(57)【要約】【課題】９０°ねじれを有する偏光回転子が、直線偏光の偏光面を任意の角度だけ回転させるようにすること。【解決手段】直線偏光の偏光方向を９０°以外の任意の角度だけ回転させるための偏光回転子が提供される。そのデバイスはアライメント表面の間に配置された液晶材料の層（６）を含む。一つのモードにおいて、９０°ねじれが液晶ディレクタに引き起こされる。偏光回転量、および、入射光の偏光方向と液晶層（６）の入力面でのアライメント方向（１１）との間の角度に層（６）のリターデーションを関連させるための数式が提供される。【選択図】　図２
2004062178.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直線偏光の偏光方向を角度γだけ回転するための偏光回転子であって、第１の入力アライメント表面と第２の出力アライメント表面との間に配置された液晶材料の層（６）を含み、該回転子は液晶ディレクタに９０°ねじれが該層（６）にわたって引き起こされるモードを有し、γは９０°と異なり、該層（６）は実質的に以下の式で表されるリターデーションを有し、
【数１】
2004062178.tif 000008
ここで、λは光の波長、Δｎは該液晶材料の複屈折、ｄは該層（６）の厚さ、かつθは入力光の偏光方向と該第１のアライメント表面のアライメント方向（１１）との間の角度である、偏光回転子。
【請求項２】
λが可視光の波長である、請求項１に記載の回転子。
【請求項３】
前記層（６）にわたって前記液晶ディレクタにねじれが実質的にない、さらなるモードを有する、請求項１または２に記載の回転子。
【請求項４】
前記第１および第２のアライメント表面が前記層（６）にわたって前記ディレクタに９０°のねじれを引き起こす、請求項１〜３のいずれか一つに記載の回転子。
【請求項５】
前記液晶材料はキラルドーパントを含む、請求項１〜４のいずれか一つに記載の回転子。
【請求項６】
前記キラルドーパントは前記層（６）にわたって前記ディレクタに９０°ねじれを引き起こす、請求項５に記載の回転子。
【請求項７】
前記液晶材料は正の誘電異方性を有するネマチック液晶材料である、請求項１〜６のいずれか一つに記載の回転子。
【請求項８】
前記液晶材料はスメクチック液晶材料である、請求項１〜６のいずれか一つに記載の回転子。
【請求項９】
前記液晶材料は負の誘電異方性を有するネマチック液晶材料である、請求項１〜６のいずれか一つに記載の回転子。
【請求項１０】
前記第１および第２のアライメント表面におけるプレチルトは互いに実質的に等しい、請求項１〜９のいずれか一つに記載の回転子。
【請求項１１】
前記層（６）の少なくとも一つの領域に電界を選択的に印加するための電極構成（７、８）を含む、請求項１〜１０のいずれか一つに記載の回転子。
【請求項１２】
前記電極構成（７、８）はアクティブまたはパッシブマトリクス（１４）を含む、請求項１１に記載の回転子。
【請求項１３】
前記第１のアライメント表面のアライメント方向（１１）に対して−θの方向を向く透過軸（３）を有する入力偏光子（１）を含む、請求項１〜１２のいずれか一つに記載の回転子。
【請求項１４】
前記入力光の偏光方向に実質的に垂直な透過軸（２８）を有する出力偏光子（１６、２７）を含む、請求項１〜１３のいずれか一つに記載の回転子。
【請求項１５】
前記入力光の偏光方向に対して実質的に（γ±ｎ・９０）°の方向に向く透過軸（２８）を有する出力偏光子（１６、２７）であって、ここでｎが整数である、出力偏光子を含む、請求項１〜１３のいずれか一つに記載の回転子。
【請求項１６】
４０°≦｜γ｜≦７０°である、請求項１〜１５のいずれか一つに記載の回転子。
【請求項１７】
γ＝±４５°かつΔｎ・ｄ／λ＝０．４８７である、請求項１６に記載の回転子。
【請求項１８】
【数２】
2004062178.tif 000009
である、請求項１７に記載の回転子。
【請求項１９】
【数３】
2004062178.tif 000010
である、請求項１７に記載の回転子。
【請求項２０】
γ＝±５５°かつΔｎ・ｄ／λ＝０．５５である、請求項１〜６のいずれか一つに記載の回転子。
【請求項２１】
【数４】
2004062178.tif 000011
である、請求項１１に記載の回転子。
【請求項２２】
１７５°≦｜γ｜≦１８０°である、請求項１〜１５のいずれか一つに記載の回転子。
【請求項２３】
γ＝１８０°、θ＝±４５°かつΔｎ・ｄ／λ＝１．４１４である、請求項２２に記載の回転子。
【請求項２４】
γ＝±１７８°、θ＝±４４°かつΔｎ・ｄ／λ＝０．１０５である、請求項２２に記載の回転子。
【請求項２５】
請求項１〜２１のいずれか一つに記載の回転子を含む、
視差バリア。
【請求項２６】
パターン化リターダ（２１）を含む、請求項２５に記載のバリア。
【請求項２７】
前記リターダ（２１）が１／２波長リターダである、請求項２６に記載のバリア。
【請求項２８】
前記リターダ（２１）が第１および第２の領域（２３、２４）を含み、γは、該第１および第２の領域（２３、２４）の遅軸（２５、２６）の間に含まれる角度に等しい、請求項２７に記載のバリア。
【請求項２９】
前記含まれる角度は４０°〜７０°である、請求項２８に記載のバリア。
【請求項３０】
前記第１および第２の領域（２３、２４）の一方の領域（２４）の遅軸（２６）は、前記入力光の偏光方向に平行または垂直である、請求項２９に記載のバリア。
【請求項３１】
前記第１および第２の領域（２３、２４）の他方の領域（２３）の遅軸（２５）は、前記入力光の偏光方向に対して４５°の方向を向いている、請求項３０に記載のバリア。
【請求項３２】
前記第１および第２の領域（２３、２４）の他方の領域（２３）の遅軸（２５）は前記入力光の偏光方向に対して５５°の方向を向いている、請求項３０に記載のバリア。
【請求項３３】
請求項１〜２４のいずれか一つに記載の回転子または請求項２５〜３２のいずれか一つに記載のバリアを含む、ディスプレイ。
【請求項３４】
請求項１〜２４のいずれか一つに記載の回転子を含む、光学変調器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、任意の角度だけ直線偏光の偏光面を回転させる偏光回転子に関する。そのような回転子は、例えば、ディスプレイにおける視差バリアの一部または遠距離通信における光学変調器として使用され得る。本発明は、また、そのような偏光回転子を含む視差バリア、ディスプレイおよび光学変調器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液晶デバイス（ＬＣＤ）の公知タイプとして、ツイストネマチック（ＴＮ）タイプが知られている。このようなデバイスでは、一層のネマチック液晶材料が対向するアライメント表面（例えば、ラビングされたポリイミド）の間に挟持されており、そのアライメント表面によってその液晶ディレクタが電界不印加状態で一方のアライメント表面から他方のアライメント表面にかけて９０°ねじれている。電界不印加状態で、デバイスを透過する直線偏光面は９０°回転する。
【０００３】
そのようなＴＮ　ＬＣＤは、比較的低い電圧（例えば、０〜３ボルト）で十分にスイッチングされる。非回転状態にスイッチングされた場合、液晶ディレクタの中央面チルト角は所定の角度を越えて立ち上がり、アライメント表面に隣接する液晶材料の表面領域が実質的に分断された電圧依存性光学リターダとみなされ得るようになる。これらのリターダの各々は、アライメント表面のアライメント方向に沿った一つの光軸によって表され得る。対向する表面のアライメント方向は互いに直交するので、アライメント表面における液晶分子のプレチルトが実質的に等しいならば、液晶層の表面領域のリターデーションは互いに実質的に相殺し合い、デバイスのリターデーションは実質的にゼロとなる。しかし、この自己補償はねじれ角度が９０°の場合に生じるのみである。
【０００４】
また、９０°以外のねじれを有するＴＮ　ＬＣＤも知られている。直線偏光がそのようなデバイスを透過する場合、偏光は楕円偏光に変換される。そのようなデバイスを透過する光の偏光に実質的に影響を与えないようにデバイスをスイッチングするためには、理論的に無限大の電圧がリターデーションをゼロにするために必要となる。
【０００５】
非特許文献１は、ＴＮ　ＬＣＤにおける直線−円偏光変換を計算する手法を開示し、その結果をレフレクタと偏光子との間に配置された液晶空間光変調器を含む反射型ディスプレイに適用する。
【０００６】
【非特許文献１】
ベイノンら（Ｂｅｙｎｏｎ　ｅｔ　ａｌ．）著、ジャーナル　オブ　ザエスアイデー（Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　ｔｈｅ　ＳＩＤ）、１９９９年，７，７１
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
９０°ねじれを有する偏光回転子が、直線偏光の偏光面を任意の角度だけ回転させるようにすることができれば望ましい。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の一つの局面によると、直線偏光の偏光方向を９０°とは異なる角度γだけ回転するための偏光回転子であって、第１の入力アライメント表面と第２の出力アライメント表面との間に配置された液晶材料の層を含み、回転子は液晶ディレクタに９０°ねじれが層にわたって引き起こされるモードを有し、層は実質的に以下の式で表されるリターデーションを有し、
【０００９】
【数５】
2004062178.tif 000003
ここで、λは光の波長、Δｎは液晶材料の複屈折、ｄは層の厚さ、かつθは入力光の偏光方向と第１のアライメント表面のアライメント方向との間の角度である、偏光回転子が提供される。
【００１０】
λは可視光の波長であり得る。
【００１１】
回転子は、層にわたって液晶ディレクタにねじれが実質的にない、さらなるモードを有し得る。
【００１２】
第１および第２のアライメント表面は、層にわたってディレクタに９０°のねじれを引き起こし得る。
【００１３】
液晶材料はキラルドーパントを含み得る。キラルドーパントは層にわたってディレクタに９０°ねじれを引き起こし得る。
【００１４】
液晶材料は正の誘電異方性を有するネマチック液晶材料であり得る。
【００１５】
液晶材料はスメクチック液晶材料であり得る。
【００１６】
液晶材料は負の誘電異方性を有するネマチック液晶材料であり得る。
【００１７】
第１および第２のアライメント表面におけるプレチルトは互いに実質的に等しくあり得る。
【００１８】
回転子は、層の少なくとも一つの領域に電界を選択的に印加するための電極構成を含み得る。電極構成は、アクティブまたはパッシブマトリクスを含み得る。
【００１９】
回転子は、第１のアライメント表面のアライメント方向に対して−θの方向を向く透過軸を有する入力偏光子を含み得る。
【００２０】
回転子は、入力光の偏光方向に実質的に垂直な透過軸を有する出力偏光子を含み得る。
【００２１】
回転子は、入力光の偏光方向に対して実質的に（γ±ｎ・９０）°の方向に向く透過軸を有する出力偏光子であって、ここでｎが整数である、出力偏光子を含み得る。
【００２２】
γの絶対値が４０°以上であり得、かつ７０°以下であり得る。γは±４５°に等しくあり得、かつΔｎ・ｄ／λは０．４８７に等しくあり得る。θは
【００２３】
【数６】
2004062178.tif 000004
に等しくあり得る。あるいは、θは
【００２４】
【数７】
2004062178.tif 000005
に等しくあり得る。
【００２５】
γは±５５°に等しくあり得、かつΔｎ・ｄ／λは０．５５に等しくあり得る。θは
【００２６】
【数８】
2004062178.tif 000006
に等しくあり得る。
【００２７】
γの絶対値は１７５°以上であり得、かつ１８０°以下であり得る。γは１８０°に等しくあり得、θは±４５°に等しくあり得、かつΔｎ・ｄ／λは１．４１４に等しくあり得る。あるいは、γは±１７８°に等しくあり得、θは±４４°に等しくあり得、かつΔｎ・ｄ／λは０．１０５に等しくあり得る。
【００２８】
本発明の第２の局面によると、本発明の第１の局面による回転子を含む視差バリアが提供される。
【００２９】
バリアは１／２波長リターダなどのパターン化リターダを含み得る。リターダは第１および第２の領域を含み得、かつγは第１および第２の領域の遅軸の間に含まれる角度に等しくあり得る。含まれる角度は４０°〜７０°であり得る。第１および第２の領域の一方の領域の遅軸は入力光の偏光方向に平行または垂直であり得る。第１および第２の領域の他方の領域の遅軸は入力光の偏光方向に対して４５°の方向を向き得る。あるいは、第１および第２の領域の他方の領域の遅軸は入力光の偏光方向に対して５５°の方向を向き得る。
【００３０】
本発明の第３の局面によると、本発明の第１の局面による回転子または本発明の第２の局面によるバリアを含むディスプレイが提供される。
【００３１】
本発明の第４の局面によると、本発明の第１の局面による回転子を含む光学変調器が提供される。
【００３２】
９０°ねじれを有するＴＮ　ＬＣＤを使用して直線偏光の偏光面を任意の角度だけ回転させることができることが見いだされた。その効果は、比較的低い有限の電圧によって（偏光回転を与える場合と偏光回転を与えない場合との間で）変調され得る。そのようなデバイスには多くの用途がある。例えば、切り換え可能な２Ｄ／自動立体視３Ｄディスプレイにおける視差バリアの一部および光学遠距離通信システムにおける光学変調器などである。
【００３３】
【発明の実施の形態】
本明細書全体において、角度の正の値は、時計回りまたは反時計回りのいずれかであり、負の値はその反対方向の角度を示す。また、偏光方向およびリターダ遅軸のすべての角度を「１８０°を法として」表現する。したがって、各角度βは各角度（β＋ｎ・１８０）°と等価であり、ここでｎは任意の整数である。しかし、いくつかの実施形態において、それらの構成の性質によって、性能を向上させるために値βは値（β＋１８０°）より好まれ得る。
【００３４】
本発明の実施形態を図を参照して説明する。
【００３５】
図面全体にわたり、同様の部分は同様の参照符号で示される。
【００３６】
ＬＣＤが第１の直線偏光を可視光などの光の任意の異なる直線偏光に変換するための条件を、非特許文献１に開示された手法に基づいて、得ることが可能である。ねじれ角度φを＋または−９０°（＋または−π／２）に設定することによって、以下の条件は、（入射偏光方位角に対する）直線偏光方位角の回転角度γをネマチック液晶層のリターデーションに関連付ける。
【００３７】
【数９】
2004062178.tif 000007
ここで、ｄは層の厚さ、λは光の波長、Δｎは液晶材料の複屈折、およびθは入射直線偏光の方位角と液晶の入力ディレクタとの間の角度である。これを図示したのが図１であり、図１は、回転角度γをリターデーションΔｎ・ｄ／λの関数として、正の値のγに対する最初の３つの「枝（ｂｒａｎｃｈ）」または解について、プロットしている。負の値のγは、図１のグラフをｘ軸に対して対称に反転させることよって得られ得るが、＋４５°の偏光回転は−１３５°の偏光回転に実質的に等しいので、その曲線は図示しない。曲線は正または負のγにおいて周期的であり、枝の数はリターデーションに関して無限である。γ＝９０°に対する交差点は、公知のＧｏｏｃｈ−Ｔａｒｒｙ９０°ＴＮ最小値である。
【００３８】
図２に示す偏光回転子は、４５°の直線偏光の回転を与えるように構成されている。回転子は、偏光されていない入力光２を受け取り、垂直方向を向きかつ基準方向を定義する透過軸３を有する入力偏光子１を含む。図３に示すように、偏光子１は第１の液晶（ＬＣ）基板４上に形成されるかまたは取り付けられる。第１の液晶基板４は、第２の基板５とともに液晶層６を含むセルを規定する。基板４および５の内面上には導電透明電極７および８（例えば、インジウムスズ酸化物よりなる）が形成され、アライメント層９および１０は、例えば、ラビングポリイミド層を含む。アライメント層９および１０のラビング方向は互いに直交する。
【００３９】
アライメント層９のラビング方向を図２の１１に示す。この方向は、透過軸３に対して−２２．５°の方向を向いている。したがって、アライメント層１０のアライメント方向１２は、透過軸３に対して＋６７．５°の方向を向いている。
【００４０】
層６の液晶材料はネマチックタイプである。アライメント層９および１０は、電極７と８との間の層６にわたる電界不印加状態で、アライメント層９からアライメント層１０にかけて液晶ディレクタに−９０°ねじれを引き起こす。また、２つのアライメント層は、層６の表面領域においてプレチルトが実質的に同じ大きさを有する。必要に応じて、微量のキラルドーパントを使用して液晶に（正または負の）ねじれを引き起こしてもよい。
【００４１】
液晶層６はリターデーションΔｎ・ｄ／λ＝０．４８７を有し、電極７と８との間の電界不印加状態で、回転子は、偏光子１からの光の偏光面を４５°回転させる（図２の１３を参照）。十分に大きな電圧、例えば３ボルトのオーダーの電圧を電極７と８との間の層６にわたって印加する場合、層６の中央領域における液晶ディレクタの中央面チルト角は、液晶層６の表面領域が実質的に分断された電圧依存性光学リターダとして機能するような値に増大する。これらの領域の光軸（遅軸）はアライメント層９および１０のラビング方向によって実質的に決定される。これらの光軸（遅軸）は互いに直交する。したがって、これらの分断されたリターダのリターデーションは互いに相殺し合い、デバイスは透過する光の偏光に実質的に影響を与えない。この場合、デバイスは、偏光子１からの垂直に偏光された光を実質的にその光の偏光状態を回転も変更もせずに透過させる。
【００４２】
図４に示すように、このタイプの回転子は、ピクセル化液晶ディスプレイとして使用され得る。電極７は個々のピクセル電極に分割される。各ピクセル電極は、ディスプレイのアクティブマトリクスアドレッシング構成の一部を形成する薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）１４と関連している。赤、緑および青フィルタなどの色フィルタ１５はカラー表示を得るために基板５上に形成される。検光偏光子１６は、基板５の外側表面上に形成または配置される。検光偏光子１６の透過軸は偏光子１の透過軸と直交するので、十分な電界がピクセルに印加されると、検光偏光子１６はピクセルを透過する光を実質的に消滅させる。したがって、暗または黒状態に見える。印加電界が除去されると、ピクセルは偏光面を４５°回転させるので、偏光面は検光偏光子１６の透過軸に対して４５°の方向を向く。したがって、ピクセルは明状態または最大透過状態に見える。
【００４３】
図５は、英国特許出願第０２１５０５９．７において開示されるタイプのディスプレイにおいて使用される回転子を示す。ディスプレイは、入力偏光子１の背後に配置されたバックライト２０および図２に示す回転子の形態のスイッチングＬＣＤを含む。光は回転子からガラス基板２２上に形成されたパターン化リターダ２１へ透過する。パターン化リターダ２１は、視差バリアスリットとして機能するための２３などの第１の領域、およびディスプレイの自動立体視３Ｄモードにおける「不透明」バリア領域として機能するための２４などの第２の領域を有する。
【００４４】
種々の軸の方向を図６に示す。偏光子１の透過軸３は４５°の方向を向いている。アライメント層９のアライメント方向１１は２２．５°の方向を向いている。アライメント層１０のアライメント方向１２は１１２．５°の方向を向いている。領域２３は９０°の方向を向く遅軸２５を有し、他方、領域２４は４５°の方向を向く遅軸２６を有する。スイッチングＬＣＤのための検光偏光子２７は１３５°の方向（すなわち、入力偏光子１の透過軸３に直交する方向）を向く透過軸２８を有する。
【００４５】
ディスプレイは、「ディスプレイＬＣＤ」の形態のピクセル化空間光変調器（ＳＬＭ）を含む。ディスプレイＬＣＤは、基板３１と３２との間に配置されたピクセル化液晶層３０を含む。アライメント層、電極、カラーフィルタおよびアドレッシング構成は、簡単のために図５に示さない。検光偏光子２７はＬＣＤのための入力偏光子として機能し、出力偏光子３３は基板３２の外側表面上に配置される。ディスプレイＬＣＤは画像を表示するために適切なタイプであり得る。
【００４６】
３Ｄモードにおいて、偏光回転子は液晶層６にわたって電圧を印加することによってオフにスイッチされるので、偏光回転は生じない。透過軸３に平行な偏光方向を有する偏光子からの光は、偏光が変更しない偏光子を透過し、そして同様に偏光が変更しない領域２４を透過する。検光偏光子２７の透過軸２８は偏光に垂直であるので、領域２４を透過する光は実質的に消滅する。
【００４７】
領域２３に入射する光は、光軸２５に対して−４５°偏光される。偏光方向は領域２３を通って９０°回転し、検光偏光子２７の透過軸２８にアライメントされる。したがって、スリット領域２３は実質的に透明に見えるので、リターダ２１および関連の要素は後部視差バリアとして機能する。
【００４８】
２Ｄモードにおいて、液晶層６にわたって電界は印加されない。したがって、液晶層６は４５°の偏光回転を与えるので、パターン化リターダ２１へ入射光の偏光方向は９０°である。領域２３は偏光方向に影響を与えない。他方、領域２４は偏光を−９０°回転させる。したがって、領域２３および２４の両方からの光は検光偏光子２７の透過軸２８に対して４５°の方向を向く偏光方向を有するので、ディスプレイＬＣＤは、領域２３および２４から実質的に同じ強度の光を受け取る。したがって、バリア構造は実質的に可視でなく、ディスプレイは２Ｄモードで動作する。
【００４９】
図７は、英国特許出願第０２１５０５８．９に開示されるディスプレイにおいて使用する構成を提供するために、図５および図６に示す構成を変更した構成を示す。そのようなディスプレイでは、３Ｄモードの明状態の輝度がわずかに減少するが、２Ｄモードにおける輝度は実質的に増大する。そのようなディスプレイには５５°の偏光回転が必要となり、関連の方向は図７に図示される。したがって、アライメント方向１１は２７．５°の方向を向き、アライメント方向１２は１１７．５°の方向を向き、かつ光軸２５は１００°の方向を向く。残りの方向は図６に示される。５５°の回転を提供するために、液晶層のリターデーションΔｎ・ｄ／λは０．５５である。
【００５０】
偏光回転が５５°である例を図７に示したが、ディスプレイの特定の例の必要にしたがって他の回転が使用され得る。
【００５１】
一般に、必要な偏光回転角は、リターダ領域２３および２４のそれぞれの遅軸２５と２６との間に含まれる角度と同じである。
【００５２】
図８は、方向およびリターデーションを変更して、２Ｄモードにおいて領域２３および２４から実質的に同一のスペクトル応答を達成するようにパターン化リターダ２１の出力を最適化する点で、図５および６に示したものと異なる構成を示す。液晶層６はリターデーションΔｎ・ｄ／λ＝０．４１５を有し、アライメント方向１１は５７．５°の方向を向き、かつアライメント方向１２は１４７．５°の方向を向く。
【００５３】
図９は、透過軸２８を有する出力偏光検光子２７が使用される点で、図２の構成と異なる一般的な構成を示す。アライメント層９のアライメント方向１１は、入力偏光子１の透過軸３に対していずれかの方向に角度θの方向へ向く。アライメント層１０のアライメント方向１２はアライメント方向１１に直交する。出力偏光１３は偏光子１からの光の入力偏光３と比較してγだけ回転され、透過軸２８は透過軸３に対して（γ±ｎ・９０）°の方向を向く（ここで、ｎは任意の整数（正または負またはゼロ）である）。したがって、透過軸２８は、液晶層６にわたる電界不印加状態で出力偏光１３に対して平行または直交であり得る。
【００５４】
図１０は、検光偏光子２７の透過軸は透過軸３に対して（±ｎ・９０°）の方向を向く点で、図９の構成と異なる構成を示す。ここでも、ｎは任意の整数（正または負またはゼロ）であり得る。したがって、透過軸２８は、透過軸３に対して平行または直交であり得る。
【００５５】
上記の実施形態は正の誘電異方性を有するネマチック液晶材料の層を使用する。そのような実施形態において、その液晶材料に対するアライメント表面は、方位角が互いに直交する比較的小さなプレチルト角を与える。電界不印加状態で、液晶ディレクタは一つのアライメント表面から他方のアライメント表面にかけて９０°のねじれを有する。
【００５６】
例えば、図面において示される構成において、実際の動作モードに適切であるように変更された他の液晶モードが使用され得る。例えば、液晶材料は、負の誘電異方性のネマチック材料を有し得、アライメント表面は電界不印加状態で液晶ディレクタに実質的にホメオトロピック配向を引き起こすように配置され得る。アライメント表面に隣接する液晶は高いプレチルト（例えば、９０°に近いプレチルト）を有する。電界不印加状態において、ホメオトロピックアライメントの結果、液晶層を透過する光の偏光状態に実質的に変化は生じない。
【００５７】
電界がそのような材料の層に印加されると、アライメント表面および／またはアライメント表面下の電極構造などの構造によって起こされるプレチルトによって、アライメント表面に近い分子の液晶ディレクタが所定の方向へ再方向づけされる。また、液晶材料は、液晶層中のねじれのピッチの液晶層に対する比が実質的に０．２５に等しくなるように液晶層中のねじれのピッチを引き起こすような濃度のキラルドーパントを含む。所定の電圧よりも大きな電界が液晶層に印加されると、液晶層は実質的に９０°のねじれをとる。したがって、そのような実施形態において、偏光回転子は電界印加状態で活性となり、電界不印加状態で不活性となる。
【００５８】
また、液晶材料がスメクチックタイプである実施形態を提供することができる。
【００５９】
図２に示すタイプの偏光回転子は他の用途において使用され得る。その一つの例は、例えば遠距離通信用途における光学変調器である。例えば、回転子を使用し、１８０°の偏光回転を選択的に与えること（これは、直線偏光にπ位相遅れを引き起こすことに等しい）によってπ位相変調器を提供し得る。１８０°偏光回転を生成するために、液晶層のリターデーションΔｎ・ｄ／λを１．４１４にし、かつ入射直線偏光と液晶の入力ディレクタとの間の角度を４５°にし得る。変調器によって与えられる位相変化は比較的低い変調電圧（例えば、約３ボルト）によって制御され得る。これはＣＭＯＳ技術と互換である。
【００６０】
あるいは、１８０°に近い偏光回転を使用して、ほとんど同じ効果を達成し得る。例えば、１７８°の回転は、Δｎ・ｄ／λ＝０．１０５およびθ＝４４°で達成され得る。そのような低いリターデーションによって、非常に薄い液晶層が使用できるようになる。これにより非常に高速な応答時間が得られる。これは高速スイッチングが非常に所望される遠距離通信用途において有利である。
【００６１】
【発明の効果】
本発明によれば、９０°ねじれを有する偏光回転子が、直線偏光の偏光面を任意の角度だけ回転させるようにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、リターデーションに対する偏光回転のグラフである。
【図２】図２は、本発明の第１の実施形態を構成する偏光回転子を示す図である。
【図３】図３は、図２の回転子の断面図である。
【図４】図４は、ディスプレイとして図２の回転子を使用することを示す断面図である。
【図５】図５は、２次元（２Ｄ）モードと自動立体視３次元（３Ｄ）モードとの間でスイッチング可能なディスプレイの視差バリアとして図２の回転子を使用することを示す断面図である。
【図６】図６は、図５に示すディスプレイの一部を示す図である。
【図７】図７は、本発明の第２の実施形態を構成する偏光回転子を示す図である。
【図８】図８は、図５に示すディスプレイの変更部分を示す図である。
【図９】図９は、本発明の第３の実施形態を構成する偏光回転子を示す図である。
【図１０】図１０は、本発明の第４の実施形態を構成する偏光回転子の図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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