JP2003156745A - 光変調装置 - Google Patents
光変調装置Info
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- JP2003156745A JP2003156745A JP2001355611A JP2001355611A JP2003156745A JP 2003156745 A JP2003156745 A JP 2003156745A JP 2001355611 A JP2001355611 A JP 2001355611A JP 2001355611 A JP2001355611 A JP 2001355611A JP 2003156745 A JP2003156745 A JP 2003156745A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 信頼性が危惧されるカイラル材料の添加が
必須である。プレチルト角変動による閾値電圧の変動
が大きい、基板として段差の大きなアレイ基板を用い
る場合には、(制御性、あるいは製造マージンの小さ
い)高プレチルト配向膜を使う必要がある。 【解決手段】 その透過軸方向がお互いに直交する2枚
の偏光板、及び対向する2枚の電極基板間にp型ネマテ
ィック液晶(あるいは、n型ネマティック液晶)が封入
され水平配向(あるいは、垂直配向)している液晶セル
を含み、前記液晶の配向方位が前記偏光板透過軸方位と
略平行、あるいは略垂直であることを特徴とする光変調
装置、あるいは 対向する2枚の電極基板間にp型ネマ
ティック液晶が封入され水平配向している液晶セルを含
み、電界印加により前記p型ネマティック液晶の配向方
位が電界の印加方向から変位することを特徴とする光変
調装置を用いる。
必須である。プレチルト角変動による閾値電圧の変動
が大きい、基板として段差の大きなアレイ基板を用い
る場合には、(制御性、あるいは製造マージンの小さ
い)高プレチルト配向膜を使う必要がある。 【解決手段】 その透過軸方向がお互いに直交する2枚
の偏光板、及び対向する2枚の電極基板間にp型ネマテ
ィック液晶(あるいは、n型ネマティック液晶)が封入
され水平配向(あるいは、垂直配向)している液晶セル
を含み、前記液晶の配向方位が前記偏光板透過軸方位と
略平行、あるいは略垂直であることを特徴とする光変調
装置、あるいは 対向する2枚の電極基板間にp型ネマ
ティック液晶が封入され水平配向している液晶セルを含
み、電界印加により前記p型ネマティック液晶の配向方
位が電界の印加方向から変位することを特徴とする光変
調装置を用いる。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は光変調装置、更に具
体的には製造容易であり、かつ低電圧駆動可能な光変調
装置に関するものである。
体的には製造容易であり、かつ低電圧駆動可能な光変調
装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】液晶素子を含む光変調装置は薄型、軽量
であり、低消費電力を特徴としており、電卓、パーソナ
ルコンピュータ、テレビ等のディスプレイに広く用いら
れている。また、表示用途以外にも外部電界により制御
可能なレンズ、フィルター、光演算素子としても用いら
れており、今後ますますその需要は増すものと思われ
る。
であり、低消費電力を特徴としており、電卓、パーソナ
ルコンピュータ、テレビ等のディスプレイに広く用いら
れている。また、表示用途以外にも外部電界により制御
可能なレンズ、フィルター、光演算素子としても用いら
れており、今後ますますその需要は増すものと思われ
る。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】特に、光通信関連への
応用を考えた場合には、低電圧駆動が可能であること、
高信頼性であること、製造が容易であること(低コス
ト)等が重要視される。現在、液晶表示素子として広く
用いられている捻れネマティック型(以下TN (Twiste
d Nematic) 型と略する)液晶表示素子は、高輝度、高
コントラストの表示を得ることが出来るものの、信頼
性が危惧されるカイラル材料の添加が必須である、プ
レチルト角変動による閾値電圧の変動が大きい、基板
として段差の大きなアレイ基板を用いる場合には、(制
御性、あるいは製造マージンの小さい)高プレチルト配
向膜を使う必要がある、などの課題を有している。
応用を考えた場合には、低電圧駆動が可能であること、
高信頼性であること、製造が容易であること(低コス
ト)等が重要視される。現在、液晶表示素子として広く
用いられている捻れネマティック型(以下TN (Twiste
d Nematic) 型と略する)液晶表示素子は、高輝度、高
コントラストの表示を得ることが出来るものの、信頼
性が危惧されるカイラル材料の添加が必須である、プ
レチルト角変動による閾値電圧の変動が大きい、基板
として段差の大きなアレイ基板を用いる場合には、(制
御性、あるいは製造マージンの小さい)高プレチルト配
向膜を使う必要がある、などの課題を有している。
【0004】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明は、その第1の解決手段として、その透過軸
方向がお互いに直交する2枚の偏光板、及び対向する2
枚の電極基板間にp型ネマティック液晶が封入され水平
配向している液晶セルを含み、前記液晶の配向方位が前
記偏光板透過軸方位と略平行、あるいは略垂直であるこ
とを特徴とする光変調装置を用いるものであり、その第
2の解決手段として、その透過軸方向がお互いに直交す
る2枚の偏光板、及び対向する2枚の電極基板間にn型
ネマティック液晶が封入され垂直配向している液晶セル
を含み、前記液晶屈折率楕円体を基板面へ正射影したと
きの長軸方向が前記偏光板透過軸方位と略平行、あるい
は略垂直であることを特徴とする光変調装置を用いるも
のであり、その第3の解決手段として、対向する2枚の
電極基板間にp型ネマティック液晶が封入され水平配向
している液晶セルを含み、電界印加により前記p型ネマ
ティック液晶の配向方位が電界の印加方向から変位する
ことを特徴とする光変調装置を用いるものであり、その
第4の解決手段として、少なくとも1枚の偏光板、及び
対向する2枚の電極基板間に色素あるいは顔料の添加さ
れたp型ネマティック液晶が封入され水平配向している
液晶セルを含み、前記液晶の配向方位が前記偏光板透過
軸方位と略平行、あるいは略垂直であることを特徴とす
る光変調装置を用いるものであり、その第5の解決手段
として、少なくとも1枚の偏光板、及び対向する2枚の
電極基板間に色素あるいは顔料の添加されたn型ネマテ
ィック液晶が封入され垂直配向している液晶セルを含
み、前記液晶屈折率楕円体を基板面へ正射影したときの
長軸方向が前記偏光板透過軸方位と略平行、あるいは略
垂直であることを特徴とする光変調装置を用いるもので
ある。
め、本発明は、その第1の解決手段として、その透過軸
方向がお互いに直交する2枚の偏光板、及び対向する2
枚の電極基板間にp型ネマティック液晶が封入され水平
配向している液晶セルを含み、前記液晶の配向方位が前
記偏光板透過軸方位と略平行、あるいは略垂直であるこ
とを特徴とする光変調装置を用いるものであり、その第
2の解決手段として、その透過軸方向がお互いに直交す
る2枚の偏光板、及び対向する2枚の電極基板間にn型
ネマティック液晶が封入され垂直配向している液晶セル
を含み、前記液晶屈折率楕円体を基板面へ正射影したと
きの長軸方向が前記偏光板透過軸方位と略平行、あるい
は略垂直であることを特徴とする光変調装置を用いるも
のであり、その第3の解決手段として、対向する2枚の
電極基板間にp型ネマティック液晶が封入され水平配向
している液晶セルを含み、電界印加により前記p型ネマ
ティック液晶の配向方位が電界の印加方向から変位する
ことを特徴とする光変調装置を用いるものであり、その
第4の解決手段として、少なくとも1枚の偏光板、及び
対向する2枚の電極基板間に色素あるいは顔料の添加さ
れたp型ネマティック液晶が封入され水平配向している
液晶セルを含み、前記液晶の配向方位が前記偏光板透過
軸方位と略平行、あるいは略垂直であることを特徴とす
る光変調装置を用いるものであり、その第5の解決手段
として、少なくとも1枚の偏光板、及び対向する2枚の
電極基板間に色素あるいは顔料の添加されたn型ネマテ
ィック液晶が封入され垂直配向している液晶セルを含
み、前記液晶屈折率楕円体を基板面へ正射影したときの
長軸方向が前記偏光板透過軸方位と略平行、あるいは略
垂直であることを特徴とする光変調装置を用いるもので
ある。
【0005】そして、これらの前記光変調装置の製造方
法においては、配向膜面内での光照射エネルギー分布を
不均一とし、前記電極基板表面に配設された配向膜に光
照射を行うプロセスを含んでも良く、前記電極基板表面
を2つ以上のお互いに異なった配向処理条件で配向処理
を行うプロセスを含んでも良く、前記電極基板表面を2
つ以上のお互いに異なった配向処理プロセスで配向処理
を行う工程を含んでも良く、前記電極基板表面に配設さ
れた配向膜をラビング処理により配向処理するプロセス
を含んでも良く、前記電極基板表面上にダイアモンドラ
イクカーボンを製膜した後、イオンビーム照射を行うこ
とによって配向処理する工程を含んでも良い。
法においては、配向膜面内での光照射エネルギー分布を
不均一とし、前記電極基板表面に配設された配向膜に光
照射を行うプロセスを含んでも良く、前記電極基板表面
を2つ以上のお互いに異なった配向処理条件で配向処理
を行うプロセスを含んでも良く、前記電極基板表面を2
つ以上のお互いに異なった配向処理プロセスで配向処理
を行う工程を含んでも良く、前記電極基板表面に配設さ
れた配向膜をラビング処理により配向処理するプロセス
を含んでも良く、前記電極基板表面上にダイアモンドラ
イクカーボンを製膜した後、イオンビーム照射を行うこ
とによって配向処理する工程を含んでも良い。
【0006】
【発明の実施の形態】以下,本発明の実施の態様につい
て図面を参照しつつ詳述する。
て図面を参照しつつ詳述する。
【0007】(実施例1)図1は本発明液晶光変調装置
に用いる液晶セルの構成外観図である。
に用いる液晶セルの構成外観図である。
【0008】透明電極2、7を有する2枚のガラス基板
1、8上に有機材料である日産化学工業(株)製ポリイ
ミド配向膜塗料SE−7492をスピンコート法にて塗
布し、恒温槽中180℃、1時間乾燥硬化させて配向膜
3、6とする。その後、レーヨン製ラビング布を用いて
基板の配向処理を行ったのち、対向する基板上の液晶配
向方位が反平行(アンチパラレル配向)となるよう、積
水ファインケミカル(株)製スペーサ5、およびストラ
クトボンド352A(三井東圧化学(株)製シール樹脂
の商品名)を用いて基板間隔が5.0μmとなるように
貼り合わせ、液晶セル9(液晶セルAとする)を作製し
た。
1、8上に有機材料である日産化学工業(株)製ポリイ
ミド配向膜塗料SE−7492をスピンコート法にて塗
布し、恒温槽中180℃、1時間乾燥硬化させて配向膜
3、6とする。その後、レーヨン製ラビング布を用いて
基板の配向処理を行ったのち、対向する基板上の液晶配
向方位が反平行(アンチパラレル配向)となるよう、積
水ファインケミカル(株)製スペーサ5、およびストラ
クトボンド352A(三井東圧化学(株)製シール樹脂
の商品名)を用いて基板間隔が5.0μmとなるように
貼り合わせ、液晶セル9(液晶セルAとする)を作製し
た。
【0009】次に、作製した液晶セルAに液晶層4とし
て4’−シアノ−4−ペンチルビフェニル(メルク社
製)を真空注入法にて注入し、偏光板10、11を貼合
し、テストセルAとした。偏光板の軸方向及び液晶配向
の方向との関係を図2に示す。先述のように出射光側基
板の配向処理方向14と入射光側基板の配向処理方向1
5は反平行であり、入射光側偏光板の透過軸方向13を
入射光側基板の液晶配向処理方向と略平行に設定し、出
射光側偏光板の透過軸方向12を入射光側偏光板の透過
軸方向13に略垂直に設定している。
て4’−シアノ−4−ペンチルビフェニル(メルク社
製)を真空注入法にて注入し、偏光板10、11を貼合
し、テストセルAとした。偏光板の軸方向及び液晶配向
の方向との関係を図2に示す。先述のように出射光側基
板の配向処理方向14と入射光側基板の配向処理方向1
5は反平行であり、入射光側偏光板の透過軸方向13を
入射光側基板の液晶配向処理方向と略平行に設定し、出
射光側偏光板の透過軸方向12を入射光側偏光板の透過
軸方向13に略垂直に設定している。
【0010】図3はテストセルAに30Hz矩形波を印
加した時の電圧−透過率特性を表している。この時、テ
ストセルAは1.1V以上の電圧で光変調が可能であっ
た。
加した時の電圧−透過率特性を表している。この時、テ
ストセルAは1.1V以上の電圧で光変調が可能であっ
た。
【0011】本実施例では液晶材料として4’−シアノ
−4−ペンチルビフェニルを用いたが、これにより何ら
本発明を限定するものではない。更に、応答特性改善の
ためには、二周波駆動液晶材料も適格な材料である。ま
た液晶としては色素あるいは顔料の添加されたものを用
いることもできる。
−4−ペンチルビフェニルを用いたが、これにより何ら
本発明を限定するものではない。更に、応答特性改善の
ためには、二周波駆動液晶材料も適格な材料である。ま
た液晶としては色素あるいは顔料の添加されたものを用
いることもできる。
【0012】またガラス基板のかわりにプラスチック基
板を用いることもできる。
板を用いることもできる。
【0013】なお、図3の特性は特定の光波長に対する
電圧―透過率特性であるが、光の波長が異なると電圧―
透過率特性も異なる。このことを利用して、電圧を制御
することにより透過する光の波長すなわち周波数を制御
することも可能である。
電圧―透過率特性であるが、光の波長が異なると電圧―
透過率特性も異なる。このことを利用して、電圧を制御
することにより透過する光の波長すなわち周波数を制御
することも可能である。
【0014】本発明の液晶光変調装置を透過型表示装置
として用いる場合には、液晶セル9の外部にバックライ
ト光源を配し、液晶セル基板法線に平行に光源からの光
が入射するように構成する。あるいはバックライトと液
晶セルの間に拡散板を配置して拡散光を液晶セルに入射
させるように構成する。
として用いる場合には、液晶セル9の外部にバックライ
ト光源を配し、液晶セル基板法線に平行に光源からの光
が入射するように構成する。あるいはバックライトと液
晶セルの間に拡散板を配置して拡散光を液晶セルに入射
させるように構成する。
【0015】また反射型液晶表示装置として用いる場合
には、液晶セル9の内部、あるいは外部に光反射層を設
ける。
には、液晶セル9の内部、あるいは外部に光反射層を設
ける。
【0016】また本発明の液晶光変調セルを複数個タイ
ル状に配置することにより大面積の表示装置とすること
もできる。
ル状に配置することにより大面積の表示装置とすること
もできる。
【0017】(比較例)液晶配向方位が90度捻れであ
ること以外、実施例1と全く同様にして液晶セルRAを
作製した。次に、作製した液晶セルRAに4’−シアノ
−4−ペンチルビフェニル(メルク社製)を真空注入法
にて注入し、偏光板を貼合し、テストセルRAとした。
入射光側偏光板の透過軸方向を入射光側基板の液晶配向
処理方向と平行にし、出射光側偏光板の透過軸方向を入
射光側偏光板の透過軸方向に平行にした時、テストセル
RAは1.4V以上の電圧で光変調が可能であった。
ること以外、実施例1と全く同様にして液晶セルRAを
作製した。次に、作製した液晶セルRAに4’−シアノ
−4−ペンチルビフェニル(メルク社製)を真空注入法
にて注入し、偏光板を貼合し、テストセルRAとした。
入射光側偏光板の透過軸方向を入射光側基板の液晶配向
処理方向と平行にし、出射光側偏光板の透過軸方向を入
射光側偏光板の透過軸方向に平行にした時、テストセル
RAは1.4V以上の電圧で光変調が可能であった。
【0018】以上、実施例1および比較例1より明らか
なように、本発明光変調装置に含まれるセルは低電圧駆
動が可能であり、その実用的価値は大きい。
なように、本発明光変調装置に含まれるセルは低電圧駆
動が可能であり、その実用的価値は大きい。
【0019】(実施例2)液晶配向方位が異なること以
外は、実施例1と全く同様にしてテストセルBを作製し
た。偏光板の軸方向及び液晶配向の方向との関係を図4
に示す。この例では出射光側基板の配向処理方向14と
入射光側基板の配向処理方向15が平行(パラレル配
向)になるように設定している。次に、テストセルBに
30Hz矩形波を印加しながらその電圧−透過率特性を
測定したところ、実施例1とほぼ同様の結果が得られ
た。
外は、実施例1と全く同様にしてテストセルBを作製し
た。偏光板の軸方向及び液晶配向の方向との関係を図4
に示す。この例では出射光側基板の配向処理方向14と
入射光側基板の配向処理方向15が平行(パラレル配
向)になるように設定している。次に、テストセルBに
30Hz矩形波を印加しながらその電圧−透過率特性を
測定したところ、実施例1とほぼ同様の結果が得られ
た。
【0020】実施例1及び実施例2で用いた液晶セル
は、それぞれアンチパラレルおよびパラレルセルであ
り、TN型液晶セルのようにカイラル材を含んでいない
ため本質的に高信頼性を有している。また、液晶配向が
捻れを含んでいないため、(TFTアレイのような)基
板段差に起因する配向乱れに基づくリバースツイストド
メインの発生もなく、高歩留まりを達成することが出来
る。
は、それぞれアンチパラレルおよびパラレルセルであ
り、TN型液晶セルのようにカイラル材を含んでいない
ため本質的に高信頼性を有している。また、液晶配向が
捻れを含んでいないため、(TFTアレイのような)基
板段差に起因する配向乱れに基づくリバースツイストド
メインの発生もなく、高歩留まりを達成することが出来
る。
【0021】尚、本実施例1及び実施例2における液晶
分子のプレチルト角を定法に従い測定したところ、それ
ぞれ5.2度、および5.0度であった。
分子のプレチルト角を定法に従い測定したところ、それ
ぞれ5.2度、および5.0度であった。
【0022】本発明光変調装置に用いられる液晶セルが
何故低電圧駆動可能であるかを以下に説明する。従来、
対向する2枚の電極基板間にp型ネマティック液晶を有
し、図2あるいは図4の光学配置を有する液晶セルに外
部電界を印加しても、入射した光は透過してこないと信
じられていた。また、数値計算によっても光透過は起こ
り得ないと考えられていた。
何故低電圧駆動可能であるかを以下に説明する。従来、
対向する2枚の電極基板間にp型ネマティック液晶を有
し、図2あるいは図4の光学配置を有する液晶セルに外
部電界を印加しても、入射した光は透過してこないと信
じられていた。また、数値計算によっても光透過は起こ
り得ないと考えられていた。
【0023】しかしながら、本発明者らは前記構成にお
いて、電圧印加により透過光量を制御できることを発見
し、本発明を構築するに至った。
いて、電圧印加により透過光量を制御できることを発見
し、本発明を構築するに至った。
【0024】本発明光変調装置に用いられる液晶セル基
板上の液晶配向の状態の一例を図5に示す。領域Aは相
対的にプレチルト角の高い領域であり、領域Bは相対的
にプレチルト角の低い領域を表している。いま、基板上
下方向に外部電界が印加された場合には、全ての領域に
おいて液晶分子は電界方向に揃うように立ち上がってい
くが、その時の液晶分子の傾き角は領域によって異な
る。即ち、領域Aでの液晶分子の傾き角は、領域Bでの
液晶分子の傾き角よりも大きくなる。この時、領域Aお
よび領域Bにおいては液晶分子の配向方位と偏光板透過
軸方向とは平行になっているため検光子によってセル透
過光は完全に遮られる。しかしながら、領域Aと領域B
との境界領域においては、図6の如く液晶分子の配向方
位が配向処理方向(ラビング処理の方向)から変位する
ため、その複屈折性のためセルに入射した光の一部分は
検光子を透過する。
板上の液晶配向の状態の一例を図5に示す。領域Aは相
対的にプレチルト角の高い領域であり、領域Bは相対的
にプレチルト角の低い領域を表している。いま、基板上
下方向に外部電界が印加された場合には、全ての領域に
おいて液晶分子は電界方向に揃うように立ち上がってい
くが、その時の液晶分子の傾き角は領域によって異な
る。即ち、領域Aでの液晶分子の傾き角は、領域Bでの
液晶分子の傾き角よりも大きくなる。この時、領域Aお
よび領域Bにおいては液晶分子の配向方位と偏光板透過
軸方向とは平行になっているため検光子によってセル透
過光は完全に遮られる。しかしながら、領域Aと領域B
との境界領域においては、図6の如く液晶分子の配向方
位が配向処理方向(ラビング処理の方向)から変位する
ため、その複屈折性のためセルに入射した光の一部分は
検光子を透過する。
【0025】上記は領域Aと領域Bとの違いを、プレチ
ルト角の違いでもって説明したが、必ずしもプレチルト
角の違いである必要はない。即ち、電圧印加による液晶
分子の立ち上がりかたが異なることが重要であり、2つ
の領域においてプレチルト角、表面アンカリングエネル
ギー、安息角、表面エネルギー、配向膜膜厚、あるいは
液晶層厚が異なっていても同様の効果が得られることは
言うまでもない。
ルト角の違いでもって説明したが、必ずしもプレチルト
角の違いである必要はない。即ち、電圧印加による液晶
分子の立ち上がりかたが異なることが重要であり、2つ
の領域においてプレチルト角、表面アンカリングエネル
ギー、安息角、表面エネルギー、配向膜膜厚、あるいは
液晶層厚が異なっていても同様の効果が得られることは
言うまでもない。
【0026】(実施例3)下記の如く、図1と同様の構
成を有する液晶セルC〜液晶セルGを作製した。
成を有する液晶セルC〜液晶セルGを作製した。
【0027】透明電極2、7を有する2枚のガラス基板
1、8上にロリック社製配向膜塗料LPP−F301C
Pをスピンコート法にて塗布し、恒温槽中180℃、1
5分乾燥硬化させる。その後、基板法線方向から30°
の角度で波長313nmの偏光紫外線光を、各基板ペア
ごとに照射光量を変化させながら照射した。表1に各基
板ペアに対する紫外線の照射光量を示す。
1、8上にロリック社製配向膜塗料LPP−F301C
Pをスピンコート法にて塗布し、恒温槽中180℃、1
5分乾燥硬化させる。その後、基板法線方向から30°
の角度で波長313nmの偏光紫外線光を、各基板ペア
ごとに照射光量を変化させながら照射した。表1に各基
板ペアに対する紫外線の照射光量を示す。
【0028】
【表1】
【0029】その後、対向する基板上の液晶配向方位が
反平行となるよう、積水ファインケミカル(株)製スペ
ーサ5、およびストラクトボンド352A(三井東圧化
学(株)製シール樹脂の商品名)を用いて基板間隔が
5.0μmとなるように貼り合わせ、液晶セル9(液晶
セルC〜液晶セルGとする)を作製した。
反平行となるよう、積水ファインケミカル(株)製スペ
ーサ5、およびストラクトボンド352A(三井東圧化
学(株)製シール樹脂の商品名)を用いて基板間隔が
5.0μmとなるように貼り合わせ、液晶セル9(液晶
セルC〜液晶セルGとする)を作製した。
【0030】次に、作製した液晶セルC〜Gに液晶層4
としてメルク社製液晶ZLI−4792を真空注入法に
て注入し、偏光板を貼合し、テストセルC〜液晶セルG
とした。偏光板の軸方向及び液晶配向の方向との関係は
図2と同じとした。
としてメルク社製液晶ZLI−4792を真空注入法に
て注入し、偏光板を貼合し、テストセルC〜液晶セルG
とした。偏光板の軸方向及び液晶配向の方向との関係は
図2と同じとした。
【0031】図7はテストセルC〜テストセルGに30
Hz矩形波を印加した時の各電圧−透過率特性を表して
いる。図7より明らかなように、本発明光変調装置に含
まれるセルは低電圧駆動が可能であり、その実用的価値
は大きい。
Hz矩形波を印加した時の各電圧−透過率特性を表して
いる。図7より明らかなように、本発明光変調装置に含
まれるセルは低電圧駆動が可能であり、その実用的価値
は大きい。
【0032】また、表2は各テストセルでの表面アンカ
リングエネルギの測定結果を表している。
リングエネルギの測定結果を表している。
【0033】
【表2】
【0034】図7及び表2より、1.0×10−6 J/m
2以上の表面アンカリングエネルギを有する配向膜基板
を用いたセルにおいては、外部電界を制御することによ
り透過光を変調することが出来ることが分かる。ここに
おいて、表面アンカリングエネルギは飽和閾値法(例え
ば、石原ら、電子情報通信学会論文誌C、Vol.J8
3−C、No.2、pp.151−159、2000)
にて測定した。
2以上の表面アンカリングエネルギを有する配向膜基板
を用いたセルにおいては、外部電界を制御することによ
り透過光を変調することが出来ることが分かる。ここに
おいて、表面アンカリングエネルギは飽和閾値法(例え
ば、石原ら、電子情報通信学会論文誌C、Vol.J8
3−C、No.2、pp.151−159、2000)
にて測定した。
【0035】表面アンカリングエネルギが1.0×10
−6 J/m2よりも小さい場合には、2領域間での液晶分
子の立ち上がりかたに大きな差が生じないため、その境
界領域での液晶配向方位の変位が殆どなくテストセルか
らの光の出射は認められない。
−6 J/m2よりも小さい場合には、2領域間での液晶分
子の立ち上がりかたに大きな差が生じないため、その境
界領域での液晶配向方位の変位が殆どなくテストセルか
らの光の出射は認められない。
【0036】(実施例4)本発明液晶光変調装置に用い
る液晶セルの構成外観図は図1と同様である。
る液晶セルの構成外観図は図1と同様である。
【0037】透明電極2、7を有する2枚のガラス基板
1、8上にJSR(株)製ポリイミド配向膜塗料JAL
S−204をスピンコート法にて塗布し、恒温槽中18
0度、1時間乾燥硬化させる。その後、基板法線方向か
ら30°の角度で波長365nmの偏光紫外線光を5分
間照射した。
1、8上にJSR(株)製ポリイミド配向膜塗料JAL
S−204をスピンコート法にて塗布し、恒温槽中18
0度、1時間乾燥硬化させる。その後、基板法線方向か
ら30°の角度で波長365nmの偏光紫外線光を5分
間照射した。
【0038】その後、対向する基板上の液晶配向方位が
反平行方向となるよう、積水ファインケミカル(株)製
スペーサ5、およびストラクトボンド352A(三井東
圧化学(株)製シール樹脂の商品名)を用いて基板間隔
が6.0μmとなるように貼り合わせ、液晶セル9(液
晶セルHとする)を作製した。
反平行方向となるよう、積水ファインケミカル(株)製
スペーサ5、およびストラクトボンド352A(三井東
圧化学(株)製シール樹脂の商品名)を用いて基板間隔
が6.0μmとなるように貼り合わせ、液晶セル9(液
晶セルHとする)を作製した。
【0039】同様にして、前記偏光紫外光の照射時間が
それぞれ10分、15分、20分、25分、30分であ
る液晶セルI、J、K、L、及びMを作製した。
それぞれ10分、15分、20分、25分、30分であ
る液晶セルI、J、K、L、及びMを作製した。
【0040】次に、これらの液晶セルH〜Mに液晶層4
としてメルク社製液晶ZLI−2293を真空注入法に
て注入し、図2と同様の光学配置で偏光板を貼合後、テ
ストセルH〜Mとした。
としてメルク社製液晶ZLI−2293を真空注入法に
て注入し、図2と同様の光学配置で偏光板を貼合後、テ
ストセルH〜Mとした。
【0041】また、上記それぞれの液晶セル製造条件に
て、プレチルト角評価用の液晶層厚15μmのアンチパ
ラレル配向セルHH〜HMを作製し、定法にてプレチル
ト角を測定した。
て、プレチルト角評価用の液晶層厚15μmのアンチパ
ラレル配向セルHH〜HMを作製し、定法にてプレチル
ト角を測定した。
【0042】次に、各テストセルH〜Mに、矩形波を印
加しながら電圧−透過率特性を観察したところ、液晶プ
レチルト角が45度未満の場合には外部電界を制御する
ことにより透過光量を制御出来ることが分かった。表3
にプレチルト角の測定結果と併せて、観察結果を示す。
加しながら電圧−透過率特性を観察したところ、液晶プ
レチルト角が45度未満の場合には外部電界を制御する
ことにより透過光量を制御出来ることが分かった。表3
にプレチルト角の測定結果と併せて、観察結果を示す。
【0043】
【表3】
【0044】表3より明らかなように、液晶プレチルト
角が45度未満である本発明光変調素子は低電圧で透過
光を変調することが出来、その実用的価値は大きい。
角が45度未満である本発明光変調素子は低電圧で透過
光を変調することが出来、その実用的価値は大きい。
【0045】(実施例5)図8は本発明液晶光変調装置
に用いる液晶セルの構成外観図である。
に用いる液晶セルの構成外観図である。
【0046】透明電極2、7を有する2枚のガラス基板
1、8上に日産化学工業(株)製ポリイミド配向膜塗料
SE−7492をスピンコート法にて塗布し、恒温槽中
180℃、1時間乾燥硬化させる。その後、レーヨン製
ラビング布を用いて基板の配向処理を行ったのち、対向
する基板上の液晶配向方位が反平行となるよう、積水フ
ァインケミカル(株)製スペーサ5、およびストラクト
ボンド352A(三井東圧化学(株)製シール樹脂の商
品名)を用いて基板間隔が5.0μmとなるように貼り
合わせ、液晶セル9(液晶セルNとする)を作製した。
1、8上に日産化学工業(株)製ポリイミド配向膜塗料
SE−7492をスピンコート法にて塗布し、恒温槽中
180℃、1時間乾燥硬化させる。その後、レーヨン製
ラビング布を用いて基板の配向処理を行ったのち、対向
する基板上の液晶配向方位が反平行となるよう、積水フ
ァインケミカル(株)製スペーサ5、およびストラクト
ボンド352A(三井東圧化学(株)製シール樹脂の商
品名)を用いて基板間隔が5.0μmとなるように貼り
合わせ、液晶セル9(液晶セルNとする)を作製した。
【0047】次に、作製した液晶セルNに液晶層4とし
て4’−シアノ−4−ペンチルビフェニル(メルク社製
液晶)を真空注入法にて注入し、偏光板を貼合し、テス
トセルNとした。偏光板の軸方向及び液晶配向の方向と
の関係は図2と同様である。
て4’−シアノ−4−ペンチルビフェニル(メルク社製
液晶)を真空注入法にて注入し、偏光板を貼合し、テス
トセルNとした。偏光板の軸方向及び液晶配向の方向と
の関係は図2と同様である。
【0048】いま、図8の如く赤外発光ダイオード16
からの光をプリズムカプラー17によりテストセルNに
導入するシステムを構成した。テストセルNに電圧が印
加されていない場合には、セル中を光が導波するのみで
あり(一部は上下偏光板に吸収される)、光検知器18
に光出力は検知されなかったが、テストセルNに1.1
Vの電圧を印加した時には、検光子から光は出射し光検
知器18によって光出力が検知された。
からの光をプリズムカプラー17によりテストセルNに
導入するシステムを構成した。テストセルNに電圧が印
加されていない場合には、セル中を光が導波するのみで
あり(一部は上下偏光板に吸収される)、光検知器18
に光出力は検知されなかったが、テストセルNに1.1
Vの電圧を印加した時には、検光子から光は出射し光検
知器18によって光出力が検知された。
【0049】本実施例より明らかなように、本発明光変
調素子は液晶表示素子のみならず、外部電界によりその
光学特性を制御可能な他の光学素子、例えば、光分波
器、光結合器などの光部品や空間変調素子等、への応用
も可能であり、その実用的価値は極めて大きい。また1
個あるいは複数の本光変調素子と他の空間変調素子ある
いは光集積回路とを組み合わせた光変調装置とすること
によりさらに用途を広げることができる。
調素子は液晶表示素子のみならず、外部電界によりその
光学特性を制御可能な他の光学素子、例えば、光分波
器、光結合器などの光部品や空間変調素子等、への応用
も可能であり、その実用的価値は極めて大きい。また1
個あるいは複数の本光変調素子と他の空間変調素子ある
いは光集積回路とを組み合わせた光変調装置とすること
によりさらに用途を広げることができる。
【0050】また、本実施例では被変調光として発光ダ
イオードからの赤外光を用いたが、紫外光、あるいは可
視光であっても良いことは言うまでもない。更に、使用
する光源としては、発光ダイオード、エレクトロルミネ
ッセンス発光素子、レーザ、冷陰極線管等の何れの光源
を用いても適格である。
イオードからの赤外光を用いたが、紫外光、あるいは可
視光であっても良いことは言うまでもない。更に、使用
する光源としては、発光ダイオード、エレクトロルミネ
ッセンス発光素子、レーザ、冷陰極線管等の何れの光源
を用いても適格である。
【0051】(実施例6)図9は本発明液晶光変調装置
に用いる液晶セルの構成外観図である。
に用いる液晶セルの構成外観図である。
【0052】透明電極2、7を有する2枚のガラス基板
1、8上にJSR(株)製ポリイミド配向膜塗料JAL
S−650をスピンコート法にて塗布し、恒温槽中18
0℃、1時間乾燥硬化させる。その後、ナイロン製ラビ
ング布を用いて基板の配向処理を行ったのち、対向する
基板上の液晶配向方位が反平行となるよう、積水ファイ
ンケミカル(株)製スペーサ5、およびストラクトボン
ド352A(三井東圧化学(株)製シール樹脂の商品
名)を用いて基板間隔が5.5μmとなるように貼り合
わせ、液晶セル9(液晶セルOとする)を作製した。
1、8上にJSR(株)製ポリイミド配向膜塗料JAL
S−650をスピンコート法にて塗布し、恒温槽中18
0℃、1時間乾燥硬化させる。その後、ナイロン製ラビ
ング布を用いて基板の配向処理を行ったのち、対向する
基板上の液晶配向方位が反平行となるよう、積水ファイ
ンケミカル(株)製スペーサ5、およびストラクトボン
ド352A(三井東圧化学(株)製シール樹脂の商品
名)を用いて基板間隔が5.5μmとなるように貼り合
わせ、液晶セル9(液晶セルOとする)を作製した。
【0053】次に、作製した液晶セルOに液晶層4とし
てMLC−2038(メルク社製液晶)を真空注入法に
て注入し、偏光板10、11および正の一軸性フィルム
位相差板19、20を貼合し、テストセルOとした。偏
光板及びフィルム位相差板の軸方向及び液晶配向の方向
との関係を図10に示す。正の一軸性フィルム位相差板
19、20の遅相軸方向21、22は液晶配向方向1
4,15と垂直に設置する。ここにおいて、フィルム位
相差板の正面位相差Reは50nmとした。
てMLC−2038(メルク社製液晶)を真空注入法に
て注入し、偏光板10、11および正の一軸性フィルム
位相差板19、20を貼合し、テストセルOとした。偏
光板及びフィルム位相差板の軸方向及び液晶配向の方向
との関係を図10に示す。正の一軸性フィルム位相差板
19、20の遅相軸方向21、22は液晶配向方向1
4,15と垂直に設置する。ここにおいて、フィルム位
相差板の正面位相差Reは50nmとした。
【0054】図11はテストセルOに30Hz矩形波を
印加した時の電圧−透過率特性を表している。図11よ
り明らかなように、本発明光変調装置に含まれるセルは
低電圧駆動が可能であるうえ、電圧無印加時に透過光量
が最小となる構成であるため相対的に高いコントラスト
比が期待でき、その実用的価値は大きい。
印加した時の電圧−透過率特性を表している。図11よ
り明らかなように、本発明光変調装置に含まれるセルは
低電圧駆動が可能であるうえ、電圧無印加時に透過光量
が最小となる構成であるため相対的に高いコントラスト
比が期待でき、その実用的価値は大きい。
【0055】本実施例では正の一軸性フィルム位相差板
を、その遅相軸方向が液晶配向方向に対して垂直となる
ように配置したが、使用するフィルム位相差板の位相差
Reを制御することにより駆動電圧を調整することも可
能である。
を、その遅相軸方向が液晶配向方向に対して垂直となる
ように配置したが、使用するフィルム位相差板の位相差
Reを制御することにより駆動電圧を調整することも可
能である。
【0056】(実施例7)本発明液晶光変調装置に用い
る液晶セルの構成外観図は図1と同様である。
る液晶セルの構成外観図は図1と同様である。
【0057】透明電極2、7を有する2枚のガラス基板
1、8上に配向膜3、6として無機材料であるダイアモ
ンドライクカーボンをCVD法にて100A膜厚で製膜
したのち、図12の如く1μm間隔でArイオンビーム
を照射角度15度、および70度で照射することにより
基板の配向処理を行ったのち、対向する基板上の液晶配
向方位が反平行となるよう、積水ファインケミカル
(株)製スペーサ5、およびストラクトボンド352A
(三井東圧化学(株)製シール樹脂の商品名)を用いて
基板間隔が5.0μmとなるように貼り合わせ、液晶セ
ル9(液晶セルPとする)を作製した。
1、8上に配向膜3、6として無機材料であるダイアモ
ンドライクカーボンをCVD法にて100A膜厚で製膜
したのち、図12の如く1μm間隔でArイオンビーム
を照射角度15度、および70度で照射することにより
基板の配向処理を行ったのち、対向する基板上の液晶配
向方位が反平行となるよう、積水ファインケミカル
(株)製スペーサ5、およびストラクトボンド352A
(三井東圧化学(株)製シール樹脂の商品名)を用いて
基板間隔が5.0μmとなるように貼り合わせ、液晶セ
ル9(液晶セルPとする)を作製した。
【0058】次に、作製した液晶セルPに液晶層4とし
てメルク社製液晶ZLI−4792を真空注入法にて注
入し、偏光板を貼合し、テストセルPとした。偏光板の
軸方向及び液晶配向の方向との関係を図13に示す。
てメルク社製液晶ZLI−4792を真空注入法にて注
入し、偏光板を貼合し、テストセルPとした。偏光板の
軸方向及び液晶配向の方向との関係を図13に示す。
【0059】図14はテストセルPに30Hz矩形波を
印加した時の電圧−透過率特性を表している。図14よ
り明らかなように、本発明光変調装置に含まれるセルは
低電圧駆動が可能であり、その実用的価値は大きい。
印加した時の電圧−透過率特性を表している。図14よ
り明らかなように、本発明光変調装置に含まれるセルは
低電圧駆動が可能であり、その実用的価値は大きい。
【0060】尚、Arイオンビーム照射角度が15度、
および70度の時の液晶プレチルト角は、別途作製した
全面均一配向処理の施されたプレチルト角測定用セルを
用いて測定したところ、それぞれ0.5度および9.7
度であった。
および70度の時の液晶プレチルト角は、別途作製した
全面均一配向処理の施されたプレチルト角測定用セルを
用いて測定したところ、それぞれ0.5度および9.7
度であった。
【0061】本実施例では2領域を形成する手段とし
て、イオンビーム照射法を用いたが、電子線等の他の光
を用いても良いことは言うまでもない。また、スタンプ
法や転写法等の配向処理プロセスを用いることによって
も複数領域を形成することが可能である。
て、イオンビーム照射法を用いたが、電子線等の他の光
を用いても良いことは言うまでもない。また、スタンプ
法や転写法等の配向処理プロセスを用いることによって
も複数領域を形成することが可能である。
【0062】また、本実施例では、プレチルト角の異な
る2領域のピッチを1μmとしたが、これによって本発
明を何ら限定するものではない。このピッチは小さけれ
ば小さいほど光変調の効果は大きいが、プロセス性およ
び生産性の観点からは0.1μm〜10μmが好まし
い。
る2領域のピッチを1μmとしたが、これによって本発
明を何ら限定するものではない。このピッチは小さけれ
ば小さいほど光変調の効果は大きいが、プロセス性およ
び生産性の観点からは0.1μm〜10μmが好まし
い。
【0063】(実施例8)本発明液晶光変調装置に用い
る液晶セルの構成外観図は図1と同様である。
る液晶セルの構成外観図は図1と同様である。
【0064】透明電極2、7を有する2枚のガラス基板
1、8上に日産化学工業(株)製ポリイミド配向膜塗料
SE−7492をスピンコート法にて塗布し、恒温槽中
180℃、1時間乾燥硬化させる。その後、レーヨン製
ラビング布を用いて基板の配向処理を行ったのち、再度
コットン製ラビング布を用いて基板の配向処理を行う。
そして、対向する基板上の液晶配向方位が反平行となる
よう、積水ファインケミカル(株)製スペーサ5、およ
びストラクトボンド352A(三井東圧化学(株)製シ
ール樹脂の商品名)を用いて基板間隔が5.0μmとな
るように貼り合わせ、液晶セル9(液晶セルQとする)
を作製した。
1、8上に日産化学工業(株)製ポリイミド配向膜塗料
SE−7492をスピンコート法にて塗布し、恒温槽中
180℃、1時間乾燥硬化させる。その後、レーヨン製
ラビング布を用いて基板の配向処理を行ったのち、再度
コットン製ラビング布を用いて基板の配向処理を行う。
そして、対向する基板上の液晶配向方位が反平行となる
よう、積水ファインケミカル(株)製スペーサ5、およ
びストラクトボンド352A(三井東圧化学(株)製シ
ール樹脂の商品名)を用いて基板間隔が5.0μmとな
るように貼り合わせ、液晶セル9(液晶セルQとする)
を作製した。
【0065】次に、作製した液晶セルQに液晶層4とし
て4’−シアノ−4−ペンチルビフェニル(メルク社製
液晶)を真空注入法にて注入し、偏光板を貼合し、テス
トセルQとした。偏光板の軸方向及び液晶配向の方向と
の関係は図2と同様である。
て4’−シアノ−4−ペンチルビフェニル(メルク社製
液晶)を真空注入法にて注入し、偏光板を貼合し、テス
トセルQとした。偏光板の軸方向及び液晶配向の方向と
の関係は図2と同様である。
【0066】次に、テストセルQに30Hz矩形波を印
加しながらその電圧−透過率特性を測定したところ、図
15の結果が得られた。
加しながらその電圧−透過率特性を測定したところ、図
15の結果が得られた。
【0067】配向膜のラビング処理としては、実施例1
の如く、レーヨン製ラビング布によるラビング処理のみ
でも充分な効果が得られるが、本実施例のように、更に
異なった配向処理条件でのラビング処理を行うことによ
りより大きな効果が得られる。本実施例では、配向処理
条件として、使用するラビング布の異なる2つの配向処
理条件を採用したが、同一ラビング布を用いながらも異
なったラビング条件(例えば、ラビングローラー回転
数、押し込み量、ステージ移動速度など)で配向処理を
行っても同様の効果が得られた。
の如く、レーヨン製ラビング布によるラビング処理のみ
でも充分な効果が得られるが、本実施例のように、更に
異なった配向処理条件でのラビング処理を行うことによ
りより大きな効果が得られる。本実施例では、配向処理
条件として、使用するラビング布の異なる2つの配向処
理条件を採用したが、同一ラビング布を用いながらも異
なったラビング条件(例えば、ラビングローラー回転
数、押し込み量、ステージ移動速度など)で配向処理を
行っても同様の効果が得られた。
【0068】(実施例9)実施例8で作製した液晶セル
Qにその主軸が連続的に変化している負の一軸性フィル
ム位相差板、および偏光板を貼合してその電圧−透過率
特性を測定した。本実施例で用いた負の一軸性フィルム
位相差板はディスコティック液晶の配向を固定化したも
のであり、この時のセル構成を図16に示す。同図に示
すように、本実施例では負の一軸性フィルム位相差板2
5、26が液晶セル9を挟んでおり、位相差板25、2
6においては、それを構成するディスコチック液晶分子
23の光軸方向が入射側から出射側に向かって連続的に
変化している。ここにおいて、黒レベル電圧は1.1
V、白レベル電圧は2.0Vであり、正面コントラスト
比は120:1であった。
Qにその主軸が連続的に変化している負の一軸性フィル
ム位相差板、および偏光板を貼合してその電圧−透過率
特性を測定した。本実施例で用いた負の一軸性フィルム
位相差板はディスコティック液晶の配向を固定化したも
のであり、この時のセル構成を図16に示す。同図に示
すように、本実施例では負の一軸性フィルム位相差板2
5、26が液晶セル9を挟んでおり、位相差板25、2
6においては、それを構成するディスコチック液晶分子
23の光軸方向が入射側から出射側に向かって連続的に
変化している。ここにおいて、黒レベル電圧は1.1
V、白レベル電圧は2.0Vであり、正面コントラスト
比は120:1であった。
【0069】なお、負の一軸性フィルム位相差板として
は本例に示したものに限定されないが、その光軸は基板
法線に対して傾斜していることが望ましい。
は本例に示したものに限定されないが、その光軸は基板
法線に対して傾斜していることが望ましい。
【0070】(実施例10)図17は本発明液晶光変調
装置に用いる液晶セルの構成外観図である。本実施例で
は偏光板を1枚のみ用いている。
装置に用いる液晶セルの構成外観図である。本実施例で
は偏光板を1枚のみ用いている。
【0071】透明電極2、7を有する2枚のガラス基板
1、8上にロリック社製配向膜塗料LPP−F301C
Pをスピンコート法にて塗布し、恒温槽中180℃、1
5分乾燥硬化させる。その後、レーヨン製ラビング布で
もって配向処理した後、基板法線方向から40°の角度
で波長313nmの偏光紫外線光を、50mJ/cm2
の照射光量でもって照射した。
1、8上にロリック社製配向膜塗料LPP−F301C
Pをスピンコート法にて塗布し、恒温槽中180℃、1
5分乾燥硬化させる。その後、レーヨン製ラビング布で
もって配向処理した後、基板法線方向から40°の角度
で波長313nmの偏光紫外線光を、50mJ/cm2
の照射光量でもって照射した。
【0072】その後、対向する基板上の液晶配向方位が
反平行となるよう、積水ファインケミカル(株)製スペ
ーサ5、およびストラクトボンド352A(三井東圧化
学(株)製シール樹脂の商品名)を用いて基板間隔が
5.0μmとなるように貼り合わせ、液晶セル9(液晶
セルRとする)を作製した。
反平行となるよう、積水ファインケミカル(株)製スペ
ーサ5、およびストラクトボンド352A(三井東圧化
学(株)製シール樹脂の商品名)を用いて基板間隔が
5.0μmとなるように貼り合わせ、液晶セル9(液晶
セルRとする)を作製した。
【0073】次に、作製した液晶セルRにメルク社製ゲ
ストホスト液晶ZLI−3735を真空注入法にて注入
し、偏光板11を貼合し、テストセルRとした。偏光板
の軸方向12及び液晶配向の方向14,15との関係を
図18に示す。
ストホスト液晶ZLI−3735を真空注入法にて注入
し、偏光板11を貼合し、テストセルRとした。偏光板
の軸方向12及び液晶配向の方向14,15との関係を
図18に示す。
【0074】テストセルRに30Hz矩形波を印加した
時の電圧−透過率特性は図19の通りであり、低電圧駆
動が可能であるなど光変調装置として、その実用的価値
は大きい。
時の電圧−透過率特性は図19の通りであり、低電圧駆
動が可能であるなど光変調装置として、その実用的価値
は大きい。
【0075】
【発明の効果】以上のように、本発明は、その透過軸方
向がお互いに直交する2枚の偏光板、及び対向する2枚
の電極基板間にp型ネマティック液晶(あるいは、n型
ネマティック液晶)が封入され水平配向(あるいは、垂
直配向)している液晶セルを含み、前記液晶の配向方位
が前記偏光板透過軸方位と略平行、あるいは略垂直であ
ることを特徴とする光変調装置、あるいは対向する2枚
の電極基板間にp型ネマティック液晶が封入され水平配
向している液晶セルを含み、電界印加により前記p型ネ
マティック液晶の配向方位が電界の印加方向から変位す
ることを特徴とする光変調装置であり、製造が容易であ
るうえ低電圧駆動が可能な高信頼性光変調装置を提供す
ることが可能であるなど、その実用的価値は極めて大き
い。
向がお互いに直交する2枚の偏光板、及び対向する2枚
の電極基板間にp型ネマティック液晶(あるいは、n型
ネマティック液晶)が封入され水平配向(あるいは、垂
直配向)している液晶セルを含み、前記液晶の配向方位
が前記偏光板透過軸方位と略平行、あるいは略垂直であ
ることを特徴とする光変調装置、あるいは対向する2枚
の電極基板間にp型ネマティック液晶が封入され水平配
向している液晶セルを含み、電界印加により前記p型ネ
マティック液晶の配向方位が電界の印加方向から変位す
ることを特徴とする光変調装置であり、製造が容易であ
るうえ低電圧駆動が可能な高信頼性光変調装置を提供す
ることが可能であるなど、その実用的価値は極めて大き
い。
【図1】本発明に係わる光変調素子の第1実施例に用い
たテストセルAの断面構成を概念的に示す図
たテストセルAの断面構成を概念的に示す図
【図2】本発明に係わる光変調素子の第1実施例に用い
たテストセルAの各要素の光学配置を説明するための図
たテストセルAの各要素の光学配置を説明するための図
【図3】本発明に係わる光変調素子の第1実施例に用い
たテストセルAの電圧−透過率特性を説明するための図
たテストセルAの電圧−透過率特性を説明するための図
【図4】本発明に係わる光変調素子の第2実施例に用い
た液晶セルBの各要素の光学配置を説明するための図
た液晶セルBの各要素の光学配置を説明するための図
【図5】本発明に係わる光変調素子に用いられる液晶セ
ル基板上の液晶配向の状態を説明するための図
ル基板上の液晶配向の状態を説明するための図
【図6】本発明において、透過光変調が行われる原理を
説明するための図
説明するための図
【図7】本発明に係わる光変調素子の第3実施例に用い
たテストセルC〜テストセルGの電圧−透過率特性を説
明するための図
たテストセルC〜テストセルGの電圧−透過率特性を説
明するための図
【図8】本発明に係わる光変調素子の第5実施例に用い
たテストセルNの断面構成を概念的に示す図
たテストセルNの断面構成を概念的に示す図
【図9】本発明に係わる光変調素子の第6実施例に用い
たテストセルOの断面構成を概念的に示す図
たテストセルOの断面構成を概念的に示す図
【図10】本発明に係わる光変調素子の第6実施例に用
いた液晶セルOの各要素の光学配置を説明するための図
いた液晶セルOの各要素の光学配置を説明するための図
【図11】本発明に係わる光変調素子の第6実施例に用
いたテストセルOの電圧−透過率特性を説明するための
図
いたテストセルOの電圧−透過率特性を説明するための
図
【図12】本発明に係わる光変調素子の第7実施例に用
いた液晶セルPの基板の配向処理法を説明するための図
いた液晶セルPの基板の配向処理法を説明するための図
【図13】本発明に係わる光変調素子の第7実施例に用
いた液晶セルPの各要素の光学配置を説明するための図
いた液晶セルPの各要素の光学配置を説明するための図
【図14】本発明に係わる光変調素子の第7実施例に用
いたテストセルPの電圧−透過率特性を説明するための
図
いたテストセルPの電圧−透過率特性を説明するための
図
【図15】本発明に係わる光変調素子の第8実施例に用
いたテストセルQの電圧−透過率特性を説明するための
図
いたテストセルQの電圧−透過率特性を説明するための
図
【図16】本発明に係わる光変調素子の第9実施例に用
いた液晶セルQの断面構成を概念的に示す図
いた液晶セルQの断面構成を概念的に示す図
【図17】本発明に係わる光変調素子の第10実施例に
用いた液晶セルRの断面構成を概念的に示す図
用いた液晶セルRの断面構成を概念的に示す図
【図18】本発明に係わる光変調素子の第10実施例に
用いた液晶セルRの各要素の光学配置を説明するための
図
用いた液晶セルRの各要素の光学配置を説明するための
図
【図19】本発明に係わる光変調素子の第10実施例に
用いたテストセルRの電圧−透過率特性を説明するため
の図
用いたテストセルRの電圧−透過率特性を説明するため
の図
1,8 ガラス基板
2,7 電極
3,6 配向膜
4 液晶層
5 スペーサ
9 液晶セル
10,11 偏光板
12 偏光子の偏光軸方向
13 検光子の偏光軸方向
14 出射光側基板の配向処理方向
15 入射光側基板の配向処理方向
16 赤外発光ダイオード
17 プリズムカプラー
18 光検知器
19,20 正の一軸性フィルム位相差板
21 入射光側に配設された正の一軸性フィルム位相差
板の遅相軸方向 22 出射光側に配設された正の一軸性フィルム位相差
板の遅相軸方向 23 ディスコティック液晶分子 24 p型ネマティック液晶分子 25,26 負の一軸性フィルム位相差板
板の遅相軸方向 22 出射光側に配設された正の一軸性フィルム位相差
板の遅相軸方向 23 ディスコティック液晶分子 24 p型ネマティック液晶分子 25,26 負の一軸性フィルム位相差板
─────────────────────────────────────────────────────
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(51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考)
G02F 1/13363 G02F 1/13363
(72)発明者 小川 慎司
大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器
産業株式会社内
Fターム(参考) 2H079 AA02 AA13 BA02 CA05 DA08
EA13 HA12 KA05 KA18
2H090 HB06Y HB08Y HC05 HC08
JB02 JB03 KA04 MA02 MA11
MA15 MB01 MB12 MB14
2H091 FA11X FA11Z FA43Z FA44Z
FA45Z FA46Z FB02 FD06
GA01 LA30
Claims (53)
- 【請求項1】 その透過軸方向がお互いに直交する2枚
の偏光板、及び対向する2枚の電極基板間にp型ネマテ
ィック液晶が封入され水平配向している液晶セルを含
み、前記液晶の配向方位が前記偏光板透過軸方位と略平
行、あるいは略垂直であることを特徴とする光変調装
置。 - 【請求項2】 前記液晶セルが、アンチパラレル配向セ
ルであることを特徴とする請求項1記載の光変調装置。 - 【請求項3】 前記液晶セルが、パラレル配向セルであ
ることを特徴とする請求項1記載の光変調装置。 - 【請求項4】 その透過軸方向がお互いに直交する2枚
の偏光板、及び対向する2枚の電極基板間にn型ネマテ
ィック液晶が封入され垂直配向している液晶セルを含
み、前記液晶屈折率楕円体を基板面へ正射影したときの
長軸方向が前記偏光板透過軸方位と略平行、あるいは略
垂直であることを特徴とする光変調装置。 - 【請求項5】 光反射層を有することを特徴とする特許
請求の範囲第1項〜第4項記載の光変調装置。 - 【請求項6】 前記ネマティック液晶が、二周波駆動液
晶であることを特徴とする特許請求の範囲第1項〜第5
項記載の光変調装置。 - 【請求項7】 前記ネマティック液晶のプレチルト角が
45度未満であることを特徴とする特許請求の範囲第1
項〜第3項記載の光変調装置。 - 【請求項8】 前記液晶セル基板界面での表面アンカリ
ング強度が1.0×10−6[J/m2]以上であるこ
とを特徴とする特許請求の範囲第1項〜第5項記載の光
変調装置。 - 【請求項9】 前記液晶セル基板表面に配設された配向
膜が有機配向膜であることを特徴とする特許請求の範囲
第1項〜第5項記載の光変調装置。 - 【請求項10】 前記液晶セル基板表面に配設された配
向膜が無機配向膜であることを特徴とする特許請求の範
囲第1項〜第5項記載の光変調装置。 - 【請求項11】 前記液晶セル基板表面に配設された配
向膜がラビング処理により配向処理されていることを特
徴とする特許請求の範囲第1項〜第5項記載の光変調装
置。 - 【請求項12】 前記液晶セル基板表面に配設された配
向膜がスタンプ法により配向処理されていることを特徴
とする特許請求の範囲第1項〜第5項記載の光変調装
置。 - 【請求項13】 前記液晶セル基板表面に配設された配
向膜がイオンビーム照射、あるいは電子線照射により配
向処理されていることを特徴とする特許請求の範囲第1
項〜第5項記載の光変調装置。 - 【請求項14】 前記液晶セル基板表面に配設された配
向膜が光照射により配向処理されていることを特徴とす
る特許請求の範囲第1項〜第5項記載の光変調装置。 - 【請求項15】 前記液晶セル基板表面に配設された配
向膜がポリイミド配向膜であることを特徴とする特許請
求の範囲第9項、及び第11項〜第13項記載の光変調
装置。 - 【請求項16】 前記液晶セル基板表面に配設された配
向膜表面が配向状態の異なる2つ以上の領域に分割さ
れ、かつ各領域の液晶配向方位が略同一であることを特
徴とする特許請求の範囲第1項〜第5項記載の光変調装
置。 - 【請求項17】 前記配向状態の異なる2つ以上の領域
が、プレチルト角の異なる2つ以上の領域であることを
特徴とする特許請求の範囲第16項記載の光変調装置。 - 【請求項18】 前記配向状態の異なる2つ以上の領域
が、表面アンカリング強度の異なる2つ以上の領域であ
ることを特徴とする特許請求の範囲第16項記載の光変
調装置。 - 【請求項19】 前記配向状態の異なる2つ以上の領域
が、表面自由エネルギの異なる2つ以上の領域であるこ
とを特徴とする特許請求の範囲第16項記載の光変調装
置。 - 【請求項20】 前記配向状態の異なる2つ以上の領域
が、安息角の異なる2つ以上の領域であることを特徴と
する特許請求の範囲第16項記載の光変調装置。 - 【請求項21】 前記配向状態の異なる2つ以上の領域
が、液晶層厚の異なる2つ以上の領域であることを特徴
とする特許請求の範囲第1項〜第5項記載の光変調装
置。 - 【請求項22】 位相補償層を含むことを特徴とする特
許請求の範囲第1項〜第5項記載の光変調装置。 - 【請求項23】 前記位相補償層がフィルム位相差板で
あることを特徴とする特許請求の範囲第22項記載の光
変調装置。 - 【請求項24】 前記位相補償層が正の一軸性位相補償
層であることを特徴とする特許請求の範囲第22項記載
の光変調装置。 - 【請求項25】 前記位相補償層が負の一軸性位相補償
層であることを特徴とする特許請求の範囲第22項記載
の光変調装置。 - 【請求項26】 前記負の一軸性位相補償層の光軸が、
基板法線に対して傾斜していることを特徴とする特許請
求の範囲第25項記載の光変調装置。 - 【請求項27】 前記負の一軸性位相補償層の光軸方向
が、入射光側から出射光側に向かって連続的に変化して
いることを特徴とする特許請求の範囲第25項記載の光
変調装置。 - 【請求項28】 可視光領域での光の変調を行うことを
特徴とする特許請求の範囲第1項〜第5項記載の光変調
装置。 - 【請求項29】 紫外光領域での光の変調を行うことを
特徴とする特許請求の範囲第1項〜第5項記載の光変調
装置。 - 【請求項30】 赤外光領域での光の変調を行うことを
特徴とする特許請求の範囲第1項〜第5項記載の光変調
装置。 - 【請求項31】 光源がLED、EL、レーザー、ある
いは冷陰極線管であることを特徴とする特許請求の範囲
第1項〜第5項記載の光変調装置。 - 【請求項32】 前記液晶セル基板法線に平行に光源か
らの光が入射することを特徴とする特許請求の範囲第1
項〜第5項記載の光変調装置。 - 【請求項33】 光拡散板を有することを特徴とする特
許請求の範囲第1項〜第5項記載の光変調装置。 - 【請求項34】 印加電圧を制御することにより透過光
量を制御することを特徴とする特許請求の範囲第1項〜
第5項記載の光変調装置。 - 【請求項35】 印加電圧を制御することにより表示を
行うことを特徴とする特許請求の範囲第1項〜第5項記
載の光変調装置。 - 【請求項36】 印加電圧を制御することにより透過光
周波数を制御することを特徴とする特許請求の範囲第1
項〜第5項記載の光変調装置。 - 【請求項37】 前記光変調装置が空間変調素子、ある
いは光集積回路を含むことを特徴とする特許請求の範囲
第1項〜第5項記載の光変調装置。 - 【請求項38】 前記光変調装置が複数の液晶セルを含
むことを特徴とする特許請求の範囲第1項〜第5項記載
の光変調装置。 - 【請求項39】 前記液晶セルがタイル状に配列されて
いることを特徴とする特許請求の範囲38項記載の光変
調装置。 - 【請求項40】 前記基板がプラスチックスであること
を特徴とする特許請求の範囲第1項〜第39項記載の光
変調装置。 - 【請求項41】 その透過軸方向がお互いに直交する2
枚の偏光板、及び対向する2枚の電極基板間にp型ネマ
ティック液晶が封入され水平配向している液晶セルを含
み、前記液晶の配向方位が前記偏光板透過軸方位と略平
行、あるいは略垂直であることを特徴とする光変調装置
の製造方法において、前記電極基板表面を2つ以上のお
互いに異なった配向処理条件で配向処理を行う工程を含
むことを特徴とする光変調装置の製造方法。 - 【請求項42】 その透過軸方向がお互いに直交する2
枚の偏光板、及び対向する2枚の電極基板間にp型ネマ
ティック液晶が封入され水平配向している液晶セルを含
み、前記液晶の配向方位が前記偏光板透過軸方位と略平
行、あるいは略垂直であることを特徴とする光変調装置
の製造方法において、前記電極基板表面を2つ以上のお
互いに異なった配向処理プロセスで配向処理を行う工程
を含むことを特徴とする光変調装置の製造方法。 - 【請求項43】 前記配向処理プロセスがラビング処理
配向プロセスおよび光照射配向処理プロセスを含むこと
を特徴とする特許請求の範囲第42項記載の光変調装置
の製造方法。 - 【請求項44】 前記配向処理プロセスがラビング処理
配向プロセスおよびイオンビーム照射配向処理プロセス
を含むことを特徴とする特許請求の範囲第42項記載の
光変調装置の製造方法。 - 【請求項45】 その透過軸方向がお互いに直交する2
枚の偏光板、及び対向する2枚の電極基板間にp型ネマ
ティック液晶が封入され水平配向している液晶セルを含
み、前記液晶の配向方位が前記偏光板透過軸方位と略平
行、あるいは略垂直であることを特徴とする光変調装置
の製造方法において、配向膜面内での光照射エネルギー
分布を不均一とし、前記電極基板表面に配設された配向
膜に光照射を行うプロセスを含むことを特徴とする光変
調装置の製造方法。 - 【請求項46】 その透過軸方向がお互いに直交する2
枚の偏光板、及び対向する2枚の電極基板間にn型ネマ
ティック液晶が封入され垂直配向している液晶セルを含
み、前記液晶の配向方位が前記偏光板透過軸方位と略平
行、あるいは略垂直であることを特徴とする光変調装置
の製造方法において、配向膜面内での光照射エネルギー
分布を不均一とし、前記電極基板表面に配設された配向
膜に光照射を行うプロセスを含むことを特徴とする光変
調装置の製造方法。 - 【請求項47】 その透過軸方向がお互いに直交する2
枚の偏光板、及び対向する2枚の電極基板間にp型ネマ
ティック液晶が封入され水平配向している液晶セルを含
み、前記液晶の配向方位が前記偏光板透過軸方位と略平
行、あるいは略垂直であることを特徴とする光変調装置
の製造方法において、前記電極基板表面に配設された配
向膜をラビング処理により配向処理するプロセスを含む
ことを特徴とする光変調装置の製造方法。 - 【請求項48】 その透過軸方向がお互いに直交する2
枚の偏光板、及び対向する2枚の電極基板間にn型ネマ
ティック液晶が封入され垂直配向している液晶セルを含
み、前記液晶の配向方位が前記偏光板透過軸方位と略平
行、あるいは略垂直であることを特徴とする光変調装置
の製造方法において、前記電極基板表面に配設された配
向膜をラビング処理により配向処理するプロセスを含む
ことを特徴とする光変調装置の製造方法。 - 【請求項49】 その透過軸方向がお互いに直交する2
枚の偏光板、及び対向する2枚の電極基板間にp型ネマ
ティック液晶が封入され水平配向している液晶セルを含
み、前記液晶の配向方位が前記偏光板透過軸方位と略平
行、あるいは略垂直であることを特徴とする光変調装置
の製造方法において、前記電極基板表面上にダイアモン
ドライクカーボンを製膜した後、イオンビーム照射を行
うことによって配向処理する工程を含むことを特徴とす
る光変調装置の製造方法。 - 【請求項50】 その透過軸方向がお互いに直交する2
枚の偏光板、及び対向する2枚の電極基板間にn型ネマ
ティック液晶が封入され垂直配向している液晶セルを含
み、前記液晶の配向方位が前記偏光板透過軸方位と略平
行、あるいは略垂直であることを特徴とする光変調装置
の製造方法において、前記電極基板表面上にダイアモン
ドライクカーボンを製膜した後、イオンビーム照射を行
うことによって配向処理する工程を含むことを特徴とす
る光変調装置の製造方法。 - 【請求項51】 対向する2枚の電極基板間にp型ネマ
ティック液晶が封入され水平配向している液晶セルを含
み、電界印加により前記p型ネマティック液晶の配向方
位が電界の印加方向から変位することを特徴とする光変
調装置。 - 【請求項52】 少なくとも1枚の偏光板、及び対向す
る2枚の電極基板間に色素あるいは顔料の添加されたp
型ネマティック液晶が封入され水平配向している液晶セ
ルを含み、前記液晶の配向方位が前記偏光板透過軸方位
と略平行、あるいは略垂直であることを特徴とする光変
調装置。 - 【請求項53】 少なくとも1枚の偏光板、及び対向す
る2枚の電極基板間に色素あるいは顔料の添加されたn
型ネマティック液晶が封入され垂直配向している液晶セ
ルを含み、前記液晶屈折率楕円体を基板面へ正射影した
ときの長軸方向が前記偏光板透過軸方位と略平行、ある
いは略垂直であることを特徴とする光変調装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001355611A JP2003156745A (ja) | 2001-11-21 | 2001-11-21 | 光変調装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001355611A JP2003156745A (ja) | 2001-11-21 | 2001-11-21 | 光変調装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2003156745A true JP2003156745A (ja) | 2003-05-30 |
Family
ID=19167290
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2001355611A Pending JP2003156745A (ja) | 2001-11-21 | 2001-11-21 | 光変調装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2003156745A (ja) |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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KR101065576B1 (ko) * | 2008-10-08 | 2011-09-19 | 하이디스 테크놀로지 주식회사 | 수평전계 및 프린지필드스위칭 모드 액정표시장치 제조 방법 |
US8066853B2 (en) | 2003-09-04 | 2011-11-29 | Seiko Epson Corporation | Method of forming inorganic alignment film, inorganic alignment film, substrate for electronic device, liquid crystal panel and electronic apparatus |
TWI696865B (zh) * | 2019-04-30 | 2020-06-21 | 國立中山大學 | 多功能調光玻璃 |
-
2001
- 2001-11-21 JP JP2001355611A patent/JP2003156745A/ja active Pending
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