JP2021051187A - 光制御装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】低コストで製造することが可能な光制御装置を提供する。【解決手段】複数の第1制御電極を備えた第1基板と、第2基板と、前記第1基板と前記第2基板との間においてツイスト配向した第1液晶層と、を備えた第1液晶セルと、複数の第2制御電極を備えた第3基板と、第4基板と、前記第3基板と前記第4基板との間においてツイスト配向した第2液晶層と、を備えた第2液晶セルと、を備え、前記第2液晶セルは、前記第1液晶セルに積層され、前記第1制御電極は、前記第2制御電極に重畳し、前記第1液晶セルは、入射した自然光のうちの第1偏光成分を変調するとともに第2偏光成分に変換し、入射した自然光のうちの第3偏光成分を変調することなく第4偏光成分に変換する機能を有し、前記第2液晶セルは、前記第1液晶セルを透過した前記第2偏光成分を変調することなく、前記第1液晶セルを透過した前記第4偏光成分を変調する機能を有する、光制御装置。【選択図】 図1
Description
本発明の実施形態は、光制御装置に関する。
近年、液晶セルを用いた光制御装置が提案されている。このような光制御装置は、主として、一偏光成分の光線を集束させたり発散させたりするものである。一例では、2つの液晶セルを積層し、一方の液晶セルにおいて一方の偏光成分を変調し、他方の液晶セルにおいて他方の偏光成分を変調する光制御装置が開示されている。
本実施形態の目的は、低コストで製造することが可能な光制御装置を提供することにある。
本実施形態によれば、
複数の第1制御電極を備えた第1基板と、第2基板と、前記第1基板と前記第2基板との間においてツイスト配向した第1液晶層と、を備えた第1液晶セルと、複数の第2制御電極を備えた第3基板と、第4基板と、前記第3基板と前記第4基板との間においてツイスト配向した第2液晶層と、を備えた第2液晶セルと、を備え、前記第2液晶セルは、前記第1液晶セルに積層され、前記第1制御電極は、前記第2制御電極に重畳し、前記第1液晶セルは、入射した自然光のうちの第1偏光成分を変調するとともに第2偏光成分に変換し、入射した自然光のうちの第3偏光成分を変調することなく第4偏光成分に変換する機能を有し、前記第2液晶セルは、前記第1液晶セルを透過した前記第2偏光成分を変調することなく、前記第1液晶セルを透過した前記第4偏光成分を変調する機能を有する、光制御装置が提供される。
複数の第1制御電極を備えた第1基板と、第2基板と、前記第1基板と前記第2基板との間においてツイスト配向した第1液晶層と、を備えた第1液晶セルと、複数の第2制御電極を備えた第3基板と、第4基板と、前記第3基板と前記第4基板との間においてツイスト配向した第2液晶層と、を備えた第2液晶セルと、を備え、前記第2液晶セルは、前記第1液晶セルに積層され、前記第1制御電極は、前記第2制御電極に重畳し、前記第1液晶セルは、入射した自然光のうちの第1偏光成分を変調するとともに第2偏光成分に変換し、入射した自然光のうちの第3偏光成分を変調することなく第4偏光成分に変換する機能を有し、前記第2液晶セルは、前記第1液晶セルを透過した前記第2偏光成分を変調することなく、前記第1液晶セルを透過した前記第4偏光成分を変調する機能を有する、光制御装置が提供される。
以下、本実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、開示はあくまで一例に過ぎず、当業者において、発明の主旨を保っての適宜変更について容易に想到し得るものについては、当然に本発明の範囲に含有されるものである。また、図面は、説明をより明確にするため、実際の態様に比べて、各部の幅、厚さ、形状等について模式的に表される場合があるが、あくまで一例であって、本発明の解釈を限定するものではない。また、本明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同一又は類似した機能を発揮する構成要素には同一の参照符号を付し、重複する詳細な説明を適宜省略することがある。
図1は、本実施形態の光制御装置100の一構成例を示す図である。一例では、第1方向X、第2方向Y、及び、第3方向Zは、互いに直交しているが、90度以外の角度で交差していてもよい。本実施形態においては、第1方向X及び第2方向Yで規定されるX−Y平面を見ることを平面視という。
光制御装置100は、第1液晶セル1と、第2液晶セル2と、制御部CTと、を備えている。第1液晶セル1及び第2液晶セル2は、実質的に同一の構成要素を有するものである。
第1液晶セル1は、第1基板SUB1と、第2基板SUB2と、第1液晶層LC1と、を備えている。第1基板SUB1は、絶縁基板11と、絶縁基板11上に設けられた複数の第1制御電極E1と、第1制御電極E1を覆う配向膜AL1と、を備えている。第2基板SUB2は、絶縁基板12と、絶縁基板12上に設けられた第1共通電極C1と、第1共通電極C1を覆う配向膜AL2と、を備えている。第1共通電極C1は、複数の第1制御電極E1に対向している。
第2液晶セル2は、第3基板SUB3と、第4基板SUB4と、第2液晶層LC2と、を備えている。第3基板SUB3は、絶縁基板13と、絶縁基板13上に設けられた複数の第2制御電極E2と、第2制御電極E2を覆う配向膜AL3と、を備えている。第2制御電極E2は、第3方向Zにおいて第1制御電極E1に重畳するように形成されている。第4基板SUB4は、絶縁基板14と、絶縁基板14上に設けられた第2共通電極C2と、第2共通電極C2を覆う配向膜AL4と、を備えている。第2共通電極C2は、複数の第2制御電極E2に対向している。
第2液晶セル2は、第3基板SUB3と、第4基板SUB4と、第2液晶層LC2と、を備えている。第3基板SUB3は、絶縁基板13と、絶縁基板13上に設けられた複数の第2制御電極E2と、第2制御電極E2を覆う配向膜AL3と、を備えている。第2制御電極E2は、第3方向Zにおいて第1制御電極E1に重畳するように形成されている。第4基板SUB4は、絶縁基板14と、絶縁基板14上に設けられた第2共通電極C2と、第2共通電極C2を覆う配向膜AL4と、を備えている。第2共通電極C2は、複数の第2制御電極E2に対向している。
絶縁基板11乃至14は、例えばガラス基板や樹脂基板などの透明基板である。
第1制御電極E1、第2制御電極E2、第1共通電極C1、及び、第2共通電極C2は、インジウム錫酸化物(ITO)やインジウム亜鉛酸化物(IZO)などの透明導電材料によって形成された透明電極である。
第1制御電極E1、第2制御電極E2、第1共通電極C1、及び、第2共通電極C2は、インジウム錫酸化物(ITO)やインジウム亜鉛酸化物(IZO)などの透明導電材料によって形成された透明電極である。
配向膜AL1乃至AL4は、X−Y平面に略平行な配向規制力を有する水平配向膜である。例えば、配向膜AL1の配向処理方向AD1及び配向膜AL3の配向処理方向AD3は、いずれも第1方向Xに平行である。また、配向膜AL2の配向処理方向AD2及び配向膜AL4の配向処理方向AD4は、いずれも第2方向Yに平行である。つまり、第1液晶セル1において配向処理方向AD1は配向処理方向AD2に直交し、第2液晶セル2において配向処理方向AD3は配向処理方向AD4に直交している。なお、配向処理とは、ラビング処理であってもよいし、光配向処理であってもよい。
第1液晶層LC1は、第1基板SUB1と第2基板SUB2との間において配向膜AL1及びAL2によって保持され、90°ツイスト配向した液晶分子LM1を有している。同様に、第2液晶層LC2は、第3基板SUB3と第4基板SUB4との間において配向膜AL3及びAL4によって保持され、90°ツイスト配向した液晶分子LM2を有している。これらの第1液晶層LC1及び第2液晶層LC2は、例えば、正の誘電率異方性を有している。
第2液晶セル2は、第3方向Zにおいて第1液晶セル1の上に積層されている。絶縁基板12と絶縁基板13とは、透明な接着層3によって互いに接着されている。接着層3の屈折率は、絶縁基板12及び13の屈折率と同等である。一方で、絶縁基板11の外面11A及び絶縁基板14の外面14Aは、それぞれ空気層に接している。
制御部CTは、電圧制御部DCT1及びDCT2を備えている。電圧制御部DCT1は、第1液晶セル1において第1制御電極E1及び第1共通電極C1に印加すべき電圧を制御する。電圧制御部DCT2は、第2液晶セル2において第2制御電極E2及び第2共通電極C2に印加すべき電圧を制御する。
このような光制御装置100は、例えば、自然光を放射する光源と組み合わされ、外面11Aが自然光の入射面となるように設置される。第1液晶セル1は、入射した自然光のうちの第1偏光成分を変調するとともに第2偏光成分に変換し、入射した自然光のうちの第3偏光成分を変調することなく第4偏光成分に変換する機能を有するものである。第2液晶セル2は、第1液晶セル1を透過した第2偏光成分を変調することなく、第1液晶セル1を透過した第4偏光成分を変調する機能を有するものである。第1液晶セル1及び第2液晶セル2の機能については、後に詳述する。
ここでの変調とは、液晶層に形成される屈折率分布型レンズ(以下、液晶レンズと称する)により、液晶層を透過する偏光成分を集束または発散することをいう。集束または発散の度合い(変調率)は、液晶層に印加される電圧によって制御される。つまり、第1液晶セル1における第1偏光成分の変調率は、電圧制御部DCT1によって制御され、第2液晶セル2における第4偏光成分の変調率は、電圧制御部DCT2によって制御される。
また、上記の通り、第1液晶セル1及び第2液晶セル2は、実質的に同一の構成要素を有するものであり、同等の旋光能を有している。本実施形態では、第1液晶セル1及び第2液晶セル2は、いずれも、入射した偏光成分(直線偏光)の偏光面を90°回転させる旋光能を有している。つまり、第1偏光成分の偏光面は第2偏光成分の偏光面と直交し、第3偏光成分の偏光面は第4偏光成分の偏光面と直交する。第1偏光成分及び第3偏光成分が互いに直交する場合、第1偏光成分及び第4偏光成分は、同一の偏光面を有し、また、第2偏光成分及び第3偏光成分は、同一の偏光面を有するものである。
図2は、第1液晶セル1の構成例を示す断面図である。ここでは、第1液晶セル1について説明するが、第2液晶セル2も第1液晶セル1と同様の断面構造を有しており、その説明については省略する。
第1基板SUB1において、複数の第1制御電極E1は、第1変調領域A11において、第1方向Xに間隔をおいて並んでいる。給電線PLは、第1変調領域A11の外側の周辺領域A12に設けられている。複数の第1制御電極E1、及び、給電線PLは、図1に示した電圧制御部DCT1に電気的に接続されている。
第2基板SUB2において、第1共通電極C1は、例えば、第1変調領域A11の略全面に位置するとともにその一部が周辺領域A12にも延在した単一の平板電極である。第1共通電極C1は、第1変調領域A11において、第1液晶層LC1を介して複数の第1制御電極E1と対向している。第1共通電極C1は、周辺領域A12において給電線PLと対向している。
第1基板SUB1及び第2基板SUB2は、周辺領域A12において、シールSEによって接着されている。シールSEは、導通材CDを備えている。導通材CDは、給電線PLと第1共通電極C1との間に介在し、給電線PLと第1共通電極C1とを電気的に接続している。
第1基板SUB1において、複数の第1制御電極E1は、第1変調領域A11において、第1方向Xに間隔をおいて並んでいる。給電線PLは、第1変調領域A11の外側の周辺領域A12に設けられている。複数の第1制御電極E1、及び、給電線PLは、図1に示した電圧制御部DCT1に電気的に接続されている。
第2基板SUB2において、第1共通電極C1は、例えば、第1変調領域A11の略全面に位置するとともにその一部が周辺領域A12にも延在した単一の平板電極である。第1共通電極C1は、第1変調領域A11において、第1液晶層LC1を介して複数の第1制御電極E1と対向している。第1共通電極C1は、周辺領域A12において給電線PLと対向している。
第1基板SUB1及び第2基板SUB2は、周辺領域A12において、シールSEによって接着されている。シールSEは、導通材CDを備えている。導通材CDは、給電線PLと第1共通電極C1との間に介在し、給電線PLと第1共通電極C1とを電気的に接続している。
図3は、光制御装置100の主要部を示す分解斜視図である。なお、第1変調領域A11に重畳する第1共通電極C1、及び、第2変調領域A21に重畳する第2共通電極C2は、点線で示している。複数の第1制御電極E1は、第1変調領域A11において、第1方向Xに一定の間隔D1をおいて並んでいる。第1制御電極E1の各々は、例えば、第2方向Yに延出した帯状電極である。第1制御電極E1の各々は、第1方向Xに沿って同等の幅W1を有している。複数の第2制御電極E2は、第2変調領域A21において、第1方向Xに一定の間隔D2をおいて並んでいる。第2制御電極E2の各々は、例えば、第2方向Yに延出した帯状電極である。第2制御電極E2の各々は、第1方向Xに沿って同等の幅W2を有している。幅W1は幅W2と同等であり、また、間隔D1は間隔D2と同等である。つまり、平面視においては、複数の第1制御電極E1は、複数の第2制御電極E2とそれぞれ重畳する。幅W1及びW2、及び、間隔D1及びD2は、例えば、10μm〜30μmである。
図3に示す例では、第1変調領域A11及び第2変調領域A21は、第1方向Xに延びた長方形状に形成されているが、第2方向Yに延びた長方形状に形成されてもよいし、円形、楕円形、その他の形状に形成されてもよい。第1変調領域A11及び第2変調領域A21は、同一形状であり、平面視において、互いに重畳する。
図4は、第1液晶セル1に形成される液晶レンズLL1を説明するための図である。図4においては、説明に必要な構成のみを図示している。なお、説明を省略するが、第2液晶セル2においても、図4を参照して説明する液晶レンズLL1と同様の液晶レンズLL2を形成することができる。
図4の(A)は、第1制御電極E11乃至E15と、第1共通電極C1との間に電位差が生じていないオフ状態(OFF)を示している。第1液晶層LC1に含まれる液晶分子LM1は、配向膜AL1及びAL2の配向規制力により、ツイスト配向している。
図4の(B)は、第1制御電極E11乃至E15と、第1共通電極C1との間に電位差が形成されたオン状態(ON)を示している。電圧制御部DCT1は、第1制御電極E11乃至E15、及び、第1共通電極C1にそれぞれ所定の電圧を供給する。第1液晶層LC1は、上記の通り、正の誘電率異方性を有している。このため、液晶分子LM1は、電界が形成された状態ではその長軸が電界に沿うように配向する。一例では、第1制御電極E11、E12、E13、E14、E15には、それぞれ7V、3V、0V、3V、7Vの電圧が供給され、第1共通電極C1には0Vの電圧が供給される。
第1制御電極E11及びE15の各々と第1共通電極C1とが対向する領域には、第3方向Zに沿った電界が形成されるため、液晶分子LM1は、その長軸が第3方向Zに沿うように配向する。第1制御電極E13と第1共通電極C1とが対向する領域には、ほとんど電界が形成されず、液晶分子LM1は、初期配向状態(ツイスト配向した状態)に維持される。第1制御電極E12と第1共通電極C1とが対向する領域には、第1制御電極E11と第1共通電極C1とが対向する領域と、第1制御電極E13と第1共通電極C1とが対向する領域との中間の配向状態が形成される。第1制御電極E14と第1共通電極C1とが対向する領域には、第1制御電極E15と第1共通電極C1とが対向する領域と、第1制御電極E13と第1共通電極C1とが対向する領域との中間の配向状態が形成される。
液晶分子LM1は、屈折率異方性Δnを有している。このため、第1液晶層LC1は、液晶分子LM1の配向状態に応じた屈折率分布を有する。あるいは、第1液晶層LC1は、第1液晶層LC1の第3方向Zに沿った厚さをdとしたとき、Δn・dで表されるリタデーションの分布、または、位相分布を有する。なお、厚さdは、一例では、10μm〜50μmである。図中に点線で示した液晶レンズLL1は、このような屈折率分布、リタデーションの分布、または、位相分布によって形成されるものである。図示した液晶レンズLL1は、凸レンズとして機能する。
次に、光制御装置100による液晶レンズLL1及びLL2の作用について図5及び図6を参照しながら説明する。以下の説明では、光の進行方向が第3方向Zに沿う場合に、第1方向Xに沿った偏光面を有する直線偏光を第1偏光(P偏光)POL1と称し、第2方向Yに沿った偏光面を有する直線偏光を第2偏光(S偏光)POL2と称する。光源LSは、第1偏光POL1及び第2偏光POL2を含む自然光を放射するものである。第1液晶セル1は、光源LSと第2液晶セル2との間に位置している。
図5に示すように、自然光のうちの第1偏光(第1偏光成分)POL1は、第1液晶セル1において、液晶レンズLL1によって集束されるとともに、その偏光面が90度回転して第2偏光(第2偏光成分)POL2に変換される。第1液晶セル1を透過した第2偏光POL2は、第2液晶セル2において、液晶レンズLL2によって集束されることなく透過し、その偏光面が90度回転して第1偏光POL1に変換される。つまり、光源LSから放射された自然光のうち、第1偏光POL1は、光制御装置100によって集束される。
図6に示すように、自然光のうちの第2偏光(第3偏光成分)POL2は、第1液晶セル1において、液晶レンズLL1によって集束されることなく透過し、その偏光面が90度回転して第1偏光(第4偏光成分)POL1に変換される。第1液晶セル1を透過した第1偏光POL1は、第2液晶セル2において、液晶レンズLL2によって集束されるとともに、その偏光面が90度回転して第2偏光POL2に変換される。つまり、光源LSから放射された自然光のうち、第2偏光POL2は、光制御装置100によって集束される。
このような光制御装置100によれば、自然光のうちの第1偏光POL1を変調するための第1液晶セル1、及び、自然光のうちの第2偏光POL2を変調するための第2液晶セル2は、同一仕様で構成することができる。このため、変調領域の形状にかかわらず、第1液晶セル1及び第2液晶セル2を積層することで、自然光を変調(集束または発散)する光制御装置100を提供することができる。そして、本実施形態によれば、第1液晶セル1及び第2液晶セル2が異なる仕様で構成された場合と比較して、製造ラインを一本化することができ、低コストで光制御装置100を製造することができる。
図7は、光制御装置100の他の構成例を示す断面図である。図7に示す構成例は、図1に示した構成例と比較して、第1基板SUB1と第3基板SUB3とが透明な接着層3によって接着された点で相違している。また、第2基板SUB2及び第4基板SUB4は、空気層に接している。より具体的には、接着層3は、絶縁基板11と絶縁基板13とを接着している。接着層3の屈折率は、絶縁基板11及び13の屈折率と同等である。一方で、絶縁基板12の外面12A及び絶縁基板14の外面14Aは、それぞれ空気層に接している。
第1共通電極C1は絶縁基板12の内面12Bに設けられ、第2共通電極C2は絶縁基板14の内面14Bに設けられている。つまり、光制御装置100において、第1液晶層LC1及び第2液晶層LC2は、平板電極である第1共通電極C1及び第2共通電極C2の間に位置している。例えばITOによって形成された第1共通電極C1及び第2共通電極C2は、導電層であるとともに、紫外線吸収層として機能する。
第1共通電極C1は絶縁基板12の内面12Bに設けられ、第2共通電極C2は絶縁基板14の内面14Bに設けられている。つまり、光制御装置100において、第1液晶層LC1及び第2液晶層LC2は、平板電極である第1共通電極C1及び第2共通電極C2の間に位置している。例えばITOによって形成された第1共通電極C1及び第2共通電極C2は、導電層であるとともに、紫外線吸収層として機能する。
このような構成例によれば、上記の構成例と同様の効果が得られる。加えて、外面12Aから入射する紫外線は第1共通電極C1で吸収され、また、外面14Aから入射する紫外線は第2共通電極C2で吸収される。したがって、第1液晶層LC1及び第2液晶層LC2の紫外線による劣化が抑制される。
また、第2基板SUB2の電荷は、第1共通電極C1を経由して放電され、第4基板SUB4の電荷は、第2共通電極C2を経由して放電される。したがって、第1液晶層LC1及び第2液晶層LC2において、不所望な帯電に起因した液晶分子の配向不良が抑制される。
また、第2基板SUB2の電荷は、第1共通電極C1を経由して放電され、第4基板SUB4の電荷は、第2共通電極C2を経由して放電される。したがって、第1液晶層LC1及び第2液晶層LC2において、不所望な帯電に起因した液晶分子の配向不良が抑制される。
図8は、本実施形態の光制御装置100の他の構成例を示す図である。図8に示す構成例は、図1に示した構成例と比較して、第1液晶セル1において、第1基板SUB1が第1制御電極E1及び第1共通電極C1を備え、第1共通電極C1は隣接する第1制御電極E1の間に位置している点で相違している。また、第1制御電極E1及び第1共通電極C1は、同一層に位置している。例えば、第1制御電極E1及び第1共通電極C1は、絶縁基板11の上に設けられ、配向膜AL1によって覆われている。これらの第1制御電極E1及び第1共通電極C1は、例えば同一の透明導電材料によって形成されている。なお、図示した例では、隣接する第1共通電極C1の間に1個の第1制御電極E1が配置されているが、隣接する第1共通電極C1の間に複数個の第1制御電極E1が配置されてもよいし、隣接する第1制御電極E1の間に複数個の第1共通電極C1が配置されてもよい。
第2液晶セル2においても、第1液晶セル1と同様に、第3基板SUB3が第2制御電極E2及び第2共通電極C2を備えている。第2共通電極C2は、隣接する第2制御電極E2の間に位置している。また、第2制御電極E2及び第2共通電極C2は、同一層に位置している。第2制御電極E2は第1制御電極E1の直上に位置し、第2共通電極C2は第1共通電極C1の直上に位置している。
第2基板SUB2及び第4基板SUB4においては、電極が設けられていない。
第2基板SUB2及び第4基板SUB4においては、電極が設けられていない。
図9は、図8に示した第1液晶セル1に形成される液晶レンズLL1を説明するための図である。図9においては、説明に必要な構成のみを図示している。なお、説明を省略するが、第2液晶セル2においても、図9を参照して説明する液晶レンズLL1と同様の液晶レンズLL2を形成することができる。
図9の(A)は、第1制御電極E1と第1共通電極C1との間に電位差が生じていないオフ状態(OFF)を示している。第1液晶層LC1に含まれる液晶分子LM1は、配向膜AL1及びAL2の配向規制力により、ツイスト配向している。
図9の(B)は、第1制御電極E1と第1共通電極C1との間に電位差が形成されたオン状態(ON)を示している。電圧制御部DCT1は、第1制御電極E1及び第1共通電極C1にそれぞれ所定の電圧を供給する。液晶分子LM1は、電界が形成された状態ではその長軸が電界に沿うように配向する。これにより、図中に点線で示したような液晶レンズLL1が形成される。
図9の(A)は、第1制御電極E1と第1共通電極C1との間に電位差が生じていないオフ状態(OFF)を示している。第1液晶層LC1に含まれる液晶分子LM1は、配向膜AL1及びAL2の配向規制力により、ツイスト配向している。
図9の(B)は、第1制御電極E1と第1共通電極C1との間に電位差が形成されたオン状態(ON)を示している。電圧制御部DCT1は、第1制御電極E1及び第1共通電極C1にそれぞれ所定の電圧を供給する。液晶分子LM1は、電界が形成された状態ではその長軸が電界に沿うように配向する。これにより、図中に点線で示したような液晶レンズLL1が形成される。
図8及び図9に示した構成例においても、上記の構成例と同様の効果が得られる。加えて、このような構成例においては、図2を参照して説明したような給電線PL及び導通材CDが不要となり、構成を簡素化することができる。
図10は、本実施形態の光制御装置100の他の構成例を示す図である。図10に示す構成例は、図8に示した構成例と比較して、第1基板SUB1が第1制御電極E1と第1共通電極C1との間に位置する絶縁膜IL1を備えた点で相違している。つまり、第1制御電極E1は、第1共通電極C1とは異なる層に位置している点で相違している。例えば、第1共通電極C1は、絶縁基板11の上に設けられ、絶縁膜IL1によって覆われている。第1制御電極E1は、絶縁膜IL1の上に設けられ、配向膜AL1によって覆われている。第1共通電極C1は、隣接する第1制御電極E1の間に位置している。
第2液晶セル2においても、第1液晶セル1と同様に、第3基板SUB3が第2制御電極E2と第2共通電極C2との間に位置する絶縁膜IL2を備えている。例えば、第2共通電極C2は、絶縁基板13の上に設けられ、絶縁膜IL2によって覆われている。第2制御電極E2は、絶縁膜IL2の上に設けられ、配向膜AL3によって覆われている。第2共通電極C2は、隣接する第2制御電極E2の間に位置している。第2制御電極E2は第1制御電極E1の直上に位置し、第2共通電極C2は第1共通電極C1の直上に位置している。
第2基板SUB2及び第4基板SUB4においては、電極が設けられていない。
第2基板SUB2及び第4基板SUB4においては、電極が設けられていない。
図10に示した構成例においても、図8に示した構成例と同様の効果が得られる。加えて、互いに異なる電圧が供給される第1制御電極E1及び第1共通電極C1が絶縁膜IL1を挟んで設けられるため、同一層に並んだ電極の間隔が広がり、歩留まりを向上することができる。
図8及び図10を参照して説明した第1制御電極E1及び第2制御電極E2、及び、第1共通電極C1及び第2共通電極C2については、図3を参照して説明した帯状電極であってもよいし、その他の形状であってもよい。他の形状の例について、以下に説明する。
図11に示す例では、第1制御電極E1は、ほぼ円形のドット状に形成されている。第1共通電極C1は、複数の第1制御電極E1をそれぞれ囲む環状に形成されている。複数の第1制御電極E1、及び、第1共通電極C1は、それぞれ電圧制御部DCT1に電気的に接続されている。例えば、第1制御電極E1の各々と第1共通電極C1との間に電界が形成されることにより、レンズアレイを形成することができる。
図12に示す例では、複数の第1制御電極E1は、同心円状に形成されている。複数の第1制御電極E1は、それぞれ電圧制御部DCT1に電気的に接続されている。例えば、第1制御電極E1の各々に供給する電圧を制御することにより、円形のレンズを形成することができる。
図13は、光制御装置100の他の構成例を示す断面図である。図13に示す構成例は、図8及び図10に示した構成例と比較して、第1基板SUB1と第3基板SUB3とが透明な接着層3によって接着された点で相違している。また、第2基板SUB2及び第4基板SUB4は、空気層に接している。また、第1液晶セル1の外面には第1紫外線吸収層21が設けられ、第2液晶セル2の外面には第2紫外線吸収層22が設けられている。より具体的には、第1紫外線吸収層21は絶縁基板12の外面12Aに設けられ、第2紫外線吸収層22は絶縁基板14の外面14Aに設けられている。つまり、光制御装置100において、第1液晶層LC1及び第2液晶層LC2は、第1紫外線吸収層21及び第2紫外線吸収層22の間に位置している。第1紫外線吸収層21及び第2紫外線吸収層22は、例えばITOによって形成された導電層である。
このような構成例によれば、図7を参照して説明した構成例と同様の効果が得られる。
以上説明したように、本実施形態によれば、低コストで製造することが可能な光制御装置を提供することができる。
なお、この発明は、上記実施形態そのものに限定されるものではなく、その実施の段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。
100…光制御装置 1…第1液晶セル 2…第2液晶セル 3…接着層
SUB1…第1基板 E1…第1制御電極 SUB2…第2基板 LC1…第1液晶層
SUB3…第3基板 E2…第2制御電極 SUB4…第4基板 LC2…第2液晶層
C1…第1共通電極 C2…第2共通電極
A11…第1変調領域 A21…第2変調領域
IL1、IL2…絶縁膜
LL1、LL2…液晶レンズ
21…第1紫外線吸収層 22…第2紫外線吸収層
SUB1…第1基板 E1…第1制御電極 SUB2…第2基板 LC1…第1液晶層
SUB3…第3基板 E2…第2制御電極 SUB4…第4基板 LC2…第2液晶層
C1…第1共通電極 C2…第2共通電極
A11…第1変調領域 A21…第2変調領域
IL1、IL2…絶縁膜
LL1、LL2…液晶レンズ
21…第1紫外線吸収層 22…第2紫外線吸収層
Claims (13)
- 複数の第1制御電極を備えた第1基板と、第2基板と、前記第1基板と前記第2基板との間においてツイスト配向した第1液晶層と、を備えた第1液晶セルと、
複数の第2制御電極を備えた第3基板と、第4基板と、前記第3基板と前記第4基板との間においてツイスト配向した第2液晶層と、を備えた第2液晶セルと、を備え、
前記第2液晶セルは、前記第1液晶セルに積層され、
前記第1制御電極は、前記第2制御電極に重畳し、
前記第1液晶セルは、入射した自然光のうちの第1偏光成分を変調するとともに第2偏光成分に変換し、入射した自然光のうちの第3偏光成分を変調することなく第4偏光成分に変換する機能を有し、
前記第2液晶セルは、前記第1液晶セルを透過した前記第2偏光成分を変調することなく、前記第1液晶セルを透過した前記第4偏光成分を変調する機能を有する、光制御装置。 - 前記第1液晶セル及び前記第2液晶セルは、同等の旋光能を有し、
前記第2偏光成分及び前記第3偏光成分は、同一の偏光面を有し、
前記第1偏光成分及び前記第4偏光成分は、同一の偏光面を有している、請求項1に記載の光制御装置。 - 前記複数の第1制御電極、及び、前記複数の第2制御電極は、それぞれ第1方向に間隔をおいて並び、前記第1方向に交差する第2方向に延出している、請求項1または2に記載の光制御装置。
- 前記第1制御電極の幅は、前記第2制御電極の幅と同等であり、
前記第1制御電極の間隔は、前記第2制御電極の間隔と同等である、請求項3に記載の光制御装置。 - 前記第1液晶セルは、前記複数の第1制御電極が設けられた第1変調領域を有し、
前記第2液晶セルは、前記複数の第2制御電極が設けられた第2変調領域を有し、
前記第1変調領域及び前記第2変調領域は、同一形状であり、長方形状に形成されている、請求項4に記載の光制御装置。 - 前記第2基板は、前記複数の第1制御電極に対向する第1共通電極を備え、
前記第4基板は、前記複数の第2制御電極に対向する第2共通電極を備えている、請求項1に記載の光制御装置。 - さらに、前記第1基板と前記第3基板とを接着する透明な接着層を備えている、請求項6に記載の光制御装置。
- 前記第2基板及び前記第4基板は、空気層に接している、請求項7に記載の光制御装置。
- 前記第1基板は、さらに、隣接する前記第1制御電極の間に位置する第1共通電極を備え、
前記第1制御電極及び前記第1共通電極は、同一層に位置している、請求項1に記載の光制御装置。 - 前記第1基板は、さらに、隣接する前記第1制御電極の間に位置する第1共通電極と、前記第1制御電極と前記第1共通電極との間に位置する絶縁膜と、を備えている、請求項1に記載の光制御装置。
- 前記第1基板は、さらに、前記複数の第1制御電極をそれぞれ囲む第1共通電極を備えている、請求項1に記載の光制御装置。
- 前記複数の第1制御電極は、同心円状に形成されている、請求項1に記載の光制御装置。
- さらに、前記第1液晶セルと前記第2液晶セルとを接着する透明な接着層と、
前記第1液晶セルの外面に設けられた第1紫外線吸収層と、
前記第2液晶セルの外面に設けられた第2紫外線吸収層と、を備え、
前記第1紫外線吸収層及び前記第2紫外線吸収層は、導電層である、請求項9乃至12のいずれか1項に記載の光制御装置。
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A02 | Decision of refusal |
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