JP2840224B2 - 液晶偏光制御素子 - Google Patents

液晶偏光制御素子

Info

Publication number
JP2840224B2
JP2840224B2 JP19318796A JP19318796A JP2840224B2 JP 2840224 B2 JP2840224 B2 JP 2840224B2 JP 19318796 A JP19318796 A JP 19318796A JP 19318796 A JP19318796 A JP 19318796A JP 2840224 B2 JP2840224 B2 JP 2840224B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
liquid crystal
polarization control
alignment film
dye
control element
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
JP19318796A
Other languages
English (en)
Other versions
JPH1039267A (ja
Inventor
敬一 末田
孝治 椿本
憲明 宮永
正大 中塚
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
REEZAA GIJUTSU SOGO KENKYUSHO
Original Assignee
REEZAA GIJUTSU SOGO KENKYUSHO
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 REEZAA GIJUTSU SOGO KENKYUSHO filed Critical REEZAA GIJUTSU SOGO KENKYUSHO
Priority to JP19318796A priority Critical patent/JP2840224B2/ja
Publication of JPH1039267A publication Critical patent/JPH1039267A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP2840224B2 publication Critical patent/JP2840224B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Liquid Crystal (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、レーザ光に対し
てそのレーザビーム内で偏光を局所的に回転させて部分
的な位相及び偏光制御を行なうことができる液晶偏光制
御素子に関する。
【0002】
【従来の技術】光の偏光制御は、光を応用する各種分野
で活用されており、光の強度、波長、位相などに関連し
て偏光制御が一般に行なわれる。例えば慣性閉じ込め型
の核融合装置に用いられるレーザシステムでは、レーザ
光を集光する位置での近視野領域における空間位相及び
強度の非一様性をランダム位相板(RPP)を導入して
補正し、集光照射パターンに与える影響を減じるように
位相制御が行なわれている。
【0003】このようなレーザ光の集光システムでは、
集光照射されるレーザ光の強度分布は一様均一であるこ
とが望ましいが、多数の分割されたビームレット間の干
渉効果により実際には集光照射パターンはランダム干渉
スペックル(斑点文様)分布となり、一様性が必らずし
も高くない。このような問題に対処する方法として偏光
を利用して瞬時スペックルを平滑化する方法が種々試み
られている。
【0004】かかる偏光を利用しスペックルの平滑化を
図る場合、1つの偏光ビームを偏光方向が直交する2つ
の光束系とすると2つの光束系は互いに干渉しないか
ら、時間を必要とせずに瞬時スペックルの平滑化を可能
にすることができるが、このような直交する2つの光束
系を得るために利用できる偏光制御手段として複屈折性
結晶を用いる方法と液晶材料を用いる方法とがある。
【0005】レーザビームの細いビーム領域内で複数の
偏光制御領域を実現するためには、複屈折性結晶を用い
る方法では微小な結晶を多数平面上に配置し、それぞれ
の結晶の光学軸方向を制御する必要があり、結晶配置や
光学軸方向の制御に種々の困難を伴い、現実的でない。
【0006】これに対し、液晶材料を用いる場合は、一
般に液晶セルに透明電極を付加し、電界をかけることに
より液晶分子の配向状態を電気的に制御する方法があ
り、例えば透明電極をマトリクス状に配置した液晶パネ
ルに応用した例が広く知られている。
【0007】上記液晶パネル等に利用される液晶セルは
配向膜を設けた2枚の基板を対向して設け、基板間に液
晶分子を密封し、基板に取り付けた透明電極にかける電
圧を変えることにより液晶分子の配列方向を螺旋状にね
じらせたり、一定方向に揃えたりして電気的に制御する
ものである。
【0008】この液晶セルは、透明電極を微小領域に分
割配置しており、各領域に電圧を供給する電気回路が
入、出射面に設けられているため、この電気回路部分は
光が十分透過せず光エネルギの損失となり、高強度のレ
ーザ光を入射させると電極が破壊されるなどから、透過
効率が重要な用途にはそのままでは使用できない。
【0009】そこで、本発明者等は従来の液晶セルから
透明電極を除き、かつ基板の配向膜に部分的にラビング
方向が直交するような多数の溝を設けた配向膜を有する
液晶セルを偏光制御素子として透過効率が問題となる光
学系に使用することを既に発表し提案した。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たラビング法により部分的に方向の異なる多数の溝を設
けた配向膜を製作することは、ラビング方向が異なる溝
毎にマスクを被せて処理する必要があるため、実施でき
ない訳ではないが、処理工程が多過すぎて作業に多くの
手間と時間を要し、効率的ではない。
【0011】この発明は、上述した従来の液晶セルを偏
光制御素子としたものの上記問題点に留意して、液晶セ
ルの片側の配向膜の高分子に複屈折性を示す光学的処理
を施すことにより液晶分子配列が所望のパターンとなる
ようにして偏光方向が異なるビームレット系を発生し得
るような液晶偏光制御素子を提供することを課題とす
る。
【0012】
【課題を解決するための手段】この発明は、上記課題を
解決する手段として、配向膜を設けた基板を対向配置
し、その基板間に液晶分子を密封して液晶セルとし、配
向膜の一方に複屈折性高分子を添加して1つのセル内の
複数領域で複屈折軸に沿って液晶分子を配列し螺旋配列
を形成して成る液晶偏光制御素子としたのである。
【0013】上記の構成としたこの発明の液晶偏光制御
素子は、集光一様性を高める必要がある光学系に利用す
るとその特徴を発揮する。直線偏光のレーザ光を何ら偏
光処理せずに所定位置に集光すると、一般に多重干渉効
果により高コントラストのスペックルが発生し、集光一
様性が低下する。
【0014】しかし、この発明の液晶偏光制御素子によ
り予め集光レンズの前段階で偏光制御すると、部分的に
偏光方向が異なるビームレットが出射されることで、集
光位置において干渉効果が抑制され、集光強度のコント
ラストが30%減少し、ビームの均質性が改善され、集
光一様性が向上するのである。この場合、透明電極は設
けられていない。
【0015】上記配向膜の複屈折性高分子はレーザ光の
出射側基板の配向膜に添加する。1つのセル内では設定
方向に対して並行異常光線軸をもつ高分子が複数領域の
それぞれに含まれ、この高分子の分子間力によって液晶
分子は複屈折軸に沿って配列され螺旋配列を形成する。
【0016】このような配向膜に設定方向に直線偏光し
たレーザ光が入射されると、上記複屈折軸に沿って螺旋
状にねじれて配列された液晶分子を含む複数領域では、
このねじれに沿って直線偏光もねじれて通過し、結局直
線偏光の偏光方向が回転するのである。
【0017】したがって設定方向を1つのセル内でいろ
いろな方向にすることにより、直線偏光は各領域ごとに
異なる回転角度で回転し、従って1つのセル内で領域に
よって偏光方向が異なるビームレットが得られることに
なる。
【0018】上述した液晶偏光制御素子を形成する場
合、前記配向膜が、一方は複屈折性高分子として色素を
添加しその任意の領域毎に設定方向に対して並行な方向
に異常光線軸をもつ色素を含み他の色素は複屈折性を消
失させる処理をした高分子配向膜とし、他方は一様に配
向するように処理した配向膜としたものから成るものと
するのが好ましい。
【0019】配向膜に局所的に複屈折性を付与する複屈
折処理として、配向膜高分子に色素を少量添加し、任意
の領域毎に設定方向に異常光線軸をもつ色素分子を残
し、それ以外の色素分子は構造を変化させ複屈折性を消
失するような処理をする。
【0020】配向膜に添加された色素分子は無秩序に配
向されていることが多く、そのままでは液晶分子も無秩
序に配向する。従って、配向膜高分子に上記のような特
定配列をさせる方法として、光異性化反応を利用するこ
とができる。
【0021】光異性化反応を示す色素は、色素分子が光
を吸収することによって構造が変化し複屈折を示さなく
なる。又、光の偏光方向が色素分子の分子長軸方向に沿
っていると光を吸収し、分子長軸方向と直交するときは
光を吸収しない。従って、上記特定配列をさせようとす
る各領域毎に上記設定方向と異なる方向の偏光を有する
光を照射することによって上記設定方向に並行な方向に
のみ異常光線軸をもつ色素成分を残し、他は複屈折性を
消失させることができる。
【0022】上記配向膜に添加する色素としては、窒素
の2重結合を有するアゾ系又はジアゾ系の色素とするの
が好ましい。これらの色素は、窒素2重結合によってト
ランス型及びシス型の2つの構造を持つことができる。
トランス型構造のアゾ系色素は、分子が一方向に長い構
造を持つために光学的異方性を有している。
【0023】アゾ系色素が図10に示すようにトランス
型からシス型に変化すると光学的異方性はなくなる。ア
ゾ系色素は光を吸収することで光異性化反応によりトラ
ンス型からシス型へ構造が変化する。このようなアゾで
色素を液晶配向膜に添加し、直線偏光した光を照射する
ことにより液晶分子の配列を制御することができる。
【0024】上記アゾ系色素に照射される光は、微小領
域を制御する関係から直線偏光したレーザ光が望まし
く、特に波長400nm以下の紫外領域のレーザ光はア
ゾ系色素での吸収が大きいため好ましい。
【0025】
【実施の形態】以下、この発明の液晶偏光制御素子の実
施形態について図1〜図3を参照して説明する。図1〜
図3はそれぞれ第1〜第3実施形態の液晶偏光制御素子
の概略構成図である。
【0026】図示のように、液晶偏光制御素子1は、2
枚のガラス基板2a、2bの片面に配向膜3a、3bを
密着させ、配向膜面を互いに対向配置し、その基板間に
ネマティック液晶5を入れ、スペーサ4により密封した
ものである。上記一方の配向膜3aは任意の領域毎に異
常光線軸方向が異なった色素を含む高分子配向膜であ
り、他方の配向膜3bは一様にラビング処理をした配向
膜である。
【0027】実際の基板は、例えば直径数cm、厚さ数
mm、スペーサは厚さ数十ミクロン程度の大きさである
が、理解し易くするため、大きさ、厚さなどの寸法を全
て誇張して大きく示している。又、上記一方の配向膜3
aは、色素の異常光線軸の方向が直交する2種類の領域
を市松模様状に有しており、この配置模様が分るように
(a)図に黒と白の市松模様を示しているが、実際にこ
の市松模様が外部から見える訳ではないが、これも分り
易くするため誇張して示している。
【0028】図2、図3は基本的な構成が同じである
が、色素の異常光線軸の方向が直交する2つの領域の模
様の他の例を示すものであり、図2はストライプ模様、
図3はランダムパターンの例である。勿論、上記色素領
域の模様は上記以外のどんな複雑なパターンであっても
よい。また、色素の異常光線軸の方向は領域毎に任意の
方向でもよい。
【0029】
【実施例】上記実施形態のうち第1実施形態のものを以
下のように製作し、実験をした。アゾ系色素であるメチ
ルオレンジ(図4に構造式及び吸収スペクトル曲線を示
す)をポリビニールアルコール(PVA)の2wt%水
溶液に、対PVA質量比14:100で添加した。この
水溶液を直径50mm、厚さ3mmのガラス基板上にス
ピンコーターを用いて2000A(オングストローム)
の厚みに塗布した。その後、150℃で15分間ベーキ
ングして、基板と膜とを密着させた。この基板に図6に
示す装置によりNd:YAGレーザーの3倍高調波光
(波長355nm)を照射し(図5)、メチルオレンジ
に光異性化反応を起こさせ、配向膜に液晶の配向方向を
記憶させた。上記図6の装置による照射条件は、パワー
23mw/10Hz、パルス幅10ns、スポットサイ
ズ4mmφ、照射時間4分/1エレメントとした。この
ときのレーザー光の全入射エネルギーは、1つの領域に
対して200mJ以上必要であった。図7に上記光異性
化反応を生じさせたメチルオレンジ分子の変化の概念図
を示す。
【0030】このようにして配向制御を記憶させた配向
膜を有する基板と、色素を添加していないPVAを塗布
し一様にラビングした配向膜を有する基板とを組み合わ
せて偏光制御方向が直交する2種類の制御領域が交互に
現れるような液晶偏光制御素子を製作した。基板間には
スペーサーとして厚さ50ミクロンのカプトン箔を挿入
した。注入した液晶は、ZLI−4119(メルク・ジ
ャパン)であった。1つの領域の大きさは2mm×2m
m、全体で28mm×28mm(196エレメント)で
ある。この光学素子のレーザーに対する損傷閾値を計測
した結果、波長532nm、パルス幅0.9nsのレー
ザー光に対して12(J/cm2 )であった。
【0031】以上のようにして製作した液晶偏光制御素
子の集光状態を確認するため、図示省略の実験装置によ
り図8のようにランダム位相板(RPP)による集光パ
ターンと、液晶偏光制御素子(PCP)にRPPを組合
せた場合の集光パターンとを計測したところ、図示のよ
うに後者の組合せでは大きく平滑性が改善されるという
結果が得られた。
【0032】又、図9のように集光強度分布から計算し
た強度の確率密度分布から標準偏差が約30%低下する
ことも確認された。
【0033】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、この発明の
液晶偏光制御素子は片側配向膜に複屈折性高分子を添加
し1つのセル内の複数領域で複屈折軸に沿って液晶分子
を螺旋配列させたものとしたから、複屈折性高分子を処
理することにより透明電極を用いることなく1つのセル
内で部分的に液晶分子の螺旋ピッチを変化させ、直線偏
光を任意の角度で回転させることができるため、いろい
ろな方向の直線偏光をしたビーム束を任意のパターンで
1つのビーム内に生じさせることができるため集光され
たビームの均質性が改善され、集光効率が向上し、ま
た、ビーム強度の分布形状を変えることもできるなど種
々の利点が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1実施形態の液晶偏光制御素子の概略図
【図2】第2実施形態の液晶偏光制御素子の概略図
【図3】第3実施形態の液晶偏光制御素子の概略図
【図4】メチルオレンジの構造式と吸収スペクトル
【図5】配向膜のレーザ照射図
【図6】配向膜のレーザ照射装置の概略図
【図7】メチルオレンジ分子の変化を説明する図
【図8】ランダム位相板と、液晶偏光制御素子及びラン
ダム位相板の組合せとによる集光パターンの比較図
【図9】同上の集光強度の確率密度分布図
【図10】アゾ系色素の光異性化反応の説明図
【符号の説明】
1 液晶偏光制御素子 2a、2b ガラス基板 3a、3b 配向膜 4 スペーサ 5 ネマティック液晶
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G02F 1/1337 505

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 配向膜を設けた基板を対向配置し、その
    基板間に液晶分子を密封して液晶セルとし、配向膜の一
    方に複屈折性高分子を添加して1つのセル内の複数領域
    で複屈折軸に沿って液晶分子を配列し螺旋配列を形成し
    て成る液晶偏光制御素子。
  2. 【請求項2】 前記配向膜が、一方は複屈折性高分子と
    して色素を添加しその任意の領域毎の設定方向に並行方
    向に異常光線軸をもつ色素を含み他の色素は複屈折性を
    消失させる処理をした高分子配向膜とし、他方は一様に
    配向するように処理した配向膜としたものから成ること
    を特徴とする請求項1に記載の液晶偏光制御素子。
  3. 【請求項3】 前記一方の配向膜を他の色素から光異性
    化反応により複屈折性を消失させたものとしたことを特
    徴とする請求項2に記載の液晶偏光制御素子。
  4. 【請求項4】 前記高分子配向膜に添加する色素をアゾ
    系又はジアゾ系色素としたことを特徴とする請求項2又
    は3に記載の液晶偏光制御素子。
  5. 【請求項5】 前記液晶分子をネマティック液晶分子と
    したことを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載
    の液晶偏光制御素子。
  6. 【請求項6】 前記光異性化反応のために照射する光を
    波長400nm以下の紫外光としたことを特徴とする請
    求項2乃至5のいずれかに記載の液晶偏光制御素子。
JP19318796A 1996-07-23 1996-07-23 液晶偏光制御素子 Expired - Fee Related JP2840224B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP19318796A JP2840224B2 (ja) 1996-07-23 1996-07-23 液晶偏光制御素子

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP19318796A JP2840224B2 (ja) 1996-07-23 1996-07-23 液晶偏光制御素子

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH1039267A JPH1039267A (ja) 1998-02-13
JP2840224B2 true JP2840224B2 (ja) 1998-12-24

Family

ID=16303759

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP19318796A Expired - Fee Related JP2840224B2 (ja) 1996-07-23 1996-07-23 液晶偏光制御素子

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2840224B2 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008267877A (ja) * 2007-04-17 2008-11-06 Tsubakimoto Chain Co 創薬用容器内溶液有無判別方法

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006047421A (ja) 2004-07-30 2006-02-16 Canon Inc 表示光学系および画像投射装置
JP4549833B2 (ja) * 2004-12-13 2010-09-22 富士フイルム株式会社 配向膜及びその製造技術、並びに液晶装置
WO2008047800A1 (fr) * 2006-10-16 2008-04-24 Asahi Glass Co., Ltd. Dispositif d'affichage de type à projection

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008267877A (ja) * 2007-04-17 2008-11-06 Tsubakimoto Chain Co 創薬用容器内溶液有無判別方法

Also Published As

Publication number Publication date
JPH1039267A (ja) 1998-02-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2708382B2 (ja) 液晶表示装置用基板の製造方法、液晶表示装置の製造方法及び液晶表示装置
TWI639872B (zh) 液晶顯示器及其製備方法
US20030112395A1 (en) Method for manufacturing a multi-domain liquid crystal cell
JP2996897B2 (ja) 液晶配向制御方法及び装置及び前記方法により形成された配向膜を有する液晶表示装置
JPH052194A (ja) 液晶表示素子
JPS6230614B2 (ja)
JPH08304828A (ja) 液晶配向構造の製造方法及び液晶表示装置
JPS6060624A (ja) 液晶表示パネルおよびその製造方法
JP2840224B2 (ja) 液晶偏光制御素子
JP4057614B2 (ja) 液晶表示装置および液晶表示装置の製造方法
JPH11202336A (ja) 光の照射方法及びその装置、高分子配向膜の製造方法及びその装置
JPH06342169A (ja) 光スイッチング素子
US5991001A (en) Liquid crystal display and method for manufacturing the same
JP3080122B2 (ja) 表示・記録媒体、表示・記録方法および表示・記録装置
JP4606541B2 (ja) 液晶表示装置
JP2004163857A (ja) 液晶素子の製造方法及び液晶高分子フィルム
JP2000227595A (ja) 液晶表示素子の製造方法
JP2004029180A (ja) 紫外線偏光光源装置及びそれを用いた液晶配向膜の製造方法
JP4549833B2 (ja) 配向膜及びその製造技術、並びに液晶装置
JP4400914B2 (ja) 液晶ディスプレイ及びその製造方法
Sueda et al. Speckle suppression of laser light using liquid crystals aligned by photoisomerization of dye molecules
JP3280933B2 (ja) 液晶素子及びその製造方法
JPH10161132A (ja) 液晶配向膜およびその製造方法
KR0134832Y1 (ko) 대면적 광경화성 고분자 배향막 제조장치
JP2004309780A (ja) 液晶表示素子

Legal Events

Date Code Title Description
R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees