JPH0688969A - ツイスト垂直液晶を有する光バルブ - Google Patents
ツイスト垂直液晶を有する光バルブInfo
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明は、光応答時間が改善された液晶光バ
ルブを提供することを目的とする。 【構成】 １対の透明導電電極42，70と、液晶層52と、
誘電体ミラ−層48と、光感知層44とを有する層構造を備
え、液晶層52は、第１および第２の整列層50，68と、こ
れら整列層の間の閉じ込められた空間に充填された整列
層に垂直な軸を中心に軸的にツイストされた垂直整列液
晶混合物を含み、整列層50，68はそれぞれ層上に相互に
角度をなす整列方向に延在する第１の整列溝および第２
の整列溝を有しており、液晶層と、ミラ−層と、光感知
層とは全て透明な導電電極の間に挟まれていることを特
徴とし、第１の整列溝と第２の整列溝との角度は４５〜
９０度の範囲にすることによって光信号の立上り時間を
減少させることができる。
ルブを提供することを目的とする。 【構成】 １対の透明導電電極42，70と、液晶層52と、
誘電体ミラ−層48と、光感知層44とを有する層構造を備
え、液晶層52は、第１および第２の整列層50，68と、こ
れら整列層の間の閉じ込められた空間に充填された整列
層に垂直な軸を中心に軸的にツイストされた垂直整列液
晶混合物を含み、整列層50，68はそれぞれ層上に相互に
角度をなす整列方向に延在する第１の整列溝および第２
の整列溝を有しており、液晶層と、ミラ−層と、光感知
層とは全て透明な導電電極の間に挟まれていることを特
徴とし、第１の整列溝と第２の整列溝との角度は４５〜
９０度の範囲にすることによって光信号の立上り時間を
減少させることができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は液晶光バルブ、特にこの
ようなシステムの光立上り時間の改良に関する。
ようなシステムの光立上り時間の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】液晶光バルブ（ＬＣＬＶ）は１対の整列
層とその間の液晶層と、誘電体ミラ−層と、光遮断層
と、光感知層との全体が２つの透明の電極に挟まれてい
る薄膜多重層構造である。典型的な反射性ＬＣＬＶ投影
システムでは高強度の偏光投影ビ−ムが液晶層を通って
誘電体ミラ−へ導かれる。陰極線管により生成されるよ
うな低強度光の入力画像は光感知層に供給され、従って
光感知層の異なった領域で受信される入力光の強度に応
じて液晶層を選択的に付勢するように電極を横切って電
界を光感知層から液晶層にスイッチする。常に高パワ−
ではないが高パワ−であることが多い光源から線形偏光
したキセノンランプのような投影光は液晶層を通過し、
誘電体ミラ−から反射される。光はシステムへ伝送され
システムから送信される偏光変調である。光はミラ−か
ら反射され光応答層の光の情報入射に応じて液晶により
偏光変調される。それ故陰極線管からの高解像度の入力
画像のような光の複雑な空間分布が光感知層に焦点を結
ばれるならば、液晶層光バルブは低強度の入力画像をレ
プリカ画像に変換し、このレプリカ画像は観察スクリ−
ンに高鮮明度の画像を生成するための大きさで投影する
ために反射されることができる。このタイプの投影シス
テムはKodaその他の米国特許第4,650,286 号明細書（Li
quid Crystal Light Valve color Projector）と、Bleh
a,Jr. による米国特許第4,343,535 号明細書（Liquid C
rystal Light Valve）と、Jacobsonその他による米国特
許第4,127,322 号明細書（High Brightness Full Color
Image Light Valve Projection System）と、Hongその
他による米国特許第4,191,456 号明細書（Optical Bloc
k For High Brightness Full Color Video Projection
System）等を含むいくつかの米国特許明細書に記載され
ている。
層とその間の液晶層と、誘電体ミラ−層と、光遮断層
と、光感知層との全体が２つの透明の電極に挟まれてい
る薄膜多重層構造である。典型的な反射性ＬＣＬＶ投影
システムでは高強度の偏光投影ビ−ムが液晶層を通って
誘電体ミラ−へ導かれる。陰極線管により生成されるよ
うな低強度光の入力画像は光感知層に供給され、従って
光感知層の異なった領域で受信される入力光の強度に応
じて液晶層を選択的に付勢するように電極を横切って電
界を光感知層から液晶層にスイッチする。常に高パワ−
ではないが高パワ−であることが多い光源から線形偏光
したキセノンランプのような投影光は液晶層を通過し、
誘電体ミラ−から反射される。光はシステムへ伝送され
システムから送信される偏光変調である。光はミラ−か
ら反射され光応答層の光の情報入射に応じて液晶により
偏光変調される。それ故陰極線管からの高解像度の入力
画像のような光の複雑な空間分布が光感知層に焦点を結
ばれるならば、液晶層光バルブは低強度の入力画像をレ
プリカ画像に変換し、このレプリカ画像は観察スクリ−
ンに高鮮明度の画像を生成するための大きさで投影する
ために反射されることができる。このタイプの投影シス
テムはKodaその他の米国特許第4,650,286 号明細書（Li
quid Crystal Light Valve color Projector）と、Bleh
a,Jr. による米国特許第4,343,535 号明細書（Liquid C
rystal Light Valve）と、Jacobsonその他による米国特
許第4,127,322 号明細書（High Brightness Full Color
Image Light Valve Projection System）と、Hongその
他による米国特許第4,191,456 号明細書（Optical Bloc
k For High Brightness Full Color Video Projection
System）等を含むいくつかの米国特許明細書に記載され
ている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】入力光の高速変化に応
答するためのこのような投影システムの能力は液晶材料
の光応答速度に大きく依存している。
答するためのこのような投影システムの能力は液晶材料
の光応答速度に大きく依存している。
【０００４】従って本発明の目的は改良した光応答時間
を有する液晶光バルブを提供することである。
を有する液晶光バルブを提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】好ましい実施例に従って
本発明の原理を実施するとき液晶装置は整列溝を有する
第１、第２の整列層を備えた液晶セルを含む。溝は一方
の層で一つの方向で延在し、他方の層で異なった方向で
延在する。整列層はこれらの間の閉込められた空間を規
定し、垂直整列液晶混合物はこの閉込められた空間に配
置されている。一方の整列層の整列溝は他方の層の整列
溝に関して約45°と90°の間の角度に方向付けられ、液
晶セルの組立て後に全てのセルは最適な光オバ−シュ−
トまたは最適の光立上り時間が観察されるまで投影シス
テムの出力偏光器に関して回転される。
本発明の原理を実施するとき液晶装置は整列溝を有する
第１、第２の整列層を備えた液晶セルを含む。溝は一方
の層で一つの方向で延在し、他方の層で異なった方向で
延在する。整列層はこれらの間の閉込められた空間を規
定し、垂直整列液晶混合物はこの閉込められた空間に配
置されている。一方の整列層の整列溝は他方の層の整列
溝に関して約45°と90°の間の角度に方向付けられ、液
晶セルの組立て後に全てのセルは最適な光オバ−シュ−
トまたは最適の光立上り時間が観察されるまで投影シス
テムの出力偏光器に関して回転される。
【０００６】
【実施例】図１を参照するとBleha, Jr.による米国特許
第4,343,535 号明細書とKodaその他による米国特許4,65
0,286 号明細書に示されているタイプの液晶光バルブ投
影システムが示されている。この投影システムはマクネ
イルプリズムの埋設形態として示されているような偏光
ビ−ムスプリッタ18に光ビ−ム14を導く照準レンズ12を
通って伝送される偏光されない光を放射する高輝度ア−
クランプ10のような高パワ−光源を備えている。マクネ
イルプリズムはマクネイル（MacNeille ）による米国特
許第2,403,731 号明細書に記載されているように選択的
偏光を達成する。図１で概略的に示されている埋設プリ
ズム18は複数の薄い誘電体層で被覆した並列の平坦で透
明なプリズムプレ−ト16を具備し、これはプリズム流体
20中に懸垂され、全体を22で示されている流体の密閉ハ
ウジング内に収容され、透明の正面窓24と透明の出口窓
26を有する。
第4,343,535 号明細書とKodaその他による米国特許4,65
0,286 号明細書に示されているタイプの液晶光バルブ投
影システムが示されている。この投影システムはマクネ
イルプリズムの埋設形態として示されているような偏光
ビ−ムスプリッタ18に光ビ−ム14を導く照準レンズ12を
通って伝送される偏光されない光を放射する高輝度ア−
クランプ10のような高パワ−光源を備えている。マクネ
イルプリズムはマクネイル（MacNeille ）による米国特
許第2,403,731 号明細書に記載されているように選択的
偏光を達成する。図１で概略的に示されている埋設プリ
ズム18は複数の薄い誘電体層で被覆した並列の平坦で透
明なプリズムプレ−ト16を具備し、これはプリズム流体
20中に懸垂され、全体を22で示されている流体の密閉ハ
ウジング内に収容され、透明の正面窓24と透明の出口窓
26を有する。
【０００７】偏光ビ−ムスプリッタ18は入力窓28を含
み、この入力窓28を通ってア−クランプ源10からランダ
ムに偏光された光を受信する。一般にビ−ムスプリッタ
は例えば“Ｐ”偏光状態のような１つの偏光状態の光を
伝送し、“Ｓ”偏向状態のような別の偏光状態の光を反
射する。
み、この入力窓28を通ってア−クランプ源10からランダ
ムに偏光された光を受信する。一般にビ−ムスプリッタ
は例えば“Ｐ”偏光状態のような１つの偏光状態の光を
伝送し、“Ｓ”偏向状態のような別の偏光状態の光を反
射する。
【０００８】Ｓ偏光状態の反射光は反射ビ−ム32として
画像生成源により変調される液晶光バルブ34に送られ、
画像生成源は光ファイバフェイスプレ−ト36のような出
力フェイスプレ−トを有する陰極線管（図示せず）であ
ってもよい。陰極線管36のスクリ−ンが蛍光放射を有せ
ず、そのため暗いときには、光バルブ34の対応する領域
はオフまたは暗い状態であり、光は光バルブ34の暗い部
分から偏光状態が変化しない偏光ビ−ムスプリッタに再
起反射される。光の偏光は本来のＳ状態から変化されな
いのでこの光は再びビ−ムスプリッタから反射され光源
10へ帰還される。Ｓ偏向状態のこの光は光バルブ34から
投影レンズへビ−ムスプリッタにより伝送されず、従っ
て投影レンズ38によりイメ−ジされる対応する領域は暗
い状態である。陰極線管出力プレ−ト36のスクリ−ンの
明るい領域はオン状態でありまた明るい。光バルブ34の
このような明るい領域から反射された部分的または全て
の光はＳ偏光状態からＰ偏光状態に液晶光バルブにより
回転され、陰極線管からの光強度にほぼ比例する強度を
得る。Ｐ偏光状態の再起反射光は偏光ビ−ムスプリッタ
18を通って液晶光バルブから送信され、投影スクリ−ン
（図示せず）に高輝度の画像を形成するためビ−ムスプ
リッタ出口窓26および投影レンズ38を通過する。
画像生成源により変調される液晶光バルブ34に送られ、
画像生成源は光ファイバフェイスプレ−ト36のような出
力フェイスプレ−トを有する陰極線管（図示せず）であ
ってもよい。陰極線管36のスクリ−ンが蛍光放射を有せ
ず、そのため暗いときには、光バルブ34の対応する領域
はオフまたは暗い状態であり、光は光バルブ34の暗い部
分から偏光状態が変化しない偏光ビ−ムスプリッタに再
起反射される。光の偏光は本来のＳ状態から変化されな
いのでこの光は再びビ−ムスプリッタから反射され光源
10へ帰還される。Ｓ偏向状態のこの光は光バルブ34から
投影レンズへビ−ムスプリッタにより伝送されず、従っ
て投影レンズ38によりイメ−ジされる対応する領域は暗
い状態である。陰極線管出力プレ−ト36のスクリ−ンの
明るい領域はオン状態でありまた明るい。光バルブ34の
このような明るい領域から反射された部分的または全て
の光はＳ偏光状態からＰ偏光状態に液晶光バルブにより
回転され、陰極線管からの光強度にほぼ比例する強度を
得る。Ｐ偏光状態の再起反射光は偏光ビ−ムスプリッタ
18を通って液晶光バルブから送信され、投影スクリ−ン
（図示せず）に高輝度の画像を形成するためビ−ムスプ
リッタ出口窓26および投影レンズ38を通過する。
【０００９】図１の断面の概略図で示されている簡単な
液晶光バルブ34は種々の抵抗と厚さの誘電材料の積層体
からなる多重層構造を有する。右から左へ説明すると、
図１で示されている典型的な液晶光バルブの断面図は、
陰極線管の光ファイバフェイスプレ−トである入力構造
36と、例えば酸化インジウム錫等の透明な導電性主電極
42と、液晶光バルブの励起領域の横方向の泳動を阻止す
るためのダイオ−ドパタ−ンのアモルファスシリコン層
または単結晶シリコンから形成される光感知層44を含
む。光吸収層46（典型的にテルル化カドミウム）は光感
知層のダイオ−ドアレイに近接して位置され、光吸収層
46それ自体は１実施例では２酸化シリコンと２酸化チタ
ンの交互の層で形成されている誘電体ミラ−48に近接し
て位置される。連続する次の層は（例えば２酸化シリコ
ン）の第１の液晶整列層50と、垂直のスペ−サパッド6
4,66 の間に限定されているネマティック液晶材料52
と、第２の液晶整列層68（例えば２酸化シリコン）と、
透明な導電性の対向電極70と、出力石英窓72とを具備し
ている。テルル化カドミウムと２酸化シリコンの結合層
（図示せず）はこれらの層の適切な付着のため層44,46
との間および層46,48 との間に設けられている。
液晶光バルブ34は種々の抵抗と厚さの誘電材料の積層体
からなる多重層構造を有する。右から左へ説明すると、
図１で示されている典型的な液晶光バルブの断面図は、
陰極線管の光ファイバフェイスプレ−トである入力構造
36と、例えば酸化インジウム錫等の透明な導電性主電極
42と、液晶光バルブの励起領域の横方向の泳動を阻止す
るためのダイオ−ドパタ−ンのアモルファスシリコン層
または単結晶シリコンから形成される光感知層44を含
む。光吸収層46（典型的にテルル化カドミウム）は光感
知層のダイオ−ドアレイに近接して位置され、光吸収層
46それ自体は１実施例では２酸化シリコンと２酸化チタ
ンの交互の層で形成されている誘電体ミラ−48に近接し
て位置される。連続する次の層は（例えば２酸化シリコ
ン）の第１の液晶整列層50と、垂直のスペ−サパッド6
4,66 の間に限定されているネマティック液晶材料52
と、第２の液晶整列層68（例えば２酸化シリコン）と、
透明な導電性の対向電極70と、出力石英窓72とを具備し
ている。テルル化カドミウムと２酸化シリコンの結合層
（図示せず）はこれらの層の適切な付着のため層44,46
との間および層46,48 との間に設けられている。
【００１０】光バルブには主電極42と対向電極70に接続
している電源76から可聴周波数電圧信号が与えられてお
り、この電極は多重層構造を横切って交流電流を設定す
る。この電圧は典型的に液晶層のしきい値である電圧に
調整される。光学的にアドレスされた光バルブには陰極
線管（図示せず）を経て光ファイバフェイスプレ−ト10
からの書込み光の形態で比較的低強度の可変光入力が与
えられる。書込み光は透明な導電性の主電極42を通って
光感知性層44に供給され、この光感知性層は異なった領
域で受信した光の強度の空間的パタ−ンに応じてインピ
−ダンスの減少の空間的パタ−ンを生成する。層の交流
インピ−ダンスのこの減少は液晶層を横切って低下する
ＡＣ電圧の増加を生じさせる。光感知性層からの電圧の
供給で可聴周波数の誘起電圧は増大し、しきい値より大
きい電圧が液晶に供給され、これは分子の方向を変化す
る。
している電源76から可聴周波数電圧信号が与えられてお
り、この電極は多重層構造を横切って交流電流を設定す
る。この電圧は典型的に液晶層のしきい値である電圧に
調整される。光学的にアドレスされた光バルブには陰極
線管（図示せず）を経て光ファイバフェイスプレ−ト10
からの書込み光の形態で比較的低強度の可変光入力が与
えられる。書込み光は透明な導電性の主電極42を通って
光感知性層44に供給され、この光感知性層は異なった領
域で受信した光の強度の空間的パタ−ンに応じてインピ
−ダンスの減少の空間的パタ−ンを生成する。層の交流
インピ−ダンスのこの減少は液晶層を横切って低下する
ＡＣ電圧の増加を生じさせる。光感知性層からの電圧の
供給で可聴周波数の誘起電圧は増大し、しきい値より大
きい電圧が液晶に供給され、これは分子の方向を変化す
る。
【００１１】この書込み光の導入した方向は液晶層を通
過する偏光プリズム18からの読取り光の偏光状態の変化
が光感知性層により生成される電圧の空間的パタ−ンに
より異なった領域で変化されるようにする。高強度の読
取り光は液晶層の異なった領域又は画素の偏光状態によ
り決定される偏光パタ−ンを有する出力光画像を生成す
るように液晶セルを通って誘電体ミラ−48から反射され
るようにするため石英窓70と液晶層を通って供給され
る。従って書込み光パタ−ンの高強度の光画像がディス
プレイ用に生成される。
過する偏光プリズム18からの読取り光の偏光状態の変化
が光感知性層により生成される電圧の空間的パタ−ンに
より異なった領域で変化されるようにする。高強度の読
取り光は液晶層の異なった領域又は画素の偏光状態によ
り決定される偏光パタ−ンを有する出力光画像を生成す
るように液晶セルを通って誘電体ミラ−48から反射され
るようにするため石英窓70と液晶層を通って供給され
る。従って書込み光パタ−ンの高強度の光画像がディス
プレイ用に生成される。
【００１２】典型的に液晶混合物の分子は整列層50,68
の使用により整列される。整列溝は例えば鋭角イオンビ
−ムエッチング又は２酸化シリコンのような整列層材料
の蒸気付着により整列層中に形成される。このような整
列溝は本発明のように液晶分子が垂直整列モ−ド（傾斜
した垂直整列モ−ド）あるいは前述の米国特許第4,343,
535 号明細書のような分子の長軸が電極面にほぼ平行で
ある傾斜した平行の整列モ−ドのいずれの場合にも液晶
用に使用される。鋭角イオンビ−ムエッチング又は不活
性の絶縁材料のグレ−ズ角付着による整列溝の形成用の
技術を記載した前記米国特許明細書では分子の長軸は電
極面から約５°傾斜されている。
の使用により整列される。整列溝は例えば鋭角イオンビ
−ムエッチング又は２酸化シリコンのような整列層材料
の蒸気付着により整列層中に形成される。このような整
列溝は本発明のように液晶分子が垂直整列モ−ド（傾斜
した垂直整列モ−ド）あるいは前述の米国特許第4,343,
535 号明細書のような分子の長軸が電極面にほぼ平行で
ある傾斜した平行の整列モ−ドのいずれの場合にも液晶
用に使用される。鋭角イオンビ−ムエッチング又は不活
性の絶縁材料のグレ−ズ角付着による整列溝の形成用の
技術を記載した前記米国特許明細書では分子の長軸は電
極面から約５°傾斜されている。
【００１３】本発明はこのBleha 氏の米国特許明細書の
平行整列液晶と異なり、改良される応答時間が達成され
た液晶分子の傾斜した垂直整列に関係する。
平行整列液晶と異なり、改良される応答時間が達成され
た液晶分子の傾斜した垂直整列に関係する。
【００１４】本発明の原理はヒュ−ズ研究所による文献
（Lackner, Margerum, Miller, Smith, Jr. 、SID 90ダ
イジェストの98〜101 頁の“Photostable Tilted-Perpe
ndicular Alignment of Liquid Crystals for Light Va
lves”）に記載されているタイプの液晶光バルブおよび
材料が使用されている。この文献は２酸化シリコン整列
層の付着に含まれる工程を記載し、この工程は本発明に
おいても行われることができる。メルク社により製造さ
れた液晶材料ＺＬＩ2857は本発明の実施例で使用されて
いる。
（Lackner, Margerum, Miller, Smith, Jr. 、SID 90ダ
イジェストの98〜101 頁の“Photostable Tilted-Perpe
ndicular Alignment of Liquid Crystals for Light Va
lves”）に記載されているタイプの液晶光バルブおよび
材料が使用されている。この文献は２酸化シリコン整列
層の付着に含まれる工程を記載し、この工程は本発明に
おいても行われることができる。メルク社により製造さ
れた液晶材料ＺＬＩ2857は本発明の実施例で使用されて
いる。
【００１５】例えば、Lackner その他による文献に記載
されているように工程は酸化シリコンの中間角度の付着
を含み、典型的には30°のグレ−ズ角であり、約50乃至
500（約125 が好ましい）オングストロ−ムの厚さの被
覆を有し、より小さい典型的には５°のグレ−ズ角の２
酸化シリコンの鋭角付着が続き、第１の被覆に直交して
位置される５乃至50（約25が好ましい）被覆を有する。
このことは第２の（薄くて狭い）溝に直交する第１の
（厚くて深い）整列溝の格子を生む。この文献は液体状
態または気体状態のアルコ−ルの存在で整列層を加熱す
ることにより長い連鎖の脂肪性アルコ−ルの後続する反
応を記載している。Lackner その他による文献に示され
た装置では整列溝は整列層の面に対する垂直面から数度
（液晶分子の軸に垂直な軸について典型的に１乃至４°
の傾斜）ずれた液晶分子の予め傾斜された小さい均一な
方向のオフ状態を達成する。Lackner その他の装置では
整列層の溝は他の整列層の溝（他の層の第１の溝に平行
する１つの層の第１の溝）に平行に配置され、光応答時
間に影響する整列溝の方向を制御する考慮はこの文献で
は与えられていない。
されているように工程は酸化シリコンの中間角度の付着
を含み、典型的には30°のグレ−ズ角であり、約50乃至
500（約125 が好ましい）オングストロ−ムの厚さの被
覆を有し、より小さい典型的には５°のグレ−ズ角の２
酸化シリコンの鋭角付着が続き、第１の被覆に直交して
位置される５乃至50（約25が好ましい）被覆を有する。
このことは第２の（薄くて狭い）溝に直交する第１の
（厚くて深い）整列溝の格子を生む。この文献は液体状
態または気体状態のアルコ−ルの存在で整列層を加熱す
ることにより長い連鎖の脂肪性アルコ−ルの後続する反
応を記載している。Lackner その他による文献に示され
た装置では整列溝は整列層の面に対する垂直面から数度
（液晶分子の軸に垂直な軸について典型的に１乃至４°
の傾斜）ずれた液晶分子の予め傾斜された小さい均一な
方向のオフ状態を達成する。Lackner その他の装置では
整列層の溝は他の整列層の溝（他の層の第１の溝に平行
する１つの層の第１の溝）に平行に配置され、光応答時
間に影響する整列溝の方向を制御する考慮はこの文献で
は与えられていない。
【００１６】本発明者は改良された光応答時間が整列層
50のような１つの整列層の整列溝を約45°と90°の間で
他の層64の整列溝に関して角度的に方向付けることで達
成されることができることを発見した。このような整列
溝の相対的な回転を有するセルではセルの光応答時間自
体は出力偏光器18に関して全てのセルの角度方向に対す
る大きさで応答する。
50のような１つの整列層の整列溝を約45°と90°の間で
他の層64の整列溝に関して角度的に方向付けることで達
成されることができることを発見した。このような整列
溝の相対的な回転を有するセルではセルの光応答時間自
体は出力偏光器18に関して全てのセルの角度方向に対す
る大きさで応答する。
【００１７】従って改良された光応答時間を達成するた
めに層50のような１方の層の整列溝は他方の層64の整列
溝に関してある角度で位置されている。実際、前述した
ように整列溝は各整列層上に格子を形成し、格子の第１
の溝は125 オングストロ−ム程度の厚さの厚い２酸化シ
リコン層で形成され、30°のような高いグレ−ズ角で付
着される。これらの第１の整列溝は約５乃至50オ−ムス
トロングの薄い２酸化シリコンの（同一の整列層の）第
２の整列溝に垂直であり、例えば５°のような小さいグ
レ−ズ角で形成される。従って各整列層の整列溝パタ−
ンは互いに直交する第１、第２の溝で形成した格子を有
する。本発明による最終的に組立てられたセルでは一方
の整列層の第１の溝は反対の整列層の第１の整列溝に関
して約50°の角度であることが好ましい。さらに組立て
られたセルの一方の層の第２の整列溝は第２の層の第２
の整列溝に関して同じ50°の角度で配置される。
めに層50のような１方の層の整列溝は他方の層64の整列
溝に関してある角度で位置されている。実際、前述した
ように整列溝は各整列層上に格子を形成し、格子の第１
の溝は125 オングストロ−ム程度の厚さの厚い２酸化シ
リコン層で形成され、30°のような高いグレ−ズ角で付
着される。これらの第１の整列溝は約５乃至50オ−ムス
トロングの薄い２酸化シリコンの（同一の整列層の）第
２の整列溝に垂直であり、例えば５°のような小さいグ
レ−ズ角で形成される。従って各整列層の整列溝パタ−
ンは互いに直交する第１、第２の溝で形成した格子を有
する。本発明による最終的に組立てられたセルでは一方
の整列層の第１の溝は反対の整列層の第１の整列溝に関
して約50°の角度であることが好ましい。さらに組立て
られたセルの一方の層の第２の整列溝は第２の層の第２
の整列溝に関して同じ50°の角度で配置される。
【００１８】このような装置は組立てられたセルに対し
て図２で簡単に示されている。この図面は第１の整列溝
90と第２の整列溝92を含む第１の整列層68の整列溝の格
子パタ−ンを示している。第２の整列層50も層68の第１
の整列溝90の方向に関して50°の角度で延在する第１の
整列溝96を含むものとして図２で示されている。第２の
整列層50の第２の整列溝98は第１の整列溝96と直交し、
整列層68の第２の整列溝92に関して50°の角度で延在す
る。
て図２で簡単に示されている。この図面は第１の整列溝
90と第２の整列溝92を含む第１の整列層68の整列溝の格
子パタ−ンを示している。第２の整列層50も層68の第１
の整列溝90の方向に関して50°の角度で延在する第１の
整列溝96を含むものとして図２で示されている。第２の
整列層50の第２の整列溝98は第１の整列溝96と直交し、
整列層68の第２の整列溝92に関して50°の角度で延在す
る。
【００１９】第１の整列層68と接触する液晶混合物の細
長い分子は整列溝の方向により決定される（ほぼ縦方向
の軸についての）方向を有するものと考えられている。
同様に他方の整列層50と隣接する液晶混合物の分子はこ
の整列層の整列溝の方向に依存する（ほぼ縦方向の軸に
ついての）方向を有する。これらの２つの整列方向は互
いに関して角度を成すので液晶分子は一方の整列層68か
ら他方の整列層50に軸的ツイストを示す。さらに前述し
たように分子の全ては事実上整列層の表面に垂直であ
り、即ちこのような表面に対する垂直面から約１°乃至
４°傾斜されている。しかし一方の整列層から他方の整
列層へ延在する方向の液晶分子の軸的ツイストが光応答
時間を減少するように偏光器に関して組立てられたセル
の回転的調節を可能にする本発明の結果を達成するもの
と考えられる。
長い分子は整列溝の方向により決定される（ほぼ縦方向
の軸についての）方向を有するものと考えられている。
同様に他方の整列層50と隣接する液晶混合物の分子はこ
の整列層の整列溝の方向に依存する（ほぼ縦方向の軸に
ついての）方向を有する。これらの２つの整列方向は互
いに関して角度を成すので液晶分子は一方の整列層68か
ら他方の整列層50に軸的ツイストを示す。さらに前述し
たように分子の全ては事実上整列層の表面に垂直であ
り、即ちこのような表面に対する垂直面から約１°乃至
４°傾斜されている。しかし一方の整列層から他方の整
列層へ延在する方向の液晶分子の軸的ツイストが光応答
時間を減少するように偏光器に関して組立てられたセル
の回転的調節を可能にする本発明の結果を達成するもの
と考えられる。
【００２０】完全な液晶光バルブのセルが出力偏光器18
と共に組立てられると、全てのセルは出力平面に対して
垂直な軸を中心に（例えば出力面または窓72に衝突し反
射した光の軸を中心に）調節可能に回転され、システム
の光応答時間の変化が観察される。光応答時間の大きさ
の検出は鋭いまたは階段上の入力光の存在においてシス
テムから出力光ビ−ムのオバ−シュ−トを観察すること
により最も容易に観察される。光オバ−ショ−トが大き
くなる程、応答時間が速くなる。従って最適な応答時間
を達成するために相互に角度を成す第１の整列溝を有す
るセル全体は光応答時間が最大に達するまで回転され
る。勿論、この時間の光セルは投影システムの固定した
安定した副構造であり、このような回転期間中（および
その後）２つの層68,50 は予め定められた量だけ互いに
関して固定して方向づけられて維持され、その量は前述
したように45°と90°との間、好ましくは50°である。
と共に組立てられると、全てのセルは出力平面に対して
垂直な軸を中心に（例えば出力面または窓72に衝突し反
射した光の軸を中心に）調節可能に回転され、システム
の光応答時間の変化が観察される。光応答時間の大きさ
の検出は鋭いまたは階段上の入力光の存在においてシス
テムから出力光ビ−ムのオバ−シュ−トを観察すること
により最も容易に観察される。光オバ−ショ−トが大き
くなる程、応答時間が速くなる。従って最適な応答時間
を達成するために相互に角度を成す第１の整列溝を有す
るセル全体は光応答時間が最大に達するまで回転され
る。勿論、この時間の光セルは投影システムの固定した
安定した副構造であり、このような回転期間中（および
その後）２つの層68,50 は予め定められた量だけ互いに
関して固定して方向づけられて維持され、その量は前述
したように45°と90°との間、好ましくは50°である。
【００２１】一方の整列層の第１の溝と他方の整列層の
第１の溝との間の方向角度が45°より小さいならば、セ
ル全体の回転の結果である応答時間の重大な改良はない
ことが発見されている。この角度が（異なった試験セル
で）45°から増加すると、達成されることができる応答
時間の減少は整列層の第１の溝との間の50°乃至60°程
度の角度が使用されるまで増加し続ける。整列層の第１
の溝の間の角度は60°を越えて増加されると、減少した
光応答時間は達成されるが出力画像は劣化し始め、悪化
した特性を示す。
第１の溝との間の方向角度が45°より小さいならば、セ
ル全体の回転の結果である応答時間の重大な改良はない
ことが発見されている。この角度が（異なった試験セル
で）45°から増加すると、達成されることができる応答
時間の減少は整列層の第１の溝との間の50°乃至60°程
度の角度が使用されるまで増加し続ける。整列層の第１
の溝の間の角度は60°を越えて増加されると、減少した
光応答時間は達成されるが出力画像は劣化し始め、悪化
した特性を示す。
【００２２】従って、前述の方法および装置は光バルブ
技術の高速又はビデオ応用の改良された可視特性を生む
ことが認識される。傾斜した垂直の整列液晶の２つの整
列層の第１の整列溝に角度を与えることにより光立上り
時間は出力偏光器に関するセル全体の回転により変化さ
れることが可能であり、事実上、２つの整列層の第１の
溝の間の相対的な角度方向がない同様のセルと比較して
より高速の立上り時間が達成される。
技術の高速又はビデオ応用の改良された可視特性を生む
ことが認識される。傾斜した垂直の整列液晶の２つの整
列層の第１の整列溝に角度を与えることにより光立上り
時間は出力偏光器に関するセル全体の回転により変化さ
れることが可能であり、事実上、２つの整列層の第１の
溝の間の相対的な角度方向がない同様のセルと比較して
より高速の立上り時間が達成される。
【００２３】前述の液晶整列構造は光バルブ以外の装置
にも応用可能である。例えば前述の整列の方向はここで
記載したように適切な整列層と電極の提供により液晶光
伝送シャッタで使用できる。このようなシャッタは（反
射モ−ドで動作可能でないならば）光感知層、光遮断
層、ミラ−層の必要はなく、空間的変化の情報も伝達し
ない。
にも応用可能である。例えば前述の整列の方向はここで
記載したように適切な整列層と電極の提供により液晶光
伝送シャッタで使用できる。このようなシャッタは（反
射モ−ドで動作可能でないならば）光感知層、光遮断
層、ミラ−層の必要はなく、空間的変化の情報も伝達し
ない。
【図１】液晶光バルブ投影システムの液晶光バルブの断
面概略図。
面概略図。
【図２】液晶整列層の整列溝の相互に角度を有する方向
の概略図。
の概略図。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ロドニー・デー・スターリング アメリカ合衆国、カリフォルニア州 92008、カールスバッド、ビア・マサダ 2609
Claims (19)
- 【請求項１】 一方の整列層の第１の整列溝に関して他
方の整列層の第１の整列溝の方向が角度を有するように
第１と第２の相互に間隔を隔てた整列層を含む液晶光バ
ルブセルを形成し、 出力偏光器を設け、 セルから偏光器に光を伝送するために前記セルと偏光器
を取付け、 前記セルと偏光器を相対的に回転することにより光応答
時間を制御するステップを含むことを特徴とする液晶光
バルブ投影装置の製造方法。 - 【請求項２】 前記応答時間の制御ステップにおいて、 前記セルから前記偏光器へ出力光の伝送させるように前
記セルに入力光を供給し、出力光の光立上り時間を検出
し、前記セルを前記偏光器に関して検出光立上り時間が
減少する角度位置に回転するステップを含む請求項１記
載の方法。 - 【請求項３】 前記応答時間の制御ステップにおいて、
前記セルから前記偏光器へ伝送させるように入力光を前
記セルに供給し、前記出力光の光オバ−シュ−トを検出
し、検出された光オバ−シュ−トが増加するように前記
セルの前記偏光器に関する角度的位置を回転する請求項
１記載の方法。 - 【請求項４】 前記整列層の間の空間を実質上前記整列
層の面に垂直である分子を有する液晶で充満するステッ
プを含む請求項１記載の方法。 - 【請求項５】 前記液晶光バルブセルを形成するステッ
プにおいて、 比較的深い溝を有する比較的厚い第１の層として前記第
１の整列層を形成し、この第１の層上に前記比較的深い
溝に対して角度を有して延在する比較的浅い溝を有する
比較的薄い第２の層を形成する請求項１記載の方法。 - 【請求項６】 前記液晶光バルブセルを形成するステッ
プにおいて、 比較的深い溝を有する比較的厚い第１の層として前記第
２の整列層を形成し、前記第１の層上に第１の層の比較
的深い溝に対して角度を有して延在する比較的浅い溝を
有する比較的薄い第２の層を形成する請求項１記載の方
法。 - 【請求項７】 液晶光バルブセルと、 出力光源と、 偏光手段とを具備し、 前記液晶光バルブセルは、 入力および出力面と、 第１および第２の整列層と、それら整列層の間の液晶混
合物とを有し、この液晶混合物は前記整列層の面に実質
上垂直で軸的に前記整列層間でツイストしている液晶分
子を含み、 前記偏光手段は、光を前記出力光源から前記液晶セルの
出力面に通過させ、システムの出力へ投影するため前記
液晶光バルブセルから反射された光を受けることを特徴
とする液晶光バルブ投影システム。 - 【請求項８】 前記セルが、前記出力面から反射される
出力光の光立上り時間が減少される位置に前記セル出力
面に垂直な軸を中心に前記偏光手段に対して角度方向が
定められる請求項７記載の投影システム。 - 【請求項９】 前記整列層が互いに関して角度を成して
方向づけられている第１の整列溝を含む請求項７記載の
投影システム。 - 【請求項１０】 前記整列層が約45°と90°との間の角
度で互いに関して角度的に方向付けられている請求項７
記載の投影システム。 - 【請求項１１】 前記整列層が約50°と60°との間の角
度で互いに関して角度的に方向付けられている請求項７
記載の投影システム。 - 【請求項１２】 液晶セルを具備し、この液晶セルが、 第１の方向に延在する整列溝を有する第１の整列層と、 前記第１の方向を横切る第２の方向に延在する整列溝を
有する第２の整列層とを具備し、 前記整列層はそれらの間に限定された空間を規定し、 この限定された空間には垂直整列液晶混合物が重点され
ていることを特徴とする液晶セル装置。 - 【請求項１３】 前記第１の整列層の溝が前記第２の層
の溝に関して約45°と90°の間の角度で延在する請求項
１２記載の装置。 - 【請求項１４】 前記第１および第２の整列層が互いに
関して約50°と60°の間の角度で延在する請求項１２記
載の装置。 - 【請求項１５】 第１の整列方向を限定する第１の整列
層と、 前記第１の方向を横切る第２の整列方向を限定する第２
の整列層とを具備し、 前記整列層はそれらの間に限定された空間を限定し、 前記整列層の間の前記空間に実質上垂直に整列し軸的に
ツイストしている液晶混合物が充填されていることを特
徴とする液晶光バルブセル。 - 【請求項１６】 前記第１および第２の方向が45°と90
°との間の角度で相互から角度を成して配置されている
請求項１５記載の液晶セル。 - 【請求項１７】 前記第１および第２の方向が約50°で
相互から角度を有して配置され、前記液晶混合物に軸的
ツイストを与えている請求項１５記載の液晶セル。 - 【請求項１８】 透明の導電電極と、 光感知性材料と、 光遮断層と、 誘電体ミラ−と、 第１の整列方向を有する第１の整列フィルムと、 傾斜した垂直整列液晶混合物と、 前記第１の方向を横切る第２の整列方向を有する第２の
整列フィルムと、 対向電極とを含む連続する層を具備し、 前記液晶混合物は前記各整列層のそれぞれにおいて前記
整列方向に応じて軸的に方向付けられる軸的にツイスト
された液晶モジュ−ルを有することを特徴とする液晶光
バルブ。 - 【請求項１９】 １対の透明導電電極と、 液晶層と、 ミラ−層と、 光感知層とを含む層構造を具備し、 前記液晶層は、閉込められた空間を限定する第１および
第２の整列層と、これら整列層の間の前記閉込められた
空間に充填された前記整列層に垂直な軸を中心に軸的に
ツイストされた垂直整列液晶混合物を含み、前記整列層
はそれぞれ層上に相互に角度をなす整列方向に延在する
第１の整列溝および第２の整列溝を有しており、 前記液晶層と、ミラ−層と、光感知層とは全て前記透明
な導電電極の間に挟まれていることを特徴とする液晶光
バルブ。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US863659 | 1986-05-15 | ||
| US07/863,659 US5384650A (en) | 1992-04-06 | 1992-04-06 | Light valve with twisted perpendicular liquid crystal with a negative dielectric anisotropy |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0688969A true JPH0688969A (ja) | 1994-03-29 |
| JP3336667B2 JP3336667B2 (ja) | 2002-10-21 |
Family
ID=25341520
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP07984793A Expired - Lifetime JP3336667B2 (ja) | 1992-04-06 | 1993-04-06 | ツイスト垂直液晶を有する光バルブ |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5384650A (ja) |
| EP (1) | EP0564890B1 (ja) |
| JP (1) | JP3336667B2 (ja) |
| DE (1) | DE69323570T2 (ja) |
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|---|---|---|---|---|
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