微細な誘電体シールド壁構造を用いた広視域ホログラフィックディスプレイの実現

利用精细介电屏蔽壁结构实现宽视场全息显示

基本信息

批准号：
17J02046
负责人：
磯前慶友
金额：
$ 1.79万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2017
资助国家：
日本
起止时间：
2017-04-26 至 2020-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では、実用的な視域角を有する電子ホログラフィックディスプレイの実現に向けて、1 μmピッチの微細な液晶画素を有する光変調素子について検討を行ってきた。本研究のこれまでの検討により、微細な液晶画素では、隣接する画素からもれ出す電界と、液晶の弾性力の伝搬により、画素ごとの独立した駆動が困難となることを明らかにした。この課題を解決するために、画素と画素の間に誘電体の壁を挿入することにより、画素ごとの独立した駆動が実現可能であることを示してきた。これまでに、1次元の画素配列を有する誘電体シールド壁構造を作製し、画素ごとの独立駆動が実現することを実験により明らかにした。また、格子状の壁構造の内部に、液晶空間に異方性を与える間仕切り板を挿入する方式を考案し、この構造が均一な液晶配向を実現することを実験的に明らかにした。本年度は、1次元の画素電極に見立てたストライプ状の電極上に、間仕切り板を有する誘電体シールド壁構造を形成し、液晶の駆動実験を行った。この結果、間仕切り板を有する格子状の誘電体壁においても、画素ごとの独立した駆動が可能となることを明らかにした。以前の検討において、画素内の位相分布を考慮した再生像シミュレーション手法を確立したが、この手法によって算出される再生像の精度については検討していなかった。その理由は、再生像を正確に撮像し、シミュレーション結果と比較することが困難であったためである。そこで本年度は、単純な位相ホログラムとして、0とπの位相回折格子を表示した場合の回折効率と、画素内の位相分布を考慮した光伝搬シミュレーションにより算出した回折効率を比較することで、提案手法の精度を評価した。この結果、実験結果とシミュレーション結果がよく一致したことから、本研究が提案する手法によって、正確な再生像をシミュレーション可能であることを示した。

在这项研究中，我们研究了一个具有优质液晶像素的光学调制元件，其音高为1μm，以实现具有实际观看角的电子全息图显示。这项研究的先前研究表明，在细液晶像素中，由于电场从相邻像素出来以及液晶弹性力的传播，每个像素的独立驱动变得困难。为了解决这个问题，已经表明，可以通过在像素之间插入介电壁来实现每个像素的独立驾驶。到目前为止，我们已经通过实验证明了具有一维像素布置的介电屏蔽壁结构已经制造出来，并且可以实现每个像素的独立驾驶。此外，设计了一种方法，其中将赋予液晶空间各向异性的分区插入了晶格样壁结构中，并经过实验表明该结构实现了均匀的液晶比对。今年，将带有分区板的介电屏蔽壁结构在条纹形状的电极上形成，该电极被模拟为一维像素电极，并进行了实验以驱动液晶。结果，即使在带有分区板的网格形介电壁中，也可以实现每个像素的独立驾驶。在先前的研究中，建立了一种复制图像模拟方法，该方法考虑了像素内的相分布，但是尚未研究通过该方法计算的繁殖图像的准确性。这是因为很难准确捕获复制的图像并将其与仿真结果进行比较。因此，今年，我们通过比较衍射效率评估了所提出的方法的准确性时，当相位的0和π的相衍射光栅显示为简单的相全息图，并考虑了由光传播模拟计算出的衍射效率，考虑了像素内的相分布。结果，实验结果和仿真结果很好地匹配，表明可以使用本研究提出的方法来模拟准确的繁殖图像。