JP2925279B2 - 偏光無依存型液晶光変調器 - Google Patents
偏光無依存型液晶光変調器Info
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は液晶を用いて光強度の変調を行う液晶光変
調器に係り、特に高速応答かつ高コントラストな特性が
必要とされるディスプレイ、立体視用めがね、および調
光ガラスに応用が可能な偏光無依存型液晶光変調器（液
晶光シャッタを含む）に関する。
調器に係り、特に高速応答かつ高コントラストな特性が
必要とされるディスプレイ、立体視用めがね、および調
光ガラスに応用が可能な偏光無依存型液晶光変調器（液
晶光シャッタを含む）に関する。
［発明の概要］ この発明は、駆動電圧により入射光を透過または散乱
して光強度の変調が行える液晶光変調器に関するもの
で、３次元の網目状の合成樹脂マトリックス内にコレス
テリック−ネマティック相転移を起こすフォーカルコニ
ック組織のカイラルネマティック液晶を分散することに
より、応答の高速化およびコントラスト比の向上を図
り、ディスプレイ、立体視用めがね、および調光ガラス
などに応用できるようにしたものである。
して光強度の変調が行える液晶光変調器に関するもの
で、３次元の網目状の合成樹脂マトリックス内にコレス
テリック−ネマティック相転移を起こすフォーカルコニ
ック組織のカイラルネマティック液晶を分散することに
より、応答の高速化およびコントラスト比の向上を図
り、ディスプレイ、立体視用めがね、および調光ガラス
などに応用できるようにしたものである。
［従来の技術］ 液晶セルに電圧を加えて、液晶分子の配列状態を変化
させるという液晶の電気光学効果を応用すると光変調器
が実現できる。特に、液晶素子では、他の電気光学効果
を示す結晶に比べて低電圧で動作し、比較的大きな面積
のものを廉価に作ることができるので、近年注目されて
いる。
させるという液晶の電気光学効果を応用すると光変調器
が実現できる。特に、液晶素子では、他の電気光学効果
を示す結晶に比べて低電圧で動作し、比較的大きな面積
のものを廉価に作ることができるので、近年注目されて
いる。
このような液晶光変調器の１つとして、合成樹脂マト
リックスとネマティック液晶からなる複合体を用いた従
来の液晶光変調器には、以下に記述する素子がある。
リックスとネマティック液晶からなる複合体を用いた従
来の液晶光変調器には、以下に記述する素子がある。
（１）第５図に示すように、フェニルシクロヘキサン系
ネマティック液晶11が、ガラス板4,4上に形成された２
枚の透明電極3,3間のメンブレンフィルタ状のセルロー
ス系エステル２の中に連通状に充填されて、交流電源７
からの駆動電圧の印加により光透過率が制御される素子
（文献:H.Craighead、J.Cheng and S.Hackwood、Appl.P
hys.Lett.Vol.40、p.22、1982参照）。入射光８を透明
電極３の一方から入射し、スイッチ６をONし、リード線
５を経て透明電極3,3間に電圧を印加することにより、
変調された出力光９を得る。
ネマティック液晶11が、ガラス板4,4上に形成された２
枚の透明電極3,3間のメンブレンフィルタ状のセルロー
ス系エステル２の中に連通状に充填されて、交流電源７
からの駆動電圧の印加により光透過率が制御される素子
（文献:H.Craighead、J.Cheng and S.Hackwood、Appl.P
hys.Lett.Vol.40、p.22、1982参照）。入射光８を透明
電極３の一方から入射し、スイッチ６をONし、リード線
５を経て透明電極3,3間に電圧を印加することにより、
変調された出力光９を得る。
（２）第６図に示すように、２枚の透明電極3,3間のポ
リビニルアルコールもしくはエポキシ樹脂２の中にシア
ノビフェニル系ネマティック液晶11が粒状に分散され
て、交流電源７からの駆動電圧の印加により光透過率が
制御される素子（文献:J.Fergason、Society for Infor
mation Displays（SID）International Symposium Dige
st of Technical Papers、p.68−p.70、1985、もしくは
J.W.Doane、N.A.Vaz、B.G.Wu and S.Zumer、Appl.Phys.
Lett.Vol.48、No.4、p.269−p.271、1986参照）。
リビニルアルコールもしくはエポキシ樹脂２の中にシア
ノビフェニル系ネマティック液晶11が粒状に分散され
て、交流電源７からの駆動電圧の印加により光透過率が
制御される素子（文献:J.Fergason、Society for Infor
mation Displays（SID）International Symposium Dige
st of Technical Papers、p.68−p.70、1985、もしくは
J.W.Doane、N.A.Vaz、B.G.Wu and S.Zumer、Appl.Phys.
Lett.Vol.48、No.4、p.269−p.271、1986参照）。
（３）第７図に示すように、ピリジン系ネマティック液
晶11内に３次元の網目状のアクリル樹脂２を分散させ
て、交流電源７からの駆動電圧の印加により光透過率が
制御される素子（文献:T.Fujisawa、H.Ogawa、K.Maruya
ma、Japan Display'89 Digest、p.690−p.693、1989参
照）。
晶11内に３次元の網目状のアクリル樹脂２を分散させ
て、交流電源７からの駆動電圧の印加により光透過率が
制御される素子（文献:T.Fujisawa、H.Ogawa、K.Maruya
ma、Japan Display'89 Digest、p.690−p.693、1989参
照）。
一方、光散乱を利用した他の変調方式として、以下に
示すようなコレステリック−ネマティック相転移現象を
有するカイラルネマティック液晶を用いた液晶光変調器
が提案されている。
示すようなコレステリック−ネマティック相転移現象を
有するカイラルネマティック液晶を用いた液晶光変調器
が提案されている。
（４）第８図に示すように、コレステリルクロライド
（カイラルドーパント）とMBBA（ｐ−メトキシペンジリ
デン・ｐ−ブチルアニリン）ネマティック液晶とで構成
されるフォーカルコニック組織のカイラルネマティック
液晶１が、２枚の透明電極3,3間に封入されて、交流電
圧の印加により光透過率が制御される素子（文献:W.Gre
ubel、Appl.Phys.Lett.Vol.25、No.1、p.5−p.7、1974
参照）。
（カイラルドーパント）とMBBA（ｐ−メトキシペンジリ
デン・ｐ−ブチルアニリン）ネマティック液晶とで構成
されるフォーカルコニック組織のカイラルネマティック
液晶１が、２枚の透明電極3,3間に封入されて、交流電
圧の印加により光透過率が制御される素子（文献:W.Gre
ubel、Appl.Phys.Lett.Vol.25、No.1、p.5−p.7、1974
参照）。
［発明が解決しようとする課題］ 上述の合成樹脂マトリックスと液晶の複合体を用いた
上記（１），（２）および（３）の素子は、分散された
ネマティック液晶の形状は異なるが、いずれも液晶と樹
脂マトリックスの境界面で生じる光の散乱現象を主に利
用し、光透過率の変調が制御されており、以下に述べる
ような共通の問題点を持っていた。
上記（１），（２）および（３）の素子は、分散された
ネマティック液晶の形状は異なるが、いずれも液晶と樹
脂マトリックスの境界面で生じる光の散乱現象を主に利
用し、光透過率の変調が制御されており、以下に述べる
ような共通の問題点を持っていた。
交流の駆動電圧を印加した場合、電圧により液晶分子
に強いトルクが働くため、不透過状態から透過状態へは
高速で遷移するが、その一方、駆動電圧を除去した際の
透過状態から不透過状態への遷移は、マトリックス界面
での規制力（アンカリング）と液晶の弾性力（界面効
果）に起因するため低速となる。すなわち、立下がり動
作は、立上がり動作に比べて遅いという欠点を持ってい
た。従来、立下がり動作を高速化するには、液晶の分散
構造を微細にする方法がある。しかし、この方法を用い
た場合、液晶分散体が入射光の波長よりも小さくなる
と、分散体での光散乱が減少するため、素子のコントラ
スト比が大幅に劣化する。
に強いトルクが働くため、不透過状態から透過状態へは
高速で遷移するが、その一方、駆動電圧を除去した際の
透過状態から不透過状態への遷移は、マトリックス界面
での規制力（アンカリング）と液晶の弾性力（界面効
果）に起因するため低速となる。すなわち、立下がり動
作は、立上がり動作に比べて遅いという欠点を持ってい
た。従来、立下がり動作を高速化するには、液晶の分散
構造を微細にする方法がある。しかし、この方法を用い
た場合、液晶分散体が入射光の波長よりも小さくなる
と、分散体での光散乱が減少するため、素子のコントラ
スト比が大幅に劣化する。
一方、上述のカイラルネマティック液晶を用いた上記
（４）の液晶光変調器では、散乱効率が小さいため、素
子のコントラスト比が極めて低いという欠点があった。
さらに、カイラルネマティック液晶を用いた液晶光変調
器では、液状の液晶を封入しなければならず、液晶セル
のギャップを均一に保持するのが難しく、大面積の液晶
セルの製作が極めて困難であった。
（４）の液晶光変調器では、散乱効率が小さいため、素
子のコントラスト比が極めて低いという欠点があった。
さらに、カイラルネマティック液晶を用いた液晶光変調
器では、液状の液晶を封入しなければならず、液晶セル
のギャップを均一に保持するのが難しく、大面積の液晶
セルの製作が極めて困難であった。
そこで、本発明は、上述の点に鑑みてなされたもの
で、その目的とするところは、高速応答性とともに高コ
ントラストが得られ、大面積が可能な液晶光変調器を提
供することにある。
で、その目的とするところは、高速応答性とともに高コ
ントラストが得られ、大面積が可能な液晶光変調器を提
供することにある。
［課題を解決するための手段］ このような目的を達成するために、本発明による偏光
無依存型液晶光変調器は、カイラルドーパントを含有す
るフォーカルコニック組織のらせん配向カイラルネマテ
ィック液晶と３次元網目状の透明な合成樹脂マトリック
スからなる液晶複合体と、該複合体を挟む透明電極と、
該透明電極に電圧を印加する交流電源とを有し、前記液
晶に生じるねじれ配向のらせんピッチは、前記マトリッ
クスの網目の大きさの２分の１以下であることを特徴と
する。
無依存型液晶光変調器は、カイラルドーパントを含有す
るフォーカルコニック組織のらせん配向カイラルネマテ
ィック液晶と３次元網目状の透明な合成樹脂マトリック
スからなる液晶複合体と、該複合体を挟む透明電極と、
該透明電極に電圧を印加する交流電源とを有し、前記液
晶に生じるねじれ配向のらせんピッチは、前記マトリッ
クスの網目の大きさの２分の１以下であることを特徴と
する。
［作 用］ 本発明では、網目状の透明な樹脂マトリックス内に、
カイラルドーパント入りのネマティック液晶、すなわち
フォーカルコニック組織のカイラルネマティック液晶を
分散し、液晶自身にらせんねじり力を導入し液晶の持つ
弾性力を強めることで、分散構造の微細化によるコント
ラスト比の低下を招くことなく、立下がり動作を高速化
できる。すなわち従来の（１），（２）および（３）の
素子の問題点を解決することができる。
カイラルドーパント入りのネマティック液晶、すなわち
フォーカルコニック組織のカイラルネマティック液晶を
分散し、液晶自身にらせんねじり力を導入し液晶の持つ
弾性力を強めることで、分散構造の微細化によるコント
ラスト比の低下を招くことなく、立下がり動作を高速化
できる。すなわち従来の（１），（２）および（３）の
素子の問題点を解決することができる。
さらに、本発明ではマトリックス界面での光散乱と共
に、フォーカルコニック組織の液晶内での光散乱も、光
変調動作に効率良く利用できるため、樹脂マトリックス
とネマティック液晶の複合体を用いた従来の液晶光変調
器やカイラルネマティック液晶を用いた従来の液晶光変
調器に比べて、コントラスト比を格段に向上させること
ができる。さらに、上記の樹脂マトリックスは自己保持
性であるため、透明電極間のギャップの制御が容易であ
り、均一性に優れた大面積の液晶光変調器を構成するこ
とが可能である。すなわち、上述した従来の（４）の素
子の問題点を解決することができる。
に、フォーカルコニック組織の液晶内での光散乱も、光
変調動作に効率良く利用できるため、樹脂マトリックス
とネマティック液晶の複合体を用いた従来の液晶光変調
器やカイラルネマティック液晶を用いた従来の液晶光変
調器に比べて、コントラスト比を格段に向上させること
ができる。さらに、上記の樹脂マトリックスは自己保持
性であるため、透明電極間のギャップの制御が容易であ
り、均一性に優れた大面積の液晶光変調器を構成するこ
とが可能である。すなわち、上述した従来の（４）の素
子の問題点を解決することができる。
上記の理由により、本発明によれば、高速かつ高コン
トラストで、大面積が可能な液晶光変調器を実現でき
る。
トラストで、大面積が可能な液晶光変調器を実現でき
る。
［実施例］ 以下に本発明の実施例について、図面を参照して詳細
に説明する。
に説明する。
実施例の構成 第１図は本発明を適用した液晶光変調器の一実施例の
模式的構成を示す。本実施例の液晶光変調器では、不規
則ならせん軸を持つねじれ配向、すなわちフォーカルコ
ニック組織のカイラルネマティック液晶１の中に、３次
元の網目状の透明な合成樹脂マトリックス２を分散し、
それぞれガラス基板４に付着した２つの透明電極3,3間
に液晶１およびマトリックス２を挟んで配設する。さら
に２つの透明電極3,3は、リード線５とスイッチ６を介
して、駆動用交流電圧源７に接続される。一方のガラス
基板から入射する入射光８は、液晶１とマトリックス２
からなる複合体で強度変調を受けて、透過光すなわち出
射光９と散乱光10になる。なお、マトリックス２が軟質
のものの場合には、マトリックス２と液晶１からなる複
合体の側面を支えるために、透明電極３間にスペーサ
（図示しない）を配設することもある。
模式的構成を示す。本実施例の液晶光変調器では、不規
則ならせん軸を持つねじれ配向、すなわちフォーカルコ
ニック組織のカイラルネマティック液晶１の中に、３次
元の網目状の透明な合成樹脂マトリックス２を分散し、
それぞれガラス基板４に付着した２つの透明電極3,3間
に液晶１およびマトリックス２を挟んで配設する。さら
に２つの透明電極3,3は、リード線５とスイッチ６を介
して、駆動用交流電圧源７に接続される。一方のガラス
基板から入射する入射光８は、液晶１とマトリックス２
からなる複合体で強度変調を受けて、透過光すなわち出
射光９と散乱光10になる。なお、マトリックス２が軟質
のものの場合には、マトリックス２と液晶１からなる複
合体の側面を支えるために、透明電極３間にスペーサ
（図示しない）を配設することもある。
液晶１は、ネマティック液晶に、ねじれ配向を誘発す
るカイラルドーパントを添加して作製する。液晶１内に
生じるらせんピッチは、カイラルドーパントの濃度と反
比例の関係にある。なお、第２図に示されるようなフォ
ーカルコニック組織の配向（コレステリック相）を発現
させるには、らせんピッチを網目の大きさの２分１以下
にしなければならない。
るカイラルドーパントを添加して作製する。液晶１内に
生じるらせんピッチは、カイラルドーパントの濃度と反
比例の関係にある。なお、第２図に示されるようなフォ
ーカルコニック組織の配向（コレステリック相）を発現
させるには、らせんピッチを網目の大きさの２分１以下
にしなければならない。
カイラルドーパントには、少量の添加が短いらせんピ
ッチが得られる材料が好ましく、光学活性を持つ不斉炭
素原子を含むカイラル化合物、もしくはコレステリック
液晶相を示すコレステロール誘導体が適当である。
ッチが得られる材料が好ましく、光学活性を持つ不斉炭
素原子を含むカイラル化合物、もしくはコレステリック
液晶相を示すコレステロール誘導体が適当である。
カイラルネマティック液晶１と網目状マトリックス２
からなる複合体は、液晶１およびマトリックス２の構成
材料を混ぜ合わせて均質溶媒にした後、光硬化、熱硬
化、または反応硬化等の方法を用いて、マトリックス２
の成分のみを硬化し、液晶１を析出・凝集させることで
得られる。この時のマトリックス２の網目の大きさは、
硬化速度が大きいほど微細になる。なお、液晶１中での
散乱効果を効率よく引き出すためには、複合体中での液
晶１の含有率を少なくとも70％以上に高くする必要があ
る。
からなる複合体は、液晶１およびマトリックス２の構成
材料を混ぜ合わせて均質溶媒にした後、光硬化、熱硬
化、または反応硬化等の方法を用いて、マトリックス２
の成分のみを硬化し、液晶１を析出・凝集させることで
得られる。この時のマトリックス２の網目の大きさは、
硬化速度が大きいほど微細になる。なお、液晶１中での
散乱効果を効率よく引き出すためには、複合体中での液
晶１の含有率を少なくとも70％以上に高くする必要があ
る。
液晶１の常光屈折率noは、マトリックス２の屈折率np
と同等の値である。さらに、本素子の変調原理である光
散乱現象は、液晶１の異常光屈折率neとマトリックス２
の屈折率npの差により生じるものであるから、液晶１の
屈折率異方性Δｎ（＝ne−no）は可能な限り大きい方が
有利である。そのため、ネマティック液晶には、屈折率
異方性の大きなシアノビフェニル液晶が適している。さ
らに、シアノビフェニル液晶を用いた場合、誘電率異方
性Δε（＝ε||−ε⊥）が大きいため、比較的低電圧で
駆動できる利点もある。
と同等の値である。さらに、本素子の変調原理である光
散乱現象は、液晶１の異常光屈折率neとマトリックス２
の屈折率npの差により生じるものであるから、液晶１の
屈折率異方性Δｎ（＝ne−no）は可能な限り大きい方が
有利である。そのため、ネマティック液晶には、屈折率
異方性の大きなシアノビフェニル液晶が適している。さ
らに、シアノビフェニル液晶を用いた場合、誘電率異方
性Δε（＝ε||−ε⊥）が大きいため、比較的低電圧で
駆動できる利点もある。
マトリックス２には、屈折率npが1.52程度の透明なア
クリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリウレタン樹脂等が最適
である。
クリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリウレタン樹脂等が最適
である。
一例として試作した本実施例では、カイラルネマティ
ック液晶１として、シアノビフェニル系混合ネマティッ
ク液晶（常光屈折率no＝1.525、異常光屈折率ne＝1.75
4）にエステル基を含むカイラルドーパントを10％添加
して使用した。この時、らせんピッチは、約１μｍであ
った。また、マトリックス２としては、紫外線硬化性の
ポリウレタン樹脂（屈折率no＝1.524）を用いた、。液
晶１とマトリックス２の材料の均質混合液（液晶含有率
80％）に、強度10mW/cm2の紫外線（波長365nm）を照射
した場合、５〜10μｍ程度の樹脂マトリックス２の網目
構造が生成された。なお、透明電極３としては、青板ガ
ラス４に付着したITO（In2O3:Sn）を用いた。
ック液晶１として、シアノビフェニル系混合ネマティッ
ク液晶（常光屈折率no＝1.525、異常光屈折率ne＝1.75
4）にエステル基を含むカイラルドーパントを10％添加
して使用した。この時、らせんピッチは、約１μｍであ
った。また、マトリックス２としては、紫外線硬化性の
ポリウレタン樹脂（屈折率no＝1.524）を用いた、。液
晶１とマトリックス２の材料の均質混合液（液晶含有率
80％）に、強度10mW/cm2の紫外線（波長365nm）を照射
した場合、５〜10μｍ程度の樹脂マトリックス２の網目
構造が生成された。なお、透明電極３としては、青板ガ
ラス４に付着したITO（In2O3:Sn）を用いた。
このような方法で試作された液晶セルの有効面積およ
び厚みは、それぞれ20×20mmおよび10μｍである。な
お、実用的なコントラスト比を得るためには、５〜30μ
ｍの液晶セルの厚みが必要となる。
び厚みは、それぞれ20×20mmおよび10μｍである。な
お、実用的なコントラスト比を得るためには、５〜30μ
ｍの液晶セルの厚みが必要となる。
実施例の動作 次に、本実施例の液晶光変調器の動作を図面を用いて
説明する。本発明の素子の光変調動作は偏光無依存性で
あることから、第１図の入射光８には、無偏光の白色光
または任意の波長の可視光を用いることが可能である。
説明する。本発明の素子の光変調動作は偏光無依存性で
あることから、第１図の入射光８には、無偏光の白色光
または任意の波長の可視光を用いることが可能である。
第２図に示すように、スイッチ６を交流電源７に接続
していない場合は、液晶１が交流電圧で駆動されないた
め、液晶１のねじれ配向（コレステリック相）のらせん
軸方向は、マトリックス２の界面の規制力を受けて不規
則である。従って、液晶１の屈折率、特に異常光屈折率
neとマトリックス２の屈折率npの不整合から、入射光８
はマトリックス２の界面で散乱すると共に、空間的な屈
折率の乱れを持つフォーカルコニック組織の液晶１内で
も散乱し、散乱光10が生成される。この時、複合体は白
濁して、光の不透過状態にある。
していない場合は、液晶１が交流電圧で駆動されないた
め、液晶１のねじれ配向（コレステリック相）のらせん
軸方向は、マトリックス２の界面の規制力を受けて不規
則である。従って、液晶１の屈折率、特に異常光屈折率
neとマトリックス２の屈折率npの不整合から、入射光８
はマトリックス２の界面で散乱すると共に、空間的な屈
折率の乱れを持つフォーカルコニック組織の液晶１内で
も散乱し、散乱光10が生成される。この時、複合体は白
濁して、光の不透過状態にある。
次に、第３図に示すようにスイッチ６を交流電源７に
接続した場合、液晶１は正の誘電率異方性Δεを持つた
め印加電圧により駆動され、液晶分子はすべて電界に平
行に並び、ネマティック相であるホメオトロピック配向
を形成する。あらかじめ、液晶１の常光屈折率noをマト
リックス２の屈折率npに近似してあるため、入射光８は
屈折率の差を感じず、そのまま透過して出射光９とな
る。この時、複合体の光の透過状態となる。
接続した場合、液晶１は正の誘電率異方性Δεを持つた
め印加電圧により駆動され、液晶分子はすべて電界に平
行に並び、ネマティック相であるホメオトロピック配向
を形成する。あらかじめ、液晶１の常光屈折率noをマト
リックス２の屈折率npに近似してあるため、入射光８は
屈折率の差を感じず、そのまま透過して出射光９とな
る。この時、複合体の光の透過状態となる。
上述のように本発明の液晶光変調器は、網目状マトリ
ックス内の液晶１におけるフォーカルコニック状態（コ
レステリック相）とホメオトロピック配向状態（ネマテ
ィック相）間の相転移現象を利用したものである。この
ような構造の複合体での光散乱量や応答時間は、主に液
晶１内のらせんピッチおよびマトリックス２の網目の大
きさに依存する。従って、複合体の作製時にカイラルド
ーパントの添加量とマトリックス２の硬化速度を適当に
制御することで、光変調のコントラスト比および応答速
度を調整することができる。また、液晶１のらせんピッ
チは、温度依存性を持つことから、電圧駆動時の温度に
より、同様にコントラスト比および応答速度を制御する
ことも可能である。
ックス内の液晶１におけるフォーカルコニック状態（コ
レステリック相）とホメオトロピック配向状態（ネマテ
ィック相）間の相転移現象を利用したものである。この
ような構造の複合体での光散乱量や応答時間は、主に液
晶１内のらせんピッチおよびマトリックス２の網目の大
きさに依存する。従って、複合体の作製時にカイラルド
ーパントの添加量とマトリックス２の硬化速度を適当に
制御することで、光変調のコントラスト比および応答速
度を調整することができる。また、液晶１のらせんピッ
チは、温度依存性を持つことから、電圧駆動時の温度に
より、同様にコントラスト比および応答速度を制御する
ことも可能である。
本実施例の一例として試作した上述の液晶光変調器
に、単色光（波長633nm）を入射した場合の平行光透過
率と駆動電圧（周波数1kHzの正弦波）の関係を第４図に
示す。第４図において、実線は10％濃度のカイラルドー
パントを含むカイラルネマティック液晶１を用いた場合
であり、点線は無添加のネマティック液晶を用いた場合
である。ドーパントの添加により、コレステリック−ネ
マティック相転移現象による履歴特性が生じる。この履
歴特性を用いれば、バイアス電圧を印加することで、光
透過率を記憶することも可能である。一方、コントラス
ト比はドーパントの添加により大幅に向上し、無添加の
60:1に対して濃度10％では160:1となる。
に、単色光（波長633nm）を入射した場合の平行光透過
率と駆動電圧（周波数1kHzの正弦波）の関係を第４図に
示す。第４図において、実線は10％濃度のカイラルドー
パントを含むカイラルネマティック液晶１を用いた場合
であり、点線は無添加のネマティック液晶を用いた場合
である。ドーパントの添加により、コレステリック−ネ
マティック相転移現象による履歴特性が生じる。この履
歴特性を用いれば、バイアス電圧を印加することで、光
透過率を記憶することも可能である。一方、コントラス
ト比はドーパントの添加により大幅に向上し、無添加の
60:1に対して濃度10％では160:1となる。
さらに、応答時間を評価するために強度20mW/cm2での
紫外線を照射して樹脂マトリックスの網目構造を作成し
た。この実施例の複合体に交流電圧（周波数10kHzの矩
形波）のパルス（2ms幅）を印加して、立下がり時間
（透過率が100％から10％になるまでの時間で定義）を
測定した。その結果、カイラルドーパントが無添加の複
合体を用いた場合の立下がり時間は、約8msであるのに
対して、添加した複合体では500μｓ以下となり、立下
がり動作の大幅な高速化が確認された。
紫外線を照射して樹脂マトリックスの網目構造を作成し
た。この実施例の複合体に交流電圧（周波数10kHzの矩
形波）のパルス（2ms幅）を印加して、立下がり時間
（透過率が100％から10％になるまでの時間で定義）を
測定した。その結果、カイラルドーパントが無添加の複
合体を用いた場合の立下がり時間は、約8msであるのに
対して、添加した複合体では500μｓ以下となり、立下
がり動作の大幅な高速化が確認された。
電圧除去時の液晶１の緩和過程には、マトリックス２
界面でのアンカリングによる速い動作と、界面から離れ
た部位での弾性力による遅い動作があり、本発明による
素子の場合、らせんねじり力が後者の緩和過程を促進し
たものと考えられる。
界面でのアンカリングによる速い動作と、界面から離れ
た部位での弾性力による遅い動作があり、本発明による
素子の場合、らせんねじり力が後者の緩和過程を促進し
たものと考えられる。
また、本素子の液晶１中に吸収異方性を有する２色性
色素を添加することにより、不透過状態において散乱光
が吸収されるため、白濁状態よりもさらにコントラスト
の高い黒色の不透過状態を実現することも可能であり、
液晶光シャッタとして用いるもともできる。
色素を添加することにより、不透過状態において散乱光
が吸収されるため、白濁状態よりもさらにコントラスト
の高い黒色の不透過状態を実現することも可能であり、
液晶光シャッタとして用いるもともできる。
［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば、３次元の網目
状の合成樹脂マトリックス内にフォーカルコニツク組織
のカイラルネマティック液晶を分散することにより、コ
レステリック−ネマティック相転移を利用できるように
したので、高速で高コントラストな液晶光変調器を提供
することができる。
状の合成樹脂マトリックス内にフォーカルコニツク組織
のカイラルネマティック液晶を分散することにより、コ
レステリック−ネマティック相転移を利用できるように
したので、高速で高コントラストな液晶光変調器を提供
することができる。
従って、本発明の液晶光変調器は、ディスプレイ、立
体視用めがね、および調光ガラス等に好適に応用が可能
であり、本発明を用いた場合、これらの機器の性能向上
が可能である。
体視用めがね、および調光ガラス等に好適に応用が可能
であり、本発明を用いた場合、これらの機器の性能向上
が可能である。
第１図は本発明の光変調器の１実施例を示す構成図、 第２図は第１図に示した光変調器の駆動電圧を除去した
時の動作状態を示す図、 第３図は第１図に示した光変調器の電圧駆動時の動作状
態を示す図、 第４図は第１図に示した光変調器の平行光透過率の電圧
振幅依存性を示す図、 第５図ないし第８図はそれぞれ従来の液晶光変調器の駆
動電圧を除去した時の動作状態を示す図である。 １……カイラルネマティック液晶、 ２……合成樹脂マトリックス、 ３……透明電極、 ４……ガラス基板、 ５……リード線、 ６……スイッチ、 ７……駆動用交流電圧源、 ８……入射光、 ９……出射光、 10……散乱光、 11……ネマティック液晶。
時の動作状態を示す図、 第３図は第１図に示した光変調器の電圧駆動時の動作状
態を示す図、 第４図は第１図に示した光変調器の平行光透過率の電圧
振幅依存性を示す図、 第５図ないし第８図はそれぞれ従来の液晶光変調器の駆
動電圧を除去した時の動作状態を示す図である。 １……カイラルネマティック液晶、 ２……合成樹脂マトリックス、 ３……透明電極、 ４……ガラス基板、 ５……リード線、 ６……スイッチ、 ７……駆動用交流電圧源、 ８……入射光、 ９……出射光、 10……散乱光、 11……ネマティック液晶。
Claims (9)
- 【請求項１】カイラルドーパントを含有するフォーカル
コニック組織のらせん配向カイラルネマティック液晶と
３次元網目状の透明な合成樹脂マトリックスからなる液
晶複合体と、 該複合体を挟む透明電極と、 該透明電極に電圧を印加する交流電源とを有し、 前記液晶に生じるねじれ配向のらせんピッチは、前記マ
トリックスの網目の大きさの２分の１以下であることを
特徴とする偏光無依存型液晶光変調器。 - 【請求項２】前記透明電極に印加する交流電圧に応じて
前記液晶複合体の光透過率が連続的に、かつ電圧の上昇
時と下降時で履歴をもって変化することを特徴とする請
求項１に記載の偏光無依存型液晶光変調器。 - 【請求項３】前記電圧の印加に対する前記光透過率の変
化の応答時間は500μｓ以下であることを特徴とする請
求項１または２に記載の偏光無依存型液晶光変調器。 - 【請求項４】光変調のコントラスト比および応答速度が
前記マトリックスの網目の大きさおよび前記液晶のらせ
んピッチの値の少なくともいずれかを制御することによ
り制御可能であることを特徴とする請求項１ないし３の
いずれかに記載の偏光無依存型液晶光変調器。 - 【請求項５】前記複合体の前記液晶の含有率は少なくと
も70％以上であることを特徴とする請求項１ないし４の
いずれかに記載の偏光無依存型液晶光変調器。 - 【請求項６】前記マトリックスの屈折率は、前記液晶の
常光屈折率と同等であることを特徴とする請求項１ない
し５のいずれかに記載の偏光無依存型液晶光変調器。 - 【請求項７】前記カイラルドーパントは光学活性種を有
するカイラル化合物、またはコレステリック液晶である
ことを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の
偏光無依存型液晶光変調器。 - 【請求項８】前記液晶は、正の誘電率異方性を持つシア
ノビフェニル液晶であることを特徴とする請求項１ない
し７のいずれかに記載の偏光無依存型液晶光変調器。 - 【請求項９】前記合成樹脂マトリックスは、光硬化、熱
硬化または反応硬化により得られるアクリル樹脂、エポ
キシ樹脂、またはポリウレタン樹脂であることを特徴と
する請求項１ないし８のいずれかに記載の偏光無依存型
液晶光変調器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23904190A JP2925279B2 (ja) | 1990-09-11 | 1990-09-11 | 偏光無依存型液晶光変調器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23904190A JP2925279B2 (ja) | 1990-09-11 | 1990-09-11 | 偏光無依存型液晶光変調器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04119320A JPH04119320A (ja) | 1992-04-20 |
| JP2925279B2 true JP2925279B2 (ja) | 1999-07-28 |
Family
ID=17039001
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23904190A Expired - Fee Related JP2925279B2 (ja) | 1990-09-11 | 1990-09-11 | 偏光無依存型液晶光変調器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2925279B2 (ja) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1993023496A1 (en) * | 1992-05-18 | 1993-11-25 | Kent State University | Liquid crystalline light modulating device & material |
| JP2991577B2 (ja) * | 1992-11-13 | 1999-12-20 | 日本放送協会 | 液晶素子の駆動方法、液晶装置および照明装置 |
| TW340911B (en) * | 1993-05-14 | 1998-09-21 | Tektronix Inc | Low electro-optic threshold liquid crystal cell and method of fabricating the same |
| US5559615A (en) * | 1993-10-07 | 1996-09-24 | Casio Computer Co., Ltd. | Polymer dispersed liquid crystal display device |
| JP5512064B2 (ja) * | 2002-03-28 | 2014-06-04 | ケーエルエー−テンカー・コーポレーション | Ｕｖ適合性プログラム可能な空間フィルタ |
| JP2007219413A (ja) * | 2006-02-20 | 2007-08-30 | Fujifilm Corp | 液晶調光デバイスの駆動方法及び液晶調光デバイス |
| JP2008191524A (ja) * | 2007-02-07 | 2008-08-21 | Asahi Glass Co Ltd | 液晶光学素子 |
-
1990
- 1990-09-11 JP JP23904190A patent/JP2925279B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04119320A (ja) | 1992-04-20 |
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