JPS6210628A - 液晶電気光学装置 - Google Patents
液晶電気光学装置Info
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- JPS6210628A JPS6210628A JP15051685A JP15051685A JPS6210628A JP S6210628 A JPS6210628 A JP S6210628A JP 15051685 A JP15051685 A JP 15051685A JP 15051685 A JP15051685 A JP 15051685A JP S6210628 A JPS6210628 A JP S6210628A
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- light
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- scattering
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は液晶電気光学装置に関する。
一対の基板間に強誘電性液晶を保持し上記基板上に上記
強誘電性液晶の光散乱効果を制御する手段を有する液晶
電気光学装置において、上記強訴１１Ｅ性液晶にコレス
テリック液晶あるいは光学活性剤を混合することにより
上記強誘電性液晶のらせん構造を消去し、無電界時にお
いて透過状態を保持することができる単安定な透過散乱
スイッチングを可能とした。更に上記一方の基板上にア
クティブスイッチング素子をマトリックス状に設け、対
向基板上に反射層を設けることにより投射型の
□画像表示を実現した。
強誘電性液晶の光散乱効果を制御する手段を有する液晶
電気光学装置において、上記強訴１１Ｅ性液晶にコレス
テリック液晶あるいは光学活性剤を混合することにより
上記強誘電性液晶のらせん構造を消去し、無電界時にお
いて透過状態を保持することができる単安定な透過散乱
スイッチングを可能とした。更に上記一方の基板上にア
クティブスイッチング素子をマトリックス状に設け、対
向基板上に反射層を設けることにより投射型の
□画像表示を実現した。
強誘電性液晶の光散乱効果を用いた液晶光スイッチング
としては１９８４年度の７エロエレクトリツクス（Ｆｓ
ｒｒｏｅｌｅｏｔｒｉｃｓ）誌第５９巻Ｐ１４５に記載
されているように過渡的な散乱型（ＴＳＭ型）のものが
知られている。これは−軸方向に配向した強誘電性液晶
に交流電界を印加し、他の一軸方向に再配列する際に生
じる過渡的な散乱状態を連続的に引き起し、透過と散乱
状態をスイッチングするものである。本モードにおいて
は偏光板を設ける必要がないためスイッチング時の光の
利用効率が高いという特徴がある。
としては１９８４年度の７エロエレクトリツクス（Ｆｓ
ｒｒｏｅｌｅｏｔｒｉｃｓ）誌第５９巻Ｐ１４５に記載
されているように過渡的な散乱型（ＴＳＭ型）のものが
知られている。これは−軸方向に配向した強誘電性液晶
に交流電界を印加し、他の一軸方向に再配列する際に生
じる過渡的な散乱状態を連続的に引き起し、透過と散乱
状態をスイッチングするものである。本モードにおいて
は偏光板を設ける必要がないためスイッチング時の光の
利用効率が高いという特徴がある。
〔発明が解決しようとする問題点及び目的〕しかしなが
ら前述の従来技術においては以下の問題点を含む。すな
わち、透過状態に対しては直流電界を印加し、散乱状態
に対しては交流電界を印加し続けないと各々の状態を保
持できない。無電界状態では透過状態あるいは過渡的な
散乱状態とは異なった回位を伴うらせん構造を有する状
態に移行する。このためＴＳＭ型モードを用いて画像表
示を行うことは非常に困難となり、単純な光スイツチン
グ素子として応用されている。本発明は上記の問題点を
解決するもので、単安定なＴＳＭモードを実現し、それ
を用いて光利用効率の高い高速な画像表示ができる液晶
電気光学装置を提供することにある。
ら前述の従来技術においては以下の問題点を含む。すな
わち、透過状態に対しては直流電界を印加し、散乱状態
に対しては交流電界を印加し続けないと各々の状態を保
持できない。無電界状態では透過状態あるいは過渡的な
散乱状態とは異なった回位を伴うらせん構造を有する状
態に移行する。このためＴＳＭ型モードを用いて画像表
示を行うことは非常に困難となり、単純な光スイツチン
グ素子として応用されている。本発明は上記の問題点を
解決するもので、単安定なＴＳＭモードを実現し、それ
を用いて光利用効率の高い高速な画像表示ができる液晶
電気光学装置を提供することにある。
本発明の液晶電気光学装置は一対の基板間に強誘電性液
晶を保持し上記基板の少なくとも一方の基板上に上記強
誘電性液晶の光散乱効果を制御する手段を有する液晶電
気光学装置において、上記強誘電液晶がカイラルスメク
テック液晶とコレステリック液晶あるいは光学活性剤と
から成る液晶組成物であることを特徴とする０更に一方
の基板上にアクティブスイッチング素子をマトリックス
状に設け、対向基板上に反射層を形成したことを特徴と
する〇 〔作 用〕 本発明の作用を第３図を用いて説明する。強誘電性液晶
は数μｍ以上のセル厚の領域では第３図（α）に示され
るようにらせん構造を安定に形成することが知られてい
る。このような配向状態では液晶分子３はらせん軸６の
方向に右あるいは左巻に層ごとにねじれている。一方、
一つの層内においては液晶分子は右まわり、あるいは左
まわりにねじれたツイスト状態を保つ。このような構造
においてはらせんピッチに対応して回位５を形成し、弱
い光散乱を引き起す。本発明においては上記らせん及び
ツイスト状態を有する強誘電性液晶にコレステリック液
晶あるいは光学活性剤を添加し、上記コレステリック液
晶あるいは光学活性剤の層間（上下基板間）に働くねじ
れ力により上記ツイスト状態を補正することにより第３
図（６）に示されるようならせん構造を有しない双安定
状態を作り出すことができる。すなわち右まわりのツイ
スト状態を有する強誘電性液晶には左施性のコレステリ
ック液晶あるいは光学活性剤を加えることによりツイス
ト状態を消去し二軸性の双安定状態を得ることができる
。もちろん左まわりのツイスト状態を有する強誘電性液
晶に対しては右施性のコレステリック液晶あるいは光学
活性剤を加えれば良い。このような双安定状態は極めて
良好な透明性を有しており安定に存在する０このように
分子軸が層内で均一に配向した液晶相においても適当な
周期で極性反転信号”を印加することにより光散乱を引
き起すことができる。従って無電界時に透明状態、交流
信号印加時に散乱状態を選択できる単安定光スイツチモ
ードが可能となった。更に本発明の単安定光スイツチモ
ードをアクティブスイッチング素子で制御し、セル内の
対向基板上に反射層を設けることにより光利用効率の高
い、高コントラストを有する投射画像を形成できる。
晶を保持し上記基板の少なくとも一方の基板上に上記強
誘電性液晶の光散乱効果を制御する手段を有する液晶電
気光学装置において、上記強誘電液晶がカイラルスメク
テック液晶とコレステリック液晶あるいは光学活性剤と
から成る液晶組成物であることを特徴とする０更に一方
の基板上にアクティブスイッチング素子をマトリックス
状に設け、対向基板上に反射層を形成したことを特徴と
する〇 〔作 用〕 本発明の作用を第３図を用いて説明する。強誘電性液晶
は数μｍ以上のセル厚の領域では第３図（α）に示され
るようにらせん構造を安定に形成することが知られてい
る。このような配向状態では液晶分子３はらせん軸６の
方向に右あるいは左巻に層ごとにねじれている。一方、
一つの層内においては液晶分子は右まわり、あるいは左
まわりにねじれたツイスト状態を保つ。このような構造
においてはらせんピッチに対応して回位５を形成し、弱
い光散乱を引き起す。本発明においては上記らせん及び
ツイスト状態を有する強誘電性液晶にコレステリック液
晶あるいは光学活性剤を添加し、上記コレステリック液
晶あるいは光学活性剤の層間（上下基板間）に働くねじ
れ力により上記ツイスト状態を補正することにより第３
図（６）に示されるようならせん構造を有しない双安定
状態を作り出すことができる。すなわち右まわりのツイ
スト状態を有する強誘電性液晶には左施性のコレステリ
ック液晶あるいは光学活性剤を加えることによりツイス
ト状態を消去し二軸性の双安定状態を得ることができる
。もちろん左まわりのツイスト状態を有する強誘電性液
晶に対しては右施性のコレステリック液晶あるいは光学
活性剤を加えれば良い。このような双安定状態は極めて
良好な透明性を有しており安定に存在する０このように
分子軸が層内で均一に配向した液晶相においても適当な
周期で極性反転信号”を印加することにより光散乱を引
き起すことができる。従って無電界時に透明状態、交流
信号印加時に散乱状態を選択できる単安定光スイツチモ
ードが可能となった。更に本発明の単安定光スイツチモ
ードをアクティブスイッチング素子で制御し、セル内の
対向基板上に反射層を設けることにより光利用効率の高
い、高コントラストを有する投射画像を形成できる。
本実施例においては本発明の単安定スイッチングモード
の電気光学特性を第１図、第２図を用いて説明する◎ ２枚のガラス基板上に透明導電膜を形成し、その上に有
機高分子膜を塗膜しラビング処理を行いスペーサーを介
して厚さ２５μのセルを作成した。
の電気光学特性を第１図、第２図を用いて説明する◎ ２枚のガラス基板上に透明導電膜を形成し、その上に有
機高分子膜を塗膜しラビング処理を行いスペーサーを介
して厚さ２５μのセルを作成した。
上記セルに真空下で下記の強誘電性液晶とフレステリツ
ク液晶（５ｗｔ％）の混合組成物を封入した。
ク液晶（５ｗｔ％）の混合組成物を封入した。
（！ ｎＨ２ｎ＋＋
Ｑ ｎ Ｈ２ｎ＋＋
Ｃｎ Ｈ２ｎ ＋ｓ
◎ ＣｎＨ２ｎ＋＋ ０◎−ｄ−ｏ−◎−０本発明にお
いては強誘電性液晶は上記の単品液晶あるいは混合液晶
に限定されるものではなく、ヒ。
いては強誘電性液晶は上記の単品液晶あるいは混合液晶
に限定されるものではなく、ヒ。
リミジン系等、強誘電性を示す液晶ならば全て、用いる
ことができる。またコレステリック液晶の添加量は混合
液晶が強誘電性を失なわれない程度添加するのが望しく
、０．１ｗｔ％〜２０ ｗｔ％程度が好ましい。
ことができる。またコレステリック液晶の添加量は混合
液晶が強誘電性を失なわれない程度添加するのが望しく
、０．１ｗｔ％〜２０ ｗｔ％程度が好ましい。
またコレステリック液晶に限らず光学活性能が同程度と
なるように光学活性剤を加えても同様にらせん構造を除
去でき、る。
なるように光学活性剤を加えても同様にらせん構造を除
去でき、る。
第１図は入力信号１に対する透過率の応答特性を示した
ものである。交流信号５が印加されている領域は散乱状
態であり透過率は小さい。無電界時４の領域では透過状
態にもどる。交流信号電圧２０Ｖにおいて散乱−透過応
答時ｒ＃Ｉｆが２ Ｄ ｒｎａ・透過−散乱応答速度は
１ ｍｓであった。消光比は約６であった◇ 次に交流信号の電圧Ｖｄに対する透過率変化を調べたと
ころ（第２図）、スレシェホールド特性があることかわ
かった。すなわち、電圧Ｖ、以下の交流信号に対しては
光散乱せず透過状態を保持し、電圧７１以上の交流信号
に対しては光散乱により光を透過させない。またｖｌ
とＶ、の中間領域では光散乱効果が電圧値に依存するた
め中間調表示が可能となる〇 上述のように強誘電性液晶にコレステリック液晶あるい
は光学活性剤を加え、らせん構造を除去することにより
スレシェホールド特性を有する単安定な散乱型の光スイ
ッチングが可能となった０〔実施例２〕 本実施例において第４図に示されるような構成を有する
反射型ライトパルプを作成した０すなわち、一方の基板
上にマトリックス状にアクティブスイッチング素子の代
表的な例としてポリシリコン薄膜トランジスタ（ＴＩＦ
Ｔ）を形成し、対向基板上に反射層を設けた反射型のＴ
ＳＭモードの反射型ライトパルプを作成した。
ものである。交流信号５が印加されている領域は散乱状
態であり透過率は小さい。無電界時４の領域では透過状
態にもどる。交流信号電圧２０Ｖにおいて散乱−透過応
答時ｒ＃Ｉｆが２ Ｄ ｒｎａ・透過−散乱応答速度は
１ ｍｓであった。消光比は約６であった◇ 次に交流信号の電圧Ｖｄに対する透過率変化を調べたと
ころ（第２図）、スレシェホールド特性があることかわ
かった。すなわち、電圧Ｖ、以下の交流信号に対しては
光散乱せず透過状態を保持し、電圧７１以上の交流信号
に対しては光散乱により光を透過させない。またｖｌ
とＶ、の中間領域では光散乱効果が電圧値に依存するた
め中間調表示が可能となる〇 上述のように強誘電性液晶にコレステリック液晶あるい
は光学活性剤を加え、らせん構造を除去することにより
スレシェホールド特性を有する単安定な散乱型の光スイ
ッチングが可能となった０〔実施例２〕 本実施例において第４図に示されるような構成を有する
反射型ライトパルプを作成した０すなわち、一方の基板
上にマトリックス状にアクティブスイッチング素子の代
表的な例としてポリシリコン薄膜トランジスタ（ＴＩＦ
Ｔ）を形成し、対向基板上に反射層を設けた反射型のＴ
ＳＭモードの反射型ライトパルプを作成した。
一方のガラス基板１上に共通電極及び反射層として、ニ
ッケル薄膜層２を設けた。一方対向する石英ガラス基板
４上にアクティブスイッチング素子としてポリシリコン
ＴＩＦＴ５をマトリックス状に形成した。更に石英ガラ
ス４の裏側の表面には反射防止膜５を形成した。上記一
対の基板上に有機高分子膜をスピンコード、デツプフー
ト、ロールコート、印刷法等により塗膜しラビング処理
を行い配向膜とした。スペーサーを介して厚さ約２０μ
の液晶セルを組み真空下において強誘電性液晶とコレス
テリック液晶を約４ ｗｔ％含有する液晶組成物を封入
し反射型液晶ライトパルプを得たＯ 第５図に本実施例の反射型液晶ライトパルプの駆動方法
の１例を示した。ビデオ信号１はＴＰＴのソースライン
により、ゲート信号２はゲートラインより第５図に示さ
れるような波形信号で入力する。
ッケル薄膜層２を設けた。一方対向する石英ガラス基板
４上にアクティブスイッチング素子としてポリシリコン
ＴＩＦＴ５をマトリックス状に形成した。更に石英ガラ
ス４の裏側の表面には反射防止膜５を形成した。上記一
対の基板上に有機高分子膜をスピンコード、デツプフー
ト、ロールコート、印刷法等により塗膜しラビング処理
を行い配向膜とした。スペーサーを介して厚さ約２０μ
の液晶セルを組み真空下において強誘電性液晶とコレス
テリック液晶を約４ ｗｔ％含有する液晶組成物を封入
し反射型液晶ライトパルプを得たＯ 第５図に本実施例の反射型液晶ライトパルプの駆動方法
の１例を示した。ビデオ信号１はＴＰＴのソースライン
により、ゲート信号２はゲートラインより第５図に示さ
れるような波形信号で入力する。
一方共通’［極には一定電位が印加されており、液晶層
に実効的に印加される波形はＶｔｒｏ４で示される。時
間領域５では１フレーム毎にＶ、の電界 □が極性
を反転しながら印加され過渡的な光散乱を起す。一方、
時間領域６では液晶層には実効的な電界は印加されず、
透過状態となる０時間領域７では１フレーム毎にＶ、の
交流信号が印加され光散乱を引き起すが、その程度は時
間領域５の光散乱強度に比較するとその程度は小さく、
中間調表示となる。このようにして階調表示が可能な単
安定ＴＳＭ光スイッチングが実現できる。透過状態では
出射光量の８０％が反射光として得られる。
に実効的に印加される波形はＶｔｒｏ４で示される。時
間領域５では１フレーム毎にＶ、の電界 □が極性
を反転しながら印加され過渡的な光散乱を起す。一方、
時間領域６では液晶層には実効的な電界は印加されず、
透過状態となる０時間領域７では１フレーム毎にＶ、の
交流信号が印加され光散乱を引き起すが、その程度は時
間領域５の光散乱強度に比較するとその程度は小さく、
中間調表示となる。このようにして階調表示が可能な単
安定ＴＳＭ光スイッチングが実現できる。透過状態では
出射光量の８０％が反射光として得られる。
一方最大散乱状態での出射光量は約５％であり消光比は
１６であった。
１６であった。
〔実施例３〕
本実施例では実施例２で作成した反射型液晶ライトバル
ブを用いて第６図に示される構成を有する投射型ディス
プレーを製作した〇 楕円球面ミラー１を有する光源を用いコリメートレンズ
２を通して液晶ライトパルプ３に投射する。更に液晶ラ
イトパルプ３からの反射光をレンズ４を介してスクリー
ン５に結像し白黒画像を得た。本発明の液晶ライトバル
ブはＯＮ状態（無電界時）での出射光量が入射光の８０
％と変換効率が高く、また散乱状態での出射光量が入射
光の５％と低いため明るく高コントラストな画像を得る
ことができる・また本実施例においては白黒表示である
が、ＲＧＢの色分解フィルタとＲＧＢ画像を結像する光
学システムを設けることによりフルカラー画像表示も可
能である。
ブを用いて第６図に示される構成を有する投射型ディス
プレーを製作した〇 楕円球面ミラー１を有する光源を用いコリメートレンズ
２を通して液晶ライトパルプ３に投射する。更に液晶ラ
イトパルプ３からの反射光をレンズ４を介してスクリー
ン５に結像し白黒画像を得た。本発明の液晶ライトバル
ブはＯＮ状態（無電界時）での出射光量が入射光の８０
％と変換効率が高く、また散乱状態での出射光量が入射
光の５％と低いため明るく高コントラストな画像を得る
ことができる・また本実施例においては白黒表示である
が、ＲＧＢの色分解フィルタとＲＧＢ画像を結像する光
学システムを設けることによりフルカラー画像表示も可
能である。
以上述べたように本発明によれば強誘電性液晶にコレス
テリック液晶あるいは光学活性剤を添加することにより
強誘電性液晶のらせん構造及びツイスト状態を除去し、
無電界時においても安定に透過状態を保持しうる透過−
散乱光スイッチングモードを実現した０本発明の単安定
な光スイツチングモードとマトリックスアレイのアクテ
ィブスイッチング素子とを組み合せることにより光利用
効率の高い高速な光スイッチングが可能な液晶ライトパ
ルプを作成できた。更に上記液晶ライトパルプを反射型
で用いることにより投射型画像表示が可能となった・本
発明の投射型ディスプレーは高コントラス比、高速応答
性を有する明るく大画面画像を提供できるという特徴を
持つ。
テリック液晶あるいは光学活性剤を添加することにより
強誘電性液晶のらせん構造及びツイスト状態を除去し、
無電界時においても安定に透過状態を保持しうる透過−
散乱光スイッチングモードを実現した０本発明の単安定
な光スイツチングモードとマトリックスアレイのアクテ
ィブスイッチング素子とを組み合せることにより光利用
効率の高い高速な光スイッチングが可能な液晶ライトパ
ルプを作成できた。更に上記液晶ライトパルプを反射型
で用いることにより投射型画像表示が可能となった・本
発明の投射型ディスプレーは高コントラス比、高速応答
性を有する明るく大画面画像を提供できるという特徴を
持つ。
第１図は液晶セルのスイッチング特性図。
１・・・入力信号
２・・・光学応答特性
３・・・散乱選択時
４・・・透過選択時
第２図は液晶セルのスレッシュホールド特性図第３図は
液晶分子の配向模式図であり、（α）は液晶分子のらせ
ん構造図、（ｂ）は双安定状態図０１・・・ラビング方
向 ２・・・配向膜 ３・・・液晶分子軸 ４・・・双極子モーメント ５・・・回位 ６・・・らせん軸 第４図アクティブスイッチング液晶ライトバルブの斜視
図。 １・・・ガラス基板 ２・・・共通電極 ３ ・・ ＴＩＦＴ ４・・・石英ガラス基板 ５・・・反射防止膜 第５図反射型液晶ライトバルブの駆動波形図。 １・・・ビデオ信号 ２・・・ゲート信号 ３・・−コモン信号 ４・・・印加電界信号 ５・・・オフ領域 ６・・・オン領域 ７・・・中間調表示領域 ８・・・フレーム周期 第６図投射型ディスプレーの構成図。 １・・・楕円球面ミラー ２・・・コリメートレンズ ３・・・反射型液晶ライトバルブ ４・・・結像レンズ ５・・・スクリーン 以 上
液晶分子の配向模式図であり、（α）は液晶分子のらせ
ん構造図、（ｂ）は双安定状態図０１・・・ラビング方
向 ２・・・配向膜 ３・・・液晶分子軸 ４・・・双極子モーメント ５・・・回位 ６・・・らせん軸 第４図アクティブスイッチング液晶ライトバルブの斜視
図。 １・・・ガラス基板 ２・・・共通電極 ３ ・・ ＴＩＦＴ ４・・・石英ガラス基板 ５・・・反射防止膜 第５図反射型液晶ライトバルブの駆動波形図。 １・・・ビデオ信号 ２・・・ゲート信号 ３・・−コモン信号 ４・・・印加電界信号 ５・・・オフ領域 ６・・・オン領域 ７・・・中間調表示領域 ８・・・フレーム周期 第６図投射型ディスプレーの構成図。 １・・・楕円球面ミラー ２・・・コリメートレンズ ３・・・反射型液晶ライトバルブ ４・・・結像レンズ ５・・・スクリーン 以 上
Claims (3)
- （１）一対の基板間に強誘電性液晶を保持し上記基板の
少なくとも一方の基板上に上記強誘電性液晶の光散乱効
果を制御する手段を有する液晶電気光学装置において、
上記強誘電性液晶がカイラルスメクテック液晶とコレス
テリック液晶とから成る液晶組成物であることを特徴と
する液晶電気光学装置。 - （２）一対の基板間に強誘電性液晶を保持し上記基板の
少なくとも一方の基板上に上記強誘電性液晶の光散乱効
果を制御する手段を有する液晶電気光学装置において、
上記強誘電性液晶がカイラルスメクテック液晶と光学活
性剤とからなる液晶組成物であることを特徴とする液晶
電気光学装置。 - （３）上記強誘電性液晶の光散乱効果を制御する手段と
して一方の基板上にマトリックス状にアクティブスイッ
チング素子を設け、対向基板上に反射層を形成したこと
を特徴とする特許請求の範囲の第１項及び第２項記載の
液晶電気光学装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15051685A JPS6210628A (ja) | 1985-07-09 | 1985-07-09 | 液晶電気光学装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15051685A JPS6210628A (ja) | 1985-07-09 | 1985-07-09 | 液晶電気光学装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6210628A true JPS6210628A (ja) | 1987-01-19 |
Family
ID=15498565
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15051685A Pending JPS6210628A (ja) | 1985-07-09 | 1985-07-09 | 液晶電気光学装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6210628A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03242624A (ja) * | 1990-02-21 | 1991-10-29 | Canon Inc | 液晶ライトバルブ装置 |
| US9541774B2 (en) | 2011-12-16 | 2017-01-10 | Mitsui Chemicals, Inc. | Control device for variable focus lenses, control method for variable focus lenses, and electronic glasses |
-
1985
- 1985-07-09 JP JP15051685A patent/JPS6210628A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03242624A (ja) * | 1990-02-21 | 1991-10-29 | Canon Inc | 液晶ライトバルブ装置 |
| US9541774B2 (en) | 2011-12-16 | 2017-01-10 | Mitsui Chemicals, Inc. | Control device for variable focus lenses, control method for variable focus lenses, and electronic glasses |
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