JP2005099689A - 光偏向素子及び光学素子 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 平行に配置された複数の透明ストライプ電極2群を有する第一の基板1と、共通透明電極6を有する第二の基板5とが透明電極面を対向させて間隔を保持されかつ、両基板1、5間に液晶層4を充填し、第一の基板1の各透明ストライプ電極2に段階的に変化する電圧を印加して共通透明電極6を所定電位とすることで、液晶層4内に電界強度分布を形成し、電界強度分布によって生じた入射光に対する液晶層4の屈折率分布に応じて光を偏向する光偏向素子において、第一の基板1の透明ストライプ電極2群と液晶層4の間に誘電体層3を形成した。
【選択図】 図1
Description
図1(a)〜(d)は本発明の第1の実施形態に係る光偏向素子に関する説明図である。その構成を図1(a)に示す。ガラスや樹脂などの透明基板からなる第一の基板1面に透明電極材料からなるストライプ電極2を形成してある。透明電極材料としてはITO膜などを用い、フォトリソグラフィーとエッチングによってストライプ形状に加工する。ストライプ電極2の幅と間隔は、所望の光偏向角度、液晶の複屈折、液晶層の厚みなどに応じて適宜設定される。
第一の基板上に誘電体層であるガラスシートを貼り付けなかったこと以外は実施例1同様にして光偏向素子を作成した。比較例では誘電体層が無いために印加電圧値が小さく設定できるので、第一基板のストライプ電極群を結んだ直列抵抗の両端の一方に±2V、他方に±1Vの交流電圧(50Hz)を極性を揃えて印加した。素子温度30℃における電圧印加による偏向角度は2分と同様であったが、透過した光のビーム形状が大きくなり、収差が発生していることが分かった。
2 ストライプ電極
3 誘電体層
4 液晶層
5 第二の基板
6 共通電極
Claims (22)
- 平行に配置された複数の透明ストライプ電極群を有する第一の基板と、共通透明電極を有する第二の基板とが透明電極面を対向させて間隔を設けて設置され、両基板間に液晶層を形成し、第一の基板の各透明ストライプ電極に段階的に変化する電圧を印加するとともに共通透明電極に所定電圧を印加し、液晶層内に電界強度分布を形成し、電界強度分布によって生じた入射光に対する液晶層の屈折率分布に応じて光を偏向する光偏向素子において、
前記第一の基板の前記透明ストライプ電極群と前記液晶層との間に誘電体層を形成したことを特徴とする光偏向素子。 - 前記第二の基板が有する前記共通透明電極が前記第一の基板の前記透明ストライプ電極と同様な形状であり、
前記第二の基板の前記透明ストライプ電極群と前記液晶層の間に前記誘電体層を形成したことを特徴とする請求項1記載の光偏向素子。 - 前記各基板上での前記透明ストライプ電極は、光路から見て交互に配置されていることを特徴とする請求項2記載の光偏向素子。
- 平行に配置された複数の透明ストライプ電極群を有する第一の基板と、前記第一の基板の前記透明ストライプ電極と同様な形状の透明電極を有する第二の基板とが透明電極面を対向させて間隔を設けて設置され、両基板間に液晶層を形成し、第一の基板の各透明ストライプ電極及び第二基板の各透明ストライプ電極に電圧を印加して液晶層内に電界強度分布を形成し、電界強度分布によって生じた入射光に対する液晶層の屈折率分布に応じて光を偏向する光偏向素子において、
前記第一の基板の透明ストライプ電極群と前記液晶層との間及び前記第二の基板の透明ストライプ電極群と前記液晶層の間に誘電体層を形成し、
前記第一の基板の前記各透明ストライプ電極に段階的に変化する電圧を印加し、前記第二の基板の前記各透明ストライプ電極を所定電位とし、対応する前記第一および前記第二の透明ストライプ電極間に印加する電位差を段階的に変化させて前記液晶層厚み方向の電界に強度分布を形成させる第一の電界印加状態と前記第一および前記第二の基板の前記各透明ストライプ電極群に電極配列方向に段階的に変化する電圧を印加し、各基板の隣接する透明ストライプ電極間の電位差を大きくして液晶層の層方向に電界を形成させる第二の電界印加状態形成することを特徴とする光偏向素子。 - 前記各基板上での前記透明ストライプ電極は、光路から見て交互に配置されていることを特徴とする請求項4記載の光偏向素子。
- ストライプ状の透明電極群を有する第1の基板と、共通透明電極を有する第2の基板とが、透明電極面同士を対向させて所定の間隔を保持して設置され、該基板間には液晶層が形成されており、前記透明ストライプ電極群に、段階的に変化する電圧を印加するとともに前記第2の基板の前記共通透明電極には所定の電圧を印加して前記液晶層内に電界強度分布を形成し、該電界強度分布に応じて生じた液晶層内の配向状態に応じて光を偏向する光偏向素子において、
前記透明ストライプ電極群と前記液晶層との間に誘電体層を形成したことを特徴とする光偏向素子。 - 前記第一の基板の前記各透明ストライプ電極に印加する電圧を個別に設定することを特徴とする請求項6記載の光偏向素子。
- 前記第二の基板の前記共通透明電極を接地することを特徴とする請求項6又は7記載の光偏向素子。
- 前記液晶層に形成された電界強度分布を変更するとき、
前記各透明ストライプ電極間における電位差を小さくし、略無電界状態を経て、前記各透明ストライプ電極に段階的に変化する電圧を印加することを特徴とする請求項6から8のいずれか1項記載の光偏向素子。 - 前記各透明ストライプ電極間における電位差が小さい状態を経て前記各透明ストライプ電極に段階的に変化する電圧を印加することを特徴とする請求項9記載の光偏向素子。
- 前記液晶層に所定の電界強度分布を形成するための電圧を印加する前に、前記透明ストライプ電極及び前記透明共通電極の少なくともいずれかに、前記液晶層内の配向状態を平行又は垂直とするための電圧を印加することを特徴とする請求項6から10のいずれか1項記載の光偏向素子。
- ストライプ状の透明電極群を有する第1の基板と、前記第一の基板に設けられたストライプ状の透明電極と同形状のストライプ電極を有する第2の基板とが、透明電極面同士を対向させて所定の間隔を保持して設置され、該基板間には液晶層が形成されており、前記ストライプ電極群に電圧を印加して前記液晶層内に電界強度分布を形成し、該電界強度分布に応じて生じた液晶層内の配向状態に応じて光を偏向する光偏向素子において、
前記第一の基板及び第二の基板に設けられた透明ストライプ電極群と前記液晶層との間に誘電体層を形成したことを特徴とする光偏向素子。 - 前記第1の基板の前記透明ストライプ電極群と前記第2の基板の前記透明ストライプ電極群を重ね合わせたとき、前記両基板の前記透明ストライプ電極同士が交わらないことを特徴とする請求項12記載の光偏向素子。
- 前記第1の基板の前記各透明ストライプ電極に印加する電圧を個別に設定することを特徴とする請求項12又は13記載の光偏向素子。
- 前記第2の基板の前記各透明ストライプ電極に印加する電圧を個別に設定することを特徴とする請求項12から14のいずれか1項記載の光偏向素子。
- 前記第一の基板の前記各透明ストライプ電極に段階的に変化する第一の電圧パターンを印加し、
前記第二の基板の前記各透明ストライプ電極には段階的に変化する第二の電圧パターンを印加し、
前記第一および前記第二の電圧パターンの差によって、前記第一の電界印加状態において前記液晶層内の垂直方向あるいは斜め方向に電界を形成可能としたことを特徴とする請求項12から15のいずれか1項記載の光偏向素子。 - 前記第一の基板の前記各透明ストライプ電極に段階的に変化する第一の電圧パターンを印加し、
前記第二の基板の前記各透明ストライプ電極に段階的に変化する第二の電圧パターンを印加し、
前記第一および前記第二の電圧パターンの差によって、前記液晶層内の垂直方向あるいは斜め方向に電界を形成可能とする前記第一の電界印加状態と、前記第一の電界印加状態の電圧パターンを前記透明ストライプ電極の配列方向に対して左右対称に反転させた形の電圧パターンを印加する前記第二の電界印加状態とを切替えることを特徴とする請求項12から16のいずれか1項記載の光偏向素子。 - 前記液晶層に形成された電界強度分布を変更するとき、
前記各透明ストライプ電極間における電位差を小さくし、略無電界状態を経て、前記各透明ストライプ電極に段階的に変化する電圧を印加することを特徴とする請求項12から17のいずれか1項記載の光偏向素子。 - 前記各透明ストライプ電極間における電位差が小さい状態を経て前記各透明ストライプ電極に段階的に変化する電圧を印加することを特徴とする請求項18記載の光偏向素子。
- 前記液晶層に所定の電界強度分布を形成するための電圧を印加する前に、前記第一の基板の透明ストライプ電極及び前記第二の基板の透明ストライプ電極の少なくともいずれかに、前記液晶層内の配向状態を平行又は垂直とするための電圧を印加することを特徴とする請求項12から19のいずれか1項記載の光偏向素子。
- 前記第一および前記第二の電界印加状態が、前記液晶層内の有効領域の水平方向(ストライプ電極の配列方向)に対して、大きな水平電界印加領域から小さな水平電界印加領域へと変化し、略無電界領域を経て、小さな垂直電界印加領域から大きな垂直電界印加領域へと連続的に電界強度とその方向が変化するように印加電圧パターンを制御することを特徴とする請求項12から17のいずれか1項記載の光偏向素子。
- 少なくとも、透明基板上に平行に配置された複数の透明ストライプ電極群と、
前記透明ストライプ電極上に形成した誘電体層と、
前記両基板の前記誘電体層面を対向させて間隔を保持するスペーサーと、
前記両基板間に充填した液晶層とを有し、
前記両基板の前記透明ストライプ電極郡を互いに平行に配置し、
前記各透明ストライプ電極に印加する電圧値を制御し、前記液晶層内に電界強度の空間分布を形成した状態、あるいは前記液晶層内に均一な水平電界または垂直電界を印加可能であることを特徴とする光学素子。
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