JPH0777699A - 偏光制御器 - Google Patents
偏光制御器Info
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- JPH0777699A JPH0777699A JP24640093A JP24640093A JPH0777699A JP H0777699 A JPH0777699 A JP H0777699A JP 24640093 A JP24640093 A JP 24640093A JP 24640093 A JP24640093 A JP 24640093A JP H0777699 A JPH0777699 A JP H0777699A
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- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour
- G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
- G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
- G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
- G02F1/1347—Arrangement of liquid crystal layers or cells in which the final condition of one light beam is achieved by the addition of the effects of two or more layers or cells
- G02F1/13471—Arrangement of liquid crystal layers or cells in which the final condition of one light beam is achieved by the addition of the effects of two or more layers or cells in which all the liquid crystal cells or layers remain transparent, e.g. FLC, ECB, DAP, HAN, TN, STN, SBE-LC cells
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- G02F1/139—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells characterised by the electro-optical or magneto-optical effect, e.g. field-induced phase transition, orientation effect, guest-host interaction or dynamic scattering based on orientation effects in which the liquid crystal remains transparent
- G02F1/141—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells characterised by the electro-optical or magneto-optical effect, e.g. field-induced phase transition, orientation effect, guest-host interaction or dynamic scattering based on orientation effects in which the liquid crystal remains transparent using ferroelectric liquid crystals
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Abstract
(57)【要約】
【目的】光エレクトロニクス分野などで用いられる偏光
制御器に関するものであり、ティルト角やリタデーショ
ン等のパラメータの不足分を複数枚の液晶を重ね合わせ
ることで補償するという構想に基づいて、液晶のパラメ
ータに関する設計性を広げ、偏光制御器の設計性を改良
することを目的とする。。 【構成】同一のティルト角Δθとラビング方向Ｒを持つ
強誘電性液晶１1 〜１nを液晶軸を揃えて複数枚重ね合
わせ、それら複数の液晶１1 〜１n のリタデーションφ
の合計が所望値となるように構成したものである。
制御器に関するものであり、ティルト角やリタデーショ
ン等のパラメータの不足分を複数枚の液晶を重ね合わせ
ることで補償するという構想に基づいて、液晶のパラメ
ータに関する設計性を広げ、偏光制御器の設計性を改良
することを目的とする。。 【構成】同一のティルト角Δθとラビング方向Ｒを持つ
強誘電性液晶１1 〜１nを液晶軸を揃えて複数枚重ね合
わせ、それら複数の液晶１1 〜１n のリタデーションφ
の合計が所望値となるように構成したものである。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は光エレクトロニクス分野
などで用いられる偏光制御器に関するものである。
などで用いられる偏光制御器に関するものである。
【０００２】光スイッチや計測器などの分野においては
光の偏光を利用した素子の研究・開発が活発に行われて
いる。液晶は二次元化可能な偏光制御素子であり、中で
も強誘電性液晶はその高速応答性、メモリ性等の優れた
性質によりその利用が非常に期待されている。かかる強
誘電性液晶を用いて偏光制御器を構成する場合、設計性
が良いことが必要である。
光の偏光を利用した素子の研究・開発が活発に行われて
いる。液晶は二次元化可能な偏光制御素子であり、中で
も強誘電性液晶はその高速応答性、メモリ性等の優れた
性質によりその利用が非常に期待されている。かかる強
誘電性液晶を用いて偏光制御器を構成する場合、設計性
が良いことが必要である。
【０００３】
【従来の技術】図７に強誘電性液晶を用いた偏光制御器
の基本構造を示す。液晶はその使用材料によってそれぞ
れ固有のティルト角Δθとリタデーションφを持ち、ま
たその加工方向によってラビング方向Ｒが決まる。ここ
でティルト角Δθとはラビング方向Ｒを中心とした液晶
分子のモーメントの方向の振れ角を意味する。このモー
メントの方向が液晶軸Ａ、Ｂとなる。リタデーションφ
は液晶を通過する間にその複屈折性より生じる常光、異
常光間の位相差のことである。強誘電性液晶では印加す
る電界の方向により、液晶軸がＡ、Ｂのどちらかの状態
をとる。この液晶軸は光学的な高速軸（もしくは低速
軸）であり、この軸角度により異なる偏光特性を示す。
の基本構造を示す。液晶はその使用材料によってそれぞ
れ固有のティルト角Δθとリタデーションφを持ち、ま
たその加工方向によってラビング方向Ｒが決まる。ここ
でティルト角Δθとはラビング方向Ｒを中心とした液晶
分子のモーメントの方向の振れ角を意味する。このモー
メントの方向が液晶軸Ａ、Ｂとなる。リタデーションφ
は液晶を通過する間にその複屈折性より生じる常光、異
常光間の位相差のことである。強誘電性液晶では印加す
る電界の方向により、液晶軸がＡ、Ｂのどちらかの状態
をとる。この液晶軸は光学的な高速軸（もしくは低速
軸）であり、この軸角度により異なる偏光特性を示す。
【０００４】この液晶が、図８に示すように、ラビング
方向Ｒの角度θが２２．５°、ティルト角Δθが２２．
５°、リタデーションφが使用波長λの（２ｎ＋１）／
２（ただし、ｎは整数）となった場合に、ｐ偏光または
ｓ偏光の入射光に対して偏光変換が行われる。これが従
来の強誘電性液晶を用いた偏光制御素子の動作概要であ
る。
方向Ｒの角度θが２２．５°、ティルト角Δθが２２．
５°、リタデーションφが使用波長λの（２ｎ＋１）／
２（ただし、ｎは整数）となった場合に、ｐ偏光または
ｓ偏光の入射光に対して偏光変換が行われる。これが従
来の強誘電性液晶を用いた偏光制御素子の動作概要であ
る。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】実際の液晶材料では、
上述のティルト角Δθ＝２２．５°、リタデーションφ
＝λ×（２ｎ＋１）／２の条件を共に満たすものは少な
い。このため、これらの条件を満たし更には高速応答
性、メモリ性をも兼ね合わせた液晶材料を探すのでは、
偏光制御器の設定にあたっての設計性が非常に狭く自由
度の低いものになってしまう。
上述のティルト角Δθ＝２２．５°、リタデーションφ
＝λ×（２ｎ＋１）／２の条件を共に満たすものは少な
い。このため、これらの条件を満たし更には高速応答
性、メモリ性をも兼ね合わせた液晶材料を探すのでは、
偏光制御器の設定にあたっての設計性が非常に狭く自由
度の低いものになってしまう。
【０００６】また条件を満たした場合であっても何らか
の機能を犠牲にする必要があった。例えば、液晶には駆
動電圧印加を停止しても印加時の状態を保持し続けるメ
モリ性があるが、このメモリ性はティルト角Δθが大き
くなるに従って損なわれる。このためティルト角Δθは
メモリ性の観点からは２２．５°よりもずっと小さなも
のにしたいが、p −s 偏光間の偏光変換を実現するため
にはこのティルト角Δθは必ず２２．５°でなければな
らないため、メモリ性をある程度犠牲にする必要があっ
た。
の機能を犠牲にする必要があった。例えば、液晶には駆
動電圧印加を停止しても印加時の状態を保持し続けるメ
モリ性があるが、このメモリ性はティルト角Δθが大き
くなるに従って損なわれる。このためティルト角Δθは
メモリ性の観点からは２２．５°よりもずっと小さなも
のにしたいが、p −s 偏光間の偏光変換を実現するため
にはこのティルト角Δθは必ず２２．５°でなければな
らないため、メモリ性をある程度犠牲にする必要があっ
た。
【０００７】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
のであり、ティルト角やリタデーション等のパラメータ
の不足分を複数枚の液晶を重ね合わせることで補償する
という構想に基づいて、液晶のパラメータに関する設計
性を広げ、偏光制御器の設計性を改良することを目的と
する。。
のであり、ティルト角やリタデーション等のパラメータ
の不足分を複数枚の液晶を重ね合わせることで補償する
という構想に基づいて、液晶のパラメータに関する設計
性を広げ、偏光制御器の設計性を改良することを目的と
する。。
【０００８】
【課題を解決するための手段】図１〜図４は本発明の原
理を説明するための図である。上述の課題を解決するた
めに、本発明においては、図１に示されるように、一つ
の形態として、同一のティルト角Δθとラビング方向Ｒ
を持つ強誘電性液晶１1 〜１n を液晶軸を揃えて複数枚
重ね合わせ、それら複数の液晶１1 〜１n のリタデーシ
ョンφの合計が所望値となるように構成した偏光制御器
が提供される。
理を説明するための図である。上述の課題を解決するた
めに、本発明においては、図１に示されるように、一つ
の形態として、同一のティルト角Δθとラビング方向Ｒ
を持つ強誘電性液晶１1 〜１n を液晶軸を揃えて複数枚
重ね合わせ、それら複数の液晶１1 〜１n のリタデーシ
ョンφの合計が所望値となるように構成した偏光制御器
が提供される。
【０００９】また本発明においては、図２に示されるよ
うに、他の形態として、同一のティルト角Δθとリタデ
ーションφを持ち、このティルト角Δθとリタデーショ
ンφの関係が、 cos（φ）＝−１／ tan2 （４Δθ） となるようにした２枚の強誘電性液晶２、３を、その２
枚の液晶２、３のラビング方向Ｒ2 、Ｒ3 の角度θ2 、
θ3 が（Δθ，９０°−Δθ）、（−Δθ，９０°＋Δ
θ）、（９０°−Δθ，Δθ）、（９０°＋Δθ，−Δ
θ）の何れかになるように重ね合わせ、液晶軸の回転方
向が上記２枚の液晶２、３で互いに逆となるよう駆動す
るように構成した偏光制御器が提供される。
うに、他の形態として、同一のティルト角Δθとリタデ
ーションφを持ち、このティルト角Δθとリタデーショ
ンφの関係が、 cos（φ）＝−１／ tan2 （４Δθ） となるようにした２枚の強誘電性液晶２、３を、その２
枚の液晶２、３のラビング方向Ｒ2 、Ｒ3 の角度θ2 、
θ3 が（Δθ，９０°−Δθ）、（−Δθ，９０°＋Δ
θ）、（９０°−Δθ，Δθ）、（９０°＋Δθ，−Δ
θ）の何れかになるように重ね合わせ、液晶軸の回転方
向が上記２枚の液晶２、３で互いに逆となるよう駆動す
るように構成した偏光制御器が提供される。
【００１０】また本発明においては、図３に示されるよ
うに、さらに他の形態として、同一のティルト角Δθと
リタデーションφを持ち、このティルト角Δθとリタデ
ーションφの関係が、 cos（φ）＝−１／ tan2 （２Δθ） となるようにした２枚の強誘電性液晶４、５を、その２
枚の液晶４、５のラビング方向Ｒ4 、Ｒ5 が直交または
平行方向となるように配置し、１枚目と２枚目の液晶
４、５で生じるリタデーションφを符号が逆となるよう
にし、片方の液晶の液晶軸を常に固定とするよう構成し
た偏光制御器が提供される。
うに、さらに他の形態として、同一のティルト角Δθと
リタデーションφを持ち、このティルト角Δθとリタデ
ーションφの関係が、 cos（φ）＝−１／ tan2 （２Δθ） となるようにした２枚の強誘電性液晶４、５を、その２
枚の液晶４、５のラビング方向Ｒ4 、Ｒ5 が直交または
平行方向となるように配置し、１枚目と２枚目の液晶
４、５で生じるリタデーションφを符号が逆となるよう
にし、片方の液晶の液晶軸を常に固定とするよう構成し
た偏光制御器が提供される。
【００１１】また本発明においては、さらに他の形態と
して、液晶の後方に反射鏡を取り付け、この液晶に入射
された入射光をこの液晶を透過後に反射鏡で反射して再
び同じ液晶を透過して出射することで１枚の液晶により
２枚の液晶を等価的に実現することで、上述の偏光制御
器を反射形により構成した偏光制御器が提供される。
して、液晶の後方に反射鏡を取り付け、この液晶に入射
された入射光をこの液晶を透過後に反射鏡で反射して再
び同じ液晶を透過して出射することで１枚の液晶により
２枚の液晶を等価的に実現することで、上述の偏光制御
器を反射形により構成した偏光制御器が提供される。
【００１２】
【作用】強誘電性液晶を用いた偏光制御器を使用してｐ
−ｓ偏光間の変換を行う場合、液晶のラビング方向Ｒは
±２２．５°、ティルト角Δθは２２．５°、リタデー
ションφは使用波長λの（２ｎ＋１）／２でなければな
らない（ｎは整数）。本発明では複数の液晶を重ね合わ
せることで液晶のパラメータの設計性を広げつつこれら
の条件を実現している。
−ｓ偏光間の変換を行う場合、液晶のラビング方向Ｒは
±２２．５°、ティルト角Δθは２２．５°、リタデー
ションφは使用波長λの（２ｎ＋１）／２でなければな
らない（ｎは整数）。本発明では複数の液晶を重ね合わ
せることで液晶のパラメータの設計性を広げつつこれら
の条件を実現している。
【００１３】図１の構成では、複数の液晶１1 〜１n を
それらの液晶軸を揃えて、各液晶１1 〜１n のリタデー
ションφの合計が使用波長λの（２ｎ＋１）／２になる
ようにカスケードに並べ、偏光制御器に必要な所望のリ
タデーションを実現している。この液晶群をそのすべて
の液晶１1 〜１n のティルト角Δθの方向が同じになる
ように駆動した場合、前記条件〔ラビング方向＝±２
２．５°、ティルト角＝２２．５°、リタデーション＝
λ×（２ｎ＋１）／２〕を満たす１枚の液晶がその液晶
軸を０°、４５°と切り換える場合と同様のものにな
る。
それらの液晶軸を揃えて、各液晶１1 〜１n のリタデー
ションφの合計が使用波長λの（２ｎ＋１）／２になる
ようにカスケードに並べ、偏光制御器に必要な所望のリ
タデーションを実現している。この液晶群をそのすべて
の液晶１1 〜１n のティルト角Δθの方向が同じになる
ように駆動した場合、前記条件〔ラビング方向＝±２
２．５°、ティルト角＝２２．５°、リタデーション＝
λ×（２ｎ＋１）／２〕を満たす１枚の液晶がその液晶
軸を０°、４５°と切り換える場合と同様のものにな
る。
【００１４】液晶軸が０°となる場合（液晶軸Ａ）は、
ｐ偏光またはｓ偏光の入射光（直線偏光）の偏光方向と
液晶１1 〜１n の液晶軸Ａが同方向もしくは直交方向と
なるため、入射光の偏光方向はそのままである。液晶軸
が４５°の場合（液晶軸Ｂ）は、ｐ偏光またはｓ偏光の
入射光の偏光方向と液晶の液晶軸Ｂが４５°の角度をな
し、またそこで生じるリタデーションが波長λの１／２
であるため、入射光の偏光方向は９０°回転し、ｐ偏光
とｓ偏光の変換が実行される。
ｐ偏光またはｓ偏光の入射光（直線偏光）の偏光方向と
液晶１1 〜１n の液晶軸Ａが同方向もしくは直交方向と
なるため、入射光の偏光方向はそのままである。液晶軸
が４５°の場合（液晶軸Ｂ）は、ｐ偏光またはｓ偏光の
入射光の偏光方向と液晶の液晶軸Ｂが４５°の角度をな
し、またそこで生じるリタデーションが波長λの１／２
であるため、入射光の偏光方向は９０°回転し、ｐ偏光
とｓ偏光の変換が実行される。
【００１５】図２にはティルト角Δθの不足分を補償す
る構成を示す。この構成ではティルト角Δθを２２．５
°以外に設定でき、自由度が増す。
る構成を示す。この構成ではティルト角Δθを２２．５
°以外に設定でき、自由度が増す。
【００１６】２枚の強誘電性液晶２、３は同種のもの
で、それぞれ同じティルト角Δθとリタデーションφを
持っている。このティルト角Δθとリタデーションφの
間には、 cos(φ）＝−１／ tan2 （４Δθ） ・・・（１） の関係があるようにする。
で、それぞれ同じティルト角Δθとリタデーションφを
持っている。このティルト角Δθとリタデーションφの
間には、 cos(φ）＝−１／ tan2 （４Δθ） ・・・（１） の関係があるようにする。
【００１７】この式（１）は図４に示すような曲線とな
り、ティルト角Δθとリタデーションφがこの曲線上の
何れかの点にのるよう液晶材料を選定すればよいので、
設定の自由度が格段に増す。
り、ティルト角Δθとリタデーションφがこの曲線上の
何れかの点にのるよう液晶材料を選定すればよいので、
設定の自由度が格段に増す。
【００１８】２枚の液晶２、３はそれらのラビング方向
Ｒ2 、Ｒ3 の角度θ2 、θ3 が、（Δθ，９０°−Δ
θ）、（−Δθ，９０°＋Δθ）、（９０°−Δθ，Δ
θ），（９０°＋Δθ，−Δθ）の何れかになるように
重ね合わせる。そして駆動時におけるティルトの方向が
液晶２と３とで逆になるように駆動する。
Ｒ2 、Ｒ3 の角度θ2 、θ3 が、（Δθ，９０°−Δ
θ）、（−Δθ，９０°＋Δθ）、（９０°−Δθ，Δ
θ），（９０°＋Δθ，−Δθ）の何れかになるように
重ね合わせる。そして駆動時におけるティルトの方向が
液晶２と３とで逆になるように駆動する。
【００１９】例として、液晶２、３のラビング方向
Ｒ2 、Ｒ3 の角度θ2 、θ3 が（Δθ，９０°−Δ
θ）、ティルトの状態（液晶２のティルト角，液晶３の
ティルト角）をそれぞれの駆動状態に対して（−Δθ，
Δθ）または（Δθ，−Δθ）とした場合をあげる。こ
こで、２枚の液晶２、３は同時に駆動されるため、液晶
２、３の駆動のオン／オフに従い二つの状態をとる。こ
の時の液晶軸の二つの状態は以下の式で表すことができ
る。ただしθ2 は一枚目の液晶２のラビング方向Ｒ2 の
角度、θ3 は２枚目の液晶３のラビング方向Ｒ3 の角度
である。
Ｒ2 、Ｒ3 の角度θ2 、θ3 が（Δθ，９０°−Δ
θ）、ティルトの状態（液晶２のティルト角，液晶３の
ティルト角）をそれぞれの駆動状態に対して（−Δθ，
Δθ）または（Δθ，−Δθ）とした場合をあげる。こ
こで、２枚の液晶２、３は同時に駆動されるため、液晶
２、３の駆動のオン／オフに従い二つの状態をとる。こ
の時の液晶軸の二つの状態は以下の式で表すことができ
る。ただしθ2 は一枚目の液晶２のラビング方向Ｒ2 の
角度、θ3 は２枚目の液晶３のラビング方向Ｒ3 の角度
である。
【００２０】θ2 ＝Δθ＋（−Δθ） θ3 ＝９０°−Δθ＋Δθ または、 θ2 ＝Δθ−（−Δθ） θ3 ＝９０°−Δθ−Δθ
【００２１】この式は、 θ2 ＝０° θ3 ＝９０° または θ2 ＝２Δθ θ3 ＝９０°−２Δθ と表すことができる。
【００２２】前者の時には入射光の偏光方向と液晶２、
３の液晶軸が同方向もしくは直交方向になり、入射光の
偏光方向はそのままである。後者の時、入射光と同偏光
の出力光の強度Ｉは、 Ｉ＝〔 cos2 （４Δθ）＋ sin2 （４Δθ）× cos
（φ）〕2 で表され、 cos（φ）＝−１／ tan2 （４Δθ）の条件
を満たす時にＩ＝０となる。これは液晶の駆動により入
射光の偏光方向が９０°回転したことを表す。
３の液晶軸が同方向もしくは直交方向になり、入射光の
偏光方向はそのままである。後者の時、入射光と同偏光
の出力光の強度Ｉは、 Ｉ＝〔 cos2 （４Δθ）＋ sin2 （４Δθ）× cos
（φ）〕2 で表され、 cos（φ）＝−１／ tan2 （４Δθ）の条件
を満たす時にＩ＝０となる。これは液晶の駆動により入
射光の偏光方向が９０°回転したことを表す。
【００２３】このように、上述した構成を用いると、テ
ィルト角が２２．５°でなくても入射偏光を９０°回転
させることが可能となり、偏光制御器に用いる強誘電性
液晶のティルト角の設計性を広げることができる。
ィルト角が２２．５°でなくても入射偏光を９０°回転
させることが可能となり、偏光制御器に用いる強誘電性
液晶のティルト角の設計性を広げることができる。
【００２４】図３には製造性を向上させた偏光制御器の
構成を示す。２枚の強誘電性液晶４、５は同種のもので
あり、同じティルト角Δθとリタデーションφを持つ。
このティルト角Δθとリタデーションφの間に、 cos（φ）＝−１／ tan2 （２Δθ） ・・・（２） の関係があるようにする。この式（２）も図４に示すと
同様な曲線となり、ティルト角Δθとリタデーションφ
が曲線上の何れかの点にのるよう液晶材料を選定すれば
よいので、設定の自由度が格段に増す。
構成を示す。２枚の強誘電性液晶４、５は同種のもので
あり、同じティルト角Δθとリタデーションφを持つ。
このティルト角Δθとリタデーションφの間に、 cos（φ）＝−１／ tan2 （２Δθ） ・・・（２） の関係があるようにする。この式（２）も図４に示すと
同様な曲線となり、ティルト角Δθとリタデーションφ
が曲線上の何れかの点にのるよう液晶材料を選定すれば
よいので、設定の自由度が格段に増す。
【００２５】２枚の液晶４、５はラビング方向Ｒ4 、Ｒ
5 が直交方向または平行方向になるように配置する。ま
た１枚目の液晶４と２枚目の液晶５とで生じるリタデー
ションφを符号が逆のもの、つまり１枚目と２枚目の液
晶４、５でそれらの液晶軸が一方が低速軸を示すときに
は他方が高速軸を示すように互いに逆にする。また片方
の液晶５についてはその液晶軸Ｂが変化しないように常
に液晶軸を固定した構成とする。これは液晶５の駆動を
固定することで実現できる。
5 が直交方向または平行方向になるように配置する。ま
た１枚目の液晶４と２枚目の液晶５とで生じるリタデー
ションφを符号が逆のもの、つまり１枚目と２枚目の液
晶４、５でそれらの液晶軸が一方が低速軸を示すときに
は他方が高速軸を示すように互いに逆にする。また片方
の液晶５についてはその液晶軸Ｂが変化しないように常
に液晶軸を固定した構成とする。これは液晶５の駆動を
固定することで実現できる。
【００２６】例として１、２枚目の液晶４、５のティル
ト角が共に＋Δθである時（液晶軸が共にＢの時）、合
計のリタデーションは０となるため、この液晶群の複屈
折性は解消し、入射光の偏光方向は変化しない。しかし
液晶４、５の液晶軸の方向がそれぞれ−Δθ、Δθであ
る時（液晶４の液晶軸がＡ、液晶５の液晶軸がＢの
時）、入射光と同偏光の出力光の強度Ｉは、 Ｉ＝〔 cos2 （２Δθ）＋ sin2 （２Δθ）× cos
（φ）〕2 で表され、 cos（φ）＝−１／ tan2 （２Δθ） の条
件を満たす時にＩ＝０となる。これは液晶駆動により入
射偏光が９０°回転したことを表す。
ト角が共に＋Δθである時（液晶軸が共にＢの時）、合
計のリタデーションは０となるため、この液晶群の複屈
折性は解消し、入射光の偏光方向は変化しない。しかし
液晶４、５の液晶軸の方向がそれぞれ−Δθ、Δθであ
る時（液晶４の液晶軸がＡ、液晶５の液晶軸がＢの
時）、入射光と同偏光の出力光の強度Ｉは、 Ｉ＝〔 cos2 （２Δθ）＋ sin2 （２Δθ）× cos
（φ）〕2 で表され、 cos（φ）＝−１／ tan2 （２Δθ） の条
件を満たす時にＩ＝０となる。これは液晶駆動により入
射偏光が９０°回転したことを表す。
【００２７】この構成をとることで液晶の作製が容易に
なり、偏光制御器の製造性をあげることができる。
なり、偏光制御器の製造性をあげることができる。
【００２８】なお、常に固定されている方の液晶５を同
等の機能を持つ波長板に置き換えてもよく、それにより
液晶を１枚に減らすことも可能である。波長板に置き換
える場合には、波長板の主軸（高速軸または低速軸）を
液晶の液晶軸とし、波長板の主軸の角度を液晶軸の角度
（ラビング方向の角度θ＋ティルト角Δθ）として扱
い、液晶に換えて波長板を配置する。
等の機能を持つ波長板に置き換えてもよく、それにより
液晶を１枚に減らすことも可能である。波長板に置き換
える場合には、波長板の主軸（高速軸または低速軸）を
液晶の液晶軸とし、波長板の主軸の角度を液晶軸の角度
（ラビング方向の角度θ＋ティルト角Δθ）として扱
い、液晶に換えて波長板を配置する。
【００２９】また、液晶では温度変化によりティルト
角、リタデーション等のパラメータが変化し偏光制御器
の特性が温度変動を受けることになるが、請求項２の偏
光制御器において、温度変化に対してもパラメータの変
化が図４の曲線に常にのるような液晶材料を選んで設計
すれば、温度変動に対しても常に式（１）の条件が満た
されるので、温度変動に強い偏光制御器を構成できる。
これは請求項３の偏光制御器においても同様である。
角、リタデーション等のパラメータが変化し偏光制御器
の特性が温度変動を受けることになるが、請求項２の偏
光制御器において、温度変化に対してもパラメータの変
化が図４の曲線に常にのるような液晶材料を選んで設計
すれば、温度変動に対しても常に式（１）の条件が満た
されるので、温度変動に強い偏光制御器を構成できる。
これは請求項３の偏光制御器においても同様である。
【００３０】また、その際、偏光制御器の液晶のパラメ
ータ（ティルト角とリタデーション）の選定をそれら式
（１）、（２）の曲線の極小付近（傾きが０となる付
近）にのるようにすれば、温度変化等に基づくティルト
角の変化に対してもリタデーションの変化をごく小さく
に抑えることができるので、これらの変化に対するクロ
ストーク（偏光の不要成分）の増加を抑えることができ
る。
ータ（ティルト角とリタデーション）の選定をそれら式
（１）、（２）の曲線の極小付近（傾きが０となる付
近）にのるようにすれば、温度変化等に基づくティルト
角の変化に対してもリタデーションの変化をごく小さく
に抑えることができるので、これらの変化に対するクロ
ストーク（偏光の不要成分）の増加を抑えることができ
る。
【００３１】以上に示した構成において、液晶偏光制御
器を反射型の構成で用いると使用する液晶の数を半分に
減らすことが可能となる。
器を反射型の構成で用いると使用する液晶の数を半分に
減らすことが可能となる。
【００３２】
【実施例】ここでは実施例としてティルト角とリタデー
ションの設計性を向上させた請求項２に対応する偏光制
御器の実施例例と、請求項１に対応するの偏光制御器を
反射形で構成した場合の実施例を示す。
ションの設計性を向上させた請求項２に対応する偏光制
御器の実施例例と、請求項１に対応するの偏光制御器を
反射形で構成した場合の実施例を示す。
【００３３】図５は前者の偏光制御器の実施例を示す。
この強誘電性液晶６、７のリタデーションφをφ＝１８
０・Δｎ・ｄ／λ＝９９．４°とする。また１、２枚目
の液晶６、７のラビング方向Ｒ6 、Ｒ7 はそれぞれ−１
７°、１０３°とし、ティルト角±Δθの絶対値は１７
°とする。このような構成にし１、２枚目の液晶６、７
のティルト角が、 （ａ）（１７°，−１７°） （ｂ）（−１７°，１７°） となるように駆動電圧を設定してやると、それぞれの状
態に対して液晶の液晶軸は、 （ａ）（０°，９０°） （ｂ）（−３４°，１２０°） となる。
この強誘電性液晶６、７のリタデーションφをφ＝１８
０・Δｎ・ｄ／λ＝９９．４°とする。また１、２枚目
の液晶６、７のラビング方向Ｒ6 、Ｒ7 はそれぞれ−１
７°、１０３°とし、ティルト角±Δθの絶対値は１７
°とする。このような構成にし１、２枚目の液晶６、７
のティルト角が、 （ａ）（１７°，−１７°） （ｂ）（−１７°，１７°） となるように駆動電圧を設定してやると、それぞれの状
態に対して液晶の液晶軸は、 （ａ）（０°，９０°） （ｂ）（−３４°，１２０°） となる。
【００３４】この偏光制御器にｐ偏光の光が入射してき
たとすると、（ａ）の場合、入射偏光の方向と液晶６の
液晶軸および液晶７の液晶軸の方向とが直交、平行とな
るため、その偏光面は回転せずに通過する。しかし
（ｂ）の場合、前述の条件を満たすため偏光面は９０°
回転し、ｓ偏光の光となって出射する。このようにティ
ルト角が２２．５°に満たないものでも、ｐ−ｓ間の偏
光変換をおこなうことが可能である。
たとすると、（ａ）の場合、入射偏光の方向と液晶６の
液晶軸および液晶７の液晶軸の方向とが直交、平行とな
るため、その偏光面は回転せずに通過する。しかし
（ｂ）の場合、前述の条件を満たすため偏光面は９０°
回転し、ｓ偏光の光となって出射する。このようにティ
ルト角が２２．５°に満たないものでも、ｐ−ｓ間の偏
光変換をおこなうことが可能である。
【００３５】上述の実施例は入射光が複数枚の液晶を順
次に透過していく透過形の構成で本発明を実現したもの
であるが、本発明は１枚の液晶を用いて入射光を反射鏡
で反射させることにより透過光形と等価な機能を果たす
反射形の構成で実現することもできる。図６にはこの反
射形の構成の実施例が示される。この実施例は複数枚
（ここでは２枚）の液晶を重ね合わせることでリタデー
ションの不足を補償した請求項１に対応する偏光制御器
を反射形の構成で実現したものである。
次に透過していく透過形の構成で本発明を実現したもの
であるが、本発明は１枚の液晶を用いて入射光を反射鏡
で反射させることにより透過光形と等価な機能を果たす
反射形の構成で実現することもできる。図６にはこの反
射形の構成の実施例が示される。この実施例は複数枚
（ここでは２枚）の液晶を重ね合わせることでリタデー
ションの不足を補償した請求項１に対応する偏光制御器
を反射形の構成で実現したものである。
【００３６】図６において、強誘電性の液晶１２の表面
側に透明電極１１を施し、また裏面側に反射鏡１３を取
り付ける。このようにすると、入射光は透明電極１１を
介して液晶１２に入射し、それを透過して反射鏡１３で
反射し、また同じ液晶１２を透過して透明電極１１から
出射光として出射されることになるので、入射光が等価
的に２枚の液晶を透過したと同じになる。これにより液
晶の数を削減することが可能になる。
側に透明電極１１を施し、また裏面側に反射鏡１３を取
り付ける。このようにすると、入射光は透明電極１１を
介して液晶１２に入射し、それを透過して反射鏡１３で
反射し、また同じ液晶１２を透過して透明電極１１から
出射光として出射されることになるので、入射光が等価
的に２枚の液晶を透過したと同じになる。これにより液
晶の数を削減することが可能になる。
【００３７】
【発明の効果】以上に示したように、本発明を用いるこ
とで強誘電性液晶を用いた偏光制御器の設計の自由度が
増し、その製造性を向上させることができる。
とで強誘電性液晶を用いた偏光制御器の設計の自由度が
増し、その製造性を向上させることができる。
【図１】本発明に係る一の形態の偏光制御器の原理説明
図である。
図である。
【図２】本発明に係る他の形態の偏光制御器の原理説明
図である。
図である。
【図３】本発明に係るまた他の形態の偏光制御器の原理
説明図である。
説明図である。
【図４】本発明におけるティルト角とリタデーションの
関係を示す図である。
関係を示す図である。
【図５】本発明の実施例を示す図である。
【図６】本発明を反射形で実施した場合の実施例を示す
図である。
図である。
【図７】液晶偏光制御器の従来例を示す図である。
【図８】液晶偏光制御器の従来例を示す図である。
１〜７ 強誘電性液晶 １１ 透明電極 １２ 液晶 １３ 反射鏡 Δθ ティルト角 Ａ、Ｂ 液晶軸 Ｒ ラビング方向 θ ラビング方向の角度 φ リタデーション
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 望月 昭宏 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内 (72)発明者 牧野 哲也 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内
Claims (6)
- 【請求項１】 同一のティルト角とラビング方向を持つ
強誘電性液晶を液晶軸を揃えて複数枚重ね合わせ、それ
ら複数の液晶のリタデーションの合計が所望値となるよ
うに構成した偏光制御器。 - 【請求項２】 同一のティルト角とリタデーションを持
ち、このティルト角Δθとリタデーションφの関係が、 cos（φ）＝−１／ tan2 （４Δθ） となるようにした２枚の強誘電性液晶を、その２枚の液
晶のラビング方向の角度が（Δθ，９０°−Δθ）、
（−Δθ，９０°＋Δθ）、（９０°−Δθ，Δθ）、
（９０°＋Δθ，−Δθ）の何れかになるように重ね合
わせ、液晶軸の回転方向が上記２枚の液晶で互いに逆と
なるよう駆動するように構成した偏光制御器。 - 【請求項３】 同一のティルト角とリタデーションを持
ち、このティルト角Δθとリタデーションφの関係が、 cos（φ）＝−１／ tan2 （２Δθ） となるようにした２枚の強誘電性液晶を、その２枚の液
晶のラビング方向が直交または平行方向となるように配
置し、１枚目と２枚目の液晶で生じるリタデーションを
符号が逆となるようにし、片方の液晶の液晶軸を常に固
定とするよう構成した偏光制御器。 - 【請求項４】 温度変化に対する液晶のティルト角とリ
タデーションの変化が上記関係式の曲線に沿うように液
晶材料を選定した請求項２または３記載の偏光制御器。 - 【請求項５】 上記関係式の極小付近にティルト角とリ
タデーションの値を設定するように構成した請求項２〜
４の何れかに記載の偏光制御器。 - 【請求項６】 液晶の後方に反射鏡を取り付け、該液晶
に入射された入射光を該液晶を透過後に該反射鏡で反射
して再び同じ液晶を透過して出射することで１枚の液晶
により２枚の液晶を等価的に実現した請求項１〜５の何
れかに記載の偏光制御器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24640093A JPH0777699A (ja) | 1993-09-07 | 1993-09-07 | 偏光制御器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24640093A JPH0777699A (ja) | 1993-09-07 | 1993-09-07 | 偏光制御器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0777699A true JPH0777699A (ja) | 1995-03-20 |
Family
ID=17147951
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24640093A Withdrawn JPH0777699A (ja) | 1993-09-07 | 1993-09-07 | 偏光制御器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0777699A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1996007951A1 (en) * | 1994-09-08 | 1996-03-14 | British Telecommunications Plc | Polarisation modulation |
| WO1998006002A1 (de) * | 1996-08-05 | 1998-02-12 | Deutsche Telekom Ag | Bauelement zum schalten von optischen mustern in der zeiteinheit von mikrosekunden |
| EP0905532A2 (de) * | 1997-09-25 | 1999-03-31 | Siemens Aktiengesellschaft | Polarisationstransformator mit Wellenplatten konstanter Verzögerung und einstellbarer Eigenmoden |
| KR100389482B1 (ko) * | 2000-07-26 | 2003-06-27 | 커미넷 주식회사 | 실시간 편광상태 파악 및 제어장치 및 그 방법 |
| WO2010146697A1 (ja) * | 2009-06-18 | 2010-12-23 | 富士通株式会社 | 液晶表示装置 |
-
1993
- 1993-09-07 JP JP24640093A patent/JPH0777699A/ja not_active Withdrawn
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1996007951A1 (en) * | 1994-09-08 | 1996-03-14 | British Telecommunications Plc | Polarisation modulation |
| WO1998006002A1 (de) * | 1996-08-05 | 1998-02-12 | Deutsche Telekom Ag | Bauelement zum schalten von optischen mustern in der zeiteinheit von mikrosekunden |
| EP0905532A2 (de) * | 1997-09-25 | 1999-03-31 | Siemens Aktiengesellschaft | Polarisationstransformator mit Wellenplatten konstanter Verzögerung und einstellbarer Eigenmoden |
| EP0905532A3 (de) * | 1997-09-25 | 2000-01-12 | Siemens Aktiengesellschaft | Polarisationstransformator mit Wellenplatten konstanter Verzögerung und einstellbarer Eigenmoden |
| KR100389482B1 (ko) * | 2000-07-26 | 2003-06-27 | 커미넷 주식회사 | 실시간 편광상태 파악 및 제어장치 및 그 방법 |
| WO2010146697A1 (ja) * | 2009-06-18 | 2010-12-23 | 富士通株式会社 | 液晶表示装置 |
| JP5333585B2 (ja) * | 2009-06-18 | 2013-11-06 | 富士通株式会社 | 液晶表示装置 |
| US8804074B2 (en) | 2009-06-18 | 2014-08-12 | Fujitsu Limited | Liquid crystal display device |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20001107 |