JPS63249820A - 液晶光偏向器 - Google Patents
液晶光偏向器Info
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- JPS63249820A JPS63249820A JP8417387A JP8417387A JPS63249820A JP S63249820 A JPS63249820 A JP S63249820A JP 8417387 A JP8417387 A JP 8417387A JP 8417387 A JP8417387 A JP 8417387A JP S63249820 A JPS63249820 A JP S63249820A
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- Japan
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- liquid crystal
- optical deflector
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Landscapes
- Liquid Crystal (AREA)
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〕
本発明は液晶を用いた光偏向器に関する０〔従来の技術
〕 従来の光偏向器には結晶のカー効果やポッケルス効果を
利用した電気光学的光偏向器や、媒質密度の音波による
変化を利用した音響光学的光偏向器、あるいは熱による
媒質の屈折率分布を利用した熱光学的光偏向器、さらに
はポリゴンミラーやホログラムスキャナの様にミラーや
回折格子の機械的回転による機械式偏向器が有る。
〕 従来の光偏向器には結晶のカー効果やポッケルス効果を
利用した電気光学的光偏向器や、媒質密度の音波による
変化を利用した音響光学的光偏向器、あるいは熱による
媒質の屈折率分布を利用した熱光学的光偏向器、さらに
はポリゴンミラーやホログラムスキャナの様にミラーや
回折格子の機械的回転による機械式偏向器が有る。
電気光学効果を利用した偏向器では、電気光学、係数の
大きな材料がない為偏向角が小さく解像度の低いものし
か得られていない。音響光学効果を利用したものは一部
実用化されているが、偏向角が少さい点や回折の際の効
率を上げる為高い音響強度が必要となる為広い応用には
いたっていない熱光学的光偏向器では比較的大きな偏向
角が得られるが応答時間が媒質の厚み２乗に比例して遅
くなる為応用が限られてしまうＯさらに機械式光偏向器
では回転の為のモータや光学系の精度などの点で全体と
して高価で容積の大きなものとなってしまう点に間層が
有る。
大きな材料がない為偏向角が小さく解像度の低いものし
か得られていない。音響光学効果を利用したものは一部
実用化されているが、偏向角が少さい点や回折の際の効
率を上げる為高い音響強度が必要となる為広い応用には
いたっていない熱光学的光偏向器では比較的大きな偏向
角が得られるが応答時間が媒質の厚み２乗に比例して遅
くなる為応用が限られてしまうＯさらに機械式光偏向器
では回転の為のモータや光学系の精度などの点で全体と
して高価で容積の大きなものとなってしまう点に間層が
有る。
本発明はこのような問題を解決するもので・その目的と
するところは大きな偏向角と高い解像度を持ち安価で低
電圧、低消費電力で駆動が出来かつ、安定な動作を示す
偏向器を提供するところＫある０ 〔問題点を解決する為の手段〕 （１）本発明は２枚の透明電極基板に液晶材料を挾持し
てなる液晶素子において、対向する電極面上の少なくと
も一方の表面を周期的に厚みの異なる絶縁層で覆い、該
絶縁層を通して液晶に印加される実効電圧に周期的な分
布を持たせる事により、該液晶層における液晶分子の配
列に対し前記実効電圧に応じた周期的な分布を持たせる
事により、外部よシ該液晶層に入射した外部偏向光を広
い偏向角で高解像度でかつ印加電圧に応じた連続的な偏
向を可能にした液晶光偏向器。
するところは大きな偏向角と高い解像度を持ち安価で低
電圧、低消費電力で駆動が出来かつ、安定な動作を示す
偏向器を提供するところＫある０ 〔問題点を解決する為の手段〕 （１）本発明は２枚の透明電極基板に液晶材料を挾持し
てなる液晶素子において、対向する電極面上の少なくと
も一方の表面を周期的に厚みの異なる絶縁層で覆い、該
絶縁層を通して液晶に印加される実効電圧に周期的な分
布を持たせる事により、該液晶層における液晶分子の配
列に対し前記実効電圧に応じた周期的な分布を持たせる
事により、外部よシ該液晶層に入射した外部偏向光を広
い偏向角で高解像度でかつ印加電圧に応じた連続的な偏
向を可能にした液晶光偏向器。
（２、特許請求の範囲第１項における液晶素子において
、使用する液晶材料か正の誘電異方性を示すネマチック
相の液晶であり・電界非印加時に液晶分子長軸が電極基
板表面に対し平行かほぼ平行なホモジエニアス配向をと
るぺ＜′Ｎ、ｓ基板上か絶縁層上の少なくも一方に配向
層を設け、かつ電極基板上か絶縁層上かそれを覆う配向
層かの少なくとも一つの面をラビング処理する事により
液晶分子長軸が空間平均的に一方向にそろうべく配向処
理を行なった液晶光偏向器。
、使用する液晶材料か正の誘電異方性を示すネマチック
相の液晶であり・電界非印加時に液晶分子長軸が電極基
板表面に対し平行かほぼ平行なホモジエニアス配向をと
るぺ＜′Ｎ、ｓ基板上か絶縁層上の少なくも一方に配向
層を設け、かつ電極基板上か絶縁層上かそれを覆う配向
層かの少なくとも一つの面をラビング処理する事により
液晶分子長軸が空間平均的に一方向にそろうべく配向処
理を行なった液晶光偏向器。
（３）特許請求の範囲第２項における液晶材料が、駆動
周波数の低い場合正の誘電異方性を有し、駆動周波数の
高い場合負の誘電異方性を示す２周波駆動用液晶分子の
配向を、電界無印加時のホモジェニアスでかつ均一方向
に配向した状態にもどす際高周波印加により動作させる
事を特徴とした液晶光偏向器。
周波数の低い場合正の誘電異方性を有し、駆動周波数の
高い場合負の誘電異方性を示す２周波駆動用液晶分子の
配向を、電界無印加時のホモジェニアスでかつ均一方向
に配向した状態にもどす際高周波印加により動作させる
事を特徴とした液晶光偏向器。
（４）特許請求の範囲第２項において液晶材料が強誘電
性を持つスメクチック相の液晶である事を特徴とする液
晶光偏向器０ 〔作 用〕 偏向器の偏向角Δθと媒質中での屈折率分布の最大値と
最小値との差Δｎとは、光が伝搬する媒質の長さ２と屈
折率の分布領域の幅りとを用いてΔθ＝２Δｎ ／ Ｄ
で表わされる０本発明の構成によれば、液晶分子の大き
な屈折率異方性が利用出来る為、従来の機械式以外の偏
向器では到達出来なかりた高い偏向角を低電圧、低電力
、高信頼性で得る事が出来る０また光偏向器のもう一つ
の性能を表わす解像度Ｎは、入射する光の波長λを含む
。
性を持つスメクチック相の液晶である事を特徴とする液
晶光偏向器０ 〔作 用〕 偏向器の偏向角Δθと媒質中での屈折率分布の最大値と
最小値との差Δｎとは、光が伝搬する媒質の長さ２と屈
折率の分布領域の幅りとを用いてΔθ＝２Δｎ ／ Ｄ
で表わされる０本発明の構成によれば、液晶分子の大き
な屈折率異方性が利用出来る為、従来の機械式以外の偏
向器では到達出来なかりた高い偏向角を低電圧、低電力
、高信頼性で得る事が出来る０また光偏向器のもう一つ
の性能を表わす解像度Ｎは、入射する光の波長λを含む
。
Ｎ＝π℃Δｎ ／ ２ ｘで表わされる０従って、２を
光の波長λよシ充分長い値に設定すれば、高い解像度も
同時に得られる事がわかる。
光の波長λよシ充分長い値に設定すれば、高い解像度も
同時に得られる事がわかる。
（１） 第１図は本発明に用いた液晶光偏向器の模式
図を表わし、１０１は透明基板で、１０２は透明電極、
１０３は周期的に厚の異なる絶縁層で厚さは薄い部分が
０〜０．５μｍ１厚い部分が００５〜２．０μ愕の範囲
の有機か無機の絶縁材料で、本発明では０．０１〜ｔＯ
μ慴の厚さ変化を有するポリイミド材料を使用した。又
、１０２の電極上には配向膜を設け、配向膜上のみか配
向膜上と絶縁層上の両側をラビング処理する事により配
向させた０１０４は液晶層を封じ込めるシール部で１０
５は液晶層厚ｄを表わし、０．５μｍ ＜： ｄ ＜２
００８ｍの範囲で用いられるが今回は５０μ情とした◇
又１０６は絶縁層の厚み変化の周期Ｔを表わし１μ惰く
Ｔく２ｍ１１の範囲で用いられるが今回は１００μ青と
した＠液晶層１０７は正の誘電異方性を示すネマチック
液晶か、低周波で正、高周波で負の二周波駆動用ネマチ
ック液晶を用いるが、実施例では誘電異方性十１０、屈
折率異方性α２１のネマチック液晶を用いた０電極基板
と平行かほぼ平行な方向より入射する光線１０８が前記
電極上を通過する距離を９５８とした時、偏光方向１０
９が基板の垂直方向かほぼ垂直方向の偏向光に対し、基
板平面と平行かほぼ平行な方向に偏向角２０°偏向効率
７２％の出射光１１２が得られた０解像度は約４０００
程度であった・印加電圧は４５ ’Ｖ Ｐ−Ｔｌであっ
た◎又、基板を横切る様に通過する光で偏光方向が基板
のラビング方向と平行かほぼ平行な入射光に対しては、
α２°程度の偏向角の出射光１１３しか得られず解像度
も２０程度であった。
図を表わし、１０１は透明基板で、１０２は透明電極、
１０３は周期的に厚の異なる絶縁層で厚さは薄い部分が
０〜０．５μｍ１厚い部分が００５〜２．０μ愕の範囲
の有機か無機の絶縁材料で、本発明では０．０１〜ｔＯ
μ慴の厚さ変化を有するポリイミド材料を使用した。又
、１０２の電極上には配向膜を設け、配向膜上のみか配
向膜上と絶縁層上の両側をラビング処理する事により配
向させた０１０４は液晶層を封じ込めるシール部で１０
５は液晶層厚ｄを表わし、０．５μｍ ＜： ｄ ＜２
００８ｍの範囲で用いられるが今回は５０μ情とした◇
又１０６は絶縁層の厚み変化の周期Ｔを表わし１μ惰く
Ｔく２ｍ１１の範囲で用いられるが今回は１００μ青と
した＠液晶層１０７は正の誘電異方性を示すネマチック
液晶か、低周波で正、高周波で負の二周波駆動用ネマチ
ック液晶を用いるが、実施例では誘電異方性十１０、屈
折率異方性α２１のネマチック液晶を用いた０電極基板
と平行かほぼ平行な方向より入射する光線１０８が前記
電極上を通過する距離を９５８とした時、偏光方向１０
９が基板の垂直方向かほぼ垂直方向の偏向光に対し、基
板平面と平行かほぼ平行な方向に偏向角２０°偏向効率
７２％の出射光１１２が得られた０解像度は約４０００
程度であった・印加電圧は４５ ’Ｖ Ｐ−Ｔｌであっ
た◎又、基板を横切る様に通過する光で偏光方向が基板
のラビング方向と平行かほぼ平行な入射光に対しては、
α２°程度の偏向角の出射光１１３しか得られず解像度
も２０程度であった。
（２） 実施例（１）で用いたと同様な液晶素子に、
強誘電性スメクチック液晶を封入した場合の模式図を第
２図に示す０使用した液晶材料はカイラルスメクチック
相を示す強誘電性液晶で、自発分極の大きさが７％りら
・開き角が５４°の値を持つもので、基板と平行な方向
かほぼ平行な方向からの入射光は、基板と平行な偏光軸
を有する偏光々に対して偏向角１４°偏向効率５６％の
出射光が得られた＠解像度は約１５００程度で、応答時
間は印加電圧４５ Ｖ Ｔｌ−５） Ｋ対しネマチック
相の場合より３衝程度速い１８ｍ５が得られた。また基
板と垂直方向かほぼ垂直な偏光々１１１，１１４に対し
ては、偏向角α１°程度、解像度約７程度の値を示した
。
強誘電性スメクチック液晶を封入した場合の模式図を第
２図に示す０使用した液晶材料はカイラルスメクチック
相を示す強誘電性液晶で、自発分極の大きさが７％りら
・開き角が５４°の値を持つもので、基板と平行な方向
かほぼ平行な方向からの入射光は、基板と平行な偏光軸
を有する偏光々に対して偏向角１４°偏向効率５６％の
出射光が得られた＠解像度は約１５００程度で、応答時
間は印加電圧４５ Ｖ Ｔｌ−５） Ｋ対しネマチック
相の場合より３衝程度速い１８ｍ５が得られた。また基
板と垂直方向かほぼ垂直な偏光々１１１，１１４に対し
ては、偏向角α１°程度、解像度約７程度の値を示した
。
以上示した様に本発明によれば、低電圧で大きな偏向角
を有し解像度も優れた液晶偏向器を得る事が出来た・
を有し解像度も優れた液晶偏向器を得る事が出来た・
第１図はネマチック相の液晶材料を用いた液晶光偏向器
の模式図を表わし、第２図はカイラルスメクチック相で
強誘電性を示す液晶材料を用いた液晶光偏向器の模式図
を表わすＯ 以 上 出願人 セイコーエプソン株式会社 第１図 第２図
の模式図を表わし、第２図はカイラルスメクチック相で
強誘電性を示す液晶材料を用いた液晶光偏向器の模式図
を表わすＯ 以 上 出願人 セイコーエプソン株式会社 第１図 第２図
Claims (4)
- （１）２枚の透明電極基板に液晶材料を挾持してなる液
晶素子において、対向する電極面上の少なくとも一方の
表面を周期的に厚みの異なる絶縁層で覆い、該絶縁層を
通して液晶に印加される実効電圧に周期的な分布を持た
せ、該液晶層における液晶分子の配列に対し前記実効電
圧に応じた周期的な分布を持たせる事により、外部より
該液晶層に入射した外部偏向光を広い偏向角で高解像度
でかつ印加電圧に応じた連続的な偏向を可能にした液晶
光偏向器。 - （２）使用する液晶材料が正の誘電異方性を示すネマチ
ック相の液晶であり、電界非印加時に液晶分子長軸が電
極基板表面に対し平行かほぼ平行なホモジェニアス配向
をとるべく電極基板上か絶縁層上の少なくも一方に配向
層を設け、かつ電極基板上か絶縁層上かそれを覆う配向
層かの少なくとも一つの面をラビング処理する事により
液晶分子長軸が空間平均的に一方向にそろうべく配向処
理を行なったことを特徴とする特許請求の範囲第１項記
載の液晶光偏向器。 - （３）液晶材料が、駆動周波数の低い場合正の誘電異方
性を有し、駆動周波数の高い場合負の誘電異方性を示す
２周波駆動用液晶材料であり、低周波の電界印加により
分布を持った液晶分子の配向を、電界無印加時のホモジ
ェニアスでかつ均一方向に配向した状態にもどす際高周
波印加により動作させる事を特徴とした特許請求の範囲
第２項記載の液晶光偏向器。 - （４）液晶材料が強誘電性を持つスメクチック相の液晶
である事を特徴とする特許請求の範囲第２項記載の液晶
光偏向器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8417387A JPS63249820A (ja) | 1987-04-06 | 1987-04-06 | 液晶光偏向器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8417387A JPS63249820A (ja) | 1987-04-06 | 1987-04-06 | 液晶光偏向器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63249820A true JPS63249820A (ja) | 1988-10-17 |
Family
ID=13823100
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8417387A Pending JPS63249820A (ja) | 1987-04-06 | 1987-04-06 | 液晶光偏向器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63249820A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5648859A (en) * | 1993-07-28 | 1997-07-15 | Nippon Telephone & Telegraph Corp. | Liquid crystal microprism array, free-space optical interconnector, and optical switch |
| JP2003228039A (ja) * | 2002-02-05 | 2003-08-15 | Ricoh Co Ltd | 光偏向装置および画像表示装置 |
| US7505060B2 (en) | 2002-07-12 | 2009-03-17 | Ricoh Company, Ltd. | Light scanning apparatus having a liquid crystal deflector and image forming apparatus using the same |
-
1987
- 1987-04-06 JP JP8417387A patent/JPS63249820A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5648859A (en) * | 1993-07-28 | 1997-07-15 | Nippon Telephone & Telegraph Corp. | Liquid crystal microprism array, free-space optical interconnector, and optical switch |
| JP2003228039A (ja) * | 2002-02-05 | 2003-08-15 | Ricoh Co Ltd | 光偏向装置および画像表示装置 |
| US7505060B2 (en) | 2002-07-12 | 2009-03-17 | Ricoh Company, Ltd. | Light scanning apparatus having a liquid crystal deflector and image forming apparatus using the same |
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