JP3155549B2 - 一次電気光学効果を用いる液晶装置 - Google Patents

一次電気光学効果を用いる液晶装置

Info

Publication number
JP3155549B2
JP3155549B2 JP50400090A JP50400090A JP3155549B2 JP 3155549 B2 JP3155549 B2 JP 3155549B2 JP 50400090 A JP50400090 A JP 50400090A JP 50400090 A JP50400090 A JP 50400090A JP 3155549 B2 JP3155549 B2 JP 3155549B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
liquid crystal
wave plate
crystal device
electric field
plate
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP50400090A
Other languages
English (en)
Other versions
JPH03505013A (ja
Inventor
インゴルフ ダール
グンナー アンデルソン
ベングト ステブラー
ラケザル コミトブ
ケント スカルプ
スベン トールブヨルン ラガーウォール
Original Assignee
エス．テイー．ラガーウォール ソシエテ ア レスポンサビリテ リミテ
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by エス．テイー．ラガーウォール ソシエテ ア レスポンサビリテ リミテ filed Critical エス．テイー．ラガーウォール ソシエテ ア レスポンサビリテ リミテ
Publication of JPH03505013A publication Critical patent/JPH03505013A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP3155549B2 publication Critical patent/JP3155549B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/137—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells characterised by the electro-optical or magneto-optical effect, e.g. field-induced phase transition, orientation effect, guest-host interaction or dynamic scattering
    • G02F1/139—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells characterised by the electro-optical or magneto-optical effect, e.g. field-induced phase transition, orientation effect, guest-host interaction or dynamic scattering based on orientation effects in which the liquid crystal remains transparent
    • G02F1/141—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells characterised by the electro-optical or magneto-optical effect, e.g. field-induced phase transition, orientation effect, guest-host interaction or dynamic scattering based on orientation effects in which the liquid crystal remains transparent using ferroelectric liquid crystals
    • G02F1/1418—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells characterised by the electro-optical or magneto-optical effect, e.g. field-induced phase transition, orientation effect, guest-host interaction or dynamic scattering based on orientation effects in which the liquid crystal remains transparent using ferroelectric liquid crystals using smectic liquid crystals, e.g. based on the electroclinic effect
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1347—Arrangement of liquid crystal layers or cells in which the final condition of one light beam is achieved by the addition of the effects of two or more layers or cells
    • G02F1/13471—Arrangement of liquid crystal layers or cells in which the final condition of one light beam is achieved by the addition of the effects of two or more layers or cells in which all the liquid crystal cells or layers remain transparent, e.g. FLC, ECB, DAP, HAN, TN, STN, SBE-LC cells
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/137—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells characterised by the electro-optical or magneto-optical effect, e.g. field-induced phase transition, orientation effect, guest-host interaction or dynamic scattering
    • G02F1/139—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells characterised by the electro-optical or magneto-optical effect, e.g. field-induced phase transition, orientation effect, guest-host interaction or dynamic scattering based on orientation effects in which the liquid crystal remains transparent
    • G02F1/141—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells characterised by the electro-optical or magneto-optical effect, e.g. field-induced phase transition, orientation effect, guest-host interaction or dynamic scattering based on orientation effects in which the liquid crystal remains transparent using ferroelectric liquid crystals
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/133365—Cells in which the active layer comprises a liquid crystalline polymer
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1335—Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
    • G02F1/13363—Birefringent elements, e.g. for optical compensation
    • G02F1/133638—Waveplates, i.e. plates with a retardation value of lambda/n
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1347—Arrangement of liquid crystal layers or cells in which the final condition of one light beam is achieved by the addition of the effects of two or more layers or cells
    • G02F1/13471—Arrangement of liquid crystal layers or cells in which the final condition of one light beam is achieved by the addition of the effects of two or more layers or cells in which all the liquid crystal cells or layers remain transparent, e.g. FLC, ECB, DAP, HAN, TN, STN, SBE-LC cells
    • G02F1/13473—Arrangement of liquid crystal layers or cells in which the final condition of one light beam is achieved by the addition of the effects of two or more layers or cells in which all the liquid crystal cells or layers remain transparent, e.g. FLC, ECB, DAP, HAN, TN, STN, SBE-LC cells for wavelength filtering or for colour display without the use of colour mosaic filters
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/135—Liquid crystal cells structurally associated with a photoconducting or a ferro-electric layer, the properties of which can be optically or electrically varied
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/29—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the position or the direction of light beams, i.e. deflection
    • G02F1/31—Digital deflection, i.e. optical switching
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F2203/00—Function characteristic
    • G02F2203/02—Function characteristic reflective

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Liquid Crystal (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 デバイスの原理および実施例の説明 偏光面の回転がハイ・コントラスト−ハイ・ブライト
ネス効果を作るのに十分でないならば、これは反射器を
用いてセルに光を二度通させることによって克服され
る。この場合、11.25゜の傾斜（チルト）角θを有する
材料の半波長板でなければならない四分の一波長板（遅
延装置）を反射鏡と液晶との間に挿入すると最適の条件
が回復される。そのような傾斜の値、すなわち見掛の傾
斜は、多くのSSFLCセルに実際共通している。この設計
に伴う困難な問題は、四分の一波長板の半波である特性
が一定の波長λについてしか満たされない点である。も
し適正に作られないならば、複合セルの設計は部品の色
度を増加すると思われるので、セルはいずれの成分より
も色度が強くなる。これに反して、軸方向を慎重に選択
すると、波長依存の補償が達成されるので、組合せはほ
ぼ無色となり、すなわちフラットな波長透過特性を有
し、こうして白色光すら良く処理されるようになる。
偏光面の不十分な回転を増加させる第２の方法は、結
局１つの単体に接着された数個の液晶セルを直列に使用
することである。この場合もまた、これが正確に反復的
な方法で行われるならば、素子の波長依存は不要な色度
まで増加するが、光軸を平行ではなく直交するように選
べば、二重セルにおいて既に本質的に無色とする組合せ
を作ることができる。
以下に説明される（反射性、二重または多重セル）デ
バイスの実施に強誘電または電気クリニック材料が使用
されるならば、かいつまんで言えば、それはこれらのデ
バイスの光学設計を変更しない。それらの使用および性
能は利用材料によって異なる。いずれも極めて迅速な
（サブマイクロ秒）電気光学レスポンスを与える。
SSFLCセルは公表されたしきい値を有することを特徴
とし、かつ２つの双安定状態間をスイッチすることがで
きるが、SMFLCセルはしきい値、印加電界Ｅと共に直線
的に増加する誘導傾斜角（第２図参照）、およびその結
果の電気制御式連続グレー・スケールを持たない。もち
ろん、デバイスのこれらの特性を増加したり混ぜ合わせ
て、それぞれ強電体および電気クリニックのような異な
る材料で異なる成分セルを満たすことも可能である。
リアル・タイム光学処理、インコヒーレント−コヒー
レント、および像のフーリエ変換用の最も魅力的なデバ
イスの１つは、液晶に作用する光アドレス式光導電体層
またはピクセル・パターンを持つ空間光変調器である。
そのようなデバイスは高速および低電力で作動し、メモ
リを必要とせず、連続グレー・スケールから大きく利益
を受ける。さらに、この応用における液晶は反射モード
で作動することが望ましい。こうして、単一セル反射性
ソフト・モードのデバイスが理想と思われる。傾斜スメ
クティックを用いる表面安定デバイスは同じ方法で作動
するが、グレー・スケールを持たない最大のコントラス
トを持つ。
反射性デバイスを配列する１つの可能性は、２つの交
差した偏光子（以下、偏光器と呼ぶ）の間に１つのλ/2
セルから成る透過性デバイスをとり、鏡の前方に全配列
を置くことである。次に、我々はセルを通る光の単一通
路に比較されるコントラストを得るが、同時に我々は光
度を失う。最大の光度変調についてのゼロ・フィールド
・プリセット角０は、簡単な透過性デバイスの22.5゜に
比べて30゜となる。±10゜の傾斜角の振れでは、我々は
そのとき最適波長で入る直線偏光の光度に関して測定さ
れた17％の反射と94％の反射との間でスイッチすること
ができる。
より良い配列は、第3B図に示される通り、鏡に次ぐ偏
光器をλ/4遅延装置に代えることである。このデバイス
では、我々は光の偏光の状態を変える鏡の能力を使用す
る。法線入射で鏡によって反射される直線偏光は、同じ
面内で依然として直線偏光されるが、円偏光はその利き
手を変える。こうして、鏡の前方に直線偏光器が置かれ
ると、鏡像を見ることができる。もしその代わりに円偏
光器が鏡の前方に置かれるならば、鏡は黒く見える。強
誘電性液晶デバイスの完全変調を得るためには、こうし
て、直線偏光から円偏光になるように鏡に入る光をスメ
ッチ膣値し得ることが必要である。これは、第3A図に示
されるλ/4セルによって達成されるが、完全変調を得る
には光軸を45゜振れるようにしなければならない。これ
は、SMFLCではまだ達成されていないSSFLCとしてのみこ
れまでに入手し得た22.5度の材料を必要とすることを意
味する。しかし、固定式λ/4遅延装置と共にλ/2セルを
使用すると、第3B図のセットアップに見られる通り、デ
バイスは例えばＣ＊またはＡ＊材料で実現することがで
き、この場合傾斜（Ｃ＊）または最大誘導傾斜（Ａ＊）
は11.25度である。我々は偏光器、SMFLCセル、および遅
延板の配向をいろいろな方法で配列し得るが、比較する
と第3B図に示される配列が最適の波長特性を与えること
が分かる。もしソフト・モードのセルの場合の低速軸が
偏光器の透過方向に関して０゜と22.5゜との間で回転す
るようにされているならば、λ/4板の低速軸は偏光器に
関して45゜の角度でなければならない。こうして、活性
セルおよび固定遅延板の遅延効果は、ある程度まで中和
されなければならない。そのようなデバイスのスペクト
ル特性は第４図に示されている。波長の推移は、最大の
反射でより良い無色度を有するが最小の反射では消光が
それほど良好ではない二重電気クリニック・セル（下記
参照）の推移に比べることができる。この特性はΔｎの
分散に合わせることによってさらに最適化される。
今日の傾向はバックライト表示装置に向っているが、
主として反射で作動するスクリーンの必要性が必ず存在
すると思われるのは、所要電力を最小にしたり周囲照明
を強くする必要があるからである。高解像度またはビデ
オ応用の場合、多重化された単一セルＣ＊反射性デバイ
ス、または単一セルＡ＊反射性デバイスは、薄膜トラン
ジスタと組み合わされて、最も強力な解決法を与える。
超反射性反射鏡の後の適当な偏光器によって拡大される
説明された配列は透過の際に同時に作動することが指摘
される。正当かつ簡単な選択は、反射モードで輝度を最
適にすることであり、これは透過モードで50％の光損失
を覚悟しなければならないが、バックライト、パワーに
よって必ず補償することができる。
我々が見たように、単一液晶セルは反射モードでの偏
光面の回転を適切に増幅するのに十分である。透過モー
ドでは、二重セルが必要になる。２つのセルを直列にし
た二重パスのように、我々は偏光の回転の量を述べると
き、傾斜角θを値Ｓθまで増幅することができる。各セ
ルは４θの回転に貢献し、こうして10゜の誘導傾斜角は
２つのセルを用いて偏光面を80゜だけ回転させ、また前
述の通り、我々が90゜の理想値を達成しようとするなら
ば11.25゜の誘導傾斜が必要である。
傾斜角の可能な変更は最大傾斜角の２倍であるので、
我々は偏光面を最大回転させるように最大傾斜角を８倍
にしなければならないと見ている。さらに、効果をより
大きくするためにそのような対を積み重ねることができ
る。旋光はデバイスの数に伴って直線状に成長する。
実際に光バルブ・デバイスを得るために、我々は２つ
のSMFLCセルが２つの交差偏光器の間に置かれるものと
想定し、かつ我々は制御電圧の値を制限する１つでのゼ
ロ透過を望み、また他の１つでの最大透過を望む。次に
好適な選択は、２つの同じλ/2セルを相互に重ねて置く
ことであり、そのような方法によって２つのセルの低速
光軸が、第５図と第6A図に示される通り、それぞれ偏光
器および（検光子）の方向と一致して、相互に垂直であ
るときにゼロ透過状態が得られる。印加電圧を変えると
き、第１セルの光軸は偏光器の透過方向に関して測定さ
れた角ψまで半時計方向に振れ、かつ第２セルの光軸は
角90゜−ψまで時計方向に回転する。次に光軸間の角度
は90゜−２ψとなり、こうして偏光面は４倍の倍率を与
える角度180゜−４ψだけ回転され、傾斜角は＋11.25゜
振れる必要があり、こうして２つのセルのゼロ重なり
（filed）方位角はそれぞれ11.25゜および78.75゜とし
て選択されるべきである。この傾斜角の振れは、本材料
によって達成し得る範囲内にある。原則として、２つの
セルの低速光軸が初度状態で並列であれば同じ動作が可
能となる（第５図参照）。我々がそれらを垂直に選ぶ理
由は、λ/2状態が１つの規定波長λについてのみ満足さ
れるからであるが、できるだけ大きな波長領域にわたっ
て所定のモードでデバイスを作動させることが明らかに
望ましい。セルの１つの高速および低速方向を互換する
ことによって、色度は増加せずに一部補償するので、組
合せは全く平らな波長特性を、特にスペクトルの赤−赤
外線部分に向って示す。計算された透過スペクトルは２
つの場合を比較する第６図に示されている。我々がその
ような２対を相互に重ねるならば（この組合せはそのと
き全変調深さについて各１つのセルで11.25゜の傾斜角
の半分しか必要としない）、波長特性は一様にもう少し
平らになる。以下に見られる通り、２つのソフト・モー
ド・セルのこの組合せは、色スイッチング・デバイスに
含まれるのにも適している。
制御電圧を連続的に変えると、グレー・スケール・ダ
イナミクスを十分に利用するだけの買いコントラスト
（偏光器およびセル品質によりセットされる）を有する
優れたグレー・スケール・デバイスが得られる。我々が
払うべき代償は、２個のセルおよび４個の電極の複雑さ
である。原則として、１個のスメクティック−Ａ混合物
で１個のセルを充填し、またその光アンチポードで他の
セルを充填することによって、同じ符号の電圧が２個の
セルにわたって使用され、次に原則として２個の電極の
みを持つ構造が可能である。この理想ら実際のデバイス
を作るために、スメクティック−Ａ＊または−Ｃ＊重合
体のシートは合板状の構造物に積層化される。これによ
って光アンチポードの混合なしに閉パックが可能とな
る。この状況で、電気クリニック効果の基本的必須条件
に関する基礎的な疑問を予測することができる。おそら
く、我々はスメクティック層構造物でなくても、電子ク
リニック効果を期待できると思う。おそらく重合バック
ボーンがあるときでも、スメクティック層構造物を対照
ブレーキング・エレメント（breaking etemet）として
置き換えることができる。
こうして我々は単一電子クリニック・セルと同じ速さ
の光成分を得ることができるが、光の完全変調を与えた
り、別法として偏光面を90゜だけ回転させる可能性を持
つ。我々は小さな傾斜角を利用するので、スメクティッ
クＣ相への相転移から遠く離れて、スメクティックＡ相
のもう少し内側でセルの温度を選ぶことができ、かつ小
さいが速く、しかも温度に依存しない電気クリニック効
果を利用することができる。多重電子クリニック・セル
の付加特性は、アナログまたは論理加算にも使用され
る。セルが偏光に敏感な偏光光学系を通る光路を制御す
るように偏光に敏感な偏光光構成部品と組み合わされ
る。利用できる偏光に敏感な偏向光学デバイスには数種
類ある。そのような構成部品は、適当に配列された光
軸、格子、特に複屈折材料で作られたもの、ブルースタ
ー窓、複屈折材料の内部全反射、１次元導体の反射特性
などを有する複屈折板を使用することができる。電気ク
リニック・セル組合せおよびこれ以外の構造部品を１行
に交互順に置くことによって、我々は偏向が生じる場所
を制御することができる。この方法により、我々は他の
方法では困難な問題となる光ビームの横位置を制御しか
つ走査することができる。また我々は高速でかつ光損失
が比較的少ない光交換台を作ることもできる。これらの
光交換台は、電気クリニック・セル対を厚さの違う複屈
折板および第７図に示されるような斜光軸と共に積み重
ねることによって作られる。そのようなデバイスは光ビ
ームを多数の出線の内のどれにでも向かうことができ、
あるいはその逆も成り立つ。もし液晶セル対が直線アレ
イとして配列されているならば、多数のλ線は全く簡単
で、コンパクトな、速い組立てによって作られる。この
種の交換台の光吸収は、材料の不完全によってのみ生
じ、作動原理自体によっては生じないが、こうして光損
失はごく小量に保たれる。
多数の偏差器、ビーム分割器、ビーム切換器、移相
器、および偏光スイッチは、SSFLCまたはSMFLC二重セル
を用いて、プリズムならびに位相遅延器と組み合わせ設
計される。ビーム分割器のある例が第７図に示されてい
る。第９図には、前方に二重セルを持つ光交換台と、複
屈折の変化およびそれによって屈折ならびに全反射の変
化を能動制御するただ１個のセルを持つデビエータまた
は通信スイッチの簡単な例が示されている。
二重セルを用いる偏光スイッチのある例が第10図に示
されている。ゼロ・フィールド状態が第10A図に示され
ている。現在の１つの符号はψからゼロまで回転して入
り垂直偏光を垂直に保たせるが、、他の符号は偏光を90
゜だけ回転する。ゼロ・フィールド状態は円偏光を与え
る。逆遅相器を45゜回転させることによって、直線偏光
は円となり、またその逆も成り立つ。
光計算素子は第11図によって一般に示されるLC技術の
いろいろな形で得られる。異なるしきい値特性は、液晶
によれだけではなく非直線素子とのその組合せによって
も選択することによっても選ぶことができる。異なる論
理は振幅または偏光論理のように選ぶことができるが、
後者の偏光論理は上述のような２進または３進状態を使
用している。
既述の応用に加えて、SMFLC効果は高速色スイッチ用
として研究される。セルはほぼ一定の位相差８および光
軸のフィールドに敏感な方向を持つ複屈折板のように作
動する。それを追加の複屈折板と組み合わせて、白と黒
との間のスイッチングに代わる各色間のスイッチングを
得ることができる。１個のセルの光軸の位置の可能な変
化は目下±10゜程度であり、我々はここで電気クリニッ
ク効果のある制限された角度範囲にかかわらず重要な色
変化を得る可能性を検討してみたい。より高い傾斜値が
誘導される今後の材料では、色走査領域はしたがって増
加する。だが既に利用できる材料では、１つの電気クリ
ニック・セルの２つまたは３つの十分に異なる色の間の
スイッチングを伴う色発生の極めて興味ある可能性が存
在する。２個のフィルタを直列に組み合わせると、生理
的な色スペクトルの大部分をカバーする多数の異なる色
の間のスイッチングを得ることができる。
固定式複屈折板を含みかつ透過中に作動するソフト・
モードのセル組合せの２つの例を我々は示す。色座標は
透過スペクトルから計算される。セルの厚さがある波長
でλ/Zの位相遅延を与えるように選ばれたのは、ほぼこ
の厚さが最小印加電圧で最大の光レスポンスおよび速度
を与えるからである。
第１の組合せは滑動最小のフィルタを意味する（第12
A図参照）。我々はこの組合せを、偏光器および5460Å
の光通路差の固定式複屈折板すなわち45゜回転された垂
直λ板で開始することによって作る。（すべての角度は
偏光器の透過方向に関して測定される）。次に我我は、
路差1365Åで偏光器に平行なλ/4板をとる。このセルの
光軸が電界によって−10゜から＋10゜まで駆動されるな
らば、第12B図に示される透過曲線が得られるが、この
場合我々は最小透過の位置がどのように電界によって移
動されるかを見ることができる。最小からはるかに離れ
た波長での光が第12B図に示される通りフィルタによっ
てブロックされるならば、我々は第12C図に示されるCIE
図に示されるトレースに沿って色を作ることができる。
縁がかった青からオレンジ色までの途中で、紫と赤が現
われる。パラメータは完全に最適化されないが、何が得
られるかを示すために選択される。セルを通る偏光の透
過（目の感度により量られる）は、５％〜７％変化す
る。
第２の例として我々は、セル間の偏光器をも有する直
列に接続された２対の電気クリニック・セルを含む組合
せを選ぶ。セルの一方が青−黄のコントラストを制御
し、他方が緑−赤のコントラストを制御することが理想
的である。２個の色スイッチを直列に置くことによっ
て、１個のスイッチは青と黄との間を絶えずスイッチし
て赤と緑で無色を透過し、もう１個のスイッチは緑と赤
との間を絶えずスイッチして青と黄で無色を透過し、す
べての色相が得られなければならない。次に我々は、各
セルがCIEダイヤグラムでほぼ直線を作ることを望み、
したがって滑動最小組合せは不適当である。その代わり
我々は、「ピボット・フィルタ」と称するものによって
作業することができる。もし我々が薄い青、濃い黄およ
び濃い青、薄い黄の透過の間を移動したいと思うなら
ば、ピボット点、すなわち緑のある波長で電気クリニッ
ク・セルの光軸の位置に無関係な透過が行われる点、を
有する透過曲線を捜すのが適当である。もしこの固定点
での導関数の変化を最小にするならば、我々は全く良好
な感度を達成すると思われる。我々は青−黄フィルタの
ユニトラル緑−赤特性を与えるスペクトルの赤部分に固
定点を置くこともある。これを実現するために、我々は
偏光器、λ＝5300Å（緑）で偏光器に対して45゜の軸を
持つ光路差2.25λの複屈折板、次にソフト・モードのセ
ル対、そして最後にアナライザを、直列に置く（第13A
図参照）。各電気クリニック・セルの厚さは1.93μｍ
で、またその対は第５図でセル対について前に説明した
方法と同じ方法で配列されかつ制御されなければならな
い。この組合せはいま青−黄フィルタとして作用しよう
としている。緑−赤フィルタは同じ組合せであるが、λ
＝5750Å（黄）であり、かつ各電気セルの厚さは2.17μ
ｍである。もちろん、ピボット・フィルタは共通な１個
のアナライザ／偏光器を有することがある。両電気クリ
ニック・セル対の光軸は、各セルについて22.5゜の振れ
を有する独自制御式と思われる。透過スペクトルは第13
（Ｂ、ＣおよびＤ）図に示されている。第13D図はCIEダ
イヤグラムにカバーされる面積を示す。それはカラー陰
極線管のそれに比較され、またCRTの場合のように色は
完全に飽和されていないが、すべての異なる色相が得ら
れる。全体の組合せの透過は５％〜37％の間で変化す
る。フィルタ組合せは、可能な応用の要求により、なお
一段と良好な特性を与えるようにさらに最適化される。
特に、固定式複屈折板の分散は使用できる波長範囲を拡
大するように合わされる。また、滑動最小フィルタもは
るかに良好となるが、同時に二重電気クリニック・セル
と共により厚い遅相板を使用するならば一段と複雑にな
る。次に我々は加えられる電界により波長軸に沿って移
動される最大および最小の透過を持つ「滑動最大フィル
タ」を得る。この場合もまた、もちろん色形成のこれら
の一般的なアイデアも、より大きな傾斜角を利用できる
キラル・スメクティックＣ相に強誘電性液晶を含むデバ
イスにも使用される。我々は狭帯域複屈折色フィルタの
設計において多重セルを含めることが可能であり、かつ
この方法でリオ−オーマン（Lyot−hman）フィルタま
たは同調式ソルク（Solc）フィルタを得ることができる
ことも指摘できる。これらは、簡単で、コンパクトで、
丈夫な設計であるとともに速度が魅力的なので、各種科
学測定器具に使用される。
色発生の場合にも、反射デバイスが大きな関心を持た
れるのは、反射モードで能動セル部品の数を減らす可能
性があるからである。原則として、第13A図のピボット
・フィルタ組合せのアナログはわずか２個の電気クリニ
ック・セルで作られる。我々は４個の電気クリニック・
セルによるとピボット・フィルタ組合せに比較される色
飽和を失うと思うが、もしフィルタが鏡と共に薄いパッ
ケージに組み合わされるならば、光の２つの通路は色飽
和の損失を一部補償すると思われる。同時に我々は輝度
を失い、またそれはバックライト透過の場合よりも反射
デバイスにとって一段と重要である。もし色選択性の部
分偏光器が含まれるならば、構造は有利となる。そのよ
うな偏光器は黄と青でのみ、または赤と緑でのみ吸収す
る。（また、透過性ピボット色フィルタはそのようなフ
ィルタから利益を得ることができる。しかし、この制限
により光学構造部品は印加された制御電圧により入射光
の異なる色成分を反射し得る、高速カラー・ミラーとし
て作用する。第3B図の単一２パス・セルおよびTFTアド
レッシングを組み合わせると、それは周囲の光でのみ作
動する、色と形の連続した、高解像度カラー・ビデオ・
スクリーンに使用される。もし双安定強誘電性液晶がそ
れに代わって使用されるならば、固定数の色を持つ対応
するコンピュータ表示が作られる。
直交系キラル・スメクティック液晶は、高性能ポテン
シャルを持つ電気光学材料の現在研究されていないクラ
スである。それらは傾斜キラル・スメクティックにとっ
て重要な補足物であり、その物理的デバイスの特性およ
び使用は最近５年間にわたる大きな研究開発の目的であ
った。
スメクティックＡ＊相の物理および電気光学特性の研
究は最も代表的な重要性を有するが、これまでは実際に
利用できる直交系スメクティックのクラスは、その適用
が重複のある区域と共にスメクティックＣ＊相の適用と
少し違った区域にあることを示したに過ぎない。Ｃ＊相
における双安定電気光学効果の存在は、このクラスの材
料を一般にもっと有用にする。他方では、Ａ＊相におけ
る電気光学効果はこれまでに液晶に発見されたものの内
で最も高速である。応答時間は現在、室温で500nsまで
の程度であり、温度を上げるとはるかに減少され、また
今後の重合体Ａ＊材料でさえ、我々は100μｓ未満の値
と予想する。変調直線度および利用できる連続グレイ・
シェードは、紫外線および赤外線領域でもそれを使用す
る可能性と共に、効果の有用さに加わる。負側では、多
くの透過が要求されるならば、制限された変調深度また
はコントラストである。これは、下にある基本効果（電
気クリニック効果）である誘導傾斜における制限された
振幅による。広帯域スメクティックＡ＊混合物の予想さ
れる今後の急速な開発は、この状況を変えると思われ
る。
１つの電気光学構成部品として、スメクティックＡ＊
およびＣ＊デバイスの性能は、電気光学、磁気光学およ
び音響光学効果を用いる利用可能な材料の性能に比べら
れなければならない。例えば、二重Ａ＊セルは少なくと
も約2MHzまで、ファラデー旋光器よりもはるかに簡単か
つ多能なデバイスであることが明らかである。Ａ＊およ
びＣ＊デバイスはいずれも、パッケルス、カー、および
音響光学変調器と具合よく比較される。一般に、液晶の
独自な特徴は、光軸の方向のみを制御する印加電圧に無
関係な複屈折Δｎを有することである。キラル・スメク
ティック液晶では、２つのオプションがあり、すなわち
Ａ＊相（その他の直交相）ではＥの直線関数である軸方
向を有するが、スイッチング速度はＥに無関係であり、
またはＣ＊相（その他のキラル傾斜相）でははるかに大
きな角度偏光がおもにＥに無関係であるが、スイッチン
グ速度は本質的にＥに直線である。複屈折の値（0.1〜
0.3）は、ポッケルスおよび特にカー効果によって導か
れるΔｎに比較される大きな値である。これは極めて薄
い層の使用を可能にするとともに、低い電圧（＜100V）
のが加えられると同時に正規の偏光板または遅相板のよ
うな、極めて小さい構造の構成部品を与える。さらに、
入射光を受ける角度はポッケルス・セルのそれよりもは
るかに大きい。共に、これらの特性を持つFLC（強誘電
性液晶）デバイス、特にＡ＊相でソフト・モードを用い
るデバイスは、約100KHz（Ｃ＊）または約2mKz（Ａ＊）
までの安価でコンパクトなシャッタおよび変調器のあら
ゆる種類にとって極めて魅力的である音響光学変調器に
比べると、FLCデバイスは、全体的にコンパクトである
にもかかわらず、特にビーム偏光器としてあるいはそれ
に似た応用で、はるかに高いアパーチャを持つ利点があ
る。それらは音響光学変調器、例えば相関、スペクトル
分析などの像走査器、プリンタ、およびリアルタイム信
号処理装置、と同じ応用に極めて広く適しているように
思われる。
液晶デバイスの事実上無制限なアパーチャは、カメラ
・シャッタのSMFLC応用（高速写真）の基礎でもあり、
時間積分として露出を許すだけではなく、時間のアパー
チャ関数（方形波、のこぎり波など）の制御を与え、か
つアパーチャ・フィールドのすべての部分は同時に露出
される。例えば直交偏光状態間の高速スイッチングを用
いる立体表示の応用、ならびに自動溶接ガラスおよびレ
ーザならびに閃光めがねにおける応用は似ている。
利用できる大きな能動区域も、直線シャッタ・アレイ
の製造を簡単にするが、このアレイはおそらく、例えば
レーザ・プリンタの回転ミラーに機械装置が用いられる
多くの光学設計にとって代わるものと思われる。直線ア
レイの一段と多能な制御の可能性は、新しい設計概念を
利用できるようにする。この場合もまた、２つのキラル
・スメクティック・オプション、すなわち連続グレイ・
スケールを持つ直接駆動高速Ａ＊相デバイス、または固
有のグレー・スケールを持たない複合Ｃ＊相デバイスが
利用できる。
ソフト・モード・デバイスに記憶装置がないので、こ
れらは２次元不連続アレイを作るために電気的にまたは
光学的に能動マトリックス・アドレスされなければなら
ない。薄膜トランジスタおよびスメクティックＡ＊セル
を反射モードで使用するそのようなアレイは、おそらく
液晶を用いる光計算の性能において極限となるであろう
が、それは高速であるとともに連続グレイ・シェードの
極めて重要な深さであることによる（第11図参照）。同
じことがシリコン・アドレス式空間光変調器のような連
続光処理装置についても言える。
色発生のいくつかの例は既に上記に指摘されている。
電気クリニック・カラー・スイッチの１つの応用は白黒
陰極線管と共に行われるが、この種のカラー・スイッチ
は高解像度を一段と容易に得られるようにするが、立体
ビジョン用の偏光変調器との統合をも可能にする。もう
１つの例は、「順次バックライト」法の強誘電体表示装
置であり、この場合情報は速い時間順序で一度に１つの
色をスクリーンに書かれる、またスクリーンは着色フラ
ッシの同期順序によって照射される。そのような装置で
は、適当な電気クリニック・フィルタを含有すること
は、所要のフラッシ・ランプが３個ではなく１個で済む
ことを意味する。最後に、我々の信じることが特に電気
クリニック・カラー・フィルタの興味ある応用であるこ
とを強調したい。色走査器および一般色センサにおける
色分離とは別に、それは電荷結合デバイス（CCD）と共
に、赤、緑、青の３色が電気走査される極めて簡単でコ
ンパクトな、安いカラーテレビジョン・カメラを可能に
し、この場合、赤、緑、青の３色は電気的に走査され
る。
図面の簡単な説明 図面において、 第１図はガラス板上の誘導変調傾斜角θの射影θを示
す電極化されたガラス板間の液晶の概略図である。ニュ
ートラル（電界Ｅ＝０）の場合における分子配向（およ
び光軸）の射影も示されている。図示の場合には、液晶
は傾斜された書架の形をしている。
第２図はガラス板上の誘導分子の傾斜の射影を、25℃
での印加電圧の関数として示す。この例に用いられる液
晶混合物はマーカ（Merck）による88−158である。
第３図は反射性単一SMFLCセル・デバイスであり、
（ａ）完全変調のためには光軸を45゜回転させる必要が
ある簡単な組立てであるが、（ｂ）複屈折λ/4板を含む
ので光軸のゼロから22.5度までの回転で完全変調を与え
る。
第４図は液晶セルでλ/2の条件がそして遅相板でλ/4
の条件が波長λ＝5460Åで満足される、第3B図によるデ
バイスの遷移特性の波長分散を示す。
第５図は交差した偏光器間の最適化された二重電気ク
リニック・セルの概略図であり、その中のψは第１セル
および偏光器の光軸間の角度を表わし、また同時に−ψ
は第２セルおよびアナライザの光軸間の角度を表わす。
ψは消光を与える０度と、完全透過につながる22.5度と
の間で変化する。
第６図は代表的な光学特質（屈折率の複屈折および波
長依存）の液晶物質（キラル・スメクティックＣ＊相に
おけるマークによるZLI−3774）を含む電気クリニック
セル対について、２つのセット・アップに関しかつ算出
された透過および誘導された電気クリニック角ψならび
に波長の関数としての算出された透過を示す。セット・
アップは、ケース（ａ）ではゼロ電界で相互に直角に２
個の電気クリニック・セルの光軸を持つ配列であり、ケ
ース（ｂ）ではセルの光軸が相互に平行に配列されてい
る。示されている通り、セルの光軸の回転は反対方向に
起こるべきである。光の可視範囲にわたり、セットアッ
プ（ａ）はほぼ理想の無色動作を生じるように思われ
る。
第７図は、おのおの厚い複屈折板と共に電気クリニッ
ク・セル組合せ（第５図のそれに似ている）から成る１
個以上の二重ユニット（ｂ）により組み立てられる、光
線マルチプレクサ（ａ）の概略図を示す。各複屈折板に
分離することによる光成分の相対強度は、電気クリニッ
ク・セルにより制御される入射光の偏光状態によって決
定される。
第８図は分離および偏光ビームの相対強度を電気制御
し得る、単一複屈折プリズムの上に接着された二重SMFL
Cセルの例を示す。
第９図は組み合わされたSMFLCセルおよび二重複屈折
（第9A、Ｂ、Ｃ図）または普通（第９図）プリズムで作
られた光交換台の例を示し、これによって複屈折の変化
が電気制御されかつそれによって２個（または４個）の
出成分の相対強度（および全反射の状態）が電気制御さ
れる。
第10図は二重SMFLCセルと遅相器を組み合わせる偏光
スイッチの概略例を示し、第10A図では１つの特定なセ
ットアップについて、偏光器、遅相器およびSMFLCセル
のゼロ電界（ダッシュ線）またはスイッチされた角ψま
たは−ψ）SMFLCセルの光軸が示されている。第10B図お
よびＣ図では、（ゼロ電界の）円偏光状態（反対方向
の）を介して（ゼロ電界）の直線偏光状態を経て直交さ
れる状態間のスイッチングが図示の通りスイッチングを
与える配列が見られる。
第11図は、おのおのが薄膜トランジスタにより援助さ
れかつ間にいろいろな従来式光素子を持つ２個の部分被
覆されたSMFLC反射デバイスから成る、光計算素子の一
般アウトラインである。
第12A図は色制御配列の１つの例、ここでは滑動最小
波長フィルタの概略図を示す。第12A図に見られる通
り、偏光器、全波および1/4波板の後にSMFLCセル、アナ
ライザ、そして最後に受動カラー・フィルタが続き、光
軸の相対配向は各成分を表わす。その結果生じる透過対
波長は第12B図に示され、これはSMFLC光軸傾斜角（ψ＝
10.5、０、−５または−10度）による滑動最小位置を示
す。第12C図には、対応する色変化がCIEダイヤグラムに
示されている。
第13図は色の連続変化を与える２個のピボット・フィ
ルタの組合せから成る色スイッチング・フィルタを示す
（第13A図）。第13B図およびＣ図には、それぞれ波長53
00Åおよび5750Åでのピボット点を示す２個のピボット
・フィルタの透過スペクトルが見られる。第13D図に
は、２個のピボット・フィルタが独自に変化された場合
に得られる異なる色相に対応するCIEダイヤグラムの
「窓」が示されている。星印は、陰極線管に使用される
青リン、緑リンおよび赤リンを示す。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ステブラー ベングト スウェーデン国エス―41266 ゴーテボ ルグ，カールベルグスガタン 19 (72)発明者 コミトブ ラケザル スウェーデン国エス―41129 ゴーテボ ルグ，ランダラベルゲン 14 (72)発明者 スカルプ ケント スウェーデン国エス―42700 リンドー ム，ブラッカベーゲン 45 (72)発明者 ラガーウォール スベン トールブヨル ン スウェーデン国エス―41475 ゴーテボ ルグ，スナックベーゲン 30ビー (56)参考文献 特開 昭59−129837（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−52630（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−3632（ＪＰ，Ａ) Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌ ｅｔｔｅｒｓ，ｖｏｌ．51，Ｎｏ．９, Ａｕｇｕｓｔ 1987，ｐ．640−642 Ｆｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃｓ，ｖｏ ｌ．84 1988，ｐ．285−315 (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G02F 1/141 G02F 1/1335 G02F 1/1347

Claims (19)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】電極間に強誘電体又は電気クリニック応答
    式液晶板を有する液晶装置で、液晶の分子軸が印加電界
    に応答して入射光方向に相当する方向の周りで回転可能
    であり、液晶は書架の形状のスメクティック相にあり、 液晶の電気的に選択可能な分子軸方向の１つの方向であ
    って電極間の所定印加電界に応答して選択された該１つ
    の分子軸方向と平行に設定された偏光方向を持つ入射偏
    光面を発生する偏光子と； 1/4波長板及びミラーであって、入射光が偏光子から液
    晶板及び1/4波長板を通過させられてからミラーによっ
    て逆方向に1/4波長板及び液晶板を戻って出射光として
    反射させられるように構成された前記1/4波長板及びミ
    ラーとを有し； 前記１つの電気的に選択可能な分子軸方向の液晶の低速
    軸に対して45度または135度傾斜させられた低速軸を前
    記1/4波長板が持つことと； 前記液晶板は1/2波長板であることによって前記液晶装
    置は前記所定印加電界に応答して前記１つの分子軸方向
    に垂直な第１の出射偏光面を発生することと； 前記液晶は前記所定印加電界の反転に際して光軸方向は
    ２θの角度差を生じる材料であり、θは液晶のチルト角
    であることにより、前記第１の出射偏光面に対して８θ
    の角度だけ回転される第２の出射偏光面を前記液晶装置
    が発生するように構成されたこととを特徴とする液晶装
    置。
  2. 【請求項２】電界の反転により液晶の低速軸は偏光子の
    伝達方向に対して零度方向と22.5度方向との間で回転さ
    せられて、1/4波長板の低速軸は前記偏光子に対して同
    じ測定で135度又は45度だけ傾かせることを特徴とする
    請求項１の液晶装置。
  3. 【請求項３】電極間に第１の強誘電体又は電気クリニッ
    ク応答式液晶1/2波長板を有し、液晶の分子軸が印加電
    界に応答して入射光方向に相当する方向の周りで回転可
    能であり、液晶は書架の形式のスメクティック相にあ
    る、前記液晶1/2波長板を有する液晶装置であって、 電極間の第２の強誘電体又は電気クリニック応答式液晶
    1/2波長板を有して、前記第１の1/2波長板に所定電界が
    印加されるときに入射偏光の偏光面と前記第１の1/2波
    長板の電気的に選択可能な分子方向の１つとが平行にさ
    れる前記第２の1/2波長板によって特徴づけられて； 偏光は前記第１の1/2波長板と前記第２の1/2波長板とを
    通過して出射光を提供するようになり； 前記第１の1/2波長板と第２の1/2波長板とは互に垂直な
    方向の低速光軸を持つように前記印加電界が選択される
    ときに、前記出射光の第１の偏光面を提供し； 前記第１の1/2波長板の液晶分子の光軸は印加電界の反
    転に際して前記第２の1/2波長板の液晶分子の光軸の移
    動と対向する角度方向に移動するように構成されてお
    り、個別の1/2波長板の液晶分子の光軸は前記印加電界
    の反転に際して２θの角度だけ回転して、出射光の第２
    の偏光面を提供し、θは液晶のチルト角であり、前記第
    ２の偏光面は前記第１の偏光面に対して８θの角度だけ
    回転させられることを特徴とする液晶装置。
  4. 【請求項４】前記第１の液晶1/2波長板の前部及び前記
    第２の液晶1/2波長板の後部に偏光子が装着されること
    を特徴とする請求項３の液晶装置。
  5. 【請求項５】前記液晶1/2波長板の各々は印加電界反転
    に際して22.5度の光軸方向において２θの角度差を与え
    ることが出来る材料から成ることを特徴とする請求項３
    の液晶装置。
  6. 【請求項６】複数のｎ対の液晶1/2波長板が直列に配置
    されて、液晶材料は各セルに対する印加電界の反転に際
    して22.5/n度の２θの光軸の回転を可能とすることを特
    徴とする請求項３の液晶装置。
  7. 【請求項７】印加電界反転に際して１対の1/2波長板の
    光軸の対向する回転が個々のセルに対向方向電圧を印加
    することによって達成されることを特徴とする請求項３
    乃至６のいずれかの液晶装置。
  8. 【請求項８】１対の個々のセルには同一極性の電圧が印
    加されて、前記１対の２つのセル内で反極性材料を使用
    することにより光軸の対向方向の回転が達成されること
    を特徴とする請求項３乃至６のいずれかの液晶装置。
  9. 【請求項９】各1/2波長板の背後に1/4波長板が設置され
    て、1/2波長板の対の光軸に対して45度で振動する直線
    偏光入射光の偏光状態を出射光の３つの異なる電気的に
    選択可能な偏光状態とすることを特徴とする請求項３、
    ５、７又は８のいずれかの液晶装置。
  10. 【請求項１０】２θ＝22.5度及び印加電界をＥとする
    と、入射偏光に対して1/4波長板の光軸が平行に向けら
    れているか、又は45度傾けられているかに依存して、前
    述の場合は±Ｅに関して２つの円偏光状態を与え且つＥ
    ＝０に関しては直線偏光状態を与え、また後述の場合は
    ±Ｅに関して２つの直交する直線偏光状態を与え且つＥ
    ＝０に関しては１つの円偏光状態を与えることを特徴と
    する請求項９の液晶装置。
  11. 【請求項１１】前記1/2波長液晶板は隣接する光導電体
    によって電気的にアドレスされることを特徴とする請求
    項１、３、５または６のいずれかの液晶装置。
  12. 【請求項１２】前記液晶を通過した光ビームを偏光状態
    に従って空間的に変位するための複屈折板が前記液晶に
    続いて配置されることを特徴とする請求項３、５または
    ６のいずれかの液晶装置。
  13. 【請求項１３】前記液晶に続けてグラントムソンプリズ
    ム又はこれと等価なプリズムが配置されて印加制御電圧
    の符号に対応して方向性を有する光分割及び異なる偏光
    状態を得ることにより、マルチチャネルの電気光学スイ
    ッチを形成することを特徴とする請求項３、５または６
    のいずれかの液晶装置。
  14. 【請求項１４】前記液晶に続けて１つ以上の複屈折プリ
    ズムが配置されて、電気的に制御されるビーム分割器を
    形成することを特徴とする請求項３、５また６のいずれ
    かの液晶装置。
  15. 【請求項１５】前記液晶は２重プリズム部品によって封
    入されて、液晶軸方向を電気的に制御して２重プリズム
    の内部ガラス表面の反射を電気的に制御することによっ
    てビーム分割器又はビームスイッチとして動作すること
    を特徴とする請求項３、５または６のいずれかの液晶装
    置。
  16. 【請求項１６】前記液晶は単量体又は重合体状態のスメ
    クティック液晶であることを特徴とする請求項１乃至15
    のいずれかの液晶装置。
  17. 【請求項１７】SMFLC材料から形成された前記液晶板の
    対及び2.25波長板が交差した偏光子間に装着された第１
    の結合と同様の第２の結合が第１の結合に対して90度回
    転させられて装着されて、夫れ夫れの偏光子及びSMFLC
    光軸の共通方向に対して45度をなす光軸を持つ夫れ夫れ
    の2.25波長板が装着されていることを特徴とする請求項
    ３、５または６のいずれかの液晶装置。
  18. 【請求項１８】TVカメラ内に装着用のカラーフィルタで
    あって、請求項17の液晶装置を含み、赤、青、緑の３つ
    の異なる色を順次に走査するためのカラーフィルタ。
  19. 【請求項１９】電極間に第１の電気クリニック応答式液
    晶1/2波長板を有して液晶の分子軸が印加電界に応答し
    て入射光方向に対応する方向の周りで回転可能であり、
    液晶は書架形状のスメクティック相にあり、入射光を偏
    光するための偏光子と、第１の複屈折板と、検光子とを
    有する液晶装置であって； 分子軸の電気的に選択可能な１つの方向に平行に設定さ
    れた偏光方向を前記偏光子が有することと； 前記１つの方向に対して45度傾けられた光軸を持つ１波
    長板から前記第１複屈折板が成ることと； 前記１つの方向と平行に設定された光軸を持つ1/4波長
    板から成る第２の複屈折板を有することと； 前記１つの方向に対して90度傾けられた光軸を前記検光
    子が有することと； 前記液晶1/2波長板は前記偏光子と前記第１及び第２の
    複屈折板と前記検光子と協同関係に配置されて選択され
    た波長の光に関して最小の伝達を生じるように入射光の
    伝達に影響して、最小伝達波長が前記印加電界に応答し
    て変位可能であることを特徴とする液晶装置。
JP50400090A 1989-02-16 1990-02-16 一次電気光学効果を用いる液晶装置 Expired - Fee Related JP3155549B2 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SE8900563-1 1989-02-16
SE8900563A SE8900563D0 (sv) 1989-02-16 1989-02-16 A soft-mode liquid crystal device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH03505013A JPH03505013A (ja) 1991-10-31
JP3155549B2 true JP3155549B2 (ja) 2001-04-09

Family

ID=20375090

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP50400090A Expired - Fee Related JP3155549B2 (ja) 1989-02-16 1990-02-16 一次電気光学効果を用いる液晶装置

Country Status (5)

Country Link
EP (1) EP0409975B1 (ja)
JP (1) JP3155549B2 (ja)
DE (1) DE69029824T2 (ja)
SE (1) SE8900563D0 (ja)
WO (1) WO1990009614A1 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101814118B1 (ko) * 2016-05-20 2018-01-02 김경옥 아이스크림 제조장치

Families Citing this family (35)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5243455A (en) * 1990-05-11 1993-09-07 The University Of Colorado Foundation, Inc. Chiral smectic liquid crystal polarization interference filters
US5528393A (en) * 1989-10-30 1996-06-18 Regents Of The University Of Colorado Split-element liquid crystal tunable optical filter
JP2971945B2 (ja) * 1989-10-30 1999-11-08 ザ ユニバーシティ オブ コロラド ファウンデーション，インコーポレイテッド 強誘電性液晶調整可能フィルタ及び色発生
US5231521A (en) * 1989-10-30 1993-07-27 The University Of Colorado Foundation, Inc. Chiral smectic liquid crystal polarization interference filters
US5381253A (en) * 1991-11-14 1995-01-10 Board Of Regents Of University Of Colorado Chiral smectic liquid crystal optical modulators having variable retardation
US5469279A (en) * 1989-10-30 1995-11-21 The University Of Colorado Foundation, Inc. Chiral smectic liquid crystal multipass optical filters including a variable retarder (and a variable isotropic spacer)
US5552912A (en) * 1991-11-14 1996-09-03 Board Of Regents Of The University Of Colorado Chiral smectic liquid crystal optical modulators
US5377026A (en) * 1992-09-02 1994-12-27 Liu; Jian-Yu Modulator using the linear electro-optic effect of liquid crystals
DE4313344A1 (de) * 1993-04-23 1994-11-03 Roch Pierre Ets Kapazitive Meßeinrichtung
US5589966A (en) * 1993-05-11 1996-12-31 Mitsui Petrochemical Industries, Ltd. Antiferroelectric liquid crystal light modulation device
GB9322948D0 (en) * 1993-11-08 1994-01-05 Varintelligent Bvi Ltd Liquid crystal display
WO1995015513A1 (en) * 1993-11-30 1995-06-08 Isis Innovation Limited Improvements relating to spatial light modulators
WO1996007951A1 (en) * 1994-09-08 1996-03-14 British Telecommunications Plc Polarisation modulation
US6707516B1 (en) 1995-05-23 2004-03-16 Colorlink, Inc. Single-panel field-sequential color display systems
US6882384B1 (en) 1995-05-23 2005-04-19 Colorlink, Inc. Color filters and sequencers using color selective light modulators
US5822021A (en) * 1996-05-14 1998-10-13 Colorlink, Inc. Color shutter liquid crystal display system
US6380997B1 (en) 1995-04-07 2002-04-30 Colorlink, Inc. Achromatic polarization inverters for displaying inverse frames in DC balanced liquid crystal displays
US5658490A (en) * 1995-04-07 1997-08-19 Board Of Regents Of The University Of Colorado Liquid crystal achromatic compound retarder
US5751384A (en) 1995-05-23 1998-05-12 The Board Of Regents Of The University Of Colorado Color polarizers for polarizing an additive color spectrum along a first axis and it's compliment along a second axis
US6078374A (en) * 1995-04-07 2000-06-20 Colorlink, Inc. Spatially switched achromatic compound retarder
US6417892B1 (en) 1995-05-23 2002-07-09 Colorlink, Inc. Color filters, sequencers and displays using color selective light modulators
US6049367A (en) * 1995-05-23 2000-04-11 Colorlink, Inc. Polarization manipulating device modulator with retarder stack which preconditions light for modulation and isotropic states
US5929946A (en) * 1995-05-23 1999-07-27 Colorlink, Inc. Retarder stack for preconditioning light for a modulator having modulation and isotropic states of polarization
US5870159A (en) * 1995-10-30 1999-02-09 Kaj Switchable achromatic polarization rotator
US6141071A (en) * 1995-10-30 2000-10-31 Colorlink, Inc. Switchable achromatic polarization rotator
GB2314640A (en) * 1996-06-26 1998-01-07 Sharp Kk Liquid crystal devices
GB2314641A (en) * 1996-06-26 1998-01-07 Sharp Kk Liquid crystal devices
US5892559A (en) * 1996-11-25 1999-04-06 Colorlink, Inc. Chromaticity compensating liquid crystal filter
DE19833330C2 (de) 1998-07-24 2001-03-15 Deutsche Telekom Ag Quantenkryptographiesystem zur gesicherten Übertragung zufälliger Schlüssel unter Verwendung des Polarisationsstellverfahrens
GB2356462A (en) * 1999-11-16 2001-05-23 Sharp Kk Optical properties of spacers in liquid crystal devices
JP4618469B2 (ja) * 2000-12-27 2011-01-26 ソニー株式会社 画像分離装置
CN1942817A (zh) 2004-04-30 2007-04-04 富士通株式会社 液晶显示装置
US10509364B2 (en) * 2009-09-29 2019-12-17 Seereal Technologies S.A. Light modulator for a display for displaying two-dimensional and/or three-dimensional image contents
JP2011039532A (ja) * 2010-09-13 2011-02-24 Sony Corp 画像分離装置
US10437082B2 (en) * 2017-12-28 2019-10-08 Tetravue, Inc. Wide field of view electro-optic modulator and methods and systems of manufacturing and using same

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS59129837A (ja) * 1983-01-14 1984-07-26 Canon Inc 時分割電圧印加方法及び装置
JPS6152630A (ja) * 1984-08-22 1986-03-15 Hitachi Ltd 液晶素子の駆動方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ，ｖｏｌ．５１，Ｎｏ．９，Ａｕｇｕｓｔ １９８７，ｐ．６４０−６４２
Ｆｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃｓ，ｖｏｌ．８４ １９８８，ｐ．２８５−３１５

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101814118B1 (ko) * 2016-05-20 2018-01-02 김경옥 아이스크림 제조장치

Also Published As

Publication number Publication date
WO1990009614A1 (en) 1990-08-23
JPH03505013A (ja) 1991-10-31
EP0409975A1 (en) 1991-01-30
SE8900563D0 (sv) 1989-02-16
DE69029824D1 (de) 1997-03-13
DE69029824T2 (de) 1997-09-04
EP0409975B1 (en) 1997-01-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3155549B2 (ja) 一次電気光学効果を用いる液晶装置
US6130731A (en) Liquid crystal devices using a linear electro-optic effect
KR100263210B1 (ko) 편광 독립형 광학 위상 변조기
JP3884480B2 (ja) 切替え可能な色消し偏光回転子
US6380997B1 (en) Achromatic polarization inverters for displaying inverse frames in DC balanced liquid crystal displays
US6046786A (en) Switchable achromatic compound retarder
KR100258048B1 (ko) 직렬 연결된 엘씨 필터를 구비한 칼라 표시 장치
Andersson et al. Device physics of the soft‐mode electro‐optic effect
US4127322A (en) High brightness full color image light valve projection system
US5943171A (en) Head mounted displays utilizing reflection light valves
US6141071A (en) Switchable achromatic polarization rotator
US7817226B2 (en) Liquid crystal display device
US6078374A (en) Spatially switched achromatic compound retarder
KR100427881B1 (ko) 반투과형 액정표시소자
JPH11504441A (ja) カラー偏光子
JPH06118359A (ja) 位相型空間光変調器
JP3039570B2 (ja) 投写表示装置
JP3672602B2 (ja) 液晶ディスプレイ
CN100504579C (zh) 投影机
EP1151346B1 (en) Display with achromatic compound retarder
KR100486068B1 (ko) 반사형강유전체액정디스플레이
JP2003005132A (ja) 画像投射装置
JPH05323265A (ja) 偏波無依存型波長可変フィルタ
Yamauchi et al. Phase modulation capability of thin twisted nematic liquid crystal panels at double-pass configurations
Zou et al. 54‐2: Distinguished Student Paper: Increasing the Pixel Density for VR Displays with a Polarization Grating

Legal Events

Date Code Title Description
LAPS Cancellation because of no payment of annual fees