JP2018072518A - 調光装置、調光板および位相差板 - Google Patents

Abstract

【課題】調光装置の透過状態における色調の均一性を向上する。
【解決手段】第１透過軸を有する第１偏光板と、第２透過軸を有する第２偏光板と、前記第１偏光板と前記第２偏光板との間に位置し、第１方向に沿って配列された複数の第１調光領域を含む第１位相差板と、前記第１偏光板と前記第２偏光板との間に位置し、前記第１方向に沿って配列された複数の第２調光領域を含み、前記第１位相差板に対してスライド移動可能な第２位相差板と、を有し、前記複数の第１調光領域の各々は、前記第１方向に沿って面内の遅相軸の方向が段階的に変化するように構成され、前記複数の第２調光領域の各々は、前記第１方向に沿って面内の遅相軸の方向が段階的に変化するように構成され、前記第１方向に沿う、前記第１調光領域及び前記第２調光領域の幅が５ｍｍ未満である、調光装置。
【選択図】図１Ａ

Description

本開示は、調光装置、調光板および位相差板に関する。

特許文献１には、一対の偏光板の間に、面内の遅相軸が段階的に変化する一対の位相差板を配置した階調型の調光装置が開示されている。この位相差板は、その面内のある一方向において配向軸は同じ方向であり、一方向とは異なる他方向においては、配向軸が連続的に回転しているという特徴がある。２枚の位相差板の少なくともいずれか一方をスライドさせることで面内の遅相軸が段階的に変化している領域同士の相対的な位置を変化させる。これにより、光の透過率が高い透過状態、光の透過率が低い遮蔽状態、その中間の透過率を有する中間状態を作り出すことができる。

特表２０１４−５０７６７６号公報

本発明は、階調型の調光装置の透過状態における色調の均一性の向上を一目的とする。

位相差板は、複屈折率が波長分散性を有する。そのため、位相差板を通過する短波長の光及び長波長の光に生じる位相差がそれぞれ異なる。したがって、直線偏光された白色光が位相差板の遅相軸に対して角度をもって入射する場合、短波長の透過光の偏光状態と長波長の透過光の偏光状態が異なり、透過状態において特定の波長の透過率が相対的に減少してしまう。

本発明者らは、面内の遅相軸が変化する位相差板を用いた調光装置において、面内に濃淡のラインが周期的に現れることを発見した。本明細書等において、この濃淡のラインをカラーバンドと称することがある。

さらに本発明者らは、カラーバンドの発生間隔が面内の遅相軸が変化する領域の幅と相関があることを突き止め、面内の遅相軸が変化する領域の幅を狭めることによって調光装置の透過状態における色調の均一性を向上できることを見出した。

本発明の一実施形態によれば、第１透過軸を有する第１偏光板と、第２透過軸を有する第２偏光板と、前記第１偏光板と前記第２偏光板との間に位置し、第１方向に沿って配列された複数の第１調光領域を含む第１位相差板と、前記第１偏光板と前記第２偏光板との間に位置し、前記第１方向に沿って配列された複数の第２調光領域を含み、前記第１位相差板に対してスライド移動可能な第２位相差板と、を有し、前記複数の第１調光領域の各々は、前記第１方向に沿って面内の遅相軸の方向が段階的に変化するように構成され、前記複数の第２調光領域の各々は、前記第１方向に沿って面内の遅相軸の方向が段階的に変化するように構成され、前記第１方向に沿う、前記第１調光領域及び前記第２調光領域の幅が５ｍｍ未満である、調光装置が提供される。

本発明の一実施形態によれば、第１透過軸を有する第１偏光板と、第２透過軸を有する第２偏光板と、前記第１偏光板と前記第２偏光板との間に位置し、第１方向に沿って配列された複数の第１調光領域を含む第１位相差板と、前記第１偏光板と前記第２偏光板との間に位置し、前記第１方向に沿って配列された複数の第２調光領域を含み、前記第１位相差板に対してスライド移動可能な第２位相差板と、を有し、前記複数の第１調光領域の各々は、前記第１方向に沿って面内の遅相軸の方向が段階的に変化するように構成され、前記複数の第２調光領域の各々は、前記第１方向に沿って面内の遅相軸の方向が段階的に変化するように構成され、前記第２位相差板のスライド方向と前記第１方向が、交差するように構成された、調光装置が提供される。

また、本発明の一実施形態によれば、偏光板、及び第１方向に沿って配列された複数の調光領域を含む位相差板を有し、前記複数の調光領域の各々は、前記第１方向に沿って面内の遅相軸が段階的に変化するように構成され、前記第１方向に沿う前記調光領域の幅が５ｍｍ未満である、調光板が提供される。

また、本発明の一実施形態によれば、偏光板、及び第１方向に沿って配列された複数の調光領域を含む矩形の位相差板であって、前記第１方向は前記矩形の位相差板の辺と交差する前記位相差板を有し、前記複数の調光領域の各々は、前記第１方向に沿って面内の遅相軸の方向が段階的に変化するように構成され、前記第１方向に沿う前記調光領域の幅が５ｍｍ未満である、調光板が提供される。

また、本発明の一実施形態によれば、第１方向に沿って配列された複数の調光領域を含む位相差板であって、前記複数の調光領域の各々は、前記第１方向に沿って面内の遅相軸の方向が段階的に変化するように構成され、前記第１方向に沿う前記調光領域の幅が５ｍｍ未満である、位相差板が提供される。

さらに、本発明の一実施形態によれば、第１方向に沿って配列された複数の調光領域を含む矩形の位相差板であって、前記第１方向は、前記矩形の位相差板の各辺と交差し、前記複数の調光領域の各々は、前記第１方向に沿って面内の遅相軸の方向が段階的に変化するように構成された位相差板が提供される。

本発明によれば、階調型の調光装置の透過状態における色調の均一性を向上させることができる。

本発明の第１の実施の形態に係る調光装置の概略構成例を示す斜視図である。 本実施の形態に係る調光装置の概略構成例を示す側面図である。 本実施の形態に係る調光装置の一構成例を示す斜視図である。 図２Ａに示す調光装置の調光板の一構成例を示す断面図である。 本実施の形態に係る位相差板の一構成例を示す平面図であり、遅相軸の方向をそれぞれの調光領域について模式的に示した図である。 本実施の形態に係る調光装置における光透過率の変化を説明するための図である。 本実施の形態に係る調光装置における光透過率の変化を説明するための図である。 本実施の形態に係る調光装置における光透過率の変化を説明するための図である。 カラーバンドを説明する図である。 カラーバンドが発生する原理を推定した図である。 本実施の形態に係る調光装置における調光領域の幅Ｗ_Ｍを１ｍｍとしたときの透過状態における色調を示した図である。 本実施の形態に係る調光装置における調光領域の幅Ｗ_Ｍを２ｍｍとしたときの透過状態における色調を示した図である。 本実施の形態に係る調光装置における調光領域の幅Ｗ_Ｍを５ｍｍとしたときの透過状態における色調を示した図である。 本発明の第２の実施の形態に係る調光装置の概略構成例を示す斜視図である。 本発明の他の実施の形態による調光装置のうち、階調型位相差板の一構成例を示す平面図であり、遅相軸の方向をそれぞれの調光領域について例示的に示した図である。 本発明の第２の実施の形態に係る調光装置における光透過率の変化を説明するための図であり、透過状態となる位相差板の位置を示した図である。 本発明の実施の形態による調光装置のうち、２枚の偏光板をパラレルニコルで配置した例を示す図である。

本明細書等では、階調型の調光装置とは、光の透過率が異なる状態を多階調で作り出すことが可能な調光装置をさす。階調型の調光装置は、例えば、光の透過率が高い透過状態、光の透過率が低い遮蔽状態を作り出すことが可能な調光装置であって、好ましくは、その中間の透過率を有する中間状態を作り出すことが可能な調光装置である。以下において、階調型の調光装置を単に「調光装置」と称することがある。

また、本明細書等において、「板」は、シートやフィルムと呼ばれ得るような部材も含む概念である。したがって、「調光板」は、「調光シート」、「調光フィルム」と呼ばれる部材も含む。「位相差板」は、「位相差シート」、「位相差フィルム」と呼ばれる部材も含む。また、「偏光板」は、「偏光シート」、「偏光フィルム」と呼ばれる部材も含む。さらに、本明細書等において、「板」は板状の部材をさし、その部材が単体で構成されているか、或いは、その部材が他の部材に積層されて構成されているかによって特段呼称を区別しないことがある。したがって、「位相差板」は、「位相差層」と呼ばれる部材も含む。また、「偏光板」は、「偏光層」と呼ばれる部材も含む。

本明細書等において「〜」を用いて表される数値範囲は、「〜」の前後に記載される数値のそれぞれを下限値及び上限値として含む範囲であることを意味する。

（調光装置の構成例）
図１は、本発明の実施の形態による調光装置の概略構成例を示す図であり、図１Ａは斜視図であり、図１Ｂは側面図である。

図１Ａ及び図１Ｂに示すように、本実施の形態に係る調光装置Ａ１においては、第１透過軸１ａを有する第１偏光板１と、第２透過軸７ａを有する第２偏光板７と、第１偏光板１と前記第２偏光板７との間に位置し、第１方向１９に沿って配列された複数の第１調光領域を含む第１位相差板３と、第１偏光板１と第２偏光板７との間に位置し、第１方向１９に沿って配列された複数の第２調光領域を含み、第１位相差板３に対してスライド方向１７に沿って相対的にスライド移動可能な第２位相差板５と、を有している。複数の第１調光領域の各々は、第１方向１９に沿って面内の遅相軸の方向が段階的に変化するように構成され、複数の第２調光領域の各々は、第１方向１９に沿って面内の遅相軸の方向が段階的に変化するように構成されている。第１偏光板１と第２偏光板７とのそれぞれの外側には、第１基材１１と第２基材１５とを設けても良い。

上記構成において、図１Ｂの第１基材１１の左側又は第２基材１５の右側のいずれか一方側から他方側を見ると、以下に説明するように、スライド動作に基づいて、第１位相差板３と第２位相差板５との重なりが変化することにより透過状態、遮蔽状態、その中間状態に調光することができる。

第１位相差板３及び第２位相差板５の少なくとも一方は、スライド方向１７に沿ってスライド移動可能である。この例では、スライド方向１７と第１方向１９とが互いに平行である。スライド方向１７と第１方向１９とが平行であるとは、スライド方向１７と第１方向１９が平行である場合に加え、第１位相差板３及び第２位相差板５の取付け等の誤差により多少のズレがあることも含む意味である。例えば、スライド方向１７と第１方向１９が±１°の範囲内でズレがあることも許容される。第１位相差板３及び第２位相差板５の少なくとも一方は、案内レール（図示しない）に沿ってスライド移動可能である。第１位相差板３及び／又は第２位相差板５をスライドさせる機構（図示しない）は、手動、自動の少なくともいずれか１つの機構であっても良い。

第１位相差板３と第２位相差板５は、互いに相対的に移動可能に構成されていればよく、第１位相差板３と第２位相差板５とが密着してもよいし、互いに離隔してもよい。第１位相差板３と第２位相差板５の間に所定の間隔を設けることで、スライド移動が容易になる。第１位相差板３と第２位相差板５との間隔は、好ましくは、０．２ｍｍ以上２．０ｍｍ以下である。間隔を０．２ｍｍ以上とすることにより、スライドに伴う板間の擦れの発生を低減できる。間隔を２．０ｍｍ以下とすることにより、斜視における外観低下を抑えることができる。間隔は、電磁式・渦電流式膜厚計（マテック社製 レプトスコープ２０４２）を用い、第１位相差板３と第２位相差板５が重なった状態で一方の外面（位相差板の外面側に他の構成を含む場合にはその外面）にプローブを当て、他方の外面（位相差板の外面側に他の構成を含む場合にはその外面）に鉄板を当てることにより、第１位相差板３と第２位相差板５の外面間の距離を測定する。さらに、第１位相差板３と第２位相差板５のそれぞれに対して、電前記磁式・渦電流式膜厚計を用いて第１位相差板３（他の構成を含む場合は総厚）の厚みと第２位相差板５（他の構成を含む場合は総厚）の厚みを測定する。第１位相差板３と第２位相差板５の外面間の距離から第１位相差板３と第２位相差板５のそれぞれの厚みを引いて間隔を算出できる。

本実施の形態に係る調光装置Ａ１は、少なくとも第１偏光板１と第１位相差板３が積層された第１の調光板Ｂ１と、少なくとも第２偏光板７と第２位相差板５とが積層された第２の調光板Ｂ２とが、第１の方向１９に沿ってスライド可能に構成されていても良い。第１の調光板Ｂ１、第２の調光板Ｂ２は、さらに、それぞれ第１基材１１、第２基材１５を有していてもよい。より具体的に調光板の構成について例示する。図２Ａおよび図２Ｂに示すように、第１の調光板Ｂ１は、例えば、第１基材１１、第１偏光板１、第１位相差板３、及び第１保護層９をこの順に有し、各層の間に層間接着層６ａ〜６ｃを有している。第２の調光板Ｂ２も第１の調光板Ｂ１と同様の構成である。調光板Ｂ１、Ｂ２の少なくとも一方がスライドすることにより、透明状態、遮光状態および中間状態を実現することができる。

（第１及び第２基材の構成）
第１基材１１は、例えば、透明な基材であり、ガラス等の無機材料、ポリエチレンテレフタレート等のポリエステル系樹脂、アクリル系樹脂、ポリカーボネート樹脂、エポキシ樹脂、シリコン樹脂等の樹脂材料等を用いることができる。例えば、図２Ａ及び図２Ｂに示す場合、第１基材１１は、第１偏光板１及び第１位相差板３を支持するための支持体である。なお、第２基材１５は、第２偏光板７及び第２位相差板５を支持するための支持体であり、第１基材１１と同様の構成を採用することが可能である。

層間接着層６ａ〜６ｃの各々は、隣り合う層同士を接合できれば、特に限定はない。例えば、層間接着層６ａ〜６ｃの少なくとも１つが、耐侯剤を含んでいてもよく、例えば、ＵＶＡ等の紫外線吸収剤を含んでいてもよい。例えば、第１基材１１側が外側に位置する場合、層間接着層６ａが紫外線吸収剤を含んでいることが好ましい。このような構成により、第１偏光板１、第１位相差板３等が紫外線で劣化してしまうのを抑えることができる。

（第１及び第２偏光板の構成）
第１偏光板１と第２偏光板７は、それぞれ第１透過軸１ａ及び第２透過軸７ａに沿う直線偏光成分の光を高い透過率で透過させるとともに、第１透過軸１ａ及び第２透過軸７ａと直交する直線偏光成分の光を吸収又は反射する機能を有している。本実施の形態において、第１偏光板１と第２偏光板７とは、その透過軸の向きが互いに非平行となっている。第１偏光板１及び第２偏光板７は、それぞれの透過軸が互いに直交するようにして、すなわちクロスニコル状態（直交ニコルとも呼ぶ）で配置されている。第１偏光板１及び第２偏光板７として、ポリビニルアルコールにヨウ素や二色性色素を吸着させてなる偏光板やワイヤーグリッド偏光板と称される偏光板を用いることができる。

（第１及び第２位相差板の構成）
第１位相差板３は、例えばλ／２板で構成され、光の偏光状態を制御可能となっている。第１位相差板３は、例えば、可視光領域の或る波長におけるリタデーションがλ／２となるように構成されている。例えば、第１位相差板３の波長５５０ｎｍにおけるリタデーションは、λ／２となるように位相差が設定されていてもよい。第２位相差板５は、例えば、第１位相差板３と同様に構成される。

図３に示すように、本実施の形態に係る第１位相差板３は、第１方向１９に沿って、複数の調光領域２１−１、２１−２、…を有している。これら複数の第１調光領域２１−１、２１−２、…の各々は、第１方向１９に沿って面内の遅相軸２０の方向が段階的に変化するように構成されている。このような構成を階調型の位相差板と称することがある。

第１位相差板３は、第１調光領域２１−１、２１−２、…の各々において、第１方向１９に沿って異なる位相変調を透過光に生じさせるように構成されている。具体的には、第１調光領域２１−１内において、一端から他端に沿って遅相軸２０の方向が段階的に変化する。

図３では、簡略化して示しているが、一の調光領域において、第１方向１９に沿う、第１偏光板の透過軸と遅相軸２０のなす角度が０°以上１８０°未満の範囲で段階的に変化している。第１方向１９に沿う角度変化のステップは一定であってもよいし、一定でなくてもよい。例えば、一の調光領域において面内の遅相軸がｎ段階（ｎは２以上の整数）で変化する場合、一の調光領域は第１領域から第ｎ領域までを有している。一の調光領域を分割する数を増やすと、面内の遅相軸の方向が実質的に連続に変化するようにみなせる。図３に示すように、第１〜第ｎ領域までの各領域は、幅Ｗ_ｓを有するストライプ形状の領域である。したがって、一の調光領域は幅Ｗ_ｓごとに、第１偏光板の透過軸に対する遅相軸２０の方向が変化する。ストライプ形状の領域の幅Ｗ_ｓは、例えば、０．５μｍ〜５００μｍで設定されていてもよい。幅Ｗ_ｓが、０．５μｍ未満であると、階調数が大きくなり、面内遅相軸のパターニングが困難となる場合がある。幅Ｗ_ｓが、５００μｍを超えると、階調数が小さくなり、透過率変化の自由度が低くなる場合がある。

第１偏光板の透過軸と遅相軸２０のなす角度は、第１方向１９に沿って、例えば、約０．０１°〜１０°刻みで変化してもよい。これにより、明（光の透過率が高い透過状態）と暗（光の透過率が低い遮蔽状態）の中間状態を細かく設定することができ、光の透過率の調整の自由度を向上させることができる。本明細書等では、遅相軸２０が０°以上１８０°未満の範囲で変化する調光領域２１−１、２１−２、…の幅を、Ｗ_Ｍで表し、この値を調光領域の幅として説明する。なお、調光領域２１−１、２１−２、…は、任意の角度α°〜α°＋１８０°となる範囲として特定することも可能である。つまり、必ずしも調光領域における一端に存在する領域の遅相軸の方向が０°である必要はなく、同様に、必ずしも調光領域における他端に存在する領域の遅相軸の方向が１８０°でなくてもよい。調光装置Ａ１において、調光領域２１−１、２１−２、…の幅Ｗ_Ｍを５ｍｍ未満とすることにより、調光装置Ａ１の透過状態における色調の均一性を向上できる。第１及び第２位相差板３、５の調光領域の幅Ｗ_Ｍでは、例えば、互いに略同一となっている。互いの幅が略同一であるとは、第１位相差板３の調光領域の幅と第２位相差板５の調光領域の幅が同一であることに加え、製造等の諸要因に応じた誤差により両者にズレが存在していることも含む意味である。例えば、両者の調光領域の幅が±０．１ｍｍの範囲内でズレがあることも許容される。

同様に、第２位相差板５の複数の第２調光領域の各々も、第１方向１９に沿って面内の遅相軸２０の方向が段階的に変化するように構成されている。第２位相差板５も、第１位相差板３と同様の構成を有する。

第１位相差板３及び第２位相差板５は、例えば、光配向法や、ラビング法により形成された配向層上に液晶層を配向させることにより、作製することができる。例えば国際公開第２０１３／０５４６７３号パンフレット、特開２０１２−１３７７２５号公報、または特開２０１２−１９８５２２号公報等に開示された製法を用いて作製され得るため、ここではこれ以上詳細な説明を省略する。

（位相差板による光の変調）
本実施の形態に係る調光装置Ａ１では、第１位相差板３と第２位相差板５との相対位置に応じて、第１調光領域２１−１と、それと対応する第２調光領域との重なる位置が変化する。これにより、調光装置Ａ１に入射してきた光の透過率を徐々に変化させることが可能となる。つまり、調光装置Ａ１では、第１位相差板３と第２位相差板５の相対位置に応じて、徐々に遮光状態になる（光の透過率が徐々に小さくなる）、又は、徐々に透過状態になる（光の透過率が徐々に大きくなる）。

図４Ａ〜図４Ｃは、本実施の形態に係る調光装置Ａ１における光の透過状態を示す図である。２枚の偏光板１、７は、クロスニコル配置の構成を例とする。以下、図中における第１偏光板の透過軸と遅相軸２０のなす角度は、例示的に示したものである。

（i）光の透過率が最小の状態
例えば、図４Ａに示すように、第１位相差板３の遅相軸０°、２２．５°、４５°、・・・の領域がそれぞれ、第２位相差板５の遅相軸９０°、１１２．５°、１３５°、・・・の領域と対向している状態では、光の透過率が最小であり遮蔽状態、すなわち暗状態となる。

第１の調光板Ｂ１の第１偏光板１を透過した偏光成分の光の振動方向は、第１位相差板３の各領域を透過することによって、それぞれ０°、４５°、９０°・・・と回転する。
そして、振動方向が０°の光が第２位相差板５の遅相軸９０°の領域を通過すると、入射光の偏光軸と遅相軸のなす角度の２倍分、偏光角が回転し、その偏光角は入射光と遅相軸のなす角度の２倍分、つまり１８０°回転し、振動方向は１８０°となる。また、振動方向が４５°の光が第２位相差板５の遅相軸１１２．５°の領域を通過すると、入射偏光角と遅相軸の関係より１３５°回転し、その振動方向は１８０°となる。さらに、振動方向が９０°の光が第２位相差板５の遅相軸１３５°の領域を通過すると、入射偏光角と遅相軸の関係より９０°回転し、その振動方向も１８０°と変化する。このように、第２位相差板５を透過した光の偏光方向は全て０°或いは１８０°となるため、第１偏光板１の偏光方向と直交し、第２位相差板５を透過した光は、第２偏光板７によって遮断される。

このように、図４Ａに示された第１の調光板Ｂ１と第２の調光板Ｂ２との位置関係においては、第２の調光板Ｂ２に入射する光は、第１の調光板Ｂ１を透過せず、遮蔽状態となる。

（ii）光の透過率が中間値の状態
図４Ｂに示すように、例えば、第１位相差板３の遅相軸０°、２２．５°、４５°、・・・の領域がそれぞれ、第２位相差板５の遅相軸６７．５°、９０°、１１２．５°、・・・の領域と対向している状態では、光の透過率が中間値を取る。

第１の調光板Ｂ１の第１偏光板１を透過した偏光成分の光の振動方向は、第１位相差板３の各領域を透過することによって、それぞれ０°、４５°、９０°・・・と回転する。そして、振動方向が０°の光が第２位相差板５の遅相軸６７．５°の領域を通過すると、入射偏光角と遅相軸の関係より１３５°回転し、その振動方向は１３５°となる。また、振動方向が４５°の光が第２位相差板５の遅相軸９０°の領域を通過すると、入射偏光角と遅相軸の関係より９０°回転し、その振動方向は１３５°となる。さらに、振動方向が９０°の光が第２位相差板５の遅相軸１１２．５°の領域を通過すると、入射偏光角と遅相軸の関係より４５°回転し、その振動方向も１３５°となる。このように、第２位相差板５を透過した光の偏光方向は全て１３５°となるため、第２位相差板５を透過した光のうち第２偏光板７の偏光方向と同じ成分の光のみが第２偏光板７を透過することとなる。

このように、図４Ｂに示された第１の調光板Ｂ１と第２の調光板Ｂ２との位置関係においては、第２の調光板Ｂ１に入射し、第２偏光板１を透過した光の一部のみが第１の調光板Ｂ２を透過し、透過状態、すなわち明状態と遮蔽状態、すなわち暗状態との中間の中間状態となる。

（iii）光の透過率が最大の状態
図４Ｃに示されるように、例えば、第１位相差板３の遅相軸０°、２２．５°、４５°、６７．５°、９０°・・・の領域がそれぞれ、第２位相差板５の遅相軸４５°、６７．５°、９０°、１１２．５°、１３５°、・・・の領域と対向している状態では、光の透過率が最大で透過状態、すなわち明状態となる。

第１の調光板Ｂ１の第１偏光板１を透過した偏光成分の光の振動方向は、第１位相差板３各領域を透過することによって、それぞれ０°、４５°、９０°、１３５°、１８０°、・・・と回転する。そして、振動方向が０°の光が第２位相差板５の遅相軸４５°の領域を通過すると、入射偏光角と遅相軸の関係より９０°回転し、その振動方向は９０°となる。振動方向が４５°の光が第２位相差板５の遅相軸６７．５°の領域を通過すると、入射偏光角と遅相軸の関係より４５°回転し、その振動方向も９０°となる。振動方向が９０°の光が第２位相差板５の遅相軸９０°の領域を通過すると、入射偏光角と遅相軸の関係より０°回転し、その振動方向も９０°となる。さらに、振動方向が１３５°の光が第２位相差板５の遅相軸１１２．５°の領域を通過すると、入射偏光角と遅相軸の関係より−４５°回転し、その振動方向も９０°となる。振動方向が１８０°の光が第２位相差板５の遅相軸１３５°の領域を通過すると、入射偏光角と遅相軸の関係より−９０°回転し、その振動方向は９０°となる。

このように、第２位相差板５を透過した光の偏光方向は全て９０°或いは２７０°となるため、第２偏光板７の偏光方向と同一となり、第２位相差板５を透過した光は、第２偏光板７をそのまま透過することになる。

このように、図４Ｃに示された第１の調光板Ｂ１と第２の調光板Ｂ２との位置関係においては、第１の調光板Ｂ１に入射し、第１偏光板１を透過した光は、全て第２の調光板Ｂ２を透過し、透過状態となる。

（カラーバンドの発生に関する考察）
図５Ａは、カラーバンドを説明する図であり、透過状態の第１位相差板３及び第２位相差板５の位置関係を示した図である。偏光板は図示を省略している。尚、図５Ａでは、第１および第２の位相差板３、５の上下方向の位置を、第１位相差板３の階調がわかりやすいように上下方向にずらして図示している。また、第１および第２位相差板３、５を含む第１および第２の調光板Ｂ１、Ｂ２を通して見た状態を、わかりやすいように図５Ａの下方に示している。

図５Ａに示すように、第１方向に沿って「濃」と「淡」のバンドが並ぶように現れる。例えば、「濃」のバンドは、第１および第２の位相差板３、５の調光領域の半分のピッチで現れる。このように、濃淡のラインであるカラーバンド５７が発生し、人間の目に視認されると、調光装置の透過状態における色調の不均一性を招く。図５Ｂは、カラーバンド５７が生じる原理を推測した図である。

図５Ｂに示すように、第１および第２の偏光板１、７と、第１および第２位相差板３、５を有し２枚の偏光板がクロスニコル配置の場合を例に説明する。

第１位相差板３、第２位相差板５は、図面の横方向である第１方向に複数の調光領域を有する。例えば、第１及び第２位相差板３、５はそれぞれ波長５５０ｎｍ（緑（Ｇ）の光）におけるリタデーションがλ／２に設定されている。図では、各調光領域における面内の遅相軸２０の方向が矢印で示される。ストライプ幅（図３：Ｗ_ｓ）をもつ各領域３−１〜３−５、５−１〜５−５毎に、第１方向に沿って面内の遅相軸２０の方向が段階的に変化するように構成されている。入射側の偏光板により偏光された白色の入射光（ＲＧＢの光を含む）３１が、第１位相差板３に入射すると、第１位相差板３の複屈折率の波長分散性の影響を受けて、第１位相差板３を透過する光は、波長の値と透過する遅相軸の角度の関係に応じて直線偏光又は楕円偏光となる。

次いで、第１位相差板３を透過した光が、第２位相差板５に入射すると、第２位相差板５の複屈折率の波長分散性の影響を受けて、第１位相差板３を透過する光は、波長の値に応じて直線偏光又は楕円偏光となる。

従って、第２偏光板７を透過した光は、図に示すように、図の左側から順に、やや緑色、緑色、やや緑色、白色透明、やや緑色の色調を有するようになる。このため、透過状態において、色調に不均一性に基づく色の濃淡が生じるものと考えられる。

（透過状態における色調の不均一性の抑制技術）
発明者らは、調光装置Ａ１において、第１位相差板３と第２位相差板５の各調光領域の幅Ｗ_Ｍに着目した。すなわち、各調光領域の幅Ｗ_Ｍを微細にすることにより、隣り合うカラーバンド５７同士を、人間の眼には識別しにくい程度まで混色させ、色調の均一性を向上させることができると考えた。

そこで、第１および第２の調光板Ｂ１、Ｂ２における第１および第２位相差板の調光領域の幅Ｗ_Ｍをそれぞれ１ｍｍ、２ｍｍ、３ｍｍ、４ｍｍ、５ｍｍ、５０ｍｍとした試料（それぞれ試料１〜６と呼ぶ）を準備した。各調光領域は５１２個のストライプ領域を含み、約０．３５°刻みで第１偏光板の第１透過軸と遅相軸のなす角度が変化するように構成されている。人間の眼による官能試験に基づいて、色調の均一性を評価した。

第１および第２位相差板の調光領域の幅Ｗ_Ｍをそれぞれ１ｍｍ、２ｍｍ、３ｍｍ、４ｍｍとした場合、調光装置の透過状態においてカラーバンドの存在を認識しにくく、色調が均一であると感じられた。第１および第２位相差板の調光領域の幅Ｗ_Ｍを５０ｍｍとした場合、観察者がカラーバンドの存在を明らかに認識でき、色調が不均一であると感じた。５ｍｍとした場合、観察者がカラーバンドの存在を若干認識でき、色調が若干不均一であると感じた。調光領域の幅Ｗ_Ｍを小さくしていくと、隣り合うカラーバンド同士が混色し、人間の眼には調光装置の透過状態における色調が均一になっていくように感じられることが分かる。

図６Ａ〜図６Ｃは、調光装置Ａ１において、第１位相差板３及び第２位相差板５の調光領域の幅Ｗ_Ｍをそれぞれ１ｍｍ、２ｍｍ、５ｍｍとした場合における、光の透過状態におけるカラーバンドの見え具合を示す。図６Ａ〜図６Ｃでは、デジタルカメラにより３０ｍｍ×３０ｍｍを観察した結果を示している。図６Ａ〜図６Ｃに示すように、各調光領域の幅Ｗ_Ｍが５ｍｍの場合、カラーバンドが分離している様子が人間の眼により若干認識できた。調光領域の幅Ｗ_Ｍを５ｍｍより小さい値（例えば２ｍｍ）とした場合、カラーバンドが分離している様子が人間の眼では認識できない程度になり、観察者は、ほぼ均一な透過状態として認識できた。さらに、調光領域の幅Ｗ_Ｍを１ｍｍとした場合、カラーバンドが分離している様子が人間の眼には認識できず、面内の色調がより均一であると認識できた。第１方向１９に沿う調光領域２１の幅Ｗ_Ｍを５ｍｍ未満にすることで、透過状態における色調の均一性を向上することができる。

調光装置Ａ１の調光領域２１の幅Ｗ_Ｍには、透過状態における色調の均一性を向上させるという観点では、調光領域の幅Ｗ_Ｍをできるだけ小さくすることが好ましい。なお、調光領域の幅Ｗ_Ｍを小さくすると、第１位相差板３及び第２位相差板５に対して斜めに入射する光が対応するストライプを通過せず、結果として調光性能が低下してしまうことがある。したがって、調光装置Ａ１が広い視野角において所望の調光特性を得るには、調光領域２１の幅Ｗ_Ｍを２ｍｍ以上にするとよい。

調光領域の幅Ｗ_Ｍを１ｍｍとした場合、遮蔽状態とした調光装置Ａ１を１ｍ離れた位置から４５°の角度から斜視すると、若干光漏れを感じた。一方、調光領域の幅Ｗ_Ｍを２ｍｍとした場合、遮蔽状態とした調光装置Ａ１を１ｍ離れた位置から４５°の角度から斜視すると、光漏れを感じにくかった。なお、調光領域の幅Ｗ_Ｍを大きくすると、斜視における調光性能の低下の影響が小さくなるから、調光装置Ａ１が広い視野角において所望の調光特性を得るには、調光領域２１の幅Ｗ_Ｍを２ｍｍ以上にするとよいことが分かる。以上の考察から、色調の均一性、及び、斜視における調光性能の獲得の観点から、調光領域の幅Ｗ_Ｍは、２ｍｍ以上５ｍｍ未満であることが好ましいことがわかる。より好ましくは、２ｍｍ以上４ｍｍ以下の範囲である。
上記をまとめると表１のようになる。

＜評価：色調の均一性＞
◎：人間の眼による官能試験で色調ムラを全く感じなかった。
○：人間の眼による官能試験で色調ムラをほとんど感じなかった。
△：人間の眼による官能試験で若干の色調ムラを感じた。
×：人間の眼による官能試験で明らかな色調ムラを感じた。
＜評価：外観＞
○：正視時と斜視時で調光性能に差を感じなかった。
△：正視時と比べて斜視時に調光性能の低下を少し感じたが、実用上問題なかった。

（第２の実施の形態）
次に、第２の実施の形態による調光技術について図面を参照しながら詳細に説明する。第１の実施の形態と略同様の部分については、その説明を省略することがある。

図７は、第２の実施の形態による調光装置Ａ２の概略構成例を示す斜視図である。図８は、第２の実施の形態による調光装置Ａ２のうち、階調型の位相差板の一構成例を示す平面図であり、遅相軸の方向をそれぞれの調光領域について例示的に示した図である。図９は、第２の実施の形態に係る調光装置における光透過率の変化を説明するための図であり、透過状態となる位相差板の位置を示した図であり、図４Ｃに対応する図である。

図７、及び図８に示すように、本実施の形態に係る調光装置Ａ２は、第１の実施の形態における調光装置Ａ１と同様であるが、第１位相差板３ａおよび第２位相差板５ａにおける複数の調光領域の各々は、第１方向１９に沿って面内の遅相軸の方向が段階的に変化するように構成され、第２位相差板のスライド方向１７と第１方向１９とが、交差するように構成されている。すなわち、スライド方向１７と第１方向１９とが非平行である。

例えば、第１位相差板３ａおよび第２位相差板５ａの外形は、矩形状である。第１方向１９は、位相差板の各辺の延長線と交差するような関係にある。

このように、第１位相差板３ａおよび第２位相差板５ａにおける複数の調光領域の各々を、第１方向１９に対してスライド方向１７を交差させる方向としてもよい。このように、複数の調光領域の各々を第１方向１９に対してスライド方向１７を交差させる方向（θは交差角度であり、０°より大きく９０°より小さい角度）とした位相差板では、スライド量を大きくすることができる。より具体的には、スライド量を調光領域の幅をｃｏｓθで除した値とすることができ、明暗の切替えの操作性を向上することができる。例えば、交差角度θを１０°〜４５°とすることが好ましく、さらには、１５°〜４５°とすることがより好ましい。

第１方向１９がスライド方向１７に対して斜め（角度θ）になるように構成することで、調光領域の幅を狭くしても第１位相差板３ａと第２位相差板５ａとのスライド量を大きくすることができる。

また、第１方向１９に沿う、第１調光領域及び第２調光領域の幅を５ｍｍ未満とすることで、第１の実施の形態と同様に、カラーバンドの混色により、透過状態におけるカラーバンドの影響を抑制することができる。

（その他：偏光板の配置）
図１０は、本発明の第１および第２の実施の形態による調光装置のうち、２枚の偏光板をパラレルニコル（平行ニコルとも呼ぶ）で配置した例を示す図である。以上に説明した調光装置と同様に、２枚の偏光板をパラレルニコルで配置した場合においても、カラーバンドの影響を抑制することができる。

パラレルニコルで配置した場合も、上記の第１および第２の実施の形態において説明した構成を有する調光装置における、調光板、位相差板を用いることができる。

上記の実施の形態において、添付図面に図示されている構成等については、これらに限定されるものではなく、本発明の効果を発揮する範囲内で適宜変更することが可能である。その他、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施することが可能である。

また、本発明の各構成要素は、任意に取捨選択することができ、取捨選択した構成を具備する発明も本発明に含まれるものである。

Ａ１、Ａ２…調光装置
１…第１偏光板
１ａ…第１透過軸
３、３ａ…第１位相差板
５、５ａ…第２位相差板
７…第２偏光板
７ａ…第２透過軸
１７…スライド方向
１９…第１方向
２１−１、２１−２…調光領域
２１−１ａ、２１−２ａ…調光領域

Claims (17)

1. 第１透過軸を有する第１偏光板と、
   第２透過軸を有する第２偏光板と、
   前記第１偏光板と前記第２偏光板との間に位置し、第１方向に沿って配列された複数の第１調光領域を含む第１位相差板と、
   前記第１偏光板と前記第２偏光板との間に位置し、前記第１方向に沿って配列された複数の第２調光領域を含み、前記第１位相差板に対してスライド移動可能な第２位相差板と、を有し、
   前記複数の第１調光領域の各々は、前記第１方向に沿って面内の遅相軸の方向が段階的に変化するように構成され、
   前記複数の第２調光領域の各々は、前記第１方向に沿って面内の遅相軸の方向が段階的に変化するように構成され、
   前記第１方向に沿う、前記第１調光領域及び前記第２調光領域の幅が５ｍｍ未満である、調光装置。
2. 前記第１調光領域及び前記第２調光領域の幅が２ｍｍ以上である、請求項１に記載の調光装置。
3. 前記第１調光領域及び前記第２調光領域における面内の遅相軸の方向が、前記第１透過軸に対して０°以上１８０°未満の範囲で変化するように構成された、請求項１又は２記載の調光装置。
4. 前記第１調光領域及び前記第２調光領域における面内の遅相軸の方向が、前記第１方向に沿って０．０１°〜１０°刻みで変化するように構成された、請求項１から３までのいずれか１項記載の調光装置。
5. 前記第１調光領域及び前記第２調光領域における面内の遅相軸の方向が、前記第１方向に沿って０．５μｍ〜５００μｍ刻みで変化するように構成された、請求項１から４までのいずれか１項記載の調光装置。
6. 前記第２位相差板のスライド方向と前記第１方向が、略平行である、請求項１から５までのいずれか１項記載の調光装置。
7. 前記第２位相差板のスライド方向と前記第１方向が、交差するように構成された、請求項１から５までのいずれか１項記載の調光装置。
8. 前記第１調光領域及び前記第２調光領域の幅が略等しい、請求項１から７までのいずれか１項記載の調光装置。
9. 前記第１偏光板、前記第１位相差板、及び第１透明基板を含む第１調光板と、
   前記第２偏光板、前記第２位相差板、及び第２透明基板を含む第２調光板と、を有し、
   前記第１調光板と前記第２調光板の間隔が、０．２ｍｍ以上２．０ｍｍ以下である、
   請求項１から８までのいずれか１項記載の調光装置。
10. 前記第１透過軸と前記第２透過軸は、略直交する、請求項１から９までのいずれか１項記載の調光装置。
11. 前記第１偏光板と前記第１位相差板とが固定され、前記第２偏光板と前記第２位相差板とが固定されている請求項１から１０までのいずれか１項に記載の調光装置。
12. 第１透過軸を有する第１偏光板と、
    第２透過軸を有する第２偏光板と、
    前記第１偏光板と前記第２偏光板との間に位置し、第１方向に沿って配列された複数の第１調光領域を含む第１位相差板と、
    前記第１偏光板と前記第２偏光板との間に位置し、前記第１方向に沿って配列された複数の第２調光領域を含み、前記第１位相差板に対してスライド移動可能な第２位相差板と、
    を有し、
    前記複数の第１調光領域の各々は、前記第１方向に沿って面内の遅相軸の方向が段階的に変化するように構成され、
    前記複数の第２調光領域の各々は、前記第１方向に沿って面内の遅相軸の方向が段階的に変化するように構成され、
    前記第２位相差板のスライド方向と前記第１方向が、交差するように構成された、調光装置。
13. 前記第１方向に沿う、前記第１調光領域及び前記第２調光領域の幅が５ｍｍ未満である、請求項１２記載の調光装置。
14. 偏光板、及び第１方向に沿って配列された複数の調光領域を含む位相差板を有し、
    前記複数の調光領域の各々は、前記第１方向に沿って面内の遅相軸が段階的に変化するように構成され、
    前記第１方向に沿う前記調光領域の幅が５ｍｍ未満である、調光板。
15. 偏光板、及び第１方向に沿って配列された複数の調光領域を含む矩形の位相差板であって、前記第１方向は前記矩形の位相差板の辺と交差する前記位相差板を有し、
    前記複数の調光領域の各々は、前記第１方向に沿って面内の遅相軸の方向が段階的に変化するように構成され、
    前記第１方向に沿う前記調光領域の幅が５ｍｍ未満である、調光板。
16. 第１方向に沿って配列された複数の調光領域を含む位相差板であって、
    前記複数の調光領域の各々は、前記第１方向に沿って面内の遅相軸の方向が段階的に変化するように構成され、
    前記第１方向に沿う前記調光領域の幅が５ｍｍ未満である、位相差板。
17. 第１方向に沿って配列された複数の調光領域を含む矩形の位相差板であって、
    前記第１方向は、前記矩形の位相差板の各辺と交差するような関係にあり、
    前記複数の調光領域の各々は、前記第１方向に沿って面内の遅相軸の方向が段階的に変化するように構成された、位相差板。

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