JPH0652352B2 - 光変調装置 - Google Patents
光変調装置Info
- Publication number
- JPH0652352B2 JPH0652352B2 JP61082529A JP8252986A JPH0652352B2 JP H0652352 B2 JPH0652352 B2 JP H0652352B2 JP 61082529 A JP61082529 A JP 61082529A JP 8252986 A JP8252986 A JP 8252986A JP H0652352 B2 JPH0652352 B2 JP H0652352B2
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- Japan
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- liquid crystal
- light
- diffraction grating
- refractive index
- protective film
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Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は光変調装置に関し、特に回折格子と液晶等の屈
折率可変物質を利用して光の通過や遮光等の光変調を行
った光表示用、光記録用、光結合用、光通信用そして光
演算用等の装置に好適な光変調装置に関するものであ
る。
折率可変物質を利用して光の通過や遮光等の光変調を行
った光表示用、光記録用、光結合用、光通信用そして光
演算用等の装置に好適な光変調装置に関するものであ
る。
（従来の技術） 従来より少なくとも一方が光学的に等方性の回折格子構
造を有する基板間に屈折率可変物質、例えば液晶を充填
し、該液晶に電界を印加することにより液晶の屈折率を
変化させ、回折格子による回折効果を利用して光の通過
や遮光等の光変調を行った光変調装置が種々提案されて
いる。例えば可変減色フィルターとして、USP42511375
に提案されている。
造を有する基板間に屈折率可変物質、例えば液晶を充填
し、該液晶に電界を印加することにより液晶の屈折率を
変化させ、回折格子による回折効果を利用して光の通過
や遮光等の光変調を行った光変調装置が種々提案されて
いる。例えば可変減色フィルターとして、USP42511375
に提案されている。
これらの光変調装置では回折格子の格子溝の中に充填し
た回折格子に直接、接した液晶の屈折率変化を利用して
光変調を行っている為、例えば回折格子の構成材料ある
いは材料中に含まれている電解質成分が、液晶中に混入
されている水分に溶出して、消費電流値を増大させると
いう欠点があった。又、回折格子の構成材料が有機化合
物の場合、液晶あるいは液晶中に混入されている有機溶
剤に膨潤あるいは溶出することにより （イ）回折格子の格子形状が経時的に変形して、回折効
率が低下したり、あるいは液晶の配向に乱れが生じて光
変調機能が経時劣化を引起こす （ロ）液晶の純度が低下して変調特性、例えばしきい値
電圧の経時変化を引き起こす という欠点も有った。
た回折格子に直接、接した液晶の屈折率変化を利用して
光変調を行っている為、例えば回折格子の構成材料ある
いは材料中に含まれている電解質成分が、液晶中に混入
されている水分に溶出して、消費電流値を増大させると
いう欠点があった。又、回折格子の構成材料が有機化合
物の場合、液晶あるいは液晶中に混入されている有機溶
剤に膨潤あるいは溶出することにより （イ）回折格子の格子形状が経時的に変形して、回折効
率が低下したり、あるいは液晶の配向に乱れが生じて光
変調機能が経時劣化を引起こす （ロ）液晶の純度が低下して変調特性、例えばしきい値
電圧の経時変化を引き起こす という欠点も有った。
又回折格子の格子形状が経時的に変形し、回折効率を低
下させると共に液晶の配向不良や消費電流値が増大して
くる等の欠点があった。
下させると共に液晶の配向不良や消費電流値が増大して
くる等の欠点があった。
（発明が解決しようとする問題点） 本発明は液晶等の屈折率可変物質と回折格子を利用して
光の通過や遮光等の光変調を行う際、回折格子構成を適
切に設定することにより常に良好なる光変調を行った信
頼性の高い高精度の光変調装置の提供を目的とする。
光の通過や遮光等の光変調を行う際、回折格子構成を適
切に設定することにより常に良好なる光変調を行った信
頼性の高い高精度の光変調装置の提供を目的とする。
（問題点を解決するための手段） 少なくとも一方の基板が回折格子構造を有する２つの基
板間に液晶を充填し、前記液晶の屈折率を変化させるこ
とにより光変調を行った光変調装置において、前記回折
格子の少なくとも前記液晶と接する面に無機酸化物を成
分として含む保護膜を設けたことである。
板間に液晶を充填し、前記液晶の屈折率を変化させるこ
とにより光変調を行った光変調装置において、前記回折
格子の少なくとも前記液晶と接する面に無機酸化物を成
分として含む保護膜を設けたことである。
特に後述する実施例では無機酸化物として硅素若しくア
ルミニウム等の酸化物を用い保護膜の平均膜厚を50Å〜
2000Åの範囲内に設定することにより通過や遮光等の光
変調を良好に行った光変調装置を開示している。
ルミニウム等の酸化物を用い保護膜の平均膜厚を50Å〜
2000Åの範囲内に設定することにより通過や遮光等の光
変調を良好に行った光変調装置を開示している。
この他、本発明の特徴は実施例において記載されてい
る。
る。
（実施例） 第１図は本発明の一実施例の光変調装置の要部の構成と
動作原理を説明する図であり、図中８は光変調装置、１
は液晶、２は基板であり、凹凸形状の回折格子より構成
している。３は入射光、５，５′，５０は出射光であ
る。
動作原理を説明する図であり、図中８は光変調装置、１
は液晶、２は基板であり、凹凸形状の回折格子より構成
している。３は入射光、５，５′，５０は出射光であ
る。
実施例において回折格子２と液晶１とが接する面に硅
素、アルミニウム，酸化ジルコニウム等の透明な無機酸
化物を成分とする保護膜を設けている。
素、アルミニウム，酸化ジルコニウム等の透明な無機酸
化物を成分とする保護膜を設けている。
このときの保護膜は50Å〜2000Åの範囲に設定するのが
良い。これより薄いとピンホールを生じ、又これにより
厚いとクラックを生じ保護膜としての信頼性を低下させ
る。
良い。これより薄いとピンホールを生じ、又これにより
厚いとクラックを生じ保護膜としての信頼性を低下させ
る。
本実施例では回折格子のピッチを10μｍ以下とするのが
光利用効率を高めるのに良い。特に０次と１次の回折光
のみを発生させたい場合は回折格子のピッチを２μｍ以
下とするのが良い。
光利用効率を高めるのに良い。特に０次と１次の回折光
のみを発生させたい場合は回折格子のピッチを２μｍ以
下とするのが良い。
回折格子の厚さは液晶の常屈折率と異常屈折率との差及
び液晶の配向等の点から0.5μｍ以上、大体数μｍとす
るのが良い。
び液晶の配向等の点から0.5μｍ以上、大体数μｍとす
るのが良い。
回折格子の材料としては、例えば遠紫外領域に感光性を
持つフオトレジストが使用可能である。
持つフオトレジストが使用可能である。
本実施例における光変調装置は、例えばフォトレジスト
を透明電極付きの基板（青板ガラスにSiO2がオーバーコ
ートされた酸化インジウムの透明導電膜付基板）に塗布
した後、所定の方法で現像を行い所定寸法の格子溝を形
成している。
を透明電極付きの基板（青板ガラスにSiO2がオーバーコ
ートされた酸化インジウムの透明導電膜付基板）に塗布
した後、所定の方法で現像を行い所定寸法の格子溝を形
成している。
そして保護膜はその後SiO2の前駆体、例えば有機シリケ
ートを適当な溶剤に溶かして所定膜厚量スピンコート
後、100℃〜150℃程度で加熱酸化させて形成している。
ートを適当な溶剤に溶かして所定膜厚量スピンコート
後、100℃〜150℃程度で加熱酸化させて形成している。
又酸化方法としては酸素プラズマ等の低温キュアも回折
格子の安定性から適用可能である。
格子の安定性から適用可能である。
次に本実施例の光変調装置の動作を第１図(A)，(B)を用
いて説明する。
いて説明する。
第１図(A)，(B)は本発明の光変調装置における液晶１と
回折格子２から成る格子部材を取に出して示しており、
同図(A)は液晶１に電界を印加しない場合、同図(B)は液
晶１に電界を印加した場合である。
回折格子２から成る格子部材を取に出して示しており、
同図(A)は液晶１に電界を印加しない場合、同図(B)は液
晶１に電界を印加した場合である。
同図(A)において誘電率の異方性が正のネマチック液晶
は回折格子２の溝方向（紙面に垂直方向）と平行にホモ
ジニアス配向している。
は回折格子２の溝方向（紙面に垂直方向）と平行にホモ
ジニアス配向している。
今、光変調装置８に液晶１のディレクタと同方向（紙面
に垂直方向）に偏光した光31を入射させると、この光31
のうち回折格子２の溝部分を通過した光は液晶１の異常
屈折率ｎｅを感じ、回折格子２の凸部を通過した光は屈
折率ｎｇを感じる。ここでｎｇ≠ｎｅとなるように設定
しているから液晶１と回折格子２より成る格子部材は回
折格子としての作用をする。従って入射光31は回折して
出射し、出射光５，５′となる。
に垂直方向）に偏光した光31を入射させると、この光31
のうち回折格子２の溝部分を通過した光は液晶１の異常
屈折率ｎｅを感じ、回折格子２の凸部を通過した光は屈
折率ｎｇを感じる。ここでｎｇ≠ｎｅとなるように設定
しているから液晶１と回折格子２より成る格子部材は回
折格子としての作用をする。従って入射光31は回折して
出射し、出射光５，５′となる。
一方同図(B)の液晶１に電界を印加した場合は液晶１は
ホメオトロピック配向する。この為、光変調装置８に回
折格子２の溝方向と同方向（紙面に垂直方向）に偏光し
た光31を入射させると、この光31のうち回折格子２の溝
部分を通過した光は液晶１の常屈折率ｎｏを感じるよう
になり、回折格子２の材料の屈折率ｎｇと略等しくなっ
てくる。この為、液晶１と回折格子２より成る格子部材
は等方体とみなされ入射光31は回折されずにそのまま通
過し、出射光50となる。
ホメオトロピック配向する。この為、光変調装置８に回
折格子２の溝方向と同方向（紙面に垂直方向）に偏光し
た光31を入射させると、この光31のうち回折格子２の溝
部分を通過した光は液晶１の常屈折率ｎｏを感じるよう
になり、回折格子２の材料の屈折率ｎｇと略等しくなっ
てくる。この為、液晶１と回折格子２より成る格子部材
は等方体とみなされ入射光31は回折されずにそのまま通
過し、出射光50となる。
第２図は本発明の光変調装置を電界制御型光スイッチに
適用したときの概略図である。図中31は透明絶縁体、32
は回折格子構造を有する透明絶縁体、33は液晶、34はガ
ラス基板、35は透明電極、36は電源、37はスペーサー、
38は引き出し電極、39は接着層、40は入射光、41は０次
回折光、42は高次回折光、43は保護膜を示す。
適用したときの概略図である。図中31は透明絶縁体、32
は回折格子構造を有する透明絶縁体、33は液晶、34はガ
ラス基板、35は透明電極、36は電源、37はスペーサー、
38は引き出し電極、39は接着層、40は入射光、41は０次
回折光、42は高次回折光、43は保護膜を示す。
本実施例の光スイッチは、ガラス基板34の上部に透明電
極35が形成され、該透明電極35の一端に引き出し電極38
を設けて、該引き出し電極38を除く全面に透明絶縁体31
による層を施した基板と一部に保護膜43を有する回折格
子構造を有する透明絶縁体32による層を施した基板の両
基板を、透明絶縁体31，32が相対するように近接させ、
その間障部に液晶33を充填して該基板間の厚さをスペー
サー37によって固定し接着した後、電源36と引き出し電
極38をリード線によって接続して作成している。
極35が形成され、該透明電極35の一端に引き出し電極38
を設けて、該引き出し電極38を除く全面に透明絶縁体31
による層を施した基板と一部に保護膜43を有する回折格
子構造を有する透明絶縁体32による層を施した基板の両
基板を、透明絶縁体31，32が相対するように近接させ、
その間障部に液晶33を充填して該基板間の厚さをスペー
サー37によって固定し接着した後、電源36と引き出し電
極38をリード線によって接続して作成している。
該光スイッチに回折格子の溝方向に偏光したＨｅ−Ｎｅ
レーザー光（λ＝6328Å）40を垂直入射させて、電源36
を調節し透明電極35の間に印加する電圧を０〜５Ｖに変
え、該入射光40に対する該液晶33の屈折率を、異常屈折
率ｎｅから常屈折率ｎｏまで変化させた。この時、Ｏ次
透過光41の入射光40に対する割合は１％から80％へと変
化し、Ｏ次透過光41のコントラスト比は80：１となっ
た。又スイッチング応答時間や温度に対する安定性も光
スイッチとして用いるのに十分なものであった。
レーザー光（λ＝6328Å）40を垂直入射させて、電源36
を調節し透明電極35の間に印加する電圧を０〜５Ｖに変
え、該入射光40に対する該液晶33の屈折率を、異常屈折
率ｎｅから常屈折率ｎｏまで変化させた。この時、Ｏ次
透過光41の入射光40に対する割合は１％から80％へと変
化し、Ｏ次透過光41のコントラスト比は80：１となっ
た。又スイッチング応答時間や温度に対する安定性も光
スイッチとして用いるのに十分なものであった。
本実施例では、Ｏ次透過光41に着目して本発明に係る光
変調装置を光スイッチとして利用したが、高次回折光42
を用いて光スイッチ若しくは光分配器とするのも可能で
ある。又この他にも本発明の光変調装置を用いて多種多
様な機能を有する光学装置の作成が可能である。
変調装置を光スイッチとして利用したが、高次回折光42
を用いて光スイッチ若しくは光分配器とするのも可能で
ある。又この他にも本発明の光変調装置を用いて多種多
様な機能を有する光学装置の作成が可能である。
（発明の効果） 本発明によれば回析格子の液晶と接する面に無機酸化物
を主成分とする保護膜を施すことにより回折格子の構成
材料が液晶及び液晶中の水分に溶出するのを防止し、又
回折格子の変形による配向不良、消費電流の増大等を防
止した信頼性の高い高精度の光変調装置を達成すること
ができる。又本発明に係る保護膜は表示用の透明電極層
の絶縁保護膜としても有効であり、特に高温多湿の環境
においては透明電極の電気化学的腐蝕を良好に防止する
ことができる特徴がある。
を主成分とする保護膜を施すことにより回折格子の構成
材料が液晶及び液晶中の水分に溶出するのを防止し、又
回折格子の変形による配向不良、消費電流の増大等を防
止した信頼性の高い高精度の光変調装置を達成すること
ができる。又本発明に係る保護膜は表示用の透明電極層
の絶縁保護膜としても有効であり、特に高温多湿の環境
においては透明電極の電気化学的腐蝕を良好に防止する
ことができる特徴がある。
第１図(A)，(B)は本発明の一実施例の要部の説明図と動
作の説明図、第２図は本発明を電界制御型光スイッチに
適用したときの一実施例の概略図である。図中１，33は
液晶、２，32は回折格子、３は入射光、５，５′，50は
出射光、８は光変調装置である。
作の説明図、第２図は本発明を電界制御型光スイッチに
適用したときの一実施例の概略図である。図中１，33は
液晶、２，32は回折格子、３は入射光、５，５′，50は
出射光、８は光変調装置である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 望月 千織 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 大久保 幸俊 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内
Claims (2)
- 【請求項１】少なくとも一方の基板が回折格子構造を有
する２つの基板間に液晶を充填し、前記液晶の屈折率を
変化させることにより光変調を行った光変調装置におい
て、前記回折格子の少なくとも前記液晶と接する面に無
機酸化物を成分として含む保護膜を設けたことを特徴と
する光変調装置。 - 【請求項２】前記保護膜の平均膜厚を50Å〜2000Åの範
囲内に設定したことを特徴とする特許請求の範囲第１項
記載の光変調装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61082529A JPH0652352B2 (ja) | 1986-04-10 | 1986-04-10 | 光変調装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61082529A JPH0652352B2 (ja) | 1986-04-10 | 1986-04-10 | 光変調装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62238527A JPS62238527A (ja) | 1987-10-19 |
| JPH0652352B2 true JPH0652352B2 (ja) | 1994-07-06 |
Family
ID=13777036
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61082529A Expired - Fee Related JPH0652352B2 (ja) | 1986-04-10 | 1986-04-10 | 光変調装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0652352B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114442213A (zh) * | 2022-03-10 | 2022-05-06 | 江苏微导纳米科技股份有限公司 | 一种光学器件、裸眼3d显示装置及提升光学器件性耐性的方法 |
-
1986
- 1986-04-10 JP JP61082529A patent/JPH0652352B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62238527A (ja) | 1987-10-19 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |