WO2018173813A1

WO2018173813A1 - 液晶位相パネル及びそれを用いた光スイッチ、光シャッター

Info

Publication number: WO2018173813A1
Application number: PCT/JP2018/009308
Authority: WO
Inventors: 上塚　尚登
Original assignee: 国立研究開発法人産業技術総合研究所
Priority date: 2017-03-21
Filing date: 2018-03-09
Publication date: 2018-09-27

Abstract

本発明は、ポリマー安定化ブルー相液晶を用いた液晶位相パネルにおいて、スイッチング速度の劣化や光ビームの位相分布の発生を低減することを目的とする。本発明の液晶位相パネルは、薄膜電極（４）が形成された基板（５）を用い、その間にポリマー安定化ブルー相液晶（６）を挿入した平行平板液晶パネル（２）と、前記基板（５）よりも屈折率が大きい材料からなる断面が三角形状の２枚の楔型基板（３）とを有し、前記２枚の楔型基板（３）が、前記平行平板液晶パネル（２）を斜面で互い違いに挟むように張り合わせられている。

Description

液晶位相パネル及びそれを用いた光スイッチ、光シャッター

　本発明は液晶位相パネル及びそれを用いた光スイッチ、光シャッターに関する。

　図１７は、従来の液晶位相パネルの一例である（非特許文献１）。
　二枚の平行平板電極１１の間にネマティック液晶１２を挿入したものである。

　Ｚｅｒｏ－ｔｗｉｓｔｅｄ　ＥＣＢ（electrically controlled birefringence）の場合であり、二枚の平行平板電極に電圧を印加しない場合は、液晶のダイレクターが平板電極に対して平行に配列しており、入射した光はリターデーションを受ける。
　このとき、所望の液晶厚さとすることにより、例えば半波長板として動作させることができる。

　一方、二枚の平行平板電極に電圧を印加すると、電界は平板電極に対して垂直となり、液晶のダイレクターも電界に追従し垂直となる。入射した２つの直交する偏光は、ダイレクター屈折率楕円体を輪切りにした円の屈折率を感じることになるため、入射した光はリターデーションを受けず、アイソトロピック媒体として動作する。

　従来のネマティック液晶はディスプレイでは多く用いられているが、スイッチング速度がミリ秒と遅く、高速のスイッチング速度が要求される用途では使用できなかった。
　そこで、高速にスイッチングできるポリマー安定化ブルー相液晶が検討されている。

　この液晶はカー効果を利用したものであり、早いスイッチングできるが、平板電極に対して平行な電界を発生させる必要がある。
　前述した平行平板電極では、常に電界は平板電極に対して垂直となるため、図１に示す、ＩＰＳ（In Plane Switching）と言われる櫛歯型の電極が検討されている。

　本電極は、隣り合う櫛歯型電極２１に正負あるいは正（負）と０の電圧を印加し、横方向の電界を発生させるものである。

　しかし、液晶２２内で大きな電界分布が発生し、特に櫛歯型電極２１の近傍では大きな電界が発生し、電歪効果によりポリマー安定化ブルー相液晶２２のスイッチング速度の劣化をまねく。

　さらに、長波長においては、必要となる液晶厚が厚くなり、益々、液晶内で大きな電界分布が発生する。
　面内の電界分布も大きく、出射した光ビーム内で位相分布をまねき、損失やクロストークなど種々の性能劣化が生じる。

　これに対してポリマー安定化ブルー相液晶にプリズムシートを付着し従前の垂直電界で駆動して履歴現象（hysteresis）が除去された階調特性を得た実施例が報告されている。（特許文献１、図１）。

特開２０１４－２８６０４５号公報

Fundamentals of phase-only liquid crystal on silicon (LCOS) devices"、Zichen Zhang et al (Light: Science & Applications (2014)P16)

　以上の問題点をまとめると次の様になる。
　（１）櫛歯型電極では、液晶内で大きな電界分布が発生し、電極の近傍では大きな電界が発生し、電歪効果によりポリマー安定化ブルー相液晶のスイッチング速度の劣化をまねく。
　（２）特に、長波長においては、必要となる液晶厚が厚くなり、益々、液晶内で大きな電界分布が発生する。
　（３）面内の電界分布も大きく、出射した光ビーム内で位相分布をまねき、損失やクロストークなど種々の性能劣化が生じる。
　（４）特許文献１の構造においては、ブルー相液晶に大きな角度で斜め入射させると、出力の光ビームが広がり、本発明の応用分野の一つである多段化する光スイッチには適用できない。また、光スイッチを実現するために多段化する場合は、２段目以降で入射光が傾くが、この場合、本先行技術では出射する光ビーム内で大きな位相分布をまねく。そこで、本発明は、上記課題を解決し、ポリマー安定化ブルー相液晶内で均一な電界分布を発生させ、スイッチング速度の劣化や、出射する光ビームの位相分布を発生させない液晶位相パネルを実現することを目標としている。

　本発明は上記の課題を解決するためにポリマー安定化ブルー相液晶に関して次のように構成した。
　（１）　従来の薄膜電極が形成された平行平板を用い（図２）、その間にポリマー安定化ブルー相液晶を挿入し、その両側にシリコンからなる断面が三角形状の２枚のシリコンウェッジを互いに回転対称となるように配置、あるいは張り付けたことにある。
　（２）　さらに、上記のシリコン基板を張り付けた平行平板の液晶パネルを２セット用い、それらを互いに線対称となるように配置あるいは張り付けたことにある（図６）。

　ただし、シリコンウェッジのウェッジ角度θａは、次式の条件を満たすものとする。

　ここで、θｂ＝ｓｉｎ^-1（Ｎｏ×ｓｉｎθｏ／Ｎ１）、Ｎｏは、周囲の屈折率（例えば空気）、Ｎ１は、シリコンの屈折率、θｏは、入射角度とする。Ｎ２は液晶パネルを構成する平行平板（基板５）の屈折率とする。

（液晶位相パネル）
　本発明は具体的には次の手段を提供することができる。
（１）　紫外線から１．６μｍ帯の光波長領域で透明な基板の少なくとも一方の表面に所望の光波長領域で透明な薄膜電極を形成した基板を２枚用い、その薄膜電極が所望のギャップで平行電極となるように対向するように対峙させてその間にポリマー安定化ブルー相液晶を挿入して光を照射して安定化させた平行平板液晶パネルと、
　前記基板より屈折率の大きな材料から構成されその断面が三角形の楔型基板が２枚とからなり、
　前記平行平板液晶パネルを前記２枚の楔型基板の斜面で互い違いに挟むように張り合わせ、一方の楔型基板の端面（入射面と呼ぶ）から入射した入射光が、他方の楔型基板の前記端面と平行な端面（出射面と呼ぶ）から出射し得ることを特徴とする液晶位相パネル。
（２）　（１）の液晶位相パネルにおいて、一方の楔型基板の端面から光を入射した場合において、対向する薄膜電極に電圧を印加しない時はほぼアイソトロピックな媒体として動作し、電圧を印加した時は使用波長において半波長板として動作することを特徴とする液晶位相パネル。
（３）　（１）、（２）のいずれかに記載の液晶位相パネルにおいて、前記基板がＳｉＯ２を主成分としたガラスであることを特徴とする液晶位相パネル。
（４）　（１）、（２）、（３）のいずれかに記載の液晶位相パネルにおいて、前記楔型基板がシリコンから構成されていることを特徴とする液晶位相パネル。
（５）　（１）、（２）、（３）、（４）のいずれかに記載の液晶位相パネルにおいて、前記楔型基板の前記斜面、および、前記入射面または前記出射面に隣り合う材料の屈折率に対して無反射となるような無反射コートが形成されていることを特徴とする液晶位相パネル。
（６）　（１）、（２）、（３）、（４）、（５）のいずれかに記載の液晶位相パネルを２枚用い、一つの液晶位相パネルの出射面と他の液晶位相パネルの入射面をそれぞれが線対称構造となるように互いに張り合わせたことを特徴とする２重化された液晶位相パネル。

（光スイッチ）
（７）　（６）の２重化された液晶位相パネルの出射面に使用波長で半波長プレートとなる厚さの複屈折率媒体の複屈折軸が面内である周期Λで回転している偏光グレーティングプレートを張り合わせて構成し、前記入射光は前記偏光グレーティングプレートから偏向されて出射され得ることを特徴とする光スイッチ。
（８）　（７）の光スイッチにおいて、前記２重化された液液晶位相パネルの当該平行平板液晶パネルが２つ以上の領域にセグメント化されており、そのセグメントに対して異なった周期Λのセグメントからなる偏光グレーティングプレートを張り合わせ、前記セグメント毎に入射した入射光は独立して前記偏光グレーティングプレートから偏向されて出射され得ることを特徴とする多重セグメント化された光スイッチ。
（９）　（７）、（８）のいずれかに記載の光スイッチを２セット以上用い、一の光スイッチの前記偏光グレーティングプレートと他の光スイッチの入射面をタンデムに配置あるいは互いに張り合わせたことを特徴とする多重化された光スイッチ。
（１０）　（９）の光スイッチにおいて、その周囲をペルチェ素子により所望の温度となるように制御したことを特徴とする光スイッチ。
（１１）　（１０）の光スイッチにおいて、前記ペルチェ素子の近傍に冷却用ヒートシンクを接続し、所望の温度となるように制御したことを特徴とする光スイッチ。
（１２）　（１１）の光スイッチにおいて、パッケージに収納して気密封止したことを特徴とする光スイッチ。
（１３）　（９）の光スイッチにおいて前記入射光が入射する前記入射面または前記入射光が出射する前記偏光グレーティングプレートの少なくとも一方に紫外線カットフィルターを配置、あるいは張り合わせたことを特徴とする光スイッチ。

　（光スイッチの駆動方法）
（１４）　（９）の光スイッチにおいて、前記平行平板液晶パネルの前記薄膜電極を駆動する方法として、絶対値がＶの正負反転した一組の矩形波であり、その１組の時間幅がＴである状態“１”と、何も電圧をかけない時間幅Ｔの状態“０”とを所望の並びで光スイッチを駆動させたことを特徴とする光スイッチの駆動方法。
（１５）　（１４）の光スイッチの駆動方法において、積層された前記光スイッチの厚さ方向（積層方向）の前記セグメントの前記薄膜電極を駆動する方法として、状態“０”と状態“１”の時間Ｔの窓が各セグメント間でほぼ同期して駆動されていることを特徴とする光スイッチの駆動方法。
（１６）　（１４）、（１５）のいずれかに記載の光スイッチの駆動方法において、時間幅Ｔが１ｍ秒以下であり、正負反転した駆動する電圧絶対値が５Ｖ以上であることを特徴とする光スイッチの駆動方法。
（１７）　（１４）、（１５）のいずれかに記載の光スイッチの駆動方法において、矩形波の最初の０Ｖから＋Ｖへの立ち上がりの電圧を他の部分に比べて大きくさせた、いわゆるオーバードライブで駆動することを特徴とする光スイッチの駆動方法。

　（光シャッター）
（１８）　（１）、（２）、（３）、（４）、（５）、（６）のいずれかに記載の液晶位相パネルを光軸が直交あるいは平行な２枚の偏向子で挟んだ構造であることを特徴とする光シャッター。

　本発明は以下の効果を有する。
　（１）従来技術では困難であった、ポリマー安定化ブルー相液晶内で均一な電界分布を発生させ、スイッチング速度の劣化や、出射する光ビームの位相分布を発生させない液晶位相パネルを実現できる。
　（２）種々の環境温度でも安定して動作する高速、高信頼性の光スイッチモジュールを実現することが可能となる。
　（３）従来技術では困難であった高速な光シャッターを実現できる。

従来技術であるポリマー安定化ブルー相液晶のＩＰＳ（In Plane Switching）と言われる櫛歯型の電極の説明図である。従来技術であるポリマー安定化ブルー相液晶の平行電極の説明図である。（Ａ）は電圧を印加していない場合のポリマー安定化ブルー相液晶部のアイソトロピック特性を表す屈折率楕円体、（Ｂ）は電圧を印加した場合のポリマー安定化ブルー相液晶部の屈折率楕円体を表している図である。本発明液晶位相パネルの一実施例である。本発明液晶位相パネルにおいて、光をθｏの角度で入射した場合の説明図である。本発明液晶位相パネルにおいて、リターデーションが発生しない最悪の場合の説明図である。液晶位相パネル１を２セット用い、それらを互いに線対称となるように張り合わせた、液晶位相パネルの一実施例である。 θｏで入射した場合の２枚の液晶層への屈折率角度θ‘、θ“の計算例である。本発明の別の実施例である。発明液晶位相パネルと偏向グレーティングを用いた１×２光スイッチの構成図である。偏向グレーティングの説明図である。本発明液晶位相パネルを用いた光スイッチの別の実施例である。セグメント化した偏向グレーティングの説明図である。本発明液晶位相パネルを用いた１×８光スイッチの実施例である。本発明液晶位相パネルを用いた光スイッチモジュールの一実施例である。積層された光スイッチの厚さ方向（積層方向）の電極を駆動する方法の一例を示したものである。本発明液晶位相パネルを用いた光シャッターの一実施例である。従来の液晶位相パネルの一例である。

　以下に本発明のいくつかの実施例を示す。

　図３に本発明に液晶位相パネルの一実施例を示す。
　先ず、本発明液晶位相パネル１に使用するポリマー安定化ブルー相液晶について説明する。
　ブルー相液晶は、フラストレーション系であり液晶の二重ねじれをとりたいというローカルな安定性が空間を無欠陥でつなぎたいというグローバルな安定性を上回った状態であり、一般には１℃程度の極めて狭い温度で存在する。
　これにポリマーを添加することで空間の欠陥を埋め、熱的に安定化させ、動作範囲を数十℃まで拡大させたものである。

　図２（Ａ）に示すように、ポリマー安定化したブルー相液晶は電界を印加しない場合は、円形の屈折率楕円体となり光学的にアイソトロピックな媒質として動作する。
　一方、図２（Ｂ）に示すように、電界を印加した場合は、電界のほぼ２乗で複屈折率を生じ、楕円形の屈折率楕円体となる。

　この場合、屈折率楕円体の長軸方向（上下方向）から光を入射させると、光の２つの直交した偏光（光の進むベクトルに対して垂直に存在する）は、円形の屈折率（屈折率楕円体の長軸に対して垂直に輪切りにしたもの）を感じるため、リターデーションは発生せず、図３に示すように斜めに入射する必要がある。
　この場合、屈折率楕円体の輪切りにしたものは楕円となり、光の２つの偏光はそれぞれ異なった屈折率を感じリターデーションを生じる。

　図３に本発明液晶位相パネル１について、（Ａ）は斜視図を（Ｂ）は断面図を、（Ｃ）は電圧を印加した場合のポリマー安定化ブルー相液晶部の拡大図を示す。
　本発明液晶位相パネル１は平行平板液晶パネル２と、２枚の断面が三角形状のシリコンウェッジ３とから構成される。

　平行平板液晶パネル２は、一方の面に薄膜電極４が形成された２枚の基板５の間にポリマー安定化ブルー相液晶６を挿入し光照射により安定化させたものである。
　その面の両側に断面が三角形状のシリコンウェッジ３を２枚用い、その斜辺の面に上記した平行平板液晶パネル２を張り付けたものである。
　２枚のシリコンウェッジ３は平行平板液晶パネル２を中心に回転対称となるように張り付けられている。

　シリコンウェッジ３の斜辺の面には、平行平板液晶パネル２を構成する基板５に対して無反射条件となる無反射コートが施されている。
　なお、平行平板液晶パネル２を構成する基板５、薄膜電極４およびポリマー安定化ブルー相液晶６はほぼ同じ屈折率となるように形成される。

　今、図３（Ａ）に示すように光を上から垂直の角度で入射するとシリコンウェッジ３と平行平板液晶パネル２の境界では（２）式に示すスネルの法則に従って光が屈折し、光はポリマー安定化ブルー相液晶６の層に対してθ’の角度で斜めに伝搬する。

　ここでシリコンウェッジ３の角度θａに対する条件は、（３）式を満たす必要があることである。

　その理由は、（３）式を満たさない場合は、光が全反射し、下の面から光が出力しないためである。

　ここで、θａはシリコンウェッジ３のウェッジ角度、Ｎ１はシリコンの屈折率、Ｎ２は基板５の屈折率である。

　なお、平行平板液晶パネル２を構成する薄膜電極４と基板５およびポリマー安定化ブルー相液晶の屈折率はほぼ同じと仮定している。

　今度は、図４（Ａ）に示すように光を上からθｏの角度で入射するとシリコンウェッジ３への屈折率角度θｂは（４）式で与えられる。

　また、シリコンウェッジ３と平行平板液晶パネル２の境界では（５）式に示すように（２）式のシリコンウェッジ３のウェッジ角度θａに加えて入射角度よる屈折率角θｂが加算（あるいは減算）された角度で光が入射する。

　スネルの法則により（５）式に示すように、光は平行平板液晶パネル２（ポリマー安定化ブルー相液晶６も含む）の各層に対してθ’の角度で斜めに伝搬する。
　この場合、全反射せずに光が透過するシリコンウェッジ３の角度に対する条件は、（６）式となる。

　ここで、Ｎｏは周囲の屈折率、Ｎ１はシリコンの屈折率、Ｎ２は平行平板液晶パネル２（基板５とほぼ同じ屈折率Ｎ２の薄膜電極４とポリマー安定化ブルー相液晶６を含む）の屈折率である。

　（３）式および（６）式を満たすシリコンウェッジ３を用いた場合は、図（Ｃ）に示すように、電界により楕円化したポリマー安定化ブルー相液晶の屈折率楕円体７に対して斜めに光が伝搬するためリターデーションを発生させることができる。

　液晶の膜厚を適切に設定することで半波長板など任意の液晶位相パネル１を実現できる。

　しかし光スイッチに用いる場合に、本構造においては、（２）式、（５）式に示すように、その入射角度により液晶層を異なった角度θ’で伝搬していくため、入射角度でリターデーションが変化するため問題となる。

　特に、図５に示すような角度で入射した場合、光は液晶層を垂直に伝搬するため、リターデーションが発生しない最悪の状態となる。
　なお、この場合の入射角度θｏは（７）式で与えられる。

　そこで図６に示すように、上記した液晶位相パネル１を２セット用い、それらを互いに線対称となるように張り合わせた。

　図７にθｏで入射した場合の２枚の液晶層への屈折率角度θ’、θ’’を示す。θ’、θ’’は互いキャンセルしあいトータルではθ’＋θ’’がほぼ一定となることがわかる。

　このような構造とすることにより、斜めに入射した光線は、トータルでほぼ同じ光路長で液晶層を伝搬することになり、入射角度に対して均一なリターデーションを得ることができる。

　図８は、本発明の別の実施例である。
　断面形状が三角形の代わりに台形状のシリコンウェッジ３を用いた場合を示している。
　動作原理は断面形状が三角形の場合と同様である。

　図９は、本発明液晶位相パネル９１の一方の面に偏向グレーティング９２を張り付けることで、１×２光スイッチ９０を構成したものである。

　偏向グレーティング９２は、図１０に示すように複屈折を持つエレメント（例えば液晶のダイレクター）から構成され、その膜厚はローカル的にどの部分も半波長板となる厚さとなっている。

　複屈折を持つ各エレメントの複屈折軸はある周期Λで回転しており、入力する円偏光の回転方向に従って、光を左右に偏向できる。

　ここでは、入力する円偏光の回転方向を本発明液晶位相パネル９１により正、逆回転とすることで光を左右に偏向させることができる。

　なお、偏向角は入力する光波長と周期Λによって決定され、小さい周期Λほど大きな偏向角を得ることができる。

　図１１は、本発明液晶位相パネル９１の電極４を２つにセグメント化したものであり、偏向グレーティング９３も図１２に示すようにセグメント化している。

　このように同時に２つの光ビームを独立に異なった角度にスイッチングできる。なお、２つ以上のセグメント化も可能である。

　図１３は図９の１×２光スイッチ９０を多段に接続した場合であり、１×８光スイッチとして動作する。
　接続する段数を増加することで１×光スイッチの出力数Ｎを増加できる。

　図１４は、光スイッチモジュールの一実施例を示す。光スイッチの周囲をペルチェ素子１００を用いて所望の温度となるように制御している。

　ペルチェ素子１００の外側にはヒートシンク１０１を用いて熱を放散させている。また紫外線カットフィルターがコートされたガラス窓１０２を入出力に貼り付け、ハーメチック構造としている。

　図１５は、積層された光スイッチの厚さ方向（積層方向）の電極を駆動する方法の一例を示したものである。

　電極を駆動する方法として、状態“０”と状態“１”の時間Ｔの窓が各電極間でほぼ同期して駆動されている。

　時間幅Ｔは１ｍ秒以下であり、正負反転した駆動する電圧絶対値が１００Ｖとしている。

　また、（２）（３）は、駆動電圧が、矩形波の最初の０Ｖから＋Ｖへの立ち上がり、０Ｖから‐Ｖへの立ち下りの電圧を他の部分に比べて大きくさせた、いわゆるオーバードライブで駆動した場合を示しており、光スイッチの立ち上がり時間を小さくできる。

　図１６は、本発明液晶位相パネル９１の入出力の面に偏向子９３を直交二コルあるいは平行二コルとなるように配置することで、光シャッターを構成したものである。

　Ｘ軸（あるいはＹ軸）に対して４５°で振動する光を入射する。
　このとき、入力側の偏向子９３の光軸も４５°となるようにセッティングすると光は偏向子９３を透過し、本発明液晶位相パネル９１に入射する。

　液晶位相パネル９１に電圧を印加する（ＯＮ）と半波長板として動作するため、偏光は９０°回転する。

　電圧を印加しないと（ＯＦＦ）、液晶位相パネル９１はアイソトロピックな動作となるため、偏光状態を保存する。

　出力側の偏向子９３が入力側の偏向子９３に対して直交二コルの場合は、ＯＮで光は透過し、ＯＦＦで光は遮断される。

　一方、平行二コルの場合は、ＯＮで光は遮断され、ＯＦＦで光は透過する。
　以上のように、光シャッターとして動作する。

　本発明に係る１×Ｎスイッチは、光ステアリングデバイスへの適用することができる。

　１　液晶位相パネル　　
　２　平行平板液晶パネル　　　
　３　シリコンウェッジ　　　
　４　薄膜電極　　　　　
　５　基板　　　
　６　ポリマー安定化ブルー相液晶　　　
　７　屈折率楕円体　
１１　平行平板電極　　　
１２　ネマティック液晶　　
２１　櫛歯型電極　　　
２２　ポリマー安定化ブルー相液晶　　　
９０　１×２光スイッチ　　　
９１　線対称に配置した液晶位相パネル　　
９２　偏向グレーティング　　　
９３　偏向子

Claims

　紫外線から１.６μｍ帯の光波長領域で透明な基板の少なくとも一方の表面に所望の光波長領域で透明な薄膜電極を形成した基板を２枚用い、その薄膜電極が所望のギャップで平行電極となるように対向するように対峙させてその間にポリマー安定化ブルー相液晶を挿入して光を照射して安定化させた平行平板液晶パネルと、
　前記基板より屈折率の大きな材料から構成されその断面が三角形の楔型基板が２枚とからなり、
　前記平行平板液晶パネルを前記２枚の楔型基板の斜面で互い違いに挟むように張り合わせ、一方の楔型基板の端面（入射面と呼ぶ）から入射した入射光が、他方の楔型基板の前記端面と平行な端面（出射面と呼ぶ）から出射し得ることを特徴とする液晶位相パネル。
　請求項１の液晶位相パネルにおいて、一方の楔型基板の端面から光を入射した場合において、対向する薄膜電極に電圧を印加しない時はほぼアイソトロピックな媒体として動作し、電圧を印加した時は使用波長において半波長板として動作することを特徴とする液晶位相パネル。
　請求項１、２のいずれか１項に記載の液晶位相パネルにおいて、前記基板がＳｉＯ_２を主成分としたガラスであることを特徴とする液晶位相パネル。
　請求項１、２、３のいずれか１項に記載の液晶位相パネルにおいて、前記楔型基板がシリコンから構成されていることを特徴とする液晶位相パネル。
　請求項１、２、３、４のいずれか１項に記載の液晶位相パネルにおいて、前記楔型基板の前記斜面、および、前記入射面または前記出射面に隣り合う材料の屈折率に対して無反射となるような無反射コートが形成されていることを特徴とする液晶位相パネル。
　請求項１、２、３、４、５のいずれか１項に記載の液晶位相パネルを２枚用い、一つの液晶位相パネルの出射面と他の液晶位相パネルの入射面をそれぞれが線対称構造となるように互いに張り合わせたことを特徴とする２重化された液晶位相パネル。
　請求項６の２重化された液晶位相パネルの出射面に使用波長で半波長プレートとなる厚さの複屈折率媒体の複屈折軸が面内である周期Λで回転している偏光グレーティングプレートを張り合わせて構成し、前記入射光は前記偏光グレーティングプレートから偏向されて出射され得ることを特徴とする光スイッチ。
　請求項７の光スイッチにおいて、前記２重化された液液晶位相パネルの当該平行平板液晶パネルが２つ以上の領域にセグメント化されており、そのセグメントに対して異なった周期Λのセグメントからなる偏光グレーティングプレートを張り合わせ、前記セグメント毎に入射した入射光は独立して前記偏光グレーティングプレートから偏向されて出射され得ることを特徴とする多重セグメント化された光スイッチ。
　請求項７、８のいずれか１項に記載の光スイッチを２セット以上用い、一の光スイッチの前記偏光グレーティングプレートと他の光スイッチの入射面をタンデムに配置あるいは互いに張り合わせたことを特徴とする多重化された光スイッチ。
　請求項９の光スイッチにおいて、その周囲をペルチェ素子により所望の温度となるように制御したことを特徴とする光スイッチ。
　請求項１０の光スイッチにおいて、前記ペルチェ素子の近傍に冷却用ヒートシンクを接続し、所望の温度となるように制御したことを特徴とする光スイッチ。
　請求項１１の光スイッチにおいて、パッケージに収納して気密封止したことを特徴とする光スイッチ。
　請求項９の光スイッチにおいて前記入射光が入射する前記入射面または前記入射光が出射する前記偏光グレーティングプレートの少なくとも一方に紫外線カットフィルターを配置、あるいは張り合わせたことを特徴とする光スイッチ。
　請求項９の光スイッチにおいて、前記平行平板液晶パネルの前記薄膜電極を駆動する方法として、絶対値がＶの正負反転した一組の矩形波であり、その１組の時間幅がＴである状態“１”と、何も電圧をかけない時間幅Ｔの状態“０”とを所望の並びで光スイッチを駆動させたことを特徴とする光スイッチの駆動方法。
　請求項１４の光スイッチの駆動方法において、積層された前記光スイッチの厚さ方向（積層方向）の前記セグメントの前記薄膜電極を駆動する方法として、状態“０”と状態“１”の時間Ｔの窓が各セグメント間でほぼ同期して駆動されていることを特徴とする光スイッチの駆動方法。
　請求項１４、１５のいずれか１項に記載の光スイッチの駆動方法において、時間幅Ｔが１ｍ秒以下であり、正負反転した駆動する電圧絶対値が５Ｖ以上であることを特徴とする光スイッチの駆動方法。
　請求項１４、１５のいずれか１項に記載の光スイッチの駆動方法において、矩形波の最初の０Ｖから＋Ｖへの立ち上がりの電圧を他の部分に比べて大きくさせた、いわゆるオーバードライブで駆動することを特徴とする光スイッチの駆動方法。
　請求項１、２、３、４、５、６のいずれか１項に記載の液晶位相パネルを光軸が直交あるいは平行な２枚の偏向子で挟んだ構造であることを特徴とする光シャッター。