JPH0210324A - 光ビームアナログ変調方法 - Google Patents

光ビームアナログ変調方法

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JPH0210324A
JPH0210324A JP7478589A JP7478589A JPH0210324A JP H0210324 A JPH0210324 A JP H0210324A JP 7478589 A JP7478589 A JP 7478589A JP 7478589 A JP7478589 A JP 7478589A JP H0210324 A JPH0210324 A JP H0210324A
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JP
Japan
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liquid crystal
crystal layer
light beam
analog modulation
plane
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JP7478589A
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English (en)
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Francis Bourne Matthew
マシュー フランシス ボーン
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STC PLC
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STC PLC
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    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02FOPTICAL 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
    • G02F1/00Devices 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
    • G02F1/01Devices 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 
    • G02F1/13Devices 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
    • G02F1/137Devices 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
    • G02F1/139Devices 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
    • G02F1/141Devices 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】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。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、光が液晶層を通過するようにし、その層の光
学的性質を変調して行なう光のアナログ変調に関する。
従来の技術とその問題点 通過後の強度は、液晶層に入射する光を偏光させ、出て
来た光を、適宜の方向を有する偏光アナライザに通すよ
うにすることで変化させることができる。その結果前ら
れるグレイスケール応答は、例えば電気光学変調器に用
いられる。液晶層の光学的性質の変調は、同調可能ファ
プリー・ペロー型構造等の光路長の変化を必要とする応
用にも用いられうる複屈折の変調を引き起こす。
叩想的な表面安定化強誘電性液晶(S urfaceS
tabilised Ferroelectric  
Liquid Crystal=SSFLC)装置では
、元来りよアプライド フィツクス レターズ、第36
巻(1980年)、899−901頁でN、Aクラーク
及びS、Tラガーウオールにより説明されている如く、
液晶ディレクタは、強[性双極子が7ツブ方向である場
合とダウン方向である場合の2つの可能な平衡傾斜状態
の間を切換えられるものとして表わされる。、2つの状
態間の切換えは、ドメイン壁の核生成及び伝播により仲
介される不連続過程と考えられる。このような事情によ
り、一定の領域に対するグレイスケールについては、グ
レイスケールがその・一定領域でアップであるドメイン
の数とダウンであるドメインの数との比で表わされるよ
うな多ドメインパターンを形成するよう領域が分割され
る必要がある。グレイスケールを実現するこの種の方法
は複雑であるという不都合があった。
本発明の主たる目的は、前記の多ドメイン分割り法に頼
ることなくグレイスケールレベルを実現するアナログ応
答を得る方法を提供するにある。
問題点を解決するための手段 本発明によれば、光が2つの面の間に画成された液晶層
を通るように方向付けられ、前記液晶層を横断して振幅
変調振動電位が維持され、前記液晶層は平面整列をなし
傾斜スメクアイツク相である、光ビームアナログ変調方
法が提供される。
実施例 液晶層用の密閉エンベロブは、2枚のガラスシー1〜1
1及び12と周辺シール13とをともに固定することで
形成される。12枚のシートの内面には、インジウム・
スズ・オキサイド製の透明な電極層14及び15が設け
られる。これらの電極層の各々は、周辺シールにより画
成されるデイスプレィ領域内で、分子整列のためにポリ
アミド等の薄いポリマー層により被覆される。ポリアミ
ド層は、液晶がポリアミド層に接するようになった時に
液晶分子が研摩方向に平面整列しやすくなるよう単一方
向に研摩される。セルは研摩方向が互いに平行となるよ
う組み立てられる。結果として得られるエンベロブ内に
保有される液晶層の厚さは、周辺シール厚さにより決ま
り、その精度の制御は、周辺シールにより囲まれる領域
上を周辺シールの材料を通じて分布される−様な径のポ
リマスフイア(図示せず)の光散乱により行なわれる。
セルの充填は、周辺シールにより囲まれる領域の一方の
隅でガラスシートの一方に設けられた開口(図示せず)
から吸引を行なって対角線上反対側の隅に位置する他の
開口(図示せず)を通じて液晶媒体がセル内に入るよう
にして行なわれるのが好都合である(充填後2つの開口
は封止される)。充填は、充填材料を加熱して等吉相と
して粘1哀が適度に低い値まで下げて行なわれる。セル
の基本的構成は、例えば従来のねじれネマティックの場
合と同様であるが、勿論研摩方向に整列されること、及
び典型的には液晶層の層厚がより薄く選定されることが
異なる。−例として2μmの厚さのセルの液晶充填材と
しては、BD)−1より5CE6という名称で市販され
ているスメクティック力イシルエス・アルが用いられた
セルは充填後ネマティック及びスメクティックA相を介
してスメクアイツクC葺相まで徐冷され、た。研摩され
たポリアミド面により、液晶層の分子はネマティックに
なる際平面整列しやすく、層が後にスメクティックA相
になる時もこの゛整列は保存される。この段階では、ス
メクティック層は研摩方向に対し直交して延在し、従っ
て液晶層の主表面の平面に対し垂直な平面上に形成され
る。
このスメクティック層の整列は、液がスメクアイックC
舛相まで冷却し、スメクティック層内の分子配向がC枡
相となる際に変化しても、維持されるようである。
第1図のセルは、それぞれポラライザ及びアナライザと
して働くよう交差する関係にある1対の直線偏光シート
16と17との間に介装される。
ポラライザが、θ【をセルの充填に用いられるスメクア
イックCI!相材料の傾斜角として偏光面がθを傾斜す
るよう配向され、さらに液晶層の状態が、強誘電性双極
Tが任意にアップ方向とされた周平面と直交する特定の
方向に向くよう分子ディレクタが全て整列される状態で
ある場合、ポラライザ16の偏光平面は、液晶の光軸と
整列する。
このような場合は、光の偏光状態(SOP)は、液晶層
の厚さを伝播しても変化せず、従ってその前方への伝播
はアナライザ17により阻止される。
これに対し、液晶層の状態が、強誘電性双極fがダウン
方向に配向するよう分子ディレクタが全て整列される状
態である場合、光軸は2θ[回転しているからポラライ
ザは光軸とは整列しなくなる。
従ってSOPは、光が液晶層の厚さを伝播していくにつ
れ、変化していく。光の相当部分がアブライザ17を通
過するような変化の俳となるよう条件を設定できる。
前述のアップ状態とダウン状態は、前記のクラークとラ
ガーウォールによる論文で仮定されている2つの双安定
状態である。第1図のセルについては、アップ状態のた
めの方向に電界を充分印加して、見かけの光軸が研摩方
向に対し約+θ[の角度で確かに傾斜ゼしめ、この電界
を除去すると光軸が研摩方向に対して非常に小さい角1
!1の傾斜をなす状態に緩和することが示される。同様
にダウン状態のための方向に電界を印加する場合は、電
界を除去すると光軸は一〇tに近い値から同様に非常に
小さい値へ緩和する。これらの効果が見られること、及
びセルを横断するよう印加される振幅変調30kHzW
i送場に対する応答から、アップ状態のために印加され
た電場を除去した後の緩和状態を特″fi付ける第2図
に示される如き整列のモデルの有効性を示唆する。
第2図では、電極層14及び15で被覆された研摩ポリ
マは、研摩方向が矢印2o方向となるよう組み立てられ
る。スメクティック層の平面は平面21で表わされ、液
晶層内の異なる深さにおける分子の分子ディレクタの方
向はベクトルnで表わされる。簡単な近似では、ベクト
ルnは全ての場所でスメクティック法線り向、つまり研
摩方向に対し真のチルト角である角度θtの傾斜をなす
ので、nは円錐表面上に位置する。円錐上のnの位置は
、液晶層平面と、スメクティック層の平面上にあって分
子ディレクタnの先端方向へ向いたディレクタのベクト
ルCとの間のアジマス角φにより定められる。強誘電性
双極子モーメントは、ベクトルnに対し垂直であり円錐
に接するペクト△ ルPsにより表わされる。任意のアジマス角φに対し、
スメクティック層法線とベクトルnの液晶層平面への射
影との間の角度である見かけのチルト角αがあり、また
スメクティック層法線と、スメクティック層平面及び液
晶層平面の両方に直交する平面上へのベクトルnの射影
との間の角度である面外チルト角βがある。
アップ状態のために印加された電場が除去された後での
緩和状態においては、液晶層の中部平面においてベクト
ルnは液晶層の平面上にあり、従って強誘電性双極子モ
ーメントpsは、この位置ではアップ方向を向いている
。この中部平面の位置では、アジマス角φは1口であり
、面外ヂルトはなく、みかけのチルト角αは真のチルト
角に等しい。中部平面から遠ざかるに従って、アジンス
角φは変化していき、液晶層の一方の限界面では+φの
値となり、他方の限界面では−φの値となる。
第2図のモデルは、適切な方向の電界を印加することで
引ぎ起こされる2つの完全に切換えられた状態が、それ
ぞれの電界の除去時に、真のチルト角Otより非常に小
さい角度αだけのスメクテイック層法線から対称にずれ
たみがけの光軸を有する2つの緩和状態に緩和するとい
う観察事実を説明する。観察及び誘電性及び光学上の測
定により、2つの緩和状態でのディレクタ配置は大きな
面外チルト角を有する。
第2図でのディレクタ配置は、装置の光学的性質が、強
誘電性双極子と印加された電場との相互作用により、あ
るいは誘発双極子と印加された電場との相互作用により
修正されることを示唆する。
この修正は、ディレクタの面外チルトの変化、及び従っ
て装置の複屈折の変化をもたらす。誘発双極子による双
n作用は、持続的な単極印加電場で発生しやすい電気化
学的劣化の問題を避けるため交番電場を印加するように
するのが好都合である。
誘発双極子との相互作用の効果は、印加される電界の極
性が逆転しても変わらないが、強誘電性双極子との相互
作用の場合はそうでない。従って、誘発双極子との相互
作用が強vfg電性双極子との相互作用より大幅に強く
なる周波数を選択するのが一般に望ましい。前述のスメ
クチック5CE6の場合は、印加される電場として適切
な周波数は約30kHzである。25℃の温度に維持さ
れた第1図のセルにかかる電場を印加する場合の効果は
第3図に示されている。第3図は約14Hzの周波数で
振幅変調された30kHzの電場を示す。
第3図中印加される電場は線30で、その包絡線は破線
31で示されている。破線32は、アップ状態を促進す
る定常的電場が印加される場合の光透過率を示す。この
定常的電場が除去されるとセルが緩和するに従い透過率
が上昇する。30kl+7゜信号が印加されると透過率
は線33に沿って、5CE6が有する負の誘電異方性に
より電場強度が増加すると完全に切換わった状態方向へ
駆動され、電場強度が弱まると完全に緩和した状態に戻
るよう駆動される。破線34は、ダウン状態を促進する
定常的電場が印加される場合の光透過率を示す。
定常的電場に代えて線30の信号の交番的電場を印加す
ると透過率は線35のように変動する。
第1図のセルのカイラルスメクティック充填材の代わり
にラセミ混合物を用いると、巨視的な強誘電性双極子と
の相互作用は生じえない。第4図は、予めダウン状態に
設定されていたセルに振幅変21電場30と、同一の電
場を印加した時に発生する第3図の線35に対応する線
4oを示す。
以上を要約するに、本発明よに開示されているのは、平
面整列し傾斜スメク゛アイツク層液晶セルに、液晶層の
厚さを横断するよう振幅変調振動電位を印加することで
行なわれるアナログ光学応答である。
【図面の簡単な説明】
第1図は液晶セルの概略斜視図、第2図は第1図の液晶
セルの液晶層内において液晶ディレクタの整列が如何に
して変化すると考えられるかを示す略図、第3図及び第
4図は第1図の液晶セルによる光の変調を示すグラフで
ある。 11.12・・・ガラスシート、13・・・周辺シール
、14.15・・・電極層、16・・・ポラライザ、1
7・・・アナライザ、2o・・・研摩方向、21・・・
スメクチック層の甲面、30・・・印加される電場、3
1・・・包絡線。 図面の浄書(向合に変更なし) 手続判n正書(自発) 補正の対象 図面。 補正の内容 事件の表示 平成元年 特許願 第74785号 図面の浄書 (内容に変更なし) を別紙のとおり 補充する。 2゜ 発明の名称 光ビームアナログ変調方法 3゜ 補正をする者 事件との関係  特許出願人 住所 イギリス国 ロンドン ダブリューシー27−ル
3エイチエ−マルトラバーズ ストリート 10昌地名
称 エステイ−シー ピーエルシー 代表者  マーク チャールズ デニス4、代理人

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)光が2つの面の間に画成された液晶層を通るよう
    方向付けられ、前記液晶層を横断して振幅変調振動電位
    が維持され、前記液晶層は平面整列をなし傾斜スメクテ
    ィック相である、光ビームアナログ変調方法。
  2. (2)液晶層はラセミ混合物であることを特徴とする請
    求項1記載の光ビームアナログ変調方法。
  3. (3)液晶層は強誘電性であることを特徴とする請求項
    1記載の光ビームアナログ変調方法。
  4. (4)印加される電位に対し液晶の強誘電性双極子との
    相互作用から得られる液晶層の応答が液晶の誘発双極子
    との相互作用から得られる応答に比べて無視しうるよう
    に振動電位の周波数が振幅変調の周波数に対し充分高い
    ことを特徴とする請求項3記載の光ビームアナログ変調
    方法。
  5. (5)液晶層を画成する2つの面は研摩されたポリマ表
    面であることを特徴とする請求項4記載の光ビームアナ
    ログ変調方法。
  6. (6)液晶層はスメクティックC相であることを特徴と
    する請求項1記載の光ビームアナログ変調方法。
  7. (7)液晶層はラセミ混合物であることを特徴とする請
    求項6記載の光ビームアナログ変調方法。
  8. (8)液晶層は強誘電性であることを特徴とする請求項
    6記載の光ビームアナログ変調方法。
  9. (9)印加される電位に対し液晶の強誘電性双極子との
    相互作用から得られる液晶層の応答が液晶の誘発双極子
    との相互作用から得られる応答に比べて無視しうるよう
    に振動電位の周波数が振幅変調の周波数に対し充分高い
    ことを特徴とする請求項8記載の光ビームアナログ変調
    方法。
  10. (10)液晶層を画成する2つの面は研摩されたポリマ
    表面であることを特徴とする請求項9記載の光ビームア
    ナログ変調方法。
  11. (11)液晶層を画成する2つの面は研摩されたポリマ
    表面であることを特徴とする請求項1記載の光ビームア
    ナログ変調方法。
JP7478589A 1988-03-28 1989-03-27 光ビームアナログ変調方法 Pending JPH0210324A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
GB8807321A GB2217035A (en) 1988-03-28 1988-03-28 Analogue modulation of light
GB8807321.8 1988-03-28

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JPH0210324A true JPH0210324A (ja) 1990-01-16

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ID=10634222

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JP7478589A Pending JPH0210324A (ja) 1988-03-28 1989-03-27 光ビームアナログ変調方法

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EP (1) EP0338675A1 (ja)
JP (1) JPH0210324A (ja)
GB (1) GB2217035A (ja)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA2026689C (en) * 1989-10-27 2000-03-14 Miguel G. Tristani-Kendra Liquid crystal device with grey scale
TW476422U (en) * 1992-01-29 2002-02-11 Sharp Kk Liquid crystal display

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2590392B1 (fr) * 1985-09-04 1994-07-01 Canon Kk Dispositif a cristaux liquides ferroelectriques

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GB2217035A (en) 1989-10-18
EP0338675A1 (en) 1989-10-25
GB8807321D0 (en) 1988-04-27

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