JPH09512356A - 電気光学装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 少なくとも一方が電気光学媒体の側で格子構造（７，８）を支えている２個の基板（３，４）の間で切り換えできる電気光学媒体（２）であって、その格子構造は非等方性の状態におけるその媒体の屈折率と実質的に等しい屈折率を有している。等方性の状態においては、屈折率の差によって回折が格子構造において生じるので、中心ビーム（11）は強度が減少する。この原理に基づいて、例えばプロジェクションディスプレーのみならず、ビームスプリッタ、カラーセレクタ及びビームデフレクタ用の光シャッタが実現され得る。

Description

【発明の詳細な説明】 電気光学装置 本発明は、２個の組み立てられた要素とそれらの要素の間の電気光学媒体とを 具えている、電磁放射線のビームを制御するための装置に関するもので、それら の要素の各々は基板層、電極層及び配向層を相継いで具えており、配向層の各々 は電気光学媒体に向いており、且つ電気光学媒体は少なくとも二つの状態の間で 切り換えられ得る。本発明は、映像表示パネルにも関係している。そのようなパ ネルは、例えばビデオ応用に対して、又はモニタとしての、直視表示装置又は映 像投影装置に用いられ得る。本発明の装置は波長選択器、又はビーム方向制御器 にも用いられ得る。 冒頭部分に記載されたような装置は、米国特許明細書第5,262,882 号に記載さ れている。この特許においては、液晶セルが液晶材料を具えている配向されたポ リマーの配向層と共に示されている。配向層と切り換え可能な液晶材料との間の 強い相互作用によって、切り換え可能な液晶材料が配向されたポリマーの配向の 方向に配向される。 ディスプレー又はシャッタ応用にそのようなセルが用いられた場合には、それ は２個の相互に交差した偏光子の間に普通は置かれる。第１偏光子が入射する可 視光線の偏光成分のうちの一方を伝導し且つ他方の偏光成分を吸収する。セルを 横切る電圧に依存して、伝導された成分の偏光方向が多少とも回転され且つ部分 的に又は全体的に第２偏光子により伝導される。第２偏光子により伝導されない 光はこの偏光子により吸収される。更に、偏光子表面における反射による光損失 が起こり得るので、第１偏光子上に入射する光の50％以上が大幅に失われる。 前記の欠点が完全に又は部分的に回避されるような映像表示装置に使用するた めに、前述の種類の装置を提供することが、なかんずく本発明の目的である。こ の目的のために、本発明による装置は、配向層のうちの少なくとも一つが、高い ストリップ状表面部分と低いストリップ状表面部分とが交互に並ぶ線型な周期的 表面輪郭を有し、且つ一方の状態における電気光学媒体の屈折率と実質的に等し い屈折率を有する複屈折材料を具えていることを特徴としている。 後者の状態において、配向層と電気光学媒体、例えば液晶媒体との境界面にお いて、屈折率の変化が生じないので、入射可視光ビームは表面輪郭を「見ず」且 つそれにより影響されない。若し、電気光学媒体が他の状態の一つにある場合に は、配向層の表面輪郭は異常なビーム成分、すなわちストリップ状の表面部分の 長さ方向に平行な偏光の方向有する成分に影響するのに対して、正常なビーム成 分、すなわち前記の長さ方向を横切る偏光の方向を有する成分は、妨げられない で通される。この方法でこの装置上に入射するビームの偏光成分のうちの一つが 制御され得る。 ２個の偏光成分が制御されることを可能にする装置の好適な実施例は、第２配 向層が高いストリップ状表面部分と低いストリップ状表面部分とが交互に並ぶ線 型な周期的表面輪郭を有し、且つ前記の一方の状態における電気光学媒体の屈折 率と実質的に等しい屈折率を有する複屈折材料を具えていること、及び第２配向 層の表面部分の長さ方向が、第１配向層の前記の長さ方向と実質的に異なってい ることを特徴としている。 電気光学媒体の他方側での第２表面輪郭によって、且つまた輪郭の長さ方向の 間の相互角に依存して、異常なビーム成分が実質的に全く伝導され、一方正常な ビーム成分は今や第２表面輪郭により影響される。 本発明の装置に用いられるべき電気光学媒体は、異なる種類のものでもよい。 この装置の第１実施例は、一方が実質的に光学的に等方性である二つの状態の間 で電気光学媒体が切り換えできること、及び輪郭を描かれた配向層の材料の屈折 率が他方の状態における電気光学媒体の屈折率と実質的に等しいことを特徴とし ている。 双方の配向層が線型な周期的表面輪郭を有するこの装置の第２実施例は、電気 光学媒体がねじれネマチック液晶構造であること、及び２個の配向層の表面部分 の長さ方向が、ねじれネマチック液晶構造のねじれ角と実質的に等しい角で相互 に交差することを特徴としている。 この装置の第３実施例は、電気光学媒体が少なくとも２個の複屈折状態の間で 切り換え可能であり、輪郭を描かれた配向層の材料の屈折率は複屈折状態のうち の一方における電気光学材料の屈折率と実質的に等しいことを特徴としている。 前記の電気光学媒体はフェロ誘電性、フェリ誘電性又はエレクトロクリニック 液晶を具え得る。 代わりにこの媒体はゲルの形で存在してもよい。この媒体はなるべく、輪郭を 描かれた表面の付近の分子が表面フェイサの長さ方向と実質的に平行である状態 と、分子が前記の長さ方向を実質的に横切る状態との間で変わるほうがよい。 この装置の別の実施例は、輪郭を描かれた配向層が液晶材料を具えた配向され たポリマー回路網を具えることを特徴としている。 また表面輪郭の形状に対して本発明の装置は異なる態様を有してもよい。 第１の実施例は、表面輪郭が位相回折格子により構成されること及び組み立て られた要素の電極層が駆動手段へ接続されていることを特徴としている。 材料がそれらの状態のうちの一方において電気光学媒体の屈折率と実質的に等 しい屈折率を有する格子構造を得るために、液晶材料が中に存在している配向さ れたポリマー回路網を具えている格子構造が好適に用いられる。そのような格子 構造の周期は困難なフォトリソグラフィック処理ステップを回避するように、な るべく少なくとも 0.1μm であるほうがよい。0.5μm より短い周期において、 配向層の一部が摩擦中に摩擦手段（布又は摩擦ロール）としばしば満足に接触し ないかあるいは全くなんらの接触も得られないことが見だされた。これに反して 、前記の周期はなるべく、例えば表示パネルの画素の大きさ（実際には 100μm ）よりも小さいほうがよい。 この装置が更に駆動手段が定電圧源とスイッチとにより構成されることを特徴 とする場合には、それは強度スイッチとして用いられ得る。 電極を横切って電圧が供給されない場合には、光ビームは電気光学材料と配向 層との間の境界面において格子構造が見えず、そのビームはこの境界面を通って 邪魔されずに通過する。電圧が印加された場合には、光ビームは境界面において 回折され且つ零次ビームと高次回折ビームとに分離されるので、中央の、すなわ ち零次ビームの強度は低減される。 各配向層が輪郭を描かれた表面を有する場合には、２個の偏光成分がこの方法 で制御され得る。 本発明は映像表示パネルに用いられ得る。そのようなパネルは前述のような装 置を具え且つ更に、各電極層が映像データ及び選択電圧を受信するためのストリ ップ状の電極の線型なアレイ具え、２個の電極層の電極構造により規定される電 気光学媒体部分の透過度を決定することを特徴としている。 この装置は慣習的な表示パネルと２個の偏光子とを置き換え且つ実質的に光が 吸収されないと言う付加的な利点を有する。 本発明は照明ユニット、映像表示パネル及びそのパネル用の駆動手段を具えた 直視映像表示装置にも関係している。この装置は、映像表示パネルが前述のよう なパネルであることを特徴としている。 この装置は更に、視聴者側において、格子の少なくとも一部が可変周期を有す ることを特徴としてもよい。 代わりに、この装置は視聴者側において、格子の少なくとも一部がフレネル構 造を有することを特徴としてもよい。 本発明は映像投影装置にも関係している。照明システム、映像表示パネル、こ のパネル用の駆動手段及び投影レンズを、この順序で具えているこの装置は、表 示パネルが前述のようなパネルであること、及び対物レンズが表示パネルからの 零次ビームの通路内にのみ配設されていることを特徴とする。 本発明は更に波長選択装置に関係している。この装置は、それが前述のような 装置を具えていること、及び配向層の表面輪郭が位相回折格子により構成され且 つ電極層が可制御電圧源へ接続されていることを特徴としている。 それにより格子構造により通される中央、すなわち零次ビームの波長が、電極 層を横切って印加されさる電圧に依存すると言う事実が用いられる。 波長選択装置は更に、それが線型な周期的表面輪郭を有する２個の配向層を具 え、そこで一方の層の表面部分の長さ方向が他方の層の表面部分の長さ方向と実 質的に垂直であることを特徴としている。 この装置によって双方の偏光成分の波長が制御され得る。 本発明はビーム方向制御装置にも応用できる。この制御装置は表面輪郭が鋸歯 状輪郭であること、及び電極層がスイッチを介して定電圧源へ接続されているこ とを特徴としている。 電極層を横切って電圧が印加された場合には、電気光学媒体の屈折率が配向層 の屈折率と異なるので、鋸歯状輪郭が有効になり偏光成分の一方を偏向する。こ の方法で入射ビームの放射エネルギーが二つの空間的に分離されたサブビームに わたって分配され得る。 このビーム方向制御装置が更に、双方の配向層が鋸歯状輪郭を有することを特 徴とする場合には、そのビームの双方の偏光成分が同時に制御され得る。 本発明の前述の態様が以下に記載される実施例から明らかになるであろうし、 本発明の他の態様が以下に記載される実施例を参照して説明されるであろう。 図面において、 図1a及び1bは二つの異なった状態における本発明による装置の第１実施例を示 し、 図２はこの装置の第２実施例を示し、 図３は関連する伝導‐電圧曲線を示し、 図４はこれらの装置に用いられる格子構造の幾つかの変形を示し、 図５は本発明による直視表示装置を示し、 図６は本発明による投影表示装置を示し、 図７は本発明によるカラー選択装置の実施例を示し、 図８は波長に対する関連する屈折率差曲線を示し、 図９は異なる電圧に対する伝導‐波長曲線を示し、 図10は本発明によるビーム方向制御装置の第１実施例を示し、 図11は本発明によるビーム方向制御装置の第２実施例を示し、 図12及び13は後者の装置が光学システムにいかにして用いられ得るかを図式的 に示している。 図1a及び1bは、各々が、例えばガラス又は透明プラスチックの透明基板層３， ４と、電極層５，６、及び配向層７，８を具えている、２個の組み立てられた要 素の間に、ねじれネマチック液晶材料２を有する液晶セル１を具えている液晶装 置の一部分を、図式的に且つ部分的には断面図でまた部分的に破断し去って示し ている。配向層７，８が前記の組み立てられた要素の内面において液晶材料を配 向する。本発明により、この実施例においては内面が格子構造として実施手段を 与えられている。 配向層は米国特許明細書第5,262,882 号に記載された技術によって、又は格子 構造内の溝の方向に摩擦することによって、配向されるので、このセルはこの実 施例においては90°のねじれ角を有している。この場合には、液晶材料が正の光 学異方性と正の誘電体異方性とを有している。電極層が電圧源９からの電圧Ｖ₀ により付勢された場合には、図1bに示されたように、分子及び従ってディレクタ 10自身を電界へ向ける。 本発明によると、格子構造の材料は、入射ビーム11の異常成分及び正常成分に 対して、液晶材料（媒体）２と同じ屈折率ｎ_e及びｎ_oを有している。図1aに示さ れた電極層５，６にける電圧Ｖ＝０において、配向層７及び媒体２内の分子は配 向層７と媒体２との境界面において入射ビーム11の異常成分と正常成分とに対す る屈折率の変化が起こらないような方法で配向される。ビームは屈折率のなんら の変化も受けないので、ビームは境界面を妨害されずに通過する。媒体２と、材 料が入射ビームの異常成分と正常成分とに対して液晶媒体２と同じ屈折率ｎ_e及 びｎ_oを有する格子構造を有している配向層８との間の境界面に対しても同じこ とが適合する。 しかしながら、図1bに示されたように、電圧Ｖ＝Ｖ₀が電極５，６へ印加され た場合には、屈折率の差が配向層７と媒体２との境界面において入射ビーム11の 異常成分に対しては起こるが、正常成分に対しては起こらないような方法で、配 向層７及び媒体２内の分子が配設される。正常ビーム成分はそれ故にそれの媒体 通過に際して影響されない。異常ビーム成分は格子の影響を受け且つそれにより 格子ストリップの方向と垂直に回折される。配向層８の格子構造は配向層７の格 子構造に対して90°回されているので、媒体２と配向層８との境界面において、 屈折率差が回折されない正常ビーム成分に対しては生じるが、異常ビーム成分の 回折された部分に対しては生じない。これらの回折された部分が今や媒体２と配 向層８との間の遷移を妨害されずる通過できるようになる。正常ビーム成分は今 や格子構造の影響を受け且つそれにより、異常ビーム成分が回折された方向を横 切る方向に回折される。狭いビーム11に対しては、第１に、配向層７と媒体２と の境界面において、異常成分が配向層７の格子構造の溝の方向と交差する平面内 で回折され、且つ続いて媒体２と配向層８との境界面において、正常ビーム成分 が配向層８の格子構造の溝と交差する平面内で回折されることを、これは意味し ている。その結果は、入射ビームの放射エネルギーは、図1b内にサブビーム11a 及び11bにより示されたように、交差形状パターンに配設された幾つかの高次回 折のサブビームに分割されることである。かくして、電圧Ｖ＝Ｖ₀が電極上へ供 給された場合には、中央、すなわち零次、ビーム11が実質的に絶滅されるのに対 して、電圧が電極へ供給されない場合には、このビームは装置を実質的に減衰さ れないで通過する。異なる電圧が装置電極へ相継いで供給された場合には、かく してこの装置は強度スイッチ、又は強度変調器として機能する。 図２は、配向層が格子形状表面の代わりに平らな内面を有する装置の一実施例 を示している。正常ビーム成分は今や液晶媒体２と配向層８との境界面において 回折されない。出現したビームは、図２においてサブビーム11a及び11bにより示 されたように、線状パターンで配設された幾つかのサブビームに分割される。入 射ビームは一方向のみに回折されるので、出ていくビームは電圧Ｖ＝Ｖ₀におい て完全に絶滅されない。出ていくビームは、格子構造と交差する平面内で且つ溝 と平行な偏光方向を有する線型な偏光されたビームである。この装置は、望まれ ない偏光成分を吸収する代わりに、望まれない偏光成分を回折する偏光子として 機能する。この装置が出ていくビームの偏光方向と交差する偏光方向を有する偏 光子と組み合わされた場合には、図３に示された伝導‐電圧曲線と類似の伝導‐ 電圧曲線を得ることができる。 前述されたような格子構造は、本質的に既知の複製技術によって得ることがで きる。それにより、周期的三角構造を有する例えばポリエチレン酸化物の、例え ば機械的に形成される型を用いることができる。三角形は、例えば６μm の高さ を有し、一方それらの基礎的な寸法は約４μm である。格子構造の周期において は大きい変動が可能である。電極を設けられたガラス基板は続いて一軸方向に摩 擦される配向層により覆われた。10％のＬＣディアクリレート(C₆M)及び90％の 液晶材料を具えた混合物と、１％のＵＶ開始剤とが、配向の方向と平行に選ばれ ている格子溝により、型と基板との間に与えられた。紫外線放射による重合の後 に、型が除去された。複製層内の分子の配向が格子溝の分子の配向と平行である ことを光学解析が示した。この種類の２個の構造によって、図1aに示されたよう なセルが構成され、且つ格子構造を有する層と液晶材料とが実質的に同じ屈折率 を有するような液晶材料により満たされた。 電気光学媒体２は、前述の実施例におけるようにねじれネマチック液晶である 必要は決してない。代わりに、（反）フェロ誘電性又はフェリ誘電性液晶媒体、 又はＳＴＮセルのような、複屈折媒体が選択され得る。格子構造を有する層の材 料は、状態のうちの一方、例えば無電圧状態ににおいて、この材料が入射ビーム 11のそれぞれ異常成分と正常成分とに対して、電気光学媒体２と同じ屈折率ｎ_e とｎ_oとを有するのに対して、他方の状態においては成分のうちの一方に対して 屈折率の差が生じるように、常に選ばれる。 格子構造は図１，２に示されている三角形状を有する必要はない。例えば、図 4a，4b及び4cは幾つかの可能な変形を示しており、それらの中では格子構造を有 する配向層７が矩形形状輪郭、鋸歯状輪郭及びサイン又は波形状輪郭をそれぞれ 有している。図4dに示されたように、輪郭構造が基板層３内に設けられた波形状 パターンにより構成されてもよい。同じ構造を有する配向層７はこの時、入射ビ ーム11のそれぞれ異常成分と正常成分とに対して、電機光学媒体２と同じ屈折率 ｎ_eとｎ_oとを有する三角形状、又はその他の形状の構造を与えられても又は与え られなくてもよい。 図５は前述のような装置を具えている直視映像表示装置を示している。透明電 極が今や、方向が、例えば90°の角を囲むストリップ形状電極５，６に分割され る。これらの電極がそれらの相互交差の範囲において、この装置が表示パネルと して今や用いられ得るように、画像素子、すなわち画素を規定する。その新しい 表示パネルは慣習的な表示パネルに対して知られた方法と類似の方法で駆動され る。駆動ライン15及び16を介して、ストリップ形状電極５，６が、データと、例 えばデータレジスタ18及びマルチプレクサ17により発生される選択電圧とを与え られる。必要な場合は、相互同期が入ってくる信号20も適合される制御回路19に より保証される。 この表示装置は更に、ランプ14′とランプハウジング14内へ進む光案内13とを 収容するランプハウジング14を具えている、照明ユニット12を具えている。その 設計は、壁13′，13″上へ入射するランプ14′からの光が、臨界角より小さい角 で光が壁13″上に入射するので、光が装置１に向かって伝導されるまで、これら の壁により１回以上全体に内部的に反射（全反射）されるような設計である。照 明ユニット12からの照明ビームは、画素の数と等しい多数のサブビームに画素構 造により分割される。所定の画素へ印加される電圧に依存して、関連するサブビ ームの零次成分が絶滅されるか又は絶滅されず、これはサブビームが図５の実施 例において装置１上に視聴者自身を見出す視聴者の見る方向に通過しないか又は 通過することを意味している。この方法ではこのサブビームと全ての他のサブビ ームとが映像の形成に寄与する。 視聴者側における映像光の過大な散乱を防止するため、あるいは映像ビームを 望まれる方向へ向けるために、なるべく視聴者側において、可変格子構造又は視 準フレネル構造により構成された一方又は双方の格子を設けることが望ましいで あろう。 図６は本発明による装置１を設けられた映像投影装置を非常に図式的に示して いる。照明ユニット12が反射ランプ保持器14内に収容されたランプ14′と、コリ メータレンズを含み得るので、照明ビーム11が平行ビームである付加的なレンズ 手段21とを具えている。この照明ユニットは例えば米国特許明細書第5,098,184 号及び5,184,248 号に示されたように構成されてもよい。この装置１は図５に示 された駆動手段と類似した駆動手段を設けられ且つ図５を参照して記載されたの と同じ方法で表示パネルとして機能する。装置１の画素により発生された映像で あって、その画素が明るい状態と暗い状態との間で切り換えられる映像が、投影 スクリーン23上に投影レンズシステム22により投影される。回折された、すなわ ち非零次の、サブビームが投影スクリーンへ到達するのを防止するために、光遮 蔽手段24がこの投影装置のハウジング内に組み込まれている。 今までに記載されたように、本発明は、非等方性状態における媒体の屈折率と 実質的に等しいこの構造の屈折率により、少なくとも一方が電気光学媒体の側に おいて格子構造を有する２個の組み立てられた要素の間の切換可能な電気光学媒 体に関係している。等方性状態においては、屈折率の差によって、格子構造が有 効になるので、中央、すなわち零次のビーム成分の強度が減少する。この原理に 基づいて、例えば映像投影のみならず光減衰器及び偏光子のための光シャッタが 実現され得る。 図１，２及び４に示された二重格子構造を有する類似の装置はカラー選択装置 としても用いられ得る。そのような装置が図７に示されている。この装置におい ては、矩形溝を有する位相格子に対して、零次ビームに対する透過率Ｔは波長λ に依存すると言う事実が用いられ、その透過率は Ｔ（λ）＝cos²（π・Δｎ・ｄ／λ） （１） により与えられる。式（１）において Δｎ＝ｎ−ｎ′ であり、ここでｎは格子材料の屈折率であり、ｎ′は格子溝内の媒体の屈折率、 すなわち電気光学媒体の屈折率である。図７に示されたように、それらの格子溝 及び従って格子材料のディレクタ（又は分子配向）10a及び10bが90°であるよう に、２個のそのような格子が配置される。このねじれた状態において、格子の付 近における電気光学媒体の屈折率は格子材料の屈折率と整合されるので、格子は 有効でなく且つ回折は起こらない。 しかしながら電圧がが電極５，６へ印加された場合には、媒体２の分子が格子 の表面との垂線に対して角θをなすように回転し、垂直投射に対する有効異常屈 折率ｎ_e(eff)が に従って減少し、一方正常屈折率は同じままである。 この方法で、式（１）におけるΔｎ＝ｎ(eff)−ｎが、印加される電圧Ｖの関 数として変えられ得る。図８は波長λの関数として計算されたΔｎを示し、一方 図９には計算された伝導される強度、すなわち零次ビームの強度が、それぞれ、 0.28，0.2，0.15，0.1及び0.05の対応するΔｎ値により、５個の異なる電圧V1， V2，V3，V4及びV5に対する波長の関数としてプロットされている。伝導される強 度が強く波長依存であること、及び伝導された、零次ビームのスペクトルが印加 される電圧により決定されるｎ_e(eff)の関数として変化することがわかる。それ で、伝導されるビームの色は電極５，６へ印加される電圧を変えることにより制 御され得る。 ２個の交差する格子構造を有する図７の実施例においては、電圧が印加される ので全ビームの色が制御される場合に、入射ビーム11の２個の偏光成分が回折さ れることが保証される。唯一の格子が存在する一実施例においては、ビーム11の 唯一の偏光成分がカラー制御される。 図10は本発明を用いているビーム方向制御装置の一実施例を示している。この 装置は第１基板層３と、第１透明電極５及び屈折率ｎ_o及びｎ_eを有する異方性材 料の層20を具えている。この層は鋸歯状輪郭表面22を有している。この表面と第 ２基板層４の上に設けられた第２電極６との間に、切換可能な電気光学媒体23が 存在している。電極５，６へ電圧が印加されない場合には、媒体23の分子は鋸歯 状小面と平行に配向され、且つ媒体23と層20との屈折率の間には差がない。入射 ビーム25はこの装置を真っ直ぐに通過し、且つ出ていくビーム27は入射ビームと 同じ方向を有する。電極５，６へ電圧が印加された場合には、媒体23の分子が再 配向され、且つこの媒体のディレクタ30は図10の下側部分に示されたように鋸歯 状小面31に対して角αであり、且つ異常ビーム成分に対する媒体23の屈折率はｎ_e (eff)となり、 により与えられる。 異常ビーム成分に対する層20と媒体23との屈折率の差によって、鋸歯状輪郭が 有効であり、それは屈折により、この小面の各々が同じ角でその上に入射するビ ームの部分を偏移させることを意味する。入射ビームの異常成分は今や偏移され 且つビーム28として励起する。 図10の実施例においては唯一の入射ビームの偏光成分が偏移される。両成分の 方向を変えるためには図11に示された実施例が用いられ得る。 この実施例においては、鋸歯状輪郭22に類似しているが、鋸歯状輪郭22を鏡面 変換した鋸歯状輪郭36を有する第２配向層35が、第２電極６上に配置される。２ 個の表面22と36の間の電気光学媒体23は、今やクリスマスツリーの形状を有して いる。入射ビーム25の異常成分は、電圧が印加された場合には、図10の実施例に おけるように、表面22において偏移される。層35の正常屈折率と異常屈折率とは 層22の異常屈折率と正常屈折率とにそれぞれ対応するので、この表面において正 常成分が屈折率差と会うのだから、正常成分は今や第２鋸歯状表面36により同じ 角で偏移される。装置へ電圧が印加されない場合には、双方の成分が装置を偏移 されないで通過しビーム27として退出する。 図10及び11に示された装置は、異なるチャネル間でビームのエネルギーを切り 換えるため、又はこのエネルギーをこれらのチャネル上に分配するために、任意 の光学システムに使用され得る。これらのチャネルは光案内、例えば光ファイバ ーにより形成されてもよい。この応用は図12及び13に図式的に表現されており、 これらの図においては40が光源、例えばランプであり、41がビーム、例えば平行 ビームに光を束ねる反射器である。このビームがレンズ又は鏡システム43によっ て集中されるので、ビームは更に光学装置を通って案内され得る。このシステム は更にビーム方向制御装置、それぞれ図10及び図11に従って、図12においては45 及び図13においては46、を具えている。 電圧がこの装置へ印加されない場合には、図12の上側部分に示されたように、 全ビーム42が第１チャネル48上に集中される。電圧が印加された場合には、ビー ム42の偏光成分50の一方、例えば正常成分が装置45を偏移されないで通過し、チ ャネル48上に入射する。異常成分は装置45により偏移されて且つ図12の下側部分 に示されたように、第２チャネル47へ入り、この方法でビーム42のエネルギーは 二つのチャネルにわたって分割される。 図11による装置46を具えている図13の実施例においては、図13の下側部分に示 されたように、電圧が装置46へ印加された場合には、双方の偏光成分が同じ方法 で処理されて、すなわちそれらは双方とも第２チャネル47に向かって偏移され、 図13の上側部分に示されたように、電圧が印加されない場合には、第１チャネル 48に向かって偏移されずに双方が通過する。 図12及び13のチャネルはファイバー光案内であってもよい。そのようなファイ バー光システムは、例えば車両照明に用いられ得る。一方のチャネルから他方の チャネルへの切り換えにより、車両照明からのビームの方向が変えられ得る。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．２個の組み立てられた要素とそれらの要素の間の電気光学媒体とを具えてい る、電磁放射線のビームを制御するための装置であって、それらの要素の各々は 基板層、電極層及び配向層を相継いで具えており、配向層の各々は電気光学媒体 に向いており、且つ電気光学媒体は少なくとも二つの状態の間で切り換えられ得 る電気光学装置において、 配向層のうちの少なくとも一つが、高いストリップ状表面部分と低いストリ ップ状表面部分とが交互に並ぶ線型な周期的表面輪郭を有し、且つ一方の状態に おける電気光学媒体の屈折率と実質的に等しい屈折率を有する複屈折材料を具え ていることを特徴とする電気光学装置。 ２．請求項１記載の電気光学装置において、第２配向層が高いストリップ状表面 部分と低いストリップ状表面部分とが交互に並ぶ線型な周期的表面輪郭を有し、 且つ前記の一方の状態における電気光学媒体の屈折率と実質的に等しい屈折率を 有する複屈折材料を具えていること、及び第２配向層の表面部分の長さ方向が、 第１配向層の前記の長さ方向と実質的に異なっていることを特徴とする電気光学 装置。 ３．請求項１又は２記載の電気光学装置において、一方が実質的に光学的に等方 性である二つの状態の間で電気光学媒体が切り換えできること、及び輪郭を描か れた配向層の材料の屈折率が他方の状態における電気光学媒体の屈折率と実質的 に等しいことを特徴とする電気光学装置。 ４．双方の配向層が線型な周期的表面輪郭を有する請求項１〜３のいずれか１項 記載の電気光学装置において、電気光学媒体がねじれネマチック液晶構造である こと、及び２個の配向層の表面部分の長さ方向が、ねじれネマチック液晶構造の ねじれ角と実質的に等しい角で相互に交差することを特徴とする電気光学装置。 ５．請求項１又は２記載の電気光学装置において、電気光学媒体が少なくとも２ 個の複屈折状態の間で切り換え可能であり、輪郭を描かれた配向層の材料の屈折 率は複屈折状態のうちの一方における電気光学材料の屈折率と実質的に等し いことを特徴とする電気光学装置。 ６．請求項１又は５記載の電気光学装置において、電気光学媒体はフェロ誘電性 、フェリ誘電性又はエレクトロクリニック液晶を具えることを特徴とする電気光 学装置。 ７．請求項１〜６のいずれか１項記載の電気光学装置において、輪郭を描かれた 配向層が液晶材料を具えた配向されたポリマー回路網を具えることを特徴とする 電気光学装置。 ８．請求項１〜７のいずれか１項記載の電気光学装置において、表面輪郭が位相 回折格子により構成されること及び組み立てられた要素の電極層が駆動手段へ接 続されていることを特徴とする電気光学装置。 ９．請求項８記載の電気光学装置において、格子の周期が少なくとも 0.1μm で あることを特徴とする電気光学装置。 10．請求項８又は９記載の電気光学装置において、格子の周期が大きくても 100 μm であることを特徴とする電気光学装置。 11．請求項８〜10記載の電気光学装置において、駆動手段が定電圧源とスイッチ とにより構成されたことを特徴とする電気光学装置。 12．請求項８〜11記載の装置を具えている映像表示パネルにおいて、各電極層が 映像データ及び選択電圧を受信するためのストリップ状の電極の線型なアレイ具 え、２個の電極層の電極構造により規定される電気光学媒体部分の透過度を決定 することを特徴とする映像表示パネル。 13．照明ユニットと映像表示パネル及び該パネル用の駆動手段を具えている直視 映像表示装置において、該映像表示パネルが請求項12に記載されたパネルである ことを特徴とする直視映像表示装置。 14．請求項13記載の直視映像表示装置において、視聴者側において、格子の少な くとも一部分が可変周期を有することを特徴とする直視映像表示装置。 15．請求項13記載の直視映像表示装置において、視聴者側において、格子の少な くとも一部分がフレネル構造を有することを特徴とする直視映像表示装置。 16．照明システムと映像表示パネルと該パネル用の駆動手段及び投影レンズを、 この順序で、具えている映像投影装置において、表示パネルが請求項12に記載 されたパネルであること、及び対物レンズが表示パネルからの零次のビームの通 路内にのみ配置されていることを特徴とする映像投影装置。 17．波長選択装置において、請求項１〜７のいずれか１項に記載された装置を具 えており、そこで配向層の表面輪郭が位相回折格子により構成され且つ電極層が 可制御電圧源へ接続されていることを特徴とする波長選択装置。 18．請求項17記載の波長選択装置において、線型な周期的表面輪郭を有する２個 の配向層を具え、そこで一方の層の表面部分の長さ方向が他方の層の表面部分の 長さ方向に対して実質的に垂直であることを特徴とする波長選択装置。 19．ビーム方向制御装置において、請求項１記載の装置を具えること、表面輪郭 が鋸歯状輪郭であること、及び電極層がスイッチを介して定電圧源へ接続されて いることを特徴とするビーム方向制御装置。 20．請求項19記載のビーム方向制御装置において、双方の配向層が鋸歯状輪郭を 有することを特徴とするビーム方向制御装置。