JP3156303B2 - 液晶位相回折格子の製造方法 - Google Patents
液晶位相回折格子の製造方法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、矩形状の回折格子と液
晶材料からなる液晶位相回折格子に関するものであっ
て、透過方式または反射方式によって特定の方向の光を
制御することで、文字、図形等を表示する表示装置、光
スイッチ、光シャッタ等に利用される液晶位相回折格子
とその製造方法に関する。
晶材料からなる液晶位相回折格子に関するものであっ
て、透過方式または反射方式によって特定の方向の光を
制御することで、文字、図形等を表示する表示装置、光
スイッチ、光シャッタ等に利用される液晶位相回折格子
とその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】液晶表示素子は、従来液晶の旋光特性を
利用したねじれ液晶（ＴＮ）型やその応答特性を改良し
たス―パ―ツイストネマチック（ＳＴＮ）型のものが実
用化されている。しかし、これらの液晶光学素子は、液
晶層の厚みの制御が難しく、通常１０μｍであるため、
素子の応答時間は数十ｍｓと大きい。また、これらの素
子は偏光板を使用するため、透過光の明るさ、コントラ
ストにおいて制限を受けるという欠点を有している。一
方、米国特許第４，２５１，１３７号に開示された回折
格子と液晶材料からなる光学フィルタは、印加電圧に伴
う液晶の屈折率の変化を利用したカラ―フィルタとして
機能することが述べられている。この技術においては、
２枚の回折格子を重ね合わせることによって非偏光につ
いても機能する素子を作製することができる。しかし、
この開示技術の方法では、十分な応答時間が得られな
い。
利用したねじれ液晶（ＴＮ）型やその応答特性を改良し
たス―パ―ツイストネマチック（ＳＴＮ）型のものが実
用化されている。しかし、これらの液晶光学素子は、液
晶層の厚みの制御が難しく、通常１０μｍであるため、
素子の応答時間は数十ｍｓと大きい。また、これらの素
子は偏光板を使用するため、透過光の明るさ、コントラ
ストにおいて制限を受けるという欠点を有している。一
方、米国特許第４，２５１，１３７号に開示された回折
格子と液晶材料からなる光学フィルタは、印加電圧に伴
う液晶の屈折率の変化を利用したカラ―フィルタとして
機能することが述べられている。この技術においては、
２枚の回折格子を重ね合わせることによって非偏光につ
いても機能する素子を作製することができる。しかし、
この開示技術の方法では、十分な応答時間が得られな
い。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上記の液晶素子におい
ては、液晶の応答時間は数十ｍｓ程度であり、高速性が
要求される光スイッチング素子やディスプレイ装置に対
して十分ではない。本発明の目的は、前述の欠点を解決
すべくなされたものであり、印加電圧に対する応答時間
がｍｓオ―ダ―以下と短く、また非偏光の光に対しても
使用できる液晶光学素子を提供することにある。
ては、液晶の応答時間は数十ｍｓ程度であり、高速性が
要求される光スイッチング素子やディスプレイ装置に対
して十分ではない。本発明の目的は、前述の欠点を解決
すべくなされたものであり、印加電圧に対する応答時間
がｍｓオ―ダ―以下と短く、また非偏光の光に対しても
使用できる液晶光学素子を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】 本発明の第１は、電
極を有する２枚の基板間に、透明固体材料と液晶材料が
交互に規則的に並んだ液晶位相回折格子の製造方法であ
って、基板上の透明固体材料と対向する基板を密着固定
したのち、露光、現像を行って回折格子を形成し、次い
で回折格子の溝に沿って液晶材料を注入することを特徴
とする液晶位相回折格子の製造方法である。本発明の第
２は、固定した２枚の基板間にプレポリマを導入し、次
いで基板間で重合させて透明固体とした後、露光、現像
を行って回折格子を形成し、次いで回折格子の溝に沿っ
て液晶材料を注入することを特徴とする液晶位相回折格
子の製造方法である。
極を有する２枚の基板間に、透明固体材料と液晶材料が
交互に規則的に並んだ液晶位相回折格子の製造方法であ
って、基板上の透明固体材料と対向する基板を密着固定
したのち、露光、現像を行って回折格子を形成し、次い
で回折格子の溝に沿って液晶材料を注入することを特徴
とする液晶位相回折格子の製造方法である。本発明の第
２は、固定した２枚の基板間にプレポリマを導入し、次
いで基板間で重合させて透明固体とした後、露光、現像
を行って回折格子を形成し、次いで回折格子の溝に沿っ
て液晶材料を注入することを特徴とする液晶位相回折格
子の製造方法である。
【０００５】本発明の液晶位相回折格子は、図１に示す
ように、透明電極１３ａ，１３ｂを有する２枚の基板１
４ａ，１４ｂの間にある、矩形状の透明固体材料１１と
液晶材料１２が規則的な周期で繰り返された構造を有
し、透明固体材料が両方の基板に接している。液晶回折
格子は、入射光あるいは反射光の中の特定波長の光を特
定の方向に回折する構造を有している。０次回折光（＝
透過光）については、近似的に液晶材料と透明固体材料
の屈折率の差とそれらよりなる層の厚さの積（反射型の
場合はその２倍）が、波長の整数倍の波長成分について
は透過し、波長の半整数倍（１／２、３／２、５／２
等）の波長成分については干渉作用によって消光する。
本発明の液晶回折格子においては、透明固体と液晶から
なる層の厚みが光の波長（３８０ｎｍから７５０ｎｍ）
の２倍から数倍程度と非常に薄いため、液晶材料の応答
時間が短い。また、基板間の間隔が透明固体材料によっ
て保持されるため液晶層の厚みを薄く、かつ精度よく制
御できる。本発明の液晶位相回折格子においては、透明
電極間に印加する電圧の大きさにより液晶分子はその配
向方向を変える。これに伴い液晶材料の屈折率が変化
し、透過および回折される波長が変化する。特定波長の
光を入射光としたときは、透過光を用いたＯＮ−ＯＦＦ
のスイッチング、０次回折光と一次回折光の間でのスイ
ッチングが可能である。入射光として白色光を用いた場
合には印加電圧によって透過光、一次回折光の色が変化
するカラ―フィルタとして使用できる。
ように、透明電極１３ａ，１３ｂを有する２枚の基板１
４ａ，１４ｂの間にある、矩形状の透明固体材料１１と
液晶材料１２が規則的な周期で繰り返された構造を有
し、透明固体材料が両方の基板に接している。液晶回折
格子は、入射光あるいは反射光の中の特定波長の光を特
定の方向に回折する構造を有している。０次回折光（＝
透過光）については、近似的に液晶材料と透明固体材料
の屈折率の差とそれらよりなる層の厚さの積（反射型の
場合はその２倍）が、波長の整数倍の波長成分について
は透過し、波長の半整数倍（１／２、３／２、５／２
等）の波長成分については干渉作用によって消光する。
本発明の液晶回折格子においては、透明固体と液晶から
なる層の厚みが光の波長（３８０ｎｍから７５０ｎｍ）
の２倍から数倍程度と非常に薄いため、液晶材料の応答
時間が短い。また、基板間の間隔が透明固体材料によっ
て保持されるため液晶層の厚みを薄く、かつ精度よく制
御できる。本発明の液晶位相回折格子においては、透明
電極間に印加する電圧の大きさにより液晶分子はその配
向方向を変える。これに伴い液晶材料の屈折率が変化
し、透過および回折される波長が変化する。特定波長の
光を入射光としたときは、透過光を用いたＯＮ−ＯＦＦ
のスイッチング、０次回折光と一次回折光の間でのスイ
ッチングが可能である。入射光として白色光を用いた場
合には印加電圧によって透過光、一次回折光の色が変化
するカラ―フィルタとして使用できる。
【０００６】本発明に使用する透明固体材料は規則的な
矩形形状を有するものであれば特に制限はないが、具体
的には高分子材料、ガラス等が使用される。また、特定
の波長域で本発明の液晶位相回折格子を使用する場合に
は、その波長域で透明であればよい。透明固体の矩形形
状を作製する方法としては、フォトリソグラフィ、エッ
チング等の方法、あるいはそれらの方法で作製した原型
を高分子材料等のレプリカで写し取って使用することも
できる。本発明で使用される液晶材料は、単一の液晶性
化合物に限定されるものではなく、２種以上の液晶性化
合物や液晶性化合物以外の物質を含んだ混合物であって
もよい。液晶材料としてはネマティク液晶、スメクチッ
ク液晶、コレステリック液晶のどれを用いてもよいが、
特にネマチック液晶が望ましい。また、これらの混合物
であってもよい。液晶材料の誘電異方性は正であっても
負であってもよく、また周波数を変化させることにより
誘電異方性が正負両方の値をとることのできる液晶材料
であってもよい。
矩形形状を有するものであれば特に制限はないが、具体
的には高分子材料、ガラス等が使用される。また、特定
の波長域で本発明の液晶位相回折格子を使用する場合に
は、その波長域で透明であればよい。透明固体の矩形形
状を作製する方法としては、フォトリソグラフィ、エッ
チング等の方法、あるいはそれらの方法で作製した原型
を高分子材料等のレプリカで写し取って使用することも
できる。本発明で使用される液晶材料は、単一の液晶性
化合物に限定されるものではなく、２種以上の液晶性化
合物や液晶性化合物以外の物質を含んだ混合物であって
もよい。液晶材料としてはネマティク液晶、スメクチッ
ク液晶、コレステリック液晶のどれを用いてもよいが、
特にネマチック液晶が望ましい。また、これらの混合物
であってもよい。液晶材料の誘電異方性は正であっても
負であってもよく、また周波数を変化させることにより
誘電異方性が正負両方の値をとることのできる液晶材料
であってもよい。
【０００７】本発明の液晶光学素子においては、回折格
子の溝が小さく、液晶層が薄いために、液晶の配向処理
を施さなかった場合には、液晶は回折格子の形状によっ
て配向が制限される。回折格子が一方向に延びる溝の場
合は、液晶の配向方向は溝の方向と一致する。回折格子
の形状による液晶の配向効果は十分に強いものではない
から、液晶を確実に配向させるためには対向電極に配向
処理を施すことが望ましい。正の誘電異方性を有する液
晶の場合には、ホモジニアス（水平）配向処理が望まし
く、ポリビニルアルコ―ル、ポリイミド等の高分子材料
をラビング処理する方法等がある。負の誘電異方性を有
する液晶の場合には、ホメオトロピック（垂直）配向処
理が望ましく、ＳｉＯ等の蒸着法、シランカップリング
剤等の塗布等の方法がある。本発明の液晶光学素子は、
液晶材料の屈折率の変化によって散乱状態と透過状態を
制御するため、液晶材料の２つの屈折率（常光線屈折率
と異常光線屈折率）の差が大きいものが望ましいが、２
つの屈折率が等しくない限り、特にこれによって制限さ
れるものではない。
子の溝が小さく、液晶層が薄いために、液晶の配向処理
を施さなかった場合には、液晶は回折格子の形状によっ
て配向が制限される。回折格子が一方向に延びる溝の場
合は、液晶の配向方向は溝の方向と一致する。回折格子
の形状による液晶の配向効果は十分に強いものではない
から、液晶を確実に配向させるためには対向電極に配向
処理を施すことが望ましい。正の誘電異方性を有する液
晶の場合には、ホモジニアス（水平）配向処理が望まし
く、ポリビニルアルコ―ル、ポリイミド等の高分子材料
をラビング処理する方法等がある。負の誘電異方性を有
する液晶の場合には、ホメオトロピック（垂直）配向処
理が望ましく、ＳｉＯ等の蒸着法、シランカップリング
剤等の塗布等の方法がある。本発明の液晶光学素子は、
液晶材料の屈折率の変化によって散乱状態と透過状態を
制御するため、液晶材料の２つの屈折率（常光線屈折率
と異常光線屈折率）の差が大きいものが望ましいが、２
つの屈折率が等しくない限り、特にこれによって制限さ
れるものではない。
【０００８】本発明の液晶光学素子における回折格子材
料の屈折率を、正の誘電異方性を有する液晶の常光線屈
折率と合わせるか、あるいは負の誘電異方性を有する液
晶の異常光線屈折率と合わせた場合には、電圧ＯＦＦか
ら電圧ＯＮに切り替えることによって、０次回折光強度
が小さく一次回折光強度の大きい状態から、０次回折光
強度が大きく一次回折光強度の小さい状態に切り替わる
素子が得られる。この素子をカラ―フィルタとして用い
た場合は、電圧ＯＦＦ時に有色であり、電圧ＯＮ時に透
明なフィルタとなる。反対に、本発明の液晶光学素子に
おける回折格子材料の屈折率を、正の誘電異方性を有す
る液晶の異常光線屈折率と合わせるか、あるいは負の誘
電異方性を有する液晶の常光線屈折率と合わせた場合に
は、電圧ＯＦＦから電圧ＯＮに切り替えることによっ
て、０次回折光強度が大きく一次回折光強度の小さい状
態から、０次回折光強度が小さく一次回折光強度の大き
い状態に切り替わる素子が得られる。この素子をカラ―
フィルタとして用いた場合は、電圧ＯＦＦ時に透明であ
り、電圧ＯＮ時に有色のフィルタとなる。本発明の液晶
光学素子における回折格子材料として、その屈折率が液
晶の常光線屈折率および異常光線屈折率と異なる材料を
用いることによって、特定の電圧において０次回折光強
度あるいは一次回折光強度が極大、極小を有する素子が
得られる。この素子をカラ―フィルタとして用いた場合
は、電圧ＯＦＦおよび電圧ＯＮ時に有色のフィルタとな
り、特定の電圧で無色となるフィルタにすることもでき
る。
料の屈折率を、正の誘電異方性を有する液晶の常光線屈
折率と合わせるか、あるいは負の誘電異方性を有する液
晶の異常光線屈折率と合わせた場合には、電圧ＯＦＦか
ら電圧ＯＮに切り替えることによって、０次回折光強度
が小さく一次回折光強度の大きい状態から、０次回折光
強度が大きく一次回折光強度の小さい状態に切り替わる
素子が得られる。この素子をカラ―フィルタとして用い
た場合は、電圧ＯＦＦ時に有色であり、電圧ＯＮ時に透
明なフィルタとなる。反対に、本発明の液晶光学素子に
おける回折格子材料の屈折率を、正の誘電異方性を有す
る液晶の異常光線屈折率と合わせるか、あるいは負の誘
電異方性を有する液晶の常光線屈折率と合わせた場合に
は、電圧ＯＦＦから電圧ＯＮに切り替えることによっ
て、０次回折光強度が大きく一次回折光強度の小さい状
態から、０次回折光強度が小さく一次回折光強度の大き
い状態に切り替わる素子が得られる。この素子をカラ―
フィルタとして用いた場合は、電圧ＯＦＦ時に透明であ
り、電圧ＯＮ時に有色のフィルタとなる。本発明の液晶
光学素子における回折格子材料として、その屈折率が液
晶の常光線屈折率および異常光線屈折率と異なる材料を
用いることによって、特定の電圧において０次回折光強
度あるいは一次回折光強度が極大、極小を有する素子が
得られる。この素子をカラ―フィルタとして用いた場合
は、電圧ＯＦＦおよび電圧ＯＮ時に有色のフィルタとな
り、特定の電圧で無色となるフィルタにすることもでき
る。
【０００９】本発明に用いられる基板は、電極層を有す
る少なくとも一方が透明な基板であり、ガラス、プラス
チック、金属等が使用できる。２枚の基板は、電極が透
明固体材料と液晶材料の側になるように設置する。本発
明の液晶回折格子は、透過型として使用する場合と反射
型として使用する場合が可能である。透過型として使用
する場合には２枚の基板は透明であることが必要であ
る。反射型の場合は基板の一方に金属等の反射率の大き
な材料を用いるか、表面を反射率の大きな材料でコ―テ
ィングする。本発明の液晶位相回折格子は、入射光の偏
光面が液晶材料の配向方向、例えば回折格子の溝の方向
と一致している場合のみ電気光学的な応答を示す。自然
光のような非偏光に対しても応答を示す素子を得るため
には、本発明の液晶位相回折格子を２枚重ねることで容
易に達成することができる。
る少なくとも一方が透明な基板であり、ガラス、プラス
チック、金属等が使用できる。２枚の基板は、電極が透
明固体材料と液晶材料の側になるように設置する。本発
明の液晶回折格子は、透過型として使用する場合と反射
型として使用する場合が可能である。透過型として使用
する場合には２枚の基板は透明であることが必要であ
る。反射型の場合は基板の一方に金属等の反射率の大き
な材料を用いるか、表面を反射率の大きな材料でコ―テ
ィングする。本発明の液晶位相回折格子は、入射光の偏
光面が液晶材料の配向方向、例えば回折格子の溝の方向
と一致している場合のみ電気光学的な応答を示す。自然
光のような非偏光に対しても応答を示す素子を得るため
には、本発明の液晶位相回折格子を２枚重ねることで容
易に達成することができる。
【００１０】
【実施例】以下、本発明を実施例を用いて詳細に説明す
るが、本発明はその要旨を越えない限り以下の実施例に
限定されるものではない。 実施例１ 図１は本発明の液晶位相回折格子の基本的構成を示した
ものである。透明電極１３ａ，１３ｂを有する２枚の基
板１４ａ，１４ｂの間に、矩形状の透明固体材料１１と
液晶材料１２が規則的な周期で繰り返された構造を有
し、透明固体材料が両方の基板に接している。このよう
な構造を有する回折格子の製造方法を次に示す。インジ
ウム―スズ―オキサイド（ＩＴＯ）付きガラス基板に、
ポリメチルメタクリレ―ト（固有粘度＝１．２５）のエ
チルセルソルブアセテ―ト溶液（濃度９％）をスピンコ
―トし、厚さ１．３μｍの膜を得た。ディ―プＵＶ露光
器（キャノン社製 ＰＬＡ−５０１Ｆ）を用いて、フォ
トリソグラフィ―を行った。マスクはラインとスペ―ス
の間隔がそれぞれ５μｍのクロミウムマスクを用い、現
像液にはメチルイソブチルケトンとイソプロパノ―ルの
混合溶液を用いた。電子顕微鏡観察より、得られた回折
格子はマスクのパタ―ンを写し取った矩形形状の回折格
子となっていることが確認された。ＩＴＯ付きガラス基
板にポリイミドをコ―ティングし、ラビング処理を施し
た対向電極を上記方法で作製した回折格子と密着させ、
その状態を保持したままエポキシ系接着剤で固定した。
回折格子の溝の端のほうに正の誘電異方性を有する液晶
材料（常光線屈折率＝１．５２５、異常光線屈折率＝
１．７７１）を接触させると毛細管現象によって液晶材
料が格子の溝に沿って進入した。
るが、本発明はその要旨を越えない限り以下の実施例に
限定されるものではない。 実施例１ 図１は本発明の液晶位相回折格子の基本的構成を示した
ものである。透明電極１３ａ，１３ｂを有する２枚の基
板１４ａ，１４ｂの間に、矩形状の透明固体材料１１と
液晶材料１２が規則的な周期で繰り返された構造を有
し、透明固体材料が両方の基板に接している。このよう
な構造を有する回折格子の製造方法を次に示す。インジ
ウム―スズ―オキサイド（ＩＴＯ）付きガラス基板に、
ポリメチルメタクリレ―ト（固有粘度＝１．２５）のエ
チルセルソルブアセテ―ト溶液（濃度９％）をスピンコ
―トし、厚さ１．３μｍの膜を得た。ディ―プＵＶ露光
器（キャノン社製 ＰＬＡ−５０１Ｆ）を用いて、フォ
トリソグラフィ―を行った。マスクはラインとスペ―ス
の間隔がそれぞれ５μｍのクロミウムマスクを用い、現
像液にはメチルイソブチルケトンとイソプロパノ―ルの
混合溶液を用いた。電子顕微鏡観察より、得られた回折
格子はマスクのパタ―ンを写し取った矩形形状の回折格
子となっていることが確認された。ＩＴＯ付きガラス基
板にポリイミドをコ―ティングし、ラビング処理を施し
た対向電極を上記方法で作製した回折格子と密着させ、
その状態を保持したままエポキシ系接着剤で固定した。
回折格子の溝の端のほうに正の誘電異方性を有する液晶
材料（常光線屈折率＝１．５２５、異常光線屈折率＝
１．７７１）を接触させると毛細管現象によって液晶材
料が格子の溝に沿って進入した。
【００１１】作製した液晶位相回折格子の溝に平行な偏
光面を有するレ―ザ光を当てると複数の回折光が確認さ
れた。素子に０Ｖから１０Ｖまでの矩形交流電圧（周波
数１ｋＨｚ）を印加して０次回折光、１次回折光の光強
度を測定した。光源にはＨｅ−Ｎｅレ―ザ（日本電気社
製 ＧＬＳ５３２０Ｂ、波長６３２．８ｎｍ）を用い、
素子より３０ｃｍ離れて設置した直径１ｃｍのフォトダ
イオ―ドで回折光の光量を測定した。測定は室温（約２
５℃）において行った。０次回折光は電圧無印加時に１
％以下であったが、約２Ｖより急速に立ち上がり、５Ｖ
で９２％となった。０Ｖと５Ｖの間で印加電圧を切り替
えると立ち上がり応答時間は０．９ｍｓ、立ち下がり応
答時間は３．８ｍｓであった。１次回折光は電圧無印加
時に３９％であったが、約２Ｖより減少し、５Ｖで２％
となった。０Ｖと５Ｖの間で印加電圧を切り替えると立
ち下がり応答時間は１．０ｍｓ、立ち上がり応答時間は
３．９ｍｓであった。白色光源を用いて、素子の０次回
折光の色を観測すると最初青であったものが２Ｖから４
Ｖにかけて青、赤、黄と変化し、約５Ｖで白色となり、
それ以上電圧をあげても変化しなかった。
光面を有するレ―ザ光を当てると複数の回折光が確認さ
れた。素子に０Ｖから１０Ｖまでの矩形交流電圧（周波
数１ｋＨｚ）を印加して０次回折光、１次回折光の光強
度を測定した。光源にはＨｅ−Ｎｅレ―ザ（日本電気社
製 ＧＬＳ５３２０Ｂ、波長６３２．８ｎｍ）を用い、
素子より３０ｃｍ離れて設置した直径１ｃｍのフォトダ
イオ―ドで回折光の光量を測定した。測定は室温（約２
５℃）において行った。０次回折光は電圧無印加時に１
％以下であったが、約２Ｖより急速に立ち上がり、５Ｖ
で９２％となった。０Ｖと５Ｖの間で印加電圧を切り替
えると立ち上がり応答時間は０．９ｍｓ、立ち下がり応
答時間は３．８ｍｓであった。１次回折光は電圧無印加
時に３９％であったが、約２Ｖより減少し、５Ｖで２％
となった。０Ｖと５Ｖの間で印加電圧を切り替えると立
ち下がり応答時間は１．０ｍｓ、立ち上がり応答時間は
３．９ｍｓであった。白色光源を用いて、素子の０次回
折光の色を観測すると最初青であったものが２Ｖから４
Ｖにかけて青、赤、黄と変化し、約５Ｖで白色となり、
それ以上電圧をあげても変化しなかった。
【００１２】比較例１ 実施例１と同様の方法で得られた回折格子の上に、実施
例１と同じ液晶材料を滴下し、実施例１と同様の対向基
板を重ね合わせて固定し液晶位相回折格子を作製した。
実施例１と同様に液晶位相回折格子の特性を評価した。
０次回折光は電圧無印加時に１％以下であったが、約２
Ｖより急速に立ち上がり、５Ｖで９０％となった。０Ｖ
と５Ｖの間で印加電圧を切り替えると立ち上がり応答時
間は５．８ｍｓ、立ち下がり応答時間は３４．４ｍｓで
あった。一次回折光は電圧無印加時に４２％であったが
約２Ｖより減少し、５Ｖで３％となった。０Ｖと５Ｖの
間で印加電圧を切り替えると立ち下がり応答時間は６．
０ｍｓ、立ち上がり応答時間は３５．３ｍｓであった。
実施例１の場合と比べて、液晶材料を滴下してから基板
を固定するので、液晶層が厚くなり、その結果、応答時
間が長くなっている。
例１と同じ液晶材料を滴下し、実施例１と同様の対向基
板を重ね合わせて固定し液晶位相回折格子を作製した。
実施例１と同様に液晶位相回折格子の特性を評価した。
０次回折光は電圧無印加時に１％以下であったが、約２
Ｖより急速に立ち上がり、５Ｖで９０％となった。０Ｖ
と５Ｖの間で印加電圧を切り替えると立ち上がり応答時
間は５．８ｍｓ、立ち下がり応答時間は３４．４ｍｓで
あった。一次回折光は電圧無印加時に４２％であったが
約２Ｖより減少し、５Ｖで３％となった。０Ｖと５Ｖの
間で印加電圧を切り替えると立ち下がり応答時間は６．
０ｍｓ、立ち上がり応答時間は３５．３ｍｓであった。
実施例１の場合と比べて、液晶材料を滴下してから基板
を固定するので、液晶層が厚くなり、その結果、応答時
間が長くなっている。
【００１３】実施例２ 液晶材料として、常光線屈折率＝１．４９１、異常光線
屈折率＝１．６１２の正の誘電異方性を有する液晶材料
を使用し、マスクとしてラインとスペ―スの間隔がそれ
ぞれ３μｍのクロミウムマスクを用いた以外は実施例１
と同様に測定を行った。０次回折光は電圧無印加時に１
０％であったが、約３Ｖより立ち上がり、１０Ｖで９３
％となった。０Ｖと１０Ｖの間で印加電圧を切り替える
と立ち上がり応答時間は０．４ｍｓ、立ち下がり応答時
間は４．０ｍｓであった。
屈折率＝１．６１２の正の誘電異方性を有する液晶材料
を使用し、マスクとしてラインとスペ―スの間隔がそれ
ぞれ３μｍのクロミウムマスクを用いた以外は実施例１
と同様に測定を行った。０次回折光は電圧無印加時に１
０％であったが、約３Ｖより立ち上がり、１０Ｖで９３
％となった。０Ｖと１０Ｖの間で印加電圧を切り替える
と立ち上がり応答時間は０．４ｍｓ、立ち下がり応答時
間は４．０ｍｓであった。
【００１４】実施例３ ＩＴＯ付きガラス基板に、ポリメチルメタクリレ―ト
（固有粘度＝１．２５）のエチルセルソルブアセテ―ト
溶液（濃度９％）をスピンコ―トし、厚さ１．３μｍの
膜を得た。もう一枚のＩＴＯ付きガラス基板をポリメタ
クリレ―ト側より圧着し、固定した。ディ―プＵＶ露光
器を用いて、フォトリソグラフィ―を行った。マスクは
ラインとスペ―スの間隔がそれぞれ１０μｍのクロミウ
ムマスクを用いた。現像液にはメチルイソブチルケトン
とイソプロパノ―ルの混合溶液を用いた。得られた回折
格子はマスクのパタ―ンを写し取った矩形形状の回折格
子となっていた。液晶材料、評価方法等は実施例１と同
様に行った。作製した液晶位相回折格子の溝に平行な偏
光面を有するレ―ザ光を当てると、複数の回折光が確認
された。０次回折光は電圧無印加時に５％以下であった
が、約２Ｖより急速に立ち上がり、５Ｖで８０％となっ
た。０Ｖと５Ｖの間で印加電圧を切り替えると立ち上が
り応答時間は０．９ｍｓ、立ち下がり応答時間は３．６
ｍｓであった。１次回折光は電圧無印加時に４５％であ
ったが、約２Ｖより減少し、５Ｖで８％となった。０Ｖ
と５Ｖの間で印加電圧を切り替えると立ち下がり応答時
間は０．９ｍｓ、立ち上がり応答時間は３．８ｍｓであ
った。白色光源を用いて、素子の０次回折光の色を観測
すると実施例１と同様に、最初青であったものが２Ｖか
ら４Ｖにかけて青、赤、黄と変化し、約５Ｖで白色とな
りそれ以上電圧をあげても変化しなかった。また、本実
施例では、回折格子を形成する前に基板を圧着・固定し
ているので、密着性の良好なものが得られた。
（固有粘度＝１．２５）のエチルセルソルブアセテ―ト
溶液（濃度９％）をスピンコ―トし、厚さ１．３μｍの
膜を得た。もう一枚のＩＴＯ付きガラス基板をポリメタ
クリレ―ト側より圧着し、固定した。ディ―プＵＶ露光
器を用いて、フォトリソグラフィ―を行った。マスクは
ラインとスペ―スの間隔がそれぞれ１０μｍのクロミウ
ムマスクを用いた。現像液にはメチルイソブチルケトン
とイソプロパノ―ルの混合溶液を用いた。得られた回折
格子はマスクのパタ―ンを写し取った矩形形状の回折格
子となっていた。液晶材料、評価方法等は実施例１と同
様に行った。作製した液晶位相回折格子の溝に平行な偏
光面を有するレ―ザ光を当てると、複数の回折光が確認
された。０次回折光は電圧無印加時に５％以下であった
が、約２Ｖより急速に立ち上がり、５Ｖで８０％となっ
た。０Ｖと５Ｖの間で印加電圧を切り替えると立ち上が
り応答時間は０．９ｍｓ、立ち下がり応答時間は３．６
ｍｓであった。１次回折光は電圧無印加時に４５％であ
ったが、約２Ｖより減少し、５Ｖで８％となった。０Ｖ
と５Ｖの間で印加電圧を切り替えると立ち下がり応答時
間は０．９ｍｓ、立ち上がり応答時間は３．８ｍｓであ
った。白色光源を用いて、素子の０次回折光の色を観測
すると実施例１と同様に、最初青であったものが２Ｖか
ら４Ｖにかけて青、赤、黄と変化し、約５Ｖで白色とな
りそれ以上電圧をあげても変化しなかった。また、本実
施例では、回折格子を形成する前に基板を圧着・固定し
ているので、密着性の良好なものが得られた。
【００１５】実施例４ ３μｍのスペ―サを用いて２枚のＩＴＯ付きガラス基板
を固定した。メチルメタクリレ―トにアゾイソブチロニ
トリル０．１％を加えた溶液をガラス基板間に導入し、
８０℃、１時間で硬化させた。実施例３と同様の方法で
回折格子を作製した。液晶材料、評価方法等は実施例１
と同様に行った。作製した液晶位相回折格子の溝に平行
な偏光面を有するレ―ザ光を当てると複数の回折光が確
認された。０次回折光は電圧無印加時に６０％であった
が約１．５Ｖより急速に立ち下がり、２Ｖで最小値１％
となった後、５Ｖで８９％になった。０Ｖと２Ｖの間で
印加電圧を切り替えると立ち上がり応答時間は９．０ｍ
ｓ、立ち下がり応答時間は１２ｍｓであった。また、本
実施例の場合も実施例３と同様に密着性が良好であっ
た。
を固定した。メチルメタクリレ―トにアゾイソブチロニ
トリル０．１％を加えた溶液をガラス基板間に導入し、
８０℃、１時間で硬化させた。実施例３と同様の方法で
回折格子を作製した。液晶材料、評価方法等は実施例１
と同様に行った。作製した液晶位相回折格子の溝に平行
な偏光面を有するレ―ザ光を当てると複数の回折光が確
認された。０次回折光は電圧無印加時に６０％であった
が約１．５Ｖより急速に立ち下がり、２Ｖで最小値１％
となった後、５Ｖで８９％になった。０Ｖと２Ｖの間で
印加電圧を切り替えると立ち上がり応答時間は９．０ｍ
ｓ、立ち下がり応答時間は１２ｍｓであった。また、本
実施例の場合も実施例３と同様に密着性が良好であっ
た。
【００１６】実施例５ 実施例１と同様の方法で得られた液晶回折格子を垂直に
２枚重ね、特性を評価した。レ―ザ光の偏光面が一方の
回折格子に対して０°、４５°、９０°となる状態で測
定を行った。３つの測定において０次回折光強度、一次
回折光強度の電圧依存性にほとんど差は認められなかっ
た。印加電圧０Ｖと５Ｖの間での応答時間もほとんど同
じであった（立ち上がり応答時間約１ｍｓ、立ち下がり
応答時間約４ｍｓ）。
２枚重ね、特性を評価した。レ―ザ光の偏光面が一方の
回折格子に対して０°、４５°、９０°となる状態で測
定を行った。３つの測定において０次回折光強度、一次
回折光強度の電圧依存性にほとんど差は認められなかっ
た。印加電圧０Ｖと５Ｖの間での応答時間もほとんど同
じであった（立ち上がり応答時間約１ｍｓ、立ち下がり
応答時間約４ｍｓ）。
【００１７】
【発明の効果】以上説明したように、本発明は立ち上が
り、立ち下がり応答時間が短く、駆動速度の優れた液晶
素子を提供するものである。本発明の液晶位相光学素子
は、応答時間が短いのみならず、駆動電圧が数Ｖと低
く、非偏光に対しても効果を示す。また、特定波長の光
に対するスイッチングとして利用できるとともに、カラ
―フィルタとしても利用できる。それゆえ、本発明の液
晶位相回折格子は速い応答速度が要求される、文字、図
形等を表示する表示装置、光スイッチ等に利用される。
り、立ち下がり応答時間が短く、駆動速度の優れた液晶
素子を提供するものである。本発明の液晶位相光学素子
は、応答時間が短いのみならず、駆動電圧が数Ｖと低
く、非偏光に対しても効果を示す。また、特定波長の光
に対するスイッチングとして利用できるとともに、カラ
―フィルタとしても利用できる。それゆえ、本発明の液
晶位相回折格子は速い応答速度が要求される、文字、図
形等を表示する表示装置、光スイッチ等に利用される。
【図１】本発明の液晶位相回折格子の断面図である。
１１ 透明固体材料 １２ 液晶材料 １３ａ，１３ｂ 透明電極 １４ａ，１４ｂ ガラス基板
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭64−927（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G02F 1/13 505
Claims (2)
- 【請求項１】 電極を有する２枚の基板間に、透明固体
材料と液晶材料が交互に規則的に並んだ液晶位相回折格
子の製造方法であって、基板上の透明固体材料と対向す
る基板を密着固定したのち、露光、現像を行って回折格
子を形成し、次いで回折格子の溝に沿って液晶材料を注
入することを特徴とする液晶位相回折格子の製造方法。 - 【請求項２】 固定した２枚の基板間にプレポリマを
導入し、次いで基板間で重合させて透明固体とした後、
露光、現像を行って回折格子を形成し、次いで回折格子
の溝に沿って液晶材料を注入することを特徴とする液晶
位相回折格子の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26133091A JP3156303B2 (ja) | 1991-09-13 | 1991-09-13 | 液晶位相回折格子の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26133091A JP3156303B2 (ja) | 1991-09-13 | 1991-09-13 | 液晶位相回折格子の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0572509A JPH0572509A (ja) | 1993-03-26 |
| JP3156303B2 true JP3156303B2 (ja) | 2001-04-16 |
Family
ID=17360318
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26133091A Expired - Lifetime JP3156303B2 (ja) | 1991-09-13 | 1991-09-13 | 液晶位相回折格子の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3156303B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6618104B1 (en) | 1998-07-28 | 2003-09-09 | Nippon Telegraph And Telephone Corporation | Optical device having reverse mode holographic PDLC and front light guide |
| US6819393B1 (en) | 1998-07-28 | 2004-11-16 | Nippon Telegraph And Telephone Corporation | Optical device and display apparatus using light diffraction and light guide |
| JP4442061B2 (ja) | 2001-07-30 | 2010-03-31 | 日本電気株式会社 | 回折光学素子 |
| WO2005052674A1 (ja) * | 2003-11-27 | 2005-06-09 | Asahi Glass Company, Limited | 光学的等方性を有する液晶を用いた光学素子 |
| JP5011919B2 (ja) * | 2006-09-29 | 2012-08-29 | セイコーエプソン株式会社 | 照明装置及びプロジェクタ |
-
1991
- 1991-09-13 JP JP26133091A patent/JP3156303B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0572509A (ja) | 1993-03-26 |
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