WO2020036227A1 - 光学素子 - Google Patents

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WO2020036227A1
WO2020036227A1 PCT/JP2019/032174 JP2019032174W WO2020036227A1 WO 2020036227 A1 WO2020036227 A1 WO 2020036227A1 JP 2019032174 W JP2019032174 W JP 2019032174W WO 2020036227 A1 WO2020036227 A1 WO 2020036227A1
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WO
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liquid crystal
crystal structure
orientation
posture
optical element
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PCT/JP2019/032174
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French (fr)
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吉田　浩之
弘毅 今村
雅則 尾▲崎▼
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国立大学法人大阪大学
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    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL 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
    • G02F1/00—Devices 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
    • G02F1/01—Devices 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 
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL 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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    • G02F1/13—Devices 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

Definitions

  • the present invention relates to an optical element.
  • Patent Document 1 describes a polymer dispersed liquid crystal structure in the form of a film.
  • the polymer dispersed liquid crystal structure includes a polymer and a plurality of droplets. The plurality of droplets are dispersed in the polymer.
  • the polymer-dispersed liquid crystal structure shows strong light scattering characteristics in a zero electric field / OFF state.
  • Certain rays L1 are incident on the film orthogonal to the film surface, but are refracted at the boundaries between domains in the droplet.
  • Light ray L1 exits the film at a large angle to the perpendicular.
  • Another ray L2 is incident at about 30 ° from the surface normal, but is effectively internally reflected and exits from the same surface on which it was incident.
  • Yet another ray L3 is incident on the membrane at an acute angle and is scattered to exit at several very different angles.
  • the molecules of the cholesteric liquid crystal contained in the droplet are oriented in a helical structure.
  • a region where the helical axes are parallel to each other and have a helical structure with the same refractive index is called a domain.
  • a droplet has many domains. At the boundaries between domains, the refractive indices do not match in adjacent domains, and the greater the degree of inconsistency in the refractive index resulting from the mutual deviation of the helical axes and the birefringence of the liquid crystal, the more refracted the light.
  • the helical axes of the helical structures within the droplet are not parallel. Thus, each helical structure belongs to a different domain in the droplet. Maximize the opacity of the zero field / OFF state by maximizing the number of domains and domain divergence stabilized within the droplet.
  • the polymer-dispersed liquid crystal structure shows a property of being in a clear / transparent state with respect to a visible light wavelength in an electric field (50 V) / ON state of appropriate strength.
  • an electric field 50 V
  • certain rays L4 are transmitted, so that the display has little blur or transparency close to that of glass.
  • the amount of blur increases slightly based on the volume of the droplet and the level based on liquid crystal birefringence.
  • the cholesteric liquid crystal contained in the liquid droplet is unwound, the domains disappear, and the liquid crystal molecules are aligned parallel to the electric field.
  • the liquid crystal has a homeotropic alignment and is highly ordered. As a result, the transparency increases.
  • the present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide an optical element whose optical characteristics can be controlled by a relatively small external stimulus.
  • an optical element includes a first substrate, a second substrate, a liquid crystal layer, and a liquid crystal structure.
  • the liquid crystal layer is disposed between the first substrate and the second substrate, and includes a first liquid crystal.
  • the liquid crystal structure is disposed in the liquid crystal layer and includes a second liquid crystal.
  • the liquid crystal layer has a first region facing the first substrate and a second region facing the second substrate.
  • the liquid crystal structure has a first surface region that determines the orientation of the second liquid crystal, and a second surface region that faces the first surface region. At least one of the first condition and the second condition is satisfied.
  • the first condition is that the orientation of the liquid crystal molecules in the first region is different from the orientation of the liquid crystal molecules in the second region when no stimulus is externally applied to the liquid crystal layer.
  • the second condition is that, when the stimulus is not applied to the liquid crystal layer, the alignment of the liquid crystal molecules in the first surface region is different from the alignment of the liquid crystal molecules in the second surface region.
  • the liquid crystal structure changes its posture while maintaining the orientation of the second liquid crystal.
  • the liquid crystal structure reflects light depending on the posture, or absorbs light depending on the posture.
  • the orientation deformation of the first liquid crystal of the liquid crystal layer causes a twist deformation between the first substrate and the second substrate.
  • the orientation deformation of the first liquid crystal of the liquid crystal layer causes a twist deformation between the first substrate and the second substrate.
  • the orientation deformation of the first liquid crystal of the liquid crystal layer spreads and bends between the first substrate and the second substrate.
  • it shows a deformation.
  • the orientation of the first liquid crystal in the liquid crystal layer may be vertical between the first substrate and the second substrate with pretilt. It preferably has a twisted orientation.
  • the liquid crystal structure when the stimulus is not applied to the liquid crystal layer, the liquid crystal structure preferably has a first posture according to the orientation of the first liquid crystal.
  • the liquid crystal structure when the stimulus is applied to the liquid crystal layer, the liquid crystal structure takes a second posture different from the first posture according to a change in the orientation of the first liquid crystal.
  • the liquid crystal structure when the liquid crystal structure takes one of the first and second positions, the liquid crystal structure preferably reflects light.
  • the liquid crystal structure takes the other posture of the first posture and the second posture, the liquid crystal structure preferably transmits the light.
  • the liquid crystal structure changes a posture according to a magnitude of the stimulus applied to the liquid crystal layer, and changes a light reflection direction according to the change in the posture. .
  • the second liquid crystal of the liquid crystal structure has a plurality of helical structures each having selective reflection. It is preferable that each of the plurality of helical structures includes a plurality of liquid crystal molecules. In each of the plurality of helical structures, the plurality of liquid crystal molecules are preferably helically circulated. It is preferable that the spiral axes of the plurality of spiral structures are aligned in a certain direction.
  • the liquid crystal structure when the stimulus is not applied to the liquid crystal layer, the liquid crystal structure preferably has a first posture according to the orientation of the first liquid crystal.
  • the liquid crystal structure when the stimulus is applied to the liquid crystal layer, the liquid crystal structure takes a second posture different from the first posture according to a change in the orientation of the first liquid crystal.
  • the liquid crystal structure when the liquid crystal structure takes one of the first posture and the second posture, the liquid crystal structure preferably absorbs light.
  • the liquid crystal structure takes the other posture of the first posture and the second posture, the liquid crystal structure preferably transmits the light.
  • the liquid crystal structure changes a posture according to a magnitude of the stimulus applied to the liquid crystal layer, and changes a light absorption rate according to the change in the posture. .
  • the liquid crystal structure preferably contains a dichroic dye. It is preferable that the orientation of the second liquid crystal of the liquid crystal structure shows a planar orientation and a uniaxial orientation.
  • the optical element of the present invention further includes an electrode pattern. It is preferable that the electrode patterns individually apply the drive voltage as the stimulus to a plurality of portions of the liquid crystal layer. It is preferable that the liquid crystal structure changes its posture by rotating around a first axis and / or a second axis in response to application of the driving voltage to the liquid crystal layer by the electrode pattern.
  • the orientation of the plurality of liquid crystal molecules in the first region is different. It is preferable that the orientation of the plurality of liquid crystal molecules in the second region is different.
  • the stimulus is applied to the liquid crystal layer, a plurality of liquid crystal molecules are aligned according to a difference in orientation of the plurality of liquid crystal molecules in the first region and a difference in orientation of the plurality of liquid crystal molecules in the second region. It is preferable that the attitudes of the liquid crystal structures are individually changed.
  • an optical element whose optical characteristics can be controlled by a relatively small external stimulus can be provided.
  • FIG. 1 is a schematic sectional view showing an optical system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a schematic sectional view showing an optical element according to one embodiment of the present invention.
  • (A) is a figure showing the 1st condition of the optical element concerning one embodiment of the present invention.
  • FIG. 4B is a diagram illustrating a second condition of the optical element according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a schematic cross-sectional view illustrating a state of the optical element when a drive voltage is not applied to the optical element according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 3 is a schematic cross-sectional view illustrating a state of the optical element when a drive voltage having a first voltage value is applied to the optical element according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a schematic cross-sectional view illustrating a state of the optical element when a drive voltage having a second voltage value is applied to the optical element according to the first embodiment.
  • A is a schematic sectional view showing a state of an optical element when a drive voltage is not applied to an optical element according to a comparative example.
  • B is a schematic sectional view showing another state of the optical element when a drive voltage is not applied to the optical element according to the comparative example.
  • A) is a schematic sectional view showing a state of an optical element when a drive voltage having a first voltage value is applied to an optical element according to a comparative example.
  • FIG. 9 is a schematic cross-sectional view illustrating a state of an optical element when a drive voltage is not applied to the optical element according to Embodiment 2 of the present invention.
  • FIG. 9 is a schematic cross-sectional view illustrating a state of the optical element when a drive voltage is applied to the optical element according to the second embodiment.
  • FIG. 9 is a schematic cross-sectional view illustrating a state of an optical element when a drive voltage is not applied to the optical element according to Embodiment 3 of the present invention.
  • FIG. 13 is a schematic cross-sectional view illustrating a state of an optical element when a drive voltage is applied to the optical element according to Embodiment 3.
  • FIG. 9 is a schematic sectional view illustrating a liquid crystal structure of an optical element according to a fourth embodiment of the present invention. It is a perspective view showing an optical element concerning Embodiment 5 of the present invention.
  • FIG. 14 is a plan view illustrating an optical system according to a fifth embodiment.
  • FIG. 15 is a plan view illustrating an optical system according to a modification of the fifth embodiment. It is a perspective view showing an optical element concerning Embodiment 6 of the present invention.
  • FIG. 14 is a plan view illustrating an optical system according to a sixth embodiment.
  • FIG. 15 is a plan view illustrating an optical system according to a modification of the sixth embodiment.
  • 4 is a graph showing a relationship between a drive voltage of an optical element and a rotation angle of a liquid crystal structure according to an example of the present invention.
  • 4 is a graph showing a relationship between a light transmittance and a driving voltage of the optical element according to the present example.
  • A is a graph which shows the reflected light intensity of the optical element concerning a comparative example.
  • (B) is a graph showing the reflected light intensity of the optical element according to the present example.
  • FIG. 1 is a schematic sectional view showing an optical system 300 according to the present embodiment.
  • the optical system 300 includes an optical element 100 and a stimulating unit 200.
  • the optical element 100 includes a first substrate 1, a second substrate 2, a liquid crystal layer 3, and a plurality of liquid crystal structures 5. Note that the optical element 100 may include a single liquid crystal structure 5.
  • first substrate 1 and the second substrate 2 are arranged substantially in parallel with each other.
  • Each of the first substrate 1 and the second substrate 2 includes an alignment film (not shown) and is transparent. “Transparent” may be translucent.
  • the liquid crystal layer 3 contains liquid crystal (hereinafter, referred to as “first liquid crystal FL”).
  • the first liquid crystal FL includes a plurality of liquid crystal molecules.
  • the liquid crystal layer 3 transmits light.
  • the liquid crystal layer 3 is disposed between the first substrate 1 and the second substrate 2.
  • Each of the plurality of liquid crystal structures 5 includes a liquid crystal (hereinafter, referred to as “second liquid crystal SL”).
  • the second liquid crystal SL includes a plurality of liquid crystal molecules.
  • Each of the plurality of liquid crystal structures 5 reflects light depending on the attitude of the liquid crystal structure 5.
  • each of the plurality of liquid crystal structures 5 absorbs light depending on the attitude of the liquid crystal structure 5.
  • each of the plurality of liquid crystal structures 5 transmits light depending on the attitude of the liquid crystal structure 5.
  • the plurality of liquid crystal structures 5 are arranged in the liquid crystal layer 3. Specifically, the plurality of liquid crystal structures 5 are arranged along the first substrate 1 in the liquid crystal layer 3. The plurality of liquid crystal structures 5 are floating in the liquid crystal layer 3.
  • the liquid crystal structure 5 receives an elastic driving force so as to be arranged at the center of the liquid crystal layer 3 in the vertical direction Dv in order to minimize the alignment deformation of the liquid crystal layer 3. Therefore, the position of the liquid crystal structure 5 in the vertical direction Dv in the liquid crystal layer 3 is determined by the balance between the elastic driving force and the gravity. Therefore, the density of the liquid crystal structure 5 has such a value that the liquid crystal structure 5 does not settle on the surface of the second substrate 2 due to gravity.
  • the density of the liquid crystal structure 5 is lower than the density of the liquid crystal layer 3.
  • the density of the liquid crystal structure 5 may be higher than the density of the liquid crystal layer 3 as long as the elastic driving force and the gravity are balanced and the liquid crystal structure 5 floats in the liquid crystal layer 3.
  • the vertical direction Dv indicates a direction substantially perpendicular to the first substrate 1.
  • the plurality of liquid crystal structures 5 are arranged at intervals.
  • the plurality of liquid crystal structures 5 may be arranged along the first substrate 1 in the liquid crystal layer 3 while being in contact with each other or overlapping each other.
  • the plurality of liquid crystal structures 5 arranged along the first substrate 1 can be regarded as “one liquid crystal structure”.
  • the plurality of liquid crystal structures 5 may be arranged in the liquid crystal layer 3 along the vertical direction Dv.
  • the plurality of liquid crystal structures 5 arranged along the vertical direction Dv can be regarded as “one liquid crystal structure”.
  • the first surface area B1 under the second condition (FIG. 3B) described later is in the vertical direction Dv Shows the first surface region B1 of the liquid crystal structure 5 closest to the first substrate 1 among the plurality of liquid crystal structures 5 arranged along the line.
  • the second surface area B2 under the second condition indicates the second surface area B2 of the liquid crystal structure 5 closest to the second substrate 2 among the plurality of liquid crystal structures 5 arranged along the vertical direction Dv. .
  • the plurality of liquid crystal structures 5 arranged along the vertical direction Dv may be a plurality of liquid crystal structures 5 stacked along the vertical direction Dv, or may be arranged continuously along the vertical direction Dv.
  • a plurality of liquid crystal structures 5 may be provided.
  • the plurality of liquid crystal structures 5 may be arranged along the first substrate 1 in the liquid crystal layer 3 while being in contact with each other or overlapping each other, and may be arranged along the vertical direction Dv.
  • the plurality of liquid crystal structures 5 arranged along the first substrate 1 and arranged along the vertical direction Dv can be regarded as “one liquid crystal structure”.
  • the stimulus applying section 200 applies a stimulus to the liquid crystal layer 3. Therefore, a stimulus is applied to the liquid crystal layer 3 from outside the optical element 100.
  • the orientation of the first liquid crystal FL changes. Therefore, in accordance with a change in the orientation of the first liquid crystal FL based on a stimulus to the liquid crystal layer 3, each of the plurality of liquid crystal structures 5 changes its posture while maintaining the orientation of the second liquid crystal SL.
  • the optical characteristics of the optical element 100 change.
  • the optical characteristics are characteristics of reflecting light, absorbing light, or changing the phase of light.
  • the first liquid crystal SL around the liquid crystal structure 5 is not changed.
  • the orientation of the liquid crystal structure 5 is changed by changing the orientation of the liquid crystal FL. Therefore, as compared with the case where the orientation of the liquid crystal itself is changed inside the liquid crystal structure, the optical characteristics of the optical element 100 according to the present embodiment can be controlled by a relatively small external stimulus.
  • the stimulus is, for example, an electrical stimulus (for example, voltage), a mechanical stimulus (for example, stress), or a chemical stimulus (for example, chemical reaction).
  • an electrical stimulus for example, voltage
  • a mechanical stimulus for example, stress
  • a chemical stimulus for example, chemical reaction
  • the stimulus applying unit 200 applies an electric stimulus to the liquid crystal layer 3 (for example, application of a voltage).
  • the liquid crystal layer 3 changes the orientation of the first liquid crystal FL in response to an electric stimulus.
  • the stimulus applying unit 200 applies a mechanical stimulus to the liquid crystal layer 3 (for example, applying a stress).
  • the liquid crystal layer 3 changes the orientation of the first liquid crystal FL in response to a mechanical stimulus.
  • the stimulus applying section 200 applies a chemical stimulus to the liquid crystal layer 3 (for example, induces a chemical reaction).
  • the liquid crystal layer 3 changes the orientation of the first liquid crystal FL in response to a chemical stimulus.
  • “stimulus” is “voltage (hereinafter, referred to as“ drive voltage ”)”. Therefore, the stimulus applying section 200 is a power supply. Then, the stimulus applying section 200 applies a drive voltage as an electric stimulus to the liquid crystal layer 3. That is, the stimulus applying section 200 applies a drive voltage between the first substrate 1 and the second substrate 2.
  • the drive voltage is an AC voltage having a predetermined frequency.
  • each of the plurality of liquid crystal structures 5 changes its posture in accordance with a change in the orientation of the first liquid crystal FL while maintaining the orientation of the second liquid crystal SL.
  • the optical characteristics of the optical element 100 change.
  • the optical element 100 further includes a first electrode 51 and a second electrode 52.
  • the first electrode 51 is formed on the first substrate 1.
  • the first electrode 51 is, for example, a planar electrode.
  • the second electrode 52 is formed on the second substrate 2.
  • the second electrode 52 is, for example, a planar electrode.
  • each of the first electrode 51 and the second electrode 52 is formed of a transparent electrode material.
  • the transparent electrode material is, for example, ITO (indium tin oxide: Indium Tin Oxide). “Transparent” may be colorless and transparent, colored and transparent, or translucent. Then, the stimulus applying section 200 applies a drive voltage to the liquid crystal layer 3 between the first substrate 1 and the second substrate 2 via the first electrode 51 and the second electrode 52.
  • FIG. 2 is a schematic sectional view showing the optical element 100.
  • one liquid crystal structure 5 is shown for simplification of the drawing.
  • the liquid crystal layer 3 includes a first area A1 and a second area A2.
  • the first region A1 faces the first substrate 1 and is adjacent to the first substrate 1.
  • the first region A1 is substantially parallel to the first substrate 1.
  • the second region A2 faces the second substrate 2 and is adjacent to the second substrate 2.
  • the second region A2 is substantially parallel to the second substrate 2.
  • the first region A1 and the second region A2 face each other with the liquid crystal structure 5 interposed therebetween and are substantially parallel to each other.
  • the first region A1 and the second region A2 determine the orientation of the first liquid crystal FL. That is, the orientation of the first liquid crystal FL is determined by the orientation of each of the plurality of liquid crystal molecules in the first region A1 and the orientation of each of the plurality of liquid crystal molecules in the second region A2.
  • the liquid crystal structure 5 has a first surface region B1 and a second surface region B2.
  • the first surface region B1 and the second surface region B2 face each other.
  • the first surface region B1 and the second surface region B2 determine the orientation of the second liquid crystal SL. That is, the orientation of the plurality of liquid crystal molecules in the first surface region B1 and the orientation of each of the plurality of liquid crystal molecules in the second surface region B2 determine the orientation of the second liquid crystal SL.
  • the attitude vector PV of the liquid crystal structure 5 is substantially perpendicular to the first substrate 1.
  • the posture vector PV is a vector indicating the orientation of the liquid crystal structure 5.
  • the posture vector PV is substantially perpendicular to the first surface area B1, and faces the outside of the liquid crystal structure 5.
  • FIG. 3A is a diagram illustrating a first condition of the optical element 100.
  • the liquid crystal structure 5 is omitted to simplify the drawing.
  • FIG. 3B is a diagram illustrating a second condition of the optical element 100. In FIG. 3B, only the liquid crystal structure 5 is shown to simplify the drawing.
  • the optical element 100 at least one of the first condition and the second condition is satisfied. That is, in the optical element 100, only the first condition is satisfied, only the second condition is satisfied, or both the first condition and the second condition are satisfied.
  • each liquid crystal molecule constituting the first liquid crystal FL of the liquid crystal layer 3 may be described as “liquid crystal molecule LC1”.
  • the liquid crystal molecules LC1 existing in the first region A1 may be described as “liquid crystal molecules LCA”.
  • the liquid crystal molecules LC1 existing in the second region A2 may be described as “liquid crystal molecules LCB”.
  • each liquid crystal molecule constituting the second liquid crystal SL of the liquid crystal structure 5 may be described as “liquid crystal molecule LC2”.
  • the liquid crystal molecules LC2 existing in the first surface region B1 may be described as “liquid crystal molecules LCC”.
  • the liquid crystal molecules LC2 existing in the second surface region B2 may be described as “liquid crystal molecules LCD”.
  • the first condition is that when no stimulus is applied to the liquid crystal layer 3, the alignment of the liquid crystal molecules LCA in the first region A1 and the alignment of the liquid crystal molecules LCB in the second region A2. Is different.
  • “when no stimulus is applied to the liquid crystal layer 3” corresponds to “when no drive voltage is applied to the liquid crystal layer 3”.
  • “when a stimulus is applied to the liquid crystal layer 3” corresponds to “when a drive voltage is applied to the liquid crystal layer 3”.
  • the first condition is that, when no stimulus is applied to the liquid crystal layer 3, the orientation of the liquid crystal molecules LCA orthogonally projected on the XY plane and the orientation of the liquid crystal molecules LCB orthogonally projected on the XY plane are determined. It is different.
  • the first condition is that when no stimulus is applied to the liquid crystal layer 3, the orientation of the liquid crystal molecules LCA orthogonally projected on the ZX plane is different from the orientation of the liquid crystal molecules LCB orthogonally projected on the ZX plane. is there.
  • the first condition is that, when no stimulus is applied to the liquid crystal layer 3, the orientation of the liquid crystal molecules LCA orthogonally projected on the XY plane and the orientation of the liquid crystal molecules LCB orthogonally projected on the XY plane are different, and The difference is that the alignment of the liquid crystal molecules LCA orthogonally projected on the ZX plane is different from the alignment of the liquid crystal molecules LCB orthogonally projected on the ZX plane.
  • the XY plane indicates a plane substantially parallel to the first substrate 1.
  • the ZX plane indicates a plane substantially perpendicular to the first substrate 1.
  • the second condition is that when no stimulus is applied to the liquid crystal layer 3, the orientation of the liquid crystal molecules LCC in the first surface region B1 and the liquid crystal molecules LCD in the second surface region B2. Is different.
  • the second condition is that when no stimulus is applied to the liquid crystal layer 3, the orientation of the liquid crystal molecules LCC orthogonally projected on the XY plane and the orientation of the liquid crystal molecules LCD orthogonally projected on the XY plane are set. It is different.
  • the second condition is that when no stimulus is applied to the liquid crystal layer 3, the orientation of the liquid crystal molecules LCC orthogonally projected on the ZX plane is different from the orientation of the liquid crystal molecules LCD orthogonally projected on the ZX plane. is there.
  • the second condition is that, when no stimulus is applied to the liquid crystal layer 3, the orientation of the liquid crystal molecules LCC orthogonally projected on the XY plane and the orientation of the liquid crystal molecules LCD orthogonally projected on the XY plane are different, and The difference is that the orientation of the liquid crystal molecules LCC orthogonally projected on the ZX plane is different from the orientation of the liquid crystal molecules LCD orthogonally projected on the ZX plane.
  • the plurality of liquid crystal molecules LC1 existing between the first region A1 and the second region A2 of the liquid crystal layer 3 are aligned with the alignment of the liquid crystal molecules LCA in the first region A1.
  • the alignment is linearly deformed in accordance with the alignment of the liquid crystal molecules LCB in the second region A2.
  • the alignment of the liquid crystal molecules LCC in the first surface region B1 is different from the alignment of the liquid crystal molecules LCD in the second surface region B2.
  • the first region A1 and the first surface region B1 can be connected even when no stimulus is applied to the liquid crystal layer 3.
  • the orientation of the plurality of liquid crystal molecules LC1 in the vertical direction Dv is different between and / or between the second region A2 and the second surface region B2. Therefore, alignment deformation is induced in the liquid crystal molecules LC1 around the liquid crystal structure 5.
  • the liquid crystal structure 5 is adjusted so that the alignment deformation of the liquid crystal molecules LC1 around the liquid crystal structure 5 is minimized, that is, the elastic energy of the first liquid crystal FL around the liquid crystal structure 5 is minimized.
  • Posture is uniquely determined. That is, in the initial state in which no stimulus is applied to the liquid crystal layer 3, the orientation of the liquid crystal structure 5 is uniquely determined.
  • the elastic restoring force caused by the orientation deformation of the first liquid crystal FL is reduced. Acting on the body 5, the posture of the liquid crystal structure 5 returns to the posture before applying the stimulus to the liquid crystal layer 3.
  • the optical element 100 satisfies at least one of the first condition and the second condition, when the liquid crystal layer 3 is stimulated, the liquid crystal molecules LC1 around the liquid crystal structure 5 , Further orientation deformation is induced. Therefore, the posture of the liquid crystal structure 5 is uniquely determined even when the stimulus is applied to the liquid crystal layer 3.
  • the reversible attitude of the liquid crystal structure 5 can be controlled between when the stimulus is not applied to the liquid crystal layer 3 and when the stimulus is applied. That is, reversible control of the posture vector PV of the liquid crystal structure 5 is possible. Therefore, the reproducibility of the optical characteristics of the optical element 100 can be improved.
  • the elastic energy of the first liquid crystal FL around the liquid crystal structure 5 is larger when the stimulus is applied to the liquid crystal layer 3 than when the stimulus is not applied to the liquid crystal layer 3. Therefore, when the stimulus to the liquid crystal layer 3 is released, the elastic restoring force caused by the orientation deformation of the first liquid crystal FL causes the liquid crystal structure LC1 to be minimized so that the elastic energy of the liquid crystal molecules LC1 around the liquid crystal structure 5 is minimized.
  • the posture of No. 5 is changed. As a result, the response speed of the liquid crystal structure 5 can be improved.
  • the alignment of the liquid crystal molecules LCA in the first region A1 and the alignment of the liquid crystal molecules LCB in the second region A2 are aligned. Therefore, the orientation of the plurality of liquid crystal molecules LC1 existing between the first area A1 and the second area A2 is uniform and uniform in the area where the liquid crystal structure 5 does not exist. For example, the orientations of the plurality of liquid crystal molecules LC1 are aligned in one direction.
  • the alignment of the liquid crystal molecules LCC in the first surface region B1 and the alignment of the liquid crystal molecules LCD in the second surface region B2 are aligned. Therefore, the orientation of the plurality of liquid crystal molecules LC2 existing between the first surface region B1 and the second surface region B2 is uniform. For example, the orientations of the plurality of liquid crystal molecules LC2 are aligned in one direction. Alternatively, for example, when the plurality of liquid crystal molecules LC2 are helical, the plurality of liquid crystal molecules LC2 are aligned so as to be an integral multiple of one or half a period of the helix.
  • the plurality of liquid crystal molecules LC2 existing between the first surface region B1 and the second surface region B2 of the liquid crystal structure 5 are in the first surface region B1.
  • the alignment is deformed according to the alignment of the liquid crystal molecules LCC and the alignment of the liquid crystal molecules LCD in the second surface region B2.
  • the optical element 100 of the optical system 300 according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 3A and FIGS. 4 to 8B.
  • the first liquid crystal FLA of the liquid crystal layer 3 is a twisted nematic liquid crystal
  • the second liquid crystal SLA of the liquid crystal structure 5 is a cholesteric liquid crystal.
  • differences between the first embodiment and the present embodiment will be mainly described.
  • FIG. 4 is a schematic sectional view showing the optical element 100 according to the first embodiment.
  • no drive voltage is applied to the liquid crystal layer 3 of the optical element 100.
  • FIG. 4 shows one liquid crystal structure 5 for simplification of the drawing.
  • the liquid crystal layer 3 includes the first liquid crystal FLA.
  • the first liquid crystal FLA includes a plurality of liquid crystal molecules LC1.
  • the optical element 100 according to the first embodiment satisfies the first condition. That is, in the first embodiment, the orientation of the liquid crystal molecules LCA orthogonally projected on the XY plane is different from the orientation of the liquid crystal molecules LCB orthogonally projected on the XY plane.
  • the orientation deformation of the first liquid crystal FLA indicates a twist deformation between the first substrate 1 and the second substrate 2. That is, the first liquid crystal FLA has a twisted orientation. Therefore, according to the first embodiment, it is easy for the optical element 100 to satisfy the first condition.
  • the first liquid crystal FLA has a planar alignment.
  • the first liquid crystal FLA is a twisted nematic liquid crystal. Twisted nematic liquid crystals have a positive dielectric anisotropy. Therefore, when the driving voltage is applied, the orientation of the first liquid crystal FLA changes so that the liquid crystal molecules LC1 move from the lying state to the standing state.
  • the director of the liquid crystal molecules LCA is inclined by “+45 degrees” with respect to the X axis in a plane parallel to the XY plane.
  • the director of the liquid crystal molecules LCB is inclined by “ ⁇ 45 degrees” with respect to the X axis in a plane parallel to the XY plane. Therefore, the optical element 100 satisfies the first condition.
  • the twist angle of the first liquid crystal FL is not limited to 90 degrees and can take an arbitrary value.
  • the first liquid crystal FLA has a pretilt. Therefore, the liquid crystal molecules LCA in the first region A1 have a tilt angle with respect to the first substrate 1, and the liquid crystal molecules LCB in the second region A2 have a tilt angle with respect to the second substrate 2.
  • the liquid crystal structure 5 has a substantially disk shape.
  • the diameter of the liquid crystal structure 5 is on the order of nanometers or micrometer.
  • the shape of the liquid crystal structure 5 is not limited to a disk shape, but may be any shape.
  • the maximum length of the liquid crystal structure 5 is on the order of nanometers or micrometer.
  • the first surface region B1 is substantially parallel to the first substrate 1, and the second surface region B2 is substantially parallel to the second substrate 2.
  • the first surface region B1 faces the first substrate 1, and the second surface region B2 faces the second substrate 2.
  • the first surface region B1 is the region of the liquid crystal structure 5 closest to the first substrate 1
  • the second surface region B2 is the liquid crystal structure 5 is a region closest to the second substrate 2.
  • the liquid crystal structure 5 includes the second liquid crystal SLA.
  • the second liquid crystal SL has a plurality of spiral structures 7.
  • Each of the plurality of spiral structures 7 has selective reflectivity.
  • the selective reflection is light having a wavelength in a band corresponding to the structure and optical properties of the spiral structure 7, and reflects light having a polarization state matching the spiral direction of the spiral of the spiral structure 7. This is a property of transmitting light having a polarization state opposite to the direction of the spiral of the spiral structure 7. Therefore, according to the first embodiment, the liquid crystal structure 5 can function as a light reflector. As a result, by changing the attitude of the liquid crystal structure 5 by controlling the drive voltage, it is possible to switch between reflection and transmission of light, and to continuously deflect light.
  • Each of the plurality of spiral structures 7 includes a plurality of liquid crystal molecules LC2.
  • the plurality of liquid crystal molecules LC2 are helically circling.
  • the spiral axes AX1 of the plurality of spiral structures 7 are aligned in a certain direction.
  • the second liquid crystal SLA is a cholesteric liquid crystal.
  • the posture vector PV is substantially parallel to the spiral axis AX1.
  • the spiral axis AX1 is substantially orthogonal to the first surface area B1 and the second surface area B2.
  • the spiral structure 7 having a half period is illustrated, but the period of the spiral structure 7 is not limited to a half period, and may be one period.
  • the helical structure 7 may have a length of at least twice the half period by repeating the structure for a half period, or may have a length of at least twice the period by repeating the structure of one period. May be provided.
  • the spiral structure 7 has a portion that is shorter than a half cycle or a section that is shorter than one cycle.
  • the optical element 100 does not satisfy the second condition.
  • the director of the liquid crystal molecules LCC in the first surface region B1 of the liquid crystal structure 5, is substantially parallel to the X axis in a plane parallel to the XY plane.
  • the director of the liquid crystal molecule LCD in the second surface region B2 of the liquid crystal structure 5, is substantially parallel to the X axis in a plane parallel to the XY plane. Therefore, the optical element 100 does not satisfy the second condition.
  • the liquid crystal structure 5 takes a first posture according to the orientation of the first liquid crystal FLA. That is, the first attitude indicates the attitude of the liquid crystal structure 5 when the drive voltage is not applied to the liquid crystal layer 3.
  • the posture vector PV of the liquid crystal structure 5 is substantially parallel to the vertical direction Dv
  • the rotation angle ⁇ of the liquid crystal structure 5 is substantially the same. It is zero degrees.
  • the rotation angle ⁇ indicates the inclination angle of the posture vector PV with respect to the vertical direction Dv.
  • the liquid crystal structure 5 has a reflection surface RF. On the reflection surface RF, the orientations of the plurality of liquid crystal molecules LC2 are aligned. The reflection surface RF reflects light.
  • the reflection surface RF of the liquid crystal structure 5 in the first posture is substantially parallel to the parallel direction Dp.
  • the parallel direction Dp indicates a direction substantially parallel to the first substrate 1. In the first embodiment, the parallel direction Dp is parallel to the X axis. Further, the posture vector PV is substantially perpendicular to the reflection surface RF.
  • the light L1 enters the liquid crystal structure 5 in the first posture.
  • Light L1 has linearly polarized light. Therefore, the liquid crystal structure 5 reflects the light L2 (for example, right-handed circularly polarized light) having a polarization state that matches the spiral direction (for example, clockwise) of the spiral of the spiral structure 7 among the light L1 by the reflection surface RF.
  • the liquid crystal structure 5 transmits light L3 (for example, left circularly polarized light) having a polarization state opposite to the spiral direction (for example, clockwise) of the spiral structure 7.
  • the liquid crystal structure 5 reflects the light L2 substantially parallel to the vertical direction Dv.
  • FIG. 5 is a schematic sectional view showing the optical element 100.
  • a drive voltage having the first voltage value V1 is applied to the liquid crystal layer 3 of the optical element 100 by the stimulus applying section 200. Therefore, the alignment of the first liquid crystal FLA changes from the initial alignment. That is, the first liquid crystal FLA undergoes further alignment deformation from the initial alignment deformation.
  • the initial alignment indicates the alignment of the first liquid crystal FLA when no driving voltage is applied to the liquid crystal layer 3.
  • the initial alignment deformation indicates an alignment deformation of the first liquid crystal FLA along the vertical direction Dv when no driving voltage is applied to the liquid crystal layer 3.
  • the first voltage value V1 is represented by an effective value or a maximum value of the drive voltage.
  • the liquid crystal structure 5 takes an intermediate position according to a change in the orientation of the first liquid crystal FLA. That is, the intermediate attitude indicates the attitude of the liquid crystal structure 5 when the drive voltage having the first voltage value V1 is applied to the liquid crystal layer 3.
  • the intermediate position is different from the first position.
  • the liquid crystal structure 5 takes an intermediate posture in accordance with further alignment deformation from the initial alignment deformation of the first liquid crystal FLA.
  • the posture vector PV of the liquid crystal structure 5 is inclined with respect to the vertical direction Dv, and the rotation angle ⁇ of the liquid crystal structure 5 is an acute angle. is there.
  • the liquid crystal structure 5 rotates counterclockwise by the rotation angle ⁇ from the first posture to the middle posture.
  • the reflection surface RF is inclined by the rotation angle ⁇ with respect to the parallel direction Dp.
  • the liquid crystal structure 5 reflects the light L2 by the reflection surface RF in the direction corresponding to the rotation angle ⁇ . That is, the liquid crystal structure 5 reflects the light L2 by the reflection surface RF in the direction corresponding to the direction of the posture vector PV. Therefore, the reflection direction of the light L2 by the liquid crystal structure 5 in the middle posture is different from the reflection direction of the light L2 by the liquid crystal structure 5 in the first posture. That is, in the first embodiment, light can be deflected by controlling the attitude of the liquid crystal structure 5. Note that the liquid crystal structure 5 transmits the light L3.
  • FIG. 6 is a schematic sectional view showing the optical element 100.
  • a drive voltage having the second voltage value V2 is applied to the liquid crystal layer 3 of the optical element 100 by the stimulus applying section 200.
  • the second voltage value V2 is higher than the first voltage value V1 (FIG. 4).
  • the orientation of the first liquid crystal FLA further changes from the orientation at the time of applying the driving voltage having the first voltage value V1. That is, the first liquid crystal FLA undergoes further alignment deformation from the alignment deformation when the driving voltage having the first voltage value V1 is applied.
  • the second voltage value V2 is represented by an effective value or a maximum value of the AC voltage.
  • the liquid crystal structure 5 takes the second posture according to the change in the orientation of the first liquid crystal FLA. That is, the second posture indicates the posture of the liquid crystal structure 5 when the driving voltage having the second voltage value V2 is applied to the liquid crystal layer 3. Specifically, the liquid crystal structure 5 assumes the second position in accordance with further alignment deformation from the alignment deformation of the first liquid crystal FLA when a driving voltage having the first voltage value V1 is applied. The second posture is different from each of the first posture and the intermediate posture. Note that the intermediate posture (FIG. 5) of the liquid crystal structure 5 indicates a posture between the first posture and the second posture.
  • the posture vector PV of the liquid crystal structure 5 is substantially perpendicular to the vertical direction Dv, and the rotation angle ⁇ of the liquid crystal structure 5 is substantially 90 degrees.
  • the liquid crystal structure 5 is rotating counterclockwise from the first posture to the second posture via the intermediate posture by the rotation angle ⁇ .
  • the reflection surface RF becomes substantially parallel to the vertical direction Dv.
  • the liquid crystal structure 5 transmits the light L1. That is, the liquid crystal structure 5 transmits the light L2 and the light L3.
  • the light L2 is one circularly polarized component (for example, right circularly polarized light) included in the linearly polarized light L1.
  • the light L3 is the other circularly polarized light component (for example, left circularly polarized light) included in the light L1.
  • the posture of the structure 5 can be switched between the first posture and the second posture. Therefore, by switching between "not applying” and “applying” the drive voltage to the liquid crystal layer 3, the optical element 100 reflects the light L2 and the optical element 100 transmits the light L2. And can be easily switched.
  • the optical element 100 reflects the light L2 and the optical element 100 transmits the light L2. Can be easily switched.
  • the posture of the liquid crystal structure 5 is changed according to the voltage value. Can be changed continuously. Therefore, by controlling the voltage value of the drive voltage, the reflection direction of the light L2 can be continuously changed.
  • the liquid crystal structure 5 changes the posture according to the magnitude of the stimulus applied to the liquid crystal layer 3, and changes the light reflection direction according to the change in the posture. That is, by controlling the magnitude of the stimulus to the liquid crystal layer 3, the posture of the liquid crystal structure 5 can be continuously changed according to the magnitude of the stimulus. Therefore, by controlling the magnitude of the stimulus, it is possible to continuously change the reflection direction of the light L2.
  • the optical element 100 satisfies the first condition. Therefore, as shown in FIG. 4, even when the driving voltage is not applied to the liquid crystal layer 3, the liquid crystal layer 3 is located between the first region A1 and the first surface region B1, and between the second region A2 and the second surface region B2. , The alignment of the plurality of liquid crystal molecules LC1 in the vertical direction Dv is different. Therefore, alignment deformation is induced in the liquid crystal molecules LC1 around the liquid crystal structure 5. Then, the orientation of the liquid crystal structure 5 is uniquely determined so that the orientation deformation of the liquid crystal molecules LC1 around the liquid crystal structure 5 is minimized. That is, in the initial state where no drive voltage is applied to the liquid crystal layer 3, the orientation of the liquid crystal structure 5 is uniquely determined.
  • the optical element 100 satisfies the first condition, when a driving voltage is applied to the liquid crystal layer 3, the liquid crystal molecules LC1 around the liquid crystal structure 5 are further updated. The following orientation deformation is induced. Therefore, even when the driving voltage is applied to the liquid crystal layer 3, the attitude of the liquid crystal structure 5 is uniquely determined.
  • the reversible attitude of the liquid crystal structure 5 can be controlled between the time when the driving voltage is not applied to the liquid crystal layer 3 and the time when the driving voltage is applied. That is, reversible control of the posture vector PV of the liquid crystal structure 5 is possible. Therefore, the reproducibility of the reflection characteristics of the optical element 100 can be improved.
  • the second liquid crystal SLA of the liquid crystal structure 5 is not limited to a cholesteric liquid crystal as long as it reflects light.
  • the second liquid crystal SLA may be a chiral liquid crystal other than the cholesteric liquid crystal.
  • the chiral liquid crystal other than the cholesteric liquid crystal is, for example, a chiral smectic C phase, a twist grain boundary phase, or a cholesteric blue phase.
  • the cholesteric liquid crystal may be, for example, a helicoidal cholesteric phase.
  • step S1 a glass substrate SB1 and a chrome mask substrate SB2 are prepared.
  • the chrome mask substrate SB2 is a substrate in which a chrome mask is formed on one of the pair of main surfaces of the glass substrate.
  • a plurality of fine holes are arranged in the chrome mask.
  • the diameter of the micropore is, for example, several micrometers.
  • step S2 the polymer film PL1 is formed on one of the pair of main surfaces of the glass substrate SB1, and the polymer film PL2 is formed on the chrome mask side of the chrome mask substrate SB2.
  • the polymer film PL1 and the polymer film PL2 can align the liquid crystal by rubbing and can be easily peeled off by a solvent (eg, water). The solvent does not erode the liquid crystal structure 5.
  • a solvent eg, water
  • ICP Intrinsically Conducting Polymers
  • ICP is spin-coated on one main surface of the glass substrate SB1 and the chrome mask side of the chromium mask substrate SB2 to form the polymer films PL1 and PL2.
  • ICP is, for example, PEDOT / PSS.
  • PEDOT / PSS is a composite composed of poly (3,4-ethylenedioxythiophene) (PEDOT) and polystyrenesulfonic acid (PSS).
  • step S3 the glass substrate SB1 on which the polymer film PL1 is formed and the chromium mask substrate SB2 on which the polymer film PL2 is formed are heated at a predetermined temperature (for example, 80 ° C.) for a predetermined time (for example, 1 minute). .
  • a predetermined temperature for example, 80 ° C.
  • a predetermined time for example, 1 minute.
  • step S4 a rubbing process is performed on the polymer film PL1 of the glass substrate SB1 and the polymer film PL2 of the chrome mask substrate SB2.
  • a glass substrate SB1 and a chromium mask substrate SB2 constitute a sandwich cell so that the polymer film PL1 and the polymer film PL2 after the rubbing process face each other, and are filled with a photopolymerizable liquid crystal.
  • step S6 the sandwich cell filled with the photopolymerizable liquid crystal is irradiated with ultraviolet light vertically from the chromium mask substrate SB2 side. Therefore, the ultraviolet light is applied to the photopolymerizable liquid crystal through the plurality of fine holes of the chrome mask. As a result, only the portion of the photopolymerizable liquid crystal irradiated with the ultraviolet light is polymerized, and a plurality of liquid crystal structures 5 are formed.
  • step S7 the glass substrate SB1 and the chrome mask substrate SB2 are separated from the photopolymerizable liquid crystal. Then, the photopolymerizable liquid crystal is immersed in water and unpolymerized liquid crystal is removed by centrifugation, and the water is evaporated to dryness. As a result, a plurality of liquid crystal structures 5 are taken out. The plurality of liquid crystal structures 5 are mixed with the first liquid crystal FLA as a host.
  • FIG. 7A is a schematic cross-sectional view illustrating an optical element 500 according to a comparative example.
  • FIG. 7B is a schematic cross-sectional view illustrating another state of the optical element 500 according to the comparative example.
  • the optical element 500 includes a first substrate 81, a second substrate 82, a liquid crystal layer 83, a liquid crystal structure 85, a first electrode 61, And a second electrode 62.
  • the liquid crystal layer 83 includes liquid crystal (hereinafter, referred to as “first liquid crystal FC”).
  • the first liquid crystal FC includes a plurality of liquid crystal molecules LC10.
  • the liquid crystal structure 85 includes liquid crystal (hereinafter, referred to as “second liquid crystal SC”).
  • the second liquid crystal SC includes a plurality of liquid crystal molecules LC20.
  • the first electrode 61 and the second electrode 62 are planar electrodes and are formed of a transparent electrode material.
  • the transparent electrode material is, for example, ITO.
  • the optical element 500 according to the comparative example does not satisfy the first condition and the second condition.
  • the optical element 500 does not satisfy the first condition.
  • the first liquid crystal FC of the liquid crystal layer 83 has a planar orientation and a uniaxial orientation.
  • the uniaxial orientation is an orientation in which the orientation of a plurality of liquid crystal molecules is aligned in one direction.
  • the first liquid crystal FC is a nematic liquid crystal having no twist.
  • the configuration of the liquid crystal structure 85 is the same as the configuration of the liquid crystal structure 5 according to the first embodiment. Therefore, the optical element 500 does not satisfy the second condition.
  • the second liquid crystal SC is a cholesteric liquid crystal. If the second condition is not satisfied and the alignment of the liquid crystal molecules LCC in the first surface region B1 and the alignment of the liquid crystal molecules LCD in the second surface region B2 are aligned, the alignment of the first surface region B1 and the second surface region
  • the orientation of the liquid crystal structure 85 is determined such that the orientation of B2 is aligned with the orientation of the first liquid crystal FC of the liquid crystal layer 83. However, even if the liquid crystal structure 85 rotates around the alignment axis AX2, the orientation deformation of the first liquid crystal FC is not induced, so that no elastic restoring force acts on the liquid crystal structure 85.
  • the alignment axis AX2 indicates an axis substantially parallel to the alignment direction of the first liquid crystal FC of the liquid crystal layer 83.
  • FIG. 8A is a schematic cross-sectional view illustrating an optical element 500 according to a comparative example.
  • FIG. 8B is a schematic cross-sectional view illustrating another state of the optical element 500 according to the comparative example. 8A and 8B, a driving voltage having the first voltage value V1 is applied to the liquid crystal layer 83.
  • the liquid crystal structure 85 causes the alignment of the first liquid crystal FC. Take a posture according to the change. In this case, even if the liquid crystal structure 85 rotates around the alignment axis AX2, no alignment deformation of the first liquid crystal FC is induced, so that no elastic restoring force acts on the liquid crystal structure 85. Therefore, the liquid crystal structure 85 can rotate around the alignment axis AX2. As a result, even when the driving voltage is applied to the liquid crystal layer 83, the posture of the liquid crystal structure 85 is difficult to stabilize.
  • the liquid crystal structure can be used regardless of whether the drive voltage is applied or not.
  • 85 posture is difficult to stabilize. That is, the orientation of the posture vector PV of the liquid crystal structure 85 is difficult to stabilize. Therefore, in the optical element 500 according to the comparative example, it is difficult to control the liquid crystal structure 85 reversibly.
  • the liquid crystal structure 85 can be reversibly controlled.
  • FIGS. 3A, 9, and 10 An optical system 300 according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 3A, 9, and 10.
  • the second embodiment is mainly different from the first embodiment in that the first liquid crystal FLB of the liquid crystal layer 3 according to the second embodiment has a hybrid alignment.
  • differences between the second embodiment and the first embodiment will be mainly described.
  • FIG. 9 is a schematic cross-sectional view illustrating the optical element 100 according to the second embodiment.
  • no drive voltage is applied to the liquid crystal layer 3 of the optical element 100.
  • the liquid crystal layer 3 includes the first liquid crystal FLB.
  • the first liquid crystal FLB includes a plurality of liquid crystal molecules LC3.
  • the optical element 100 according to the second embodiment satisfies the first condition. That is, in the first embodiment, the alignment of the liquid crystal molecules LCA orthogonally projected on the ZX plane is different from the alignment of the liquid crystal molecules LCB orthogonally projected on the ZX plane.
  • the orientation deformation of the first liquid crystal FLB shows a spread / bending deformation between the first substrate 1 and the second substrate 2. That is, the first liquid crystal FLB has a hybrid alignment. Therefore, according to the second embodiment, it is easy for the optical element 100 to satisfy the first condition.
  • the first liquid crystal FLB is a nematic liquid crystal having a hybrid alignment.
  • the liquid crystal molecules LCA in the first region A1 of the liquid crystal layer 3, have a pretilt, and the tilt angle of the liquid crystal molecules LCA is, for example, approximately 1 degree with respect to the first substrate 1.
  • the liquid crystal molecules LCB In the second region A2 of the liquid crystal layer 3, the liquid crystal molecules LCB have a pretilt, and the tilt angle of the liquid crystal molecules LCB is, for example, approximately 89 degrees. That is, the tilt angle of the liquid crystal molecules LCA in the first area A1 is different from the tilt angle of the liquid crystal molecules LCB in the second area A2. Note that as long as the tilt angle of the liquid crystal molecules LCA and the tilt angle of the liquid crystal molecules LCB are different, the tilt angle is not limited to 1 degree and 89 degrees, and can take any value.
  • the liquid crystal structure 5 takes a first posture according to the orientation of the first liquid crystal FLB. That is, the first attitude indicates the attitude of the liquid crystal structure 5 when the drive voltage is not applied to the liquid crystal layer 3.
  • the posture vector PV of the liquid crystal structure 5 is inclined with respect to the vertical direction Dv, and the rotation angle ⁇ of the liquid crystal structure 5 is an acute angle. It is.
  • the liquid crystal structure 5 reflects the light L2 by the reflection surface RF in the direction corresponding to the rotation angle ⁇ . That is, the liquid crystal structure 5 reflects the light L2 by the reflection surface RF in the direction corresponding to the direction of the posture vector PV. Note that the liquid crystal structure 5 transmits the light L3.
  • the optical element 100 satisfies the first condition. Therefore, the alignment of the liquid crystal molecules LCC in the first surface region B1 of the liquid crystal structure 5 and the alignment of the liquid crystal molecules LCD in the second surface region B2 may be arbitrary.
  • FIG. 10 is a schematic sectional view showing the optical element 100.
  • a drive voltage having the third voltage value V3 is applied to the liquid crystal layer 3 of the optical element 100 by the stimulus applying section 200.
  • the third voltage value V3 is represented by the effective value or the maximum value of the AC voltage.
  • the liquid crystal structure 5 when a driving voltage is applied to the liquid crystal layer 3, the liquid crystal structure 5 takes a second posture in accordance with a change in the orientation of the first liquid crystal FLB. That is, the second posture indicates the posture of the liquid crystal structure 5 when the driving voltage is applied to the liquid crystal layer 3.
  • the second posture is different from the first posture. Specifically, the liquid crystal structure 5 takes the second posture in accordance with further alignment deformation from the initial alignment deformation of the first liquid crystal FLB.
  • the liquid crystal structure 5 when the liquid crystal structure 5 is in the second posture, the posture vector PV of the liquid crystal structure 5 is substantially parallel to the vertical direction Dv, and the rotation angle ⁇ of the liquid crystal structure 5 is substantially It is zero degrees. Therefore, the liquid crystal structure 5 reflects the light L2 (for example, right-handed circularly polarized light) having a polarization state that matches the spiral direction (for example, clockwise) of the spiral of the spiral structure 7 among the light L1 by the reflection surface RF. On the other hand, the liquid crystal structure 5 transmits light L3 (for example, left circularly polarized light) having a polarization state opposite to the spiral direction (for example, clockwise) of the spiral structure 7. In the example of FIG. 10, the liquid crystal structure 5 reflects the light L2 substantially parallel to the vertical direction Dv.
  • L2 for example, right-handed circularly polarized light
  • the liquid crystal structure 5 transmits light L3 (for example, left circularly polarized light) having a polarization state opposite to the spiral direction (for
  • the posture of the structure 5 can be switched between the first posture and the second posture. Therefore, by switching between "not applying” and “applying” the driving voltage to the liquid crystal layer 3, the reflection direction of the light L2 can be easily switched.
  • the attitude of the liquid crystal structure 5 can be continuously changed according to the voltage value. Therefore, by controlling the voltage value of the drive voltage, the reflection direction of the light L2 can be continuously changed.
  • the reversible posture of the liquid crystal structure 5 is changed between the time when the driving voltage is not applied to the liquid crystal layer 3 and the time when the driving voltage is applied to the liquid crystal layer 3 according to the same principle as the first embodiment. Can be controlled. That is, reversible control of the posture vector PV of the liquid crystal structure 5 is possible.
  • the response speed of the liquid crystal structure 5 can be improved by the same principle as in the first embodiment.
  • Embodiment 3 An optical system 300 according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 3A, 11, and 12.
  • Embodiment 3 is mainly different from Embodiment 1 in that the first liquid crystal FLC of the liquid crystal layer 3 according to Embodiment 3 has a vertical twist alignment with pretilt.
  • differences between the third embodiment and the first embodiment will be mainly described.
  • FIG. 11 is a schematic sectional view showing the optical element 100 according to the third embodiment.
  • no drive voltage is applied to the liquid crystal layer 3 of the optical element 100.
  • the liquid crystal layer 3 includes the first liquid crystal FLC.
  • the first liquid crystal FLC includes a plurality of liquid crystal molecules LC4.
  • the optical element 100 according to the third embodiment satisfies the first condition. That is, in the first embodiment, the orientation of the liquid crystal molecules LCA orthogonally projected on the XY plane is different from the orientation of the liquid crystal molecules LCB orthogonally projected on the XY plane. Specifically, when no drive voltage is applied to the liquid crystal layer 3, the orientation of the first liquid crystal FLC indicates a vertical twist orientation with a pretilt between the first substrate 1 and the second substrate 2. . Therefore, according to the third embodiment, it is easy for the optical element 100 to satisfy the first condition.
  • the first liquid crystal FLC is a nematic liquid crystal having a pre-tilted vertical twist alignment.
  • a nematic liquid crystal having a vertical twist alignment with pretilt has a negative dielectric anisotropy. Therefore, when the driving voltage is applied, the orientation of the first liquid crystal FLC changes so that the liquid crystal molecules LC4 move from the standing state to the lying state.
  • each of the tilt angle of the liquid crystal molecule LCA with respect to the first substrate 1 and the tilt angle of the liquid crystal molecule LCB with respect to the second substrate 2 is, for example, larger than 45 degrees and smaller than 90 degrees.
  • the director of the liquid crystal molecules LCA is inclined by “+45 degrees” with respect to the X axis in a plane parallel to the XY plane.
  • the director of the liquid crystal molecules LCB is inclined by “ ⁇ 45 degrees” with respect to the X axis in a plane parallel to the XY plane. Therefore, the optical element 100 satisfies the first condition.
  • the tilt angle of the liquid crystal molecules LCA in the first region A1 with respect to the first substrate 1 is, for example, 85 degrees
  • the tilt angle of the liquid crystal molecules LCB in the second region A2 with respect to the second substrate 2 is, for example, 85 degrees. is there.
  • the tilt angle is not limited to 85 degrees and can take any value.
  • the liquid crystal structure 5 takes a first posture according to the orientation of the first liquid crystal FLC. That is, the first attitude indicates the attitude of the liquid crystal structure 5 when the drive voltage is not applied to the liquid crystal layer 3.
  • the posture vector PV of the liquid crystal structure 5 is substantially perpendicular to the vertical direction Dv, and the rotation angle ⁇ of the liquid crystal structure 5 is substantially 90 degrees. Therefore, the reflection surface RF becomes substantially parallel to the vertical direction Dv. As a result, the liquid crystal structure 5 transmits the light L1. That is, the liquid crystal structure 5 transmits the light L2 and the light L3.
  • each of the first surface region B1 and the second surface region B2 is provided with a liquid crystal molecule LCA or a liquid crystal having a pretilt in the liquid crystal structure 5 when a driving voltage is not applied to the liquid crystal layer 3.
  • the region along the alignment direction of the molecule LCB is shown.
  • the first surface area B1 and the second surface area B2 face each other.
  • FIG. 12 is a schematic sectional view showing the optical element 100.
  • a drive voltage having a fourth voltage value V4 is applied to the liquid crystal layer 3 of the optical element 100 by the stimulus applying section 200.
  • the fourth voltage value V4 is represented by an effective value or a maximum value of the AC voltage.
  • the liquid crystal structure 5 when a driving voltage is applied to the liquid crystal layer 3, the liquid crystal structure 5 takes a second posture in accordance with a change in the orientation of the first liquid crystal FLC. That is, the second posture indicates the posture of the liquid crystal structure 5 when the driving voltage is applied to the liquid crystal layer 3.
  • the second posture is different from the first posture. Specifically, the liquid crystal structure 5 takes the second posture in accordance with further alignment deformation from the initial alignment deformation of the first liquid crystal FLC.
  • the liquid crystal structure 5 when the liquid crystal structure 5 is in the second posture, the posture vector PV of the liquid crystal structure 5 is substantially parallel to the vertical direction Dv, and the rotation angle ⁇ of the liquid crystal structure 5 is substantially It is zero degrees. Therefore, the liquid crystal structure 5 reflects the light L2 (for example, right-handed circularly polarized light) having a polarization state that matches the spiral direction (for example, clockwise) of the spiral of the spiral structure 7 among the light L1 by the reflection surface RF. On the other hand, the liquid crystal structure 5 transmits light L3 (for example, left circularly polarized light) having a polarization state opposite to the spiral direction (for example, clockwise) of the spiral structure 7. In the example of FIG. 12, the liquid crystal structure 5 reflects the light L2 substantially parallel to the vertical direction Dv.
  • L2 for example, right-handed circularly polarized light
  • the liquid crystal structure 5 transmits light L3 (for example, left circularly polarized light) having a polarization state opposite to the spiral direction (for
  • the liquid crystal layer 3 is switched between “not applying” and “applying” the driving voltage, thereby providing the liquid crystal.
  • the posture of the structure 5 can be switched between the first posture and the second posture. Therefore, by switching between “not applying” and “applying” the drive voltage to the liquid crystal layer 3, the optical element 100 transmits the light L2 and the optical element 100 reflects the light L2. And can be easily switched.
  • the attitude of the liquid crystal structure 5 can be continuously changed according to the voltage value. Therefore, by controlling the voltage value of the drive voltage, the reflection direction of the light L2 can be continuously changed.
  • the reversible attitude of the liquid crystal structure 5 is changed between the time when the driving voltage is not applied to the liquid crystal layer 3 and the time when the driving voltage is applied, according to the same principle as the first embodiment. Can be controlled. That is, reversible control of the posture vector PV of the liquid crystal structure 5 is possible.
  • the response speed of the liquid crystal structure 5 can be improved by the same principle as in the first embodiment.
  • the liquid crystal structure 5 has the first posture and the second posture.
  • the liquid crystal structure 5 reflects the light L2.
  • the liquid crystal structure 5 transmits the light L2.
  • Embodiment 4 An optical system 300 according to Embodiment 4 of the present invention will be described with reference to FIGS. 3B to 6 and FIG.
  • the fourth embodiment is mainly different from the first embodiment in that the dichroic dye 21 is added to the liquid crystal structure 5A according to the fourth embodiment.
  • differences between the fourth embodiment and the first embodiment will be mainly described.
  • FIG. 13 is a schematic sectional view showing the liquid crystal structure 5A of the optical element 100 according to the fourth embodiment.
  • the optical element 100 according to the fourth embodiment includes a liquid crystal structure 5A instead of the liquid crystal structure 5 of the optical element 100 according to the first embodiment.
  • the shape of the liquid crystal structure 5A is the same as the shape of the liquid crystal structure 5.
  • the liquid crystal structure 5A includes a liquid crystal SLB (hereinafter, referred to as “second liquid crystal SLB”) and a dichroic dye 21.
  • the orientation of the second liquid crystal SLB indicates planar orientation and uniaxial orientation.
  • the second liquid crystal SLB is a nematic liquid crystal.
  • the second liquid crystal SLB includes a plurality of liquid crystal molecules LC5.
  • the dichroic dye 21 refers to a dye in which the absorbance in the major axis direction of the molecule is different from the absorbance in the minor axis direction of the molecule.
  • the dichroic dye 21 includes a plurality of dichroic dye molecules 21a.
  • the absorbance in the major axis direction of the dichroic dye molecule 21a is different from the absorbance in the minor axis direction of the dichroic dye molecule 21a.
  • the absorbance in the major axis direction of the dichroic dye molecule 21a is larger than the absorbance in the minor axis direction of the dichroic dye molecule 21a.
  • the dichroic dye 21 is, for example, DCM or BTBP.
  • DCM is [2- [2- [4- (Dimethylamino) phenyl] ethenyl] -6-methyl-4H-pyran-4-ylidene] propanedinitrile.
  • BTBP is N, N'-bis (2,5-di-tert-butylphenyl) -3,4,9,10-perylenedicarboxylic.
  • the type of the dichroic dye 21 is not particularly limited.
  • the dichroic dye 21 is manufactured by Aleksandr @ V. It may be a dichroic dye described in “Dichroic Dyes for Liquid Liquid Crystal Displays” by Ivashchenko (CRC Press, 1994).
  • the dichroic dye 21 is aligned along the alignment direction AL of the second liquid crystal SLB. Specifically, a plurality of dichroic dye molecules 21a are added between the plurality of liquid crystal molecules LC5. As a result, the plurality of dichroic dye molecules 21a are arranged along the alignment direction AL of the plurality of liquid crystal molecules LC5. In the fourth embodiment, the major axis of each of the plurality of dichroic dye molecules 21a is substantially parallel to the alignment direction AL of the second liquid crystal SLB.
  • the liquid crystal structure 5 ⁇ / b> A takes a first posture according to the orientation of the first liquid crystal FLA.
  • the posture vector PV of the liquid crystal structure 5A is substantially parallel to the vertical direction Dv
  • the rotation angle ⁇ of the liquid crystal structure 5A is substantially zero degrees. Therefore, the major axis of the dichroic dye molecule 21a is substantially perpendicular to the vertical direction Dv.
  • the dichroic dye 21 absorbs the light L1.
  • the liquid crystal structure 5A changes in accordance with the change in the orientation of the first liquid crystal FLA. Take the second position.
  • the posture vector PV of the liquid crystal structure 5A is substantially perpendicular to the vertical direction Dv
  • the rotation angle ⁇ of the liquid crystal structure 5A is substantially 90 degrees. Therefore, the major axis of the dichroic dye molecule 21a is substantially parallel to the vertical direction Dv.
  • the dichroic dye 21 transmits the light L1.
  • the liquid crystal structure 5A responds to a change in the orientation of the first liquid crystal FLA. Take an intermediate position.
  • the posture vector PV of the liquid crystal structure 5A is inclined with respect to the vertical direction Dv, and the rotation angle ⁇ of the liquid crystal structure 5A is an acute angle. Therefore, the major axis of the dichroic dye molecule 21a is inclined with respect to the parallel direction Dp.
  • the dichroic dye 21 absorbs the light L1 at an absorptivity according to the inclination of the long axis of the dichroic dye molecules 21a. .
  • the drive voltage is switched between “not applied” and “applied” to the liquid crystal layer 3.
  • the attitude of the liquid crystal structure 5A can be switched between the first attitude and the second attitude. Therefore, by switching between "not applying” and “applying” the driving voltage to the liquid crystal layer 3, the optical element 100 absorbs the light L1 and the optical element 100 transmits the light L1. And can be easily switched.
  • the optical element 100 absorbs the light L1 and the optical element 100 transmits the light L1. Can be easily switched.
  • the attitude of the liquid crystal structure 5 is controlled by controlling the voltage value of the driving voltage for the liquid crystal layer 3. Can be changed continuously according to Therefore, the absorptance of the light L1 can be continuously changed by controlling the voltage value of the drive voltage.
  • the liquid crystal structure 5 changes its posture according to the magnitude of the stimulus applied to the liquid crystal layer 3, and changes the light absorptance according to the change in posture. That is, by controlling the magnitude of the stimulus to the liquid crystal layer 3, the posture of the liquid crystal structure 5 can be continuously changed according to the magnitude of the stimulus. Therefore, the absorptance of the light L1 can be changed continuously by controlling the magnitude of the stimulus.
  • the reversible attitude of the liquid crystal structure 5A can be controlled, and the response speed of the liquid crystal structure 5A can be improved.
  • the optical element 100 according to the second embodiment described with reference to FIGS. 9 and 10 includes a liquid crystal structure 5A according to the fourth embodiment instead of the liquid crystal structure 5 as a modification of the second embodiment. May be.
  • the absorptance of light L1 of the liquid crystal structure 5A in the first position is smaller than the absorptivity of light of the liquid crystal structure 5A in the second position.
  • the optical element 100 according to the third embodiment described with reference to FIGS. 11 and 12 includes a liquid crystal structure 5A according to the fourth embodiment instead of the liquid crystal structure 5 as a modification of the third embodiment. May be.
  • the liquid crystal structure 5A in the first position transmits light
  • the liquid crystal structure 5A in the second position absorbs light.
  • the liquid crystal structure 5A can be manufactured in the same manner as the method for manufacturing the liquid crystal structure 5 according to the first embodiment.
  • the liquid crystal structure 5A is the first liquid crystal structure 5A.
  • the liquid crystal structure 5A absorbs the light L1.
  • the liquid crystal structure 5A takes the other posture of the first posture and the second posture, the liquid crystal structure 5A transmits the light L1.
  • Embodiment 5 An optical system 300A according to Embodiment 5 of the present invention will be described with reference to FIGS. Embodiment 5 is different from Embodiment 5 described with reference to FIGS. 1 to 3B in that the optical element 100A of the optical system 300A according to Embodiment 5 controls the attitude of the liquid crystal structure 5 around two axes. Mainly different from form.
  • differences between the fifth embodiment and the present embodiment will be mainly described.
  • FIG. 14 is a perspective view showing an optical element 100A according to the fifth embodiment.
  • the optical element 100A includes an electrode pattern EL1 instead of the first electrode 51 and the second electrode 52 shown in FIG.
  • the electrode pattern EL1 is indicated by dot hatching.
  • the electrode pattern EL1 individually applies a drive voltage as a stimulus to a plurality of portions of the liquid crystal layer 3. Then, according to the application of the drive voltage to the liquid crystal layer 3 by the electrode pattern EL1, the liquid crystal structure 5 changes its posture by rotating around the first axis AS1 and / or the second axis AS2.
  • the optical element 100A including the liquid crystal structure 5 that reflects light functions as a light deflecting element
  • the light deflecting direction due to the attitude of the liquid crystal structure 5 (that is, emission of reflected light) Direction) can be controlled more flexibly.
  • the electrode pattern EL1 includes a plurality of first electrodes 51A and a plurality of second electrodes 52A.
  • the first electrode 51A and the second electrode 52A are indicated by dot hatching.
  • the number of the plurality of first electrodes 51A is not particularly limited as long as it is two or more.
  • the number of the plurality of second electrodes 52A is not particularly limited as long as it is two or more.
  • the first electrode 51A and the second electrode 52A are formed of a transparent electrode material.
  • the transparent electrode material is, for example, ITO.
  • the plurality of first electrodes 51A are formed on the first substrate 1.
  • the plurality of first electrodes 51A are formed on the main surface on the side where the liquid crystal structure 5 is located, of the pair of main surfaces of the first substrate 1.
  • the plurality of first electrodes 51A extend along the first direction D1 with an interval therebetween.
  • the plurality of second electrodes 52A are formed on the second substrate 2.
  • the plurality of second electrodes 52A are formed on the main surface of the pair of main surfaces of the second substrate 2 on the side where the liquid crystal structure 5 is located.
  • the plurality of second electrodes 52A extend along the second direction D2 with an interval therebetween.
  • the second direction D2 intersects the first direction D1.
  • the second direction D2 is substantially orthogonal to the first direction D1.
  • the first direction D1 and the second direction D2 are substantially orthogonal to the vertical direction Dv.
  • the plurality of second electrodes 52A cross three-dimensionally with the plurality of first electrodes 51A.
  • the plurality of second electrodes 52A are substantially orthogonal to the plurality of first electrodes 51A while being separated from each other in the vertical direction Dv.
  • the liquid crystal structure 5 is disposed so as to extend across the first electrodes 51A adjacent to each other while being separated from the first electrodes 51A in the vertical direction Dv. Therefore, a part of the liquid crystal structure 5 is opposed to one of the first electrodes 51A adjacent to each other in the vertical direction Dv. Further, another part of the liquid crystal structure 5 faces the other first electrode 512 in the vertical direction Dv.
  • the liquid crystal structure 5 is arranged so as to straddle the second electrode 52A adjacent to each other while being separated from the second electrode 52A in the vertical direction Dv. Therefore, a part of the liquid crystal structure 5 is opposed to one of the second electrodes 521 adjacent to each other in the vertical direction Dv. Further, another part of the liquid crystal structure 5 faces the other second electrode 522 in the vertical direction Dv.
  • FIG. 15 is a plan view showing an optical system 300A according to the fifth embodiment.
  • the optical system 300A includes a stimulus applying section 200A instead of the stimulus applying section 200 of FIG.
  • the stimulus applying section 200A includes a first drive section 71 and a second drive section 72.
  • a simple matrix system is adopted as a driving system of the liquid crystal layer 3.
  • the first driver 71 selectively drives the plurality of first electrodes 51A. That is, the first driver 71 selectively supplies the first drive signal to the plurality of first electrodes 51A.
  • the first drive unit 71 performs line-sequential scanning to sequentially drive the first electrodes 51A one by one. That is, the first drive unit 71 executes line-sequential scanning and supplies the first drive signals to the plurality of first electrodes 51A one by one in order.
  • the first driver 71 may simultaneously drive two or more first electrodes 51A. That is, the first drive unit 71 may simultaneously supply the first drive signal to two or more first electrodes 51A.
  • the first driver 71 is, for example, a driver circuit that generates a first drive signal.
  • the second driver 72 selectively drives the plurality of second electrodes 52A. That is, the second drive unit 72 selectively supplies the second drive signal to the plurality of second electrodes 52A.
  • the second driving unit 72 drives one or more second electrodes 52A in accordance with the driving of each of the plurality of first electrodes 51A. That is, the second drive unit 72 supplies the second drive signal to one or more second electrodes 52A in accordance with the drive of each of the plurality of first electrodes 51A.
  • the second drive unit 72 is, for example, a driver circuit that generates a second drive signal.
  • the “stimulus” by the stimulus imparting unit 200A is a “first drive signal and a second drive signal”.
  • the “first drive signal and the second drive signal” are examples of the “drive voltage”.
  • FIGS. 14 and 15 show the state of the liquid crystal structure 5 when the first drive signal and the second drive signal are not supplied to the plurality of first electrodes 51A and the plurality of second electrodes 52A. . That is, FIGS. 14 and 15 show the state of the liquid crystal structure 5 when no stimulus is applied to the liquid crystal layer 3 from the outside.
  • Each of the plurality of liquid crystal structures 5 corresponds to four intersecting positions Qa, Qb, Qc, and Qd adjacent to each other among a plurality of intersecting positions of the plurality of first electrodes 51A and the plurality of second electrodes 52A.
  • the portions Ua, Ub, Uc, and Ud are indicated by broken lines for easy understanding, but the broken lines do not actually exist.
  • the first liquid crystal FLa of the first liquid crystal FL constituting the liquid crystal layer 3 is located corresponding to the portion Ua of the liquid crystal structure 5.
  • the first liquid crystal FLa includes a plurality of liquid crystal molecules LC1a.
  • the first liquid crystal FLb of the first liquid crystal FL is located corresponding to the portion Ub of the liquid crystal structure 5.
  • the first liquid crystal FLb includes a plurality of liquid crystal molecules LC1b.
  • the first liquid crystal FLc of the first liquid crystal FL is located corresponding to the portion Uc of the liquid crystal structure 5.
  • the first liquid crystal FLc includes a plurality of liquid crystal molecules LC1c.
  • the first liquid crystal FLd of the first liquid crystal FL is located corresponding to the portion Ud of the liquid crystal structure 5.
  • the first liquid crystal FLd includes a plurality of liquid crystal molecules LC1d.
  • the first drive signal is selectively supplied to the plurality of first electrodes 51A, and the first drive signal is selectively supplied to the plurality of second electrodes 52A.
  • the first liquid crystal FLa corresponding to the portion Ua of the liquid crystal structure 5, the first liquid crystal FLb corresponding to the portion Ub, the first liquid crystal FLc corresponding to the portion Uc, and the portion Ud Can be individually controlled to individually control the alignment of the liquid crystal molecules LC1a, the alignment of the liquid crystal molecules LC1b, the alignment of the liquid crystal molecules LC1c, and the alignment of the liquid crystal molecules LC1d.
  • the forces acting on the portions Ua to Ud of the liquid crystal structure 5 can be individually controlled for each of the portions Ua to Ud from the first liquid crystal FLa to the first liquid crystal FLd. Therefore, the attitude of the liquid crystal structure 5 around the first axis AS1 and / or the second axis AS2 can be changed by rotating the liquid crystal structure 5 around the first axis AS1 and / or the second axis AS2.
  • the attitude of the liquid crystal structure 5 can be changed around the first axis AS1 and / or the second axis AS2.
  • the degree of freedom in controlling the light deflection direction that is, the reflected light emission direction is improved.
  • the first axis AS1 is substantially parallel to the first electrode 51A and the first direction D1.
  • the second axis AS2 is substantially parallel to the second electrode 52A and the second direction D2.
  • the first axis AS1 intersects the second axis AS2.
  • the first axis AS1 is substantially orthogonal to the second axis AS2. Note that FIG. 14 illustrates some liquid crystal molecules LC1 among a large number of liquid crystal molecules LC1 for simplification of the drawing.
  • the portion Ua of the liquid crystal structure 5 is located at the intersection position Qa.
  • the intersection position Qa indicates a position where the first electrode 511 and the second electrode 521 are three-dimensionally intersected. Therefore, the portion Ua is located between the first electrode 511 and the second electrode 521 at the intersection position Qa.
  • the portion Ub of the liquid crystal structure 5 is located at the intersection position Qb.
  • the intersection position Qb indicates a position where the first electrode 511 and the second electrode 522 cross three-dimensionally. Therefore, the portion Ub is located between the first electrode 511 and the second electrode 522 at the intersection position Qb.
  • the portion Uc of the liquid crystal structure 5 is located at the intersection position Qc.
  • the intersection position Qc indicates a position where the first electrode 512 and the second electrode 522 cross three-dimensionally. Therefore, the portion Uc is located between the first electrode 512 and the second electrode 522 at the intersection position Qc.
  • the portion Ud of the liquid crystal structure 5 is located at the intersection position Qd.
  • the crossing position Qd indicates a position where the first electrode 512 and the second electrode 521 cross three-dimensionally. Therefore, the portion Ud is located between the first electrode 512 and the second electrode 521 at the intersection position Qd.
  • FIGS. 14 Modification of Embodiment 5
  • FIGS. 14 and 15 A modification of the fifth embodiment described with reference to FIGS. 14 and 15 is that the driving method of the liquid crystal layer 3 by the optical element 100B of the optical system 300B according to the modification of the fifth embodiment is an active matrix method. Mainly different.
  • FIG. 14 is referred suitably.
  • FIG. 16 is a plan view showing an optical system 300B according to a modification of the fifth embodiment.
  • the optical element 100B of the optical system 300B includes an electrode pattern EL2 instead of the electrode pattern EL1 shown in FIG.
  • the electrode pattern EL2 individually applies a drive voltage as a stimulus to a plurality of portions of the liquid crystal layer 3 (FIG. 14), similarly to the electrode pattern EL1 of the fifth embodiment.
  • the liquid crystal structure 5 changes its posture by rotating around the first axis AS1 and / or the second axis AS2.
  • the electrode pattern EL2 includes a plurality of first electrodes 51B, a plurality of second electrodes 52B, and a common electrode CM.
  • the number of the plurality of first electrodes 51B is not particularly limited as long as it is two or more.
  • the number of the plurality of second electrodes 52B is not particularly limited as long as it is two or more.
  • the plurality of first electrodes 51B and the plurality of second electrodes 52B are formed on the second substrate 2 (FIG. 14).
  • the plurality of first electrodes 51B and the plurality of second electrodes 52B are formed on the main surface of the pair of main surfaces of the second substrate 2 on the side where the liquid crystal structure 5 is located.
  • the plurality of first electrodes 51A extend along the first direction D1 with an interval therebetween.
  • the plurality of second electrodes 52B extend along the second direction D2 with an interval therebetween.
  • the plurality of second electrodes 52B cross three-dimensionally with the plurality of first electrodes 51B.
  • the plurality of second electrodes 52B are substantially orthogonal to the plurality of first electrodes 51B while being separated from each other.
  • the optical element 100B further includes a plurality of thin film transistors T (TFT: Thin Film Transistor) and a plurality of pixel electrodes P. It is preferable that the optical element 100B further includes a plurality of capacitors CP.
  • the plurality of thin film transistors T are arranged corresponding to a plurality of intersection positions of the plurality of first electrodes 51B and the plurality of second electrodes 52B, respectively.
  • the plurality of pixel electrodes P are arranged corresponding to the plurality of thin film transistors T, respectively.
  • the pixel electrode P is formed of a transparent electrode material in a modified example.
  • the transparent electrode material is, for example, ITO.
  • the plurality of capacitors CP are respectively arranged corresponding to the plurality of pixel electrodes P.
  • the gate electrode of the thin film transistor T is connected to the corresponding first electrode 51B, the source electrode of the thin film transistor T is connected to the corresponding second electrode 52B, and the drain electrode of the thin film transistor T is connected to the corresponding pixel electrode P. .
  • the corresponding capacitor CP is connected to the pixel electrode P.
  • the capacitor CP holds a charge.
  • the thin film transistor T, the pixel electrode P, and the capacitor CP are formed on the second substrate 2 (FIG. 14), like the first electrode 51B and the second electrode 52B.
  • the common electrode CM is a planar electrode and is formed on the first substrate 1 (FIG. 14).
  • the common electrode CM faces a plurality of pixel electrodes P formed on the second substrate 2 via the liquid crystal layer 3 (FIG. 14).
  • a common signal is supplied to the common electrode CM.
  • the common electrode CM is formed of a transparent electrode material in a modified example.
  • the transparent electrode material is, for example, ITO.
  • the first drive unit 71 selectively drives the plurality of first electrodes 51B. That is, the first driving unit 71 selectively supplies the first driving signal to the plurality of first electrodes 51B, and turns on the thin film transistor T to which the first driving signal is supplied. For example, the first driving unit 71 performs line-sequential scanning, and supplies the first driving signals to the plurality of first electrodes 51B one by one in order. For example, the first drive unit 71 may simultaneously supply a first drive signal to two or more first electrodes 51B.
  • the second driver 72 selectively drives the plurality of second electrodes 52B. That is, the second drive unit 72 selectively supplies the second drive signal to the plurality of second electrodes 52B. For example, the second drive unit 72 supplies a second drive signal to one or more second electrodes 52B in accordance with each drive of the plurality of first electrodes 51B. As a result, the second drive signal is supplied to the pixel electrode P connected to the turned-on thin film transistor T. That is, a voltage is applied to the pixel electrode P.
  • the voltage applied to the pixel electrode P is a driving voltage for driving the first liquid crystal FL located between the pixel electrode P and the common electrode CM.
  • the capacitor CP is an auxiliary capacitance that holds a charge based on a voltage applied to the pixel electrode P.
  • the “stimulus” by the stimulus applying unit 200A is the “first drive signal and the second drive signal”.
  • the “first drive signal and the second drive signal” are examples of the “drive voltage”.
  • FIG. 16 shows a state of the liquid crystal structure 5 when the first drive signal and the second drive signal are not supplied to the plurality of first electrodes 51B and the plurality of second electrodes 52B. That is, FIG. 16 shows a state of the liquid crystal structure 5 when no stimulus is applied to the liquid crystal layer 3 from the outside.
  • Each of the plurality of liquid crystal structures 5 corresponds to four intersecting positions Qa, Qb, Qc, and Qd adjacent to each other among a plurality of intersecting positions of the plurality of first electrodes 51B and the plurality of second electrodes 52B.
  • the portions Ua, Ub, Uc, and Ud are indicated by broken lines for easy understanding, but the broken lines do not actually exist.
  • the first drive signal is selectively supplied to the plurality of first electrodes 51B, and the second drive signal is selectively supplied to the plurality of second electrodes 52B.
  • the first liquid crystal FLa (FIG. 14) corresponding to the portion Ua of the liquid crystal structure 5, the first liquid crystal FLb corresponding to the portion Ub (FIG. 14), and the first liquid crystal FLc corresponding to the portion Uc (FIG. 14).
  • 14) and the first liquid crystal FLd (FIG. 14) corresponding to the portion Ud are individually driven to align the liquid crystal molecules LC1a, the liquid crystal molecules LC1b, the liquid crystal molecules LC1c, and the liquid crystal molecules LC1d. Can be individually controlled.
  • the forces acting on the portions Ua to Ud of the liquid crystal structure 5 can be individually controlled for each of the portions Ua to Ud from the first liquid crystal FLa to the first liquid crystal FLd. Therefore, the liquid crystal structure 5 is rotated around the first axis AS1 and / or the second axis AS2 (FIG. 14), and the attitude of the liquid crystal structure 5 around the first axis AS1 and / or the second axis AS2 is changed. Can be changed.
  • the optical element 100B including the liquid crystal structure 5 that reflects light functions as a light deflecting element
  • the attitude of the liquid crystal structure 5 around the first axis AS1 and / or the second axis AS2 can be changed.
  • the degree of freedom in controlling the light deflection direction that is, the reflected light emission direction
  • the portion Ua of the liquid crystal structure 5 faces the pixel electrode Pa in the vertical direction Dv (FIG. 14).
  • the pixel electrode Pa is close to the intersection position Qa corresponding to the intersection position Qa.
  • the intersection position Qa indicates a position where the first electrode 511 and the second electrode 521 are three-dimensionally intersected.
  • the portion Ua is located between the pixel electrode Pa and the common electrode CM.
  • the portion Ub of the liquid crystal structure 5 faces the pixel electrode Pb in the vertical direction Dv (FIG. 14).
  • the pixel electrode Pb is close to the intersection position Qb, corresponding to the intersection position Qb.
  • the intersection position Qb indicates a position where the first electrode 512 and the second electrode 521 cross three-dimensionally.
  • the portion Ub is located between the pixel electrode Pb and the common electrode CM.
  • the portion Uc of the liquid crystal structure 5 faces the pixel electrode Pc in the vertical direction Dv (FIG. 14).
  • the pixel electrode Pc is close to the intersection position Qc, corresponding to the intersection position Qc.
  • the intersection position Qc indicates a position where the first electrode 512 and the second electrode 522 cross three-dimensionally.
  • the portion Uc is located between the pixel electrode Pc and the common electrode CM.
  • the portion Ud of the liquid crystal structure 5 faces the pixel electrode Pd in the vertical direction Dv (FIG. 14).
  • the pixel electrode Pd is close to the intersection position Qd, corresponding to the intersection position Qd.
  • the intersection position Qd indicates a position where the first electrode 511 and the second electrode 522 cross three-dimensionally.
  • the portion Ud is located between the pixel electrode Pd and the common electrode CM.
  • the liquid crystal structure 5 is disposed across the four pixel electrodes Pa, Pb, Pc, and Pd while being separated from the four pixel electrodes Pa, Pb, Pc, and Pd adjacent to each other in the vertical direction Dv (FIG. 14). Have been.
  • the first driving unit 71 selectively applies the plurality of first electrodes 51A so that the plurality of liquid crystal structures 5 take substantially the same posture.
  • the second drive section 72 selectively supplies the second drive signal to the plurality of second electrodes 52A. Therefore, the emission directions (light deflection directions) of the light reflected by the plurality of liquid crystal structures 5 are substantially the same.
  • the first driving unit 71 selectively supplies the first driving signal to the plurality of first electrodes 51A so that the plurality of liquid crystal structures 5 take different postures, and the second driving unit 72 selects the plurality of first electrodes 51A.
  • the second drive signal may be selectively supplied to the two electrodes 52A.
  • a plurality of liquid crystal molecules LCA in a first region A1 (corresponding to the first region A1 in FIG. 2) of the liquid crystal layer 3 adjacent to the first substrate 1 are provided.
  • the orientation of (corresponding to the liquid crystal molecules LCA in FIG. 3A) is uniform.
  • the first condition and the second condition is satisfied, as in the present embodiment described with reference to FIGS. 1 to 3B.
  • the first condition is not satisfied, but the second condition is satisfied.
  • the first region A1 and the second region A2 are shown by two-dot chain lines for easy understanding, but the two-dot chain lines do not actually exist.
  • the liquid crystal structure 5 and the common electrode CM are shown by two-dot chain lines in order to make the drawing easy to see.
  • FIGS. 6 An optical system 300C according to Embodiment 6 of the present invention will be described with reference to FIGS.
  • the optical element 100C of the optical system 300C according to the sixth embodiment controls the orientation of the liquid crystal molecules LCA and LCB in the first area A1 and the second area A2, thereby controlling the attitude of the liquid crystal structure 5 at each position.
  • the sixth embodiment is mainly different from the fifth embodiment described with reference to FIGS. Hereinafter, differences between the sixth embodiment and the fifth embodiment will be mainly described.
  • FIG. 17 is a perspective view showing an optical element 100C according to the sixth embodiment.
  • the optical element 100C includes a plurality of liquid crystal structures 5 separated from each other.
  • the positions of the plurality of liquid crystal structures 5 in the vertical direction Dv are substantially the same.
  • the number of the first electrodes 51A and the number of the second electrodes 52A are not particularly limited as long as any one of the first electrode 51A and the second electrode 52A has two or more electrodes. .
  • the orientation of the plurality of liquid crystal molecules LCA in the first region A1 of the liquid crystal layer 3 is different. Further, the orientation of the plurality of liquid crystal molecules LCB in the second region A2 (corresponding to the second region A2 in FIG. 2) of the liquid crystal layer 3 is different. Then, when a stimulus (drive voltage in the sixth embodiment) is applied to the liquid crystal layer 3 by the stimulus applying section 200A (FIG. 18 described later), the difference between the orientation of the plurality of liquid crystal molecules LCA in the first region A1 and In accordance with the difference in the orientation of the liquid crystal molecules LCA in the two regions A2, the postures of the liquid crystal structures 5 individually change. Therefore, according to the sixth embodiment, the posture of the liquid crystal structure 5 can be controlled for each liquid crystal structure 5 at each position in the liquid crystal layer 3.
  • the first region A1 of the liquid crystal layer 3 has a plurality of first portions J1. That is, the first area A1 is divided into a plurality of first portions J1.
  • the second region A2 of the liquid crystal layer 3 has a plurality of second portions J2.
  • the liquid crystal structure 5 is located between the first portion J1 and the second portion J2. That is, the second area A2 is divided into a plurality of second portions J2.
  • the first region A1 and the second region A2 are shown by two-dot chain lines for easy understanding, but the two-dot chain lines do not actually exist. Further, in order to facilitate understanding, the boundary between the first portions J1 adjacent to each other is indicated by a two-dot chain line, but the two-dot chain line does not actually exist. Similarly, the boundary between the second portions J2 adjacent to each other is indicated by a two-dot chain line, but the two-dot chain line does not actually exist.
  • At least one of the first condition and the second condition is satisfied with respect to the first portion J1, the liquid crystal structure 5, and the second portion J2 arranged along the vertical direction Dv. That is, regarding the first portion J1, the second portion J2 opposed to the first portion J1, and the liquid crystal structure 5 located between the first portion J1 and the second portion J2, the first condition and the second condition are satisfied. At least one of the conditions is satisfied.
  • the first condition is the same as the first condition described with reference to FIG. However, in the sixth embodiment, the first condition is that when the stimulus is not applied to the liquid crystal layer 3, the first portion J1 and the second portion J2 facing each other have the liquid crystal molecules LCA in the first portion J1. And the alignment of the liquid crystal molecules LCB in the second portion J2 is different.
  • “When no stimulus is applied to the liquid crystal layer 3” means “when no drive voltage is applied to the liquid crystal layer 3”; and “when the first drive signal and the second drive electrode 52A are applied to the plurality of first electrodes 51A and the plurality of second electrodes 52A”. This corresponds to “when the second drive signal is not supplied” or “when the plurality of first electrodes 51A and the plurality of second electrodes 52A are not driven”.
  • the second condition is the same as the second condition described with reference to FIG. 17 in the example of FIG. 17, the first condition is not satisfied, but the second condition is satisfied.
  • the orientation of the liquid crystal molecules LCA is different between the first portion J1 and the first portion J1 that are adjacent to each other among the plurality of first portions J1.
  • the alignment of the liquid crystal molecules LCA is different between the first portion J1a, the first portion J1b, the first portion J1c, and the first portion J1d adjacent to each other.
  • the liquid crystal molecules LCA are aligned.
  • the liquid crystal molecules LCA are aligned in the first portion J1b
  • the liquid crystal molecules LCA are aligned in the first portion J1c
  • the liquid crystal molecules LCA are aligned in the first portion J1d.
  • the orientation of the liquid crystal molecules LCA may be gradually changed between the first portions J1 adjacent to each other. In this case, the boundary between the first portions J1 adjacent to each other may not be clear.
  • the alignment of the liquid crystal molecules LCB is different between the second portion J2 and the second portion J2 adjacent to each other among the plurality of second portions J2.
  • the alignment of the liquid crystal molecules LCB is different between the second portion J2a, the second portion J2b, the second portion J2c, and the second portion J2d adjacent to each other.
  • the liquid crystal molecules LCB are aligned.
  • the liquid crystal molecules LCB are aligned in the second portion J2b, the liquid crystal molecules LCB are aligned in the second portion J2c, and the liquid crystal molecules LCB are aligned in the second portion J2d.
  • the orientation of the liquid crystal molecules LCB may be gradually changed between the second portions J2 adjacent to each other. In this case, the boundary between the second portions J2 adjacent to each other may not be clear.
  • each of the plurality of liquid crystal structures 5 faces the alignment of the liquid crystal molecules LCA in the facing first portion J1.
  • the plurality of liquid crystal structures 5 can reflect light in different directions, for example, according to the alignment of the liquid crystal molecules LCA in the first portion J1 and the alignment of the liquid crystal molecules LCB in the second portion J2. That is, at each position in the liquid crystal layer 3, the attitude of the liquid crystal structure 5 can be controlled for each liquid crystal structure 5.
  • FIG. 18 is a plan view showing an optical system 300C according to the sixth embodiment.
  • the plurality of liquid crystal structures 5 are arranged corresponding to the plurality of intersection positions of the plurality of first electrodes 51A and the plurality of second electrodes 52A.
  • the plurality of liquid crystal structures 5a, 5b, 5c, and 5d have four intersection positions Qa adjacent to each other among a plurality of intersection positions of the plurality of first electrodes 51A and the plurality of second electrodes 52A. , Qb, Qc, and Qd.
  • the first liquid crystal FLa of the first liquid crystal FL constituting the liquid crystal layer 3 is positioned corresponding to the liquid crystal structure 5a.
  • the first liquid crystal FLa includes a plurality of liquid crystal molecules LC1a.
  • the first liquid crystal FLb of the first liquid crystal FL is located corresponding to the liquid crystal structure 5b.
  • the first liquid crystal FLb includes a plurality of liquid crystal molecules LC1b.
  • the first liquid crystal FLc of the first liquid crystal FL is located corresponding to the liquid crystal structure 5c.
  • the first liquid crystal FLc includes a plurality of liquid crystal molecules LC1c.
  • the first liquid crystal FLd of the first liquid crystal FL is located corresponding to the liquid crystal structure 5d.
  • the first liquid crystal FLd includes a plurality of liquid crystal molecules LC1d.
  • the first drive signal is selectively supplied to the plurality of first electrodes 51A, and the first drive signal is selectively supplied to the plurality of second electrodes 52A.
  • the first liquid crystal FLa between the first portion J1a and the second portion J2a, the first liquid crystal FLb between the first portion J1b and the second portion J2b, and the first The first liquid crystal FLc between the portion J1c and the second portion J2c and the first liquid crystal FLd between the first portion J1d and the second portion J2d are individually driven to adjust the alignment of the liquid crystal molecules LC1a and the liquid crystal.
  • the alignment of the molecules LC1b, the alignment of the liquid crystal molecules LC1c, and the alignment of the liquid crystal molecules LC1d can be individually controlled.
  • the forces acting on the liquid crystal structures 5a to 5d can be individually controlled from the first liquid crystal FLa to the first liquid crystal FLd for each of the liquid crystal structures 5a to 5d. Therefore, the postures of the liquid crystal structures 5a to 5d can be individually changed by individually rotating the liquid crystal structures 5a to 5d. If the postures of the liquid crystal structures 5a to 5d can be individually changed, the direction of light reflection by the liquid crystal structures 5a to 5d can be controlled for each of the liquid crystal structures 5a to 5d.
  • the liquid crystal structure 5a is located at the intersection position Qa. Therefore, the first portion J1a and the second portion J2a shown in FIG. 17 are also located at the intersection position Qa.
  • the liquid crystal structure 5b is located at the intersection position Qb. Therefore, the first part J1b and the second part J2b shown in FIG. 17 are also located at the intersection position Qb.
  • the liquid crystal structure 5c is located at the intersection position Qc. Therefore, the first portion J1c and the second portion J2c shown in FIG. 17 are also located at the intersection position Qc.
  • the liquid crystal structure 5d is located at the intersection position Qd. Therefore, the first part J1d and the second part J2d shown in FIG. 17 are also located at the intersection position Qd.
  • FIGS. 17 and 18 show the state of the liquid crystal structure 5 when the first drive signal and the second drive signal are not supplied to the plurality of first electrodes 51A and the plurality of second electrodes 52A. . That is, FIGS. 17 and 18 show the state of the liquid crystal structure 5 when no stimulus is applied to the liquid crystal layer 3 from the outside.
  • FIG. 17 illustrates some liquid crystal molecules LC1 among the large number of liquid crystal molecules LC1 for simplification of the drawing.
  • the method of forming the plurality of first portions J1 of the first region A1 of the liquid crystal layer 3 and the plurality of second portions J2 of the second region A2 includes, in other words, the liquid crystal molecules LCA and the plurality of first portions J1 of the plurality of first portions J1.
  • a method of patterning the liquid crystal molecules LCB of the second portion J2 for example, a photo-alignment method, a nanoimprint method, or a ⁇ rubbing method can be used.
  • FIGS. 6 An optical system 300D according to a modification of the sixth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
  • the driving method of the liquid crystal layer 3 by the optical element 100D of the optical system 300D according to the modification of the sixth embodiment is an active matrix method. Mainly different.
  • points different from the sixth embodiment in the modification of the sixth embodiment will be mainly described.
  • the configuration for realizing the active matrix system in the modification of the sixth embodiment is the same as the configuration for realizing the active matrix system in the modification of the fifth embodiment described with reference to FIG. Therefore, the description of the active matrix method is omitted as appropriate.
  • FIG. 17 is referred suitably.
  • FIG. 19 is a plan view showing an optical system 300D according to a modification of the sixth embodiment.
  • the optical element 100D of the optical system 300D includes an electrode pattern EL2 instead of the electrode pattern EL1 shown in FIG.
  • the orientation of the plurality of liquid crystal molecules LCA in the first region A1 (FIG. 17) of the liquid crystal layer 3 is different. Further, the orientation of the plurality of liquid crystal molecules LCB in the second region A2 (FIG. 17) of the liquid crystal layer 3 is different.
  • the plurality of liquid crystal structures 5 are arranged corresponding to the plurality of intersection positions of the plurality of first electrodes 51B and the plurality of second electrodes 52B, respectively.
  • the plurality of liquid crystal structures 5a, 5b, 5c, and 5d have four intersection positions Qa adjacent to each other among a plurality of intersection positions of the plurality of first electrodes 51B and the plurality of second electrodes 52B. , Qb, Qc, and Qd.
  • the first drive signal is selectively supplied to the plurality of first electrodes 51B
  • the second drive signal is selectively supplied to the plurality of second electrodes 52B.
  • the first liquid crystal FLa between the first part J1a and the second part J2a shown in FIG. 17
  • the first liquid crystal FLb between the first part J1b and the second part J2b shown in FIG. 17
  • the first liquid crystal FLb shown in FIG.
  • the first liquid crystal FLc between the first portion J1c and the second portion J2c and the first liquid crystal FLd between the first portion J1d and the second portion J2d shown in FIG.
  • the alignment of LC1a, the alignment of liquid crystal molecules LC1b, the alignment of liquid crystal molecules LC1c, and the alignment of liquid crystal molecules LC1d can be individually controlled.
  • the forces acting on the liquid crystal structures 5a to 5d can be individually controlled from the first liquid crystal FLa to the first liquid crystal FLd for each of the liquid crystal structures 5a to 5d. Therefore, the postures of the liquid crystal structures 5a to 5d can be individually changed by individually rotating the liquid crystal structures 5a to 5d. If the postures of the liquid crystal structures 5a to 5d can be individually changed, the direction of light reflection by the liquid crystal structures 5a to 5d can be controlled for each of the liquid crystal structures 5a to 5d.
  • the liquid crystal structure 5a faces the pixel electrode Pa in the vertical direction Dv (FIG. 17). Therefore, the first portion J1a, the second portion J2a, the liquid crystal structure 5a, and the pixel electrode Pa shown in FIG. 19 shown in FIG. 17 are arranged in the vertical direction Dv.
  • the liquid crystal structure 5b faces the pixel electrode Pb in the vertical direction Dv (FIG. 17). Accordingly, the first part J1b, the second part J2b, the liquid crystal structure 5b, and the pixel electrode Pb shown in FIG. 19 are arranged along the vertical direction Dv.
  • the liquid crystal structure 5c is opposed to the pixel electrode Pc in the vertical direction Dv (FIG. 17). Therefore, the first portion J1c, the second portion J2c, the liquid crystal structure 5c, and the pixel electrode Pc shown in FIG. 19 are arranged along the vertical direction Dv.
  • the liquid crystal structure 5d faces the pixel electrode Pd in the vertical direction Dv (FIG. 17). Accordingly, the first portion J1d, the second portion J2d, the liquid crystal structure 5d, and the pixel electrode Pd shown in FIG. 19 are arranged along the vertical direction Dv.
  • liquid crystal structure 5 and the common electrode CM are indicated by two-dot chain lines in order to make the drawing easy to see.
  • FIG. 19 shows a state of the liquid crystal structure 5 when the first drive signal and the second drive signal are not supplied to the plurality of first electrodes 51B and the plurality of second electrodes 52B. That is, FIG. 19 shows the state of the liquid crystal structure 5 when no stimulus is applied to the liquid crystal layer 3 from the outside.
  • the number of any one of the first electrode 51B and the second electrode 52B is two or more, the number of the first electrodes 51B and the number of the second electrodes 52B are particularly Not limited.
  • the liquid crystal layer 3 of the first to fourth embodiments is employed.
  • the liquid crystal structure 5 of Embodiments 1 to 3 can be adopted, and the liquid crystal structure 5A of Embodiment 4 can be adopted.
  • the configuration for realizing the driving method (simple matrix method, active matrix method) of the liquid crystal layer 3 is an example. There is no particular limitation.
  • the optical element 100 according to the first embodiment described with reference to FIG. 4 was manufactured.
  • a sample obtained by mixing 2.8 wt% of Benzyl-2- (dimethylylamino) -4′-morpholinobutyrophenone) was used.
  • the sample was sealed in a sandwich cell coated with a horizontal alignment agent (JSR, AL1254) and subjected to antiparallel rubbing.
  • JSR horizontal alignment agent
  • the optical element 500 described with reference to FIG. The method for manufacturing the optical element 500 was the same as the method for manufacturing the optical element 100. However, in the optical element 500, the nematic liquid crystal did not have a twist alignment.
  • linearly polarized light was incident on the optical element 100 according to the present example.
  • the incident light was substantially perpendicular to the first substrate 1.
  • the turning direction of the cholesteric liquid crystal of the liquid crystal structure 5 was clockwise.
  • the reflected light from the optical element 100 was observed with a reflection polarization microscope from a direction substantially perpendicular to the first substrate 1.
  • the liquid crystal structure 5 was stationary in a state substantially parallel to the first substrate 1 and the second substrate 2 when no drive voltage was applied to the liquid crystal layer 3. .
  • the rotation angle ⁇ of the liquid crystal structure 5 was calculated by analyzing the observation result of the reflected light at each drive voltage. Specifically, when the drive voltage gradually increases, the rotation angle ⁇ of the liquid crystal structure 5 gradually increases, and the deflection of the reflected light increases. In addition, reflected light is observed from a direction substantially perpendicular to the first substrate 1. As a result, the observation shape of the reflected light changes from a circle to an ellipse. Therefore, the rotation angle ⁇ of the liquid crystal structure 5 was calculated based on the ellipticity of the observation shape of the reflected light.
  • FIG. 20 is a graph showing the relationship between the drive voltage of the optical element 100 according to the present embodiment and the rotation angle ⁇ of the liquid crystal structure 5.
  • the horizontal axis indicates the driving voltage (volt)
  • the vertical axis indicates the rotation angle ⁇ (degree).
  • the black squares indicate measured values
  • the curves indicate theoretical values.
  • the rotation angle ⁇ of the liquid crystal structure 5 increased with an increase in the drive voltage.
  • the driving voltage was set to 0 V from the state in which the driving voltage was applied to the liquid crystal layer 3
  • the rotation angle ⁇ of the liquid crystal structure 5 became approximately zero degrees. Therefore, it was confirmed that the attitude of the liquid crystal structure 5 can be reversibly controlled.
  • the diameter of the liquid crystal structure 5 is equal to the cell thickness, and the maximum rotation angle is approximately 60 degrees in consideration of the thickness of the liquid crystal structure 5 of 3 ⁇ m. Therefore, in FIG. 20, the rotation angle ⁇ of the liquid crystal structure 5 has not reached 90 degrees. However, as will be apparent from the description of FIG. 21 described later, the rotation angle ⁇ of the liquid crystal structure 5 changes from about zero degrees to about 90 degrees. Note that there is a detection limit of the reflected light of the reflection polarization microscope, and based on the numerical aperture of the objective lens and the total reflection in the liquid crystal layer 3, the detection limit was approximately 20 degrees.
  • the spectrum of the transmitted light from the optical element 100 was measured, and the transmittance of the incident light having a wavelength of 532 nm was calculated.
  • the transmitted light was measured from a direction substantially perpendicular to the second substrate 2.
  • the measured spot diameter of the transmitted light was 10 ⁇ m.
  • FIG. 21 is a graph showing the relationship between the light transmittance at a wavelength of 532 nm and the drive voltage of the optical element 100 according to this example.
  • the horizontal axis indicates the driving voltage (volt)
  • the vertical axis indicates the light transmittance (%).
  • the light transmittance increased as the driving voltage increased.
  • the light reflectance decreased with an increase in the drive voltage.
  • the rotation angle ⁇ of the liquid crystal structure 5 increased with an increase in the drive voltage.
  • the light transmittance was about 50%.
  • the light transmittance of about 50% indicates that, out of the linearly polarized incident light, only left circularly polarized light in the direction opposite to the direction of rotation of the cholesteric liquid crystal of the liquid crystal structure 5 was detected as transmitted light.
  • a light transmittance of about 50% indicated that right circularly polarized light in the same direction as the cholesteric liquid crystal rotation direction was reflected without transmission.
  • the light transmittance was about 90%. Therefore, it was confirmed that most of the incident light having a wavelength of 532 nm was transmitted. In other words, it was confirmed that not only the left circularly polarized light in the opposite direction to the cholesteric liquid crystal rotation direction of the liquid crystal structure 5 but also most of the right circularly polarized light in the same direction as the cholesteric liquid crystal rotation direction was transmitted. In other words, since most of the right circularly polarized light of the incident light having a wavelength of 532 nm is transmitted, the rotation angle ⁇ of the liquid crystal structure 5 is sufficiently large, and the reflection wavelength band of the liquid crystal structure 5 is out of 532 nm. It could be estimated.
  • the intensity of the reflected light from the optical element 100 according to the present example and the intensity of the reflected light from the optical element 500 according to the comparative example were measured. Specifically, a bandpass filter having a wavelength of 532 nm (half-width 10 nm) was inserted in the optical path of the reflected light, and the reflected light having a spot diameter of 200 ⁇ m was measured using a photomultiplier tube. The reflected light was measured when a driving voltage of 4 V was applied to the liquid crystal layer 3 and the liquid crystal layer 83 and when it was not applied.
  • FIG. 22A is a graph showing the reflected light intensity of the optical element 500 according to the comparative example.
  • FIG. 22B is a graph illustrating the reflected light intensity of the optical element 100 according to the present example.
  • the horizontal axis represents time (seconds)
  • the left vertical axis represents the intensity of reflected light (arbitrary unit)
  • the right vertical axis represents drive voltage (volts).
  • the driving voltage was switched to 0 V in zero seconds from the state in which the driving voltage of 4 V was applied to the optical element 500 according to the comparative example.
  • the intensity of the reflected light was not stable even after 12 seconds from zero seconds. That is, in the comparative example, it was confirmed that the intensity of the reflected light was difficult to stabilize.
  • the liquid crystal structure 85 is rotatable around the alignment axis AX2 in the comparative example, as described with reference to FIGS. Has shown that the orientation of the liquid crystal structure 85 is not uniquely determined.
  • the drive voltage was switched to 0 V in zero seconds from the state in which the drive voltage of 4 V was applied to the optical element 100 according to the present example.
  • the intensity of the reflected light stabilized after about 2 seconds from zero seconds. That is, in this example, it was confirmed that the intensity of the reflected light was easily stabilized.
  • the fact that the intensity of the reflected light is easily stabilized has shown that the orientation of the liquid crystal structure 5 is uniquely determined in the present embodiment.
  • the response time of the optical element 100 according to the present example was faster than the response time of the optical element 500 according to the comparative example. Specifically, although there is a time lag due to the detection limit (approximately 20 degrees) of the objective lens, the optical element 500 according to the comparative example starts a response in about 2 seconds, and the optical element 100 according to the present embodiment The response started in about 1 second.
  • the present invention provides an optical element and has industrial applicability.

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Abstract

光学素子（１００）の液晶層（３）は第１液晶（ＦＬ）を含む。液晶構造体（５）は液晶層（３）中に配置される。液晶層（３）は、第１領域（Ａ１）と第２領域（Ａ２）とを有する。液晶構造体（５）は、第１表面領域（Ｂ１）と第２表面領域（Ｂ２）とを有する。第１条件と第２条件とのうちの少なくとも１つの条件が満足される。第１条件は、液晶層（３）に外部から刺激が付与されていない時に、第１領域（Ａ１）での液晶分子（ＬＣＡ）の配向と第２領域（Ａ２）での液晶分子（ＬＣＢ）の配向とが異なることである。第２条件は、液晶層（３）に刺激が付与されていない時に、第１表面領域（Ｂ１）での液晶分子（ＬＣＣ）の配向と第２表面領域（Ｂ２）での液晶分子（ＬＣＤ）の配向とが異なることである。液晶層（３）に対する刺激に基づく第１液晶（ＦＬ）の配向の変化に応じて、液晶構造体（５）は、第２液晶（ＳＬ）の配向を維持したまま姿勢を変更する。

Description

光学素子
　本発明は、光学素子に関する。
　特許文献１には、膜の形式であるポリマー分散液晶構造が記載されている。ポリマー分散液晶構造は、ポリマーと、複数の液滴とを含む。複数の液滴は、ポリマー中に分散される。
　ポリマー分散液晶構造は、ゼロ電界／ＯＦＦ状態で強光散乱特性を示す。ある光線Ｌ１は、膜表面に直交して膜に入射するが、液滴におけるドメイン間の境界で屈折する。光線Ｌ１は、垂線に対して大きな角度をなして膜から出射する。別の光線Ｌ２は、表面垂線から約３０°で入射するが、効果的に内部で反射し、入射したのと同一表面から出射する。更に別の光線Ｌ３は、鋭角的な角度で膜に入射し、いくつかの大きく異なる角度で出射するよう散乱する。
　具体的には、ゼロ電界／ＯＦＦ状態では、液滴に含まれるコレステリック液晶の分子は、螺旋構造に配向する。螺旋軸線が互いに平行であり、同一屈折率を有する螺旋構造を有する領域は、ドメインと称される。液滴は、ドメインを数多く有している。各ドメインの境界で、屈折率が隣り合うドメインで一致せず、螺旋軸線の相互乖離および液晶の複屈折から生ずる屈折率の不一致度が大きくなればなるほど、より強く光が屈折する。液滴内の複数の螺旋構造の螺旋軸線は平行でない。従って、各螺旋構造は液滴で異なるドメインに属する。液滴内で安定化した、ドメインの数およびドメインの乖離を最大化することによってゼロ電界／ＯＦＦ状態の不透明度を最大化する。
　一方、ポリマー分散液晶構造は、適切な強さの電界（５０Ｖ）／ＯＮ状態で可視光波長に対してクリア／透明状態となる特性を示す。基板表面に対してほぼ直交する方向に見るとき、ある光線Ｌ４は透過するため、ディスプレイは、ボケがほとんどなく、またはガラスの透明度に近い透明度を有する。見る角度を垂線に対して増大するにつれ、液滴の体積および液晶複屈折に基づくレベルに基づいて僅かにボケ量が増大する。
　具体的には、適切な強さの電界（５０Ｖ）／ＯＮ状態では、液滴に含まれるコレステリック液晶の螺旋をほどき、ドメインを消失させ、液晶分子を電界に平行に配向させる。従って、各液滴において、液晶は、ホメオトロピック配向を有し、高度に秩序付けられる。その結果、透明度が高くなる。
特表２０１０－５３１４６８号公報
　しかしながら、特許文献１に記載されているポリマー分散液晶構造では、強い電界によってコレステリック液晶の螺旋をほどいて、ポリマー分散液晶構造の光学的特性を制御している。従って、ポリマー分散液晶構造の光学的特性を制御するためには、比較的大きな駆動電圧（刺激）が要求される。
　本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、外部からの比較的小さな刺激によって光学的特性を制御可能な光学素子を提供することにある。
　本発明の一局面によれば、光学素子は、第１基板と、第２基板と、液晶層と、液晶構造体とを備える。液晶層は、前記第１基板と前記第２基板との間に配置され、第１液晶を含む。液晶構造体は、前記液晶層中に配置され、第２液晶を含む。前記液晶層は、前記第１基板に対向する第１領域と、前記第２基板に対向する第２領域とを有する。前記液晶構造体は、前記第２液晶の配向を定める第１表面領域と、前記第１表面領域に対向する第２表面領域とを有する。第１条件と第２条件とのうちの少なくとも１つの条件が満足される。前記第１条件は、前記液晶層に外部から刺激が付与されていない時に、前記第１領域での液晶分子の配向と前記第２領域での液晶分子の配向とが異なることである。前記第２条件は、前記液晶層に前記刺激が付与されていない時に、前記第１表面領域での液晶分子の配向と前記第２表面領域での液晶分子の配向とが異なることである。前記液晶層に対する前記刺激に基づく前記第１液晶の配向の変化に応じて、前記液晶構造体は、前記第２液晶の配向を維持したまま姿勢を変更する。前記液晶構造体は、前記姿勢に依存して光を反射するか、又は、前記姿勢に依存して光を吸収する。
　本発明の光学素子において、前記液晶層に前記刺激が付与されていない時に、前記液晶層の前記第１液晶の配向変形が、前記第１基板と前記第２基板との間で、ねじれ変形を示していることが好ましい。
　本発明の光学素子において、前記液晶層に前記刺激が付与されていない時に、前記液晶層の前記第１液晶の配向変形が、前記第１基板と前記第２基板との間で、広がり・曲がり変形を示していることが好ましい。
　本発明の光学素子において、前記液晶層に前記刺激が付与されていない時に、前記液晶層の前記第１液晶の配向が、前記第１基板と前記第２基板との間で、プレチルトありの垂直ねじれ配向を示すことが好ましい。
　本発明の光学素子において、前記液晶層に前記刺激が付与されていない時は、前記液晶構造体は、前記第１液晶の配向に応じて第１姿勢をとることが好ましい。前記液晶層に前記刺激が付与されている時は、前記液晶構造体は、前記第１液晶の配向の変化に応じて前記第１姿勢と異なる第２姿勢をとることが好ましい。前記液晶構造体が前記第１姿勢及び第２姿勢のうちの一方の姿勢をとった場合、前記液晶構造体は、光を反射することが好ましい。前記液晶構造体が前記第１姿勢及び第２姿勢のうちの他方の姿勢をとった場合、前記液晶構造体は、前記光を透過することが好ましい。
　本発明の光学素子において、前記液晶構造体は、前記液晶層に付与される前記刺激の大きさに応じて姿勢を変更し、前記姿勢の変更に応じて光の反射方向を変更することが好ましい。
　本発明の光学素子において、前記液晶構造体の前記第２液晶は、各々が選択反射性を有する複数の螺旋構造体を有することが好ましい。前記複数の螺旋構造体の各々は、複数の液晶分子を含むことが好ましい。前記複数の螺旋構造体の各々において、前記複数の液晶分子は、螺旋状に旋回していることが好ましい。前記複数の螺旋構造体の螺旋軸は、一定方向に揃っていることが好ましい。
　本発明の光学素子において、前記液晶層に前記刺激が付与されていない時は、前記液晶構造体は、前記第１液晶の配向に応じて第１姿勢をとることが好ましい。前記液晶層に前記刺激が付与されている時は、前記液晶構造体は、前記第１液晶の配向の変化に応じて前記第１姿勢と異なる第２姿勢をとることが好ましい。前記液晶構造体が前記第１姿勢及び第２姿勢のうちの一方の姿勢をとった場合、前記液晶構造体は、光を吸収することが好ましい。前記液晶構造体が前記第１姿勢及び第２姿勢のうちの他方の姿勢をとった場合、前記液晶構造体は、前記光を透過することが好ましい。
　本発明の光学素子において、前記液晶構造体は、前記液晶層に付与される前記刺激の大きさに応じて姿勢を変更し、前記姿勢の変更に応じて光の吸収率を変更することが好ましい。
　本発明の光学素子において、前記液晶構造体は、二色性色素を含むことが好ましい。前記液晶構造体の前記第２液晶の配向が、プラナー配向、かつ、１軸配向を示すことが好ましい。
　本発明の光学素子は、電極パターンをさらに備えることが好ましい。電極パターンは、前記液晶層の複数箇所に対して前記刺激としての駆動電圧を個別に印加することが好ましい。前記電極パターンによる前記液晶層に対する前記駆動電圧の印加に応じて、前記液晶構造体は、第１軸線及び／又は第２軸線の周りの回転によって姿勢を変更することが好ましい。
　本発明の光学素子において、前記第１領域での複数の前記液晶分子の配向が相違することが好ましい。前記第２領域での複数の前記液晶分子の配向が相違することが好ましい。前記刺激が前記液晶層に付与された時に、前記第１領域での前記複数の液晶分子の配向の相違と、前記第２領域での前記複数の液晶分子の配向の相違とに応じて、複数の前記液晶構造体の姿勢が個別に変化することが好ましい。
　本発明によれば、外部からの比較的小さな刺激によって光学的特性を制御可能な光学素子を提供できる。
本発明の一実施形態に係る光学システムを示す模式的断面図である。 本発明の一実施形態に係る光学素子を示す模式的断面図である。 （ａ）は、本発明の一実施形態に係る光学素子の第１条件を示す図である。（ｂ）は、本発明の一実施形態に係る光学素子の第２条件を示す図である。 本発明の実施形態１に係る光学素子に駆動電圧を印加していない時の光学素子の状態を示す模式的断面図である。 実施形態１に係る光学素子に第１電圧値を有する駆動電圧を印加している時の光学素子の状態を示す模式的断面図である。 実施形態１に係る光学素子に第２電圧値を有する駆動電圧を印加している時の光学素子の状態を示す模式的断面図である。 （ａ）は、比較例に係る光学素子に駆動電圧を印加していない時の光学素子の状態を示す模式的断面図である。（ｂ）は、比較例に係る光学素子に駆動電圧を印加していない時の光学素子の別の状態を示す模式的断面図である。 （ａ）は、比較例に係る光学素子に第１電圧値を有する駆動電圧を印加している時の光学素子の状態を示す模式的断面図である。（ｂ）は、比較例に係る光学素子に第１電圧値を有する駆動電圧を印加している時の光学素子の別の状態を示す図である。 本発明の実施形態２に係る光学素子に駆動電圧を印加していない時の光学素子の状態を示す模式的断面図である。 実施形態２に係る光学素子に駆動電圧を印加している時の光学素子の状態を示す模式的断面図である。 本発明の実施形態３に係る光学素子に駆動電圧を印加していない時の光学素子の状態を示す模式的断面図である。 実施形態３に係る光学素子に駆動電圧を印加している時の光学素子の状態を示す模式的断面図である。 本発明の実施形態４に係る光学素子の液晶構造体を示す模式的断面図である。 本発明の実施形態５に係る光学素子を示す斜視図である。 実施形態５に係る光学システムを示す平面図である。 実施形態５の変形例に係る光学システムを示す平面図である。 本発明の実施形態６に係る光学素子を示す斜視図である。 実施形態６に係る光学システムを示す平面図である。 実施形態６の変形例に係る光学システムを示す平面図である。 本発明の実施例に係る光学素子の駆動電圧と液晶構造体の回転角との関係を示すグラフである。 本実施例に係る光学素子の光透過率と駆動電圧との関係を示すグラフである。 （ａ）は、比較例に係る光学素子の反射光強度を示すグラフである。（ｂ）は、本実施例に係る光学素子の反射光強度を示すグラフである。
　以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、図中、同一または相当部分には同一の参照符号を付して説明を繰り返さない。また、図面には、発明の理解を容易にするため、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸を記載することがある。Ｘ軸およびＹ軸は水平方向に平行であり、Ｚ軸は鉛直方向に平行である。ただし、図面の記載は、本発明の光学素子の使用状態を限定するものではない。
　まず、図１及び図２を参照して、本発明の一実施形態に係る光学システム３００を説明する。図１は、本実施形態に係る光学システム３００を示す模式的断面図である。図１に示すように、光学システム３００は、光学素子１００と、刺激付与部２００とを備える。光学素子１００は、第１基板１と、第２基板２と、液晶層３と、複数の液晶構造体５とを含む。なお、光学素子１００は、単数の液晶構造体５を含んでいてもよい。
　第１基板１と第２基板２とは互いに略平行に配置される。第１基板１及び第２基板２の各々は、配向膜（不図示）を含み、透明である。「透明」は、半透明であってもよい。
　液晶層３は液晶（以下、「第１液晶ＦＬ」と記載する。）を含む。第１液晶ＦＬは複数の液晶分子を含む。液晶層３は光を透過する。液晶層３は、第１基板１と第２基板２との間に配置される。
　複数の液晶構造体５の各々は液晶（以下、「第２液晶ＳＬ」と記載する。）を含む。第２液晶ＳＬは複数の液晶分子を含む。複数の液晶構造体５の各々は、液晶構造体５の姿勢に依存して光を反射する。又は、複数の液晶構造体５の各々は、液晶構造体５の姿勢に依存して光を吸収する。更に、複数の液晶構造体５の各々は、液晶構造体５の姿勢に依存して光を透過する。
　複数の液晶構造体５は液晶層３中に配置される。具体的には、複数の液晶構造体５は、液晶層３中で第１基板１に沿って配置されている。複数の液晶構造体５は液晶層３中で浮遊している。液晶構造体５は、液晶層３の配向変形を最小化するため垂直方向Ｄｖにおける液晶層３の中央に配置されるように、弾性的駆動力を受けている。従って、液晶層３において液晶構造体５の垂直方向Ｄｖにおける位置は、弾性的駆動力と重力との釣り合いで定まる。そこで、液晶構造体５の密度は、液晶構造体５が重力により第２基板２の表面に沈降しない程度の値を有する。例えば、液晶構造体５の密度は液晶層３の密度より小さい。ただし、弾性的駆動力と重力との釣り合いがとれて、液晶構造体５が液晶層３中で浮遊する限りにおいては、液晶構造体５の密度は液晶層３の密度より大きくてもよい。垂直方向Ｄｖは、第１基板１に対して略垂直な方向を示す。実施形態１では、複数の液晶構造体５は間隔をあけて配置されている。
　なお、複数の液晶構造体５は、液晶層３中において、互いに接触しつつ又は互いに重なりつつ、第１基板１に沿って配置されていてもよい。この場合は、第１基板１に沿って配置された複数の液晶構造体５を「１つの液晶構造体」と捉えることもできる。
　また、複数の液晶構造体５は、液晶層３中において、垂直方向Ｄｖに沿って配置されていてもよい。この場合は、垂直方向Ｄｖに沿って配置された複数の液晶構造体５を「１つの液晶構造体」と捉えることもできる。
　垂直方向Ｄｖに沿って配置された複数の液晶構造体５を「１つの液晶構造体」と捉える場合、後述する第２条件（図３（ｂ））における第１表面領域Ｂ１は、垂直方向Ｄｖに沿って配置された複数の液晶構造体５のうちの第１基板１に最も近い液晶構造体５の第１表面領域Ｂ１を示す。また、第２条件における第２表面領域Ｂ２は、垂直方向Ｄｖに沿って配置された複数の液晶構造体５のうちの第２基板２に最も近い液晶構造体５の第２表面領域Ｂ２を示す。
　なお、垂直方向Ｄｖに沿って配置された複数の液晶構造体５は、垂直方向Ｄｖに沿って積層された複数の液晶構造体５であってもよいし、垂直方向Ｄｖに沿って連なって配置された複数の液晶構造体５であってもよい。
　また、複数の液晶構造体５は、液晶層３中において、互いに接触しつつ又は互いに重なりつつ第１基板１に沿って配置され、かつ、垂直方向Ｄｖに沿って配置されていてもよい。この場合は、第１基板１に沿って配置され、かつ、垂直方向Ｄｖに沿って配置された複数の液晶構造体５を「１つの液晶構造体」と捉えることもできる。
　刺激付与部２００は、液晶層３に刺激を付与する。従って、光学素子１００の外部から液晶層３に対して刺激が付与される。液晶層３に対する刺激に応答して、第１液晶ＦＬの配向が変化する。従って、液晶層３に対する刺激に基づく第１液晶ＦＬの配向の変化に応じて、複数の液晶構造体５の各々は、第２液晶ＳＬの配向を維持したまま姿勢を変更する。その結果、光学素子１００の光学的特性が変化する。光学的特性とは、光を反射する特性、光を吸収する特性、又は光の位相を変化させる特性のことである。
　以上、図１を参照して説明したように、本実施形態によれば、液晶構造体５の内部で第２液晶ＳＬ自体の配向を変化させるのではなく、液晶構造体５の周囲の第１液晶ＦＬの配向を変化させて、液晶構造体５の姿勢を変更している。従って、液晶構造体の内部で液晶自体の配向を変化させる場合と比較して、本実施形態に係る光学素子１００では、外部からの比較的小さな刺激によって光学的特性を制御可能である。
　刺激は、例えば、電気的刺激（例えば、電圧）、機械的刺激（例えば、応力）、又は化学的刺激（例えば、化学反応）である。
　例えば、刺激付与部２００は、液晶層３に電気的刺激を付与する（例えば、電圧の印加）。液晶層３は電気的刺激に応答し、第１液晶ＦＬの配向が変化する。例えば、刺激付与部２００は、液晶層３に機械的刺激を付与する（例えば、応力の印加）。液晶層３は機械的刺激に応答し、第１液晶ＦＬの配向が変化する。例えば、刺激付与部２００は、液晶層３に化学的刺激を付与する（例えば、化学反応の誘起）。液晶層３は化学的刺激に応答し、第１液晶ＦＬの配向が変化する。
　本実施形態では、「刺激」は「電圧（以下、「駆動電圧」と記載する。）」である。従って、刺激付与部２００は電源である。そして、刺激付与部２００は、液晶層３に電気的刺激としての駆動電圧を印加する。つまり、刺激付与部２００は、第１基板１との第２基板２との間に駆動電圧を印加する。
　駆動電圧は、所定周波数を有する交流電圧である。液晶層３に対する駆動電圧の印加に応答して、複数の液晶構造体５の各々は、第２液晶ＳＬの配向を維持したまま、第１液晶ＦＬの配向の変化に応じて姿勢を変更する。その結果、光学素子１００の光学的特性が変化する。
　「刺激」が「駆動電圧」である場合、光学素子１００は、第１電極５１と、第２電極５２とをさらに含む。第１電極５１は、第１基板１に形成される。第１電極５１は、例えば、面状電極である。第２電極５２は、第２基板２に形成される。第２電極５２は、例えば、面状電極である。第１電極５１及び第２電極５２の各々は、本実施形態では、透明電極材料により形成される。透明電極材料は、例えば、ＩＴＯ（インジウム・スズ酸化物：Ｉｎｄｉｕｍ　Ｔｉｎ　Ｏｘｉｄｅ）である。「透明」は、無色透明であってもよいし、有色透明であってもよいし、半透明であってもよい。そして、刺激付与部２００は、第１電極５１及び第２電極５２を介して、第１基板１との第２基板２との間の液晶層３に駆動電圧を印加する。
　図２は、光学素子１００を示す模式的断面図である。なお、図２では、図面を簡略にするために、１つの液晶構造体５を図示している。図２に示すように、液晶層３は、第１領域Ａ１と、第２領域Ａ２とを含む。第１領域Ａ１は、第１基板１に対向し、第１基板１に隣接している。第１領域Ａ１は、第１基板１に対して略平行である。第２領域Ａ２は、第２基板２に対向し、第２基板２に隣接している。第２領域Ａ２は、第２基板２に対して略平行である。第１領域Ａ１と第２領域Ａ２とは、液晶構造体５を介して対向し、互いに略平行である。
　第１領域Ａ１と第２領域Ａ２とは、第１液晶ＦＬの配向を定める。つまり、第１領域Ａ１での複数の液晶分子の各々の配向と、第２領域Ａ２での複数の液晶分子の各々の配向とで、第１液晶ＦＬの配向が定まる。
　液晶構造体５は、第１表面領域Ｂ１と、第２表面領域Ｂ２とを有する。第１表面領域Ｂ１と第２表面領域Ｂ２とは対向している。第１表面領域Ｂ１と第２表面領域Ｂ２とは、第２液晶ＳＬの配向を定める。つまり、第１表面領域Ｂ１での複数の液晶分子の各々の配向と、第２表面領域Ｂ２での複数の液晶分子の各々の配向とで、第２液晶ＳＬの配向が定まる。
　図２の例では、液晶構造体５の姿勢ベクトルＰＶは、第１基板１に対して略垂直である。姿勢ベクトルＰＶは、液晶構造体５の方位を示すベクトルである。姿勢ベクトルＰＶは、第１表面領域Ｂ１に対して略垂直であり、液晶構造体５の外部を向いている。
　次に、図３（ａ）及び図３（ｂ）を参照して、本実施形態に係る光学素子１００に対する条件を説明する。図３（ａ）は、光学素子１００の第１条件を示す図である。なお、図３（ａ）では、図面を簡略にするために、液晶構造体５を省略している。図３（ｂ）は、光学素子１００の第２条件を示す図である。なお、図３（ｂ）では、図面を簡略にするために、液晶構造体５だけを図示している。
　図３（ａ）及び図３（ｂ）に示すように、光学素子１００では、第１条件と第２条件とのうちの少なくとも１つの条件が満足される。つまり、光学素子１００では、第１条件だけが満足されるか、第２条件だけが満足されるか、又は、第１条件と第２条件との双方が満足される。
　以下、液晶層３の第１液晶ＦＬを構成する各液晶分子を「液晶分子ＬＣ１」と記載する場合がある。特に、第１領域Ａ１に存在する液晶分子ＬＣ１を「液晶分子ＬＣＡ」と記載する場合がある。第２領域Ａ２に存在する液晶分子ＬＣ１を「液晶分子ＬＣＢ」と記載する場合がある。
　また、液晶構造体５の第２液晶ＳＬを構成する各液晶分子を「液晶分子ＬＣ２」と記載する場合がある。特に、第１表面領域Ｂ１に存在する液晶分子ＬＣ２を「液晶分子ＬＣＣ」と記載する場合がある。第２表面領域Ｂ２に存在する液晶分子ＬＣ２を「液晶分子ＬＣＤ」と記載する場合がある。
　図３（ａ）に示すように、第１条件は、液晶層３に刺激が付与されていない時に、第１領域Ａ１での液晶分子ＬＣＡの配向と第２領域Ａ２での液晶分子ＬＣＢの配向とが異なることである。本実施形態では、「液晶層３に刺激が付与されていない時」は、「液晶層３に駆動電圧が印加されていない時」に相当する。また、「液晶層３に刺激が付与されている時」は、「液晶層３に駆動電圧が印加されている時」に相当する。
　具体的には、第１条件は、液晶層３に刺激が付与されていない時に、ＸＹ平面に正射影された液晶分子ＬＣＡの配向と、ＸＹ平面に正射影された液晶分子ＬＣＢの配向とが異なることである。
　又は、第１条件は、液晶層３に刺激が付与されていない時に、ＺＸ平面に正射影された液晶分子ＬＣＡの配向と、ＺＸ平面に正射影された液晶分子ＬＣＢの配向とが異なることである。
　又は、第１条件は、液晶層３に刺激が付与されていない時に、ＸＹ平面に正射影された液晶分子ＬＣＡの配向とＸＹ平面に正射影された液晶分子ＬＣＢの配向とが異なり、かつ、ＺＸ平面に正射影された液晶分子ＬＣＡの配向とＺＸ平面に正射影された液晶分子ＬＣＢの配向とが異なることである。
　なお、ＸＹ平面は、第１基板１に略平行な面を示す。ＺＸ平面は、第１基板１に略垂直な面を示す。
　図３（ｂ）に示すように、第２条件は、液晶層３に刺激が付与されていない時に、第１表面領域Ｂ１での液晶分子ＬＣＣの配向と第２表面領域Ｂ２での液晶分子ＬＣＤの配向とが異なることである。
　具体的には、第２条件は、液晶層３に刺激が付与されていない時に、ＸＹ平面に正射影された液晶分子ＬＣＣの配向と、ＸＹ平面に正射影された液晶分子ＬＣＤの配向とが異なることである。
　又は、第２条件は、液晶層３に刺激が付与されていない時に、ＺＸ平面に正射影された液晶分子ＬＣＣの配向と、ＺＸ平面に正射影された液晶分子ＬＣＤの配向とが異なることである。
　又は、第２条件は、液晶層３に刺激が付与されていない時に、ＸＹ平面に正射影された液晶分子ＬＣＣの配向とＸＹ平面に正射影された液晶分子ＬＣＤの配向とが異なり、かつ、ＺＸ平面に正射影された液晶分子ＬＣＣの配向とＺＸ平面に正射影された液晶分子ＬＣＤの配向とが異なることである。
　光学素子１００が第１条件を満足する場合、液晶層３の第１領域Ａ１と第２領域Ａ２との間に存在する複数の液晶分子ＬＣ１は、第１領域Ａ１での液晶分子ＬＣＡの配向と第２領域Ａ２での液晶分子ＬＣＢの配向とに応じて線形に配向変形している。また、光学素子１００が第２条件を満足する場合、第１表面領域Ｂ１での液晶分子ＬＣＣの配向と第２表面領域Ｂ２での液晶分子ＬＣＤの配向とが異なる。
　従って、光学素子１００が第１条件と第２条件とのうちの少なくとも１つの条件を満足すると、液晶層３に刺激が付与されていない時でも、第１領域Ａ１と第１表面領域Ｂ１との間、及び／又は、第２領域Ａ２と第２表面領域Ｂ２との間において、垂直方向Ｄｖにおける複数の液晶分子ＬＣ１の配向が異なる。従って、液晶構造体５の周囲の液晶分子ＬＣ１に配向変形が誘起される。そして、液晶構造体５の周囲の液晶分子ＬＣ１の配向変形が最小になるように、つまり、液晶構造体５の周囲の第１液晶ＦＬの弾性エネルギーが最小になるように、液晶構造体５の姿勢が一意に定まる。つまり、液晶層３に刺激が付与されていない初期状態において、液晶構造体５の姿勢が一意に定まる。
　従って、液晶層３に刺激を付与して液晶構造体５の姿勢を変更した後に、液晶層３に対する刺激の付与を解除すると、第１液晶ＦＬの配向変形に起因する弾性的復元力が液晶構造体５に作用して、液晶構造体５の姿勢は、液晶層３に刺激を付与する前の姿勢に戻る。
　また、光学素子１００が第１条件と第２条件とのうちの少なくとも１つの条件を満足しているため、液晶層３に刺激が付与されている時には、液晶構造体５の周囲の液晶分子ＬＣ１に対して更なる配向変形が誘起される。従って、液晶層３に刺激が付与されている時においても、液晶構造体５の姿勢が一意に定まる。
　その結果、液晶層３に対する刺激の付与を解除して液晶構造体５の姿勢を変更した後に、液晶層３に再び同じ刺激を付与すると、液晶構造体５の姿勢は、液晶層３に対する刺激の付与を解除する前の姿勢に戻る。
　以上、本実施形態では、液晶層３に刺激が付与されていない時と付与されている時との間で、液晶構造体５の可逆的な姿勢の制御が可能である。つまり、液晶構造体５の姿勢ベクトルＰＶの可逆的な制御が可能である。従って、光学素子１００の光学的特性の再現性を向上できる。
　また、液晶層３に刺激が付与されている時では、液晶層３に刺激が付与されていない時よりも、液晶構造体５の周囲の第１液晶ＦＬの弾性エネルギーが大きい。従って、液晶層３に対する刺激を解除すると、液晶構造体５の周囲の液晶分子ＬＣ１の弾性エネルギーが最小になるように、第１液晶ＦＬの配向変形に起因する弾性的復元力によって、液晶構造体５の姿勢が変更される。その結果、液晶構造体５の応答速度を向上できる。
　なお、光学素子１００が第１条件を満足しない場合、第１領域Ａ１での液晶分子ＬＣＡの配向と第２領域Ａ２での液晶分子ＬＣＢの配向とが揃っている。従って、第１領域Ａ１と第２領域Ａ２との間に存在する複数の液晶分子ＬＣ１の配向は、液晶構造体５が存在しない領域において揃っており一様である。例えば、複数の液晶分子ＬＣ１の配向が一方向に揃っている。
　また、光学素子１００が第２条件を満足しない場合、第１表面領域Ｂ１での液晶分子ＬＣＣの配向と第２表面領域Ｂ２での液晶分子ＬＣＤの配向とが揃っている。従って、第１表面領域Ｂ１と第２表面領域Ｂ２との間に存在する複数の液晶分子ＬＣ２の配向は、一様である。例えば、複数の液晶分子ＬＣ２の配向が一方向に揃っている。又は、例えば、複数の液晶分子ＬＣ２が螺旋状であると、螺旋の１周期又は半周期の整数倍になるように、複数の液晶分子ＬＣ２が配向している。
　なお、光学素子１００が第２条件を満足する場合、液晶構造体５の第１表面領域Ｂ１と第２表面領域Ｂ２との間に存在する複数の液晶分子ＬＣ２は、第１表面領域Ｂ１での液晶分子ＬＣＣの配向と第２表面領域Ｂ２での液晶分子ＬＣＤの配向とに応じて配向変形している。
　次に、図３（ａ）～図１３を参照して、本発明の実施形態１～実施形態４に係る光学システム３００を説明する。実施形態１～実施形態４では、液晶層３に付与する「刺激」の一例として、液晶層３に印加する「駆動電圧」を説明する。従って、実施形態１～実施形態４の説明において、「液晶層３に駆動電圧が印加されていない時」は、「液晶層３に刺激が付与されていない時」と読み替えることができる。また、「液晶層３に駆動電圧が印加されている時」は、「液晶層３に刺激が付与されている時」と読み替えることができる。
　（実施形態１）
　図３（ａ）及び図４～図８（ｂ）を参照して、本発明の実施形態１に係る光学システム３００の光学素子１００を説明する。実施形態１では、液晶層３の第１液晶ＦＬＡがねじれネマティック液晶であり、液晶構造体５の第２液晶ＳＬＡがコレステリック液晶である点で、実施形態１は、図１～図３（ｂ）を参照して説明した本実施形態と主に異なる。以下、実施形態１が本実施形態と異なる点を主に説明する。
　まず、図４を参照して、実施形態１に係る光学システム３００において、液晶層３に駆動電圧が印加されていない時の光学素子１００を説明する。図４は、実施形態１に係る光学素子１００を示す模式的断面図である。図４では、光学素子１００の液晶層３に駆動電圧が印加されていない。なお、図４では、図面を簡略にするために、１つの液晶構造体５を図示している。
　図４に示すように、液晶層３は第１液晶ＦＬＡを含む。第１液晶ＦＬＡは複数の液晶分子ＬＣ１を含む。図３（ａ）及び図４に示すように、実施形態１に係る光学素子１００は第１条件を満足する。つまり、実施形態１では、ＸＹ平面に正射影された液晶分子ＬＣＡの配向と、ＸＹ平面に正射影された液晶分子ＬＣＢの配向とが異なる。具体的には、液晶層３に駆動電圧が印加されていない時に、第１液晶ＦＬＡの配向変形が、第１基板１と第２基板２との間で、ねじれ変形を示している。つまり、第１液晶ＦＬＡはねじれ配向を有している。従って、実施形態１によれば、光学素子１００に第１条件を満足させることが容易である。また、第１液晶ＦＬＡはプラナー配向を有している。
　特に、実施形態１では、第１液晶ＦＬＡは、ねじれネマティック液晶である。ねじれネマティック液晶は、正の誘電異方性を有する。従って、駆動電圧が印加されると、第１液晶ＦＬＡの配向は、液晶分子ＬＣ１が平臥状態から起立状態に向かうように変化する。
　図４の例では、液晶層３の第１領域Ａ１では、ＸＹ平面に平行な面内で、液晶分子ＬＣＡのダイレクターがＸ軸に対して「＋４５度」だけ傾斜している。一方、液晶層３の第２領域Ａ２では、ＸＹ平面に平行な面内で、液晶分子ＬＣＢのダイレクターがＸ軸に対して「－４５度」だけ傾斜している。従って、光学素子１００は第１条件を満足する。なお、第１液晶ＦＬのねじれ角は、９０度に限定されず、任意の値をとり得る。
　なお、第１液晶ＦＬＡはプレチルトを有する。従って、第１領域Ａ１の液晶分子ＬＣＡは第１基板１に対するチルト角を有し、第２領域Ａ２の液晶分子ＬＣＢは第２基板２に対するチルト角を有する。
　液晶構造体５は、実施形態１では、略円板状である。例えば、液晶構造体５の直径は、ナノメートルのオーダー又はマイクロメートルのオーダーである。ただし、液晶構造体５の形状は、円板状に限定されず、任意の形状をとり得る。例えば、液晶構造体５の最大長は、ナノメートルのオーダー又はマイクロメートルのオーダーである。
　液晶層３に駆動電圧が印加されていない時は、第１表面領域Ｂ１は第１基板１に略平行であり、第２表面領域Ｂ２は第２基板２に略平行である。また、第１表面領域Ｂ１は第１基板１に対向し、第２表面領域Ｂ２は第２基板２に対向している。さらに、液晶層３に駆動電圧が印加されていない時は、第１表面領域Ｂ１は、液晶構造体５のうち第１基板１に最も近い領域であり、第２表面領域Ｂ２は、液晶構造体５のうち第２基板２に最も近い領域である。
　液晶構造体５は第２液晶ＳＬＡを含む。第２液晶ＳＬは、複数の螺旋構造体７を有する。複数の螺旋構造体７の各々は選択反射性を有する。選択反射性とは、螺旋構造体７の構造と光学的性質とに応じた帯域の波長を有する光であって、螺旋構造体７の螺旋の旋回方向に整合する偏光状態を有する光を反射し、螺旋構造体７の螺旋の旋回方向と相反する偏光状態を有する光を透過する性質のことである。従って、実施形態１によれば、液晶構造体５を光反射体として機能させることができる。その結果、駆動電圧を制御して液晶構造体５の姿勢を変更することで、光の反射と透過とを切り替えたり、光を連続的に偏向したりすることができる。
　複数の螺旋構造体７の各々は複数の液晶分子ＬＣ２を含む。複数の螺旋構造体７の各々において、複数の液晶分子ＬＣ２は、螺旋状に旋回している。複数の螺旋構造体７の螺旋軸ＡＸ１は、一定方向に揃っている。実施形態１では、第２液晶ＳＬＡはコレステリック液晶である。姿勢ベクトルＰＶは螺旋軸ＡＸ１に略平行である。なお、実施形態１では、螺旋軸ＡＸ１は、第１表面領域Ｂ１及び第２表面領域Ｂ２に対して略直交している。
　なお、図４の例では、半周期の螺旋構造体７を図示しているが、螺旋構造体７の周期は、半周期に限定されず、１周期でもよい。また、螺旋構造体７は、半周期分の構造を繰り返して半周期の２倍以上の長さを有していてもよいし、１周期分の構造を繰り返して１周期の２倍以上の長さを有していてもよい。
　ここで、光学素子１００に第２条件を満足させる場合は、例えば、螺旋構造体７は、半周期に満たない部分又は１周期に満たない部分を有する。
　なお、図３（ｂ）及び図４に示すように、実施形態１では、光学素子１００は、第２条件を満足しない。図４の例では、液晶構造体５の第１表面領域Ｂ１では、ＸＹ平面に平行な面内で、液晶分子ＬＣＣのダイレクターがＸ軸に対して略平行である。加えて、液晶構造体５の第２表面領域Ｂ２では、ＸＹ平面に平行な面内で、液晶分子ＬＣＤのダイレクターがＸ軸に対して略平行である。従って、光学素子１００は第２条件を満足していない。
　図４に示すように、液晶層３に駆動電圧が印加されていない時は、液晶構造体５は、第１液晶ＦＬＡの配向に応じて第１姿勢をとる。つまり、第１姿勢は、液晶層３に駆動電圧が印加されていない時の液晶構造体５の姿勢を示す。実施形態１では、液晶構造体５が第１姿勢をとっているとき、液晶構造体５の姿勢ベクトルＰＶは垂直方向Ｄｖに対して略平行であり、液晶構造体５の回転角θは、略ゼロ度である。回転角θは、垂直方向Ｄｖに対する姿勢ベクトルＰＶの傾斜角を示す。
　液晶構造体５は反射面ＲＦを有する。反射面ＲＦでは、複数の液晶分子ＬＣ２の配向が揃っている。反射面ＲＦは光を反射する。第１姿勢をとった液晶構造体５の反射面ＲＦは平行方向Ｄｐに略平行である。平行方向Ｄｐは、第１基板１に対して略平行な方向を示す。実施形態１では、平行方向ＤｐはＸ軸に平行である。また、姿勢ベクトルＰＶは、反射面ＲＦに対して略垂直である。
　例えば、第１姿勢をとった液晶構造体５に光Ｌ１が入射する。光Ｌ１は直線偏光を有する。従って、液晶構造体５は、光Ｌ１のうち、螺旋構造体７の螺旋の旋回方向（例えば右回り）に整合する偏光状態を有する光Ｌ２（例えば右円偏光）を反射面ＲＦによって反射する。一方、液晶構造体５は、螺旋構造体７の螺旋の旋回方向（例えば右回り）と相反する偏光状態を有する光Ｌ３（例えば左円偏光）を透過する。図４の例では、液晶構造体５は、垂直方向Ｄｖに略平行に光Ｌ２を反射している。
　次に、図５を参照して、液晶構造体５の中間姿勢を説明する。図５は、光学素子１００を示す模式的断面図である。図５では、光学素子１００の液晶層３に第１電圧値Ｖ１を有する駆動電圧が刺激付与部２００によって印加されている。従って、第１液晶ＦＬＡの配向が初期配向から変化する。つまり、第１液晶ＦＬＡが、初期配向変形から更に配向変形する。初期配向は、液晶層３に駆動電圧が印加されていない時の第１液晶ＦＬＡの配向を示す。初期配向変形は、液晶層３に駆動電圧が印加されていない時の第１液晶ＦＬＡの垂直方向Ｄｖに沿った配向変形を示す。なお、第１電圧値Ｖ１は、駆動電圧の実効値又は最大値によって表される。
　液晶層３に第１電圧値Ｖ１を有する駆動電圧が印加されている時は、液晶構造体５は、第１液晶ＦＬＡの配向の変化に応じて中間姿勢をとる。つまり、中間姿勢は、液晶層３に第１電圧値Ｖ１を有する駆動電圧が印加されている時の液晶構造体５の姿勢を示す。中間姿勢は第１姿勢と異なる。具体的には、液晶構造体５は、第１液晶ＦＬＡの初期配向変形からの更なる配向変形に応じて中間姿勢をとる。
　実施形態１では、液晶構造体５が中間姿勢をとっているとき、液晶構造体５の姿勢ベクトルＰＶは垂直方向Ｄｖに対して傾斜しており、液晶構造体５の回転角θは、鋭角である。図５の例では、液晶構造体５は、第１姿勢から中間姿勢まで回転角θだけ反時計回りに回転している。液晶構造体５の第１姿勢から中間姿勢への変化にともなって、反射面ＲＦが平行方向Ｄｐに対して回転角θだけ傾斜する。
　その結果、液晶構造体５は、回転角θに応じた方向に向けて、反射面ＲＦによって光Ｌ２を反射する。つまり、液晶構造体５は、姿勢ベクトルＰＶの向きに応じた方向に向けて、反射面ＲＦによって光Ｌ２を反射する。従って、中間姿勢をとったときの液晶構造体５による光Ｌ２の反射方向は、第１姿勢をとったときの液晶構造体５による光Ｌ２の反射方向と異なる。つまり、実施形態１では、液晶構造体５の姿勢を制御することで、光を偏向できる。なお、液晶構造体５は光Ｌ３を透過する。
　次に、図６を参照して、液晶構造体５の第２姿勢を説明する。図６は、光学素子１００を示す模式的断面図である。図６では、光学素子１００の液晶層３に第２電圧値Ｖ２を有する駆動電圧が刺激付与部２００によって印加されている。第２電圧値Ｖ２は、第１電圧値Ｖ１（図４）よりも大きい。
　従って、第１液晶ＦＬＡの配向が、第１電圧値Ｖ１を有する駆動電圧の印加時の配向から更に変化する。つまり、第１液晶ＦＬＡが、第１電圧値Ｖ１を有する駆動電圧の印加時の配向変形から更に配向変形する。なお、第２電圧値Ｖ２は、交流電圧の実効値又は最大値によって表される。
　液晶層３に第２電圧値Ｖ２を有する駆動電圧が印加されている時は、液晶構造体５は、第１液晶ＦＬＡの配向の変化に応じて第２姿勢をとる。つまり、第２姿勢は、液晶層３に第２電圧値Ｖ２を有する駆動電圧が印加されている時の液晶構造体５の姿勢を示す。具体的には、液晶構造体５は、第１電圧値Ｖ１を有する駆動電圧の印加時の第１液晶ＦＬＡの配向変形からの更なる配向変形に応じて第２姿勢をとる。第２姿勢は第１姿勢及び中間姿勢の各々と異なる。なお、液晶構造体５の中間姿勢（図５）は、第１姿勢と第２姿勢との間の姿勢を示している。
　実施形態１では、液晶構造体５が第２姿勢をとっているとき、液晶構造体５の姿勢ベクトルＰＶは垂直方向Ｄｖに対して略垂直であり、液晶構造体５の回転角θは、略９０度である。図６の例では、液晶構造体５は、第１姿勢から中間姿勢を経由して第２姿勢まで回転角θだけ反時計回りに回転している。液晶構造体５の第１姿勢から第２姿勢への変化にともなって、反射面ＲＦが垂直方向Ｄｖに対して略平行になる。
　その結果、液晶構造体５は光Ｌ１を透過する。つまり、液晶構造体５は、光Ｌ２及び光Ｌ３を透過する。光Ｌ２は、直線偏光である光Ｌ１に含まれる一方の円偏光成分（例えば、右円偏光）である。光Ｌ３は、光Ｌ１に含まれる他方の円偏光成分（例えば、左円偏光）である。
　以上、図４及び図６を参照して説明したように、実施形態１によれば、液晶層３に対して駆動電圧を「印加しないこと」と「印加すること」とを切り替えることで、液晶構造体５の姿勢を第１姿勢と第２姿勢との間で切り替えることができる。従って、液晶層３に対して駆動電圧を「印加しないこと」と「印加すること」とを切り替えることで、光学素子１００が光Ｌ２を反射する状態と、光学素子１００が光Ｌ２を透過する状態とを容易に切り替えることができる。
　すなわち、液晶層３に対して刺激を「付与しないこと」と「付与すること」とを切り替えることで、光学素子１００が光Ｌ２を反射する状態と、光学素子１００が光Ｌ２を透過する状態とを容易に切り替えることができる。
　また、図４～図６を参照して説明したように、実施形態１によれば、液晶層３に対する駆動電圧の電圧値を制御することで、液晶構造体５の姿勢を電圧値に応じて連続的に変更できる。従って、駆動電圧の電圧値を制御することで、光Ｌ２の反射方向を連続的に変更できる。
　すなわち、液晶構造体５は、液晶層３に付与される刺激の大きさに応じて姿勢を変更し、姿勢の変更に応じて光の反射方向を変更する。つまり、液晶層３に対する刺激の大きさを制御することで、液晶構造体５の姿勢を刺激の大きさに応じて連続的に変更できる。従って、刺激の大きさを制御することで、光Ｌ２の反射方向を連続的に変更できる。
　さらに、実施形態１では、光学素子１００が第１条件を満足している。従って、図４に示すように、液晶層３に駆動電圧が印加されていない時でも、第１領域Ａ１と第１表面領域Ｂ１との間、及び、第２領域Ａ２と第２表面領域Ｂ２との間において、垂直方向Ｄｖにおける複数の液晶分子ＬＣ１の配向が異なる。従って、液晶構造体５の周囲の液晶分子ＬＣ１に配向変形が誘起される。そして、液晶構造体５の周囲の液晶分子ＬＣ１の配向変形が最小になるように、液晶構造体５の姿勢が一意に定まる。つまり、液晶層３に駆動電圧が印加されていない初期状態において、液晶構造体５の姿勢が一意に定まる。
　従って、液晶層３に駆動電圧を印加して液晶構造体５の姿勢を変更した後に、液晶層３に対する駆動電圧の印加を解除すると、第１液晶ＦＬの配向変形に起因する弾性的復元力が液晶構造体５に作用して、液晶構造体５の姿勢は、液晶層３に駆動電圧を印加する前の姿勢に戻る。
　また、図６に示すように、光学素子１００が第１条件を満足しているため、液晶層３に駆動電圧が印加されている時には、液晶構造体５の周囲の液晶分子ＬＣ１に対して更なる配向変形が誘起される。従って、液晶層３に駆動電圧が印加されている時においても、液晶構造体５の姿勢が一意に定まる。
　その結果、液晶層３に対する駆動電圧の印加を解除して液晶構造体５の姿勢を変更した後に、液晶層３に再び同じ駆動電圧を印加すると、液晶構造体５の姿勢は、液晶層３に対する駆動電圧の印加を解除する前の姿勢に戻る。
　以上、実施形態１では、液晶層３に駆動電圧が印加されていない時と印加されている時との間で、液晶構造体５の可逆的な姿勢の制御が可能である。つまり、液晶構造体５の姿勢ベクトルＰＶの可逆的な制御が可能である。従って、光学素子１００の反射特性の再現性を向上できる。
　また、液晶層３に駆動電圧が印加されている時では、液晶層３に駆動電圧が印加されていない時よりも、液晶構造体５の周囲の第１液晶ＦＬの弾性エネルギーが大きい。従って、液晶層３に対する駆動電圧の印加を解除すると、液晶構造体５の周囲の液晶分子ＬＣ１の弾性エネルギーが最小になるように、第１液晶ＦＬの配向変形に起因する弾性的復元力によって、液晶構造体５の姿勢が第２姿勢から第１姿勢に変更される。その結果、液晶構造体５の応答速度を向上できる。
　なお、液晶構造体５の第２液晶ＳＬＡは、光を反射する限りにおいては、コレステリック液晶に限定されない。第２液晶ＳＬＡが、コレステリック液晶以外のカイラル液晶であってもよい。コレステリック液晶以外のカイラル液晶は、例えば、カイラルスメクチックＣ相、ツイストグレインバウンダリー相、又はコレステリックブルー相である。また、コレステリック液晶は、例えば、ヘリコイダルコレステリック相であってもよい。
　次に、液晶構造体５の作製方法の一例を説明する。工程Ｓ１において、ガラス基板ＳＢ１と、クロムマスク基板ＳＢ２とを用意する。クロムマスク基板ＳＢ２は、ガラス基板の一対の主面のうちの一方の主面に、クロムマスクを形成した基板である。クロムマスクには、複数の微細孔が配列されている。微細孔の直径は、例えば、数マイクロメートルである。
　工程Ｓ２において、ガラス基板ＳＢ１の一対の主面のうちの一方の主面に高分子膜ＰＬ１を形成し、クロムマスク基板ＳＢ２のクロムマスク側に高分子膜ＰＬ２を形成する。高分子膜ＰＬ１及び高分子膜ＰＬ２は、ラビングによって液晶の配向が可能であり、かつ、溶媒（例えば水）によって容易に剥がすことが可能である。溶媒は、液晶構造体５を侵食しない。
　例えば、ガラス基板ＳＢ１の一方の主面と、クロムマスク基板ＳＢ２のクロムマスク側とに対して、ＩＣＰ（Ｉｎｔｒｉｎｓｉｃａｌｌｙ　Ｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇ　Ｐｏｌｙｍｅｒｓ）をスピンコートして、高分子膜ＰＬ１及び高分子膜ＰＬ２を形成する。ＩＣＰは、例えば、ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ、である。ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳは、ポリ（３，４－エチレンジオキシチオフェン）（ＰＥＤＯＴ）とポリスチレンスルホン酸（ＰＳＳ）とからなる複合物である。
　工程Ｓ３において、高分子膜ＰＬ１の形成されたガラス基板ＳＢ１と、高分子膜ＰＬ２の形成されたクロムマスク基板ＳＢ２とを、所定時間（例えば１分）、所定温度（例えば８０℃）で加熱する。
　工程Ｓ４において、ガラス基板ＳＢ１の高分子膜ＰＬ１と、クロムマスク基板ＳＢ２の高分子膜ＰＬ２とに対して、ラビング処理を実行する。
　工程Ｓ５において、ラビング処理後の高分子膜ＰＬ１と高分子膜ＰＬ２とが互いに対向するように、ガラス基板ＳＢ１とクロムマスク基板ＳＢ２とでサンドイッチセルを構成して、光重合性液晶を充填する。
　工程Ｓ６において、光重合性液晶を充填したサンドイッチセルに対して、クロムマスク基板ＳＢ２側から垂直に紫外光を照射する。従って、紫外光は、クロムマスクの複数の微細孔を通して、光重合性液晶に照射される。その結果、光重合性液晶のうち紫外光が照射された部分だけが重合し、複数の液晶構造体５が形成される。
　工程Ｓ７において、光重合性液晶からガラス基板ＳＢ１及びクロムマスク基板ＳＢ２を剥離する。そして、光重合性液晶を水に浸して遠心分離により未重合の液晶を取り除き、水を蒸発させて乾燥させる。その結果、複数の液晶構造体５が取り出される。複数の液晶構造体５は、ホストとしての第１液晶ＦＬＡと混合される。
　次に、図７（ａ）～図８（ｂ）を参照して、比較例に係る光学素子５００を説明する。図７（ａ）は、比較例に係る光学素子５００を示す模式的断面図である。図７（ｂ）は、比較例に係る光学素子５００の別の状態を示す模式的断面図である。
　図７（ａ）及び図７（ｂ）に示すように、光学素子５００は、第１基板８１と、第２基板８２と、液晶層８３と、液晶構造体８５と、第１電極６１と、第２電極６２とを含む。液晶層８３は液晶（以下、「第１液晶ＦＣ」と記載する。）を含む。第１液晶ＦＣは複数の液晶分子ＬＣ１０を含む。液晶構造体８５は液晶（以下、「第２液晶ＳＣ」と記載する。）を含む。第２液晶ＳＣは複数の液晶分子ＬＣ２０を含む。第１電極６１及び第２電極６２は、面状電極であり、透明電極材料により形成される。透明電極材料は、例えば、ＩＴＯである。
　図７（ａ）及び図７（ｂ）では、液晶層８３には、駆動電圧が印加されていない。比較例に係る光学素子５００は第１条件及び第２条件を満足しない。
　具体的には、比較例では、液晶層８３において、ＸＹ平面に正射影された液晶分子ＬＣＡの配向と、ＸＹ平面に正射影された液晶分子ＬＣＢの配向とが揃っている。従って、光学素子５００は第１条件を満足しない。具体的には、液晶層３に駆動電圧が印加されていない時に、液晶層８３の第１液晶ＦＣは、プラナー配向、かつ、１軸配向を有している。１軸配向とは、複数の液晶分子の配向が一方向に揃っている配向のことである。具体的には、第１液晶ＦＣは、ねじれを有しないネマティック液晶である。
　液晶構造体８５の構成は、実施形態１に係る液晶構造体５の構成と同様である。従って、光学素子５００は第２条件を満足しない。第２液晶ＳＣはコレステリック液晶である。第２条件を満足せず、第１表面領域Ｂ１の液晶分子ＬＣＣの配向と第２表面領域Ｂ２の液晶分子ＬＣＤの配向とが揃っている場合、第１表面領域Ｂ１の配向と第２表面領域Ｂ２の配向とが、液晶層８３の第１液晶ＦＣの配向方向と揃うように、液晶構造体８５の姿勢が定まる。しかしながら、配向軸ＡＸ２の回りに液晶構造体８５が回転しても第１液晶ＦＣの配向変形は誘起されないため、液晶構造体８５に対する弾性的復元力が作用しない。
　従って、液晶構造体８５は、配向軸ＡＸ２の回りに回転可能である。その結果、液晶層８３に駆動電圧が印加されていない時において、液晶構造体８５の姿勢が安定し難い。配向軸ＡＸ２は、液晶層８３の第１液晶ＦＣの配向方向に略平行な軸を示す。
　図８（ａ）は、比較例に係る光学素子５００を示す模式的断面図である。図８（ｂ）は、比較例に係る光学素子５００の別の状態を示す模式的断面図である。図８（ａ）及び図８（ｂ）では、液晶層８３に第１電圧値Ｖ１を有する駆動電圧が印加されている。
　図８（ａ）及び図８（ｂ）に示すように、液晶層８３に第１電圧値Ｖ１を有する駆動電圧が印加されている時は、液晶構造体８５は、第１液晶ＦＣの配向の変化に応じた姿勢をとる。この場合、配向軸ＡＸ２の回りに液晶構造体８５が回転しても第１液晶ＦＣの配向変形は誘起されないため、液晶構造体８５に対する弾性的復元力が作用しない。従って、液晶構造体８５は、配向軸ＡＸ２の回りに回転可能である。その結果、液晶層８３に駆動電圧が印加されている時においても、液晶構造体８５の姿勢が安定し難い。
　以上、図７（ａ）～図８（ｂ）を参照して説明したように、比較例に係る光学素子５００では、駆動電圧が印加されていない時でも印加されている時でも、液晶構造体８５の姿勢が安定し難い。つまり、液晶構造体８５の姿勢ベクトルＰＶの向きが安定し難い。従って、比較例に係る光学素子５００では、液晶構造体８５の可逆的な制御が困難である。
　これに対して、図４～図６を参照して説明したように、実施形態１によれば、液晶構造体８５の可逆的な制御が可能である。
　（実施形態２）
　図３（ａ）、図９、及び図１０を参照して、本発明の実施形態２に係る光学システム３００を説明する。実施形態２に係る液晶層３の第１液晶ＦＬＢがハイブリッド配向を有する点で、実施形態２は、実施形態１と主に異なる。以下、実施形態２が実施形態１と異なる点を主に説明する。
　まず、図９を参照して、実施形態２に係る光学システム３００の光学素子１００を説明する。図９は、実施形態２に係る光学素子１００を示す模式的断面図である。図９では、光学素子１００の液晶層３に駆動電圧が印加されていない。
　図９に示すように、液晶層３は第１液晶ＦＬＢを含む。第１液晶ＦＬＢは複数の液晶分子ＬＣ３を含む。図３（ａ）及び図９に示すように、実施形態２に係る光学素子１００は第１条件を満足する。つまり、実施形態１では、ＺＸ平面に正射影された液晶分子ＬＣＡの配向と、ＺＸ平面に正射影された液晶分子ＬＣＢの配向とが異なる。
　具体的には、液晶層３に駆動電圧が印加されていない時に、第１液晶ＦＬＢの配向変形が、第１基板１と第２基板２との間で、広がり・曲がり変形を示している。つまり、第１液晶ＦＬＢはハイブリッド配向を有している。従って、実施形態２によれば、光学素子１００に第１条件を満足させることが容易である。特に、実施形態２では、第１液晶ＦＬＢは、ハイブリッド配向を有するネマティック液晶である。
　図９の例では、液晶層３の第１領域Ａ１では、液晶分子ＬＣＡはプレチルトを有し、液晶分子ＬＣＡのチルト角は、例えば、第１基板１に対して略１度である。また、液晶層３の第２領域Ａ２では、液晶分子ＬＣＢはプレチルトを有し、液晶分子ＬＣＢのチルト角は、例えば、略８９度である。すなわち、第１領域Ａ１の液晶分子ＬＣＡのチルト角と第２領域Ａ２の液晶分子ＬＣＢのチルト角とは異なる。なお、液晶分子ＬＣＡのチルト角と液晶分子ＬＣＢのチルト角とが異なる限りにおいては、チルト角は、１度及び８９度に限定されず、任意の値をとり得る。
　図９に示すように、液晶層３に駆動電圧が印加されていない時は、液晶構造体５は、第１液晶ＦＬＢの配向に応じて第１姿勢をとる。つまり、第１姿勢は、液晶層３に駆動電圧が印加されていない時の液晶構造体５の姿勢を示す。実施形態２では、液晶構造体５が第１姿勢をとっているとき、液晶構造体５の姿勢ベクトルＰＶは垂直方向Ｄｖに対して傾斜しており、液晶構造体５の回転角θは、鋭角である。
　従って、液晶構造体５は、回転角θに応じた方向に向けて、反射面ＲＦによって光Ｌ２を反射する。つまり、液晶構造体５は、姿勢ベクトルＰＶの向きに応じた方向に向けて、反射面ＲＦによって光Ｌ２を反射する。なお、液晶構造体５は光Ｌ３を透過する。
　なお、実施形態２では、液晶層３の第１液晶ＦＬＢはハイブリッド配向を有するため、光学素子１００は第１条件を満足する。従って、液晶構造体５の第１表面領域Ｂ１の液晶分子ＬＣＣの配向及び第２表面領域Ｂ２の液晶分子ＬＣＤの配向は任意であってよい。
　次に、図１０を参照して、液晶構造体５の第２姿勢を説明する。図１０は、光学素子１００を示す模式的断面図である。図１０では、光学素子１００の液晶層３に第３電圧値Ｖ３を有する駆動電圧が刺激付与部２００によって印加されている。なお、第３電圧値Ｖ３は、交流電圧の実効値又は最大値によって表される。
　図１０に示すように、液晶層３に駆動電圧が印加されている時は、液晶構造体５は、第１液晶ＦＬＢの配向の変化に応じて第２姿勢をとる。つまり、第２姿勢は、液晶層３に駆動電圧が印加されている時の液晶構造体５の姿勢を示す。第２姿勢は第１姿勢と異なる。具体的には、液晶構造体５は、第１液晶ＦＬＢの初期配向変形からの更なる配向変形に応じて第２姿勢をとる。
　実施形態２では、液晶構造体５が第２姿勢をとっているとき、液晶構造体５の姿勢ベクトルＰＶは垂直方向Ｄｖに対して略平行であり、液晶構造体５の回転角θは、略ゼロ度である。従って、液晶構造体５は、光Ｌ１のうち、螺旋構造体７の螺旋の旋回方向（例えば右回り）に整合する偏光状態を有する光Ｌ２（例えば右円偏光）を反射面ＲＦによって反射する。一方、液晶構造体５は、螺旋構造体７の螺旋の旋回方向（例えば右回り）と相反する偏光状態を有する光Ｌ３（例えば左円偏光）を透過する。図１０の例では、液晶構造体５は、垂直方向Ｄｖに略平行に光Ｌ２を反射している。
　以上、図９及び図１０を参照して説明したように、実施形態２によれば、液晶層３に対して駆動電圧を「印加しないこと」と「印加すること」とを切り替えることで、液晶構造体５の姿勢を第１姿勢と第２姿勢との間で切り替えることができる。従って、液晶層３に対して駆動電圧を「印加しないこと」と「印加すること」とを切り替えることで、光Ｌ２の反射方向を容易に切り替えることができる。
　また、実施形態２によれば、実施形態１と同様に、液晶層３に対する駆動電圧の電圧値を制御することで、液晶構造体５の姿勢を電圧値に応じて連続的に変更できる。従って、駆動電圧の電圧値を制御することで、光Ｌ２の反射方向を連続的に変更できる。
　さらに、実施形態２によれば、実施形態１と同様の原理によって、液晶層３に駆動電圧が印加されていない時と印加されている時との間で、液晶構造体５の可逆的な姿勢の制御が可能である。つまり、液晶構造体５の姿勢ベクトルＰＶの可逆的な制御が可能である。また、実施形態２では、実施形態１と同様の原理によって、液晶構造体５の応答速度を向上できる。
　（実施形態３）
　図３（ａ）、図１１、及び図１２を参照して、本発明の実施形態３に係る光学システム３００を説明する。実施形態３に係る液晶層３の第１液晶ＦＬＣがプレチルトありの垂直ねじれ配向を有する点で、実施形態３は、実施形態１と主に異なる。以下、実施形態３が実施形態１と異なる点を主に説明する。
　まず、図１１を参照して、実施形態３に係る光学システム３００の光学素子１００を説明する。図１１は、実施形態３に係る光学素子１００を示す模式的断面図である。図１３では、光学素子１００の液晶層３に駆動電圧が印加されていない。
　図１１に示すように、液晶層３は第１液晶ＦＬＣを含む。第１液晶ＦＬＣは複数の液晶分子ＬＣ４を含む。図３（ａ）及び図１１に示すように、実施形態３に係る光学素子１００は第１条件を満足する。つまり、実施形態１では、ＸＹ平面に正射影された液晶分子ＬＣＡの配向と、ＸＹ平面に正射影された液晶分子ＬＣＢの配向とが異なる。具体的には、液晶層３に駆動電圧が印加されていない時に、第１液晶ＦＬＣの配向が、第１基板１と第２基板２との間で、プレチルトありの垂直ねじれ配向を示している。従って、実施形態３によれば、光学素子１００に第１条件を満足させることが容易である。
　特に、実施形態３では、第１液晶ＦＬＣは、プレチルトありの垂直ねじれ配向を有するネマティック液晶である。プレチルトありの垂直ねじれ配向を有するネマティック液晶は、負の誘電異方性を有する。従って、駆動電圧が印加されると、第１液晶ＦＬＣの配向は、液晶分子ＬＣ４が起立状態から平臥状態に向かうように変化する。また、プレチルトありの垂直ねじれ配向において、第１基板１に対する液晶分子ＬＣＡのチルト角及び第２基板２に対する液晶分子ＬＣＢのチルト角の各々は、例えば、４５度より大きく、９０度よりも小さい。
　図１１の例では、液晶層３の第１領域Ａ１では、ＸＹ平面に平行な面内で、液晶分子ＬＣＡのダイレクターがＸ軸に対して「＋４５度」だけ傾斜している。一方、液晶層３の第２領域Ａ２では、ＸＹ平面に平行な面内で、液晶分子ＬＣＢのダイレクターがＸ軸に対して「－４５度」だけ傾斜している。従って、光学素子１００は第１条件を満足する。
　また、第１領域Ａ１の液晶分子ＬＣＡの第１基板１に対するチルト角は、例えば、８５度であり、第２領域Ａ２の液晶分子ＬＣＢの第２基板２に対するチルト角は、例えば、８５度である。ただし、チルト角は、８５度に限定されず、任意の値をとり得る。
　図１１に示すように、液晶層３に駆動電圧が印加されていない時は、液晶構造体５は、第１液晶ＦＬＣの配向に応じて第１姿勢をとる。つまり、第１姿勢は、液晶層３に駆動電圧が印加されていない時の液晶構造体５の姿勢を示す。実施形態３では、液晶構造体５が第１姿勢をとっているとき、液晶構造体５の姿勢ベクトルＰＶは垂直方向Ｄｖに対して略垂直であり、液晶構造体５の回転角θは、略９０度である。従って、反射面ＲＦが垂直方向Ｄｖに対して略平行になる。その結果、液晶構造体５は、光Ｌ１を透過する。つまり、液晶構造体５は、光Ｌ２及び光Ｌ３を透過する。
　なお、実施形態３では、第１表面領域Ｂ１及び第２表面領域Ｂ２の各々は、液晶層３に駆動電圧が印加されていない時に、液晶構造体５のうち、プレチルトを有する液晶分子ＬＣＡ又は液晶分子ＬＣＢの配向方向に沿った領域を示す。第１表面領域Ｂ１及び第２表面領域Ｂ２は対向する。
　次に、図１２を参照して、液晶構造体５の第２姿勢を説明する。図１２は、光学素子１００を示す模式的断面図である。図１２では、光学素子１００の液晶層３に第４電圧値Ｖ４を有する駆動電圧が刺激付与部２００によって印加されている。なお、第４電圧値Ｖ４は、交流電圧の実効値又は最大値によって表される。
　図１２に示すように、液晶層３に駆動電圧が印加されている時は、液晶構造体５は、第１液晶ＦＬＣの配向の変化に応じて第２姿勢をとる。つまり、第２姿勢は、液晶層３に駆動電圧が印加されている時の液晶構造体５の姿勢を示す。第２姿勢は第１姿勢と異なる。具体的には、液晶構造体５は、第１液晶ＦＬＣの初期配向変形からの更なる配向変形に応じて第２姿勢をとる。
　実施形態３では、液晶構造体５が第２姿勢をとっているとき、液晶構造体５の姿勢ベクトルＰＶは垂直方向Ｄｖに対して略平行であり、液晶構造体５の回転角θは、略ゼロ度である。従って、液晶構造体５は、光Ｌ１のうち、螺旋構造体７の螺旋の旋回方向（例えば右回り）に整合する偏光状態を有する光Ｌ２（例えば右円偏光）を反射面ＲＦによって反射する。一方、液晶構造体５は、螺旋構造体７の螺旋の旋回方向（例えば右回り）と相反する偏光状態を有する光Ｌ３（例えば左円偏光）を透過する。図１２の例では、液晶構造体５は、垂直方向Ｄｖに略平行に光Ｌ２を反射している。
　以上、図１１及び図１２を参照して説明したように、実施形態３によれば、液晶層３に対して駆動電圧を「印加しないこと」と「印加すること」とを切り替えることで、液晶構造体５の姿勢を第１姿勢と第２姿勢との間で切り替えることができる。従って、液晶層３に対して駆動電圧を「印加しないこと」と「印加すること」とを切り替えることで、光学素子１００が光Ｌ２を透過する状態と、光学素子１００が光Ｌ２を反射する状態とを容易に切り替えることができる。
　また、実施形態３によれば、実施形態１と同様に、液晶層３に対する駆動電圧の電圧値を制御することで、液晶構造体５の姿勢を電圧値に応じて連続的に変更できる。従って、駆動電圧の電圧値を制御することで、光Ｌ２の反射方向を連続的に変更できる。
　さらに、実施形態３によれば、実施形態１と同様の原理によって、液晶層３に駆動電圧が印加されていない時と印加されている時との間で、液晶構造体５の可逆的な姿勢の制御が可能である。つまり、液晶構造体５の姿勢ベクトルＰＶの可逆的な制御が可能である。また、実施形態３では、実施形態１と同様の原理によって、液晶構造体５の応答速度を向上できる。
　ここで、図４、図６、図１１、及び図１２を参照して説明したように、実施形態１又は実施形態３によれば、液晶構造体５が第１姿勢及び第２姿勢のうちの一方の姿勢をとった場合、液晶構造体５は、光Ｌ２を反射する。液晶構造体５が第１姿勢及び第２姿勢のうちの他方の姿勢をとった場合、液晶構造体５は、光Ｌ２を透過する。
　（実施形態４）
　図３（ｂ）～図６及び図１３を参照して、本発明の実施形態４に係る光学システム３００を説明する。実施形態４に係る液晶構造体５Ａに二色性色素２１が添加されている点で、実施形態４は、実施形態１と主に異なる。以下、実施形態４が実施形態１と異なる点を主に説明する。
　図１３は、実施形態４に係る光学素子１００の液晶構造体５Ａを示す模式的断面図である。図４及び図１３に示すように、実施形態４に係る光学素子１００は、実施形態１に係る光学素子１００の液晶構造体５に代えて、液晶構造体５Ａを含む。液晶構造体５Ａの形状は、液晶構造体５の形状と同様である。
　図１３に示すように、液晶構造体５Ａは、液晶ＳＬＢ（以下、「第２液晶ＳＬＢ」と記載する。）と、二色性色素２１とを含む。第２液晶ＳＬＢの配向は、プラナー配向、かつ、１軸配向を示す。実施形態４では、第２液晶ＳＬＢはネマティック液晶である。第２液晶ＳＬＢは複数の液晶分子ＬＣ５を含む。
　二色性色素２１とは、分子の長軸方向における吸光度と、分子の短軸方向における吸光度とが異なる色素をいう。具体的には、二色性色素２１は複数の二色性色素分子２１ａを含む。二色性色素分子２１ａの長軸方向における吸光度と、二色性色素分子２１ａの短軸方向における吸光度とが異なる。実施形態４では、二色性色素分子２１ａの長軸方向における吸光度が、二色性色素分子２１ａの短軸方向における吸光度よりも大きい。二色性色素２１は、例えば、ＤＣＭ、又は、ＢＴＢＰである。ＤＣＭは、［２－［２－［４－（Ｄｉｍｅｔｈｙｌａｍｉｎｏ）ｐｈｅｎｙｌ］ｅｔｈｅｎｙｌ］－６－ｍｅｔｈｙｌ－４Ｈ－ｐｙｒａｎ－４－ｙｌｉｄｅｎｅ］ｐｒｏｐａｎｅｄｉｎｉｔｒｉｌｅ、である。ＢＴＢＰは、Ｎ，Ｎ’－ｂｉｓ（２，５－ｄｉ－ｔｅｒｔ－ｂｕｔｙｌｐｈｅｎｙｌ）－３，４，９，１０－ｐｅｒｙｌｅｎｅｄｉｃａｒｂｏｉｍｉｄｅ、である。ただし、二色性色素２１の種類は、特に限定されない。例えば、二色性色素２１は、Ａｌｅｋｓａｎｄｒ　Ｖ．　Ｉｖａｓｈｃｈｅｎｋｏ　著、「Ｄｉｃｈｒｏｉｃ　Ｄｙｅｓ　ｆｏｒ　Ｌｉｑｕｉｄ　Ｃｒｙｓｔａｌ　Ｄｉｓｐｌａｙｓ」（ＣＲＣ　Ｐｒｅｓｓ、１９９４）、に記載された二色性色素であってもよい。
　二色性色素２１は、第２液晶ＳＬＢの配向方向ＡＬに沿って配向している。具体的には、複数の二色性色素分子２１ａが複数の液晶分子ＬＣ５の間に添加されている。その結果、複数の二色性色素分子２１ａが、複数の液晶分子ＬＣ５の配向方向ＡＬに沿って配置される。実施形態４では、複数の二色性色素分子２１ａの各々の長軸が、第２液晶ＳＬＢの配向方向ＡＬに略平行である。
　図４及び図１３に示すように、液晶層３に駆動電圧が印加されていない時は、液晶構造体５Ａは、第１液晶ＦＬＡの配向に応じて第１姿勢をとる。液晶構造体５Ａが第１姿勢をとっているとき、液晶構造体５Ａの姿勢ベクトルＰＶは垂直方向Ｄｖに対して略平行であり、液晶構造体５Ａの回転角θは、略ゼロ度である。従って、二色性色素分子２１ａの長軸が、垂直方向Ｄｖに対して略垂直である。その結果、垂直方向Ｄｖに略平行な光Ｌ１が液晶構造体５Ａに入射すると、二色性色素２１は光Ｌ１を吸収する。
　一方、図６及び図１３に示すように、液晶層３に第２電圧値Ｖ２を有する駆動電圧が印加されている時は、液晶構造体５Ａは、第１液晶ＦＬＡの配向の変化に応じて第２姿勢をとる。液晶構造体５Ａが第２姿勢をとっているとき、液晶構造体５Ａの姿勢ベクトルＰＶは垂直方向Ｄｖに対して略垂直であり、液晶構造体５Ａの回転角θは、略９０度である。従って、二色性色素分子２１ａの長軸が、垂直方向Ｄｖに対して略平行である。その結果、垂直方向Ｄｖに略平行な光Ｌ１が液晶構造体５Ａに入射すると、二色性色素２１は光Ｌ１を透過する。
　なお、図５及び図１３に示すように、液晶層３に第１電圧値Ｖ１を有する駆動電圧が印加されている時は、液晶構造体５Ａは、第１液晶ＦＬＡの配向の変化に応じて中間姿勢をとる。液晶構造体５Ａが中間姿勢をとっているとき、液晶構造体５Ａの姿勢ベクトルＰＶは垂直方向Ｄｖに対して傾斜しており、液晶構造体５Ａの回転角θは、鋭角である。従って、二色性色素分子２１ａの長軸が、平行方向Ｄｐに対して傾斜している。その結果、垂直方向Ｄｖに略平行な光Ｌ１が液晶構造体５Ａに入射すると、二色性色素２１は、二色性色素分子２１ａの長軸の傾斜に応じた吸収率で光Ｌ１を吸収する。平行方向Ｄｐに対する二色性色素分子２１ａの長軸の傾斜が大きい程、二色性色素分子２１ａによる光の吸収率は小さくなる。
　以上、図４、図６、及び図１３を参照して説明したように、実施形態４によれば、液晶層３に対して駆動電圧を「印加しないこと」と「印加すること」とを切り替えることで、液晶構造体５Ａの姿勢を第１姿勢と第２姿勢との間で切り替えることができる。従って、液晶層３に対して駆動電圧を「印加しないこと」と「印加すること」とを切り替えることで、光学素子１００が光Ｌ１を吸収する状態と、光学素子１００が光Ｌ１を透過する状態とを容易に切り替えることができる。
　すなわち、液晶層３に対して刺激を「付与しないこと」と「付与すること」とを切り替えることで、光学素子１００が光Ｌ１を吸収する状態と、光学素子１００が光Ｌ１を透過する状態とを容易に切り替えることができる。
　また、図４～図６及び図１３を参照して説明したように、実施形態４によれば、液晶層３に対する駆動電圧の電圧値を制御することで、液晶構造体５の姿勢を電圧値に応じて連続的に変更できる。従って、駆動電圧の電圧値を制御することで、光Ｌ１の吸収率を連続的に変更できる。
　すなわち、液晶構造体５は、液晶層３に付与される刺激の大きさに応じて姿勢を変更し、姿勢の変更に応じて光の吸収率を変更する。つまり、液晶層３に対する刺激の大きさを制御することで、液晶構造体５の姿勢を刺激の大きさに応じて連続的に変更できる。従って、刺激の大きさを制御することで、光Ｌ１の吸収率を連続的に変更できる。
　また、実施形態４によれば、実施形態１と同様に、液晶構造体５Ａの可逆的な姿勢の制御が可能であり、液晶構造体５Ａの応答速度を向上できる。
　なお、図９及び図１０を参照して説明した実施形態２に係る光学素子１００は、実施形態２の変形例として、液晶構造体５に代えて、実施形態４に係る液晶構造体５Ａを備えていてもよい。この場合、第１姿勢をとった液晶構造体５Ａの光Ｌ１の吸収率は、第２姿勢をとった液晶構造体５Ａの光の吸収率よりも小さい。
　また、図１１及び図１２を参照して説明した実施形態３に係る光学素子１００は、実施形態３の変形例として、液晶構造体５に代えて、実施形態４に係る液晶構造体５Ａを備えていてもよい。この場合、第１姿勢をとった液晶構造体５Ａは光を透過し、第２姿勢をとった液晶構造体５Ａは光を吸収する。
　実施形態２の変形例及び実施形態３の変形例でも、光の吸収率を容易に制御できる。また、液晶構造体５Ａは、実施形態１に係る液晶構造体５の作製方法と同様にして作製できる。
　ここで、図４、図６、及び図１３を参照して説明した実施形態４、又は、図１１～図１３を参照して説明した実施形態３の変形例では、液晶構造体５Ａが第１姿勢及び第２姿勢のうちの一方の姿勢をとった場合、液晶構造体５Ａは、光Ｌ１を吸収する。液晶構造体５Ａが第１姿勢及び第２姿勢のうちの他方の姿勢をとった場合、液晶構造体５Ａは、光Ｌ１を透過する。
　（実施形態５）
　図１４及び図１５を参照して、本発明の実施形態５に係る光学システム３００Ａを説明する。実施形態５に係る光学システム３００Ａの光学素子１００Ａが液晶構造体５の姿勢を２軸周りに制御する点で、実施形態５は、図１～図３（ｂ）を参照して説明した本実施形態と主に異なる。以下、実施形態５が本実施形態と異なる点を主に説明する。
　図１４は、実施形態５に係る光学素子１００Ａを示す斜視図である。図１４に示すように、光学素子１００Ａは、図１に示す第１電極５１及び第２電極５２に代えて、電極パターンＥＬ１を含む。図１４では、電極パターンＥＬ１はドットハッチングによって示される。電極パターンＥＬ１は、液晶層３の複数箇所に対して刺激としての駆動電圧を個別に印加する。そして、電極パターンＥＬ１による液晶層３に対する駆動電圧の印加に応じて、液晶構造体５は、第１軸線ＡＳ１及び／又は第２軸線ＡＳ２の周りの回転によって姿勢を変更する。従って、実施形態５によれば、光を反射する液晶構造体５を含む光学素子１００Ａを光の偏向素子として機能させる場合、液晶構造体５の姿勢による光の偏向方向（つまり、反射光の出射方向）の制御の自由度が向上する。
　具体的には、電極パターンＥＬ１は、複数の第１電極５１Ａと、複数の第２電極５２Ａとを含む。図１４では、第１電極５１Ａ及び第２電極５２Ａはドットハッチングによって示される。図１４の例では、複数の第１電極５１Ａの数は、２以上であれば、特に限定されない。また、図１４の例では、複数の第２電極５２Ａの数は、２以上であれば、特に限定されない。第１電極５１Ａ及び第２電極５２Ａは、実施形態５では、透明電極材料により形成される。透明電極材料は、例えば、ＩＴＯである。
　複数の第１電極５１Ａは、第１基板１に形成される。実施形態５では、複数の第１電極５１Ａは、第１基板１の一対の主面のうち、液晶構造体５の位置する側の主面に形成される。複数の第１電極５１Ａは、互いに間隔をあけて、第１方向Ｄ１に沿って延びている。
　複数の第２電極５２Ａは、第２基板２に形成される。実施形態５では、複数の第２電極５２Ａは、第２基板２の一対の主面のうち、液晶構造体５の位置する側の主面に形成される。複数の第２電極５２Ａは、互いに間隔をあけて、第２方向Ｄ２に沿って延びている。第２方向Ｄ２は第１方向Ｄ１に交差する。実施形態５では、第２方向Ｄ２は第１方向Ｄ１に略直交する。第１方向Ｄ１及び第２方向Ｄ２は垂直方向Ｄｖに略直交する。
　複数の第２電極５２Ａは、複数の第１電極５１Ａに対して立体交差する。実施形態５では、複数の第２電極５２Ａは、複数の第１電極５１Ａに対して、互いに垂直方向Ｄｖに離隔しつつ略直交している。
　液晶構造体５は、第１電極５１Ａに対して垂直方向Ｄｖに離隔しつつ、互いに隣り合う第１電極５１Ａに跨って配置される。従って、液晶構造体５の一部は、互いに隣り合う第１電極５１Ａのうちの一方の第１電極５１１と垂直方向Ｄｖに対向する。さらに、液晶構造体５の他の一部は、他方の第１電極５１２と垂直方向Ｄｖに対向する。
　液晶構造体５は、第２電極５２Ａに対して垂直方向Ｄｖに離隔しつつ、互いに隣り合う第２電極５２Ａに跨って配置される。従って、液晶構造体５の一部は、互いに隣り合う第２電極５２Ａのうちの一方の第２電極５２１と垂直方向Ｄｖに対向する。さらに、液晶構造体５の他の一部は、他方の第２電極５２２と垂直方向Ｄｖに対向する。
　図１５は、実施形態５に係る光学システム３００Ａを示す平面図である。図１５に示すように、光学システム３００Ａは、図１の刺激付与部２００に代えて、刺激付与部２００Ａを備える。刺激付与部２００Ａは、第１駆動部７１と、第２駆動部７２とを含む。実施形態５では、液晶層３の駆動方式として、単純マトリックス方式を採用する。
　第１駆動部７１は、複数の第１電極５１Ａを選択的に駆動する。つまり、第１駆動部７１は、複数の第１電極５１Ａに選択的に第１駆動信号を供給する。例えば、第１駆動部７１は、線順次走査を実行して、第１電極５１Ａを一本ずつ順次駆動する。つまり、第１駆動部７１は、線順次走査を実行して、複数の第１電極５１Ａに対して、一本ずつ順番に第１駆動信号を供給する。例えば、第１駆動部７１は、２本以上の第１電極５１Ａを同時に駆動してもよい。つまり、第１駆動部７１は、２本以上の第１電極５１Ａに同時に第１駆動信号を供給してもよい。第１駆動部７１は、例えば、第１駆動信号を生成するドライバー回路である。
　第２駆動部７２は、複数の第２電極５２Ａを選択的に駆動する。つまり、第２駆動部７２は、複数の第２電極５２Ａに選択的に第２駆動信号を供給する。例えば、第２駆動部７２は、複数の第１電極５１Ａの各々の駆動に応じて、１本以上の第２電極５２Ａを駆動する。つまり、第２駆動部７２は、複数の第１電極５１Ａの各々の駆動に応じて、１本以上の第２電極５２Ａに第２駆動信号を供給する。第２駆動部７２は、例えば、第２駆動信号を生成するドライバー回路である。
　実施形態５では、刺激付与部２００Ａによる「刺激」は「第１駆動信号及び第２駆動信号」である。「第１駆動信号及び第２駆動信号」は「駆動電圧」の一例である。なお、図１４及び図１５は、複数の第１電極５１Ａ及び複数の第２電極５２Ａに、第１駆動信号及び第２駆動信号が供給されていない時の液晶構造体５の状態を示している。つまり、図１４及び図１５は、液晶層３に外部から刺激が付与されていない時の液晶構造体５の状態を示している。
　複数の液晶構造体５の各々は、複数の第１電極５１Ａと複数の第２電極５２Ａとの複数の交差位置のうち、互いに隣り合う４つの交差位置Ｑａ、Ｑｂ、Ｑｃ、Ｑｄにそれぞれ対応して位置している４つの部分Ｕａ、Ｕｂ、Ｕｃ、Ｕｄを有する。図１５では、理解を容易にするために、部分Ｕａ、Ｕｂ、Ｕｃ、Ｕｄを破線で示しているが、実際には破線は存在しない。
　そして、図１４に示すように、液晶層３を構成する第１液晶ＦＬのうちの第１液晶ＦＬａが、液晶構造体５の部分Ｕａに対応して位置している。第１液晶ＦＬａは、複数の液晶分子ＬＣ１ａを含む。第１液晶ＦＬのうちの第１液晶ＦＬｂが、液晶構造体５の部分Ｕｂに対応して位置している。第１液晶ＦＬｂは、複数の液晶分子ＬＣ１ｂを含む。第１液晶ＦＬのうちの第１液晶ＦＬｃが、液晶構造体５の部分Ｕｃに対応して位置している。第１液晶ＦＬｃは、複数の液晶分子ＬＣ１ｃを含む。第１液晶ＦＬのうちの第１液晶ＦＬｄが、液晶構造体５の部分Ｕｄに対応して位置している。第１液晶ＦＬｄは、複数の液晶分子ＬＣ１ｄを含む。
　従って、図１４及び図１５に示すように、実施形態５によれば、複数の第１電極５１Ａに対して選択的に第１駆動信号を供給するとともに、複数の第２電極５２Ａに対して選択的に第２駆動信号を供給することによって、液晶構造体５の部分Ｕａに対応する第１液晶ＦＬａ、部分Ｕｂ対応する第１液晶ＦＬｂ、部分Ｕｃに対応する第１液晶ＦＬｃ、及び、部分Ｕｄに対応する第１液晶ＦＬｄを、個別に駆動して、液晶分子ＬＣ１ａの配向、液晶分子ＬＣ１ｂの配向、液晶分子ＬＣ１ｃの配向、及び、液晶分子ＬＣ１ｄの配向を、個別に制御できる。
　その結果、第１液晶ＦＬａ～第１液晶ＦＬｄから、液晶構造体５の部分Ｕａ～部分Ｕｄに作用する力を、部分Ｕａ～部分Ｕｄごとに個別に制御できる。よって、液晶構造体５を第１軸線ＡＳ１及び／又は第２軸線ＡＳ２の周りに回転させて、第１軸線ＡＳ１及び／又は第２軸線ＡＳ２の周りにおいて液晶構造体５の姿勢を変更できる。
　そして、光を反射する液晶構造体５を含む光学素子１００Ａを光の偏向素子として機能させる場合、第１軸線ＡＳ１及び／又は第２軸線ＡＳ２の周りにおいて液晶構造体５の姿勢を変更できると、光の偏向方向（つまり、反射光の出射方向）の制御の自由度が向上する。
　ここで、第１軸線ＡＳ１は、第１電極５１Ａ及び第１方向Ｄ１に略平行である。第２軸線ＡＳ２は、第２電極５２Ａ及び第２方向Ｄ２に略平行である。第１軸線ＡＳ１は、第２軸線ＡＳ２に交差する。実施形態５では、第１軸線ＡＳ１は、第２軸線ＡＳ２に略直交する。なお、図１４では、図面の簡略化のために、多数の液晶分子ＬＣ１のうちのいくつかの液晶分子ＬＣ１を図示している。
　特に、実施形態５では、図１５に示すように、液晶構造体５の部分Ｕａは、交差位置Ｑａに位置する。交差位置Ｑａは、第１電極５１１と第２電極５２１とが立体交差している位置を示す。従って、部分Ｕａは、交差位置Ｑａにおいて、第１電極５１１と第２電極５２１との間に位置する。液晶構造体５の部分Ｕｂは、交差位置Ｑｂに位置する。交差位置Ｑｂは、第１電極５１１と第２電極５２２とが立体交差している位置を示す。従って、部分Ｕｂは、交差位置Ｑｂにおいて、第１電極５１１と第２電極５２２との間に位置する。
　液晶構造体５の部分Ｕｃは、交差位置Ｑｃに位置する。交差位置Ｑｃは、第１電極５１２と第２電極５２２とが立体交差している位置を示す。従って、部分Ｕｃは、交差位置Ｑｃにおいて、第１電極５１２と第２電極５２２との間に位置する。液晶構造体５の部分Ｕｄは、交差位置Ｑｄに位置する。交差位置Ｑｄは、第１電極５１２と第２電極５２１とが立体交差している位置を示す。従って、部分Ｕｄは、交差位置Ｑｄにおいて、第１電極５１２と第２電極５２１との間に位置する。
　（実施形態５の変形例）
　図１４及び図１６を参照して、本発明の実施形態５の変形例に係る光学システム３００Ｂを説明する。実施形態５の変形例に係る光学システム３００Ｂの光学素子１００Ｂによる液晶層３の駆動方式がアクティブマトリックス方式である点で、変形例は、図１４及び図１５を参照して説明した実施形態５と主に異なる。以下、変形例が実施形態５と異なる点を主に説明する。なお、変形例と実施形態５との共通部分については、変形例の説明において、図１４を適宜参照する。
　図１６は、実施形態５の変形例に係る光学システム３００Ｂを示す平面図である。図１６に示すように、光学システム３００Ｂの光学素子１００Ｂは、図１５に示す電極パターンＥＬ１に代えて、電極パターンＥＬ２を含む。電極パターンＥＬ２は、実施形態５の電極パターンＥＬ１と同様に、液晶層３（図１４）の複数箇所に対して刺激としての駆動電圧を個別に印加する。そして、電極パターンＥＬ２による液晶層３に対する駆動電圧の印加に応じて、液晶構造体５は、第１軸線ＡＳ１及び／又は第２軸線ＡＳ２の周りの回転によって姿勢を変更する。
　具体的には、電極パターンＥＬ２は、複数の第１電極５１Ｂ、複数の第２電極５２Ｂ、及びコモン電極ＣＭを含む。図１６の例では、複数の第１電極５１Ｂの数は、２以上であれば、特に限定されない。また、図１６の例では、複数の第２電極５２Ｂの数は、２以上であれば、特に限定されない。
　複数の第１電極５１Ｂ及び複数の第２電極５２Ｂは、第２基板２（図１４）に形成される。変形例では、複数の第１電極５１Ｂ及び複数の第２電極５２Ｂは、第２基板２の一対の主面のうち、液晶構造体５の位置する側の主面に形成される。複数の第１電極５１Ａは、互いに間隔をあけて、第１方向Ｄ１に沿って延びている。複数の第２電極５２Ｂは、互いに間隔をあけて、第２方向Ｄ２に沿って延びている。
　第２基板２（図１４）において、複数の第２電極５２Ｂは、複数の第１電極５１Ｂに対して立体交差する。変形例では、第２基板２において、複数の第２電極５２Ｂは、複数の第１電極５１Ｂに対して、互いに離隔しつつ略直交している。
　また、光学素子１００Ｂは、複数の薄膜トランジスタＴ（ＴＦＴ：Ｔｈｉｎ　Ｆｉｌｍ　Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）と、複数の画素電極Ｐとをさらに含む。光学素子１００Ｂは、複数のキャパシターＣＰをさらに含むことが好ましい。複数の薄膜トランジスタＴは、それぞれ、複数の第１電極５１Ｂと複数の第２電極５２Ｂとの複数の交差位置に対応して配置される。複数の画素電極Ｐは、それぞれ、複数の薄膜トランジスタＴに対応して配置される。画素電極Ｐは、変形例では、透明電極材料により形成される。透明電極材料は、例えば、ＩＴＯである。複数のキャパシターＣＰは、それぞれ、複数の画素電極Ｐに対応して配置される。
　薄膜トランジスタＴのゲート電極は、対応する第１電極５１Ｂに接続され、薄膜トランジスタＴのソース電極は、対応する第２電極５２Ｂに接続され、薄膜トランジスタＴのドレイン電極は、対応する画素電極Ｐに接続される。画素電極Ｐには、対応するキャパシターＣＰが接続される。キャパシターＣＰは電荷を保持する。薄膜トランジスタＴ、画素電極Ｐ、及び、キャパシターＣＰは、第１電極５１Ｂ及び第２電極５２Ｂと同様に、第２基板２（図１４）に形成される。
　コモン電極ＣＭは、面状電極であり、第１基板１（図１４）に形成される。コモン電極ＣＭは、液晶層３（図１４）を介して、第２基板２に形成される複数の画素電極Ｐと対向している。コモン電極ＣＭにはコモン信号が供給される。コモン電極ＣＭは、変形例では、透明電極材料により形成される。透明電極材料は、例えば、ＩＴＯである。
　第１駆動部７１は、複数の第１電極５１Ｂを選択的に駆動する。つまり、第１駆動部７１は、複数の第１電極５１Ｂに選択的に第１駆動信号を供給して、第１駆動信号が供給された薄膜トランジスタＴをオンにする。例えば、第１駆動部７１は、線順次走査を実行して、複数の第１電極５１Ｂに対して、一本ずつ順番に第１駆動信号を供給する。例えば、第１駆動部７１は、２本以上の第１電極５１Ｂに同時に第１駆動信号を供給してもよい。
　第２駆動部７２は、複数の第２電極５２Ｂを選択的に駆動する。つまり、第２駆動部７２は、複数の第２電極５２Ｂに選択的に第２駆動信号を供給する。例えば、第２駆動部７２は、複数の第１電極５１Ｂの各々の駆動に応じて、１本以上の第２電極５２Ｂに第２駆動信号を供給する。その結果、第２駆動信号が、オンしている薄膜トランジスタＴに接続されている画素電極Ｐに供給される。つまり、画素電極Ｐに電圧が印加される。画素電極Ｐに印加される電圧が、画素電極Ｐとコモン電極ＣＭとの間に位置する第１液晶ＦＬを駆動する駆動電圧である。キャパシターＣＰは、画素電極Ｐに印加される電圧に基づく電荷を保持する補助容量である。
　変形例では、刺激付与部２００Ａによる「刺激」は「第１駆動信号及び第２駆動信号」である。「第１駆動信号及び第２駆動信号」は「駆動電圧」の一例である。なお、図１６は、複数の第１電極５１Ｂ及び複数の第２電極５２Ｂに、第１駆動信号及び第２駆動信号が供給されていない時の液晶構造体５の状態を示している。つまり、図１６は、液晶層３に外部から刺激が付与されていない時の液晶構造体５の状態を示している。
　複数の液晶構造体５の各々は、複数の第１電極５１Ｂと複数の第２電極５２Ｂとの複数の交差位置のうち、互いに隣り合う４つの交差位置Ｑａ、Ｑｂ、Ｑｃ、Ｑｄにそれぞれ対応して位置している４つの部分Ｕａ、Ｕｂ、Ｕｃ、Ｕｄを有する。図１６では、理解を容易にするために、部分Ｕａ、Ｕｂ、Ｕｃ、Ｕｄを破線で示しているが、実際には破線は存在しない。
　そして、図１６に示すように、変形例によれば、複数の第１電極５１Ｂに対して選択的に第１駆動信号を供給するとともに、複数の第２電極５２Ｂに対して選択的に第２駆動信号を供給することによって、液晶構造体５の部分Ｕａに対応する第１液晶ＦＬａ（図１４）、部分Ｕｂ対応する第１液晶ＦＬｂ（図１４）、部分Ｕｃに対応する第１液晶ＦＬｃ（図１４）、及び、部分Ｕｄに対応する第１液晶ＦＬｄ（図１４）を、個別に駆動して、液晶分子ＬＣ１ａの配向、液晶分子ＬＣ１ｂの配向、液晶分子ＬＣ１ｃの配向、及び、液晶分子ＬＣ１ｄの配向を、個別に制御できる。
　その結果、第１液晶ＦＬａ～第１液晶ＦＬｄから、液晶構造体５の部分Ｕａ～部分Ｕｄに作用する力を、部分Ｕａ～部分Ｕｄごとに個別に制御できる。よって、液晶構造体５を第１軸線ＡＳ１及び／又は第２軸線ＡＳ２の周りに回転させて（図１４）、第１軸線ＡＳ１及び／又は第２軸線ＡＳ２の周りにおいて液晶構造体５の姿勢を変更できる。
　そして、光を反射する液晶構造体５を含む光学素子１００Ｂを光の偏向素子として機能させる場合、第１軸線ＡＳ１及び／又は第２軸線ＡＳ２の周りにおいて液晶構造体５の姿勢を変更できると、光の偏向方向（つまり、反射光の出射方向）の制御の自由度が向上する。
　特に、変形例では、図１６に示すように、液晶構造体５の部分Ｕａは、画素電極Ｐａに対して垂直方向Ｄｖ（図１４）に対向する。画素電極Ｐａは、交差位置Ｑａに対応して、交差位置Ｑａに近接している。交差位置Ｑａは、第１電極５１１と第２電極５２１とが立体交差している位置を示す。部分Ｕａは、画素電極Ｐａとコモン電極ＣＭとの間に位置する。
　液晶構造体５の部分Ｕｂは、画素電極Ｐｂに対して垂直方向Ｄｖ（図１４）に対向する。画素電極Ｐｂは、交差位置Ｑｂに対応して、交差位置Ｑｂに近接している。交差位置Ｑｂは、第１電極５１２と第２電極５２１とが立体交差している位置を示す。部分Ｕｂは、画素電極Ｐｂとコモン電極ＣＭとの間に位置する。
　液晶構造体５の部分Ｕｃは、画素電極Ｐｃに対して垂直方向Ｄｖ（図１４）に対向する。画素電極Ｐｃは、交差位置Ｑｃに対応して、交差位置Ｑｃに近接している。交差位置Ｑｃは、第１電極５１２と第２電極５２２とが立体交差している位置を示す。部分Ｕｃは、画素電極Ｐｃとコモン電極ＣＭとの間に位置する。
　液晶構造体５の部分Ｕｄは、画素電極Ｐｄに対して垂直方向Ｄｖ（図１４）に対向する。画素電極Ｐｄは、交差位置Ｑｄに対応して、交差位置Ｑｄに近接している。交差位置Ｑｄは、第１電極５１１と第２電極５２２とが立体交差している位置を示す。部分Ｕｄは、画素電極Ｐｄとコモン電極ＣＭとの間に位置する。
　液晶構造体５は、互いに隣り合う４つの画素電極Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄに対して垂直方向Ｄｖ（図１４）に離隔しつつ、４つの画素電極Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄに跨って配置されている。
　ここで、図１５及び図１６に示す実施形態５及び変形例では、複数の液晶構造体５が略同一の姿勢をとるように、第１駆動部７１は複数の第１電極５１Ａに選択的に第１駆動信号を供給するとともに、第２駆動部７２は複数の第２電極５２Ａに選択的に第２駆動信号を供給する。従って、複数の液晶構造体５が反射する光の出射方向（光の偏向方向）が略同一である。なお、複数の液晶構造体５が異なる姿勢をとるように、第１駆動部７１が複数の第１電極５１Ａに選択的に第１駆動信号を供給するとともに、第２駆動部７２が複数の第２電極５２Ａに選択的に第２駆動信号を供給してもよい。
　なお、実施形態５及び変形例では、図１４に示すように、液晶層３のうち第１基板１に隣接する第１領域Ａ１（図２の第１領域Ａ１に相当）における複数の液晶分子ＬＣＡ（図３（ａ）の液晶分子ＬＣＡに相当）の配向は揃っている。また、液晶層３のうち第２基板２に隣接する第２領域Ａ２（図２の第２領域Ａ２に相当）における複数の液晶分子ＬＣＢ（図３（ａ）の液晶分子ＬＣＢに相当）の配向は揃っている。
　なお、実施形態５及び変形例でも、図１～図３（ｂ）を参照して説明した本実施形態と同様に、第１条件と第２条件とのうちの少なくとも１つの条件が満足される。図１４の例では、第１条件は満足されないが、第２条件が満足されている。また、図１４では、理解を容易にするために、第１領域Ａ１及び第２領域Ａ２を二点鎖線で示しているが、実際には二点鎖線は存在しない。また、図面を見易くするために、図１６では、液晶構造体５及びコモン電極ＣＭを二点鎖線で示している。
　（実施形態６）
　図１７及び図１８を参照して、本発明の実施形態６に係る光学システム３００Ｃを説明する。実施形態６に係る光学システム３００Ｃの光学素子１００Ｃが、第１領域Ａ１及び第２領域Ａ２の液晶分子ＬＣＡ、ＬＣＢの配向を制御することで各位置における液晶構造体５の姿勢を制御する点で、実施形態６は、図１４及び図１５を参照して説明した実施形態５と主に異なる。以下、実施形態６が実施形態５と異なる点を主に説明する。
　図１７は、実施形態６に係る光学素子１００Ｃを示す斜視図である。図１７に示すように、光学素子１００Ｃは、互いに離隔している複数の液晶構造体５を備える。図１７の例では、垂直方向Ｄｖにおける複数の液晶構造体５の位置は略同じである。図１７の例では、第１電極５１Ａと第２電極５２Ａとのうち、いずれかの電極の数が２以上であれば、第１電極５１Ａの数及び第２電極５２Ａの数は、特に限定されない。
　液晶層３の第１領域Ａ１（図２の第１領域Ａ１に相当）での複数の液晶分子ＬＣＡの配向は相違している。また、液晶層３の第２領域Ａ２（図２の第２領域Ａ２に相当）での複数の液晶分子ＬＣＢの配向は相違している。そして、刺激付与部２００Ａ（後述の図１８）によって刺激（実施形態６では駆動電圧）が液晶層３に付与された時に、第１領域Ａ１での複数の液晶分子ＬＣＡの配向の相違と、第２領域Ａ２での複数の液晶分子ＬＣＡの配向の相違とに応じて、複数の液晶構造体５の姿勢が個別に変化する。従って、実施形態６によれば、液晶層３内の各位置において、液晶構造体５ごとに液晶構造体５の姿勢を制御できる。
　具体的には、液晶層３の第１領域Ａ１は、複数の第１部分Ｊ１を有する。つまり、第１領域Ａ１は、複数の第１部分Ｊ１に区分けされている。液晶層３の第２領域Ａ２は、複数の第２部分Ｊ２を有する。第１部分Ｊ１と第２部分Ｊ２との間に液晶構造体５が位置している。つまり、第２領域Ａ２は、複数の第２部分Ｊ２に区分けされている。
　なお、図１７では、理解を容易にするために、第１領域Ａ１及び第２領域Ａ２を二点鎖線で示しているが、実際には二点鎖線は存在しない。また、理解を容易にするために、互いに隣り合う第１部分Ｊ１の境界を二点鎖線で示しているが、実際には二点鎖線は存在しない。同様に、互いに隣り合う第２部分Ｊ２の境界を二点鎖線で示しているが、実際には二点鎖線は存在しない。
　垂直方向Ｄｖに沿って並んでいる第１部分Ｊ１と液晶構造体５と第２部分Ｊ２とに関し、第１条件と第２条件とのうちの少なくとも１つの条件が満足される。つまり、第１部分Ｊ１と、第１部分Ｊ１に対向する第２部分Ｊ２と、第１部分Ｊ１と第２部分Ｊ２との間に位置する液晶構造体５とに関し、第１条件と第２条件とのうちの少なくとも１つの条件が満足される。
　第１条件は、図３（ａ）を参照して説明した第１条件と同様である。ただし、実施形態６では、第１条件は、「液晶層３に刺激が付与されていない時に、互いに対向する第１部分Ｊ１と第２部分Ｊ２とにおいて、第１部分Ｊ１での液晶分子ＬＣＡの配向と第２部分Ｊ２での液晶分子ＬＣＢの配向とが異なること」である。「液晶層３に刺激が付与されていない時」は、「液晶層３に駆動電圧が印加されていない時」、「複数の第１電極５１Ａ及び複数の第２電極５２Ａに第１駆動信号及び第２駆動信号が供給されていない時」、又は、「複数の第１電極５１Ａ及び複数の第２電極５２Ａが駆動されていない時」に相当する。
　第２条件は、図３（ｂ）を参照して説明した第２条件と同様である。なお、図１７の例では、第１条件は満足されていないが、第２条件が満足されている。
　複数の第１部分Ｊ１のうち互いに隣り合う第１部分Ｊ１と第１部分Ｊ１とで、液晶分子ＬＣＡの配向は異なる。図１７の例では、互いに隣り合う第１部分Ｊ１ａと第１部分Ｊ１ｂと第１部分Ｊ１ｃと第１部分Ｊ１ｄとで、液晶分子ＬＣＡの配向は異なる。また、第１部分Ｊ１ａ内においては、液晶分子ＬＣＡの配向は揃っている。同様に、第１部分Ｊ１ｂ内においては、液晶分子ＬＣＡの配向は揃っており、第１部分Ｊ１ｃ内においては、液晶分子ＬＣＡの配向は揃っており、第１部分Ｊ１ｄ内においては、液晶分子ＬＣＡの配向は揃っている。ただし、互いに隣り合う第１部分Ｊ１と第１部分Ｊ１との間で、液晶分子ＬＣＡの配向が徐々に変化していてもよい。この場合、互いに隣り合う第１部分Ｊ１と第１部分Ｊ１との境界が明確でなくてもよい。
　加えて、複数の第２部分Ｊ２のうち互いに隣り合う第２部分Ｊ２と第２部分Ｊ２とで、液晶分子ＬＣＢの配向は異なる。図１７の例では、互いに隣り合う第２部分Ｊ２ａと第２部分Ｊ２ｂと第２部分Ｊ２ｃと第２部分Ｊ２ｄとで、液晶分子ＬＣＢの配向は異なる。また、第２部分Ｊ２ａ内においては、液晶分子ＬＣＢの配向は揃っている。同様に、第２部分Ｊ２ｂ内においては、液晶分子ＬＣＢの配向は揃っており、第２部分Ｊ２ｃ内においては、液晶分子ＬＣＢの配向は揃っており、第２部分Ｊ２ｄ内においては、液晶分子ＬＣＢの配向は揃っている。ただし、互いに隣り合う第２部分Ｊ２と第２部分Ｊ２との間で、液晶分子ＬＣＢの配向が徐々に変化していてもよい。この場合、互いに隣り合う第２部分Ｊ２と第２部分Ｊ２との境界が明確でなくてもよい。
　従って、実施形態６によれば、液晶層３に駆動電圧を印加した時に、複数の液晶構造体５の各々は、対向している第１部分Ｊ１での液晶分子ＬＣＡの配向と、対向している第２部分Ｊ２での液晶分子ＬＣＢの配向とに応じた姿勢をとる。その結果、複数の液晶構造体５は、第１部分Ｊ１での液晶分子ＬＣＡの配向及び第２部分Ｊ２での液晶分子ＬＣＢの配向に応じて、例えば互いに異なる方向に向けて光を反射できる。つまり、液晶層３内の各位置において、液晶構造体５ごとに液晶構造体５の姿勢を制御できる。
　図１８は、実施形態６に係る光学システム３００Ｃを示す平面図である。図１８に示すように、複数の液晶構造体５は、それぞれ、複数の第１電極５１Ａと複数の第２電極５２Ａとの複数の交差位置に対応して配置される。図１８の例では、複数の液晶構造体５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄは、複数の第１電極５１Ａと複数の第２電極５２Ａとの複数の交差位置のうち、互いに隣り合う４つの交差位置Ｑａ、Ｑｂ、Ｑｃ、Ｑｄにそれぞれ対応して位置している。
　そして、図１７に示すように、液晶層３を構成する第１液晶ＦＬのうちの第１液晶ＦＬａが、液晶構造体５ａに対応して位置している。第１液晶ＦＬａは、複数の液晶分子ＬＣ１ａを含む。第１液晶ＦＬのうちの第１液晶ＦＬｂが、液晶構造体５ｂに対応して位置している。第１液晶ＦＬｂは、複数の液晶分子ＬＣ１ｂを含む。第１液晶ＦＬのうちの第１液晶ＦＬｃが、液晶構造体５ｃに対応して位置している。第１液晶ＦＬｃは、複数の液晶分子ＬＣ１ｃを含む。第１液晶ＦＬのうちの第１液晶ＦＬｄが、液晶構造体５ｄに対応して位置している。第１液晶ＦＬｄは、複数の液晶分子ＬＣ１ｄを含む。
　従って、図１７及び図１８に示すように、実施形態６によれば、複数の第１電極５１Ａに対して選択的に第１駆動信号を供給するとともに、複数の第２電極５２Ａに対して選択的に第２駆動信号を供給することによって、第１部分Ｊ１ａと第２部分Ｊ２ａとの間の第１液晶ＦＬａ、第１部分Ｊ１ｂと第２部分Ｊ２ｂとの間の第１液晶ＦＬｂ、第１部分Ｊ１ｃと第２部分Ｊ２ｃとの間の第１液晶ＦＬｃ、及び、第１部分Ｊ１ｄと第２部分Ｊ２ｄとの間の第１液晶ＦＬｄを、個別に駆動して、液晶分子ＬＣ１ａの配向、液晶分子ＬＣ１ｂの配向、液晶分子ＬＣ１ｃの配向、及び、液晶分子ＬＣ１ｄの配向を、個別に制御できる。
　その結果、第１液晶ＦＬａ～第１液晶ＦＬｄから、液晶構造体５ａ～液晶構造体５ｄに作用する力を、液晶構造体５ａ～液晶構造体５ｄごとに個別に制御できる。よって、液晶構造体５ａ～液晶構造体５ｄを個別に回転させて、液晶構造体５ａ～液晶構造体５ｄの姿勢を個別に変更できる。液晶構造体５ａ～液晶構造体５ｄの姿勢を個別に変更できると、液晶構造体５ａ～液晶構造体５ｄごとに、液晶構造体５ａ～液晶構造体５ｄによる光の反射方向を制御できる。
　特に、実施形態６では、図１８に示すように、液晶構造体５ａは、交差位置Ｑａに位置する。従って、図１７に示す第１部分Ｊ１ａ及び第２部分Ｊ２ａも交差位置Ｑａに位置する。液晶構造体５ｂは、交差位置Ｑｂに位置する。従って、図１７に示す第１部分Ｊ１ｂ及び第２部分Ｊ２ｂも交差位置Ｑｂに位置する。液晶構造体５ｃは、交差位置Ｑｃに位置する。従って、図１７に示す第１部分Ｊ１ｃ及び第２部分Ｊ２ｃも交差位置Ｑｃに位置する。液晶構造体５ｄは、交差位置Ｑｄに位置する。従って、図１７に示す第１部分Ｊ１ｄ及び第２部分Ｊ２ｄも交差位置Ｑｄに位置する。
　なお、図１７及び図１８は、複数の第１電極５１Ａ及び複数の第２電極５２Ａに、第１駆動信号及び第２駆動信号が供給されていない時の液晶構造体５の状態を示している。つまり、図１７及び図１８は、液晶層３に外部から刺激が付与されていない時の液晶構造体５の状態を示している。なお、図１７では、図面の簡略化のために、多数の液晶分子ＬＣ１のうちのいくつかの液晶分子ＬＣ１を図示している。また、液晶層３の第１領域Ａ１の複数の第１部分Ｊ１及び第２領域Ａ２の複数の第２部分Ｊ２の形成方法としては、つまり、複数の第１部分Ｊ１の液晶分子ＬＣＡ及び複数の第２部分Ｊ２の液晶分子ＬＣＢのパターニング方法としては、例えば、光配向法、ナノインプリント法、又は、μラビング法を使用できる。
　（実施形態６の変形例）
　図１７及び図１９を参照して、本発明の実施形態６の変形例に係る光学システム３００Ｄを説明する。実施形態６の変形例に係る光学システム３００Ｄの光学素子１００Ｄによる液晶層３の駆動方式がアクティブマトリックス方式である点で、変形例は、図１７及び図１８を参照して説明した実施形態６と主に異なる。以下、実施形態６の変形例が、実施形態６と異なる点を主に説明する。また、実施形態６の変形例におけるアクティブマトリックス方式を実現する構成は、図１９を参照して説明した実施形態５の変形例におけるアクティブマトリックス方式を実現する構成と同様である。従って、アクティブマトリックス方式の説明は適宜省略する。なお、変形例と実施形態６との共通部分については、変形例の説明において、図１７を適宜参照する。
　図１９は、実施形態６の変形例に係る光学システム３００Ｄを示す平面図である。図１９に示すように、光学システム３００Ｄの光学素子１００Ｄは、図１７に示す電極パターンＥＬ１に代えて、電極パターンＥＬ２を含む。そして、液晶層３の第１領域Ａ１（図１７）での複数の液晶分子ＬＣＡの配向は相違している。また、液晶層３の第２領域Ａ２（図１７）での複数の液晶分子ＬＣＢの配向は相違している。そして、刺激付与部２００Ａによって刺激（変形例では駆動電圧）が液晶層３に付与された時に、第１領域Ａ１での複数の液晶分子ＬＣＡの配向の相違と、第２領域Ａ２での複数の液晶分子ＬＣＡの配向の相違とに応じて、複数の液晶構造体５の姿勢が個別に変化する。
　具体的には、複数の液晶構造体５は、それぞれ、複数の第１電極５１Ｂと複数の第２電極５２Ｂとの複数の交差位置に対応して配置される。図１９の例では、複数の液晶構造体５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄは、複数の第１電極５１Ｂと複数の第２電極５２Ｂとの複数の交差位置のうち、互いに隣り合う４つの交差位置Ｑａ、Ｑｂ、Ｑｃ、Ｑｄにそれぞれ対応して位置している。
　そして、変形例によれば、複数の第１電極５１Ｂに対して選択的に第１駆動信号を供給するとともに、複数の第２電極５２Ｂに対して選択的に第２駆動信号を供給することによって、図１７に示す第１部分Ｊ１ａと第２部分Ｊ２ａとの間の第１液晶ＦＬａ、図１７に示す第１部分Ｊ１ｂと第２部分Ｊ２ｂとの間の第１液晶ＦＬｂ、図１７に示す第１部分Ｊ１ｃと第２部分Ｊ２ｃとの間の第１液晶ＦＬｃ、及び、図１７に示す第１部分Ｊ１ｄと第２部分Ｊ２ｄとの間の第１液晶ＦＬｄを、個別に駆動して、液晶分子ＬＣ１ａの配向、液晶分子ＬＣ１ｂの配向、液晶分子ＬＣ１ｃの配向、及び、液晶分子ＬＣ１ｄの配向を、個別に制御できる。
　その結果、第１液晶ＦＬａ～第１液晶ＦＬｄから、液晶構造体５ａ～液晶構造体５ｄに作用する力を、液晶構造体５ａ～液晶構造体５ｄごとに個別に制御できる。よって、液晶構造体５ａ～液晶構造体５ｄを個別に回転させて、液晶構造体５ａ～液晶構造体５ｄの姿勢を個別に変更できる。液晶構造体５ａ～液晶構造体５ｄの姿勢を個別に変更できると、液晶構造体５ａ～液晶構造体５ｄごとに、液晶構造体５ａ～液晶構造体５ｄによる光の反射方向を制御できる。
　特に、変形例では、図１９に示すように、液晶構造体５ａは、画素電極Ｐａに対して垂直方向Ｄｖ（図１７）に対向する。従って、図１７に示す第１部分Ｊ１ａと第２部分Ｊ２ａと液晶構造体５ａと図１９に示す画素電極Ｐａとは、垂直方向Ｄｖに沿って並んでいる。
　液晶構造体５ｂは、画素電極Ｐｂに対して垂直方向Ｄｖ（図１７）に対向する。従って、図１７に示す第１部分Ｊ１ｂと第２部分Ｊ２ｂと液晶構造体５ｂと図１９に示す画素電極Ｐｂとは、垂直方向Ｄｖに沿って並んでいる。
　液晶構造体５ｃは、画素電極Ｐｃに対して垂直方向Ｄｖ（図１７）に対向する。従って、図１７に示す第１部分Ｊ１ｃと第２部分Ｊ２ｃと液晶構造体５ｃと図１９に示す画素電極Ｐｃとは、垂直方向Ｄｖに沿って並んでいる。
　液晶構造体５ｄは、画素電極Ｐｄに対して垂直方向Ｄｖ（図１７）に対向する。従って、図１７に示す第１部分Ｊ１ｄと第２部分Ｊ２ｄと液晶構造体５ｄと図１９に示す画素電極Ｐｄとは、垂直方向Ｄｖに沿って並んでいる。
　なお、図１９では、図面を見易くするために、液晶構造体５及びコモン電極ＣＭを二点鎖線で示している。
　また、図１９は、複数の第１電極５１Ｂ及び複数の第２電極５２Ｂに、第１駆動信号及び第２駆動信号が供給されていない時の液晶構造体５の状態を示している。つまり、図１９は、液晶層３に外部から刺激が付与されていない時の液晶構造体５の状態を示している。また、図１９の例では、第１電極５１Ｂと第２電極５２Ｂとのうち、いずれかの電極の数が２以上であれば、第１電極５１Ｂの数及び第２電極５２Ｂの数は、特に限定されない。
　ここで、図１４～図１９を参照して説明した実施形態５（変形例を含む。）及び実施形態６（変形例を含む。）において、実施形態１～実施形態４の液晶層３を採用することができ、実施形態１～実施形態３の液晶構造体５を採用することができ、実施形態４の液晶構造体５Ａを採用することができる。また、実施形態５（変形例を含む。）及び実施形態６（変形例を含む。）において、液晶層３の駆動方式（単純マトリックス方式、アクティブマトリックス方式）を実現する構成は一例であって、特に限定されない。
　次に、本発明が実施例に基づき具体的に説明されるが、本発明は以下の実施例によって限定されない。
　本発明の実施例では、図４を参照して説明した実施形態１に係る光学素子１００を作製した。液晶構造体５の作製には、光重合性液晶（Ｍｅｒｃｋ、ＲＭＭ１４１Ｃ）を９３．２ｗｔ％、キラル剤（Ｍｅｒｃｋ、ＣＤ－Ｘ）を４．０ｗｔ％、光重合開始剤（東京化成工業、２－Ｂｅｎｚｙｌ－２－（ｄｉｍｅｔｈｙｌａｍｉｎｏ）－４´－ｍｏｒｐｈｏｌｉｎｏｂｕｔｙｒｏｐｈｅｎｏｎｅ）を２．８ｗｔ％混合した試料を用いた。水平配向剤（ＪＳＲ、ＡＬ１２５４）を塗布しアンチパラレルラビングを施したサンドイッチセルに試料を封入した。試料がコレステリック相を呈する室温下で、波長８００ｎｍ、パルス幅１００ｆｓ、繰り返し周波数８０ＭＨｚのチタンサファイアレーザーを用いた２光子励起直接レーザー描画法により液晶構造体５を作製した。具体的には、油浸対物レンズ（６３ｘ、ＮＡ＝１．４）を介してセル深さ中央部に焦点を合わせた後、レーザー照射強度を４．５ＭＷ／ｃｍ2、照射時間を９μｓ／μｍとして、直径１５μｍの円形領域をラスター走査し、厚み３μｍの略円板状の液晶構造体５を作製した。
　また、セルを分解して液晶構造体５をネマティック液晶（Ｍｅｒｃｋ、５ＣＢ）と混合し、セル厚１５μｍの９０度ＴＮ（Ｔｗｉｓｔｅｄ　Ｎｅｍａｔｉｃ）セルに封入した。その結果、光学素子１００が作製された。
　そして、２７°Ｃに設定した温調ステージ上で、光学素子１００の液晶層３に周波数１０ｋＨｚの矩形波交流電圧を印加したときの液晶構造体５の応答を偏光顕微鏡下で対物レンズ（×１００、ＮＡ＝０．９０）を介して観察を行った。
　一方、比較例として、図７（ａ）を参照して説明した光学素子５００を作製した。光学素子５００の作製方法は、光学素子１００の作製方法と同様であった。ただし、光学素子５００では、ネマティック液晶はねじれ配向を有していなかった。
　まず、本実施例に係る光学素子１００に、直線偏光の光を入射した。入射光は、第１基板１に対して略垂直であった。液晶構造体５のコレステリック液晶の旋回方向は右回りであった。そして、０Ｖから４Ｖまでの駆動電圧を液晶層３に印加しながら、第１基板１に対して略垂直な方向から、光学素子１００からの反射光を反射偏光顕微鏡で観察した。反射光の観察によって、液晶層３に駆動電圧を印加していない時には、液晶構造体５が第１基板１及び第２基板２に対して略平行な状態で静止していることを確認できた。
　また、各駆動電圧における反射光の観察結果を解析して、液晶構造体５の回転角θを算出した。具体的には、駆動電圧が徐々に増加すると液晶構造体５の回転角θが徐々に大きくなって、反射光の偏向が大きくなる。加えて、第１基板１に対して略垂直な方向から反射光を観察している。その結果、反射光の観察形状は、円形から楕円形に変化する。そこで、反射光の観察形状の楕円率に基づいて、液晶構造体５の回転角θを算出した。
　図２０は、本実施例に係る光学素子１００の駆動電圧と液晶構造体５の回転角θとの関係を示すグラフである。図２０において、横軸は駆動電圧（ボルト）を示し、縦軸は回転角θ（度）を示す。黒色の四角形は実測値を示し、曲線は理論値を示した。図２０に示すように、駆動電圧の増加に伴って液晶構造体５の回転角θが大きくなった。また、液晶層３に駆動電圧を印加した状態から、駆動電圧を０Ｖにすると、液晶構造体５の回転角θが約ゼロ度になった。従って、液晶構造体５の姿勢を可逆的に制御できることを確認できた。
　なお、光学素子１００においては、液晶構造体５の直径がセル厚と同等であり、液晶構造体５の厚み３μｍを考慮すれば、最大の回転角度は略６０度である。従って、図２０では、液晶構造体５の回転角θが９０度に到達していない。しかしながら、後述する図２１の説明で明らかなように、液晶構造体５の回転角θは、約ゼロ度から約９０度まで変化する。なお、反射偏光顕微鏡の反射光の検出限界が存在し、対物レンズの開口数と液晶層３中の全反射とに基づくと、検出限界は略２０度であった。
　次に、光学素子１００からの透過光のスペクトルを計測し、入射光のうち波長が５３２ｎｍの光の透過率を算出した。透過光は、第２基板２に対して略垂直な方向から計測した。透過光の測定スポット径は１０μｍであった。
　図２１は、本実施例に係る光学素子１００の波長５３２ｎｍにおける光透過率と駆動電圧との関係を示すグラフである。図２１において、横軸は駆動電圧（ボルト）を示し、縦軸は光の透過率（％）を示す。図２１に示すように、駆動電圧の増加に伴って光の透過率が増加した。換言すれば、駆動電圧の増加に伴って光の反射率が減少した。更に換言すれば、駆動電圧の増加に伴って、液晶構造体５の回転角θが増加した。
　具体的には、０Ｖから約０．６Ｖまでの駆動電圧では、光の透過率は約５０％であった。光の透過率が約５０％であることは、直線偏光である入射光のうち、液晶構造体５のコレステリック液晶の旋回方向と逆方向の左円偏光だけが透過光として検出されたことを示した。換言すれば、光の透過率が約５０％であることは、コレステリック液晶の旋回方向と同じ方向の右円偏光が透過することなく反射されたことを示した。更に換言すれば、右円偏光が約１００％反射され、液晶構造体５の回転角θが約ゼロ度であると推定できた。
　また、１．０Ｖ以上の駆動電圧では、光の透過率は約９０％であった。従って、波長５３２ｎｍの入射光の大部分が透過したことを確認できた。換言すれば、液晶構造体５のコレステリック液晶の旋回方向と逆方向の左円偏光だけでなく、コレステリック液晶の旋回方向と同方向の右円偏光の大部分が、透過したことを確認できた。更に換言すれば、波長５３２ｎｍの入射光の右円偏光の大部分が透過しているため、液晶構造体５の回転角θが十分大きく、液晶構造体５の反射波長帯域が５３２ｎｍから外れていることが推定できた。
　次に、本実施例に係る光学素子１００からの反射光の強度と、比較例に係る光学素子５００からの反射光の強度とを測定した。具体的には、反射光の光路に波長５３２ｎｍ（半値幅１０ｎｍ）のバンドパスフィルターを挿入し、スポット径２００μｍの反射光を光電子増倍管を用いて測定した。反射光は、４Ｖの駆動電圧を液晶層３及び液晶層８３に印加した時と印加していない時とで測定された。
　図２２（ａ）は、比較例に係る光学素子５００の反射光強度を示すグラフである。図２２（ｂ）は、本実施例に係る光学素子１００の反射光強度を示すグラフである。図２２（ａ）及び図２２（ｂ）において、横軸は時間（秒）を示し、左側縦軸は反射光の強度（任意単位）を示し、右縦軸は駆動電圧（ボルト）を示す。
　図２２（ａ）に示すように、比較例に係る光学素子５００に４Ｖの駆動電圧を印加した状態から、ゼロ秒において駆動電圧を０Ｖに切り替えた。反射光の強度は、ゼロ秒から１２秒が経過しても、安定しなかった。つまり、比較例では、反射光の強度が安定し難いことが確認できた。反射光の強度が安定し難いことは、図７（ａ）～図８（ｂ）を参照して説明したように、比較例では、液晶構造体８５が配向軸ＡＸ２の回りに回転可能であり、液晶構造体８５の姿勢が一意に定まらないことを示した。
　図２２（ｂ）に示すように、本実施例に係る光学素子１００に４Ｖの駆動電圧を印加した状態から、ゼロ秒において駆動電圧を０Ｖに切り替えた。反射光の強度は、ゼロ秒から約２秒が経過すると安定した。つまり、本実施例では、反射光の強度が安定し易いことが確認できた。反射光の強度が安定し易いことは、図４及び図６を参照して説明したように、本実施例では、液晶構造体５の姿勢が一意に定まることを示した。
　図２２（ａ）及び図２２（ｂ）を比較すると、本実施例に係る光学素子１００の応答時間が、比較例に係る光学素子５００の応答時間よりも速いことが確認できた。具体的には、対物レンズの検出限界（略２０度）が存在するためタイムラグはあるが、比較例に係る光学素子５００は約２秒で応答を開始し、本実施例に係る光学素子１００は約１秒で応答を開始した。
　以上、図面を参照して本発明の実施形態について説明した。ただし、本発明は、上記の実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の態様において実施できる。また、上記の実施形態に開示される複数の構成要素は適宜改変可能である。例えば、ある実施形態に示される全構成要素のうちのある構成要素を別の実施形態の構成要素に追加してもよく、または、ある実施形態に示される全構成要素のうちのいくつかの構成要素を実施形態から削除してもよい。
　また、図面は、発明の理解を容易にするために、それぞれの構成要素を主体に模式的に示しており、図示された各構成要素の厚さ、長さ、個数、間隔等は、図面作成の都合上から実際とは異なる場合もある。また、上記の実施形態で示す各構成要素の構成は一例であって、特に限定されるものではなく、本発明の効果から実質的に逸脱しない範囲で種々の変更が可能であることは言うまでもない。
　本発明は、光学素子を提供するものであり、産業上の利用可能性を有する。
　１　　第１基板
　２　　第２基板
　３　　液晶層
　５、５Ａ　　液晶構造体
　２１　　二色性色素
　Ａ１　　第１領域
　Ａ２　　第２領域
　Ｂ１　　第１表面領域
　Ｂ２　　第２表面領域
　ＦＬ、ＦＬＡ、ＦＬＢ、ＦＬＣ　　第１液晶
　ＳＬ、ＳＬＡ、ＳＬＢ　　第２液晶
　ＥＬ１、ＥＬ２　　電極パターン

Claims (12)

  1. 　第１基板と、
    　第２基板と、
    　前記第１基板と前記第２基板との間に配置され、第１液晶を含む液晶層と、
    　前記液晶層中に配置され、第２液晶を含む液晶構造体と
    　を備え、
    　前記液晶層は、前記第１基板に対向する第１領域と、前記第２基板に対向する第２領域とを有し、
    　前記液晶構造体は、前記第２液晶の配向を定める第１表面領域と、前記第１表面領域に対向する第２表面領域とを有し、
    　第１条件と第２条件とのうちの少なくとも１つの条件が満足され、
    　前記第１条件は、前記液晶層に外部から刺激が付与されていない時に、前記第１領域での液晶分子の配向と前記第２領域での液晶分子の配向とが異なることであり、
    　前記第２条件は、前記液晶層に前記刺激が付与されていない時に、前記第１表面領域での液晶分子の配向と前記第２表面領域での液晶分子の配向とが異なることであり、
    　前記液晶層に対する前記刺激に基づく前記第１液晶の配向の変化に応じて、前記液晶構造体は、前記第２液晶の配向を維持したまま姿勢を変更し、
    　前記液晶構造体は、前記姿勢に依存して光を反射するか、又は、前記姿勢に依存して光を吸収する、光学素子。
  2. 　前記液晶層に前記刺激が付与されていない時に、前記液晶層の前記第１液晶の配向変形が、前記第１基板と前記第２基板との間で、ねじれ変形を示している、請求項１に記載の光学素子。
  3. 　前記液晶層に前記刺激が付与されていない時に、前記液晶層の前記第１液晶の配向変形が、前記第１基板と前記第２基板との間で、広がり・曲がり変形を示している、請求項１に記載の光学素子。
  4. 　前記液晶層に前記刺激が付与されていない時に、前記液晶層の前記第１液晶の配向が、前記第１基板と前記第２基板との間で、プレチルトありの垂直ねじれ配向を示す、請求項１に記載の光学素子。
  5. 　前記液晶層に前記刺激が付与されていない時は、前記液晶構造体は、前記第１液晶の配向に応じて第１姿勢をとり、
    　前記液晶層に前記刺激が付与されている時は、前記液晶構造体は、前記第１液晶の配向の変化に応じて前記第１姿勢と異なる第２姿勢をとり、
    　前記液晶構造体が前記第１姿勢及び第２姿勢のうちの一方の姿勢をとった場合、前記液晶構造体は、光を反射し、
    　前記液晶構造体が前記第１姿勢及び第２姿勢のうちの他方の姿勢をとった場合、前記液晶構造体は、前記光を透過する、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の光学素子。
  6. 　前記液晶構造体は、前記液晶層に付与される前記刺激の大きさに応じて姿勢を変更し、前記姿勢の変更に応じて光の反射方向を変更する、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の光学素子。
  7. 　前記液晶構造体の前記第２液晶は、各々が選択反射性を有する複数の螺旋構造体を有し、
    　前記複数の螺旋構造体の各々は、複数の液晶分子を含み、
    　前記複数の螺旋構造体の各々において、前記複数の液晶分子は、螺旋状に旋回しており、
    　前記複数の螺旋構造体の螺旋軸は、一定方向に揃っている、請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の光学素子。
  8. 　前記液晶層に前記刺激が付与されていない時は、前記液晶構造体は、前記第１液晶の配向に応じて第１姿勢をとり、
    　前記液晶層に前記刺激が付与されている時は、前記液晶構造体は、前記第１液晶の配向の変化に応じて前記第１姿勢と異なる第２姿勢をとり、
    　前記液晶構造体が前記第１姿勢及び第２姿勢のうちの一方の姿勢をとった場合、前記液晶構造体は、光を吸収し、
    　前記液晶構造体が前記第１姿勢及び第２姿勢のうちの他方の姿勢をとった場合、前記液晶構造体は、前記光を透過する、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の光学素子。
  9. 　前記液晶構造体は、前記液晶層に付与される前記刺激の大きさに応じて姿勢を変更し、前記姿勢の変更に応じて光の吸収率を変更する、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の光学素子。
  10. 　前記液晶構造体は、二色性色素を含み、
    　前記液晶構造体の前記第２液晶の配向が、プラナー配向、かつ、１軸配向を示す、請求項１、請求項２、請求項３、請求項４、請求項８、又は、請求項９に記載の光学素子。
  11. 　前記液晶層の複数箇所に対して前記刺激としての駆動電圧を個別に印加する電極パターンをさらに備え、
    　前記電極パターンによる前記液晶層に対する前記駆動電圧の印加に応じて、前記液晶構造体は、第１軸線及び／又は第２軸線の周りの回転によって姿勢を変更する、請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載の光学素子。
  12. 　前記第１領域での複数の前記液晶分子の配向が相違し、
    　前記第２領域での複数の前記液晶分子の配向が相違し、
    　前記刺激が前記液晶層に付与された時に、前記第１領域での前記複数の液晶分子の配向の相違と、前記第２領域での前記複数の液晶分子の配向の相違とに応じて、複数の前記液晶構造体の姿勢が個別に変化する、請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載の光学素子。
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