JPS58173718A - 液晶光変調素子およびその製造方法 - Google Patents
液晶光変調素子およびその製造方法Info
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- JPS58173718A JPS58173718A JP57056545A JP5654582A JPS58173718A JP S58173718 A JPS58173718 A JP S58173718A JP 57056545 A JP57056545 A JP 57056545A JP 5654582 A JP5654582 A JP 5654582A JP S58173718 A JPS58173718 A JP S58173718A
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- 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
- G02F1/1337—Surface-induced orientation of the liquid crystal molecules, e.g. by alignment layers
- G02F1/133711—Surface-induced orientation of the liquid crystal molecules, e.g. by alignment layers by organic films, e.g. polymeric films
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- 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
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、液晶を用いた液晶光変調素子およびその製造
方法に関する。
方法に関する。
従来より、ネマチック液晶、スメクチック液晶等を用い
た液晶光変調素子が知られている。ネマチック液晶を用
いた液晶光変調素子としては、ゲストホス） （Ｑｕ＠
５ｔ−１（ｏｓｔ）効果を利用するもの（％許第６５３
７２３号）、動的散乱モード（Ｄ８（財）を利用するも
の（％公昭４５−２１７２９号）、ツイスト構造分子配
列を利用するもの（％開昭４７−１１７３７号）等があ
る。また、スメクチック液晶を用いた液晶習調素子とし
ては、熱光学効果を利用したもの（Ｆ、 Ｊ、 Ｋａｈ
ｎ ：Ａｐｐｌ、 Ｐｂｙｓ、Ｌｅｔｔ。
た液晶光変調素子が知られている。ネマチック液晶を用
いた液晶光変調素子としては、ゲストホス） （Ｑｕ＠
５ｔ−１（ｏｓｔ）効果を利用するもの（％許第６５３
７２３号）、動的散乱モード（Ｄ８（財）を利用するも
の（％公昭４５−２１７２９号）、ツイスト構造分子配
列を利用するもの（％開昭４７−１１７３７号）等があ
る。また、スメクチック液晶を用いた液晶習調素子とし
ては、熱光学効果を利用したもの（Ｆ、 Ｊ、 Ｋａｈ
ｎ ：Ａｐｐｌ、 Ｐｂｙｓ、Ｌｅｔｔ。
２２．１１１（１）７３））がある。
ゲストホスト効果を利用した光変調方式は、二色性色素
を液晶内に混入すると液晶分子の配列に従って色素分子
が配列する性質を利用するもので、液晶層に電界を印加
すると液晶分子の配列方向が変化し、これに伴って色素
分子の配列方向も変化するので、色素分子の有する光の
吸収異方性の九めに透過光量に変化が生じ、印加−する
電界強度に応じて透過光量を変調する仁とができる。ま
た、ツイスト構造分子配列管利用する光変調方式は、基
板間に挾持された液晶分子の長軸方向が９０’１１ねじ
れた分子配列となっているために入射光の振動方向が９
０”回転して射出する現象を利用するもので、液晶層に
電界を印加するとねじれ構造が解けるために入射光の振
動方向が変化せずに射出するようになる。そこで、２枚
の偏光子で液晶素子を挾持することによって、電界強度
に応じた光変調を行うことができる。これらの光変調方
式は、その特徴を生かして時針、電卓等の表示素子とし
て広く用いられている。しかし、最近の液晶材料の改良
にもかかわらず、応答性が悪く、テレビ画儂表示等の高
速応答性が要求される表示素子として満足し得るもので
ないと共に、光シャッタ、光通信用の電気光学素子とし
ても応答性が不充分である、という問題点がある。
を液晶内に混入すると液晶分子の配列に従って色素分子
が配列する性質を利用するもので、液晶層に電界を印加
すると液晶分子の配列方向が変化し、これに伴って色素
分子の配列方向も変化するので、色素分子の有する光の
吸収異方性の九めに透過光量に変化が生じ、印加−する
電界強度に応じて透過光量を変調する仁とができる。ま
た、ツイスト構造分子配列管利用する光変調方式は、基
板間に挾持された液晶分子の長軸方向が９０’１１ねじ
れた分子配列となっているために入射光の振動方向が９
０”回転して射出する現象を利用するもので、液晶層に
電界を印加するとねじれ構造が解けるために入射光の振
動方向が変化せずに射出するようになる。そこで、２枚
の偏光子で液晶素子を挾持することによって、電界強度
に応じた光変調を行うことができる。これらの光変調方
式は、その特徴を生かして時針、電卓等の表示素子とし
て広く用いられている。しかし、最近の液晶材料の改良
にもかかわらず、応答性が悪く、テレビ画儂表示等の高
速応答性が要求される表示素子として満足し得るもので
ないと共に、光シャッタ、光通信用の電気光学素子とし
ても応答性が不充分である、という問題点がある。
動的散乱モードを利用した光変調方式は、電界を印加す
るとイオン流によ）液晶分子の配列が撹乱を受けて透明
状態から白濁状態に変化する現象を利用する−のである
。しかし、この方式の応答速度は、前述の２方式の応答
速度と同程度で７ｂυ、また、消費電力が比較的高い、
という問題点がある。
るとイオン流によ）液晶分子の配列が撹乱を受けて透明
状態から白濁状態に変化する現象を利用する−のである
。しかし、この方式の応答速度は、前述の２方式の応答
速度と同程度で７ｂυ、また、消費電力が比較的高い、
という問題点がある。
また、スメクチック液晶の熱光学効果を利用し次光変調
方式は、液晶をレーザ加熱または通電加熱等の手段によ
す等方性液体の状態にし、冷却してスメクチック相に戻
す際、液晶層に電界が印加されていれば透明状態になシ
、液晶層に電界が印加されていなければ散乱状態になる
現象を利用するものである。しかし、レーザ加熱方式の
場合には精巧な光学系を必要とし、通電加熱方式の場合
には消費電力が高い、という問題点がある。また、応答
速度奄前述のネマチック液晶を用いた方式と同程度であ
る。
方式は、液晶をレーザ加熱または通電加熱等の手段によ
す等方性液体の状態にし、冷却してスメクチック相に戻
す際、液晶層に電界が印加されていれば透明状態になシ
、液晶層に電界が印加されていなければ散乱状態になる
現象を利用するものである。しかし、レーザ加熱方式の
場合には精巧な光学系を必要とし、通電加熱方式の場合
には消費電力が高い、という問題点がある。また、応答
速度奄前述のネマチック液晶を用いた方式と同程度であ
る。
上記のような応答速度に関する問題点全解消するために
１強誘電性を示す液晶相を用いた高速応答性を有する光
変調方式が提案されている（Ｎ、 Ａ。
１強誘電性を示す液晶相を用いた高速応答性を有する光
変調方式が提案されている（Ｎ、 Ａ。
（’１ａｒｋ、 ８． Ｔ、 Ｌａｇｅｒｗａｌｌ ：
Ａｐｐｌ ｐｈｙｓ、 Ｉ、ｅｔｔ。
Ａｐｐｌ ｐｈｙｓ、 Ｉ、ｅｔｔ。
３６．８９９（１９８０））。この強−電性を示す液晶
相は、Ｒ，Ｂ、 Ｍｅｙｅｒ等によシ発表され（１’Ｌ
、 Ｂ、ＭｅＹｅｒｅｔａｌ ：Ｊ、 ｐｂｙｓｔｑｕ
ｅ ａｓ、 Ｌ−６９（１９７５） ）たものであり、
結晶構造的に螺旋構造を持ち、しかも液晶分子が螺旋軸
に対して傾いて配、列した構造を有しているとき、中心
対称性が崩れ、！ｉ！ＩＩＩＢ電性を示すと理解されて
いる。このような構造の液晶相として、カイラル・スメ
クチック（ｃｈｌｒａｌ 畠ｍｅｃ−１ＩＣ）Ｃ相とカ
イラル・スメクチックＨ相が知られており、カイラル・
スメクチックＣ相、カイラル・スメクチックＨ相を用い
て強霞電性を示すいくつかの液晶化合物（ｐｈ、 ％ａ
ｒｔｉｎＯ１−Ｉ、ａｇａｒａｅ： Ｊ、 ｐｂｙｓｉ
ｑｕ＠ ３７． Ｃ５−１２９（１９７６））が合成
されている。
相は、Ｒ，Ｂ、 Ｍｅｙｅｒ等によシ発表され（１’Ｌ
、 Ｂ、ＭｅＹｅｒｅｔａｌ ：Ｊ、 ｐｂｙｓｔｑｕ
ｅ ａｓ、 Ｌ−６９（１９７５） ）たものであり、
結晶構造的に螺旋構造を持ち、しかも液晶分子が螺旋軸
に対して傾いて配、列した構造を有しているとき、中心
対称性が崩れ、！ｉ！ＩＩＩＢ電性を示すと理解されて
いる。このような構造の液晶相として、カイラル・スメ
クチック（ｃｈｌｒａｌ 畠ｍｅｃ−１ＩＣ）Ｃ相とカ
イラル・スメクチックＨ相が知られており、カイラル・
スメクチックＣ相、カイラル・スメクチックＨ相を用い
て強霞電性を示すいくつかの液晶化合物（ｐｈ、 ％ａ
ｒｔｉｎＯ１−Ｉ、ａｇａｒａｅ： Ｊ、 ｐｂｙｓｉ
ｑｕ＠ ３７． Ｃ５−１２９（１９７６））が合成
されている。
第１図は、＠ＶＳ電性會示すカイラル・スメクチックＣ
相の構造を模式的に示したものである。液晶分子１は、
螺旋軸２と角θ傾いて配列している。
相の構造を模式的に示したものである。液晶分子１は、
螺旋軸２と角θ傾いて配列している。
液晶相は、１分子鵬度の厚みの層構造と表っており、液
晶分子の傾きの方向は同一層内では同一方向であ）、マ
た層内では液晶分子は比較的自由に移動できる。自発分
極Ｐ、は、液晶分子の巨視的に眺めた方向を示すディレ
クタｎと螺旋軸２とによって形成される面に垂直な方向
を向いており、螺旋軸２に沿って回転している。今、第
２図に示し虎ように、この液晶に、螺旋軸２に対して垂
直な方向の電界を印加すると、自発分極Ｐ、が電界Ｅの
方向に揃シうとして、液晶分子にトルクが発生する。そ
して、ある臨界値Ｅ、ｆ越える電界全印加すると、螺旋
構造が完全に解けて液晶分子１は全て同じ方向を向く。
晶分子の傾きの方向は同一層内では同一方向であ）、マ
た層内では液晶分子は比較的自由に移動できる。自発分
極Ｐ、は、液晶分子の巨視的に眺めた方向を示すディレ
クタｎと螺旋軸２とによって形成される面に垂直な方向
を向いており、螺旋軸２に沿って回転している。今、第
２図に示し虎ように、この液晶に、螺旋軸２に対して垂
直な方向の電界を印加すると、自発分極Ｐ、が電界Ｅの
方向に揃シうとして、液晶分子にトルクが発生する。そ
して、ある臨界値Ｅ、ｆ越える電界全印加すると、螺旋
構造が完全に解けて液晶分子１は全て同じ方向を向く。
ここで、液晶分子の配列が変化する方向は、第２図に示
すように、電界Ｅの向きによって最終的な状態が異まっ
て９る。しかも、５この変化は、層内での液晶分子の向
きが変化するのみで、層構造その４のには変化がない。
すように、電界Ｅの向きによって最終的な状態が異まっ
て９る。しかも、５この変化は、層内での液晶分子の向
きが変化するのみで、層構造その４のには変化がない。
従って、比較的低い電界でこの変化が起り、また応答時
間が短い特性がある。
間が短い特性がある。
第３図を用いて、かかる強誘電性液晶を用いた光変調素
子の原理全説明する。まず、第３図（１１に示すように
、磁界または力を加えることによシ強誘電性液晶１１の
螺旋軸が基板５１．５２に千行幸ある特定な方向に揃っ
た配列となるようＫして、液晶圧電界を印加するための
透明電極６１．６２を貼着した基板５１．５２で液晶１
１を挾持する。
子の原理全説明する。まず、第３図（１１に示すように
、磁界または力を加えることによシ強誘電性液晶１１の
螺旋軸が基板５１．５２に千行幸ある特定な方向に揃っ
た配列となるようＫして、液晶圧電界を印加するための
透明電極６１．６２を貼着した基板５１．５２で液晶１
１を挾持する。
基板５１．５２の外面側に、偏光軸を直行させた２枚の
偏光子４１．４２を配置する。電源８１に一用いて、臨
界値８０以上の一電界Ｅを印加して、第３図（２１に示
すように、液晶分子のディレクタ３を同一方向に揃え、
２枚の偏光子４１．４２の偏光軸４１１，４２１のいず
れか一方（図では偏光軸４２１＞１一液晶分子のディレ
クタ３に合わせる。
偏光子４１．４２を配置する。電源８１に一用いて、臨
界値８０以上の一電界Ｅを印加して、第３図（２１に示
すように、液晶分子のディレクタ３を同一方向に揃え、
２枚の偏光子４１．４２の偏光軸４１１，４２１のいず
れか一方（図では偏光軸４２１＞１一液晶分子のディレ
クタ３に合わせる。
ここで、入射光の強度をＩ６、透過光の強度管Ｉとする
と、上記の状態での透過光の強度■＃ｉｏである。
と、上記の状態での透過光の強度■＃ｉｏである。
次に、電界の向きを反転させると、上述したように液晶
分子が逆方向に配列する。すなわち、液晶分子のディレ
クタが螺旋軸２となす角ｆ０とすると、液晶分子のディ
レクタは、偏光軸４２１と角２０ずれる。この結果、複
屈折現象により光が透過する。とのときの透過光の強度
■は、次式で与えられる。
分子が逆方向に配列する。すなわち、液晶分子のディレ
クタが螺旋軸２となす角ｆ０とすると、液晶分子のディ
レクタは、偏光軸４２１と角２０ずれる。この結果、複
屈折現象により光が透過する。とのときの透過光の強度
■は、次式で与えられる。
ただし、Δｎは液晶の屈折率異方性、ｄは液晶層の厚さ
、λは光の波長である。透過光は、上式よシ光の波長に
依存するので一般に色付いて見える。
、λは光の波長である。透過光は、上式よシ光の波長に
依存するので一般に色付いて見える。
以上のような原理で電界の強度、電界の向きを変化させ
るととＫよって、光の強度を変調することができる。Ｎ
、 Ａ、σ１ｔｒｋ等によれば、液晶層の厚さｄを充分
薄くすると液晶の螺旋構造が解けることにより、初期の
配列状態と臨界値８０以上の電界を印加したときの配列
状態との２つの安定な配列状態が得られ、このような方
式によれば１０“Ｖ ／ ｃｍ程度の電界を数１８間印
加することにより、１つの安定状態から他の安定状態へ
の切換えができることが報告されている。
るととＫよって、光の強度を変調することができる。Ｎ
、 Ａ、σ１ｔｒｋ等によれば、液晶層の厚さｄを充分
薄くすると液晶の螺旋構造が解けることにより、初期の
配列状態と臨界値８０以上の電界を印加したときの配列
状態との２つの安定な配列状態が得られ、このような方
式によれば１０“Ｖ ／ ｃｍ程度の電界を数１８間印
加することにより、１つの安定状態から他の安定状態へ
の切換えができることが報告されている。
本発明の目的は、応答速度の速い液晶変調素子およびそ
の製造方法を提供することにあり、％に既に報告されて
いる強誘電性を示す液晶相を用いた光変調素子とは異々
る電気光学特性を示す光変調素子を提供することＫある
。
の製造方法を提供することにあり、％に既に報告されて
いる強誘電性を示す液晶相を用いた光変調素子とは異々
る電気光学特性を示す光変調素子を提供することＫある
。
上記目的を達成するために第１の発明の構成は、対向配
置された２枚の透明基板と、透明基板の対向面の各々に
設けられた透明電極と、透明電極の対向面の各々に設け
られると共に、絶縁性含有しかつ近接する液晶分子を前
記基板面に対し平行または略平行な優先方向に配列させ
る透明な絶縁配列制御層と、絶縁配列制御層間に挾持さ
れた強誘電性を示す液晶相と、前記基板の外面側に配置
される偏光子とを含んでいる。前記絶縁配列制御層とし
ては、ポリイミド系高分子膜、ポリアミド系高分子膜、
ＰＶＡ等が使用でき、を九絶縁層と配列制御層とに分割
してもよい。
置された２枚の透明基板と、透明基板の対向面の各々に
設けられた透明電極と、透明電極の対向面の各々に設け
られると共に、絶縁性含有しかつ近接する液晶分子を前
記基板面に対し平行または略平行な優先方向に配列させ
る透明な絶縁配列制御層と、絶縁配列制御層間に挾持さ
れた強誘電性を示す液晶相と、前記基板の外面側に配置
される偏光子とを含んでいる。前記絶縁配列制御層とし
ては、ポリイミド系高分子膜、ポリアミド系高分子膜、
ＰＶＡ等が使用でき、を九絶縁層と配列制御層とに分割
してもよい。
オ九、第２の発明の構成は、透明基板の１面に透明電極
を貼着し、次に透明電極を傍うようにポリイミド系高分
子膜を貼着し、続いてこのポリイミド系高分子膜をラビ
ングして、ラビングされたポリイミド系高分子膜が対向
するように透明基板を並列させてセルを組立て、このセ
ル内に強誘電性を示す液晶を導入して密封し、基板の外
面側に偏光子を配置するようにしたものである。
を貼着し、次に透明電極を傍うようにポリイミド系高分
子膜を貼着し、続いてこのポリイミド系高分子膜をラビ
ングして、ラビングされたポリイミド系高分子膜が対向
するように透明基板を並列させてセルを組立て、このセ
ル内に強誘電性を示す液晶を導入して密封し、基板の外
面側に偏光子を配置するようにしたものである。
上記強銹電性を示す液晶は、主として下記に示すような
シッフ塩基型液晶である。
シッフ塩基型液晶である。
ｐ−ｈｅｘｙｌｏｘｙｂａｎｘｙｌ ｉｄ・ｌ１ｅ−ｐ
’−ａｍｉｎｏ ２−ｍｅｔｈｙｌｂｕｔｙｌ−Ｃｔ
ｎｎ＃ａｔｅ （ＨＯＢＡＭＢＣ）ｐ−ｏｃ ｔｙｌｏ
ｘｙｂ＠ｎｇｙ１１ｄｅｎｅ−ｐ’−５＋ｍｉｎｏ−２
−ｍｅｔｈｙｌｂｕｔｙｌ−Ｃｉｎｎａｍａｔｅ（ＣＯ
ＢＡＭＢＣ）Ｈ ｐ−ｄｅｃｙｌ ｏｘｙｂｅｎｘｙｔ １ｄｅｎｅ−ｐ
／ −ｇｎｉｎｏ−２−ｍｅｔｈｙｌｂｕｔｙｌ−ｃゑ
ｎｎａｍａｔｅ （ＤＯＢＡＭＢＣ）ｐ−ｄｏｄｅｃｙ
ｌｏｘｙｂ＠ｎｘｙｌｌｄｅｎａ−ｐ’−１ｍｉｎｏ−
２−ｍａｔｈｙｌｂｕｔｙｌ−ｃｉｎｎａｍａｔａ（Ｄ
ＤＯＢＡＭＢＣ）ｐ −ｔｏ ｔｒａｄｅｃｙｌｏｘｙ
ｂｅｎｚｙｌ １ｄｅｎｅ−ｐ’−ａｍｌｎｏ −２−
ｍｅｔｈｙｌｂｕｔｙｌ−ｃｌｎｎａｍａ、ｔｅ（ＴＤ
ＯＢＡＢｉｉＢＣ）以下図面を参照して本発明の実施例
を詳ｍＫ説明する。第４図に、第１の発明の一実施例を
示す。
’−ａｍｉｎｏ ２−ｍｅｔｈｙｌｂｕｔｙｌ−Ｃｔ
ｎｎ＃ａｔｅ （ＨＯＢＡＭＢＣ）ｐ−ｏｃ ｔｙｌｏ
ｘｙｂ＠ｎｇｙ１１ｄｅｎｅ−ｐ’−５＋ｍｉｎｏ−２
−ｍｅｔｈｙｌｂｕｔｙｌ−Ｃｉｎｎａｍａｔｅ（ＣＯ
ＢＡＭＢＣ）Ｈ ｐ−ｄｅｃｙｌ ｏｘｙｂｅｎｘｙｔ １ｄｅｎｅ−ｐ
／ −ｇｎｉｎｏ−２−ｍｅｔｈｙｌｂｕｔｙｌ−ｃゑ
ｎｎａｍａｔｅ （ＤＯＢＡＭＢＣ）ｐ−ｄｏｄｅｃｙ
ｌｏｘｙｂ＠ｎｘｙｌｌｄｅｎａ−ｐ’−１ｍｉｎｏ−
２−ｍａｔｈｙｌｂｕｔｙｌ−ｃｉｎｎａｍａｔａ（Ｄ
ＤＯＢＡＭＢＣ）ｐ −ｔｏ ｔｒａｄｅｃｙｌｏｘｙ
ｂｅｎｚｙｌ １ｄｅｎｅ−ｐ’−ａｍｌｎｏ −２−
ｍｅｔｈｙｌｂｕｔｙｌ−ｃｌｎｎａｍａ、ｔｅ（ＴＤ
ＯＢＡＢｉｉＢＣ）以下図面を参照して本発明の実施例
を詳ｍＫ説明する。第４図に、第１の発明の一実施例を
示す。
なお、第４図において第３図１）と同一部分には同一符
号を付して説明を省略する。
号を付して説明を省略する。
図に示すように、強誘電性を示す液晶１１と透明電極６
１間およびこの液晶１１と透明電極６２間には、絶縁配
列制御層が挾持されている。絶縁配列制御層は、液晶１
１に接触するように挾持された配列制御層７１．７２と
、配列制御層７１゜７２と透明電極６１．６２関に挾持
された絶縁層９１．９２とで構成されている。絶縁配列
制御層としては、絶縁性と液晶分子の配列を規制する性
質を兼ね備えたポリイミド系高分子膜の１層により形成
することも可能である。また、偏光全入射させる場合に
は、偏光子４２を省略するようにしてもよい。更に、偏
光子は基板と離して設置する必要はなく、基板上に偏光
子を形成しても、偏光子その４のを基板として用いても
よく、反射板管配置して反射型の光変調素子とすること
も可能である。
１間およびこの液晶１１と透明電極６２間には、絶縁配
列制御層が挾持されている。絶縁配列制御層は、液晶１
１に接触するように挾持された配列制御層７１．７２と
、配列制御層７１゜７２と透明電極６１．６２関に挾持
された絶縁層９１．９２とで構成されている。絶縁配列
制御層としては、絶縁性と液晶分子の配列を規制する性
質を兼ね備えたポリイミド系高分子膜の１層により形成
することも可能である。また、偏光全入射させる場合に
は、偏光子４２を省略するようにしてもよい。更に、偏
光子は基板と離して設置する必要はなく、基板上に偏光
子を形成しても、偏光子その４のを基板として用いても
よく、反射板管配置して反射型の光変調素子とすること
も可能である。
本実施例における光変調の原理は、第３図（１）の場合
と同様でＴｏシ、従って変調幅は上記（１）式よシ、（
Ｉｓ／２）ｓｚａ″４θｓｉｎ”（ｒΔｎ ＊ ｄ／λ
）テ与エラレル。
と同様でＴｏシ、従って変調幅は上記（１）式よシ、（
Ｉｓ／２）ｓｚａ″４θｓｉｎ”（ｒΔｎ ＊ ｄ／λ
）テ与エラレル。
この変調幅を大きくするためには、θの値とじてπ／８
に近い材料を用いるのが好ましい。また、単色光の強度
を変調させる場合には、位相遅れΔｎ ＊ ｄ ／λの
値′ｆｔｎ＋１／２ （ｎ＝０．１．２・・・・・・）
となるように選択することにより変調幅を大きくとれる
。表示素子として応用する場合には、視感度が最大とな
る波長ｓｓｏｎｍの光に対し、Δｎ−ｄ／λが１／２付
近であれば表示コントラストが最大になり、色付きも少
ない。一方、Δｎ−ｄ／λの値が２付近になると、鮮や
かなカラー表示となる。従って、用途に応じて液晶層ｄ
を調整したり、材料を選択するのが望ましい。
に近い材料を用いるのが好ましい。また、単色光の強度
を変調させる場合には、位相遅れΔｎ ＊ ｄ ／λの
値′ｆｔｎ＋１／２ （ｎ＝０．１．２・・・・・・）
となるように選択することにより変調幅を大きくとれる
。表示素子として応用する場合には、視感度が最大とな
る波長ｓｓｏｎｍの光に対し、Δｎ−ｄ／λが１／２付
近であれば表示コントラストが最大になり、色付きも少
ない。一方、Δｎ−ｄ／λの値が２付近になると、鮮や
かなカラー表示となる。従って、用途に応じて液晶層ｄ
を調整したり、材料を選択するのが望ましい。
次に上記の光変調素子を製造する第２の発明の一実施例
について説明する。まず、゛ガラス製の透明基板上に、
酸化インジウム、酸化すず（ＩＴＯ）透明電極を設け、
絶縁層と配列制御層を兼ねた層としてポリイミド系高分
子膜であるＰＩＱ（ポリイミドイソインドロキナゾリン
ジオン）膜（日立化成社製、部品名）ｔ−ＩＴＯ透明電
極が設けられた透明基板上に設け、一定方向にラビング
する。
について説明する。まず、゛ガラス製の透明基板上に、
酸化インジウム、酸化すず（ＩＴＯ）透明電極を設け、
絶縁層と配列制御層を兼ねた層としてポリイミド系高分
子膜であるＰＩＱ（ポリイミドイソインドロキナゾリン
ジオン）膜（日立化成社製、部品名）ｔ−ＩＴＯ透明電
極が設けられた透明基板上に設け、一定方向にラビング
する。
形成条件は、ＰＩＱ＆５％ＮＭＰ （Ｎ−メチル−２−
ピロリドン）溶液を約３５０Ｏｒ、ｐｅｒｎで回転する
スピンナで回転塗布し、２５０ｔ：’で１時間焼成した
。このときの膜厚は、８００人程度である。
ピロリドン）溶液を約３５０Ｏｒ、ｐｅｒｎで回転する
スピンナで回転塗布し、２５０ｔ：’で１時間焼成した
。このときの膜厚は、８００人程度である。
続いて、２枚の基板のラビング方向が平行になるように
すると共に、基板間に６μｍのガラスファイバーをスペ
ーサとして挾持して液晶セルを組立て、液晶を真空封入
した。液晶材料としては、上記のｂＯＢＡＭＢＣを用い
た。封入した後、等方性液体温度まで加熱し、強誘電性
を示すカイラルスメスチツクＣ相温度まで徐冷（０，５
ｒ／−程度）して螺旋軸が揃った素子を得た。なお、１
０’Ｖ／ｍ、 Ｉ Ｋ Ｈｚの交流矩形波をカイラルス
メスチツクＣ相の状態で印加することによ如、配列の揃
った素子が得られることをＩＩ！測した。こうして得た
液晶素子を２枚の偏光子で挾持し、偏光軸ｒｊｉａ図（
２）に示したように配置して電気光学特性を測定し喪。
すると共に、基板間に６μｍのガラスファイバーをスペ
ーサとして挾持して液晶セルを組立て、液晶を真空封入
した。液晶材料としては、上記のｂＯＢＡＭＢＣを用い
た。封入した後、等方性液体温度まで加熱し、強誘電性
を示すカイラルスメスチツクＣ相温度まで徐冷（０，５
ｒ／−程度）して螺旋軸が揃った素子を得た。なお、１
０’Ｖ／ｍ、 Ｉ Ｋ Ｈｚの交流矩形波をカイラルス
メスチツクＣ相の状態で印加することによ如、配列の揃
った素子が得られることをＩＩ！測した。こうして得た
液晶素子を２枚の偏光子で挾持し、偏光軸ｒｊｉａ図（
２）に示したように配置して電気光学特性を測定し喪。
０．０１Ｈ！、電圧振幅２５Ｖの三角波の電界全印加し
て測定した透過光の強度と電圧との関係を示すＩ−Ｖ％
性曲線を第５図に示す。光源としては白色光源管用い、
測定温度はＤＯＢＡＭＢＣがｇＩ誘電性を示す温度でめ
る７９Ｃで行なった。
て測定した透過光の強度と電圧との関係を示すＩ−Ｖ％
性曲線を第５図に示す。光源としては白色光源管用い、
測定温度はＤＯＢＡＭＢＣがｇＩ誘電性を示す温度でめ
る７９Ｃで行なった。
第５図に示すように、Ｉ−Ｖ％性曲線はヒステリシスル
ープを描き、しかも通常見られるようなヒステリシスル
ープとは変化のしかたが逆転している。即ち、電圧を下
げたときはＩＯＶ糧度のところから変化し始め、ＯＶ付
近で変化がほぼ終了する。一方、電圧を上げたときは、
−ＩＯＶ程度のところから透過光の強度に変化が生じ、
０■になった時点で飽和する。この特性は、絶縁層が電
極と液晶との間に介在しているために初めて得られるも
ので、絶縁層の厚み、材料の抵抗率ｆ４択することによ
シ、上記の特性を変化させることができる。この現象は
、絶縁層の存在により、液晶に加わる電界の位相が素子
全体に加わっている電界に比べて進んでいる九めと考え
られる。
ープを描き、しかも通常見られるようなヒステリシスル
ープとは変化のしかたが逆転している。即ち、電圧を下
げたときはＩＯＶ糧度のところから変化し始め、ＯＶ付
近で変化がほぼ終了する。一方、電圧を上げたときは、
−ＩＯＶ程度のところから透過光の強度に変化が生じ、
０■になった時点で飽和する。この特性は、絶縁層が電
極と液晶との間に介在しているために初めて得られるも
ので、絶縁層の厚み、材料の抵抗率ｆ４択することによ
シ、上記の特性を変化させることができる。この現象は
、絶縁層の存在により、液晶に加わる電界の位相が素子
全体に加わっている電界に比べて進んでいる九めと考え
られる。
第６図は、ＩＯＶ、１００Ｈｚの矩形波を印加した時の
本実施例め光変調素子の透過光の強度変化を測定したも
のである。測定温度は７９Ｃ１光源は白色光を用い友。
本実施例め光変調素子の透過光の強度変化を測定したも
のである。測定温度は７９Ｃ１光源は白色光を用い友。
図に示したように、１００Ｈｚの信号を＃１ぼ忠実に光
信号に変換している。
信号に変換している。
また、電気信号が変化してから光の強度が変調幅の１／
２まで変化する時間を応答時間とすると、この時間は略
８０μｓである。
２まで変化する時間を応答時間とすると、この時間は略
８０μｓである。
以上述べたように本発明によれば、従来のネマチック液
晶を用い走光変調素子に比較して応答性が良いと共に、
すでに報告されている強誘電性を示す液晶を用いた光変
調素子と異なる特性を示す、という効果が得られる。
晶を用い走光変調素子に比較して応答性が良いと共に、
すでに報告されている強誘電性を示す液晶を用いた光変
調素子と異なる特性を示す、という効果が得られる。
第１図は、本発明に用いる液晶の結晶構造を示す模式図
、７ｇ２図は、上記液晶の電界に対する応答状！ｌｌｋ
示す模式図、第３図（１）は、上記液晶を用いた光変調
素子の原理を説明するための断面図、第３図（２）は、
偏光軸と液晶分子のディレクタとの関係を示す模式図、
第４図は、第１の発明の一実施例を示す断面図、第５図
および第６図は、上記 一実施例の特性を示す線図で
ある。 １１・・・液晶、４１．４２川偏光子、５１．５２・・
・透明基板、６１．６２・・・透明電極、７１．７２・
・・配列制御層、９１．９２・・・絶縁層。 第 ５ 図 ； ４７ ｅｐηＯ電、圧 ｖ ＜ｖノ 第 ６ 図 よ
、７ｇ２図は、上記液晶の電界に対する応答状！ｌｌｋ
示す模式図、第３図（１）は、上記液晶を用いた光変調
素子の原理を説明するための断面図、第３図（２）は、
偏光軸と液晶分子のディレクタとの関係を示す模式図、
第４図は、第１の発明の一実施例を示す断面図、第５図
および第６図は、上記 一実施例の特性を示す線図で
ある。 １１・・・液晶、４１．４２川偏光子、５１．５２・・
・透明基板、６１．６２・・・透明電極、７１．７２・
・・配列制御層、９１．９２・・・絶縁層。 第 ５ 図 ； ４７ ｅｐηＯ電、圧 ｖ ＜ｖノ 第 ６ 図 よ
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、対向配置され九２枚の透明基板と、前記透明基板の
対向面の各々に設けられた透明電極と、前記透明電極の
対向面の各々に設けられると共に、絶縁性を有しかつ近
接する液晶分子を前記基板面に対し平行または略平行な
優先方向に配列させる透明な絶縁配列制御層と、前記絶
縁配列制御層間に挾持された強誘電性を示す液晶相と、
前記基板の外面側に配置される偏光子とを含む液晶光変
調素子。 ２ 前記絶縁配列制御層は、前記液晶相側に配置されか
つ近接する液晶分子を前記基板面に対し平行または略平
行な優先方向に配列させる透明な配列制御層と、前記配
列制御層と前記透明電極間に挾持される透明な絶縁層と
から成る特許請求の範囲第１項記載の液晶光変調素子。 λ 透明基板の１面に透明電極を貼着する工程と、前記
透明電極を覆うようにポリイミド系高分子膜を貼着する
工程と、貼着され喪前記ポリイミド系高分子Ｈ管ラビン
グする工程と、前記ラビングされたポリイミド系高分子
膜が対向するように前記透明基板を並列させ、前記ポリ
イミド系高分子膜間に形成される空間に強誘電性を示す
液晶相を導入する工程と、前記基板の外面側に偏光子を
配置する工程とを含む液晶光変調素子の製造方法。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57056545A JPS58173718A (ja) | 1982-04-07 | 1982-04-07 | 液晶光変調素子およびその製造方法 |
| US06/482,640 US4586791A (en) | 1982-04-07 | 1983-04-06 | Optical modulation element with surface parallel and unidirectional alignment of LC |
| DE8383103401T DE3377536D1 (en) | 1982-04-07 | 1983-04-07 | Liquid crystal optical modulation element |
| EP83103401A EP0091661B1 (en) | 1982-04-07 | 1983-04-07 | Liquid crystal optical modulation element |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57056545A JPS58173718A (ja) | 1982-04-07 | 1982-04-07 | 液晶光変調素子およびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58173718A true JPS58173718A (ja) | 1983-10-12 |
Family
ID=13030057
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57056545A Pending JPS58173718A (ja) | 1982-04-07 | 1982-04-07 | 液晶光変調素子およびその製造方法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4586791A (ja) |
| EP (1) | EP0091661B1 (ja) |
| JP (1) | JPS58173718A (ja) |
| DE (1) | DE3377536D1 (ja) |
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