, a conventional general FLC driving method can be applied. In Figure 23, 1
An example of drive waveforms of a frame and two fields is shown.
【0129】図23(A)は、リセットパルス付きのパル
ス駆動であり、書込み直前にリセットパルスを加えてフ
ィールド内での電気的中性条件を保つ方法であり、液晶
に長時間の直流成分が印加されにくい。FLCの他、A
FLCにも使用できる。FIG. 23 (A) shows a pulse drive with a reset pulse, which is a method of maintaining a neutral electrical condition in the field by adding a reset pulse immediately before writing. Hard to be applied. A in addition to FLC
It can also be used for FLC.
【0130】図23(B)は、リセットパルス無しのパル
ス駆動であり、1フレーム内での電気的中性条件を保つ
方法である。FLCの他、AFLCにも使用できる。FIG. 23B shows pulse driving without a reset pulse, which is a method of maintaining an electrically neutral condition within one frame. It can be used for AFLC as well as FLC.
【0131】図23(C)は、方形波駆動であり、1フレ
ームで電気的中性条件を保つ方法であって、パルス駆動
に比べDC電圧が印加されている時間が長いが、素子の
絶縁性が高い場合には信頼性の高い駆動法である。FL
Cの他、AFLC、電傾効果型スメクチックAにも使用
できる。FIG. 23 (C) shows a method of maintaining an electrical neutral condition in one frame in the case of square wave driving, in which the DC voltage is applied for a longer time than in pulse driving, but the element isolation If it is highly reliable, it is a highly reliable driving method. FL
In addition to C, it can be used for AFLC and electroclinic smectic A.
【0132】FLCの高速応答性:上記の駆動波形によ
るスイッチング特性を上記の表5に示した。立ち上がり
(10−90%T)及び立ち下がり(90−10%T)とも、い
ずれもμsec オーダーの高速応答を示しており、1フィ
ールド内での十分な応答を保証し、ビデオレートでの有
効な絵素ずらし効果が初めて達成される。Fast response of FLC: The switching characteristics according to the above drive waveforms are shown in Table 5 above. Both the rising edge (10-90% T) and the falling edge (90-10% T) show a high-speed response on the order of μsec, which guarantees a sufficient response within one field and is effective at the video rate. The picture shifting effect is achieved for the first time.
【0133】特に、ウォブリング(絵素ずらし)では、
立ち上がりと立ち下がりの応答時間がフィールド時間の
1/3以下で、かつ、立ち上がり時間と立ち下がり時間
との比が互いに2倍を越えないものが好ましい。Especially in wobbling (picture element shifting),
It is preferable that the response time of rising and falling is 1/3 or less of the field time, and the ratio of rising time and falling time does not exceed twice each other.
【0134】この点、ネマチック液晶を用いた場合は、
高速のものでも電界印加時の立ち上がり時間は比較的短
いが、オフ時の立ち下がり時間は長いために、フィール
ド内でのスイッチングが十分でなく、有効な絵素ずらし
効果が得られない。ツイストネマチックの絵素ずらし素
子では、透過率変化0〜90%での立ち上がり+立ち下が
り時間は最小で15msec 程度(室温)であり、NTSC
の2:1線飛越走査方式(1フィールド当たり1/60秒
(16.7ms))でもかなり実現が困難であり、さらにフ
レーム数が同じで4:1線飛越走査方式を適用すれば、
1フィールド当たり1/120 秒(8.3ms)であり、全く
追従できなくなる。この点、強誘電性液晶素子を用いた
絵素ずらし法は、そのスイッチング時間がTN液晶より
も短いため、有効であることがわかる。ちなみに、強誘
電性液晶素子の立ち上がり+立ち下がり時間はμsec オ
ーダーから、最も遅いものでも数ms以下である。In this respect, when a nematic liquid crystal is used,
Even at high speed, the rise time when an electric field is applied is relatively short, but the fall time when off is long, so switching in the field is not sufficient, and an effective pixel shifting effect cannot be obtained. The twisted nematic pixel shift element has a minimum rise / fall time of about 15 msec (room temperature) when the transmittance change is 0 to 90%.
2: 1 line interlace scanning method (1/60 second per field (16.7 ms)) is quite difficult to realize, and if the 4: 1 line interlaced scanning method is applied with the same number of frames,
It is 1/120 seconds (8.3 ms) per field, and it becomes impossible to follow at all. In this respect, the pixel shifting method using the ferroelectric liquid crystal element is effective because its switching time is shorter than that of the TN liquid crystal. By the way, the rise and fall times of the ferroelectric liquid crystal element are in the order of μsec, and even the slowest one is several ms or less.
【0135】下記の表7には、各種液晶の応答時間を比
較して示すが、本発明に使用可能な液晶の応答速度は著
しく早い。 Table 7 below shows the response times of various liquid crystals for comparison, and the response speed of the liquid crystals usable in the present invention is extremely fast.
【0136】〔2〕入射された光の偏光方向により光軸
のずれを与える複屈折性透明基板 (a)等価的に一軸性の異常光軸10が図1のようにZ軸
と同一面上に存在し、かつ、軸に対して平行でない素
子。[2] Birefringent transparent substrate that shifts the optical axis depending on the polarization direction of incident light (a) Equivalently uniaxial extraordinary optical axis 10 is on the same plane as the Z axis as shown in FIG. An element that is present at and is not parallel to the axis.
【0137】例えば水晶板での光学軸のずれLを下記の
式により計算する。図24のように、複屈折透明媒体4の
異常光軸10がウォブリング光学系の光軸となす角をβと
し、水晶板4の厚みをdとする。ここで、水晶板4の常
光の屈折率no と異常光の屈折率ne は、ne =1.5533
6 、no =1.54425 である。ここでは、 0.7インチ、1
0.3万画素のアクティブマトリックスTN液晶ディスプ
レイを垂直方向に高解像度化するために、L=24.5μm
のずれを与える値としてβ=45度、d=4.17mmとした。For example, the deviation L of the optical axis of the quartz plate is calculated by the following formula. As shown in FIG. 24, the angle formed by the extraordinary optical axis 10 of the birefringent transparent medium 4 and the optical axis of the wobbling optical system is β, and the thickness of the crystal plate 4 is d. Here, the refractive index n o of the ordinary light and the refractive index n e of extraordinary light of the quartz plate 4 are n e = 1.5533
6, n o = 1.54425. Here, 0.7 inches, 1
L = 24.5 μm to increase the resolution in the vertical direction of an active matrix TN liquid crystal display with 0.3 million pixels
As values giving the deviation of β = 45 degrees, d = 4.17 mm.
【0138】[0138]
【数2】 [Equation 2]
【0139】ここで、光軸のずれLを発現させるのに効
果的なβの範囲は10〜80度であった。この光学軸のずれ
は、後述する構成画素ピッチにより異なる。また、光学
軸を偏光のスイッチを用いてずらす方法として次の
(b)も適用できる。Here, the range of β effective for expressing the deviation L of the optical axis was 10 to 80 degrees. This deviation of the optical axis differs depending on the constituent pixel pitch described later. Further, the following (b) can be applied as a method of shifting the optical axis by using a polarization switch.
【0140】(b)光が透過する基板表面が平行でない
基板で、見かけの異常光軸が両平面に垂直な平面に平行
あるいは垂直である素子。(B) A device in which the substrate surface through which light is transmitted is not parallel, and the apparent extraordinary optical axis is parallel or perpendicular to a plane perpendicular to both planes.
【0141】クサビ型ネマチック液晶セルを図25の如く
に構成する。このセル34は、ポリエチレンテレフタレー
ト(PET)フィルム30をスペーサとして両基板31、32
間を角度αで固定したものであり、その基板間に液晶33
が注入されている。A wedge type nematic liquid crystal cell is constructed as shown in FIG. This cell 34 uses polyethylene terephthalate (PET) film 30 as a spacer on both substrates 31, 32.
The space between the substrates is fixed at an angle α, and the liquid crystal 33
Has been injected.
【0142】ここで作製したセルは、27mm当たり常光、
異常光との光軸のずれLが30.7μmとなるように設計し
た。The cell manufactured here was measured by ordinary light per 27 mm,
It was designed so that the deviation L of the optical axis from the extraordinary light would be 30.7 μm.
【0143】使用したネマチック液晶:メルク社製ZL
I−2008−000 ne =1.707 no =1.517 (注)メルク社測定値Nematic liquid crystal used: ZL manufactured by Merck Ltd.
I-2008-000 n e = 1.707 n o = 1.517 ( Note) Merck & Co., Inc. measurements
【0144】配向処理方向と液晶の配列方向及び光学的
性質:配向膜としては液晶の複屈折を最大限に生かすた
めに、プレチルト角の小さいポリイミド系のラビング膜
(宇部U−ワニス)を用いた。プレチルト角は実測で約
1度以下である。Alignment treatment direction, alignment direction of liquid crystal, and optical properties: A polyimide rubbing film (Ube U-Varnish) having a small pretilt angle was used as an alignment film in order to maximize birefringence of the liquid crystal. . The pretilt angle is actually about 1 degree or less.
【0145】ラビングは1方向に行い、その方向をクサ
ビ型セルの中に図26、図27のように矢印35で示した。ま
た、配向の組み合わせは、タイプ1ではパラレル配向、
タイプ2ではアンチパラレル配向とした。セル組み立て
後、ネマチック液晶を注入し、周囲を接着剤で封止し
た。The rubbing was performed in one direction, and the direction was indicated by the arrow 35 in the wedge-shaped cell as shown in FIGS. 26 and 27. In addition, the combination of orientations is parallel orientation in Type 1,
Type 2 has anti-parallel orientation. After assembling the cell, nematic liquid crystal was injected and the periphery was sealed with an adhesive.
【0146】ここで、屈折率をni とし、クサビの角を
αrad 、セルからスクリーンまでの距離をlとすれば、
光軸からのずれはDi となる。屈折率ni は次式で与え
られる。Here, if the refractive index is n i , the angle of the wedge is α rad, and the distance from the cell to the screen is l,
The deviation from the optical axis is D i . The refractive index n i is given by the following equation.
【0147】[0147]
【数3】 [Equation 3]
【0148】ここでの計算上では、l=27mmとすれば、
Di =De −Do =30.7μmとなる。また、実際に、l
=6450mmとしたとき、下記の表8の結果が得られた。In the calculation here, if l = 27 mm,
D i = D e −D o = 30.7 μm. Also, in fact,
= 6450 mm, the results shown in Table 8 below were obtained.
【0149】 [0149]
【0150】上記では、クサビ型の光学素子として液晶
を用いたが、これに代えて、ポリカーボネート等の如き
複屈折の大きな樹脂の射出成形あるいはフィルムの積層
によっても、複屈折媒体を形成できる。この場合の異常
光の光軸は液晶の場合と同様である。Although the liquid crystal is used as the wedge-shaped optical element in the above, the birefringent medium can be formed by injection molding of a resin having a large birefringence such as polycarbonate or by laminating a film instead of the liquid crystal. The optical axis of the extraordinary light in this case is the same as that of the liquid crystal.
【0151】複屈折媒体として使用可能な例えばポリカ
ーボネートフィルムの一般的なポリカーボネートの分子
構造は下記の通りである。The general polycarbonate molecular structure of a polycarbonate film that can be used as a birefringent medium is as follows.
【0152】ビスフェノールAタイプBisphenol A type
【化6】 [Chemical 6]
【0153】上記構造のポリカボネート樹脂をミニマッ
クス成型機(図28に80で示す型)に入れ、クサビ型のポ
リカーボネート板81を作製した。即ち、ポリカーボネー
ト樹脂を約 300℃で溶融し、金型温度60℃で手動で射出
成型した。この成型時の金型温度を低下させ、溶融粘度
を上げ、ポリカーボネート分子の配向を十分にさせるこ
とを考慮してある。ポリカーボネートの溶融粘度と分子
配向性と複屈折の関係は永井らによって報告されている
(" Melt Viscosity and Flow Birefringenceof Polyca
rbonate" J. Appl. Polym. Sci., Vol.44(1992)pp.1171
-1177)。The polycarbonate resin having the above-mentioned structure was put into a minimax molding machine (type shown by 80 in FIG. 28) to prepare a wedge-shaped polycarbonate plate 81. That is, the polycarbonate resin was melted at about 300 ° C and manually injection-molded at a mold temperature of 60 ° C. It is considered that the mold temperature at the time of molding is lowered, the melt viscosity is increased, and the orientation of the polycarbonate molecules is made sufficient. The relationship between melt viscosity, molecular orientation, and birefringence of polycarbonate has been reported by Nagai et al. ("Melt Viscosity and Flow Birefringence of Polyca
rbonate "J. Appl. Polym. Sci., Vol.44 (1992) pp.1171
-1177).
【0154】使用した金型は、表面をクロムの鏡面仕上
げにしてあり、その型の形状は図28に示す通りであり、
15mm×20mmの寸法を有している。得られたクサビ型のポ
リカーボネート81は傾きαが24度となっており、27mm当
たり40μmの光軸のずれを与えることができた。The die used had a mirror-finished surface of chrome, and the shape of the die was as shown in FIG.
It has dimensions of 15mm x 20mm. The obtained wedge-shaped polycarbonate 81 had an inclination α of 24 degrees, and could give an optical axis shift of 40 μm per 27 mm.
【0155】次に、本発明に基づく上述の液晶光学装置
を更に具体的に説明する。Next, the above-mentioned liquid crystal optical device according to the present invention will be described more specifically.
【0156】液晶表示素子の高解像度化の駆動法と動作 NTSCの2:1線飛越走査方式では、2フィールドで
完全な一つの画面(1フレーム)ができる。そして、第
1(奇数)フィールドと第2(偶数)フィールドでは、
垂直方向の位置情報に関して互いに補間しあっており、
1秒間のフィールド枚数を多くして解像度を維持する方
法である。しかし、液晶表示素子の如く、特に垂直画素
数が少ない場合に、奇数フィールドと偶数フィールドを
同一走査線上に上書きしてしまうために、本来有してい
る解像度を低下させている。 Driving Method and Operation for Higher Resolution of Liquid Crystal Display Element In the 2: 1 line interlaced scanning method of NTSC, one field (one frame) can be completed in two fields. Then, in the first (odd) field and the second (even) field,
They interpolate with each other with respect to vertical position information,
This is a method of maintaining the resolution by increasing the number of fields per second. However, since the odd field and the even field are overwritten on the same scanning line especially when the number of vertical pixels is small as in a liquid crystal display device, the original resolution is lowered.
【0157】ここでは、奇数フィールドと偶数フィール
ドで同期をとって絵素ずらしを行い、高速な映像の置き
換えによる残像効果を応用して、垂直方向の高解像度化
を図った。以下に、その絵素ずらしのシフト量について
述べる。実際には、液晶には点順次あるいは線順次走査
があり、時系列的に走査されるが、ここでの説明では原
理が理解し易いように同時刻で取り扱う。Here, the pixel shift is performed in synchronization with the odd field and the even field, and the afterimage effect by high-speed image replacement is applied to increase the vertical resolution. The shift amount of the pixel shift will be described below. Actually, the liquid crystal has dot-sequential or line-sequential scanning and is scanned in time series, but in the description here, they are handled at the same time so that the principle can be easily understood.
【0158】モノクロマチック表示素子、3板式カラー
表示素子或いはカラーシーケンシャル表示素子の場合:
1つのスイッチング素子が1絵素に相当するので、単純
に1絵素の絵素ずらし方向の重心点間距離(構成表示画
素間の中心間距離)の半分の長さの光軸の絵素ずらし方
向へのシフトにより、高解像度化され、同時に画素間の
非表示部位(例えばブラックマトリックス)が目立たな
くなる。しかし、シフトは絵素の重心点間距離の正確に
半分でなくてもよい。In the case of a monochromatic display element, a three-plate type color display element or a color sequential display element:
Since one switching element corresponds to one picture element, simply shift the picture element on the optical axis by half the distance between the centers of gravity (center-to-center distance between constituent display pixels) in the picture element shifting direction of one picture element. Due to the shift in the direction, the resolution is increased, and at the same time, the non-display area (for example, the black matrix) between the pixels becomes inconspicuous. However, the shift need not be exactly half the distance between the centers of gravity of the picture elements.
【0159】即ち、図29に示すように、ブラックマトリ
ックス部と構成画素部の口径の大きさの違いにより、そ
の有効なシフト量が異なる。ブラックマトリックス部が
構成画素口径と同じか大きい場合、高解像度化を行いた
い方向の構成画素ピッチの半分の長さのシフト(a)が
最適であるが、その許容度は画素位置のシフトが認識さ
れる構成画素口径の半分が必要である。さらに、ブラッ
クマトリックス部が構成画素口径よりも小さい場合、最
低限、ブラックマトリックス部の長さのシフトが有効と
なる(b、c)。That is, as shown in FIG. 29, the effective shift amount differs depending on the difference in the aperture size between the black matrix portion and the constituent pixel portion. When the black matrix portion is equal to or larger than the aperture size of the constituent pixels, the shift (a) of half the constituent pixel pitch in the desired direction for higher resolution is optimal, but the tolerance is recognized as the shift of the pixel position. Half of the constituent pixel aperture is required. Further, when the black matrix portion is smaller than the aperture size of the constituent pixels, at least the shift of the length of the black matrix portion is effective (b, c).
【0160】絵素ずらし方向の長さ成分に対して、ブラ
ックマトリックス部の長さをLB 、構成画素口径をLA
とすると、画素ピッチはLP =LA +LB となり、絵素
ずらし量Lは、 Min(LB 、LA /2)≦ L ≦ Max(LP −LB 、L
P −LA /2) で表される。With respect to the length component in the pixel shift direction, the length of the black matrix portion is L B and the aperture of the constituent pixel is L A.
Then, the pixel pitch becomes L P = L A + L B , and the pixel shift amount L is Min (L B , L A / 2) ≦ L ≦ Max (L P −L B , L
Represented by P -L A / 2).
【0161】この式をLP とLA を用いて表せば、 Min(LP −LA 、LA /2)≦ L ≦ Max(LA 、L
P −LA /2) となる。なお、上記の各式におけるMin(x、y)、Max
(x、y)はそれぞれ、x、yの内の小さい値、大きい
値を与える関数とする。If this equation is expressed using L P and L A , Min (L P −L A , L A / 2) ≦ L ≦ Max (L A , L
The P -L A / 2). Note that Min (x, y), Max in each of the above equations
(x, y) is a function that gives a small value or a large value of x and y, respectively.
【0162】ここでの例のように、垂直方向に絵素ずら
しを行えば、図30のように垂直方向が高解像度化され
る。同様にして、水平方向に絵素ずらしを行えば、水平
方向が高解像度化される(図31)。更に、斜め方向に絵
素ずらしを行えば、垂直及び水平方向が高解像度化され
る(図32)。If pixel shifting is performed in the vertical direction as in this example, the resolution in the vertical direction is increased as shown in FIG. Similarly, if the pixel shift is performed in the horizontal direction, the resolution in the horizontal direction is increased (FIG. 31). Further, if the pixel shifting is performed in the diagonal direction, the resolution is increased in the vertical and horizontal directions (FIG. 32).
【0163】カラーフィルタを有するカラー液晶表示素
子の場合:通常のカラー表示素子では、R、G、Bカラ
ーフィルタのトリオにより1絵素を構成している。R、
G、Bの配置法は、インライン配列(図33)、デルタ配
列(図34)等があるが、ここでの光軸のシフト量は絵素
ずらし方向の最近接RGBトリオ面積重心間距離の1/
2の長さにすれば良い。In the case of a color liquid crystal display element having a color filter: In a normal color display element, one pixel is composed of trio of R, G and B color filters. R,
There are in-line arrangements (Fig. 33), delta arrangements (Fig. 34), etc. for G and B arrangements, but the shift amount of the optical axis here is one of the distances between the closest RGB trio areas and the centers of gravity in the pixel shift direction. /
The length should be 2.
【0164】このような絵素ずらし素子の絵素ずらし方
向は、垂直方向だけでなく、水平方向或いは斜め方向も
含む2次元の絵素ずらしにより、ずらした方向の解像度
を向上させることができる。更に、絵素ずらし範囲は、
絵素ずらし方向の長さ成分に対する構成画素口径LA を
RGBの画素トリオのものとし、ブラックマトリックス
部の長さをLB とすることにより、上記したモノクロマ
チック表示素子と同様の条件とすることができる。The pixel shift direction of such a pixel shift element can improve the resolution in the shifted direction by the two-dimensional pixel shift including not only the vertical direction but also the horizontal direction or the diagonal direction. Furthermore, the pixel shift range is
By setting the constituent pixel aperture L A for the length component in the pixel shift direction to that of an RGB pixel trio and setting the length of the black matrix portion to L B , the same conditions as those of the above-mentioned monochromatic display element can be obtained. You can
【0165】絵素ずらし動作における駆動電極分割数の
範囲:上述したような、高解像度化されるべき素子は、
原理的には、1画素当たりの各々のスイッチングに同期
させた絵素ずらしを必要とする。この場合には、点順次
走査の場合はTFT(Thin Film Transistor) のマトリ
ックスのように画素数分の絵素ずらし素子が必要とな
る。さらに、線順次走査の場合は、水平走査線の数の電
極分割が必要であることになる。Range of the number of divisions of the drive electrodes in the picture element shifting operation:
In principle, a pixel shift synchronized with each switching per pixel is required. In this case, in the case of dot-sequential scanning, picture element shifting elements corresponding to the number of pixels like a TFT (Thin Film Transistor) matrix are required. Further, in the case of line-sequential scanning, it is necessary to divide the electrodes by the number of horizontal scanning lines.
【0166】従って、高解像度化したい表示素子の水平
走査線数をNとした場合、線順次走査の時は透明電極を
垂直方向に1/N分割するのが理想的である。しかし、
高解像度化のためには、コスト的に同等の絵素ずらし素
子が必要となってしまう。そこで、本発明者は、ヒュー
マンファクタによりこの電極分割上限を低下させ、コス
トダウンを行えると考え、次に示す実験を行った。Therefore, when the number of horizontal scanning lines of the display element whose resolution is to be increased is N, it is ideal to divide the transparent electrode into 1 / N in the vertical direction during line-sequential scanning. But,
In order to increase the resolution, it is necessary to use picture element shifting elements that are equivalent in cost. Therefore, the present inventor considered that the upper limit of electrode division can be lowered by a human factor to reduce the cost, and conducted the following experiment.
【0167】上記のTFTカラー液晶表示素子と組み合
わせ、垂直同期信号に同期させて強誘電性液晶素子のス
イッチングのタイミングをとったところ、時系列データ
を考慮しないで、パネル全面のFLC素子のスイッチン
グを行っても、パネル垂直方向の約1/4が 240TV本
から 370TV本へと高解像度化された。In combination with the above TFT color liquid crystal display element, the timing of switching the ferroelectric liquid crystal element in synchronization with the vertical synchronizing signal was taken. The FLC element on the entire panel was switched without considering the time series data. Even if it went, about 1/4 of the vertical direction of the panel was improved in resolution from 240 TV lines to 370 TV lines.
【0168】ここでの実験から、1/4程度までの垂直
方向の分割でも高解像度化が有効であることが判った。
即ち、高解像度化のためには、水平走査線数Nの表示素
子と組み合わせる絵素ずらし素子は垂直方向にN分割〜
1分割すれば良いが、パネル全面の高解像度化を行うた
めには、N分割〜3分割が好ましい。さらに、電極加工
精度、コスト等を考慮すれば、N/2或いは(N+1)
/2のうちのいずれかの整数分割以下が好ましい。From the experiment here, it was found that increasing the resolution is effective even in the vertical division up to about 1/4.
That is, in order to increase the resolution, the pixel shift element to be combined with the display element having the horizontal scanning line number N is divided into N in the vertical direction.
One division is sufficient, but N divisions to 3 divisions are preferable in order to increase the resolution of the entire panel. Furthermore, considering the electrode processing accuracy and cost, N / 2 or (N + 1)
It is preferably less than or equal to any integer division of / 2.
【0169】5分割電極構成によるFLC絵素ずらし素
子の高解像度化の具体例:図35に分割電極の組み合わせ
例を示す。この分割電極はガラス基板上に透明電極(I
TO)13、14を形成し、電極を5分割するようにエッチ
ングした。ITO電極間距離(エッチング部分)を10μ
mとした。この電極間距離はセルギャップよりも大きい
(更には、非表示部位よりは短い)ことが電極間電位差
による絶縁破壊防止、即ち、耐圧等の点で必要である。
ここでは、セルギャップは1μm〜3.0μmとした。分
割電極の組み合わせは、片側をコモン電極としてもよ
く、また、両側を分割電極としてもよいことは容易に判
る。Specific example of high resolution of FLC picture element shifting element with 5-divided electrode structure: FIG. 35 shows an example of combination of divided electrodes. This divided electrode is a transparent electrode (I
(TO) 13 and 14 were formed, and the electrode was etched so as to be divided into five parts. Distance between ITO electrodes (etching part) 10μ
m. The distance between the electrodes is required to be larger than the cell gap (and shorter than the non-display portion) in order to prevent dielectric breakdown due to the potential difference between the electrodes, that is, withstand voltage.
Here, the cell gap is set to 1 μm to 3.0 μm. It is easily understood that the combination of the divided electrodes may be such that one side is the common electrode and both sides are the divided electrodes.
【0170】さらに、配向膜としてはSiO配向膜を用
い、セル組み立て方法及び液晶注入方法は単極セルの場
合と同様である。液晶配向方向については絵素ずらし方
向を考慮して設定した。Further, a SiO alignment film is used as the alignment film, and the cell assembling method and the liquid crystal injecting method are the same as in the case of the unipolar cell. The liquid crystal alignment direction was set in consideration of the pixel shift direction.
【0171】絵素ずらし素子の同期信号について: 飛越走査法(インターレース) 動画像、例えば映画では毎秒24こま、テレビでは毎秒25
枚または30枚の画像を送っている。しかし、毎秒24枚か
ら30枚ではフリッカー妨害が大きく、使用に絶えない。
このため、映画では1こまを2回ずつ照射し、毎秒48こ
まの繰り返しを行い、テレビでは飛越走査法を用いて伝
送帯域幅を増加しないで毎秒の繰り返し回数を増やして
いる。日本国内標準では2:1線飛越走査法を使用して
いる。Regarding the sync signal of the picture element shifting element: Interlace scanning moving image (for example, 24 frames per second for movies, 25 frames per second for television)
I'm sending one or thirty images. However, at 24 to 30 sheets per second, the flicker interference is great, and it can not be used at all.
For this reason, one frame is radiated twice each in a movie and 48 frames are repeated every second, and in a television, the number of repetitions per second is increased by using the interlaced scanning method without increasing the transmission bandwidth. The Japanese domestic standard uses the 2: 1 line interlaced scanning method.
【0172】即ち、図36に示すように、a点から開始し
た走査はN/2回の水平走査でb点に達して、垂直帰線
期間にc点に移り、さらにN/2回の水平走査でd点に
達し、垂直基線期間に再びa点に戻る。dからbに至る
期間を第1(奇数)フィールドといい、bからdに至る
期間を第2(偶数)フィールドという。2:1線飛越走
査方式では2フィールドで完全な一つの画面(1フレー
ム)ができる。この他、3:1、5:1線飛越走査方式
などがある。That is, as shown in FIG. 36, the scanning started from the point a reaches the point b in the horizontal scanning of N / 2 times, moves to the point c in the vertical retrace line period, and further moves horizontally in the N / 2 times. The scanning reaches point d, and returns to point a again during the vertical baseline period. The period from d to b is called the first (odd) field, and the period from b to d is called the second (even) field. In the 2: 1 line interlace scanning system, one field (one frame) can be completed in two fields. In addition, there are 3: 1 and 5: 1 line interlace scanning systems.
【0173】NTSC方式等の線順次走査の画面表示を
行う際に、現在のCRTではアナログ的なためにその解
像度においては問題が少ないが、液晶、プラズマ、EL
等の如く画素が離散的なディスプレイについては、離散
的画素配列のためにかなりの水平方向の位置情報が欠落
したり、走査線の情報を欠落するか、あるいは輝度信号
の位置分解能を低下させる(即ち、ディスプレイの解像
度を低下させる)ことについては、既述した通りであ
る。When the line-sequential scanning screen display of the NTSC system or the like is used, the current CRT has an analog type, so there is little problem in its resolution, but liquid crystal, plasma, EL
For a display with discrete pixels, such as, for example, a considerable amount of horizontal position information is lost due to the discrete pixel array, scanning line information is lost, or the position resolution of the luminance signal is reduced ( That is, the resolution of the display is lowered) as described above.
【0174】ここで、絵素ずらし(ウォブリング)のタ
イミングをとる具体的方法を示す。テレビ信号は、図37
に示すように各フィールドの輝度信号と垂直同期パル
ス、水平同期パルス、色信号、色同期パルスから構成さ
れている。ここでは、奇数フィールド(第1フィール
ド)及び偶数フィールド(第2フィールド)の垂直同期
パルスを検出し、ここからFLCドライバに同期信号を
送り、続いて、ドライバ内で各チャンネル毎にディレイ
を与えたドライブ波形をFLCセルに送れば良い。Here, a concrete method for setting the timing of the picture element shifting (wobbling) will be described. TV signal, Figure 37
As shown in, each field is composed of a luminance signal, a vertical synchronizing pulse, a horizontal synchronizing pulse, a color signal, and a color synchronizing pulse. Here, the vertical sync pulse of the odd field (first field) and the even field (second field) is detected, a sync signal is sent from this to the FLC driver, and then a delay is given to each channel in the driver. The drive waveform may be sent to the FLC cell.
【0175】分割FLC素子とFLCドライブ回路とビ
デオ信号処理系との同期について:図38に、電極の構成
とドライブ回路、ビデオ信号処理系の接続と同期方法に
ついて示した。即ち、ビデオ信号処理装置40によって、
奇数フィールド(第1フィールド)及び偶数フィールド
(第2フィールド)の各同期パルスとRGB信号を表示
素子2に供給すると同時に、各フィールドの垂直同期パ
ルスを検出してFLCドライバ41に同期信号を送り、続
いて、ドライバ41内で各チャンネル毎にディレイを与え
たドライブ波形をFLCセル3に送る。Regarding the synchronization of the divided FLC element, the FLC drive circuit and the video signal processing system: FIG. 38 shows the structure of the electrodes, the connection of the drive circuit and the video signal processing system and the synchronization method. That is, by the video signal processing device 40,
The respective sync pulses of the odd field (first field) and the even field (second field) and the RGB signal are supplied to the display element 2, and at the same time, the vertical sync pulse of each field is detected and the sync signal is sent to the FLC driver 41. Then, the drive waveform delayed in each channel in the driver 41 is sent to the FLC cell 3.
【0176】駆動波形は図39のようにし、全面ITOの
側をコモン電極とし、5分割電極側をCh1〜Ch5に
分けて、図示したようにパルス駆動した。即ち、検出し
た垂直同期信号を基準とし、1フィールドの時間を5分
割し、各チャンネルでシーケンシャルに遅れを与えた。
従って、TN液晶表示素子2の駆動とFLC素子3の駆
動は同期していることが重要である。なお、これらの駆
動波形は、一般的なFLCの駆動法及び矩形波駆動を適
用できる。The drive waveform was as shown in FIG. 39. The entire ITO side was used as a common electrode and the five-divided electrode side was divided into Ch1 to Ch5 and pulse-driven as shown. That is, the time of one field is divided into five with the detected vertical synchronizing signal as a reference, and each channel is sequentially delayed.
Therefore, it is important that the driving of the TN liquid crystal display element 2 and the driving of the FLC element 3 are synchronized. In addition, a general FLC driving method and a rectangular wave driving can be applied to these driving waveforms.
【0177】さらに、絵素ずらしの方向を変える具体的
方法を説明する。表示素子2の垂直方向を高解像度化す
る場合(図40)と、垂直、水平方向を高解像度化する方
法(図41)を示す。この結果、各目的とした方向の高解
像度化が確認できた。Further, a specific method of changing the direction of shifting the picture element will be described. A case of increasing the resolution in the vertical direction of the display element 2 (FIG. 40) and a method of increasing the resolution in the vertical and horizontal directions (FIG. 41) are shown. As a result, it was confirmed that the resolution was increased in each intended direction.
【0178】上記の5分割FLC素子において、ドライ
ブ条件、光学的配置、絵素ずらし量を考慮して高解像度
化の検討を行ったところ、 0.7インチ、10.3万画素のア
クティブマトリックスTN液晶ディスプレイにおいてパ
ネル全面に亘って 240TV本から 370TV本以上へと高
解像度化し、更に、非表示部位であるブラックマトリッ
クスが目立たなくなり、高解像度でかつ滑らかな画面が
達成できた。In the above 5-division FLC element, a high resolution was examined in consideration of the drive condition, the optical arrangement, and the pixel shift amount. As a result, a panel in a 0.7 inch, 103,000 pixel active matrix TN liquid crystal display was obtained. The resolution has been increased from 240 TV lines to 370 TV lines or more over the entire surface, and the black matrix, which is a non-display area, has become inconspicuous, and a high-resolution and smooth screen has been achieved.
【0179】その他の構造上の改善:上述した例では、
カイラルスメクチック液晶素子3は、図42に明示するよ
うに透明ガラス基板20、21を用いて作製したが、さらに
コスト、容積、重量を低減させるため、図43〜図44のよ
うに透明基板の一方20を水晶板4に置き換え、この水晶
板に透明電極13、配向膜22を付け、カイラルスメクチッ
ク液晶素子3との一体化も可能である。そして、屈折率
の整合により反射を抑制し、光の透過率をも向上でき
る。図44では、更に、表示素子2側に反射板42を設け、
表示性能を向上させている。Other Structural Improvements: In the example above,
The chiral smectic liquid crystal element 3 was manufactured by using the transparent glass substrates 20 and 21 as shown in FIG. 42. However, in order to further reduce the cost, volume, and weight, one of the transparent substrates as shown in FIGS. It is also possible to replace 20 with the crystal plate 4, attach the transparent electrode 13 and the alignment film 22 to this crystal plate, and integrate it with the chiral smectic liquid crystal element 3. Then, reflection can be suppressed by matching the refractive index, and the light transmittance can also be improved. In FIG. 44, a reflector 42 is further provided on the display element 2 side,
The display performance is improved.
【0180】これらの高解像度化技術は直視型、反射
型、投射型等、様式を問わずに使用できる。このうち、
図45〜図47に投射型ディスプレイの三例をそれぞれ示し
た。These high-resolution techniques can be used in any form such as direct-view type, reflection type, and projection type. this house,
45 to 47 show three examples of projection displays.
【0181】図45の例では、ハロゲンランプ17からの光
をコールドフィルタ43を通してバックライトとして表示
素子2に導き、上述したウォブリング処理後にレンズ系
44からスクリーン45へと画像が投影される。In the example of FIG. 45, the light from the halogen lamp 17 is led to the display element 2 as a backlight through the cold filter 43, and after the above wobbling process, the lens system is processed.
An image is projected from 44 to screen 45.
【0182】図46はミラー型ディスプレイを示し、光源
17からの光をフィルタ46を通し、各ダイクロイックミラ
ー47によって所定の波長光(R、G、B)にそれぞれ分
離し、コンデンサーレンズ48から各ウォブリング素子に
入射され、ここでウォブリングされた後、再び合成され
てスクリーン45上に投影される。FIG. 46 shows a mirror type display, which is a light source.
The light from 17 is passed through the filter 46, separated into predetermined wavelength lights (R, G, B) by the respective dichroic mirrors 47, made incident on the respective wobbling elements from the condenser lens 48, wobbled there, and then again. The combined image is projected on the screen 45.
【0183】図47は、プリズム型ディスプレイを示し、
各波長光がダイクロイックプリズム48を介して合成され
ること以外は、図46のものと基本的には同様である。FIG. 47 shows a prism type display,
It is basically the same as that of FIG. 46 except that the light of each wavelength is combined through the dichroic prism 48.
【0184】上述した高解像度化技術は、ディスプレイ
として応用するため、可視光の波長範囲で使用する。The above-described high resolution technology is used in the visible light wavelength range because it is applied as a display.
【0185】撮像素子への適用 本発明は、上述した表示素子2に限らず、離散的な画素
から構成されるCCD等の撮像素子と被写体とを結ぶ光
路中に上述したウォブリング素子7を配置する場合にも
適用される。 Application to Image Pickup Element The present invention is not limited to the display element 2 described above, but the wobbling element 7 described above is arranged in the optical path connecting the image pickup element such as a CCD composed of discrete pixels and the object. It also applies when.
【0186】本発明を図48及び図49に示した撮像装置71
に適用する場合も、上述した表示装置において述べた各
種の条件及び原理、説明が同様にして採用されることが
望ましい。以下においては、上述した表示装置について
の内容と同様のものは特に繰り返して説明しないが、そ
れに比べて、撮像装置に特有のものを主として説明する
こととする。The image pickup device 71 shown in FIGS. 48 and 49 according to the present invention.
Also in the case of applying to, the various conditions, principles, and explanations described in the above-mentioned display device are preferably adopted in the same manner. In the following, the contents similar to those of the above-described display device will not be particularly described repeatedly, but in comparison therewith, the description will be mainly given to those specific to the imaging device.
【0187】撮像素子、例えばCCDを用いるとき、例
えば1/3インチCCDを水平方向、垂直方向あるいは
水平及び垂直方向に同時に高解像度化するため、β=45
度として水晶板の厚さdを調整することにより、絵素ず
らしの量を調節した。1/3インチCCDの水平方向の
ピッチが6.35μm、垂直方向のピッチが 7.4μmである
ので、各方向への高解像度化のための絵素ずらし量は、
各ピッチの約1/2の3.18μm、 3.7μmとすれば良
い。更に、斜め方向の絵素ずらしの場合は水平、垂直方
向成分を各辺とした長方形の対角線の長さのシフトが必
要となり、この時は、4.88μmとすれば良い。When an image pickup device such as a CCD is used, β = 45 in order to increase the resolution of the 1/3 inch CCD in the horizontal direction, the vertical direction, or the horizontal and vertical directions simultaneously.
The amount of pixel shifting was adjusted by adjusting the thickness d of the crystal plate as a degree. Since the horizontal pitch of the 1/3 inch CCD is 6.35 μm and the vertical pitch is 7.4 μm, the pixel shift amount for high resolution in each direction is
It may be set to 3.18 μm or 3.7 μm, which is about ½ of each pitch. Further, in the case of the pixel shifting in the diagonal direction, it is necessary to shift the length of the diagonal line of the rectangle having the horizontal and vertical components as the respective sides. At this time, the length may be 4.88 μm.
【0188】例えば、L=3.7 μmのずれを与えるた
め、β=45度、d=0.63mmとした。ここで、光軸のずれ
Lを発現させるのに効果的なβの範囲は10〜80度であっ
た。For example, in order to give a deviation of L = 3.7 μm, β = 45 degrees and d = 0.63 mm. Here, the range of β effective for expressing the deviation L of the optical axis was 10 to 80 degrees.
【0189】撮像素子を使用する際、被写体と撮像素子
4を結ぶ光路中に、被写体−偏光子−FLC素子−複屈
折基板−撮像素子の順序で配置される。この場合、レン
ズ系、アイリス、波長制限フィルタは被写体と撮像素子
を結ぶ光路中のどこに配してもよい。When the image pickup device is used, it is arranged in the order of the subject, the polarizer, the FLC element, the birefringent substrate and the image pickup element in the optical path connecting the subject and the image pickup element 4. In this case, the lens system, the iris, and the wavelength limiting filter may be arranged anywhere in the optical path connecting the subject and the image sensor.
【0190】図48、図49に示すように、強誘電性液晶素
子3のスイッチ状態が状態1の場合、被写体50の側から
の照射光成分aは、レンズ51、絞り52を通った後、偏光
板19により絵素ずらし方向に偏光される。光の偏光面と
強誘電性液晶素子3の異常光軸8が平行のため、透過光
は偏光面を維持したまま複屈折を有する水晶板4に照射
される。水晶板4では、入射偏光面内に水晶の異常光軸
を含むため、Y軸方向に偏光している光は水晶板の異常
光軸の傾いている方向へ屈折し、再び空気層へ出るとき
光軸と平行になり、入射光の光軸とのずれが生じ、CC
D撮像素子53の各絵素に照射される。As shown in FIGS. 48 and 49, when the switch state of the ferroelectric liquid crystal element 3 is the state 1, the irradiation light component a from the object 50 side passes through the lens 51 and the diaphragm 52, It is polarized by the polarizing plate 19 in the pixel shifting direction. Since the plane of polarization of light and the extraordinary optical axis 8 of the ferroelectric liquid crystal element 3 are parallel, the transmitted light is applied to the quartz plate 4 having birefringence while maintaining the plane of polarization. In the crystal plate 4, since the extraordinary optical axis of the crystal is included in the plane of incident polarization, the light polarized in the Y-axis direction is refracted in the direction in which the extraordinary optical axis of the crystal plate is inclined, and when it goes out to the air layer again. It becomes parallel to the optical axis, and there is a deviation from the optical axis of the incident light.
Each picture element of the D image sensor 53 is irradiated.
【0191】一方、強誘電性液晶素子3のスイッチ状態
が状態2の場合、偏光面と異常光軸8が約45度の角をな
しているため、透過光は異常光軸の向きに回転し、直線
偏光(Y軸方向)→楕円偏光→円偏光→楕円偏光→直線
偏光(X軸方向)と強誘電性液晶素子内を変化し、偏光
面は初期状態から90度回転し、水晶板4に照射される。
水晶板4では、入射偏光面内に水晶の異常光軸を含まな
いため、屈折しないでそのままの光軸を維持し、再び空
気層へ出て、CCD撮像素子53の各絵素に照射される。
即ち、被写体のa’部分を撮像することになる。この状
態1と状態2の光軸のずれを絵素ずらしの動作原理とし
て用いることができる。On the other hand, when the switching state of the ferroelectric liquid crystal element 3 is the state 2, since the polarization plane and the extraordinary optical axis 8 form an angle of about 45 degrees, the transmitted light rotates in the direction of the extraordinary optical axis. , Linearly polarized light (Y-axis direction) → elliptically polarized light → circularly polarized light → elliptically polarized light → linearly polarized light (X-axis direction), the polarization plane changes 90 degrees from the initial state, and the crystal plate 4 changes. Is irradiated.
Since the crystal plate 4 does not include the extraordinary optical axis of the crystal in the plane of incident polarization, the optical axis is maintained as it is without refraction, goes out to the air layer again, and is irradiated to each pixel of the CCD image pickup device 53. .
That is, the a'portion of the subject is imaged. The shift of the optical axis between the state 1 and the state 2 can be used as the operation principle of the pixel shifting.
【0192】素子環境温度のために、見かけのコーン角
が45度から外れる(例えば45+γ度:ここでγは45>γ
>−45)場合、ウォブリング動作において、スイッチ状
態の片方の液晶ダイレクタの光軸を理想的に偏光板の偏
光面に平行あるいは直交して合わせると、このスイッチ
状態では透過光の偏光面は変化しない。この場合には、
偏光面が回転していないため、例えば図48のように水晶
板4の異常光軸の方向に 100%の光が屈折し、光軸から
のずれを与える。この時、a点以外の成分はほとんどな
い。The apparent cone angle deviates from 45 degrees due to the element environmental temperature (for example, 45 + γ degrees: where γ is 45> γ).
> -45), in the wobbling operation, when the optical axis of one of the liquid crystal directors in the switch state is ideally aligned parallel to or orthogonal to the polarization plane of the polarizing plate, the polarization plane of the transmitted light does not change in this switch state. . In this case,
Since the plane of polarization is not rotated, 100% of the light is refracted in the direction of the extraordinary optical axis of the crystal plate 4 as shown in FIG. At this time, there are almost no components other than the point a.
【0193】もう一方のスイッチ状態では、45+γ度と
なるために、γが正の場合は透過光の偏光面は90度以上
の回転をし、γが負の場合は偏光面は90度まで回転しな
い。偏光面が完全に90度回転した時には、図49に示した
ようにa’の成分がほぼ 100%となる。しかし、図50に
示したように偏光面の回転が90度からγの角度ずれる場
合、偏光成分としてY軸方向の成分も増加して来るの
で、Y方向の隣接撮像画素に若干のもれが生じる。従っ
てこの場合には、本来高解像度化すべき画素ずらしの効
果が若干減ぜられてしまう。In the other switch state, since 45 + γ degrees, the polarization plane of the transmitted light rotates by 90 degrees or more when γ is positive, and the polarization plane rotates by 90 degrees when γ is negative. do not do. When the plane of polarization is completely rotated by 90 degrees, the component a'is almost 100% as shown in FIG. However, as shown in FIG. 50, when the rotation of the polarization plane is deviated from the angle of 90 degrees by γ, the component in the Y-axis direction also increases as the polarization component, so that there is some leakage in the adjacent imaging pixels in the Y direction. Occurs. Therefore, in this case, the effect of shifting the pixels, which should have a high resolution, is slightly reduced.
【0194】そこで、図13で既述したと同様の理由か
ら、上記2つのスイッチ状態のなす角の2等分線が偏光
板の偏光面あるいは偏光面に対して直交した線に対して
なす角δが、理想的には22.5度の角度をなしていれば良
い。このように、液晶ダイレクタ8の向きを配置するこ
とにより、図51、図52に示されるように、両方のスイッ
チ状態でクロストークを生じるようになるが、各スイッ
チ状態でのクロストークは小さく、かつ、その和は片側
だけのクロストークよりも少ないため、高解像度化の効
果を減ずることはないことがわかった。Therefore, for the same reason as described above with reference to FIG. 13, the bisector of the angle formed by the two switch states forms an angle with the polarization plane of the polarizing plate or a line orthogonal to the polarization plane. Ideally, δ forms an angle of 22.5 degrees. By arranging the liquid crystal directors 8 in this way, crosstalk occurs in both switch states as shown in FIGS. 51 and 52, but the crosstalk in each switch state is small. Moreover, it was found that the sum is less than the crosstalk on only one side, so the effect of higher resolution is not diminished.
【0195】ここで、このθの範囲、さらに2スイッチ
状態の2等分線が光の偏光面或いはそれに直交する線と
なす角δは、以下のウォブリングの実験結果から明確と
なった。Here, the range of θ and the angle δ formed by the bisector in the two-switch state with the plane of polarization of light or the line orthogonal thereto are clarified from the following wobbling experimental results.
【0196】即ち、片側の軸固定の検討では、θ=26〜
64度の範囲でウォブリング効果によりCCDの高解像度
化が確認できた。さらに、θ=36〜54度の範囲で色付き
の少ない高解像度化ができた。That is, in the study of fixing the shaft on one side, θ = 26 to
It was confirmed that the resolution of CCD was increased in the range of 64 degrees due to the wobbling effect. Furthermore, high resolution with less coloring was achieved in the range of θ = 36 to 54 degrees.
【0197】さらに、θ=36〜54度の範囲でδ軸の位置
を検討した結果、δ=22.5±10度で色付きがほとんどな
く、高解像度化できることがわかった。さらに、θ=36
〜54度、δ=22.5±5度の範囲でフィールド間のクロス
トークが少なくなり、フィールド間のコントラスト比が
高まるため、さらに高解像度化した。Further, as a result of examining the position of the δ axis in the range of θ = 36 to 54 degrees, it was found that there was almost no coloring at δ = 22.5 ± 10 degrees and high resolution could be achieved. Furthermore, θ = 36
In the range of ˜54 degrees and δ = 22.5 ± 5 degrees, crosstalk between fields is reduced, and the contrast ratio between fields is increased, resulting in higher resolution.
【0198】なお、ここでの解像度評価は、格子縞の解
像度評価用パネルを撮像し、ビデオ信号に変換後にCR
Tモニタに表示し、観測することにより判別した。Note that the resolution evaluation here is performed by capturing an image of a lattice fringe resolution evaluation panel and converting it to a video signal, and then CR.
It was determined by displaying on a T monitor and observing.
【0199】図53には、具体的な配置例を示した。ビデ
オカメラ、スチルビデオカメラ等の光学系の場合、外界
からの入射光は概ね偏光していないので、外界(被写
体)と強誘電性スイッチング素子の間に偏光板を入れる
ことを特徴とし、レンズ、絞りに対しての位置関係を問
わない。その他の光学配置は、被写体−レンズ−絞り−
偏光板−強誘電性スイッチング素子−一軸的な光学異方
性を有する透明基板−撮像素子の順である。ここで組み
合わせる撮像素子としては、CCD、MOS型素子等、
その種類を問わない。FIG. 53 shows a specific arrangement example. In the case of an optical system such as a video camera or a still video camera, since incident light from the outside world is not substantially polarized, a polarizing plate is inserted between the outside world (subject) and the ferroelectric switching element. The positional relationship with respect to the diaphragm does not matter. Other optical arrangements are subject-lens-aperture-
The order is polarizing plate-ferroelectric switching element-transparent substrate having uniaxial optical anisotropy-imaging element. The image pickup element to be combined here includes a CCD, a MOS type element, and the like.
It doesn't matter what kind.
【0200】こうした撮像素子は、表示素子とは異な
り、受光素子であるために、被写体の空間解像度(空間
分離能)を向上させることができる。ここでは、表示素
子のように順次方式ではなく、同時方式で行えるため、
FLC素子3のスイッチング部はCCD素子全面に同時
に作用してよく、位相変調素子3の空間的な電極分割を
必要としない。即ち、例えばCCD撮像素子の画素も、
離散的なために光軸のずれがない場合には各画素にa、
b、cの位置分解能しかないが、フレームを分割し、ま
ずこのa、b、cの情報を同時方式で蓄積後、転送し、
次のフィールドで強誘電性液晶素子3の絵素ずらしによ
り、a’、b’、c’の位置情報を同時方式で蓄積後、
転送し、最初のフィールドとの再合成を行うことによ
り、垂直分解能が2倍に向上する。Since such an image pickup element is a light receiving element, unlike a display element, it is possible to improve the spatial resolution (spatial separation ability) of a subject. Here, since it can be performed by the simultaneous method instead of the sequential method like the display element,
The switching part of the FLC element 3 may act on the entire surface of the CCD element at the same time and does not require spatial electrode division of the phase modulation element 3. That is, for example, the pixels of the CCD image sensor also
If there is no deviation of the optical axis because it is discrete, a for each pixel,
Although there are only b and c position resolutions, the frame is divided, and the information of a, b, and c are first accumulated in the simultaneous method and then transferred.
In the next field, after the position information of a ', b', and c'is accumulated by the pixel shift of the ferroelectric liquid crystal element 3 by the simultaneous method,
By transferring and recombining with the first field, the vertical resolution is doubled.
【0201】特に垂直解像度だけでなく、水平解像度も
向上させるためには、1フレームをさらに3フィール
ド、4フィールドとしなければならないが、このために
も強誘電性液晶素子の高速応答性が必要である。ツイス
トネマチックの絵素ずらし素子では、透過率変化0〜90
%での立ち上がり+立ち下がり時間は最小で15msec程度
(室温)でり、NTSCの2:1線飛越走査方式(1フ
ィールド当たり1/60秒((16.7ms))でもかなり実現
が困難であり、さらにフレーム数が同じで4:1線飛越
走査方式を適用すれば、1フィールド当たり1/120 秒
(8.3ms)であり、全く追従できなくなる。この点、強誘
電性液晶素子を用いた絵素ずらし法は、そのスイッチン
グ時間がTN液晶よりも短いため、有効であることがわ
かる。ちなみに、強誘電性液晶素子の立ち上がり+立ち
下がり時間はμsec オーダーから、最も遅いものでも数
ms以下である。In order to improve not only the vertical resolution but also the horizontal resolution, one frame must be further divided into three fields and four fields. For this reason, the high speed response of the ferroelectric liquid crystal element is required. is there. Twisted nematic picture element shifting element, transmittance change 0 ~ 90
The minimum rise / fall time is about 15 msec (room temperature) in%, which is quite difficult to achieve even with the NTSC 2: 1 line interlace scanning method (1/60 seconds per field ((16.7 ms)). Furthermore, if the 4: 1 line interlace scanning method is applied with the same number of frames, it is 1/120 seconds (8.3 ms) per field, and it is impossible to follow up at all. It can be seen that the shift method is effective because its switching time is shorter than that of the TN liquid crystal. By the way, the rise and fall times of the ferroelectric liquid crystal element are in the order of μsec, and even the slowest one is several.
It is less than ms.
【0202】モノクロマチック撮像素子、3板式カラー
撮像素子の場合:1つのスイッチング素子単位が1絵素
に相当するので、単純に解像度改善方向の1絵素の重心
点間距離の半分の長さの光軸の解像度改善方向へのシフ
トにより、高解像度化される。さらに、その許容範囲は
シフト長の50%〜150 %が適当である。In the case of a monochrome image pickup device and a three-plate type color image pickup device: one switching element unit corresponds to one picture element, so that the length of the half of the distance between the centers of gravity of one picture element in the resolution improving direction is simply set. The resolution is increased by shifting the optical axis in the direction of improving the resolution. Further, the permissible range is preferably 50% to 150% of the shift length.
【0203】カラーフィルタを有する撮像素子の場合:
R、G、Bカラーフィルタのトリオにより1絵素を構成
している。R、G、Bの配置法はデルタ配列、インライ
ン配列等があるが、ここでの光軸のシフト量は解像度改
善方向の最近接R、G、Bトリオ面積重心間距離の1/
2の長さにすれば良い。さらに、その許容範囲はシフト
長の50〜150 %が適当である。In the case of an image sensor having a color filter:
One trio of R, G, B color filters constitutes one picture element. There are delta arrangement, in-line arrangement, etc. as the arrangement method of R, G and B, but the shift amount of the optical axis here is 1 / the distance between the closest R, G and B trio areas in the direction of resolution improvement.
The length should be 2. Further, the permissible range is 50 to 150% of the shift length.
【0204】その他の構造上の改善:上記した例では、
強誘電性液晶素子3は水晶板4とは別の基板を用いて作
製したが、さらにコスト、容積、重量を低減させるた
め、図54にそれぞれ例示するように、水晶基板4に透明
電極、配向膜(いずれも図示省略)を付け、強誘電性液
晶素子3と一体化した絵素ずらし素子をCCD全面の保
護ガラス基板60を介して配するか(A)、或いはこれを
省略して水晶板側を接着し、保護すること(B)ができ
る。同図(C)は、CCD53と水晶板4を一体化し、F
LC素子3は上述した例と同様に構成したものである。Other Structural Improvements: In the example above,
The ferroelectric liquid crystal element 3 was manufactured by using a substrate different from the quartz plate 4, but in order to further reduce the cost, volume and weight, as shown in FIG. Either a film (all not shown) is attached and a pixel shifting element integrated with the ferroelectric liquid crystal element 3 is arranged through the protective glass substrate 60 on the entire surface of the CCD (A), or it is omitted and the crystal plate is omitted. The side can be adhered and protected (B). In the same figure (C), the CCD 53 and the crystal plate 4 are integrated,
The LC element 3 has the same structure as the above-mentioned example.
【0205】これらセルのビデオカメラ:ハンディカム
TR−1(ソニー社製)への具体的実装例を説明する
が、まず、それに使用可能な赤外カットフィルタ及びロ
ーパスフィルタについて説明する。A concrete example of mounting these cells on a video camera: Handycam TR-1 (manufactured by Sony Corporation) will be described. First, an infrared cut filter and a low pass filter which can be used therein will be described.
【0206】〔1〕通常の可視光の撮像の場合 CCD撮像素子などの半導体撮像素子は、その感度域が
380〜1200nmにまで広がっている。通常の可視光の画像
を撮像する場合には、本来人間の眼で感知できない近赤
外光域まで撮像してしまうため、画像に対して悪影響を
及ぼす。従って、図55のように赤外カットフィルタ61を
被写体50とCCD53との間に入れる必要がある。[1] Normal Imaging of Visible Light A semiconductor image pickup device such as a CCD image pickup device has a sensitivity range of
It extends to 380-1200nm. When a normal visible light image is captured, the near infrared light region, which cannot be sensed by the human eye, is captured, which adversely affects the image. Therefore, it is necessary to insert the infrared cut filter 61 between the subject 50 and the CCD 53 as shown in FIG.
【0207】ここでは、絵素ずらし素子に赤外カットフ
ィルタ(700nm以上の波長をカットする。)61を組み合わ
せる場合の例を示す。さらに、ウォブリング素子に用い
られている水晶板だけでは、高周波成分のカットが不十
分であるため、光学ローパスフィルタが必要である。そ
こで、一般に高画質のCCDビデオカメラに用いられて
いる7点ボケ用の水晶ローパスフィルタ(複数の水晶板
64からなる。)を組み込んだ(図55、図56)。Here, an example in which an infrared cut filter (cuts a wavelength of 700 nm or more) 61 is combined with the pixel shift element is shown. Further, since the quartz plate used for the wobbling element is insufficient in cutting high frequency components, an optical low pass filter is required. Therefore, a crystal low-pass filter (a plurality of crystal plates) for 7-point blur that is generally used in a high-quality CCD video camera
It consists of 64. ) Was incorporated (Fig. 55, Fig. 56).
【0208】このローパスフィルタは、1枚の水晶板中
で入射光をその複屈折を利用して2点ボケにし、さらに
光軸の周りに回転させた他の水晶板の積層により2点像
を4点像に、さらに3枚目の水晶板で7点像としてぼか
し、ローパスフィルタ特性を向上させることができるも
のである。In this low-pass filter, incident light is made into a two-point blur by utilizing its birefringence in one crystal plate, and a two-point image is formed by stacking another crystal plate rotated around the optical axis. It is possible to improve the low-pass filter characteristics by blurring the four-point image into a seven-point image on the third crystal plate.
【0209】即ち、このように入射光をぼかすことによ
り、画像情報の空間周波数の高い成分を除去でき、モア
レ縞及び色偽信号等の問題を回避することができる。但
し、水晶板1枚の場合は、y方向のみ高周波成分をカッ
ト若しくは分散できるが、上記ではx、yの両方向にお
いて高周波成分をカット若しくは分散でき、低周波成分
の感度を保持したまま高周波成分の画像への影響(結像
した画像出力にモアレ縞パターンや色偽信号が生じるこ
と)を一層なくすことができる。That is, by blurring the incident light in this way, it is possible to remove a component of image information having a high spatial frequency, and avoid problems such as moire fringes and color false signals. However, in the case of one crystal plate, the high frequency component can be cut or dispersed only in the y direction, but in the above, the high frequency component can be cut or dispersed in both the x and y directions, and the high frequency component of the high frequency component can be retained while maintaining the sensitivity of the low frequency component. It is possible to further eliminate the influence on the image (the generation of a moire fringe pattern or a color false signal in the image output of the formed image).
【0210】こうしたローパスフィルタを用いない実装
例を図57に、同ローパスフィルタを用いた実装例を図58
に示した。いずれも、絵素ずらし素子(ウォブリング素
子)7はCCD53の前位に設けられている。FIG. 57 shows an implementation example in which such a low-pass filter is not used, and FIG. 58 shows an implementation example in which the low-pass filter is used.
It was shown to. In each case, the picture element shifting element (wobbling element) 7 is provided in front of the CCD 53.
【0211】ローパスフィルタ64を用いる場合、ローパ
スフィルタの第1の異常光軸がウォブリング時の偏光と
30〜60°の角度をなすときは、ローパスフィルタの効果
は得られるが、それ以外ではローパスフィルタ特性がフ
ィールドで変化してしまう。このとき、絵素ずらし素子
7と光学ローパスフィルタとの間にλ/4板(図示せ
ず)を入れることにより、フィールド間でのローパスフ
ィルタ特性の差を低減し、ローパスフィルタ特性を十分
発揮できるようになる。When the low-pass filter 64 is used, the first extraordinary optical axis of the low-pass filter is the polarization during wobbling.
When the angle is 30 to 60 °, the effect of the low pass filter is obtained, but in other cases, the low pass filter characteristic changes in the field. At this time, by inserting a λ / 4 plate (not shown) between the picture element shifting element 7 and the optical low-pass filter, the difference in the low-pass filter characteristics between fields can be reduced and the low-pass filter characteristics can be sufficiently exhibited. Like
【0212】図59には、CCDを3つ用いた色分解カメ
ラシステムを示している。但し、CCDドライブ回路、
ウォブリング素子ドライブ回路は省略した。FIG. 59 shows a color separation camera system using three CCDs. However, CCD drive circuit,
The wobbling element drive circuit is omitted.
【0213】〔2〕赤外光の撮像の場合 CCD撮像素子などの半導体撮像素子の近赤外光域を利
用し、本来人間の眼で感知できない近赤外光域のみを撮
像することができる。この場合、敢えて、赤外カットフ
ィルタを入れる必要はない。[2] In the case of imaging infrared light By utilizing the near infrared light region of a semiconductor image pickup device such as a CCD image pickup device, it is possible to take an image of only the near infrared light region which cannot be perceived by the human eye. . In this case, it is not necessary to intentionally insert an infrared cut filter.
【0214】この場合、赤外光だけを撮像するには、可
視光カットフィルタ(760nm以下をカットする。)を被写
体とCCDとの間に入れる必要がある。これにより、被
写体の温度分布等を撮像することができる。このときの
撮像波長は 700〜1200nmにまで及ぶため、絵素ずらし素
子の位相差はその半波長の 350〜600nm が必要である。In this case, to image only infrared light, it is necessary to insert a visible light cut filter (cuts 760 nm or less) between the subject and the CCD. Accordingly, the temperature distribution of the subject can be imaged. Since the imaging wavelength at this time extends to 700 to 1200 nm, the phase difference of the pixel shift element needs to be 350 to 600 nm, which is half the wavelength.
【0215】次に、以上に述べた実施例において、位相
調整用の複屈折媒体(位相補償媒体)を使用する本発明
の他の実施例を説明する。Next, another embodiment of the present invention will be described which uses a birefringent medium (phase compensation medium) for phase adjustment in the above-mentioned embodiments.
【0216】以下に示す実施例によれば、 400nmから 7
00nmの波長範囲における偏光面の90度の回転を行う位相
補償媒体を素子中に入れることにより、両方のスイッチ
状態でのクロストークを更に減少させ、一層の高解像度
化を達成できる。その具体的実施例を示す。According to the examples given below, from 400 nm to 7 nm
By inserting a phase compensation medium that rotates the polarization plane by 90 degrees in the wavelength range of 00 nm into the device, crosstalk in both switch states can be further reduced and higher resolution can be achieved. A concrete example thereof will be shown.
【0217】位相補償媒体の実装例 図60に、位相補償媒体100 を実装したウォブリング素子
107 及び液晶光学表示装置101 を示す。 Mounting Example of Phase Compensation Medium FIG. 60 shows a wobbling element in which the phase compensation medium 100 is mounted.
107 and the liquid crystal optical display device 101 are shown.
【0218】図60(A)では、強誘電性液晶(FLC)
素子3の遅相軸108 と、FLC素子3の位相差とほぼ同
じ位相差を有する位相補償媒体100 の遅相軸118 とがほ
ぼ直交している。これによって、FLC素子3で生じた
位相差をそれとは逆相の位相補償媒体100 でキャンセル
することができるので、構成表示画素5から出た偏光6
はその偏光面の回転を受けずに、光軸シフトのための複
屈折媒体4に偏光面がβに傾斜した異常光軸10に見かけ
上平行に入射し、その結果、光軸がシフトする。In FIG. 60A, the ferroelectric liquid crystal (FLC) is used.
The slow axis 108 of the element 3 and the slow axis 118 of the phase compensation medium 100 having the same phase difference as that of the FLC element 3 are substantially orthogonal to each other. As a result, the phase difference generated in the FLC element 3 can be canceled by the phase compensation medium 100 having a phase opposite to that of the phase difference.
Is incident on the birefringent medium 4 for shifting the optical axis without appearing to be parallel to the extraordinary optical axis 10 with the plane of polarization inclined to β, as a result of which the optical axis shifts.
【0219】図60(B)では、FLC素子3の遅相軸10
8 が、FLC素子3への電界印加に伴うスイッチにより
状態2となる。その結果、FLC素子3の遅相軸108 と
位相補償媒体100 の遅相軸118 とから合成される新たな
遅相軸は、Y軸に対して45度の傾きとなる。従って、こ
の合成された遅相軸により偏光面は90度の回転を受け、
偏光面はZ軸に平行になり、光軸シフトのための複屈折
媒体4に偏光面がβに傾斜した異常光軸10に見かけ上垂
直に入射するため、光軸はシフトしない。In FIG. 60 (B), the slow axis 10 of the FLC element 3 is
8 is brought into the state 2 by the switch accompanying the application of the electric field to the FLC element 3. As a result, the new slow axis synthesized from the slow axis 108 of the FLC element 3 and the slow axis 118 of the phase compensation medium 100 has an inclination of 45 degrees with respect to the Y axis. Therefore, the plane of polarization is rotated 90 degrees by the combined slow axis,
The plane of polarization becomes parallel to the Z-axis, and since the plane of polarization is incident on the birefringent medium 4 for shifting the optical axis apparently perpendicular to the extraordinary optical axis 10 with the plane of polarization inclined to β, the optical axis does not shift.
【0220】ここで、FLCの見かけのコーン角をθと
して、図61(A)に光軸の関係を示す。この図では、P
1はY軸に平行な偏光面の方向或いは偏光板の偏光軸を
示す。P2はX軸に平行な軸であり、光軸シフトのため
の複屈折媒体における偏光面がβに傾斜した異常光軸10
と直交している。またLC1及びLC2はFLC素子3
の各スイッチ状態の遅相軸108 、PCは位相補償媒体10
0 の遅相軸118 を示す。Here, the relationship between the optical axes is shown in FIG. 61A, where θ is the apparent cone angle of FLC. In this figure, P
Reference numeral 1 indicates the direction of the plane of polarization parallel to the Y axis or the polarization axis of the polarizing plate. P2 is an axis parallel to the X-axis, and the extraordinary optical axis 10 in which the plane of polarization in the birefringent medium for the optical axis shift is inclined to β
Is orthogonal to. LC1 and LC2 are FLC elements 3
The slow axis 108 of each switch state, PC is the phase compensation medium 10
The slow axis 118 of 0 is shown.
【0221】ここでの光軸の関係は、FLC素子の各ス
イッチ状態の遅相軸LC1、LC2が入射偏光面P1の
軸に対して線対称の位置となるように配置する。そし
て、一つのスイッチ状態、例えばLC1に対して、位相
補償媒体の遅相軸PCをほぼ直交するように配置するこ
とにより、偏光面P1はFLC素子のLC1の影響でL
C1の軸側に回転するが、LC1とほぼ同じ位相差を有
するPCによりキャンセルされ、また元の偏光面P1に
戻される。FLC素子を電界印加によりスイッチし、遅
相軸をLC2とすることにより、偏光面P1はLC2の
軸側に回転し、さらに、位相補償媒体の遅相軸PCの影
響を受け、偏光面は更に遅相軸PCの軸側に回転し、そ
の結果、FLC素子と位相補償媒体のトータルで偏光面
P1は偏光面P2まで回転される。即ち、LC2とPC
の合成された遅相軸(LC2+PC)はP1と丁度π/
4の角度になる。The optical axes are arranged so that the slow axes LC1 and LC2 of the respective switch states of the FLC element are line-symmetrical with respect to the axis of the incident polarization plane P1. Then, by arranging the slow axis PC of the phase compensation medium so as to be substantially orthogonal to one switch state, for example, LC1, the plane of polarization P1 is affected by LC1 of the FLC element to L.
Although rotated on the axis side of C1, it is canceled by the PC having a phase difference substantially the same as LC1, and is returned to the original polarization plane P1. By switching the FLC element by applying an electric field and setting the slow axis to LC2, the polarization plane P1 rotates to the axis side of LC2 and is further influenced by the slow axis PC of the phase compensation medium, and the polarization plane is further increased. The polarization plane P1 is rotated to the axis side of the slow axis PC, and as a result, the polarization plane P1 is rotated to the polarization plane P2 in total of the FLC element and the phase compensation medium. That is, LC2 and PC
The combined slow axis (LC2 + PC) of P1 is exactly π /
The angle is 4.
【0222】また、位相補償媒体100 として、使用して
いるFLC素子3と同一の素子を用いると、さらに温度
変化等に伴うコーン角の変動を吸収できる。この原理図
を図61(B)に示す。即ち、図61(A)に示した位相補
償フィルムの代わりに、第2のFLC素子を用いる方法
である。この位相補償用の第2のFLCの遅相軸をPC
LC1、PCLC2とする。Further, if the same element as the FLC element 3 used is used as the phase compensation medium 100, the fluctuation of the cone angle due to the temperature change or the like can be further absorbed. This principle diagram is shown in FIG. 61 (B). That is, the second FLC element is used instead of the phase compensation film shown in FIG. The slow axis of the second FLC for phase compensation is set to PC
Let them be LC1 and PCLC2.
【0223】ここでまず、第2のFLCのメモリー状
態、あるいは電圧印加でPCLC1にし、第1のFLC
素子3を電界印加によりLC1とLC2にスイッチす
る。これにより、図61(A)の位相補償フィルムを用い
た場合と同じ効果が得られる。更に、複屈折率の波長依
存性が第1FLCと第2FLCで同じものが使用できる
ため、位相補償の効果が優れることが判る。First, in the memory state of the second FLC, or when the voltage is applied to PCLC1, the first FLC is set.
The element 3 is switched to LC1 and LC2 by applying an electric field. As a result, the same effect as when the phase compensation film of FIG. 61 (A) is used can be obtained. Further, it can be seen that since the same wavelength dependency of birefringence can be used for the first FLC and the second FLC, the effect of phase compensation is excellent.
【0224】ここで、素子の温度環境が変化すると、図
4、図5に示したように見かけのコーン角が変化する。
図61(A)の構成では、このコーン角の変化により、ウ
ォブリング時の奇数フィールド、偶数フィールド間での
光の漏れ、即ちクロストークが生じる。しかし、図61
(B)では、第2FLC素子の遅相軸の配置も同一の温
度変化をするため、LC1とPCLC1のなす角度は常
にπ/2となり、位相差がキャンセルされる。一方、L
C2とPCLC1から合成される遅相軸(LC2+PC
LC1)は常にP1、P2に対してπ/4の角度をな
し、位相差の温度依存性は若干残るものの、クロストー
クは低減される。Here, when the temperature environment of the element changes, the apparent cone angle changes as shown in FIGS.
In the configuration of FIG. 61 (A), due to the change in the cone angle, light leakage, that is, crosstalk occurs between the odd field and the even field during wobbling. But Figure 61
In (B), since the arrangement of the slow axis of the second FLC element also makes the same temperature change, the angle formed by LC1 and PCLC1 is always π / 2, and the phase difference is canceled. On the other hand, L
Slow axis synthesized from C2 and PCLC1 (LC2 + PC
LC1) always forms an angle of π / 4 with respect to P1 and P2, and the temperature dependence of the phase difference remains slightly, but the crosstalk is reduced.
【0225】この例では、FLC素子としてCS−10
14液晶/SiO斜方蒸着反平行セルを用いた。セルギ
ャップは 2.1μmであり、 632.8nmでの位相差は263.69
nmである。クロストーク量を評価するための光学系は図
8に示したものと同じである。In this example, the CS-10 is used as the FLC element.
A 14 liquid crystal / SiO diagonal vapor deposition anti-parallel cell was used. The cell gap is 2.1 μm and the phase difference at 632.8 nm is 263.69.
nm. The optical system for evaluating the crosstalk amount is the same as that shown in FIG.
【0226】まず、FLC素子を図62に示すように配置
して、電界印加によりスイッチした場合のスペクトルを
図63に示す。これによれば、LC1状態では、偏光子か
らの偏光は偏光面の回転を受けずに、検光子を透過す
る。一方、LC2状態では、偏光子からの偏光はその偏
光面を回転し、その回転に応じて検光子で吸収され、透
過光量が変化する。ここでは、約550nm の波長成分がち
ょうど90度の偏光面の回転を受けていることになる。First, FIG. 63 shows the spectrum when the FLC elements are arranged as shown in FIG. 62 and switched by applying an electric field. According to this, in the LC1 state, the polarized light from the polarizer passes through the analyzer without rotation of the plane of polarization. On the other hand, in the LC2 state, the polarized light from the polarizer rotates its polarization plane and is absorbed by the analyzer according to the rotation, and the amount of transmitted light changes. Here, the wavelength component of about 550nm undergoes exactly 90 degree rotation of the plane of polarization.
【0227】更に、この特性を改善するために、図60に
示したように位相補償フィルム100を配置した。測定系
の光学系は図64に示す通りである。また、その光学系で
のスペクトルを図65に示す。これによれば、LC1のス
イッチ状態では、PCにより位相差がキャンセルされる
ために偏光面は回転を受けず、このため、図65に示すよ
うに 450から700nm までほぼ全域に亘り、検光子を透過
する。一方、LC2では偏光面は90度回転し、偏光面は
検光子と直交するため吸収され、 450から700nm までほ
ぼ全域に亘り、透過率がほぼゼロになる。Further, in order to improve this characteristic, a phase compensation film 100 was arranged as shown in FIG. The optical system of the measurement system is as shown in FIG. In addition, FIG. 65 shows the spectrum of the optical system. According to this, in the switched state of LC1, the polarization plane is not rotated because the phase difference is canceled by the PC, and as a result, as shown in FIG. 65, the analyzer is distributed over almost the entire range from 450 to 700 nm. To Penetrate. On the other hand, in LC2, the plane of polarization is rotated by 90 degrees and the plane of polarization is orthogonal to the analyzer, so it is absorbed, and the transmittance becomes almost zero over almost the entire range from 450 to 700 nm.
【0228】次に、この位相補償されたウォブリング素
子を用いて高解像度化の検討を行った。Next, using this wobbling element in which the phase has been compensated, a study was made to improve the resolution.
【0229】まず、位相補償されていない結果を下記の
表9に示す。これによれば、高解像度化の効果は、目視
により確認されるが、最大 390本程度の高解像度化であ
り、ギャップの変動による画面の色付きがある。First, the results of no phase compensation are shown in Table 9 below. According to this, although the effect of higher resolution is visually confirmed, the maximum resolution is about 390 lines and the screen is colored due to the gap variation.
【0230】 [0230]
【0231】 [0231]
【0232】一方、FLC素子の位相差と同等の位相差
を有する位相補償フィルム100 、ここでは、ポリカーボ
ネートフィルム(例えば日東電工(株)製)を選択し
た。例えば、ギャップ 2.1μmの素子では 260nmの位相
補償フィルムを用いた。On the other hand, a phase compensation film 100 having a retardation equivalent to that of the FLC element, here a polycarbonate film (for example, manufactured by Nitto Denko Corporation) was selected. For example, for a device with a gap of 2.1 μm, a 260 nm phase compensation film was used.
【0233】結果を下記の表10に示すが、画面の色付き
は減少し、高解像度化を与えるギャップ範囲も拡大し、
更に第1フィールドと第2フィールドでの光軸シフトに
伴うクロストークが減少し、各フィールドのコントラス
トが向上したため、位相補償なしのときよりも高解像度
化でき、 450〜480 TV本までの高解像度化が確認でき
た。The results are shown in Table 10 below, in which the coloring of the screen is reduced and the gap range that provides high resolution is expanded.
Furthermore, the crosstalk due to the optical axis shift in the first and second fields is reduced and the contrast in each field is improved, so the resolution can be higher than that without phase compensation and the high resolution up to 450 to 480 TV lines. It was confirmed that
【0234】 [0234]
【0235】 [0235]
【0236】この結果は、即ち、ウォブリング素子に位
相補償を行うことにより、 632.8nmの光源を用いて測定
したFLC素子の位相差が 160〜380nm のものを用いれ
ば、色付きなしに高解像度化を達成できることを示して
いる。即ち、FLC素子と組み合わせるべき位相補償フ
ィルムとして、 160〜380nm の範囲で同等の位相差のも
のを選択すればよいことが判る。This result shows that by performing phase compensation on the wobbling element, if a FLC element having a phase difference of 160 to 380 nm measured using a 632.8 nm light source is used, high resolution can be obtained without coloring. It shows what can be achieved. That is, it is understood that the phase compensation film to be combined with the FLC element should be selected to have the same retardation in the range of 160 to 380 nm.
【0237】このように、位相補償によりウォブリング
時のフィールド間のクロストークが少なくなり、フィー
ルド間のコントラスト比が高まるため、さらに高解像度
化したことがわかる。As described above, the phase compensation reduces crosstalk between fields during wobbling and increases the contrast ratio between fields, so that it is understood that the resolution is further improved.
【0238】位相補償により、例えば図61(C)に示す
ように、スイッチ状態LC1の時、PCによってキャン
セルされるので、その複屈折の大きさは小さく、遅相軸
の向きはあまり影響しない。しかし、スイッチ状態LC
2の時、PCとの合成によりLC2+PCの位置(P
1、P2に対して45度)に遅相軸を有することになる
が、配向処理方向の偏差、さらには温度変化などによる
コーン角の変化に伴い、合成された遅相軸LC2+PC
は45度からずれてくる。このずれの影響は複屈折率が無
視できないほど大きなものであるので、上述したと同様
の検討を行った。By the phase compensation, for example, as shown in FIG. 61 (C), when the switch state LC1 is canceled by the PC, the magnitude of the birefringence is small, and the direction of the slow axis does not affect much. However, the switch state LC
When it is 2, the position of LC2 + PC (P
1, 45 degrees with respect to P2) has a slow axis, but the slow axis LC2 + PC is synthesized due to the deviation of the orientation direction and the change of the cone angle due to the temperature change.
Deviates from 45 degrees. Since the influence of this shift is so great that the birefringence cannot be ignored, the same study as described above was conducted.
【0239】即ち、位相補償を行った位相変調光学素子
において液晶の2つのスイッチ状態における位相補償後
の各スイッチ状態のうち、絶対値の大きな複屈折の遅相
軸とP1又はP2間での2等分線が、表示素子からの光
の偏光面(P1)又はそれに直交する線(P2)とのな
す角をδ1とすると、θ=36〜54度の範囲でδ軸の位置
を検討した結果、δ1=22.5±10度の範囲で色付きがな
く、フィールド間のクロストークが少なくなり、フィー
ルド間のコントラスト比が高まるため、さらに高解像度
化した。That is, in each of the switch states after phase compensation in the two switch states of the liquid crystal in the phase-compensating optical element which has performed the phase compensation, 2 between the slow axis of birefringence having a large absolute value and P1 or P2. Assuming that the angle between the bisector and the plane of polarization (P1) of the light from the display element or the line (P2) orthogonal thereto is δ1, the position of the δ axis is examined in the range of θ = 36 to 54 degrees. , Δ1 = 22.5 ± 10 degrees, there is no coloring, crosstalk between fields is reduced, and the contrast ratio between fields is increased, resulting in higher resolution.
【0240】ここで、用いる位相補償フィルムはポリカ
ーボネート以外にも、下記に示す芳香族ポリエステル系
等の無色透明の高分子フィルムを用いることができる。Here, as the phase compensation film to be used, a colorless and transparent polymer film such as the aromatic polyester series shown below can be used other than polycarbonate.
【0241】使用可能な位相補償フィルム材料:ポリス
チレン樹脂、スチレン−無水マレイン酸共重合体、AS
樹脂(アクリルニトリル−スチレン共重合体);メタク
リル系樹脂;酢酸ビニル樹脂、エチレン−酢酸ビニル共
重合体;セルロース系プラスチックス、特に酢酸セルロ
ース(Cell−OCOCH3) 、酢酸プロピオン酸セルロース
(Cell−OCOCH3,−OCOC2H5)、酢酸・酪酸セルロース
(Cell−OCOCH3,−OCOC3H7);ナイロンに代表されるポ
リアミド樹脂;ポリカーボネート;変性ポリフェニレン
エーテル;熱可塑性ポリエステル樹脂(PET:ポリエ
チレンテレフタレート、PBT:ポリブチレンテレフタ
レート、PCT:ポリシクロヘキサンテレフタレート、
PBN:ポリブチレンナフタレート);ポリフェニレン
スルフィド(ポリチオエーテルスルフォン、ポリチオエ
ーテルケトン、ポリスルフィドスルフォン、ポリスルフ
ィドスルフォンケトン);ポリスルフォン;非晶ポリア
リレート;ポリエーテルスルフォン;ポリエーテルイミ
ド;ポリエーテルケトン;ポリアミドイミド;ポリイミ
ド;更には、主鎖型高分子液晶のうちπ電子系を含む芳
香族ポリエステル系等;側鎖型高分子液晶、例えばアク
リレート系の側鎖に液晶を導入したもの。Usable phase compensation film materials: polystyrene resin, styrene-maleic anhydride copolymer, AS
Resin (acrylonitrile-styrene copolymer); methacrylic resin; vinyl acetate resin, ethylene-vinyl acetate copolymer; cellulose plastics, especially cellulose acetate (Cell-OCOCH 3 ), cellulose acetate propionate (Cell-OCOCH) 3, -OCOC 2 H 5), cellulose acetate butyrate (Cell-OCOCH 3, -OCOC 3 H 7); polyamide resins represented by nylon; polycarbonate; modified polyphenylene ether; thermoplastic polyester resin (PET: polyethylene terephthalate, PBT: polybutylene terephthalate, PCT: polycyclohexane terephthalate,
PBN: polybutylene naphthalate); polyphenylene sulfide (polythioether sulfone, polythioether ketone, polysulfide sulfone, polysulfide sulfone ketone); polysulfone; amorphous polyarylate; polyethersulfone; polyetherimide; polyetherketone; polyamideimide; Polyimide; further, an aromatic polyester type liquid crystal containing a π-electron type among main chain type high molecular weight liquid crystals; a side chain type high molecular weight liquid crystal, for example, a liquid crystal introduced into a side chain of an acrylate type.
【0242】これらに共通する点は、分子構造中に、フ
ェニル基、即ちπ電子系の構造を含むことであり、これ
により、常光、異常光の屈折率の波長依存性がFLC素
子と同様になるため、広い波長範囲での位相補償には好
ましいことがわかる。即ち、π電子系を含む高分子材料
を用いることにより、ウォブリング時のフィールド間の
使用波長範囲での積分量としてのクロストークを、位相
補償のないウォブリング素子よりも向上させることがで
きる。The point common to these is that the molecular structure contains a phenyl group, that is, a π-electron system structure, whereby the wavelength dependence of the refractive index of ordinary light and extraordinary light is similar to that of the FLC element. Therefore, it can be seen that it is preferable for phase compensation in a wide wavelength range. That is, by using a polymer material containing a π-electron system, crosstalk as an integral amount in the used wavelength range between fields at the time of wobbling can be improved as compared with a wobbling element without phase compensation.
【0243】これら位相補償フィルムの遅相軸は、フィ
ルム形成過程(溶融状態からの押し出し、あるいは溶液
状態からの紡糸浴への押し出し)での延伸操作(インフ
レーション法、ロール延伸等)、あるいはフィルム形成
後の延伸操作(ロール延伸等)により、積極的に分子配
向を促す方法により決定される。即ち、分子鎖に平行方
向に電子が動きやすい時(ポリカーボネート、芳香族ポ
リエステルなど)は、分子配向軸がほぼ遅相軸となる。
一方、分子鎖に垂直方向に電子が動きやすい時(ポリス
チレンなど)は、分子配向軸にほぼ垂直な方向が遅相軸
となる。The slow axis of these phase compensation films is determined by the stretching operation (inflation method, roll stretching, etc.) in the film formation process (extrusion from the molten state or extrusion from the solution state to the spinning bath), or film formation. It is determined by a method that positively promotes molecular orientation by a subsequent drawing operation (roll drawing, etc.). That is, when electrons easily move in the direction parallel to the molecular chain (polycarbonate, aromatic polyester, etc.), the molecular orientation axis becomes a slow axis.
On the other hand, when electrons easily move in the direction perpendicular to the molecular chain (polystyrene, etc.), the slow axis is in the direction substantially perpendicular to the molecular orientation axis.
【0244】また、偏光板には、通常、保護膜としてT
AC(トリアセチルセルロース)が貼り付けられている
が、この場合は、むしろ位相差がないためクロストーク
の改善はない。ウォブリングに適用する場合は、偏光板
にさらに上記の特性を満足する位相補償板を付加しなけ
ればならない。The polarizing plate is usually made of T as a protective film.
AC (triacetyl cellulose) is attached, but in this case, since there is no phase difference, there is no improvement in crosstalk. When applying to wobbling, a phase compensator satisfying the above characteristics must be added to the polarizing plate.
【0245】また、図60中に仮想線で示すように、位相
補償フィルム100 を表示素子2とFLC素子3との間に
入れ換えても、上記と同等の効果が得られた。或いは、
後述するように、位相補償フィルム100 をFLC素子3
と複屈折媒体4との間、及び表示素子2とFLC素子3
との間の双方に配置することもできる。この場合は、更
に、位相調整に変化性を与えることができるものと考え
られる。Further, as shown by the phantom line in FIG. 60, even if the phase compensation film 100 is replaced between the display element 2 and the FLC element 3, the same effect as above can be obtained. Alternatively,
As will be described later, the phase compensation film 100 is used for the FLC element 3
Between the birefringent medium 4 and the display element 2 and the FLC element 3
It can also be placed on both sides. In this case, it is considered that variability can be given to the phase adjustment.
【0246】位相補償のため、図60に示したFLC素子
3と位相補償FLC素子110 とを組み合わせた実施例を
図66に示す。FIG. 66 shows an embodiment in which the FLC element 3 shown in FIG. 60 and the phase compensation FLC element 110 are combined for phase compensation.
【0247】ここでは、組み合わせた位相補償FLC素
子110 はスイッチ用のFLC素子3と同じ仕様の素子を
用いた。また、光軸の配置は図61(B)に示した配置と
した。このとき、位相補償FLC素子110 の状態1を維
持するためには、FLCのメモリー状態、或いは電圧印
加状態を用いることができる。Here, as the combined phase compensation FLC element 110, an element having the same specifications as the FLC element 3 for switching is used. The optical axis is arranged as shown in FIG. 61 (B). At this time, in order to maintain the state 1 of the phase compensation FLC element 110, the FLC memory state or the voltage application state can be used.
【0248】図4に示したCS−1014液晶のコーン
角の温度依存性を考慮すれば、0℃〜45℃までのコーン
角のなだらかな変化、45℃以上での急激な変化がみられ
る。そこで、後述の図79に示すプロジェクター方式で確
認したところ、FLC素子の環境温度は初期に約23℃、
3分後に約45℃に達した。更に、外気温を30℃で検討し
たところ、FLC環境温度は50℃に達した。Considering the temperature dependence of the cone angle of the CS-1014 liquid crystal shown in FIG. 4, a gentle change in the cone angle from 0 ° C. to 45 ° C. and a rapid change at 45 ° C. or higher are observed. Therefore, when confirmed by the projector method shown in FIG. 79 described later, the environmental temperature of the FLC element is about 23 ° C. at the beginning,
After about 3 minutes, it reached about 45 ° C. Furthermore, when the outside temperature was examined at 30 ° C, the FLC environmental temperature reached 50 ° C.
【0249】位相補償媒体としてポリカーボネートフィ
ルムを用いた場合では、FLC素子の環境温度が45℃ま
では解像度として、元の液晶表示素子の 240TV本から
450〜480 TV本までの高解像度化が確認できた。しか
し、FLC素子環境温度が50℃では、 370〜380 TV本
前後の高解像度化となった。When a polycarbonate film is used as the phase compensation medium, the resolution is up to 240 TV lines of the original liquid crystal display element as the resolution up to the ambient temperature of the FLC element of 45 ° C.
It was confirmed that the resolution was increased to 450 to 480 TV lines. However, when the FLC element environmental temperature was 50 ° C, the resolution was increased to around 370 to 380 TV lines.
【0250】一方、位相補償媒体として、FLCスイッ
チ素子と同じ仕様のFLC素子110とを組み合わせた場
合は、FLC素子の環境温度が45℃までは解像度とし
て、元の液晶表示素子の 240TV本から 450〜480 TV
本までの高解像度化が確認できた。更に、FLC素子環
境温度が50℃では、 400〜430 TV本程度の高解像度化
を達成した。即ち、温度変化に伴う解像度の低下を抑制
できることが確認された。On the other hand, when the FLC switch element and the FLC element 110 having the same specifications are combined as the phase compensation medium, the resolution is up to 240 TV lines of the original liquid crystal display element up to the ambient temperature of the FLC element up to 45 ° C. ~ 480 TV
It was confirmed that the resolution up to the book was increased. Furthermore, when the FLC element environmental temperature is 50 ° C., high resolution of 400 to 430 TV lines has been achieved. That is, it was confirmed that the deterioration of the resolution due to the temperature change can be suppressed.
【0251】また、位相補償FLC素子110 を表示素子
2とスイッチ用FLC素子3との間に入れ換えても、上
記と同等の効果が得られた。Even if the phase compensation FLC element 110 is replaced between the display element 2 and the switching FLC element 3, the same effect as above can be obtained.
【0252】上記の実施例では、位相補償媒体100 又は
110 をFLC素子3の前位或いは後位に配置した場合を
示したが、例えば、位相補償フィルムをFLC素子3の
前後に同時に配置する場合について述べる。In the above embodiment, the phase compensation medium 100 or
Although the case where 110 is arranged in front of or behind the FLC element 3 is shown, for example, the case where the phase compensation films are arranged before and after the FLC element 3 at the same time will be described.
【0253】位相補償フィルムとして、FLC素子3の
前後に配置した各ポリカーボネートフィルムの光軸を維
持して、これらのフィルムの位相差の和がFLC素子の
位相差とほぼ同じにした。ここでは、ギャップ 2.1μm
のFLC素子を用いて更に、位相差 100nmと 160nmのポ
リカーボネートフィルムを用いた。As the phase compensation film, the optical axis of each polycarbonate film arranged before and after the FLC element 3 was maintained, and the sum of the phase differences of these films was made substantially the same as the phase difference of the FLC element. Here, the gap is 2.1 μm
Further, a polycarbonate film having a phase difference of 100 nm and 160 nm was used by using the FLC element.
【0254】これにより、位相補償フィルム1枚の時と
同様の 450〜480 TV本までの高解像度化が確認でき
た。As a result, it was confirmed that the resolution was increased to 450 to 480 TV lines, which was the same as when one phase compensation film was used.
【0255】また、液晶表示素子、特にSTN(Super
Twisted Nematic)液晶表示素子で用いられている位相補
償方式も適用できる。これは、「液晶ディスプレイ製造
技術ハンドブック」(嶋田隆司 監修、(株)サイエン
スフォーラム 発行)のP.36−37に記載されているよ
うに、ガラス基板に挟まれたSTN液晶パネルに位相補
償板を重ね、さらにそれらを両側から偏光板でサンドイ
ッチすることにより、STN方式の欠点である画面の色
付きを解消したものである。この位相補償板は、光軸の
方向を変えたものを何枚か重ねた方が、より正確になる
ため、多数枚使用することもある。Liquid crystal display elements, especially STN (Super
Twisted Nematic) The phase compensation method used in liquid crystal display devices can also be applied. This is the P. of “Liquid Crystal Display Manufacturing Technology Handbook” (supervised by Takashi Shimada, published by Science Forum Co., Ltd.). As described in 36-37, a STN liquid crystal panel sandwiched between glass substrates is overlaid with a phase compensator, and sandwiched by polarizing plates from both sides to eliminate the screen coloring, which is a drawback of the STN method. It has been resolved. It is more accurate to stack several phase compensating plates with the directions of the optical axes changed, so that a large number of phase compensating plates may be used.
【0256】さらに、この複数枚の重ねに関して、上記
の「液晶ディスプレイ製造技術ハンドブック」(嶋田隆
司 監修、(株)サイエンスフォーラム 発行)のP.1
84−185 に記載されているように、位相差フィルムの持
つ複屈折(Δn)は、一般的には下式のように波長λに
依存する。 Δn(λ)=A+B/(λ2 −λO 2) (A、Bは定数、λO は吸収端)Further, regarding the stacking of the plurality of sheets, P.1 of the above-mentioned "Liquid Crystal Display Manufacturing Technology Handbook" (supervised by Takashi Shimada, published by Science Forum Co., Ltd.)
As described in 84-185, the birefringence (Δn) of the retardation film generally depends on the wavelength λ as shown in the following formula. Δn (λ) = A + B / (λ 2 −λ O 2 ) (A and B are constants, λ O is absorption edge)
【0257】この波長分散はフィルムの材料によっても
異なるため、異種の材料(例えばポリカーボネートとポ
リプロピレン、あるいはポリカーボネートとポリビニル
アルコール等)の組み合わせ、遅相軸の貼り合わせ角度
の調整により、多数枚貼り合わせた位相補償フィルムの
波長分散特性をコントロールすることが可能である。こ
れが、従来のSTNに用いられてきた位相補償技術であ
る。Since this wavelength dispersion varies depending on the material of the film, a large number of materials are bonded by combining different materials (for example, polycarbonate and polypropylene, or polycarbonate and polyvinyl alcohol) and adjusting the bonding angle of the slow axis. It is possible to control the wavelength dispersion characteristics of the phase compensation film. This is the phase compensation technique used in the conventional STN.
【0258】こうした技術を本発明に基づくウォブリン
グ素子における位相補償媒体に適用することによって、
位相補償フィルムの複屈折の波長分散特性をウォブリン
グ素子に用いた液晶材料の複屈折の波長分散特性に合わ
せることが可能であり、これにより、ウォブリング素子
のクロストークを低減することができる。By applying such a technique to the phase compensation medium in the wobbling element according to the present invention,
It is possible to match the wavelength dispersion characteristic of the birefringence of the phase compensation film with the wavelength dispersion characteristic of the birefringence of the liquid crystal material used for the wobbling element, thereby reducing the crosstalk of the wobbling element.
【0259】上述した例では、表示素子が偏光を有する
場合について述べたが、本発明は無偏光の表示素子の場
合にも適用可能である。In the above example, the case where the display element has polarized light is described, but the present invention is also applicable to the case of a non-polarized display element.
【0260】即ち、プラズマディスプレイ、LEDディ
スプレイ等の場合(即ち、表示画素からの光の偏光度が
小さい場合)、偏光にするために表示素子と上記の絵素
ずらし素子を結ぶ光路中に偏光板を挿入すればよい。光
学的配置条件は液晶表示素子の場合と同様である。That is, in the case of a plasma display, an LED display, etc. (that is, when the degree of polarization of the light from the display pixel is small), a polarizing plate is provided in the optical path connecting the display element and the pixel shifting element for polarization. Just insert. The optical arrangement conditions are the same as in the case of the liquid crystal display element.
【0261】次に、上記の位相補償媒体を組み込んだ液
晶光学装置を更に具体的に説明する。Next, the liquid crystal optical device incorporating the above phase compensation medium will be described more specifically.
【0262】位相補償した場合の駆動方法 駆動波形は図39に示した駆動波形も適用できるが、図71
に示す駆動波形を適用した。また、ウォブリング用セル
においては、配向膜として日本合成ゴム社製のポリイミ
ド配向膜JALS−1524を用いた。 Driving method in the case of phase compensation As the driving waveform, the driving waveform shown in FIG. 39 can be applied.
The drive waveform shown in FIG. In the wobbling cell, a polyimide alignment film JALS-1524 manufactured by Japan Synthetic Rubber Co., Ltd. was used as the alignment film.
【0263】このポリイミド配向膜の形成法は、ポリイ
ミド溶液をスピンキャスト法或いはグラビア印刷法によ
り塗布し、焼成後、80nmの厚さの配向膜を得た。ラビン
グ方向は以下に示すように、位相補償しない場合とは異
なる。As the method for forming this polyimide alignment film, a polyimide solution was applied by a spin casting method or a gravure printing method, and after firing, an alignment film having a thickness of 80 nm was obtained. The rubbing direction is different from the case without phase compensation, as shown below.
【0264】即ち、図67において、上面がポリイミド配
向膜側であるが、矢印で示す配向処理方向は、画面に対
して図68のように水平或いは垂直方向に画素ずらしを行
う場合、画素ずらし方向に平行或いは垂直方向である。
また、斜めずらしの場合、画面の対角方向に対して平行
が好ましい。That is, in FIG. 67, the upper surface is on the polyimide alignment film side, but the alignment treatment direction shown by the arrow is the pixel shift direction when the pixel shift is performed in the horizontal or vertical direction with respect to the screen as shown in FIG. 68. Parallel to or perpendicular to.
In addition, in the case of oblique shifting, it is preferable that the screen is parallel to the diagonal direction of the screen.
【0265】更に、セル組の方向は配向膜側をラビング
処理方向が平行或いは反平行となるように配置し、スペ
ーサーを分散させたシール材を用いてギャップ約2μm
とした。図68(A)には上下の基板を接合してセルを組
み立てるときの状態を示し、図68(B)は上下基板での
配向処理方向と画素ずらし方向との関係を示す。ここで
はセル組後における配向方向を平行としたが、反平行で
もよい。Further, the cell set is arranged such that the orientation film side is parallel or anti-parallel to the orientation film side, and a gap of about 2 μm is used by using a sealing material in which spacers are dispersed.
And FIG. 68A shows a state in which the upper and lower substrates are joined to assemble a cell, and FIG. 68B shows the relationship between the alignment treatment direction and the pixel shift direction on the upper and lower substrates. Here, the orientation directions after cell assembly are parallel, but they may be antiparallel.
【0266】そして、平行に両基板を対向させたセルで
画素ずらし方向が垂直の場合で検討を進めた。このセル
の上面に、強誘電性液晶ダイレクタのスイッチ状態に垂
直となるように、日東電工(株)製の位相補償フィルム
(632.5nmの波長での位相差が260nm)の異常光軸を合わ
せ、粘着材により貼り付けた。Then, in a cell in which both substrates are opposed to each other in parallel, the pixel shift direction is vertical and the examination is advanced. A phase compensation film manufactured by Nitto Denko Corporation so that it is perpendicular to the switch state of the ferroelectric liquid crystal director on the upper surface of this cell.
The extraordinary optical axes (with a phase difference of 260 nm at a wavelength of 632.5 nm) were aligned and attached with an adhesive material.
【0267】更に、このセルを図69に示すようにTN液
晶表示素子2と組み合わせ、高解像度化の確認を行っ
た。なお、斜めずらしの場合の例も同図に示した。Further, this cell was combined with a TN liquid crystal display element 2 as shown in FIG. 69, and confirmation of higher resolution was made. An example of the case of diagonal displacement is also shown in the figure.
【0268】次に、使用した駆動波形の例を図70に示
す。この駆動波形は強誘電性液晶素子でメモリー時に、
ツイストとする場合に有効である。特に、FLCのメモ
リー特性が弱い場合、或いはメモリー時に液晶配向のツ
イストにより十分な偏光面の回転効果を得られない場合
に有効である。Next, an example of the drive waveform used is shown in FIG. This drive waveform is a ferroelectric liquid crystal device,
This is effective when making a twist. In particular, it is effective when the memory characteristics of FLC are weak, or when a sufficient polarization plane rotation effect cannot be obtained due to the twist of the liquid crystal alignment during memory.
【0269】即ち、この駆動波形は、少なくとも2つの
正のパルス印加と、これに後続する少なくとも2つの負
のパルス印加とを繰り返し、これらのパルス印加におけ
る同極性のパルスのうち、第1のパルスの絶対値を第2
のパルスの絶対値よりも大きくしているので、第1のパ
ルスで高速化が図れ、第2のパルスで見かけのコーン角
を調整できるため、従来よりも全体として低電圧で駆動
でき、電気化学的な安定性を改善でき、経時劣化を防ぐ
ことが可能となる。また、第2のパルスで見かけのコー
ン角を45度±5度に調整できるため、ウォブリング効果
の低下を抑制できる。That is, this drive waveform repeats at least two positive pulse applications and at least two subsequent negative pulse applications, and the first pulse among the pulses of the same polarity in these pulse applications. The absolute value of
Since the absolute value of the pulse is larger than the absolute value of the pulse, the speed of the first pulse can be increased, and the apparent cone angle can be adjusted by the second pulse. Stability can be improved and deterioration over time can be prevented. Moreover, since the apparent cone angle can be adjusted to 45 ° ± 5 ° by the second pulse, it is possible to suppress the deterioration of the wobbling effect.
【0270】上記した5分割FLC素子において、上記
ドライブ条件、光学的配置、画素ずらし量を考慮して高
解像度化の検討を行ったところ、 0.7インチ、10.3万画
素のアクティブマトリックスTN液晶ディスプレイにお
いてパネル全面に亘って 240TV本から 450TV本以上
へと高解像度化し、更に非表示部位であるブラックマト
リックスが目立たなくなり、高解像度でかつ滑らかな画
面を実現できた。In the above-mentioned 5-division FLC element, a high resolution was examined in consideration of the drive conditions, the optical arrangement, and the pixel shift amount. As a result, a panel for an active matrix TN liquid crystal display of 0.7 inch and 103,000 pixels was obtained. The resolution was increased from 240 TV lines to 450 TV lines or more over the entire surface, and the black matrix, which is a non-display area, became inconspicuous and a high resolution and smooth screen was realized.
【0271】図71〜図74は、位相補償ウォブリング素子
の配置及び位相補償フィルム100 の貼り付け位置の各種
の例を示す。71 to 74 show various examples of the arrangement of the phase compensation wobbling element and the attachment position of the phase compensation film 100.
【0272】図71は、粘着材120 による位相補償フィル
ム100 の貼り付け位置が強誘電性液晶素子3と水晶板4
との間の場合を示し、図72は、同貼り付け位置が強誘電
性液晶素子3と表示素子2との間の場合を示す。このよ
うに、位相補償フィルム100の貼り付け位置は、スメク
チック液晶の電気光学素子(例えばFLC素子3)の前
位或いは後位のどちらに貼り付けても有効である。In FIG. 71, the bonding position of the phase compensation film 100 with the adhesive material 120 is the ferroelectric liquid crystal element 3 and the crystal plate 4.
72, and FIG. 72 shows a case where the attachment position is between the ferroelectric liquid crystal element 3 and the display element 2. As described above, the attachment position of the phase compensation film 100 is effective regardless of whether it is attached to the front or the rear of the electro-optical element (for example, the FLC element 3) of the smectic liquid crystal.
【0273】位相補償フィルム100 の貼り付け位置につ
いては、一般に、スメクチック液晶の電気光学素子で
は、位相補償フィルムの貼り付け時に配向の乱れが生じ
やすいために、FLC素子側に貼る代わりに、図73及び
図74のように水晶板4等の複屈折媒体や表示素子2に直
接貼り付けてもよい。この場合、液晶配向の乱れを生ず
ることなく、性能及び歩留りを向上させることができ
る。また、TN液晶表示素子の偏光板の上面に貼り付け
ることも可能である。Regarding the attachment position of the phase compensation film 100, in general, in an electro-optical element of a smectic liquid crystal, since alignment disorder is likely to occur at the time of attaching the phase compensation film, instead of attaching it to the FLC element side, as shown in FIG. Also, as shown in FIG. 74, it may be directly attached to the birefringent medium such as the crystal plate 4 or the display element 2. In this case, the performance and the yield can be improved without causing the disorder of the liquid crystal alignment. It can also be attached to the upper surface of the polarizing plate of the TN liquid crystal display element.
【0274】また、ウォブリング素子の透過率を向上さ
せるために、図75のように、複屈折媒体(水晶板4)と
電気光学素子3との間を、複屈折媒体4とガラス基板の
屈折率に近い屈折率を有する光学用接着剤121 で貼り付
けることができる。この構造により、空気/水晶板界面
での反射が低減し、透過率が向上した。Further, in order to improve the transmittance of the wobbling element, as shown in FIG. 75, between the birefringent medium (quartz plate 4) and the electro-optical element 3, the refractive index of the birefringent medium 4 and the glass substrate is set. It can be attached with an optical adhesive 121 having a refractive index close to. With this structure, the reflection at the air / quartz plate interface was reduced and the transmittance was improved.
【0275】その他構造上の改善:上記の例では、カイ
ラルスメクチック液晶素子3は透明ガラス基板を用いて
作製したが、更にコスト、容積、重量を低減させるた
め、図76のように、この透明基板を水晶板4に置き換
え、透明電極、配向膜を付けて、カイラルスメクチック
液晶素子3との一体化も可能であり、同時に、屈折率の
整合により反射を抑制し、光の透過率をも向上できる。Other Structural Improvements: In the above example, the chiral smectic liquid crystal element 3 was manufactured using a transparent glass substrate. However, in order to further reduce the cost, volume and weight, this transparent substrate is used as shown in FIG. Can be integrated with the chiral smectic liquid crystal element 3 by substituting the quartz plate 4 with a transparent electrode and an alignment film, and at the same time, reflection can be suppressed by matching the refractive index and the light transmittance can be improved. .
【0276】図77は、図76と同様に透明基板を水晶板4
に置き換えると共に、位相補償媒体100 をTN液晶表示
素子2側の偏光板に貼り付けた例を示す。FIG. 77 is the same as FIG. 76 except that the transparent substrate is the quartz plate 4.
In addition to the above, an example in which the phase compensation medium 100 is attached to the polarizing plate on the TN liquid crystal display element 2 side will be shown.
【0277】上記した高解像度化技術は、図69の如き直
視型、図78〜図82の如き投射型等、様式を問わず使用で
きる。ここで、図78〜図82はそれぞれ、記述した図45〜
図47に対応するものであって、所定箇所に位相補償媒体
100 を設けている点が異なっているが、動作原理は基本
的には同様である。The above-mentioned high resolution technology can be used in any form such as a direct view type as shown in FIG. 69 and a projection type as shown in FIGS. 78 to 82. Here, FIGS. 78 to 82 are respectively described in FIGS.
47, which corresponds to FIG. 47 and has a phase compensation medium at a predetermined position.
The difference is that 100 is provided, but the operating principle is basically the same.
【0278】撮像素子への適用 上述したイメージャへの応用にも、この位相補償効果は
適用できる。ここで用いたFLC素子は、電極を分割し
ていないもので行った。これは、撮像が同時刻の撮像で
あるために時間的なシフトを行わなくても良いことによ
る。また、ここでは位相補償媒体としてポリカーボネー
トフィルムを用いると、広範囲な波長域での光軸シフト
が確実に行えるために、高解像度化の効果が向上した。 Application to Imaging Device This phase compensation effect can be applied to the above-mentioned application to the imager. The FLC element used here was one in which the electrodes were not divided. This is because the imaging is performed at the same time, so that it is not necessary to shift in time. Further, here, when a polycarbonate film is used as the phase compensation medium, the optical axis shift can be surely performed in a wide range of wavelength regions, so that the effect of high resolution is improved.
【0279】具体的な実装例171 を図83〜図88にそれぞ
れ示す。いずれの場合も、有効な画素ずらしによる高解
像度化が得られた。また、ソニー社製ハンディカム T
R1への実装例も図87に示した。これらの各図は、記述
した図53〜図59にそれぞれ対応するものであって、所定
箇所に位相補償媒体100 を設けている点が異なっている
が、動作原理は基本的には同様である。Specific implementation examples 171 are shown in FIGS. 83 to 88, respectively. In either case, high resolution was obtained by effective pixel shifting. Also, Sony Handycam T
An example of mounting on R1 is also shown in FIG. These respective drawings correspond to the described FIGS. 53 to 59, respectively, and are different in that a phase compensation medium 100 is provided at a predetermined position, but the principle of operation is basically the same. .
【0280】上述した例のイメージャでは、水晶板を用
いたローパスフィルタの複屈折率異方性Δn=ne −n
o =0.0091を用い、CCD撮像素子のモアレ縞や色偽信
号等を除去している。しかし、ローパスフィルタに入射
される光が直線偏光の場合、ローパスフィルタの効果が
低減する。In the imager of the above-mentioned example, the birefringence anisotropy Δn = n e −n of the low-pass filter using the quartz plate.
Using o = 0.0091, the moire fringes and color false signals of the CCD image sensor are removed. However, when the light incident on the low-pass filter is linearly polarized light, the effect of the low-pass filter is reduced.
【0281】そこで、図89のように、光軸シフト用複屈
折媒体4とローパスフィルタとの間に1/4波長板130
を配置する。これは、1/4波長板は複屈折媒体からの
各偏光に対し、遅相軸をほぼ45度の角度に配置すると、
直線偏光が円偏光になるため、ローパスフィルタの効果
が十分に機能するためである。Therefore, as shown in FIG. 89, the quarter-wave plate 130 is provided between the optical axis shifting birefringent medium 4 and the low-pass filter.
To place. This is because if the 1/4 wave plate is arranged with the slow axis at an angle of about 45 degrees for each polarized light from the birefringent medium,
This is because the linearly polarized light becomes circularly polarized light and the effect of the low-pass filter sufficiently functions.
【0282】例えば、図89(A)の場合、光軸シフト用
の複屈折媒体4を出たY軸に平行な偏光12は、1/4波
長板130 を通過する際に遅相軸の方向へ回転する左円偏
光となって水晶ローパスフィルタに入射する。一方、図
89(B)の場合、光軸シフト用の複屈折媒体を出たX軸
に平行な偏光12は、1/4波長板130 を通過する際に遅
相軸の方向へ回転する右円偏光となって水晶ローパスフ
ィルタに入射する。これにより、水晶ローパスフィルタ
では偏光の影響を受けないため、光学的ローパスフィル
タ効果が有効に行え、その結果、高解像度でかつモアレ
縞や色偽信号等を低減した画像を撮像することができ
た。For example, in the case of FIG. 89 (A), the polarized light 12 emitted from the birefringent medium 4 for optical axis shift and parallel to the Y axis passes through the 1/4 wavelength plate 130, and the direction of the slow axis thereof. It becomes a left-handed circularly polarized light that rotates to and enters the quartz crystal low-pass filter. Meanwhile, the figure
In the case of 89 (B), the polarized light 12 emitted from the birefringent medium for optical axis shift and parallel to the X axis is right circularly polarized light that rotates in the direction of the slow axis when passing through the quarter wavelength plate 130. And enters the crystal low-pass filter. As a result, since the crystal low-pass filter is not affected by the polarization, the optical low-pass filter effect can be effectively performed, and as a result, it is possible to capture an image with high resolution and reduced moire fringes, color false signals, and the like. .
【0283】以上、本発明の実施例を説明したが、上述
の実施例は本発明の技術的思想に基いて更に変形が可能
である。Although the embodiments of the present invention have been described above, the above embodiments can be further modified based on the technical idea of the present invention.
【0284】例えば、上述した液晶素子をはじめ、各構
成部分の構造、材質や形状、組み立て方法等は種々変更
してよい。基板もガラス板ではなく、他の光学的に透明
な材質であればよい。液晶についても、種々のものが採
用可能である。For example, the structure, material and shape of each component, the assembling method, and the like, including the above-mentioned liquid crystal element, may be variously changed. The substrate is not limited to the glass plate and may be any other optically transparent material. Various liquid crystals can be adopted.
【0285】本発明が適用される対象は、上述した表示
装置、撮像装置の如き光学システムと共に、同システム
に組み込み可能なウォブリング素子も包含することは勿
論である。The object to which the present invention is applied naturally includes not only the optical system such as the above-mentioned display device and image pickup device but also a wobbling element which can be incorporated in the system.
【0286】[0286]
【発明の作用効果】本発明は上述した如く、強誘電性液
晶(FLC)と反強誘電性液晶(AFLC)と電傾効果
を示すスメクチック液晶(SmA)とから選ばれた少な
くとも1種の液晶が基体間の間隙内に注入されている位
相変調光学素子と;光学的に透明な複屈折媒体と;の組
み合わせからなる光学装置としているので、上記の位相
変調光学素子により光の位相を変化させて偏光面をずら
し、更に上記の複屈折媒体によって入射光を選択的に屈
折させるので、離散的画素に対して効果的にウォブリン
グを行え、解像度を向上させ、かつ、画質も良好にする
ことができる。As described above, the present invention provides at least one liquid crystal selected from a ferroelectric liquid crystal (FLC), an antiferroelectric liquid crystal (AFLC) and a smectic liquid crystal (SmA) exhibiting an electroclinic effect. Since the optical device is a combination of a phase-modulating optical element injected into the gap between the substrates and an optically transparent birefringent medium, the phase of the light is changed by the phase-modulating optical element. Since the plane of polarization is shifted and the incident light is selectively refracted by the birefringent medium, wobbling can be effectively performed on discrete pixels, the resolution can be improved, and the image quality can be improved. it can.
【0287】そして、上記の位相変調光学素子に用いる
強誘電性液晶等の液晶はいずれも、電界の作用に対して
液晶ダイレクタの方向が変化し易く、応答速度が非常に
早いので、ビデオレートでの駆動が十分可能となる。In any of the liquid crystals such as the ferroelectric liquid crystal used for the phase modulation optical element, the direction of the liquid crystal director is easily changed by the action of the electric field, and the response speed is very fast. Can be sufficiently driven.
【図1】本発明の実施例による表示装置の状態1での概
略図である。FIG. 1 is a schematic view of a display device in a state 1 according to an embodiment of the present invention.
【図2】同表示装置の状態2での概略図である。FIG. 2 is a schematic view of the same display device in a second state.
【図3】同表示装置に用いる強誘電性液晶(FLC)の
コーン角の説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram of a cone angle of a ferroelectric liquid crystal (FLC) used in the display device.
【図4】同コーン角の温度依存性を示すグラフである。FIG. 4 is a graph showing the temperature dependence of the cone angle.
【図5】他の液晶での同コーン角の温度依存性を示すグ
ラフである。FIG. 5 is a graph showing temperature dependence of the same cone angle in other liquid crystals.
【図6】同表示装置のFLCの異常光軸のずれを説明す
るための図2と同様の概略図である。FIG. 6 is a schematic view similar to FIG. 2 for explaining the deviation of the abnormal optical axis of FLC of the display device.
【図7】ウォブリング(絵素ずらし)時のフィールド間
でのクロストークを説明する図である。FIG. 7 is a diagram illustrating crosstalk between fields at the time of wobbling (pixel shifting).
【図8】ウォブリング時の偏光度測定用システムの概略
図である。FIG. 8 is a schematic diagram of a system for measuring the degree of polarization during wobbling.
【図9】液晶の透過スペクトル変化を示すグラフであ
る。FIG. 9 is a graph showing a change in transmission spectrum of liquid crystal.
【図10】図9と同様のグラフである。10 is a graph similar to FIG. 9.
【図11】同透過率の変化を示すグラフである。FIG. 11 is a graph showing changes in the transmittance.
【図12】液晶の好ましいコーン角を説明するための図で
ある。FIG. 12 is a diagram for explaining a preferable cone angle of liquid crystal.
【図13】改善された液晶ダイレクタ方向の説明図であ
る。FIG. 13 is an explanatory diagram of an improved liquid crystal director direction.
【図14】同液晶ダイレクタの状態2における図2と同様
の概略図である。FIG. 14 is a schematic view similar to FIG. 2 in a state 2 of the liquid crystal director.
【図15】同液晶ダイレクタの状態1における図1と同様
の概略図である。FIG. 15 is a schematic view similar to FIG. 1 in a state 1 of the liquid crystal director.
【図16】同表示装置に用いるRGBフィルタの透過スペ
クトル図である。FIG. 16 is a transmission spectrum diagram of an RGB filter used in the display device.
【図17】同表示装置の具体例の各スイッチ状態での概略
図である。FIG. 17 is a schematic view of a specific example of the display device in each switch state.
【図18】同表示装置にノーマリーホワイトのTN液晶表
示素子を用いた場合の概略図である。FIG. 18 is a schematic diagram of a case where a normally white TN liquid crystal display element is used in the display device.
【図19】同表示装置にノーマリーブラックのTN液晶表
示素子を用いた場合の概略図である。FIG. 19 is a schematic diagram of a case where a normally black TN liquid crystal display element is used in the display device.
【図20】偏光度の小さい表示素子を用いた表示装置の概
略図である。FIG. 20 is a schematic diagram of a display device using a display element having a small degree of polarization.
【図21】FLC液晶素子を用いた位相変調素子としての
液晶セルの断面図である。FIG. 21 is a cross-sectional view of a liquid crystal cell as a phase modulation element using a FLC liquid crystal element.
【図22】同液晶セルのセルギャップによる位相差の変化
を示すグラフである。FIG. 22 is a graph showing a change in retardation due to a cell gap of the liquid crystal cell.
【図23】同位相変調素子の各種駆動方法を示す波形図で
ある。FIG. 23 is a waveform diagram showing various driving methods of the same phase modulation element.
【図24】複屈折媒体による光軸のずれの説明図である。FIG. 24 is an explanatory diagram of an optical axis shift due to a birefringent medium.
【図25】複屈折媒体となるクサビ型セルの概略斜視図で
ある。FIG. 25 is a schematic perspective view of a wedge-shaped cell that serves as a birefringent medium.
【図26】同クサビ型セルの光学的性質を説明する概略図
である。FIG. 26 is a schematic diagram illustrating an optical property of the wedge-shaped cell.
【図27】他のクサビ型セルの光学的性質を説明する概略
図である。FIG. 27 is a schematic diagram illustrating the optical properties of another wedge-shaped cell.
【図28】更に他の複屈折媒体の成型金型と同媒体を示す
平面図及び斜視図である。28A and 28B are a plan view and a perspective view showing a molding die of still another birefringent medium and the same medium.
【図29】ウォブリング(絵素ずらし)時のシフト量を各
場合で示す概略図である。[Fig. 29] Fig. 29 is a schematic diagram showing the shift amount during wobbling (pixel shifting) in each case.
【図30】ウォブリング状態の説明図である。FIG. 30 is an explanatory diagram of a wobbling state.
【図31】他のウォブリング状態の説明図である。FIG. 31 is an explanatory diagram of another wobbling state.
【図32】更に他のウォブリング状態の説明図である。FIG. 32 is an explanatory diagram of still another wobbling state.
【図33】RGBインライン配列表示素子のウォブリング
状態の説明図である。FIG. 33 is an explanatory diagram of a wobbling state of an RGB in-line array display element.
【図34】RGBデルタ配列表示素子のウォブリング状態
の説明図である。FIG. 34 is an explanatory diagram of a wobbling state of an RGB delta array display element.
【図35】位相変調素子における分割電極を示す概略斜視
図である。FIG. 35 is a schematic perspective view showing divided electrodes in the phase modulation element.
【図36】インターレース走査法の説明図である。FIG. 36 is an explanatory diagram of an interlaced scanning method.
【図37】テレビの各フィールドでの同期信号の波形図で
ある。[Fig. 37] Fig. 37 is a waveform diagram of a synchronization signal in each field of the television.
【図38】上記表示装置の各素子間の接続関係を示すブロ
ック図である。[Fig. 38] Fig. 38 is a block diagram showing a connection relationship between respective elements of the display device.
【図39】電極分割型の位相変調素子の駆動波形図であ
る。FIG. 39 is a drive waveform diagram of the electrode-divided phase modulation element.
【図40】同素子を用いた表示装置の概略図である。FIG. 40 is a schematic view of a display device using the same element.
【図41】同素子を用いた他の表示装置の概略図である。FIG. 41 is a schematic view of another display device using the same element.
【図42】上記表示装置の構造例の断面図である。42 is a cross-sectional view of a structural example of the display device. FIG.
【図43】同他の構造例の断面図である。FIG. 43 is a cross-sectional view of another example of the structure.
【図44】同更に他の構造例の断面図である。FIG. 44 is a sectional view of still another example of the structure.
【図45】上記表示装置を適用したディスプレイの断面図
である。FIG. 45 is a cross-sectional view of a display to which the display device is applied.
【図46】ディスプレイへの他の適用例の断面図である。FIG. 46 is a cross-sectional view of another application example to a display.
【図47】ディスプレイへの更に他の適用例の断面図であ
る。FIG. 47 is a cross-sectional view of still another application example of the display.
【図48】本発明の他の実施例による撮像装置の状態1で
の概略図である。[Fig. 48] Fig. 48 is a schematic diagram of a state 1 of an imaging device according to another embodiment of the present invention.
【図49】同撮像装置の状態2での概略図である。[Fig. 49] Fig. 49 is a schematic diagram of the imaging device in state 2.
【図50】同撮像装置のFLCの異常光軸のずれを説明す
るための図49と同様の概略図である。50 is a schematic view similar to FIG. 49 for explaining the deviation of the abnormal optical axis of the FLC of the imaging device.
【図51】改善された液晶ダイレクタの状態2における図
49と同様の概略図である。FIG. 51 is a view of the improved liquid crystal director in state 2;
FIG. 50 is a schematic view similar to 49.
【図52】同液晶ダイレクタの状態1における図48と同様
の概略図である。52 is a schematic view similar to FIG. 48 in the first state of the liquid crystal director. FIG.
【図53】同撮像装置の具体例の概略図である。[Fig. 53] Fig. 53 is a schematic diagram of a specific example of the imaging apparatus.
【図54】上記撮像装置の構造例の断面図である。FIG. 54 is a cross-sectional view of a structural example of the imaging device.
【図55】水晶光学ローパスフィルタの実装状態の概略図
である。FIG. 55 is a schematic diagram of a mounted state of a crystal optical low-pass filter.
【図56】同水晶フィルタ3枚により生じるボケを説明す
る原理図である。[Fig. 56] Fig. 56 is a principle diagram illustrating blurring caused by three crystal filters of the same.
【図57】上記撮像装置の実装例の断面図である。FIG. 57 is a cross-sectional view of a mounting example of the imaging device.
【図58】他の実装例の断面図である。FIG. 58 is a cross-sectional view of another mounting example.
【図59】更に他の実装例の断面図である。FIG. 59 is a cross-sectional view of still another mounting example.
【図60】本発明の他の実施例による表示装置の具体例の
各スイッチ状態での概略図である。FIG. 60 is a schematic diagram of a specific example of a display device according to another embodiment of the present invention in each switch state.
【図61】同表示装置におけるFLC素子と位相補償(位
相調整)フィルムの各状態での光軸の関係を示す説明図
である。FIG. 61 is an explanatory diagram showing a relationship between optical axes of the FLC element and the phase compensation (phase adjustment) film in each state in the same display device.
【図62】表示装置において位相補償のない場合の光学配
置を示す説明図である。[Fig. 62] Fig. 62 is an explanatory diagram showing an optical arrangement when there is no phase compensation in the display device.
【図63】同光学配置における各状態での透過率スペクト
ル図である。FIG. 63 is a transmittance spectrum diagram in each state in the same optical arrangement.
【図64】表示装置において位相補償した場合の光学配置
を示す説明図である。64 is an explanatory diagram showing an optical arrangement when phase compensation is performed in the display device. FIG.
【図65】同光学配置における各状態での透過率スペクト
ル図である。FIG. 65 is a transmittance spectrum diagram in each state in the same optical arrangement.
【図66】本発明の他の実施例による表示装置の具体例の
各スイッチ状態での概略図である。FIG. 66 is a schematic view of a specific example of a display device according to another embodiment of the present invention in each switch state.
【図67】表示装置における各種配向処理方向を示す基板
の各概略平面図である。67 is each schematic plan view of the substrate showing various alignment treatment directions in the display device. FIG.
【図68】表示装置における液晶セル組み立て時の状況を
説明する各概略平面図である。[Fig. 68] Fig. 68 is a schematic plan view illustrating a situation when assembling the liquid crystal cell in the display device.
【図69】垂直及び/又は水平方向に高解像度化する方法
を示す概略図である。[Fig. 69] Fig. 69 is a schematic diagram showing a method of increasing the resolution in the vertical and / or horizontal directions.
【図70】液晶素子駆動方法を説明する駆動波形図であ
る。FIG. 70 is a drive waveform diagram illustrating a liquid crystal element drive method.
【図71】上記表示装置の構造例の断面図である。71 is a cross-sectional view of a structural example of the display device. FIG.
【図72】同他の構造例の断面図である。[Fig. 72] Fig. 72 is a cross-sectional view of another structural example.
【図73】同他の構造例の断面図である。FIG. 73 is a cross-sectional view of another example of the structure.
【図74】同表示装置の他の構造例の断面図である。FIG. 74 is a cross-sectional view of another structural example of the display device.
【図75】同表示装置の他の構造例の断面図である。FIG. 75 is a cross-sectional view of another structural example of the display device.
【図76】同表示装置の他の構造例の断面図である。FIG. 76 is a cross-sectional view of another structural example of the display device.
【図77】同表示装置の更に他の構造例の断面図である。[Fig. 77] Fig. 77 is a cross-sectional view of still another structural example of the display device.
【図78】同表示装置を適用したディスプレイの断面図で
ある。FIG. 78 is a cross-sectional view of a display to which the display device is applied.
【図79】ディスプレイへの他の適用例の断面図である。[Fig. 79] Fig. 79 is a cross-sectional view of another example of application to a display.
【図80】ディスプレイへの他の適用例の断面図である。[Fig. 80] Fig. 80 is a cross-sectional view of another example of application to a display.
【図81】ディスプレイへの他の適用例の断面図である。[Fig. 81] Fig. 81 is a cross-sectional view of another example of application to a display.
【図82】ディスプレイへの更に他の適用例の断面図であ
る。FIG. 82 is a cross-sectional view of still another application example of the display.
【図83】本発明の他の実施例による撮像装置の具体例の
概略図である。[Fig. 83] Fig. 83 is a schematic diagram of a specific example of an imaging device according to another embodiment of the present invention.
【図84】同撮像装置の構造例の断面図である。[Fig. 84] Fig. 84 is a cross-sectional view of a structural example of the imaging device.
【図85】同撮像装置の他の構造例の断面図である。[Fig. 85] Fig. 85 is a cross-sectional view of another structural example of the imaging device.
【図86】同撮像装置の更に他の構造例の断面図である。[Fig. 86] Fig. 86 is a cross-sectional view of still another example of the structure of the imaging device.
【図87】同撮像装置の実装例の断面図である。[Fig. 87] Fig. 87 is a cross-sectional view of a mounting example of the imaging device.
【図88】他の実装例の断面図である。FIG. 88 is a cross-sectional view of another mounting example.
【図89】本発明の更に他の実施例による撮像装置の具体
例の概略図である。FIG. 89 is a schematic diagram of a specific example of an image pickup apparatus according to still another embodiment of the present invention.
1、101 ・・・(液晶光学)表示装置 2・・・(液晶)表示素子 3・・・強誘電性液晶素子 4・・・複屈折媒体 5・・・表示画素 7、107 ・・・ウォブリング素子(絵素ずらし素子) 8、10・・・異常光軸 9・・・偏光方向 13、14・・・透明電極 15・・・液晶 17・・・光源 18、19・・・偏光板 20、21・・・透明基板 22、23・・・配向膜 50・・・被写体 53・・・CCD素子 61・・・赤外カットフィルタ 64・・・光学ローパスフィルタ 71、171 ・・・撮像装置 100 、110 ・・・位相補償(位相調整)媒体 108 、118 ・・・遅相軸 1, 101 ... (liquid crystal optical) display device 2 ... (liquid crystal) display element 3 ... ferroelectric liquid crystal element 4 ... birefringent medium 5 ... display pixel 7, 107 ... wobbling Element (picture element shifting element) 8, 10 ... Extraordinary optical axis 9 ... Polarization direction 13, 14 ... Transparent electrode 15 ... Liquid crystal 17 ... Light source 18, 19 ... Polarizer 20, 21 ... Transparent substrate 22, 23 ... Alignment film 50 ... Subject 53 ... CCD element 61 ... Infrared cut filter 64 ... Optical low-pass filter 71,171 ... Imaging device 100, 110 ・ ・ ・ Phase compensation (phase adjustment) medium 108, 118 ・ ・ ・ Slow axis
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高梨 英彦 東京都品川区北品川6丁目7番35号 ソニ ー株式会社内 (72)発明者 松居 恵理子 東京都品川区北品川6丁目7番35号 ソニ ー株式会社内 (72)発明者 楊 映保 東京都品川区北品川6丁目7番35号 ソニ ー株式会社内 (72)発明者 秀 史朝 東京都品川区北品川6丁目7番35号 ソニ ー株式会社内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Hidehiko Takanashi 6-735 Kitashinagawa, Shinagawa-ku, Tokyo Sony Corporation (72) Eriko Matsui 6-735 Kitashinagawa, Shinagawa-ku, Tokyo Sony Corporation (72) Inventor Yang Eiho 6-735 Kitashinagawa Shinagawa-ku, Tokyo Sony Corporation (72) Inventor Hidefumi Asahi 6-35 Kitashinagawa, Shinagawa-ku, Tokyo Inside Sony Corporation
Claims (38)
に設けた光学的に透明な基体の複数個が前記電極及び前
記配向膜の側で互いに所定の間隙を隔てて対向配置さ
れ、強誘電性液晶と反強誘電性液晶と電傾効果を示すス
メクチック液晶とから選ばれた少なくとも1種の液晶が
前記間隙内に注入されている位相変調光学素子と;光学
的に透明な複屈折媒体と;の組み合わせからなる光学装
置。1. A plurality of optically transparent substrates provided with an optically transparent electrode and an alignment film in this order are arranged to face each other at a predetermined gap on the side of the electrode and the alignment film, A phase modulation optical element in which at least one liquid crystal selected from a ferroelectric liquid crystal, an antiferroelectric liquid crystal, and a smectic liquid crystal exhibiting an electroclinic effect is injected into the gap; and an optically transparent birefringence An optical device composed of a combination of a medium and;
置との間、又は被写体と撮像素子との間の光路中に、位
相変調光学素子と複屈折媒体とが順次配置されてウォブ
リング素子を構成し、前記表示素子又は前記撮像素子が
一次元又は二次元にウォブリングされるようにした、請
求項1に記載した光学装置。2. A phase-modulating optical element and a birefringent medium are sequentially arranged in an optical path between a display element and an observation position which are to be made high in resolution, or an optical path between an object and an image pickup element, thereby forming a wobbling element. The optical device according to claim 1, wherein the optical device is configured so that the display element or the image sensor is wobbled in one dimension or two dimensions.
光軸のずれを与える透明基板からなっていてウォブリン
グ方向に等価的に一軸性の異常光軸の成分を有するよう
に配置されるか、或いは光が透過する基板対向面が平行
でなく、見掛けの異常光軸が両平面に垂直な平面に平行
又は垂直である、請求項2に記載した光学装置。3. The birefringent medium is composed of a transparent substrate that shifts the optical axis depending on the polarization direction of incident light and is arranged so as to have an equivalent uniaxial extraordinary optical axis component in the wobbling direction. 3. The optical device according to claim 2, wherein the substrate facing surface through which light is transmitted is not parallel, and the apparent extraordinary optical axis is parallel or perpendicular to a plane perpendicular to both planes.
される、請求項2又は3に記載した光学装置。4. The optical device according to claim 2, wherein the wobbling element is driven at a video rate.
に、広い波長範囲で偏光面を約90度回転させて光軸をシ
フトさせるための位相調整用の複屈折媒体が更に配置さ
れている、請求項1〜4のいずれか1項に記載した光学
装置。5. A birefringent medium for phase adjustment for rotating the polarization plane by about 90 degrees in a wide wavelength range to shift the optical axis is further arranged at the rear and / or front of the phase modulation optical element. The optical device according to any one of claims 1 to 4.
含む液晶材料からなる素子と、少なくとも透明電極に挟
まれたアクティブ液晶素子と、π電子系を含む高分子フ
ィルムとのうちのいずれかによって構成され、ウォブリ
ング時のフィールド間における使用波長範囲での積分量
としてのクロストークを位相調整の行われないウォブリ
ング素子よりも減少させるものである、請求項5に記載
した光学装置。6. A birefringent medium for phase adjustment among an element made of a liquid crystal material containing a π electron system, an active liquid crystal element sandwiched between at least transparent electrodes, and a polymer film containing a π electron system. The optical device according to claim 5, wherein the optical device is configured by any one of them and reduces crosstalk as an integrated amount in a used wavelength range between fields at the time of wobbling as compared with a wobbling element in which phase adjustment is not performed.
明で一様に配向したスメクチック液晶(カイラル液晶を
含む。)素子と、ネマチック液晶素子と、主鎖型高分子
液晶と、側鎖型高分子液晶と、芳香族ポリエステル系フ
ィルムと、ポリカーボネートフィルムと、ポリスチレン
又はスチレン系樹脂フィルムと、メタクリル系樹脂フィ
ルムと、ビニル系樹脂フィルムと、セルロース系フィル
ムと、ポリアミド系樹脂フィルムと、ポリフェニレン系
フィルムと、ポリフェニレンスルフィド系フィルムと、
ポリスルフォン系フィルムと、非晶ポリアレートフィル
ムと、ポリエーテルスルフォン系フィルムと、ポリエー
テルイミド系フィルムと、ポリエーテルケトン系フィル
ムと、ポリアミドイミド系フィルムと、ポリイミド系フ
ィルムとのうちのいずれかによって構成されている、請
求項6に記載した光学装置。7. A birefringent medium for phase adjustment is an optically transparent and uniformly aligned smectic liquid crystal (including chiral liquid crystal) element, a nematic liquid crystal element, a main chain type polymer liquid crystal, and a side surface. Chain polymer liquid crystal, aromatic polyester film, polycarbonate film, polystyrene or styrene resin film, methacrylic resin film, vinyl resin film, cellulose film, polyamide resin film, and polyphenylene -Based film, polyphenylene sulfide-based film,
Polysulfone-based film, an amorphous polyarate film, a polyether sulfone-based film, a polyetherimide-based film, a polyetherketone-based film, a polyamide-imide-based film, and a polyimide-based film The optical device according to claim 6, which is configured.
る位相調整用のフィルムが、カイラルスメクチック液晶
からなる位相変調光学素子に直接貼り付けられていな
い、請求項7に記載した光学装置。8. The optical device according to claim 7, wherein the phase adjusting film constituting the wobbling element for the display element is not directly attached to the phase modulation optical element made of chiral smectic liquid crystal.
る位相調整用のフィルム及び偏光板がカイラルスメクチ
ック液晶からなる位相変調光学素子に直接貼り付けられ
ていない、請求項7に記載した光学装置。9. The optical device according to claim 7, wherein the phase adjusting film and the polarizing plate forming the wobbling element for the image pickup element are not directly attached to the phase modulation optical element made of chiral smectic liquid crystal.
せ、ウォブリングのクロストークを最小にするように、
カイラルスメクチック液晶からなる位相変調光学素子の
位相差と位相調整用の複屈折性媒体の位相差、更には入
射偏光の軸、前記位相変調光学素子の遅相軸、前記位相
調整用の複屈折媒体の遅相軸、光軸ずらしのための複屈
折媒体の異常光軸の方向をそれぞれ調節した、請求項5
〜9のいずれか1項に記載した光学装置。10. A polarization plane is rotated about 90 degrees in a wide wavelength range to minimize wobbling crosstalk,
Phase difference of phase-modulating optical element made of chiral smectic liquid crystal and phase difference of birefringent medium for phase adjustment, further, axis of incident polarization, slow axis of the phase-modulating optical element, birefringent medium for phase adjustment 6. The slow axis and the direction of the extraordinary optical axis of the birefringent medium for shifting the optical axis are adjusted, respectively.
10. The optical device according to any one of 9 to 10.
変調光学素子の配向処理方向が画素ずらし方向に平行或
いは垂直である、請求項10に記載した光学装置。11. The optical device according to claim 10, wherein the orientation processing direction of the phase modulation optical element made of chiral smectic liquid crystal is parallel or perpendicular to the pixel shift direction.
って行われている、請求項11に記載した光学装置。12. The optical device according to claim 11, wherein the alignment treatment is performed by rubbing or vacuum deposition.
変調光学素子の632.8nm での位相差が 160nm〜380nm で
ある、請求項10に記載した光学装置。13. The optical device according to claim 10, wherein a phase modulation optical element made of a chiral smectic liquid crystal has a phase difference at 632.8 nm of 160 nm to 380 nm.
m のレタデーションを示し、カイラルスメクチック液晶
からなる位相変調光学素子の 632.8nmでの位相差と同じ
位相差を有する、請求項10に記載した光学装置。14. The birefringent medium for phase adjustment is 160 nm to 380 n.
11. The optical device according to claim 10, which exhibits a retardation of m 3 and has the same phase difference as that of a phase modulation optical element made of a chiral smectic liquid crystal at 632.8 nm.
つのスイッチング状態のうちのどちらかの状態の遅相軸
に対して、位相調整用の複屈折媒体の遅相軸をほぼ直交
させた、請求項5〜14のいずれか1項に記載した光学装
置。15. A liquid crystal director 2 of a phase modulation optical element.
15. The optical device according to claim 5, wherein the slow axis of the birefringent medium for phase adjustment is substantially orthogonal to the slow axis of either one of the two switching states. .
素子が離散的画素から構成される液晶表示素子、自発光
型表示素子又は電荷結合素子である、請求項2〜15のい
ずれか1項に記載した光学装置。16. The display device or the image pickup device to be increased in resolution is a liquid crystal display device composed of discrete pixels, a self-luminous display device, or a charge-coupled device. The optical device described in 1.
体からの光が偏光していない場合、ウォブリング素子と
前記表示素子又は前記被写体との間の光路中に、偏光を
与える素子が配置される、請求項2〜16のいずれか1項
に記載した光学装置。17. When the light from the display element or the object to be high-resolution is not polarized, an element that imparts polarization is arranged in the optical path between the wobbling element and the display element or the object. The optical device according to any one of claims 2 to 16.
似ブックシェルフ又はシェブロン構造の液晶層構造のカ
イラルスメクチック液晶である、請求項1〜17のいずれ
か1項に記載した光学装置。18. The optical device according to claim 1, wherein the liquid crystal used is a bookshelf, a pseudo bookshelf, or a chiral smectic liquid crystal having a liquid crystal layer structure of a chevron structure.
角は0〜45度である、請求項18に記載した光学装置。19. The optical device according to claim 18, wherein the pretilt angle of the chiral smectic liquid crystal is 0 to 45 degrees.
26〜64度である、請求項1〜19のいずれか1項に記載し
た光学装置。20. The apparent cone angle θ of the liquid crystal used is
The optical device according to any one of claims 1 to 19, which is 26 to 64 degrees.
つのスイッチ状態における各ダイレクタ間の2等分線
が、表示素子からの光の偏光面(P1)又はそれに直交
する線(P2)とのなす角δは、位相調整(又は補償)
を行わない場合にはδ=22.5±10度であり;または、位
相調整(又は補償)を行った位相変調光学素子において
液晶の2つのスイッチ状態における位相補償後の各スイ
ッチ状態のうち、絶対値の大きな複屈折の遅相軸とP1
又はP2との間の2等分線が、表示素子からの光の偏光
面(P1)又はそれに直交する線(P2)とのなす角δ
1は、δ1=22.5±10度である、請求項1〜20のいずれ
か1項に記載した光学装置。21. A liquid crystal used for a phase modulation optical element.
The angle δ formed by the bisector between the directors in the two switch states with the polarization plane (P1) of the light from the display element or the line (P2) orthogonal thereto is the phase adjustment (or compensation).
Otherwise, δ = 22.5 ± 10 degrees; or, in the phase modulation optical element with phase adjustment (or compensation), the absolute value of each switch state after phase compensation in two switch states of the liquid crystal. Slow biaxial birefringence axis and P1
Or the angle δ formed by the bisector between P2 and the plane of polarization (P1) of the light from the display element or the line (P2) orthogonal thereto.
21. The optical device according to claim 1, wherein 1 is δ1 = 22.5 ± 10 degrees.
液晶ディスプレイ又は撮像素子が、赤、緑及び青のトリ
オ画像を1絵素とする単板である場合、 632.8nmの光源
を用いて測定した位相差が 130nm〜370nm の範囲にあ
る、請求項2〜21のいずれか1項に記載した光学装置。22. When the liquid crystal display or the image pickup device as the display device to be made high resolution is a single plate having red, green and blue trio images as one picture element, measurement is performed using a 632.8 nm light source. 22. The optical device according to claim 2, wherein the retardation is in the range of 130 nm to 370 nm.
液晶ディスプレイ又は撮像素子が3板の場合、組み合わ
せる各フィルタの透過率特性の波長範囲の上限をλMax
とし、下限をλMin とすると、許容できる位相差はλ
Max /2〜λMin /2の範囲にあり、光源として赤、
緑、青の蛍光体の発光を用いる場合には、それぞれの有
効位相差範囲は中心波長をλC としたときに(λC −10
0)/2〜(λC +100)/2の範囲にある(但し、上記の
各位相差の単位はnmである。)、請求項2〜21のいずれ
か1項に記載した光学装置。23. When the liquid crystal display or the image pickup device as the display device to be made high resolution is three plates, the upper limit of the wavelength range of the transmittance characteristic of each filter to be combined is set to λ Max.
And the lower limit is λ Min , the allowable phase difference is λ
It is in the range of Max / 2 to λ Min / 2, and the light source is red,
Green, in the case of using the light emission of the blue phosphor, when each of the effective phase difference range in which the center wavelength and λ C (λ C -10
The optical device according to any one of claims 2 to 21, which is in the range of 0) / 2 to (λ C +100) / 2 (where the unit of each phase difference is nm).
00nm)場合、632.8nm の光源を用いて測定した位相差が
350nm〜600nm の範囲である、請求項2〜23のいずれか
1項に記載した光学装置。24. The imaging wavelength includes infrared light (wavelength 700 to 12
00nm), the phase difference measured using a 632.8nm light source is
The optical device according to any one of claims 2 to 23, which has a range of 350 nm to 600 nm.
を用いて駆動される、請求項1〜24のいずれか1項に記
載した光学装置。25. The optical device according to claim 1, wherein the phase modulation optical element is driven by using a bipolar applied voltage.
りと立ち下がりの各応答時間がフィールド時間の1/3
以下であり、かつ、立ち上がり時間と立ち下がり時間と
の比が互いに2倍を超えないようにした、請求項2〜25
のいずれか1項に記載した光学装置。26. When wobbling, each response time of rising and falling of the driving voltage is 1/3 of the field time.
26. The ratio of the rising time and the falling time does not exceed twice each other.
The optical device according to any one of 1.
絵素口径(モノクロ画面或いは3板の時は画素アパーチ
ャ、単板では赤、緑、青の画素トリオを1つとする。)
をLA 、絵素ピッチをLP とするとき、絵素ずらし量L
は、 Min(LP −LA 、LA /2) ≦ L ≦ Max(LA 、
LP −LA /2) (但し、Min(x、y)、Max(x、y)はそれぞ
れ、x、yの内の小さい値、大きい値を与える関数とす
る。)とする、請求項2〜26のいずれか1項に記載した
光学装置。27. For the length component in the wobbling direction,
Pixel aperture (Pixel aperture for monochrome screen or 3 plates, 1 for red, green, blue for single plate)
Is L A and the pixel pitch is L P , the pixel shift amount L
Is, Min (L P -L A, L A / 2) ≦ L ≦ Max (L A,
L P -L A / 2) (where, Min (x, y) and, Max (x, y), respectively, x, to a small value, a function that gives a larger value of the y.), Claims The optical device according to any one of 2 to 26.
素子の画面垂直方向にN分割〜1分割した駆動電極を有
する位相変調光学素子とが組み合わされている、請求項
2〜27のいずれか1項に記載した光学装置。28. A combination of a display element having the number of horizontal scanning lines N and a phase modulation optical element having drive electrodes divided into N to 1 in a screen vertical direction of the display element, in combination. The optical device according to any one of items.
りも長い、請求項28に記載した光学装置。29. The optical device according to claim 28, wherein the distance between the split electrodes is longer than the liquid crystal cell gap.
し、表示素子の駆動と位相変調光学素子の駆動とを同期
させ、1フィールドの時間を必要電極数分割し、位相変
調光学素子の各チャンネルでシーケンシャルにフィール
ド内での時間遅れを与え、駆動するようにした、請求項
28又は29に記載した光学装置。30. The drive of the display element and the drive of the phase modulation optical element are synchronized with the detected video vertical synchronization signal as a reference, the time of one field is divided by the required number of electrodes, and each channel of the phase modulation optical element is divided. A method for sequentially driving with a time delay within the field,
28. The optical device described in 28 or 29.
位相変調光学素子の駆動とを同期させ、各フィールド内
で撮像し、データを転送して1フレームを形成するよう
にした、請求項2〜27のいずれか1項に記載した光学装
置。31. The driving of the image pickup device and the drive of the phase modulation optical device are synchronized with each other based on the synchronization signal, images are taken in each field, and data is transferred to form one frame. The optical device according to any one of 2 to 27.
調光学素子とが光学用接着剤で貼り合わせられている、
請求項1〜31のいずれか1項に記載した光学装置。32. A birefringent medium for shifting an optical axis and a phase modulation optical element are bonded together by an optical adhesive.
An optical device according to any one of claims 1 to 31.
び配向膜を設け、液晶素子と一体化した、請求項1〜31
のいずれか1項に記載した光学装置。33. A crystal plate as a birefringent medium is provided with a transparent electrode and an alignment film, which is integrated with a liquid crystal element.
The optical device according to any one of 1.
装置として構成される、請求項1〜33のいずれか1項に
記載した光学装置。34. The optical device according to claim 1, which is configured as a direct-view type, reflective type, or projection type display device.
1〜34のいずれか1項に記載した光学装置。35. The optical device according to claim 1, which is used in a wavelength range of visible light.
合わせ、可視光或いは赤外光撮像装置として構成され
る、請求項1〜33のいずれか1項に記載した光学装置。36. The optical device according to claim 1, wherein the wobbling element is combined with a solid-state image pickup element to be configured as a visible light or infrared light image pickup apparatus.
タと固体撮像素子とが組み合わされる、請求項36に記載
した光学装置。37. The optical device according to claim 36, wherein a wobbling element, an optical low-pass filter, and a solid-state image sensor are combined.
タとの間の光路中に、4分の1波長板が配置される、請
求項37に記載した光学装置。38. The optical device according to claim 37, wherein a quarter-wave plate is arranged in the optical path between the wobbling element and the optical low-pass filter.
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