JPH03505013A - 一次電気光学効果を用いる液晶装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 一次電　　学効果を　いる液　−バイス−バイスの　理および　　　の 偏光面の回転がハイ・コントラスト−ハイ・ブライトネス効果を作るのに十分で ないならば、これは反射器を用いてセルに光を二度通させることによって克服さ れる。

この場合、１１．２５°の傾斜角θを有する材料の半波板でなければならない四 分の一波長板遅延装置を反射鏡と液晶との間に挿入すると最適の条件が回復され る。そのような傾斜の値、すなわち見掛の傾斜は、多くの５ＳＦＬＣセルに実際 共通している。この設計に伴う困難な問題は、四分の一波長板の半波である特性 が一定の波長λについてしか満たされない点である。もし適正に作られないなら ば、複合セルの設計は部品の色度を増加すると思われるので、セルばいずれの成 分よりも色度が強くなる。これに反して、軸方向を慎重に選択すると、波長依存 の補償が達成されるので、組合せはほぼ無色となり、すなわちフラットな波長透 過特性を有し、こうして白色光すら良く処理され・るようになる。

偏光面の不十分な回転を増加させる第２の方法は、結局１つの単体に接着された 数個の液晶セルを直列に使用することである。この場合もまた、これが正確に反 復的な方法で行われるならば、素子の波長依存は不殻な色度まで増加するが、光 軸を平行ではなく直交するように選べば、二重セルにおいて既に本質的に無色と する組合せを作ることができる。

以下に説明される（反射性、二重または多重セル）デバイスの実施に強誘電また は電気クリニック材料が使用されるならば、かいつまんで言えば、それはこれら のデバイスの光学設計を変更しない。それらの使用および性能は利用材料によっ て異なる。いずれも極めて迅速な（サブマイクロ秒）電気光学レスポンスを与え る。

５ＳＦＬＣセルは公表されたしきい値を有することを特徴とし、かつ２つの双安 定状態量をスイッチすることができるが、ＳＭＦＬＣセルはしきい値、印加電界 Ｅと共に直線的に増加する誘導傾斜角（第２図参照）、およびその結果の電気制 御式連続グレー・スケールを持たない。もちろん、デバイスのこれらの特性を増 加したり混ぜ合わせて、それぞれ強電体および電気クリニックのような異なる材 料で異なる成分セルを満たすことも可能である。

リアル・タイム光学処理、インコヒーレント−コヒーレント、および像のフーリ エ変換用の最も魅力的なデバイスの１つは、液晶に作用する光アドレス式光導電 体層またはピクセル・パターンを持つ空間光変調器である。

そのようなデバイスは高速および低電力で作動し、メモリを必要とせず、連続グ レー・スケールから大きく利益を受ける。さらに、この応用における液晶は反射 モードで作動することが望ましい。こうして、単一セル反射性ソフト・モードの デバイスが理想と思われる。傾斜スメクティックを用いる表面安定デバイスは同 じ方法で作動するが、グレー・スケールを持たない最大のコントラストを持つ。

反射性デバイスを配列する１つの可能性は、２つの交差した偏光器の闇に１つの λ／２ｔフルから成る透過性デバイスをとり、鏡の前方に全配列を置くことであ る。次に、我々はセルを通る光の単一通路に比較されるフントラストを得るが、 同時に我々は光度を失う。最大の光度変調についてのゼロ・フィールド・プリセ ット角ψ０は、簡単な透過性デバイスの２２．５°に比べて３０°となる。±１ ０°の傾斜角の振れでは、我々はそのとき最適波長で入る直線偏光の光度に関し て測定された１７％の反射と９４％の反射との間でスイッチすることができる。

より良い配列は、第３Ｂ図に示される通り、鏡に次ぐ偏光器をλ／４遅延装置に 代えることである。このデバイスでは、我々は光の偏光の状態を変える鏡の能力 を使用する。法線入射で鏡によって反射される直線−光は、同じ面内で依然とし て直線偏光されるが、円偏光はその利き手を変える。こうして、鏡の前方に直線 Ｃ光器が置かれると、鏡像を見ることができる。もしその代わりに円偏光器が鏡 の前方に置かれるならば、鏡は黒く見える。

強磁性液晶デバイスの完全変調を得るためには、こうして、直ＩｉＩ偏光から円 偏光になるように鏡に入る光をスイッチし得ることが必要である。これは、第３ Ａ図に示されるλ／４セルによって達成されるが、完全変調を彎るには光軸を４ ５°振れるようにしなければならない。これは、ＳＭＦＬＣではまだ達成されて いない５ＳＦＬＣとしてのみこれまでに入手し得た２２．５度の材料を必要とす ることを意味する。しかし、固定式λ／４遅延装置と共にλ／２セルを使用する と、第３８ＦＩ！Ｊのセットアツプに見られる通り、デバイスは例えばＣ１′ま たはへ〇材料で実現することができ、この場合傾斜（Ｃ９）または最大誘導傾斜 （Ａ８）は１１．２５度である。我々は偏光器、ＳＭＦＬＣセル、および遅延板 の配向をいろいろな方法で配列し得るが、比較すると第３Ｂ図に示される配列が 最適の波長特性を与えることが分かる。もしソフト・モードのセルの場合の低速 軸が偏光器の透過方向に関してＯｏと２２．５°との間で回転するようにされて いるならば、λ／４板の低速軸は偏光器に関して４５°の角度でなければならな い。こうして、活性セルおよび固定遅延板の遅延効果は、ある程度まで中和され なければならない。そのようなデバイスのスペクトル特性は第４図に示されてい る。波長の推移は、最大の反射でより良い無色度を有するが最小の反射では消光 がそれほど良好ではない二重電気クリニック・セル（下記参照）の推移に比べる ことができる。この特性はΔｎの分散に合わせることによってさらに最適化され る。

今日の傾向はバックライト表示装置に向っているが、主として反射で作動するス クリーンの必要性が必ず存在すると思われるのは、所ＭＮ力を最小にしたり周囲 照明を強くする必要があるからである。＾解像度またはビデオ応用の場合、多重 化された単一セルＣ１１反射性デバイス、または単一セルＡ”反射性デバイスは 、Ｈ膜トランジスタと組み合わされて、最も強力な解決法を与える。

超反射性反射鏡の後ろの適当な偏光器によって拡大される説明された配列は透過 の際に同時に作動することが指摘される。正当かつ簡単な選択は、反射モードで 輝度を最適にすることであり、これは透過モードで５０％の光損失を′ｉｔ＠シ なければならないが、バックライト・パワーによって必ず補償することができる 。

我々が見たように、単一液晶セルは反射モードでの偏光面の回転を適切に増幅す るのに十分である。透過モードでは、二重セルが必要になる。２つのセルを直列 にした二重パスのように、我々は偏光の回転の鏝を述べるとき、傾斜角θを値Ｓ θまで増幅することができる。各セルは４θの回転に貢献し、こうして１０゛の 誘導傾斜角は２つのセルを用いて偏光面を８０°だけ回転させ、また前述の通り 、我々が９０°の理想値を達成しようとするならば１１．２５”の誘導傾斜が必 要である。

傾斜角の可能な変更は最大傾斜角の２倍であるので、我々は偏光面を最大回転さ せるように最大傾斜角を８倍にしなければならないと見ている。さらに、効果を より大きくするためにそのような対を積み重ねることができる。旋光はデバイス の数に伴って直線状に成長する。

実際に光バルブ・デバイスを得るために、我々は２つのＳＭＦＬＣセルが２つの 交差偏光器の間に置かれるものと想定し、かつ我々はＤＩ御雷電圧値をυ１限す る１つでのゼロ透過を望み、また他の１つでの最大透過を望む。

次に好適な選択は、２つの同じλ／２セルを相互に重ねて置くことであり、その ような方法によって２つのセルの低速光軸が、第５図と＆ＦａＡ図に示される通 り、それぞれ偏光器および分析器の方向と一致して、相互に垂直であるときにゼ ロ透過状態が得られる。印加電圧を変えるとき、第１セルの光軸は偏光器の透過 方向に同じて測定された角ψまで半時針方向に振れ、かつ第２セルの光軸は角９ ０°−φまで時計方向に回転する。次に光軸間の角度は９０°−２ψとなり、こ うして偏光面は４倍の倍率を与える角度１８０°−４φだけ回転され、傾斜角は ＋１１．２５°振れる必要があり、こうして２つのセルのゼロ重なり（ｆｉｌｅ ｄ　）方位角はそれぞれ１１．２５°および７８．７５’　として選択されるべ きである。この傾斜角の蚤れは、本材料によって達成し得る範囲内にある。原則 としＣ１２つのセルの低速光軸が初度状態で並列であれば同じ動作が可能となる （第５Ｂ図参照）、我々がそれらを垂直に遺ぶ運出は、λ／２状態が１つの規定 波長λについてのみ満足されるからであるが、できるだけ大きな波長領域にわた って所定のモードでデバイスを作動させることが明らかに望ましい。セルの１つ の高速および低速方向を互換することによって、色度は増加せずに一部補償する ので、組合せは全く平らな波長特性を、特にスペクトルの赤−赤外線部分に向っ て示す。計算された透過スペクトルは２つの場合を比較する第６図に示されてい る。我々がそのような２対を相互に重ねるならば（この組合せはそのとき全変１ ｍ２ｉＩさについて各１つのセルで１１．２５°の傾斜角の半分しか必裳としな い）、波長特性は一様にもう少し平らになる。

以下に見られる通り、２つのソフト・モード・セルのこの組合せは、色スイッチ ング・デバイスに含まれるのにも適している。

ｔｌＪ’ｌｊＪ電圧を１１続的に変えると、グレー・スケール・ダイナミクスを 十分に利用するだけの高いコントラスト（偏光器およびセル品質によりセットさ れる）を有する優れたグレー・スケール・デバイスが得られる。、ａ々が払うべ き代償は、２個のセルおよび４個の電極の複雑さである。原則として、１個のス メクティックーＡ混合物で１個のセルを充填し、またその光アンチボードで他の セルを充填することによって、同じ符号の電圧が２個のセルにわたって使用され 、次に原則として２個の電極のみを持つ構造が可能である。この理想から実際の デバイスを作るために、スメクティックーＡ＊または−Ｃ６ｍ合体のシートは合 板状の構造物に積層化される。これによって光アンチボードの混合なしに閉バッ クが可能となる。この状況で、電気クリニック効果の基本的必須条件に関する基 礎的な疑問を予測することができる。おそらく、我々はスメクティック層構造物 でなくても、電子クリニック効果を期待できると思う。おそらく獣舎バックブレ ーキング・エレメント（ｂｒｅａｋｉｎ（ｌ　ｅｔｃｉｌｅｔ　）とＬ／Ｔ置き 換えることができる。

こうして我々は単一電子クリニック・セルと同じ速さの光成分を得ることができ るが、光の完全変調を与えたり、別法として偏光面を９０’だけ回転させる可能 性を持つ。我々は小さな傾斜角を利用するので、スメクティックＣ相への相転移 から遠く離れて、スメクティックＡ相のもう少し内側でセルの温度を選ぶことが でき、かつ小さいが速く、しかも温度に依存しない電気クリニック効果を利用す ることができる。多重電子クリニック・セルの付加特性は、アナログまたは論理 加算にも使用される。セルが偏光に敏感な偏光光学系を通る光路を制御するよう に偏光に敏感な偏光光構成部品と組み合わされる。

利用できる偏光に敏感な偏向光学デバイスには数種類ある。そのような構成部品 は、適当に配列された光軸、格子、特に＊屈折材料で作られたもの、ブルースタ ー窓、複屈折材料の内部全反射、１次元導体の反射特性などを有する複屈折板を 使用することができる。電気クリニック・セル組合せおよびこれ以外の構成部品 を１行に交互順に置くことによって、我々は偏向が生じる場所を制御することが できる。この方法により、我々は他の方法では困難な問題となる光ビームの横位 置をｔｉｌｌｌＪＬ、がっ走査することができる。また我々は高速でかつ光損失 が比較的少ない光交換台を作ることもできる。′これらの光交換台は、電気クリ ニック・セル対を厚さの違う！！！屈折板および第７図に示されるような斜光軸 と共に積み重ねることによって作られる。そのようなデバイスは光ビームを多数 の出線の内のどれにでも向かうことができ、あるいはその逆も成り立つ。もし液 晶セル対が直１７レイとして配列されているならば、多数のλ線は全く簡単で、 コンパクトな、速い組立てによって作られる。この種の交換台の光吸収は、材料 の不完全によってのみ生じ、作動原理自体によっては生じないが、こうして光損 失はごく小量に保たれる。

多数の偏差器、ビーム分割器、ビーム切換器、移相器、および偏光スイッチは、 ５ＳＦＬＣまたはＳＭＦＬＣ二重セルを用いて、プリズムならびに位相遅延器と 組み合わせ設計される。ビーム分割器のある例が第６図に示されている。第９図 には、前方に二重セルを持つ光交換台と、複屈折の変化およびそれによって屈折 ならびに全反射の変化を能動制御するただ１個のセルを持つデピエータまたは通 信スイッチの雌単な例が示されている。

二重セルを用いる偏光スイッチのある例がＭ２Ｏ図に示されている。ゼロ・フィ ールド状態がＷ１０Ａ図に示されている。現在の１つの符号はψからゼロまで回 転して入りｆ！直偏光を垂直に保たせるが、他の符号は偏光を９０”だけ回転す る。ゼロ・フィールド状態は円偏光を縮偏光は円となり、またその逆も成り立つ 。

光計算素子は第１１図によって一般に示されるＬＣ技術のいろいろな形で得られ る。異なるしきい優待性は、液晶によるだけではなく非直線素子とのその組合せ によっても選択することによっても選ぶことができる。異なる論理は振幅または 偏光論理のように選ぶことができるが、後者の偏光論理は上述のような２進また は３進状態を使用している。

既述の応用に加えて、ＳＭＦＬＣ効果は高速色スイツチ用として研究される。セ ルはほぼ一定の位相差８および光軸のフィールドに敏感な方向を持つ複屈折板の ように作動する。それを追加の複屈折板と組み合わせて、白と黒との間のスイッ チングに代わる各色間のスイッチングを得ることができる。１個のセルの光軸の 位置の可能な変化は目下±１０”程度であり、我々はここで電気クリニック効果 のある制限された角度範囲にかかわらず重要な色変化を得る可能性を検討してみ たい。より高い傾斜値が誘導される今後の材料では、色走査領域はしたがって珊 加する。だが既に利用できる材料では、１つの電気クリニック・セルの２つまた は３つの十分に異なる色の門のスイッチングを伴う色発生の極めて興味ある可能 性が存在する。２個のフィルタを直列に組み合わせると、生理的な色スペクトル の大部分をカバーする多数の異なる色の間のスイッチングを得ることができる。

固定式複屈折板を含みかつ透過中に作動するソフト・モードのセル組合せの２つ の例を我々は示す。色座標は透過スペクトルから計算される。セルの厚さがある 波長でλ／２の位相遅延を与えるように選ばれたのは、はぼこの厚さが最小印加 電圧で最大の光レスポンスおよび速度を与えるからである。

第１の組合せは滑動最小フィルタを意味する（第１２図参照）。我々はこの組合 せを、偏光器および５４６０人の光通路差の固定式ＷｊＢ折板すなわち４５°回 転された垂直λ板で開始することによって作る。（すべての角度は偏光器の透過 方向に闇して測定される）。次に我我は、路差１３６５人で偏光器に平行なλ／ ４板をとる。

このセルの光軸が電界によって一１０°から＋１０３まで駆動されるならば、第 １２Ｂ図に示される透過曲線が得られるが、この場合我々は最小透過の位置がど のように電界によって移動されるかを見ることができる。、ｊｌ小からはるかに 離れた波長での光が第１２８図に示される通りフィルタによってブロックされる ならば、我々は第１２Ｃ図に示されるＣＴＥ図に示されるトレースに沿って色を 作ることができる。緑がかった青からオレンジ色までの途中で、紫と赤が現われ る。パラメータは完全に最適化されないが、何が得られるかを示すために選択さ れる。セルを通る偏光の透過（目の感度により量られる）は、５％〜７％変化す る。

第２の例として我々は、セル間の偏光器をも有する直列に接続された２対の電気 クリニック・セルを含む組合せを選ぶ。セルの一方が青−黄のコントラストを制 御し、他方が緑−赤のコントラストを制御することが理想的である。２個の色ス ィッチを直列に置くことによって、１個のスイッチは胃と黄との問を絶えずスイ ッチして赤と緑で無色を透過し、もう１ｉ１のスイッチは緑と赤との問を絶えず スイッチして青と黄で無色を透過し、すべての色相が得られなければならない。

次に我々は、各セルがＣＩＥダイヤグラムでほぼ直線を作ることを望み、したが って滑動最小組合せは不適当である。その代わり我々は、「ピボット・フィルタ Ｊと称するものによって作業することができる。もし我々が薄い青、濃い黄およ び濃い青、薄い黄の透過の間を移動したいと思うならば、ピボット点、すなわち 緑のある波長で電気クリニック・セルの光軸の位置に無関係な透過が行われる点 、を有する透過曲線を捜すのが適当である。もしこの固定点での導関数の変化を 最小にするならば、我々は全く良好な感度を達成すると思われる。我々は青−黄 フィルタのユニトラル緑−赤特性を与えるスペクトルの赤部分に固定点を置くこ ともある。これを実現するために、我々は偏光器、λ−５３０ＯＡ　（緑）で偏 光器に対して４５°の軸を持つ光路差２．２５２の複屈折板、次にソフト・モー ドのセル対、そして最後にアナライザを、直列に置り（第１３Ａ図参照）。８ｗ ｌ気クリニック・セルの厚さは１．９３μｍで、またその対は第５図でセル対に ついて前に説明した方法と同じ方法で配列されかつｔｓ　ｍ　ａれなければなら ない。この組合せはいま青−黄フィルタとして作用しようとしている。緑−・赤 フィルタは同じ組合せであるが、λ−５７５０人（黄）であり、かつ各電気セル の厚さは２．１７μｍである。もちろん、ピボット・フィルタは共通な１個のア ナライザ／Ｉ光器を有することがある。両電気クリニック・セル対の光軸は、各 セルについて２２．５°の振れを有する独自ＩＪ　１１１式と思われる。透過ス ペクトルは１１３　（Ｂ、ＣおよびＤ）図に示されている。第１３０図はＣＩＥ ダイヤグラムにカバーされる面積を示す。それはカラーに！Ｍ線管のそれに比較 され、またＣＲＴの場合のように色は完全に飽和されていないが、ずべての異な る色相が得られる。全体の組合せの透過は５％〜３７％の間で変化する。フィル タ組合せは、可能な応用の要求により、なお一段と良好な特性を与えるようにざ らに最適化される。、ｖｆに、固定式複屈折板の分散は使用できる波長範囲を拡 大（るように合わされる。また、滑動最小フィルタもはるかに良好となるが、同 時に二重電気クリニック・セルと共により厚い遅相板を使用するならば一段と複 雑になる。次に我々は加えられる電界により波長軸に泊）て移動される最大およ び最小の透過を持つ「滑動最大フィルタ」を得る。この場合もまた、もちろん色 形成のこれらの一般的なアイデアも、より大きな傾斜角を利用できるキラル・ス メクティックＣ相に強１ｉｆｔ！液晶を含むデバイスにも使用される。我々は狭 帯ｍ＊屈折色フィルタの設計において多重セルを含めることが可能であり、かつ この方法でリオーオーマン（Ｌｙｏｔ−５ｈｇｉａｎ）フィルタまたは同調式ツ ルク（Ｓｏｌｅ）フィルタを得ることができることも指摘できる。

これらは、簡単で、コンパクトで、丈夫な設計であるとともに速度が魅力的なの で、各種科学測定器具に使用される。

色発生の場合にも、反射デバイスが大きな関心を持たれるのは、反射モードで能 動セル部品の数を減らす可能性があるからである。原則として、第１７図のピボ ット・フィルタ組合せのアナログはわずか２個の電気クリニック・セルで作られ る。我々は４個の電気クリニック・セルによるピボット・フィルタ組合せに比較 される色飽和を失うと思うが、もしフィルタが鏡と共に薄いパッケージに組み合 わされるならば、光の２つの通路は色飽和の損失を一部補償すると思われる。同 時に我々は輝度を失い、またそれはバックライト透過の場合よりも反射デバイス にとって一段と重要である。もし色選択性の部分偏光器が含まれるならば、構造 は有利となる。そのような偏光器は黄と青でのみ、または赤と緑でのみ吸収する 。

（また、透過性ピボット色フィルタはそのようなフィルタから利益を得ることが できる。しかし、このｌ１ｌＪ限により光学構成部品は印加された制御電圧によ り入射光の異なる色成分を反射し得る、高速カラー・ミラーとして作用する。第 ３Ｂ図の単一２パス・セルおよびＴＰＴアドレッシングを組み合わせると、それ は周囲の光でのみ作動する、色と形の連続した、高解像度カラー・ビデオ・スク リーンに使用される。もし双安定強誘電性液晶がそれに代わって使用されるなら ば、固定数の色を持つ対応するコンピュータ表示が作られる。

直交系キラル・スメクティック液晶は、高性能ポテンシャルを持つ電気光学材料 の現在研究されていないクラスである。それらは傾斜キラル・スメクテイックに とって重要な補足物であり、その物理的デバイスの特性および使用は最近５年間 にわたる大きな研究開発の目的であった。

スメクティックＡ８相の物ＪＩ＋および電気光学特性の研究は最も代表的な重要 性を有するが、これまでは実際に利用できる直交系スメクティックのクラスは、 その適用が重複のある区域と共にスメクティツク０８相の適用と少し違った区域 にあることを示したに過ぎない。Ｃ＊相における双安定電気光学効果の存在は、 このクラスの材料を一般にもっと有用にする。他方では、へ＊相における電気光 学効果はこれまでに液晶に発見されたものの内で最も高速である。応答時間は現 在、室温で５００　ｎｓまでの程度であり、温度を上げるとはるかに減少され、 また今優の重合体Ａ″材料さえ、我々は１００μｓ未満の値と予想する。変調ａ １１度および利用できる連続グレイ・シェードは、紫外線および赤外線領域でも それを使用する可能性と共に、効果の有用さに加わる。負側では、多くの透過が 要求されるならば、制限された変調深度またはコントラストである。これは、下 にある基本効果（電気クリニック効果）である誘導傾斜における制限された振幅 による。広帯域スメクティックＡＩ混合物の予想される今優の急速な開発は、こ の状況を変えると思われる。

１つの電気光学構成部品として、スメクテイツクＡ”およびＣ８デバイスの性能 は、電気光学、磁気光学および音響光学効果を用いる利用可能な材料の性能に比 べられなければならない。例えば、二重Ａ１セルは少なくとも約２１４Ｈ２まで 、ファラデー旋光器よりもはるかに簡単かつ多能なデバイスであることが明らか である。ＡＩおよびＣＩデバイスはいずれも、ポッケルス、カー、および音響光 学変調器と具合よく比較される。一般に、液晶の独自な特徴は、光軸の方向のみ を制御する印加電圧に無関係な複屈折Δｎを有することである。キラル・スメク ティック液晶では、２つのオプションがあり、すなわちＡ１相（その他の直交相 ）ではＥの直線関数である軸方向を有するが、スイッチング速度はＥに無関係で あり、またはＣ＊相（その他のキラル傾斜相）でははるかに大きな角度偏向がお もにＥに無関係であるが、スイッチング速度は本質的にＥに直線である。複屈折 の値（０，１〜０．３）は、ポッケルスおよび特にカー効果によって導かれるΔ ｎに比較される大きな値である。これは極めて薄い層の使′用を可能にするとと もに、低い電圧（＜１００Ｖ）のが加えられると同時に正規の偏光板または遅相 板のような、極めて小さい構造の構成部品を与える。さらに、入射光を受ける角 度はポッケルス・セルのそれよりもはるかに大きい。共に、これらの特性を持つ ＦＬＣ（強誘電性液晶）デバイス、特にＡ８相でソフト・モードを用いるデバイ スは、約１００ＫＨ２（Ｃ”）または約２−にＺ（Ａ”）までの安価でコンパク トなシャである音響光学変調器に比べると、ＦＬＣデバイスは、全体的にコンパ クトであるにもかかわらず、特にビーム偏向器としであるいはそれに似た応用で 、はるかに高いアパーチャを持つ利点がある。それらは音響光学効果器、例えば 相関、スペクＩ・ル分析などの像走査器、プリンタ、およびリアルタイム信号処 理装置、と同じ応用に極めて広く適しているように思われる。

液晶デバイスの事実上無−１限なアパーチャは、カメラ・シャッタのＳＭＦＬＣ 応用（高速写真ンの基礎でもあり、ＷＦＩｍ積分として露出を許すだけではなく 、時間のアパーチャ関数（方形波、のこぎり波など）の制御を与え、かつアパー チャ・フィールドのすべての部分は同時に露出される。例えば直交偏光状態間の 高速スイッチングを用いる立体表示の応用、ならびに自動溶接ガラスおよびレー ザならびに閃光めがねにおける応用は似ている。

利用できる大きな能動区域も、直線シャッタ・アレイの製造を簡単にするが、こ のアレイはおそらく、例えばレーザ・プリンタの回転ミラーに機械装置が用いら れる多くの光学設計にとって代わるものと思われる。直線アレイの一段と多能な ＩＩ御の可能性は、新しい設計概念を利用できるようにする。この場合もまた、 ２つのキラル・スメクティック・オプション、すなわち連続グレイ・スケールを 持つ直接部ｅｉ速Ａ１相デバイス、または固有のグレー・スケールを持たない複 合Ｃ１相デバイスが利用できる。

ソフト・モード・デバイスに記憶装置がないので、これらは２次元不連続アレイ を作るために電気的にまたは光学的に能動マトリックス・アドレスされなければ ならない。薄膜トランジスタおよびスメクテイツクＡ”セルを反射モードで使用 するそのようなアレイは、おそらく液晶を用いる光計算の性能において極限とな るであろうが、それは高速であるとともに連続グレイ・シェードの極めて重要な 深さであることによる（第１１図参照）。

同じことがシリコン・アドレス式空間光変調器のような連続光処理装置について も言える。

色発生のいくつかの例は既に上記に指摘されている。

電気クリニック・カラー・スイッチの１つの応用は白黒陰極線管と共に行われる が、この種のカラー・スイッチは高解像度を一段と容易に得られるようにするが 、立体ビジョン用の偏光変調器との統合をも可能にする。もう１つの例は、「順 次バックライトｊ法の強誘電体表示装置であり、この場合情報は速い時間順序で 一度に１つの色をスクリーンに書かれる、またスクリーンは着色フラッジの同期 順序によって照射される。そのような装訳では、適当な電気クリニック・フィル タを含有することは、所要のフラッジ・ランプが３個ではなく１個で澗むことを 意味する。最後に、我々の信じることが特に電気クリニック・カラー・フィルタ の興味ある応用であることを強調したい。色走査器および一般色センサにおける 色分離とは別に、それは電荷結合デバイス（ＣＯＤ）と共に、赤、緑、胃の３色 が電気走査される極めて簡単でコンパクトな、安いカラーテレビジョン・カメラ を可能にし、この場合、赤、緑、青の３色は電気的に走査される。

の　　　　ｔＰ 図面において、 第１図はガラス板上の誘導変調傾斜角θの射影θを示す電極化されたガラス板間 の液晶の概略図である。ニュートラル（電界Ｅ−０）の場合における分子配向（ および光軸）の射影も示されている。図示の場合には、液晶は傾斜された書架の 形をしている。

第２図はガラス板上のＸＳ分子の傾斜の射影を、２５℃での印加電圧の関数とし て示す。この例に用いられる液晶混合物はマーク（Ｈｅｒｃｋ　）による８８− １５８である。

第３図は反射性単−ＳＭＦＬＧセル・デバイスであり、（ａ）完全変調のために は光軸を４５°回転させる必要がある簡単な組立てであるが、（ｂ）複屈折λ／ ４板を含むので光軸のゼロから２２．５度までの回転で完全変調を与える。

第４図は液晶セルでλ／２の条件がそして遅相板でλ／４の条件が波長λ−５４ ６０人で満足される、第３Ｂ図によるデバイスの遷移特性の波長分散を示す。

第５図は交差した偏光器間の最適化された二重電気クリニック・セルの概略図で あり、その中のψは第１セルおよび偏光器の光軸間の角度を表わし、また同時に −ψは第２セルおよびアナライザの光軸間の角度を表わす。

ψは消光を与える０度と、完全透過につながる２２．５度との間で変化する。

第６図は代表的な光学特質（屈折率の複屈折および波長依存）の液晶物質（キラ ル・スメクティツクＣ１相におけるマークによるＺＬＩ−３７７４）を含む電気 クリニックセル対について、２つのセット・アップに関しかつ算出された透過お よび誘導された電気クリニック角ψなら−びに波長の関数としての算出された透 過を示す。セット・アップは、ケース（ａ）ではゼロ電界で相互に直角に２個の 電気クリニック・セルの光軸を持つ配列であり、ケース（ｂ）ではセルの光軸が 相互に平行に配列されている。示されている通り、セルの光軸の回転は反対方向 に起こるべきである。光の可視範囲にわたり、セットアツプ（ａ）はほぼ理想の 無色動作を生じるように思われる。

第７図は、おのおの厚い複屈折板と共に電気クリニック・セル組合せ（第５図の それに似ている）から成る１個以上の二重ユニット（ｂ）により組み立てられる 、光線マルチプレクサ（ａ）の概略図を示す。各複屈折板に分離することによる 光成分の相対強度は、電気クリニック・セルによりＩＩＩＩｌｌされる入射光の 偏光状態によって決定される。

第８図は分離および偏光ビームの相対強度を１１気制御し得る、単一複屈折プリ ズムの上に接着された二重ＳＭＦＬＣセルの例を示す。

第９図は組み合わされたＳＭＦＬＧセルおよび二重複屈折（第９Ａ、ＢＳＣ図） または普通（第９図）プリズムで作られた光交換台の例を示し、これによって複 屈折の変化が電気ｓｎｍされかつそれによって２個（または４個）の出成分の相 対強度（および全反射の状態）が電気ＩＩＪＩｌｌされる。

第１０図は二重ＳＭＦＬＣセルと遅相器を組み合わせる偏光スイッチの概略例を 示し、第１０Ａ図では１つの特定なセットアツプについて、偏光器、遅相器およ びＳＭＦＬＣセルのゼロ電界（ダラシｌ１ｌ）またはスイッチされた角ψまたは 一ψ）ＳＭＦＬＧセルの光軸が示されている。ａｌｌ　０Ｓ図および０図では、 （ゼロ電界の）円偏光状！！（反対方向の）を介して（ゼロ電界の）直線偏光状 態を経て直交される状態間のスイッチングが図示の通りスイッチングを与える配 列が見られる。

第１１図は、おのおのが薄膜トランジスタにより援助されかつ問にいろいろな従 来式光素子を持つ２個の部分被覆されたＳＭＦＬＣ反射デバイスから成る、光計 算素子の一般アウドラインである。

第１２図は色制御配列の１つの例、ここでは滑動最小波長フィルタの概略図を示 す。第１２Ａ図に見られる通り、偏光器、全波および１／４波板の後にＳＭＦＬ Ｃセル、アナライザ、そして最後に受動カラー・フィルタが続き、光軸の相対配 向は各成分を表わす。その結果生じる透過対波長は第１２Ｂ図に示され、これは ＳＭＦＬＣ光軸傾斜角（ψ−１０，５，０、−５または一１０度）による滑！ｌ ｌｉ！１ＩＩｋ小位置を示す。第１２Ｃ図には、対応する色変化がＣＩＥダイヤ グラムに示されている。

第１３図は色の連続変化を与える２１のピボット・フィルタの組合せから成る色 スイッチング・フィルタを示す（第１３Ａ図）。第１３Ｂ図および０図には、そ れぞれ波長５３００人および５７５０人でのピボット点を示す２１のピボット・ フィルタの透過スペクトルが見られる。第１３Ｄ図には、２個のピボット・フィ ルタが独自に変化された場合に得られる異なる色相に対応するＣＩＥダイヤグラ ムの「窓」が示されている。星印は、陰極線管に使用される青リン、緑リンおよ び赤リンを示す。

浄書（内容に変更なし） 印加電Ｗ　（Ｖ／、ｍ）　　　　　　ＦＩＧ、２電子反射デバイス ＦＩＧ、３Ａ ＦＩＧ、３Ｂ ＦＩＧ、１０Ａ ど　　　　　阜 攬 ビホ′ット・フィルタ 色スイッチング駅舎せ 平成３年　２月　１２日

Claims (19)

【特許請求の範囲】
1. １．板の面上の平均光軸射影の２つの異なる状態を有し、前記状態は板間に加え られた電界がそれぞれ正または負の符号を持つかどうかに依存する、ことを特徴 とする電極化されたガラス板間の液晶。
2. ２．液晶が単量体または重合体の状態のスメクティック液晶である、ことを特徴 とする請求項１記載によるデバイス。
3. ３．液晶が単量体または重合体の状態のネマティック液晶である、ことを特徴と する請求項１記載によるデバイス。
4. ４．光軸方向の差を可視作用こ変換する装置を持ち、装置は偏光器、遅相器、反 射器、液晶にドープされたダイまたはその組合せである、ことを特徴とする請求 項１ないし４記載によるデバイス。
5. ５．光学効果は二重バスで液晶セルを横切る光の偏光面の回転を追加させる遅相 器−反射器の組合せによって強められる、ことを特徴とする請求項１ないし４記 載によるデバイス。
6. ６．半波板に対応する液晶セル厚さを有し、材料は前記光軸方向差２２．５度を 与え、かつ前記運相器は１／４波板でその低速軸は電界方向の１つに対応する液 晶の低速軸に関して４５度回転される、ことを特徴とする請求項１ないし５記載 によるデバイス。
7. ７．半波板に対応する液晶セル厚さを有し、材料は前記光軸方向の差２２．５度 を与えかつ前記遅相器は無色作動をデバイスに果たさせながら、液晶の低速軸に 関して１３５度回軸されたその低速軸を持つ１／４波板である、ことを特徴とす る請求項１ないし５記載によるデバイス。
8. ８．液晶は反射光に光伝導体の入射光のコヒーレント状態の情報を作らせる隣接 光伝導体によって電気アドレスされる、ことを特徴とする請求項６および７のど れにでも記載によるデバイス。
9. ９．第２部分反射器は多重バス干渉によって組合せにより透過される光の色を選 択するのに用いられ、前記色は電界によって制御される、ことを特徴とする請求 項１ないし５によるデバイスのどんな組合せでも含むデバイス。
10. １０．透過に使用される直列に接続された１対のセルはそれらの光軸が１つの電 界状態で垂直な半波板であり、また材料は印加電界を逆にすると２２．５度の光 軸の回転を可能にし、２個のセルに加えられる電界の極性はそれらを同時に逆に すると前記光軸間の角度が９０度から４５度まで減少するように選択され、前記 組合せは直交軸の１つに平行などのような入偏光でも反対電圧の２つの状態の間 で９０度の量だけ回転させ、かつ１つの能動電圧状態とゼロ電界状態との間で４ ５度の量だけ回転させる、ことを特徴とする請求項１ないし４のどれでも１つの 項記載による直列に接続された１対のセル。
11. １１．各セルに加えられる電界を逆にすると２２．５／ｎ度の光軸回転を与える 材料を有することを特徴とする請求項１０記載による直列に接続されたセル対の 倍数ｎ。
12. １２．１／４波板遅相器と組み合わされ、首記遅相器は偏光器軸および液晶光軸 の方向に平行な光軸を有し、前記組合せは印加電圧の２つの反対符号で直線偏光 の直交状態を与えかつゼロ電圧で円偏光を与える、ことを特徴とする請求項１０ 記載によるデバイス。
13. １３．１／４波板遅相器と組み合わされ、前記遅相器は偏光器軸および液晶光軸 の方向に４５度のその光軸を有し、前記組合せは制御電圧の１つの符号で右手の 円偏光を与え、反対符号の左手ではゼロ印加電圧の直線偏光を与え、かつ制御電 圧の振幅の対応する利き手の長円偏光は２２．５度未満の軸回転を与える、こと を特徴とする請求項１０記載によるデバイス。
14. １４．おのおのはその偏光状態により各セル対から出る光ビームを空間移動させ る複屈折板を伴う、ことを特徴とする請求項１０または１１記載による複数のデ バイス。
15. １５．グラン・トムソン・プリズムまたは同等のプリズムと組み合わされ、前記 組合せは異なる偏光状態を与えるとともに二重セルの対応する部分に加えられる 制御電圧の符号に対応する光の方向制分割を与える、ことを特徴とする請求項１ ０記載によるデバイス。
16. １６．１個以上の複屈折プリズムと組み合わされ、その組合せは電気制御式ビー ム分割器として作動する、ことを特徴とする請求項１記載による１つの簡単なセ ル・デバイスまたは二重セル。
17. １７．ガラス板が二重プリズムの一部であり、前記組合せは液晶軸の方向を制御 しそれによって内部ガラス面の１つの反射を制御することによって、ビーム分割 器またはビーム・スイッチとして作動する、ことを特徴とする請求項１ないし４ 記載によるデバイス。
18. １８．偏光器および遅相器と組み合わされる複数の単一セルならびに二重セルで あって、セルの光軸に誘導された傾斜はその組合せを電気制御および回転式色フ ィルタにする、ことを特徴とする複数の単一セルならびに二重セル。
19. １９．テレビジョン・カメラで白黒走査される検出器と組み合わせて走査式色分 離フィルタを与える、ことを特徴とする請求項１８記載による複数の単一セルお よび二重セルの使用。