JP5797323B2 - Double-cell liquid crystal device with rapid switching - Google Patents

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Description

本発明は、通過する光を変調するための液晶装置に関するものである。本発明は、さらに、このような液晶装置を制御するための方法に関するものである。   The present invention relates to a liquid crystal device for modulating light passing therethrough. The invention further relates to a method for controlling such a liquid crystal device.

多くの適用において、透明(“明”)状態と不透明(“暗”)状態の間の急速なスイッチングは望ましい。
液晶装置は、例えば、明状態と暗状態の間のスイッチングを実現する光シャッターとして用いられるが、特に、様々な液晶ディスプレイにおいて現在広く用いられている従来のネマチック液晶材料や利用可能な電子駆動技術を用いて、十分に急速なスイッチングスピードを実現することが困難であることが判明している。特に、ネマチック液晶材料の緩和は緩速な過程である。
液晶装置のスイッチングスピードを上げるための多くの解決法が提案されかつ試されているが、暗から明へ及び明から暗への短い時間でのスイッチングを同時に実現することが困難であることが判明している。
In many applications, rapid switching between a transparent (“light”) state and an opaque (“dark”) state is desirable.
The liquid crystal device is used as an optical shutter that realizes switching between a bright state and a dark state, for example. In particular, a conventional nematic liquid crystal material that is currently widely used in various liquid crystal displays and available electronic driving technologies. It has been found difficult to achieve sufficiently rapid switching speeds using. In particular, the relaxation of nematic liquid crystal materials is a slow process.
Many solutions have been proposed and tried to increase the switching speed of liquid crystal devices, but it turns out that it is difficult to achieve switching in a short time from dark to light and from light to dark simultaneously. doing.

先行技術の上記の問題に対処することが本発明の目的であり、本発明では、明状態と暗状態の間を行き来するスイッチングスピードをより速くすることを可能にするように構成されている改善された液晶装置を提供する。   It is an object of the present invention to address the above-described problems of the prior art, and the present invention is an improvement that is configured to allow faster switching speeds between bright and dark states. Provided liquid crystal device.

本発明における第1実施形態によれば、そのため、通過する光を変調するための液晶装置であって、該液晶装置は、一対の第1基板の間に挟みこまれた複数の液晶分子を含む液晶材料を有する第1液晶セル、及び、一対の第2基板の間に挟みこまれた複数の液晶分子を含む液晶材料を有する第2液晶セル、を含み、前記第1液晶セル及び前記第2液晶セルは、前記第1液晶セルを通過する光が前記第2液晶セルに達するような層状の構造として配置され、かつ、前記第1液晶セルと前記第2液晶セルの其々は、液晶セルが第1複屈折率を示す緩和状態と液晶セルが第2複屈折率を示す切替状態の間で個別に制御可能であり、液晶セルは、前記第2液晶セルが緩和状態のままで、前記第1液晶セルが緩和状態から切替状態へ遷移することにより、前記液晶装置のトータル複屈折率が第1トータル複屈折率から第2トータル複屈折率へ変化して、前記液晶装置は第1光変調状態から第2光変調状態へ遷移し、かつ、その後、前記第1液晶セルが切替状態のままで、前記第2液晶セルが緩和状態から切替状態へ遷移することにより、前記液晶装置のトータル複屈折率が第2トータル複屈折率から第1トータル複屈折率へ変化して、前記液晶装置は第2光変調状態から第1光変調状態へ戻るように遷移するように、配置され、かつ、構成される、ことを特徴とする液晶装置が提供される。   According to the first embodiment of the present invention, therefore, a liquid crystal device for modulating light passing therethrough, the liquid crystal device comprising a plurality of liquid crystal molecules sandwiched between a pair of first substrates. A first liquid crystal cell having a liquid crystal material, and a second liquid crystal cell having a liquid crystal material including a plurality of liquid crystal molecules sandwiched between a pair of second substrates, the first liquid crystal cell and the second liquid crystal cell The liquid crystal cell is arranged in a layered structure so that light passing through the first liquid crystal cell reaches the second liquid crystal cell, and each of the first liquid crystal cell and the second liquid crystal cell is a liquid crystal cell Is individually controllable between a relaxed state in which the first birefringence index is displayed and a switching state in which the liquid crystal cell exhibits the second birefringence index, and the liquid crystal cell is in the relaxed state with the second liquid crystal cell remaining in the relaxed state. When the first liquid crystal cell transitions from the relaxed state to the switched state The total birefringence of the liquid crystal device changes from the first total birefringence to the second total birefringence, the liquid crystal device transitions from the first light modulation state to the second light modulation state, and then When the first liquid crystal cell remains in the switched state and the second liquid crystal cell transitions from the relaxed state to the switched state, the total birefringence of the liquid crystal device is changed from the second total birefringence to the first total birefringence. A liquid crystal device is provided, wherein the liquid crystal device is arranged and configured to change so that the liquid crystal device changes from the second light modulation state to the first light modulation state. .

均一の配向性を備えたネマチック液晶セルは、セル内の液晶分子の好適な配向方向に一致する光軸を備えた一軸性の(複屈折)光板として、光学的に機能する。このような液晶セルが交差する2つの偏光板の間に挿入されると、セルと偏光板を通過して伝達される光度lは、セルが偏光板の透過方向に対して45°の光軸で配向される場合、以下の式によって簡単に与えられる。

l=lsinδ/2,

ここで、δ=2πdΔn/λは、複屈折率Δn=n−n(nとnは、其々、液晶材料の異常光線と常光線の屈折率である)によるセルの位相遅延を表しており、λは光源の波長である。
A nematic liquid crystal cell with uniform orientation functions optically as a uniaxial (birefringent) optical plate with an optical axis that matches the preferred orientation direction of the liquid crystal molecules in the cell. When such a liquid crystal cell is inserted between two intersecting polarizing plates, the luminous intensity l transmitted through the cell and the polarizing plate is aligned at an optical axis of 45 ° with respect to the transmission direction of the polarizing plate. Is simply given by the following equation:

l = l 0 sin 2 δ / 2

Here, δ = 2πdΔn / λ, the birefringence index Δn = n e -n 0 (n e and n 0 are其s is the refractive index of the extraordinary ray and ordinary ray of the liquid crystal material) cell phase delay by Where λ is the wavelength of the light source.

複屈折率Δn=ne1−n01及びΔn=ne2−n02と厚みd及びdを其々備えた2つの液晶セルが、相互に平行に配向され、其々の光軸の上端が層状の構造として重ね合わせられる場合、この2つのセルのトータルの位相遅延は、以下の式によって与えられる。

δtotal=δ+δ=2π(dΔn+dΔn)/λ

しかしながら、セルの光軸が90°をなす場合、2つの液晶セルのトータルの位相遅延は、

δtotal=δ−δ=2π(dΔn−dΔn)/λ,

か、またはさらに、以下のように合計として表すことができる。

δtotal=δ+(−δ)=2π[dΔn+d(−Δn)]/λ,

ただし、ここでΔnは負号を有する。これは、本発明の適用を背景として用いられる表記である。
Two liquid crystal cells each having a birefringence index Δn 1 = n e1 −n 01 and Δn 2 = n e2 −n 02 and thicknesses d 1 and d 2 are aligned parallel to each other, and each optical axis Is superimposed as a layered structure, the total phase delay of the two cells is given by:

δ total = δ 1 + δ 2 = 2π (d 1 Δn 1 + d 2 Δn 2 ) / λ

However, if the optical axis of the cell is 90 °, the total phase delay of the two liquid crystal cells is

δ total = δ 1 −δ 2 = 2π (d 1 Δn 1 −d 2 Δn 2 ) / λ,

Or may be expressed as a sum as follows:

δ total = δ 1 + (− δ 2 ) = 2π [d 1 Δn 1 + d 2 (−Δn 2 )] / λ,

Here, Δn 2 has a negative sign. This is a notation used as a background to the application of the present invention.

この二重セル装置におけるセルのギャップの厚みは、セルの不変のパラメータであり、つまり、かけられる電場に左右されない。一方で、セルの複屈折率は、電場をかけることによって制御可能である。従って、“複屈折率”及び“位相遅延”は、本発明の様々な態様に従って、液晶装置と同義であることが考慮される。   The cell gap thickness in this dual cell device is a constant parameter of the cell, i.e. independent of the applied electric field. On the other hand, the birefringence of the cell can be controlled by applying an electric field. Thus, it is contemplated that “birefringence” and “phase retardation” are synonymous with liquid crystal devices in accordance with various aspects of the present invention.

さらに、“緩和”状態は、スイッチングしてかけられる電場が液晶装置内に存在しない“電場オフ”状態としての意味を持ち、かつ、“切替”状態は、スイッチングしてかけられる電場が液晶装置内に存在する“電場オン”状態としての意味を持つ。   Further, the “relaxed” state has a meaning as an “electric field off” state in which the electric field applied by switching does not exist in the liquid crystal device, and the “switched” state indicates that the electric field applied by switching is in the liquid crystal device. Has the meaning of the “electric field on” state.

本発明は、液晶セル内の液晶材料の緩和(この緩和の持続期間は、セルのギャップの厚みとアンカリングの強度、及び、液晶材料の粘度と弾性定数によって決定される)が、明状態と暗状態の間を行き来するスイッチングスピードを制限する要素であり、かつ、この緩和過程が、連続して2つの適切な液晶セルを適切に配置することによって光学的に“相殺”されることを認識していることに基づいている。本発明の発明者は、さらに、連続して配置される2つの液晶セルのトータル複屈折率が、個々の液晶セルを能動的に切り替えることによって、液晶装置を(暗と明のような)2つの光変調状態の間で切り替えるために用いられることを理解している。また、液晶装置がどちらか1つの光変調状態に留まるようにしながら、液晶セルは同時に緩和することができ、これは、液晶装置が、2つの光変調状態の間を再び能動的に切り替えられる状態にある。   In the present invention, the relaxation of the liquid crystal material in the liquid crystal cell (the duration of this relaxation is determined by the thickness of the cell gap and the anchoring strength, and the viscosity and elastic constant of the liquid crystal material) Recognize that this is a factor that limits the switching speed between dark states and that this relaxation process is optically "cancelled" by properly arranging two appropriate liquid crystal cells in succession. Based on what you are doing. The inventor of the present invention further enables the total birefringence of two liquid crystal cells arranged in succession to change the liquid crystal device (such as dark and bright) 2 by actively switching the individual liquid crystal cells. It is understood that it can be used to switch between two light modulation states. Also, the liquid crystal cell can relax at the same time while allowing the liquid crystal device to remain in one of the light modulation states, which is the state in which the liquid crystal device can be actively switched again between the two light modulation states. It is in.

これにより、液晶装置の第1変調状態から液晶装置の第2変調状態へのスイッチングと、第1変調状態へ戻すスイッチングの両方は、電場をかけることによって其々の液晶セル内の液晶分子を能動的に再配向するための急速な処理を用いて実現される。   Thus, both switching from the first modulation state of the liquid crystal device to the second modulation state of the liquid crystal device and switching back to the first modulation state activate the liquid crystal molecules in each liquid crystal cell by applying an electric field. This is achieved using a rapid process for reorienting the target.

一旦、液晶装置が、液晶装置の第1光変調状態において、切替状態から緩和状態に戻るように緩和されると、液晶装置は、第1液晶セルを緩和状態から切替状態へ制御することによって、第2変調状態に再び切り替えられる状態にある。   Once the liquid crystal device is relaxed to return from the switched state to the relaxed state in the first light modulation state of the liquid crystal device, the liquid crystal device controls the first liquid crystal cell from the relaxed state to the switched state by The state is switched to the second modulation state again.

本発明における様々な実施形態に従った液晶装置において、第1及び第2液晶セルの液晶分子は、第1及び第2液晶セルの緩和状態においてほぼ相互に平行である。第1液晶セルが、液晶セル内部に電場をかけることによって制御され、切替状態に遷移した場合、第1液晶セルの液晶分子の配向は変化し、再び、液晶分子がほぼ相互に平行になるが、他の一般的な配向方向では、第1液晶セルの複屈折率が緩和状態の場合以上に変化しているであろう。これは、第1液晶セルの複屈折率の変化をもたらし、また、第2液晶装置は緩和状態のままでいるため、液晶装置のトータル複屈折率の変化をもたらすであろう。   In the liquid crystal device according to various embodiments of the present invention, the liquid crystal molecules of the first and second liquid crystal cells are substantially parallel to each other in the relaxed state of the first and second liquid crystal cells. When the first liquid crystal cell is controlled by applying an electric field inside the liquid crystal cell and transitions to the switching state, the orientation of the liquid crystal molecules in the first liquid crystal cell changes, and again, the liquid crystal molecules are almost parallel to each other. In other common orientation directions, the birefringence of the first liquid crystal cell will change more than in the relaxed state. This will result in a change in the birefringence of the first liquid crystal cell and a change in the total birefringence of the liquid crystal device since the second liquid crystal device remains in a relaxed state.

液晶装置のトータル複屈折率のこの変化により、交差した偏光板の間に設置された第1及び第2液晶セルを通過する光度レベルはさらに変化し、例えば、第1光変調状態から第2光変調状態への遷移をもたらす。   Due to this change in the total birefringence of the liquid crystal device, the light intensity level passing through the first and second liquid crystal cells disposed between the intersecting polarizing plates further changes, for example, from the first light modulation state to the second light modulation state. Bring about a transition to

注目すべきは、遷移される光度レベルのための、この複屈折率ベース制御が、例えば、ねじれたネマチックセルにおいて、液晶セルを通して徐々に変化する導波器によって行われる偏光制御とは全く異なることである。本発明における様々な実施形態に従った、この、液晶装置の複屈折率ベース制御の使用は、上述した第1及び第2光変調状態が明/暗状態であるように選択される設計を可能にする。これは、例えば、第1と第2液晶セルの同時緩和が暗状態または明状態において起こるかどうかが、液晶セルの設計によって、決定されることを意味する。その結果、液晶セルの複屈折率ベース制御を利用することは、様々な要求、例えば光学性能、生産収率、構造安定性など、に対して液晶セルの特性が適応することを可能にする。さらに、偏光板と分析器と液晶セルの間のずれの感度が低下される。   It should be noted that this birefringence-based control for the transitioned light intensity level is quite different from the polarization control performed by a gradually changing waveguide through a liquid crystal cell, for example in a twisted nematic cell. It is. The use of this birefringence-based control of the liquid crystal device according to various embodiments of the present invention allows a design that is selected such that the first and second light modulation states described above are in a light / dark state. To. This means, for example, whether the simultaneous relaxation of the first and second liquid crystal cells occurs in the dark state or the bright state, depending on the design of the liquid crystal cell. As a result, utilizing the birefringence-based control of the liquid crystal cell allows the characteristics of the liquid crystal cell to adapt to various requirements, such as optical performance, production yield, structural stability, and the like. Furthermore, the sensitivity of deviation between the polarizing plate, the analyzer and the liquid crystal cell is reduced.

第1液晶セルと第2液晶セルの其々は、上述したように電場がかけられる場合に、液晶分子が液晶セルの基板に垂直である1つの面内において再配向することを意味する、いわゆる“面外の”スイッチングに対して有利に構成される。
第1及び第2液晶セルの液晶材料は、(液晶装置の予期された動作状態に対する)ネマチック相において有利である。
Each of the first liquid crystal cell and the second liquid crystal cell is a so-called meaning that the liquid crystal molecules are reoriented in one plane perpendicular to the substrate of the liquid crystal cell when an electric field is applied as described above. It is advantageously configured for “out of plane” switching.
The liquid crystal material of the first and second liquid crystal cells is advantageous in the nematic phase (relative to the expected operating state of the liquid crystal device).

切替状態から緩和状態への第1液晶セルと第2液晶セルの同時緩和を、液晶装置のユーザーに対して光学的に目立たないような方法で起こすことが望ましい。そのためには、前記第1液晶セル及び前記第2液晶セルは、前記第1液晶セル及び前記第2液晶セルの切替状態から緩和状態への同時緩和中に、前記第1液晶セルの複屈折率と前記第2液晶セルの複屈折率の和が、第1トータル複屈折率として、ほぼ一定のままであるように配置され、かつ、構成される。   It is desirable to cause simultaneous relaxation of the first liquid crystal cell and the second liquid crystal cell from the switched state to the relaxed state by a method that is not optically noticeable to the user of the liquid crystal device. For this purpose, the first liquid crystal cell and the second liquid crystal cell may have a birefringence of the first liquid crystal cell during simultaneous relaxation from the switching state to the relaxation state of the first liquid crystal cell and the second liquid crystal cell. And the sum of the birefringence of the second liquid crystal cell are arranged and configured so as to remain substantially constant as the first total birefringence.

この装置のトータル複屈折率は、セル内の緩和過程中に起こる複屈折率の補正効果により、一定のままでいる。このセル内の緩和過程における特有の特性は、第1液晶セルの複屈折率が上昇/低下する一方で、第2液晶セルの複屈折率が低下/上昇し、トータル複屈折率に対して一定の値をもたらす故に、緩和過程を光学的に見えないようにすることである。   The total birefringence of this device remains constant due to the birefringence correction effect that occurs during the relaxation process in the cell. A characteristic characteristic of the relaxation process in the cell is that the birefringence of the first liquid crystal cell increases / decreases while the birefringence of the second liquid crystal cell decreases / increases, and is constant with respect to the total birefringence. Is to make the relaxation process invisible.

液晶装置は、液晶装置の外部に配置される制御手段により、原則として制御可能であろう。しかしながら、前記第1液晶セルは第1制御電極及び第2制御電極を含み、前記第1液晶セルの第1制御電極及び第2制御電極は、前記第1液晶セルの第1制御電極と第2制御電極との間に電圧を加えることによって、前記第1液晶セルを緩和状態から切替状態へ制御することを可能にするように配置され、かつ、前記第2液晶セルは第1制御電極及び第2制御電極を含み、前記第2液晶セルの第1制御電極及び第2制御電極は、前記第2液晶セルの第1制御電極と第2制御電極との間に電圧を加えることによって、前記第2液晶セルを緩和状態から切替状態へ制御することを可能にするように配置されるように、液晶装置は有利に構成される。
このような制御電極は、上述した液晶セルの面外のスイッチングを提供するために有利に配置される。
In principle, the liquid crystal device may be controlled by control means arranged outside the liquid crystal device. However, the first liquid crystal cell includes a first control electrode and a second control electrode, and the first control electrode and the second control electrode of the first liquid crystal cell are the first control electrode and the second control electrode of the first liquid crystal cell. The first liquid crystal cell is arranged to be controlled from a relaxed state to a switched state by applying a voltage to the control electrode, and the second liquid crystal cell includes the first control electrode and the first control electrode. The first control electrode and the second control electrode of the second liquid crystal cell by applying a voltage between the first control electrode and the second control electrode of the second liquid crystal cell. The liquid crystal device is advantageously configured to be arranged to allow the two liquid crystal cells to be controlled from the relaxed state to the switched state.
Such control electrodes are advantageously arranged to provide out-of-plane switching of the liquid crystal cell described above.

本発明における様々な実施形態によると、前記第1液晶セルの第1複屈折率はゼロではなく、かつ、前記第2液晶セルの第1複屈折率はほぼゼロであり、前記第1液晶セル及び前記第2液晶セルは、第1トータル複屈折率がゼロにならないように配置される。   According to various embodiments of the present invention, a first birefringence of the first liquid crystal cell is not zero, and a first birefringence of the second liquid crystal cell is substantially zero, and the first liquid crystal cell The second liquid crystal cell is arranged so that the first total birefringence does not become zero.

これらの実施形態に従った液晶装置が交差した偏光板の間に設置される場合、好適にはほぼ45°に等しいが、0°<φ<90°の範囲内で変化する1つの偏光板の透過方向角度φをなす第1液晶セルまたは第2液晶セルの少なくとも1つの光軸を備えて、第1変調状態は、(第1液晶セルと第2液晶セルの両方が緩和状態にある場合)明状態であろう。
さらに、これらの実施形態において、前記第1液晶セルの第2複屈折率はほぼゼロであり、第2トータル複屈折率がほぼゼロになる。これは、第2変調状態が、液晶装置が交差した偏光板の間に適切に設置されている場合、暗状態になることをもたらす。
When the liquid crystal device according to these embodiments is installed between crossed polarizers, it is preferably equal to approximately 45 °, but the transmission direction of one polarizer changing within the range 0 ° <φ <90 ° Provided with at least one optical axis of the first liquid crystal cell or the second liquid crystal cell having an angle φ, the first modulation state is a bright state (when both the first liquid crystal cell and the second liquid crystal cell are in a relaxed state). Will.
Further, in these embodiments, the second birefringence of the first liquid crystal cell is substantially zero, and the second total birefringence is substantially zero. This results in a dark state when the second modulation state is properly placed between the crossed polarizing plates.

本発明における1つの実施形態によれば、前記第1液晶セルは、前記第1液晶セルに含まれる液晶分子が一対の第1基板にほぼ平行に配置されるように、緩和状態において平面配向の構成であり、かつ、前記第2液晶セルは、前記第2液晶セルに含まれる液晶分子が一対の第2基板にほぼ垂直に配置されるように、緩和状態において垂直配向の構成である。   According to an embodiment of the present invention, the first liquid crystal cell is planarly aligned in a relaxed state so that the liquid crystal molecules contained in the first liquid crystal cell are arranged substantially parallel to the pair of first substrates. The second liquid crystal cell has a configuration in which the liquid crystal molecules included in the second liquid crystal cell are vertically aligned in a relaxed state so that the liquid crystal molecules are disposed substantially perpendicular to the pair of second substrates.

以下において、緩和状態において平面配向構成にある液晶セルは、“PAセル”とし、かつ、緩和状態において垂直配向構成にある液晶セルは、“VAセル”とする。第1液晶セルがPAセルであり、かつ、第2液晶セルがVAセルである液晶装置は、VA/PA二重セル装置と呼ばれる。   In the following, a liquid crystal cell in a planar alignment configuration in a relaxed state is referred to as a “PA cell”, and a liquid crystal cell in a vertical alignment configuration in a relaxed state is referred to as a “VA cell”. A liquid crystal device in which the first liquid crystal cell is a PA cell and the second liquid crystal cell is a VA cell is called a VA / PA double cell device.

VAセル内に含まれる液晶分子は、負の誘電異方性を有利に示すことができ、その結果、第1制御電極を第1液晶セルの第1基板に配置し、かつ、第2制御電極を第1液晶セルの第2基板に配置することにおいて有利である。これにより、VAセル内の液晶分子は、垂直に並べられた状態(複屈折率がほぼゼロに等しい状態)から、基板に対して平行に並べられた液晶分子が平面上に並べられた状態のような、複屈折率がゼロではない状態へ制御される。   The liquid crystal molecules contained in the VA cell can advantageously exhibit negative dielectric anisotropy, so that the first control electrode is disposed on the first substrate of the first liquid crystal cell and the second control electrode In the second substrate of the first liquid crystal cell. As a result, the liquid crystal molecules in the VA cell are arranged in a state where the liquid crystal molecules arranged in parallel to the substrate are arranged on a plane from a state in which the liquid crystal molecules are arranged in a vertical direction (a state in which the birefringence is substantially equal to zero) Thus, the birefringence is controlled to a non-zero state.

また、VAセルの液晶分子は、正の誘電異方性を示すことができ、この場合、第1及び第2制御電極が同一の基板上に配置され、いわゆる面内磁場またはフリンジ電界を作り出す。
VAセルは、VAセルが切替状態にある場合、VAセルの液晶分子が、VA/PA二重セル装置においてPAセルが緩和状態にある場合のPAセルの液晶分子とほぼ同じ方向に向くように有利に構成される。
Further, the liquid crystal molecules of the VA cell can exhibit positive dielectric anisotropy, and in this case, the first and second control electrodes are arranged on the same substrate to create a so-called in-plane magnetic field or fringe electric field.
In the VA cell, when the VA cell is in the switching state, the liquid crystal molecules in the VA cell are oriented in substantially the same direction as the liquid crystal molecules in the PA cell when the PA cell is in the relaxed state in the VA / PA dual cell apparatus. Constructed advantageously.

本発明に従った液晶装置の様々な実施形態によれば、前記第1液晶セルの第1複屈折率の大きさは、前記第2液晶セルの第1複屈折率の大きさにほぼ等しい。
特に、第1液晶セルと第2液晶セルは、セルギャップ,アンカリングの特性,電極構造などの液晶材料に関してほぼ同一の構成を有することができる。これは、液晶装置のトータル複屈折率が液晶セルの同時緩和中(第1液晶セルと第2液晶セルの切替状態から緩和状態への同時遷移中)に一定のままであるように、液晶装置を設計することを容易にするだろう。
According to various embodiments of the liquid crystal device according to the present invention, the magnitude of the first birefringence of the first liquid crystal cell is approximately equal to the magnitude of the first birefringence of the second liquid crystal cell.
In particular, the first liquid crystal cell and the second liquid crystal cell may have substantially the same configuration with respect to liquid crystal materials such as cell gap, anchoring characteristics, and electrode structure. This is so that the total birefringence of the liquid crystal device remains constant during the simultaneous relaxation of the liquid crystal cell (during the simultaneous transition from the switched state of the first liquid crystal cell and the second liquid crystal cell to the relaxed state). Would make it easier to design.

本発明における第2実施形態によれば、本発明における第1実施形態による液晶装置の作動を制御する方法であり、該方法は、第2液晶セルが切替状態に留まるようにしながら、第1液晶セルを緩和状態から切替状態へ制御し、前記第1液晶セルが切替状態に留まるようにしながら、前記第2液晶セルを緩和状態から切替状態へ制御し、かつ、前記第1液晶セル及び前記第2液晶セルを、其々の切替状態から其々の緩和状態へ緩和するように同時に制御する、各ステップを含む方法が提供される。   According to a second embodiment of the present invention, there is a method for controlling the operation of the liquid crystal device according to the first embodiment of the present invention, wherein the method allows the first liquid crystal cell to remain in the switched state while the second liquid crystal cell remains in the switching state. The cell is controlled from the relaxed state to the switched state, and the second liquid crystal cell is controlled from the relaxed state to the switched state while the first liquid crystal cell remains in the switched state, and the first liquid crystal cell and the first liquid crystal cell A method comprising the steps of simultaneously controlling two liquid crystal cells to relax from their respective switching states to their respective relaxation states is provided.

前記第1液晶セルと前記第2液晶セルの其々は、前記第1液晶セル及び前記第2液晶セルの緩和中において、前記液晶装置のトータル複屈折率が、ほぼ一定のままであるように、其々の切替状態から其々の緩和状態へ緩和するように、有利に制御される。   Each of the first liquid crystal cell and the second liquid crystal cell is such that the total birefringence of the liquid crystal device remains substantially constant during relaxation of the first liquid crystal cell and the second liquid crystal cell. , It is advantageously controlled to relax from each switching state to each relaxation state.

本発明における様々な実施形態、及び、第2実施形態により得られる効果は、本発明における第1実施形態に対して上述されたものとほぼ同一である。   The effects obtained by the various embodiments and the second embodiment of the present invention are substantially the same as those described above for the first embodiment of the present invention.

上述したように、本発明における第1実施形態は、第1液晶セルを通過している光が第2液晶セルに達するような層状の構造として配置される第1液晶セル及び第2液晶セルを含む液晶装置に関するものである。第1液晶セルと第2液晶セルの其々は、液晶セルが第1複屈折率を示す緩和状態と液晶セルが第2複屈折率を示す切替状態の間で個別に制御可能であり、緩和状態から切替状態への第1液晶セルの遷移は、第1トータル複屈折率から第2トータル複屈折率への液晶装置のトータル複屈折率の変化をもたらし、液晶装置は第1光変調状態から第2光変調状態へ遷移し、かつ、緩和状態から切替状態への第2液晶セルの続いて起こる遷移は、第2トータル複屈折率から第1トータル複屈折率への液晶装置のトータル複屈折率の変化をもたらし、それによって、液晶装置は第2光変調状態から第1光変調状態へ戻るように遷移する。   As described above, in the first embodiment of the present invention, the first liquid crystal cell and the second liquid crystal cell are arranged as a layered structure so that light passing through the first liquid crystal cell reaches the second liquid crystal cell. It is related with the liquid crystal device containing. Each of the first liquid crystal cell and the second liquid crystal cell can be individually controlled between a relaxed state in which the liquid crystal cell exhibits a first birefringence and a switching state in which the liquid crystal cell exhibits a second birefringence. The transition of the first liquid crystal cell from the state to the switched state results in a change in the total birefringence of the liquid crystal device from the first total birefringence to the second total birefringence, and the liquid crystal device is moved from the first light modulation state. The transition to the second light modulation state and the subsequent transition of the second liquid crystal cell from the relaxed state to the switched state is the total birefringence of the liquid crystal device from the second total birefringence to the first total birefringence. Causing a change in rate, whereby the liquid crystal device transitions back from the second light modulation state to the first light modulation state.

本発明におけるこのような態様及び他の態様が、本発明の例示的な実施形態を示す添付の図面を参照して、より詳細に説明されるだろう。
図1は、本発明の様々な実施形態に従った液晶装置の概略斜視図である。 図2は、本発明の第1実施形態に従った液晶装置の例示的な駆動方式を概略的に示している図である。 図3a〜dは、本発明の第1実施形態に従った、図2の駆動方式のいろいろな段階における液晶装置の状態を概略的に示している図である
These and other aspects of the invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings, which illustrate exemplary embodiments of the invention.
FIG. 1 is a schematic perspective view of a liquid crystal device according to various embodiments of the present invention. FIG. 2 is a diagram schematically illustrating an exemplary driving method of the liquid crystal device according to the first embodiment of the present invention. 3a to 3d are diagrams schematically showing the state of the liquid crystal device at various stages of the driving method of FIG. 2 according to the first embodiment of the present invention .

図1は、本発明における様々な実施形態に従った液晶装置1の概略斜視図である。この液晶装置1は、交差した偏光板4と5(“偏光板”4が光源7に最も近接しており、“検光子”5が観察者8に最も近接している。)の間に層状の構造として配置される第1液晶セル2と第2液晶セル3を含む。偏光板4と検光子5のそれぞれの偏光方向が図1に破線で示されている。第1液晶セルと第2液晶セルの其々は、液晶セルが第1複屈折率を示す緩和状態と液晶セルが第1複屈折率と異なる第2複屈折率を示す切替状態の間で個別に制御可能である。   FIG. 1 is a schematic perspective view of a liquid crystal device 1 according to various embodiments of the present invention. This liquid crystal device 1 is layered between crossed polarizing plates 4 and 5 (“polarizing plate” 4 is closest to the light source 7 and “analyzer” 5 is closest to the observer 8). The first liquid crystal cell 2 and the second liquid crystal cell 3 are included. The polarization directions of the polarizing plate 4 and the analyzer 5 are indicated by broken lines in FIG. Each of the first liquid crystal cell and the second liquid crystal cell is individually between a relaxation state in which the liquid crystal cell exhibits a first birefringence and a switching state in which the liquid crystal cell exhibits a second birefringence different from the first birefringence. Can be controlled.

偏光板4を通過して図1に示される方向に直線偏光される光源7からの光は、第1液晶セル2と第2液晶セル3を通過する場合、第1液晶セル2の複屈折率と第2液晶セル3の複屈折率の和で表される、全体的な位相遅延に直面する。トータル複屈折率がゼロである場合、光は検光子5を決して通過しないが、トータル複屈折率がゼロでない場合、少なくとも一部の光が検光子5を通過して観察者8に届くように、光の偏光状態が修正され、光軸の複屈折状態が偏光板4の透過方向に対して適切な配向になる。   When the light from the light source 7 that passes through the polarizing plate 4 and is linearly polarized in the direction shown in FIG. 1 passes through the first liquid crystal cell 2 and the second liquid crystal cell 3, the birefringence of the first liquid crystal cell 2. And an overall phase delay, expressed as the sum of the birefringence of the second liquid crystal cell 3. When the total birefringence is zero, the light never passes through the analyzer 5, but when the total birefringence is not zero, at least a part of the light passes through the analyzer 5 and reaches the observer 8. The polarization state of the light is corrected, and the birefringence state of the optical axis is appropriately oriented with respect to the transmission direction of the polarizing plate 4.

上述したように、トータル複屈折率が、第1液晶セル2の複屈折率と第2液晶セル3の複屈折率の和に相当するため、当然、トータル複屈折率は、第1液晶セル2か第2液晶セル3のどちらかを制御することによって制御されることになる。第1液晶セル2と第2液晶セル3を適切に構成することにより、液晶装置1は、暗状態と明状態の間を能動的に切り替えられ、故に、暗状態に戻ることができ、このスイッチングは、ネマチック液晶における1つの状態遷移が、液晶材料の弾性緩和によって起こる、通常は非常に遅い、単一セルの液晶装置を用いた場合より、かなり速く行われることを意味する。さらに詳しく以下に述べるように、本発明に従った液晶装置の様々な実施形態において、第1液晶セル2と第2液晶セル3は、双方の液晶セルが緩和されるように切り替えられる場合、二重セル液晶装置1が(明または暗のような)同一の光変調状態となるように構成される。このように、液晶装置1は、スイッチング事象の間に緩和することができ、光変調状態間のスイッチングは、常に能動的であることができるが、これは、選択された方向に沿って液晶分子を並行させる電界の適用によってもたらされる。   As described above, since the total birefringence corresponds to the sum of the birefringence of the first liquid crystal cell 2 and the birefringence of the second liquid crystal cell 3, the total birefringence is naturally the first liquid crystal cell 2. It is controlled by controlling either the second liquid crystal cell 3 or the second liquid crystal cell 3. By appropriately configuring the first liquid crystal cell 2 and the second liquid crystal cell 3, the liquid crystal device 1 can be actively switched between the dark state and the bright state, and thus can return to the dark state. Means that one state transition in the nematic liquid crystal takes place much faster than with a single cell liquid crystal device, usually very slow, caused by elastic relaxation of the liquid crystal material. As will be described in more detail below, in various embodiments of the liquid crystal device according to the present invention, the first liquid crystal cell 2 and the second liquid crystal cell 3 can be switched if both liquid crystal cells are switched so as to be relaxed. The double cell liquid crystal device 1 is configured to be in the same light modulation state (such as bright or dark). In this way, the liquid crystal device 1 can be relaxed during a switching event, and switching between light modulation states can always be active, which means that liquid crystal molecules along a selected direction. Brought about by the application of electric fields in parallel.

図1における液晶装置の2つの例示的な実施形態と駆動方式が以下に記載される。
第一に、VA/PA二重セル装置10とVA/PA二重セル装置10の例示的な駆動方式が図2及び図3a〜dを参照して説明される。図3a〜dは、図1のA−A’線に沿った断面における図1の液晶装置1の分解図で表された横断面図である。
Two exemplary embodiments and driving schemes of the liquid crystal device in FIG. 1 are described below.
First, exemplary driving schemes of the VA / PA double cell device 10 and the VA / PA double cell device 10 will be described with reference to FIGS. 2 and 3a to d. 3A to 3D are cross-sectional views represented by exploded views of the liquid crystal device 1 of FIG. 1 in a cross section taken along the line AA ′ of FIG.

まず図3aを参照すると、VA/PA二重セル装置10が、制御電圧を加えていない状態で概略的に示されている。このVA/PA二重セル装置10は、交差した偏光板4と5の間に層状の構造として配置された第1液晶セル11と第2液晶セル12を含む。この第1液晶セル11は、第1基板14と第2基板15の間に挟みこまれたネマチック液晶材料を含む。図3aに概略的に示されているように、平面配向において液晶材料の液晶分子18を並行させるために、このネマチック液晶材料に面している基板14,15の側面において、第1制御電極16と第2制御電極17、及び、配向層(図示せず)が提供されている。注目すべきは、液晶分子18が、偏光板4によって定められる入射光の偏光方向に対しておよそ45°に曲げられて並ぶことである。この構成において、第1液晶セル11における液晶材料は、一定のゼロではない複屈折率ΔnPAを示すだろう。 Referring first to FIG. 3a, the VA / PA dual cell apparatus 10 is schematically shown with no control voltage applied. The VA / PA double cell device 10 includes a first liquid crystal cell 11 and a second liquid crystal cell 12 arranged as a layered structure between crossed polarizing plates 4 and 5. The first liquid crystal cell 11 includes a nematic liquid crystal material sandwiched between the first substrate 14 and the second substrate 15. As schematically shown in FIG. 3a, in order to align the liquid crystal molecules 18 of the liquid crystal material in a plane orientation, the first control electrode 16 is formed on the side of the substrate 14, 15 facing this nematic liquid crystal material. And a second control electrode 17 and an alignment layer (not shown). It should be noted that the liquid crystal molecules 18 are arranged at an angle of about 45 ° with respect to the polarization direction of the incident light determined by the polarizing plate 4. In this configuration, the liquid crystal material in the first liquid crystal cell 11 will exhibit a constant non-zero birefringence Δn PA .

また、第2液晶セル12は、第1基板19と第2基板20の間に挟みこまれた(第1液晶セル11に含まれる材料と同一の)ネマチック液晶材料を含む。図3aに概略的に示されているように、液晶材料の液晶分子23を垂直(ホメオトロピック)配向に並べるために、第1制御電極21と第2制御電極22、及び、配向層(図示せず)が、このネマチック液晶材料に面している基板19,20の側面に提供されている。この構成において、第2液晶セル12における液晶材料は、ゼロの複屈折率ΔnVA=0を示すだろう。 The second liquid crystal cell 12 includes a nematic liquid crystal material sandwiched between the first substrate 19 and the second substrate 20 (the same as the material included in the first liquid crystal cell 11). As schematically shown in FIG. 3a, in order to align the liquid crystal molecules 23 of the liquid crystal material in a vertical (homeotropic) alignment, a first control electrode 21, a second control electrode 22, and an alignment layer (not shown) Are provided on the sides of the substrates 19, 20 facing this nematic liquid crystal material. In this configuration, the liquid crystal material in the second liquid crystal cell 12 will exhibit a zero birefringence Δn VA = 0.

図3a〜dにおいてVA/PA二重セル装置10を紹介した後に、VA/PA二重セル装置10を、異なる光変調状態(暗と明)の間で制御するための例示的な駆動方式が、図2及び図3a〜dを参照してここから説明される。
図2において、第1液晶セル11(PAセル)の電極16,17にわたって供給される電圧VPA、及び、第2液晶セル12(VAセル)の電極21,22にわたって供給される電圧VVAが、図のような上部の2つの図において示されている。
下部の図において、図2に示されているPAセル11とVAセル12にそれぞれかかる電圧VPA及びVVAを供給することによって生じる、PAセル11の複屈折率(破線)、VAセル12の複屈折率(点線)、及び、VA/PA二重セル装置10の光応答(実線)が示されている。
After introducing the VA / PA double cell device 10 in FIGS. 3a-d, an exemplary drive scheme for controlling the VA / PA double cell device 10 between different light modulation states (dark and light) is provided. 2 and FIGS. 3a-d will now be described.
In FIG. 2, a voltage V PA supplied across the electrodes 16 and 17 of the first liquid crystal cell 11 (PA cell) and a voltage V VA supplied across the electrodes 21 and 22 of the second liquid crystal cell 12 (VA cell) are represented. It is shown in the upper two figures as shown.
In the lower figure, the birefringence of the PA cell 11 (broken line) generated by supplying the voltages V PA and V VA to the PA cell 11 and the VA cell 12 shown in FIG. The birefringence (dotted line) and the optical response (solid line) of the VA / PA double cell device 10 are shown.

時間tと時間tの間、PAセル11にかかる電圧VPAは0Vであり、かつ、VAセル12にかかる電圧VVAも0Vであり、VA/PA二重セル装置10は、平面配向にあるPAセル11の液晶分子18、及び、垂直配向にあるPAセル11の液晶分子23を備えた、図3aに示されている状態である。この状態において、トータル複屈折率はゼロでなく(Δntot=ΔnPA+ΔnVA≠0)、これは、PAセル11の光軸が偏光板4の偏光方向に対して適切な配向にあり、入射光が、VA/PA二重セル装置10が差し込まれた交差した偏光板4,5を通過することを意味する。従って、装置10は、光源7からの入射光を透過させるため、図2に示されているような明状態(BRIGHT)である。 Between time t 0 and time t 1 , the voltage V PA applied to the PA cell 11 is 0 V, and the voltage V VA applied to the VA cell 12 is also 0 V, and the VA / PA double cell apparatus 10 is planarly aligned. FIG. 3 a shows the liquid crystal molecules 18 of the PA cell 11 in FIG. 3 and the liquid crystal molecules 23 of the PA cell 11 in the vertical alignment. In this state, the total birefringence is not zero (Δn tot = Δn PA + Δn VA ≠ 0), and this is because the optical axis of the PA cell 11 is in an appropriate orientation with respect to the polarization direction of the polarizing plate 4 It means that the light passes through the crossed polarizing plates 4 and 5 into which the VA / PA double cell device 10 is inserted. Therefore, the apparatus 10 is in a bright state (BRIGHT) as shown in FIG. 2 in order to transmit incident light from the light source 7.

時間tにおいて、PAセル11に電圧が加えられ、液晶分子18を、図3bに概略的に示されるように、垂直配向に再配向させる。VAセル12にかかる電圧VVAはまだ0V(または、VAセル12内の液晶分子23を再配向させないほど少なくとも十分低い電圧)である。PAセル11に電圧をかけることにより、PAセル11内の液晶分子18が切り替えられた場合、PAセル11の複屈折率は、ΔnPA≠0からΔnPA*=0へ切り替えられる。図2に概略的に示されているように、このスイッチングは比較的速く、Δntot=ΔnPA*+ΔnVA=0となるような、トータル複屈折率の遷移をもたらす。結果として、図3bにおける偏光板4を通過している光は、偏光状態の変化なしにPAセル11及びVAセル12を通過するだろうが、これは、VA/PA二重セル装置10が図2にさらに示されているように暗状態(DARK)に切り替えられることを意味する。 At time t 1 , a voltage is applied to the PA cell 11 to reorient the liquid crystal molecules 18 to a vertical alignment, as schematically shown in FIG. 3b. The voltage V VA applied to the VA cell 12 is still 0 V (or at least low enough to prevent the liquid crystal molecules 23 in the VA cell 12 from being realigned). By applying a voltage to the PA cell 11, when the liquid crystal molecules 18 in the PA cell 11 is changed, the birefringence of the PA cell 11 is switched from the [Delta] n PA ≠ 0 to [Delta] n PA * = 0. As shown schematically in FIG. 2, this switching is relatively fast and results in a total birefringence transition such that Δn tot = Δn PA * + Δn VA = 0. As a result, the light passing through the polarizing plate 4 in FIG. 3b will pass through the PA cell 11 and VA cell 12 without a change in polarization state, which is illustrated in FIG. This means that it is switched to the dark state (DARK) as further shown in FIG.

時間tにおいて、VAセル12に電圧が加えられ、液晶分子23を、図3cに概略的に示されるように、平面配向に再配向させる。PAセル11にかかる電圧VPAは、PAセル11内の液晶分子18が垂直配向のままでいるように、いまだに加えられている。VAセル12に電圧を加えることにより、VAセル12内の液晶分子23が切り替えられた場合、VAセル12の複屈折率は、ΔnVA=0からΔnVA*=ΔnPA≠0へ切り替えられる。図2に概略的に示されているように、このスイッチングは比較的速く、Δntot=ΔnPA*+ΔnVA*=ΔnPA≠0となるような、セルのトータル複屈折率の遷移をもたらし、この遷移は、光が、VA/PA二重セル装置10が差し込まれた交差した偏光板4,5を再び通過することを意味し、従って、この装置10は、図2,3cに示されているように明状態(BRIGHT)である。 At time t 2, the voltage applied to the VA cell 12, the liquid crystal molecules 23, as shown schematically in Figure 3c, reorienting the plane orientation. The voltage V PA applied to the PA cell 11 is still applied so that the liquid crystal molecules 18 in the PA cell 11 remain in the vertical alignment. By applying a voltage VA cell 12, when the liquid crystal molecules 23 in the VA cell 12 is switched, the birefringence of the VA cell 12 is switched from [Delta] n VA = 0 to Δn VA * = Δn PA ≠ 0 . As shown schematically in FIG. 2, this switching is relatively fast, resulting in a transition of the total birefringence of the cell such that Δn tot = Δn PA * + Δn VA * = Δn PA ≠ 0, This transition means that the light again passes through the crossed polarizers 4, 5 into which the VA / PA double cell device 10 is plugged, so this device 10 is shown in FIGS. As shown, it is in a bright state (BRIGHT).

時間tにおいて、電圧は、PAセル11とVAセル12の両方にわたって取り除かれる。結果として、液晶セル11,12は、それぞれの緩和状態へ同時に緩められる。図3dに概略的に示されているように、PAセル11における液晶分子18は平面配向に緩和され、かつ、VAセル12における液晶分子23は垂直配向に緩和される。この緩和過程中に、PAセル11の複屈折率はΔnPA*=0からΔnPA≠0へ増加し、VAセル12の複屈折率はΔnVA*=ΔnPA≠0からΔnVA=0へ減少し、一定の緩和時間を経た後、図3aに示されている緩和状態に戻る。 At time t 3 , the voltage is removed across both PA cell 11 and VA cell 12. As a result, the liquid crystal cells 11 and 12 are simultaneously relaxed to their respective relaxed states. As schematically shown in FIG. 3d, the liquid crystal molecules 18 in the PA cell 11 are relaxed to planar alignment, and the liquid crystal molecules 23 in the VA cell 12 are relaxed to vertical alignment. During this relaxation process, the birefringence of the PA cell 11 increases from Δn PA * = 0 to Δn PA ≠ 0, and the birefringence of the VA cell 12 increases from Δn VA * = Δn PA ≠ 0 to Δn VA = 0. After decreasing and after a certain relaxation time, it returns to the relaxed state shown in FIG. 3a.

この緩和中に、トータル複屈折率Δntotは、PAセル11とVAセル12の構成、及び/または、印加された制御電圧により、ほぼ一定(かつゼロではない)のままである。しかしながら、PAセル11とVAセル12の緩和においてほんのわずかな不整合があり、図2において小さな“ねじれ(キンク)”25として示されている透過光度の変化を引き起こす。この変化は、msのオーダーで、かつ、図3a〜dにおけるVA/PA二重セル装置10の明状態においてのみ起こりうるため、この変化は、観察者8の目にはほとんど見えないであろう。この変化は、セルのパラメータの特性を最適化することや駆動方式によって、避けられるか、または、少なくとも影響を無視できるほどになることが予想されるが、液晶装置1が明状態である間において、(時間tに起こる)同時緩和を有する適用に対して有利である。これは図3a〜dのVA/PA二重セル装置10を用いて実現される。 During this relaxation, the total birefringence Δn tot remains substantially constant (and not zero) depending on the configuration of the PA cell 11 and the VA cell 12 and / or the applied control voltage. However, there is only a slight mismatch in the relaxation of the PA cell 11 and the VA cell 12, causing a change in transmitted light intensity, shown as a small “kink” 25 in FIG. Since this change can only take place in the order of ms and only in the bright state of the VA / PA dual cell device 10 in FIGS. 3a-d, this change will be hardly visible to the observer 8. . This change is expected to be avoided by optimizing the characteristics of the cell parameters and the driving method, or at least the influence can be ignored. While the liquid crystal device 1 is in the bright state, the change is expected. , Advantageous for applications with simultaneous relaxation (occurring at time t 3 ). This is achieved using the VA / PA dual cell device 10 of FIGS.

最終的に、時間tにおいて、電圧がPAセル11に再び加えられ、VA/PA二重セル装置10を図3bに示されている暗状態(DARK)に戻す。 Finally, at time t 4, the voltage is again applied to the PA cell 11 returns the VA / PA dual cell system 10 in the dark state (DARK) shown in Figure 3b.

また、当業者は、過度の負担なしに、適切な液晶材料,セル寸法,配向層,より複雑な駆動方式などを選択することができる。 Moreover, those skilled in the art, without excessive degree of burden, can be selected suitable liquid crystal material, cell size, orientation layer, and more complicated driving method.

当業者は、本発明が上述された好適な実施形態に決して限定されないことを認識するだろう。それどころか、多くの修正や変更、例えば、面内電場またはフリンジ領域による正の誘電率異方性を備えた液晶材料を含むVA/PAまたはVA/VA類の二重セル装置における(複数の)VAセルのスイッチング、が添付の特許請求の範囲内で実施可能である。   Those skilled in the art will recognize that the present invention by no means is limited to the preferred embodiments described above. On the contrary, many modifications and changes, for example VA (s) in a VA / PA or VA / VA class of dual cell devices comprising a liquid crystal material with positive dielectric anisotropy due to an in-plane electric field or fringe region Cell switching is possible within the scope of the appended claims.

特許請求の範囲において、“含む”という単語は、他の構成要素またはステップを除外せず、かつ、“単数”の不定冠詞は複数の場合を除外しない。発明特定事項が互いに異なる従属クレームにおいて列挙されている単なる事実は、これらの特定された発明事項の組み合わせを用いないことをあえて示しているわけではない。   In the claims, the word “comprising” does not exclude other elements or steps, and the “singular” indefinite article does not exclude a plurality. The mere fact that inventive features are recited in mutually different dependent claims does not indicate that a combination of these specified inventive matters is not used.

Claims (7)

通過する光を変調するための液晶装置であって
1液晶セル及び第2液晶セルは、前記第1液晶セルを通過する光が前記第2液晶セルに達するような層状の構造として配置され
一対の交差した偏光板が、層状の前記第1液晶セルと前記第2液晶セルの両側に配置され、
前記液晶装置が示すトータル複屈折率が、前記第1液晶セルの複屈折率と前記第2液晶セルの複屈折率の和であり、
記第1液晶セルは、複屈折率がゼロではないことを示す緩和OFF状態と、複屈折率が実質的にゼロであることを示す切替ON状態との間で個別に制御可能であり、
前記第2液晶セルは、複屈折率が実質的にゼロであることを示す緩和OFF状態と、複屈折率がゼロではないことを示す切替ON状態との間で個別に制御可能であり、
前記第1液晶セル及び前記第2液晶セルは、
前記第2液晶セルが緩和OFF状態のままで、(時間t において)前記第1液晶セルが緩和OFF状態から切替ON状態へ遷移することにより、前記液晶装置の前記トータル複屈折率が、ゼロではない第1トータル複屈折率から、実質的にゼロである第2トータル複屈折率へ変化して、前記液晶装置は、明状態の光変調状態から暗状態の光変調状態へ遷移し
の後、前記第1液晶セルが切替ON状態のままで、(時間t において)前記第2液晶セルが緩和OFF状態から切替ON状態へ遷移することにより、前記液晶装置の前記トータル複屈折率が、前記第2トータル複屈折率から前記第1トータル複屈折率へ戻り、前記液晶装置は、前記暗状態の光変調状態から前記明状態の光変調状態へ戻るように遷移し、
その後、(時間t において)前記第1液晶セルが切替ON状態から緩和OFF状態へ、かつ、前記第2液晶セルも切替ON状態から緩和OFF状態への同時緩和により、前記液晶装置の前記トータル複屈折率が、実質的に一定のままであり、また、前記第1トータル複屈折率に等しいので、前記液晶装置は、この同時緩和中において、前記明状態の光変調状態のままである、
うに、配置され、かつ、構成される、ことを特徴とする液晶装置。
A liquid crystal device for modulating light passing therethrough ,
The first liquid crystal cell及beauty second liquid crystal cell, the light passing through the first liquid crystal cell is arranged as a layered structure, such as reaching the second liquid crystal cell,
A pair of crossed polarizing plates are disposed on both sides of the layered first liquid crystal cell and the second liquid crystal cell,
The total birefringence exhibited by the liquid crystal device is the sum of the birefringence of the first liquid crystal cell and the birefringence of the second liquid crystal cell;
Before Symbol first liquid crystal cell Le has a relaxed OFF state indicating that birefringence is not zero, an individually controllable between a switching ON state indicating that birefringence is substantially zero ,
The second liquid crystal cell is individually controllable between a relaxation OFF state indicating that the birefringence is substantially zero and a switching ON state indicating that the birefringence is not zero.
The first liquid crystal cell and the second liquid crystal cell are
The second left liquid crystal cells of the relaxed OFF state, by the first liquid crystal cell (at time t 1) is the transition from the relaxed OFF state to switch ON state, the total birefringence of the liquid crystal device is zero The first total birefringence is not changed to a second total birefringence that is substantially zero, and the liquid crystal device changes from a light modulation state in a bright state to a light modulation state in a dark state ,
Later, while the first liquid crystal cell is switched ON, by the second liquid crystal cell (at time t 2) transitions from the relaxed OFF state to switch ON state, the total birefringence of the liquid crystal device rate is returned from the second total birefringence to the first total birefringence, the liquid crystal device, a transition from said light modulation states in a dark state to return to the light modulation states of the bright state,
Thereafter, (the time at t 3) the first liquid crystal cell from the switching ON state to alleviate the OFF state, and, by the simultaneous relaxation of the second liquid crystal cell from the switch ON state to the relaxed OFF state, the total of the liquid crystal device Since the birefringence remains substantially constant and equal to the first total birefringence, the liquid crystal device remains in the bright light modulation state during this simultaneous relaxation.
O urchin, it is arranged and configured, it liquid crystal device according to claim.
前記第1液晶セルは第1制御電極及び第2制御電極を含み、前記第1液晶セルの第1制御電極及び第2制御電極は、前記第1液晶セルの第1制御電極と第2制御電極との間に電圧を加えることによって、前記第1液晶セルを緩和OFF状態から切替ON状態へ制御することを可能にするように配置され、かつ、
前記第2液晶セルは第1制御電極及び第2制御電極を含み、前記第2液晶セルの第1制御電極及び第2制御電極は、前記第2液晶セルの第1制御電極と第2制御電極との間に電圧を加えることによって、前記第2液晶セルを緩和OFF状態から切替ON状態へ制御することを可能にするように配置されることを特徴とする請求項1に記載の液晶装置。
The first liquid crystal cell includes a first control electrode and a second control electrode, and the first control electrode and the second control electrode of the first liquid crystal cell are the first control electrode and the second control electrode of the first liquid crystal cell. Arranged to allow the first liquid crystal cell to be controlled from the relaxed OFF state to the switched ON state by applying a voltage between and
The second liquid crystal cell includes a first control electrode and a second control electrode, and the first control electrode and the second control electrode of the second liquid crystal cell are the first control electrode and the second control electrode of the second liquid crystal cell. the liquid crystal device according to claim 1 by applying a voltage, characterized by being arranged to allow the controller controls the second liquid crystal cell from the relaxed OFF state to switch the oN state between the.
前記第1液晶セルは、前記第1液晶セルに含まれる液晶分子が前記第1液晶セルの一対の基板にほぼ平行に配置されるように、緩和OFF状態において平面配向の構成であり、かつ、
前記第2液晶セルは、前記第2液晶セルに含まれる液晶分子が前記第2液晶セルの一対の基板にほぼ垂直に配置されるように、緩和OFF状態において垂直配向の構成であることを特徴とする請求項またはに記載の液晶装置。
The first liquid crystal cell has a planar alignment configuration in a relaxed OFF state so that liquid crystal molecules contained in the first liquid crystal cell are arranged substantially parallel to a pair of substrates of the first liquid crystal cell , and
The second liquid crystal cell has a vertical alignment configuration in a relaxed OFF state so that liquid crystal molecules contained in the second liquid crystal cell are arranged substantially perpendicular to a pair of substrates of the second liquid crystal cell. The liquid crystal device according to claim 1 or 2 .
前記第2液晶セルに含まれる液晶分子は、負の誘電率異方性を示し、
前記第2液晶セルの第1基板上に配置された第1制御電極、及び、前記第2液晶セルの第2基板上に配置された第2制御電極を含むことを特徴とする請求項に記載の液晶装置。
The liquid crystal molecules contained in the second liquid crystal cell exhibit negative dielectric anisotropy,
4. The method according to claim 3 , further comprising: a first control electrode disposed on the first substrate of the second liquid crystal cell; and a second control electrode disposed on the second substrate of the second liquid crystal cell. The liquid crystal device described.
前記第2液晶セルに含まれる液晶分子は、正の誘電率異方性を示し、前記液晶装置は、面内電場を作り出すために、前記第2液晶セルの第1基板上に配置された第1及び第2制御電極を含むことを特徴とする請求項に記載の液晶装置。 The liquid crystal molecules included in the second liquid crystal cell exhibit a positive dielectric anisotropy, and the liquid crystal device is disposed on the first substrate of the second liquid crystal cell to generate an in-plane electric field. The liquid crystal device according to claim 3 , comprising first and second control electrodes. 請求項1からのいずれか1項に記載の液晶装置の作動を制御する方法であり、該方法は、
第2液晶セルが緩和OFF状態に留まるようにしながら、第1液晶セルを緩和OFF状態から切替ON状態へ制御し、
前記第1液晶セルが切替ON状態に留まるようにしながら、前記第2液晶セルを緩和OFF状態から切替ON状態へ制御し、かつ、
前記第1液晶セル及び前記第2液晶セルを、其々の切替ON状態から其々の緩和OFF状態へ緩和するように同時に制御する、各ステップを含むことを特徴とする方法。
A method for controlling the operation of the liquid crystal device according to any one of claims 1 to 5 , wherein the method comprises:
While allowing the second liquid crystal cell remains relaxed OFF state, the first liquid crystal cell controls from the relaxed OFF state to switch ON state,
While the first liquid crystal cell is to remain in the switched ON state, and controls the second liquid crystal cell from the relaxed OFF state to switch ON state, and,
A method comprising the steps of simultaneously controlling the first liquid crystal cell and the second liquid crystal cell so as to relax from each switching ON state to each relaxation OFF state.
前記第1液晶セルと前記第2液晶セルの其々は、前記第1液晶セル及び前記第2液晶セルの緩和中において、前記液晶装置のトータル複屈折率が、ほぼ一定のままであるように、其々の切替ON状態から其々の緩和OFF状態へ緩和するように制御されることを特徴とする請求項に記載の方法。 Each of the first liquid crystal cell and the second liquid crystal cell is such that the total birefringence of the liquid crystal device remains substantially constant during relaxation of the first liquid crystal cell and the second liquid crystal cell. The method according to claim 6 , wherein control is performed so as to relax from each switching ON state to each relaxation OFF state.
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