(57)【要約】  本発明は、第１の平面（１）に配置される少なくとも１つの第１の電極（２）と、実質的に第１の平面（１）と平行な第２の平面（５）に配置されるいくつかの第２の電極（４）と、第１の平面（１）と第２の平面（５）との間に配置される液晶層（６）であって、その液晶層（６）を通過する光の特性、特に位相と偏光との少なくともいずれかを、少なくとも１つの第１の電極（２）と少なくとも１つの第２の電極（４）との間に適用される電圧の大きさに従って変更するように設計された液晶層（６）を有する、液晶デバイス（１００）に関する。液晶デバイス（１００）は、隣接する第２の電極（４）の間の中間領域（８）に、特に、１つ以上の偏光フィルタのような液晶デバイス（１００）の追加のコンポーネントと協働して、液晶デバイス（１００）の中間領域（８）を通過する光の振幅が、中間領域（８）の外の液晶層（６）を通過する光の振幅の低減よりも大きく、直接的または間接的に低減されるようにして、中間領域（８）に位置する液晶を配向する横電場が生成されるように、電極（２、４）が、設計され配置されることを特徴とする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の平面（１）に配置される少なくとも１つの第１の電極（２）及び前記第１の平面と本質的に平行な第２の平面（５）に配置される複数の第２の電極（４）と、前記第１の平面（１）と前記第２の平面（５）との間に配置される液晶層（６）であって、当該液晶層（６）を通過する光の特性、特に位相と偏光との少なくともいずれかを、前記少なくとも１つの第１の電極（２）と少なくとも１つの第２の電極（４）との間に適用される電界のレベルに応じて変形するために形成される液晶層（６）とを有する液晶デバイスであって、
隣接する第２の電極（４）の間の中間領域（８）に、特に前記液晶デバイスのさらなるコンポーネント、例えば１つ以上の偏光フィルタと協調して、直接的または間接的に、前記液晶デバイスの前記中間領域（８）を通過する光の振幅を、前記中間領域（８）外の前記液晶層（６）を通過する光の振幅の低減より大きく低減させるようにして、中間領域（８）に含まれる液晶を配向する横電場が生成されうるように、前記第２の電極（４）が形成され、配置される、
ことを特徴とする液晶デバイス。
【請求項２】
隣接する第２の電極（４）の間の距離が、前記中間領域（８）において、直接的または間接的に、前記液晶デバイスの前記中間領域（８）を通過する光の振幅を、前記中間領域（８）の外の前記液晶層（６）を通過する光の振幅の低減より大きく低減させるようにして、中間領域に含まれる液晶（８）を配向する横電場を生成できる程度に小さい、
ことを特徴とする請求項１に記載の液晶デバイス。
【請求項３】
前記第１の平面（１）に複数の第１の電極（２）が配置される、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の液晶デバイス。
【請求項４】
隣接する第１の電極（２）の間の中間領域（７）に、特に前記液晶デバイスのさらなるコンポーネント、例えば１つ以上の偏光フィルタと協調して、直接的または間接的に、前記液晶デバイスの前記中間領域（７）を通過する光の振幅を、前記中間領域（７）外の前記液晶層（６）を通過する光の振幅の低減より大きく低減させるようにして、中間領域（７）に含まれる液晶を配向する横電場が生成されうるように、前記第１の電極（２）が形成され、配置される、
ことを特徴とする請求項３に記載の液晶デバイス。
【請求項５】
前記少なくとも１つの第１の電極（２）と前記第２の電極（４）との間に適用される電界のレベルに応じて、前記液晶層（６）の液晶が、第１の配向、または、特に前記第１の配向に垂直の第２の配向、または前記第１の配向と前記第２の配向との間の中間設定に配向されうる、
ことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の液晶デバイス。
【請求項６】
複数の隣接する第１の電極（２）の間の中間領域（７）と、隣接する第２の電極（４）の間の前記中間領域（８）との少なくともいずれかにおいて、前記中間領域（７、８）に含まれる液晶の、前記第１の配向並びに前記第２の配向及び前記第１の配向と前記第２の配向との間の中間設定と異なる、第３の配向を引き起こす横電場を生成することができる、 
ことを特徴とする請求項５に記載の液晶デバイス。
【請求項７】
前記第１の配向の方向と前記第２の配向の方向とが、前記中間設定の方向と同一の平面に配置される、
ことを特徴とする請求項５又は６に記載の液晶デバイス。
【請求項８】
前記第３の配向の方向は、前記第１の配向に対して垂直、前記第２の配向に対して垂直、前記中間設定の少なくとも１つの方向に対して垂直、の少なくともいずれかであるように配向される、
ことを特徴とする請求項６又は７に記載の液晶デバイス。
【請求項９】
前記第３の配向の方向が前記第１の平面と前記第２の平面との少なくともいずれか（１、５）に対して、非ゼロ度の角度、特に垂直に配置される一方で、前記第１の配向の方向と前記第２の配向の方向との少なくともいずれかは、それぞれ、前記第１の平面及び前記第２の平面（１、５）に平行である、
ことを特徴とする請求項５から８のいずれか１項に記載の液晶デバイス。
【請求項１０】
前記第３の配向の方向が、前記第１の平面及び前記第２の平面（１、５）に平行に配置される、
ことを特徴とする請求項５から９のいずれか１項に記載の液晶デバイス。
【請求項１１】
（ａ）前記中間領域（７、８）の外に配置された液晶が前記第１の配向または前記第２の配向のいずれかに配向されるか、前記中間領域（７、８）の外の前記液晶層（６）を通過した光に関して、前記第１の配向と前記第２の配向との間で２πの相対位相遅延が生じさせられうるか、の少なくともいずれかである最大電界が定められることと、
（ｂ）低域側の電圧範囲の限界が前記中間領域（７、８）の外の前記液晶層（６）を通過する光の最小位相遅延に割り当てられ、高域側の電圧範囲の限界が前記中間領域（７、８）の外の前記液晶層（６）を通過する光の最大位相遅延に割り当てられる、又はその逆に、低域側の電圧範囲の限界が前記中間領域（７、８）の外の前記液晶層（６）を通過する光の最大位相遅延に割り当てられ、高域側の電圧範囲の限界が前記中間領域（７、８）の外の前記液晶層（６）を通過する光の最小位相遅延に割り当てられる、電圧範囲が定められることと、
の少なくともいずれかが行われる、
ことを特徴とする請求項１から１０のいずれか１項に記載の液晶デバイス。
【請求項１２】
前記中間領域（７、８）に含まれる液晶が、前記第３の配向にしたがって配向されることと、
前記中間領域（７、８）に含まれる液晶が、直接的または間接的に、最大の電界又は前記低域側の電圧範囲の限界若しくは前記高域側の電圧範囲の限界が前記少なくとも１つの第１の電極（２）と前記第２の電極（４）の１つとの間に適用されるときに、前記振幅を低減させることと、
の少なくともいずれかを特徴とする請求項１１に記載の液晶デバイス。
【請求項１３】
前記中間領域（７、８）に含まれる液晶が、前記第３の配向にしたがって配向されることと、
隣接する第１の電極（２）と隣接する第２の電極（４）との少なくともいずれかが反対に分極されるとき、前記中間領域（７、８）に含まれる液晶が、直接的または間接的に、前記振幅を低減させることと、 
の少なくともいずれかを特徴とする請求項１から１２のいずれか１項に記載の液晶デバイス。
【請求項１４】
前記中間領域（７、８）の外の前記液晶層（６）を通過する光の前記振幅は、適用される電圧とは独立して一定であり、少なくとも、好ましくは０と２πとの間の位相シフトに対応する定められた電圧範囲内に含まれる、
ことを特徴とする請求項１から１３のいずれか１項に記載の液晶デバイス。
【請求項１５】
前記第１の電極と第２の電極との少なくともいずれか（２、４）が、場に影響する電極構造、特に非同質抵抗プロファイルを有することと、
前記第１の電極と前記第２の電極との少なくともいずれか（２、４）が、電極を支える基板の多重被覆によって実現される非同質抵抗プロファイルの形式で、場に影響する電極構造を有することと、
の少なくともいずれかを特徴とする請求項１から１４のいずれか１項に記載の液晶デバイス。
【請求項１６】
隣接する第１の電極（２）の間の距離が、当該隣接する第１の電極（２）のうちの１つの幅の、１５パーセント未満であり、特に１０パーセント未満であり、さらに具体的には７％未満であることと、
隣接する第２の電極（４）の間の距離が、当該隣接する第２の電極（４）のうちの１つの幅の、１５パーセント未満であり、特に１０パーセント未満であり、さらに具体的には７％未満であることと、
の少なくともいずれかを特徴とする請求項１から１５のいずれか１項に記載の液晶デバイス。
【請求項１７】
前記液晶デバイスは、国際公開第２０１０／１４９５８７号の請求項１から３６のいずれか１項に記載の光変調装置の形式で構成されうる、
ことを特徴とする請求項１から１６のいずれか１項に記載の液晶デバイス。
【請求項１８】
請求項１から１７のいずれか１項に記載の液晶デバイスを少なくとも１つ有し、２次元と３次元との少なくともいずれかの画像コンテンツ又は画像シーケンスの表示のためのディスプレイのための、ホログラフィックディスプレイと、投影ディスプレイと、光変調装置との少なくともいずれか。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、第１の平面に配置される少なくとも１つの第１の電極を有すると共に、本質的に第１の平面と平行な第２の平面に配置される複数の第２の電極を有する液晶デバイスと、少なくとも１つの第１の電極と少なくとも１つの第２の電極との間に適用される電界のレベルに応じて液晶層を通過する光の特性、特に位相と偏光との少なくともいずれかを変形するために形成される、第１の平面と第２の平面との間に配置される液晶層とに関する。
【背景技術】
【０００２】
このタイプの液晶デバイスは、例えば光学光変調器の一部として、とりわけホログラフィックディスプレイにおいて使用される。このような構成は、例えば、特許文献１から知られている。本文献は、２次元若しくは３次元の画像コンテンツ又は画像シーケンスの表示のための、ディスプレイのための光変調装置について説明する。光変調装置は、光変調器とその光変調器を制御するための制御デバイスを有する。実質的にコリメートされた光波動場の位相と振幅との少なくともいずれかは、光変調器の位置に応じて、光変調器によって変形されうる。光波動場の伝播方向において、様々な回折構成を有する少なくとも１つの回折デバイスが、光変調器の後に配置される。回折構成を用いて、光変調器によって変形された光波動場は、事前決定可能な方法で可変的に回折されうる。
【０００３】
このような装置では、隣接する第２の電極間の領域を通過すると共に、第２の電力の中央の領域を通過する光と異なる特性、特に異なる位相を有する光に起因して摂動が起こる場合がある。とりわけ、電極のエッジにおける所望の変調又は散乱からのずれが、不利なことに起こり得る。また、隣接する第２の電極間の領域を通過する光が、摂動を与える非所望の位相シフトを有する場合もある。これらの現象は、画像の表示に摂動が与えられるという結果となる。
【０００４】
特許文献２では、したがって、選択された高回折次数と光変調器から現れる迷光との少なくともいずれかの強度を低減するように変形されたアポダイゼーションマスクを使用することが提案されている。具体的には、直視型のホログラフィックディスプレイにおいて、入射コヒーレント光を位相と振幅との少なくともいずれかにおいて変調する変調セルを有する制御可能な光変調器を有した、アポダイゼーションマスクのアレイを使用することが提案されている。所定の一群の変調器セルに対して、アポダイゼーションマスクは、同一のアポダイゼーション関数を有し、これを用いて、光変調器の遠距離場における、高回折次数における光強度と光変調器から現れる迷光との少なくともいずれかの削減を含む個別の所定の強度プロファイルに対応する、変調器セルに対する複素振幅透過率を調整することができる。アポダイゼーション関数を決定するために、計算部における計算ルーチンとして実行される繰り返し手法が提供される。応用分野は、直視型のホログラフィックディスプレイにおける様々な変調タイプの生成のための光変調デバイスである。しかしながら、このソリューションは、多数の追加コンポーネントが要求されるため、複雑であり、高価である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】国際公開第２０１０／１４９５８７号
【特許文献２】国際公開第２００９／１５６１９１号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
したがって、本発明の目的は、記載されている摂動の効果が実質的に避けられる、より簡単でより経済的に生産可能な液晶デバイスを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本目的は、隣接する第２の電極間の中間領域において、特に液晶デバイスのさらなるコンポーネント、例えば１つ以上の偏光フィルタと協調して、直接的または間接的に、その液晶デバイスの中間領域を通過する光の振幅を、中間領域の外側の液晶層を通過する光の振幅の低減より大きく低減させるようにその中間領域に含まれる液晶を配向させる横電場を生成できるように第２の電極が形成されて配置される点において特徴づけられる液晶デバイスにより達成される。第１の電力と第２の電極との少なくともいずれかの構成に応じて、中間領域外の液晶層を通過する光は、ほとんど振幅の低減を経ずに済み、すなわち、振幅の低減は、ほぼゼロの値を有する。この場合、液晶デバイスに進入する光に関する振幅の減少が非ゼロの値を有するとき、液晶デバイスの中間領域を通過する光の振幅の低減がある。
【０００８】
本発明によれば、第２の電極間の中間領域を通過する光と、複数の第１の電極が存在する場合のその第１の電極間の中間領域を通過する光と、の少なくともいずれかに起因する、摂動の効果を、特に、その電極自身の形成と配置とによって避けることができる。これは、いくつかの液晶自身、すなわち（オプションとして他のコンポーネントと協調する）電極間の中間領域に含まれるものが、減衰器の機能を果たす事実による。この範囲において、中間領域を通過する光をブロックし又は減衰させる追加のマスクが、有利な方法において、実質的に取り除かれうる。
【０００９】
少なくとも１つの第１の電極と第２の電極とは、好ましくは、可能な限り光の反射と吸収との少なくともいずれかを行わない一方で、液晶デバイスと相互作用する光が透過する物質で作られる。本発明の文脈において、「電極間の中間領域に含まれる」液晶は、具体的には、隣接する第２の電極間（及び適用可能であれば複数の隣接する第１の電極間）の中間領域のすぐ近くにある液晶層の液晶である。このように、中間領域は、中間領域から底面として垂直に電極の表面から、又は電極が配置される基板の表面から、液晶層の中へ広がる、空間領域又は体積として理解されうる。
【００１０】
液晶デバイスの特に有利な実施形態において、この効果は、中間領域において、直接的に又は間接的に、液晶デバイスの中間領域を通過する光の振幅を、中間領域外の液晶層を通過する光の振幅の低減より大きく低減させるように、中間領域に含まれる液晶に含まれる液晶を配向させる、横電場を生成することが可能であるのに、隣接する第２の電極間の距離が十分小さい点で達成される。
【００１１】
具体的な実施形態では、液晶デバイスの中間領域を通過する光の５０％、特に７５％、より顕著には９０％の振幅低減が達成される。
【００１２】
液晶デバイスの具体的な実施形態では、第１の平面において単一の第１の電極が存在する。別の実施形態では、複数の第１の電極が第１の平面に配置される。
【００１３】
複数の第１の電力を第１の平面において有する液晶デバイスにおいて、第１の電極は（同様に、第２の電極に関して）、有利には、隣接する第１の電極間の中間領域において、特に液晶デバイスのさらなるコンポーネント、例えば１つ以上の偏光フィルタと協調して、直接的または間接的に、液晶デバイスの中間領域を通過する光の、中間領域外の液晶層を通過する光の振幅の低減よりも大きい、振幅の低減を引き起こすように中間領域に含まれる液晶を配向させる横電場を先制することが可能であるように、形成され、配置されうる。
【００１４】
非常に顕著に有利な実施形態において、液晶層の液晶は、少なくとも１つの第１の電極と第２の電極との間で適用される電界のレベルに応じて、（液晶の分子軸に対して）第１の配向で、または特に第１の配向と直角の（液晶の分子軸に対して）第２の配向で、又は第１の配向と第２の配向との間の中間設定で、配向されうる。具体的には、液晶層を通過する光は、電界に依存する位相を有しうる。
【００１５】
液晶デバイスの中間領域を通過する光の振幅の低減は、具体的には、複数の隣接する第１の電極間の中間領域と隣接する第２の電極間の中間領域との少なくともいずれかにおいて、中間領域に含まれる液晶の、第１の配向及び第２の配向と異なると共に、第１の配向と第２の配向との間の中間設定である第３の配向を引き起こす横電場を生成することができる実施形態において達成されうる。
【００１６】
第３の配向の方向は、例えば、（液晶デバイスの使用の制限に依存すると共に液晶のタイプに依存し、）第１の平面と第２の平面との少なくともいずれかに垂直に配向されうる。その一方で、いくつかの応用では、第３の配向の方向が、第１の平面と第２の平面との少なくともいずれかにほぼ平行には移行されることが有利であり、これは、面内配向とも呼ばれうる。
【００１７】
配向については、ＥＣＢ  ＬＣモード（ＥＣＢ  ＝  Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ  Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ  Ｂｉｒｅｆｒｉｎｇｅｎｃｅ）を参照して説明する。これにおいて、第１の配向は、ＬＣ分子の長手方向軸が第１の平面と第２の平面とにほぼ平行に配向される、ＬＣ分子の表面配向によって達成される。本文脈における表現「第１の平面と第２の平面とにほぼ平行に配向される」は、ＬＣ分子の長手方向軸と第１の平面と第２の平面との少なくともいずれかとの間の角度の大きさが５度の値を超えないことを意味する。
【００１８】
この例に置いて、第１の配向は、さらに、２つの第１の電極間と２つの第２の電極間との少なくともいずれかの接続線に対して、３０度より大きい、好ましくは４５度から９０度の間の、角度を有する。
【００１９】
第１の電極と対向する第２の電極との間の電場を適用することにより引き起こされる第２の配向は、第１の平面と第２の平面とに垂直に配置される。隣接する第１の電極間と隣接する第２の電極間との少なくともいずれかにおける横場により引き起こされる第３の配向は、第１の平面と第２の平面とにほぼ平行であるが、第１の配向に対して回転される。好ましい実施形態では、第１の配向と第３の配向との間の回転角度は４５度である。追加の要素として、デバイスは、好ましくは、入力側と出力側において、それぞれ線形偏光子を有する。２つの線形偏光子の透過方向は、相互に平行かつ第１の配向に対して平行に配置される。したがって、この場合、第１の配向並びに第２の配向、及びこれらの２つの配向の間の中間設定は、ほぼ同一の透過率だが、異なる位相遅延を有する。その一方で、第３の配向は、第１の配向及び第２の配向より低い透過率を有する。
【００２０】
有利な実施形態において、第１の配向の方向と第２の配向の方向は、中間設定の方向と同一の平面に配置される。具体的には、このような実施形態において、第３の配向の方向は、有利には、第１の配向に垂直に、又は第２の配向に垂直に、又は中間設定の少なくとも１つの方向に垂直に、の少なくともいずれかのように配置されうる。
【００２１】
有利には、第３の配向の方向が、非ゼロの角度において、具体的には第１の平面と第２の平面との少なくともいずれかに垂直に配置される一方で、第１の配向の方向と第２の配向の方向とが、それぞれ、第１の平面と第２の平面とにほぼ平行に（面内に）配置されるように、液晶デバイスは形成されうる。
【００２２】
２つの前述のアプローチの例について、ＰＳＳ  ＬＣモードを参照して説明する（ＰＳＳ  ＝  Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ−Ｓｈｉｅｌｄｅｄ  Ｓｍｅｃｔｉｃ）。入力側と出力側においてさらなる要素として円偏光子を有するデバイスに対して、第１の配向と第２の配向との両方が第１の平面と第２の平面とにほぼ平行に配置されるように、ＰＳＳ  ＬＣモードのための位相変調がＬＣ分子の面内回転によって実行される。ＰＳＳ  ＬＣモードは、電場に垂直に配向される空間ＬＣ分子を使用する。したがって、第１の配向から第２の配向への面内回転は、第１の電極と第２の電極との間の電場によって実行される。
【００２３】
透過率の低減は、第１の平面と第２の平面とにそれ以上平行でない配向へのＬＣ分子の回転により実行される。この回転は、隣接する第１の電極間と隣接する第２の電極間との少なくともいずれかの横場により実行される。最小の透過率は、第１の平面及び第２の平面に垂直な、換言すれば第１の配向と第２の配向とにも垂直な、第３の配向に対して達成されるだろう。
【００２４】
しかしながら、第３の配向の方向が第１の平面と第２の平面とに平行に（すなわち、面内に）配置されることも可能である。例えば、既に上で述べたように、ＥＣＢ  ＬＣモードにおける場合がこれである。
【００２５】
有利な実施形態では、横場を生じさせるために、（中間領域を通過する光に起因する摂動効果の回避によらず）従来液晶デバイスを機能させるために必要なものより高くない電界が、電極間に適用される。これは、液晶デバイスにより引き起こされることを目的としている物理的な効果、例えば、光の画素に依存した位相変調が、弱められないという利点を有する。
【００２６】
この範囲において、中間領域外に配置された液晶が第１の配向または第２の配向で配向される、最大の電界が有利に定められうる。代替案として又は追加して、中間領域外の液晶層を通過する光に関して、第１の配向と第２の配向との間に２πの相対位相遅延を生じさせうる最大の電界が、有利に定められうる。
【００２７】
（代替案として又は追加して、）低域側の電圧範囲の限界が中間領域外の液晶層を通過した光の最小位相遅延に割り当てられるとともに高域側の電圧範囲の限界が中間領域外の液晶層を通過した光の最大位相遅延に割り当てられる、又はその逆に、低域側の電圧範囲の限界が中間領域外の液晶層を通過した光の最大位相遅延に割り当てられるとともに高域側の電圧範囲の限界が中間領域外の液晶層を通過した光の最小位相遅延に割り当てられる、電圧範囲が定められることは有利である。
【００２８】
前述の実施形態では、特に、最大の電界または低域側の電圧範囲の限界若しくは高域側の電圧範囲の限界が少なくとも１つの第１の電極と第２の電極のうちの１つとの間に適用されるとき、中間領域に含まれる液晶が第３の配向にしたがって配向されることと、中間領域に含まれる液晶が直接的または間接的に振幅低減を引き起こすこととの少なくともいずれかが有利でありうる。
【００２９】
有利な実施形態では、中間領域に含まれる液晶は、第３の配向にしたがって配向される。
【００３０】
特に、隣接する第１の電極と隣接する第２の電極との少なくともいずれかが、反対に分極され（poled）、特に、確立されたか確立可能であるかの少なくともいずれかである低域側の電圧範囲の限界と確立されたか確立可能であるかの少なくともいずれかである高域側の電圧範囲の限界との見込まれる差の少なくとも５０％、特に７０％の見込まれる差で、反対に分極されるときに、中間領域に含まれる液晶が直接的または間接的に振幅の低減を引き起こすことが有利でありうる。この実施形態は、隣接する電極間に電位差がない又は小さい電位差のみがあるときに、説明された摂動効果の問題が生じない、又は減少される限りにおいてのみ生じることを考慮している。これは、具体的には、そのときは（摂動的に従来の液晶デバイスの場合に）不利なことに電極の中央領域とは異なって中間領域における液晶を配向し得る、横電場がない、又は多くともより少ない限りにおいて横電場があるからである。
【００３１】
非常に多目的に、特にホログラフィックディスプレイに使用できる１つの実施形態は、中間領域外の液晶層を通過する光の振幅が、好ましくは０と２πとの間の位相シフトに対応する、定められた電圧範囲に少なくとも含まれ、適用される電圧とは独立して一定であるように形成される。
【００３２】
液晶デバイスの中間領域を通過する光の振幅の低減は、具体的には、第１の電力と第２の電極との少なくともいずれかが場に影響する電極構造、特に非同質抵抗プロファイルを有する実施形態において達成されうる。このような抵抗プロファイルは、例えば、電極を支える基板の多重被覆によって実現されうる。
【００３３】
特に有利な実施形態は、隣接する第１の電極間の距離が、隣接する第１の電力の１つの幅の１５パーセント未満、特に１０パーセント未満、より顕著には７パーセント未満であり、又は、隣接する第２の電極間の距離が、隣接する第２の電極の１つの幅の１５パーセント未満、特に１０パーセント未満、より顕著には７パーセント未満であり、又はその両方であるものであることが分かっている。
【００３４】
液晶デバイスは、有利には、ホログラフィックディスプレイ又は投影ディスプレイの一部として使用されうる。２次元と３次元との少なくともいずれかの画像コンテンツ又は画像シーケンスの表示のためのディスプレイのための、本発明による液晶デバイスを有する光変調装置が、特に有利である。具体的には、本発明による液晶デバイスは、有利には、特許文献１の記載による光変調装置において使用され、又は、特許文献１の請求項１から３６のいずれか１項に記載の光変調装置の形式で構成されうる。
【００３５】
本発明の主題について、概略的に図に表すと共に、図、同一の要素または同一の参照番号を用いて提供される同一の効果を用いて、以下に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明による液晶デバイスの例示的な実施形態の構成を、断面図で、概略表示で示した図。
【図２】隣接する電極が反対に分極された場合の、図１に例示の実施形態で広がる場の分布を示す図。
【図３】中間領域の周辺における、水平位置に応じた、すなわち、第１の平面又は第２の平面と平行な図における電場強度を示す図。
【図４】中間領域から離れた水平位置に応じた図における電場強度を示す図。
【図５】本発明のＥＣＢ  ＬＣモードを使用する液晶デバイスの例示的な実施形態に対する、第１の配向、第２の配向、及び第３の配向を、平面図で、概略表示で示す図。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
図１は、本発明による液晶デバイス１００の例示的な実施形態の構成を、断面図で、概略表示で示している。
【００３８】
液晶デバイス１００は、液晶デバイス１００と相互作用する光に対して透明であり第１の平面１に配置される、複数の第１の電極２を有する。第１の電極２は、透明の第１の基板３に配置される。液晶デバイス１００は、さらに、第１の電極２の反対に位置すると共に、液晶デバイス１００と相互作用する光に対して透明で、本質的に第１の平面１と平行な第２の平面５に配置される、複数の第２の電極４と、第１の平面１と第２の平面５との間に配置される液晶層６を有する。第２の電極４は、透明な第２の基板９に配置される。
【００３９】
液晶層６は、特性、特に、液晶層６を通過する光の位相と偏光との少なくともいずれかを、対向する第１の電極２と 第２の電極４との間に適用される電界のレベルに応じて、変形するために形成される。
【００４０】
第１の電極２は、特に液晶デバイス１００の更なるコンポーネント（不図示）、例えば１つ以上の偏光フィルタ（不図示）と協調して、直接的または間接的に、液晶デバイス１００の中間領域７を通過する光の振幅が、中間領域７外の液晶層６を通過する光の振幅の低減より大きく低減されるようにして、第１の中間領域７にそれぞれ含まれる液晶を配向する横電場が、隣接する第１の電極２の間の第１の中間領域７において、それぞれ生成されうるように形成され、配置される。
【００４１】
第２の電極４は、各場合において、特に液晶デバイス１００の更なるコンポーネント（不図示）、例えば１つ以上の偏光フィルタ（不図示）と協調して、直接的または間接的に、液晶デバイス１００の中間領域８を通過する光の振幅が、中間領域８外の液晶層６を通過する光の振幅の低減より大きく低減されるようにして、第２の中間領域８にそれぞれに含まれる液晶を配向する横電場が、隣接する第２の電極４の間の第２の中間領域８において生成されうるように形成され、配置される。
【００４２】
特に、隣接する第１の電極２の間の距離ｄ１及び隣接する第２の電極４の間の距離ｄ２は、中間領域７、８において、直接的または間接的に、液晶デバイス１００の中間領域７、８を通過する光の振幅が、中間領域７、８外の液晶層６を通過する光の振幅の低減より大きく低減されるようにして、中間領域に含まれる液晶７、８を配向するそれぞれの横電場をそれぞれ生成するできる程度に十分小さい。
【００４３】
示される実施形態において、電極２、４の幅が約４．４マイクロメートルである一方で、隣接する第１の電極２の間の距離ｄ１及び隣接する第２の電極４の間の距離ｄ２は、約０．６マイクロメートルである。したがって、この例において、隣接する第１の電極２の間の距離ｄ１及び隣接する第２の電極４の間の距離ｄ２は、電極２、４の幅の１５パーセントより小さい（正確には１３．６％である）。
【００４４】
０ボルトから５ボルトの電圧範囲が定められ、０ボルトの低域側の電圧範囲の限界が中間領域７、８外の液晶層６を通過する光の最小位相遅延に割り当てられ、５ボルトの高域側の電圧範囲の限界が中間領域７、８外の液晶層６を通過する光の最大位相遅延に割り当てられる。表される液晶デバイス１００において、中間領域に含まれる液晶７、８は、隣接する第１の電極２又は 隣接する第２の電極４が反対に分極されるとき、直接的または間接的に、振幅の低減を引き起こす。
【００４５】
隣接する第１の電極２と隣接する第２の電極４とが５ボルトの電位差を用いてそれぞれ反対に分極されている場合の場の分布を、図２における等電位線の形式で表す。
【００４６】
図２において、中間領域７、８における場の線密度は非常に高く、実際に、そこに含まれる液晶は、他の液晶と異なって配向されるほどに高いことを見て取ることができる。
【００４７】
図３は、第２の平面５に平行な線に沿った位置の関数としての電場強度を示している。線は、図２において参照番号１０で示され、平面５のすぐ近くに位置する。特に、電極４の間の短い距離ｄ２のため、中間領域８の液晶の空間的配向に影響する、特に高い場の強度が中間領域８において得られることが明らかに見て取れる。
【００４８】
図４は、第２の平面５に平行な異なる線に沿った位置の関数としての電場強度を示している。この異なる線は、図２において参照番号１１で示され、平面５から離れた位置に位置する。中間領域７、８の外に大幅に低い場の強度が広がっていること、すなわち、液晶層６を通過する光の０から２πの位相遅延を達成するために必要であり、中間領域７、８における液晶の第３の配向と異なる液晶の配向を引き起こすために必要であるような場の強度であることが明らかに見て取れる。
【００４９】
図５は、第１の配向、第２の配向及び第３の配向１２、１３、及び１４を、ＥＣＢ  ＬＣモードを使用する本発明による液晶デバイス１００の例示的な実施形態に対する平面図で、概略表示で示している。
【００５０】
この図において、電極２、４を有する第１の平面と第２の平面と、中間空間７、８は、図の面に対してそれぞれ平行に、互いに位置する。
【００５１】
ＬＣ分子の第１の配向１２は、これらの平面と平行、かつ２つの第１の電極２又は２つの第２の電極４の間に、ドットで表される接続線１６に対して４５度回転されて、示されている。ＬＣ分子を表すために、１つのＬＣ分子１７のみを細長い楕円として概略的に示している。この配向は、（例えば表面配列層による）基板上又は電極２、４上の表面配向によって生成されうる。第１の電極２と対向する第２の電極４との間の電場により生成される、第２の配向１３についても示されている。この場合、ＬＣ分子１７の長手軸は、図の平面から外へ向かう。本発明により、中間領域７、８において、第３の配向１４が、２つの第１の電極２の間又は２つの第２の電極４の間の横場により生成される。この場合、ＬＣ分子１７は、図の平面に平行かつ２つの電極２の間又は２つの電極４の間の接続線１６に平行に配向される。
【００５２】
図５では、線形偏光子（図５において不図示）に対する透過方向が、さらに、矢印１５によって概略的に示されている。この例示の実施形態では、基板の入力側と出力側（図５において不図示）のそれぞれにおいて、線形偏光子が存在し、これらの透過方向は相互に平行であり、かつ、ＬＣ分子１７の第１の配向１２に平行である。
【００５３】
本発明について、特定の実施形態を参照して説明した。しかしながら、変形及び変更が、それによって添付の保護される特許請求の範囲から離れずに行われうることは明らかである。
【図１】
2014523008.tif 000003
【図３】
2014523008.tif 000004
【図４】
2014523008.tif 000005
【図５】
2014523008.tif 000006
【図２】
2014523008.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】平成26年4月11日(2014.4.11)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の平面（１）に配置される少なくとも１つの第１の電極（２）及び前記第１の平面と本質的に平行な第２の平面（５）に配置される複数の第２の電極（４）と、前記第１の平面（１）と前記第２の平面（５）との間に配置される液晶層（６）であって、当該液晶層（６）を通過する光の特性、特に位相と偏光との少なくともいずれかを、前記少なくとも１つの第１の電極（２）と少なくとも１つの第２の電極（４）との間に適用される電界のレベルに応じて変形するために形成される液晶層（６）とを有する液晶デバイスであって、
隣接する第２の電極（４）の間の中間領域（８）に、特に前記液晶デバイスのさらなるコンポーネント、例えば１つ以上の偏光フィルタと協調して、直接的または間接的に、前記液晶デバイスの前記中間領域（８）を通過する光の振幅を、前記中間領域（８）外の前記液晶層（６）を通過する光の振幅の低減より大きく低減させるようにして、中間領域（８）に含まれる液晶を配向する横電場が生成されるように、前記第２の電極（４）が形成され、配置される、
ことを特徴とする液晶デバイス。
【請求項２】
隣接する第２の電極（４）の間の距離が、前記中間領域（８）において、直接的または間接的に、前記液晶デバイスの前記中間領域（８）を通過する光の振幅を、前記中間領域（８）の外の前記液晶層（６）を通過する光の振幅の低減より大きく低減させるようにして、中間領域に含まれる液晶（８）を配向する横電場を生成できる程度に小さい、
ことを特徴とする請求項１に記載の液晶デバイス。
【請求項３】
前記第１の平面（１）に複数の第１の電極（２）が配置される、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の液晶デバイス。
【請求項４】
隣接する第１の電極（２）の間の中間領域（７）に、特に前記液晶デバイスのさらなるコンポーネント、例えば１つ以上の偏光フィルタと協調して、直接的または間接的に、前記液晶デバイスの前記中間領域（７）を通過する光の振幅を、前記中間領域（７）外の前記液晶層（６）を通過する光の振幅の低減より大きく低減させるようにして、中間領域（７）に含まれる液晶を配向する横電場が生成されるように、前記第１の電極（２）が形成され、配置される、
ことを特徴とする請求項３に記載の液晶デバイス。
【請求項５】
前記少なくとも１つの第１の電極（２）と前記第２の電極（４）との間に適用される電界のレベルに応じて、前記液晶層（６）の液晶が、第１の配向、または、特に前記第１の配向に垂直の第２の配向、または前記第１の配向と前記第２の配向との間の中間設定に配向される、
ことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の液晶デバイス。
【請求項６】
複数の隣接する第１の電極（２）の間の中間領域（７）と、隣接する第２の電極（４）の間の前記中間領域（８）との少なくともいずれかにおいて、前記中間領域（７、８）に含まれる液晶の、前記第１の配向並びに前記第２の配向及び前記第１の配向と前記第２の配向との間の中間設定と異なる、第３の配向を引き起こす横電場を生成することができる、
ことを特徴とする請求項５に記載の液晶デバイス。
【請求項７】
前記第１の配向の方向と前記第２の配向の方向とが、前記中間設定の方向と同一の平面に配置される、
ことを特徴とする請求項５又は６に記載の液晶デバイス。
【請求項８】
前記第３の配向の方向は、前記第１の配向に対して垂直、前記第２の配向に対して垂直、前記中間設定の少なくとも１つの方向に対して垂直、の少なくともいずれかであるように配向される、
ことを特徴とする請求項６又は７に記載の液晶デバイス。
【請求項９】
前記第３の配向の方向が前記第１の平面と前記第２の平面との少なくともいずれか（１、５）に対して、非ゼロ度の角度、特に垂直に配置される一方で、前記第１の配向の方向と前記第２の配向の方向との少なくともいずれかは、それぞれ、前記第１の平面及び前記第２の平面（１、５）に平行である、
ことを特徴とする請求項５から８のいずれか１項に記載の液晶デバイス。
【請求項１０】
前記第３の配向の方向が、前記第１の平面及び前記第２の平面（１、５）に平行に配置される、
ことを特徴とする請求項５から９のいずれか１項に記載の液晶デバイス。
【請求項１１】
（ａ）前記中間領域（７、８）の外に配置された液晶が前記第１の配向または前記第２の配向のいずれかに配向されるか、前記中間領域（７、８）の外の前記液晶層（６）を通過した光に関して、前記第１の配向と前記第２の配向との間で２πの相対位相遅延が生じさせられるか、の少なくともいずれかである最大電界が定められることと、
（ｂ）低域側の電圧範囲の限界が前記中間領域（７、８）の外の前記液晶層（６）を通過する光の最小位相遅延に割り当てられ、高域側の電圧範囲の限界が前記中間領域（７、８）の外の前記液晶層（６）を通過する光の最大位相遅延に割り当てられる、又はその逆に、低域側の電圧範囲の限界が前記中間領域（７、８）の外の前記液晶層（６）を通過する光の最大位相遅延に割り当てられ、高域側の電圧範囲の限界が前記中間領域（７、８）の外の前記液晶層（６）を通過する光の最小位相遅延に割り当てられる、電圧範囲が定められることと、
の少なくともいずれかを特徴とする請求項１から１０のいずれか１項に記載の液晶デバイス。
【請求項１２】
前記中間領域（７、８）に含まれる液晶が、前記第３の配向にしたがって配向されることと、
前記中間領域（７、８）に含まれる液晶が、直接的または間接的に、最大の電界又は前記低域側の電圧範囲の限界若しくは前記高域側の電圧範囲の限界が前記少なくとも１つの第１の電極（２）と前記第２の電極（４）の１つとの間に適用されるときに、前記振幅を低減させることと、
の少なくともいずれかを特徴とする請求項１１に記載の液晶デバイス。
【請求項１３】
前記中間領域（７、８）に含まれる液晶が、前記第３の配向にしたがって配向されることと、
隣接する第１の電極（２）と隣接する第２の電極（４）との少なくともいずれかが反対に分極されるとき、前記中間領域（７、８）に含まれる液晶が、直接的または間接的に、前記振幅を低減させることと、
の少なくともいずれかを特徴とする請求項１から１２のいずれか１項に記載の液晶デバイス。
【請求項１４】
前記中間領域（７、８）の外の前記液晶層（６）を通過する光の前記振幅は、適用される電圧とは独立して一定であり、少なくとも、好ましくは０と２πとの間の位相シフトに対応する定められた電圧範囲内に含まれる、
ことを特徴とする請求項１から１３のいずれか１項に記載の液晶デバイス。
【請求項１５】
前記第１の電極と第２の電極との少なくともいずれか（２、４）が、場に影響する電極構造、特に非同質抵抗プロファイルを有することと、
前記第１の電極と前記第２の電極との少なくともいずれか（２、４）が、電極を支える基板の多重被覆によって実現される非同質抵抗プロファイルの形式で、場に影響する電極構造を有することと、
の少なくともいずれかを特徴とする請求項１から１４のいずれか１項に記載の液晶デバイス。
【請求項１６】
隣接する第１の電極（２）の間の距離が、当該隣接する第１の電極（２）のうちの１つの幅の、１５パーセント未満であり、特に１０パーセント未満であり、さらに具体的には７％未満であることと、
隣接する第２の電極（４）の間の距離が、当該隣接する第２の電極（４）のうちの１つの幅の、１５パーセント未満であり、特に１０パーセント未満であり、さらに具体的には７％未満であることと、
の少なくともいずれかを特徴とする請求項１から１５のいずれか１項に記載の液晶デバイス。
【請求項１７】
２次元と３次元との少なくともいずれかの画像コンテンツの表示のためのディスプレイに用いられる光変調装置であって、光変調器（ＳＬＭ）及び制御ユニットを有し、実質的にコリメートされた光波動場の位相と振幅の少なくともいずれかが前記光変調器の位置に応じて、当該光変調器によって変更でき、当該光変調器は前記制御ユニットにより制御され、前記光変調器は、前記光波動場の伝播方向において、回折デバイスが現在どのように制御されているかに応じた様々な回折構成を有する、少なくとも１つの制御可能な前記回折デバイスが前記光変調器の後に配置され、前記光変調器によって変調された前記光波動場は、事前設定可能な方法で、当該回折構造によって可変的に回折される、ことを特徴とする光変調装置の形式で、前記液晶デバイスが構成される、
ことを特徴とする請求項１から１６のいずれか１項に記載の液晶デバイス。
【請求項１８】
請求項１から１７のいずれか１項に記載の液晶デバイスを少なくとも１つ有し、２次元と３次元との少なくともいずれかの画像コンテンツ又は画像シーケンスの表示のためのディスプレイのための、ホログラフィックディスプレイと、投影ディスプレイと、光変調装置との少なくともいずれか。
【国際調査報告】
2014523008.tif 000008
2014523008.tif 000009
2014523008.tif 000010
2014523008.tif 000011