JPH0525096B2 - - Google Patents
Info
- Publication number
- JPH0525096B2 JPH0525096B2 JP59209258A JP20925884A JPH0525096B2 JP H0525096 B2 JPH0525096 B2 JP H0525096B2 JP 59209258 A JP59209258 A JP 59209258A JP 20925884 A JP20925884 A JP 20925884A JP H0525096 B2 JPH0525096 B2 JP H0525096B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- liquid crystal
- refractive index
- light
- transparent
- incident light
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
- 239000004973 liquid crystal related substance Substances 0.000 claims description 50
- 239000012212 insulator Substances 0.000 claims description 15
- 230000004044 response Effects 0.000 claims description 3
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 11
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 9
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 6
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 5
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 description 4
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000008859 change Effects 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004988 Nematic liquid crystal Substances 0.000 description 2
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 2
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 2
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 2
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001369 Brass Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910006404 SnO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010951 brass Substances 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 210000002858 crystal cell Anatomy 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005566 electron beam evaporation Methods 0.000 description 1
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 239000005262 ferroelectric liquid crystals (FLCs) Substances 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 230000014509 gene expression Effects 0.000 description 1
- 238000007733 ion plating Methods 0.000 description 1
- 229920002120 photoresistant polymer Polymers 0.000 description 1
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 1
- 238000001552 radio frequency sputter deposition Methods 0.000 description 1
- 238000000992 sputter etching Methods 0.000 description 1
- 239000012780 transparent material Substances 0.000 description 1
- -1 trichlene Chemical compound 0.000 description 1
- 238000007740 vapor deposition Methods 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Landscapes
- Liquid Crystal (AREA)
- Diffracting Gratings Or Hologram Optical Elements (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
(1) 技術分野
本発明は光記録用、光結合用、光表示用、光通
信用各種装置に好適な液晶素子に関する。
信用各種装置に好適な液晶素子に関する。
(2) 従来技術
従来、この種の液晶素子は、液晶配向させる手
段としてラビング処理やSiO，MgF2などの斜方
蒸着及びカツプリング材の使用等を行なつてき
た。前記配向処理法で液晶の配向を行なつた場
合、液晶の配向秩序度が不充分であり、温度変化
に対する安定性や光学装置に用いた場合の応答特
性等に問題があつた。又、比較的コントラスト比
は優れているものの光束利用効率が低く、実用的
な素子は得られなかつた。
段としてラビング処理やSiO，MgF2などの斜方
蒸着及びカツプリング材の使用等を行なつてき
た。前記配向処理法で液晶の配向を行なつた場
合、液晶の配向秩序度が不充分であり、温度変化
に対する安定性や光学装置に用いた場合の応答特
性等に問題があつた。又、比較的コントラスト比
は優れているものの光束利用効率が低く、実用的
な素子は得られなかつた。
(3) 発明の概要
本発明の目的は、従来の欠点を除去すると共
に、薄くて構成が簡便にもかかわらず高度な機能
を有する液晶素子を提供することにある。
に、薄くて構成が簡便にもかかわらず高度な機能
を有する液晶素子を提供することにある。
本発明に係る液晶素子は、透明絶縁体と液晶を
交互に配列し、その配列方向に対してほぼ平行に
２枚１組の電極を設けた構造を有している。又、
該液晶は、透明絶縁体と該電極により形成された
狭い空間で、正の誘電性を有するネマチツク液晶
であれば溝方向に配向され、電界の印加により配
向方向が電極面に対して垂直に90°変化する。又、
強誘電性液晶を用いる場合、該液晶の配向方向は
電極面に平行にチルト角に応じて変化する。よつ
て該液晶の配向方向の変化を利用し、入射光束に
対する該液晶の屈折率を常屈折率npと異常屈折率
neの間で変化せしめることにより該液晶と該透明
絶縁体により形成される回析格子の屈折率変化を
制御できる。この変調可能な回析格子を用い入射
光の光制御が可能となる。
交互に配列し、その配列方向に対してほぼ平行に
２枚１組の電極を設けた構造を有している。又、
該液晶は、透明絶縁体と該電極により形成された
狭い空間で、正の誘電性を有するネマチツク液晶
であれば溝方向に配向され、電界の印加により配
向方向が電極面に対して垂直に90°変化する。又、
強誘電性液晶を用いる場合、該液晶の配向方向は
電極面に平行にチルト角に応じて変化する。よつ
て該液晶の配向方向の変化を利用し、入射光束に
対する該液晶の屈折率を常屈折率npと異常屈折率
neの間で変化せしめることにより該液晶と該透明
絶縁体により形成される回析格子の屈折率変化を
制御できる。この変調可能な回析格子を用い入射
光の光制御が可能となる。
(4) 実施例
第１図は本発明に係る液晶素子の基本構成例を
示す。１は透明絶縁体、２は液晶、３は透明電極
を示す。第１図ａに示した液晶素子は、透明電極
３を対向させて近接し、その間障部に矩形状の透
明絶縁体１と液晶２が交互に配列している。この
構成が本素子の最も基本的な構成であり、第１図
ｂは透明絶縁体１が鋸歯状、第１図ｃは透明絶縁
体１が正弦波状となつている。
示す。１は透明絶縁体、２は液晶、３は透明電極
を示す。第１図ａに示した液晶素子は、透明電極
３を対向させて近接し、その間障部に矩形状の透
明絶縁体１と液晶２が交互に配列している。この
構成が本素子の最も基本的な構成であり、第１図
ｂは透明絶縁体１が鋸歯状、第１図ｃは透明絶縁
体１が正弦波状となつている。
次に第１図ａの液晶素子を用いて該液晶素子の
機能を説明する。第２図は本発明に係る液晶素子
の機能を図示したものである。４は入射光、５は
０次透過光、５′は高次回折光、６は電源を示す。
又、透明絶縁体１の屈折率をng、液晶２の常光に
対する屈折率np、異常光に対する屈折率をne、透
明絶縁体１−液晶２の層の厚さをＴ、入射光の波
長をλとする。
機能を説明する。第２図は本発明に係る液晶素子
の機能を図示したものである。４は入射光、５は
０次透過光、５′は高次回折光、６は電源を示す。
又、透明絶縁体１の屈折率をng、液晶２の常光に
対する屈折率np、異常光に対する屈折率をne、透
明絶縁体１−液晶２の層の厚さをＴ、入射光の波
長をλとする。
液晶３の配向方向に偏光した波長λの入射光４
は、静的状態においては液晶３の異常屈折率neを
感じる。この時、次の(1)式を満足すれば第２図ａ
に示すように、入射光４は全て高次回折光５′と
なり０次透過光５は発生しない。又、(2)式を満足
すれば第２図ｂに示すように、高次回折光５′は
発生せず、入射光４は全て透過し０次透過光５と
なる。
は、静的状態においては液晶３の異常屈折率neを
感じる。この時、次の(1)式を満足すれば第２図ａ
に示すように、入射光４は全て高次回折光５′と
なり０次透過光５は発生しない。又、(2)式を満足
すれば第２図ｂに示すように、高次回折光５′は
発生せず、入射光４は全て透過し０次透過光５と
なる。
（ne−ng）・Ｔ＝λ／２ ……(1)
ne＝ng ……(2)
次に、液晶２に電界を印加すると、該液晶２が
正誘電性ネマチツク液晶であれば電界方向に配向
される。この時入射光４の偏光方向と液晶２の配
向方向は直交し、該液晶２の入射光４に対する屈
折率は常屈折率npとなる。
正誘電性ネマチツク液晶であれば電界方向に配向
される。この時入射光４の偏光方向と液晶２の配
向方向は直交し、該液晶２の入射光４に対する屈
折率は常屈折率npとなる。
ここで前記パラメータ間には以下の関係が成立
すれば入射光４の透過、遮断が可能である。
すれば入射光４の透過、遮断が可能である。
np＝ng ……(3)
（ng−np）・Ｔ＝λ／２ ……(4)
上記条件において、(3)式を満足する時は第２図
ｂに示すように入射光４は全て透過し０次透過光
５となり高次回折光５′は発生しない。又、(4)式
を満足する時は第２図ａに示すように入射光４は
全て高次回折光５′となり０次透過光５は発生し
ない。
ｂに示すように入射光４は全て透過し０次透過光
５となり高次回折光５′は発生しない。又、(4)式
を満足する時は第２図ａに示すように入射光４は
全て高次回折光５′となり０次透過光５は発生し
ない。
以上のように、液晶２及び透明絶縁体１の材料
を適当に選択することにより、０次透過光５及び
高次回折光５′の光束制御が可能となる。
を適当に選択することにより、０次透過光５及び
高次回折光５′の光束制御が可能となる。
前記条件式(1)と(4)は、第１図ｂ，ｃに示す構成
の素子では異なつたものになるが、０次透過光が
発生しない条件は、透明絶縁体の形状にかかわら
ず存在する。該透明絶縁体と液晶によつて形成さ
れる格子のピツチ及び該格子の厚さは、それぞれ
通常10μｍ以下、0.5μｍ以上であることが必要で
ある。なお透明絶縁体としてはガラス、SiO2，
TiO2，Al2O3等の透明材料、透明電極にはITO，
SnO2，In2O3等の材料で良い。
の素子では異なつたものになるが、０次透過光が
発生しない条件は、透明絶縁体の形状にかかわら
ず存在する。該透明絶縁体と液晶によつて形成さ
れる格子のピツチ及び該格子の厚さは、それぞれ
通常10μｍ以下、0.5μｍ以上であることが必要で
ある。なお透明絶縁体としてはガラス、SiO2，
TiO2，Al2O3等の透明材料、透明電極にはITO，
SnO2，In2O3等の材料で良い。
以下本液晶素子の作成過程及び性能評価の結果
を示す。
を示す。
第３図は本液晶素子の作成過程を示し、７は透
明基板、その他の図中の番号は第１図，第２図に
おける番号と同様の意味を有する。
明基板、その他の図中の番号は第１図，第２図に
おける番号と同様の意味を有する。
コーニング7059ガラス（コーニング製、λ＝
6328Åに対して屈折率1.544）を25×25mm2、厚さ
１mmの形状とし、両面をニユートンリング数本以
内に平面研磨し、メタノール、トリクレン、アセ
トン、純水による超音波洗浄を行ない、窒素ガス
を用いて乾燥させ、さらに窒素中120℃20分間の
ベーキングを行なつた。該ガラス基板上に５mm幅
のストライプとなるように真ちゆうマスクを密着
させて、イオン・プレーテイング法によりITO膜
を1000Åの厚さに成膜した。さらにその裏面に電
子ビーム蒸着用によりMgF2膜を1146Åの厚さに
成膜した。この時、該ITO膜のHe−Neレーザ光
（λ＝6328Å）に対する屈折率は1.80、面抵抗は
18Ω／sqであつた。又該MgF2膜面にHe−Neレ
ーザ光を垂直入射したところ、反射は殆んど生じ
なかつた。続いて該ITO膜面にRFスパツタ法に
より膜厚1.7μｍの蒸着用ガラス（シヨツト製
＃8329）を成膜した後、RD2000N（日立製作所製
ネガ型レジスト）をスピナー塗布し、プリベーキ
ングの後膜厚1.5μｍのRD2000N膜を形成した。
続いて4μｍピツチの格子が形成された露光用マ
スクを該RD2000N膜面に密着させ、遠紫外光露
光を行なつた後、現像、リンス工程を経て
RD2000Nからなる格子を該ガラス蒸着膜面上に
形成した。上記ガラス蒸着膜をArイオン・エツ
チング法により格子状に食刻した後、リムーバー
中にてRD2000Nマスクを溶解し、ガラス格子状
溝を該ITO膜上に形成した。
6328Åに対して屈折率1.544）を25×25mm2、厚さ
１mmの形状とし、両面をニユートンリング数本以
内に平面研磨し、メタノール、トリクレン、アセ
トン、純水による超音波洗浄を行ない、窒素ガス
を用いて乾燥させ、さらに窒素中120℃20分間の
ベーキングを行なつた。該ガラス基板上に５mm幅
のストライプとなるように真ちゆうマスクを密着
させて、イオン・プレーテイング法によりITO膜
を1000Åの厚さに成膜した。さらにその裏面に電
子ビーム蒸着用によりMgF2膜を1146Åの厚さに
成膜した。この時、該ITO膜のHe−Neレーザ光
（λ＝6328Å）に対する屈折率は1.80、面抵抗は
18Ω／sqであつた。又該MgF2膜面にHe−Neレ
ーザ光を垂直入射したところ、反射は殆んど生じ
なかつた。続いて該ITO膜面にRFスパツタ法に
より膜厚1.7μｍの蒸着用ガラス（シヨツト製
＃8329）を成膜した後、RD2000N（日立製作所製
ネガ型レジスト）をスピナー塗布し、プリベーキ
ングの後膜厚1.5μｍのRD2000N膜を形成した。
続いて4μｍピツチの格子が形成された露光用マ
スクを該RD2000N膜面に密着させ、遠紫外光露
光を行なつた後、現像、リンス工程を経て
RD2000Nからなる格子を該ガラス蒸着膜面上に
形成した。上記ガラス蒸着膜をArイオン・エツ
チング法により格子状に食刻した後、リムーバー
中にてRD2000Nマスクを溶解し、ガラス格子状
溝を該ITO膜上に形成した。
以上の工程で得られたガラス格子状溝を持つガ
ラス基板上に、別のITO膜付ガラス基板を、電極
面を相対させて密着し該ガラス格子状溝内に正誘
電性液晶RO−TN601（ロシユ製np＝1.503、ne＝
1.699）を充填した。その後リード線をボンデイ
ングして電源と接続した。
ラス基板上に、別のITO膜付ガラス基板を、電極
面を相対させて密着し該ガラス格子状溝内に正誘
電性液晶RO−TN601（ロシユ製np＝1.503、ne＝
1.699）を充填した。その後リード線をボンデイ
ングして電源と接続した。
作成した液晶素子に、ガラス格子状溝の溝方向
に偏光したHe−Neレーザ光を垂直入射したとこ
ろ、該レーザ光４に対する液晶３の屈折率は異常
屈折率neとなり、前記(1)式の条件を満足して入射
光４は殆んど高次回折光５′となつた。次に、
10Vp-p，1KHzのAC電界を印加したところ、液晶
２は電界方向に配向し、該レーザ光４に対する液
晶２の屈折率２は常屈折率npとなり、前記(3)式を
満足して入射光４は殆んど０次透過光５となり素
通りした。この時、静的状態での入射光４に対す
る０次透過光５の割合は１％以下となり、電界印
加時は90％となつた。よつて光束の利用効率は90
％、コントラスト比は90：１以上であつた。
に偏光したHe−Neレーザ光を垂直入射したとこ
ろ、該レーザ光４に対する液晶３の屈折率は異常
屈折率neとなり、前記(1)式の条件を満足して入射
光４は殆んど高次回折光５′となつた。次に、
10Vp-p，1KHzのAC電界を印加したところ、液晶
２は電界方向に配向し、該レーザ光４に対する液
晶２の屈折率２は常屈折率npとなり、前記(3)式を
満足して入射光４は殆んど０次透過光５となり素
通りした。この時、静的状態での入射光４に対す
る０次透過光５の割合は１％以下となり、電界印
加時は90％となつた。よつて光束の利用効率は90
％、コントラスト比は90：１以上であつた。
(5) 発明の効果
以上説明したように本発明に係る液晶素子は、
光束利用効率が高く、コントラスト比に優れてお
り、液晶セルの厚さが薄いために応答時間が速
く、極めて低電圧での駆動が可能である。又、構
成が簡便であり、光スイツチ、光偏光器、光分配
器等多くの光学装置に応用が可能な素子である。
光束利用効率が高く、コントラスト比に優れてお
り、液晶セルの厚さが薄いために応答時間が速
く、極めて低電圧での駆動が可能である。又、構
成が簡便であり、光スイツチ、光偏光器、光分配
器等多くの光学装置に応用が可能な素子である。
第１図は本発明に係る液晶素子の基本構成を示
す図。第２図は本液晶素子の機能を示した図。第
３図は実施例で作成した本液晶素子の概略図。 １……透明絶縁体、２……液晶、３……透明電
極、４……入射光、５……０次透過光、５′……
高次回折光、６……電源、７……透明基板。
す図。第２図は本液晶素子の機能を示した図。第
３図は実施例で作成した本液晶素子の概略図。 １……透明絶縁体、２……液晶、３……透明電
極、４……入射光、５……０次透過光、５′……
高次回折光、６……電源、７……透明基板。
Claims (1)
- １ 入射光に対して常屈折率と異常屈折率とを生
じさせる異なつた配向状態が誘起される液晶と、
該液晶の常屈折率又は異常屈折率の何れか一方の
屈折率と実質的に等しい屈折率の透明絶縁体とを
交互に配置するとともに、該液晶と透明絶縁体と
の膜厚を実質的に等しく設定してなり、且つ前記
液晶が選択的に常屈折率又は異常屈折率を生じる
様に、該液晶の配向状態を選択することによつ
て、０次回折光の発生及び高次回折光の発生を変
調させる手段を有することを特徴とする液晶素
子。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59209258A JPS6186730A (ja) | 1984-10-04 | 1984-10-04 | 液晶素子 |
| US06/782,558 US4729640A (en) | 1984-10-03 | 1985-10-01 | Liquid crystal light modulation device |
| DE19853535391 DE3535391A1 (de) | 1984-10-03 | 1985-10-03 | Fluessigkristall-lichtmodulationsvorrichtung |
| GB8524445A GB2166562B (en) | 1984-10-03 | 1985-10-03 | Liquid crystal light modulation device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59209258A JPS6186730A (ja) | 1984-10-04 | 1984-10-04 | 液晶素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6186730A JPS6186730A (ja) | 1986-05-02 |
| JPH0525096B2 true JPH0525096B2 (ja) | 1993-04-09 |
Family
ID=16569971
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59209258A Granted JPS6186730A (ja) | 1984-10-03 | 1984-10-04 | 液晶素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6186730A (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62237424A (ja) * | 1986-04-08 | 1987-10-17 | Canon Inc | 光変調素子 |
| JP5591783B2 (ja) * | 2011-11-25 | 2014-09-17 | パナソニック株式会社 | 画像表示装置 |
| JP6136520B2 (ja) * | 2013-04-19 | 2017-05-31 | 国立大学法人宇都宮大学 | 光情報記録装置 |
-
1984
- 1984-10-04 JP JP59209258A patent/JPS6186730A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6186730A (ja) | 1986-05-02 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP2703930B2 (ja) | 複屈折回折格子型偏光子 | |
| US6172792B1 (en) | Method and apparatus for forming optical gratings | |
| KR101098202B1 (ko) | 편광성 회절형 필터 및 적층 편광성 회절형 필터 | |
| JPS6212894B2 (ja) | ||
| JPH0525096B2 (ja) | ||
| JP2008134652A (ja) | 光偏向装置 | |
| JPS6186727A (ja) | 光制御素子 | |
| JP2005003758A (ja) | 反射型光変調素子および可変光減衰器 | |
| JP2803181B2 (ja) | 複屈折回折格子型偏光子 | |
| JPS5987B2 (ja) | 電気光学的スイツチおよび変調器 | |
| JP4984389B2 (ja) | 横電界駆動液晶セルおよびそれを用いた波長可変フィルタ | |
| JPS6111725A (ja) | 液晶表示装置およびその製造方法 | |
| JPH05323261A (ja) | 液晶光屈折素子 | |
| JPS6186724A (ja) | グレ−テイング型光制御素子 | |
| JP5150992B2 (ja) | 液晶素子および光減衰器 | |
| JP3885251B2 (ja) | 光学異方性回折格子、その駆動方法及びそれを用いた光ヘッド装置 | |
| JPH1010307A (ja) | 光学回折格子の製造方法及びそれを用いた光ヘッド装置 | |
| JPS61137126A (ja) | 光スイツチ | |
| CN1240945A (zh) | 光强度调制器与其制造方法 | |
| JP2839990B2 (ja) | 液晶空間光変調素子 | |
| JP2718112B2 (ja) | 複屈折回折格子型偏光子およびその製造方法 | |
| JPH0228852B2 (ja) | ||
| JPS6186728A (ja) | 光スイツチ | |
| JPS6186731A (ja) | 液晶素子 | |
| JPS62238527A (ja) | 光変調装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |