JP2005134650A - 紫外光シャッタ素子 - Google Patents

Abstract

【課題】液晶を利用して紫外光の透過制御を行なう紫外光シャッタ素子を提供する。
【解決手段】液晶層を挟んで対向する一対の基板２，３の対向面に、前記液晶層への電界の印加により透過光の偏光状態を制御する複数の偏光制御部をマトリックス状に配列形成する電極が設けられた液晶セル１と、前記液晶セル１を挟んで配置され、互いに直交する方向に吸収軸と透過軸とをもち、入射した紫外光の互いに直交する２つの直線偏光成分のうち、前記吸収軸に平行な一方の直線偏光成分を吸収し、他方の直線偏光成分を透過させる一対の紫外光偏光板１３，１４とを備えた。
【選択図】図１

Description

この発明は、液晶を利用した紫外光シャッタ素子に関する。

従来、液晶は、画像を表示する液晶表示素子に利用されている（特許文献１参照）。
特開平６―２８１９６３号公報

この発明は、液晶を利用して紫外光の透過制御を行なう紫外光シャッタ素子を提供することを目的としたものである。

この発明の紫外光シャッタ素子は、液晶層を挟んで対向する一対の基板の対向面の少なくとも一方に、前記液晶層への電界の印加により透過光の偏光状態を制御する複数の偏光制御部をマトリックス状に配列形成する電極が設けられた液晶セルと、前記液晶セルを挟んで配置され、互いに直交する方向に吸収軸と透過軸とをもち、入射した紫外光の互いに直交する２つの直線偏光成分のうち、前記吸収軸に平行な一方の直線偏光成分を吸収し、他方の直線偏光成分を透過させる一対の紫外光偏光板とを備えることを特徴とする。

この紫外光シャッタ素子は、一方の面から入射した紫外光を、その面側の一方の紫外光偏光板により直線偏光として前記液晶セルに入射させ、前記液晶セルのマトリックス状に配列する複数の偏光制御部を、その電極間への電界の印加による液晶分子の配向状態の変化に応じて偏光状態を制御されて透過した光のうち、他方の紫外光偏光板の吸収軸に平行な直線偏光成分の紫外光を、前記他方の紫外光偏光板により吸収し、それと直交する直線偏光成分の紫外光を、前記他方の紫外光偏光板を透過させて他方の面から出射する。

この紫外光シャッタ素子において、前記紫外光偏光板は、紫外帯域の紫外光と、可視帯域の少なくとも一部の波長の可視光に対して、吸収軸に平行な一方の直線偏光成分を吸収し、他方の直線偏光成分を透過させる偏光作用を示すものでよい。

前記紫外光偏光板は、紫外帯域の紫外光と、可視帯域の中間域の波長の可視光に対して偏光作用を示すものが好ましい。

この発明の紫外光シャッタ素子は、円盤状の液晶分子、または棒状のネマチック液晶分子のいずれか一方をハイブリッド配向させた液晶層からなる少なくとも１枚の位相板をさらに備え、前記位相板は、液晶セルと一対の紫外光偏光板の少なくとも一方との間に配置した構成のものが望ましい。

前記位相板は、前記液晶セルと一対の紫外光偏光板との間にそれぞれ配置するのが好ましい。

さらに、前記位相板は、その液晶層の分子軸の平均的な方向を、この位相板と隣接する紫外光偏光板に垂直で且つ前記紫外光偏光板の吸収軸を含む面と実質的に平行にして配置するのが望ましい。

また、この紫外光シャッタ素子は、前記液晶セルの液晶層の液晶分子を、一対の基板間において実質的に９０°のツイスト角でツイスト配向させ、前記一対の紫外光偏光板のうち、一方の紫外光偏光板を、その吸収軸を前記液晶セルの前記一方の紫外光偏光板が隣接する基板の近傍における液晶分子配向方向と実質的に直交させるか或いは実質的に平行にして配置し、他方の紫外光偏光板を、その吸収軸を前記一方の紫外光偏光板の吸収軸と実質的に直交させて配置した構成のものが望ましい。

この発明の紫外光シャッタ素子は、液晶層を挟んで対向する一対の基板の対向面の少なくとも一方に、前記液晶層への電界の印加により透過光の偏光状態を制御する複数の偏光制御部をマトリックス状に配列形成する電極が設けられた液晶セルを挟んで、互いに直交する方向に吸収軸と透過軸とをもち、入射した紫外光の互いに直交する２つの直線偏光成分のうち、前記吸収軸に平行な一方の直線偏光成分を吸収し、他方の直線偏光成分を透過させる一対の紫外光偏光板を配置したものであるため、液晶を利用して紫外光の透過制御を行なうことができる。

そして、この紫外光シャッタ素子は、一方の紫外光偏光板により直線偏光とされて液晶セルに入射した紫外光の偏光状態を、前記液晶セルのマトリックス状に配列する複数の偏光制御部において制御し、これらの偏光制御部を透過した光のうち、他方の紫外光偏光板の吸収軸に平行な直線偏光成分の紫外光を吸収し、それと直交する直線偏光成分の紫外光を他方の面から出射するため、前記マトリックス状に配列する複数の偏光制御部への電界の印加により、紫外光の出射パターンを任意に制御することができ、したがって、例えば感光性材料への紫外光の照射制御による光造形等に利用することができる。

この紫外光シャッタ素子において、前記紫外光偏光板は、紫外帯域の紫外光と、可視帯域の少なくとも一部の波長の可視光に対して、吸収軸に平行な一方の直線偏光成分を吸収し、他方の直線偏光成分を透過させる偏光作用を示すものでよく、例えば、紫外帯域から可視帯域の略全域にわたる範囲の波長光に対して偏光作用を示す紫外光偏光板を用いることにより、紫外光シャッタ素子の動作を目視によっても確認することができ、また、紫外帯域から可視帯域のうちの紫外帯域近くの帯域にわたる範囲の波長光に対して偏光作用を示す紫外光偏光板を用いることにより、紫外光の透過率を高くすることができる。

前記紫外光偏光板は、紫外帯域の紫外光と、可視帯域の中間域の波長の可視光に対して偏光作用を示すものが好ましく、このような紫外光偏光板を用いることにより、紫外光の透過率を高くし、しかも目視による紫外光シャッタ素子の動作確認を行なうことができる。

この発明の紫外光シャッタ素子は、円盤状の液晶分子、または棒状のネマチック液晶分子のいずれか一方をハイブリッド配向させた液晶層からなる少なくとも１枚の位相板をさらに備え、前記位相板を、前記液晶セルと前記一対の紫外光偏光板の少なくとも一方との間に配置した構成とするのが望ましく、このようにすることにより、透過状態に制御された偏光制御部に対応する部分から、広範囲の方向に充分な強度の紫外光を出射することができる。

前記位相板は、前記液晶セルと一対の紫外光偏光板との間にそれぞれ配置するのが好ましく、このようにすることにより、紫外光の出射範囲をより広くすることができる。

さらに、前記位相板は、その液晶層の分子軸の平均的な方向を、この位相板と隣接する紫外光偏光板に垂直で且つ前記紫外光偏光板の吸収軸を含む面と実質的に平行にして配置するのが望ましく、このようにすることにより、より広範囲の方向に充分な強度の紫外光を出射することができる。

また、この紫外光シャッタ素子は、前記液晶セルの液晶層の液晶分子を、一対の基板間において実質的に９０°のツイスト角でツイスト配向させ、前記一対の紫外光偏光板のうち、一方の紫外光偏光板を、その吸収軸を前記液晶セルの前記一方の紫外光偏光板が隣接する基板の近傍における液晶分子配向方向と実質的に直交させるか或いは実質的に平行にして配置し、他方の紫外光偏光板を、その吸収軸を前記一方の紫外光偏光板の吸収軸と実質的に直交させて配置した構成とするのが望ましく、このようにすることにより、透過状態に制御された偏光制御部に対応する部分から、他の部分に対して充分なコントラストの強度の紫外光を出射することができる。

図１〜図８はこの発明の第１の実施例を示しており、図１は紫外光シャッタ素子の分解斜視図、図２は前記紫外光シャッタ素子の一部分のハッチングを省略した断面図である。

この紫外光シャッタ素子は、図１及び図２のように、液晶層１０を挟んで対向する一対の透明基板の互いに対向する内面にそれぞれ、前記液晶層１０への電界の印加により透過光の偏光状態を制御する複数の偏光制御部ａをマトリックス状に配列形成する電極４，５が設けられた液晶セル１と、前記液晶セル１を挟んで配置された一対の紫外光偏光板１３，１４とを備えている。

前記液晶セル１は、ＴＦＴ（薄膜トランジスタ）６をアクティブ素子とするアクティブマトリックス液晶素子であり、一方の基板、例えば図２において上側の基板（以下、上基板と言う）２の内面に一枚膜状の対向電極４を設け、他方の基板、つまり図２において下側の基板（以下、下基板と言う）３の内面に、行方向及び列方向に８０μｍ〜１２０μｍのピッチでマトリックス状に配列する複数の四角形ドット状電極５を設けるとともに、これらのドット状電極５にそれぞれ対応させて複数のＴＦＴ６を設け、前記対向電極４と複数のドット状電極５が互い対向する領域により、マトリックス状に配列する複数の偏光制御部ａを形成した構成となっている。

なお、図２では前記ＴＦＴ６を簡略化して示しているが、このＴＦＴ６は、前記下基板３の基板面に形成されたゲート電極と、このゲート電極を覆って前記基板面の略全域に設けられた透明なゲート絶縁膜と、このゲート絶縁膜の上に前記ゲート電極と対向させて形成されたｉ型半導体膜と、このｉ型半導体膜の両側部の上にｎ型半導体膜を介して形成されたソース電極及びドレイン電極とからなっている。

また、図２では省略しているが、前記下基板３の内面には、各行のＴＦＴ６にゲート信号を供給する複数のゲート配線と、各列のＴＦＴ６にデータ信号を供給する複数のデータ配線とが設けられており、前記ゲート配線は、基板３面に前記ＴＦＴ６のゲート電極と一体に形成されて前記ゲート絶縁膜により覆われ、前記データ配線は、前記ゲート絶縁膜の上に形成されて前記ＴＦＴ６のドレイン電極に接続されている。

そして、前記ドット状電極５は、前記ゲート絶縁膜の上に形成されており、そのドット状電極５に対応するＴＦＴ６のソース電極に接続されている。

また、前記一対の基板２，３の内面にはそれぞれ、前記電極４，５を覆ってポリイミド等からなる水平配向膜７，８が設けられており、これらの基板２，３の対向面は、前記配向膜７，８の膜面をそれぞれ互いに直交する方向にラビングすることにより配向処理されている。

前記一対の基板２，３は、前記複数の偏光制御部ａがマトリックス状に配列した偏光制御部配列エリアＡを囲む枠状のシール材９を介して接合されており、これらの基板２，３間の前記シール材９で囲まれた領域に液晶層１０が設けられている。

前記液晶層１０は、誘電異方性が正のネマティック液晶からなっており、その液晶分子は、前記一対の基板２，３の近傍における配向方向を前記配向膜７，８により規定され、一対の基板２，３間において実質的に９０°のツイスト角でツイスト配向している。

そして、前記液晶セル１の液晶の屈折率異方性Δｎと液晶層厚ｄとの積Δｎｄの値は、５８９ｎｍの波長光に対して２５０ｎｍ〜４５０ｎｍの範囲に設定されている。

なお、前記ドット状電極５及びＴＦＴ６が設けられた下基板３は、その行方向の一端縁と列方向の一端縁とに、前記対向電極４が設けられた上基板２の外方に張出すドライバ搭載部３ａ，３ｂを有しており、各行のＴＦＴ６にゲート信号を供給する図示しない複数のゲート配線は、行方向のドライバ搭載部３ａに搭載されたゲート側ドライバ１１に接続され、各列のＴＦＴ６にデータ信号を供給する図示しない複数のデータ配線は、列方向のドライバ搭載部３ｂに搭載されたデータ側ドライバ１２に接続され、前記対向電極４は、前記シール材９による基板接合部に設けられたクロス接続部と前記ドライバ搭載部３ａ，３ｂの一方または両方に形成された対向電極接続配線を介して前記ゲート側及びデータ側ドライバ１１，１２の一方または両方の基準電位に接続されている。

一方、前記液晶セル１を挟んで配置された一対の紫外光偏光板１３，１４は、互いに直交する方向に吸収軸１３ａ，１４ａ（図３参照）と透過軸（図示せず）とをもち、入射した紫外光の互いに直交する２つの直線偏光成分のうち、前記吸収軸１３ａ，１４ａに平行な一方の直線偏光成分を吸収し、他方の直線偏光成分（透過軸に平行な直線偏光成分）を透過させる偏光板である。

図３は、前記液晶セル１の液晶分子配向状態と紫外光偏光板１３，１４の配置状態を示しており、図において、３：００，６：００，９：００，１２：００はそれぞれ、時計における３時，６時，９時，１２時の方向を示している。

図３のように、前記液晶セル１の上基板２の近傍における液晶分子配向方向（配向膜７のラビング方向）２ａは、３時方向に対し、上側から見て左回りに略４５°の方向、下基板３の近傍における液晶分子配向方向（配向膜８のラビング方向）３ａは、前記３時方向に対し、上側から見て右回りに略４５°の方向にあり、液晶分子は、図にそのツイスト方向を破線矢印で示したように、下基板３から上基板２に向かい、上側から見て右回りに、実質的に９０°のツイスト角でツイスト配向している。

そして、前記一対の紫外光偏光板１３，１４のうち、一方の紫外光偏光板、例えば上側の紫外光偏光板１３は、その吸収軸１３ａを、前記液晶セル１の前記上側紫外光偏光板１３が隣接する上基板２の近傍における液晶分子配向方向２ａと実質的に平行にして配置され、他方の下側紫外光偏光板１４は、その吸収軸１４ａを、前記上側紫外光偏光板１３の吸収軸１３ａと実質的に直交させて配置されている。

この実施例では、図３のように、上側紫外光偏光板１３を、その吸収軸１３ａを３時方向に対して上側から見て左回りに略４５°の方向、つまり前記液晶セル１の上基板２の近傍における液晶分子配向方向２ａに対して略０°の方向に向けて配置し、他方の下側紫外光偏光板１４を、その吸収軸１４ａを前記３時方向に対して上側から見て左回りに略１３５°の方向、つまり前記上側紫外光偏光板１３の吸収軸１３ａに対して略９０°の方向に向けて配置している。

前記一対の紫外光偏光板１３，１４は、紫外帯域の紫外光と、可視帯域の少なくとも一部の波長の可視光に対して、吸収軸１３ａ，１４ａに平行な一方の直線偏光成分を吸収し、他方の直線偏光成分を透過させる偏光作用を示す偏光板である。

図４〜図７はそれぞれ紫外光偏光板の偏光特性図であり、これらの紫外光偏光板の紫外帯域の偏光波長域は、いずれも３００ｎｍ〜４００ｎｍの範囲である。

図４〜図７において、（ａ）は波長―透過率特性、（ｂ）は波長―偏光度特性を示しており、各図の（ａ）において、実線は、１枚の紫外光偏光板の単体での透過率（以下、単体透過率と言う）、破線は、２枚の紫外光偏光板をそれぞれの透過軸を互いに平行にして配置したときの透過率（以下、平行透過率と言う）、一点鎖線は、２枚の紫外光偏光板をそれぞれの透過軸を互いに直交させて配置したときの透過率（以下、直交透過率と言う）である。

これらの紫外光偏光板のうち、図４及び図５に示した偏光特性を有する第１及び第２の紫外光偏光板は、前記紫外帯域の偏光波長域（３００ｎｍ〜４００ｎｍ）から可視帯域の略全域にわたる範囲の波長光を偏光させる。

また、図６に示した偏光特性を有する第３の紫外光偏光板は、主に紫外光帯域の波長光に対して偏光作用を示す偏光板であり、前記紫外帯域の偏光波長域（３００ｎｍ〜４００ｎｍ）から可視帯域のうちの紫外帯域近くの略４５０ｎｍ以下の帯域にわたる範囲、つまり３００ｎｍ〜略４５０ｎｍの範囲の波長光を偏光させる。

さらに、図７に示した偏光特性を有する第４の紫外光偏光板は、紫外光帯域の波長光と可視帯域の中間域の波長光に対して偏光作用を示す偏光板であり、前記紫外帯域の偏光波長域（３００ｎｍ〜４００ｎｍ）から可視帯域のうちの紫外帯域近くの略４５０ｎｍ以下の帯域にわたる範囲、つまり３００ｎｍ〜略４５０ｎｍの範囲の波長光と、可視帯域内の略５５０ｎｍ〜略６００ｎｍの範囲の波長光を偏光させる。

前記第１〜第４の紫外光偏光板の可視帯域の略中間の５５０ｎｍの波長光に対する偏光特性と、前記紫外帯域の偏光波長域（３００ｎｍ〜４００ｎｍ）の略中間の３６５ｎｍの波長光に対する偏光特性は次の通りである。

［１］第１の紫外光偏光板（図４の特性の偏光板）
可視帯域の５５０ｎｍ波長光に対する偏光特性
単体透過率 ４２．９％
平行透過率 ３７．７％
直交透過率 ０．０２％
偏光度 ９９．９５％
平行／直交透過率比 １０００以上
紫外帯域の３６５ｎｍ波長光に対する偏光特性
単体透過率 ２９．３％
平行透過率 １６．８％
直交透過率 ０．４６％
偏光度 ９７．３０％
平行／直交透過率比 ３７
［２］第２の紫外光偏光板（図５の特性の偏光板）
可視帯域の５５０ｎｍ波長光に対する偏光特性
単体透過率 ３３．９％
平行透過率 ２１．９％
直交透過率 ０．０１％
偏光度 ９９．９６％
平行／直交透過率比 １０００以上
紫外帯域の３６５ｎｍ波長光に対する偏光特性
単体透過率 １０．８％
平行透過率 ２．３％
直交透過率 ０．０１％
偏光度 ９９．５６％
平行／直交透過率比 ２２９
［３］第３の紫外光偏光板（図６の特性の偏光板）
可視帯域の５５０ｎｍ波長光に対する偏光特性
単体透過率 ８４．２％
平行透過率 ７２．８％
直交透過率 ７０．６％
偏光度 １２．２２％
平行／直交透過率比 １．０３
紫外帯域の３６５ｎｍ波長光に対する偏光特性
単体透過率 ２９．２％
平行透過率 １７．２％
直交透過率 ０．０２％
偏光度 ９９．９１％
平行／直交透過率比 １０００以上
［４］第４の紫外光偏光板（図７の特性の偏光板）
可視帯域の５５０ｎｍ波長光に対する偏光特性
単体透過率 ４３．４％
平行透過率 ３４．９％
直交透過率 ３．７２％
偏光度 ８９．８７％
平行／直交透過率比 ９
紫外帯域の３６５ｎｍ波長光に対する偏光特性
単体透過率 ３１．６％
平行透過率 ２０．１％
直交透過率 ０．０１％
偏光度 ９９．９８％
平行／直交透過率比 １０００以上
前記液晶セル１を挟んで配置された一対の紫外光偏光板１３，１４は、前記第１〜第４の紫外光偏光板のいずれかであり、この実施例では、両方の紫外光偏光板１３，１４を同じ偏光特性の偏光板としている。

この紫外光シャッタ素子は、例えば、その偏光制御部配列エリアＡに対応する面積の出射面を有し、この出射面全体から、紫外帯域及び可視帯域の波長光を出射する面光源（図示せず）に、前記紫外光シャッタ素子の一方の面を対向させて配置され、前記面光源からの出射光のうち、少なくとも紫外光の透過を制御するものであり、前記面光源に対向する一方の面、例えば図１及び図２において上面側から入射した紫外光を、その面側の上側紫外光偏光板１３により直線偏光として前記液晶セル１に入射させ、前記液晶セル１のマトリックス状に配列する複数の偏光制御部ａを、その電極４，５間への電界の印加による液晶分子の配向状態の変化に応じて偏光状態を制御されて透過した光のうち、他方の下側紫外光偏光板１４の吸収軸１４ａに平行な直線偏光成分の紫外光を、前記下側紫外光偏光板１４により吸収し、それと直交する直線偏光成分の紫外光を、前記下側紫外光偏光板１４を透過させて他方の面、つまり下面から出射する。

すなわち、前記面光源から出射し、前記紫外光シャッタ素子にその上面側から入射した光（紫外帯域及び可視帯域の波長光）は、前記上側紫外光偏光板１３によりその吸収軸１３ａに平行な直線偏光成分を吸収され、この上側紫外光偏光板１３の吸収軸１３ａと直交する（図示しない透過軸と平行な）直線偏光となって液晶セル１に入射する。

前記液晶セル１に入射する直線偏光は、前記上側紫外光偏光板１３の種類に応じた波長範囲の光であり、上側紫外光偏光板１３が図４または図５に示した特性の第１または第２の紫外光偏光板であるときは、３００ｎｍ〜４００ｎｍの紫外帯域から可視帯域の全域にわたる波長範囲の直線偏光が液晶セル１に入射し、前記上側紫外光偏光板１３が図６に示した特性の第３の紫外光偏光板であるときは、３００ｎｍ〜略４５０ｎｍの波長範囲の直線偏光が液晶セル１に入射し、前記上側紫外光偏光板１３が図７に示した特性の第４の紫外光偏光板であるときは、３００ｎｍ〜略４５０ｎｍの波長範囲と略５５０ｎｍ〜略６００ｎｍの範囲範囲の直線偏光が液晶セル１に入射する。

前記液晶セル１に入射した前記直線偏光は、この液晶セル１の複数の偏光制御部ａの電極４，５間への印加電界に応じて偏光状態を制御され、液晶分子を初期のツイスト配向状態に配向させるＯＦＦ電界を印加された偏光制御部ａの液晶層１０を透過した光が、実質的に９０°旋光された直線偏光となって前記液晶セル１から出射し、液晶分子を基板２，３面に対して実質的に垂直に配向させるＯＮ電界を印加された偏光制御部ａの液晶層１０を透過した光が、ほとんど偏光状態を変えずに液晶セル１への入射光と実質的に同じ直線偏光のまま前記液晶セル１から出射する。

そして、前記液晶セル１から出射した光は、吸収軸１４ａを前記上側紫外光偏光板１３の透過軸１３ａと実質的に直交させて配置された下側紫外光偏光板１４に入射し、その光のうち、前記ＯＦＦ電界を印加された偏光制御部ａからの出射光（液晶層１０により実質的に９０°旋光された直線偏光）が、前記上側紫外光偏光板１３により吸収され、前記ＯＮ電界を印加された偏光制御部ａからの出射光（液晶層１０をほとんど偏光状態を変えずに透過した直線偏光）が、前記下側紫外光偏光板１４を透過してその下面から出射する。

このときも、前記下側紫外光偏光板１４を透過して出射する直線偏光の波長範囲は、前記下側紫外光偏光板１４の種類に応じた波長範囲の光であり、下側紫外光偏光板１４が図４または図５に示した特性の第１または第２の紫外光偏光板であるときは、３００ｎｍ〜４００ｎｍの紫外帯域から可視帯域の全域にわたる波長範囲の直線偏光が出射し、前記下側紫外光偏光板１４が図６に示した特性の第３の紫外光偏光板であるときは、３００ｎｍ〜略４５０ｎｍの波長範囲の直線偏光が出射し、前記下側紫外光偏光板１４が図７に示した特性の第４の紫外光偏光板であるときは、３００ｎｍ〜略４５０ｎｍの波長範囲と略５５０ｎｍ〜略６００ｎｍの範囲範囲の直線偏光が出射する。

この紫外光シャッタ素子は、液晶層１０を挟んで対向する一対の基板２，３の対向面に、互いに対向する領域によりマトリックス状に配列する複数の偏光制御部ａを形成する電極４，５が設けられ、前記複数の偏光制御部ａの電極４，５間への電界の印加によりこれらの偏光制御部ａを透過する光の偏光状態を制御する液晶セル１を挟んで、互いに直交する方向に吸収軸１３ａ，１４ａと透過軸とをもち、入射した紫外光の互いに直交する２つの直線偏光成分のうち、前記吸収軸１３ａ，１４ａに平行な一方の直線偏光成分を吸収し、他方の直線偏光成分を透過させる一対の紫外光偏光板１３，１４を配置したものであるため、前記液晶セル１の液晶１０を利用して紫外光の透過制御を行なうことができる。

そして、この紫外光シャッタ素子は、一方の紫外光偏光板１３により直線偏光とされて液晶セル１に入射した紫外光の偏光状態を、前記液晶セル１のマトリックス状に配列する複数の偏光制御部ａにおいて制御し、これらの偏光制御部ａを透過した光のうち、他方の紫外光偏光板１４の吸収軸１４ａに平行な直線偏光成分の紫外光を吸収し、それと直交する直線偏光成分の紫外光を他方の面から出射するため、前記マトリックス状に配列する複数の偏光制御部ａへの電界の印加により、紫外光の出射パターンを任意に制御することができ、したがって、例えば感光性材料への紫外光の照射制御による光造形等に利用することができる。

なお、この紫外光シャッタ素子は、上記と逆に、前記他方の面を入射面とし、前記一方の面を出射面として使用してもよく、その場合も同じ紫外光透過制御を行なうことができる。

この紫外光シャッタ素子において、前記紫外光偏光板１３，１４は、上述したような、紫外帯域の紫外光と、可視帯域の少なくとも一部の波長の可視光に対して、吸収軸１３ａ，１４ａに平行な一方の直線偏光成分を吸収し、他方の直線偏光成分を透過させる偏光作用を示す紫外光偏光板でよく、例えば、紫外帯域から可視帯域の略全域にわたる範囲の波長光に対して偏光作用を示す図４または図５に示した特性の第１または第２の紫外光偏光板を用いることにより、紫外光シャッタ素子の動作を目視によっても確認することができ、また、紫外帯域から可視帯域のうちの紫外帯域近くの帯域にわたる範囲の波長光に対して偏光作用を示す図６に示した特性の第３の紫外光偏光板を用いることにより、紫外光の透過率を高くすることができる。

前記紫外光偏光板１３，１４は、紫外帯域の紫外光と、可視帯域の中間域の波長の可視光に対して偏光作用を示す図７に示した特性の第４の紫外光偏光板が好ましく、このような紫外光偏光板を用いることにより、紫外光の透過率を高くし、しかも目視による紫外光シャッタ素子の動作確認を行なうことができる。

また、この紫外光シャッタ素子は、前記液晶セル１の液晶層１０の液晶分子を、一対の基板２，３間において実質的に９０°のツイスト角でツイスト配向させ、前記一対の紫外光偏光板１３，１４のうち、一方の紫外光偏光板１３を、その吸収軸１３ａを前記液晶セル１の前記一方の紫外光偏光板１３が隣接する基板２の近傍における液晶分子配向方向２ａと実質的に平行にして配置し、他方の紫外光偏光板１４を、その吸収軸１４ａを前記一方の紫外光偏光板１３の吸収軸１３ａと実質的に直交させて配置したものであるため、透過状態に制御された偏光制御部ａに対応する部分から、他の部分に対して充分なコントラストの強度の紫外光を出射することができる。

さらに、この紫外光シャッタ素子では、上述したように、前記液晶セル１のΔｎｄの値を、５８９ｎｍの波長光に対して２５０ｎｍ〜４５０ｎｍの範囲に設定しているため、透過状態に制御された偏光制御部ａに対応する部分から、他の部分に対してより充分なコントラストの強度の紫外光を出射することができる。

図８は上記実施例の紫外光シャッタ素子の３６５ｎｍ紫外光の観察角―コントラスト特性を示す等コントラスト線図であり、図において、３：００，６：００，９：００，１２：００はそれぞれ、時計における３時，６時，９時，１２時の方向を示し、破線円は紫外光シャッタ素子の法線に対する出射光の観察角を示している。

この観察角―コントラスト特性は、前記液晶セル１の５８９ｎｍ波長光に対するΔｎｄ値を４００ｎｍに設定し、一対の紫外光偏光板１３，１４をそれぞれ、図７に示した特性（紫外帯域の紫外光と、可視帯域の中間域の波長の可視光に対して偏光作用を示す特性）の第４の紫外光偏光板としたときの特性である。

この紫外光シャッタ素子の正面方向（観察角０°）における透過状態に制御された偏光制御部ａに対応する部分（以下、選択部と言う）の透過率は１７．５％、他の部分（以下、非選択部と言う）の透過率は０．０７６％、前記選択部と非選択部のコントラストＣ_Ｒ(0°)は２３０であり、また、６時方向における観察角５°でのコントラストＣ_Ｒ6:00(5°)と観察角１０°でのコントラストＣ_Ｒ6:00(10°)は、Ｃ_Ｒ6:00(5°)＝１７７３、Ｃ_Ｒ6:00(10°)＝２５０、１２時方向における観察角５°でのコントラストＣ_Ｒ12:00(5°)と観察角１０°でのコントラストＣ_Ｒ12:00(10°)は、Ｃ_Ｒ12:00(5°)＝４６、Ｃ_Ｒ12:00(10°)＝１７である。

このように、この実施例の紫外光シャッタ素子は、前記選択部から、非選択部に対して充分に高いコントラストの紫外光を出射することができる。

なお、上記第１の実施例において、前記液晶セル１の液晶分子のツイスト角は、９０°±１０°、好ましくは９０°±５°の範囲、前記上側紫外光偏光板１３の吸収軸１３ａの向きは、前記液晶セル１の上基板２の近傍における液晶分子配向方向２ａに対して０°±１０°、好ましくは０°±５°の範囲内、上側紫外光偏光板１３と下側紫外光偏光板１４の吸収軸１３ａ，１４ａの交差角は９０°±１０°、好ましくは９０°±５°の範囲内であればよく、このような範囲にすることにより、上記と同等の効果を得ることができる。

上記第１の実施例では、一対の紫外光偏光板１３，１４を、それぞれの吸収軸１３ａ，１４ａを図３に示した方向に向けて配置しているが、前記一対の紫外光偏光板１３，１４は、その一方の紫外光偏光板の吸収軸を前記液晶セル１の前記一方の紫外光偏光板が隣接する基板の近傍における液晶分子配向方向と実質的に直交させるか或いは実質的に平行にし、他方の紫外光偏光板の吸収軸を前記一方の紫外光偏光板の吸収軸と実質的に直交させて配置すればよい。

図９は、この発明の第２の実施例の紫外線シャッタ素子を示す液晶セルの液晶分子配向状態と紫外光偏光板の配置状態図である。なお、この実施例において、液晶セル１の液晶分子配向状態は、上述した第１の実施例と同じであり、また、前記液晶セル１を挟んで配置された一対の紫外光偏光板１３，１４は、上述した第１〜第４の紫外光偏光板のいずれかであるから、その説明は省略する。

この実施例の紫外光シャッタ素子は、一対の紫外光偏光板１３，１４のうち、上側紫外光偏光板１３を、その吸収軸１３ａを３時方向に対し上側から見て左回りに略１３５°の方向、つまり前記液晶セル１の上基板２の近傍における液晶分子配向方向２ａに対して略９０°の方向に向けて配置し、下側紫外光偏光板１４を、その吸収軸１４ａを前記３時方向に対して上側から見て左回りに略４５°の方向、つまり前記上側紫外光偏光板１３の吸収軸１３ａに対して略９０°の方向に向けて配置したものである。

図１０は前記第２の実施例の紫外光シャッタ素子の３６５ｎｍ紫外光の観察角―コントラスト特性を示す等コントラスト線図であり、この観察角―コントラスト特性は、前記液晶セル１の５８９ｎｍ波長光に対するΔｎｄ値を４００ｎｍに設定し、一対の紫外光偏光板１３，１４をそれぞれ、図７に示した特性（紫外帯域の紫外光と、可視帯域の中間域の波長の可視光に対して偏光作用を示す特性）の第４の紫外光偏光板としたときの特性である。

この紫外光シャッタ素子の正面方向（観察角０°）における選択部（透過状態に制御された偏光制御部ａに対応する部分）の透過率は１７．５％、非選択部の透過率は０．０７６％、前記選択部と非選択部のコントラストＣ_Ｒ(0°)は２３０であり、また、６時方向における観察角５°でのコントラストＣ_Ｒ6:00(5°)と観察角１０°でのコントラストＣ_Ｒ6:00(10°)は、Ｃ_Ｒ6:00(5°)＝１７０４、Ｃ_Ｒ6:00(10°)＝２１５、１２時方向における観察角５°でのコントラストＣ_Ｒ12:00(5°)と観察角１０°でのコントラストＣ_Ｒ12:00(10°)は、Ｃ_Ｒ12:00(5°)＝４７、Ｃ_Ｒ12:00(10°)＝１８である。

このように、前記第２の実施例の紫外光シャッタ素子は、正面方向のコントラストが上述した第１の実施例の紫外光シャッタ素子と略同じであり、また、前記第１の実施例の紫外光シャッタ素子に比べて、１２時方向の観察角によるコントラスト低下を改善することができる。

なお、この第２の実施例において、前記上側紫外光偏光板１３の吸収軸１３ａの向きは、前記液晶セル１の上基板２の近傍における液晶分子配向方向２ａに対して９０°±１０°、好ましくは９０°±５°の範囲内、上側紫外光偏光板１３と下側紫外光偏光板１４の吸収軸１３ａ，１４ａの交差角は９０°±１０°、好ましくは９０°±５°の範囲内であればよく、このような範囲にすることにより、上記と同等の効果を得ることができる。

図１１は、この発明の第３の実施例の紫外線シャッタ素子を示す液晶セルの液晶分子配向状態と紫外光偏光板の配置状態図である。なお、この実施例において、液晶セル１の液晶分子配向状態は、上述した第１の実施例と同じであり、また、前記液晶セル１を挟んで配置された一対の紫外光偏光板１３，１４は、上述した第１〜第４の紫外光偏光板のいずれかであるから、その説明は省略する。

この実施例の紫外光シャッタ素子は、一対の紫外光偏光板１３，１４のうち、上側紫外光偏光板１３を、その吸収軸１３ａを３時方向に対して上側から見て左回りに略４７°の方向、つまり前記液晶セル１の上基板２の近傍における液晶分子配向方向２ａに対して略２°の方向に向けて配置し、下側紫外光偏光板１４を、その吸収軸１４ａを前記３時方向に対して上側から見て左回りに略１３３°の方向、つまり前記上側紫外光偏光板１３の吸収軸１３ａに対して略８６°の方向に向けて配置したものである。

図１２は前記第３の実施例の紫外光シャッタ素子の３６５ｎｍ紫外光の観察角―コントラスト特性を示す等コントラスト線図であり、この観察角―コントラスト特性は、前記液晶セル１の５８９ｎｍ波長光に対するΔｎｄ値を４３０ｎｍに設定し、一対の紫外光偏光板１３，１４をそれぞれ、図７に示した特性（紫外帯域の紫外光と、可視帯域の中間域の波長の可視光に対して偏光作用を示す特性）の第４の紫外光偏光板としたときの特性である。

この紫外光シャッタ素子の正面方向（観察角０°）における選択部（透過状態に制御された偏光制御部ａに対応する部分）の透過率は１７．５％、非選択部の透過率は０．０９％、前記選択部と非選択部のコントラストＣ_Ｒ(0°)は１９９であり、また、６時方向における観察角５°でのコントラストＣ_Ｒ6:00(5°)と観察角１０°でのコントラストＣ_Ｒ6:00(10°)は、Ｃ_Ｒ6:00(5°)＝１７６、Ｃ_Ｒ6:00(10°)＝８９、１２時方向における観察角５°でのコントラストＣ_Ｒ12:00(5°)と観察角１０°でのコントラストＣ_Ｒ12:00(10°)は、Ｃ_Ｒ12:00(5°)＝６５、Ｃ_Ｒ12:00(10°)＝２３である。

このように、前記第３の実施例の紫外光シャッタ素子は、上述した第１の実施例の紫外光シャッタ素子に比べて、正面方向及び６時方向のコントラストは若干低下するが、１２時方向の観察角―コントラスト特性を大幅に向上させることができる。

なお、この第３の実施例において、前記上側紫外光偏光板１３の吸収軸１３ａの向きは、前記液晶セル１の上基板２の近傍における液晶分子配向方向２ａに対して２°±２°、好ましくは２°±１°の範囲内、上側紫外光偏光板１３と下側紫外光偏光板１４の吸収軸１３ａ，１４ａの交差角は８６°±４°、好ましくは８６°±２°の範囲内であればよく、このような範囲にすることにより、上記と同等の効果を得ることができる。

図１３は、この発明の第４の実施例の紫外線シャッタ素子を示す液晶セルの液晶分子配向状態と紫外光偏光板の配置状態図である。なお、この実施例において、液晶セル１の液晶分子配向状態は、上述した第１の実施例と同じであり、また、前記液晶セル１を挟んで配置された一対の紫外光偏光板１３，１４は、上述した第１〜第４の紫外光偏光板のいずれかであるから、その説明は省略する。

この実施例の紫外光シャッタ素子は、一対の紫外光偏光板１３，１４のうち、上側紫外光偏光板１３を、その吸収軸１３ａを３時方向に対して上側から見て左回りに略１３７°の方向、つまり前記液晶セル１の上基板２の近傍における液晶分子配向方向２ａに対して略９２°の方向に向けて配置し、下側紫外光偏光板１４を、その吸収軸１４ａを前記３時方向に対して上側から見て左回りに略４７°の方向、つまり前記上側紫外光偏光板１３の吸収軸１３ａに対して略９０°の方向に向けて配置したものである。

図１４は前記第４の実施例の紫外光シャッタ素子の３６５ｎｍ紫外光の観察角―コントラスト特性を示す等コントラスト線図であり、この観察角―コントラスト特性は、前記液晶セル１の５８９ｎｍ波長光に対するΔｎｄ値を４３０ｎｍに設定し、一対の紫外光偏光板１３，１４をそれぞれ、図７に示した特性（紫外帯域の紫外光と、可視帯域の中間域の波長の可視光に対して偏光作用を示す特性）の第４の紫外光偏光板としたときの特性である。

この紫外光シャッタ素子の正面方向（観察角０°）における選択部（透過状態に制御された偏光制御部ａに対応する部分）の透過率は１７．９％、非選択部の透過率は０．０９％、前記選択部と非選択部のコントラストＣ_Ｒ(0°)は１９９であり、また、６時方向における観察角５°でのコントラストＣ_Ｒ6:00(5°)と観察角１０°でのコントラストＣ_Ｒ6:00(10°)は、Ｃ_Ｒ6:00(5°)＝１６２、Ｃ_Ｒ6:00(10°)＝７３、１２時方向における観察角５°でのコントラストＣ_Ｒ12:00(5°)と観察角１０°でのコントラストＣ_Ｒ12:00(10°)は、Ｃ_Ｒ12:00(5°)＝６５、Ｃ_Ｒ12:00(10°)＝２４である。

このように、前記第４の実施例の紫外光シャッタ素子は、上述した第１の実施例の紫外光シャッタ素子に比べて、正面方向及び６時方向のコントラストは若干低下するが、１２時方向の観察角―コントラストを大幅に向上させることができる。

なお、この第４の実施例において、前記上側紫外光偏光板１３の吸収軸１３ａの向きは、前記液晶セル１の上基板２の近傍における液晶分子配向方向２ａに対して９２°±２°、好ましくは９２°±１°の範囲内、上側紫外光偏光板１３と下側紫外光偏光板１４の吸収軸１３ａ，１４ａの交差角は９０°±４°、好ましくは９０°±２°の範囲内であればよく、このような範囲にすることにより、上記と同等の効果を得ることができる。

図１５はこの発明の第５の実施例を示す紫外線シャッタ素子の分解斜視図であり、この実施例の紫外線シャッタ素子は、円盤状の液晶分子をハイブリッド配向させた液晶層により形成された２枚の位相板１５，１６をさらに備え、これらの位相板１５，１６を、液晶セル１と一対の紫外光偏光板１３，１４との間にそれぞれ配置したものである。

なお、この実施例において、前記液晶セル１は上述した第１の実施例のものと同じであり、また、前記液晶セル１を挟んで配置された一対の紫外光偏光板１３，１４は、上述した第１〜第４の紫外光偏光板のいずれかであるから、その説明は省略する。

前記位相板１５，１６はそれぞれ、分子形状が円盤状をなし、その円盤の法線方向に分子軸をもつたディスコティック液晶分子をハイブリッド配向させ、その前記液晶分子の配向状態を維持したまま固化させたディスコティック液晶層からなっており、ハイブリッド配向したディスコティック液晶分子の分子軸の平均的な方向に光学軸をもっている。

すなわち、この位相板１５，１６は、その構造は図示しないが、一対の透明フィルム間にディスコティック液晶を封入し、そのディスコティック液晶分子を、前記フィルム面に対するチルト方向を一方向に揃え、且つ一方のフィルムから他方のフィルムに向かって徐々にチルト角が大きくなるようにハイブリッド配向させた状態でポリマー化させたものであり、そのディスコティック液晶層の分子軸の平均的な方向は、位相板面に対し、前記チルト方向に、液晶層厚の中間付近の液晶分子のチルト角と同程度の傾き角で傾いた方向にある。

図１６はこの実施例の紫外線シャッタ素子における液晶セル１の液晶分子配向状態と一対の紫外光偏光板１３，１４及び前記位相板１５，１６の配置状態を示している。

図１６のように、前記液晶セル１の液晶分子は、上述した第１の実施例と同様に、実質的に９０°のツイスト角でツイスト配向しており、また上側紫外光偏光板１３は、その吸収軸１３ａを前記液晶セル１の上基板２の近傍における液晶分子配向方向２ａに対して略０°の方向（３時方向に対して上側から見て左回りに略４５°の方向）に向けて配置され、下側紫外光偏光板１４は、その吸収軸１４ａを前記上側紫外光偏光板１３の吸収軸１３ａに対して略９０°の方向（３時方向に対して上側から見て左回りに略１３５°の方向）に向けて配置されている。

そして、前記２枚の位相板１５，１６のうち、前記液晶セル１と上側紫外光偏光板１３との間の上側位相板１５は、そのディスコティック液晶層の分子軸の平均的な方向（液晶層の光学軸）をこの位相板面に投影した方向（以下、位相板の光学軸と言う）１５ａを、３時方向に対して上側から見て左回りに略４５°の方向、つまり、この上側位相板１５と隣接する上側紫外光偏光板１３に垂直で且つ前記上側紫外光偏光板１３の吸収軸１３ａを含む面と実質的に平行な方向に向けて配置され、前記液晶セル１と下側紫外光偏光板１４との間の下側位相板１６は、そのディスコティック液晶層の分子軸の平均的な方向（液晶層の光学軸）をこの位相板面に投影した方向（以下、位相板の光学軸と言う）１６ａを、前記３時方向に対して上側から見て左回りに略１３５°の方向、つまり、この下側位相板１６と隣接する下側紫外光偏光板１４に垂直で且つ前記下側紫外光偏光板１４の吸収軸１４ａを含む面と実質的に平行な方向に向けて配置されている。

この実施例の紫外光シャッタ素子は、液晶分子をハイブリッド配向させたディスコティック液晶層からなる位相板１５，１６をさらに備え、この位相板１５，１６を、前記液晶セル１と紫外光偏光板１３，１４との間に配置しているため、透過状態に制御された偏光制御部ａに対応する部分から、広範囲の方向に充分な強度の紫外光を出射することができる。

しかも、この実施例では、２枚の位相板１５，１６を備え、これらの位相板１５，１６を、前記液晶セル１と一対の紫外光偏光板１３，１４との間にそれぞれ配置しているため、紫外光の出射囲をより広くすることができる。

さらに、この実施例では、前記位相板１５，１６をそれぞれ、その位相板の光学軸１５ａ，１６ａを、この位相板１５，１６と隣接する紫外光偏光板１３，１４に垂直で且つ前記紫外光偏光板１３，１４の吸収軸１３ａ，１４ａを含む面と実質的に平行にして配置しているため、より広範囲の方向に充分な強度の紫外光を出射することができる。

図１７は前記第５の実施例の紫外光シャッタ素子の３６５ｎｍ紫外光の観察角―コントラスト特性を示す等コントラスト線図であり、この観察角―コントラスト特性は、前記液晶セル１の５８９ｎｍ波長光に対するΔｎｄ値を４３０ｎｍに設定し、一対の紫外光偏光板１３，１４をそれぞれ、図７に示した特性（紫外帯域の紫外光と、可視帯域の中間域の波長の可視光に対して偏光作用を示す特性）の第４の紫外光偏光板としたときの特性である。

この紫外光シャッタ素子の正面方向（観察角０°）における選択部（透過状態に制御された偏光制御部ａに対応する部分）の透過率は１７．９％、前記選択部と非選択部のコントラストＣ_Ｒ(0°)は２３０であり、また、６時方向における観察角１０°でのコントラストＣ_Ｒ6:00(10°)と、１２時方向における観察角１０°でのコントラストＣ_Ｒ12:00(10°)と、３時方向における観察角１０°でのコントラストＣ_Ｒ3:00(10°)と、９時方向における観察角１０°でのコントラストＣ_Ｒ9:00(10°)は、Ｃ_Ｒ6:00(10°)＝３３５、Ｃ_Ｒ12:00(10°)＝６７、Ｃ_Ｒ3:00(10°)＝３２０、Ｃ_Ｒ9:00(10°)＝３２０である。

このように、前記第５の実施例の紫外光シャッタ素子は、正面方向のコントラストが上述した第１及び第２の実施例の紫外光シャッタ素子と同等であり、また、第１〜第４の実施例の紫外光シャッタ素子に比べて、６時、１２時、３時、９時の各方向の観察角―コントラスト特性を大幅に向上させることができるため、広範囲の方向に充分な強度の紫外光を出射することができる。

なお、この第５の実施例において、前記上側紫外光偏光板１３の吸収軸１３ａの向きは、前記液晶セル１の上基板２の近傍における液晶分子配向方向２ａに対して０°±１０°、好ましくは０°±５°の範囲内、上側紫外光偏光板１３と下側紫外光偏光板１４の吸収軸１３ａ，１４ａの交差角は９０°±１０°、好ましくは９０°±５°の範囲内、前記上側位相板１５及び下側位相板１６の光学軸（ディスコティック液晶層の分子軸の平均的な方向を位相板面に投影した方向）１５ａ，１６ａはそれぞれ、上側紫外光偏光板１３及び下側紫外光偏光板１４の吸収軸１３ａを含む垂直面に対して０°±１０°、好ましくは０°±５°の範囲内であればよく、このような範囲にすることにより、上記と同等の効果を得ることができる。

また、上記第５の実施例では、図１６に示したように、上側紫外光偏光板１３の吸収軸１３ａを液晶セル１の上基板２の近傍における液晶分子配向方向２ａと実質的に平行にしているが、前記上側紫外光偏光板１３を、その吸収軸１３ａを前記液晶セル１の上基板２の近傍における液晶分子配向方向２ａと実質的に直交させて配置し、下側紫外光偏光板１４を、その吸収軸１４ａを前記上側紫外光偏光板１３の吸収軸１３ａと実質的に直交させて配置してもよく、その場合も、前記位相板１５，１６は、その位相板の光学軸１５ａ，１６ａを、この位相板１５，１６と隣接する紫外光偏光板１３，１４の吸収軸１３ａ，１４ａを含む垂直面と実質的に平行にして配置すればよい。

また、上記実施例の紫外光シャッタ素子は、ディスコティック液晶からなる位相板１５，１６を備えたものであるが、位相板は、例えば、棒状の液晶分子をハイブリッド配向させたネマティック液晶層からなるものでもよく、また、２枚の位相板の一方を前記ディスコティック液晶層からなる位相板とし、他方を前記ネマティック液晶層からなる位相板としてもよい。

図１８は、この発明の第６の実施例の紫外線シャッタ素子を示す液晶セルの液晶分子配向状態と紫外光偏光板及び位相板の配置状態図であり、この実施例の紫外線シャッタ素子は、液晶セル１と前側紫外光偏光板１３との間に、前記第５の実施例と同様なディスコティック液晶層からなる位相板１５を配置し、前記液晶セル１と下側紫外光偏光板１４との間に、棒状の液晶分子をハイブリッド配向させたネマティック液晶層からなる位相板１７を配置したものである。

なお、この実施例において、前記液晶セル１は上述した第１の実施例のものと同じであり、また、前記液晶セル１を挟んで配置された一対の紫外光偏光板１３，１４は、上述した第１〜第４の紫外光偏光板のいずれかであるから、その説明は省略する。

前記液晶セル１と下側紫外光偏光板１４との間に配置されたネマティック液晶層からなる位相板１７は、その構造は図示しないが、一対の透明フィルム間にネマティック液晶を封入し、その液晶分子を、前記フィルム面に対するチルト方向を一方向に揃え、且つ一方のフィルムから他方のフィルムに向かって徐々にチルト角が大きくなるようにハイブリッド配向させた状態でポリマー化させたものであり、そのネマティック液晶層の分子軸（長軸方向）の平均的な方向は、位相板面に対し、前記チルト方向に、液晶層厚の中間付近の液晶分子のチルト角と同程度の傾き角で傾いた方向にある。

この実施例において、前記液晶セル１の液晶分子は、上述した第１の実施例と同様に、実質的に９０°のツイスト角でツイスト配向しており、上側紫外光偏光板１３は、その吸収軸１３ａを前記液晶セル１の上基板２の近傍における液晶分子配向方向２ａに対して略９０°の方向（３時方向に対して上側から見て左回りに略１３５°の方向）に向けて配置され、下側紫外光偏光板１４は、その吸収軸１４ａを前記上側紫外光偏光板１３の吸収軸１３ａに対して略９０°の方向（３時方向に対して上側から見て左回りに略４５°の方向）に向けて配置されている。

そして、前記２枚の位相板１５，１７のうち、前記液晶セル１と上側紫外光偏光板１３との間のディスコティック液晶層からなる上側位相板１５は、その光学軸（ディスコティック液晶層の分子軸の平均的な方向を位相板面に投影した方向）１５ａを、３時方向に対して上側から見て左回りに略１３５°の方向、つまり、この上側位相板１５と隣接する上側紫外光偏光板１３に垂直で且つ前記上側紫外光偏光板１３の吸収軸１３ａを含む面と実質的に平行な方向に向けて配置され、前記液晶セル１と下側紫外光偏光板１４との間のネマティック液晶層からなる下側位相板１７は、そのネマティック液晶層の分子軸の平均的な方向をこの位相板面に投影した方向（以下、位相板の光学軸と言う）１７ａを、前記３時方向に対して上側から見て右回りに略１３５°の方向、つまり、この下側位相板１７と隣接する下側紫外光偏光板１４に垂直で且つ前記下側紫外光偏光板１４の吸収軸１４ａを含む面と実質的に平行な方向に向けて配置されている。

この実施例の紫外光シャッタ素子は、液晶分子をハイブリッド配向させたディスコティック液晶層からなる位相板１５と、液晶分子をハイブリッド配向させたネマティック液晶層からなる位相板１７とを、前記液晶セル１と紫外光偏光板１３，１４との間に配置しているため、上記第５の実施例の紫外線シャッタ素子と同様な効果を得ることができる。

図１９は前記第６の実施例の紫外光シャッタ素子の３６５ｎｍ紫外光の観察角―コントラスト特性を示す等コントラスト線図であり、この観察角―コントラスト特性は、前記液晶セル１の５８９ｎｍ波長光に対するΔｎｄ値を４３０ｎｍに設定し、一対の紫外光偏光板１３，１４をそれぞれ、図７に示した特性（紫外帯域と、可視帯域の中間域の波長光に対して偏光作用を示す特性）の第４の紫外光偏光板としたときの特性である。

この紫外光シャッタ素子の正面方向（観察角０°）における選択部（透過状態に制御された偏光制御部ａに対応する部分）の透過率は１６．５％、前記選択部と非選択部のコントラストＣ_Ｒ(0°)は２２９であり、また、６時方向における観察角１０°でのコントラストＣ_Ｒ6:00(10°)と、１２時方向における観察角１０°でのコントラストＣ_Ｒ12:00(10°)と、３時方向における観察角１０°でのコントラストＣ_Ｒ3:00(10°)と、９時方向における観察角１０°でのコントラストＣ_Ｒ9:00(10°)は、Ｃ_Ｒ6:00(10°)＝１１４、Ｃ_Ｒ12:00(10°)＝４４、Ｃ_Ｒ3:00(10°)＝４４６、Ｃ_Ｒ9:00(10°)＝４４６である。

このように、前記第６の実施例の紫外光シャッタ素子は、正面方向のコントラストが上述した第１及び第２の実施例の紫外光シャッタ素子と同等であり、また、上記第５の実施例の紫外光シャッタ素子に比べて、３時及び９時方向の観察角―コントラスト特性を大幅に向上させることができる。

なお、この第６の実施例において、前記上側紫外光偏光板１３の吸収軸１３ａの向きは、前記液晶セル１の上基板２の近傍における液晶分子配向方向２ａに対して９０°±１０°、好ましくは９０°±５°の範囲内、上側紫外光偏光板１３と下側紫外光偏光板１４の吸収軸１３ａ，１４ａの交差角は９０°±１０°、好ましくは９０°±５°の範囲内、前記上側位相板１５の光学軸（ディスコティック液晶層の分子軸の平均的な方向を位相板面に投影した方向）１５ａ及び下側位相板１７の光学軸（ネマティック液晶層の分子軸の平均的な方向を位相板面に投影した方向）１７ａはそれぞれ、上側紫外光偏光板１３及び下側紫外光偏光板１４の吸収軸１３ａを含む垂直面に対して０°±１０°、好ましくは０°±５°の範囲内であればよく、このような範囲にすることにより、上記と同等の効果を得ることができる。

また、上記第６の実施例では、上側紫外光偏光板１３の吸収軸１３ａを液晶セル１の上基板２の近傍における液晶分子配向方向２ａと実質的に直交させているが、前記上側紫外光偏光板１３を、その吸収軸１３ａを前記液晶セル１の上基板２の近傍における液晶分子配向方向２ａと実質的に平行にして配置し、下側紫外光偏光板１４を、その吸収軸１４ａを前記上側紫外光偏光板１３の吸収軸１３ａと実質的に直交させて配置してもよく、その場合も、前記位相板１５，１７は、その位相板の光学軸１５ａ，１７ａを、この位相板１５，１７と隣接する紫外光偏光板１３，１４の吸収軸１３ａ，１４ａを含む垂直面と実質的に平行にして配置すればよい。

さらに、上記第６の実施例では、液晶セル１と上側紫外光偏光板１３との間にディスコティック液晶層からなる位相板１５を配置し、前記液晶セル１と下側紫外光偏光板１４との間にネマティック液晶層からなる位相板１７を配置しているが、それと逆に、液晶セル１と上側紫外光偏光板１３との間にネマティック液晶層からなる位相板１７を配置し、前記液晶セル１と下側紫外光偏光板１４との間にディスコティック液晶層からなるハイブリッド配向位相板１５を配置してもよく、その場合も同等の効果を得ることができる。

また、上記第５及び第６の実施例では、２枚の位相板１５，１６または１７を備え、これらの位相板１５，１６または１７を液晶セル１と一対の紫外光偏光板１３，１４との間にそれぞれ配置しているが、位相板を１枚とし、この１枚の位相板を、前記液晶セル１と一対の紫外光偏光板１３，１４のいずれか一方との間に配置してもよく、このようにすることにより、透過状態に制御された偏光制御部ａに対応する部分から、広範囲の方向に充分な強度の紫外光を出射することができる。

さらに、上記第１〜第６の実施例では、一対の紫外光偏光板１３，１４を同じ偏光特性の偏光板としているが、これらの紫外光偏光板１３，１４は、上述した第１〜第４の紫外光偏光板のうち、互いに偏光特性の異なる２枚の偏光板の組合としてもよい。

また、前記液晶セル１は、液晶分子を実質的に９０°のツイスト角でツイスト配向させたものに限らず、液晶分子のツイスト角を２２０°〜２６０°としたツイスト配向型、液晶分子を一方向に分子長軸を揃えてホモジニアス配向させた非ツイストのホモジニアス配向型、誘電異方性が負のネマティック液晶をその液晶分子を基板面に対して実質的に垂直に配向させた垂直配向型のものでもよい。

さらにまた、前記液晶セル１は、ＴＦＴをアクティブ素子とするものに限らず、ＴＦＤ（薄膜ダイオード）等をアクティブ素子とするアクティブマトリックス液晶セルでもよく、また、一対の基板のいずれか一方の内面に、前記液晶層への横方向電界の印加により透過光の偏光状態を制御する複数の偏光制御部をマトリックス状に配列形成する電極を設けた横電界型の液晶セルでもよい。

この発明の第１の実施例を示す紫外線シャッタ素子の分解斜視図。 前記紫外光シャッタ素子の一部分のハッチングを省略した断面図。 前記紫外光シャッタ素子の液晶セルの液晶分子配向状態と紫外光偏光板の配置状態を示す図。 紫外光偏光板の偏光特性図。 他の紫外光偏光板の偏光特性図。 他の紫外光偏光板の偏光特性図。 他の紫外光偏光板の偏光特性図。 第１の実施例の紫外光シャッタ素子の観察角―コントラスト特性を示す等コントラスト線図。 この発明の第２の実施例の紫外線シャッタ素子を示す液晶セルの液晶分子配向状態と紫外光偏光板の配置状態図。 第２の実施例の紫外光シャッタ素子の観察角―コントラスト特性を示す等コントラスト線図。 この発明の第３の実施例の紫外線シャッタ素子を示す液晶セルの液晶分子配向状態と紫外光偏光板の配置状態図。 第３の実施例の紫外光シャッタ素子の観察角―コントラスト特性を示す等コントラスト線図。 この発明の第４の実施例の紫外線シャッタ素子を示す液晶セルの液晶分子配向状態と紫外光偏光板の配置状態図。 第４の実施例の紫外光シャッタ素子の観察角―コントラスト特性を示す等コントラスト線図。 この発明の第５の実施例を示す紫外線シャッタ素子の分解斜視図。 第５の実施例の紫外線シャッタ素子における液晶セルの液晶分子配向状態と紫外光偏光板及びハイブリッド配向位相板の配置状態図。 第５の実施例の紫外光シャッタ素子の観察角―コントラスト特性を示す等コントラスト線図。 この発明の第６の実施例の紫外線シャッタ素子を示す液晶セルの液晶分子配向状態と紫外光偏光板及びハイブリッド配向位相板の配置状態図。 第６の実施例の紫外光シャッタ素子の観察角―コントラスト特性を示す等コントラスト線図。

符号の説明

１…液晶セル、２，３…基板、４，５…電極、６…ＴＦＴ、１０…液晶層、ａ…偏光制御部、１３，１４…紫外光偏光板、１３ａ，１４ａ…吸収軸、１５，１６…ディスコティック液晶層からなる位相板、１５ａ，１６ａ…光学軸（ディスコティック液晶層の分子軸の平均的な方向を位相板面に投影した方向）、１７…ネマティック液晶層からなる位相板、１７ａ…光学軸（ネマティック液晶層の分子軸の平均的な方向を位相板面に投影した方向）。

Claims (7)

1. 液晶層を挟んで対向する一対の基板の対向面の少なくとも一方に、前記液晶層への電界の印加により透過光の偏光状態を制御する複数の偏光制御部をマトリックス状に配列形成する電極が設けられた液晶セルと、
   前記液晶セルを挟んで配置され、互いに直交する方向に吸収軸と透過軸とをもち、入射した紫外光の互いに直交する２つの直線偏光成分のうち、前記吸収軸に平行な一方の直線偏光成分を吸収し、他方の直線偏光成分を透過させる一対の紫外光偏光板と、
   を備えることを特徴とする紫外光シャッタ素子。
2. 紫外光偏光板は、紫外帯域の紫外光と、可視帯域の少なくとも一部の波長の可視光に対して、吸収軸に平行な一方の直線偏光成分を吸収し、他方の直線偏光成分を透過させる偏光作用を示すことを特徴とする請求項１に記載の紫外光シャッタ素子。
3. 紫外光偏光板は、紫外帯域の紫外光と、可視帯域の中間域の波長の可視光に対して偏光作用を示すことを特徴とする請求項２に記載の紫外光シャッタ素子。
4. 円盤状の液晶分子、または棒状のネマチック液晶分子のいずれか一方をハイブリッド配向させた液晶層からなる少なくとも１枚の位相板をさらに備え、前記位相板は、液晶セルと一対の紫外光偏光板の少なくとも一方との間に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の紫外光シャッタ素子。
5. 位相板は、液晶セルと一対の紫外光偏光板との間にそれぞれ配置されていることを特徴とする請求項４に記載の紫外光シャッタ素子。
6. 位相板は、その液晶層の分子軸の平均的な方向を、この位相板と隣接する紫外光偏光板に垂直で且つ前記紫外光偏光板の吸収軸を含む面と実質的に平行にして配置されていることを特徴とする請求項４に記載の紫外光シャッタ素子。
7. 液晶セルの液晶層の液晶分子は、一対の基板間において実質的に９０°のツイスト角でツイスト配向しており、一対の紫外光偏光板のうち、一方の紫外光偏光板は、その吸収軸を前記液晶セルの前記一方の紫外光偏光板が隣接する基板の近傍における液晶分子配向方向と実質的に直交させるか或いは実質的に平行にして配置され、他方の紫外光偏光板は、その吸収軸を前記一方の紫外光偏光板の吸収軸と実質的に直交させて配置されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の紫外光シャッタ素子。

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