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JP2003084310A - Dimmer and imaging device - Google Patents

Dimmer and imaging device

Info

Publication number
JP2003084310A
JP2003084310A JP2001273297A JP2001273297A JP2003084310A JP 2003084310 A JP2003084310 A JP 2003084310A JP 2001273297 A JP2001273297 A JP 2001273297A JP 2001273297 A JP2001273297 A JP 2001273297A JP 2003084310 A JP2003084310 A JP 2003084310A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
liquid crystal
light
cell
control device
light control
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.)
Pending
Application number
JP2001273297A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Toshiharu Yanagida
敏治 柳田
Toru Uko
融 宇高
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sony Corp filed Critical Sony Corp
Priority to JP2001273297A priority Critical patent/JP2003084310A/en
Priority to PCT/JP2002/008871 priority patent/WO2003023509A1/en
Publication of JP2003084310A publication Critical patent/JP2003084310A/en
Pending legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02FOPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/137Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells characterised by the electro-optical or magneto-optical effect, e.g. field-induced phase transition, orientation effect, guest-host interaction or dynamic scattering
    • G02F1/13725Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells characterised by the electro-optical or magneto-optical effect, e.g. field-induced phase transition, orientation effect, guest-host interaction or dynamic scattering based on guest-host interaction
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02FOPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
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    • G02F1/13Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1337Surface-induced orientation of the liquid crystal molecules, e.g. by alignment layers
    • G02F1/13378Surface-induced orientation of the liquid crystal molecules, e.g. by alignment layers by treatment of the surface, e.g. embossing, rubbing or light irradiation

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a dimmer which is capable of additionally improving the optical density ratio (contrast ratio, dynamic range) and the response speed of a liquid crystal optical element and an imaging device in which this dimmer is disposed in its optical path and which can realize an improvement in performance, image quality and reliability. SOLUTION: The dimmer which consists of the liquid crystal optical element with liquid crystals sealed between substrates 31a and 31b facing each other and in which the liquid crystals are guest-host type liquid crystals 34 consisting of negative type liquid crystals 13 as a host material and are subjected to a liquid crystal alignment treatment so as to attain 85 to 89 deg. pretilt angle of the liquid crystal molecules and the imaging device with the lighting controller arranged in the optical path of the imaging system.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、入射光の光量を調
節して出射するための調光装置、及びこれを用いた撮像
装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a light control device for adjusting the amount of incident light and emitting the light, and an image pickup device using the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】通常、液晶光学素子(液晶セル)を用い
る調光装置には、偏光板が使用される。この液晶セルに
は、例えばTN(Twisted Nematic)型液晶セルやゲス
ト−ホスト(GH(Guest Host))型液晶セルが用いら
れる。
2. Description of the Related Art Usually, a polarizing plate is used in a light control device using a liquid crystal optical element (liquid crystal cell). For this liquid crystal cell, for example, a TN (Twisted Nematic) type liquid crystal cell or a guest-host (GH (Guest Host)) type liquid crystal cell is used.

【0003】図16は、従来の調光装置の動作原理を示
す概略図である。この調光装置は、主に偏光板1とGH
セル2とで構成され、GHセル2は、図示省略したが、
2枚のガラス基板の間に封入され、また動作電極や液晶
配向膜を有している(以下、同様)。GHセル2内に
は、液晶分子3と二色性染料分子4とが封入されてい
る。
FIG. 16 is a schematic diagram showing the operating principle of a conventional light control device. This light control device mainly uses the polarizing plate 1 and the GH.
The GH cell 2 is not shown in the drawing,
It is enclosed between two glass substrates and has a working electrode and a liquid crystal alignment film (the same applies hereinafter). Liquid crystal molecules 3 and dichroic dye molecules 4 are enclosed in the GH cell 2.

【0004】二色性染料分子4は、光の吸収に異方性を
有し、例えば分子長軸方向の光を吸収するポジ型(p
型)色素分子である。また、液晶分子3は、誘電率異方
性が正のポジ型(正型)である。
The dichroic dye molecule 4 has anisotropy in light absorption, and is, for example, a positive type (p type) that absorbs light in the long axis direction of the molecule.
Type) dye molecule. The liquid crystal molecule 3 is a positive type (positive type) having a positive dielectric anisotropy.

【0005】図16(a)は、電圧を印加していない
(電圧無印加)時のGHセル2の状態を示す。入射光5
は、偏光板1を通過することによって直線偏光にされ
る。図16(a)では、この偏光方向と、二色性染料分
子4の分子長軸方向とが一致するので、入射光5は二色
性染料分子4に吸収され、GHセル2の透過率が低下す
る。
FIG. 16A shows the state of the GH cell 2 when no voltage is applied (no voltage is applied). Incident light 5
Is converted into linearly polarized light by passing through the polarizing plate 1. In FIG. 16A, since the polarization direction and the molecular long axis direction of the dichroic dye molecule 4 coincide with each other, the incident light 5 is absorbed by the dichroic dye molecule 4 and the transmittance of the GH cell 2 is increased. descend.

【0006】そして、図16(b)で示すように、GH
セル2に電圧印加を行なうと、液晶分子3が電界方向に
向くに伴って二色性染料分子4の分子長軸方向は、直線
偏光の偏光方向と直角になる。このため、入射光5はG
Hセル2によりほとんど吸収されずに透過する。
Then, as shown in FIG. 16 (b), GH
When a voltage is applied to the cell 2, the molecular major axis direction of the dichroic dye molecule 4 becomes perpendicular to the polarization direction of the linearly polarized light as the liquid crystal molecule 3 faces the electric field direction. Therefore, the incident light 5 is G
It is almost absorbed by H cell 2 and is transmitted.

【0007】なお、分子短軸方向の光を吸収するネガ型
(n型)の二色性染料分子を用いる場合は、上記ポジ型
の二色性染料分子4の場合と逆になり、電圧無印加時に
は光が吸収されず、電圧印加時に光が吸収される。
When a negative type (n-type) dichroic dye molecule that absorbs light in the minor axis direction of the molecule is used, this is the reverse of the case of the positive type dichroic dye molecule 4, and no voltage is applied. Light is not absorbed when applied, and absorbed when voltage is applied.

【0008】図16に示された調光装置では、電圧印加
時と電圧無印加時との吸収度の比、即ち、光学濃度の比
が約10である。これは、偏光板1を使用せずにGHセ
ル2のみで構成される調光装置に比べて約2倍の光学濃
度比を有する。
In the light control device shown in FIG. 16, the ratio of the absorption when the voltage is applied and when the voltage is not applied, that is, the ratio of the optical density is about 10. This has an optical density ratio that is about twice as high as that of a light control device including only the GH cell 2 without using the polarizing plate 1.

【0009】[0009]

【発明に至る経過】本出願人は、この光学濃度比のより
一層の向上を図ることが可能な調光装置及び撮像装置
を、特願平11−322186号において提案した。即
ち、特願平11−322186号(以下、先願発明と称
する。)によれば、液晶素子と、この液晶素子に入射す
る光の光路中に配される偏光板とで調光装置を構成し、
更に、ネガ型液晶をホスト材料とするゲスト−ホスト型
液晶を用いるので、電圧無印加時(透明時)と電圧印加
時(遮光時)の吸光度の比(即ち光学濃度の比)が向上
し、調光装置のコントラスト比が大きくなり、明るい場
所から暗い場所までにおいて、調光動作を正常に行なう
ことを可能とする。
The present applicant has proposed, in Japanese Patent Application No. 11-322186, a light control device and an image pickup device capable of further improving the optical density ratio. That is, according to Japanese Patent Application No. 11-322186 (hereinafter referred to as prior invention), a liquid crystal device and a polarizing plate arranged in an optical path of light incident on the liquid crystal device constitute a light control device. Then
Furthermore, since a guest-host type liquid crystal having a negative type liquid crystal as a host material is used, the ratio of absorbance (that is, the ratio of optical density) when no voltage is applied (transparent) and when voltage is applied (light-shielded) is improved, The contrast ratio of the light control device is increased, and the light control operation can be normally performed from a bright place to a dark place.

【0010】図16に示されるゲスト−ホスト型液晶セ
ル(GHセル)2は、ホスト材料3として誘電率異方性
(Δε)が正のポジ型の液晶を用い、ゲスト材料4には
二色性を有する光吸収異方性(ΔA)が正のポジ型染料
4を用い、偏光板1がGHセル2の入射側に配されてい
る。このGHセル2について、矩形波を駆動波形として
動作電圧印加時の光透過率の変化を計測すると、図17
に示すように、動作電圧の印加に伴って、可視光の平均
光透過率(空気中。液晶セルに加えて偏光板を足したと
きの透過率を参照(=100%)とした:以下、同様)
が増加するが、電圧を10Vにまで上昇させても最大透
過率は60%程度にしかならず、しかも光透過率の変化
が穏やかである。
In the guest-host type liquid crystal cell (GH cell) 2 shown in FIG. 16, a positive type liquid crystal having a positive dielectric anisotropy (Δε) is used as the host material 3, and the guest material 4 is of two colors. A positive dye 4 having a positive light absorption anisotropy (ΔA) is used, and the polarizing plate 1 is disposed on the incident side of the GH cell 2. For this GH cell 2, a change in light transmittance when an operating voltage is applied is measured using a rectangular wave as a drive waveform.
As shown in, the average light transmittance of visible light (in air; transmittance when a polarizing plate was added in addition to the liquid crystal cell was referred to (= 100%) with application of an operating voltage: The same)
However, even if the voltage is raised to 10 V, the maximum transmittance is only about 60%, and the change in light transmittance is moderate.

【0011】これは、ポジ型のホスト材料を用いる場
合、電圧無印加時に液晶セルの液晶配向膜との界面での
液晶分子の相互作用(interaction)が強いため、電圧
を印加してもダイレクタの向きが変化しない(或いは、
変化し難い)液晶分子が残ってしまうからであると考え
られる。
This is because, when a positive type host material is used, the interaction of liquid crystal molecules at the interface with the liquid crystal alignment film of the liquid crystal cell is strong when no voltage is applied, and therefore the director of the director is applied even if a voltage is applied. Orientation does not change (or
It is considered that this is because liquid crystal molecules remain (which are difficult to change).

【0012】これに対し、先願発明では、図18に示す
ように、ゲスト−ホスト型液晶セル(GHセル)12に
おいて、ホスト材料13として、誘電率異方性(Δε)
が負のネガ型の液晶であるMerck社製のMLC−6
608を一例として用い、ゲスト材料4には二色性を有
するポジ型染料であるBDH社製のD5を一例として用
いることにより、偏光板11をGHセル12の入射側に
配し、矩形波を駆動波形として動作電圧印加時の光透過
率の変化を計測したところ、図19に示すように、動作
電圧の印加に伴って、可視光の平均光透過率(空気中)
が最大透過率約75%から10%以下にまで減少し、し
かも光透過率の変化が比較的急峻となる。
On the other hand, in the prior invention, as shown in FIG. 18, in the guest-host type liquid crystal cell (GH cell) 12, as the host material 13, the dielectric anisotropy (Δε) is used.
Is a negative liquid crystal of negative type MLC-6 manufactured by Merck.
608 is used as an example, and as the guest material 4, D5 manufactured by BDH, which is a positive dye having dichroism, is used as an example, so that the polarizing plate 11 is arranged on the incident side of the GH cell 12 and a rectangular wave is generated. When a change in light transmittance when an operating voltage is applied as a drive waveform is measured, as shown in FIG. 19, the average light transmittance of visible light (in air) is increased as the operating voltage is applied.
The maximum transmittance decreases from about 75% to 10% or less, and the change of the light transmittance becomes relatively sharp.

【0013】これは、ネガ型のホスト材料を用いる場
合、電圧無印加時に液晶セルの液晶配向膜との界面での
液晶分子の相互作用(interaction)が非常に弱いた
め、電圧無印加時に光が透過し易く、また電圧印加と共
に液晶分子のダイレクタの向きが変化し易くなるからで
あると考えられる。
This is because when a negative-type host material is used, the interaction of liquid crystal molecules at the interface with the liquid crystal alignment film of the liquid crystal cell is very weak when no voltage is applied, so that light is not applied when no voltage is applied. It is considered that this is because the light is easily transmitted, and the direction of the director of the liquid crystal molecules is easily changed with the application of the voltage.

【0014】このようにして、ネガ型のホスト材料を用
いてGHセルを構成することにより、光透過率(特に透
明時)が向上し、GHセルを撮像光学系中にそのまま位
置固定して使用できるコンパクトな調光装置が実現可能
となる。この場合、液晶素子への入射光の光路中に偏光
板を配することにより、電圧無印加時と電圧印加時の吸
光度の比(即ち、光学濃度の比)が一層向上し、調光装
置のコントラスト比が更に大きくなり、明るい場所から
暗い場所にまでにおいて、調光動作をより正常に行なう
ことができる。
By thus constructing the GH cell using the negative type host material, the light transmittance (especially when transparent) is improved, and the GH cell is used by fixing the position as it is in the image pickup optical system. A compact dimming device that can be realized can be realized. In this case, by arranging a polarizing plate in the optical path of the incident light to the liquid crystal element, the ratio of the absorbance when no voltage is applied and when the voltage is applied (that is, the optical density ratio) is further improved, and The contrast ratio is further increased, and the dimming operation can be performed more normally from a bright place to a dark place.

【0015】[0015]

【発明が解決しようとする課題】現在、上述したような
液晶セルを用いた調光装置を搭載して、高機能な撮像装
置を実現するためには、透明時と遮光時との光透過率の
差で決まる光学濃度比(コントラスト比、ダイナミック
レンジ)を充分に大きく確保し、なおかつ高い応答速度
と大きな光学濃度比を両立させ、両立の難しい高い過渡
応答速度で駆動することが切望されている。
At the present time, in order to realize a high-performance image pickup device by mounting the light control device using the liquid crystal cell as described above, the light transmittance at the time of transparency and at the time of light shielding is required. It is desired to secure a sufficiently large optical density ratio (contrast ratio, dynamic range) that is determined by the difference between the two, and to achieve both a high response speed and a large optical density ratio, and to drive at a high transient response speed that is difficult to achieve at the same time. .

【0016】そこで、本発明の目的は、上述した先願発
明の特長を生かしつつ、液晶光学素子の光学濃度比(コ
ントラスト比、ダイナミックレンジ)を充分に確保しな
がら、調光装置に要求される高い応答速度(過渡応答速
度)で素子駆動が可能となる調光装置と、これを光路中
に配して性能、画質、信頼性の向上を実現できる撮像装
置を提供することにある。
Therefore, an object of the present invention is demanded for a light control device while sufficiently securing the optical density ratio (contrast ratio, dynamic range) of the liquid crystal optical element while making use of the features of the above-mentioned prior invention. An object of the present invention is to provide a light control device capable of driving an element at a high response speed (transient response speed), and an imaging device which can be arranged in an optical path to improve performance, image quality, and reliability.

【0017】[0017]

【課題を解決するための手段】即ち、本発明は、互いに
対向した複数の基板間に液晶を封入した液晶光学素子か
らなり、前記液晶が、ネガ型液晶をホスト材料とするゲ
スト−ホスト型液晶であると共に、液晶分子のプレチル
ト角(前記基板に対して液晶分子ダイレクタのなす角
度)が85°〜89°となるように液晶配向処理が施さ
れている調光装置に係り、また、この調光装置が撮像系
の光路中に配される撮像装置に係るものである。
That is, the present invention comprises a liquid crystal optical element in which liquid crystal is sealed between a plurality of substrates facing each other, and the liquid crystal is a guest-host type liquid crystal using a negative type liquid crystal as a host material. In addition, the present invention relates to a light control device in which a liquid crystal alignment process is performed so that a pretilt angle of liquid crystal molecules (an angle formed by the liquid crystal molecule director with respect to the substrate) is 85 ° to 89 °. The present invention relates to an image pickup device in which an optical device is arranged in the optical path of an image pickup system.

【0018】本発明の調光装置及び撮像装置によれば、
光路中に配される液晶素子をゲスト−ホスト型とし、そ
のホスト材料にネガ型(即ち、誘電率異方性(Δε)が
負)の液晶を用いているため、既述したと同様の理由か
ら、ポジ型(即ち、Δεが正)の液晶を用いる場合に比
べて光透過(特に透明)時の光透過率が大きく向上し、
光透過時(透明時)と光遮蔽時(遮光時)の光学濃度比
(コントラスト比)を高く保持しつつ、応答速度も大き
くすることができる。
According to the light control device and the image pickup device of the present invention,
Since the liquid crystal element arranged in the optical path is a guest-host type liquid crystal and a negative type liquid crystal (that is, a negative dielectric anisotropy (Δε) is negative) is used as the host material, the same reason as described above is used. Therefore, the light transmittance at the time of light transmission (particularly transparent) is significantly improved as compared with the case of using a positive type (that is, positive Δε) liquid crystal,
It is possible to increase the response speed while maintaining a high optical density ratio (contrast ratio) when light is transmitted (when transparent) and when light is blocked (when light is blocked).

【0019】また、液晶分子のプレチルト角が85°〜
89°と特定範囲となるように液晶配向処理を施してい
るため、過渡応答速度を大きくしつつ光学濃度比を大き
く保持することを確実に実現することができる。
Further, the pretilt angle of the liquid crystal molecules is from 85 ° to
Since the liquid crystal alignment treatment is performed so as to be within the specific range of 89 °, it is possible to surely realize that the transient response speed is increased and the optical density ratio is kept large.

【0020】本発明者は、ネガ型液晶材料を用いたGH
セルからなる性能の更なる向上を鋭意検討したところ、
液晶光学素子の過渡応答速度、及び透明時と遮光時との
光学濃度比(コントラスト比、ダイナミックレンジ)
は、GHセルを構成する2枚の基板の透明電極表面に形
成する配向膜と接する液晶分子のプレチルト角によって
大きく左右されることが判明した。ここで、本明細書に
おいて「プレチルト角」とは、基板面に対して液晶分子
のダイレクタのなす角度と定義する。
The present inventor has found that GH using a negative type liquid crystal material
After earnestly studying the further improvement of the performance of the cell,
Transient response speed of liquid crystal optical element and optical density ratio (contrast ratio, dynamic range) between transparent and shielded
Has been found to be greatly influenced by the pretilt angle of liquid crystal molecules in contact with the alignment films formed on the transparent electrode surfaces of the two substrates constituting the GH cell. Here, in the present specification, the “pretilt angle” is defined as the angle formed by the director of liquid crystal molecules with respect to the substrate surface.

【0021】即ち、まず、図1に示すように、GHセル
の過渡応答時間は、液晶分子のプレチルト角に依存し、
駆動電圧の立上がり時(透明→遮光状態)の応答時間
は、プレチルト角が小さい程短かく、高速に応答する
(87°近傍を境に変化率が大きくなっている。)が、
駆動電圧の立下がり時(遮光→透明状態)の応答時間
は、立上り時とは逆に、プレチルト角が大きい程短か
く、高速に応答することが分った。
That is, first, as shown in FIG. 1, the transient response time of the GH cell depends on the pretilt angle of liquid crystal molecules,
The response time when the drive voltage rises (transparent → light-shielded state) is shorter as the pretilt angle is smaller, and the response is faster (the change rate increases near 87 °).
It was found that the response time at the time of the fall of the drive voltage (light-shielded → transparent state) was shorter and the response was faster at the larger pretilt angle, contrary to the time of the rise.

【0022】また、図2には、GHセルの光透過率と液
晶分子のプレチルト角との関係と共に、透明時と遮光時
の光透過率から換算したダイナミックレンジの値も並記
したが、光透過率は、プレチルト角の減少と共に低下し
(透明時の変化の方が比較的大きい。)、ダイナミック
レンジの値は、87°近傍をピークにして、プレチルト
角が小さい程低下している。
FIG. 2 also shows the relationship between the light transmittance of the GH cell and the pretilt angle of the liquid crystal molecules, and the value of the dynamic range converted from the light transmittance when transparent and when light is blocked. The transmittance decreases as the pretilt angle decreases (the change at the time of transparency is relatively large), and the value of the dynamic range peaks at around 87 ° and decreases as the pretilt angle decreases.

【0023】これらの結果から、ネガ型のホスト材料を
用いたGHセルにより調光装置を作製する場合には、液
晶分子のプレチルト角の違いが、液晶光学素子の過渡応
答速度、光透過率、そのダイナミックレンジ等の基本特
性を大きく左右し、両立の難しい各々の特性をある程度
満足させて両立させるためには、プレチルト角が特定の
範囲となるようにGHセルを作製しなければならないこ
とを知見するに至った。
From these results, when the light control device is manufactured by the GH cell using the negative type host material, the difference in the pretilt angle of the liquid crystal molecules is caused by the transient response speed of the liquid crystal optical element, the light transmittance, It was found that the GH cell must be manufactured so that the pretilt angle falls within a specific range in order to greatly affect the basic characteristics such as the dynamic range and satisfy each of the difficult characteristics to some extent. Came to do.

【0024】特に、液晶素子を用いて実用的な調光装置
を実現するためには、透明時の光透過率とダイナミック
レンジを充分に確保し、過渡応答速度もできるだけ低下
させないことが必要であるため、GHセルの液晶分子の
プレチルト角は、85°〜89°に制御しなければなら
ないことを突き止めた。
In particular, in order to realize a practical light control device using a liquid crystal element, it is necessary to secure a sufficient light transmittance and a dynamic range in the transparent state, and to reduce the transient response speed as much as possible. Therefore, it has been found that the pretilt angle of the liquid crystal molecules of the GH cell must be controlled to 85 ° to 89 °.

【0025】即ち、液晶分子のプレチルト角が85°未
満であると、立上がり時(透明→遮光状態)の過渡応答
速度は大きくなるものの、光透過率のダイナミックレン
ジ(光学濃度比、コントラスト比)が大きく低下してし
まい、また立下がり時(遮光→透明状態)の過渡応答速
度の低下が目立つようになる。逆に、液晶分子のプレチ
ルト角が89°を超えると、光透過率のダイナミックレ
ンジ(光学濃度比、コントラスト比)は比較的大きく確
保でき、また立下がり時(遮光→透明状態)の過渡応答
速度も比較的大きくなるものの、立上がり時(透明→遮
光状態)の過渡応答速度の低下が顕著になる。
That is, if the pretilt angle of the liquid crystal molecules is less than 85 °, the transient response speed at the rise (transparent → light-shielded state) increases, but the dynamic range of light transmittance (optical density ratio, contrast ratio) is increased. It will be greatly reduced, and the decrease in transient response speed at the time of falling (light shielding → transparent state) will be noticeable. On the other hand, if the pretilt angle of the liquid crystal molecules exceeds 89 °, a relatively large dynamic range of light transmittance (optical density ratio, contrast ratio) can be secured, and the transient response speed at the time of falling (shading → transparent state) Also becomes relatively large, but the transient response speed at the time of rising (transparent → light-shielded state) becomes remarkable.

【0026】従って、基板面に対する液晶ダイレクタの
なす角度である液晶分子のプレチルト角は、85°〜8
9°(基板法線方向からみて1°〜5°に相当)とすべ
きである。このプレチルト角は更に、86°〜88°と
するのが望ましく、87°又はその近傍が一層望まし
い。
Therefore, the pretilt angle of the liquid crystal molecules, which is the angle formed by the liquid crystal director with respect to the substrate surface, is 85 ° to 8 °.
It should be 9 ° (corresponding to 1 ° to 5 ° when viewed from the substrate normal direction). The pretilt angle is preferably 86 ° to 88 °, and more preferably 87 ° or its vicinity.

【0027】次に、本発明において、基板に対する液晶
配向処理の状態が調光装置の性能に影響を与えることも
分かった。
Next, in the present invention, it was also found that the state of the liquid crystal alignment treatment on the substrate affects the performance of the light control device.

【0028】図5は、液晶配向処理として最も一般的な
ラビング法を示すが、基板をラビング装置のステージ上
に設置し、ローラを通過させることによって、ローラの
回転方向に向かって分子の配向処理を施すことができ
る。このラビング法を用いた配向処理方法としては、図
6に示すように、一方の基板の配向膜33のみをラビン
グしたハイブリッドラビング(片側ラビング)、2枚の
基板に対し液晶分子のプレチルトが互いに平行となるよ
うにラビングしたアンチパラレル(anti-parallel)ラ
ビング、2枚の基板に対し液晶分子のプレチルトが互い
に逆向きとなるようにラビングしたパラレル(paralle
l)ラビングの3通りがある。
FIG. 5 shows the most general rubbing method as the liquid crystal alignment treatment. The substrate is placed on the stage of a rubbing apparatus and passed through the roller, so that the molecules are aligned in the direction of rotation of the roller. Can be applied. As an alignment treatment method using this rubbing method, as shown in FIG. 6, a hybrid rubbing (one side rubbing) in which only the alignment film 33 of one substrate is rubbed, and pretilts of liquid crystal molecules are parallel to each other on two substrates. Anti-parallel rubbing performed so that the pretilts of liquid crystal molecules on the two substrates are opposite to each other.
l) There are three types of rubbing.

【0029】図3には、前記ラビング法を用いて垂直配
向膜を形成した液晶光学素子(GHセル)において、光
透過率と印加電圧との関係(V−T特性)を配向処理法
による違いで比較して示す。これによれば、パラレルラ
ビングの場合のV−T特性は、対向基板間でのダイレク
タのねじれによるプレチルト角の非対称性とその面内不
均一性から、配向乱れによる光透過率の不安定さが目立
つ。
FIG. 3 shows the difference in the relationship between the light transmittance and the applied voltage (VT characteristic) in the liquid crystal optical element (GH cell) in which the vertical alignment film is formed by using the rubbing method. In comparison, it shows. According to this, the VT characteristics in the case of parallel rubbing show that the instability of the light transmittance due to the alignment disorder is caused by the asymmetry of the pretilt angle due to the twist of the director between the opposing substrates and the in-plane nonuniformity. stand out.

【0030】光透過率は、アンチパラレルラビングが、
片側ラビングやパラレルラビングに比べて全体的に低い
値が得られており、また遮光性能は、僅かな差でアンチ
パラレルラビングが最も良いが、透明時の光透過率の低
下が目立っている。
The light transmittance of anti-parallel rubbing is
A low value is obtained as a whole as compared with one-sided rubbing and parallel rubbing, and anti-parallel rubbing is the best in terms of light-shielding performance with a slight difference, but the decrease in light transmittance when transparent is noticeable.

【0031】図4は、GHセルが透明状態から遮光状態
に変化する場合の立上がりの過渡応答を比較している
が、遮光状態から透明状態に変化する際の立下がりの過
渡応答では、配向処理法の違いによる有意差はほとんど
確認できていないが(緩和時間は、液晶材料自身の持つ
粘性や弾性率が支配的な要因だと推測される。)、光透
過率の過渡応答は、パラレルラビングが最も遅く、アン
チパラレルラビングが片側ラビングより幾分高速に応答
している。
FIG. 4 compares the rising transient response when the GH cell changes from the transparent state to the light blocking state, but the falling transient response when the GH cell changes from the light blocking state to the transparent state shows the alignment treatment. Almost no significant difference due to the difference in the method has been confirmed (the relaxation time is presumed to be the dominant factor of the viscosity and elastic modulus of the liquid crystal material itself), but the transient response of the light transmittance is parallel rubbing. Is the slowest, and anti-parallel rubbing responds somewhat faster than one-sided rubbing.

【0032】図3及び図4から、過渡応答速度と遮光性
能とで見れば、液晶の配向処理法としては、アンチパラ
レルラビングが優れている。この場合、ホスト材料にネ
ガ型液晶を使うことの最大の利点であった透明時の高い
光透過率が低下してしまうことや作製プロセスの工数が
増える等の点から、本発明に基づく調光装置としてのネ
ガ型液晶を用いたGHセルを作製するための液晶配向処
理法としては、片側ラビング又はアンチパラレルラビン
グを用いるのが望ましく、これらのいずれを採用するか
は、搭載する商品セットや製造インフラ等によって要求
される優先特性や製造コスト等から選択するのがよい。
From FIGS. 3 and 4, the anti-parallel rubbing is superior as a liquid crystal alignment treatment method in terms of the transient response speed and the light shielding performance. In this case, the dimming control based on the present invention is that the high light transmittance at the time of transparency, which was the greatest advantage of using the negative type liquid crystal as the host material, and the number of manufacturing processes are increased. As a liquid crystal alignment treatment method for producing a GH cell using a negative liquid crystal as a device, it is desirable to use one-side rubbing or anti-parallel rubbing. Which of these is to be adopted depends on a product set to be mounted or manufacturing. It is preferable to select from the priority characteristics required by the infrastructure and the manufacturing cost.

【0033】なお、液晶配向処理は、上記したラビング
に限られるものではなく、本発明による所定のプレチル
ト角を実現する垂直配向処理であればよく、例えば偏光
紫外線による光配向法や斜方蒸着法等も適用可能であ
る。
The liquid crystal alignment treatment is not limited to the above-mentioned rubbing, but may be any vertical alignment treatment that realizes a predetermined pretilt angle according to the present invention. For example, a photoalignment method using polarized ultraviolet rays or an oblique vapor deposition method. Etc. are also applicable.

【0034】また、本発明において、図7に示すよう
に、液晶素子の透明時と遮光時との光学濃度比は、GH
セルを構成する2枚の基板間の距離(セルギャップ)に
よって影響を受けることも分った。
In the present invention, as shown in FIG. 7, the optical density ratio of the liquid crystal element when it is transparent and when it is light-shielded is GH.
It was also found that it is affected by the distance (cell gap) between the two substrates forming the cell.

【0035】即ち、セルギャップが大きい程、換言すれ
ば液晶層の厚みが厚い程、透明時と遮光時との光透過率
の差が大きくなり、光学濃度比は大きく取れるものの、
ホスト材料にネガ型液晶を使うことの利点である透明時
の光透過率が低下してしまう。
That is, the larger the cell gap, in other words, the larger the thickness of the liquid crystal layer, the larger the difference in light transmittance between the transparent state and the light shielding state, and the larger the optical density ratio,
The light transmittance when transparent, which is an advantage of using a negative liquid crystal as the host material, is reduced.

【0036】また、図8に示すように、セルギャップが
変わると、GHセルによる調光装置としての応答速度も
大きく変化し、セルギャップが大きくなって液晶層が厚
くなると、応答速度は低下してしまうことも判明した。
Further, as shown in FIG. 8, when the cell gap changes, the response speed of the GH cell as a light control device also changes significantly, and when the cell gap increases and the liquid crystal layer becomes thicker, the response speed decreases. It turns out that it will end up.

【0037】これらのことから、ゲスト−ホスト型液晶
を用いて調光装置を作製する場合には、透明時の光透過
率、遮光時の光透過率、液晶素子の応答時間といった、
両立の難しい各々の特性を満足させるためのセルギャッ
プの範囲が存在し、液晶素子を用いて実用的に有利な調
光装置を実現するためには、応答速度を低下させずに充
分な光学濃度比を確保する必要があり、GHセルにおい
て液晶を封入する基板間の間隙(セルギャップ)を少な
くとも有効光路内において2μm以上、4μm以下に制
御するのが望ましい。
From the above, when a guest-host type liquid crystal is used to manufacture a light control device, the light transmittance when transparent, the light transmittance when light is blocked, the response time of the liquid crystal element, etc.
There is a range of cell gaps to satisfy each of the characteristics that are difficult to be compatible with each other, and in order to realize a practically advantageous light control device using a liquid crystal element, a sufficient optical density without decreasing the response speed is required. It is necessary to secure the ratio, and it is desirable to control the gap (cell gap) between the substrates enclosing the liquid crystal in the GH cell to be 2 μm or more and 4 μm or less at least in the effective optical path.

【0038】換言すれば、セルギャップが2μm未満で
あると、調光装置としての応答速度は大きくなり、また
透明時の光透過率が向上するものの、遮光時の光透過率
も大きく上昇してしまい、結果として光学濃度比(コン
トラスト比)が確保し難くなる。逆に、セルギャップが
4μmを超えると、光学濃度比が大きく確保できるもの
の、透明時の光透過率が低下し、また調光装置としての
応答速度が大きく悪化してしまい、特に中間調において
光透過率をわずかに変化させるような駆動を行なうと、
著しく遅くなってしまうのである(図8の駆動a)。図
8では、駆動b、c、dのように透明時から遮光時へ例
えば0V→5Vへ切換える場合に比べ、駆動aのように
例えば2V→3Vへと中間調が出るように電圧を変化さ
せた場合には、電圧不足により応答速度が遅くなり、セ
ルギャップの大きさによる影響を大きく受け易い。
In other words, if the cell gap is less than 2 μm, the response speed as a light control device is increased, and the light transmittance when transparent is improved, but the light transmittance when shielded is also greatly increased. As a result, it becomes difficult to secure the optical density ratio (contrast ratio). On the other hand, if the cell gap exceeds 4 μm, a large optical density ratio can be secured, but the light transmittance in the transparent state decreases, and the response speed as a light control device deteriorates significantly. When driving to slightly change the transmittance,
This is extremely slow (drive a in FIG. 8). In FIG. 8, as compared with the case where the driving is switched from the transparent state to the light-shielded state, for example, 0V → 5V like the driving b, c, and d, the voltage is changed so that the halftone is generated as the driving a, eg, 2V → 3V. In such a case, the response speed becomes slow due to insufficient voltage, and it is easily affected by the size of the cell gap.

【0039】図7及び図8から、上記のセルギャップを
2〜4μmとするのが望ましく、2〜3.5μmとする
のが更によく、2〜約3μmとすることが一層望まし
い。
From FIGS. 7 and 8, the cell gap is preferably 2 to 4 μm, more preferably 2 to 3.5 μm, and even more preferably 2 to about 3 μm.

【0040】本発明による調光装置は、例えば、図9及
び図10(a)に示すGHセル12からなる。このGH
セル12は、透明電極32a、32bと配向膜33a、
33bをそれぞれ形成した2枚のガラス基板31a、3
1bの間に、ネガ型の液晶分子(ホスト材料)13とポ
ジ型又はネガ型の二色性染料分子(ゲスト材料)4との
混合物34が封入されている。
The dimmer according to the present invention comprises, for example, the GH cell 12 shown in FIGS. 9 and 10 (a). This GH
The cell 12 includes transparent electrodes 32a and 32b and an alignment film 33a,
Two glass substrates 31a and 3 on which 33b are respectively formed
A mixture 34 of a negative liquid crystal molecule (host material) 13 and a positive or negative dichroic dye molecule (guest material) 4 is enclosed between 1b.

【0041】液晶分子13には、誘電率異方性が負の公
知のネガ型液晶である例えばMerck社製のMLC−
6608を用い、また二色性染料分子4には、光の吸収
に異方性を有し、例えば分子長軸方向の光を吸収する公
知のポジ型又はネガ型染料である例えばBDH社製のD
5を用いる。これらは、公知の材料から適宜選択するこ
とができる。
The liquid crystal molecule 13 is a known negative type liquid crystal having a negative dielectric anisotropy, for example, MLC-made by Merck.
6608 is used, and the dichroic dye molecule 4 has anisotropy in light absorption, and is, for example, a known positive or negative dye that absorbs light in the long axis direction of the molecule, for example, manufactured by BDH. D
5 is used. These can be appropriately selected from known materials.

【0042】こうしたGHセル12において、上記した
如きセルギャップを形成する上で、図10(b)、
(c)に示すように、対向基板間にスペーサー36、3
7が配され、シール材35で液晶セル周辺部が封止され
るのがよい。
In forming the cell gap as described above in such a GH cell 12, as shown in FIG.
As shown in (c), spacers 36, 3 are provided between the opposing substrates.
7 is arranged, and the periphery of the liquid crystal cell is preferably sealed with the sealing material 35.

【0043】上述した液晶光学素子からなる本発明に基
づく調光装置は、例えば図11に示すように、ズームレ
ンズのように複数のレンズで構成されるレンズ前群15
とレンズ後群16との間に配置される。レンズ前群15
を透過した光は、偏光板11を介して直線偏光された
後、GHセル12に入射する。GHセル12を透過した
光は、レンズ後群16で集光され、撮像面17に映像と
して映し出される。
The light control device based on the present invention, which is composed of the above-mentioned liquid crystal optical element, has a front lens group 15 composed of a plurality of lenses such as a zoom lens as shown in FIG.
And the lens rear group 16 are arranged. Front lens group 15
The light that has passed through is linearly polarized through the polarizing plate 11 and then enters the GH cell 12. The light that has passed through the GH cell 12 is condensed by the rear lens group 16 and is displayed as an image on the imaging surface 17.

【0044】この調光装置23を構成する偏光板11
は、本出願人による上述した先願発明と同様に、GHセ
ル12に入射する光の有効光路に対して出し入れ可能で
ある。具体的には、偏光板11を仮想線で示す位置に移
動させることにより、光の有効光路の外へ出すことがで
きる。この偏光板11を出し入れする手段として、図1
2に示すような機械式アイリスが用いられてもよい。
Polarizing plate 11 constituting this light control device 23
Can be put in and taken out from the effective optical path of the light incident on the GH cell 12, similarly to the above-mentioned prior invention by the present applicant. Specifically, by moving the polarizing plate 11 to a position indicated by an imaginary line, it is possible to let the light out of the effective optical path. As a means for inserting and removing the polarizing plate 11, FIG.
A mechanical iris as shown in 2 may be used.

【0045】この機械式アイリスは、一般にデジタルス
チルカメラやビデオカメラ等に用いられる機械式絞り装
置であり、主として2枚のアイリス羽根18、19と、
アイリス羽根18に貼付された偏光板11とからなる。
アイリス羽根18、19は、上下方向に移動させること
ができる。矢印27で示される方向に、図示せぬ駆動モ
ーターを用いてアイリス羽根18、19を相対的に移動
させる。
This mechanical iris is a mechanical diaphragm device generally used in a digital still camera, a video camera, etc., and mainly comprises two iris blades 18, 19.
The polarizing plate 11 is attached to the iris blade 18.
The iris blades 18 and 19 can be moved in the vertical direction. The iris blades 18, 19 are relatively moved in the direction indicated by the arrow 27 by using a drive motor (not shown).

【0046】これにより、図12で示すように、アイリ
ス羽根18、19は部分的に重ねられ、この重なりが大
きくなると、アイリス羽根18、19の中央付近に位置
する有効光路20上の開口部22が、偏光板11により
覆われる。
As a result, as shown in FIG. 12, the iris blades 18 and 19 are partially overlapped, and when this overlap becomes large, the opening 22 on the effective optical path 20 located near the center of the iris blades 18 and 19 is formed. Is covered with the polarizing plate 11.

【0047】図13は、有効光路20付近の機械式アイ
リスの部分拡大図である。アイリス羽根18が下方に移
動すると同時に、アイリス羽根19が上方に移動する。
これに伴って、図13(a)に示すように、アイリス羽
根18に貼付された偏光板11も有効光路20の外へと
移動する。逆に、アイリス羽根18を上方に、またアイ
リス羽根19を下方に移動させることにより、互いのア
イリス羽根18、19が重なる。これに従って、図13
(b)に示すように、偏光板11は有効光路20上に移
動し、開口部22を次第に覆う。アイリス羽根18、1
9の互いの重なりが大きくなると、図13(c)に示す
ように、偏光板11は開口部20を全て覆う。
FIG. 13 is a partially enlarged view of the mechanical iris near the effective optical path 20. At the same time that the iris blade 18 moves downward, the iris blade 19 moves upward.
Along with this, as shown in FIG. 13A, the polarizing plate 11 attached to the iris blade 18 also moves to the outside of the effective optical path 20. On the contrary, by moving the iris blade 18 upward and the iris blade 19 downward, the iris blades 18 and 19 overlap each other. According to this, FIG.
As shown in (b), the polarizing plate 11 moves onto the effective optical path 20 and gradually covers the opening 22. Iris wings 18, 1
When the mutual overlapping of 9 becomes large, the polarizing plate 11 covers all the openings 20, as shown in FIG.

【0048】次に、この機械式アイリスを用いた調光装
置23の調光動作について説明する。
Next, the dimming operation of the dimming device 23 using this mechanical iris will be described.

【0049】図示せぬ被写体が明るくなるにつれて、図
13(a)で示したように、上下方向に開いていたアイ
リス羽根18、19は、図示せぬモーターにより駆動さ
れ、重なり始める。これによって、アイリス羽根18に
貼付されている偏光板11は、有効光路20上に入り始
め、開口部22の一部を覆う(図13(b))。
As the subject (not shown) becomes brighter, as shown in FIG. 13A, the iris blades 18 and 19 that have been opened in the vertical direction are driven by a motor (not shown) to start overlapping. As a result, the polarizing plate 11 attached to the iris blade 18 begins to enter the effective optical path 20 and covers a part of the opening 22 (FIG. 13B).

【0050】この時、GHセル12は光を吸収しない状
態にある(なお、熱的揺らぎ、又は表面反射等のため、
GHセル12による若干の吸収はある。)。このため、
偏光板11を通過した光と開口部22を通過した光は、
ほぼ強度分布が同等となる。
At this time, the GH cell 12 is in a state of not absorbing light (note that due to thermal fluctuation, surface reflection, etc.,
There is some absorption by the GH cell 12. ). For this reason,
The light passing through the polarizing plate 11 and the light passing through the opening 22 are
The intensity distributions are almost the same.

【0051】その後、偏光板11は、完全に開口部22
を覆った状態になる(図13(c))。さらに、被写体
の明るさが増す場合は、GHセル12への電圧を上昇
し、GHセル12で光を吸収することにより調光を行な
う。
Then, the polarizing plate 11 is completely opened 22.
Is covered (FIG. 13C). Further, when the brightness of the subject increases, the voltage to the GH cell 12 is increased, and the GH cell 12 absorbs light to perform light control.

【0052】これとは逆に、被写体が暗くなる場合は、
まず、GHセル12への電圧を減少又は無印加とするこ
とにより、GHセル12による光の吸収効果を無くす
る。さらに被写体が暗くなった場合は、図示せぬモータ
ーを駆動することにより、アイリス羽根18を下方へ、
またアイリス羽根19を上方へ移動させる。こうして、
偏光板11を有効光路20の外へ移動させる(図13
(a))。
On the contrary, when the subject becomes dark,
First, by reducing or not applying the voltage to the GH cell 12, the light absorption effect by the GH cell 12 is eliminated. When the subject becomes darker, drive a motor (not shown) to move the iris blade 18 downward.
Further, the iris blade 19 is moved upward. Thus
The polarizing plate 11 is moved out of the effective optical path 20 (see FIG. 13).
(A)).

【0053】また、図11〜図13に示したように、偏
光板11(透過率例えば40%〜50%)を光の有効光
路20から外に出すことができるので、偏光板11に光
が吸収されない。従って、調光装置の最大透過率を例え
ば2倍以上に高めることができる。具体的には、この調
光装置を、従来の固定されて設置される偏光板及びGH
セルからなる調光装置と比較すると、最大透過率は例え
ば約2倍になる。なお、最低透過率は両者で等しい。
Further, as shown in FIGS. 11 to 13, since the polarizing plate 11 (transmittance, for example, 40% to 50%) can be taken out from the effective light path 20 of light, the polarizing plate 11 is not exposed to light. Not absorbed. Therefore, the maximum transmittance of the light control device can be increased to, for example, twice or more. Specifically, this dimming device is provided with a conventional fixedly installed polarizing plate and GH.
The maximum transmittance is, for example, about double when compared with the light control device including cells. The minimum transmittance is the same for both.

【0054】また、デジタルスチルカメラ等に実用化さ
れている機械式アイリスを用いて、偏光板11の出し入
れが行なわれるので、調光装置は容易に実現可能とな
る。また、GHセル12を用いるので、偏光板11によ
る調光に加えて、GHセル12自体が光を吸収すること
により、調光を行うことができる。
Further, since the polarizing plate 11 is put in and taken out by using the mechanical iris which has been put to practical use in a digital still camera or the like, the light control device can be easily realized. Further, since the GH cell 12 is used, in addition to the dimming by the polarizing plate 11, the GH cell 12 itself absorbs light, whereby dimming can be performed.

【0055】このようにして、この調光装置は、明、暗
のコントラスト比を高めると共に、光量分布をほぼ均一
に保つことができるものとなる。
In this way, this light control device can increase the contrast ratio of light and dark and can keep the light amount distribution substantially uniform.

【0056】[0056]

【実施例】以下、本発明の好ましい実施例を図面参照下
に説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENT A preferred embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0057】実施例1 まず、ゲスト−ホスト型液晶(GH)セルを用いる調光
装置の一例を説明する。
Example 1 First, an example of a light control device using a guest-host type liquid crystal (GH) cell will be described.

【0058】この調光装置は、図11に示すように、G
Hセル12と偏光板11とからなる。そして、GHセル
12は、図10に概略的に断面を示すように、透明電極
32a、32bと配向膜33a、33bをそれぞれ形成
した2枚のガラス基板31a、31bの間に、ネガ型の
液晶分子(ホスト材料)13とポジ型の二色性染料分子
(ゲスト材料)4との混合物34が封入されている。
This light control device has a G
It is composed of an H cell 12 and a polarizing plate 11. The GH cell 12 has a negative type liquid crystal between two glass substrates 31a and 31b on which transparent electrodes 32a and 32b and alignment films 33a and 33b are respectively formed, as shown in the schematic cross section of FIG. A mixture 34 of molecules (host material) 13 and positive dichroic dye molecules (guest material) 4 is enclosed.

【0059】液晶分子13には、例えば誘電率異方性が
負のネガ型液晶であるMerck社製のMLC−660
8を一例として用い、また二色性染料分子4には、光の
吸収に異方性を有し、例えば分子長軸方向の光を吸収す
るポジ型染料であるBDH社製のD5を一例として用い
た。偏光板11の光吸収軸は、GHセル12に電圧を印
加したときの光吸収軸と直交させた。
The liquid crystal molecule 13 is, for example, a negative liquid crystal having a negative dielectric anisotropy, MLC-660 manufactured by Merck.
8 is used as an example, and the dichroic dye molecule 4 has anisotropy in light absorption, for example, D5 manufactured by BDH, which is a positive dye that absorbs light in the long axis direction of the molecule. Using. The light absorption axis of the polarizing plate 11 was orthogonal to the light absorption axis when a voltage was applied to the GH cell 12.

【0060】このGHセル12からなる調光装置23
は、例えば図11に示したように、ズームレンズのよう
に複数のレンズで構成されるレンズ前群15とレンズ後
群16との間に配置された。レンズ前群15を透過した
光は、偏光板11を介して直線偏光された後、GHセル
12に入射する。GHセル12を透過した光は、レンズ
後群16で集光され、撮像面17に映像として映し出さ
れる。
A light control device 23 including the GH cell 12
Is disposed between the front lens group 15 and the rear lens group 16 including a plurality of lenses such as a zoom lens, as shown in FIG. The light that has passed through the front lens group 15 is linearly polarized through the polarizing plate 11 and then enters the GH cell 12. The light that has passed through the GH cell 12 is condensed by the rear lens group 16 and is displayed as an image on the imaging surface 17.

【0061】そして、この調光装置23を構成する偏光
板11は、本出願人による上述した先願発明と同様に、
GHセル12に入射する光の有効光路に対して出し入れ
可能である。具体的には、偏光板11を仮想線で示す位
置に移動させることにより、光の有効光路の外へ出すこ
とができる。この偏光板11を出し入れする手段とし
て、図12に示した機械式アイリスが用いられてもよ
い。
The polarizing plate 11 constituting the light control device 23 has the same structure as that of the above-mentioned prior application by the applicant.
It can be put into and taken out of the effective optical path of the light that enters the GH cell 12. Specifically, by moving the polarizing plate 11 to a position indicated by an imaginary line, it is possible to let the light out of the effective optical path. The mechanical iris shown in FIG. 12 may be used as a means for inserting and removing the polarizing plate 11.

【0062】ここで、GHセル12を製造する方法を述
べると、図9及び図10に示すように、一例として0.
5mm厚の2枚のガラス基板31a、31bの双方に透
明電極パターン32a、32bと配向膜33a、33b
を形成し、このうち一方のガラス基板31a側の配向膜
33aにのみ、液晶分子のプレチルト角が87°となる
ように設定した条件でラビング処理を施した(片側ラビ
ング)。
A method of manufacturing the GH cell 12 will be described below. As shown in FIGS.
The transparent electrode patterns 32a and 32b and the alignment films 33a and 33b are provided on both of the two glass substrates 31a and 31b having a thickness of 5 mm.
Was formed, and only one of the alignment films 33a on the glass substrate 31a side was rubbed under the condition that the pretilt angle of the liquid crystal molecules was 87 ° (one-side rubbing).

【0063】そして、一方のガラス基板のセル周辺部2
4に、一例として直径3.5μmのガラスファイバーを
含有した熱硬化性エポキシ樹脂からなる封止(シール)
材35を所定の幅で塗布した後、2枚のガラス基板31
a、31bを位置合わせして重ねてから、熱プレス板に
より適度な条件(例えば150〜170℃、1〜2kg
/cm2:以下、同様)で圧力を加えながら加熱処理す
ることにより、セル周辺部24のシール材35を硬化さ
せ、基板の貼り合わせを完了させた。
Then, the cell peripheral portion 2 of one glass substrate
4. Sealing made of thermosetting epoxy resin containing glass fiber having a diameter of 3.5 μm as an example
After applying the material 35 with a predetermined width, the two glass substrates 31
After aligning and stacking a and 31b, heat press plate is used for appropriate conditions (for example, 150 to 170 ° C., 1 to 2 kg).
/ Cm 2 : The same applies hereinafter), and heat treatment is performed while applying pressure to cure the sealing material 35 in the cell peripheral portion 24 and complete the bonding of the substrates.

【0064】この貼り合わせ基板を個片化(スクライブ
&ブレイク)して得られた空セルのセルギャップを、光
の干渉を利用する測定機で計測したところ、セル中央部
(有効光路)20のセルギャップが約3.1μmに、セ
ル周辺部24のセルギャップが約3.4μmに仕上がっ
ていた。
The cell gap of an empty cell obtained by singulating (scribing and breaking) this bonded substrate was measured by a measuring device utilizing light interference. As a result, the cell center (effective optical path) 20 was measured. The cell gap was about 3.1 μm, and the cell gap of the cell peripheral portion 24 was about 3.4 μm.

【0065】このようなセルに、ネガ型の液晶分子(ホ
スト材料)13とポジ型の二色性染料分子(ゲスト材
料)4とからなる液晶材料34を封入して出来上がった
GHセル12に、矩形波を駆動波形として入力し、動作
電圧印加時の光透過率の変化を計測したところ(図1
8)、図19に示すように、動作電圧の印加に伴って、
可視光の平均光透過率(空気中)が最大透過率約75%
から10%以下にまで減少した。用いる液晶セル構造や
構成材料によっても異なるが、GHセル12は、±5V
(1kHz)以上のパルス電圧印加で、ほぼ最小透過率
に達した。
A GH cell 12 formed by enclosing a liquid crystal material 34 composed of a negative type liquid crystal molecule (host material) 13 and a positive type dichroic dye molecule (guest material) 4 in such a cell, A rectangular wave was input as a drive waveform and the change in light transmittance when an operating voltage was applied was measured (Fig. 1
8), as shown in FIG. 19, with the application of the operating voltage,
Average transmittance of visible light (in air) is about 75% maximum transmittance
To less than 10%. The GH cell 12 is ± 5 V, although it depends on the liquid crystal cell structure and constituent materials used.
When a pulse voltage of (1 kHz) or higher was applied, the transmittance almost reached the minimum.

【0066】また、駆動パルスを変化させた時の光透過
率の過渡応答時間も、パルス電圧変調、パルス幅変調共
に30ms以下の高速動作が可能であった。
Further, the transient response time of the light transmittance when the drive pulse was changed was 30 ms or less for both the pulse voltage modulation and the pulse width modulation, and the high speed operation was possible.

【0067】その結果、液晶セルの透明時と遮光時との
光透過率の差(光学濃度比)を充分に確保しながら、調
光装置として高速に過渡応答動作することが可能となっ
た。
As a result, it becomes possible to perform a transient response operation at high speed as a light control device while sufficiently securing the difference in optical transmittance (optical density ratio) between when the liquid crystal cell is transparent and when it is shielded.

【0068】実施例2 本実施例は、液晶(GH)セル12の作製において、
0.5mm厚の2枚のガラス基板31a、31bを用
い、その両基板に透明電極パターン32a、32bと配
向膜33a、33bを形成し、これらの配向膜に対し
て、液晶分子のプレチルト角が87°となりかつ貼り合
わせ後の状態でプレチルトが互いに平行となるように設
定した条件でラビング処理を施した(アンチパラレルラ
ビング)例である。
Example 2 In this example, a liquid crystal (GH) cell 12 was manufactured.
Two glass substrates 31a and 31b having a thickness of 0.5 mm are used, and transparent electrode patterns 32a and 32b and alignment films 33a and 33b are formed on both the substrates, and the pretilt angle of liquid crystal molecules is different from those alignment films. This is an example in which the rubbing process is performed under the condition that the pretilt is 87 ° and the pretilts are parallel to each other after the bonding (antiparallel rubbing).

【0069】そして、例えばガラス基板31aのセル周
辺部24に、一例として直径3μmのガラスファイバー
を含有した熱硬化性エポキシ樹脂からなる封止(シー
ル)材35を所定の幅で塗布し、他方の基板31b上
に、一例として3μm径のプラスチックボール36を均
一に散布し、2枚の基板31a、31bを位置合わせし
て重ねてから、熱プレス板により適度な条件で圧力を加
えながら加熱処理することによって、セル周辺部24の
シール材35を硬化させ、基板の貼り合わせを完了させ
た。
Then, for example, a sealing (sealing) material 35 made of a thermosetting epoxy resin containing a glass fiber having a diameter of 3 μm is applied in a predetermined width to the cell peripheral portion 24 of the glass substrate 31a, and the other is applied. As an example, the plastic balls 36 having a diameter of 3 μm are evenly dispersed on the substrate 31b, the two substrates 31a and 31b are aligned and superposed, and then heat-treated while applying pressure under appropriate conditions with a hot press plate. By doing so, the sealing material 35 in the cell peripheral portion 24 was cured, and the bonding of the substrates was completed.

【0070】ここで、上記のプラスチックボール36
は、一般的な手法(ウェット散布ないしドライ散布)を
用いて、基板の上方から散布し、概ね100〜300個
/mm 2の密度で、基板全面にほぼ均一に配置されてい
た。
Here, the above plastic balls 36
Is a common method (wet or dry spray)
Using, spread from above the substrate, about 100-300
/ Mm 2With a density of almost evenly distributed over the entire surface of the substrate.
It was

【0071】この貼り合わせ基板を個片化(スクライブ
&ブレイク)して得られた空セルのセルギャップを、光
の干渉を利用する測定機で計測したところ、セル中央部
(有効光路)20のセルギャップが約2.8μmに、セ
ル周辺部24のセルギャップが約2.9μmに仕上がっ
ていた。また、プラスチックボール36からなるスペー
サーの配設によって、セルギャップのバラツキは、実施
例1よりも低減できていた。
The cell gap of an empty cell obtained by singulating (scribing and breaking) this bonded substrate was measured by a measuring machine utilizing light interference, and it was found that the cell central portion (effective optical path) 20 The cell gap was about 2.8 μm, and the cell gap of the cell peripheral portion 24 was about 2.9 μm. Further, the arrangement of the spacers made of the plastic balls 36 could reduce the variation in the cell gap as compared with the first embodiment.

【0072】このようなセルに、ネガ型の液晶分子(ホ
スト材料)13とポジ型の二色性染料分子(ゲスト材
料)4とからなる液晶材料34を封入して出来上がった
GHセル12に、矩形波を駆動波形として入力し、動作
電圧印加時の光透過率の変化を計測したところ(図1
8)、先の実施例1と同様に、図19に示すように、動
作電圧の印加に伴って可視光の平均光透過率(空気中)
が最大透過率約75%から10%以下にまで減少した。
A GH cell 12 formed by enclosing a liquid crystal material 34 composed of a negative type liquid crystal molecule (host material) 13 and a positive type dichroic dye molecule (guest material) 4 in such a cell, A rectangular wave was input as a drive waveform and the change in light transmittance when an operating voltage was applied was measured (Fig. 1
8), as in the first embodiment, as shown in FIG. 19, the average light transmittance of visible light (in air) with the application of the operating voltage.
The maximum transmittance decreased from about 75% to 10% or less.

【0073】また、駆動パルスを変化させたときの光透
過率の過渡応答時間は、パルス電圧変調、パルス幅変調
共に15ms以下となり、実施例1以上の高速動作が可
能であった。
Further, the transient response time of the light transmittance when the drive pulse was changed was 15 ms or less for both the pulse voltage modulation and the pulse width modulation, and the high speed operation of Example 1 or higher was possible.

【0074】その結果、本実施例においても、液晶セル
の透明時と遮光時との光透過率の差(光学濃度比)を充
分に確保しながら、より高速に過渡応答動作する調光装
置を実現することができた。
As a result, also in the present embodiment, a light control device capable of performing a transient response operation at a higher speed while sufficiently securing a difference in optical transmittance (optical density ratio) between when the liquid crystal cell is transparent and when it is shielded. Could be realized.

【0075】なお、本実施例では、スペーサーの配設法
として、上方から噴霧する例を示したが、より均一に配
設することを狙って、スクリーン印刷法を使って形成す
ることもできる。スペーサーの形状も図10(b)に示
した球状のものに限らず、図10(c)に示すように、
柱状のスペーサー37を印刷やリソグラフィー等で形成
することも可能である。
In this embodiment, as an example of the spacer disposing method, spraying from above is shown, but it is also possible to form the spacer by using a screen printing method so as to dispose the spacer more uniformly. The shape of the spacer is not limited to the spherical shape shown in FIG. 10 (b), but as shown in FIG. 10 (c),
It is also possible to form the columnar spacer 37 by printing or lithography.

【0076】実施例3 図14は、上記実施例による調光装置23をCCD(Ch
arge coupled device)カメラに組み込んだ例を示すも
のである。
Embodiment 3 FIG. 14 shows a case in which the light control device 23 according to the above embodiment is a CCD (Ch
arge coupled device) shows an example incorporated in a camera.

【0077】即ち、CCDカメラ50において、一点鎖
線で示す光軸に沿って、前記のレンズ前群15に相当す
る1群レンズ51及び2群レンズ(ズーム用)52、前
記のレンズ後群16に相当する3群レンズ53及び4群
レンズ(フォーカス用)54、CCDパッケージ55が
適宜の間隔をおいてこの順に配設されており、CCDパ
ッケージ55には赤外カットフィルタ55a、光学ロー
パスフィルタ系55b、CCD撮像素子55cが収納さ
れている。
That is, in the CCD camera 50, the first group lens 51 and the second group lens (for zoom) 52 corresponding to the front lens group 15 and the rear lens group 16 are arranged along the optical axis indicated by the alternate long and short dash line. The corresponding third group lens 53, fourth group lens (for focus) 54, and CCD package 55 are arranged in this order at appropriate intervals, and the CCD package 55 has an infrared cut filter 55a and an optical low-pass filter system 55b. , CCD image pickup element 55c is housed.

【0078】2群レンズ52と3群レンズ53との間に
は、3群レンズ53寄りに、上述した本発明に基づくG
Hセル12と偏光板11からなる調光装置23が光量調
節(光量絞り)のために同じ光路上に取付けられてい
る。なお、フォーカス用の4群レンズ54は、リニアモ
ータ57により光路に沿って3群レンズ53とCCDパ
ッケージ55との間を移動可能に配設され、またズーム
用の2群レンズ52は、光路に沿って1群レンズ51と
調光装置23との間を移動可能に配設されている。
Between the second group lens 52 and the third group lens 53, the G group according to the present invention described above is provided near the third group lens 53.
A light control device 23 including an H cell 12 and a polarizing plate 11 is mounted on the same optical path for adjusting the light amount (light amount stop). The focusing fourth group lens 54 is arranged so as to be movable between the third group lens 53 and the CCD package 55 along the optical path by the linear motor 57, and the zoom second group lens 52 is located in the optical path. It is arranged so as to be movable between the first group lens 51 and the dimmer 23.

【0079】図15には、このカメラシステムにおける
調光装置23による光透過率制御のシーケンスのアルゴ
リズムを示す。
FIG. 15 shows the sequence algorithm of the light transmittance control by the light control device 23 in this camera system.

【0080】この実施例によると、2群レンズ52と3
群レンズ53の間に本発明に基づく調光装置23が設け
られているので、上述したように電界の印加によって光
量を調節でき、システムを小型化でき、実質的に光路の
有効範囲の大きさまで小型化できる。したがって、CC
Dカメラの小型化を達成することが可能である。また、
パターン化された電極への印加電圧の大きさによって光
量を適切に制御できるので、従来のような回折現象を防
止し、撮像素子へ十分な光量を入射させ、像のぼやけを
なくすことができる。
According to this embodiment, the second group lenses 52 and 3
Since the dimming device 23 according to the present invention is provided between the group lenses 53, the amount of light can be adjusted by applying an electric field as described above, the system can be downsized, and the effective range of the optical path can be substantially achieved. Can be miniaturized. Therefore, CC
It is possible to achieve miniaturization of the D camera. Also,
Since the amount of light can be appropriately controlled by the magnitude of the voltage applied to the patterned electrode, it is possible to prevent the conventional diffraction phenomenon, make a sufficient amount of light incident on the image sensor, and eliminate the blurring of the image.

【0081】以上、本発明を実施の形態及び実施例につ
いて説明したが、上述の例は、本発明の技術的思想に基
づき種々に変更が可能である。
The embodiments and examples of the present invention have been described above, but the above examples can be variously modified based on the technical idea of the present invention.

【0082】即ち、前述した液晶素子や偏光板の構造や
材質、その駆動機構、駆動回路や制御回路の構成等は、
種々に変更が可能である。また、駆動波形は、矩形波、
台形波、三角波、正弦波のいずれでも駆動可能であり、
液晶セルを構成する2枚の電極間の電位差に応じて液晶
の傾きが変化し、光透過率が制御される。従って、通常
はこの波高値により透過率制御を行なう。上述の実施例
では、液晶セルの駆動法に主にパルス電圧変調(PH
M)用いた例を示したが、パルス幅変調(PWM)で駆
動する場合にも適用できる。
That is, the structures and materials of the above-mentioned liquid crystal element and polarizing plate, the driving mechanism thereof, the configuration of the driving circuit and the control circuit, and the like are as follows.
Various changes are possible. In addition, the drive waveform is a rectangular wave,
Can be driven by trapezoidal wave, triangular wave, sine wave,
The tilt of the liquid crystal changes according to the potential difference between the two electrodes forming the liquid crystal cell, and the light transmittance is controlled. Therefore, normally, the transmittance is controlled by this peak value. In the above-described embodiment, the pulse voltage modulation (PH
M) Although the example using it was shown, it can be applied also when driving by pulse width modulation (PWM).

【0083】また、上述したGHセルのセルギャップは
少なくとも前記有効光路において2〜4μmの範囲で変
化させてよく、特に2〜3.5μm、特に2〜3μm前
後とするのがよい。また、前記セル周辺部のセルギャッ
プも2〜4μmとしてよいが、3.5〜4μmとするの
がよく、或いは4μmを超えてもよい場合がある。
The cell gap of the above-mentioned GH cell may be changed at least in the range of 2 to 4 μm in the effective optical path, and is preferably set to 2 to 3.5 μm, particularly about 2 to 3 μm. The cell gap around the cell may be 2 to 4 μm, but may be 3.5 to 4 μm or may exceed 4 μm in some cases.

【0084】また、GHセルとして、上述したもの以外
に、2層構造等のGHセルも使用可能である。偏光板1
1のGHセル12に対する位置は、レンズ前群15とレ
ンズ後群16との間としたが、この配置に限らず、撮像
レンズの設定条件から最適となる位置に配置されればよ
い。即ち、位相差フィルム等の偏光状態が変化する光学
素子を用いない限り、偏光板11は、例えば撮像面17
とレンズ後群16との間等、被写体側又は撮像素子側の
任意の位置に置くことができる。さらにまた、偏光板1
1は、レンズ前群15又はレンズ後群16に代わる単一
のレンズ(単レンズ)の前又は後に配置されてもよい。
As the GH cell, a GH cell having a two-layer structure or the like can be used in addition to the above-mentioned ones. Polarizing plate 1
The position of No. 1 with respect to the GH cell 12 is between the front lens group 15 and the rear lens group 16. However, the position is not limited to this, and may be any position that is optimal from the setting conditions of the imaging lens. That is, unless an optical element such as a retardation film that changes the polarization state is used, the polarizing plate 11 may be, for example, the imaging surface 17.
It can be placed at any position on the subject side or the image pickup device side, such as between the lens rear group 16 and the like. Furthermore, the polarizing plate 1
1 may be arranged before or after a single lens (single lens) that replaces the front lens group 15 or the rear lens group 16.

【0085】また、アイリス羽根18、19は2枚に限
られず、より多くの枚数を用いることにしてもよいし、
逆に1枚でもよい。また、アイリス羽根18、19は、
上下方向に移動することにより重ねられるが、他の方向
に移動してもよく、周囲から中央に向けて絞り込むこと
にしてもよい。
The number of iris blades 18 and 19 is not limited to two, and a larger number may be used.
On the contrary, it may be one. Also, the iris blades 18 and 19 are
Although they are stacked by moving in the vertical direction, they may be moved in other directions, or may be narrowed from the periphery toward the center.

【0086】また、偏光板11は、アイリス羽根18に
貼付されているが、アイリス羽根19の方に貼付されて
もよい。
Although the polarizing plate 11 is attached to the iris blade 18, it may be attached to the iris blade 19.

【0087】また、被写体が明るくなるにつれて、先に
偏光板11の出し入れによる調光を行った後、GHセル
12による光の吸収を行ったが、逆に、先にGHセル1
2の透過率が所定の値まで低下した後に、偏光板11を
出し入れしてもよい。
As the subject becomes brighter, the dimming of the polarizing plate 11 is first performed and then the light is absorbed by the GH cell 12, but conversely, the GH cell 1 is used first.
The polarizing plate 11 may be taken in and out after the transmittance of 2 has decreased to a predetermined value.

【0088】また、偏光板11を有効光路20から出し
入れする手段として、機械式アイリスを用いたが、これ
に限られない。例えば、偏光板11が貼付されたフィル
ムを駆動モーターに直接設置することにより、偏光板1
1を出し入れしてもよい。
Although the mechanical iris is used as the means for moving the polarizing plate 11 in and out of the effective optical path 20, the invention is not limited to this. For example, by directly installing the film to which the polarizing plate 11 is attached to the drive motor, the polarizing plate 1
1 may be put in and taken out.

【0089】また、上記の例では偏光板11を有効光路
20に対して出し入れしたが、有効光路中に位置固定す
ることも勿論可能である。
Further, in the above example, the polarizing plate 11 is taken in and out of the effective optical path 20, but it is of course possible to fix the position in the effective optical path.

【0090】また、本発明に基づく調光装置は、公知の
他のフィルター材(例えば、有機系のエレクトロクロミ
ック材、液晶、エレクトロルミネッセンス材等)と組み
合わせて用いることも可能である。
The light control device according to the present invention can also be used in combination with other known filter materials (for example, organic electrochromic materials, liquid crystals, electroluminescent materials, etc.).

【0091】さらに、本発明に基づく調光装置は、既述
したCCDカメラ等の撮像装置の光学絞り以外にも、各
種光学系、例えば、電子写真複写機や光通信機器等の光
量調節用としても広く適用が可能である。
Further, the light control device according to the present invention is used for various optical systems such as an electrophotographic copying machine and an optical communication device in addition to the optical aperture of the image pickup device such as the CCD camera described above. Is also widely applicable.

【0092】また、撮像デバイスとしては、本実施例で
使用したCCD(Charge Coupled Device)以外にも、
CMOSイメージセンサー等への適用も勿論可能であ
る。
As the image pickup device, in addition to the CCD (Charge Coupled Device) used in this embodiment,
Of course, application to a CMOS image sensor or the like is also possible.

【0093】更に、本発明に基づく調光装置は、光学フ
ィルター以外に、キャラクターやイメージ等を表示する
各種の画像表示素子に適用することができる。
Further, the light control device according to the present invention can be applied to various image display elements for displaying characters, images, etc., in addition to the optical filter.

【0094】[0094]

【発明の効果】本発明の調光装置及び撮像装置によれ
ば、光路中に配される液晶素子をゲスト−ホスト型と
し、そのホスト材料にネガ型(即ち、誘電率異方性(Δ
ε)が負)の液晶を用いているため、既述したと同様の
理由から、ポジ型(即ち、Δεが正)の液晶を用いる場
合に比べて光透過(特に透明)時の光透過率が大きく向
上し、光透過時(透明時)と光遮蔽時(遮光時)の光学
濃度比(コントラスト比)を高く保持しつつ、応答速度
も大きくすることができる。
According to the light control device and the image pickup device of the present invention, the liquid crystal element arranged in the optical path is a guest-host type, and the host material is a negative type (that is, a dielectric anisotropy (Δ
Since ε) is used as a negative liquid crystal, the light transmittance when transmitting light (especially transparent) is higher than that when a positive type (that is, Δε is positive) liquid crystal is used for the same reason as described above. Is greatly improved, and the response speed can be increased while maintaining a high optical density ratio (contrast ratio) between when light is transmitted (when transparent) and when light is blocked (when light is blocked).

【0095】また、液晶分子のプレチルト角が85°〜
89°と特定範囲となるように液晶配向処理を施してい
るため、過渡応答速度を大きくしつつ光学濃度比を大き
く保持することを確実に実現することができる。
Further, the pretilt angle of the liquid crystal molecules is 85 ° to
Since the liquid crystal alignment treatment is performed so as to be within the specific range of 89 °, it is possible to surely realize that the transient response speed is increased and the optical density ratio is kept large.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の実施の形態による調光装置の液晶光学
素子における液晶分子のプレチルト角と応答時間との関
係を示すグラフである。
FIG. 1 is a graph showing a relationship between a pretilt angle of liquid crystal molecules and a response time in a liquid crystal optical element of a light control device according to an embodiment of the present invention.

【図2】同、液晶光学素子における液晶分子のプレチル
ト角と光透過率及びダイナミックレンジとの関係を示す
グラフである。
FIG. 2 is a graph showing a relationship between a pretilt angle of liquid crystal molecules, a light transmittance, and a dynamic range in the liquid crystal optical element.

【図3】同、液晶光学素子の光透過率と印加駆動電圧と
の関係を液晶配向処理の種類に応じて比較して示したグ
ラフである。
FIG. 3 is a graph showing a comparison between the light transmittance of the liquid crystal optical element and the applied drive voltage according to the type of liquid crystal alignment treatment.

【図4】同、液晶光学素子の過渡応答を液晶配向処理の
種類に応じて比較して示したグラフである。
FIG. 4 is a graph showing the transient response of the liquid crystal optical element for comparison according to the type of liquid crystal alignment treatment.

【図5】同、液晶光学素子のセル作製における液晶配向
膜のラビング工程を説明する図である。
FIG. 5 is a diagram explaining a rubbing process of a liquid crystal alignment film in manufacturing a cell of the liquid crystal optical element.

【図6】同、液晶光学素子のセル作製における配向処理
法としてのラビング処理の組み合わせを説明する図であ
る。
FIG. 6 is a diagram illustrating a combination of rubbing treatments as an alignment treatment method in manufacturing cells of the liquid crystal optical element.

【図7】同、液晶光学素子のセルギャップと光透過率と
の関係を示すグラフである。
FIG. 7 is a graph showing the relationship between the cell gap and the light transmittance of the liquid crystal optical element.

【図8】同、液晶光学素子のセルギャップと応答時間と
の関係を駆動条件に応じて比較して示すグラフである。
FIG. 8 is a graph showing a comparison between the cell gap of the liquid crystal optical element and the response time according to driving conditions.

【図9】同、液晶光学素子のセルの概略平面図である。FIG. 9 is a schematic plan view of a cell of the liquid crystal optical element of the same.

【図10】同、液晶光学素子のセルの各例の概略断面図
である。
FIG. 10 is a schematic cross-sectional view of each example of cells of the liquid crystal optical element.

【図11】同、液晶光学素子を用いた調光装置の概略側
面図である。
FIG. 11 is a schematic side view of a light control device using the same liquid crystal optical element.

【図12】同、調光装置の機械式アイリスの正面図であ
る。
FIG. 12 is a front view of the mechanical iris of the light control device.

【図13】同、調光装置の有効光路付近の機械式アイリ
スの動作を示す概略部分拡大図である。
FIG. 13 is a schematic partial enlarged view showing the operation of the mechanical iris in the vicinity of the effective optical path of the light control device.

【図14】同、調光装置を組み込んだカメラシステムの
概略断面図である。
FIG. 14 is a schematic cross-sectional view of a camera system incorporating the light control device.

【図15】同、カメラシステムにおける光透過率制御の
アルゴリズムである。
FIG. 15 is an algorithm of light transmittance control in the camera system.

【図16】従来の調光装置の動作原理を示す概略図であ
る。
FIG. 16 is a schematic view showing an operation principle of a conventional light control device.

【図17】同、調光装置の液晶光学素子の光透過率と駆
動印加電圧との関係を示すグラフである。
FIG. 17 is a graph showing the relationship between the light transmittance of the liquid crystal optical element of the light control device and the drive applied voltage.

【図18】先願発明(特願平11−322186号)の
調光装置の動作原理を示す概略図である。
FIG. 18 is a schematic view showing the operation principle of the light control device of the prior invention (Japanese Patent Application No. 11-322186).

【図19】同、調光装置の液晶光学素子の光透過率と駆
動印加電圧との関係を示すグラフである。
FIG. 19 is a graph showing the relationship between the light transmittance of the liquid crystal optical element of the light control device and the drive applied voltage.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1、11…偏光板、2、12…GHセル、3…ポジ型液
晶、4…ポジ型染料分子、5…入射光、13…ネガ型液
晶、15、16…レンズ群、17…撮像面、18、19
…アイリス羽根、20…有効光路、23…調光装置、2
4…セル周辺部、31a、31b…基板、32a、32
b…透明電極、33a、33b…配向膜、34…液晶材
料(混合物)、35…封止(シール)材、36…球状ス
ペーサー、37…柱状スペーサー、50…CCDカメ
ラ、51…1群レンズ、52…2群レンズ、53…3群
レンズ、54…4群レンズ、55…CCDパッケージ、
56…リニアモータ
1, 11 ... Polarizing plate, 2, 12 ... GH cell, 3 ... Positive type liquid crystal, 4 ... Positive type dye molecule, 5 ... Incident light, 13 ... Negative type liquid crystal, 15, 16 ... Lens group, 17 ... Imaging surface, 18, 19
... iris blade, 20 ... effective optical path, 23 ... dimmer, 2
4 ... Cell peripheral part, 31a, 31b ... Substrate, 32a, 32
b ... Transparent electrode, 33a, 33b ... Alignment film, 34 ... Liquid crystal material (mixture), 35 ... Sealing material, 36 ... Spherical spacer, 37 ... Columnar spacer, 50 ... CCD camera, 51 ... First group lens, 52 ... 2 group lens, 53 ... 3 group lens, 54 ... 4 group lens, 55 ... CCD package,
56 ... Linear motor

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Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 互いに対向した複数の基板間に液晶を封
入した液晶光学素子からなり、前記液晶が、ネガ型液晶
をホスト材料とするゲスト−ホスト型液晶であると共
に、液晶分子のプレチルト角(前記基板に対して液晶分
子ダイレクタのなす角度)が85°〜89°となるよう
に液晶配向処理が施されている調光装置。
1. A liquid crystal optical element in which liquid crystal is sealed between a plurality of substrates facing each other, wherein the liquid crystal is a guest-host type liquid crystal using a negative type liquid crystal as a host material, and a pretilt angle of liquid crystal molecules ( A light control device which is subjected to liquid crystal alignment treatment such that an angle formed by the liquid crystal molecular director with respect to the substrate is 85 ° to 89 °.
【請求項2】 互いに対向した一対の前記基板のうち、
一方の基板に対してのみ液晶配向処理が施されている、
請求項1に記載した調光装置。
2. Of the pair of substrates facing each other,
Liquid crystal alignment treatment is applied to only one substrate,
The light control device according to claim 1.
【請求項3】 互いに対向した一対の前記基板の各表面
における液晶分子のプレチルトが互いに平行となるよう
に液晶配向処理が施されている、請求項1に記載した調
光装置。
3. The light control device according to claim 1, wherein the liquid crystal alignment treatment is performed such that the pretilts of the liquid crystal molecules on the respective surfaces of the pair of substrates facing each other are parallel to each other.
【請求項4】 少なくとも有効光路における一対の前記
基板間の間隙が2μm以上、4μm以下に制御されてい
る、請求項1に記載した調光装置。
4. The light control device according to claim 1, wherein a gap between the pair of substrates in at least the effective optical path is controlled to be 2 μm or more and 4 μm or less.
【請求項5】 前記液晶のゲスト材料が二色性染料であ
る、請求項1に記載した調光装置。
5. The light control device according to claim 1, wherein the guest material of the liquid crystal is a dichroic dye.
【請求項6】 請求項1〜5のいずれか1項に記載した
調光装置が撮像系の光路中に配されている撮像装置。
6. An image pickup device in which the light control device according to claim 1 is arranged in an optical path of an image pickup system.
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