JPS6186730A - 液晶素子 - Google Patents
液晶素子Info
- Publication number
- JPS6186730A JPS6186730A JP59209258A JP20925884A JPS6186730A JP S6186730 A JPS6186730 A JP S6186730A JP 59209258 A JP59209258 A JP 59209258A JP 20925884 A JP20925884 A JP 20925884A JP S6186730 A JPS6186730 A JP S6186730A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- liquid crystal
- light
- crystal element
- refractive index
- incident light
- Prior art date
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- Granted
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- Liquid Crystal (AREA)
- Diffracting Gratings Or Hologram Optical Elements (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】
（’ｌ）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。
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Ｓｉｎ、ＭｇＦ２などの斜方蒸着及びカ
ップリング剤の使用等を行なってきた。前記配向処理法
で液晶の配向を行なった場合、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った。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った。
ラビング処理やＳｉｎ、ＭｇＦ２などの斜方蒸着及びカ
ップリング剤の使用等を行なってきた。前記配向処理法
で液晶の配向を行なった場合、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った。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った。
（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。
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、透明絶縁体と液晶とを交互
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
′を有するネマチッ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９０°変化する。よって該液
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ｎ。と異常屈折率ｎ６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
回折格子の屈折率変化を制御できる。この変調可能な回
折格子を用い入射光の光制御が可能となる。
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
′を有するネマチッ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９０°変化する。よって該液
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ｎ。と異常屈折率ｎ６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
回折格子の屈折率変化を制御できる。この変調可能な回
折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、ｌ
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、その間隙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。
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、その間隙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ｌが正弦波状となっている。
ｂ）は透明絶縁体１が鋸歯状、第１図（Ｃ）は透明絶縁
体ｌが正弦波状となっている。
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ｎ 、液晶２の常光に対する屈折率をｎｏ、異常
光に対する屈折率をｎ 、透明絶縁体ｌ−液晶２の層の
厚さをＴ、入射光の波長を入とする。
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ｎ 、液晶２の常光に対する屈折率をｎｏ、異常
光に対する屈折率をｎ 、透明絶縁体ｌ−液晶２の層の
厚さをＴ、入射光の波長を入とする。
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ｎ６を感じる。この
時、次の（１）式を満足すれば第２図（Ｌ）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。
状態においては液晶３の異常屈折率ｎ６を感じる。この
時、次の（１）式を満足すれば第２図（Ｌ）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。
（ｎ６−ｎｇ ） ” Ｔ ＝λ／２ −−−（１）
ｎ６ ＝ｎＢ−−− （２） 次に、液晶２に電界を印加すると、該液晶２が正誘電性
ネマチッ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ｎ０ とな
る。
ｎ６ ＝ｎＢ−−− （２） 次に、液晶２に電界を印加すると、該液晶２が正誘電性
ネマチッ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ｎ０ とな
る。
ここで前記パラメータ間に、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。
射光４の透過、遮断が可能である。
ｎ□ ＝ｎＢ −−−（３）
（ｎｓ ＋ ｎｏ） ” Ｔ ＝入／２ −−−
（４）上記条件式において、（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。
（４）上記条件式において、（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。
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ｌ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。
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ったものになるが、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、体と液晶によって形成さ
れる格子のピッチ及び該格子の厚さは、それぞれ通常１
０ＪＬｍ以下、０、．５ｐｍ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、５ｉ０２ 、Ｔｉ
Ｏ２。
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、体と液晶によって形成さ
れる格子のピッチ及び該格子の厚さは、それぞれ通常１
０ＪＬｍ以下、０、．５ｐｍ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、５ｉ０２ 、Ｔｉ
Ｏ２。
Ａ文２０３等の透明材料、透明電極にはＩＴＯ。
Ｓ ｎ０２ 、Ｉ ｎ２０３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。
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。
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＝６３２
８Ａに対して屈折率１．５４４）を２５Ｘ２５＋ｓｍ２
．厚さｌ＋＋＋ｍの形状とし、両面をニュートンリング
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
グを行なった。該ガラス基板上に５ｍｍ幅のストライプ
となるように真ちゅうマスクを密着させて、イオン−ブ
レーティング法によりＩＴＯ膜を１００ＯＡの厚さに成
膜した。さらにその裏面に電子ビーム蒸着法によりＭｇ
Ｆ２膜を１１４６Ａの厚さに成膜した。この時、該ＩＴ
ＯＩＩ！ＩのＨｅ−Ｎｅレーザ光（λ＝６３２８λ）に
対する屈折率は１．８０、面抵抗は１８Ω／ｓｑであっ
た。
８Ａに対して屈折率１．５４４）を２５Ｘ２５＋ｓｍ２
．厚さｌ＋＋＋ｍの形状とし、両面をニュートンリング
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
グを行なった。該ガラス基板上に５ｍｍ幅のストライプ
となるように真ちゅうマスクを密着させて、イオン−ブ
レーティング法によりＩＴＯ膜を１００ＯＡの厚さに成
膜した。さらにその裏面に電子ビーム蒸着法によりＭｇ
Ｆ２膜を１１４６Ａの厚さに成膜した。この時、該ＩＴ
ＯＩＩ！ＩのＨｅ−Ｎｅレーザ光（λ＝６３２８λ）に
対する屈折率は１．８０、面抵抗は１８Ω／ｓｑであっ
た。
又該ＭｇＦ２膜面にＨｅ−Ｎｅレーザ光を垂直入射した
ところ１反射は殆んど生じなかった。
ところ１反射は殆んど生じなかった。
続いて該ＩＴＯ膜面にＲＦスパッタ法により膜厚１．７
ＩＬｍの蒸着用ガラス（ショット酸＄８３２９）を成膜
した後、ＲＤ２００ＯＮ（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１．５Ｉ
ＬｍのＲＤ２００ＯＮ膜を形成した。続いて４ＪＬｍピ
ッチの格子が形成された露光用マスクを該ＲＤ２００Ｏ
Ｎ膜面に密着させ、遠紫外光露光を行なった後。
ＩＬｍの蒸着用ガラス（ショット酸＄８３２９）を成膜
した後、ＲＤ２００ＯＮ（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１．５Ｉ
ＬｍのＲＤ２００ＯＮ膜を形成した。続いて４ＪＬｍピ
ッチの格子が形成された露光用マスクを該ＲＤ２００Ｏ
Ｎ膜面に密着させ、遠紫外光露光を行なった後。
現像、リンス工程を経てＲＤ２００ＯＮ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Ａ
ｒイオンｅエツチング法により格子状に食刻した後、リ
ムー八−中にてＲＤ２００ＯＮマスクを溶解し、ガラス
格子状溝を該ＩＴＯＩｌｉ上に形成した。
該ガラス蒸着膜面上に形成した。上記ガラス蒸着膜をＡ
ｒイオンｅエツチング法により格子状に食刻した後、リ
ムー八−中にてＲＤ２００ＯＮマスクを溶解し、ガラス
格子状溝を該ＩＴＯＩｌｉ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−ＴＮ
８０１ （ロシュ製、ｎＱ ＝１．５０３．１６ ＝１
．６９９）を充填した。その後リード線をポンディング
して電源と接続した。
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−ＴＮ
８０１ （ロシュ製、ｎＱ ＝１．５０３．１６ ＝１
．６９９）を充填した。その後リード線をポンディング
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ｎ６ 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Ｓ′となった。
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ｎ６ 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Ｓ′となった。
次に、ｌ ＯＶｐ−ｐ 、 Ｉ ＫＨｚ ノ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の屈折率は常屈折率ｎ。 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％となった。
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の屈折率は常屈折率ｎ。 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％となった。
よって光束の利用効率は９０％、コントラスト比は９０
：１以上であった。
：１以上であった。
（５）発明の詳細
な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。
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、光スィッチ、光、偏向器、光分配器
等多くの光学装置に応用が可能な素子である。
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−−一透明絶縁体、２−−−液晶、 ３−ｍ−透明電極、４−一一人射光、 ５−−−０次透過光、５′−ｍ−高次回折光、６−−−
電源、７−−−透明基板。
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−−一透明絶縁体、２−−−液晶、 ３−ｍ−透明電極、４−一一人射光、 ５−−−０次透過光、５′−ｍ−高次回折光、６−−−
電源、７−−−透明基板。
Claims (1)
- （１）透明絶縁体と液晶とを交互に配し、且つ該透明絶
縁体と該液晶の配列方向が、電極面にほぼ平行である事
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 true JPS6186730A (ja) | 1986-05-02 |
| JPH0525096B2 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) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62237424A (ja) * | 1986-04-08 | 1987-10-17 | Canon Inc | 光変調素子 |
| JP2013113920A (ja) * | 2011-11-25 | 2013-06-10 | Panasonic Corp | 画像表示装置 |
| JP2014211935A (ja) * | 2013-04-19 | 2014-11-13 | 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
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62237424A (ja) * | 1986-04-08 | 1987-10-17 | Canon Inc | 光変調素子 |
| JP2013113920A (ja) * | 2011-11-25 | 2013-06-10 | Panasonic Corp | 画像表示装置 |
| US9335572B2 (en) | 2011-11-25 | 2016-05-10 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Image display apparatus |
| JP2014211935A (ja) * | 2013-04-19 | 2014-11-13 | 国立大学法人宇都宮大学 | 光情報記録装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0525096B2 (ja) | 1993-04-09 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |