JP3144607B2 - 光スイッチング素子 - Google Patents
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、光の干渉を利用して
光透過率が制御可能な光スイッチング素子に関する。
光透過率が制御可能な光スイッチング素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、光変調を行う手段として、液晶素
子を用いたものが知られている。このうち、例えば、捩
じれネマチック型液晶素子を用いたものは、一対の偏光
板を備えることを必須とする。しかし、偏光板を備えた
系においては、偏光板での透過光量の損失が大きいた
め、該損失を考慮して光変調を行う必要がある。
子を用いたものが知られている。このうち、例えば、捩
じれネマチック型液晶素子を用いたものは、一対の偏光
板を備えることを必須とする。しかし、偏光板を備えた
系においては、偏光板での透過光量の損失が大きいた
め、該損失を考慮して光変調を行う必要がある。
【０００３】また、上記光変調手段として、液晶の透過
率を変化させて所定波長域で透過光強度の明暗２値状態
を得る光スイッチング素子があり、例えば、ネマチック
型液晶の層の複屈折を制御して得られる複屈折効果を利
用するものが考えられる。該液晶は、互いに異なる屈折
率の隣接層を有し、電界の印加により、層の屈折率が変
化することを利用するものである。
率を変化させて所定波長域で透過光強度の明暗２値状態
を得る光スイッチング素子があり、例えば、ネマチック
型液晶の層の複屈折を制御して得られる複屈折効果を利
用するものが考えられる。該液晶は、互いに異なる屈折
率の隣接層を有し、電界の印加により、層の屈折率が変
化することを利用するものである。
【０００４】このような光スイッチング素子を、例え
ば、表示装置に利用した場合、光量の損失分を考慮して
光源の光量を増やさなければならない。また、これに伴
い、電源の容量も大きくなるため、消費電力も大きくな
ってしまう。消費電力の増大は、例えば、携帯型のコン
ピュータに装着する場合、動作補償時間が短くなるため
好ましくない。
ば、表示装置に利用した場合、光量の損失分を考慮して
光源の光量を増やさなければならない。また、これに伴
い、電源の容量も大きくなるため、消費電力も大きくな
ってしまう。消費電力の増大は、例えば、携帯型のコン
ピュータに装着する場合、動作補償時間が短くなるため
好ましくない。
【０００５】さらに、該光スイッチング素子を、露光用
のシャッタとして利用した場合、光量の損失分を考慮し
て光源の光量を増やすか若しくは露光時間を延ばさなけ
ればならない。特に、露光時間を延ばして対処する場合
は、プリンタ等のスループットを落とす原因となる。ま
た、近年では、上述の光スイッチング素子を表示装置に
利用し、該表示装置に高精細な画像を表示する試みが成
されている。例えば、テレビ画像を表示しようとする場
合、１画面の走査線数は、４００本以上を要する。しか
し、マトリクス型の液晶パネルでは、パネル内に配設可
能な走査電極数は、１００本程度が限度である。そこ
で、信号電極を分割して１画面を構成する走査電極数を
等価的に増設し、共通接続された複数の走査電極を同時
に走査することにより対処している。
のシャッタとして利用した場合、光量の損失分を考慮し
て光源の光量を増やすか若しくは露光時間を延ばさなけ
ればならない。特に、露光時間を延ばして対処する場合
は、プリンタ等のスループットを落とす原因となる。ま
た、近年では、上述の光スイッチング素子を表示装置に
利用し、該表示装置に高精細な画像を表示する試みが成
されている。例えば、テレビ画像を表示しようとする場
合、１画面の走査線数は、４００本以上を要する。しか
し、マトリクス型の液晶パネルでは、パネル内に配設可
能な走査電極数は、１００本程度が限度である。そこ
で、信号電極を分割して１画面を構成する走査電極数を
等価的に増設し、共通接続された複数の走査電極を同時
に走査することにより対処している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上述のように、偏光板
を用いた光学系では、偏光板での光量の損失は避けられ
ず光を効率良く変調しているとは言い難い。また、ネマ
チック液晶の干渉効果を利用したものにおいては、所望
の干渉効果を得るために、複数の層の屈折率を考慮しな
ければならず、注目波長において所望の干渉効果を得る
構造を設計することは困難である。
を用いた光学系では、偏光板での光量の損失は避けられ
ず光を効率良く変調しているとは言い難い。また、ネマ
チック液晶の干渉効果を利用したものにおいては、所望
の干渉効果を得るために、複数の層の屈折率を考慮しな
ければならず、注目波長において所望の干渉効果を得る
構造を設計することは困難である。
【０００７】一方、ネマチック型液晶を用いて光を効率
良く利用するスイッチング手段が、例えば、特開平４−
１４０７１４号公報に開示されている。該手段は、複屈
折プリズムで入射光をＰ偏光とＳ偏光に分離するととも
に、１／２波長板でＳ偏光をＰ偏光に偏向させ、２つの
Ｐ偏光をネマチック型液晶に入射するようにしたもので
ある。該手段によれば、２方向の偏光を利用して光の利
用効率を高めることができるものの、これら偏光変換系
での光の損失及び偏光変換系を備えたことによる構造の
複雑化は避けられない。
良く利用するスイッチング手段が、例えば、特開平４−
１４０７１４号公報に開示されている。該手段は、複屈
折プリズムで入射光をＰ偏光とＳ偏光に分離するととも
に、１／２波長板でＳ偏光をＰ偏光に偏向させ、２つの
Ｐ偏光をネマチック型液晶に入射するようにしたもので
ある。該手段によれば、２方向の偏光を利用して光の利
用効率を高めることができるものの、これら偏光変換系
での光の損失及び偏光変換系を備えたことによる構造の
複雑化は避けられない。
【０００８】また、高精細画像を表示する場合、パネル
内の信号電極を分割している。この場合、分割された各
信号電極から それぞれ信号線を導出しなければならな
い。導出される信号線は、信号電極の上下部分から導出
されるため、その分割構造上構造上、上下２分割しかで
きない。また、単純マトリクスパネルでマルチプレクス
駆動される走査電極数は、液晶の応答性に依存する。こ
のため、走査電極数は自ずと限られ、高精細画像を表示
することが困難である。
内の信号電極を分割している。この場合、分割された各
信号電極から それぞれ信号線を導出しなければならな
い。導出される信号線は、信号電極の上下部分から導出
されるため、その分割構造上構造上、上下２分割しかで
きない。また、単純マトリクスパネルでマルチプレクス
駆動される走査電極数は、液晶の応答性に依存する。こ
のため、走査電極数は自ずと限られ、高精細画像を表示
することが困難である。
【０００９】そこでこの発明は、上記事情に鑑みて成さ
れたもので、入射光を効率良く利用して高いコントラス
ト比の出射光を得、また、高精細画像を表示可能な電極
構造を有する光スイッチング素子を提供することを目的
とする。
れたもので、入射光を効率良く利用して高いコントラス
ト比の出射光を得、また、高精細画像を表示可能な電極
構造を有する光スイッチング素子を提供することを目的
とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】この発明に係わるスイッ
チング素子は、電圧の印加により光路長が変化するとと
もに、捩れ角を１８０°の正整数倍±３０°の範囲とし
たツイスト液晶により屈折率異方性を抑制した光路長可
変層と、前記電圧を前記光路長可変層に印加する電圧印
加手段と、前記光路長可変層の少なくとも一側に形成さ
れ、前記光路長可変層の最大屈折率より大なる屈折率の
第１の光路長不変層と、前記光路長可変層の少なくとも
一側に形成され、前記光路長可変層の最小屈折率より小
なる屈折率の第２の光路長不変層とを有する積層体であ
って、前記光路長可変層の光路長を可変して前記積層体
を透過する光の干渉を制御し、所要強度の光を得るよう
にしたものであり、また、電圧の印加により光路長が変
化するとともに、捩れ角を１８０°の正整数倍±３０°
の範囲としたツイスト液晶により屈折率異方性を抑制し
た光路長可変層と、前記電圧を前記光路長可変層に印加
する電圧印加手段と、前記光路長可変層の少なくとも一
側に形成される第１の光路長不変層と、前記光路長可変
層の少なくとも一側に形成される第２の光路長不変層と
を有し、前記第１の光路長不変層の屈折率と前記第２の
光路長不変層の屈折率との差が０．２以上である積層体
であって、前記光路長可変層の光路長を可変して前記積
層体を透過する光の干渉を制御し、所要強度の光を得る
ようにしたものである。
チング素子は、電圧の印加により光路長が変化するとと
もに、捩れ角を１８０°の正整数倍±３０°の範囲とし
たツイスト液晶により屈折率異方性を抑制した光路長可
変層と、前記電圧を前記光路長可変層に印加する電圧印
加手段と、前記光路長可変層の少なくとも一側に形成さ
れ、前記光路長可変層の最大屈折率より大なる屈折率の
第１の光路長不変層と、前記光路長可変層の少なくとも
一側に形成され、前記光路長可変層の最小屈折率より小
なる屈折率の第２の光路長不変層とを有する積層体であ
って、前記光路長可変層の光路長を可変して前記積層体
を透過する光の干渉を制御し、所要強度の光を得るよう
にしたものであり、また、電圧の印加により光路長が変
化するとともに、捩れ角を１８０°の正整数倍±３０°
の範囲としたツイスト液晶により屈折率異方性を抑制し
た光路長可変層と、前記電圧を前記光路長可変層に印加
する電圧印加手段と、前記光路長可変層の少なくとも一
側に形成される第１の光路長不変層と、前記光路長可変
層の少なくとも一側に形成される第２の光路長不変層と
を有し、前記第１の光路長不変層の屈折率と前記第２の
光路長不変層の屈折率との差が０．２以上である積層体
であって、前記光路長可変層の光路長を可変して前記積
層体を透過する光の干渉を制御し、所要強度の光を得る
ようにしたものである。
【００１１】さらに、前記電圧印加手段を構成する信号
電極を分割して得られる複数のスイッチング素子を各走
査電極が同時に駆動されるマトリクス配列の光スイッチ
ング素子であって、前記複数のスイッチング素子を互い
に段状に配置するとともに、所定のスイッチング素子の
マトリクス配列電極と表示面との間にファイバ収束体を
備え、前記複数のスイッチング素子の表示面が夫々同一
面に配置されるようにしたものである。
電極を分割して得られる複数のスイッチング素子を各走
査電極が同時に駆動されるマトリクス配列の光スイッチ
ング素子であって、前記複数のスイッチング素子を互い
に段状に配置するとともに、所定のスイッチング素子の
マトリクス配列電極と表示面との間にファイバ収束体を
備え、前記複数のスイッチング素子の表示面が夫々同一
面に配置されるようにしたものである。
【００１２】
【作用】この発明に係わる前記手段によれば、積層体に
入射された光は干渉し、互いに強め合い、若しくは互い
に弱め合う。積層体を透過する光の干渉特性は、各層の
光路長に依存する。従って、光路長可変層の光路長を変
えて、積層体の光路長を変えることにより干渉光を制御
することができる。光路長可変層は、自然光を変調する
ため、その屈折率異方性が抑制され、平均的屈折率異方
性が略０に設定されている。
入射された光は干渉し、互いに強め合い、若しくは互い
に弱め合う。積層体を透過する光の干渉特性は、各層の
光路長に依存する。従って、光路長可変層の光路長を変
えて、積層体の光路長を変えることにより干渉光を制御
することができる。光路長可変層は、自然光を変調する
ため、その屈折率異方性が抑制され、平均的屈折率異方
性が略０に設定されている。
【００１３】透過光の干渉特性は、波長域毎に異なる
が、所定波長域においては、良好な明暗コントラスト比
が得られる。従って、特定波長域において、明暗コント
ラスト比が良好に得られるように各層の光路長を決定す
ることにより、良好なスイッチング特性が得られる。さ
らに、干渉光の制御により、明暗２値以外の中間強度の
光が得られる。
が、所定波長域においては、良好な明暗コントラスト比
が得られる。従って、特定波長域において、明暗コント
ラスト比が良好に得られるように各層の光路長を決定す
ることにより、良好なスイッチング特性が得られる。さ
らに、干渉光の制御により、明暗２値以外の中間強度の
光が得られる。
【００１４】光路長可変層は、電場、磁場、若しくは音
場等の外場の印加に対応して光路長が変化する層であ
る。考慮する波長（以下、注目波長と記す）において所
望の干渉効果を得るための積層体の光路長範囲は、公知
の手法（H.A.Macleod 著: 光学薄膜,PP47 〜51(1989)参
照）に基づいて算出される。そして、該算出結果に基づ
き、さらに、良好な干渉効果を得るために各層の光路長
が設定される。上記積層体は、例えば、ガラス基板に挟
持されるが、算出の前提として、基板表面で生じる入射
光の反射を無視するものとする。
場等の外場の印加に対応して光路長が変化する層であ
る。考慮する波長（以下、注目波長と記す）において所
望の干渉効果を得るための積層体の光路長範囲は、公知
の手法（H.A.Macleod 著: 光学薄膜,PP47 〜51(1989)参
照）に基づいて算出される。そして、該算出結果に基づ
き、さらに、良好な干渉効果を得るために各層の光路長
が設定される。上記積層体は、例えば、ガラス基板に挟
持されるが、算出の前提として、基板表面で生じる入射
光の反射を無視するものとする。
【００１５】前記光路長可変層としては、ツイスト液晶
がある。該液晶は、層の一側から他側に連続的に液晶分
子を捩れ配向させたものである。捩れ配向させることに
より屈折率異方性を抑制することができる。捩れ角の範
囲は、種々設定可能であるが、高コントラスト比を得る
には、捩れ角が、１８０°の整数倍であることが好まし
い。なお、捩れの向きは、右捩れ若しくは左捩れの何れ
でも良い。
がある。該液晶は、層の一側から他側に連続的に液晶分
子を捩れ配向させたものである。捩れ配向させることに
より屈折率異方性を抑制することができる。捩れ角の範
囲は、種々設定可能であるが、高コントラスト比を得る
には、捩れ角が、１８０°の整数倍であることが好まし
い。なお、捩れの向きは、右捩れ若しくは左捩れの何れ
でも良い。
【００１６】また、散乱効果を有する光変調手段を適用
しても屈折率異方性を抑制することができる。該光変調
手段としては、光散乱性液晶複合体若しくは動的散乱型
液晶が挙げられる。光散乱性液晶複合体は、ポリマー中
に粒状液晶を散在させたもの、ポリマー中に粒状液晶を
連結させたもの、若しくは液晶中にポリマー網を形成さ
せたものである。
しても屈折率異方性を抑制することができる。該光変調
手段としては、光散乱性液晶複合体若しくは動的散乱型
液晶が挙げられる。光散乱性液晶複合体は、ポリマー中
に粒状液晶を散在させたもの、ポリマー中に粒状液晶を
連結させたもの、若しくは液晶中にポリマー網を形成さ
せたものである。
【００１７】また、マトリクス配列され信号電極が分割
された光スイッチング素子にあっては、分割された各光
スイッチング素子を互いに段状に配置するとともに、各
光スイッチング素子の表示面を同一面に揃えるために、
所定の光スイッチング素子の、マトリクス電極とガラス
基板との間にファイバ収束体を介在させる。光スイッチ
ング素子の表示面が段状になると、表示される画像の一
部に奥行き方向の視差が生じ、これにより画像の連続性
が失われる。従って、この領域の画像を他の表示画像と
同一面に浮上させるために、ファイバ収束体を利用す
る。これにより、結果的に表示画像の連続性が補償され
る。
された光スイッチング素子にあっては、分割された各光
スイッチング素子を互いに段状に配置するとともに、各
光スイッチング素子の表示面を同一面に揃えるために、
所定の光スイッチング素子の、マトリクス電極とガラス
基板との間にファイバ収束体を介在させる。光スイッチ
ング素子の表示面が段状になると、表示される画像の一
部に奥行き方向の視差が生じ、これにより画像の連続性
が失われる。従って、この領域の画像を他の表示画像と
同一面に浮上させるために、ファイバ収束体を利用す
る。これにより、結果的に表示画像の連続性が補償され
る。
【００１８】また、分割された各光スイッチング素子
が、互いに段状に配置されているので、各光スイッチン
グ素子から信号線を導出する場合でも互いに干渉し合う
ことなく導出される。
が、互いに段状に配置されているので、各光スイッチン
グ素子から信号線を導出する場合でも互いに干渉し合う
ことなく導出される。
【００１９】
【実施例】以下、この発明の実施例を図面を参照して説
明する。図１はこの発明の一実施例を示している。図１
に示されるように、光スイッチング素子は、一対のガラ
ス基板１０１、１０３にそれぞれ所要パターンに配置さ
れたＩＴＯ（Indium Tin Oxcide ）透明電極１０５、１
０７、及び干渉層１０９、１１１を、該順序で対向さ
せ、干渉層１０９、１１１に、ガラス基板１０１、１０
３と平行配向する液晶層１１３を挟持させたものであ
る。
明する。図１はこの発明の一実施例を示している。図１
に示されるように、光スイッチング素子は、一対のガラ
ス基板１０１、１０３にそれぞれ所要パターンに配置さ
れたＩＴＯ（Indium Tin Oxcide ）透明電極１０５、１
０７、及び干渉層１０９、１１１を、該順序で対向さ
せ、干渉層１０９、１１１に、ガラス基板１０１、１０
３と平行配向する液晶層１１３を挟持させたものであ
る。
【００２０】液晶層１１３の配向状態は、干渉層１０
９、１１１の液晶側表面の配向処理、例えば、ラビング
処理、配向膜塗布後にラビング処理、表面処理としてシ
ランカップリング剤処理、若しくはこれらが組み合わさ
れた処理により得られる。液晶層１１３は、均一厚のス
ペーサを所定パターンに配置して得られる間隙に液晶を
注入して形成される。
９、１１１の液晶側表面の配向処理、例えば、ラビング
処理、配向膜塗布後にラビング処理、表面処理としてシ
ランカップリング剤処理、若しくはこれらが組み合わさ
れた処理により得られる。液晶層１１３は、均一厚のス
ペーサを所定パターンに配置して得られる間隙に液晶を
注入して形成される。
【００２１】以下、光スイッチング素子を構成する各層
の光路長について説明する。各層の光路長は、注目波長
λに依存し、この実施例では、注目波長を４２７ｎｍと
している。まず、ガラス基板１０１、１０３の屈折率ｎ
ｓ、及び層厚ｄｓは、それぞれ１．５、及び１ｍｍに設
定され、透明電極１０５、１０７の屈折率ｎｃ、及び層
厚ｄｃは、それぞれ１．５、及び３００ｎｍに設定され
る。
の光路長について説明する。各層の光路長は、注目波長
λに依存し、この実施例では、注目波長を４２７ｎｍと
している。まず、ガラス基板１０１、１０３の屈折率ｎ
ｓ、及び層厚ｄｓは、それぞれ１．５、及び１ｍｍに設
定され、透明電極１０５、１０７の屈折率ｎｃ、及び層
厚ｄｃは、それぞれ１．５、及び３００ｎｍに設定され
る。
【００２２】液晶層１１３は、電圧印加時及び電圧無印
加時のいずれか一方の光路長が、注目波長４２７ｎｍの
ｎ／８倍（ｎは正整数）を満足するときに良好なコント
ラスト比が得られる。液晶層１１３の適正層厚は、干渉
層１０９、１１１の光学条件に依存し、注目波長のｎ／
８倍の条件下で選択される。この実施例では、電界無印
加時の屈折率ｎｈ、電界印加時の屈折率ｎｖが、それぞ
れ１．７２４２及び１．５２１２、層厚ｄｌが、５２６
ｎｍ、誘電率異方性Δεが、１５．８に設定される。該
仕様の液晶として、ＺＬＩ−３９２６（メルク社製）の
ネマチック型液晶を用いることができる。
加時のいずれか一方の光路長が、注目波長４２７ｎｍの
ｎ／８倍（ｎは正整数）を満足するときに良好なコント
ラスト比が得られる。液晶層１１３の適正層厚は、干渉
層１０９、１１１の光学条件に依存し、注目波長のｎ／
８倍の条件下で選択される。この実施例では、電界無印
加時の屈折率ｎｈ、電界印加時の屈折率ｎｖが、それぞ
れ１．７２４２及び１．５２１２、層厚ｄｌが、５２６
ｎｍ、誘電率異方性Δεが、１５．８に設定される。該
仕様の液晶として、ＺＬＩ−３９２６（メルク社製）の
ネマチック型液晶を用いることができる。
【００２３】ここで、液晶層１１３の単位分子の屈折率
異方性Δｎ（＝ｎｅ−ｎｏ）は、０．１以上、さらには
０．２以上が好ましい。つぎに、干渉層１０９、１１１
は、それぞれ酸化チタンで形成された第１の干渉層１０
９ａ、１１１ａ及びフッ化カルシウムで形成された第２
の干渉層１０９ｂ、１１１ｂが交互に５段積層されてい
る。これら各干渉層は、抵抗加熱烝着、電子ビーム烝
着、スパッタ、イオンビームスパッタ等の真空成膜、若
しくはスピンコート法、バーコート法、スプレー法等に
より層厚が制御されて形成される。
異方性Δｎ（＝ｎｅ−ｎｏ）は、０．１以上、さらには
０．２以上が好ましい。つぎに、干渉層１０９、１１１
は、それぞれ酸化チタンで形成された第１の干渉層１０
９ａ、１１１ａ及びフッ化カルシウムで形成された第２
の干渉層１０９ｂ、１１１ｂが交互に５段積層されてい
る。これら各干渉層は、抵抗加熱烝着、電子ビーム烝
着、スパッタ、イオンビームスパッタ等の真空成膜、若
しくはスピンコート法、バーコート法、スプレー法等に
より層厚が制御されて形成される。
【００２４】ガラス基板１０１、１０３、干渉層１０
９、１１１、及び液晶層１１３から成る積層体におい
て、干渉層１０９、１１１の干渉特性を得るための光路
長は、公知の手法により得られる。この実施例に係わる
条件において、干渉層１０９ａ、１１１ａの屈折率ｎ１
は、液晶層１１３の電界無印加時の屈折率ｎｈ（＝１．
７２４２）より大であるｎ１＝２．２〜２．７、また、
干渉層１０９ｂ，１１１ｂの屈折率ｎ２は、液晶層１１
３の電界印加時の屈折率ｎｖ（＝１．５２１２）より小
であるｎ２＝１．２３〜１．２６を取り得る。
９、１１１、及び液晶層１１３から成る積層体におい
て、干渉層１０９、１１１の干渉特性を得るための光路
長は、公知の手法により得られる。この実施例に係わる
条件において、干渉層１０９ａ、１１１ａの屈折率ｎ１
は、液晶層１１３の電界無印加時の屈折率ｎｈ（＝１．
７２４２）より大であるｎ１＝２．２〜２．７、また、
干渉層１０９ｂ，１１１ｂの屈折率ｎ２は、液晶層１１
３の電界印加時の屈折率ｎｖ（＝１．５２１２）より小
であるｎ２＝１．２３〜１．２６を取り得る。
【００２５】なお、干渉層１０９ａ、１１１ａは、酸化
チタンの他に、二酸化ハフニウム（屈折率２．０〜２．
１）、五酸化タンタル（屈折率２．１〜２．２）、二酸
化チタン（屈折率２．２〜２．７）、二酸化ジルコニウ
ム（屈折率２．０〜２．１）が挙げられ、また干渉層１
０９ｂ、１１１ｂは、フッ化カルシウムの他に、酸化シ
リコン（屈折率１．４〜２．０）、酸化アルミニウム
（屈折率１．５〜１．７）、フッ化マグネシウム（屈折
率１．３〜１．４）が挙げられる。各材料の屈折率は、
成膜方法、成膜条件、及び注目波長に依存する。
チタンの他に、二酸化ハフニウム（屈折率２．０〜２．
１）、五酸化タンタル（屈折率２．１〜２．２）、二酸
化チタン（屈折率２．２〜２．７）、二酸化ジルコニウ
ム（屈折率２．０〜２．１）が挙げられ、また干渉層１
０９ｂ、１１１ｂは、フッ化カルシウムの他に、酸化シ
リコン（屈折率１．４〜２．０）、酸化アルミニウム
（屈折率１．５〜１．７）、フッ化マグネシウム（屈折
率１．３〜１．４）が挙げられる。各材料の屈折率は、
成膜方法、成膜条件、及び注目波長に依存する。
【００２６】干渉効果を得るための酸化チタン、フッ化
カルシウムの干渉層１０９、１１１の屈折率は、上記範
囲に設定可能であるが、以下、この実施例では、ｎ１＝
２．５、ｎ２＝１．２５に設定した場合について説明す
る。また、上記屈折率の設定とともに、注目波長４２７
ｎｍで所望の干渉効果を得るために、干渉層１０９ａ、
１１１ａの層厚ｄ１を、４０ｎｍに設定し、干渉層１０
９ｂ、１１１ｂの層厚ｄ２を、８０ｎｍに設定した。
カルシウムの干渉層１０９、１１１の屈折率は、上記範
囲に設定可能であるが、以下、この実施例では、ｎ１＝
２．５、ｎ２＝１．２５に設定した場合について説明す
る。また、上記屈折率の設定とともに、注目波長４２７
ｎｍで所望の干渉効果を得るために、干渉層１０９ａ、
１１１ａの層厚ｄ１を、４０ｎｍに設定し、干渉層１０
９ｂ、１１１ｂの層厚ｄ２を、８０ｎｍに設定した。
【００２７】ここで、干渉層１０９、１１１の層厚は、
注目波長４２７ｎｍのｎ／４（ｎは正整数）倍±３０％
以下が好ましく、さらには±１０％以下が好ましい。上
述のように公知の手法に基づいて積層体の光学系を設計
することにより、理想的な透過率特性が得られる。以
下、図２を参照して図１に示した光スイッチング素子の
透過率特性について説明する。図２（ａ）、（ｂ）は、
ぞれぞれ電界無印加時、及び電界印加時の理想的な透過
率特性を示しており、縦軸及び横軸は、それぞれ透過率
及び波長を示している。
注目波長４２７ｎｍのｎ／４（ｎは正整数）倍±３０％
以下が好ましく、さらには±１０％以下が好ましい。上
述のように公知の手法に基づいて積層体の光学系を設計
することにより、理想的な透過率特性が得られる。以
下、図２を参照して図１に示した光スイッチング素子の
透過率特性について説明する。図２（ａ）、（ｂ）は、
ぞれぞれ電界無印加時、及び電界印加時の理想的な透過
率特性を示しており、縦軸及び横軸は、それぞれ透過率
及び波長を示している。
【００２８】図２に示すように、光スイッチング素子の
透過率は、電界の制御により分子配向が変化する液晶層
１１３の光路長に依存し、注目波長４２７ｎｍ近傍にお
いて、電界無印加時及び電界印加時に、それぞれ略５０
％、及び略０％の透過率が得られる。従って、波長４２
７ｎｍ近傍においては、良好なコントラスト比のスイッ
チング特性が得られる。
透過率は、電界の制御により分子配向が変化する液晶層
１１３の光路長に依存し、注目波長４２７ｎｍ近傍にお
いて、電界無印加時及び電界印加時に、それぞれ略５０
％、及び略０％の透過率が得られる。従って、波長４２
７ｎｍ近傍においては、良好なコントラスト比のスイッ
チング特性が得られる。
【００２９】以下、各層の光路長の範囲について説明す
る。図１に示した実施例の条件において、液晶層１１３
の光路長を注目波長λの１／８に設定すると、若干のコ
ントラスト比が得られ、１／４に設定すると、概ね１
０：１のコントラスト比が得られる。さらに、１／２に
設定すると概ね５０：１以上のコントラスト比が得られ
る。従って、若干の余裕を考慮すると、光路長を注目波
長λの１／６以上、さらに１／３以上に設定すると良好
なコントラスト比のスイッチング特性が得られる。
る。図１に示した実施例の条件において、液晶層１１３
の光路長を注目波長λの１／８に設定すると、若干のコ
ントラスト比が得られ、１／４に設定すると、概ね１
０：１のコントラスト比が得られる。さらに、１／２に
設定すると概ね５０：１以上のコントラスト比が得られ
る。従って、若干の余裕を考慮すると、光路長を注目波
長λの１／６以上、さらに１／３以上に設定すると良好
なコントラスト比のスイッチング特性が得られる。
【００３０】一方、光路長を１６λに設定すると、注目
波長４００ｎｍにおける半値幅は、略１１ｎｍ、３２λ
に設定すると、半値幅は略５ｎｍ、６４λに設定する
と、半値幅は、略２ｎｍになり、光路長が長くなるにつ
れて急峻度が高くなる。従って、光路長１６をλ以下に
設定すると、適当急峻度のスイッチング特性が得られ
る。
波長４００ｎｍにおける半値幅は、略１１ｎｍ、３２λ
に設定すると、半値幅は略５ｎｍ、６４λに設定する
と、半値幅は、略２ｎｍになり、光路長が長くなるにつ
れて急峻度が高くなる。従って、光路長１６をλ以下に
設定すると、適当急峻度のスイッチング特性が得られ
る。
【００３１】上記のコントラスト比及び急峻度特性よ
り、液晶層１１３のとり得る光路長の範囲は、好ましく
は、注目波長をλとすると、λ／８以上６４λ以下、さ
らに好ましくはλ／６以上３２λ以下、最も好ましくは
λ／３以上１６λ以下に設定される。光スイッチング素
子のコントラスト比は、また、干渉層１０９ａ（１１１
ａ）の屈折率ｎ１と干渉層１０９ｂ（１１１ｂ）の屈折
率ｎ２との屈折率差に依存する。
り、液晶層１１３のとり得る光路長の範囲は、好ましく
は、注目波長をλとすると、λ／８以上６４λ以下、さ
らに好ましくはλ／６以上３２λ以下、最も好ましくは
λ／３以上１６λ以下に設定される。光スイッチング素
子のコントラスト比は、また、干渉層１０９ａ（１１１
ａ）の屈折率ｎ１と干渉層１０９ｂ（１１１ｂ）の屈折
率ｎ２との屈折率差に依存する。
【００３２】図３（ａ）〜（ｄ）は、上記屈折率差をそ
れぞれ０．１５、０．２３、０．４３、及び０．６３に
設定したときの透過率特性を示しており、縦軸及び横軸
は、それぞれ透過率及び波長を示している。また、実線
及び点線は、それぞれ電界無印加時及び電界印加時の透
過率を示している。図示のように、屈折率差を０．１
５、０．２３、０．４３、及び０．６３に設定した場
合、注目波長におけるコントラスト比は、概ね、１．
４：１、２：１、１０：１、及び５０：１（矢印範囲）
となる。このように屈折率差が大きくなる程、良好なコ
ントラスト比が得られる。従って、略満足なスイッチン
グ効果を得るには、屈折率差を０．２以上１００以下、
好ましくは０．４以上、さらに好ましくは０．６以上に
設定する。
れぞれ０．１５、０．２３、０．４３、及び０．６３に
設定したときの透過率特性を示しており、縦軸及び横軸
は、それぞれ透過率及び波長を示している。また、実線
及び点線は、それぞれ電界無印加時及び電界印加時の透
過率を示している。図示のように、屈折率差を０．１
５、０．２３、０．４３、及び０．６３に設定した場
合、注目波長におけるコントラスト比は、概ね、１．
４：１、２：１、１０：１、及び５０：１（矢印範囲）
となる。このように屈折率差が大きくなる程、良好なコ
ントラスト比が得られる。従って、略満足なスイッチン
グ効果を得るには、屈折率差を０．２以上１００以下、
好ましくは０．４以上、さらに好ましくは０．６以上に
設定する。
【００３３】なお、図３（ａ）〜（ｄ）の特性を示す素
子の光学条件は以下に示される。すなわち、図３（ａ）
の特性を示す素子を構成する干渉層１０９ａ（１１１
ａ）の屈折率は、１．６１、層厚は、８６ｎｍであり、
干渉層１０９ｂ（１１１ｂ）の屈折率は、１．４６、層
厚は、９５ｎｍである。また、図３（ｂ）の特性を示す
素子を構成する干渉層１０９ａ（１１１ａ）の屈折率
は、１．７、層厚は、８３ｎｍであり、干渉層１０９ｂ
（１１１ｂ）の屈折率は、１．４６、層厚は、９５ｎｍ
である。
子の光学条件は以下に示される。すなわち、図３（ａ）
の特性を示す素子を構成する干渉層１０９ａ（１１１
ａ）の屈折率は、１．６１、層厚は、８６ｎｍであり、
干渉層１０９ｂ（１１１ｂ）の屈折率は、１．４６、層
厚は、９５ｎｍである。また、図３（ｂ）の特性を示す
素子を構成する干渉層１０９ａ（１１１ａ）の屈折率
は、１．７、層厚は、８３ｎｍであり、干渉層１０９ｂ
（１１１ｂ）の屈折率は、１．４６、層厚は、９５ｎｍ
である。
【００３４】また、図３（ｃ）の特性を示す素子を構成
する干渉層１０９ａ（１１１ａ）の屈折率は、１．９、
層厚は、７３ｎｍであり、干渉層１０９ｂ（１１１ｂ）
の屈折率は、１．４６、層厚は、９５ｎｍである。ま
た、図３（ｄ）の特性を示す素子を構成する干渉層１０
９ａ（１１１ａ）の屈折率は、２．１、層厚は、６６ｎ
ｍであり、干渉層１０９ｂ（１１１ｂ）の屈折率は、
１．４６、層厚は、９５ｎｍである。
する干渉層１０９ａ（１１１ａ）の屈折率は、１．９、
層厚は、７３ｎｍであり、干渉層１０９ｂ（１１１ｂ）
の屈折率は、１．４６、層厚は、９５ｎｍである。ま
た、図３（ｄ）の特性を示す素子を構成する干渉層１０
９ａ（１１１ａ）の屈折率は、２．１、層厚は、６６ｎ
ｍであり、干渉層１０９ｂ（１１１ｂ）の屈折率は、
１．４６、層厚は、９５ｎｍである。
【００３５】また、ガラス基板１０１、１０３の屈折率
は、全て１．５２に設定されており、１．５と１．６の
屈折率を有する光路長可変層のスイッチングにより、上
記各特性が得られる。図１に示した実施例の条件におい
て、液晶層１１３の両側にそれぞれ干渉層１０９ａ、及
び１１１ａから成る、２層の干渉層を形成すると、若干
のコントラスト比が得られ、液晶層１１３の両側にそれ
ぞれ干渉層１０９ａ、１０９ｂ、１０９ａ、及び１１１
ａ、１１１ｂ、１１１ａから成る、６層の干渉層を形成
すると、概ね１０：１のコントラスト比が得られる。さ
らに、図１に示した１０層の干渉層を形成すると、概ね
５０：１以上のコントラスト比が得られる。
は、全て１．５２に設定されており、１．５と１．６の
屈折率を有する光路長可変層のスイッチングにより、上
記各特性が得られる。図１に示した実施例の条件におい
て、液晶層１１３の両側にそれぞれ干渉層１０９ａ、及
び１１１ａから成る、２層の干渉層を形成すると、若干
のコントラスト比が得られ、液晶層１１３の両側にそれ
ぞれ干渉層１０９ａ、１０９ｂ、１０９ａ、及び１１１
ａ、１１１ｂ、１１１ａから成る、６層の干渉層を形成
すると、概ね１０：１のコントラスト比が得られる。さ
らに、図１に示した１０層の干渉層を形成すると、概ね
５０：１以上のコントラスト比が得られる。
【００３６】従って、干渉層の層数を１０層以上に設定
すると、良好なコントラスト比のスイッチング特性が得
られる。ここで、干渉層は、少なくとも液晶層１１３の
いずれか一側に形成されていれば良いが、上記のコント
ラスト特性により、干渉層１０９、１１１のとり得る層
数範囲は、好ましくは、２層以上、さらに好ましくは６
層以上、最も好ましくは１０層以上に設定される。
すると、良好なコントラスト比のスイッチング特性が得
られる。ここで、干渉層は、少なくとも液晶層１１３の
いずれか一側に形成されていれば良いが、上記のコント
ラスト特性により、干渉層１０９、１１１のとり得る層
数範囲は、好ましくは、２層以上、さらに好ましくは６
層以上、最も好ましくは１０層以上に設定される。
【００３７】また、光スイッチング素子の透過光の干渉
特性は、各層の順番、層数、及び光路長に依存する。各
層の順番は、一般に隣接層と異なる屈折率の層の組み合
わせとなる。以上説明した光スイッチング素子は、特定
波長において、良好なスイッチング特性を示す。従っ
て、該波長の光のみを抽出するフィルタを用いることに
より、特定波長以外の光の影響を回避することができ
る。
特性は、各層の順番、層数、及び光路長に依存する。各
層の順番は、一般に隣接層と異なる屈折率の層の組み合
わせとなる。以上説明した光スイッチング素子は、特定
波長において、良好なスイッチング特性を示す。従っ
て、該波長の光のみを抽出するフィルタを用いることに
より、特定波長以外の光の影響を回避することができ
る。
【００３８】以下、図４を参照してフィルタを用いた場
合の効果を説明する。図４（ａ）は、フィルタの透過率
特性を示しており、図４（ｂ）、（ｃ）は、それぞれ光
スイッチング素子の透過率特性を示し、図４（ｄ）は、
感光材料の分光感度を示し、図４（ｅ）、（ｆ）は、そ
れぞれ図４（ａ）に示すフィルタと図４（ｂ）、（ｃ）
に示す光スイッチング素子とを組み合わせたときの透過
率特性を示している。
合の効果を説明する。図４（ａ）は、フィルタの透過率
特性を示しており、図４（ｂ）、（ｃ）は、それぞれ光
スイッチング素子の透過率特性を示し、図４（ｄ）は、
感光材料の分光感度を示し、図４（ｅ）、（ｆ）は、そ
れぞれ図４（ａ）に示すフィルタと図４（ｂ）、（ｃ）
に示す光スイッチング素子とを組み合わせたときの透過
率特性を示している。
【００３９】図４（ｄ）に示す分光特性を有する感光材
料に、例えば、図４（ｂ）、（ｃ）に示す透過率特性を
有する光スイッチング素子の透過光が照射されると、感
光材料には一様な波長を有する光が照射されコントラス
トの欠けた画像が露光されてしまう。一方、図４（ａ）
に示す透過率特性を有するフィルタを組み合わせたとき
の透過光は、図４（ｅ）、（ｆ）に示すように、特定波
長域のみが抽出されている。従って、該波長域の光が図
４（ｄ）に示す特性の感光材料に照射されると、コント
ラストの優れた画像が露光される。
料に、例えば、図４（ｂ）、（ｃ）に示す透過率特性を
有する光スイッチング素子の透過光が照射されると、感
光材料には一様な波長を有する光が照射されコントラス
トの欠けた画像が露光されてしまう。一方、図４（ａ）
に示す透過率特性を有するフィルタを組み合わせたとき
の透過光は、図４（ｅ）、（ｆ）に示すように、特定波
長域のみが抽出されている。従って、該波長域の光が図
４（ｄ）に示す特性の感光材料に照射されると、コント
ラストの優れた画像が露光される。
【００４０】上記光スイッチング素子を構成する液晶層
１１３は、ガラス基板１０１、１０３にそれぞれ対向配
置された透明電極１０５、１０７により電界が印加され
る。しかし、例えば、図５に示すように、ガラス基板１
０１、１０３のいずれか一方に所要間隙を有して所要パ
ターンに配置された電極４０５により、液晶層１１３に
電界を印加するようにしても良い。
１１３は、ガラス基板１０１、１０３にそれぞれ対向配
置された透明電極１０５、１０７により電界が印加され
る。しかし、例えば、図５に示すように、ガラス基板１
０１、１０３のいずれか一方に所要間隙を有して所要パ
ターンに配置された電極４０５により、液晶層１１３に
電界を印加するようにしても良い。
【００４１】上記構成の光スイッチング素子は、電極４
０５の間隙領域に相当する液晶分子の配列を変え、該間
隙領域を透過する光の透過率特性を制御している。従っ
て、該間隙領域以外が遮光されても良いため、透明電極
を必要としない。透明電極は、紫外線に対する耐久性に
問題を有するものがあるため、透明電極を要しないこと
により、素子の耐久性を高めることができる。また、パ
ターン配置された電極は、面抵抗が小さいため、電圧印
加時に信号波形の鈍化がなくなり、これによりスイッチ
ング素子の高速応答が可能となる。
０５の間隙領域に相当する液晶分子の配列を変え、該間
隙領域を透過する光の透過率特性を制御している。従っ
て、該間隙領域以外が遮光されても良いため、透明電極
を必要としない。透明電極は、紫外線に対する耐久性に
問題を有するものがあるため、透明電極を要しないこと
により、素子の耐久性を高めることができる。また、パ
ターン配置された電極は、面抵抗が小さいため、電圧印
加時に信号波形の鈍化がなくなり、これによりスイッチ
ング素子の高速応答が可能となる。
【００４２】以上説明した実施例では、光路長可変層に
ネマチック型液晶の層を用い、電場の印加により生じる
電気光学効果により光路長を変えて理想的なスイッチン
グ特性を得る場合について説明した。以下、さらに光路
長可変層に他の変調手段を適用した場合について説明す
る。以後、各光スイッチング素子は、干渉層１０９ａ、
１１１ａに層厚８５ｎｍの二酸化シリコン、干渉層１０
９ｂ、１１１ｂに層厚５４ｎｍの二酸化チタンが用いら
れている。
ネマチック型液晶の層を用い、電場の印加により生じる
電気光学効果により光路長を変えて理想的なスイッチン
グ特性を得る場合について説明した。以下、さらに光路
長可変層に他の変調手段を適用した場合について説明す
る。以後、各光スイッチング素子は、干渉層１０９ａ、
１１１ａに層厚８５ｎｍの二酸化シリコン、干渉層１０
９ｂ、１１１ｂに層厚５４ｎｍの二酸化チタンが用いら
れている。
【００４３】図６は、捩れネマチック液晶を用いた光ス
イッチング素子を示している。図６（ａ）に示されるよ
うに、捩れネマチック液晶５０１は、ガラス基板１０
１、１０３、電極１０５、１０７及び干渉層１０９、１
１１の積層体により挟持される。捩れネマチック液晶５
０１は、液晶分子の長軸を、層間で連続的に所定角度α
で捩じれ配列させたものである。
イッチング素子を示している。図６（ａ）に示されるよ
うに、捩れネマチック液晶５０１は、ガラス基板１０
１、１０３、電極１０５、１０７及び干渉層１０９、１
１１の積層体により挟持される。捩れネマチック液晶５
０１は、液晶分子の長軸を、層間で連続的に所定角度α
で捩じれ配列させたものである。
【００４４】以下、捩れネマチック液晶５０１の形成条
件を挙げる。 基板形成： ガラス基板（厚１．１ｍｍ）をアルコール
中で超音波洗浄（約１０分）、純水洗浄、乾燥 電極形成： ＩＴＯをスパッタにより成膜（厚約２００
ｎｍ、面積抵抗約１００Ω／□） 配向層形成： Ｎ−メチル−２ビロリジノン、２−（２
−エトキシ）エタノール、２−ｎ−ブトキシエタノール
が混合比１：２：２で混合された混合溶媒に対し、ＬＱ
１８００（日立化成（株）製）が混合比１：０．２で溶
解された溶液をスピンコートにより塗布（硬化温度２９
５°Ｃ、６０分） ラビング処理： ナイロン起毛布により回転塗布（５０
０ｒｐｍ×３０秒、２５００ｒｐｍ×２５秒、５００ｒ
ｐｍ×１０秒）ラビング方向は、捩れ角に応じて設定 組立： 直径１．０μｍのしんし球（触媒化成（株）
製）を介して接着剤ＳＥ４５００（Ｈａｖｅｎ社製）に
より貼合される（硬化方法：真空パックにより加圧熱硬
化（６０°Ｃ、３０分、１３０°Ｃ、３０分） 液晶注入： ヘリカルピッチが捩れ角に適するようにカ
イラル剤ＣＢ１５（メルク社製）が所要量（カイラル剤
１０％添加に付きヘリカルピッチ１．３μｍを得る）添
加された液晶Ｅ８（メルク社製）を常温注入 光スイッチング素子を構成する捩れネマチック液晶５０
１に電界が印加されていないときは、液晶分子５０３
は、所定角度αで捩じれた配列状態となる。入射される
自然光は、複数方向の偏光を有しており、この状態で入
射された光は、干渉し、透過光のピーク波長が電界印加
時のピーク波長に比べて移動する。ここで、電界無印加
時の自然光に対する捩れネマチック液晶層の屈折率ｎｈ
は、あたかも２つの主屈折率ｎｅ、ｎｏの中間値である
かのように振るまう。 一方、図６（ｂ）に示されるよ
うに、捩れネマチック液晶５０１に電界が印加される
と、液晶分子５０３は、電界印加方向に配列する。この
状態で入射された自然光は、液晶層の実層厚と屈折率と
により一義的に定まる光路長に基づき干渉する。ここ
で、電界印加時の自然光に対する捩れネマチック液晶層
の屈折率ｎｖは、あたかも主屈折率ｎｏと等しいかの様
に振るまう。
件を挙げる。 基板形成： ガラス基板（厚１．１ｍｍ）をアルコール
中で超音波洗浄（約１０分）、純水洗浄、乾燥 電極形成： ＩＴＯをスパッタにより成膜（厚約２００
ｎｍ、面積抵抗約１００Ω／□） 配向層形成： Ｎ−メチル−２ビロリジノン、２−（２
−エトキシ）エタノール、２−ｎ−ブトキシエタノール
が混合比１：２：２で混合された混合溶媒に対し、ＬＱ
１８００（日立化成（株）製）が混合比１：０．２で溶
解された溶液をスピンコートにより塗布（硬化温度２９
５°Ｃ、６０分） ラビング処理： ナイロン起毛布により回転塗布（５０
０ｒｐｍ×３０秒、２５００ｒｐｍ×２５秒、５００ｒ
ｐｍ×１０秒）ラビング方向は、捩れ角に応じて設定 組立： 直径１．０μｍのしんし球（触媒化成（株）
製）を介して接着剤ＳＥ４５００（Ｈａｖｅｎ社製）に
より貼合される（硬化方法：真空パックにより加圧熱硬
化（６０°Ｃ、３０分、１３０°Ｃ、３０分） 液晶注入： ヘリカルピッチが捩れ角に適するようにカ
イラル剤ＣＢ１５（メルク社製）が所要量（カイラル剤
１０％添加に付きヘリカルピッチ１．３μｍを得る）添
加された液晶Ｅ８（メルク社製）を常温注入 光スイッチング素子を構成する捩れネマチック液晶５０
１に電界が印加されていないときは、液晶分子５０３
は、所定角度αで捩じれた配列状態となる。入射される
自然光は、複数方向の偏光を有しており、この状態で入
射された光は、干渉し、透過光のピーク波長が電界印加
時のピーク波長に比べて移動する。ここで、電界無印加
時の自然光に対する捩れネマチック液晶層の屈折率ｎｈ
は、あたかも２つの主屈折率ｎｅ、ｎｏの中間値である
かのように振るまう。 一方、図６（ｂ）に示されるよ
うに、捩れネマチック液晶５０１に電界が印加される
と、液晶分子５０３は、電界印加方向に配列する。この
状態で入射された自然光は、液晶層の実層厚と屈折率と
により一義的に定まる光路長に基づき干渉する。ここ
で、電界印加時の自然光に対する捩れネマチック液晶層
の屈折率ｎｖは、あたかも主屈折率ｎｏと等しいかの様
に振るまう。
【００４５】このことは、液晶の屈折率異方性が抑制さ
れ、これにより平均的屈折率異方性が略０であることを
意味する。捩れネマチック液晶５０１の電界印加時の屈
折率ｎｖは、主屈折率ｎo で表される。電界無印加時の
屈折率ｎｈ（ｎｖ＜ｎｈ）は、液晶分子５０３の捩れ角
に依存し、これら２つの屈折率ｎｈ、ｎｖ（ｎｖ＜ｎ
ｈ）が、電界印加により変化することによりスイッチン
グ特性を得ることができる。
れ、これにより平均的屈折率異方性が略０であることを
意味する。捩れネマチック液晶５０１の電界印加時の屈
折率ｎｖは、主屈折率ｎo で表される。電界無印加時の
屈折率ｎｈ（ｎｖ＜ｎｈ）は、液晶分子５０３の捩れ角
に依存し、これら２つの屈折率ｎｈ、ｎｖ（ｎｖ＜ｎ
ｈ）が、電界印加により変化することによりスイッチン
グ特性を得ることができる。
【００４６】上述のように捩れネマチック液晶５０１の
電界無印加時の屈折率ｎｈは、液晶分子５０３の捩れ角
に依存し、このためスイッチング特性も捩れ角に依存し
たものとなる。以下、図７及び図８を参照して液晶分子
の捩れ角とスイッチング特性との関係を説明する。図７
（ａ）〜（ｄ）は、液晶分子の捩れ角αを、それぞれ０
°、４５°、９０°、及び１８０°に設定したときの透
過率特性を、図８（ａ）〜（ｃ）は、液晶分子の捩れ角
αを、２７０°、３６０°、及び４５０°に設定したと
きの透過率特性を示しており、縦軸及び横軸は、それぞ
れ透過率及び波長を示している。
電界無印加時の屈折率ｎｈは、液晶分子５０３の捩れ角
に依存し、このためスイッチング特性も捩れ角に依存し
たものとなる。以下、図７及び図８を参照して液晶分子
の捩れ角とスイッチング特性との関係を説明する。図７
（ａ）〜（ｄ）は、液晶分子の捩れ角αを、それぞれ０
°、４５°、９０°、及び１８０°に設定したときの透
過率特性を、図８（ａ）〜（ｃ）は、液晶分子の捩れ角
αを、２７０°、３６０°、及び４５０°に設定したと
きの透過率特性を示しており、縦軸及び横軸は、それぞ
れ透過率及び波長を示している。
【００４７】図７及び図８において、実線及び点線は、
それぞれ電界無印加時及び電界印加時の各透過率特性を
示しており、電界印加に伴いピーク波長が低波長側に移
る。ここで着目する点は、液晶分子を捩れ配向させるこ
とにより特定波長において大きいコントラスト比を得る
ことができ、また、捩れ角αを１８０°、３６０°に設
定すると、電界無印加時の波形を保持した状態で透過率
特性が移ることにある。このことから、捩れ角αを１８
０°×ｎ（ｎ：正整数）に設定すると良好なスイッチン
グ特性が得られることが分かる。なお、１８０°×ｎに
設定された捩れ角αの許容範囲は、±３０％以下が好ま
しく、さらには±１０％以下が好ましい。
それぞれ電界無印加時及び電界印加時の各透過率特性を
示しており、電界印加に伴いピーク波長が低波長側に移
る。ここで着目する点は、液晶分子を捩れ配向させるこ
とにより特定波長において大きいコントラスト比を得る
ことができ、また、捩れ角αを１８０°、３６０°に設
定すると、電界無印加時の波形を保持した状態で透過率
特性が移ることにある。このことから、捩れ角αを１８
０°×ｎ（ｎ：正整数）に設定すると良好なスイッチン
グ特性が得られることが分かる。なお、１８０°×ｎに
設定された捩れ角αの許容範囲は、±３０％以下が好ま
しく、さらには±１０％以下が好ましい。
【００４８】上記透過率特性は、以下の条件で測定され
る。 スペクトルメータ： ＩＭＵＣ７０００（大塚電子
（株）製） 光源： キセノンランプ 電界： 波形発生器ＮＦ１９３０（ＮＦ回路ブロック
（株）製）、アンプＮＦ４００５（ＮＦ回路ブロック
（株）製）により振幅２０Ｖ矩形波１ｋＨｚ印加 なお、ネマチック液晶は、ハイブリッド分子配列された
液晶を捩れ配向させるようにしても良い。
る。 スペクトルメータ： ＩＭＵＣ７０００（大塚電子
（株）製） 光源： キセノンランプ 電界： 波形発生器ＮＦ１９３０（ＮＦ回路ブロック
（株）製）、アンプＮＦ４００５（ＮＦ回路ブロック
（株）製）により振幅２０Ｖ矩形波１ｋＨｚ印加 なお、ネマチック液晶は、ハイブリッド分子配列された
液晶を捩れ配向させるようにしても良い。
【００４９】図９は、ポリマー分散型液晶を用いた光ス
イッチング素子を示している。図９（ａ）に示されるよ
うに、光散乱効果を有するポリマー分散型液晶８０１
は、電極１０５、１０７及び干渉層１０９、１１１の積
層体により挟持される。ポリマー分散型液晶８０１は、
ポリマー８０３に粒状のネマチック液晶８０５を散在さ
せたものである。
イッチング素子を示している。図９（ａ）に示されるよ
うに、光散乱効果を有するポリマー分散型液晶８０１
は、電極１０５、１０７及び干渉層１０９、１１１の積
層体により挟持される。ポリマー分散型液晶８０１は、
ポリマー８０３に粒状のネマチック液晶８０５を散在さ
せたものである。
【００５０】上記光スイッチング素子は、液晶層を除い
て先の図６に示した捩れネマチック液晶と同一条件で形
成される。ポリマー分散型の液晶層は、混合比２：１で
液晶Ｅ８（メルク社製）と紫外線硬化性樹脂とをセル中
に分散注入後、紫外線照射（１分間）により硬化させた
ものである。光スイッチング素子を構成するポリマー分
散型液晶８０１に電界が印加されていないときは、ネマ
チック液晶８０５の分子は、それぞれ異なる方向を向い
ている。この状態では、ネマチック液晶８０５とポリマ
ー８０３との屈折率差が大きく、入射された自然光は、
散乱若しくは反射の影響を受け、これにより入射光の透
過率が減少する。一方、散乱の影響を受けなかった光
は、屈折率ｎｈを有するポリマー分散型液晶層の影響を
受ける。
て先の図６に示した捩れネマチック液晶と同一条件で形
成される。ポリマー分散型の液晶層は、混合比２：１で
液晶Ｅ８（メルク社製）と紫外線硬化性樹脂とをセル中
に分散注入後、紫外線照射（１分間）により硬化させた
ものである。光スイッチング素子を構成するポリマー分
散型液晶８０１に電界が印加されていないときは、ネマ
チック液晶８０５の分子は、それぞれ異なる方向を向い
ている。この状態では、ネマチック液晶８０５とポリマ
ー８０３との屈折率差が大きく、入射された自然光は、
散乱若しくは反射の影響を受け、これにより入射光の透
過率が減少する。一方、散乱の影響を受けなかった光
は、屈折率ｎｈを有するポリマー分散型液晶層の影響を
受ける。
【００５１】また、図９（ｂ）に示されるように、ポリ
マー分散型液晶８０１に電界が印加されると、ネマチッ
ク液晶８０５の分子は、電界印加方向に配列する。この
状態では、ネマチック液晶８０５とポリマー８０３との
屈折率差が小さくなるため、入射された自然光は、ネマ
チック液晶８０５の界面の影響を受けることなく透過す
る。
マー分散型液晶８０１に電界が印加されると、ネマチッ
ク液晶８０５の分子は、電界印加方向に配列する。この
状態では、ネマチック液晶８０５とポリマー８０３との
屈折率差が小さくなるため、入射された自然光は、ネマ
チック液晶８０５の界面の影響を受けることなく透過す
る。
【００５２】ネマチック液晶に代表される一軸性結晶
は、２つの異なる主屈折率ｎo 、ｎeを有し、ポリマー
分散型液晶８０１の電界無印加時の屈折率ｎｈは、（２
ｎo ＋ｎe ）／３で表され、電界印加時の屈折率ｎｖ
は、ｎo で表される。電界印加により、これら２つの屈
折率ｎｈ、ｎｖ（ｎｖ＜ｎｈ）が変化すると、入射光
は、素子の干渉効果による影響と液晶層の散乱効果によ
る影響とを受ける。これにより入射光の透過率が変化す
るてめ、スイッチング特性が得られる。
は、２つの異なる主屈折率ｎo 、ｎeを有し、ポリマー
分散型液晶８０１の電界無印加時の屈折率ｎｈは、（２
ｎo ＋ｎe ）／３で表され、電界印加時の屈折率ｎｖ
は、ｎo で表される。電界印加により、これら２つの屈
折率ｎｈ、ｎｖ（ｎｖ＜ｎｈ）が変化すると、入射光
は、素子の干渉効果による影響と液晶層の散乱効果によ
る影響とを受ける。これにより入射光の透過率が変化す
るてめ、スイッチング特性が得られる。
【００５３】ポリマー分散型液晶８０１の層は、硬化型
のポリマーであれば、スピンコート等の均一膜形成手段
により薄膜を形成することができる。従って、ギャップ
に液晶を注入する場合に比して容易に層を形成すること
ができる。ポリマーの硬化形態は種々あり、例えば、塗
布したポリマーに紫外線を照射して硬化させる紫外線硬
化型、塗布したポリマーを熱、若しくは風等の溶媒乾燥
手段により乾燥させて硬化させる溶媒乾燥型、高温状態
で塗布したポリマーを冷却させて硬化させる熱軟化型、
又は塗布したポリマーに熱を印加して硬化させる熱硬化
型でれば均一層厚の薄膜が容易に形成できる。
のポリマーであれば、スピンコート等の均一膜形成手段
により薄膜を形成することができる。従って、ギャップ
に液晶を注入する場合に比して容易に層を形成すること
ができる。ポリマーの硬化形態は種々あり、例えば、塗
布したポリマーに紫外線を照射して硬化させる紫外線硬
化型、塗布したポリマーを熱、若しくは風等の溶媒乾燥
手段により乾燥させて硬化させる溶媒乾燥型、高温状態
で塗布したポリマーを冷却させて硬化させる熱軟化型、
又は塗布したポリマーに熱を印加して硬化させる熱硬化
型でれば均一層厚の薄膜が容易に形成できる。
【００５４】図１０は、ポリマー分散型液晶を用いた光
スイッチング素子の透過率特性を示している。図１０に
おいて、縦軸及び横軸は、それぞれ透過率及び波長を示
しており、実線及び点線は、それぞれ電界無印加時及び
電界印加時の各透過率特性を示している。上記特性を有
する光スイッチング素子では、波長５７０ｎｍ近傍にお
いて良好なスイッチング特性が得られる。なお、この波
長は、層厚等の光学条件に依存することは勿論である。
スイッチング素子の透過率特性を示している。図１０に
おいて、縦軸及び横軸は、それぞれ透過率及び波長を示
しており、実線及び点線は、それぞれ電界無印加時及び
電界印加時の各透過率特性を示している。上記特性を有
する光スイッチング素子では、波長５７０ｎｍ近傍にお
いて良好なスイッチング特性が得られる。なお、この波
長は、層厚等の光学条件に依存することは勿論である。
【００５５】また、光散乱効果を有する変調手段とし
て、強誘電性液晶とポリマーとを複合させてポリマー中
に強誘電性液晶を分散させ、液晶分子をランダム配向さ
せた液晶複合体若しくは動的散乱型液晶を用いても良
い。なお、光路長可変層は、上記液晶の他にも、ポリフ
ッ化ビニデンのポリマー若しくはコポリマー、ＰＺＴ、
ＰＬＺＴ、ＢＴＯ、ＳＴＯ、ＳＴＯ、若しくＢＳＴＯ等
の強誘電性無機材料、又は電界誘起強誘電性材料が挙げ
ら、これらの材料は電気光学効果を有する。電界誘起強
誘電性材料は、電界印加により、反強誘電等の強誘電以
外の相から強誘電相へ転移する物質であり、光路長変化
が大きいという特徴がある。
て、強誘電性液晶とポリマーとを複合させてポリマー中
に強誘電性液晶を分散させ、液晶分子をランダム配向さ
せた液晶複合体若しくは動的散乱型液晶を用いても良
い。なお、光路長可変層は、上記液晶の他にも、ポリフ
ッ化ビニデンのポリマー若しくはコポリマー、ＰＺＴ、
ＰＬＺＴ、ＢＴＯ、ＳＴＯ、ＳＴＯ、若しくＢＳＴＯ等
の強誘電性無機材料、又は電界誘起強誘電性材料が挙げ
ら、これらの材料は電気光学効果を有する。電界誘起強
誘電性材料は、電界印加により、反強誘電等の強誘電以
外の相から強誘電相へ転移する物質であり、光路長変化
が大きいという特徴がある。
【００５６】また、光路長可変層は、電場の他にも、磁
場若しくは音場の印加により光路長が変化する層であっ
ても良い。さらに、液晶相、液体相、若しくは気体相で
形成される光路長可変層は、一対の基板で挟持され、固
体相で形成される光路長可変層は、片側基板で支持可能
である。以上説明した光スイッチング素子は、各種液晶
表示装置に利用できる。例えば、投射型表示装置のライ
トバルブとして上述の光スイッチング素子を用いること
により、光を効率良く利用して画像を投射することがで
きる。
場若しくは音場の印加により光路長が変化する層であっ
ても良い。さらに、液晶相、液体相、若しくは気体相で
形成される光路長可変層は、一対の基板で挟持され、固
体相で形成される光路長可変層は、片側基板で支持可能
である。以上説明した光スイッチング素子は、各種液晶
表示装置に利用できる。例えば、投射型表示装置のライ
トバルブとして上述の光スイッチング素子を用いること
により、光を効率良く利用して画像を投射することがで
きる。
【００５７】また、背面照射型表示装置若しくは前面照
射型表示装置の光シャッタとして上述の光スイッチング
素子を用いることにより、入射光を高コントラスト比で
制御できる。光スイッング素子の透過率特性は、Ｂ、
Ｇ、Ｒの波長に対応する帯域でピーク特性を有するもの
とし、また、背面光源の発光スペクトルは、狭帯域のピ
ーク特性を有することが好ましい。これにより、高解像
度の画像を表示することができる。
射型表示装置の光シャッタとして上述の光スイッチング
素子を用いることにより、入射光を高コントラスト比で
制御できる。光スイッング素子の透過率特性は、Ｂ、
Ｇ、Ｒの波長に対応する帯域でピーク特性を有するもの
とし、また、背面光源の発光スペクトルは、狭帯域のピ
ーク特性を有することが好ましい。これにより、高解像
度の画像を表示することができる。
【００５８】また、図１１に示されるように、光プリン
タの光シャッタとして上述の光スイッチング素子を用い
ることができる。該光プリンタは、光源１５１からの照
射光を、ガラス基板１５３に重層した光スイッチング素
子１５５により制御して、感光体１５７に像を書き込む
ものである。一般に、光シャッタの明暗パターンを感光
材料面に結像させる際、該明暗パターンをセルフォック
レンズ等のレンズ系を介して結像させている。これは、
光シャッタの出射光側に存在する偏光板により、光シャ
ッタを感光材料面に密着することができないからであ
る。このような場合、感光材料面に結像される画像の解
像度は、レンズ系の精度に依る。
タの光シャッタとして上述の光スイッチング素子を用い
ることができる。該光プリンタは、光源１５１からの照
射光を、ガラス基板１５３に重層した光スイッチング素
子１５５により制御して、感光体１５７に像を書き込む
ものである。一般に、光シャッタの明暗パターンを感光
材料面に結像させる際、該明暗パターンをセルフォック
レンズ等のレンズ系を介して結像させている。これは、
光シャッタの出射光側に存在する偏光板により、光シャ
ッタを感光材料面に密着することができないからであ
る。このような場合、感光材料面に結像される画像の解
像度は、レンズ系の精度に依る。
【００５９】一方、光スイッチング素子１５５の出射光
側には支持基板を有しているため、該支持基板をファイ
バアレイ１５９に代え、光スイッチング素子１５５で得
られる高解像度の画像をファイバアレイ１５９を介して
感光体１５７に導波するようにしている。これにより、
感光材料面には高精細画像を結像させることができる。
側には支持基板を有しているため、該支持基板をファイ
バアレイ１５９に代え、光スイッチング素子１５５で得
られる高解像度の画像をファイバアレイ１５９を介して
感光体１５７に導波するようにしている。これにより、
感光材料面には高精細画像を結像させることができる。
【００６０】なお、ここでも、光源１５１の発光スペク
トルは、狭帯域のピーク特性を有することが好ましい。
光源１５１は、３５０ｎｍより長い波長の光を発する高
圧水銀ランプ、若しくは蛍光ランプ等が好ましい。これ
は、ガラス基板１５３が、３５０ｎｍより短い波長の光
に対して透過率が小さいためである。以下、図１２を参
照して表示装置に適用された上述の光スイッチング素子
の電極構造について説明する。なお、先の図１に示した
符号と同一符号については、詳細な説明を省略する。ま
た、ここでは、干渉層１０９、１１１が省略されてい
る。
トルは、狭帯域のピーク特性を有することが好ましい。
光源１５１は、３５０ｎｍより長い波長の光を発する高
圧水銀ランプ、若しくは蛍光ランプ等が好ましい。これ
は、ガラス基板１５３が、３５０ｎｍより短い波長の光
に対して透過率が小さいためである。以下、図１２を参
照して表示装置に適用された上述の光スイッチング素子
の電極構造について説明する。なお、先の図１に示した
符号と同一符号については、詳細な説明を省略する。ま
た、ここでは、干渉層１０９、１１１が省略されてい
る。
【００６１】図１３に示されるマトリクス配列の電極構
造は３分割されており、分割により得られる各光スイッ
チング素子は、互いに段状に配置される。このとき、分
割された中央の光スイッチング素子において、電極１０
７（信号電極）とガラス基板１０３との間には、ファイ
バアレイ１８１が配置される。ファイバアレイ１８１
は、画像光を表示面（ガラス基板１０３）へ導波する。
造は３分割されており、分割により得られる各光スイッ
チング素子は、互いに段状に配置される。このとき、分
割された中央の光スイッチング素子において、電極１０
７（信号電極）とガラス基板１０３との間には、ファイ
バアレイ１８１が配置される。ファイバアレイ１８１
は、画像光を表示面（ガラス基板１０３）へ導波する。
【００６２】３分割された各光スイッチング素子の電極
１０５（走査電極）は共通接続され、３つの走査電極が
同時に駆動される。一方、各光スイッチング素子の電極
１０７（信号電極）からは、それぞれ信号線が導出され
る。隣接する光スイッチング素子は、互いに段状構造と
なるので、各光スイッチング素子の信号電極から、干渉
することなく信号線を導出することができる。
１０５（走査電極）は共通接続され、３つの走査電極が
同時に駆動される。一方、各光スイッチング素子の電極
１０７（信号電極）からは、それぞれ信号線が導出され
る。隣接する光スイッチング素子は、互いに段状構造と
なるので、各光スイッチング素子の信号電極から、干渉
することなく信号線を導出することができる。
【００６３】分割された中央の光スイッチング素子は、
両側の光スイッチング素子に対して立体的に積層された
構造となる。このとき、立体構造に伴い、各光スイッチ
ング素子の表示面も、互いに段状に配置されると、表示
される画像に視差を生じる。従って、中央の光スイッチ
ング素子の電極１０７とガラス基板１０３との間にファ
イバアレイ１８１を介して、各光スイッチング素子の表
示面を同一面に配置するようにしている。これにより表
示面全体には、視差のない画像が表示される。
両側の光スイッチング素子に対して立体的に積層された
構造となる。このとき、立体構造に伴い、各光スイッチ
ング素子の表示面も、互いに段状に配置されると、表示
される画像に視差を生じる。従って、中央の光スイッチ
ング素子の電極１０７とガラス基板１０３との間にファ
イバアレイ１８１を介して、各光スイッチング素子の表
示面を同一面に配置するようにしている。これにより表
示面全体には、視差のない画像が表示される。
【００６４】なお、上記実施例では、走査電極を３分割
した場合を説明したが、表示画像の解像度に応じ、また
液晶１１３の応答特性に応じて、分割数を増やすように
しても良い。また、ファイバアレイ１８１の代わりにセ
ルフォックレンズアレイ等の結像光学系を用いても良
い。また、走査電極を２分割した場合でも、各光スイッ
チング素子が互いに段状に配置することができるため信
号線の導出方向を揃えることができるという利点があ
る。
した場合を説明したが、表示画像の解像度に応じ、また
液晶１１３の応答特性に応じて、分割数を増やすように
しても良い。また、ファイバアレイ１８１の代わりにセ
ルフォックレンズアレイ等の結像光学系を用いても良
い。また、走査電極を２分割した場合でも、各光スイッ
チング素子が互いに段状に配置することができるため信
号線の導出方向を揃えることができるという利点があ
る。
【００６５】以下、光スイッチング素子の駆動方式につ
いて説明する。駆動方式は、公知の光アドレス駆動方
式、薄膜トランジスタ駆動方式、若しくは単純マトリク
ス駆動方式を適用することができる。光アドレス駆動方
式は、空間光変調素子の層構造を利用する。すなわち、
図１３に示されるように、光導電層１９１、干渉層１０
９、液晶層１１３、及び干渉層１１１を、透明電極１０
５、１０７備えた一対のガラス基板１０１、１０３で挟
持したものである。
いて説明する。駆動方式は、公知の光アドレス駆動方
式、薄膜トランジスタ駆動方式、若しくは単純マトリク
ス駆動方式を適用することができる。光アドレス駆動方
式は、空間光変調素子の層構造を利用する。すなわち、
図１３に示されるように、光導電層１９１、干渉層１０
９、液晶層１１３、及び干渉層１１１を、透明電極１０
５、１０７備えた一対のガラス基板１０１、１０３で挟
持したものである。
【００６６】ガラス基板１０１側から入射された書き込
み光が光導電層１９１に照射されると、照射部分の光導
電層１９１のインピーダンスが低下する。すると、イン
ピーダンス低下部分に相当する液晶層１１３に電界が印
加され、液晶分子が、電界印加方向に配列する。液晶分
子の配列に依り、液晶層１１３には、反射率の異なるパ
ターン領域が形成される。一方、ガラス基板１０３側か
ら入射された読み出し光は、上述のようにして形成され
た液晶層１１３のパターン領域で反射されて導出され
る。読み出し光の反射導出を制御することによりスイッ
チング効果が得られる。
み光が光導電層１９１に照射されると、照射部分の光導
電層１９１のインピーダンスが低下する。すると、イン
ピーダンス低下部分に相当する液晶層１１３に電界が印
加され、液晶分子が、電界印加方向に配列する。液晶分
子の配列に依り、液晶層１１３には、反射率の異なるパ
ターン領域が形成される。一方、ガラス基板１０３側か
ら入射された読み出し光は、上述のようにして形成され
た液晶層１１３のパターン領域で反射されて導出され
る。読み出し光の反射導出を制御することによりスイッ
チング効果が得られる。
【００６７】薄膜トランジスタ駆動方式は、マトリクス
配列された薄膜トランジスタを線順次走査し、これによ
り各素子のスイッチング効果が得られる。単純マトリク
ス方式は、複数の行電極を時分割走査し、これより各素
子のスイッチング効果が得られる。また、誘電異方性が
周波数に依存する液晶を、二周波駆動することにより、
高速スイッチング特性が得られる。
配列された薄膜トランジスタを線順次走査し、これによ
り各素子のスイッチング効果が得られる。単純マトリク
ス方式は、複数の行電極を時分割走査し、これより各素
子のスイッチング効果が得られる。また、誘電異方性が
周波数に依存する液晶を、二周波駆動することにより、
高速スイッチング特性が得られる。
【００６８】
【発明の効果】以上説明した発明によれば、光路長可変
層の屈折率異方性を抑制したことにより、自然光を変調
することができる。また、積層された干渉層の干渉効果
により、特に、特定波長に注目した場合は、高いコント
ラスト比で入射光を制御できる。従って、入射光を効率
良く利用して良好なスイチング特性を得ることができ
る。また、偏光板を要しないので、偏光板を備えたこと
による素子の耐久性の悪化を回避することができる。
層の屈折率異方性を抑制したことにより、自然光を変調
することができる。また、積層された干渉層の干渉効果
により、特に、特定波長に注目した場合は、高いコント
ラスト比で入射光を制御できる。従って、入射光を効率
良く利用して良好なスイチング特性を得ることができ
る。また、偏光板を要しないので、偏光板を備えたこと
による素子の耐久性の悪化を回避することができる。
【００６９】さらに、注目波長において所望の干渉効果
を得るための構造は、単層の光路長可変層の光路長とエ
ンハンス効果を有する光路長不可変層の光路長とを考慮
することにより容易に設計される。また、信号線を容易
に導出するために、光スイッチング素子を互いに段状に
分割するとともに、これにより生じる表示面の視差をフ
ァイバアレイで補償することができる。従って、画像の
解像度に応じて、光スイッチング素子を多段に分割する
ことができ、また視差をファイバアレイを用いて補償し
ているので、高精細画像を表示することができる。
を得るための構造は、単層の光路長可変層の光路長とエ
ンハンス効果を有する光路長不可変層の光路長とを考慮
することにより容易に設計される。また、信号線を容易
に導出するために、光スイッチング素子を互いに段状に
分割するとともに、これにより生じる表示面の視差をフ
ァイバアレイで補償することができる。従って、画像の
解像度に応じて、光スイッチング素子を多段に分割する
ことができ、また視差をファイバアレイを用いて補償し
ているので、高精細画像を表示することができる。
【図１】この発明の一実施例を示す構成図。
【図２】図１に示した光スイッチング素子の透過率を示
す特性図。
す特性図。
【図３】図１に示した光スイッチン素子の透過率を示す
特性図。
特性図。
【図４】フィルタを組み合わせたときの効果を説明する
ための特性図。
ための特性図。
【図５】電極の他の実施例を示す構成図。
【図６】捩れネマチック液晶を用いた光スイッチング素
子を示す図。
子を示す図。
【図７】図６に示した光スイッチング素子の透過率を示
す特性図。
す特性図。
【図８】図６に示した光スイッチング素子の透過率を示
す特性図。
す特性図。
【図９】ポリマー分散型液晶を用いた光スイッチング素
子を示す図。
子を示す図。
【図１０】図９に示した光スイッチング素子の透過率を
示す特性図。
示す特性図。
【図１１】光プリンタを示す概略構成図。
【図１２】表示装置に適用する場合の光スイッチング素
子を示す斜視図。
子を示す斜視図。
【図１３】光スイッチング素子の駆動方式を説明すため
の図。
の図。
１０１、１０３、１５３ ガラス基板 １０５、１０７、４０５ 電極 １０９、１１１ 干渉層 １１３、５０１、８０１ 液晶層 １５１ 光源 １５３ ガラス基板 １５５ 光スイッチング素子 １５９、１８１ ファイバアレイ １５７ 感光体 １９１ 光導電層 ８０３ ポリマー ８０５ ネマチック液晶
Claims (3)
- 【請求項１】 電圧の印加により光路長が変化するとと
もに、捩れ角を１８０°の正整数倍±３０°の範囲とし
たツイスト液晶により屈折率異方性を抑制した光路長可
変層と、 前記電圧を前記光路長可変層に印加する電圧印加手段
と、 前記光路長可変層の少なくとも一側に形成され、前記光
路長可変層の最大屈折率より大なる屈折率の第１の光路
長不変層と、 前記光路長可変層の少なくとも一側に形成され、前記光
路長可変層の最小屈折率より小なる屈折率の第２の光路
長不変層とを有する積層体であって、 前記光路長可変層の光路長を可変して前記積層体を透過
する光の干渉を制御し、所要強度の光を得るようにした
ことを特徴とする光スイッチング素子。 - 【請求項２】 電圧の印加により光路長が変化するとと
もに、捩れ角を１８０°の正整数倍±３０°の範囲とし
たツイスト液晶により屈折率異方性を抑制した光路長可
変層と、 前記電圧を前記光路長可変層に印加する電圧印加手段
と、 前記光路長可変層の少なくとも一側に形成される第１の
光路長不変層と、 前記光路長可変層の少なくとも一側に形成される第２の
光路長不変層とを有し、前記第１の光路長不変層の屈折
率と前記第２の光路長不変層の屈折率との差が０．２以
上である積層体であって、 前記光路長可変層の光路長を可変して前記積層体を透過
する光の干渉を制御し、所要強度の光を得るようにした
ことを特徴とする光スイッチング素子。 - 【請求項３】 前記電圧印加手段を構成する信号電極を
分割して得られる複数のスイッチング素子を各走査電極
が同時に駆動されるマトリクス配列の光スイッチング素
子であって、 前記複数のスイッチング素子を互いに段状に配置すると
ともに、所定のスイッチング素子のマトリクス配列電極
と表示面との間にファイバ収束体を備え、前記複数のス
イッチング素子の表示面が夫々同一面に配置されるよう
にしたことを特徴とする請求項１又は請求項２記載 のス
イッチング素子。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17439993A JP3144607B2 (ja) | 1993-04-09 | 1993-07-14 | 光スイッチング素子 |
| US08/225,303 US5532851A (en) | 1993-04-09 | 1994-04-08 | Optical switching element |
| US08/624,893 US5654783A (en) | 1993-04-09 | 1996-03-27 | LCD device having a plurality of switching elements divided into plural groups, wherein each pair of groups are arranged in a stepped configuration |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5-106014 | 1993-04-09 | ||
| JP10601493 | 1993-04-09 | ||
| JP17439993A JP3144607B2 (ja) | 1993-04-09 | 1993-07-14 | 光スイッチング素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06342169A JPH06342169A (ja) | 1994-12-13 |
| JP3144607B2 true JP3144607B2 (ja) | 2001-03-12 |
Family
ID=26446217
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17439993A Expired - Fee Related JP3144607B2 (ja) | 1993-04-09 | 1993-07-14 | 光スイッチング素子 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (2) | US5532851A (ja) |
| JP (1) | JP3144607B2 (ja) |
Families Citing this family (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5986734A (en) | 1994-04-04 | 1999-11-16 | Rockwell International Corporation | Organic polymer O-plate compensator for improved gray scale performance in twisted nematic liquid crystal displays |
| US6252639B1 (en) | 1997-08-25 | 2001-06-26 | Harris Corporation | Vibration and shock resistant liquid crystal display and associated methods |
| JP2000056297A (ja) * | 1998-08-07 | 2000-02-25 | Victor Co Of Japan Ltd | 液晶表示デバイス |
| JP2001209038A (ja) * | 1999-11-17 | 2001-08-03 | Nippon Sheet Glass Co Ltd | 液晶表示素子用基板 |
| US6972826B1 (en) * | 2001-03-16 | 2005-12-06 | Ec-Optics Technology Inc. | Liquid crystal based optical signal processing |
| US6950157B2 (en) * | 2003-06-05 | 2005-09-27 | Eastman Kodak Company | Reflective cholesteric liquid crystal display with complementary light-absorbing layer |
| JP4652122B2 (ja) * | 2005-05-18 | 2011-03-16 | 株式会社日立製作所 | 投射型映像表示装置、それに用いる光学部材及び光学ユニット |
| JP2009539143A (ja) * | 2006-06-01 | 2009-11-12 | ライト レゾナンス テクノロジーズ リミテッド ライアビリティー カンパニー | 光フィルタ／モジュレータ及びフィルタ／モジュレータのアレイ |
| CA2727912A1 (en) * | 2008-06-21 | 2009-12-23 | Lensvector Inc. | Electro-optical devices using dynamic reconfiguration of effective electrode structures |
| JP2014032215A (ja) * | 2010-12-02 | 2014-02-20 | Asahi Glass Co Ltd | 液晶プロジェクタ用液晶パネル、および液晶プロジェクタ |
| CN103676322B (zh) * | 2012-09-17 | 2016-07-06 | 北京京东方光电科技有限公司 | 一种液晶显示装置及其相位补偿方法 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3736047A (en) * | 1971-08-13 | 1973-05-29 | Optical Coating Laboratory Inc | Liquid crystal display device with internal anti-reflection casting |
| US4147409A (en) * | 1976-11-22 | 1979-04-03 | Optical Coating Laboratory, Inc. | Laser reflector with reduced electric field intensity |
| JPS5464494A (en) * | 1977-10-31 | 1979-05-24 | Sharp Corp | Liquid crystal display unit |
| DE3137229C2 (de) * | 1981-09-18 | 1985-02-14 | Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München | Entspiegelte Flüssigkristallanzeige |
| US4632514A (en) * | 1984-01-31 | 1986-12-30 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Color liquid crystal display apparatus |
| JP2620240B2 (ja) * | 1987-06-10 | 1997-06-11 | 株式会社日立製作所 | 液晶表示装置 |
| JP2605723B2 (ja) * | 1987-07-22 | 1997-04-30 | 日本電気株式会社 | 薄膜トランジスタアレー形液晶表示装置 |
| US5187604A (en) * | 1989-01-18 | 1993-02-16 | Hitachi, Ltd. | Multi-layer external terminals of liquid crystal displays with thin-film transistors |
| US5153754A (en) * | 1989-06-30 | 1992-10-06 | General Electric Company | Multi-layer address lines for amorphous silicon liquid crystal display devices |
| US5035490A (en) * | 1990-01-09 | 1991-07-30 | Hewlett-Packard Company | Fiber optic |
| JP2888372B2 (ja) * | 1990-10-02 | 1999-05-10 | 日本電信電話株式会社 | 可変波長フィルタモジュール |
| US5150235A (en) * | 1991-02-04 | 1992-09-22 | Honeywell Inc. | Apparatus for improving the angle of view in a liquid crystal display |
-
1993
- 1993-07-14 JP JP17439993A patent/JP3144607B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1994
- 1994-04-08 US US08/225,303 patent/US5532851A/en not_active Expired - Lifetime
-
1996
- 1996-03-27 US US08/624,893 patent/US5654783A/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5654783A (en) | 1997-08-05 |
| JPH06342169A (ja) | 1994-12-13 |
| US5532851A (en) | 1996-07-02 |
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