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公開番号2025147465
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-10-07
出願番号2024047720
出願日2024-03-25
発明の名称空間光変調素子、ホログラフィ立体表示装置
出願人国立大学法人東北大学,日本放送協会
代理人弁理士法人よつ葉国際特許事務所,個人,個人
主分類G02F 1/13 20060101AFI20250930BHJP(光学)
要約【課題】微小な画素ピッチでの画素の独立駆動を可能にする。
【解決手段】空間光変調素子は、第1基板と、第1基板に対向して設けられる第2基板と、第1基板と第2基板との間に設けられる液晶層と、を有し、第1基板は該基板表面に、マトリクス状に配置される画素において第1方向に配置された画素の両側に配置された駆動電極と、第1方向に配列した駆動電極の列間に配置された接地電極と、を有する。
【選択図】図3
特許請求の範囲【請求項１】
第１基板と、前記第１基板に対向して設けられる第２基板と、前記第１基板と前記第２基板との間に設けられる液晶層と、を有し、
前記第１基板は該基板表面に、マトリクス状に配置される画素において第１方向に配置された前記画素の両側に配置された駆動電極と、前記第１方向に配列した前記駆動電極の列間に配置された接地電極と、を有する、
空間光変調素子。
続きを表示（約 450 文字）【請求項２】
請求項１に記載の空間光変調素子を備え、
前記液晶層を、前記第１方向に配置された前記画素の両側に配置された前記駆動電極間の水平電界で駆動する、
ホログラフィ立体表示装置。
【請求項３】
前記液晶層を、前記第１方向に配置された前記画素の両側に配置された前記駆動電極間の電位差により駆動する、
請求項２に記載のホログラフィ立体表示装置。
【請求項４】
前記液晶層の液晶分子が基板垂直方向に配向された初期配向状態において、前記水平電界によって、前記液晶分子の配向を変化させる、
請求項２または請求項３に記載のホログラフィ立体表示装置。
【請求項５】
前記画素の前記第１方向の画素ピッチは１μｍ以下である、
請求項２に記載のホログラフィ立体表示装置。
【請求項６】
前記ホログラフィ立体表示装置の視域角は３０°以上である、
請求項２に記載のホログラフィ立体表示装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、空間光変調素子等に関する。
続きを表示（約 2,100 文字）【背景技術】
【０００２】
３Ｄ（立体）ディスプレイは、奥行きを表現できるため、映像を見る人に高い臨場感を与えることができる。３Ｄ映画や立体テレビなどのサービス開発が検討されており、次世代のディスプレイとして期待されている。その中でも、電子ホログラフィックディスプレイは、物体光の波面を完全に再現することで、人間の感性に合った自然な立体視を実現することから、次世代の立体表示システムとして注目されている。
【０００３】
電子ホログラフィでは、例えば図１３に示すように、空間光変調素子（ＳＬＭ：Spatial Light Modulator、空間光変調器と称してもよい。）と呼ばれる電子デバイスを用いて物体光の波面を再現し、ＳＬＭによる光の回折を利用して電子ホログラフィ画像を再現する。変調方式としては、二次元的な光の振幅分布を再現する振幅方式と、光の位相分布を再現する位相方式とが知られており、位相方式は振幅方式に比べて光の利用効率が高く、再生像の観察を妨害する高次回折光を抑制可能であるため、実用化に向けて有用な方式と考えられている。例えば特許文献１には、液晶を用いた空間光変調素子ＬＣＯＳ－ＳＬＭ（Liquid crystal on silicon－Spatial Light Modulator）に関する技術が開示されている。
【０００４】
しかし、電子ホログラフィでは、実用化のために画像を観察できる範囲（視域角）が狭いという課題があり、視域角を広げるため空間光変調素子の高解像度駆動が不可欠である。
図１４に、画素ピッチ（μｍ）と視域角（ｄｅｇ）との関係を示すグラフの一例を示す。視域角はＳＬＭの回折角で決まり、ＳＬＭを構成する画素の２次元平面上の大きさである画素ピッチで決まる。
実用化のためには３０°以上の視域角が必要であり、このときに満たすべき画素ピッチは１μｍ以下である。しかし、画素ピッチを１μｍ以下とする場合、電界の印加に伴う隣接した画素間の電界漏れにより、画素（個別画素）の独立駆動が困難であるという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特許第７３７９２６２号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は上記課題に鑑みなされたものであり、微小な画素ピッチでの画素の独立駆動を可能にすることを目的の１つとする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の第１の態様によると、空間光変調素子は、第１基板と、第１基板に対向して設けられる第２基板と、第１基板と第２基板との間に設けられる液晶層と、を有し、第１基板は該基板表面に、マトリクス状に配置される画素において第１方向に配置された画素の両側に配置された駆動電極と、第１方向に配列した駆動電極の列間に配置された接地電極と、を有する。
本発明の第２の態様によると、ホログラフィ立体表示装置は、上記の空間光変調素子を備え、液晶層を、第１方向に配置された画素の両側に配置された駆動電極間の水平電界で駆動する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、微小な画素ピッチでの画素の独立駆動が可能となる。また、第１方向に配置された画素の両側に配置された駆動電極と、第１方向に配列した駆動電極の列間に配置された接地電極とによって、電界漏れを効果的に抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
液晶配向方向のシミュレーション結果の一例を示す図。
連続電位差横電界駆動方式の説明図。
空間光変調素子の第１基板の平面概略図。
連続電位差横電界駆動方式のシミュレーション構成と結果の一例を示す図。
単純横電界駆動方式のシミュレーション構成と結果の一例を示す図。
連続電位差横電界駆動方式を適用した場合の実験結果の一例を示す図。
従来の縦電界駆動方式を適用した場合の実験結果の一例を示す図。
画素の独立駆動に関するシミュレーション結果の一例を示す図。
接地電極による電界漏れの抑制効果に関する第１のシミュレーション構成の一例を示す図。
位相変調分布のシミュレーション結果の一例を示す図。
接地電極による電界漏れの抑制効果に関する第２のシミュレーション構成の一例を示す図。
位相変調分布のシミュレーション結果の一例を示す図。
空間光変調素子の説明図。
画素ピッチと視域角との関係を示すグラフの一例。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明を実施するための形態の一例について図面を参照して説明する。
本実施形態に記載されている構成要素はあくまで例示であり、本発明の範囲をそれらに限定する趣旨のものではない。
（【００１１】以降は省略されています）

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